(57)【要約】【課題】燃料ポンプにおいて、インペラの外周付近に堆積した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を可能にする。【解決手段】燃料ポンプ１０のポンプ部１２は、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は、燃料吸入側に配されたポンプボディ１６と、燃料吐出側に配されたポンプカバー１４から構成されている。ポンプボディ１６のインペラ２０の外周面２０ｅより外側の位置に、インペラ２０の回転軸に対して垂直方向に伸びるリセス５０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】
略円盤状のインペラと、そのインペラを回転可能に収容するケーシングとを備える燃料ポンプであって、
インペラの表裏両面のそれぞれには、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繰返す凹所群が形成されており、
インペラ表面に対向するケーシング内面には、インペラの凹所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溝が形成されており、
インペラ裏面に対向するケーシング内面には、インペラの凹所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溝が形成されており、
ケーシングには、第１溝の上流端近傍とケーシング外とを連通する燃料吸入口と、第２溝の下流端近傍とケーシング外とを連通する燃料吐出口とが形成されており、
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とを特徴とする燃料ポンプ。
【請求項２】
リセスは、インペラの外周面と対向するケーシング内面を超えて外側に伸びていることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
【請求項３】
リセスは、インペラの外周面と対向するケーシング内面を超えて外側で、かつ、インペラ表面の法線方向に伸びていることを特徴とする請求項２に記載の燃料ポンプ。
【請求項４】
リセスは、インペラの外周面と対向するケーシング内面の範囲内で、インペラ表面の法線方向に伸びていることを特徴とする請求項２に記載の燃料ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料ポンプに関する。詳しくは、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、通常、ポンプ部を有している。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。
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２００２−３５７１９１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明は上述した事情を鑑みて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した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】
上記課題を解決するために、本発明の燃料ポンプは、略円盤状のインペラと、そのインペラを回転可能に収容するケーシングとを備える燃料ポンプである。この燃料ポンプは、インペラの表裏両面のそれぞれには、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繰返す凹所群が形成されており、インペラ表面に対向するケーシング内面には、インペラの凹所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溝が形成されており、インペラ裏面に対向するケーシング内面には、インペラの凹所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溝が形成されている。そして、ケーシングには、第１溝の上流端近傍とケーシング外とを連通する燃料吸入口と、第２溝の下流端近傍とケーシング外とを連通する燃料吐出口とが形成されており、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。
【０００８】
なお、上記リセスは、インペラの外周面と対向するケーシング内面を超えて外側に伸びていてもよいし、インペラの外周面と対向するケーシング内面を超えて外側で、かつ、インペラ表面の法線方向に伸びていてもよい。また、リセスは、インペラの外周面と対向するケーシング内面の範囲内で、インペラ表面の法線方向に伸びていてもよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
下記の実施例に記載の技術の主要な特徴について列記する。
（形態１）  ケーシングは、インペラの燃料を吸入する側の面と対向する側に配されたポンプボディと、インペラの燃料を吐出する側の面と対向する側に配されたポンプカバーとを備える。
（形態２）  ポンプボディには、ポンプ通路よりもインペラの半径方向外側にインペラの外周部に沿って延びるリセスが形成されている。
【実施例】
【００１０】
本発明を具現化した実施例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８１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。ここで、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。
【００１１】
図２は、図１のポンプ部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、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。
【００１２】
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２，５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。
ポンプカバー１４の凹部１４ａの底面（以下では「ポンプカバーの下面」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外（詳細には、ハウジング７２内）とを連通している。
なお、インペラ２０とポンプカバー１４の凹所１４ａの内周面１４ｂとの間には、わずかな隙間が形成されている。この隙間は、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。なお、図１及び２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。
【００１３】
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の直径より僅かに大きい（詳細には、ポンプカバー１４の凹部１４ａの径よりも僅かに大きい（図４では凹部１４ａの内周面１４ｂの位置が点線で示されている））。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、数μｍ〜数十μｍ程度とされている。凹部１６ａの底面（以下では「ポンプボディの上面」ということがある）とインペラ２０との隙間は、インペラ２０の外周部で１から５μｍ程度である。外周側から中心に向かって徐々に小さくなり、インペラ２０の半径方向中間部で略０となる。そして、さらにインペラ２０の中心側に向かうと、凹部１６ａの底面とインペラ２０との隙間は徐々に大きくなり、凹所１６ａの内周部で１０から１５μｍ程度となっている。したがって、ポンプボディ１６の上面は、上側に凸形状となっている。
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。
【００１４】
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。ここで、ポンプカバー１４の凹部１４ａよりポンプボディ１６の凹部１６ａの径が大きいため、ケーシング１８がハウジング７２に固定された状態では、ポンプカバー１４の凹部１４ａの外側を一巡するリセス（凹状部）５０が形成されている。リセス５０は、図２に示すようにインペラ２０の回転軸と垂直方向に延びている。
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。
【００１５】
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。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。分離された異物は、ポンプボディ１６に形成されたリセス５０内に流入し、リセス５０内に異物が堆積する。リセス５０はインペラ２０の外周よりも外側に形成されているため、リセス５０内に堆積した異物とインペラ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。これによって、インペラ２０の回転抵抗が低く抑えられ、インペラ２０はスムーズに回転することができる。
【００１６】
第１ポンプ通路３０で昇圧された燃料は、図示省略した連通孔を通過し、第２羽根溝群２０ｃに流入する。第２羽根溝群２０ｃに流入した燃料は第２ポンプ通路３１に流入する。第２羽根溝群２０ｃ及び第２ポンプ通路３１に流入した燃料は、第１ポンプ通路３０に流入した燃料と同様に、インペラ２０の回転により昇圧される。そして、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。
【００１７】
上述した燃料ポンプ１０では、ケーシング１８の内面にリセス５０を形成することで、燃料中の異物をリセス５０で捕集し、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、上述した実施例の燃料ポンプ１０では、ポンプボディ１６のみにリセス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を凸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。さらに、ポンプボディ１６の凸形状の頂点からインペラ２０の半径方向外側に向かうに従って、インペラ２０とポンプボディ１６との隙間が徐々に拡大しているため、インペラ２０が多少揺動しても、回転速度の最も高いインペラ２０の外周部がポンプボディ１６と接触することを防止することができる。
【００１８】
なお、上述した実施例では、ケーシング１８の内面に形成されたリセス５０は、インペラ２０の周方向に一巡して形成されていたが、インペラ２０の周方向の一部にのみリセスを形成することもできる。例えば、第１ポンプ通路３０が形成されている領域にのみリセスを形成することができる。また、リセスはインペラ２０の周方向に連続的又は断続的に形成することができる。
【００１９】
また、リセス５０は、上述した実施例の他にも、図６〜図９に示すような断面形状としてもよい。図６〜図９は、リセスが形成された部位とその近傍を拡大して示す断面図である。図６に示すように、リセス１５０がインペラ２０の回転軸に対して平行に伸びるように形成することができる。リセス１５０もインペラ２０の外周面２０ｅより外側に形成されている。
また、図７に示すように、リセス２５０は、インペラ２０の回転軸に対して傾斜（図面の左斜め下方）するように形成することもできる。このようなリセス２５０であっても、上述した実施例と同様の効果が得られる。リセス２５０もインペラ２０の外周面２０ｅより外側に形成されている。
また、図８に示すような形状とすることもできる。図８に示すリセス３００は、第１リセス部３５３と第２リセス部３５４によって構成されている。第１リセス部３５３は、インペラ２０の第１羽根溝群３０ｂの外側の端部と対向する位置から外側に向かって徐々に深くなるように形成されている（すなわち、インペラ２０の回転軸に対して傾斜する方向（図面の斜め下方）に伸びるように形成する）。第２リセス部３５４は、インペラ２０の回転軸に対して直角方向に伸びるように形成する。この構成では、第１リセス部３５３に堆積した異物が第２リセス部３５４に流入することでより多くの異物を堆積（捕集）させることができる。
あるいは、図９に示すような形状とすることもできる。図９に示すリセス４００は、ポンプボディ１４に形成された凹所４０２とポンプカバー１６に形成された凹所４０４によって構成されている。ポンプカバー１６に凹所４０４を設けることで、リセス４００の容積を拡大することができ、沢山の異物を捕集することができる。
なお、図６〜図９に示すリセスは、インペラ２０の周方向に一巡するように形成されていてもよく、あるいは、インペラ２０の周方向に断続的に形成されていてもよい。
【００２０】
以上、本発明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。
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】
【００２１】
【図１】本実施例の燃料ポンプ１０の縦断面図。
【図２】同、ポンプ部２０を拡大した縦断面図。
【図３】インペラの平面図である。
【図４】ポンプボディ１６をインペラ側から見た平面図である。
【図５】ポンプカバー１４をインペラ側から見た平面図である。
【図６】本発明のその他の実施例を示す縦断面図。
【図７】同上。
【図８】同上。
【図９】同上。
【符号の説明】
【００２２】
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
１８：ケーシング
２０：インペラ
３０，３１：ポンプ通路
５０：凹形状
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
７８：シャフト
【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】
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