(57)【要約】  円環体およびストリッパ領域を備えたハウジングを有するポンプである。ストリッパ領域は、その表面にハウジング溝が形成されている。ハウジング溝は、その長さ、幅および深さを形成する面を有する。ポンプはまた、ハウジングと接続可能なカバーも有する。カバーは、ストリッパ領域の表面に形成されたハウジング溝にわたって延在する。インペラが、インペラ枠から外側に半径方向に延在する複数の羽根を有し、インペラはハウジング間に回転可能に配置される。カバーおよび複数の羽根は、前記ハウジング溝に対し動作可能な関係で配置される。
2010511826.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入口と、
出口と、
ポンピングチャンバと、
前記入口と前記出口との間の１つまたは複数の封止面と、
前記封止面の少なくとも１つの溝と、
を備えるポンプ。
【請求項２】
前記少なくとも１つの溝が、前記入口と前記出口との間の前記封止面を横切って延在する、請求項１に記載のポンプ。
【請求項３】
前記入口が低圧入口であり、前記出口が高圧出口である、請求項１に記載のポンプ。
【請求項４】
前記ポンピングチャンバが、インペラ、カバーおよびハウジングをさらに備える、請求項１に記載のポンプ。
【請求項５】
前記インペラが、３つ以上の羽根をさらに備え、少なくとも１つの羽根に圧力軽減機構が形成されている、請求項１に記載のポンプ。
【請求項６】
前記３つ以上の羽根のうちの前記少なくとも２つの間に仕切りをさらに備える、請求項５に記載のポンプ。
【請求項７】
円環体およびストリッパ領域を有するハウジングと、
前記ハウジングの前記ストリッパ領域の表面に形成されたハウジング溝であって、前記溝の長さ、幅および深さを形成する面を有する、ハウジング溝と、
前記ハウジングに接続可能なカバーであって、前記ストリッパ領域の表面に形成された前記ハウジング溝にわたって延在するカバーと、
前記ハウジングと前記カバーとの間に回転可能に配置された複数の羽根を有するインペラであって、前記複数の羽根が前記ハウジング溝に対し動作可能な関係で配置される、インペラと、
を備えるポンプ。
【請求項８】
前記複数の羽根に圧力軽減機構をさらに備える、請求項７に記載のポンプ。
【請求項９】
前記羽根の間に延在する少なくとも１つの仕切りをさらに備える、請求項８に記載のポンプ。
【請求項１０】
前記複数の羽根の各々が、基部および部分を有し、前記圧力軽減機構が前記基部と前記部分との間に延在する、請求項７に記載のポンプ。
【請求項１１】
前記複数の羽根のうちの少なくとも１つの羽根が、前記羽根の長さに沿った一部分の厚さが前記羽根の先端および前記羽根の基部の厚さより大きいように、テーパ状の幅を有する、請求項１０に記載のポンプ。
【請求項１２】
前記複数の羽根のうちの前記少なくとも１つの羽根が、テーパ状の幅を有していない、請求項１１に記載のポンプ。
【請求項１３】
前記カバーが、前記ハウジングに接続されたときに前記ハウジングの前記円環体および前記ストリッパ領域と整列する円環体およびストリッパ領域を有する、請求項７に記載のポンプ。
【請求項１４】
ハウジングと、
円環体およびストリッパ領域を有するカバーと、
前記ストリッパ領域の表面に形成されたカバー溝であって、その長さ、幅および深さを形成する面を有するカバー溝と、
を備え、
前記カバーが前記ハウジングに接続可能であり、前記ハウジングが前記ストリッパ領域の表面に形成された前記カバー溝にわたって延在し、
前記ハウジングとカバーとの間に回転可能に配置された複数の羽根を有するインペラであって、前記複数の羽根が前記カバー溝に対し動作可能な関係で配置される、インペラをさらに備える、ポンプ。
【請求項１５】
前記複数の羽根に圧力軽減機構をさらに備える、請求項１４に記載のポンプ。
【請求項１６】
前記羽根の間に延在する少なくとも１つの仕切りをさらに備える、請求項１４に記載のポンプ。
【請求項１７】
前記複数の羽根の各々が、基部および部分を有し、前記圧力軽減機構が前記基部と前記部分との間に延在する、請求項１４に記載のポンプ。
【請求項１８】
前記複数の羽根のうちの少なくとも１つの羽根が、前記羽根の長さに沿った一部分の厚さが前記羽根の先端および前記羽根の基部の厚さより大きいように、テーパ状の幅を有する、請求項１７に記載のポンプ。
【請求項１９】
前記複数の羽根のうちの前記少なくとも１つの羽根が、テーパ状の幅を有していない、請求項１６に記載のポンプ。
【請求項２０】
前記カバーが、前記ハウジングに接続されたときに前記ハウジングの前記円環体および前記ストリッパ領域と整列する円環体およびストリッパ領域を有する、請求項１４に記載のポンプ。
【請求項２１】
ハウジングと、
前記ハウジングに接続可能なカバーと、
前記ハウジングとカバーとの間に回転可能に配置された複数の羽根を有するインペラであって、前記複数の羽根が前記ハウジングと前記カバーとの間に動作可能な関係で配置されている、インペラと、
を備え、
前記複数の羽根のうちの少なくとも１つが圧力軽減機構を有し、前記複数の羽根のうちの少なくとも１つが圧力軽減機構を有していない、ポンプ。
【請求項２２】
前記羽根の間に延在する少なくとも１つの仕切りをさらに備える、請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２３】
前記仕切りが前記羽根の高さと交差し、かつ上部流れ領域および下部流れ領域を形成し、前記上部流れ領域が、前記複数の羽根と前記カバーとの間の動作可能な関係によって形成され、前記下部流れ領域が、前記複数の羽根と前記ハウジングとの相互作用によって形成される、請求項２２に記載のポンプ。
【請求項２４】
前記複数の羽根の各々が、基部および部分を有し、前記圧力軽減機構が前記基部と前記部分との間に延在する、請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２５】
前記複数の羽根のうちの少なくとも１つの羽根が、前記羽根の長さに沿った一部分の厚さが前記羽根の先端および前記羽根の基部の厚さより大きいように、テーパ状の幅を有する、請求項２４に記載のポンプ。
【請求項２６】
前記ハウジングの円環体およびストリッパ領域と、
前記ハウジングの前記ストリッパ領域の表面に形成されたハウジング溝であって、その長さ、幅および深さを形成する面を有する、ハウジング溝と、
前記カバーの円環体およびストリッパ領域と、
前記ストリッパ領域の表面に形成されたカバー溝であって、その長さ、幅および深さを形成する面を有する、カバー溝と、
をさらに備える、請求項２１に記載のポンプ。
【請求項２７】
前記カバーの前記円環体および前記ストリッパ領域が、前記カバーが前記ハウジングに接続されたときに前記ハウジングの前記円環体および前記ストリッパ領域と整列し、前記インペラが、前記カバーと前記ハウジングとの間に回転可能に配置される、請求項２６に記載のポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２００６年１月１１日に出願された米国特許出願第１１／３３０，２７１号明細書の一部継続出願である、２００６年１１月３０日に出願された米国特許出願第１１／６０６，６６９号明細書のＰＣＴ国際出願である。上記出願の開示内容は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
本発明は、自動車で使用される二次空気ファンに関する。
【背景技術】
【０００３】
エンジンが低温始動状態になる場合、二次空気流ファンを使用して、エンジンの排気系統に空気を注入することができる。排気系統に空気を注入する理由は、排気系統に酸素が存在し、過剰な炭化水素を燃焼させるようにするためである。これはまた、触媒コンバータが効率よく機能するかまたはより短時間で最適な温度に達するのにも役立つ。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
二次空気流システムにおいて空気の移動をもたらすために、インペラファンを使用することができる。二次空気流システムで発生する可能性のある１つの現象は、「デッドヘッド（ｄｅａｄ  ｈｅａｄ）」状態と呼ばれるものである。デッドヘッド状態は、インペラからの空気流または出力流路が閉塞する場合である。言い換えれば、インペラ構造により、ポンプは、比較的高圧でデッドヘッドに達し、下流弁が閉じるのを妨げる。
【０００５】
さらに、圧力が上昇すると、モータによって消費される電流が増大する。これは、車両電気系統に対する妨げであるため、望ましくない状態である。したがって、デッドヘッド状態における圧力を低減し、したがって消費する電流の量を低減する、インペラを開発することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、円環体とストリッパ領域とを備えたハウジングを有するポンプに関する。ストリッパ領域は、ポンプの入口と出口との間の領域である。ストリッパ領域は、その表面にハウジング溝が形成されている。ハウジング溝は、溝の長さおよび幅を形成する面を有する。ハウジング溝は、前記ハウジング溝の前記面に少なくとも１つのテーパ状の深さ部分を有する。ポンプはまた、ハウジングおよびカバーに接続可能なカバーも有する。カバーは、ストリッパ領域の表面に形成されたハウジング溝にわたって延在する。インペラが、インペラ枠から外側に半径方向に延在する複数の羽根を有し、インペラは、ハウジングとカバーとの間に回転可能に配置される。カバーおよび複数の羽根は、前記ハウジング溝に対し動作可能な関係で配置される。
【０００７】
本発明のさらなる適用範囲は、以下に提供する詳細な説明から明らかとなろう。詳細な説明および特定の例は、本発明の好ましい実施形態を示しているが、単に例示の目的であるように意図されており、本発明の範囲を限定するようには意図されていないことが理解されるべきである。
【０００８】
本発明は、詳細な説明および添付図面からより完全に理解されるであろう。
【０００９】
本発明は、詳細な説明および添付図面からより完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】インペラファンの斜視図である。
【図１ａ】羽根の平面図であり、線Ａ−Ａが羽根の厚さを示している。
【図１ｂ】単一羽根の側面図であり、線Ｂ−Ｂが羽根の高さを示している。
【図２】インペラファンの断面図である。
【図３】二次空気ポンプの流量特性、背圧特性および電流特性を示す折れ線グラフである。
【図４】仕切りのないインペラファンの斜視図である。
【図５ａ】テーパ状の深さ部分が形成されているハウジング溝を有するポンプハウジングの断面図である。
【図５ｂ】テーパ状の深さ部分が形成されているカバー溝を有するポンプカバーの断面図である。
【図６】図５ａのハウジングの部分切欠き断面図である。
【図７】組み立てられたカバー、ハウジングおよびインペラ組立体の側断面図である。
【図８】インペラファンの代替実施形態の部分切欠き斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
好ましい実施形態の以下の説明は、本質的に単に例示的なものであり、決して本発明、その適用または使用を限定するように意図されるものではない。
【００１２】
図１、図１ａ、図１ｂおよび図２を参照すると、インペラファンが概して１０で示されており、インペラ１０はケーシング１２を有している。ケーシング１２は、入口（図示せず）と出口（図示せず）とを有しており、そこで、空気が、それぞれケーシング１２に流れ込みかつケーシング１２から流れ出る。インペラ１０の中心には内部半径方向面１４があり、それは軸方向穴を形成し、そこでシャフト（図示せず）が軸方向穴内に延在することができる。そして、インペラファン１０は回転することができる。インペラファン１０は、少なくとも１つの半径方向支持体１６を有しており、それは、内部半径方向面１４の円周方向に隔置されており、外部半径方向面１８に向かって半径方向に延在している。したがって、半径方向支持体１６は、内部半径方向面１４を外部半径方向面１８に接続する。
【００１３】
羽根３２が、インペラ枠２６の円周方向に隔置されている。外部半径方向面１８の周囲に羽根３２を隔置することにより、羽根３２の各々の間に羽根溝３４が形成される。羽根３２は、インペラ枠２６に接続される基部３５を有している。羽根３２は、外部傾斜面４２も基部３５もインペラ枠２６から一直線に半径方向に延在しないように、一部分４０において角度が付けられている。羽根３２は内部傾斜面３８と外部傾斜面４２とを有しており、それらは部分４０において相接し、羽根３２がインペラ枠２６から延在する角度は、変更が可能である。したがって、部分４０は、羽根３２の長さに沿ったいかなる場所であってもよい。
【００１４】
さらに、羽根３２は、図１ａに示すテーパ状の厚さを有している。図１ａは、インペラ１０から分離された単一羽根３２の平面図を示している。図１ａにおいて、羽根の厚さを線Ａ−Ａで示す。したがって、羽根３２は、基部３５および羽根先端３３における厚さより部分４０における厚さの方が大きい。羽根３２の厚さは、その長さに沿って変更が可能であってもよく、または一定であってもよい。
【００１５】
図１ｂおよび図２は、図１および図１ａに示す個々の羽根の側面図を示す。図１ｂでは、羽根３２の高さを線Ｂ−Ｂに沿って示す。各羽根３２の基部３５と部分４０との間には、圧力軽減機構（ｆｅａｔｕｒｅ）３７がある。この圧力軽減機構３７は、羽根３２の高さが変化する湾曲凹部であり、羽根がケーシング１２内で移動する際に圧力軽減をもたらす。特に、圧力軽減機構３７は、ポンプの入口と出口との間の圧力を軽減し、それによりデッドヘッド状態における圧力が低減する。仕切り３６を、羽根３２の高さに沿った任意の位置に配置することができる。さらに、仕切り３６は、基部３５から羽根３２の先端３３までの任意の場所に半径方向に延在することができる。
【００１６】
羽根３２の高さにおける圧力軽減機構３７は、インペラファン１０の流量特性を変化させ、それにより、標準インペラファンによってもたらされるデッドヘッド圧力と比較した場合、デッドヘッド圧力が低減する。羽根３２は、圧力軽減機構３７との組合せで、すべて、インペラファン１０によって提供される圧力軽減に寄与する。仕切り３６が使用される場合、それは、上部流れ領域４８および下部流れ領域５０をもたらす。仕切り３６とともに羽根３２を有するインペラファン１０は流れを増大させ、仕切り３６のないインペラファンは流れを低減させる。
【００１７】
羽根３２の圧力軽減機構３７および仕切り３６は、上部流れ領域４８における流量と下部流れ領域５０における流量とをもたらす。上部流れ領域４８および下部流れ領域５０にはともに、圧力軽減機構３７を介して封止領域に沿った入口と出口との間に圧力漏れがある。この漏れにより、上部流れ領域４８および下部流れ領域５０において圧力が低減し、それによりデッドヘッド圧力が低減する。したがって、デッドヘッド圧力の低減により、インペラファン１０によって消費される電流の量も低減する。
【００１８】
図４は、インペラ１０の羽根３２間に仕切りが延在していない一実施形態を示す。しかしながら、羽根３２は依然として圧力軽減機構３７を有している。
【００１９】
図３を参照すると、インペラファン１０を使用する二次空気システムと標準インペラファン（本発明のような羽根構造を有していないもの）との間で、流量特性、背圧特性および電流特性が比較されている。線５２は、標準インペラファンの流量特性および背圧特性を示す。線５６は、標準インペラファンにおいて背圧が増大するに従い、電流が増大し続けることを示している。したがって、標準インペラファンにより、背圧が、二次空気システムに対して大きすぎる最終値まで増大し、流量が０．０Ｌ／分であるときに背圧は２２ｋＰａを上回る。しかしながら、二次空気システムにおいてインペラファン１０が使用される場合、線５４によって示すように、背圧は、標準インペラファンほどに高い最大背圧に達しない。したがって、流量が０．０Ｌ／分であるとき、背圧は約２２ｋＰｚであり、それは標準デッドヘッド状態を下回る。したがって、インペラファン１０のデッドヘッド圧力は、標準インペラより約２０％低い。同様に、インペラファン１０の消費電流は、デッドヘッド状態にある標準インペラファンより、デッドヘッド状態において約２５％低い。さらに、線５６は、背圧が上昇するに従い、標準インペラファンによって車両電気系統（図示せず）から消費される電流の量を示している。二次空気システムにおいてデッドヘッド状態が望まれる場合、背圧が２５ｋＰａを超えると、システムは適切に機能しない可能性がある。これら高い背圧により、６０Ａを超える高電流ドレインがもたらされる。しかしながら、インペラファン１０により、最大背圧が２５ｋＰａ未満となるだけでなく、標準ファンほどの大量の電流が消費されない。したがって、インペラファン１０によって車両電気系統に課される負担は小さくなる。
【００２０】
図５〜図７を参照すると、ポンプ１００の代替実施形態が示されている。ポンプ１００は、ハウジング１０２と、ポンプ１００が組み立てられるときにハウジング１０２に接続可能なカバー１０４と、を有している。
【００２１】
カバー１０４は、入口１０６および出口１０８を有している。カバー１０４はまた、円環体（ｔｏｒｕｓ）１１０も有しており、それは、入口１０６と出口１０８との間の空気流の経路を画定している。カバー１０４のストリッパ領域１１２が、入口１０６と出口１０８とを分離している。ストリッパ領域１１２は、出口１０８から入口１０６までの間の流れを封止する封止面を形成している。本発明のこの特定の実施形態は、カバー１０４に位置する入口１０６および出口１０８を示すが、入口１０６および出口１０８がハウジング１０２に位置することは本発明の範囲内にある。ストリッパ領域１１２は、入口１０６と出口１０８との間に圧力軽減を提供するカバー溝１１４を有している。カバー溝１１４は、長さ、幅および深さを形成する面を有している。カバー溝１１４は、ストリッパ領域１１２を横切って連続的であってもよく、または複数の断続的な溝であってもよい。カバー溝の長さ、幅および深さもまた変化してもよい。
【００２２】
ハウジング１０２は、ポンプ１００が組み立てられるときにカバー１０４の円環体１１０と整列する円環体１１６を有する。カバー１０４およびハウジング１０２の両方に円環体があることは、本発明には必須ではない。ハウジング１０２の円環体１１６は、入口１０６と出口１０８との間の空気流の経路を画定している。ハウジング１０２もまた、カバー１０４のストリッパ領域１１２と整列するストリッパ領域１１８を有している。ストリッパ領域１１８もまた、入口１０６と出口１０８との間の流れを封止する封止面を形成することができる。ハウジング溝１２０は、長さ、幅および深さを形成する面を有している。ハウジング溝１２０は、ストリッパ領域１１８を横切って連続的であってもよく、または複数の断続的な溝であってもよい。ハウジング溝１２０の長さ、幅および深さもまた変化してもよい。ハウジング溝１２０は、前記ハウジング溝１２０の前記面に少なくとも１つのテーパ状の深さ部分を有している。
【００２３】
ハウジング溝１２０はまた、ポンプ１００の圧力軽減機構を補助する。しかしながら、ハウジング１０２およびカバー１０４が両方とも、本発明の利点が実現されるために各々溝を有していることは必要ではない。１つの溝のみが使用されることは本発明の範囲内にある。
【００２４】
図８を参照すると、変更されたインペラファン２００を有する本発明の別の実施形態が示されている。インペラファン２００は、圧力軽減機構３７を有する羽根２０２と、圧力軽減機構を有しておらずかつ羽根２０２と交互になっている羽根２０４と、を有している。本発明のこの特定の実施形態は、羽根２０４から交互になっている羽根２０２を示すが、羽根が実質的に任意の順序で配置されることは本発明の範囲内にある。たとえば、２つ以上の羽根に圧力軽減機構があるか、または２つ以上の羽根に圧力軽減機構がないことが可能である。羽根の構成は、所与の用途の特定の必要によって決まる。
【００２５】
本発明の説明は、本質的に単に例示的なものであり、したがって、本発明の要旨から逸脱しない変形は、本発明の範囲内にあるように意図されている。かかる変形は、本発明の趣旨および範囲から逸脱するものとみなされるべきではない。
【図１】
2010511826.tif 000003
【図１ａ】
2010511826.tif 000004
【図１ｂ】
2010511826.tif 000005
【図２】
2010511826.tif 000006
【図４】
2010511826.tif 000007
【図５ａ】
2010511826.tif 000008
【図５ｂ】
2010511826.tif 000009
【図６】
2010511826.tif 000010
【図７】
2010511826.tif 000011
【図８】
2010511826.tif 000012
【図３】
2010511826.tif 000013
【国際調査報告】
2010511826.tif 000014
2010511826.tif 000015