(57)【要約】【課題】  ケーシングに形成された凸部に接触するインペラの磨耗を抑制する技術を提供することを目的とする。【解決手段】  燃料ポンプ１０は、外周部に羽根溝を有する樹脂製のインペラ２０と、インペラ２０を回転可能に収容するケーシング１８を備えている。ケーシング１８には、インペラ２０の表裏面の少なくとも一方に対向する面にインペラ２０に向かって突設された凸部がインペラ２０の回転方向に沿って形成されている。インペラ２０は、ケーシング１８の凸部に対応する位置の少なくとも一部において、分子の配向がインペラ２０の回転軸に平行に形成されている。【選択図】図１
2010019102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周部に羽根溝を有する樹脂製のインペラと、
インペラを回転可能に収容するケーシング、
を備えており、
ケーシングには、インペラの表裏面の少なくとも一方に対向する面にインペラに向かって突設された凸部がインペラの回転方向に沿って形成されており、
インペラは、ケーシングの凸部に対応する位置の少なくとも一部において、分子の配向がインペラの回転軸に平行に形成されている流体ポンプ。
【請求項２】
インペラは、液晶性樹脂で作製されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
液晶性樹脂は、無機フィラーを含有することを特徴とする請求項２に記載の流体ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂製のインペラと、インペラを回転可能に収容するケーシングを有する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
流体ポンプは、インペラを回転することで流体をケーシング内に吸入し、ケーシング内でインペラによって昇圧してケーシング外に吐出する。流体ポンプでは、ポンプ効率を向上させるために、インペラとケーシングとの隙間が小さく設定されている。インペラの回転中に、インペラがケーシングに向かって移動したり、インペラが傾くことによって、インペラがケーシングと接触することがある。インペラがケーシングに接触すると、インペラとケーシングとの間に発生する摩擦抵抗によって、流体ポンプのポンプ効率が低下する。特許文献１には、インペラとケーシングとの間に発生する摩擦抵抗を低減させる技術が開示されている。
【０００３】
特許文献１の流体ポンプでは、ケーシングのインペラの表裏面と対向する面に、インペラに向かって突設された凸部が形成されている。この構成では、インペラがケーシングに向かって移動すると、インペラは、ケーシングの凸部に線接触する。これにより、インペラとケーシングとが面接触することを防止することができる。この流体ポンプによれば、インペラとケーシングとの間に発生する摩擦抵抗を低減することができる。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１７３２８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の流体ポンプでは、インペラがケーシングに形成された凸部に線接触しながら回転する。インペラが樹脂で作製されていると、インペラがケーシングの凸部と摺動しながら回転することによって、インペラの接触部分が磨耗してしまう。
【０００６】
本発明は上述した事情を鑑みてなされたものであり、ケーシングに形成された凸部に接触するインペラの磨耗を抑制する技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明の流体ポンプは、外周部に羽根溝を有する樹脂製のインペラと、インペラを回転可能に収容するケーシングを備える。ケーシングには、インペラの表裏面の少なくとも一方に対向する面にインペラに向かって突設された凸部がインペラの回転方向に沿って形成されている。インペラには、ケーシングの凸部に対応する位置の少なくとも一部において、分子の配向がインペラの回転軸に平行に形成されている。
【０００８】
この流体ポンプのインペラには、ケーシングの凸部に接触する部分に、分子の配向方向がインペラの回転軸に平行な箇所が存在する。即ち、インペラには、ケーシングの凸部と摺動する部分に、分子の配向方向が摺動方向に垂直な箇所が存在する。分子の配向方向が摺動方向に垂直な方向に形成されている箇所では、他の部分と比較して耐磨耗性が高くなる。これにより、インペラの磨耗を抑制することができる。
【０００９】
この流体ポンプでは、インペラが、液晶性樹脂で作製されていることが好ましい。
液晶性樹脂は、流体に対して膨潤性が低い。そのため、インペラがケーシング内に吸入された流体に晒されても、インペラの体積が増大することを抑制することができる。これにより、インペラの回転中にケーシングに接触する確率を低下させることができる。
【００１０】
液晶性樹脂は、無機フィラーを含有することが好ましい。
この構成によれば、液晶性樹脂の異方性を低減させることができる。これにより、膨潤によるインペラの変形を均一にすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によると、インペラの回転中にインペラがケーシングと接触することによって発生する磨耗を低減することができる。これにより、インペラとケーシングとの隙間を小さく維持できるため、流体ポンプのポンプ効率が低下することを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
下記の本発明の技術的な特徴について列記する。
（特徴１）  本発明の流体ポンプでは、インペラが液晶性樹脂で作製されていてもよく、他の樹脂で作製されていてもよい。
（特徴２）  液晶性樹脂に含有される無機フィラーは、球状又は板状の無機フィラーであってもよい。球状又は板状の無機フィラーを液晶性樹脂に含有することによって、液晶性樹脂の異方性をより低減させることができる。
【実施例】
【００１３】
本発明を具現化した流体ポンプを図面に基づいて説明する。本実施例では、燃料タンク内の燃料を内燃機関に供給する燃料ポンプ１０について説明する。図１は、燃料ポンプ１０のポンプ部１２の縦断面図である。
図１に示すように、燃料ポンプ１０は、モータ部７０とポンプ部１２とから構成されている。モータ部７０は、ハウジング７２とモータカバー７３等を備えている。モータ部７０は、ハウジング７２とモータカバー７３とポンプ部１２に囲まれる空間内に、マグネットと回転子等（図示省略）を備えている。ハウジング７２は略円筒状に形成されている。モータカバー７３は、ハウジング７２の上端を内側にかしめることによってハウジング７２に固定されている。モータカバー７３には、上方に向かって開口している吐出ポート７３ａが形成されている。モータ部７０は、回転子に通電されると、回転子周りに磁界が発生し、マグネットによって回転子が回転される。回転子には、シャフト７４が固定されている。シャフト７４の上端部は、ベアリングを介してモータカバー７３に回転可能に装着されている。シャフト７４の下端部７４ａは、ベアリング８２を介してポンプ部１２のポンプカバー１４に回転可能に装着されている。
【００１４】
ポンプ部１２は、ケーシング１８とインペラ２０を備えている。図２は、インペラ２０を吸入側から見た正面図である。図２に示すように、インペラ２０は略円盤状である。なお、インペラ２０の吐出側面は、インペラ２０の吸入側面と同様に構成されているため、その図示を省略する。
インペラ２０の吸入側面には、外周面２０ｅから所定の距離を隔てて、周方向に連続する第１羽根溝群２０ｂが環状に形成されている。すなわち、第１羽根溝群２０ｂは、インペラ２０の外周壁２０ｄによってインペラ２０の外周面２０ｅから隔てられている。インペラ２０の吐出側面には、インペラ２０の吸入側面に形成される第１羽根溝群２０ｂに対応する位置（すなわち、外周面２０ｅから所定の距離を隔てた領域）に、周方向に連続する第２羽根溝群２０ｃが環状に形成されている。なお、対応する第１羽根溝群２０ｂの底部と第２羽根溝群２０ｃの底部は連通されている。インペラ２０の中心部には、厚さ方向に貫通する軸直角方向断面が略Ｄ字状の係合孔２０ａが形成されている。係合孔２０ａにはシャフト７４が係合されている。回転子が回転すると、シャフト７４が回転し、これによってインペラ２０が回転する。
【００１５】
インペラ２０は、例えば、サーモトロピック液晶樹脂等の液晶性樹脂で作製されている。サーモトロピック液晶樹脂は、例えば、液晶ポリエステル、液晶ポリエステルアミド等である。液晶性樹脂には、球状もしくは板状の無機フィラーが含有されている。無機フィラーは、例えば、ガラスビーズ、シリカ等を使用することができる。
【００１６】
ここで、インペラ２０の作製方法を説明する。図４に示すように、インペラ２０は、成形型１００を用いた射出成形によって作製される。成形型１００には、液晶性樹脂を注入するためのゲート１０２が複数形成されている。本実施例では、８箇所のゲート１０２が、インペラ２０の周方向に沿って等間隔に形成されている。ゲート１０２は、インペラ２０の回転軸に平行に設けられている。図４中の矢印１０４は、ゲート１０２から注入された液晶性樹脂の分子の配向方向を示している。図４に示すように、液晶性樹脂の分子の配向方向は、液晶性樹脂が注入される際の流動方向に略一致する。そのことから、ゲート１０２に対向する位置では、分子の配向方向が、ゲート１０２の伸びる方向と略一致する。本実施例の成形型１００では、ゲート１０２がインペラ２０の回転軸と平行に形成されている。従って、ゲート１０２に対向する位置では、分子の配向方向が、インペラ２０の回転軸に略平行となっている。
図４に示す射出成形後、インペラ２０の両端面を研削して平坦面とし、図１、図２に示す形状へ成形する。
【００１７】
図２に破線で示されたゲート位置５０は、成形型１００に形成されたゲート１０２に対向する位置を示す。ゲート位置５０は、インペラ２０と同心の円周上に、等間隔で位置している。本実施例では、成形型１００に８箇所のゲート１０２が形成されているので、インペラ２０には、８箇所のゲート位置５０が存在している。先に説明したように、８箇所のゲート位置５０では、分子の配向が、インペラ２０の回転軸（シャフト７４の中心軸）と平行になっている。
なお、成形型１００に形成するゲート１０２の個数は８箇所に限定されない。また、すべてのゲート１０２をインペラ２０と同心の円周上に配置する必要はない。
【００１８】
ケーシング１８は、ポンプカバー１４とポンプボディ１６が組合わされたものである。図１に示されるように、ポンプカバー１４のインペラ２０側の面（即ち、図１の下面）には、平面視すると円形の凹部１４ａが形成されている。凹部１４ａの径はインペラ２０の直径と略同一であり、凹部１４ａの深さはインペラ２０の厚みと略同一である。凹部１４ａに、インペラ２０が回転可能に嵌まり込んでいる。図３は、図１の領域Ｘ内に存在するポンプ部１２の拡大図である。図３に示すように、凹部１４ａの底面とインペラ２０の吐出側面との間には僅かな隙間が形成されている。インペラ２０の外周面２０ｅと凹部１４ａの側面との間にも僅かな隙間が形成されている。ポンプカバー１４には、第２羽根溝群２０ｃと対向する位置に、第２ポンプ通路３３が形成されている。第２ポンプ通路３３は、インペラ２０の回転方向に沿って伸びている。第２ポンプ通路３３は、モータ部７０に連通する燃料吐出口２６に接続されている。
【００１９】
ポンプボディ１６のインペラ２０側の面１６ａには、ゲート位置５０に対応する位置に凸部１６ｂが形成されている。凸部１６ｂは、インペラ２０の回転方向に沿って一巡して形成されている。凸部１６ｂとインペラ２０の吸入側面との間には僅かな隙間が形成されている。ポンプボディ１６には、第１羽根溝群２０ｂと対向する位置に、第１ポンプ通路３０が形成されている。第１ポンプ通路３０は、インペラ２０の回転方向に沿って伸びている。第１ポンプ通路３０は、燃料タンクに連通する燃料吸入口３１に接続されている。ケーシング１８（ポンプカバー１４、ポンプボディ１６）は、ポンプカバー１４の凹部１４ａにインペラ２０を組込んだ状態でハウジング７２の下端が内側にかしめられることによってハウジング７２に固定されている。シャフト７４の下端部７４ａは、ベアリング８２に支持されている部位よりさらに下方の部位で、インペラ２０の係合孔２０ａに嵌挿されている。
【００２０】
上述した燃料ポンプ１０では、回転子に通電されてインペラ２０が回転すると、燃料タンク（図示省略）内の燃料が、燃料吸入口３１を通ってケーシング１８内に吸入される。ケーシング１８内に吸入された燃料は、第１羽根溝群２０ｂと第２羽根溝群２０ｃによって昇圧される。昇圧された燃料は、燃料吐出口２６よりモータ部７０に吐出される。モータ部７０内に吐出された燃料は、モータ部７０内を流れ、モータカバー７３に形成された吐出ポート７３ａから燃料ポンプ１０外へと吐出される。
【００２１】
ポンプケーシング１８内に吸入された燃料は、昇圧されながら、第１羽根溝群２０ｂと第１ポンプ通路３０を通過し、第２羽根溝群２０ｃと第２ポンプ通路３３に到達する。この結果、第２羽根溝群２０ｃと第２ポンプ通路３３内の燃料は、第１羽根溝群２０ｂと第１ポンプ通路３０内の燃料よりも高圧となっている。そのため、インペラ２０は、燃料によってポンプボディ１６側に押圧される。インペラ２０は、ポンプボディ１６の凸部１６ｂと摺動することとなる。インペラ２０では、ゲート位置５０において、液晶性樹脂の分子配向がインペラ２０の回転軸に平行（摺動方向に垂直）に形成されている。そのため、ゲート位置５０での耐摩耗性が高くなっている。これにより、インペラ２０が凸部１６ｂと摺動することによるインペラ２０の磨耗を低減することができる。
【００２２】
インペラ２０は、液晶性樹脂で作製されている。そのため、インペラ２０は、燃料によって膨潤することが抑制される。また、液晶性樹脂は、耐熱性に優れているため、高温下でも使用することができる。
また、液晶性樹脂は、成形時の溶湯が流動する方向に分子が配向する傾向が強い。そのため、成形型１００のゲート１０２をポンプボディ１６の凸部１６ｂに対応する位置に配置することによって、容易に分子配向をインペラ２０の回転軸に平行（摺動方向に垂直）に形成することができる。
また、液晶性樹脂には、無機フィラーが含有されている。これにより、インペラ２０の強度を高めることができる。また、液晶性樹脂の異方性を低減することができる。
【００２３】
以上、本発明のいくつかの具体例を詳細に説明したが、これらは例示にすぎず、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、上記した実施例では、ポンプボディ１６側に凸部１６ｂが設けられている。しかしながら、ポンプカバー１４のインペラ２０の吐出側面に対向する面に、インペラ２０に向かって突出する凸部を形成してもよい。この場合、インペラ２０の吐出側面の凸部に対応する位置に、分子の配向がインペラ２０の軸方向に平行になるように形成する。これにより、インペラ２０の吐出側面の磨耗を低減することができる。
また、上記した実施例では、燃料を内燃機関に供給する燃料ポンプを示している。しかしながら、ここに開示された技術は、インペラとケーシングを有する流体ポンプに適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、出願時の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。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施例に係る燃料ポンプの縦断面図。
【図２】インペラを吸入側から見た平面図。
【図３】図１の領域Ｘの拡大図。
【図４】インペラの作製方法を示す図。
【符号の説明】
【００２５】
１０：燃料ポンプ
１２：ポンプ部
１４：ポンプカバー
１６：ポンプボディ
１６ｂ：凸部
１８：ケーシング
２０：インペラ
【図１】
2010019102.tif 000003
【図２】
2010019102.tif 000004
【図３】
2010019102.tif 000005
【図４】
2010019102.tif 000006