(57)【要約】【課題】圧力損失が低減され、ポンプ効率が向上する過流ポンプを提供する。【解決手段】ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２が形成する略円弧形状のポンプ通路３０は、円弧通路部３１、出口通路部３２および接続通路部３３から構成される。吸入口に連通する円弧通路部３１と吐出口２６に連通する出口通路部３２とを接続する接続通路部３３では、ケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２が曲線状に形成されている。これにより、円弧通路部３１から出口通路部３２にかけて流体通路の断面積の変化は小さくなる。そのため、接続通路部３３において、流体通路の断面積は急拡大することがなく、流体の圧力損失が低減される。したがって、吐出される流体の圧力が向上し、ポンプ効率を高めることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入口と吐出口とを接続する溝状の流体流路が略円弧状に形成されているケーシングと、
前記ケーシングに対し回転可能に設けられ、前記流体流路に面する複数の羽根片が形成されているインペラとを備える過流ポンプであって、
前記流体流路は、前記ケーシングの周方向へ所定の角度範囲で円弧状に形成されている円弧通路部と、前記吐出口へ連通し流路の断面積が流体の流れ方向に沿って概ね均一な出口通路部と、前記円弧通路部と前記出口通路部とを接続する接続通路部とを有し、
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、前記接続通路部の中心軸を含み前記ケーシングの軸方向に伸びる面で切断した断面において、曲線状に形成されていることを特徴とする過流ポンプ。
【請求項２】
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、円弧曲線であることを特徴とする請求項１記載の過流ポンプ。
【請求項３】
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、サイクロイド曲線であることを特徴とする請求項１記載の過流ポンプ。
【請求項４】
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、放物曲線であることを特徴とする請求項１記載の過流ポンプ。
【請求項５】
吸入口と吐出口とを接続する溝状の流体流路が略円弧状に形成されているケーシングと、
前記ケーシングに対し回転可能に設けられ、前記流体流路に面する複数の羽根片が形成されているインペラとを備える過流ポンプであって、
前記流体流路は、前記ケーシングの周方向へ所定の角度範囲で円弧状に形成されている円弧通路部と、前記吐出口へ連通し流路の断面積が流体の流れ方向に沿って概ね均一な出口通路部と、前記円弧通路部と前記出口通路部とを接続する接続通路部とを有し、
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、前記接続通路部の中心軸を含み前記ケーシングの軸に垂直な方向へ伸びる面で切断した断面において、前記ケーシングの径方向外側が曲線状に形成されていることを特徴とする過流ポンプ。
【請求項６】
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、円弧曲線であることを特徴とする請求項５記載の過流ポンプ。
【請求項７】
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、サイクロイド曲線であることを特徴とする請求項５記載の過流ポンプ。
【請求項８】
前記接続通路部を形成する前記ケーシングの内壁は、放物曲線であることを特徴とする請求項５記載の過流ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体を加圧して圧送する過流ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両のエンジンに燃料を供給する燃料ポンプ、あるいはエンジンの排気エミッションを低減するために排気中に外部から空気を供給する給気ポンプとして過流ポンプが用いられている（例えば、引用文献１参照）。このような過流ポンプでは、ケーシングが形成する円弧状の流体通路に回転体としてのインペラが回転可能に設けられている。例えばモータなどによりインペラを回転させることにより、インペラの羽根片によって流体は吸入口から吸入される。そして、吸入された流体は、流体通路で加圧され、吐出口から吐出される。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−２８８３８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の過流ポンプでは、円弧状の流体通路の端部は、吐出口に接続している。このとき、流体通路の端部と吐出口との接続部では、形状を簡単にするために接続部を形成するケーシングの内壁は一般に直線状に形成されている。接続部においてケーシングの内壁を直線状にする場合、流体通路と吐出口とを接続する接続部では、流体通路および吐出口の流路に比較して断面積が急激に変化する。特に、接続部では、断面積が急激に拡大し、流体の圧力の低下を招く。その結果、加圧された流体には圧力損失が生じ、ポンプ効率の低下を招くという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、圧力損失が低減され、ポンプ効率が向上する過流ポンプを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１、２、３または４記載の発明では、流体流路は円弧通路部と出口通路部との間に接続通路部を有している。接続通路部を形成するケーシングの内壁は、接続通路部の中心軸を含みケーシングの軸方向へ伸びる面で切断した断面において、曲線状に形成されている。これにより、接続通路部では流路の断面積が緩やかに変化するとともに、インペラとの距離が大きくなる部分では接続通路部の断面積が小さくなる。これにより、接続通路部における流路断面積の急激な拡大が低減され、流路断面積の変化率が小さくなる。したがって、円弧通路部において加圧された流体の圧力損失が低減され、ポンプ効率を向上することができる。
【０００７】
請求項５、６、７または８記載の発明では、流体流路は円弧通路部と出口通路部との間に接続通路部を有している。接続通路部を形成するケーシングの内壁は、接続通路部の中心軸を含みケーシングの軸に垂直な方向へ伸びる面で切断した断面において、ケーシングの径方向外側が曲線状に形成されている。これにより、接続通路部では流路の断面積が緩やかに変化するとともに、インペラとの距離が大きくなる部分では接続通路部の断面積が小さくなる。これにより、接続通路部における流路断面積の急激な拡大が低減され、流路断面積の変化率が小さくなる。したがって、円弧通路部において加圧された流体の圧力損失が低減され、ポンプ効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の複数の実施形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による過流ポンプを図２に示す。過流ポンプ１０は、例えば車両に搭載されているエンジンの排気通路に空気を供給するポンプである。なお、過流ポンプ１０が加圧および吐出する流体は、空気などの気体に限らず、例えば燃料や水などの液体であってもよい。過流ポンプ１０は、吸入した流体を加圧するポンプ部２０と、ポンプ部２０を駆動するモータ部５０とを備えている。過流ポンプ１０は、略円筒状のハウジング１１を備えている。ハウジング１１の内壁面には、周方向へ永久磁石１２が環状に設置されている。永久磁石１２の内周側には、環状の永久磁石１２と同心円上に回転子５１が配置されている。
【０００９】
ポンプ部２０は、ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２およびインペラ２３を有している。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２は、特許請求の範囲のケーシングを構成している。ケーシング本体２１、ケーシング２２およびインペラ２３の中心軸は、過流ポンプ１０の中心軸と一致している。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２は、図３に示すように周方向へ略Ｃ字形状の流体流路としてのポンプ流路３０を形成している。図２に示すように、ケーシング本体２１とケーシングカバー２２との間には、インペラ２３が回転可能に収容されている。ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２は、例えばアルミニウムのダイカストにより形成されている。ケーシング本体２１は、ハウジング１１の軸方向の一方の端部側に圧入により固定されている。
【００１０】
ケーシング本体２１の中央部には、軸受１３が設置されている。ケーシングカバー２２は、ケーシング本体２１に被せられた状態でハウジング１１の一方の端部にかしめなどにより固定されている。ケーシングカバー２２の中央部には、スラスト軸受１４が設置されている。回転子５１のシャフト５２は、一方の端部が軸受１３により回転可能に径方向に支持されるとともに、スラスト軸受１４により軸方向の荷重が支持されている。シャフト５２の他方の端部は、軸受１５により回転可能に径方向に支持されている。
【００１１】
インペラ２３は、図３に示すように円板状に形成されている。インペラ２３は、径方向外側の端部に周方向へ配列された複数の羽根片２４を有している。羽根片２４は、それぞれインペラ２３の回転方向へ均一な間隔で形成されている。
ケーシングカバー２２は、図２に示すように吸入口２５を有している。ポンプ流路３０において周縁部に羽根片２４を有するインペラ２３が回転すると、吸入口２５からポンプ流路３０へ流体が吸入される。ポンプ流路３０に吸入された流体は、インペラ２３の回転により加圧され、図３に示す吐出口２６から図２に示すようにモータ部５０のポンプ室５３へ吐出される。吐出口２６は、図３に示すようにケーシング本体２１に形成されている。
【００１２】
ハウジング１１の他方の端部、すなわちケーシング本体２１およびケーシングカバー２２の反対側には、モータケーシング５４および吐出側カバー６０が設置されている。モータケーシング５４は、吐出側カバー６０とハウジング１１との間に挟み込まれている。吐出側カバー６０は、かしめによりハウジング１１に固定されている。モータケーシング５４は、ポンプ室５３と吐出側カバー６０の流体通路６１とを接続する接続通路５５を有している。
【００１３】
吐出側カバー６０は、シャフト５２の外周側に流体吐出部６２およびコネクタ６３を有している。流体吐出部６２は、流体通路６４および調圧弁６５を有している。流体通路６４は、調圧弁６５によって開閉される。過流ポンプ１０の内部における流体の圧力が所定値よりも大きくなると、調圧弁６５は流体通路６４を開放する。
【００１４】
図示しない電源からコネクタ６３に供給された電力は、図示しないブラシおよび整流子を経由して回転子５１のコイルへ供給される。これにより、回転子５１が回転すると、回転子５１およびシャフト５２とともにインペラ２３が回転する。インペラ２３が回転すると、吸入口２５からポンプ流路３０に流体が吸入される。ポンプ流路３０に吸入された流体は、インペラ２３の各羽根片２４から運動エネルギーを受けてポンプ流路３０から吐出口２６を経由してポンプ室５３へ吐出される。ポンプ室５３に吐出された流体は、回転子５１の周囲および流体吐出部６２を経由して過流ポンプ１０の外部へ供給される。
【００１５】
次に、ポンプ流路３０について詳細に説明する。
ポンプ流路３０は、図３に示すように円弧通路部３１、出口通路部３２および接続通路部３３から構成されている。円弧通路部３１は、ポンプ流路３０の大部分を占め、ケーシング本体２１およびケーシングカバー２２の周方向へ所定の角度範囲で形成されている。出口通路部３２は、吐出口２６の近傍を構成しており、ポンプ流路３０の吐出口２６側の端部を構成している。接続通路部３３は、円弧通路部３１と出口通路部３２とを接続している。すなわち、円弧通路部３１の吸入口２５と反対側の端部は、接続通路部３３に接続している。また、出口通路部３２の吐出口２６とは反対側の端部は、接続通路部３３に接続している。これにより、接続通路部３３は、一方の端部が円弧通路部３１に接続し、他方の端部が出口通路部３２に接続している。
【００１６】
ポンプ流路３０は、上述のようにケーシング本体２１とケーシングカバー２２との間に形成されている。これにより、接続通路部３３の中心軸Ｌ１を含み過流ポンプ１０の中心軸方向へ伸びる面で切断した断面では、図１に示すように接続通路部３３はケーシング本体２１のケーシングカバー２２側の内壁４１とケーシングカバー２２のケーシング本体２１側の内壁４２との間に形成される。一方円弧通路部３１および出口通路部３２では、流体の流れ方向に沿って流路の断面積が概ね均一である。そのため、円弧通路部３１および出口通路部３２を形成するケーシング本体２１の内壁およびケーシングカバー２２の内壁は、流路の中心軸Ｌ１と概ね平行となっている。
【００１７】
これに対し、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２は、図１に示す断面において曲線状に形成されている。すなわち、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１の内壁４２およびケーシングカバー２２の内壁４２は、流体の流れ方向に沿って曲面状となっている。図１に示す断面において、ケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２は、円弧曲線状に形成されている。なお、図１に示す断面において、ケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２は、円弧曲線状に限らず、サイクロイド曲線状、放物曲線状、インボリュート曲線あるいは対数曲線に形成することもできる。
【００１８】
上述のように、ケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２を図１に示す断面において曲線状に形成することにより、接続通路部３３における流路の断面積の変化は緩やかになる。図３に示すように、接続通路部３３では、出口通路部３２側ほどインペラ２３の羽根片２４の端部との距離が大きくなる。そのため、インペラ２３を除いた流路の断面積は出口通路部３２側ほど大きくなる。一方、ケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２を曲線状にすることにより、インペラ２３を除いた流路の断面積は出口通路部３２側ほど小さくなる。その結果、内壁４１および内壁４２を曲面状にすることによる接続通路部３３における流路の断面積の減少と、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１およびケーシングカバー２２とインペラ２３との距離の増加にともなう流路の断面積の増大とが相殺され、全体として接続通路部３３における流路断面積の変化率は小さくなる。
【００１９】
これにより、図４に示すように接続通路部３３における流路の断面積は、図１および図３に示すＡ点からＢ点にかけてほとんど変化しない。その結果、本実施形態の場合、接続通路部３３における流路の断面積は、接続通路部３３の断面積としてある設定値Ｓを設定したとき、接続通路部３３の位置に関わらずこの設定値Ｓの±５％以内に収まる。ここで、Ａ点は、図１および図３に示すように円弧通路部３１と接続通路部３３との境界部である。また、Ｂ点は、図１および図３に示すように接続通路部３３と出口通路部３２との境界部である。上述のように、接続通路部３３の断面積の変化を±５％以内に収めることにより、図５に示すように過流ポンプ１０から吐出される流体の圧力とポンプ効率との関係は後述する比較例に比べて良好となる。
【００２０】
図６には、比較例による過流ポンプのポンプ通路の断面を示している。図６に示す断面は、第１実施形態の図１に示す断面と対応する。比較例では、本実施形態の図１と同一の断面において、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１の内壁４１とケーシングカバー２２の内壁４２とが円弧通路部３１から出口通路部３２にかけて直線的に形成されている。この場合、上述のように接続通路部３３の出口通路部３２側では、接続通路部３３を形成する内壁とインペラ２３の羽根片２４との距離が拡大する。そのため、図４に示すように流路の断面積は、接続通路部３３において位置Ａから位置Ｂにかけて一旦急激に増加する。その結果、図５に示すように、特に吐出される流体の圧力が高くなると、本実施形態に比較してポンプ効率が低下する。
【００２１】
以上のように、本発明の第１実施形態では、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２は、円弧曲線状などの曲線状に形成されている。これにより、円弧通路部３１から出口通路部３２にかけて接続通路部３３においてインペラ２３の羽根片が遠ざかる場合でも、接続通路部３３における流体通路の断面積の変化は小さくなる。したがって、接続通路部３３において、円弧通路部３１で加圧された流体に圧力損失が生じることがなく、吐出される流体の圧力が向上し、ポンプ効率を高めることができる。
【００２２】
（第２、第３実施形態）
本発明の第２、第３実施形態による過流ポンプをそれぞれ図７または図８に示す。なお、第１実施形態と実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
第２実施形態では、図７に示す接続通路部３３の中心軸Ｌ１を含み過流ポンプ１０の中心軸に対し垂直な断面において、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１およびケーシングカバー２２の径方向外側の内壁４３は曲線状に形成されている。このように、接続通路部３３の径方向外側におけるケーシング本体２１およびケーシングカバー２２の内壁４３を曲線状に形成することにより、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１およびケーシングカバー２２とインペラ２３との間の距離の増加にともなう接続通路部３３の流路断面積の変化量を調整することができる。接続通路部３３の流路断面積の変化量を調整することにより、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１およびケーシングカバー２２の内壁４３からインペラ２３が遠ざかる場合でも、接続通路部３３の流路断面積の変化を小さくすることができる。したがって、接続通路部３３における流体の圧力損失が低減され、ポンプ効率を高めることができる。
【００２３】
第３実施形態では、図８および図９に示すように第１実施形態と第２実施形態とを組み合わせている。すなわち、第３実施形態では、図９に示す断面において接続通路部３３を形成するケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２を曲線状に形成するとともに、図８に示すように接続通路部３３の径方向外側におけるケーシング本体２１およびケーシングカバー２２の内壁４３を曲線状に形成している。このように、接続通路部３３を形成するケーシング本体２１の内壁４１およびケーシングカバー２２の内壁４２と、径方向外側の内壁４３との形状を組み合わせることにより、接続通路部３３における流路の断面積の変化率を任意かつ精密に制御することができる。したがって、第３実施形態では、接続通路部３３における流体の圧力損失が低減され、ポンプ効率を高めることができる。
【００２４】
以上説明したように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図３のＩ−Ｉ線における断面を示す断面図。
【図２】本発明の第１実施形態による過流ポンプの断面を示す概略図。
【図３】図２のIII−III線における断面を示す断面図。
【図４】ポンプ流路の位置と流路断面積との関係を示す概略図。
【図５】過流ポンプの吐出圧力とポンプ効率との関係を示す概略図。
【図６】比較例による過流ポンプであって、図３のＩ−Ｉ線における断面に対応する断面図。
【図７】本発明の第２実施形態による過流ポンプであって、図２のIII−III線における断面に対応する断面図。
【図８】本発明の第３実施形態による過流ポンプであって、図２のIII−III線における断面に対応する断面図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線における断面を示す断面図。
【符号の説明】
【００２６】
１０  過流ポンプ、２１  ケーシング本体（ケーシング）、２２  ケーシングカバー（ケーシング）、２３  インペラ、２４  羽根片、２５  吸入口、２６  吐出口、３０  ポンプ流路（流体流路）、３１  円弧通路部、３２  出口通路部、３３  接続通路部、４１  内壁、４２  内壁、４３  内壁
【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】
2007162483.tif 000009
【図８】
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【図９】
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