(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の羽根溝を外周部に有しかつ回転駆動されるインペラと、
前記インペラの羽根溝との間に周方向の流路を形成しかつその流路に対応する吸入口および吐出口を周方向に仕切り壁を隔てて形成したポンプケーシングと
を備えたウエスコ型ポンプであって、
前記吐出口におけるインペラ側の開口端面に、前記流路の下流側に連続しかつインペラの径方向に対応する開口幅がインペラの回転方向に沿って漸減する漸減部と、前記漸減部の下流側に連続しかつ前記開口幅がインペラの回転方向に沿ってほぼ一定をなす緩衝部とを設け、
さらに、前記吐出口の漸減部と緩衝部との連続部において折曲する二つの壁面とインペラ側の端面とのなす隅角部をインペラ側の端面の径方向に関して所定の面取り角度をもって面取りすることにより、該隅角部に面取り面を形成した
ことを特徴とするウエスコ型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエスコ型ポンプ（再生ポンプ、カスケードポンプ等の別名がある）に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウエスコ型ポンプは、一般的に、複数の羽根溝を外周部に有しかつ回転駆動されるインペラと、前記インペラの羽根溝との間に周方向の流路を形成しかつその流路に対応する吸入口および吐出口を周方向に仕切り壁を隔てて形成したポンプケーシングとを備えている（例えば、特開平３−１８６８８号公報参照）。
【０００３】
前記公開特許公報において、吐出口は断面楕円形状をなしており、その吐出口におけるインペラ側の開口端面には流路と連続状をなす行き止まりの流路が形成されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
前記公開特許公報のウエスコ型ポンプによると、昇圧された流体の旋回流の一部が吐出口よりも下流側の行き止まりの流路に流れる。すると、行き止まりの流路に流れた流体の旋回流がその流路の終端壁面に衝突し、その流れが一度に閉め切られることにより、高周波音が発生し、流路の終端部における騒音が増大していた。
【０００５】
なお、前記行き止まりの流路における開口端面の開口幅を終端に向かって漸減させたものが提案されている（特開平６−２８８３８１号公報参照）。しかしながら、昇圧された流体の旋回流の一部が吐出口よりも下流側の行き止まりの流路に流れることに変わりが無く、流路の終端部における騒音の低減効果は小さかった。
【０００６】
本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであって、本発明が解決しようとする課題は、流路における流体の旋回流のほとんど全部を吐出口からスムーズに吐出させることにより、流路から吐出口への流れの変換部における高周波音を低減し、もって流路の終端部において発生する騒音を低減することのできるウエスコ型ポンプを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決する請求項１の発明は、
複数の羽根溝を外周部に有しかつ回転駆動されるインペラと、
前記インペラの羽根溝との間に周方向の流路を形成しかつその流路に対応する吸入口および吐出口を周方向に仕切り壁を隔てて形成したポンプケーシングと
を備えたウエスコ型ポンプであって、
前記吐出口におけるインペラ側の開口端面に、前記流路の下流側に連続しかつインペラの径方向に対応する開口幅がインペラの回転方向に沿って漸減する漸減部と、前記漸減部の下流側に連続しかつ前記開口幅がインペラの回転方向に沿ってほぼ一定をなす緩衝部とを設け、
さらに、前記吐出口の漸減部と緩衝部との連続部において折曲する二つ壁面とインペラ側の端面とのなす隅角部をインペラ側の端面の径方向に関して所定の面取り角度をもって面取りすることにより、該隅角部に面取り面を形成した
ことを特徴とするウエスコ型ポンプである。
【０００８】
このように構成すると、流路から吐出口への流体の流れの変換部において、昇圧された流体の流れの変換度合を吐出口の漸減部により徐々に小さくされた後、吐出口の緩衝部により一定化させ、流路における流体の旋回流のほとんど全部を吐出口からスムーズに吐出させることができる。これにより、流路から吐出口への流れの変換部における高周波音を低減して、流路の終端部において発生する騒音を低減することができる。
【０００９】
さらに、吐出口の漸減部と緩衝部との連続部において折曲する二つの壁面とインペラ側の開口端面とのなす隅角部をインペラ側の端面の径方向に関して所定の面取り角度をもって面取りすることにより、該隅角部に面取り面を形成している。この面取り面により、吐出口の漸減部から緩衝部への流体の流れの変換を一層スムーズ化できることにより、流路の終端部において発生する騒音の低減に有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
実施の形態１について図面を参照して説明する。実施の形態１は、ウエスコ型ポンプを利用した自動車用の燃料ポンプを示すもので、自動車のエンジンヘの燃料供給に利用されるものである。
【００１２】
燃料ポンプの断面図を示した図１において、燃料ポンプは、ポンプ部１と、そのポンプ部１を駆動するモーター部２とから構成されている。モーター部２は、ブラシ付きの直流モータであり、ほぼ円筒形状のポンプハウジング４内にマグネット５を配置し、このマグネット５と同心状に回転子６を配置している。
【００１３】
回転子６のシャフト７の下部は、前記ポンプハウジング４の下端部に取り付けられたポンプカバー９に軸受１０を介して回転可能に支持されている。また、前記シャフト７の上端部は、前記ポンプハウジング４の上端部に取り付けられたモーターカバー１２に軸受１３を介して回転可能に支持されている。
【００１４】
前記モーター部２は、前記モーターカバー１２に設けられた端子（図示省略）を介して前記回転子６のコイル（図示省略）に通電することにより、その回転子６を回転させる。なお、このようなモーター部２の構成は周知であるから、その詳しい説明は省略する。また、モーター部２としては、図示した以外の他の形式のものも利用することができる。
【００１５】
前記モーター部２により駆動されるポンプ部１の構成を説明する。ポンプ部１は、前記ポンプカバー９と、次に述べるポンプボデー１５およびインペラ１６から構成されている。ポンプカバー９とポンプボデー１５は、例えばアルミのダイカスト成形により形成されている。なお、図２に図１の矢印ＩＩ方向から見たポンプカバー９のインペラ側の端面図、図３にポンプカバー９の反インペラ側の端面図、図４にポンプカバー９の断面図がそれぞれ示されている。
【００１６】
図１に示すように、ポンプボデー１５は、前記ポンプカバー９に重ねた状態で前記ポンプハウジング４の下端部にかしめ付け等により固定されている。このポンプボデー１５の中心部にスラスト軸受１８が固定されている。スラスト軸受１８によって、前記シャフト７のスラスト荷重が受けられる。前記ポンプカバー９とポンプボデー１５とによりポンプケーシング（符号、１７を付す）が構成されている。そのポンプケーシング１７の内部にインペラ１６が回転可能にかつ軸方向にわずかに移動可能に収納されている。
【００１７】
前記インペラ１６は、樹脂成形により形成され、その表裏面の外周部に表裏間で交互に連通する複数の羽根溝１６ａが形成されている。インペラ１６の中心には、ほぼＤ字形の係合孔１６ｂが形成されている。係合孔１６ｂに、前記シャフト７の下端部の断面Ｄ字形の係合軸部７ａが係合されている。これにより、インペラ１６がシャフト７に対し追従回転可能にかつ軸方向にわずかに移動可能に連結されている。
【００１８】
前記ポンプカバー９とポンプボデー１５の内側面には、前記インペラ１６の羽根溝１６ａとの間に周方向の流路２０を形成するほぼ円弧形状の流路溝２１が形成されている（図２参照）。
【００１９】
前記ポンプボデー１５には、流路２０の一端に連通する吸入口２２（図２中、二点鎖線２２参照）が形成されている。また、ポンプカバー９には、流路２０の他端に連通する吐出口２４が形成されている。前記吸入口２２と吐出口２４との間には、燃料の逆流を防止する仕切り壁２５（図２参照）が形成されている。吐出口２４は、図１に示すように前記ポンプカバー９を貫通してモーター部２の内部空間２ａに連通している。
【００２０】
次に、吐出口２４の形状について図５〜図１０を参照して詳述する。図５は図２の要部拡大図、図６は図３の要部拡大図、図７は図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図、図８は図７に対応する作用説明図、図９は図５のＩＸ−ＩＸ線断面における作用説明図、図１０は図５のＸ−Ｘ線断面における作用説明図である。図５および図６に示すように、前記吐出口２４におけるインペラ側の開口端面には、前記流路２０の下流側に連続しかつ前記インペラ１６の径方向に対応する開口幅Ｗがインペラ１６の回転方向に沿って漸減する漸減部２４ａと、前記漸減部２４ａの下流側に連続しかつ前記開口幅Ｗがインペラ１６の回転方向に沿ってほぼ一定をなす緩衝部２４ｂとが設けられている。
【００２１】
図５、図９および図１０に示すように、前記吐出口２４の漸減部２４ａと緩衝部２４ｂとの連続部において折曲する二つの壁面２４ｃ，２４ｄとインペラ側の端面９ａとのなす隅角部をインペラ側の端面９ａの径方向に対し面取り角度θ１をもって面取りすることにより、前記隅角部に面取り面２４ｅが形成されている。
【００２２】
また、図８に示すように、吐出口２４におけるインペラ１６の回転方向前方の前壁面は、インペラ側の端面９ａの周方向に対し鋭角θ２をなす斜面２４ｆに形成されている。なお、前壁面２４ｆの前端部（図８において右端部）にはインペラ側の端面９ａの周方向に対し９０°近い鋭角をなす斜面２４ｆａが形成されており、前壁面２４ｆの前端が先鋭端となることによる先鋭端の折損が回避されている。
【００２３】
また、図８に示すように、吐出口２４におけるインペラ１６の回転方向後方の後壁面２４ｈは、インペラ側の端面９ａの周方向に対し鋭角θ３をなす斜面２４ｈ（後壁面と同一符号を付す）に形成されている。なお、後壁面２４ｈの後端部（図８において左端部）にはインペラ側の端面９ａの周方向に対し９０°近い鋭角をなす斜面２４ｈａが形成されており、後壁面２４ｈの後端が先鋭端となることによる先鋭端の折損が回避されている。
【００２４】
次に、前記燃料ポンプの作用について説明する。モーター部２の回転子６のコイル（図示せず）に通電して、回転子６を回転させると、この回転子６のシャフト７と一体的にインペラ１６が図２および図７に示す矢印Ａ方向に回転する。これにより、インペラ１６の外周部の羽根溝１６ａが流路２０に沿って回転してポンプ作用を生じ、燃料が吸入口２２から流路２０内に吸い込まれて、この燃料が、各羽根溝１６ａにより運動エネルギを受けて流路２０内を吐出口２４の方向に圧送される。そして、吐出口２４から吐出された燃料は、モーター部２の内部空間２ａを通過してモーターカバー１２の燃料送出口２８から図示しないインジェクタへ圧送される。
【００２５】
ところで、流路２０から吐出口２４への流体の流れの変換部において、昇圧された流体の流れの変換度合は、吐出口２４の漸減部２４ａにより徐々に小さくされた後、吐出口２４の緩衝部２４ｂにより一定化され、流路２０における流体の旋回流のほとんど全部が吐出口２４からモーター部２の内部空間２ａへスムーズに吐出される。これにより、流路２０から吐出口２４への流れの変換部における高周波音を低減し、流路２０の終端部において発生する騒音を低減することができる。
【００２６】
また、吐出口２４の漸減部２４ａと緩衝部２４ｂとの連続部において折曲する二つ壁面２４ｃ，２４ｄとインペラ側の端面９ａとのなす隅角部に面取り面２４ｅ（図８〜図１０参照）を形成したことにより、吐出口２４の漸減部２４ａから緩衝部２４ｂへの流体の流れの変換を一層スムーズ化できることにより、流路２０の終端部において発生する騒音の低減に有利である。
【００２７】
また、吐出口２４におけるインペラ１６の回転方向前方の前壁面２４ｆをインペラ側の端面９ａの周方向に対し鋭角θ２をなす斜面２４ｆ（図８参照）に形成したことにより、吐出口２４を流体をスムーズに通過させることにより、ポンプ効率を向上することができる。
【００２８】
また、吐出口２４におけるインペラ１６の回転方向前方の前壁面２４ｆを斜面２４ｆに形成したことにより、図１１に部分断面図で示すように、ポンプカバー９の成形型の上型３０と下型３２とを容易に型抜きすることができる形状とすることが可能であり、吐出口２４を容易に成形することができる。
【００２９】
［実施の形態２］
実施の形態２について図１２および図１３を参照して説明する。実施の形態２は、実施の形態１の一部を変更したものであるからその変更部分について詳述し、実施の形態１と同一もしくは実質的に同一構成と考えられる部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。また、本実施の形態は、実施の形態１の関連技術に相当する。なお、図１２はポンプカバーの部分断面図で、図９の説明図と対応する。また、図１３は図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図で、図１０の説明図と対応する。
【００３０】
実施の形態２では、図１２および図１３に示すように、実施の形態１において形成した面取り面２４ｅ（図５、図８および図９参照）を、面取りしていない原形に形成したものである。
【００３１】
なお、吐出口２４の形状の違いによる騒音を液中音圧［ｄＢ］で測定したところ、図１４に示す測定結果が得られた。図１４において、Ｐaは従来例と同一のポンプカバーを使用した場合の燃料ポンプの液中音圧を示し、Ｐｂは実施の形態２のポンプカバーを使用した場合の燃料ポンプの液中音圧を示し、Ｐｃは実施の形態１のポンプカバーを使用した場合の燃料ポンプの液中音圧を示している。なお、実施の形態１におけるポンプカバー９の面取り面２４ｃの面取り角度θ１は、３５°とした。
【００３２】
図１４から明らかなように、従来例と同一のポンプカバーを使用した場合の燃料ポンプの液中音圧Ｐaに比べ、実施の形態２のポンプカバーを使用した場合の燃料ポンプの液中音圧Ｐｂが低く、良好な騒音低減効果が認められる。また、実施の形態２のポンプカバーを使用した場合の燃料ポンプの液中音圧Ｐｂに比べ、実施の形態１のポンプカバーを使用した場合の燃料ポンプの液中音圧Ｐｃが低く、一層良好な騒音低減効果が認められる。
【００３３】
また、実施の形態１におけるポンプカバー９の面取り面２４ｃの面取り角度θ１と騒音（液中音圧［ｄＢ］）との関係を測定したところ、図１５に示す測定結果が得られた。図１５において、横軸は面取り角度θ１［ｄｅｇ］を示し、縦軸は液中音圧［ｄＢ］を示している。図１５から明らかなように、面取り角度θ１が２５〜５０°に設定すると、良好な騒音低減効果を得ることができる。
【００３４】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本発明は、自動車の燃料ポンプに限定されず、水等の種々の流体を圧送するポンプとして広く適用できる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明のウエスコ型ポンプによれば、流路における流体の旋回流のほとんど全部を吐出口からスムーズに吐出させることができ、流路から吐出口への流れの変換部における高周波音を低減して、流路の終端部において発生する騒音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１を示す燃料ポンプの断面図である。
【図２】ポンプカバーのインペラ側の端面図である。
【図３】ポンプカバーの反インペラ側の端面図である。
【図４】ポンプカバーの断面図である。
【図５】図２の要部拡大図である。
【図６】図３の要部拡大図である。
【図７】図５のＶＩＩ−ＶＩＩ線断面図である。
【図８】図７に対応する作用説明図である。
【図９】図５のＩＸ−ＩＸ線断面における作用説明図である。
【図１０】図５のＸ−Ｘ線断面における作用説明図である。
【図１１】ポンプカバーの成形型の部分断面図である。
【図１２】実施の形態２を示すポンプカバーの部分断面図である。
【図１３】図１２のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線断面図である。
【図１４】液中音圧の測定結果を示す図である。
【図１５】面取り角度と液中音圧との関係を示す特性線図である。
【符号の説明】
１６  インペラ
１７  ポンプケーシング
１６ａ  羽根溝
２０  流路
２２  吸入口
２４  吐出口
２５  仕切り壁
２４ａ  漸減部
２４ｂ  緩衝部
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
0003638818.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0003638818.tif 000012
【図１２】
0003638818.tif 000013
【図１３】
0003638818.tif 000014
【図１４】
0003638818.tif 000015
【図１５】
0003638818.tif 000016