WO2017090510A1 - 渦流ポンプ - Google Patents

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WO2017090510A1
WO2017090510A1 PCT/JP2016/084133 JP2016084133W WO2017090510A1 WO 2017090510 A1 WO2017090510 A1 WO 2017090510A1 JP 2016084133 W JP2016084133 W JP 2016084133W WO 2017090510 A1 WO2017090510 A1 WO 2017090510A1
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WO
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impeller
outer peripheral
peripheral wall
gas
housing
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PCT/JP2016/084133
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English (en)
French (fr)
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杉本　篤
英士 中村
伸博 加藤
眞矢 鈴木
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愛三工業株式会社
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Publication date
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Priority to JP2017552381A priority patent/JP6538193B2/ja
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    • F02M2025/0845—Electromagnetic valves

Definitions

  • the vortex pump is also called a Wesco pump, a cascade pump, or a regeneration pump.
  • Japanese Utility Model Publication No. 2000-205167 discloses a vortex pump including an impeller and a housing.
  • the housing accommodates the impeller rotatably.
  • the housing is provided with a discharge passage extending outward from the outer peripheral end of the impeller.
  • the impeller has a plurality of blades and a blade groove disposed between adjacent blades at an outer peripheral end thereof.
  • a vortex around the central axis along the rotation direction of the impeller (also referred to as a swirling flow) is generated in the fluid in the space located between the impeller blade groove and the housing.
  • the fluid is pressurized and discharged out of the vortex pump from the discharge port.
  • This specification provides a technique for suppressing a situation in which a gas flows backward from a discharge flow path into a housing in a gas vortex pump.
  • the vortex pump may include an impeller and a housing that rotatably accommodates the impeller.
  • the housing may have a discharge flow path extending in a direction away from the outer peripheral edge of the impeller and away from the rotation shaft of the impeller.
  • the impeller includes a plurality of blades disposed along the rotation direction on the outer peripheral portion of the end surface, a plurality of blade grooves disposed between adjacent blades, and the impeller outer peripheral side of the plurality of blade grooves on the outer periphery. And an outer peripheral wall to be closed.
  • the housing faces the blade groove and may have a facing groove extending in the rotation direction of the impeller.
  • the housing In a vortex pump that targets gas, the housing is filled with gas during operation.
  • the gas in the housing is compressed, and the high-pressure gas can easily flow back into the housing.
  • the volume of the liquid filling the housing does not change even when the housing is pressurized. Therefore, the backflow is unlikely to occur, so that the influence of the backflow from the discharge flow path need not be considered.
  • the vortex pump used to supply the gas to the automobile engine only needs to supply the amount of gas used in the engine, and the amount of gas discharged from the vortex pump is not large. For this reason, if the reverse flow rate from the discharge path increases as much as possible, the ratio of the reverse flow rate from the discharge port to the discharge gas amount increases, and the pump efficiency decreases.
  • an outer peripheral wall is disposed at the outer peripheral end of the impeller.
  • the outer peripheral wall can suppress the flow of the gas which tries to flow backward from the discharge flow path extending from the outside of the outer peripheral edge of the impeller.
  • the vortex flow of the gas in the space formed by the impeller blade groove and the opposing groove of the housing is guided by the outer peripheral wall and smoothly turns in the space.
  • the outer peripheral wall is arranged side by side in the circumferential direction of the impeller, and may have a plurality of outer circumferential grooves that are recessed in the radial direction of the impeller. According to this structure, it can suppress that the gas which flowed into the discharge flow path flows back to the impeller side by the outer peripheral groove.
  • the end of the outer wall impeller in the rotation axis direction is equal to the position of the impeller in the rotation axis direction of the impeller at the center of the eddy current generated by each blade groove and the opposed groove during rotation of the impeller in the rotation axis direction of the impeller, or It may be located on the end face side of the impeller. 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 housing may include an opposing wall that faces the outer peripheral wall along the circumferential direction of the impeller.
  • the opposing wall may include a recess that is recessed in a direction away from the impeller.
  • the concave portion may extend in the circumferential direction of the impeller. According to this configuration, the gas outside the outer peripheral wall of the impeller can be boosted by the recess.
  • the recess may make a round in the circumferential direction of the impeller.
  • the outer peripheral wall may have a convex part arrange
  • FIG. 1 shows an outline of a fuel supply system for an automobile according to a first embodiment.
  • the perspective view of the purge pump of 1st Example is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 is shown.
  • the top view of the impeller of 1st Example is shown.
  • the perspective view of the impeller of 1st Example is shown.
  • the bottom view which looked at the cover of the 1st example from the lower part is shown.
  • region AR of FIG. 3 is shown.
  • the simulation result which compares the pump efficiency of the impeller of 1st Example and the impeller of a comparative example is shown.
  • the perspective view of the impeller of a modification is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 of 2nd Example is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 of 3rd Example is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 of 4th Example is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 of 5th Example is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 of 6th Example is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 of 7th Example is shown.
  • the side view of the impeller of 7th Example is shown.
  • Sectional drawing of the III-III cross section of FIG. 2 of 8th Example is shown.
  • a purge pump 10 according to a first 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.
  • 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.
  • the purge pump 10 is a so-called vortex pump (also called a cascade pump or a Wesco 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 VSV 100 adjusts the amount of vaporized fuel supplied from the purge supply path 4 to the intake pipe 80.
  • 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 shaft 30 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. 6 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.
  • 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 therebetween.
  • 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.
  • the plurality of blade grooves 54b have the same shape.
  • FIG. 7 is an enlarged view of the area AR of FIG.
  • Each of the plurality of blade grooves 54b disposed on the lower surface 54h of the impeller 54 opens on the lower surface 54h side of the impeller 54, and is closed on the upper surface 54g 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 not in communication.
  • a plurality of outer peripheral grooves 54i are arranged at the center of the outer peripheral wall 54c in the rotation axis X direction.
  • the plurality of outer circumferential grooves 54 i have the same shape and are arranged at equal intervals over the entire circumference in the outer circumferential direction of the impeller 54 (in FIG. 5, only the two outer circumferential grooves 54 i adjacent to each other are denoted by reference numerals). Is attached).
  • the outer peripheral groove 54i is recessed in the radial direction of the impeller 54 from the outer peripheral surface of the outer peripheral wall 54c. As shown in FIG.
  • the outer circumferential groove 54 i is deepest at the center of the impeller 54 in the rotation axis X direction (that is, the radial length of the impeller 54 is long), and gradually increases as it approaches both ends of the rotation axis X direction. It becomes shallower.
  • the outer peripheral groove 54i is separated from both ends of the outer peripheral wall 54c in the rotation axis X direction.
  • the outer circumferential groove 54i is blocked from the blade groove 54b and is not in communication.
  • a blade 54j is disposed between two adjacent outer peripheral grooves 54i and 54i.
  • 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 gas containing vaporized fuel that has flowed into the lower housing 52 from the suction port 56 advances in the rotation direction R as the impeller 54 rotates.
  • a vortex flow is generated in the gas in the spaces 57 and 59 formed by the blade groove 54b and the opposed groove 52e of the impeller 54 and the blade groove 54b and the opposed groove 52f.
  • the vortex flows through the bottom surface side of the blade groove 54 b and flows toward the outer peripheral side of the impeller 54.
  • An outer peripheral wall 54 c is disposed on the impeller 54. For this reason, the gas is guided to the outer peripheral wall 54 c and flows to the upper and lower surfaces 54 g and 54 h of the impeller 54.
  • the vortex flows around the turning center C.
  • the upper end of the outer peripheral wall 54c is disposed above the turning center C, that is, on the upper surface 54g side, and the lower end of the outer peripheral wall 54c is disposed above the turning center C, that is, on the lower surface 54h side. Accordingly, the vortex can be smoothly turned while being guided by the outer peripheral wall 54c.
  • the gas advances in the rotation direction R while being pressurized by the vortex.
  • the gas that reaches the end of the discharge port 58 is discharged out of the lower housing 52 from the discharge port 58.
  • high-pressure gas is discharged and the pressure is reduced.
  • the impeller 54 has the outer peripheral wall 54c, the outer peripheral wall 54c blocks the gas flowing out to the discharge port 58, and the gas can be prevented from flowing back into the relatively low-pressure spaces 57 and 59. As a result, it can suppress that pump efficiency falls by backflow.
  • FIG. 8 a simulation result performed using the purge pump 10 is shown.
  • the pump unit 50 of the purge pump 10 is modeled, and the flow rate of the gas discharged from the discharge port 58 when the impeller 54 is rotated is calculated.
  • the rotation speed of the impeller 54 is approximately 8000 rpm.
  • the simulation was performed using the impeller 54 shown in FIGS. 4 and 5 and an impeller that does not have the outer peripheral groove 54i as a comparative example.
  • the vertical axis of the graph in FIG. 8 indicates the pump efficiency.
  • the pump efficiency is obtained by dividing the discharged gas (flow rate ⁇ pressure) by the impeller (rotational speed ⁇ torque).
  • the pump efficiency of the impeller 54 that is, the impeller 54 having the outer peripheral groove 54i
  • the pump efficiency of the impeller of the comparative example that is, the impeller having no outer peripheral groove
  • the pump efficiency of the purge pump 10 having the impeller 54 of the embodiment having the outer peripheral groove 54i is compared with the pump efficiency of the purge pump having the impeller of the comparative example having no outer peripheral groove. high. This is because gas can be sent out from the lower housing 52 toward the discharge port 58 by the outer circumferential groove 54i, and the gas flowing into the discharge port 58 can be prevented from flowing backward from the discharge port 58 toward the impeller 54 side. .
  • 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 in the spaces 57 and 59 can be smoothly guided upward.
  • the height from the bottom surface of the blade groove 54b of the outer peripheral wall 54c is located above the height of the center C of the vortex flow in the spaces 57 and 59. Can flow upward.
  • the purge pump 10 used to supply gas to the engine 8 of the automobile only needs to supply the amount of gas used in the engine 8, and the amount of gas discharged is different from other industries. Not so many compared to the vortex pump for For this reason, if the reverse flow rate from the discharge path increases as much as possible, the ratio of the reverse flow rate from the discharge port to the discharge gas amount increases, and the pump efficiency decreases.
  • the purge pump 10 of the present embodiment by disposing the outer peripheral wall 54c on the impeller 54, it is possible to suppress the pump efficiency from being lowered.
  • the impeller 54 does not include the outer peripheral groove 54i.
  • the outer peripheral surface of the outer peripheral wall 54c of the impeller 54 has a cylindrical shape.
  • the housing 52 includes a recess 52g on the inner peripheral surface 52m of the peripheral wall 52d facing the outer peripheral wall 54c.
  • the recess 52g has a groove shape that is arranged over the entire length of the impeller 54 in the circumferential direction.
  • the recess 52g is formed so as to dent the peripheral wall 52d in a direction away from the impeller 54, that is, in a direction perpendicular to the rotation axis X.
  • the cross section of the recess 52g has a semicircular shape.
  • the pressure between the outer peripheral wall 54c of the impeller 54 and the peripheral wall 52d of the housing 52 can be increased by the recess 52g while the purge pump 10 is being driven. Accordingly, it is possible to suppress the gas pressurized by the blade groove 54 b of the impeller 54 from flowing out between the outer peripheral wall 54 c of the impeller 54 and the peripheral wall 52 d of the housing 52. As a result, it is possible to avoid a situation in which the pressure increase by the blade groove 54b is hindered. Thereby, it can suppress that the gas amount discharged from the pump 10 falls.
  • the housing 52 includes a recess 52h on the inner peripheral surface 52m of the peripheral wall 52d.
  • the cross section of the recess 52h has a quadrangular shape.
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the housing 52 includes a recess 52i on the inner peripheral surface 52m of the peripheral wall 52d.
  • the cross section of the recess 52i has a shape in which a plurality of triangular shapes are arranged in the rotation axis X direction.
  • Other configurations are the same as those of the second embodiment.
  • the recesses 52g, 52h, and 52i have a groove shape that is arranged over the entire length of the impeller 54 in the circumferential direction.
  • the recesses 52g, 52h, and 52i may be disposed only in a part of the impeller 54 in the circumferential direction, or may be intermittently disposed in the circumferential direction of the impeller 54.
  • the cross sections of the plurality of recesses may be the same or different.
  • the positions of the plurality of recesses in the direction of the rotation axis X may be the same or different.
  • cross-sectional shapes of the recesses 52g, 52h, and 52i are not limited to the shapes of the second to fourth embodiments, but may be polygonal shapes, U-shapes, or the like.
  • the housing 52 includes a recess 52j on the inner peripheral surface 52m of the peripheral wall 52d.
  • the recess 52j has the same shape as the recess 52h of the third embodiment.
  • the impeller 54 has a convex portion 54j protruding from the outer peripheral wall 54c in the radial direction of the impeller 54.
  • the convex portion 54j protrudes from the outer peripheral wall 54c toward the inside of the concave portion 52h.
  • a part of the convex portion 54j is disposed inside the concave portion 52h.
  • the convex portion 54j is disposed over the entire length of the impeller 54 in the circumferential direction.
  • the cross section of the convex portion 54j has a shape along the shape of the concave portion 52h.
  • the path of the gas flowing in the direction of the rotation axis X through the gap between the outer peripheral wall 54c of the impeller 54 and the peripheral wall 52d of the housing 52 can be complicated. Thereby, it is possible to suppress the gas and the outflow between the outer peripheral wall 54 c of the impeller 54 and the peripheral wall 52 d of the housing 52.
  • the shape of the convex part 54j may not be a shape along the shape of the concave part 52h.
  • the cross-sectional shape of the convex portion 54j may be a triangle or a semicircular shape.
  • the impeller 54 includes an outer peripheral groove 54i similar to that of the first embodiment.
  • the outer circumferential groove 54i and the recess 52g face each other. According to this configuration, since the gas is pressurized between the outer peripheral groove 54i and the recess 52g while the purge pump 10 is being driven, the gas pressurized in the blade groove 54b is transferred to the outer peripheral wall 54c of the impeller 54 and the housing. Outflow between the peripheral wall 52d and the peripheral wall 52d can be suppressed.
  • the impeller 54 has a plurality of outer peripheral grooves 54k on the outer peripheral wall 54c instead of the outer peripheral grooves 54i.
  • the plurality of outer peripheral grooves 54k are arranged at intervals in the circumferential direction of the impeller 54.
  • Each outer circumferential groove 54k is inclined in the rotation direction R of the impeller 54 from the end on the upper surface 54g side toward the lower surface 54h along the rotation axis X.
  • Each outer peripheral groove 54k is bent at the center in the direction of the rotation axis X, and is inclined in the direction opposite to the rotation direction R of the impeller 54 from the bent position toward the lower surface 54h.
  • the gas between the outer peripheral wall 54c of the impeller 54 and the peripheral wall 52d of the housing 52 is caused to flow in the direction of either the upper surface 54g or the lower surface 54h along the outer peripheral groove 54k. It can flow. Thereby, it is possible to suppress the gas pressurized in the blade groove 54 b from flowing out between the outer peripheral wall 54 c of the impeller 54 and the peripheral wall 52 d of the housing 52.
  • the shape of the outer peripheral groove 54k is not limited to the shape of the seventh embodiment, and may be curved at the center in the direction of the rotation axis X, for example. Further, the bending position or the bending position of the outer circumferential groove 54k may be shifted from the center in the rotation axis X direction to one of the upper and lower sides.
  • the impeller 54 has a blade groove region 54f having a plurality of blades 54a and a plurality of blade grooves 54b on the upper surface 54g, as in the first embodiment.
  • the blade groove region 54 f is not disposed on the lower surface 54 h of the impeller 54.
  • the outer peripheral portion of the lower surface 54 h of the impeller 54 has a planar shape that is continuous with other portions of the lower surface 54 h of the impeller 54.
  • the outer peripheral groove 54i is disposed below the central portion of the outer peripheral wall 54c in the rotation axis X direction.
  • the gas is pressurized in the blade groove region 54f on the upper surface 54g of the impeller 54. Therefore, the pressure difference between the upper surface 54g and the lower surface 54h of the impeller 54 can be made relatively large.
  • the impeller 54 has a blade groove region 54f having a plurality of blades 54a and a plurality of blade grooves 54b on the lower surface 54h, and does not have the blade groove region 54f on the upper surface 54g. May be.
  • the shape of the outer peripheral wall 54c of the impeller 54 is not limited to the shape of each of the above embodiments.
  • the upper end of the outer peripheral wall 54 c of the outer peripheral wall 54 c may be equal to the height of the center C of the vortex flow in the space 57. The same applies to the lower end of the outer peripheral wall 54c.
  • the gas flow toward the outer periphery of the impeller 54 in the spaces 57 and 59 can be smoothly guided in the turning direction.
  • 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 of the impeller 54 may be disposed on only 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 shape of the outer peripheral groove 54i is not limited to the shapes of the first embodiment shown in FIG. 5, the sixth embodiment shown in FIG. 14, and the eighth embodiment shown in FIG.
  • the radial cross section of the impeller 54 may be an arc shape or a polygonal shape.
  • the outer circumferential groove 54 i may be recessed in the radial direction of the impeller 54.
  • the “vortex pump” in this specification is not limited to the purge pump 10 and can be used for other systems.
  • the “vortex pump” circulates the exhaust of the engine 8, mixes it with the intake air, and supplies it to the fuel chamber of the engine 8 (ie, EGR (Exhaust Gas Recirculation)) system.
  • the pump for supplying to 80 may be sufficient.
  • the “vortex pump” is a pump for sending blowby gas to the intake pipe 80 in a PCV (abbreviation of PositivePoCrankcase Ventilation) system for reducing the blowby gas in the engine 8 to the intake pipe 80 side.
  • PCV abbreviation of PositivePoCrankcase Ventilation
  • the “vortex pump” is disposed between the intake pipe 80 and the brake booster in the brake booster that uses the negative pressure in the intake pipe 80, and sucks the gas in the brake booster and discharges it to the intake pipe 80. May be a pump.

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Abstract

吸入した気体を自動車のエンジンに向けて吐出する渦流ポンプであって、インペラと、インペラを回転可能に収容しており、インペラの外周縁の外側からインペラの回転軸に離間する方向に延びる吐出流路を有するハウジングと、を備え、インペラは、その端面の外周部に回転方向に沿って配置される複数の羽根と、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、外周縁において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、ハウジングは、羽根溝に対向しており、インペラの回転方向に延びる対向溝を有する。

Description

渦流ポンプ
　本明細書は、吸入した気体を自動車のエンジンに向けて吐出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。
　日本国実開２０００－２０５１６７号公報に、インペラとハウジングとを備える渦流ポンプが開示されている。ハウジングは、インペラを回転可能に収容している。ハウジングには、インペラの外周端から外側に伸びる吐出流路が配置されている。インペラは、その外周端に、複数の羽根と、隣り合う羽根の間に配置される羽根溝と、を有する。
　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との間に位置する空間内の流体に、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）が発生する。この結果、流体が昇圧され、吐出ポートから渦流ポンプ外に吐出される。
　渦流ポンプでは、ハウジング内で昇圧された気体が吐出流路に吐出されると、吐出された気体が位置していた空間内の圧力が低下する。この結果、一旦、吐出流路に吐出された流体がインペラの羽根溝とハウジングとの間の空間内に逆流する現象が生じる。特に、流体が気体である場合、高圧の気体によってハウジング内の気体が圧縮されることによって、高圧の気体が逆流しやすくなる。
　本明細書では、気体用の渦流ポンプにおいて、吐出流路からハウジング内に気体が逆流する事態を抑制する技術を提供する。
　本明細書は、吸入した気体を自動車のエンジンに向けて吐出する渦流ポンプを開示する。渦流ポンプは、インペラと、インペラを回転可能に収容するハウジングと、を備えていてもよい。ハウジングは、インペラの外周縁の外側からインペラの回転軸に離間する方向に延びる吐出流路を有していてもよい。インペラは、その端面の外周部に回転方向に沿って配置される複数の羽根と、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、外周縁において複数の羽根溝のインペラ外周側を閉塞する外周壁と、を有していてもよい。ハウジングは、羽根溝に対向しており、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。
　気体を対象とする渦流ポンプでは、駆動中にはハウジング内に気体が充満している。しかしながら、例えば、吐出流路内の高圧の気体がハウジング内に逆流される状況では、ハウジング内の気体が圧縮され、高圧の気体がハウジング内に容易に逆流し得る。なお、液体を対象とする場合、ハウジング内に充満する液体は、加圧されても体積が変化しないため、逆流が発生しにくいため、吐出流路からの逆流による影響を考慮せずに済む。
　また、自動車のエンジンに気体を供給するために用いられる渦流ポンプは、エンジンで利用される量の気体を供給すればよく、渦流ポンプから吐出される気体量が多くない。このため、吐出経路からの逆流量が少しでも多くなると、吐出気体量に対する吐出ポートからの逆流量の割合が高くなり、ポンプ効率が低下してしまう。
　上記の渦流ポンプでは、インペラの外周端には外周壁が配置されている。このため、インペラの外周縁の外側から延びる吐出流路から逆流しようとする気体の流れを外周壁によって抑制することができる。また、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渦流は、外周壁に案内されて、空間内をスムーズに旋回する。これにより、渦流の旋回をスムーズにすることによって、気体の圧力を上昇させて、気体を吐出流路からハウジング外に吐出させることができる。
　外周壁は、インペラの周方向に並んで配置されており、インペラの径方向に凹む複数の外周溝を有していてもよい。この構成によれば、外周溝によって、吐出流路に流入した気体がインペラ側に逆流することを抑制することができる。
　外周壁のインペラの回転軸方向の端は、インペラの回転軸方向において、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のインペラの回転軸方向の位置に等しいか、または、インペラの端面側に位置していていもよい。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。
　ハウジングは、インペラの周方向に沿って、外周壁と対向する対向壁を備えていてもよい。対向壁は、インペラと離間する方向に凹む凹部を備えていてもよい。この構成によれば、渦流ポンプの駆動中に、凹部によってインペラの外周壁の外側の気体を昇圧することができる。これにより、インペラの羽根溝によって昇圧されている気体が、インペラの外周壁とハウジングの対向壁との間に流出することを抑制することができる。この結果、羽根溝による昇圧が妨げられる事態を回避することができる。これにより、ポンプから吐出される気体量を向上させることができる。
　凹部は、インペラの周方向に伸びていてもよい。この構成によれば、凹部によってインペラの外周壁の外側の気体を昇圧することができる。
　凹部は、インペラの周方向に一巡していてもよい。外周壁は、凹部内に配置される凸部を有していてもよい。この構成によれば、インペラとハウジングとの間の回転軸方向の経路を複雑にすることができる。これにより、インペラの外周壁とハウジングの対向壁との間に気体が流れることを抑制することができる。
第１実施例の自動車の燃料供給システムの概略を示す。 第１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。 第１実施例のインペラの平面図を示す。 第１実施例のインペラの斜視図を示す。 第１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。 第１実施例のインペラと比較例のインペラのポンプ効率を比較する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。 第２実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。 第３実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。 第４実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。 第５実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。 第６実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。 第７実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。 第７実施例のインペラの側面図を示す。 第８実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
（第１実施例）
　図面を参照して、第１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。図１にパージ供給経路４と吸気管８０の気体の流れ方向が矢印で示されている。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。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（カスケードポンプ、ウエスコポンプとも呼ぶ）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。ＶＳＶ１００は、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よりも上流側において吸気管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６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。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、小さな隙間を挟んで対向している。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の周方向に隣接する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。複数の羽根溝５４ｂは、同一の形状を有する。
　図７は、図３の領域ＡＲの拡大図である。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とは連通していない。
　図５に示すように、外周壁５４ｃの回転軸Ｘ方向の中央部には、複数の外周溝５４ｉが配置されている。複数の外周溝５４ｉは、互いに同一の形状を有しており、インペラ５４の外周方向に全周に亘って等間隔に配置されている（図５では隣り合う２個の外周溝５４ｉにのみ符号が付されている）。外周溝５４ｉは、外周壁５４ｃの外周面からインペラ５４の径方向に凹んでいる。図７に示すように、外周溝５４ｉは、インペラ５４の回転軸Ｘ方向の中央で最も深く（即ちインペラ５４の径方向の長さが長く）、回転軸Ｘ方向の両端に近づくのに従って、徐々に浅くなる。外周溝５４ｉは、外周壁５４ｃの回転軸Ｘ方向の両端から離間している。外周溝５４ｉは、羽根溝５４ｂに対して遮断されており、連通していない。図５に示すように、隣り合う２個の外周溝５４ｉ，５４ｉの間には、羽根５４ｊが配置される。
　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。
　図６に示すように、吸入ポート５６から下方ハウジング５２内に流入された気化燃料を含む気体は、インペラ５４の回転に伴って、回転方向Ｒに進む。これにより、インペラ５４の羽根溝５４ｂと対向溝５２ｅ及び羽根溝５４ｂと対向溝５２ｆとによって形成される空間５７，５９内で、気体に渦流が発生する。図７の矢印に示すように、渦流は、羽根溝５４ｂの底面側を通過してインペラ５４の外周側に向かって流れる。インペラ５４には、外周壁５４ｃが配置されている。このため、気体は、外周壁５４ｃに案内されて、インペラ５４の上下面５４ｇ，５４ｈ側に流れる。そして、対向溝５２ｅに流れて対向溝５２ｅの底面に沿ってインペラ５４の中心に向かって流れる。渦流は、旋回中心Ｃ回りに流れる。回転軸Ｘ方向において、外周壁５４ｃの上端は旋回中心Ｃより上方、即ち上面５４ｇ側に配置されており、外周壁５４ｃの下端は旋回中心Ｃより上方、即ち下面５４ｈ側に配置されている。これにより、渦流が、外周壁５４ｃに案内されてスムーズに旋回することができる。
　気体は、渦流によって昇圧されながら回転方向Ｒに進んでいく。吐出ポート５８の端部まで到達した気体は、吐出ポート５８から下方ハウジング５２外に吐出される。この結果、吐出ポート５８の端部を通過した空間５７，５９内では、高圧の気体が吐出され圧力が低下する。インペラ５４は、外周壁５４ｃを有するため、吐出ポート５８に流出した気体を外周壁５４ｃがブロックし、気体が、比較的低圧の空間５７，５９に逆流することを抑制することができる。この結果、逆流によってポンプ効率が低下することを抑制することができる。
　なお、液体を対象とする渦流ポンプでは、ハウジング内に充満する液体は、加圧されても体積が変化しないため、逆流が発生しにくいため、吐出流路からの逆流による影響を考慮せずに済む。一方、気体を対象とするパージポンプ１０では、駆動中には下方ハウジング５２内に気体が充満している。しかしながら、吐出ポート５８内の高圧の気体が下方ハウジング５２内に逆流される状況では、外周壁５４ｃが配置されていない場合、下方ハウジング５２内の気体が圧縮され、高圧の気体がハウジング内に容易に逆流し得る。このため、外周壁５４ｃを配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。
　次いで、図８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の回転数は、およそ８０００ｒｐｍである。
　本シミュレーションでは、図４及び図５に示すインペラ５４及びその比較例として外周溝５４ｉを有していないインペラとを用いて、シミュレーションを行った。図８のグラフの縦軸は、ポンプ効率を示す。なお、ポンプ効率は、吐出される気体の（流量×圧力）を、インペラの（回転数×トルク）で除算したものである。図８では、右側にインペラ５４（即ち外周溝５４ｉを有するインペラ５４）のポンプ効率を示し、左側に比較例のインペラ（即ち外周溝を有しないインペラ）のポンプ効率を示す。
　図８のグラフから明らかなように、外周溝５４ｉを有する実施例のインペラ５４を有するパージポンプ１０のポンプ効率が、外周溝を有しない比較例のインペラを有するパージポンプのポンプ効率と比較して高い。外周溝５４ｉによって、下方ハウジング５２から吐出ポート５８に向かって気体が送出され、吐出ポート５８に流入した気体が吐出ポート５８からインペラ５４側に向かって逆流することを抑制することができるためである。
　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、スムーズに上方に誘導することができる。特に、回転軸Ｘ方向に見たときに、外周壁５４ｃの羽根溝５４ｂの底面からの高さが、空間５７，５９の渦流の中心Ｃの高さよりも上方に位置しているため、気体を上方に流すことができる。
　本実施例のように、自動車のエンジン８に気体を供給するために用いられるパージポンプ１０は、エンジン８で利用される量の気体を供給すればよく、吐出される気体量は、他の産業用の渦流ポンプと比較してそれほど多くない。このため、吐出経路からの逆流量が少しでも多くなると、吐出気体量に対する吐出ポートからの逆流量の割合が高くなり、ポンプ効率が低下してしまう。本実施例のパージポンプ１０では、インペラ５４に外周壁５４ｃを配置することによって、ポンプ効率が低下することを抑制することができる。
（第２実施例）
　第１実施例と異なる点を説明する。図１０に示すように、本実施例のパージポンプ１０では、インペラ５４は、外周溝５４ｉを備えていない。インペラ５４の外周壁５４ｃの外周面は、円筒形状を有する。
　また、ハウジング５２は、外周壁５４ｃに対向する周壁５２ｄの内周面５２ｍに、凹部５２ｇを備える。凹部５２ｇは、インペラ５４の周方向の全長に亘って配置される溝形状を有する。凹部５２ｇは、周壁５２ｄを、インペラ５４から離間する方向、即ち、回転軸Ｘから垂直に離間する方向に凹むように形成されている。凹部５２ｇの断面は、半円形状を有する。
　この構成によれば、パージポンプ１０の駆動中に、凹部５２ｇによってインペラ５４の外周壁５４ｃとハウジング５２の周壁５２ｄとの間の気体を昇圧することができる。これにより、インペラ５４の羽根溝５４ｂによって昇圧されている気体が、インペラ５４の外周壁５４ｃとハウジング５２の周壁５２ｄとの間に流出することを抑制することができる。この結果、羽根溝５４ｂによる昇圧が妨げられる事態を回避することができる。これにより、ポンプ１０から吐出される気体量が低下することを抑制することができる。
（第３実施例）
　第２実施例と異なる点を説明する。図１１に示すように、ハウジング５２は、周壁５２ｄの内周面５２ｍに、凹部５２ｈを備える。凹部５２ｈの断面は、四角形状を有する。その他の構成は、第２実施例と同様である。
（第４実施例）
　第２実施例と異なる点を説明する。図１２に示すように、ハウジング５２は、周壁５２ｄの内周面５２ｍに、凹部５２ｉを備える。凹部５２ｉの断面は、複数の三角形状が回転軸Ｘ方向に並んだ形状を有する。その他の構成は、第２実施例と同様である。
　上記の第２実施例から第４実施例では、凹部５２ｇ，５２ｈ，５２ｉは、インペラ５４の周方向の全長に亘って配置される溝形状を有する。しかしながら、凹部５２ｇ，５２ｈ，５２ｉは、それぞれ、インペラ５４の周方向の一部のみに配置されていてもよいし、インペラ５４の周方向に断続的に配置されていてもよい。インペラ５４の周方向に複数の凹部が配置される構成では、複数の凹部の断面は同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、複数の凹部の回転軸Ｘ方向の位置は、同一であってもよく、異なっていてもよい。
　また、凹部５２ｇ，５２ｈ，５２ｉの断面形状は、第２実施例から第４実施例の形状に限られず、多角形形状、Ｕ字形状等であってもよい。
（第５実施例）
　第２実施例と異なる点を説明する。図１３に示すように、ハウジング５２は、周壁５２ｄの内周面５２ｍに、凹部５２ｊを備える。凹部５２ｊは、第３実施例の凹部５２ｈと同様の形状を有する。
　インペラ５４は、外周壁５４ｃからインペラ５４の径方向に突出する凸部５４ｊを有する。凸部５４ｊは、外周壁５４ｃから凹部５２ｈの内部に向かって突出している。凸部５４ｊの一部は、凹部５２ｈの内部に配置されている。凸部５４ｊは、インペラ５４の周方向の全長に亘って配置されている。凸部５４ｊの断面は、凹部５２ｈの形状に沿った形状を有する。
　この構成によれば、インペラ５４の外周壁５４ｃとハウジング５２の周壁５２ｄとの間の隙間を回転軸Ｘ方向に流れる気体の経路を複雑にすることができる。これにより、気体、インペラ５４の外周壁５４ｃとハウジング５２の周壁５２ｄとの間に流出することを抑制することができる。
　なお、凸部５４ｊの形状は、凹部５２ｈの形状に沿った形状でなくてもよい。例えば、凸部５４ｊの断面形状は、三角形であってもよいし、半円形状であってもよい。
（第６実施例）
　第２実施例と異なる点を説明する。図１４に示すように、本実施例のパージポンプ１０では、インペラ５４は、第１実施例と同様の外周溝５４ｉを備える。外周溝５４ｉと凹部５２ｇとは互いに対向する。この構成によれば、パージポンプ１０の駆動中に、外周溝５４ｉと凹部５２ｇとの間で気体が昇圧されるため、羽根溝５４ｂで昇圧されている気体が、インペラ５４の外周壁５４ｃとハウジング５２の周壁５２ｄとの間に流出することを抑制することができる。
（第７実施例）
　第１実施例と異なる点を説明する。図１５及び図１６に示すように、インペラ５４は、外周壁５４ｃに、外周溝５４ｉに替えて、複数の外周溝５４ｋを有する。複数の外周溝５４ｋは、インペラ５４の周方向に、互いに間隔を有して配置されている。各外周溝５４ｋは、回転軸Ｘに沿って、上面５４ｇ側の端から下面５４ｈに向かって、インペラ５４の回転方向Ｒに傾斜している。また、各外周溝５４ｋは、回転軸Ｘ方向の中央において、屈曲して、屈曲位置から下面５４ｈに向かって、インペラ５４の回転方向Ｒと反対方向に傾斜している。
　この構成によれば、パージポンプ１０の駆動中に、インペラ５４の外周壁５４ｃとハウジング５２の周壁５２ｄとの間の気体を、外周溝５４ｋに沿って上面５４ｇと下面５４ｈのいずれかの方向に流すことができる。これにより、羽根溝５４ｂで昇圧されている気体が、インペラ５４の外周壁５４ｃとハウジング５２の周壁５２ｄとの間に流出することを抑制することができる。
　なお、外周溝５４ｋの形状は、第７実施例の形状に限られず、例えば、回転軸Ｘ方向の中央において、湾曲していてもよい。また、外周溝５４ｋの屈曲位置又は湾曲位置は、回転軸Ｘ方向の中央から上下の一方にずれていてもよい。
（第８実施例）
　第１実施例と異なる点を説明する。図１７に示すように、インペラ５４は、上面５４ｇに、第１実施例と同様に、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。一方、インペラ５４の下面５４ｈには、羽根溝領域５４ｆは配置されていない。インペラ５４の下面５４ｈの外周部は、インペラ５４の下面５４ｈの他の部分に連続する平面形状を有する。
　インペラ５４の外周壁５４ｃでは、外周溝５４ｉは、外周壁５４ｃの回転軸Ｘ方向の中央部よりも下方に配置されている。
　この構成によれば、気体は、インペラ５４の上面５４ｇの羽根溝領域５４ｆで昇圧される。このため、インペラ５４の上面５４ｇと下面５４ｈとで圧力差が比較的に大きくすることができる。なお、変形例では、インペラ５４は、下面５４ｈ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を有しており、上面５４ｇに、羽根溝領域５４ｆを有していなくてもよい。
　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、上記の各実施例の形状に限られない。例えば、図９に示すように、外周壁５４ｃは、外周壁５４ｃの上端が、空間５７の渦流の中心Ｃの高さと等しくてもよい。外周壁５４ｃの下端も同様である。この構成によっても、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、スムーズに旋回方向に誘導することができる。
　また、上記の第１から第７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。また、インペラ５４の羽根５４ａ及び羽根溝５４ｂが、上下面５４ｇ，５４ｈのいずれか一方の面のみに配置されていてもよい。
　また、上記の各実施例では、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。
　また、外周溝５４ｉの形状は、図５に示す第１実施例、図１４に示す第６実施例、図１７に示す第８実施例の形状に限られない。例えば、インペラ５４の径方向の断面が円弧形状、あるいは、多角形形状であってもよい。外周溝５４ｉは、インペラ５４の径方向に凹んでいればよい。
　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、「渦流ポンプ」は、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））システムにおいて、排気を吸気管８０に供給するためのポンプであってもよい。あるいは、「渦流ポンプ」は、エンジン８内のブローバイガスを吸気管８０側に還元するためのＰＣＶ（Positive Crankcase Ventilationの略）システムにおいて、ブローバイガスを吸気管８０に送出するためのポンプであってもよい。さらに、「渦流ポンプ」は、吸気管８０内の負圧を利用するブレーキブースタにおいて、吸気管８０とブレーキブースタとの間に配置して、ブレーキブースタ内の気体を吸入し吸気管８０に吐出するためのポンプであってもよい。
　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 (6)

  1. 　吸入した気体を自動車のエンジンに向けて吐出する渦流ポンプであって、
    　インペラと、
    　インペラを回転可能に収容しており、インペラの外周縁の外側からインペラの回転軸に離間する方向に延びる吐出流路を有するハウジングと、を備え、
    　インペラは、
    　　その端面の外周部に回転方向に沿って配置される複数の羽根と、
    　　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、
    　　外周縁において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、
    　ハウジングは、羽根溝に対向しており、インペラの回転方向に延びる対向溝を有する、渦流ポンプ。
  2. 　外周壁は、インペラの周方向に並んで配置されており、インペラの径方向に凹む複数の外周溝を有する、請求項１に記載の渦流ポンプ。
  3. 　外周壁のインペラの回転軸方向の端は、インペラの回転軸方向において、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のインペラの回転軸方向の位置に等しいか、または、インペラの端面側に位置する、請求項１又は２に記載の渦流ポンプ。
  4. 　ハウジングは、インペラの周方向に沿って、外周壁と対向する対向壁を備えており、
    　対向壁は、インペラと離間する方向に凹む凹部を備える、請求項１から３に記載の渦流ポンプ。
  5. 　凹部は、インペラの周方向に伸びている、請求項４に記載の渦流ポンプ。
  6. 　凹部は、インペラの周方向に一巡しており、
    　外周壁は、凹部内に配置される凸部を有する、請求項５に記載の渦流ポンプ。
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