WO2017090396A1 - 渦流ポンプ - Google Patents

渦流ポンプ Download PDF

Info

Publication number
WO2017090396A1
WO2017090396A1 PCT/JP2016/082583 JP2016082583W WO2017090396A1 WO 2017090396 A1 WO2017090396 A1 WO 2017090396A1 JP 2016082583 W JP2016082583 W JP 2016082583W WO 2017090396 A1 WO2017090396 A1 WO 2017090396A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
impeller
groove
blade
blade groove
depth
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2016/082583
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
英士 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aisan Industry Co Ltd
Original Assignee
Aisan Industry Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aisan Industry Co Ltd filed Critical Aisan Industry Co Ltd
Priority to CN201680057098.1A priority Critical patent/CN108138788B/zh
Priority to US15/778,366 priority patent/US20180355873A1/en
Publication of WO2017090396A1 publication Critical patent/WO2017090396A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/008—Regenerative pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D23/00—Other rotary non-positive-displacement pumps
    • F04D23/006—Creating a pulsating flow
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F04D29/2244—Free vortex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/26—Rotors specially for elastic fluids
    • F04D29/28—Rotors specially for elastic fluids for centrifugal or helico-centrifugal pumps for radial-flow or helico-centrifugal pumps

Definitions

  • the vortex pump is also called a Wesco pump, a cascade pump, or a regeneration pump.
  • Japanese Utility Model Laid-Open No. 5-73287 discloses a vortex pump for supplying pressurized fuel to a fuel injection device for an automobile.
  • the vortex pump includes an impeller having a plurality of blades on the outer peripheral portion, and a housing that houses the impeller.
  • a fluid passage is formed around the impeller blades by the housing and the impeller.
  • the pressure of the fluid is increased and discharged by generating a vortex around the central axis along the direction of rotation of the impeller (also referred to as a swirling flow) in the fluid in the fluid passage by the rotation of the impeller.
  • the present specification provides a technique for improving pump efficiency in a vortex pump that pumps gas.
  • the vortex pump may include a housing having a suction flow path and a discharge flow path, and an impeller that is housed in the housing and rotates about a rotation axis.
  • the impeller has a blade groove region having a plurality of blade grooves arranged between a plurality of blades and adjacent blades along the rotation direction on each outer peripheral portion of at least one end surface of both surfaces in the rotation axis direction. You may have.
  • Each of the plurality of blade grooves may be open on one end face side and closed on the other end face side.
  • the housing may have a facing groove that faces the blade groove region and extends in the rotation direction of the impeller. In an intermediate position excluding both ends of the opposed groove in the impeller rotation direction, the depth of the opposed groove relative to the depth of the blade groove at the deepest position of each blade groove may be 0.7 or less.
  • the vortex pump may include a housing having a suction flow path and a discharge flow path, and an impeller that is housed in the housing and rotates about a rotation axis.
  • the impeller has a blade groove region having a plurality of blade grooves arranged between a plurality of blades and adjacent blades along the rotation direction on an outer peripheral portion of at least one end surface of both surfaces in the rotation axis direction. You may do it.
  • Each of the plurality of blade grooves may be open on one end face side and closed on the other end face side.
  • the housing may have a facing groove that faces the blade groove region and extends in the rotation direction of the impeller.
  • the ratio of the depth of the facing groove to the depth of the blade groove at the deepest position of each blade groove is the ratio between each blade groove and the facing groove during rotation of the impeller. May be set such that the center of the vortex generated by is located in the blade groove.
  • the pump efficiency can be improved by the center of the vortex being located in the blade groove.
  • the reason why the pump efficiency is improved is that, when viewed in a section perpendicular to the rotation direction of the impeller (hereinafter, simply referred to as “orthogonal section”), the vicinity of the center of the vortex is more gas than the vicinity of the outer peripheral edge of the vortex. The pressure is low.
  • orthogonal cross section a flow is generated in the gas from the high pressure side to the low pressure side, that is, from the vicinity of the outer peripheral end of the vortex to the vicinity of the center.
  • the pressure of the gas in the space formed by the impeller blade groove and the housing facing groove rises as the impeller rotates. That is, the pressure of the gas in the space formed by the impeller blade groove and the housing facing groove increases as the impeller rotates in the rotational direction. For this reason, if the center of the vortex is located outside the blade groove, the gas in the vicinity of the center flows backward on the lower pressure side, that is, in the direction opposite to the rotation direction of the impeller. As a result, when the center of the vortex is located outside the blade groove, the pump efficiency is lowered.
  • the present inventor has examined the structure of the vortex pump from the above viewpoint and found that the center position of the vortex flow varies by changing the depth of the opposed groove with respect to the depth of the blade groove. As a result of further intensive studies, when the depth of the opposed groove with respect to the depth of the blade groove is set to 0.7 or less, the center of the vortex is generally within the blade groove, which is larger than 0.7. It has been found that the discharge flow rate increases.
  • the width of the blade groove with respect to the distance from the bottom end of the blade groove to the bottom end of the opposed groove when viewed in a cross section passing through the impeller rotation shaft and the deepest position of each blade groove is 0.8 or more and 1.0 or less It may be. According to this configuration, the shape of the vortex of the orthogonal cross section can be made close to a circle. As a result, when the numerical value is within the above range, the vortex can flow smoothly and the pump efficiency can be improved.
  • the depth of the facing groove with respect to the depth of the blade groove is 0.4 to 0.7, and the blade groove
  • the width of the blade groove with respect to the distance from the bottom end to the bottom end of the opposing groove may be 0.8 or more and 1.1 or less.
  • the impeller may have an outer peripheral wall that closes the outer peripheral side of the impellers of the plurality of blade grooves on the outer peripheral edge. According to this configuration, the gas flowing toward the outer peripheral direction of the impeller can be guided in the swirl direction of the vortex by the outer peripheral wall.
  • the outline of the fuel supply system of the car of an example is shown.
  • the perspective view of the purge pump of an Example is shown. Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 is shown.
  • the top view of the impeller of an Example is shown.
  • the bottom view which looked at the cover of the Example from the downward direction is shown.
  • region AR of FIG. 3 is shown.
  • the simulation result showing the relationship between the depth of the opposing groove / the depth of the blade groove and the flow rate is shown.
  • the simulation result showing the relationship between flow path width / flow path height and flow rate is shown.
  • the simulation result showing the relationship between the depth of the opposed groove / the depth of the blade groove and the flow path width / flow path height and the flow rate is shown.
  • the simulation result of the eddy current in the case where the depth of the opposed groove / the depth of the blade groove is 0.6 and the flow path width / flow path height is 1.0 is shown.
  • channel is 0.8 and a flow-path width / flow-path height is 1.0 is shown.
  • channel is 0.8 and a flow-path width / flow-path height is 0.8 is shown.
  • the simulation result showing the flow near the vortex center when the depth of the opposed groove / the depth of the blade groove is 0.6 and the flow path width / flow path height is 1.0 is shown.
  • the simulation result showing the flow direction when the depth of the opposed groove / the depth of the blade groove is 0.8 and the flow path width / flow path height is 0.8 is shown.
  • the perspective view of the impeller of a modification is shown.
  • the purge pump 10 of the embodiment will be described with reference to the drawings.
  • the purge pump 10 is mounted on a vehicle and is disposed in a fuel supply system 1 that supplies fuel stored in a fuel tank 3 to an engine 8.
  • the fuel supply system 1 has a main supply path 2 and a purge supply path 4 for supplying fuel from the fuel tank 3 to the engine 8.
  • the fuel pump unit 7 includes a fuel pump, a pressure regulator, a control circuit, and the like.
  • a control circuit controls the fuel pump in accordance with a signal supplied from an ECU (abbreviation of Engine Control Unit) 6 described later.
  • the fuel pump pressurizes and discharges the fuel in the fuel tank 3.
  • the fuel discharged from the fuel pump is regulated by a pressure regulator and supplied from the fuel pump unit 7 to the supply pipe 70.
  • the supply pipe 70 communicates the fuel pump unit 7 and the injector 5.
  • the fuel supplied to the supply pipe 70 flows through the supply pipe 70 to the injector 5.
  • the injector 5 has a valve whose opening degree is controlled by the ECU 6. When the valve is opened, the injector 5 supplies the fuel supplied from the supply pipe 70 to the engine 8.
  • the purge supply path 4 includes a canister 73, a purge pump 10, a VSV (abbreviation of Vacuum Switching Valve) 100, and communication pipes 72, 74, 76, and 78 for communicating them.
  • the canister 73 adsorbs vaporized fuel generated in the fuel tank 3.
  • the canister 73 includes a tank port, a purge port, and an atmospheric port. In FIG. 1, the flow direction of the gas from the purge supply path 4 to the intake pipe 80 is indicated by an arrow.
  • the tank port is connected to a communication pipe 72 extending from the upper end of the fuel tank 3. Thereby, the canister 73 communicates with the communication pipe 72 extending from the upper end of the fuel tank 3.
  • the canister 73 contains activated carbon capable of adsorbing fuel.
  • the activated carbon adsorbs vaporized fuel from the gas flowing from the fuel tank 3 into the canister 73 through the communication pipe 72. After the vaporized fuel is adsorbed, the gas flowing into the canister 73 passes through the atmospheric port of the canister 73 and is released to the atmosphere. Thereby, vaporized fuel can be prevented from being released into the atmosphere.
  • the purge pump 10 is connected to the purge port of the canister 73 via a communication pipe 74. Although the detailed structure will be described later, the purge pump 10 is a so-called vortex pump that pumps gas.
  • the purge pump 10 is controlled by the ECU 6.
  • the purge pump 10 sucks the vaporized fuel adsorbed by the canister 73, discharges it after increasing its pressure. While the purge pump 10 is operating, the canister 73 sucks air from the atmospheric port and flows into the purge pump 10 together with the adsorbed vaporized fuel.
  • VSV 100 is an electromagnetic valve controlled by ECU 6.
  • the ECU 6 controls the VSV 100 to adjust the amount of vaporized fuel supplied to the intake pipe 80 from the purge supply path 4.
  • the VSV 100 is connected to the intake pipe 80 on the upstream side of the injector 5.
  • the intake pipe 80 is a pipe that supplies air to the engine 8.
  • a throttle valve 82 is disposed upstream of the position where the VSV 100 of the intake pipe 80 is connected. The throttle valve 82 adjusts the air flowing into the engine 8 by controlling the opening degree of the intake pipe 80.
  • the throttle valve 82 is controlled by the ECU 6.
  • An air cleaner 84 is disposed on the upstream side of the throttle valve 82 of the intake pipe 80.
  • the air cleaner 84 has a filter that removes foreign substances from the air flowing into the intake pipe 80.
  • intake air is drawn from the air cleaner 84 toward the engine 8.
  • the engine 8 combusts air and fuel from the intake pipe 80 inside and exhausts them after combustion.
  • the vaporized fuel adsorbed by the canister 73 can be supplied to the intake pipe 80 by driving the purge pump 10.
  • the purge pump 10 When the engine 8 is driven, negative pressure is generated in the intake pipe 80. Therefore, even when the purge pump 10 is stopped, the vaporized fuel adsorbed by the canister 73 passes through the stopped purge pump 10 by the negative pressure in the intake pipe 80 and is sucked into the intake pipe 80.
  • the purge pump 10 can supply vaporized fuel adsorbed by the canister 73 to the intake pipe 80 instead of the engine 8.
  • the purge pump 10 may be driven to suck and discharge vaporized fuel.
  • FIG. 2 is a perspective view of the purge pump 10 as viewed from the pump unit 50 side.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a III-III cross section of FIG.
  • “upper” and “lower” are expressed with reference to the vertical direction in FIG. 3, but the vertical direction in FIG. 3 is not necessarily the direction in which the purge pump 10 is mounted on the automobile.
  • the purge pump 10 includes a motor unit 20 and a pump unit 50.
  • the motor unit 20 has a brushless motor.
  • the motor unit 20 includes an upper housing 26, a rotor (not shown), a stator 22, and a control circuit 24.
  • the upper housing 26 accommodates the rotor, the stator 22, and the control circuit 24.
  • the control circuit 24 converts the DC power supplied from the vehicle battery into U-phase, V-phase, and W-phase three-phase AC power, and supplies it to the stator 22.
  • the control circuit 24 supplies power to the stator 22 in accordance with a signal supplied from the ECU 6.
  • the stator 22 has a cylindrical shape, and a rotor is disposed at the center thereof.
  • the rotor is disposed so as to be rotatable with respect to the stator 22.
  • the rotor has permanent magnets that are magnetized in different directions alternately in the circumferential direction.
  • the rotor rotates around the central axis X of the shaft 30 (hereinafter referred to as “rotary axis X”) when electric power is supplied to the stator 22.
  • a pump unit 50 is disposed below the motor unit 20.
  • the pump unit 50 is driven by the motor unit 20.
  • the pump unit 50 includes a lower housing 52 and an impeller 54.
  • the lower housing 52 is fixed to the lower end of the upper housing 26.
  • the lower housing 52 includes a bottom wall 52a and a cover 52b.
  • the cover 52b includes an upper wall 52c, a peripheral wall 52d, a suction port 56, and a discharge port 58 (see FIG. 2).
  • the upper wall 52 c is disposed at the lower end of the upper housing 26.
  • the peripheral wall 52d protrudes downward from the upper wall 52c and goes around the outer peripheral edge of the upper wall 52c.
  • a bottom wall 52a is disposed at the lower end of the peripheral wall 52d.
  • the bottom wall 52a is fixed to the cover 52b with bolts.
  • the bottom wall 52a closes the lower end of the peripheral wall 52d.
  • a space 60 is defined by the bottom wall 52a and the cover 52b.
  • FIG. 5 is a view of the cover 52b as viewed from below.
  • a suction port 56 and a discharge port 58 that respectively communicate with the space 60 protrude outward from the peripheral wall 52d.
  • the suction port 56 and the discharge port 58 are arranged in parallel to each other and perpendicular to the vertical direction.
  • the suction port 56 communicates with the canister 73 via a communication pipe 74.
  • the suction port 56 includes a suction flow path inside, and introduces vaporized fuel from the canister 73 into the space 60.
  • the discharge port 58 has a discharge flow path therein and communicates with the suction port 56 in the lower housing 52, and discharges vaporized fuel sucked into the space 60 out of the purge pump 10.
  • the upper wall 52c has a facing groove 52e extending from the suction port 56 to the discharge port 58 along the peripheral wall 52d.
  • the bottom wall 52a has an opposing groove 52f (see FIG. 3) extending from the suction port 56 to the discharge port 58 along the peripheral wall 52d.
  • the opposing groove 52e and the opposing groove 52f have a certain depth at an intermediate position excluding both ends in the longitudinal direction, specifically, at a position facing the impeller 54.
  • the suction port 56 and the discharge are respectively provided at both ends in the longitudinal direction. It gradually becomes shallower as the port 58 is approached.
  • the discharge port 58 and the suction port 56 are isolated by the peripheral wall 52d. Thereby, it is possible to suppress the gas from flowing from the high pressure discharge port 58 to the low pressure suction port 56.
  • an impeller 54 is accommodated in the space 60.
  • the impeller 54 has a disk shape.
  • the thickness of the impeller 54 is slightly smaller than the gap between the upper wall 52c and the bottom wall 52a of the lower housing 52.
  • the impeller 54 is opposed to the upper wall 52c and the bottom wall 52a with a small gap.
  • a small gap is provided between the impeller 54 and the peripheral wall 52d.
  • the impeller 54 has a fitting hole fitted into the shaft 30 at the center. Thereby, the impeller 54 rotates around the rotation axis X as the shaft 30 rotates.
  • the impeller 54 has a blade groove region 54f having a plurality of blades 54a and a plurality of blade grooves 54b on the outer peripheral portion of the upper surface 54g.
  • the impeller 54 has a blade groove region 54f having a plurality of blades 54a and a plurality of blade grooves 54b on the outer peripheral portion of the lower surface 54h.
  • the upper surface 54g and the lower surface 54h can be referred to as end surfaces of the impeller 54 in the rotation axis X direction.
  • the blade groove region 54f disposed on the upper surface 54g is disposed to face the facing groove 52e.
  • the blade groove region 54f disposed on the lower surface 54h is disposed to face the facing groove 52f.
  • Each blade groove region 54 f makes a round in the circumferential direction of the impeller 54 inside the outer peripheral wall 54 c of the impeller 54.
  • the plurality of blades 54a have the same shape.
  • the plurality of blades 54a are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the impeller 54 in the blade groove region 54f.
  • One blade groove 54 b is disposed between two blades 54 a adjacent to each other in the circumferential direction of the impeller 54. That is, the plurality of blade grooves 54 b are arranged at equal intervals in the circumferential direction of the impeller 54 inside the outer peripheral wall 54 c of the impeller 54. In other words, the outer ends of the plurality of blade grooves 54b are closed by the outer peripheral wall 54c.
  • FIG. 6 is an enlarged view of the area AR of FIG. 3, a position that passes through the rotation axis X (that is, includes the rotation axis X) and has the deepest depth of the blade grooves 54 b disposed on both surfaces of the impeller 54.
  • the cross section of is represented.
  • each of the plurality of blade grooves 54 b arranged on the lower surface 54 h of the impeller 54 opens on the lower surface 54 h side of the impeller 54, and is closed on the upper surface 54 g side of the impeller 54.
  • each of the plurality of blade grooves 54b disposed on the upper surface 54g of the impeller 54 opens on the upper surface 54g side of the impeller 54, and closes on the lower surface 54h side of the impeller 54. That is, the plurality of blade grooves 54b disposed on the lower surface 54h of the impeller 54 and the plurality of blade grooves 54b disposed on the upper surface 54g of the impeller 54 are blocked and do not communicate with each other.
  • the impeller 54 While the purge pump 10 is being driven, the impeller 54 is rotated along with the rotor of the motor unit 20. As a result, the gas containing vaporized fuel adsorbed by the canister 73 is sucked into the lower housing 52 from the suction port 56. In the space 57 formed by the blade groove 54b and the opposing groove 52e, a gas vortex (swirl) is generated. The same applies to the space 59 formed by the blade groove 54b and the opposing groove 52f. As a result, the gas in the lower housing 52 is pressurized and discharged from the discharge port 58.
  • the discharge flow rate was calculated. It can be said that the pump efficiency is high when the discharge flow rate is relatively large while the input energy to the pump unit 50 is constant, and the pump efficiency is low when the discharge flow rate is relatively small.
  • a value approximately 1/6 of the diameter of the impeller 54 was adopted.
  • the flow path height H is equal to the length of the gap between the blade groove depth D1 + the opposed groove depth D2 + the impeller 54 and the upper wall 52c (or the bottom wall 52a).
  • the flow path width W is equal to the width of the blade groove 54b and the widths of the opposing grooves 52e and 52f.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between D2 / D1 and the discharge flow rate.
  • the horizontal axis indicates D2 / D1, and the vertical axis indicates the discharge flow rate (liter / minute).
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between W / H and discharge flow rate. The horizontal axis indicates W / H, and the vertical axis indicates the discharge flow rate (liter / minute).
  • FIG. 9 is a map showing the relationship among D2 / D1, W / H, and discharge flow rate. As is apparent from the graphs of FIGS. 7 and 8, the ratio D2 / D1 of the opposed groove depth D2 to the blade groove depth D1 in any case of the ratio W / H of the flow path width W to the flow path height H.
  • 10 to 12 show a vortex flow in a cross section passing through the rotation axis X of the impeller 54 and the deepest point of the blade groove 54b. 10 to 12, the left side is the center side of the impeller 54, and the right side is the outer peripheral side of the impeller 54. Further, in FIGS. 10 to 12, arrows along the vortex flow are drawn for easy understanding of the vortex flow.
  • the pump efficiency can be improved. This is because, when viewed in a cross section orthogonal to the rotation direction R of the impeller 54 (that is, the cross section of FIGS. 10 to 12, hereinafter simply referred to as “orthogonal cross section”), the vicinity of the center of the vortex is the outer peripheral edge of the vortex. The gas pressure is lower than the vicinity. As a result, when viewed in an orthogonal cross section, a flow is generated from the high pressure side to the low pressure side, that is, the gas from the vicinity of the outer peripheral end of the vortex to the vicinity of the center. The pressure of the gas in the spaces 57 and 59 increases as the impeller 54 rotates.
  • the impeller 54 since the impeller 54 has the outer peripheral wall 54c, the gas flow toward the outer peripheral direction of the impeller 54 can be guided in the spaces 57 and 59, and the gas can be smoothly swirled.
  • the shape of the outer peripheral wall 54c of the impeller 54 is not limited to the shape of the embodiment.
  • the outer peripheral wall 54 c is disposed at the center in the vertical direction of the impeller 54, but may not be disposed at the upper and lower ends.
  • the upper end of the outer peripheral wall 54c may be located at the same position as or above the center of the vortex in the vertical direction.
  • the lower end of the outer peripheral wall 54c may be located at the same position as or below the center of the vortex in the vertical direction.
  • the impeller 54 may not have the outer peripheral wall 54c.
  • the blades 54a and the blade grooves 54b of the impeller 54 have the same shape on the upper and lower surfaces 54g and 54h.
  • the shapes of the blades 54a and the blade grooves 54b may be different on the upper and lower surfaces 54g and 54h.
  • the blades 54a and the blade grooves 54b may be disposed only on one of the upper and lower surfaces 54g and 54h.
  • the suction port 56 and the discharge port 58 of the pump unit 50 extend in a direction perpendicular to the rotation axis X of the impeller 54.
  • the suction port 56 and the discharge port 58 of the pump unit 50 may extend parallel to the rotation axis X.
  • the “vortex pump” in this specification is not limited to the purge pump 10 and can be used for other systems.
  • a pump for supplying exhaust gas to the intake pipe 80 in exhaust gas recirculation that is, EGR (abbreviation of Exhaust Gas ⁇ ⁇ Recirculation)
  • EGR abbreviation of Exhaust Gas ⁇ ⁇ Recirculation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

気体を圧送する渦流ポンプであって、吸入流路と吐出流路とを有するハウジングと、　ハウジングに収容されており、回転軸回りに回転するインペラと、を備え、インペラは、回転軸方向の両面の少なくとも一方の端面の外周部に、回転方向に沿って、複数の羽根と隣り合う羽根の間にそれぞれ配置される複数の羽根溝とを有する羽根溝領域を有し、複数の羽根溝のそれぞれは、一方の端面側に開口する一方、他方の端面側に閉塞しており、ハウジングは、羽根溝領域に対向しており、インペラの回転方向に延びる対向溝を有し、対向溝のインペラ回転方向の両端を除く中間位置において、各羽根溝の最も深い位置での羽根溝の深さに対する対向溝の深さが０．７以下である、渦流ポンプ。

Description

渦流ポンプ
　本明細書は、気体を圧送する渦流ポンプに関する。なお、渦流ポンプは、ウエスコポンプ、カスケードポンプ、再生ポンプとも呼ばれる。
　実開平５－７３２８７号公報に、加圧された燃料を自動車用の燃料噴射装置に供給する渦流ポンプが開示されている。渦流ポンプは、外周部に複数の羽根を有するインペラと、インペラを収容するハウジングと、を有する。ハウジングとインペラによって、インペラの羽根の周囲に流体通路が形成されている。
　渦流ポンプでは、インペラの回転によって、流体通路内の流体に、インペラの回転方向に沿った中心軸回りの渦流（旋回流とも呼ばれる）を発生させることによって、流体を昇圧し、吐出する。本明細書では、気体を圧送する渦流ポンプにおいて、ポンプ効率を向上させる技術を提供する。
　本明細書は、気体を圧送する渦流ポンプを開示する。渦流ポンプは、吸入流路と吐出流路とを有するハウジングと、ハウジングに収容されており、回転軸回りに回転するインペラと、を備えていてもよい。インペラは、回転軸方向の両面の少なくとも一方の端面のそれぞれの外周部に、回転方向に沿って、複数の羽根と隣り合う羽根の間にそれぞれ配置される複数の羽根溝とを有する羽根溝領域を有していてもよい。複数の羽根溝のそれぞれは、一方の端面側に開口する一方、他方の端面側に閉塞していてもよい。ハウジングは、羽根溝領域に対向しており、インペラの回転方向に延びる対向溝を有していてもよい。対向溝のインペラ回転方向の両端を除く中間位置において、各羽根溝の最も深い位置での羽根溝の深さに対する対向溝の深さが０．７以下であってもよい。
　発明者らは、対向溝のインペラ回転方向の両端を除く中間位置において、各羽根溝の最も深い位置での羽根溝の深さに対する対向溝の深さが０．７以下である場合に、渦流ポンプのポンプ効率が良くなることを見出した。上記の構成によれば、気体用の渦流ポンプにおいて、ポンプ効率を向上させることができる。
　本明細書は、気体を圧送する別の渦流ポンプを開示する。渦流ポンプは、吸入流路と吐出流路とを有するハウジングと、ハウジングに収容されており、回転軸回りに回転するインペラと、を備えていてもよい。インペラは、回転軸方向の両面の少なくとも一方の端面の外周部に、回転方向に沿って、複数の羽根と隣り合う羽根の間にそれぞれ配置される複数の羽根溝とを有する羽根溝領域を有していてもよい。複数の羽根溝のそれぞれは、一方の端面側に開口する一方、他方の端面側に閉塞していてもよい。ハウジングは、羽根溝領域に対向しており、インペラの回転方向に延びる対向溝を有していてもよい。対向溝のインペラ回転方向の両端を除く中間位置において、各羽根溝の最も深い位置での羽根溝の深さに対する対向溝の深さの割合が、インペラの回転中に各羽根溝と対向溝とによって発生する渦流の中心が羽根溝内に位置するように設定されていてもよい。
　渦流ポンプでは、インペラの回転によって、インペラの羽根溝とハウジングの対向溝とによって形成される空間に、インペラの回転方向に沿った中心軸回りの渦流が発生する。発明者らは、渦流の中心が羽根溝内に位置することによって、ポンプ効率を向上させることができることを見出した。ポンプ効率が向上される理由として、インペラの回転方向に直交する断面（以下では単に「直交断面」と呼ぶ）で見たときに、渦流の中心近傍は、渦流の外周端近傍と比較して気体の圧力が低い。この結果、直交断面で見たときに、気体に、高圧側から低圧側、即ち、渦流の外周端近傍から中心近傍に向かう流れが発生する。
　インペラの羽根溝とハウジングの対向溝とによって形成される空間内の気体の圧力は、インペラの回転に伴って上昇する。即ち、インペラの羽根溝とハウジングの対向溝とによって形成される空間内の気体の圧力は、インペラの回転方向に進むのに従って上昇する。このため、仮に、渦流の中心が羽根溝よりも外側に位置すると、中心近傍の気体は、より低圧側、即ち、インペラの回転方向とは反対向きに逆流する。この結果、渦流の中心が羽根溝よりも外側に位置すると、ポンプ効率が低下する。一方、渦流の中心が羽根溝内に位置すれば、中心近傍の気体は、羽根溝のインペラの回転方向と反対側に位置する羽根によって、逆流することが防止される。これにより、気体の逆流を抑制し、ポンプ効率を向上することができる。
　本発明者は、上記観点から、渦流ポンプの構造を検討し、羽根溝の深さに対する対向溝の深さを変化させることによって、渦流の中心位置が変動することを見出した。さらなる鋭意検討の結果、羽根溝の深さに対する対向溝の深さを０．７以下に設定すると、渦流の中心がおおむね羽根溝内に収まり、０．７より大きい場合と比較して、流体の吐出流量が多くなることを見出した。
　インペラの回転軸と各羽根溝の最も深い位置を通過する断面で見たときに、羽根溝の底端から対向溝の底端までの距離に対する羽根溝の幅が０．８以上１．０以下であってもよい。この構成によれば、直交断面の渦流の形状を、円形に近づけることができる。この結果、上記の数値範囲であれば、渦流をスムーズに流すことができ、ポンプ効率を向上させることができる。
　インペラの回転軸と各羽根溝の最も深い位置を通過する断面で見たときに、羽根溝の深さに対する対向溝の深さが０．４以上０．７以下であり、かつ、羽根溝の底端から対向溝の底端までの距離に対する羽根溝の幅が０．８以上１．１以下であってもよい。この構成によれば、直交断面の渦流の形状を、円形に近づけることができる。この結果、上記の数値範囲であれば、渦流をスムーズに流すことができ、ポンプ効率を向上させることができる。
　インペラは、外周縁に複数の羽根溝のインペラ外周側を閉塞する外周壁を有していてもよい。この構成によれば、外周壁によって、インペラの外周方向に向かって流れる気体を渦流の旋回方向に案内することができる。
実施例の自動車の燃料供給システムの概略を示す。 実施例のパージポンプの斜視図を示す。 図２のIII-III断面の断面図を示す。 実施例のインペラの平面図を示す。 実施例のカバーを下方から見た底面図を示す。 図３の領域ＡＲの拡大図を示す。 対向溝の深さ／羽根溝の深さと流量の関係を表すシミュレーション結果を示す。 流路幅／流路高さと流量の関係を表すシミュレーション結果を示す。 対向溝の深さ／羽根溝の深さ及び流路幅／流路高さと流量の関係を表すシミュレーション結果を示す。 対向溝の深さ／羽根溝の深さが０．６であり、流路幅／流路高さが１．０である場合の渦流のシミュレーション結果を示す。 対向溝の深さ／羽根溝の深さが０．８であり、流路幅／流路高さが１．０である場合の渦流のシミュレーション結果を示す。 対向溝の深さ／羽根溝の深さが０．８であり、流路幅／流路高さが０．８である場合の渦流のシミュレーション結果を示す。 対向溝の深さ／羽根溝の深さが０．６であり、流路幅／流路高さが１．０である場合の渦流中心付近の流れを表すシミュレーション結果を示す。 対向溝の深さ／羽根溝の深さが０．８であり、流路幅／流路高さが０．８である場合の流れ方向を表すシミュレーション結果を示す。 変形例のインペラの斜視図を示す。
　図面を参照して、実施例のパージポンプ１０を説明する。図１に示すように、パージポンプ１０は、自動車に搭載され、燃料タンク３に貯留される燃料をエンジン８に供給する燃料供給システム１に配置される。燃料供給システム１は、燃料タンク３からエンジン８に燃料を供給するためのメイン供給経路２とパージ供給経路４を有する。
　メイン供給経路２には、燃料ポンプユニット７と、供給管７０と、インジェクタ５と、が配置されている。燃料ポンプユニット７は、燃料ポンプ、プレッシャレギュレータ、制御回路等を備える。燃料ポンプユニット７では、後述するＥＣＵ(Engine Control Unitの略)６から供給される信号に応じて制御回路が燃料ポンプを制御する。燃料ポンプは、燃料タンク３内の燃料を昇圧して吐出する。燃料ポンプから吐出される燃料は、プレッシャレギュレータで調圧されて、燃料ポンプユニット７から供給管７０に供給される。
　供給管７０は、燃料ポンプユニット７とインジェクタ５とを連通する。供給管７０に供給された燃料は、供給管７０内をインジェクタ５まで流れる。インジェクタ５は、ＥＣＵ６によって開度がコントロールされる弁を有する。インジェクタ５は、弁が開かれると、供給管７０から供給される燃料をエンジン８に供給する。
　パージ供給経路４には、キャニスタ７３と、パージポンプ１０と、ＶＳＶ（Vacuum Switching Valveの略）１００と、それらを連通する連通管７２，７４，７６，７８と、を備える。キャニスタ７３は、燃料タンク３内で発生した気化燃料を吸着する。キャニスタ７３は、タンクポートと、パージポートと、大気ポートとを備える。図１にパージ供給経路４から吸気管８０までの気体の流れ方向が矢印で示されている。タンクポートは、燃料タンク３の上端から延びる連通管７２に接続されている。これにより、キャニスタ７３は、燃料タンク３の上端から延びる連通管７２に連通する。キャニスタ７３は、燃料を吸着可能な活性炭を収容する。活性炭は、燃料タンク３から連通管７２を介してキャニスタ７３内部に流入する気体から気化燃料を吸着する。キャニスタ７３内部に流入した気体は、気化燃料が吸着された後、キャニスタ７３の大気ポートを通過して大気に放出される。これにより、気化燃料が大気に放出されることを防止することができる。
　キャニスタ７３のパージポートには、連通管７４を介して、パージポンプ１０が接続されている。詳細な構造は後述するが、パージポンプ１０は、気体を圧送する、いわゆる渦流ポンプである。パージポンプ１０は、ＥＣＵ６によって制御される。パージポンプ１０は、キャニスタ７３で吸着されている気化燃料を吸入し、昇圧して吐出する。パージポンプ１０が駆動している間、キャニスタ７３では、大気ポートから大気が吸入され、吸着された気化燃料とともにパージポンプ１０に流入される。
　パージポンプ１０から吐出された気化燃料は、連通管７６とＶＳＶ１００と連通管７８とを通過して吸気管８０に流入する。ＶＳＶ１００は、ＥＣＵ６に制御される電磁弁である。ＥＣＵ６は、ＶＳＶ１００を制御することによって、パージ供給経路４から吸気管８０に供給される気化燃料量を調整する。ＶＳＶ１００は、インジェクタ５よりも上流側で吸気管８０に接続される。吸気管８０は、エンジン８に空気を供給する配管である。吸気管８０のＶＳＶ１００が接続される位置よりも上流側には、スロットルバルブ８２が配置されている。スロットルバルブ８２は、吸気管８０の開度を制御することによって、エンジン８に流入する空気を調整する。スロットルバルブ８２は、ＥＣＵ６によって制御される。
　吸気管８０のスロットルバルブ８２よりも上流側には、エアクリーナ８４が配置されている。エアクリーナ８４は、吸気管８０に流入する空気から異物を除去するフィルタを有する。吸気管８０では、スロットルバルブ８２が開くと、エアクリーナ８４からエンジン８に向けて吸気される。エンジン８は、吸気管８０からの空気と燃料とを内部で燃焼し、燃焼後に排気する。
　パージ供給経路４では、パージポンプ１０が駆動することによって、キャニスタ７３に吸着された気化燃料を吸気管８０に供給することができる。エンジン８が駆動している場合、吸気管８０内に負圧が発生している。このため、パージポンプ１０が停止されている状態でも、キャニスタ７３に吸着された気化燃料が、吸気管８０内の負圧によって停止中のパージポンプ１０内を通過して吸気管８０内に吸入される。一方で、自動車の停止時にエンジン８のアイドリングを停止したり、ハイブリッド車のようにエンジン８を停止してモータで走行する場合、言い換えると、環境対策のためにエンジン８の駆動を制御する場合、エンジン８の駆動による吸気管８０内の負圧が発生しない状況が生じる。パージポンプ１０は、このような状況において、エンジン８に替わってキャニスタ７３に吸着された気化燃料を吸気管８０に供給することができる。なお、変形例では、エンジン８が駆動しており、吸気管８０内に負圧が発生している状況でも、パージポンプ１０が駆動し、気化燃料を吸入し吐出してもよい。
　次いで、パージポンプ１０の構成を説明する。図２は、パージポンプ１０のポンプ部５０側から見た斜視図を示す。図３は、図２のIII-III断面を示す断面図である。以下では、図３の上下方向を基準として「上」、「下」を表すが、図３の上下方向が、パージポンプ１０が自動車に搭載される方向とは限らない。
　パージポンプ１０は、モータ部２０と、ポンプ部５０と、を備える。モータ部２０は、ブラシレスモータを有する。モータ部２０は、上方ハウジング２６と、ロータ（図示省略）と、ステータ２２と、制御回路２４と、を備える。上方ハウジング２６は、ロータと、ステータ２２と、制御回路２４とを収容する。制御回路２４は、自動車のバッテリから供給される直流電力をＵ相、Ｖ相、Ｗ相の三相交流電力に変換し、ステータ２２に供給する。制御回路２４は、ＥＣＵ６から供給される信号に従ってステータ２２に電力を供給する。ステータ２２は、円筒形状を有しており、その中心部には、ロータが配置されている。ロータは、ステータ２２に対して回転可能に配置されている。ロータは、その周方向に交互に異なる方向に磁化されている永久磁石を有する。ロータは、ステータ２２に電力が供給されることによって、シャフト３０の中心軸Ｘ（以下では「回転軸Ｘ」と呼ぶ）を中心に回転する。
　モータ部２０の下方には、ポンプ部５０が配置されている。ポンプ部５０は、モータ部２０によって駆動される。ポンプ部５０は、下方ハウジング５２と、インペラ５４と、を備える。下方ハウジング５２は、上方ハウジング２６の下端に固定されている。下方ハウジング５２は、底壁５２ａとカバー５２ｂとを備える。カバー５２ｂは、上壁５２ｃと、周壁５２ｄと、吸入ポート５６と、吐出ポート５８（図２参照）と、を備える。上壁５２ｃは、上方ハウジング２６の下端に配置されている。周壁５２ｄは、上壁５２ｃから下方に向かって突出しており、上壁５２ｃの外周縁を一巡する。周壁５２ｄの下端には、底壁５２ａが配置されている。底壁５２ａは、ボルトによってカバー５２ｂに固定されている。底壁５２ａは、周壁５２ｄの下端を閉塞している。底壁５２ａとカバー５２ｂとによって、空間６０が画定されている。
　図５は、カバー５２ｂを下方から見た図である。周壁５２ｄには、それぞれが空間６０に連通する吸入ポート５６と吐出ポート５８とが外側に向かって突出している。吸入ポート５６と吐出ポート５８とは、互いに平行に、かつ、上下方向と垂直に配置されている。吸入ポート５６は、連通管７４を介してキャニスタ７３に連通している。吸入ポート５６は、内部に吸入流路を備え、キャニスタ７３から気化燃料を空間６０に導入する。吐出ポート５８は、内部に吐出流路を備え、下方ハウジング５２内で吸入ポート５６に連通しており、空間６０内に吸入された気化燃料を、パージポンプ１０外に排出する。
　上壁５２ｃには、吸入ポート５６から吐出ポート５８まで周壁５２ｄに沿って延びる対向溝５２ｅを有する。底壁５２ａも同様に、吸入ポート５６から吐出ポート５８まで周壁５２ｄに沿って延びる対向溝５２ｆ（図３参照）を有する。対向溝５２ｅ及び対向溝５２ｆは、長手方向の両端を除く中間位置、詳細には、インペラ５４に対向する位置において、一定の深さを有し、長手方向の両端では、それぞれ吸入ポート５６、吐出ポート５８に近づくのに従って徐々に浅くなっている。インペラ５４の回転方向Ｒに沿って見たときに、吐出ポート５８と吸入ポート５６との間は、周壁５２ｄによって、隔離されている。これにより、高圧の吐出ポート５８から低圧の吸入ポート５６に気体が流れることを抑制することができる。
　図３に示すように、空間６０には、インペラ５４が収容されている。インペラ５４は、円板形状を有する。インペラ５４の厚みは、下方ハウジング５２の上壁５２ｃと底壁５２ａとの隙間よりも若干小さい。インペラ５４は、上壁５２ｃと底壁５２ａのそれぞれに対して、小さな隙間を有して対向している。また、インペラ５４と周壁５２ｄとの間には、小さな隙間が設けられている。インペラ５４は、中心にシャフト３０に嵌合される嵌合孔を有する。これにより、インペラ５４は、シャフト３０の回転に伴って、回転軸Ｘを中心に回転する。
　図４に示されるように、インペラ５４は、上面５４ｇの外周部に、複数の羽根５４ａと複数の羽根溝５４ｂとを有する羽根溝領域５４ｆを有する。なお、図面では、１個の羽根５４ａと１個の羽根溝５４ｂのみに符号が付されている。同様に、インペラ５４は、下面５４ｈの外周部にも、複数の羽根５４ａと複数の羽根溝５４ｂとを有する羽根溝領域５４ｆを有する。なお、上面５４ｇ及び下面５４ｈを、インペラ５４の回転軸Ｘ方向の端面ということができる。上面５４ｇに配置される羽根溝領域５４ｆは、対向溝５２ｅに対向して配置されている。同様に、下面５４ｈに配置される羽根溝領域５４ｆは、対向溝５２ｆに対向して配置されている。各羽根溝領域５４ｆは、インペラ５４の外周壁５４ｃの内側において、インペラ５４の周方向に一巡する。複数の羽根５４ａは、同一の形状を有する。複数の羽根５４ａは、羽根溝領域５４ｆにおいて、インペラ５４の周方向に等間隔で配置されている。インペラ５４の周方向に隣り合う２個の羽根５４ａの間には、１個の羽根溝５４ｂが配置されている。即ち、複数の羽根溝５４ｂは、インペラ５４の外周壁５４ｃの内側において、インペラ５４の周方向に等間隔で配置されている。言い換えると、複数の羽根溝５４ｂは、外周壁５４ｃによって、外周側の端部が閉塞されている。
　図６は、図３の領域ＡＲの拡大図であり、回転軸Ｘを通過し（即ち回転軸Ｘを含み）、かつ、インペラ５４の両面に配置される羽根溝５４ｂの深さが最も深い位置の断面を表す。図６に示すように、インペラ５４の下面５４ｈに配置されている複数の羽根溝５４ｂのそれぞれは、インペラ５４の下面５４ｈ側に開口する一方、インペラ５４の上面５４ｇ側で閉塞している。同様に、インペラ５４の上面５４ｇに配置されている複数の羽根溝５４ｂのそれぞれは、インペラ５４の上面５４ｇ側で開口する一方、インペラ５４の下面５４ｈ側で閉塞している。即ち、インペラ５４の下面５４ｈに配置されている複数の羽根溝５４ｂとインペラ５４の上面５４ｇに配置されている複数の羽根溝５４ｂとは遮断されており、連通していない。
　パージポンプ１０の駆動中では、モータ部２０のロータに伴って、インペラ５４が回転される。この結果、キャニスタ７３に吸着された気化燃料を含む気体が吸入ポート５６から下方ハウジング５２内に吸入される。羽根溝５４ｂと対向溝５２ｅとによって形成される空間５７内では気体の渦流（旋回流）が発生する。羽根溝５４ｂと対向溝５２ｆとによって形成される空間５９内でも同様である。この結果、下方ハウジング５２内の気体が昇圧され、吐出ポート５８から吐出される。
　次いで、図７から図９を参照して、パージポンプ１０を用いて行われたシミュレーション結果を示す。本シミュレーションでは、パージポンプ１０のポンプ部５０をモデル化し、インペラ５４を回転させたときの吐出ポート５８から吐出される気体の流量を算出した。なお、インペラ５４の回転数を一定とし、ポンプ部５０に入力されるエネルギーを略一定とした。
　本シミュレーションでは、図６に示される羽根溝深さＤ１に対する対向溝深さＤ２の割合Ｄ２／Ｄ１と、流路高さＨに対する流路幅Ｗの割合Ｗ／Ｈと、を変化させた場合の吐出流量を算出した。ポンプ部５０への入力エネルギーが一定である状況で吐出流量が比較的に大きい場合はポンプ効率が高く、吐出流量が比較的に小さい場合はポンプ効率が低いと言うことができる。なお、羽根溝深さＤ１は、インペラ５４の直径のおよそ１／６の値を採用した。なお、流路高さＨは、羽根溝深さＤ１＋対向溝深さＤ２＋インペラ５４と上壁５２ｃ（又は底壁５２ａ）との隙間の長さに等しい。また、流路幅Ｗは、羽根溝５４ｂの幅及び、対向溝５２ｅ、５２ｆの幅に等しい。
　図７は、Ｄ２／Ｄ１と吐出流量との関係を示すグラフである。横軸はＤ２／Ｄ１を示し、縦軸は吐出流量（リットル／分）を示す。図８は、Ｗ／Ｈと吐出流量との関係を示すグラフである。横軸はＷ／Ｈを示し、縦軸は吐出流量（リットル／分）を示す。図９は、Ｄ２／Ｄ１とＷ／Ｈと吐出流量との関係を示すマップである。図７及び図８のグラフから明らかなように、流路高さＨに対する流路幅Ｗの割合Ｗ／Ｈがいずれの場合も、羽根溝深さＤ１に対する対向溝深さＤ２の割合Ｄ２／Ｄ１が０．７以下のある値で、吐出流量が最も多くなる。即ち、Ｄ２／Ｄ１が０．７以下のある値で、ポンプ効率が最も良くなる。そして、吐出流量が最も多くなるＤ２／Ｄ１の値からＤ２／Ｄ１＝０．７まで間では、吐出流量が最も多い場合の３／４以上の流量を維持することができ、比較的にポンプ効率が良いと言える。特に、流路高さＨに対する流路幅Ｗの割合Ｗ／Ｈが、０．８以上であり、１．０以下である場合、特にポンプ効率が良いということができる。
　なお、シミュレーション結果では、Ｄ２／Ｄ１が０．６である場合には、Ｗ／Ｈが０．７以上１．２以下の範囲で、吐出流量が大きく低下する事態は見受けられず、ポンプ効率を高く維持することができる。特に、０．４≦Ｄ２／Ｄ１≦０．７であり、０．８≦Ｗ／Ｈ≦１．１では、ポンプ効率を高くすることができる。
　次いで、ポンプ効率を向上させることができる理由を説明する。パージポンプ１０では、インペラ５４の回転によって、羽根溝５４ｂと対向溝５２ｅ，５２ｆとによって形成される空間５７，５９に、インペラ５４の回転方向Ｒに沿った中心軸回りの渦流が発生する。図１０は、Ｄ２／Ｄ１＝０．６であり、Ｗ／Ｈ＝１．０である場合の羽根溝５４ｂと対向溝５２ｅとの空間５７に発生する気体の流れ（即ち渦流の様子）を表すシミュレーション結果である。図１１は、Ｄ２／Ｄ１＝０．８であり、Ｗ／Ｈ＝１．０である場合の空間５７に発生する気体の流れを表すシミュレーション結果である。図１２は、Ｄ２／Ｄ１＝０．８であり、Ｗ／Ｈ＝０．８である場合の空間５７に発生する気体の流れを表すシミュレーション結果である。なお、図１０～図１２では、インペラ５４の回転軸Ｘと羽根溝５４ｂの最も深い地点とを通過する断面における渦流を示す。図１０～図１２では、向かって左側がインペラ５４の中心側であり、右側がインペラ５４の外周側である。また、図１０～図１２には、渦流の流れを分かりやすくするために、渦流の流れに沿った矢印が描かれている。
　図１０に示すように、Ｄ２／Ｄ１＝０．６でありＷ／Ｈ＝１．０の場合では、渦流の中心Ｃ１が羽根溝５４ｂ内に位置している。一方で、図１１に示すように、Ｄ２／Ｄ１＝０．８であり、Ｗ／Ｈ＝１．０の場合では、渦流の中心Ｃ２が羽根溝５４ｂ外に位置している。図１２でも同様に、Ｄ２／Ｄ１＝０．８であり、Ｗ／Ｈ＝０．８の場合では、渦流の中心Ｃ３が羽根溝５４ｂ外に位置している。
　渦流の中心が羽根溝５４ｂ内に位置する場合、ポンプ効率を向上させることができる。これは、インペラ５４の回転方向Ｒに直交する断面（即ち、図１０～図１２の断面、以下では単に「直交断面」と呼ぶ）で見たときに、渦流の中心近傍は、渦流の外周端近傍と比較して気体の圧力が低い。この結果、直交断面で見たときに、高圧側から低圧側、即ち、気体が渦流の外周端近傍から中心近傍に向かう流れが発生する。空間５７，５９内の気体の圧力は、インペラ５４の回転に伴って上昇する。このため、空間５７，５９内の気体は、回転方向Ｒに進むのに従って上昇する。この結果、渦流の中心近傍の気体は、より低圧側、即ち、インペラ５４の回転方向Ｒと反対側に向かって流れようとする。
　図１３は、Ｄ２／Ｄ１＝０．６でありＷ／Ｈ＝１．０である場合、即ち、渦流の中心Ｃ１が羽根溝５４ｂ内に位置する場合の中心Ｃ１付近の気体の流れの向きと流速とを上方から見た図である。図１４は、Ｄ２／Ｄ１＝０．８であり、Ｗ／Ｈ＝０．８である場合、即ち、渦流の中心Ｃ３が羽根溝５４ｂ外に位置する場合の中心Ｃ３付近の気体の流れの向きと流速とを上方から見た図である。なお、図１３及び図１４には、羽根溝５４ｂの回転方向Ｒの反対側に位置する羽根５４ａが示されている。曲線が羽根５４ａよりも回転方向Ｒ側に位置する場合は気体が回転方向Ｒに沿って流れることを表し、曲線が羽根５４ａよりも回転方向Ｒと反対側に位置する場合は気体が回転方向Ｒに対して逆流していることを表し、羽根５４ａから距離によって流速の大きさが表されている。図１４に示すように、渦流の中心Ｃ３が羽根溝５４ｂ外に位置する場合には、中心Ｃ３は、下流側の羽根５４ａの上方に位置する。このため、中心Ｃ３に流れてきた気体は、より低圧側、即ち、回転方向Ｒと反対側に向かって逆流する。これにより、ポンプ効率が低下する。
　一方、図１３に示すように、渦流の中心Ｃ１が羽根溝５４ｂ内に位置する場合には、中心Ｘ１の反対側には、羽根５４ａが位置している。このため、中心Ｃ１に流れてきた気体は、羽根溝５４ｂによって回転方向Ｒと反対側に向かって逆流することが防止されている。これにより、ポンプ効率を向上することができる。言い換えると、対向溝５２ｅ，５２ｆの回転方向Ｒの両端を除く中間位置において、各羽根溝５２ｂの最も深い位置での羽根溝５４ｂの深さに対する対向溝５２ｅ，５２ｆの深さの割合が、インペラ５４の回転中に各羽根溝５４ｂと対向溝５２ｅ，５２ｆとによって発生する渦流の中心が羽根溝５４ｂ内に位置するように設定されていることによって、ポンプ効率を向上することができる。
　また、インペラ５４が外周壁５４ｃを有するために、空間５７，５９内でインペラ５４の外周方向に向かう気体の流れを案内し、気体をスムーズに旋回させることができる。
　以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。
　例えば、インペラ５４の外周壁５４ｃの形状は、実施例の形状に限られない。例えば、図１５に示すように、外周壁５４ｃは、インペラ５４の上下方向の中央部に配置される一方、上下端部に配置されていなくてもよい。この場合、外周壁５４ｃの上端は、上下方向において、渦流の中心と同じ位置かそれより上方に位置していてもよい。外周壁５４ｃの下端も同様に、上下方向において、渦流の中心と同じ位置かそれより下方に位置していてもよい。あるいは、インペラ５４は、外周壁５４ｃを有していなくてもよい。
　また、上記の実施例では、インペラ５４の羽根５４ａ及び羽根溝５４ｂは、上下面５４ｇ，５４ｈで同一の形状を有している。しかしながら、羽根５４ａ及び羽根溝５４ｂの形状は、上下面５４ｇ，５４ｈで異なっていてもよい。あるいは、羽根５４ａ及び羽根溝５４ｂは、上下面５４ｇ，５４ｈのいずれか一方の面にのみ配置されていてもよい。
　また、上記の実施例では、ポンプ部５０の吸入ポート５６及び吐出ポート５８は、インペラ５４の回転軸Ｘに垂直な方向に延びている。しかしながら、ポンプ部５０の吸入ポート５６及び吐出ポート５８は、回転軸Ｘに平行に延びていてもよい。
　本明細書の「渦流ポンプ」は、パージポンプ１０に限られず、他のシステムにも利用することができる。例えば、エンジン８の排気を循環させ、吸気と混合させてエンジン８の燃料室に供給する排気再循環（即ちＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculationの略））において、排気を吸気管８０に供給するためのポンプとして利用することができる。また、自動車以外の産業用のポンプとしても利用することができる。
　また、本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組合せに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。

Claims (5)

  1. 　気体を圧送する渦流ポンプであって、
    　吸入流路と吐出流路とを有するハウジングと、
    　ハウジングに収容されており、回転軸回りに回転するインペラと、を備え、
    　インペラは、回転軸方向の両面の少なくとも一方の端面の外周部に、回転方向に沿って、複数の羽根と隣り合う羽根の間にそれぞれ配置される複数の羽根溝とを有する羽根溝領域を有し、
    　複数の羽根溝のそれぞれは、一方の端面側に開口する一方、他方の端面側に閉塞しており、
    　ハウジングは、羽根溝領域に対向しており、インペラの回転方向に延びる対向溝を有し、
    　対向溝のインペラ回転方向の両端を除く中間位置において、各羽根溝の最も深い位置での羽根溝の深さに対する対向溝の深さが０．７以下である、渦流ポンプ。
  2. 　インペラの回転軸と各羽根溝の最も深い位置を通過する断面で見たときに、羽根溝の底端から対向溝の底端までの距離に対する羽根溝の幅が０．８以上１．０以下である、請求項１に記載の渦流ポンプ。
  3. 　インペラの回転軸と各羽根溝の最も深い位置を通過する断面で見たときに、羽根溝の深さに対する対向溝の深さが０．４以上０．７以下であり、かつ、羽根溝の底端から対向溝の底端までの距離に対する羽根溝の幅が０．８以上１．１以下である、請求項１に記載の渦流ポンプ。
  4. 　気体を圧送する渦流ポンプであって、
    　吸入流路と吐出流路とを有するハウジングと、
    　ハウジングに収容されており、回転軸回りに回転するインペラと、を備え、
    　インペラは、回転軸方向の両面の少なくとも一方の端面の外周部に、回転方向に沿って、複数の羽根と隣り合う羽根の間にそれぞれ配置される複数の羽根溝とを有する羽根溝領域を有し、
    　複数の羽根溝のそれぞれは、一方の端面側に開口する一方、他方の端面側に閉塞しており、
    　ハウジングは、羽根溝領域に対向しており、インペラの回転方向に延びる対向溝を有し、
    　対向溝のインペラ回転方向の両端を除く中間位置において、各羽根溝の最も深い位置での羽根溝の深さに対する対向溝の深さの割合が、インペラの回転中に各羽根溝と対向溝とによって発生する渦流の中心が羽根溝内に位置するように設定されている、渦流ポンプ。
  5. 　インペラは、外周縁に複数の羽根溝のインペラ外周側を閉塞する外周壁を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の渦流ポンプ。
PCT/JP2016/082583 2015-11-24 2016-11-02 渦流ポンプ Ceased WO2017090396A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201680057098.1A CN108138788B (zh) 2015-11-24 2016-11-02 涡流泵
US15/778,366 US20180355873A1 (en) 2015-11-24 2016-11-02 Vortex pump

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015229104A JP6639880B2 (ja) 2015-11-24 2015-11-24 渦流ポンプ
JP2015-229104 2015-11-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017090396A1 true WO2017090396A1 (ja) 2017-06-01

Family

ID=58764085

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2016/082583 Ceased WO2017090396A1 (ja) 2015-11-24 2016-11-02 渦流ポンプ

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20180355873A1 (ja)
JP (1) JP6639880B2 (ja)
CN (1) CN108138788B (ja)
WO (1) WO2017090396A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6594750B2 (ja) * 2015-11-24 2019-10-23 愛三工業株式会社 渦流ポンプ

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5170512A (ja) * 1974-12-14 1976-06-18 Hitachi Ltd Karyupuroa
JP2002540350A (ja) * 1999-03-26 2002-11-26 ヴェルナー リートシュレ ゲーエムベーハー ウント コンパニー コマンディットゲゼルシャフト 側流路圧縮機
JP2004116509A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Asuka Japan:Kk 複数段渦流形流体機械

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5310308A (en) * 1993-10-04 1994-05-10 Ford Motor Company Automotive fuel pump housing with rotary pumping element
US6224323B1 (en) * 1997-08-07 2001-05-01 Aisan Kogyo Kabushiki Kaisha Impeller of motor-driven fuel pump
US6068456A (en) * 1998-02-17 2000-05-30 Walbro Corporation Tapered channel turbine fuel pump
JP3756337B2 (ja) * 1999-02-09 2006-03-15 愛三工業株式会社 流体ポンプ
JP3800128B2 (ja) * 2001-07-31 2006-07-26 株式会社デンソー インペラ及びタービン式燃料ポンプ
JP3959012B2 (ja) * 2002-09-10 2007-08-15 愛三工業株式会社 摩擦再生式燃料ポンプ
JP2005120834A (ja) * 2003-10-14 2005-05-12 Aisan Ind Co Ltd 燃料ポンプ
JP2006037870A (ja) * 2004-07-28 2006-02-09 Aisan Ind Co Ltd 電動ポンプ及びその電動ポンプを備えた燃料供給装置
US20080138189A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Denso Corporation Fuel pump and fuel feed apparatus having the same
JP4396750B2 (ja) * 2007-09-14 2010-01-13 株式会社デンソー 燃料ポンプ
EP2258950A1 (en) * 2008-01-31 2010-12-08 National University Corporation Yokohama National University Fluid machine
US8197197B2 (en) * 2009-01-08 2012-06-12 General Electric Company Method of matching thermal response rates between a stator and a rotor and fluidic thermal switch for use therewith
CN102141050A (zh) * 2010-12-23 2011-08-03 江苏国泉泵业制造有限公司 一种提高涡流泵效率的叶轮设计方法
JP6034068B2 (ja) * 2011-07-25 2016-11-30 日本電産サンキョー株式会社 渦流ポンプ装置
JP2015086804A (ja) * 2013-10-31 2015-05-07 株式会社デンソー 燃料ポンプ

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5170512A (ja) * 1974-12-14 1976-06-18 Hitachi Ltd Karyupuroa
JP2002540350A (ja) * 1999-03-26 2002-11-26 ヴェルナー リートシュレ ゲーエムベーハー ウント コンパニー コマンディットゲゼルシャフト 側流路圧縮機
JP2004116509A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Asuka Japan:Kk 複数段渦流形流体機械

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017096171A (ja) 2017-06-01
CN108138788B (zh) 2020-08-11
US20180355873A1 (en) 2018-12-13
JP6639880B2 (ja) 2020-02-05
CN108138788A (zh) 2018-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6654089B2 (ja) 渦流ポンプ及びその渦流ポンプを備えた蒸発燃料処理装置
WO2017090398A1 (ja) 渦流ポンプ
JP6538193B2 (ja) 渦流ポンプ
US10571030B2 (en) Valve gate within a Venturi gap of a Venturi device for producing vacuum
KR101089824B1 (ko) 차량용 가변 흡기시스템
JP6639880B2 (ja) 渦流ポンプ
CN101509448B (zh) 再生式燃料泵
US6942447B2 (en) Impeller pumps
JP6594750B2 (ja) 渦流ポンプ
US20070077138A1 (en) Fluid pumping system
JP6765841B2 (ja) 渦流ポンプ
KR20150118463A (ko) 공기 흐름 개선 증폭장치
JP2017166394A (ja) 蒸発燃料処理装置
KR101222017B1 (ko) 자동차 연료펌프용 임펠러
US20200291954A1 (en) Centrifugal Pump
KR20130012777A (ko) 이중 블레이드를 갖는 시로코 팬
JP2020148111A (ja) 遠心ポンプ
US8356969B2 (en) Pumping unit
KR101362205B1 (ko) 연료전지 자동차용 공기 블로워
KR101609225B1 (ko) 자동차용 터빈형 연료펌프
JP6597283B2 (ja) 流量アシスト装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16868345

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16868345

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1