(57)【要約】  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。
2017090510.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
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。【０００４】
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。【０００５】
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。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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。【０００７】
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。【０００８】
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。【０００９】
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。【００１０】
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。【００１１】
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。【００１２】
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。【００１３】
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。【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施例の自動車の燃料供給システムの概略を示す。
【図２】第１実施例のパージポンプの斜視図を示す。
【図３】図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図４】第１実施例のインペラの平面図を示す。
【図５】第１実施例のインペラの斜視図を示す。
【図６】第１実施例のカバーを下方から見た底面図を示す。
【図７】図３の領域ＡＲの拡大図を示す。
【図８】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。
【図９】変形例のインペラの斜視図を示す。
【図１０】第２実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図１１】第３実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図１２】第４実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図１３】第５実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図１４】第６実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図１５】第７実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
【図１６】第７実施例のインペラの側面図を示す。
【図１７】第８実施例の図２のIII-III断面の断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
（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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
（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。
【００４６】
（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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
（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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
（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。
【００５４】
（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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
（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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【図１】
2017090510.tif 000003
【図２】
2017090510.tif 000004
【図３】
2017090510.tif 000005
【図４】
2017090510.tif 000006
【図５】
2017090510.tif 000007
【図６】
2017090510.tif 000008
【図７】
2017090510.tif 000009
【図８】
2017090510.tif 000010
【図９】
2017090510.tif 000011
【図１０】
2017090510.tif 000012
【図１１】
2017090510.tif 000013
【図１２】
2017090510.tif 000014
【図１３】
2017090510.tif 000015
【図１４】
2017090510.tif 000016
【図１５】
2017090510.tif 000017
【図１６】
2017090510.tif 000018
【図１７】
2017090510.tif 000019
【国際調査報告】
2017090510.tif 000020
2017090510.tif 000021
2017090510.tif 000022
2017090510.tif 000023