(57)【要約】【課題】インペラの外周近傍に堆積する異物とインペラとの接触を防止し、ポンプ効率の低下を防止することができる燃料ポンプを提供する。【解決手段】モータ部７０により回転される略円盤状のインペラ２０と、そのインペラを回転可能に収容するケーシング１８とを備える燃料ポンプにおいて、インペラに対向するケーシング内面に、インペラの外周と第１羽根溝群２０ｂ及び第２羽根溝群２０ｃとで挟まれた領域に対向する位置で、かつ、インペラの回転方向に見て燃料吐出口４１から燃料吸入口４０までの部分を除いた円周上に、燃料吸入口からケーシング内に吸入された燃料内に混入した異物を燃料吐出口へ排出する異物逃がし通路１００，１０１が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ部により回転される略円盤状のインペラと、前記インペラを回転可能に収容するケーシングとを備え、
前記インペラの表裏面には、外周から内側に所定の距離を隔てて周方向に伸びる領域に、周方向に連続する凹所群からなる第１羽根溝群及び第２羽根溝群がそれぞれ形成され、 
前記インペラ表面に対向する前記ケーシング内面には、前記第１羽根溝群に対向する領域を上流端から下流端まで伸びている第１ポンプ通路が形成され、
前記インペラ裏面に対向する前記ケーシング内面には、前記第２羽根溝群に対向する領域を上流端から下流端まで伸びている第２ポンプ通路が形成され、
前記ケーシングには、前記第１ポンプ通路の上流端近傍と前記ケーシングの外部とを連通する燃料吸入口と、前記第２ポンプ通路の下流端近傍と前記ケーシングの外部とを連通する燃料吐出口とが形成された燃料ポンプにおいて、
前記インペラに対向する前記ケーシング内面に、前記インペラの外周と第１羽根溝群及び第２羽根溝群とで挟まれた領域に対向する位置で、かつ、前記インペラの回転方向に見て前記燃料吐出口から前記燃料吸入口までの部分を除いた円周上に、前記燃料吸入口から前記ケーシング内に吸入された燃料内に混入した異物を前記燃料吐出口へ排出する異物逃がし通路が形成されていることを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項２】
前記異物逃がし通路の深さは、前記インペラと前記ケーシングとの軸方向隙間よりも大きく、かつ、前記インペラと前記ケーシングとの径方向隙間に対して同等以下であることを特徴とする請求項１記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
前記異物逃がし通路の径方向の幅は、前記燃料吐出口近傍で緩やかに狭まっていることを特徴とする請求項１または２記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
前記異物逃がし通路の外周側角部は、面取り、もしくはＲ取りされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の燃料ポンプ。
【請求項５】
前記ケーシングは、前記燃料吸入口を有するポンプボディと前記燃料吐出口を有するポンプカバーとを含み、前記ポンプカバーの前記インペラ側の面に、前記インペラの厚みと略同一の深さを有する円形の凹部が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の燃料ポンプ。
【請求項６】
前記凹部の底面に、前記インペラの直径より小さく、かつ、前記インペラの厚さより小さく、外周側から中心に向かって徐々に大きくなる深さを有する円形の凹部が形成されていることを特徴とする請求項５記載の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インペラと、そのインペラを回転可能に収容するケーシングとを有する燃料ポンプに関する。 
【背景技術】
【０００２】
燃料タンク内の燃料を内燃機関（例えば、自動車のエンジン等）に供給するための装置として燃料ポンプが知られている。この種の燃料ポンプでは、ポンプ部は、ケーシングと、ケーシング内に回転可能に収容される略円盤状のインペラを備えている。インペラの吸入側面には、インペラの外周部に沿って羽根溝部が環状に形成されている。インペラの吐出側面には、吸入側に形成された羽根溝部と対応する位置に羽根溝部が形成されている。インペラの吸入側面と吐出側面に形成された羽根溝部は底部で連通されている。 
インペラの吸入側面と吐出側面に対向するケーシング内面のそれぞれには、インペラに形成された羽根溝部と対向する領域を、インペラの回転方向に沿って上流端から下流端まで延びるポンプ通路が形成されている。吸入側のポンプ通路の上流端は、燃料吸入口によってケーシング外と連通されており、吐出側のポンプ通路の下流端は燃料吐出口によってケーシング外と連通されている。 
【０００３】
この燃料ポンプでは、インペラが回転すると吸入口からケーシング内に燃料が吸入され、吸入された燃料はインペラの羽根溝部及びポンプ通路に導入される。ケーシング内に吸入された燃料には、インペラの回転に起因した遠心力が作用する。ケーシング内に吸入された燃料は、インペラの遠心力により昇圧されながらポンプ通路に沿って下流側に流れ、吐出口からケーシング外に吐出される。 
燃料ポンプが吸入する燃料内には、異物（固体）が混入していることが少なくない。ケーシング内に吸入された燃料がインペラの回転により攪拌されると、燃料よりも質量の大きい異物はインペラの遠心力により燃料と分離され、インペラの外周部近傍のケーシング内面に堆積する。通常インペラとケーシング内面との間隔は、ポンプ効率を考えて、数μｍから数十μｍ程度とされている。したがって、ケーシング内面に異物が堆積すると、堆積した異物とインペラとが接触することがある。インペラが堆積した異物と接触すると、インペラ及び／又はケーシング内面が磨耗してポンプ通路からの燃料漏れが生じ、ポンプ効率が低下してしまう。 
そこで、インペラ表面に対向するケーシング内面のインペラの外周より外側の位置にはリセスが形成されている。 この燃料ポンプでは、インペラによって攪拌され、燃料から分
離された異物はケーシング内面に形成されたリセスに堆積される。そのため、インペラと異物の接触が抑制され、インペラの磨耗が抑えられる。これによって、ポンプ効率を高く維持することができる。 この種の燃料ポンプの従来例としては、例えば、特許文献１が
挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５１０２０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に示される燃料ポンプでは、大量の異物がポンプに吸入された場合、異物はリセスの許容堆積量を超え、リセス入口からあふれ出し、インペラの外周部近傍のケーシング内面に堆積を始める。すると、インペラと異物が接触を始め、インペラの磨耗が発生し、ポンプ効率が低下を始める。少量の異物が長期間に亘って吸入される場合も同様の現象が生じてしまう。
【０００６】
本発明は上述のような問題を解消するためになされたものであり、その目的は、インペラの外周近傍に堆積する異物とインペラとの接触を防止し、ポンプ効率の低下を防止することができる燃料ポンプを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の燃料ポンプは、モータ部により回転される略円盤状のインペラと、前記インペラを回転可能に収容するケーシングとを備え、前記インペラの表裏面には、外周から内側に所定の距離を隔てて周方向に伸びる領域に、周方向に連続する凹所群からなる第１羽根溝群及び第２羽根溝群がそれぞれ形成され、前記インペラ表面に対向する前記ケーシング内面には、前記第１羽根溝群に対向する領域を上流端から下流端まで伸びている第１ポンプ通路が形成され、前記インペラ裏面に対向する前記ケーシング内面には、前記第２羽根溝群に対向する領域を上流端から下流端まで伸びている第２ポンプ通路が形成され、前記ケーシングには、前記第１ポンプ通路の上流端近傍と前記ケーシングの外部とを連通する燃料吸入口と、前記第２ポンプ通路の下流端近傍と前記ケーシングの外部とを連通する燃料吐出口とが形成された燃料ポンプにおいて、前記インペラに対向する前記ケーシング内面に、前記インペラの外周と第１羽根溝群及び第２羽根溝群とで挟まれた領域に対向する位置で、かつ、前記インペラの回転方向に見て前記燃料吐出口から前記燃料吸入口までの部分を除いた円周上に、前記燃料吸入口から前記ケーシング内に吸入された燃料内に混入した異物を前記燃料吐出口へ排出する異物逃がし通路が形成されている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の燃料ポンプによれば、インペラによって攪拌され、燃料から分離された異物はケーシング内面に形成された異物逃がし通路からポンプ外部へ排出されため、異物がポンプ内部に堆積されることがなく、インペラと異物の接触が抑制され、インペラの磨耗が抑えられ、これによって、ポンプ効率を高く維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
本発明に係る実施の形態１を図面に基づいて説明する。
まず、燃料ポンプの機械的構成について図１を参照して説明する。図１に示されているように、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とマグネット７４、７５と回転子７６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７２ａ（図１の上下を燃料ポンプ１０の上下とする）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。マグネット７４、７５は、ハウジング７２の内壁に固定されている。回転子７６は、本体７７（積層鉄心とコイル等によって構成）と、本体７７を上下に貫くシャフト７８を有している。シャフト７８の上端部７８ａは、ベアリング７９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７８の下端部７８ｂは、ベアリング７９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。モータ部７０については、従来の燃料ポンプと同様の構成のため、これ以上の詳細な説明は省略する。
【００１０】
図２は、図１のポンプ部１２を抜粋して拡大して示している。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３に示すようにインペラ２０は略円盤状である。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、周方向に連続する凹所群からなる第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、周方向に連続する凹所群からなる第２羽根溝群２０ｃが環状に形成されている。なお、第１羽根溝群２０ｂの底部と第２羽根溝群２０ｃの底部は連通孔（図示省略）により連通されている。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７８が係合されている。回転子７７のコイルに通電すると、シャフト７８が回転し、これによってインペラ２０が回転する。
【００１１】
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２、図５に示されるように、ポンプカバー１４のインペラ側の面（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。 
【００１２】
ポンプカバー１４の凹部１４ａの底面（以下では「ポンプカバー１４の下面」ということがある）には、インペラ２０の第２羽根溝群２０ｃに対向した領域を周方向に伸びる溝状の第２ポンプ通路３１が形成されている。第２ポンプ通路３１の上流端３１ａは、後述する第１ポンプ通路３０の上流端３０ａと対向する位置の近傍に形成されている。第２ポンプ通路３１の下流端３１ｂには燃料吐出口４１が形成されている。燃料吐出口４１は、第２ポンプ通路３１からポンプカバー１４の上面（図１の上面）まで伸びており、第２ポンプ通路３１とケーシング１８の外部（すなわちハウジング７２内のポンプ部７０）とを連通している。 
【００１３】
インペラ２０とポンプカバー１４の凹部１４ａとの間には、図６のＡに示す軸方向のわずかな隙間が形成され、また、インペラ２０とポンプカバー１４の凹部１４ａの内周面１４ｂとの間には、図６のＢで示すわずかな隙間が形成されている。これらの隙間は、インペラ２０がスムーズに回転するために設けられている。
【００１４】
更に、図２、図５に示すように、ポンプカバー１４のインペラ２０と対向する面、即ち、凹部１４ａの底面には、平面視すると円形の凹部１４ｃが形成されている。凹部１４ｃの径はインペラ２０の直径より小さい。凹部１４ｃの深さは、インペラ２０の厚みと比較して極めて小さく、外周側から中心に向かって徐々に大きくなり、凹部１４ｃの内周部で十数μｍ程度となっている。したがって、ポンプカバー１４の下面は、下側に凹形状となっている。
なお、図では、模式的にインペラ２０とポンプカバー１４の隙間を広く示しているが、実際には数μｍ〜数十μｍ程度である。 
【００１５】
ポンプカバー１４の凹部１４ａには、インペラ２０の外周面２０ｅと第２羽根溝群２０ｃとで挟まれた外周壁に対向する位置で、かつ、インペラ回転方向Ｐに見て第２ポンプ通路３１の下流端３１ｂから上流端３１ａまでの部分を除いた円周上に、クリアランスを拡大した異物逃がし通路１００が形成されている。
【００１６】
異物逃がし通路１００の深さは、インペラ２０とポンプカバー１４の凹部１４ａの軸方向隙間Ａよりも大きく、かつ、インペラ２０の外周面２０ｅとポンプカバー１４の凹部１４ａの内周面１４ｂとで形成される径方向隙間Ｂと同等以下である（図６参照）。
異物逃がし通路１００の半径方向の幅は、第２ポンプ通路３１の下流端３１ｂ近傍で第２ポンプ通路３１に向かって緩やかに狭まっている（図５参照）。
さらに、異物逃がし通路１００の外周側角部１００ａは、図２に示すように面取り、もしくはＲ取りされている。
【００１７】
図２、図４に示すように、ポンプボディ１６のインペラ２０側の面（即ち、図１の上側
の面）には、平面視すると円形の凹部１６ａが形成されている。凹部１６ａの径はインペラ２０の直径より小さい。凹部１６ａの深さは、インペラ２０の厚みと比較して極めて小さく、外周側から中心に向かって徐々に大きくなり、凹部１６ａの内周部で数μｍ程度となっている。したがって、ポンプボディ１６の上面は、上側に凹形状となっている。
【００１８】
ポンプボディ１６の上面には、インペラ２０の第１羽根溝群２０ｂに対向する領域を周方向に伸びる溝状の第１ポンプ通路３０が形成されている。第１ポンプ通路３０の上流端３０ａには燃料吸入口４０が設けられている。第１ポンプ通路３０の上流端３０ａと下流端３０ｂの間には、ポンプボディ１６を上下（図１の上下）に貫通しているベーパ抜き孔３０ｃが設けられている。ポンプボディ１６の上面１６ａの中心部には凹所１６ｂが形成されており、凹所１６ｂ内にはシャフト７８と同心上にスラストベアリング３３が配設されている。スラストベアリング３３は回転子７６のスラスト荷重を受止める。
【００１９】
ポンプボディ１６の第１ポンプ通路３０の外周側で、インペラ２０の外周面２０ｅと第１羽根溝群２０ｂとで挟まれた外周壁２０ｄに対向する位置で、かつ、インペラ回転方向Ｐに見て第１ポンプ通路３０の下流端３０ｂと上流端３０ａとで挟まれた部分を除いた円周上に、クリアランスを拡大した異物逃がし通路１０１が形成されている。異物逃がし通路１０１の外周径は、前記ポンプカバー１４の凹所１４ａの内周面１４ｂに合せている。
【００２０】
異物逃がし通路１０１の深さは、インペラ２０とポンプカバー１４の凹部１４ａの軸方向隙間Ａよりも大きく、かつ、インペラ２０の外周面２０ｅとポンプカバー１４の凹部１４ａの内周面１４ｂとで形成される径方向隙間Ｂと同等以下である（図６参照）。
異物逃がし通路１０１の半径方向の幅は、第１ポンプ通路３０の下流端３０ｂ近傍で第１ポンプ通路３０に向かって緩やかに狭まっている（図４参照）。
さらに、異物逃がし通路１０１の外周側角部１０１ａは、図２に示すように面取り、もしくはＲ取りされている。
【００２１】
ケーシング１８（ポンプカバー１４、ポンプボディ１６を含む）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７２ｂ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。
また、ケーシング１８がハウジング７２に固定された状態では、シャフト７８の下端部７８ｂは、ベアリング７９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の係合穴２０ａに嵌挿されている。シャフト７８の下端とポンプボディ１６の間にはスラストベアリング３３が介装されている（図１参照）。
【００２２】
上述した燃料ポンプ１０では、回転子７６に電流が流れてインペラ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４０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、まず、第１ポンプ通路３０の上流端３０ａに流入する。図６に示すように、第１ポンプ通路３０に流入した燃料は、インペラ２０の回転により第１ポンプ通路３０と第１羽根溝群２０ｂとの間で旋回流Ｓを形成し、これによって昇圧される。また、第１ポンプ通路３０に流入した燃料は、インペラの回転により昇圧されながら、第１ポンプ通路３０を上流端３０ａから下流端３０ｂに向かって流れる。そのため、燃料内に混入した異物（燃料に比して比重が大きい）は、遠心力によってインペラの半径方向外側へ分離される。
【００２３】
分離された異物は旋回流Ｓに押し出されて、ポンプボディ１６に形成された異物逃がし通路１０１内に流入し、異物逃がし通路１０１を通過して、第１ポンプ通路３０の下流端３０ｂに流入する。異物は、ポンプカバー１４の凹部１４ａとインペラ２０の外周面２０ｅとの隙間Ｂを通過して流れ、ポンプカバー１４の第２ポンプ通路３１の下流端３１ｂにある燃料吐出口４１からモータ部７０へ排出される。
【００２４】
異物逃がし通路１０１の深さは、インペラ２０とポンプカバー１４の凹部１４ａとの軸方向隙間Ａよりも大きいため、異物は前記軸方向隙間Ａではなく異物逃がし通路１０１へ選択的に流入する。また、異物逃がし通路１０１の深さは、ポンプカバー１４の凹部１４ａとインペラ２０の外周面２０ｅとで形成される径方向隙間Ｂに対して同等以下であるため、前記径方向隙間Ｂからの燃料漏れによる圧力低下が抑えられつつ、かつ、異物がスムーズに前記径方向隙間Ｂを通過し、燃料吐出口４１へ導かれる。
【００２５】
一方、インペラ２０の第１羽根溝群２０ｂから第二羽根溝群２０ｃへ連通穴（図示省略）を通過して、ポンプカバー１４の第２ポンプ通路３１に流入した異物も同様に、インペラ２０の回転による遠心力によってインペラの半径方向外側へ分離される。分離された異物は、ポンプカバー１４に形成された異物逃がし通路１００内に流入し、異物逃がし通路１００を通過して、第２ポンプ通路３１の下流端３１ｂにある燃料吐出口４１からモータ部７０へ排出される。
【００２６】
異物逃がし通路１００の半径方向の幅は、第２ポンプ通路３１の下流端３１ｂ近傍で、第２ポンプ通路３１に向かって緩やかに狭まっているので、異物は異物逃がし通路１００の外周面に沿ってスムーズに燃料吐出口４１へ誘導される。また、異物逃がし通路１００の外周側角部１００ａは面取り、もしくはＲ取りされているため、通路断面内で流速が遅くなる箇所がなく、異物が通路内に堆積することがない。これらの効果は、異物逃がし通路１０１でも同様である。
【００２７】
異物逃がし通路１００、１０１はインペラ２０の外周よりも外側に形成されているため、遠心力を受けながら異物逃がし通路１００、１０１内の外周側を流れる異物とインペラ２０とが接触することはない。したがって、インペラ２０は、異物と接触することなく回転することができるので、回転抵抗が低く抑えられ、スムーズに回転することができる。
【００２８】
第２ポンプ通路３１の下流端に形成された燃料吐出口４１よりモータ部７０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。
【００２９】
上述した燃料ポンプ１０では、ケーシング１８の内面に異物逃がし通路１００、１０１を形成することで、燃料中の異物を第１ポンプ通路３０、第２ポンプ通路３１から分離し、燃料中の異物によるインペラ２０及び／又はケーシング１８の内面の磨耗が抑制される。これによって、第１ポンプ通路３０及び第２ポンプ通路３１からの燃料漏れ等が防止され、燃料ポンプ１０のポンプ効率を長期間にわたって維持することができる。 
また、上述した燃料ポンプ１０では、ポンプボディ１６およびポンプカバー１４のみに燃料逃がし溝を形成しているため、その他の部位は従来の構成（部品）を使用することができる。 
また、ポンプボディ１６の上面１６ａを凹形状としているため、インペラ２０の回転中にインペラ２０が傾斜しないようにすることができる。
【００３０】
なお、上述した実施の形態では、ケーシング１８の内面に形成された異物逃がし通路１００、１０１は、ポンプボディ１６とポンプカバー１４のそれぞれに形成したが、どちらか一方にのみ形成することもできる。
【００３１】
なお、この発明の各種の変形または変更は、関連する熟練技術者がこの発明の範囲と精神を逸脱しない中で実現可能であり、この明細書に記載された実施の形態には制限されないことと理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る燃料ポンプを示す縦断面図である。
【図２】図１におけるポンプ部を拡大して示す要部縦断面図である。
【図３】図１におけるインペラを示す平面図である。
【図４】図１においてポンプボディをインペラ側から見た平面図である。
【図５】図１においてポンプカバーをインペラ側から見た平面図である。
【図６】図２における異物逃がし通路付近を拡大して示す要部縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０：燃料ポンプ 
１２：ポンプ部 
１４：ポンプカバー、１４ａ：凹部、１４ｂ：内周面、１４ｃ：凹部
１６：ポンプボディ、１６ａ：凹部、１６ｂ：凹所
１８：ケーシング 
２０：インペラ、２０ａ：係合孔、２０ｂ：第１羽根溝群、２０ｃ：第２羽根溝群
２０ｄ：外周壁、２０ｅ：外周面
３０：第1ポンプ通路、３０ａ：上流端、３０ｂ：下流端、３０ｃ：ベーパ抜き孔
３１：第２ポンプ通路、３１ａ：上流端、３１ｂ：下流端
３３：スラストベアリング
４０：燃料吸入口
４１：燃料吐出口
７０：モータ部 
７２：ハウジング 
７３：モータカバー
７４，７５：マグネット 
７６：回転子 
７７：本体
７８：シャフト、７８ａ：上端部、７８ｂ：下端部
７９：ベアリング
１００：異物逃がし通路、１００ａ：外周側角部
１０１：異物逃がし通路、１０１ａ：外周側角部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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