(57)【要約】【課題】作動流体の吸入方向とポンプの回転方向を一致させるとともに、ポンプのモータに作動流体を経由させることにより、吸入効率を向上させ、かつモータを冷却が可能な側流方式の外装型ポンプを提供する。【解決手段】流動チャンバ110と、流動チャンバ110内に設けられた回転自在の流体移送部140と、流体移送部140の回転方向に対して接線方向に作動流体を流入及び吐出する吸入口112a及び吐出口113aと、流動チャンバ110の一側に設けられ、流体移送部140に回転力を供給するためのモータを内蔵した回転力供給部120とを有し、回転力供給部120内にモータを冷却するための冷媒を循環させる側流方式LPG用外装型ポンプ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動チャンバ110と、流動チャンバ110内に設けられ、流動チャンバ110内の空間部111の容積を周期的に変化させて作動流体を吸入及び排出する回転自在の流体移送部140と、流体移送部140の回転方向に対して接線方向に作動流体を流入及び吐出する吸入口112a及び吐出口113aと、流動チャンバ110の一側に設けられ、流体移送部140に回転力を供給するためのモータを内蔵した回転力供給部120とを有し、回転力供給部120内にモータを冷却するための冷媒を循環させることを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項２】
請求項１に記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、回転力供給部120は、冷媒を導入する冷媒導入口122と、冷媒を吐出する冷媒吐出部150とを有することを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、流体移送部140は、シリンダ144と、シリンダ144の内部に配置され、回転力供給部120の回転軸121により回転するロータ142と、ロータ142の外周に配置されるローラ143と、シリンダ144を挟む第１プレート141及び第２プレート145とを有し、第１プレート141は円板状の平坦部141aの中央に形成された円形部とその両側に扇形に突出する突出部141bとを有し、第２プレート145は円板状の平坦部145aの中央に形成された円形部とその両側に扇形に突出する突出部145bとを有し、かつ第２プレート145の中央に回転力供給部120の回転軸121が貫通するための貫通孔145cが設けられていることを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、流動チャンバ110には、回転力供給部120から延在する回転軸121が貫通するための回転軸貫通孔115と、回転軸121と回転軸貫通孔115との間を塞ぐためのシーリング部材116とが設けられていることを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、流動チャンバ110は、流動チャンバ110内に設けられ、流体移送部140に作動流体を注入する吸入孔112b及び作動流体を吐出する吐出孔113bと、流動チャンバ110の外側に設けられ、吸入孔112b及び吐出孔113bにそれぞれ連結する吸入口112a及び吐出口113aとを有することを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、回転力供給部120のモータに内蔵される回転子Rの内部に直線状に傾斜して貫通した第１循環ラインR10を有することを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれかに記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、回転力供給部120のモータの回転子Rに装着される回転軸121の側面に設けられたネジ部121aと、ネジ部121aと螺合するように、回転子Rの内部に形成された第２循環ラインR20とを有することを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、回転力供給部120の表面に形成された平坦部120aと、平坦部120a上に設けられた熱電素子131と、熱電素子131上に設けられた放熱板132と、放熱板132上に設けられたファン133とを有することを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれかに記載の側流方式LPG用外装型ポンプにおいて、流動チャンバ110の表面に設けられた熱電素子131と、熱電素子131上に設けられた放熱板132と、放熱板132上に設けられたファン133とを有することを特徴とする側流方式LPG用外装型ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は側流方式のLPG用外装型ポンプに関し、特に作動流体の吸入方向とポンプの回転方向を一致させて吸入効率を向上させるとともに、冷媒をポンプのモータ周囲に循環させることにより、ポンプの性能を維持し、かつモータの冷却可能な側流方式LPG用外装型ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ポンプとはエネルギーを印加して流体を移送させる装置を言い、タービンの回転により流体に運動エネルギーを供給するターボポンプと、空間容積を周期的に変化させて流体を吸入及び排出させる容積型ポンプと、その他の特殊型ポンプとに分けられる。容積型ポンプは使用流量は少ないが、油圧が非常に高いので、自動車の燃料ポンプとして使われている。
【０００３】
近年では、環境に優しい燃料であるLPGを自動車燃料として使用する液状LPG噴射（LPLI : Liquid Phase LPG Injection）方式が用いられている。液状LPG噴射方式として、従来では燃料タンク内にポンプを装着する内装型ポンプが用いられていたが、故障が発生したら燃料タンクと一緒に入れ替える必要があるため、最近では燃料ラインにポンプを設置する外装型燃料ポンプが提案されている。
【０００４】
しかしながら、外装型燃料ポンプの場合、燃料の吸入方向とポンプの回転方向とが直交しているため、吸入時に流動抵抗が発生し、結果的に吸入効率が低下するという問題があった。
【０００５】
このような問題を解決するために、燃料の吸入方向と回転方向が同一である側流方式のポンプが提案されている。しかしながら、ポンプに内蔵されたモータを冷却する手段がないという問題がある。すなわち、内装型ポンプの場合、燃料タンクに充填された燃料により冷却し、一般的な外装型ポンプの場合、外装型ポンプ及びそれに内蔵されたモータを燃料が経由することにより冷却する。しかしながら、側流方式外装型ポンプの場合、燃料がモータを経由しないためモータを冷却できず、モータの性能が低下するという問題があった。
【０００６】
この問題を克服するために、モータのまわりにオイルを充填させ、モータとの熱伝逹により、モータから熱を放出させて冷却を行う方法が提案されている。しかしながら、単にオイルを充填したのみでは、その放熱性能に限界があり、特に低温で蒸発するLPGを燃料として使用する場合、燃料が気化してキャビテーションが発生する場合がある。キャビテーションの発生により、ポンプから吐出される燃料の吐出量が不規則になり、エンジンが不調になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従って本発明の目的は、作動流体の吸入方向とポンプの回転方向を一致させるとともに、ポンプのモータに作動流体を経由させることにより、吸入効率を向上させ、かつモータを冷却し、もってポンプの性能を維持することが可能な側流方式の外装型ポンプを提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、モータの回転子内に循環ラインを設け、循環ラインを通じてモータ部に冷媒を循環させることにより、冷媒として低温で気化するLPG燃料を使う場合にも、キャビテーションの発生を抑制可能なLPG用外装型ポンプのオイル循環構造を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、回転力供給部と流動チャンバの表面に、冷却用の熱電素子を取り付けることにより、冷却性能を向上させた冷却構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、流体移送部の回転方向に対して接線方向に作動流体が移送されるように、空間容積を周期的に変化させて作動流体を吸入及び排出する流体移送部を有する流動チャンバと、流体移送部に回転力を供給するためのモータを有する回転力供給部とを設け、回転力供給部に冷媒が導入される冷媒導入口を設け、回転力供給部の一側に冷媒を吐出する冷媒吐出部を装着することにより、ポンプの性能を維持し、かつモータの冷却可能な側流方式LPG用外装型ポンプが得られることを発見し、本発明に想到した。
【００１１】
すなわち本発明の側流方式LPG用外装型ポンプは、流動チャンバ110と、流動チャンバ110内に設けられ、流動チャンバ110内の空間部111の容積を周期的に変化させて作動流体を吸入及び排出する回転自在の流体移送部140と、流体移送部140の回転方向に対して接線方向に作動流体を流入及び吐出する吸入口112a及び吐出口113aと、流動チャンバ110の一側に設けられ、流体移送部140に回転力を供給するためのモータを内蔵した回転力供給部120とを有し、回転力供給部120内にモータを冷却するための冷媒を循環させることを特徴とする。
【００１２】
回転力供給部120は、冷媒を導入する冷媒導入口122と、冷媒を吐出する冷媒吐出部150とを有するのが好ましい。
【００１３】
流体移送部140は、シリンダ144と、シリンダ144の内部に配置され、回転力供給部120の回転軸121により回転するロータ142と、ロータ142の外周に配置されるローラ143と、シリンダ144を挟む第１プレート141及び第２プレート145とを有し、第１プレート141は円板状の平坦部141aの中央に形成された円形部とその両側に扇形に突出する突出部141bとを有し、第２プレート145は円板状の平坦部145aの中央に形成された円形部とその両側に扇形に突出する突出部145bとを有し、かつ第２プレート145の中央に回転力供給部120の回転軸121が貫通するための貫通孔145cが設けられているのが好ましい。
【００１４】
流動チャンバ110には、回転力供給部120から延在する回転軸121が貫通するための回転軸貫通孔115と、回転軸121と回転軸貫通孔115との間を塞ぐためのシーリング部材116とが設けられているのが好ましい。
【００１５】
流動チャンバ110は、流動チャンバ110内に設けられ、流体移送部140に作動流体を注入する吸入孔112b及び作動流体を吐出する吐出孔113bと、流動チャンバ110の外側に設けられ、吸入孔112b及び吐出孔113bにそれぞれ連結する吸入口112a及び吐出口113aとを有するのが好ましい。
【００１６】
回転力供給部120のモータに内蔵される回転子Rの内部に直線状に傾斜して貫通した第１循環ラインR10を有するのが好ましい。
【００１７】
回転力供給部120のモータの回転子Rに装着される回転軸121の側面に設けられたネジ部121aと、ネジ部121aと螺合するように、回転子Rの内部に形成された第２循環ラインR20とを有するのが好ましい。
【００１８】
回転力供給部120の表面に形成された平坦部120aと、平坦部120a上に設けられた熱電素子131と、熱電素子131上に設けられた放熱板132と、放熱板132上に設けられたファン133とを有するのが好ましい。
【００１９】
流動チャンバ110の表面に設けられた熱電素子131と、熱電素子131上に設けられた放熱板132と、放熱板132上に設けられたファン133とを有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、作動流体の吸入方向とポンプの回転方向を一致させるとともに、ポンプのモータに冷媒を経由させることにより、吸入効率を向上させ、かつモータの冷却が可能な側流方式LPG用外装型ポンプが得られる。
【００２１】
作動流体がポンプのモータ部を通過しないため、作動流体の温度の上昇が少なく、圧力の上昇や耐久性の低下等が抑えられる。熱電素子を用いることにより、冷却性能をさらに向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の側流方式の外装型ポンプは、図１に示すように、大別して作動流体を吸入してエンジン側に吐出する流動チャンバ110と、流動チャンバ110に回転力を供給する回転力供給部120とから構成される。流動チャンバ110内には、流動チャンバ110内の空間部111の容積を周期的に変化させて作動流体を吸入及び排出する流体移送部140が配置されている。流動チャンバ110の側面には、作動流体が吸入及び排出される吸入口112a及び吐出口113aが設けられている。流体移送部140を回転させるためのモータを内蔵した回転力供給部120が流動チャンバ110の下部に設けられている。このような構成にすることで、作動流体の吸入方向と流体移送部140の回転方向とが一致するため、流動抵抗が減少し、もって吸入効率が向上する。
【００２３】
流体移送部140は、図１及び図２に示すように、リング状のシリンダ144の内側にロータ142が配置され、ロータ142にローラ143が設けられている。大韓民国登録特許第505821号に開示したように、ロータ142及びローラ143の旋回運動により、空間部111の容積を周期的に変化させて作動流体が吸入及び吐出される。吸入及び吐出される作動流体の流動経路は、第１プレート141と第２プレート145により制御される。
【００２４】
第１プレート141及び第２プレート145は類似の形状を有し、図１及び図５に示すように、第１プレート141及び第２プレート145の円板状の平坦部141a、145a上にそれぞれ突出部141b、145bが突出している。突出部141b、145bは、円形の中央部と、中央部の両側に設けられた扇形に外周部とを有する。第２プレート145の中央には、モータから延在している回転軸121が貫通するための回転軸貫通孔145cが形成されている。
【００２５】
図２は第１プレート141、シリンダ144及び第２プレート145が組み立てられた状態を示す。作動流体の流動の説明の便宜上、ロータ142及びローラ143は省略している。ロータ142及びローラ143の旋回運動により、作動流体が第１プレート141の平坦部141aとシリンダ144との間及び第２プレート145の平坦部145aとシリンダ144との間の片側に形成される吸入間隙Ｉを通じて吸入され、吸入間隙Ｉの反対側に形成される吐出間隙Ｏを通じて吐出される。
【００２６】
流体移送部140を通じて移送される作動流体は、図３に示すように、流動チャンバ110の側面に設けられた吸入口112aから、吸入口112aと連通する吸入孔112bを介して流体移送部140が収容されている空間部111に吸入される。吸入された作動流体は、流動チャンバ110の吸入孔112b側に設けられた吐出孔113bを介して吐出口113aより排出される。このような構成により、作動流体の流動方向が流体移送部140の回転方向と同じになり、吸入効率が向上する。
【００２７】
流体移送部140により流動する作動流体が回転力供給部120へ漏洩することを防止するため、流動チャンバ110と回転力供給部120とは互いに隔離されているのが好ましい。しかしながら、このような構成では作動流体が回転力供給部120を経由しないため、回転力供給部120には別途の冷却装置が必要となる。
【００２８】
回転力供給部120の上部側面には冷媒を導入する冷媒導入口122が設けられ、回転力供給部120の下部には冷媒を吐出する冷媒吐出部150が装着されている。冷媒吐出部150は、回転力供給部120に装着されるカバー152と、下部に設けられた冷媒吐出口151とからなる。冷媒導入口122から冷媒を導入して冷媒吐出口151から吐出することで、冷媒が回転力供給部120内に内蔵されているモータを経由して流動するため、モータが冷却される。
【００２９】
冷媒が充填されている燃料タンク（図示せず）の内圧（約２bar）を利用して、冷媒導入口122に冷媒を導入する。冷媒として作動流体（LPG燃料）を使用しても良い。
【００３０】
このような構成にすることにより、ポンプの吸入効率が向上するとともに、モータの冷却により過熱を防止してポンプの性能を維持することができる。作動流体が熱くなった回転力供給部120を通過せずに流動チャンバ110のみを通過するため、作動流体の温度上昇が一般的のポンプと比べて小さく、それに伴う圧力の上昇、耐久性の低下等も防止できる。
【００３１】
流動チャンバ110には、図３に示すように、モータから延在する回転軸121が貫通するための回転軸貫通孔115が設けられている。回転軸貫通孔115により、流動チャンバ110内で流動する作動流体が回転力供給部120へ漏洩するおそれがあるため、図４に示すように、回転軸貫通孔115にシーリング部材116を取り付けるのが好ましい。
【００３２】
モータは、周囲に取り付けられた固定子の内部で、電流の相互作用により回転子を回転させることにより駆動力を発生させている。本発明では、冷媒の循環ラインを回転子の内部に設けるのが好ましく、それにより冷媒を循環させて冷却性能を向上させることができる。
【００３３】
図６は直線状の第１循環ラインR10を用いた本発明の一実施例を示す。説明の便宜上、回転力供給部120において、回転子Rと回転軸121のみを示す。第１循環ラインR10は、固定子（図示せず）により回転する回転子Rの内部に設けられており、回転子R内部を直線状に傾斜して貫通している。
【００３４】
第１循環ラインR10を有する回転子Rを回転させると、第１循環ラインR10内の冷媒は、図７に示すように、第１循環ラインR10の内壁に力Fで押し付けられる。力Fは第１循環ラインR10に対して水平方向の分力Ftと垂直方向の分力Fnに分けることができ、分力Ftにより冷媒が吐出口R12に押し出される。この原理により、吐出口R12から冷媒が排出されれば、その空いた空間に吸入口R11から冷媒が再び充填される。このような過程を繰り返すことにより、回転力供給部120に充填されている冷媒が第１循環ラインR10を通じて循環される。
【００３５】
冷媒が循環することにより、第１循環ラインR10で熱を吸収した冷媒が回転力供給部120の表面で大気により冷却され、図８に示すように、冷却された冷媒が再び第１循環ラインR10に流入されることで、回転力供給部120が冷却される。
【００３６】
螺旋状の第２循環ラインR20を用いた本発明の別の実施例を図９に示す。この例では、回転軸121上にネジ部121aを設け、回転子Rには、ネジ部121aが螺合するように、第２循環ラインR20が形成されている。回転軸121のネジ部121aが第２循環ラインR20に螺合した状態で回転子Rを回転させることにより、ネジ部121aと第２循環ラインR20との間をオイルが循環する。
【００３７】
回転力供給部120及び流動チャンバ110上に熱電素子を設置して冷却性能を向上させる構成について図10を参照して以下説明する。回転力供給部120の表面は凹凸形状になっており、周囲の大気との接触面積が最大になるようにしている。回転力供給部120の表面の一部には、熱電素子を付着させるために、平坦な形状の平坦部120aが形成されている。熱電素子131とは、異なる２種の金属を接合して電流を流した時、金属の一方の面から熱を放射し、他方の面から熱を吸収する効果を利用して冷却を行うものを言う。
【００３８】
熱電素子131の熱を吸収する側を平坦部120aに装着し、熱を放出する側に放熱板132を装着する。放熱板132は熱電素子131が吸収した熱を外側へ放出するためのものであり、その性能を向上させるため、表面が凹凸形状になっている。放熱板132から放出される熱を冷却させるために、放熱板132の上にファン133を設けても良い。流動チャンバ110の側面にも、回転力供給部120の場合と同様に、熱電素子131、放熱板132及びファン133を設けても良い。
【産業上の利用可能性】
【００３９】
本発明は、燃料の吸入方向とポンプの回転方向を一致させるとともに、ポンプのモータに冷媒を経由させることにより、吸入効率を向上させ、かつモータの冷却が可能な側流方式の外装型ポンプに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施例による外装型ポンプの分離斜視図である。
【図２】流体移送部の要部を示す断面斜視図である。
【図３】流動チャンバを示す断面図である。
【図４】本発明の一実施例による外装型ポンプの断面図である。
【図５】第１プレートを示す斜視図である。
【図６】オイル冷却構造の一例を概略的に示す斜視図である。
【図７】オイル冷却構造の原理を示す図である。
【図８】オイル冷却構造の一例の使用状態を示す断面図である。
【図９】オイル冷却構造の別の例を示す斜視図である。
【図１０】熱電素子の冷却構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００４１】
110・・・流動チャンバ
111・・・空間部
112a，112b・・・吸入孔
113a，113b・・・吐出孔
115・・・回転軸貫通孔
116・・・シーリング部材
120・・・回転力供給部
120a・・・平坦部
121・・・回転軸上
121a・・・ネジ部
131・・・熱電素子
132・・・放熱板
133・・・ファン
140・・・流体移送部
141・・・第１プレート
142・・・ロータ
143・・・ローラ
144・・・シリンダ
145・・・第２プレート
150・・・冷媒吐出部
151・・・冷媒吐出口
152・・・カバー
R・・・固定子
R10・・・第１循環ライン
R20・・・第２循環ライン
【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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