KR20080052429A

KR20080052429A - 연료 펌프 및 이를 갖는 연료 공급 장치

Info

Publication number: KR20080052429A
Application number: KR1020070125321A
Authority: KR
Inventors: 다다시 하자마; 에이지 이와나리; 겐이찌 도모마쯔
Original assignee: 가부시키가이샤 덴소
Priority date: 2006-12-06
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2008-06-11
Also published as: JP2008163934A; CN101225785B; KR100904601B1; CN101225785A

Abstract

연료 펌프(30)는 회전 방향을 따라 각각 배열된 제1 및 제2 베인 홈(74, 76)을 갖는 임펠러(70)를 포함한다. 제2 베인 홈(76)은 제1 베인 홈(74)의 반경방향 내측에 위치된다. 연료 펌프(30)는 임펠러(70)를 회전 가능하게 수용하고 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 갖는 펌프 케이스(50, 52)를 포함한다. 제1 펌프 통로(202)는 서브 탱크(20)로부터 엔진(500)으로 연료를 공급하기 위해 제1 베인 홈(74)을 따라 형성된다. 제2 펌프 통로(206)는 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급하기 위해 제2 베인 홈(76)을 따라 형성된다. 상기 제1 및 제2 펌프 통로(202)는 각각 단면적 S1, S2와, 임펠러(70, 51)의 회전축 방향에 대해 각각 직경 D1, D2를 갖는다. 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족한다.

연료 펌프, 베인 홈, 펌프 통로, 임펠러, 연료 탱크, 서브 탱크

Description

연료 펌프 및 이를 갖는 연료 공급 장치{FUEL PUMP AND FUEL FEED APPARATUS HAVING THE SAME}

본 발명은 반경 방향으로 서로 다른 위치에 위치된 2개 라인의 베인(vane) 홈을 갖는 임펠러(impeller)를 포함하는 연료 펌프에 관한 것이다. 본 발명은 또한 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급함과 동시에 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료 펌프를 갖는 연료 공급 장치에 관한 것이다.

일반적으로 알려진 바와 같이, 연료 펌프는 서브 탱크로부터 내연 기관으로 연료를 펌핑하기 위해 연료 탱크 내에 수용되는 서브 탱크 내에 제공된다. 예를 들어, 미국 특허 제5,596,970호 및 제6,179,579호(JP-A-2002-500718)는 제트 펌프를 사용하지 않고 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급하는 연료 펌프를 각각 포함하는 이러한 연료 펌프들을 개시하고 있다.

각각의 미국 특허 제5,596,970호 및 제6,179,579호에서, 연료 펌프는 반경 방향으로 서로 다른 위치에 위치된 2개 라인의 베인 홈을 갖는 임펠러와, 상기 임펠러를 회전 가능하게 수용하고 2개 라인의 베인 홈을 따라 펌프 통로를 갖는 펌프 케이스를 포함한다. 임펠러는 회전하여 서브 탱크로부터 연료를 흡인하여, 반경 방향 외측 상의 베인 홈을 따라 연장되는 펌프 통로를 통해 엔진으로 연료를 공급한다. 또한, 임펠러는 연료 탱크로부터 연료를 흡인하여, 반경 방향 내측 상의 베인 홈을 따라 연장되는 펌프 통로를 통해 서브 탱크로 연료를 공급한다.

연료 펌프는 엔진으로 Q1 만큼의 연료를, 서브 탱크로 Q2 만큼의 연료를 공급한다. 이러한 연료 펌프에서, 값 Q1 및 Q2는 엔진이 최대 파워를 제공하는 상태에서 엔진이 최대량을 필요로 하는 경우에도 Q2≥Q1 관계를 만족할 필요가 있다. 연료 탱크에서 서브 탱크로 공급되는 연료의 양 Q2가 서브 탱크에서 엔진으로 공급되는 연료 양 Q1 보다 적을 경우(Q2≤Q1), 서브 탱크의 레벨은 감소하고, 따라서 연료 펌프는 서브 탱크로부터 연료를 흡인할 수 없다. 따라서, 연료 펌프는 2개 라인의 베인 홈을 갖도록 구성될 필요가 있고, 펌프 통로는 Q2≥Q1의 관계를 만족하고 서브 탱크의 레벨이 감소하는 것을 방지하도록 구성된다.

서브 탱크에서 엔진으로 펌핑되는 연료의 압력은 연료 탱크에서 서브 탱크로 펌핑되는 연료 압력보다 상당히 크다. 따라서, 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 펌핑하는 연료 통로의 압력차는, 임펠러의 회전 방향의 관점에서 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 펌핑하는 연료 통로의 압력차 보다 크다. 펌프 통로의 압력차가 크게 되는 경우, 연료는 회전 방향에 반대 방향으로 힘을 받게 되어, 연료 펌프의 펌프 효율은 감소한다. 또한, 연료가 고압으로 가압되면, 펌프 케이스와 임펠러 사이의 간극을 통해 누설되는 연료 양이 커지게 되어, 펌프 효율이 감소한다. 따라서, 연료 펌프는 펌프 통로를 통해 증가되는 연료 압력과, 연료 펌프로부터 공급되는 연료양을 고려하여 설계할 필요가 있다. 여기서, 펌프 효율(η)은 η= (P× Q)/(T×R) 로 정의된다. 여기서, T는 연료 펌프의 모터부에 의해 제공되는 토크이고, R은 모터부의 회전 속도이고, P는 펌프 통로를 통과한 후의 연료의 배출 압력이고, Q는 펌프 통로를 통과한 후의 배출된 연료의 양이다.

미국 특허 제5,596,970호 및 제6,179,579호는 어느 것도 펌프 통로에서의 연료 압력을 고려하여 서브 탱크의 레벨이 감소하는 것을 방지하도록 구성된 연료 펌프를 개시하고 있지 않다.

상기 및 다른 문제의 관점에서, 본 발명의 목적은 2개 라인의 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함하고 펌프 통로에서의 연료 압력을 고려하여 연료 탱크에서 서브 탱크로 공급되는 연료 양을 조절하도록 구성된 연료 펌프를 제공하는 것이다. 본 발명의 다른 목적은 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급함과 동시에 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료 펌프를 갖는 연료 공급 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 연료 탱크에서 상기 연료 탱크 내에 수용된 서브 탱크로 연료를 공급하고 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하는 연료 펌프가 개시되고, 상기 연료 펌프는 그 회전 방향을 따라 각각 배열된 복수의 제1 베인 홈과 복수의 제2 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함한다. 복수의 제2 베인 홈은 임펠러의 반경 방향에 대해 복수의 제1 베인 홈의 반경 방향 내측에 위치된다. 연료 펌프는 임펠러를 회전 가능하게 수용하고 회전 방향을 따라 각각 형성된 제1 펌프 통로와 제2 펌프 통로를 갖는 펌프 케이스를 더 포함한다. 제1 펌프 통로는 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하기 위해 제1 베인 홈을 따라 형성된다. 제2 펌프 통로는 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급하기 위해 제2 베인 홈을 따라 형성된다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 단면적 S1, S2를 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 임펠러의 회전축 방향에 대한 직경 D1, D2를 갖는다. 단면적 S1, S2 와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족한다.

본 발명의 다른 태양에 따르면, 연료 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하기 위한 연료 공급 장치가 개시되고, 상기 연료 공급 장치는 연료 탱크 내에 수용된 서브 탱크를 포함한다. 연료 공급 장치는 연료 탱크에서 서브 탱크로 연료를 공급함과 동시에 서브 탱크에서 엔진으로 연료를 공급하도록 서브 탱크 내에 수용된 연료 펌프를 더 포함한다. 연료 펌프는 임펠러의 회전 방향을 따라 각각 배열된 복수의 제1 베인 홈과 복수의 제2 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함하고, 복수의 제2 베인 홈은 복수의 제1 베인 홈의 반경 방향 내측에 위치된다. 연료 펌프는 임펠러를 회전 가능하게 수용하고 회전 방향을 따라 각각 형성된 제1 및 제2 펌프 통로를 갖는 펌프 케이스를 더 포함한다. 제1 펌프 통로는 제1 베인 홈을 따라 연장된다. 제1 펌프 통로는 연료를 흡인하기 위해 서브 탱크의 내측에 위치된 입구와 연통되고, 엔진으로 연료를 공급하기 위해 출구와 연통된다. 제2 펌프 통로는 제2 베인 홈을 따라 연장된다. 제2 펌프 통로는 서브 탱크 외측에 위치되고 연료 탱크로부터 연료를 흡인하기 위해 연료 탱크로 개방된 개구와 연통되고, 서브 탱크로 연료를 공급하기 위해 서브 탱크로 개방된 출구와 연통된다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 단면적 S1, S2를 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로는 각각 임펠러의 회전축 방향에 대한 직경 D1, D2를 갖는다. 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면에 관한 이하의 상세한 설명으로부터 더 명백해질 것이다.

본 발명에 따르면, 2개 라인의 베인 홈을 갖는 임펠러를 포함하고 펌프 통로에서의 연료 압력을 고려하여 연료 탱크에서 서브 탱크로 공급되는 연료 양을 조절하도록 구성된 연료 펌프를 제공할 수 있다.

(제1 실시예)

도1 내지 도5를 참조하여 제1 실시예가 기술된다. 도2는 제1 실시예에 따른 연료 펌프를 도시한다. 도2에서, 굵은 화살표는 연료의 유동 방향을 나타낸다. 연료 공급 장치(10)는 연료 공급 장치(10)의 서브 탱크(20)가 연료 펌프(30)를 수납한 상태에서 연료 탱크(2) 내에 수용된다. 연료 펌프(30)는 2륜 차량 및 4륜 차량과 같은 차량의 연료 탱크 내부에 제공되는 탱크 내부형 펌프이다.

서브 탱크(20)는 사실상 예를 들어, 하부 원통형 또는 직사각형 박스형의 수지로 형성된다. 서브 탱크(20)는 연료 탱크(2)의 하부벽(3)을 향해 각각 돌출되는 다리부(23)가 제공된 하부벽(22)을 갖는다. 다리부(23)는 연료 탱크(2)의 하부벽(3)과 접촉된다. 서브 탱크(20)의 하부벽(22)과 연료 탱크(2)의 하부벽(3) 사이에는 다리부(23)가 제공되여 공간(210)을 형성한다.

연료 펌프(30)는 모터부(32)와 펌프부(34)를 포함한다. 모터부(32)는 펌프부(34)를 구동한다. 하우징(36)은 모터부(32)와 펌프부(34)를 수용한다. 하우징(36)은 각각 단부 커버(38)와 펌프 케이스(50)에 크림핑되어 고정된 2개의 축방향 단부를 갖는다. 단부 커버(38)는 수지로 형성된다. 단부 커버(38)는 이를 통 해 연료 펌프(30)가 내연 기관(500)으로 연료를 공급하는 배출 포트(39)를 갖는다.

모터부(32)는 영구 자석, 정류기, 브러쉬, 초크 코일, 회전자(40) 등을 갖는 DC 모터이다. 각각의 영구 자석은 사실상 아치형이다. 영구 자석은 하우징(36)의 내주연부를 따라 주연 방향으로 배열된다.

회전자(40)는 영구 자석의 반경방향 내측에서 회전 가능하다. 회전자(40)는 양 축방향 단부에서 금속 베어링(44)에 의해 회전 가능하게 지지되는 샤프트(42)를 갖는다. 도2는 샤프트(42)의 한 축방향 단부에 있는 금속 베어링(44)의 하나를 도시하고 있다. 베어링(44)은 펌프 케이스(52)에 의해 지지된다. 회전자(40)는 회전자 코어 및 코일을 포함한다. 회전자 코어는 회전 방향을 따라 배열된 다수의 자석 코어를 갖는다. 코일은 각각 자석 코어 주위로 권취된다. 회전자(40)의 코일은 브러쉬와 정류기를 통해 구동 전류를 공급받는다.

펌프부(34)는 펌프 케이스(50, 52) 및 임펠러(70)를 포함하는 터빈 펌프이다. 펌프부(34)는 모터부(32)의 회전자(40)의 한 축방향 단부에 제공된다. 각각의 펌프 케이스(50, 52)는 연료에 대한 저항성과 기계적 강도가 우수한 알루미늄과 같은 금속 재료 또는 수지로 형성되는 케이스 부재이다. 펌프 케이스(50, 52)는 임펠러(70)를 회전 가능하게 수용한다. 펌프 케이스(50)는 서브 탱크(20) 측에서 펌프부(34)를 덮는다. 펌프 케이스(52)는 회전자(40) 측에서 펌프부(34)를 덮는다.

임펠러(70)는 연료에 대한 저항성과 기계적 강도가 우수한 수지로 사실상 디스크 형상으로 형성된다.

도1에 도시된 바와 같이, 임펠러(70)는 그 외주연부를 형성하는 환형부(72)를 갖는다. 임펠러(70)는 환형부(72)의 반경방향 내측에 다수의 베인 홈(74)을 갖는다. 베인 홈(74)은 반경방향으로 배열된다. 베인 홈(74)은 제1 베인 홈(74)으로 기능한다. 임펠러(70)는 베인 홈(74)의 반경방향 내측에 다수의 베인 홈(76)을 갖는다. 베인 홈(76)은 반경방향으로 배열된다. 베인 홈(76)은 임펠러(70)의 반경방향으로 베인 홈(74)과 다른 위치에 위치된다. 베인 홈(76)은 제2 베인 홈(76)으로 기능한다.

베인 홈(74,76)은 임펠러(70)의 양 축방향 측부에 제공된다. 임펠러(70)의 양 축방향 측부에 제공되는 베인 홈(74, 76)은 서로 연통된다. 연료는 베인 홈(74, 76) 내로 유동하고, 연료는 양 축방향 측부의 베인 홈(74, 76) 내에서 소용돌이 유동(300)을 형성한다. 회전방향으로 서로 인접하는 베인 홈(74, 76)은 각각 격벽(75, 77)에 의해 분할된다.

임펠러(70)의 축방향 측부 상의 펌프 케이스(50, 52)는 각각 임펠러(70)의 회전방향으로 베인 홈(74, 76)을 따라 사실상 C형의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 형성한다. 제1 펌프 통로(202)는 베인 홈(74)과 연통하는 제1 펌프 통로로 기능한다. 제2 펌프 통로(206)는 베인 홈(76)과 연통하는 제2 펌프 통로로 기능한다.

도2를 참조하면, 펌프 케이스(50)는 제1 펌프 통로(202)의 연료 입구(201)를 갖는다. 펌프 케이스(52)는 제1 펌프 통로(202)의 연료 출구(203)를 갖는다. 연료 입구(201)는 서브 탱크(20)의 내측으로 개방된다. 제1 펌프 통로(202)의 연료 출구(203)는 모터부(32)의 연료 챔버(208)로 개방된다. 연료 입구(201)에는 서브 탱크(20)로부터 유동하는 연료에 포함된 이물질을 제거하는 흡입 필터가 제공된다.

펌프 케이스(50)는 제2 펌프 통로(206)의 연료 입구(205)와 연료 출구(207)를 갖는다. 연료 입구(205)는 서브 탱크(20)의 하부벽(22)을 통해 연장되는 관통 구멍이다. 연료 입구(205)는 서브 탱크(20)의 외측과 연료 탱크(2)의 내측으로 개방된다. 연료 출구(207)는 서브 탱크(20)의 내측으로 개방된다. 서브 탱크(20)의 하부벽(22)은 이를 통해 연료 입구(205)가 연장되는 관통 구멍을 형성하는 하부 내주연부를 갖는다. 이러한 하부벽(22)의 하부 내주연부와 연료 입구(205) 사이에는 사실상 원통형이 되도록 탄성 재료로 형성된 탄성 부재(64)가 개재된다. 탄성 부재(64)는 시일 부재로 기능한다. 탄성 부재(64)는 하부벽(22)의 관통 구멍으로부터 연료가 누설하는 것을 방지한다. 연료 입구(205)에는 서브 탱크(20)에서 연료 탱크(2) 내로 연료가 역류하는 것을 방지하는 체크 밸브(66)가 제공된다. 체크 밸브(66)는 연료 입구(205)에 제공되어, 연료 펌프(30)에서 연료 탱크(2) 내로의 연료의 역류가 방지된다. 따라서, 연료 펌프(30)는 연료 펌프(30)가 정지한 상태에서도 연료를 축적할 수 있다. 따라서, 연료 펌프(30)는 연료 펌프(30)가 작동을 개시한 상태에서 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급하기 위해 연료 입구(205)를 통해 연료를 신속하게 흡인할 수 있다. 연료 입구(205)에는 연료 탱크(2)로부터 유동하는 연료 내의 이물질을 제거하기 위한 흡입 필터(62)가 제공된다. 흡입 필터(62)는 서브 탱크(20)의 하부벽(22)과 연료 탱크(2)의 하부벽(3) 사이에 형성된 공간(210)에 제공된다.

도2를 참조하면, 회전자(40)가 작동하면, 임펠러(70)는 연료를 연료 입구(201, 205)를 통해 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 내로 흡인하기 위해 샤프트(42)와 함께 회전한다. 연료는 회전방향에 대해 전방 측의 베인 홈(74, 76)과 후방 측의 베인 홈(74, 76) 사이에서 유입 및 유출된다. 연료는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 통해 가압되는 소용돌이 유동(300)을 형성하도록 유입 및 유출을 반복한다.

임펠러(70)는 연료 입구(205)를 통해 서브 탱크(20)로부터 연료를 흡인하도록 회전하고, 연료는 회전축에 대해 양 측에서 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압된다. 연료는 모터부(32) 측부의 펌프 케이스(50)의 연료 출구(203)에서 합쳐진다. 따라서, 연료는 연료 출구(203)를 통해 모터부(32)의 연료 챔버(208) 내로 배출된다. 연료 출구(203)를 통해 연료 챔버(208) 내로 배출된 연료는 회전자(40)의 외주연부와 영국 자석의 내주연부 사이의 간극을 통과한다. 따라서, 연료는 단부 커버(38)의 배출 포트(39)를 통해 엔진(500)으로 공급된다. 이러한 작동에서, 펌프부(34)에서 가압된 연료는 모터부(32) 내부를 통해 유동하여, 연료는 모터부(32)를 냉각시키고 모터부(32) 내측의 활동부들을 윤활시킨다.

배출 포트(39)를 통해 엔진(500)으로 배출되는 연료의 양은 약 20 내지 300 L/h이다. 배출 포트(39)를 통해 배출되는 연료의 이러한 양은 제1 펌프 통로(202)의 연료 출구(203)를 통해 배출된 연료 양과 같다. 임펠러(70)의 회전 속도는 약 4000 내지 15000 rpm이다.

임펠러(70)는 연료 입구(205)를 통해 연료 탱크(2)로부터 연료를 흡인하도록 회전하고, 연료는 회전축에 대해 양 측부에서 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압된다. 연료는 펌프 케이스(50)의 연료 출구(207)에서 합쳐지고 연료 출구(207)를 통해 서브 탱크(20)로 배출된다.

여기서, 제1 펌프 통로(202)로부터 공급된 연료의 양은 Q1이다. 임펠러(70)의 회전축에 대한 제1 펌프 통로(202)의 직경은 D1이다. 제1 펌프 통로(202)의 단면적은 S1이다. 제1 펌프 통로(202)의 반경방향 내측에 위치된 제2 펌프 통로(206)로부터 공급된 연료의 양은 Q2이다. 임펠러(70)의 회전축에 대한 제2 펌프 통로(206)의 직경은 D2이다. 제2 펌프 통로(206)의 단면적은 S2이다. 임펠러의 분당 회전 속도는 R rpm이다. 값 Q1, Q2는 이하의 식 (1), (2)로 정의된다. 본 구조에서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 회전축에 대해 임펠러(70)의 양 측부에 제공되고, 값 S1, S2는 임펠러(70)의 양 측부의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적의 합이다.

Q1 = π×S1×D1×R (1)

Q2 = π×S2×D2×R (2)

따라서, 연료가 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급될 때, Q2≥Q1 는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 내의 연료 압력의 고려 없이, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)를 통과하는 연료 양을 고려하여 서브 탱크(20) 내의 레벨을 유지하는 것을 만족시킨다. 즉, 이하의 식 (3)은 서브 탱크(20)의 레벨을 유지하는 것을 만족시킨다.

Q2≥Q1

π×S2×D2×R ≥ π×S1×D1×R

(S2×D2) / (S1×D1) ≥ 1 (3)

그러나, 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급된 연료가 가압되는 제1 펌프 통로(202) 내의 압력은, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급된 연료가 가압되는 제2 펌프 통로(206) 내의 압력보다 높다. 따라서, 식 (1)로 정의된 제1 펌프 통로(202)의 배출양(Q1)의 감소는 식(2)로 정의된 제2 펌프 통로(206)의 배출양(Q2)의 감소보다 크다. 따라서, 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2가 식 (3)을 만족하도록 간단히 결정되면, 배출양 Q2의 실제 값은 배출양 Q1의 실제 값보다 과도하게 크게 된다. 그 결과, 연료는 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 과도하게 공급된다.

이하에는, 임펠러(70)와 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 설계 값이 기술된다.

임펠러(70)는 20 내지 50 mm의 외경을 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 회전축에 대해 양 측부의 베인 홈(74, 76)을 따라 형성된다. 회전축에 대해 한 측부의 제1 펌프 통로(202)는 단면적 S1을 갖는다. 회전축에 대해 한 측부의 제2 펌프 통로(206)는 단면적 S2를 갖는다. 각각의 단면적 S1, S2 는 2 내지 8 mm² 이다. 제1 펌프 통로(202)를 통한 연료의 배출양은 Q1이고, 임펠러(70)의 회전축에 대한 제1 펌프 통로(202)의 직경은 D1이고, 제2 펌프 통로(206)를 통한 연료의 배출양은 Q2이고, 임펠러(70)의 회전축에 대한 제2 펌프 통로(206)의 직경은 D2 이고, 임펠러(70)의 회전 속도는 분당 R이다. 배출양 Q1, Q2의 값은 상기 식(1), (2)로 정의된다. 식 (1), (2)에서, S1은 2×S1으로, S2는 2×S2 로 대체된다. 직경 D1은 제1 펌프 통로(202)의 폭 W1의 중심(100)과 임펠러(70)의 반경방향에 대한 폭 W1의 중심(100) 사이의 거리이다. 직경 D2는 제2 펌프 통로(206)의 폭 W2의 중심(102)과 임펠러(70)의 반경방향에 대한 폭 W2의 중심(102) 사이의 거리이다.

여기서, Q2≥Q1 는 서브 탱크(20)로부터 연료 탱크(2) 외측의 엔진(500)으로 연료를 공급하는 경우에도 서브 탱크(20)의 레벨을 유지하는 것을 만족시킨다. 즉, 식 (3)은 서브 탱크(20)의 레벨 감소를 제한하는 것을 만족시킨다.

제1 펌프 통로(202)를 통해 가압된 연료의 압력은 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압된 연료의 압력보다 높다. 연료는 연료 압력 P1이 되도록 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압되고 연료 펌프(30)에서 엔진(500)으로 공급된다. 연료는 또한 연료 압력 P2가 되도록 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압되고 연료 펌프(30)에서 서브 탱크(20)로 공급된다. 예를 들어, 연료 압력 P1은 200 내지 800 kPa가 될 필요가 있다. 이에 비해, 연료 압력 P2는 최대 50 kPa가 되는 것이 필요하다. 따라서, 각각의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)에서 회전 방향에 대해 압력차가 발생하고, 회전 방향에 반대로 각각의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 내의 연료에 힘이 가해지게 된다. 제1 펌프 통로(202) 내의 연료에 반대로 가해진 힘은 제2 펌프 통로(206) 내의 연료에 반대로 가해진 힘보다 크다. 이러한 압력차는 펌프 케이스(50, 52)와 임펠러(70) 사이의 각각의 간극을 통해 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 연료 누설을 더욱 유발시킨다. 제1 펌프 통로(202)로부터의 연료 누설은 제2 펌프 통로(206)로부터의 연료 누설보다 크다. 따라서, 식 (1)에서 정의된 제1 펌프 통로(202)의 배출양 Q1의 감소는 식(2)에서 정의된 제2 펌프 통로(206)의 배출양 Q2의 감소보다 크다. 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2가 식 (3)을 만족하도록 단순히 결정되면, 배출양 Q2의 실제 값은 배출양 Q1의 실제 값보다 과도하게 크게 된다. 그 결과, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 배출양 Q2는 과도하게 크게 된다. 서브 탱크(20)의 레벨이 유지되도록 연료가 서브 탱크(20)로 공급되는 것으로 충분하다. 즉, 연료는 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 과도하게 공급될 필요가 없다.

따라서, (S2×D2)/(S1×D1)의 범위는 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압되는 연료 압력 P1의 범위를 고려하여 결정될 필요가 있다. 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압되고 연료 펌프(30)에서 엔진(500)으로 공급되는 연료는 예를 들어, 200 내지 800 kPa 사이의 연료 압력 P1 내에 있다. 따라서, (S2×D2)/(S1×D1)의 범위는, 연료 압력 P1이 예를 들어, 200 내지 800 kPa 가 되고, Q2/Q1의 실제 값은 가능하게는 1이 되도록 결정될 필요가 있다. 이하의 식 (4)는 도3으로부터 얻어진다.

0.6 ≤ (S2×D2)/(S1×D1) ≤ 0.95 (4)

(S2×D2)/(S1×D1)의 범위는 연료 압력 P1이 200 내지 800 kPa 가 되고, Q2/Q1의 실제 값은 가능하게는 1이 되도록 식 (4)에 의해 정해진 범위로 결정된다.

또한, 제1 펌프 통로(202) 및 베인 홈(74)을 따라 지나가는 소용돌이 유동(300)은 바람직하게는 원형 형상이다. 또한, 제2 펌프 통로(206) 및 베인 홈(76)을 따라 지나가는 소용돌이 유동(300)도 바람직하게는 원형 형상이다. 소용 돌이 유동(300)이 사실상 원형 형상일 때, 소용돌이 유동(300)의 펌프 효율(η)은 소용돌이 유동(300)의 유동 방향의 급격한 변화에 의해 유발된 운동 에너지의 손실을 가능하게 감소시킴으로써 향상될 수 있다.

제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 각각 임펠러(70)의 회전축을 따라 깊이 H1, H2를 갖는다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 깊이 H1, H2는, 소용돌이 유동(300)이 각각 사실상 원형 형상으로 형성되도록 임펠러(70)의 두께 방향에 대해 베인 홈(74, 76)의 깊이와 각각 사실상 같다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2는 사실상 임펠러(70)의 두께 t의 1/2이다. 따라서, 식 (5), (6)은 소용돌이 유동(300)이 각각 사실상 원형 형상으로 형성되는 것을 만족시킨다.

H1/t = 0.5 (5)

H2/t = 0.5 (6)

실제로, 각각의 값 H1/t, H2/t이 0.5를 포함하는 소정의 범위 내에 있을 때, 각각의 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하지 않을 수 있다. 이하의 식 (7), (8)은 η1≥40% 및 η2≥10%를 각각 만족하는 H1/t 및 H2/t의 범위를 형성하도록 도4로부터 얻어진다. 식 (7), (8)로 정해진 범위는 각각 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 펌프 효율(η1, η2)의 최대값을 포함한다.

0.3 ≤ H1/t ≤ 0.6 (7)

0.2 ≤ H2/t ≤ 0.6 (8)

제2 펌프 통로(206)의 펌프 효율은 제1 펌프 통로(202)보다 낮고, 따라서 특 히 식 (8)을 만족시키는 것이 바람직하다.

펌프 통로의 깊이 H1, H2의 값의 2배가 각각 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 폭 W1, W2와 사실상 같은 것은, 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다. 즉, 식 (9), (10)은 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다.

2 = W1/H1 (9)

2 = W2/H2 (10)

실제로, W1/H1과 W2/H2의 각각의 값이 2를 포함하는 소정의 범위 내에 있을 때, 각각의 소용돌이 유동(300)의 유동 방향은 과도하게 편평하지 않다. 이하의 식 (11), (12)는 η1≥40% 및 η2≥10% 를 각각 만족시키는 W1/H1과 W2/H2의 범위를 정하도록 도5로부터 얻어진다. 식 (11), (12)로 정해진 범위는 각각 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)에서 펌프 효율(η1, η2)의 최대값을 포함한다.

1.5 ≤ W1/H1 ≤ 2.1 (11)

1.9 ≤ W2/H2 ≤ 2.5 (12)

제2 펌프 통로(206)에서 펌프 효율(η2)은 제1 펌프 통로(202)의 펌프 효율(η1)보다 낮고, 따라서 특히 식 (12)를 만족시키는 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 연료 펌프(30)는 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 서로 다른 위치에 베인 홈(74, 76)을 갖는다. 연료 펌프(30)는 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 연료를 공급하고, 또한 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급한다. 연료 펌프(30)에서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 각각 단면적 S1, S2를 갖 고, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)는 각각 임펠러(70)의 축방향에 대한 직경 D1, D2를 갖는다. 또한, 특히 (S2×D2)/(S1×D1)의 범위는 엔진(500)으로 공급되는 연료가 가압되는 제1 펌프 통로(202)의 압력을 고려하여 식 (3)을 만족시키도록 결정된다. 따라서, 서브 탱크(20)의 연료 레벨이 감소하는 것이 방지되고, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급된 연료의 양은 과도하게 증가하는 것이 방지된다.

또한, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 깊이 H1, H2 및 임펠러(70)의 두께 t는 H1/t 및 H2/t가 식 (7), (8)에 의해 정해진 범위에 있도록 적절하게 한정된다. 반경 방향에 대한 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 깊이 H1, H2 및 폭 W1, W2는 W1/H1과 W2/H2가 식 (11), (12)로 정해진 범위에 있도록 적절하게 한정된다. 따라서, 제1 펌프 통로(202)와 베인 홈(74) 사이에서 형성된 소용돌이 유동(300)은 편평한 형상으로 되는 것이 제한된다. 또한, 제2 펌프 통로(206)와 베인 홈(76) 사이에서 형성된 소용돌이 유동(300)도 편평한 형상으로 되는 것이 제한된다. 따라서, 펌프 효율이 향상된다.

상기 실시예에서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 압력을 고려하여 식 (4)를 만족시키도록 형성된다.

0.6 ≤ (S2×D2)/(S1×D1) ≤ 0.95 (4)

따라서, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양 Q2는 식 0.6 ≤ (S2×D2)/(S1×D1) 를 만족시킴으로써 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급되는 연료의 양 Q1 보다 과도하게 적어지는 것이 방지된다. 또한, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양 Q2는 식 (S2×D2)/(S1×D1) ≤ 0.95 를 만족시킴으로써 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급되는 연료의 양 Q1 보다 과도하게 커지는 것이 방지된다. 따라서, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양은 과도하게 커지는 것이 방지되고, 서브 탱크(20)의 레벨은 식 (4)를 만족시키도록 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2를 결정함으로써 감소가 제한된다.

제1 펌프 통로로 공급된 연료 압력은 200 ≤ P ≤ 800을 만족시키는 P(kPa)이다. 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급된 연료의 양이 과도하게 커지는 것이 방지되고, 서브 탱크(20)의 레벨은 200 ≤ P ≤ 800 범위의 압력으로 식 (4)를 만족시키도록 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 단면적 S1, S2와 직경 D1, D2를 결정함으로써 감소가 제한된다.

제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 연료는 임펠러(70)의 회전에 의한 회전 방향에 대해 전방측의 베인 홈(74, 76) 중 하나로부터 유출하여, 후방측의 베인 홈(74, 76) 중 다른 하나로 유입하는 것을 반복하고, 따라서 연료는 가압됨에 따라 소용돌이 유동(300)을 형성한다. 소용돌이 유동(300)은 바람직하게는 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206) 및 베인 홈(74, 76)을 포함하는 각각의 통로의 단면에서 원형 형상을 갖는다. 소용돌이 유동(300)은 사실상 단면에서 원형 형상을 가져서, 소용돌이 유동(300)은 유동 방향으로 급격한 변화가 제한되고, 소용돌이 유동(300)은 운동 에너지를 유지한다. 따라서, 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 펌프 효율(η1, η2)은 향상된다. 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2는 사실상 원형의 소용돌이 유동(300)을 형성하기 위해 임펠러(70)의 두께 방향에 대해 각각의 베인 홈(74, 76)의 깊이와 사실상 같다. 식 (5), (6)으로 한정되는 바와 같이, 각각의 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2는 사실상 임펠러(70)의 두께 t의 1/2이다. 실제로, H/t가 0.5를 포함하는 소정의 범위에 있을 때, 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하지 않다.

H1 = t/2

H2 = t/2

H1/t = 0.5 (5)

H2/t = 0.5 (6)

제2 펌프 통로(206)는 회전축에 대해 깊이 H2를 갖고, 임펠러(70)는 두께 t를 갖고, H2 및 t는 0.2 ≤ H2/t ≤ 0.6 을 만족한다. 따라서, 소용돌이 유동(300)은 제2 펌프 통로(206)에서 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제2 펌프 통로(206)의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유지되고, 제2 펌프 통로(206)의 펌프 효율(η2)은 향상된다. 제2 펌프 통로(206)를 통과한 후의 연료 압력은 제1 펌프 통로(202)를 통과한 후의 연료 압력보다 낮다. 따라서, 0.2 ≤ H2/t ≤ 0.6 를 만족시킴으로써 펌프 효율을 향상시키는 것이 바람직하다.

제1 펌프 통로(202)는 임펠러(70)의 회전축 방향에 대해 깊이 H1을 갖는다. 임펠러(70)는 두께 t를 갖는다. H1 및 t는 0.3 ≤ H1/t ≤ 0.6 를 만족하고, 따라서 제1 펌프 통로(202)의 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제1 펌프 통로(202)의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유 지되고, 제1 펌프 통로(202)의 펌프 효율(η)은 향상된다.

각각의 펌프 통로(202, 206)의 각각의 깊이 H1, H2 값의 2배가 각각 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 각각의 펌프 통로(202, 206)의 각각의 폭 W1, W2와 사실상 같은 것은, 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다. 즉, 식 (9), (10)은 소용돌이 유동(300)을 사실상 원형으로 형성하는 것을 만족시킨다. 실제로, W/H가 2를 포함하는 소정의 범위 내에 있을 때, 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하지 않다.

2×H1 = W1

2×H2 = W2

2 = W1/H1 (9)

2 = W2/H2 (10)

제2 펌프 통로(206)는 임펠러(70)의 반경 방향에 대해 폭 W2를 갖고, 제2 펌프 통로(206)는 회전축에 대해 깊이 H2를 갖고, W2 및 H2는 1.9 ≤ W2/H2 ≤ 2.5 를 만족한다. 따라서, 소용돌이 유동(300)이 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제2 펌프 통로의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유지되고, 제2 펌프 통로의 펌프 효율(η)은 향상된다. 제2 펌프 통로(206)를 통해 가압된 연료 압력은 제1 펌프 통로(202)를 통해 가압된 연료 압력보다 낮다. 따라서, 1.9 ≤ W2/H2 ≤ 2.5 의 관계를 만족시킴으로써 펌프 효율(η)을 향상시키는 것이 바람직하다.

제1 펌프 통로(202)는 임펠러(70)의 회전 방향에 대해 폭 W1을 갖고, 제1 펌 프 통로(202)는 회전축에 대해 깊이 H1을 갖고, W1 및 H1은 1.5 ≤ W1/H1 ≤ 2.1 를 만족한다. 따라서, 소용돌이 유동(300)은 과도하게 편평하게 되는 것이 방지된다. 이러한 구조에서, 제1 펌프 통로(202)의 소용돌이 유동(300)의 에너지는 유지되고, 제1 펌프 통로(202)의 펌프 효율(η)은 향상된다.

(제2 실시예)

도6 내지 도8은 제2 실시예에 따른 연료 펌프를 갖는 연료 공급 장치를 도시한다. 본 실시예에서, 도6을 참조하면, 제1 펌프 통로(302)는 일점쇄선으로 표시된 제1 단면적(S1)을 갖고, 제2 펌프 통로(306)는 이점쇄선으로 표시된 제2 단면적(S2)을 갖는다. 제1 단면적(S1) 및 제2 단면적(S2)의 사이에는 시일 폭 a1을 갖는 시일부가 형성된다. 임펠러(51)는 회전축(O)을 갖는다.

펌프 효율(η)은 η= (P×Q)/(T×R) 로 정의된다. 여기서, T는 연료 펌프의 모터부에 의해 제공되는 토크이고, R은 모터부의 회전 속도이고, P는 펌프 통로를 통과한 후의 연료의 배출 압력이고, Q는 펌프 통로를 통과한 후의 배출된 연료 양이다. 도9를 참조하면, 실선은 펌프 효율(η)과 시일 폭 a1 사이의 관계를 표시한다. 연료는 제1 펌프 통로(302)를 통과한 후 배출량 Q1만큼 배출되고, 제2 펌프 통로(306)를 통과한 후 배출량 Q2만큼 배출된다. 도9에서, 각각의 점선은 Q2/Q1의 값과 시일 폭 a1 사이의 관계를 표시한다. 점선은 φ20, φ30, φ40 및 φ50의 직경을 갖는 임펠러(51)에서 Q2/Q1의 값과 시일 폭 a1 사이의 관계를 표시한다.

본 실시예에서, 제1 펌프 통로(302)를 통과한 후의 연료의 압력(P1)은 또한 200 내지 800 kPa 이다. 제2 펌프 통로(306)를 통과한 후의 연료의 압력(P2)은 또 한 50 kPa 이하이다. 즉, 연료 압력 P1은 연료 압력 P2 보다 높다. 이러한 구조에서, 제1 펌프 통로(302)에서 제2 펌프 통로(306)로 연료가 누설되어, 펌프 효율(η)은 감소한다. 이러한 연료 누설은 시일 폭 a1의 증가로 감소된다. 시일 폭 a1이 1 mm 이상이면, 펌프 효율(η1)은 40% 이상이고, 충분한 펌프 효율(η1)이 얻어진다. 이와 달리, 시일 폭 a1이 1 mm보다 작으면, 제1 펌프 통로(302)에서 제2 펌프 통로(306)로 연료가 누설되어, 펌프 효율(η1)은 급격히 감소한다. 이와 달리, 시일 폭 a1이 2.5 mm 이상이면, 펌프 효율(η1)은 사실상 일정하고 더 증가하지 않는다.

또한, 시일 폭 a1이 과도하게 크면, 제2 펌프 통로(306)의 제2 단면적(S2)은 충분히 보장되지 않고, Q2≥Q1 관계가 만족되지 않는다. Q2/Q1의 값이 1 이상이면, Q2≥Q1의 관계가 만족된다. Q2≥Q1의 관계를 만족시키기 위해, 시일 폭 a1은 임펠러(51)가 φ50의 직경을 가질 때 8.5 mm 이하로 설정되고, 시일 폭 a1은 임펠러(51)가 φ30의 직경을 가질 때 2.5 mm 이하로 설정된다. φ30의 직경이 일반적인 값이다. 이러한 점에서, 시일 폭 a1 mm의 최적의 범위는 이하의 식 (13)에 의해 정해진다.

1 ≤ a1 ≤ 2.5 (13)

도7 및 도8에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 반경 방향 외측의 베인 홈(52a)을 형성하는 각각의 베인 판은 두께 B1을 갖고, 반경 방향 내측의 각각의 베인 판은 두께 B2를 갖는다. 두께 B1 및 두께 B2는 B2≥B1의 관계를 만족한다.

연료가 있을 때, 반경 방향 내측의 임펠러(51)의 베인 판은 팽창 속도 V2로 팽창되고, 반경 방향 외측의 임펠러(51)의 베인 판은 팽창 속도 V1으로 팽창된다. 팽창 속도(V2) 및 팽창 속도(V1)는 팽창 속도비 V2/V1를 갖는다. 임펠러(51)의 표면적이 커지게 되면, 임펠러(51)의 베인 판의 팽창 속도는 커지고, 베인 판의 두께는 작아진다. 반경 방향 외측의 베인 홈(52a)의 두께 B1 및 반경 방향 내측의 베인 홈(52a)의 두께 B2는 두께비 B2/B1를 갖는다. 도10에서, 실선은 팽창 속도비(V2/V1)와 두께비(B2/B1) 사이의 관계를 나타낸다. 팽창 속도비(V2/V1)가 1 이상일 때, 즉 팽창 속도(V2)가 팽창 속도(V1) 이상이면, 반경 방향 내측의 임펠러(51)는 반경 방향 외측의 임펠러(51)에 기초하여 정해진 간극 보다 큰 간극을 필요로 한다. 따라서, 팽창 속도비(V2/V1)는 1 이하인 것이 바람직하다. 팽창 속도비(V2/V1)가 1이면, 두께비(B2/B1)는 1.5 이다.

도10에서, 점선은 값 Q2/Q1과 두께비(B2/B1) 사이의 관계를 나타낸다. 베인 판의 두께 B1, B2 값이 증가하면, 팽창 속도는 낮아지고, 그럼에도 불구하고 도6에서 제2 펌프 통로(306)의 제2 단면적(S2)은 충분히 보장되지 않고, Q2≥Q1 의 관계는 만족되지 않는다. 두께비(B2/B1)는 Q2≥Q1의 관계를 만족하기 위해 3 이하이다. 따라서, 팽창 속도와 펌프 챔버의 연료 양을 만족시키는 두께비(B2/B1)의 범위는 이하의 식 (14)로 정해진다.

1.5 ≤ (B2/B1) ≤ 3 (14)

본 실시예에서, 제1 펌프 통로와 제2 펌프 통로는 그 사이에 1 ≤ a1 ≤ 2.5를 만족하는 시일 폭 a1을 갖는 시일부를 형성한다. 시일 폭 a1은 1 mm 이상으로 정해지고, 따라서 제1 펌프 통로(302)에서 제2 펌프 통로(306)로 연료가 누설되는 것이 방지된다. 또한, 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 공급되는 연료의 양(Q2)은, 시일 폭 a1이 2.5 mm 이하가 되게 정함으로써 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 공급된 연료의 양(Q1)보다 과도하게 커지는 것이 방지된다. 따라서, 펌프 통로에서의 펌프 효율(η)은 향상된다.

임펠러(51)는 제1 베인 홈을 형성하고 각각 두께 B1을 갖는 제1 베인 판들을 갖는다. 임펠러(51)는 제2 베인 홈을 형성하고 각각 두께 B2를 갖는 제2 베인 판들을 갖는다. B1과 B2는 1.5 ≤ B2/B1 ≤ 3 를 만족한다. 각각의 베인 판의 두께가 작아지면, 팽창 속도는 증가한다. 그러나, 각각의 베인 판의 두께가 커지게 되면, 펌프 통로의 단면적은 따라서 작아지고, 그 결과 연료 펌프에서 배출되는 연료의 양은 감소한다. 따라서, B2/B1의 값은 1.5 이상으로 설정되고, 각각의 제2 베인 판의 팽창 속도는 각각의 제1 베인 판의 팽창 속도 이하로 설정된다. 따라서, 임펠러(51)와 펌프 케이스 사이의 간극은 유지되어, 임펠러(51)와 펌프 케이스는 서로 접촉되는 것이 제한된다. 또한, Q2≥Q1의 관계는 B2/B1의 값을 3 이하로 정함으로써 만족된다. 따라서, 펌프 효율(η)은 향상되고, 서브 탱크(20)의 레벨은 유지된다.

하나의 펌프 통로가 임펠러의 회전축에 대해 임펠러의 일 측부에 형성될 수 있다.

제1 실시예에서, 모터부는 브러쉬 없는 모터를 포함한다. 이와 달리, 모터부는 브러쉬를 갖는 모터를 포함할 수 있다.

실시예들의 상기 구조는 적절하게 조합될 수 있다.

상기 실시예들의 다양한 수정 및 변경이 본 발명의 기술사상으로부터 벗어남이 없이 다양하게 이루어질 수 있다.

도1은 제1 실시예에 따른 연료 펌프의 펌프 통로를 도시하는 단면도.

도2는 제1 실시예에 따른 연료 공급 장치를 도시하는 단면도.

도3은 값 Q2/Q1과 값 (S2×D2)/(S1×D1) 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도4는 값 H/t 와 펌프 효율(η) 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도5는 값 W/H 와 펌프 효율(η) 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도6은 제2 실시예에 따른 연료 펌프의 펌프 통로를 도시하는 단면도.

도7은 제2 실시예에 따른 연료 공급 장치를 도시하는 단면도.

도8은 임펠러를 도시하는 평면도.

도9는 시일 폭 a1, 펌프 효율(η) 및 값 Q2/Q1 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도10은 두께비 B2/B1, 팽창 속도비 V2/V1 및 값 Q2/Q1 사이의 관계를 도시하는 그래프.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 연료 탱크

10 : 연료 공급 장치

20 : 서브 탱크

30 : 연료 펌프

36 : 하우징

50, 52 : 펌프 케이스

70 : 임펠러

74, 76 : 베인 홈

202, 302 : 제1 펌프 통로

206, 306 : 제2 펌프 통로

300 : 소용돌이 유동

500 : 엔진

Claims

연료 탱크(2)에서 상기 연료 탱크(2) 내에 수용된 서브 탱크(20)로 연료를 공급하고 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 연료를 공급하는 연료 펌프(30)이며,

그 회전 방향을 따라 각각 배열된 복수의 제1 베인 홈(74)과 복수의 제2 베인 홈(76)을 갖는 임펠러(70, 51)와,

임펠러(70, 51)를 회전 가능하게 수용하고, 회전 방향을 따라 각각 형성된 제1 펌프 통로(202, 302)와 제2 펌프 통로(206, 306)를 갖는 펌프 케이스(50, 52)를 포함하고,

상기 복수의 제2 베인 홈(76)은 임펠러(70, 51)의 반경 방향에 대해 상기 복수의 제1 베인 홈(74)의 반경 방향 내측에 위치되고,

상기 제1 펌프 통로(202, 302)는 서브 탱크(20)로부터 엔진(500)으로 연료를 공급하기 위해 제1 베인 홈(74)을 따라 형성되고, 상기 제2 펌프 통로(206, 306)는 연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급하기 위해 제2 베인 홈(76)을 따라 형성되고,

상기 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206, 302, 306)는 각각 단면적 S1, S2를 갖고,

상기 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206, 302, 306)는 임펠러(70, 51)의 회전축 방향에 대해 각각 직경 D1, D2를 갖고,

단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족하는 연료 펌프.
제1항에 있어서, 제1 펌프 통로(202, 302)는 압력 P에서 연료를 공급하도록 구성되고, 압력 P는 200 kPa ≤ P ≤ 800 kPa 를 만족하는 연료 펌프.
제1항에 있어서, 제2 펌프 통로(206, 306)는 회전축 방향에 대한 깊이 H2를 갖고,

임펠러(70, 51)는 두께 t를 갖고,

깊이 H2 및 두께 t는 0.2 ≤ H2/t ≤ 0.6 를 만족하는 연료 펌프.
제3항에 있어서, 제1 펌프 통로(202, 302)는 회전축에 대한 깊이 H1을 갖고,

깊이 H1 및 두께 t는 0.3 ≤ H1/t ≤ 0.6 를 만족하는 연료 펌프.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제2 펌프 통로(206, 306)는 임펠러(70, 51)의 반경 방향에 대한 폭 W2를 갖고,

제2 펌프 통로(206, 306)는 회전축에 대한 깊이 H2를 갖고,

폭 W2 및 깊이 H2는 1.9 ≤ W2/H2 ≤ 2.5 를 만족하는 연료 펌프.
제5항에 있어서, 제1 펌프 통로(202, 302)는 반경 방향에 대한 폭 W1을 갖고,

제1 펌프 통로(202, 302)는 회전축에 대한 깊이 H1을 갖고,

폭 W1 및 깊이 H1는 1.5 ≤ W1/H1 ≤ 2.1 를 만족하는 연료 펌프.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 펌프 통로(202, 302) 및 제2 펌프 통로(206, 306) 사이에는 시일 폭 a1을 갖는 시일부가 형성되고,

시일 폭 a1은 1 ≤ a1 ≤ 2.5 를 만족하는 연료 펌프.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

임펠러(70, 51)는 복수의 제1 베인 홈(74)을 형성하고 각각 두께 B1을 갖는 복수의 제1 베인 판을 갖고,

임펠러(70, 51)는 복수의 제2 베인 홈(76)을 형성하고 각각 두께 B2를 갖는 복수의 제2 베인 판을 갖고,

두께 B1 및 두께 B2는 1.5 ≤ B2/B1 ≤ 3 를 만족하는 연료 펌프.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

임펠러(70, 51)를 구동 및 회전시키기 위한 모터부(32)를 더 포함하는 연료 펌프.
연료 공급 장치이며,

제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 연료 펌프(30)와,

상기 연료 펌프(30)를 수용하고 연료 탱크(2) 내에 수납되는 서브 탱크(20)를 포함하고,

제1 펌프 통로(202, 302)는 서브 탱크(20) 내측에 위치된 입구(201)를 갖고,

제1 펌프 통로(202, 302)는 엔진(500)으로 연료를 공급하기 위한 출구(203)를 갖고,

제2 펌프 통로(206, 306)는 서브 탱크(20) 외측에 위치되고 연료 탱크(2)로 개방된 입구(205)를 갖고,

제2 펌프 통로(206, 306)는 서브 탱크(20)로 개방된 출구(207)를 갖는 연료 공급 장치.
연료 탱크(2)에서 엔진(500)으로 연료를 공급하기 위한 연료 공급 장치이며,

연료 탱크(2) 내에 수용된 서브 탱크(20)와,

연료 탱크(2)에서 서브 탱크(20)로 연료를 공급함과 동시에 서브 탱크(20)에서 엔진(500)으로 연료를 공급하도록 서브 탱크(20) 내에 수용된 연료 펌프(30)를 포함하고,

상기 연료 펌프(30)는,

그 회전 방향을 따라 각각 배열된 복수의 제1 베인 홈(74)과 복수의 제2 베인 홈(76)을 갖는 임펠러(70, 51)와,

임펠러(70, 51)를 회전 가능하게 수용하고 회전 방향을 따라 각각 형성된 제1 및 제2 펌프 통로(202, 206, 302, 306)를 갖는 펌프 케이스(50, 52)를 포함하고,

상기 복수의 제2 베인 홈(76)은 상기 복수의 제1 베인 홈(74)의 반경 방향 내측에 위치되고,

상기 제1 펌프 통로(202, 302)는 제1 베인 홈(74)을 따라 연장되고,

상기 제1 펌프 통로(202, 302)는 연료를 흡인하기 위해 서브 탱크(20)의 내측에 위치된 입구(201)와 연통되고, 엔진(500)으로 연료를 공급하기 위해 출구(203)와 연통되고,

상기 제2 펌프 통로(206, 306)는 제2 베인 홈(76)을 따라 연장되고,

상기 제2 펌프 통로(206, 306)는 서브 탱크(20) 외측에 위치되어 연료 탱크(2)로부터 연료를 흡인하기 위해 연료 탱크(2)로 개방된 입구(205)와 연통되고, 서브 탱크(20)로 연료를 공급하기 위해 서브 탱크로 개방된 출구(207)와 연통되고,

제1 및 제2 펌프 통로(202, 206, 302, 306)는 각각 단면적 S1, S2를 갖고,

제1 및 제2 펌프 통로(202, 206, 302, 306)는 임펠러(70, 51)의 회전축 방향에 대해 각각 직경 D1, D2를 갖고,

단면적 S1, S2와 직경 D1, D2는 0.6≤(S2×D2)/(S1×D1)≤0.95 를 만족하는 연료 공급 장치.