JPS6238891A - 再生ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は再生ポンプ形式のインペラを持ち該インペラに
よって第１段流路と第２段流路の少なくとも２つの流路
を介して流体の圧力を増大させ、吐出する形式のポンプ
装置においてインペラに働く半径方向圧力を低減してポ
ンプ性能を改善したものに関する。

そして、このような再生ポンプ装置は例えば自動車の燃
料をエンジンに供給するのに使用されるものであるが、
その他種々の用途にも使用できるものである。

（従来の技術） この種のポンプ装置として、特開昭５７−２０６７９５
号公報に開示されたものがある。このポンプ装置は、円
盤の周面に多数の羽根溝を有する１つのインペラが回転
すると、流体が第１段流路で昇圧され、さらに第２段流
路に行って該第２段流路で流体が増圧されるものである
。

このポンプは、吸込口から流体がポンプ室内に入り、第
１段流路の始端を通って、第１段流路の終端に至り、さ
らに第２段流路の始端に流体が導入され、次に第２段流
路の終端に至って、さらに、吐出口に流体が吐出される
ものである。

そして、この公知のポンプ装置においては、第１段流路
の始端近傍に吸込口が存在するが、この吸込口の位置と
第２段流路の始端とは極めて接近している。さらに、第
１段流路の終端と吐出口とも極めて接近した位置に配置
されている。

このようなポンプ装置においては、インペラに働く半径
方向圧力が大きくなりインペラと該インペラ周辺のポン
プ室内壁との摩擦力が大きくなって動力損失が大きいと
いう欠点があった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

すなわち、上述の従来のポンプ装置においては、第１段
流路と第２段流路とを流れる流体の圧力によってインペ
ラに半径方向圧力の不均一が生じ、この不均一によって
インペラとポンプ室の間、あるいはインペラと該インペ
ラを駆動する回転軸との間の摩擦力が増大し、動力損失
を生じたのである。よって、本発明はこのような半径方
向圧力のアンバランスの少ない再生ポンプ装置を提供す
ることを目的とするものである。

〔発明の構成〕

このために本発明においては再生ポンプ装置において、
第１段流路の始端（１０）と第２段流路の始端（１５）
とがインペラ（３）の中心から見て実質１８０度反対方
向に存在するように、すなわち相対向するように配置し
たものである。また第１段流路の終端（１２）と第２段
流路の終端（１６）とがインペラ（３）の中心から見て
実質１８０度反対方向に存在するように、すなわち相対
向するように配置したものである。

そして、第１段流路と第２段流路とは連結通路（１３）
によって結ばれるが、この連結ｉｌ路（１３）は次のも
のから構成した。すなわち、第１段流路の終端（１２）
とインペラ中心部の連通穴（２）とを結ぶ第１段側接続
流路（１Ｂ）　、および、前記連通穴（２）、および、
第２段側接続流路の始端（１５）と連通穴（２）とを結
ぶ第２段側接続流路　（１９）とから連結通路（１３）
を形成した。

言い換えれば、流体が第１段流路を通ってインペラ中心
部の連通穴に至り、さらに第２段流路に接続されるよう
にしたものにおいて、第１段流路の始端と第２段流路の
始端とを相対向させ第１段流路の終端と第２段流路の終
端とを相対向させるものである。

〔作　用〕

これにより、インペラの外周部に作用する流体の半径方
向圧力の分布は次のようになる。すなわちインペラの外
周３６０度の圧力分布を取った場合にすなわち吸込口付
近のインペラ外周部を角度０度としてインペラの回転方
向に一周した時、つまり３６０度終点色した時の圧力分
布において、第１段流路では吸込口から昇圧されて第１
段流路の終点に至り、その終点で総吐出圧Ｐのほぼ１／
２だけ昇圧される。さらに、第２段流路を通って吐出口
に至り、前記の総吐出圧Ｐにほぼ接近する。

このような圧力分布においてインペラに働く半径方向圧
力はインペラの外周部での第１段流路圧力と第２段流路
圧力の平均圧力である。すなわちインペラ外周部の特定
の部分に働く圧力はそのインペラの特定部分に作用する
第１段流路の圧力と第２段流路の圧力との平均圧力であ
る。そしてこの圧力が加わっている場合にインペラにど
のような半径方向圧力が作用するかといえば、この特定
部分の平均圧力と反対側すなわち１８０度離れた部分の
インペラの別の部分に作用する平均圧力との差によって
生ずる圧力であるということができる。

すなわち、インペラの周面には各流路によって圧力の分
布が生ずるが、インペラに働く有害な半径方向押圧力は
１８０度離れた部分に生じる平均圧力の差によって発生
するということができる。

ところが、上述の構造とすることによってこの１８０度
離れたインペラ外周部に働く平均圧力の差の分布は極め
て少なくなりインペラはポンプ室内で動力損失の少ない
状態で効率よく回転することになる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明においてはインペラに大きな
半径方向押圧力が作用することがないので、インペラに
働く摩擦損失が少なく′なり再生ポンプ装置の効率を向
上させることができる。言い換えれば、同一の吐出圧力
では流量を増加させることができ、小型で高性能な再生
ポンプ装置にすることができる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図乃至第４図は第１実施例を示し、第５図と第６図
は該第１実施例のインペラの表と裏の平面形状を示すも
のである。また第７図、第８図は上記第１実施例の特性
と従来ポンプ装置の特性を示し、第９図は上記第１実施
例のポンプ装置と従来ポンプ装置との効率の変化を示す
グラフである。

第１図において、１は羽根溝でありインペラ３の外周面
に多数設けられている。２はインペラ３の中心部に形成
された連通穴である。４は連通穴２の中に一部が挿入さ
れた回転軸、５はポンプケースであって前記インペラ３
を取り囲み、該ポンプケース５内にポンプ室を形成する
ものである。７は吸込口１１に接続された第１段流路で
あって、全体としてほぼＣ字型の流路を形成している。

また、８は第２段流路であって連結通路１３を介して第
１段流路に接続され、これも全体としてＣ字型の流路を
形成している。

第２図、第４図には前述の第１段流路７と第２段流路８
ならびにこれらを連結する連結通路１３の平面形状を示
しである。そして、第２図、第４図において９は仕切壁
部分であり、１０は第１段流路の始端である。そして１
２は第１段流路の終端、１５は第２段流路の始端、１６
は第２段流路の終端であって吐出口１７に接続されてい
る。

第２図の１８は第１段側接続流路であり第４図の１９は
第２段側接続流路であってこれらは前述の連結通路１３
の主要部をなすものである。

第１図においてポンプケース５は次の３つの構成部分か
らなる。すなわち２０はインレット側ハウジングであっ
て、吸込口１１が一体的に設けられている。２１はリン
グ形状の壁を構成したサイドハウジング５２２はアウト
レット側ハウジングである。そしてこれらインレット側
ハウジング２０とサイドハウジング２１とアウトレット
側ハウジング２２から成るポンプケース５によつインペ
ラ３の回りを取り囲んでいる。

第１図の２３はインペラ凹部であり、連通穴２の中の構
成部分である。２４は爪型継手であり、インペラ凹部２
３の中に挿入されている。２５はインペラ四部２３に隣
接して形成されたインペラ薄肉部であって、このインペ
ラ薄肉部の中央部には貫通穴２６が形成され、この貫通
穴２６の周囲には継手挿入穴２７が複数個設けられてい
る。

この状態は第５図において明らかである。すなわち、イ
ンペラの中央部には貫通穴２６が形成され、その周囲に
４つの継手挿入穴２７が存在する。

なお、第５図は第１図において上方から見た平面図であ
り、インペラ四部２３は見えていない。２８は調心軸受
であり、回転軸４を軸支している。

２９は軸受保持板であり、弾力性のある金属板からなり
、調心軸受２８を支持しており、軸受保持板２９内には
流体が通る孔を複数個設けである。

３０はモータのアーマチャコア、３１は回転子、３２は
筒形ハウジングであり、モータのヨークを形成する。

３３はモータの界磁をなすマグネット、３４は整流子、
３５は整流子に摺接するように設けられたブラシ、３６
は吐出側ハウジングであり、樹脂により成形され、前述
の筒形ハウジング３２内に保持されている。３７は逆止
弁、３Ｂは吐出パイプである。

次にインペラ周辺の詳細構造について述べると、インペ
ラ３の上部にはポンプケース５を形成するインレット側
ハウジング２０が設けられ、該インレット側ハウジング
２０の中心には中心凹部３９が形成されている。そして
、インレット側ハウジング２０とこれに隣接するサイド
ハウジング２１とは位置決めビン４０によって位置決め
されている。アウトレット側ハウジング２２は前述の軸
受保持板２９ならびに調心軸受２８を支持するポンプケ
ースの一部であり、該アウトレット側ハウジング２２と
サイドハウジング２Ｉとはこれも位置決めビン４０によ
って位置決めされている。

そして第１図においてインペラ３の下側と上側すなわち
インペラ３の裏側と表側とはインペラ凹部２３から貫通
穴２６を介して連通している。またインペラ凹部２３か
ら継手挿入孔２７と継手の先端爪４２との間の隙間をも
介して互いに連通している。すなわち、インペラ３中央
部には連通穴２が存在し、この連通穴２によってインペ
ラの表と裏が連通ずるのであるが、この場合の連通穴は
インペラ凹部２３と貫通穴２６と継手挿入孔２７とで構
成されている。　゛ 上記構成において作動説明をする。

バッテリー電源によってブラシ３５に電源が供給される
と、整流子３４を介して回転子３１に電流が流れ、モー
タが回転する。そして、回転軸４が回転し、回転軸４と
一体的に連結された爪型継手２４が回転する。爪型継手
２４の先端爪４２にはインペラ薄肉部２５に形成された
継手挿入孔２７と係合しているため爪型継手２４が回転
することによってインペラ３が回転する。インペラ３の
周面はポンプケース５との間に微少なりリアランスを介
して対向しているため、インペラはポンプケース５の中
で回転する。

そして、インペラの周面には閉羽根型の構造を持つ羽根
溝１が多数設けられているため、該インペラは再生ポン
プとして作動する。

すなわち、第２図において吸込口１１から吸入された流
体、この場合は燃料タンク内のガソリンがＣ字形状の第
１段流路７内に流れる。この流れる向きは第２図におい
て矢印で示した通りであり、流体は第１段流路の始端１
０から第１段流路終端１２に至り、さらに連結通路１３
を成す第１段側接続流路１８を通ってインレット側ハウ
ジング２０中央部の中心四部３９に至る。

中心凹部３９の燃料は連通穴２を介してインペラ３の裏
側に到達する。即ち、貫通穴２６、継手挿入孔２７の間
隙部、インペラ凹部２３を介してインペラ３の裏側に至
り、アウトレット側ハウジング２０中心の中心四部４１
に到達する。そして、第２段側接続流路１９から第２段
流路の始端１５を通って第２段流路の終端１６に至り、
吐出口１７から吐出され燃料はアウトレット側ハウジン
グ２２の外部であるところの回転子３１の周辺部に至る
。そして回転子３１とマグネット３３との間の隙間を通
って整流子３４周辺に至り、さらに燃料は逆止弁３７を
押し開き、吐出パイプ３８から図示せぬ吐出配管を介し
て車両エンジンに至るものである。そしてこのポンプは
燃料タンク内に収納され、燃料タンク内の燃料を車両エ
ンジンの燃料噴射装置に供給する高圧型の燃料ポンプと
して使用されている。

次にインペラ３の周面に働く流体圧の分布について説明
する。第７図は縦軸にインペラ３の周面に働く圧力を取
り、横軸にインペラ３０周面の位置を示す角度を表示し
たものである。そして、角度０度は吸込口近傍であり、
符号１１で示している。そしてこの角度０度の吸込口１
１近傍からインペラの回転方向に３６０度回転した、す
なわち１周した圧力分布を示すのが第７図である。１７
は吐出口近傍の圧力、１５は第２段流路の始端、１２は
第１段流路の終端近傍の圧力作用位置を示すものである
。

曲線１は第１段流路７によって昇圧される状態を示すも
のであり、吸込口１１から徐々に圧力が立ち上がり、１
２の第１段流路の終端においては圧力の高さはＰ／２と
なる。ここでＰは吐出口近傍の圧力である。曲線２は第
２段流路８によってインペラ周面に作用する圧力分布を
示すものであり、第２段流路の始端１５ではほぼ圧力は
Ｐ／２付近であり、この第２段流路の始端１５から昇圧
され吐出口１７では圧力はＰにまで昇圧されている状態
を示している。インペラ３の周面ば第１段流路７と第２
段流路８とに接しているため、このインペラ３の周面に
は曲線１の圧力と曲線２の圧力とが作用する。よって、
インペラ３の周面では曲線１と曲線２の平均圧力、すな
わち曲線３の圧力が作用していることになる。

一方、曲線４は曲線３を基に作成したものであり、曲線
４は曲線３に比べて１８０度離れた部分のインペラの外
周面に作用する半径方向圧力を示している。この曲線４
は曲線３から容易に作図できるものであり、曲ｖＡ３の
任意の角度の位置においてその位置から１８０度進んだ
部分の圧力をプロットすれば描かれるものである。すな
わち曲線３はインペラ外周の任意の角度に作用する圧力
を表し、曲線４はその任意の位置と１８０度離れた反対
側の部分に作用する圧力を表している。そして、実際に
インペラ３に作用する半径方向圧力、すなわちインペラ
３をポンプケース５の内周壁に押しつけたり、インペラ
３とこれを駆動する回転軸４側の爪型継手２４との間に
働く有害な半径方向圧力は曲線３と曲線４との合成圧力
となる。すなわち任意のインペラ３の外周の部分に働く
圧力からこれと反対側の位置に働く圧力を差し引いた圧
力がインペラに作用する半径方向圧力となる。

そして、この圧力は第７図においてハツチングを施した
部分に相当し、極めて小さな圧力となることが判明する
。

一方、第８図は従来装置の半径方向圧力を示す曲線図で
ある。この第８図において、１１”、１５′で示される
部分は従来装置の吸入口相当部および第２段流路の始端
相当部であり、これらはほぼ同一の角度位置に存在する
。また１２°、１７゜で示される部分は従来装置の第１
段流路の終端相当部ならびに吐出口相当部を示していま
す。この第８図において曲線１゛は第１段流路がインペ
ラ外周部に作用する圧力を示している。すなわち曲線１
”に示されるように吸込口１１°から圧力はしだいに高
くなり、第１段流路の終端相当部１２゛において圧力は
ほぼＰ／２に相当する。また曲線２゛は第２段流路がイ
ンペラ３の外周部に及ぼす圧力を示している。すなわち
曲１１２°で示されるように吐出ロ１７°相当部分では
圧力はほぼＰに相当し、第２段流路の始端相当部１５゛
では圧力はＰ／２である。次に曲線４゛は曲ｆｉ３’　
を基にして作成した曲線であり、曲線３゛よりも１８０
度進んだ部分の圧力を描いたものである。そして：第８
図の従来装置においてはインペラに作用する有害な半径
方向圧力は曲線３゛　と曲線４゛　との差に相当する図
示の大きなハンチング部分に相当する。すなわち従来ポ
ンプにおいては、大きな半径方向圧力がインペラに発生
し、インペラとポンプケースとの間に大きな摩擦力が発
生する。

第９図は第７図、第８図で示したポンプ装置の効率の変
化を示すものであり、図中ηは効率％を示し、Ｐｏは吐
出圧力ｋ　ｇ　／　ｃ　ｍ　２を示している。

そして、実線は第７図に示した本発明実施例、破線は第
８図に示した従来装置を示している。そしく１８） て横軸に流量Ｑ（１／Ｈｒ）を示している。この第９図
から明らかなように、本発明においては効率が非常に良
く、かつ同一流量における吐出圧力も従来装置よりは上
まわっている。

次にその他の実施例について説明する。

第１０図乃至第１２図に示すものは、本発明の第２実施
例を示すものであり、連結通路１３を構成する第１段側
接続流路１８と第２段側接続流路１９とが共に湾曲した
形状で構成されるものである。すなわち第１２図で示さ
れる如く、第１段側接続流路は流れこんできた流体が第
１段流路の終端から滑らかに中心凹部３９側に移動する
ように流路が湾曲されている。また第１０図に示すよう
に、中心凹部４１から流れ出る流路が滑らかに第２段流
路に流れ込むように第２段側接続流路１９も湾曲した形
状となっている。すなわちこの第２実施例の如く構成す
れば、第１段流路７と第１段側接続流路とを結ぶ連結部
も角度が緩やかになり、流体は急激な変化をさけられ、
滑らかに流れることになる。また、第２段流路８と第２
段側接続流路１９とを連結する部分の流路の角度も緩や
かになりここを流れる流体の摩擦損失が少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる再生ポンプ装置の第１実施例を示
す縦断面図、第２図は第１図のｔｒ−曲線に沿う一部断
面部、第３図は第１図に示したインペラ部分の立面図、
第４図は第１図に示した矢印ＴＶ−ＩＶ線に沿う一部断
面図である。第５図および第６図は上記第１図に示した
ポンプ装置のインペラの上面図および下面図である。第
７図は上記第１実施例のポンプ装置のインペラに作用す
る半径方向圧力の分布を示す曲線、第８図は従来装置の
半径方向圧力の分布を示す曲線、第９図は上記第１実施
例と従来装置を比較して示すポンプ効率と吐出圧力の流
量に対する変化割合を示すグラフである。第１０図ない
し第１２図は本発明装置の第２実施例を示すもので、第
１０図は前述の第４図に相当する一部断面図、第１１図
は第３図に相当する立面図、第１２図は第２図に相当す
る一部断面図である。 １・・・羽根溝、２・・・連通穴、３・・・インペラ、
４・・・回転軸、５・・・ポンプケース、６・・・第１
段流路、７・・・第２段流路、９・・・仕切壁、１０・
・・第１段流路の始端、１１・・・吸込口、１２・・・
第１段流路の終端。 １３・・・連結通路、１５・・・第２段流路の始端、１
６・・・第２段流路の終端、１７・・・吐出口、１８・
・・第１段側接続流路、１９・・・第２段側接続流路。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 第１図 昏ピ般ε緻Ｐ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）円盤の両側面の外周部に複数の羽根溝（１）が形
   成され、中心部に前記両側面を結ぶ連通穴（２）が形成
   されたインペラ（３）、該インペラ（３）を回転させる
   ための回転軸（４）、前記インペラ（３）を収納するポ
   ンプケース（５）、前記ポンプケースの内壁と前記イン
   ペラ（３）とにより前記インペラ（３）の両側面の外周
   部にそれぞれ形成された環状の第１段、第２段流路（７
   ）、（８）、 前記第１段、第２段流路（７）、（８）の一部をそれぞ
   れ仕切る仕切壁（９）、 前記第１段流路の始端（１０）に連結された吸込口（１
   １）、 前記第１段流路の終端（１２）と前記第２段流路の始端
   （１５）を連結する連結通路（１３）、および前記第２
   段流路の終端（１６）に連結された吐出口（１７）とを
   備えた再生ポンプ装置において、 前記第１段流路の始端（１０）と前記第２段流路の始端
   （１５）とが前記インペラ（３）の中心から見て実質１
   ８０度反対方向に存在するところの点対称位置にそれぞ
   れ配置されており、 前記第１段流路の終端（１２）と、前記第２段流路の終
   端（１６）とが前記インペラ（３）の中心からて実質１
   ８０度反対方向に存在するところの点対称位置にそれぞ
   れ配置されており、 かつ前記連結通路（１３）は、前記第１段流路の終端（
   １２）と前記インペラ中心部の連通穴（２）とを結ぶ第
   １段側接続流路（１８）と、前記連通穴（２）と、前記
   第２段流路の始端（１５）と前記連通穴（２）とを結ぶ
   第２段側接続流路（１９）とから成ることを特徴とする
   再生ポンプ装置。
2. （２）前記第１段側接続流路（１８）ならびに前記第２
   段側接続流路（１９）は湾曲した形状を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の再生ポンプ装置
   。