(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸まわりの回転用に駆動された出力軸を備えた電気モータと、
前記モータの前記出力軸に接続されたポンプアセンブリと、を備えた流体ポンプであって、
前記ポンプアセンブリが、第１のキャップ及び第２のキャップ、並びに、前記第１のキャップと前記第２のキャップとの間に収容され、前記モータの前記出力軸によって回転駆動されるインペラを有し、
前記第１のキャップと前記第２のキャップとの間には、１以上のポンプチャンネルが形成され、
前記インペラは、ハブとフープと、前記ハブとフープとの間に設けたベーン配列とを有し、前記ベーン配列の隣接した各ベーン対の間、及び、前記フープと前記ハブ間にベーンピケットが形成され、
前記各ベーンは、少なくとも略直線状の根部分及び湾曲した先端部を備えた先頭面を有し、前記根部分が、前記各ベーンの半径方向長さの１０％〜５０％だけ延在し、そして、
前記根部分の基部から前記先端部の外側端までの線が、前記回転軸から前記根部分の前記基部まで延在する線の後を追うように、前記インペラの回転方向に対して−３０°以上０°未満の第一の角度で、各ベーンの前記先頭面が構成され、
前記根部分の前記基部から前記根部分の外側端まで延在する線が、前記回転軸から前記根部分の前記基部まで延在する線に対して、−２０°〜１０°だけ前記インペラの回転方向に関して傾斜するようにも、各ベーンの前記先頭面が構成され、
前記ベーンの半径方向の中間点から前記ベーンの半径方向外側端まで延在する線が、前記回転軸から前記ベーンの前記半径方向の中間点まで延在する線に対して、−５°〜−４５°だけ前記インペラの回転方向に関して傾斜するようにも、各ベーンの前記先頭面が構成され、
各ベーンの前記先頭面が、少なくとも前記半径方向の中間点から前記先頭面の前記先端部まで湾曲し、
前記先端部が前記根部分より大きく後方に前記インペラの回転方向に対して傾斜するようにも、各ベーンの前記先頭面が構成されている、流体ポンプ。
【請求項２】
前記各ベーンが、前記インペラの上面から前記ベーンの軸方向の中間点まで延在する上側部分と、前記ベーンの前記軸方向の中間点から前記インペラの下面まで延在する下側部分と、を備え、そして、前記ベーンの前記先頭面に沿った前記上側部分から前記下側部分までの遷移域が曲がっていて、断面において、前記ベーンの前記先頭面がＵ字状を形成している、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記各ベーンは後面を有し、前記遷移域の半径が、隣接する前記ベーンの前記先頭面と前記後面の前記軸方向長さに沿って、前記ベーンの後面と、円周方向に直接隣接する後ろ側ベーンの前記先頭面との間の最少間隔よりも９０％小さいものから前記最少間隔よりも５０％大きいものまでの間である、請求項２に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記第１のキャップが、前記ポンプチャンネルへの燃料の流入を許容する入口路と、前記第１のキャップの内面に対し０〜３０°の角度で配置され、前記インペラと対向する、前記ポンプチャンネルの入口部と、を備えた、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項５】
前記入口部が、１３°〜１４°の角度で配置されている、請求項４に記載の流体ポンプ。
【請求項６】
前記流体ポンプが、前記ポンプチャンネルから燃料を放出する出口路も備え、前記インペラと対向する前記第１のキャップの面における前記出口路の下流端と、前記インペラと対向する前記第２のキャップの面における前記出口路の下流端とが、０〜２０°の角度だけ円周方向にオフセットされ、そして、前記角度が、それぞれ前記インペラの前記回転軸から径方向に延び、前記下流端のそれぞれを通る２本の線の間で測定されたものである、請求項４に記載の流体ポンプ。
【請求項７】
前記円周方向にオフセットされた角度が、３〜５°である、請求項６に記載の流体ポンプ。
【請求項８】
前記インペラと対向する前記第１のキャップの面における前記入口路の上流端と、前記インペラと対向する前記第２のキャップの面における前記入口路の上流端とが、前記インペラと対向する前記第２のキャップの面における出口路の下流端から前記インペラの回転軸の頂点に対して１０〜２５°だけ円周方向にオフセットされている、請求項４に記載の流体ポンプ。
【請求項９】
前記第１のキャップが、前記ポンプチャンネルへの燃料の流入を許容する入口路を有し、前記入口路が、前記ポンプチャンネルに直接に隣接した入口部を有し、そして、前記ポンプチャンネルの前記入口部と、前記ポンプチャンネルに配置されたベーンの下側の半分とが１０９°を超える角度をなす、請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項１０】
ベーンの内側配列とベーンの外側配列とを備えたインペラを用い、前記ベーンの配列の両方が単一の共通の流体入口及び単一の共通の流体出口と連通するように構成されている流体ポンプに用いるインペラであって、
インペラを回転駆動させる軸を収容できる開口を有するハブと、
前記ハブから半径方向に間隔をおいて配置された中間フープと、
前記中間フープから半径方向に間隔をおいて配置された外側フープと、
半径方向に前記ハブの外側及び前記中間フープの内側に配置されたベーンの内側配列と、
前記中間フープと前記外側フープの間に配置されたベーンの外側配列と、
を備え、
ベーンポケットが前記内側配列の隣接した各ベーン対の間、及び、前記中間フープと前記ハブの間に形成され、
ベーンポケットが前記外側配列の隣接した各ベーン対の間、及び、前記中間フープと前記外側フープの間に形成され、
前記内側配列及び前記外側配列における各ベーンは、先頭面と、前記インペラの回転方向に対して前記先頭面の後方に円周方向に間隔をおいて配置された後面と、を有し、
前記各ベーンは、少なくとも略直線状の根部分と、前記根部分から半径方向外側に延在する湾曲した先端部と、を備えた先頭面を有し、
前記根部分が、前記各ベーンの半径方向長さの１０％〜５０％だけ延在し、
前記根部分の基部から先端部の端部まで延在する線が、前記回転軸から前記根部分の前記基部まで延在する線の後を追うように、前記インペラの回転方向に対して−３０°以上０°未満の第一の角度で、前記各ベーンの前記先頭面が構成され、
前記ベーンの半径方向の中間点から前記ベーンの半径方向外側端まで延在する線が、前記回転軸から前記ベーンの前記半径方向の中間点まで延在する線に対して、−５°〜−４５°だけ前記インペラの回転軸に関して傾斜するようにも、前記各ベーンの前記先頭面が構成され、
前記根部分の基部から前記根部分の外側端まで延在する線が、前記インペラの回転方向に関して、前記回転軸から前記根部分の前記基部まで延在する線に対して、−２０°〜１０°だけ傾斜しているようにも、前記各ベーンの前記先頭面が構成され、
前記各ベーンの前記先頭面は、少なくとも前記半径方向の中間点から前記先頭面の先端まで湾曲し、そして、
前記先端部が前記根部分よりも前記インペラの回転方向に対して後方により大きく傾斜するようにも、前記各ベーンの前記先頭面が構成されたインペラ。
【請求項１１】
前記各ベーンが、前記インペラの上面から前記ベーンの軸方向の中間点まで延在する上側部分と、前記ベーンの前記軸方向の中間点から前記インペラの下面まで延在する下側部分と、を備え、前記ベーンの前記先頭面に沿った前記上側部から下側部までの遷移域が曲がっていて、断面において、前記ベーンのＵ字状の先頭面を提供し、そして、前記遷移域の半径が、隣接する前記ベーンの前記先頭面と前記後面の前記軸方向長さに沿って、前記ベーンの後面と、円周方向に直接隣接する後ろ側ベーンの前記先頭面との間の最少間隔よりも９０％小さいものから前記最少間隔よりも５０％大きいものまでの間である、請求項１０に記載のインペラ。
【請求項１２】
前記第一の角度が、前記インペラの回転方向に対して−１２°である、請求項１０に記載のインペラ。
【請求項１３】
請求項１に記載の流体ポンプのインペラと、第１のキャップと第２のキャップとの間のインペラ空洞を規定する環状のリング又は環状のフランジを同時に製造する方法であって、
軸方向に対向した面に複数のベーンを有し、軸周りの回転用に適したインペラを形成し、
前記インペラが回転するインペラ空洞の半径方向外側の側壁を区画する環状のリング又は環状のフランジを形成し、ここで前記環状のリング又は環状のフランジは少なくとも１つの全体的な軸面を有し、
前記インペラと前記環状のリング又は環状のフランジそれぞれの１つの軸面が同時に機械加工できるように前記インペラと前記環状のリング、又は環状のフランジが形成されている前記第１又は第２のキャップを位置付け、
位置付けられた前記インペラと、前記環状のリング又は前記環状のフランジの１つの軸面を同時に機械加工して、前記環状のリング、又は前記環状のフランジの側壁と前記インペラに同様の軸方向の厚さをもたせる、流体ポンプインペラと環状のリング又は環状のフランジを同時に製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、２０１１年２月４日付で提出された米国仮出願第６１／４３９，７９３号、２０１１年２月２４日付で提出された米国仮出願第６１／４４６，３３１号、及び、２０１２年１月２７日付で提出された米国出願第１３／３６０，２０６号に基づく優先権主張を伴う。これらの出願に記載された内容は、参考までに本明細書の一部をなす。
【０００２】
本発明は、燃料ポンプ、詳しくは、タービン型燃料ポンプ（turbine type fuel pump）に関する。
【背景技術】
【０００３】
電気モータによって駆動されるポンプは、様々な液体をくみ上げる（pump）ために用いられる。車等における使用において、電気モータによって駆動されたポンプは、燃料タンクから燃焼機関のほうに燃料を送り込む（pump）ために用いられる。こうした用途において、複数のベーン（vane）を備えたインペラ（impeller）を有するタービン型燃料ポンプを用いることができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、改良型インペラ及びそのインペラを備えた流体ポンプを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の流体ポンプは、軸まわりの回転用に駆動された出力軸を備えた電気モータと、前記モータの前記出力軸に接続されたポンプアセンブリと、を備える。そのポンプアセンブリは、第１のキャップ及び第２のキャップ、並びに、前記第１のキャップと前記第２のキャップとの間に収容されたインペラと、を有し、前記第１のキャップと前記第２のキャップとの間には、１以上のポンプチャンネルが形成され、前記インペラは、前記モータの前記出力軸によって回転駆動され、前記インペラには、前記１以上のポンプチャンネルに通じる複数のベーンが設けられ、前記各ベーンは、根部分及び先端部を有し、前記根部分の基部から前記先端部の外側端までの線が、前記インペラの回転方向に対して０〜３０°の角度で、前記回転軸から前記根部分の前記基部まで延在する線の後を追うようになっている。
【０００６】
また、本発明の流体ポンプ用インペラは、インペラを回転駆動させる軸を収容するように設けられた開口を有するハブ、前記ハブから半径方向に間隔をおいて配置された中間フープと、前記中間フープから半径方向に間隔をおいて配置された外側フープと、半径方向に前記ハブの外側及び前記中間フープの内側に配置されたベーンの内側配列と、半径方向に前記中間フープの外側に配置されたベーンの外側配列と、を備える。前記内側配列及び前記外側配列における各ベーンは、先頭面と、前記インペラの回転方向に対して前記先頭面の後方に円周方向に間隔をおいて配置された後面と、を有し、そして、前記各ベーンは、根部分と、前記根部分から概して半径方向外側に延在する先端部と、を有している。前記ベーンは、前記根部分の基部から前記先端部の外側端までの線は、前記インペラの回転方向に対して０〜３０°の角度で、前記回転軸から前記根部分の前記基部まで延在する線の後を追うように、配向されている。
【０００７】
本発明のインペラの製造方法は、複数のベーンを有する、軸まわりの回転用に適したインペラを形成し、前記インペラが回転するインペラ空洞の半径方向外側の側壁を区画する（即ち、形成する）本体を形成し、前記インペラを前記側壁の半径方向内側に配置したまま、前記本体及び前記インペラの軸面を機械加工して、前記側壁及びインペラの両方に同様の軸方向の厚さをもたせることを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の製造方法によれば、側壁及びインペラの両方に渡って同様の軸方向の厚さを設けることができる。以下、本発明の実施形態についての詳細な説明は、添付される図面に関して提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、流体ポンプのポンプアセンブリ（pumping assembly）及び電気モータの部分を示す一つの実施形態の断面図である。
【図２】図２は、上側及び下側キャップ並びにインペラを示す燃料ポンプのポンプアセンブリ（pumping assembly）の断面図である。
【図３】図３は、上側キャップの上面図である。
【図４】図４は、上側キャップの側面図である。
【図５】図５は、上側キャップの断面図である。
【図６】図６は、上側キャップの下面を示す上側キャップの底面図である。
【図７】図７は、下側キャップの上面を示す下側キャップの上面図である。
【図８】図８は、下側キャップの側面図である。
【図９】図９は、下側キャップの断面図である。
【図１０】図１０は、内部に形成された通気路（vent passage）を示す下側キャップの一部の部分断面図である。
【図１１】図１１は、インペラの斜視図である。
【図１２】図１２は、インペラの上面図である。
【図１３】図１２における線１３−１３に沿ったインペラの断面図である。
【図１４】図１４は、図１２における線１４−１４に沿った拡大部分断面図である。
【図１５】図１５は、図１２における線１５−１５に沿った拡大部分断面図である。
【図１６】図１６は、インペラの一部の拡大部分図である。
【図１７】変形インペラの拡大部分断面図である。
【図１８】図１８は、上側及び下側キャップに組み立てられたインペラの拡大部分断面図である。
【図１９】図１９は、インペラの少なくとも一部を半径方向に取り囲んでいるリングを含む別の（代替）燃料ポンプの部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図面を参照すると、図１は、電気モータ１４によって回転駆動され得るタービン型又はインペラポンプアセンブリ１２を有する液体（流体）ポンプ１０を示す。そのポンプ１０は、この明細書に記載されたような自動車用の燃料を含んだ、任意の適当な液体をくみ上げるために用いられる。この実施形態において、ポンプ１０は、加圧下で車の機関（エンジン）のほうに燃料を供給する自動車用燃料システムに用いられる。この燃料は、任意の適当なタイプであり得るし、そのポンプ１０は、標準ガソリンだけでなく、エタノール系Ｅ８５燃料のような別の燃料をも用いられる、いわゆる「フレックス燃料車（flex fuel vehicle）」における使用に適したものであり得る。
【００１１】
モータ１４、及び関連部品は、通常の構成であっても良く、少なくとも部分的に、外側ハウジング又はスリーブ１６によって取り囲まれている。ポンプアセンブリ１２は、少なくとも部分的に、スリーブ１６によって取り囲まれている。ここで、モータ１４の出力軸（output shaft）１８はインペラ２２の中央開口２０内に収容されて、回転軸２４を中心にインペラ２２を回転自在に駆動する。
【００１２】
図１及び２に示すように、ポンプアセンブリ１２は、概してスリーブ１６によって取り囲まれ、かつ、まとめられた第１の又は下側キャップ２８、及び、第２の又は上側キャップ２６を含んでも良い。インペラ２２を収容するインペラ空洞３０は、上側キャップ２６の下面３２と、下側キャップ２８の上面３４との間に形成され得る。下面３２及び上面３４は、概して平坦又は平面状であっても良く、回転軸２４に対して垂直に延在し得る。モータ出力軸１８は、上側キャップ２６における中央通路３６を通って延在し、インペラ２２の開口２０に接続され、そこを通って突き出ても良い。このとき、軸１８の端部は、下側キャップ２８のブラインドボア（blind bore）４０に配置された軸受３８によって支持されている。
【００１３】
１以上の燃料ポンプチャンネル４６、４８（図１）は、インペラ空洞３０内に形成されている。ポンプチャンネル４６、４８は、インペラ２２と、上側及び下側キャップ２６，２８とによって、それらの間に形成され得る。ポンプチャンネル４６、４８は，入口路（inlet passage）４２及び出口路（outlet passage）４４に通じ、かつ、それらの間に延設され、それにより、燃料は入口路４２からポンプチャンネル４６，４８に流入し、かつ、出口路４４を通じてポンプチャンネル４６、４８から放出される。図面には、２つのポンプチャンネルが設けられているが、そのうち内側のポンプチャンネル４６は、半径方向内側に配置されていて、外側のポンプチャンネル４８は、半径方向外側に配置されている。下側キャップ２８（図１、２，７〜９）は、入口路４２の全部又は一部を形成し得る。その入口路４２を通って、燃料が燃料容器（reservoir）又は燃料タンク（図示せず）からポンプチャンネル４６、４８のほうに流れる。上側キャップ２６（図１〜６）は、出口路４４の全部又は一部を形成し得る。その出口路４４を通って、加圧燃料がポンプチャンネル４６、４８から放出される。
【００１４】
内側のポンプチャンネル４６は、対向する溝によって部分的に形成されている。対向する溝のうち１つの溝５０（図５及び６）は、上側キャップ２６の下面に形成され、かつ、その他の溝５２（図７及び９）は、下側キャップ２８の上面３４に形成されている。外側のポンプチャンネル４８は、対向する溝によって部分的に形成されていて、そのうち１つの溝５４（図５及び６）は、上側キャップ２６の下面３２に形成され、かつ、その他の溝５６（図７及び９）は、下側キャップ２８の上面３４に形成されている。溝５０~５６は、（その大きさ及び形状が）対称的に形成されても良く、又は、非対称的に形成されても良い。例えば、内側のポンプチャンネル４６の部分を形成する溝５０、５２は、上側及び下側キャップ２６、２８において概して同じであり得るが、外側のポンプチャンネル４６の部分を形成する溝５４、５６とは異なり得る。図１０に示すように、一方又は両方のポンプチャンネル４６、４８に通気路５９を設けることで、蒸気を逃がすか、又は、そのチャンネルから蒸気を排出する。
【００１５】
図２及び７に示すように、入口路４２は、ポンプチャンネル４６，４８の入口部（entrance portion）５８に通じる（図面には、外側のポンプチャンネル４８の入口部が示されている。）。入口部５８において、ポンプチャンネル４８の深さは、入口路４２に隣接したより深いところからその下流のより浅いところまで変化し得る（即ち、異なり得る）。入口路４２の下流領域における流れ領域の減少は、燃料がポンプアセンブリ１２におけるこの領域を通って流れるときに、燃料の速度及び圧力の増加を促す。少なくとも一部の実施形態において、入口部は約０〜３０°の角度θ（図２）で配置され得る。好ましい実施形態によれば、角度θは約１３〜１４°である。
【００１６】
外側のポンプチャンネル４８は、図５，６，７、及び、９に示すように、内側のポンプチャンネル４６の断面積よりも大きい断面積を有し得る。内側のポンプチャンネル４６は、外側のポンプチャンネル４８に比べて、より低い接線速度、及び、より高い圧力係数（pressure coefficient）で作動し得る（内側のポンプチャンネルのよりも小さい半径及び短い円周長さに基づく。）。内側チャンネル４６における漏れ及び／又は逆流を減少させ、かつ、出力流れ（output flow）を最大化するために、外側のポンプチャンネル４８に比べて、内側のポンプチャンネル４６にはより小さい断面積を用いても良い。
【００１７】
ポンプチャンネル４６、４８は、円周方向に（circumferentially）延設され、又は、３６０°より小さい角度（angular extent）だけ延設され、例えば、回転軸を中心に約３００〜３５０°だけ延設され得る。これは、上側及び下側キャップ２６、２８の円周部（いかなる溝も存在しない。）を提供する。そこには、下側キャップ２８の上面３４とインペラ下面６０間、及び、上側キャプ２６の下面３２とインペラ２２の上面６２間に制限された軸方向の間隙（axial clearance）のみが存在する。この溝のない円周部（circumferential portion）は、ストリッパー部又はパーティション６５と呼ばれ、ポンプチャンネルのより圧力の高い出口端からポンプチャンネル４６、４８のより圧力の低い入口端を分離するために設けたものである。また、内側及び外側のポンプチャンネル４６、４８間を渡る流体の流れ（cross fluid communication）は全くないか、又は、限られた量のみ存在し得る。ポンプチャンネル４６、４８間の制限された相互流体流れ（cross fluid communication）は、回転インペレ２２と固定キャップ２６、２８間に潤滑剤又は流体ベアリング（fluid bearing）を提供するのが望ましい。
【００１８】
図２に示すように、少なくとも１つの実施形態において、下側の本体２８の面３４における入口４２の半径方向内側端（又は、縁：edge）（点「Ｘ」に表示されている。）は、上側の本体２６の面３２の入口の半径方向内側端（点「Ｙ」に表示されている。）と半径方向に並べられている。要するに、点Ｘと点Ｙをつなぐ線は、回転軸に平行し得る。また、下側の本体２８の面３４における出口４４の半径方向内側端（点「Ｗ」に表示されている。）は、上側の本体２６の面３２における出口４４の半径方向内側端（点「Ｚ」に表示されている。）から約０〜２０°だけ円周方向にオフセットされ得る。好ましい実施形態においては、約４°だけオフセットされ得る。また、点Ｘ及びＹは、点Ｚから円周方向に約１０〜２５°だけオフセットされ得る。好ましい実施形態では、約２３°だけオフセットされている。これらの角度は、回転軸に平行し、かつ、上記点を通って伸びる線の間で測定することができる。
【００１９】
ポンプチャンネル４６、４８は、インペラ２２によって部分的に形成され得る。図１及び１１〜１６に示すように、インペラ２２は、上側キャップ２６の下面３２に隣接して収容された概して平面的な上面６２、及び、下側キャップ２８の上面３４に隣接して収容された概して平面的な下面６０を有する概してディスク形状の部品であっても良い。インペラ２２は、それぞれ回転軸２４から半径方向に間隔を置いて配置され、かつ、ポンプチャンネル４６、４８内において（一列に）並べられた複数のベーン６４ａ、ｂを含んでも良い。図示した実施形態（内側のポンプチャンネル及び外側のポンプチャンネルが設けられている。）において、インペラは、内側のポンプチャンネル４６を通って回転されるベーン６４ａの内側の配列６６、及び、外側のポンプチャンネル４８を通じて回転されるベーン６４ｂの外側の配列６８を含む。
【００２０】
インペラ２２の円形のハブ７０は、ベーンの内側の配列６６の半径方向内側に設けられ、かつ、キーホール（key hole）又は非円形ホール２０は、モータ出力軸とインペラが軸２４を中心に同速で回転するように（co-rotate）、モータ出力軸１８を収容するように設けられ得る。中間フープ（mid-hoop）７２は、内側及び外側のベーン配列６６、６８の間に半径方向に形成され、かつ、外側フープ（outer hoop）７４は、外側ベーン配列６８の半径方向外側に形成され得る。内側及び外側のポンプチャンネル４６、４８間の燃料流れを防止し、又は、最小化するとともに、一般に燃料漏れを防止し、又は、減少させるために、インペラの上面６２及び下面６０を、それぞれ上側キャップ２６の下面３２及び下側キャップ２８の上面３４にごく接近して配置する（おそらく、上側キャップ２６の下面３２及び下側キャップ２８の上面３４と流体シーリング関係（fluid sealing relationship）にある。）。ベーンポケット７６ａ，ｂは、インペラ２２上で隣接した各ベーン６４ａ，ｂ対の間、及び、中間フープ７２と外側フープ７４との間に形成され得る。図示した実施形態において、両方の内側及び外側ベーン配列６６、６８のベーンポケット７６ａ、ｂは、ベーンポケット７６ａ，ｂが上側及び下側の溝５０〜５６との間で流体が流れるように、両方のその上側軸面及び下側軸面に面している。内側及び外側ベーン配列６６、６８はそれぞれ、インペラ２２が回転駆動されるときに、円周方向に延在された内側及び外側のポンプチャンネル４６、４８を通じて燃料を推し進める。
【００２１】
図１１〜１６によれば、内側ベーン配列６６は、それぞれ内側ハブ７０から中間フープ７２まで概して半径方向外向きに突き出る複数のベーン６４ａを含む。外側ベーン配列６８は、それぞれ中間フープ７２から外側フープ７４まで概して半径方向外向きに突き出る複数のベーン６４ｂを含む。したがって、中間フープ７２は、外側ベーン配列６８から内側ベーン配列６６を分離する。両方の内側及び外側ベーン配列６６、６８のベーン６４ａ，ｂ、中間フープ７２、並びに、外側フープ７４は、軸方向に同じ距離だけ軸方向に延設され得る（例えば、図１４及び１５では、寸法「ａ」として表示されている。）。各ベーン６４ａ、ｂは、図１４、及び、１５に示した寸法「ｂ」によって表示される所定の円周方向の厚さ（circumferential thickness）を有し得る。内側ベーン配列６６のベーン６４ａ間の形状、配向、及び、間隔は、外側ベーン配列６８のベーン６４ｂとは異なるものであっても良く、また、両方のベーン配列におけるベーン６４ａ、６４ｂの配列が同じものであっても良い。図面に示した実施形態において、ベーン６４ａ、ｂの形状及び配向は、内側及び外側ベーン配列６６、６８において同じである（ただ、内側配列６６は、外側配列６８に比べて半径方向及び円周方向により小さく、好ましくは、外側配列６８よりもベーンの数が少ない。）。
【００２２】
図１６には、内側及び外側ベーン配列６６、６８の部分拡大図が示されている。次の説明は、主に外側ベーン配列６８についてされるが、内側ベーン配列６６についても同様である（特に記載がない限り）。この実施形態によれば、インペラ２２は、モータによって反時計方向に回転されて（図１６、矢印８０）、入口４２を通じて燃料を受け入れ、かつ、出口４４を通じて加圧下で燃料を放出する。各ベーン６４ｂは、先頭面（leading face）８２、及び、回転方向に対して円周方向に先頭面の後方に置かれる後面（trailing face）８４を有する。必要に応じて、ベーン６４ｂが概して均一な円周方向の厚さを有するように、先頭面及び後面８２、８４の形状が同じか、またはほぼ同じであっても良い。図１５に示したように、各ベーン６４ｂは概して断面Ｖ字形であっても良い。ここで、インペラ２２の各軸面６０、６２に隣接した端は、ベーンの軸方向の中間点（mid-point）８６を案内する（先導する）（即ち、回転方向に対して前方に傾斜されている。）。図１４は、内側ベーン配列６６からの一部のベーン６４ａの類似した図（similar view）を示す。こうして、ベーン６４ａ，ｂは、インペラ２２の上面６２から中間点８６まで軸方向に延在する上側の半分（half）と、中間点８６からインペラ２２の下面６０まで軸方向に延在する下側の半分と、を備えたものとして形成され得る。
【００２３】
各ベーン６４ｂの軸方向の中間点８６は、インペラ２２の上面６２に隣接した各ベーンの部分の後を追う（引く）。また、各ベーン６４ｂの軸方向の中間点８６は、インペラ２２の下面６０に隣接したベーンの部分の後を追う（引く）。これは、図１４及び１５の断面図における概してくぼんだベーンを提供する。好ましくは、断面において、ベーン６４ａ，ｂの両方の上側及び下側の半分の前面（front face）もまたくぼんでいて、各半分の後面は凸状になっている。
【００２４】
図１４及び１５において、ベーン６４ｂの上側及び下側の半分は、中間点８６においてまとまり（集まり）、そして、比較的急な遷移（転移）（transition）、及び、前述したＶ字を形成し得る。各ベーンの上側及び下側半分間の角度βは、６０〜１３０°であっても良い。変形インペラ２２’が図１７に記載されている。図１７において、各ベーン６４’の先頭面８２’は、各ベーンの軸方向の中間点８６’の領域において弓状領域（又は曲がった領域）８８を有して、前記領域において急なＶ字形状よりもＵ字形状を提供する。その半径（radius）は、（１）ベーンの先頭面８２’と、（２）隣接するベーンの後面８４’間において、それらのベーンの軸長さに沿った、任意の方向における最小間隔（minimum spacing）（図面では、寸法「ｃ」と表示されているが、それは、別のデザインでは別の位置及び角度であり得る。）よりも９０％小さい〜５０％大きい。その結果、例えば、ベーンポケット７４ｂ’の最小長さ又は距離が１ｍｍであるとすれば、その半径は、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍとなり得る。
【００２５】
図２によれば、角度ψは、ポンプチャンネル４６又は４８の入口部５８と、そのベーン６４ａ又は６４ｂの下側の半分の間に形成される。好ましくは、必ずではないが、角度ψは、ポンプチャンネル４６及び４８、並びに、関連するベーン６４ａ及び６４ｂの両方に対して１０９°よりも大きい。少なくとも一部の実施形態において、内側のポンプチャンネル４６及び内側ベーン６４ｂに対する角度ψは、１１０〜１２０°であり、約１１４°であっても良い。少なくとも一部の実施形態において、外側のポンプチャンネル４８及び外側ベーン６４ｂに対する角度ψは、１１０〜１２５°であり、約１２１〜１２２°であっても良い。
【００２６】
図１６によれば、各ベーン６４ｂは、中間フープ７２から外側へ延設された根部分（root segment）を含む。ここで、内側配列６６におけるベーン６４ａの根部分９０は、中間フープ７２ではなくハブ７０から外側へ延設されている。根部分９０は、必要に応じて、線形又はほぼ線形であっても良く、そして、ベーン６４ｂの半径方向の長さ（radial length）の約１０〜５０％であっても良い。根部分９０は、放射状の線（radial line）９２に対して角度αで伸びていても良い。ここで、放射線の線９２は、回転軸２４から、根部分９０の半径方向内側端にある、ベーンの後面８４上の点Ａを通って延在している。角度αは、約−２０〜１０°であっても良く、放射状の線９２と線９３（線９３は、ベーン６４ｂの後面８４上に根部分９０に沿って延在する。）との間に存在する。０より小さい角度は、根部分９０（即ち、線９３）が、回転方向８０に関して、放射状の線９２よりも後方に傾いていることを意味する。０よりも大きい角度は、根部分９０が、回転方向に関して、放射状の線９２よりも前方に傾いていることを意味する。好ましい実施形態において、αは、約−３°である。それは、根部分９０が放射状の線９２より遅れるか、又は、放射状の線９２より後方に曲がっていることを意味する。
【００２７】
各ベーン６４ｂは、根部分９０の半径方向外側端から外側フープ７４まで延設された先端部（tip segment）９６を含む。内側配列６６におけるベーン６４ａの先端部９６は、外側フープ７４ではなく中間フープ７２まで延設されている。示した通り、先端部９６は、それが回転方向８０に対して凸状となるように（回転軸２４に平行した方向からみた場合）わずかに曲がっている。したがって、先端部９６における半径方向に最も外側の部分は、回転方向８０に対して根部分９０の後を追う（即ち、引きずる）。角度δは、放射状の線９２と、線９８との間に形成される。ここで、線９８は、ベーンの後面８４上の中間フープ７２の点Ａ（即ち、根部分９０の基部（ベース））からベーンの後面８４上の外側フープ７４の点Ｃ（即ち、先端部９０の端部）まで伸びている。この角度δは、約０〜−３０°であても良い。ここで、０°は、放射状の線９２と一致することを意味し、そして、０°より小さい角度は、回転方向８０に対して放射状の線９２の後を追うことを意味する。
【００２８】
好ましい実施形態において、角度δは−１２°であり、それは、ベーン６４ｂが放射状の線９２よりも遅れるか、又は、それよりも後方に曲がっていることを意味する。ベーン６４ｂの方向（配向）は、線１００に対して説明することができる。ここで、線１００は、ベーン６４ｂの放射状の（半径方向の）中間点８６の点Ｄから点Ｃまで伸びている。線１００は、放射状の線９２との間で角度εをなすことができ、その角度εは、約５〜４５°であっても良い。必要に応じて、先端部９６は、仮想の半径（２ｍｍ〜３０ｍｍ）によって定められる概して均一な屈曲（曲率）を有することができる。少なくとも一部の実施形態において、インペラの回転方向に対して、放射状の線９２の前方に延在するか、又は、放射状の線９２を先導するベーン６４ｂの部分は存在しない。また、ベーンの先端部９６は、根部分９０よりもさらに放射状の９２の後方に延在し得る。
【００２９】
図１６及び１８に示すように、リブ又はパーティション１００は、隣接したベーンの間において円周方向に延在されている。ここで、先端（tip）１０２は、インペラの面６０、６２の間において軸方向に中心におかれている。リブ１００は、半径方向外側へ延設され、そして、関連するベーンの半径方向の範囲（radial extent）の約１／４〜１／２だけ延設され得る。図１８に示すように、必ずではないが、各溝は、断面において、直線部（straight section）１０４、第１の曲線部（curved section）１０６、底の直線部（bottom straight section）１０８、第２の曲線部１１０、及び、直線部１１２を有する。各直線部１０４、１１２は，インペラ２２の隣接した面に垂直であり、直線部１０８は、インペラの隣接した面に平行であり得る。曲線部１０６及び１１０は、異なる中心を有する同じ半径長さを有し、そして、各曲線部の両端において隣接している直線部へスムーズに一体化する（調和する）。
【００３０】
図１８に示すように、ポンプチャンネル４６の軸方向の（程度）Ｆに対する内側ベーン６４ａの軸方向の範囲（程度）Ｅは、Ｆ／Ｅ＜０．６の関係を有し得る（必ずしもそうである必要はない。）。ポンプチャンネル４８の軸方向の範囲（程度）Ｈに対する各外側ベーン６４ｂの軸方向の範囲（程度）Ｇは、Ｈ／Ｇ＞０．７６の関係を有し得る（必ずしもそうである必要はない。）。好ましくは（必須ではない）、インペラ軸２４を含む平面において、リブ１００の領域を除いたベーン６４ａ及び６４ｂの領域Ａ1に対するベーン６４ａ又は６４ｂの領域を含むポンプチャンネル４６または４８の領域Ａ2の比率は、Ａ2／Ａ1＜１．０である。少なくとも一部の実施形態において、内側ベーン６４ａ及び内側チャンネル４６について、Ａ2／Ａ1≦０．７であり、そして、外側チャンネル４８及び外側ベーン６４ｂについて、 Ａ2／Ａ1≦０．９である。
【００３１】
作動時に、インペラ２２の回転によって、燃料が燃料入口路４２を通じてポンプアセンブリ１２のほうに流入する。ここで、燃料入口路４２は、内側及び外側のポンプチャンネル４６、４８に通じる。この回転インペラ２２は、燃料を入口４２から燃料ポンプチャンネルの出口４４の方に向かって移動させ、そして、その道に沿って燃料の圧力を増加させる。いったん燃料がポンプチャンネル４６、４８の環状の端部（annular end）に到達すると、加圧された燃料が燃料出口路４４を通ってポンプアセンブリ１２から放出される。流体圧力がポンプアセンブリ１２の入口及び出口間において増加して、ベーン６４ａ、ｂが後方に傾斜するよう（即ち、前述のとおり、ベーン６４ａ，ｂが放射状の線９２の後を追うよう）ベーン６４ａ，ｂを配向するため、ベーンポケット７６ａ，ｂ及びポンプチャンネル４６、４８内における流体の循環が改善される。その理由は、ベーンポケット７６ａ、ｂのより高圧の上流（higher pressure upstream）が流体の半径方向外側への移動を促すからである。それは、先端部９６が根部分９０の後を追うとき、先端部９６における流体圧力が根部分９０における流体圧力よりもわずかに低いからである。先端部９６が根部分９０の前方を進められると、半径方向外側に配置された先端部における圧力が根部分の圧力よりも大きくなるので、少なくとも一部の実施形態において、流体の循環（circulation）及び外へ向かう流れ（outward flow）が阻害され得る。
【００３２】
また、先端部９６とは異なる角度、一般的には、先端部より小さい尾行角度（trailing angle）で根部分９０を配向することによって、ポンプチャンネル４６、４８の低圧入口領域における流体の移動が促される。より半径方向に配向された根部分９０は、流体を軸方向に持ち上げ、入口領域における流体の流れ及び循環を改善する傾向がある。これは、流体が熱くて良くない場合や、乱流が蒸気形成又はその他の非効率的な状況をもたらすような場合において、ポンプアセンブリ１２の性能を改善し得る。
【００３３】
したがって、ある意味で、根部分は、低圧の熱い流体の性能を改善するように、そして、先端部は、より高圧の性能を改善するように設けられているともいえる。これらの性能特性を有することによって、インペラ及びポンプアセンブリは、様々な流体（例えば、現に車に使われているエタノール系燃料及び無鉛ガソリンのような揮発性燃料）における使用に適している。
【００３４】
図１〜６に示すように、上側及び下側キャップのいずれか一方又は両方は、一体部分の（integral）、半径方向外側に配され、かつ、円周方向及び軸方向に延設されたフランジ３５（この実施形態では、上側キャップ２６上に示されている。）を有して、キャップと共にワンピース（one-piece）で形成され得るインペラ空洞の側壁又は境界を形成し得る。その代わりに、上側及び下側キャップ２６’、２８’と、それを取り囲むインペラ２２’との間に別途の（即ち、独立した）リング１５０を設けても良い。図１９には、前述した実施形態とは異なる形状のインペラを備えた異なるポンプが示されている。図１９のインペラは、単に一つのベーン配列を有する（もちろん、それ以外のベーン配列を設けることも可能である。）図１９は、主に、リング１５０を示すために設けたものである。別のリング１５０、又は、一体部分のフランジ３５の何れかを備える場合、インペラ２２、２２’、２２”は、リング又はフランジに関連した位置（position relative to the ring or flange）においては、インペラの面、該リング又はフランジが同時に機械加工されるように、機械加工され得る。例えば、これは、インペラをリングに挿入し、それらをセットとして共に機械加工するか（機械加工のために部品が収容される治具又は型に備えられている所定の厚さの差異（thickness differential）を有し得る）、又は、インペラとリングのセットを治具又は型の別の部分（separate portion）に配置し、それらを概して同時に（ともに組み立てるものではない（not assembled together））機械加工することを含み得る。もちろん、インペラ及びガイドの複数のセットをいっぺんに機械加工することもできる。好ましくは、インペラ及びリングの複数の対は、さらなる加工又は組立ステップが存在し得る場合であっても、共に保持（維持）され得る。
【００３５】
同時に機械加工される場合、これらの部品の軸方向の厚さは、注意深く制御され、両方の部品における部分間（from part-to-part）の許容誤差（tolerance）又は変化（variation）は、減少され、又は、除去されて、さらにしっかりと制限された許容誤差の最終製品を提供することができる。少なくとも一部の実施形態において、インペラと、リング又はフランジのいずれかとの間における軸方向の厚さの差異は、約１０ミクロン以下である。製品工程におけるポンプとポンプ間の近い許容誤差及び減少された変化（量）によって、インペラの軸方向の厚さに関してポンプチャンネルの体積を制御しやすくなるとともに、上側キャップ及び下側キャップの隣接した表面とインペラ面間に所定の間隔を維持しやすくなる。結果的に、ポンプ間の一貫性又は整合性（consistency）を改善するとともに、流体ポンプの製造工程を通しての所定の性能又は効率を保つことができるようになる。
【００３６】
以上の説明は、流体ポンプの好ましい実施例についてであり、本明細書に記載された発明は特定の実施例又は実施形態に制限されるものではない。様々な変更及び変形は、当業者にとって明らかであり、かかる変形及び変更は、以下の特許請求の範囲によって定まる発明の技術的範囲に属すると解すべきである。例えば、添付した図面は、二重チャンネル（dual channel）、単一ステージ流体ポンプ（single stage fluid pump）、インペラなどが用いられたが、単一チャンネル、又は、２以上チャンネル配列、多重ステージポンプを含んだ別のポンプ配列では、別の部品を用いることもできる。また、ベーン６４ａ、ｂは、その半径方向の範囲（radial extent）に沿って概して均一な円周方向の厚さを有する場合に、ベーンの後面に対して引いた線について言及した角度を、ベーンの先頭面に対して引いた線についても同様に言及し、適用することができる。
【００３７】
本明細書に記載された本発明の形態は、現時点において好ましい実施形態であるが、それ以外の変形及び変更も可能である。本明細書では、可能な全ての形態を言及するものではない。本明細書に記載された用語は、限定するためではなく、単に説明のために用いられたものに過ぎず、本発明の発想又は思想を逸脱しない範囲の様々な変化が可能である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  流体ポンプ
１２  ポンプアセンブリ
１４  電気モータ
１７  スリーブ
１８  出力軸
２０  中央開口
２２  インペラ
２４  回転軸
２６  上側キャップ
２８  下側キャップ
３０  インペラ空洞
３２  下面
３４  上面
４２  入口路
４４  出口
４６  内側ポンプチャンネル
４８  外側ポンプチャンネル
５８  入口部
６４  ベーン（ａ，ｂ）
６６  内側のベーン配列
６８  外側のベーン配列
７０  ハブ
７２  中間フープ
７４  外側フープ
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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