流体ポンプ
【課題】インペラとポンプケーシングとの摺動抵抗を低減し、ポンプ効率を向上可能な流体ポンプを提供する。
【解決手段】筒状のハウジング１０は、吐出口４２０を有するエンドカバー１１と吸入口４１０を有するポンプカバー６０により端部が塞がれている。シャフト３１を回転駆動するモータ部２０は、ポンプカバー６０とポンプカバー６０との間に設けられている。ポンプケーシング５０は、モータ部２０とポンプカバー６０との間に設けられ、ポンプ室４３を形成している。インペラ７０は、略円板状で、シャフト３１に接続され、ポンプ室４３に回転可能に収容されている。インペラ７０は、羽根溝７６が回転方向に複数形成されている。インペラ７０は、径方向外側から径方向内側に向かうにつれてポンプケーシング５０の吐出口４２０側の面である第１の内壁面５１に近づくように、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている。
【解決手段】筒状のハウジング１０は、吐出口４２０を有するエンドカバー１１と吸入口４１０を有するポンプカバー６０により端部が塞がれている。シャフト３１を回転駆動するモータ部２０は、ポンプカバー６０とポンプカバー６０との間に設けられている。ポンプケーシング５０は、モータ部２０とポンプカバー６０との間に設けられ、ポンプ室４３を形成している。インペラ７０は、略円板状で、シャフト３１に接続され、ポンプ室４３に回転可能に収容されている。インペラ７０は、羽根溝７６が回転方向に複数形成されている。インペラ７０は、径方向外側から径方向内側に向かうにつれてポンプケーシング５０の吐出口４２０側の面である第１の内壁面５１に近づくように、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入口から吸入した流体を吐出口から吐出する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラの回転により、吸入口から流体を吸入し、インペラの回転方向に沿って形成されたポンプ通路において流体を昇圧し、昇圧した流体を吐出口から吐出する流体ポンプが知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載されている流体ポンプとしてのウエスコポンプでは、２つのポンプケーシングにより形成される収容部にインペラが収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３２０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の流体ポンプでは、吸入口側に向かって凸となるようにインペラが形成されている。ポンプケーシングは、インペラと向き合う内壁面が、インペラの形状に沿うように、非平面状に形成されている（特許文献１の図６参照）。これにより、インペラを収容するポンプケーシングとインペラとの間の無駄なクリアランスが減少するため、ポンプ効率の向上が図られる。
【０００５】
しかしながら、上述の流体ポンプでは、インペラの回転により流体が昇圧されると、インペラの吐出口側の面に作用する流体の圧力はインペラの吸入口側の面に作用する流体の圧力より大きくなる。吐出口側の面と吸入口側の面とにおけるこのような圧力差により、インペラは、ポンプケーシングの吸入口側に押されるようになる。これによりインペラが回転軸に沿って吸入口側に移動すると、インペラと上述の非平面状に形成されたポンプケーシングの内壁面との摺動抵抗が増大し、ポンプ効率が悪化する虞がある。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、インペラとポンプケーシングとの摺動抵抗を低減し、ポンプ効率を向上可能な流体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に記載の流体ポンプは、ハウジング、ポンプカバー、エンドカバー、モータ部、ポンプケーシング、およびインペラを備えている。
ハウジングは、筒状に形成されている。ポンプカバーは、吸入口を有し、ハウジングの一方の端部を塞ぐようにして設けられている。エンドカバーは、吐出口を有し、ハウジングの他方の端部を塞ぐようにして設けられている。
【０００７】
モータ部は、ポンプカバーとエンドカバーとの間に設けられ、ハウジングの軸方向に延びるシャフトを有し、当該シャフトを回転駆動する。
ポンプケーシングは、ポンプカバーとモータ部との間に設けられ、ポンプカバーとの間にポンプ室を形成する。
インペラは、略円板状で、ポンプ室に回転可能に収容されている。インペラは、回転軸と同軸にシャフトに接続され、シャフトとともに回転する。インペラには、羽根溝が回転方向に複数形成されている。ここでいう「同軸」とは、厳密に同軸でなくてもよい。
【０００８】
ポンプケーシングは、第１の内壁面および当該第１の内壁面に形成された第１ポンプ通路を有している。第１の内壁面は、ポンプ室の吐出口側端面を形成し、インペラに向かい合っている。第１の内壁面は、平面状に形成されている。第１ポンプ通路は、インペラの羽根溝に対応するように形成され、吐出口に連通している。
【０００９】
ポンプカバーは、第２の内壁面および当該第２の内壁面に形成された第２ポンプ通路を有している。第２の内壁面は、ポンプ室の吸入口側端面を形成し、インペラに向かい合っている。第２の内壁面は、平面状に形成されている。第２ポンプ通路は、インペラの羽根溝に対応するように形成され、吸入口に連通している。
インペラは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて第１の内壁面に近づくように、第１の内壁面側に凸となる形状に形成されている。
【００１０】
これにより、インペラが回転すると、第２の内壁面から第１の内壁面へ向かう向きの揚力がインペラに作用する。この揚力は、インペラの回転により流体が昇圧されるときに吸入口側である第２の内壁面側に向かってインペラが押される力に対して、向きが反対である。このため、インペラの回転により流体が昇圧されるときに、回転軸に沿って第２の内壁面側にインペラが移動することが抑制される。
すなわち、本発明では、第２の内壁面にインペラが接触することによる摺動抵抗の増大が抑制されるため、結果としてポンプ効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明をより具体的に例示するものである。本発明では、インペラは、回転軸を含む縦断面において、吐出口側の端面である第１端面および吸入口側の端面である第２端面が、径方向外側から中央に向かうにつれて、第１の内壁面に近づくように曲線状に形成されることで、第１の壁面に向かって凸となる形状に形成されている。すなわち、本発明のインペラは、第１の内壁面に向かって傘状に凸となる形状に形成されている。
【００１２】
また、インペラは請求項３に記載のように形成されることが例示される。本発明では、インペラは、回転軸を含む縦断面において、吐出口側の端面である第１端面および吸入口側の端面である第２端面が、径方向外側から中央に向かうにつれて第１の内壁面に近づくように直線状に形成されることで、第１の内壁面に向かって凸となる形状に形成されている。
【００１３】
請求項２および３に記載された発明では、いずれも第１端面および第２端面が第１の内壁面側に凸となる形状にインペラが形成されている。これにより、第２の内壁面から第１の内壁面へ向かう向きの揚力がインペラに作用するため、第２の内壁面にインペラの第２端面が接触することによる摺動抵抗の増大が抑制される。結果としてポンプ効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、インペラは、回転軸を含む縦断面において、羽根溝の径方向外側の壁面が、第１の内壁面側から第２の内壁面側に向かうにつれて、回転軸に近づくように傾斜している。これにより、第２の内壁面から第１の内壁面へ向かう向きの揚力がインペラに効果的に作用するため、第２の内壁面にインペラの第２端面が接触することによる摺動抵抗の増大が抑制され、結果としてポンプ効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の流体ポンプの構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態のインペラをポンプカバー側から見た模式図である。
【図３】（ａ）はポンプケーシングに形成された第１ポンプ通路を示す模式図であり、（ｂ）はポンプカバーに形成された第２ポンプ通路を示す模式図である。
【図４】第１実施形態のインペラの断面を示す模式図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】第１実施形態の流体ポンプのインペラの作動を示す特性図である。
【図７】比較形態の流体ポンプのインペラの作動を示す特性図である。
【図８】第２実施形態のインペラの断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。なお以下では、車両の内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプに本発明を適用した実施形態を説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態による燃料ポンプを図１〜４に示す。
流体ポンプとしての燃料ポンプ１は、図示しない燃料タンク内の燃料を吸入し、内燃機関に吐出供給する。燃料ポンプ１は、図１に示すように、モータ部２０とモータ部２０により駆動されるポンプ部４０を備えている。ポンプ部４０は、ポンプカバー６０、ポンプケーシング５０、およびインペラ７０等を有している。ハウジング１０は、モータ部２０およびポンプ部のハウジングをかねており、軸方向の一方の端部がポンプカバー６０により塞がれ、他方の端部がエンドカバー１１により塞がれている。
【００１８】
ハウジング１０は、例えば鉄等の金属により、円筒状に形成されている。また、ハウジング１０の表面には、例えば亜鉛または錫等によるめっきが施されている。
ポンプカバー６０は、例えばアルミ等の金属により略円板状に形成されている。ポンプカバー６０は、ハウジング１０の一方の端部が径方向内側へかしめられることにより、ハウジング１０の内側で固定され、軸方向への抜けが規制されている。ポンプカバー６０は筒状の吸入口４１０を有している。吸入口４１０は内部に吸入通路４１１が形成されている。
【００１９】
エンドカバー１１は、樹脂により形成されている。エンドカバー１１は、ハウジング１０の他方の端部が径方向内側へかしめられることにより、エンドサポートカバー１６とともにハウジング１０の内側で固定され、軸方向への抜けが規制されている。図１に示すように、エンドカバー１１は筒状の吐出口４２０を有している。吐出口４２０は内部に吐出通路４２１が形成されている。
【００２０】
モータ部２０は、永久磁石２５、電機子３０、整流子３５、シャフト３１、および図示しないブラシ等を有する直流ブラシモータである。モータ部２０は、ポンプカバー６０とエンドカバー１１との間に設置されている。
【００２１】
永久磁石２５は、円弧状に形成され、ハウジング１０の内周壁に周方向に複数取り付けられている。
電機子３０は、永久磁石２５の内周側に回転自在に設置されている。電機子３０のシャフト３１は、軸方向の一方の端部が軸受部材４８により軸受けされ、軸方向の他方の端部が軸受部材１８により軸受けされている。軸受部材４８はポンプケーシング５０に収容されるとともに支持され、軸受部材１８はエンドカバー１１に収容されるとともに支持されている。軸受部材１８，４８は、例えば銅系の焼結金属により円筒状に形成されている。電機子３０は、回転方向に複数の磁極コア３４を形成している中央コア３２と、各磁極コア３４に巻き回されたコイル３８、３９とから構成されている。電機子３０のコイル３８、３９には、ブラシ、整流子３５を通して駆動電流が供給される。
モータ部２０は、ハウジング１０の軸方向に延びるシャフト３１を回転駆動する。
【００２２】
ポンプ部４０は、上述のように、ポンプカバー６０、ポンプケーシング５０、およびインペラ７０等を有している。ポンプ部４０は、図１に示すように、モータ部２０に対してシャフト３１の軸方向の一方側に設置されている。
【００２３】
ポンプケーシング５０は、図１に示すように、ポンプカバー６０とモータ部２０との間に設けられている。ポンプケーシング５０は、例えばアルミ等の金属により、略円板状に形成されている。ポンプケーシング５０はポンプカバー６０との間に略円板状のポンプ室４３を形成しており、インペラ７０はポンプ室４３に回転可能に収容されている。
【００２４】
インペラ７０は、樹脂で略円板状に形成されており（図２参照）、シャフト３１の軸方向の一方側に接続されている。シャフト３１は、一方の端部がポンプ室４３内に位置するよう設けられ、外壁の一部が平面状に面取りされている。インペラ７０の中心部には、シャフト３１の一方の端部の形状に対応する形状の穴７４が形成されている。シャフト３１の一方の端部は、インペラ７０の穴７４に嵌め込まれている。これにより、シャフト３１が回転すると、インペラ７０は、ポンプ室４３内でシャフト３１とともに回転する。図２に示すように、インペラ７０の外周は環状部７３に囲まれており、環状部７３の内周側には複数の羽根溝７６が回転方向に形成されている。インペラ７０の形状等については、後に詳述する。
【００２５】
ポンプケーシング５０のインペラ７０側の面である第１の内壁面５１には、インペラ７０の回転方向に形成された羽根溝７６に沿って略Ｃ字状の第１ポンプ通路５０２が形成されている（図１、図３（ａ）参照）。第１ポンプ通路５０２は、インペラ７０の吐出口４２０側の端面である第１端面７１側の羽根溝７６と連通している。第１ポンプ通路５０２には、ポンプケーシング５０を板厚方向に貫くポンプ通路燃料出口５１０が形成されている。ポンプ通路燃料出口５１０は吐出口４２０に連通している。なお、第１の内壁面５１は、ポンプ室４３の吐出口４２０側端面を形成している。
【００２６】
ポンプカバー６０のインペラ７０側の面である第２の内壁面６１には、インペラ７０の回転方向に形成された羽根溝７６に沿って略Ｃ字状の第２ポンプ通路６０２が形成されている（図１、図３（ｂ）参照）。第２ポンプ通路６０２は、インペラ７０の吸入口４１０側の端面である第２端面７２側の羽根溝７６と連通している。第２ポンプ通路６０２には、ポンプ通路燃料入口６１０が形成されている。ポンプ通路燃料入口６１０は吸入口４１０に連通している。ポンプカバー６０に設けられた空気抜き穴６０４は、第２ポンプ通路６０２の燃料中に含まれる空気を燃料ポンプ１の外に排出するためのものである。なお、第２の内壁面６１は、ポンプ室４３の吸入口４１０側端面を形成している。
第１の内壁面５１および第２の内壁面６１は、いずれも平面状に形成されている。
【００２７】
次に、インペラ７０について、さらに詳しく説明する。
インペラ７０は、図４、５に示すように、回転軸３００を含む縦断面において、吐出口４２０側の端面である第１端面７１および吸入口４１０側の端面である第２端面７２が、径方向外側から中央に向かうにつれて、第１の内壁面５１に近づくように曲線状に形成されている。すなわち、インペラ７０は、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている。
【００２８】
各羽根溝７６は、インペラ７０の回転軸３００方向両側に形成されている。回転軸３００方向両側に形成された各羽根溝７６は、仕切壁７８により径方向内側の一部を仕切られているが、径方向外側で互いに連通している。回転方向に隣接する羽根溝７６は、それぞれ隔壁７５により仕切られている。
仕切壁７８の凹曲面に沿って羽根溝７６に流入した燃料は、回転軸３００方向両側の羽根溝７６でそれぞれ旋回流７００となって流れる（図２参照）。羽根溝７６からの流出、羽根溝７６への流入を次々と繰り返すことにより、旋回流７００となった燃料は、第１ポンプ通路５０２および第２ポンプ通路６０２で昇圧される（図５参照）。
【００２９】
ここで、インペラ７０の環状部７３の第１端面７１は、第１端面７１に沿って回転軸３００に交わるように延びる仮想直線３３０と回転軸３００に垂直な仮想直線３２０とが角度θ１１をなすように傾斜して形成されている（図４参照）。また、環状部７３の第２端面７２は、第２端面７２に沿って回転軸３００に交わるように延びる仮想直線３３１と回転軸３００に垂直な仮想直線３２１とが角度θ１２をなすように傾斜して形成されている。インペラ７０は、板厚が略均一な厚さで形成されており、θ１１とθ１２とが略等しくなるように形成されている。
【００３０】
インペラ７０を収容するポンプ室４３を形成する第１の内壁面５１および第２の内壁面６１は、インペラ７０の回転軸３００に略垂直な平面状に形成されている。すなわち、仮想直線３３０と第１の内壁面５１がなす角度θ２１は上述の角度θ１１に略等しく、仮想直線３３２と第２の内壁面６１がなす角度θ２２は上述の角度θ１２に略等しい（図５参照）。
なお、環状部７３の径方向内側の壁面は、第１端面７１側から第２端面７２側に向かうにつれて、回転軸３００に近づくように傾斜している。すなわち、環状部７３の径方向内側の壁面は、回転軸３００に平行な仮想直線３１０と角度θ１３をなすように形成されている。
【００３１】
このように、インペラ７０は、第１端面７１および第２端面７２が、径方向外側から中央に向かうにつれて第１の内壁面５１側に近づくように、曲線状に凸となる形状に形成されている。これにより、本形態では、インペラ７０が回転すると、第１端面７１側の羽根溝７６と第２端面７２側の羽根溝７６の角度差により、第１ポンプ通路５０２を流れる燃料の圧力より第２ポンプ通路６０２を流れる燃料の圧力の方が高くなり、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。
【００３２】
次に、燃料ポンプ１の作動について、図１を用いて説明する。
モータ部２０が駆動されると、ポンプカバー６０に設けられた吸入口４１０から吸入された燃料は、ポンプ通路燃料入口６１０を経由して第１ポンプ通路５０２および第２ポンプ通路６０２に流入する。第１ポンプ通路５０２および第２ポンプ通路６０２の燃料はインペラ７０の回転により昇圧される。昇圧された燃料は、ポンプ通路燃料出口５１０を経由してモータ部２０の永久磁石２５と電機子３０との間に流入し、吐出口４２０から吐出される。
【００３３】
吸入口４１０から吸入された燃料が昇圧されて吐出口４２０から吐出されるため、吐出口４２０側であるインペラ７０の第１端面７１に作用する燃料の圧力は、吸入口４１０側であるインペラ７０の第２端面７２に作用する燃料の圧力より高くなる。このため、第２の内壁面６１側にインペラ７０を押す力がインペラ７０に作用する。すなわち回転軸３００方向の吸入口４１０側にインペラ７０を押す力がインペラ７０に作用する。
【００３４】
ここで、本形態では、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。すなわち、吸入口４１０側から吐出口４２０側へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。このため、インペラ７０は、この揚力と吸入口４１０側にインペラ７０を押す力とが平衡するまで第１の内壁面５１側に回転軸３００に沿って上昇し、平衡したところで回転軸３００方向の位置を保持する。
【００３５】
次に、インペラ７０の上述の作動を確認した実験結果を図６に基づいて説明する。
図６（ａ）は、形状測定器により、本実施形態のインペラ７０の第２端面７２の形状を測定した一例である。図６（ｂ）は、モータ部２０の駆動電流の変化を示す。図６（ｃ）は、回転軸３００方向のインペラ７０の位置の変化量（以下、変位という）を示す。ここでは、第２端面７２の径方向外側端部においてインペラ７０の変位を測定している。
【００３６】
モータ部２０の駆動が開始される前は、インペラ７０は第２の内壁面６１側に保持されている。
時刻ｔ０で、モータ部２０の駆動が開始されると（図６（ｂ）参照）、インペラ７０の回転により吸入口４１０から燃料が吸入される。吸入口４１０から吐出口４２０に向かう燃料の流れにより、インペラ７０は第１の内壁面５１側に次第に上昇する（図６（ｃ）参照）。
【００３７】
燃料が昇圧されると、インペラ７０を吸入口４１０側である第２の内壁面６１側に押す力がインペラ７０に作用する。インペラ７０を第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成したことによる第１の内壁面５１に向かう向きの揚力と、インペラ７０を第２の内壁面６１側に押す力とが平衡するまで、インペラ７０は第１の内壁面５１側に向かって次第に上昇する。
時刻ｔ１１では、燃料が十分に昇圧され、インペラ７０に作用する揚力とインペラ７０を第２の内壁面６１側に押す力とが平衡しており、インペラ７０は回転軸３００方向の位置を保持している。
【００３８】
このように、インペラ７０を吸入口４１０側である第２の内壁面６１側に凸となる形状に形成することにより、インペラ７０に第２の内壁面６１から第１の内壁面５１に向かう向きの揚力が作用することが確認された。
【００３９】
（比較形態）
上述の実施形態では、第１の内壁面５１側に凸となる形状にインペラ７０が形成されていた。これに対し、第２の内壁面６１側に凸となる形状にインペラを形成した場合の比較形態を実験結果に基づいて説明する。
図７（ａ）は、比較形態のインペラの第２の内壁面６１側の端面の形状を形状測定器により測定した図である。図７（ｂ）は、モータ部２０の駆動電流の変化を示し、図７（ｃ）はインペラの回転軸３００方向の位置の変位を示す。ここでは、第２の内壁面６１側の端面の中央においてインペラの変位を測定している。
【００４０】
モータ部２０の駆動が開始される前は、インペラは第２の内壁面６１側に保持されている。
時刻ｔ０でモータ部２０の駆動が開始されると（図７（ｂ）参照）、吸入口４１０から吐出口４２０に向かう燃料の流れにより、インペラは第１の内壁面５１側に次第に上昇する（図７（ｃ）参照）。
ここで、燃料が昇圧されると、吸入口４１０側である第２の内壁面６１側にインペラを押す力がインペラに作用する。また本形態では、インペラの吸入口４１０側の羽根溝と吐出口４２０側の羽根溝の角度差により第１ポンプ通路５０２の燃料の圧力が第２ポンプ通路６０２の燃料の圧力より高くなるため、インペラを第２の内壁面６１側に押す力がさらにインペラに作用する。これらにより、時刻ｔ２１以降、インペラは次第に第２の内壁面６１側に下降し、時刻ｔ２２以降、インペラは第２の内壁面６１と接触することでその位置を保持する。
このように、吸入口４１０側である第２の内壁面６１側に凸となる形状にインペラを形成した場合、インペラには第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力が作用しないことが確認された。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態では、回転軸３００を含む縦断面において、吐出口４２０側の端面である第１端面７１および吸入口４１０側の端面である第２端面７２が、径方向外側から中央に向かうにつれて、第１の内壁面５１に近づくように曲線状に形成されている。すなわち、インペラ７０は、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている。また、環状部７３の径方向内側の壁面は、第１端面７１側から第２端面７２側に向かうにつれて、回転軸３００に近づくように傾斜している。
【００４２】
これにより、インペラ７０が回転すると、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。この揚力は、インペラ７０の回転により燃料が昇圧されるときに第２の内壁面６１側にインペラ７０が押される力に対して向きが反対である。このため、回転軸３００に沿って第２の内壁面６１側にインペラ７０が移動することが抑制される。
すなわち、第２の内壁面６１にインペラ７０の第２端面７２が接触することによる摺動抵抗の増大が抑制されるため、結果としてポンプ効率を向上させることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
上記第１実施形態ではインペラ７０は第１の内壁面５１側に傘状に凸となる形状に形成されていたが、インペラの形状はこれに限るものではない。以下説明する。なお、本実施形態において第１実施形態と同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された第１実施形態の構成要素と対応する。
図８は本形態のインペラのみを示した図である。インペラ８０は、回転軸３００を含む縦断面において、第１端面８１が、径方向外側から中央８１１に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように直線状に形成されている。また、第２端面８２が、径方向外側から中央８２１に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように直線状に形成されている。なお、インペラ８０の中央８１１および８２１は、平面状に形成されている。
【００４４】
各羽根溝８６は、インペラ８０の回転軸３００方向両側に形成されている。回転軸３００方向両側に形成された各羽根溝８６は、仕切壁８８により径方向内側の一部を仕切られているが、径方向外側で互いに連通している。回転方向に隣接する羽根溝８６は、それぞれ図示しない隔壁により仕切られている。
【００４５】
ここで、環状部８３の第１端面８１は、回転軸３００に垂直な仮想直線３４０と角度θ３１をなすように傾斜して形成されている。また、環状部８３の第２端面８２は、回転軸３００に垂直な仮想直線３４１と角度θ３２をなすように傾斜して形成されている。インペラ８０は、板厚が略均一に形成されており、θ３１とθ３２とが略等しくなるように形成されている。
なお、環状部８３の径方向内側の壁面は、第１端面８１側から第２端面８２側に向かうにつれて、回転軸３００に近づくように傾斜している。すなわち、環状部８３の径方向内側の壁面は、回転軸３００に平行な仮想直線３１０と角度θ３３をなすように形成されている。
【００４６】
これにより、インペラ８０が回転すると、第１端面８１側の羽根溝８６と第２端面８２側の羽根溝８６の角度差により、第１ポンプ通路５０２を流れる燃料の圧力より第２ポンプ通路６０２を流れる燃料の圧力の方が高くなり、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ８０に作用する。
本形態は、インペラ８０が第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている点で、第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の効果が奏される。
【００４７】
（他の実施形態）
（イ）第１実施形態では、インペラ７０の中央が凸となる曲面状に形成されていたが、インペラの中央の形状はこれに限られるものではない。インペラの中央は、平面上に形成されてもよいし、凹状に形成されてもよい。
（ロ）第１実施形態では、インペラ７０の形状の一例を図６（ａ）に示したが、インペラ７０の形状はこれに限られるものではない。インペラ７０は、上述のように、回転軸３００を含む縦断面において第１端面７１および第２端面７２が径方向外側から中央に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように曲線状に形成されることで、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されていればよい。
【００４８】
（ハ）第２実施形態では、インペラ８０の中央８１１、８２１が平面状に形成されていたが、インペラの中央の形状はこれに限られるものではない。インペラの中央は、凸状に形成されてもよいし、凹状に形成されてもよい。
（ニ）上記複数の実施形態では、本発明を燃料ポンプに適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の流体ポンプに適用してもよい。
以上、本発明は、上記形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ・・・ 燃料ポンプ（流体ポンプ）
１０ ・・・ ハウジング
１１ ・・・ エンドカバー
２０ ・・・ モータ部
３１ ・・・ シャフト
４３ ・・・ ポンプ室
５０ ・・・ ポンプケーシング
５１ ・・・ 第１の内壁面
６０ ・・・ ポンプカバー
６１ ・・・ 第２の内壁面
７０ ・・・ インペラ
７６ ・・・ 羽根溝
４１０ ・・・ 吸入口
４２０ ・・・ 吐出口
５０２ ・・・ 第１ポンプ通路
６０２ ・・・ 第２ポンプ通路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸入口から吸入した流体を吐出口から吐出する流体ポンプに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、インペラの回転により、吸入口から流体を吸入し、インペラの回転方向に沿って形成されたポンプ通路において流体を昇圧し、昇圧した流体を吐出口から吐出する流体ポンプが知られている（例えば、特許文献１）。
特許文献１に記載されている流体ポンプとしてのウエスコポンプでは、２つのポンプケーシングにより形成される収容部にインペラが収容されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２３２０６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の流体ポンプでは、吸入口側に向かって凸となるようにインペラが形成されている。ポンプケーシングは、インペラと向き合う内壁面が、インペラの形状に沿うように、非平面状に形成されている（特許文献１の図６参照）。これにより、インペラを収容するポンプケーシングとインペラとの間の無駄なクリアランスが減少するため、ポンプ効率の向上が図られる。
【０００５】
しかしながら、上述の流体ポンプでは、インペラの回転により流体が昇圧されると、インペラの吐出口側の面に作用する流体の圧力はインペラの吸入口側の面に作用する流体の圧力より大きくなる。吐出口側の面と吸入口側の面とにおけるこのような圧力差により、インペラは、ポンプケーシングの吸入口側に押されるようになる。これによりインペラが回転軸に沿って吸入口側に移動すると、インペラと上述の非平面状に形成されたポンプケーシングの内壁面との摺動抵抗が増大し、ポンプ効率が悪化する虞がある。
本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり、その目的は、インペラとポンプケーシングとの摺動抵抗を低減し、ポンプ効率を向上可能な流体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に記載の流体ポンプは、ハウジング、ポンプカバー、エンドカバー、モータ部、ポンプケーシング、およびインペラを備えている。
ハウジングは、筒状に形成されている。ポンプカバーは、吸入口を有し、ハウジングの一方の端部を塞ぐようにして設けられている。エンドカバーは、吐出口を有し、ハウジングの他方の端部を塞ぐようにして設けられている。
【０００７】
モータ部は、ポンプカバーとエンドカバーとの間に設けられ、ハウジングの軸方向に延びるシャフトを有し、当該シャフトを回転駆動する。
ポンプケーシングは、ポンプカバーとモータ部との間に設けられ、ポンプカバーとの間にポンプ室を形成する。
インペラは、略円板状で、ポンプ室に回転可能に収容されている。インペラは、回転軸と同軸にシャフトに接続され、シャフトとともに回転する。インペラには、羽根溝が回転方向に複数形成されている。ここでいう「同軸」とは、厳密に同軸でなくてもよい。
【０００８】
ポンプケーシングは、第１の内壁面および当該第１の内壁面に形成された第１ポンプ通路を有している。第１の内壁面は、ポンプ室の吐出口側端面を形成し、インペラに向かい合っている。第１の内壁面は、平面状に形成されている。第１ポンプ通路は、インペラの羽根溝に対応するように形成され、吐出口に連通している。
【０００９】
ポンプカバーは、第２の内壁面および当該第２の内壁面に形成された第２ポンプ通路を有している。第２の内壁面は、ポンプ室の吸入口側端面を形成し、インペラに向かい合っている。第２の内壁面は、平面状に形成されている。第２ポンプ通路は、インペラの羽根溝に対応するように形成され、吸入口に連通している。
インペラは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて第１の内壁面に近づくように、第１の内壁面側に凸となる形状に形成されている。
【００１０】
これにより、インペラが回転すると、第２の内壁面から第１の内壁面へ向かう向きの揚力がインペラに作用する。この揚力は、インペラの回転により流体が昇圧されるときに吸入口側である第２の内壁面側に向かってインペラが押される力に対して、向きが反対である。このため、インペラの回転により流体が昇圧されるときに、回転軸に沿って第２の内壁面側にインペラが移動することが抑制される。
すなわち、本発明では、第２の内壁面にインペラが接触することによる摺動抵抗の増大が抑制されるため、結果としてポンプ効率を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明をより具体的に例示するものである。本発明では、インペラは、回転軸を含む縦断面において、吐出口側の端面である第１端面および吸入口側の端面である第２端面が、径方向外側から中央に向かうにつれて、第１の内壁面に近づくように曲線状に形成されることで、第１の壁面に向かって凸となる形状に形成されている。すなわち、本発明のインペラは、第１の内壁面に向かって傘状に凸となる形状に形成されている。
【００１２】
また、インペラは請求項３に記載のように形成されることが例示される。本発明では、インペラは、回転軸を含む縦断面において、吐出口側の端面である第１端面および吸入口側の端面である第２端面が、径方向外側から中央に向かうにつれて第１の内壁面に近づくように直線状に形成されることで、第１の内壁面に向かって凸となる形状に形成されている。
【００１３】
請求項２および３に記載された発明では、いずれも第１端面および第２端面が第１の内壁面側に凸となる形状にインペラが形成されている。これにより、第２の内壁面から第１の内壁面へ向かう向きの揚力がインペラに作用するため、第２の内壁面にインペラの第２端面が接触することによる摺動抵抗の増大が抑制される。結果としてポンプ効率を向上させることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明では、インペラは、回転軸を含む縦断面において、羽根溝の径方向外側の壁面が、第１の内壁面側から第２の内壁面側に向かうにつれて、回転軸に近づくように傾斜している。これにより、第２の内壁面から第１の内壁面へ向かう向きの揚力がインペラに効果的に作用するため、第２の内壁面にインペラの第２端面が接触することによる摺動抵抗の増大が抑制され、結果としてポンプ効率をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】第１実施形態の流体ポンプの構成を示す断面図である。
【図２】第１実施形態のインペラをポンプカバー側から見た模式図である。
【図３】（ａ）はポンプケーシングに形成された第１ポンプ通路を示す模式図であり、（ｂ）はポンプカバーに形成された第２ポンプ通路を示す模式図である。
【図４】第１実施形態のインペラの断面を示す模式図である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】第１実施形態の流体ポンプのインペラの作動を示す特性図である。
【図７】比較形態の流体ポンプのインペラの作動を示す特性図である。
【図８】第２実施形態のインペラの断面を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。なお以下では、車両の内燃機関に燃料を供給する燃料ポンプに本発明を適用した実施形態を説明する。
【００１７】
（第１実施形態）
本発明の一実施形態による燃料ポンプを図１〜４に示す。
流体ポンプとしての燃料ポンプ１は、図示しない燃料タンク内の燃料を吸入し、内燃機関に吐出供給する。燃料ポンプ１は、図１に示すように、モータ部２０とモータ部２０により駆動されるポンプ部４０を備えている。ポンプ部４０は、ポンプカバー６０、ポンプケーシング５０、およびインペラ７０等を有している。ハウジング１０は、モータ部２０およびポンプ部のハウジングをかねており、軸方向の一方の端部がポンプカバー６０により塞がれ、他方の端部がエンドカバー１１により塞がれている。
【００１８】
ハウジング１０は、例えば鉄等の金属により、円筒状に形成されている。また、ハウジング１０の表面には、例えば亜鉛または錫等によるめっきが施されている。
ポンプカバー６０は、例えばアルミ等の金属により略円板状に形成されている。ポンプカバー６０は、ハウジング１０の一方の端部が径方向内側へかしめられることにより、ハウジング１０の内側で固定され、軸方向への抜けが規制されている。ポンプカバー６０は筒状の吸入口４１０を有している。吸入口４１０は内部に吸入通路４１１が形成されている。
【００１９】
エンドカバー１１は、樹脂により形成されている。エンドカバー１１は、ハウジング１０の他方の端部が径方向内側へかしめられることにより、エンドサポートカバー１６とともにハウジング１０の内側で固定され、軸方向への抜けが規制されている。図１に示すように、エンドカバー１１は筒状の吐出口４２０を有している。吐出口４２０は内部に吐出通路４２１が形成されている。
【００２０】
モータ部２０は、永久磁石２５、電機子３０、整流子３５、シャフト３１、および図示しないブラシ等を有する直流ブラシモータである。モータ部２０は、ポンプカバー６０とエンドカバー１１との間に設置されている。
【００２１】
永久磁石２５は、円弧状に形成され、ハウジング１０の内周壁に周方向に複数取り付けられている。
電機子３０は、永久磁石２５の内周側に回転自在に設置されている。電機子３０のシャフト３１は、軸方向の一方の端部が軸受部材４８により軸受けされ、軸方向の他方の端部が軸受部材１８により軸受けされている。軸受部材４８はポンプケーシング５０に収容されるとともに支持され、軸受部材１８はエンドカバー１１に収容されるとともに支持されている。軸受部材１８，４８は、例えば銅系の焼結金属により円筒状に形成されている。電機子３０は、回転方向に複数の磁極コア３４を形成している中央コア３２と、各磁極コア３４に巻き回されたコイル３８、３９とから構成されている。電機子３０のコイル３８、３９には、ブラシ、整流子３５を通して駆動電流が供給される。
モータ部２０は、ハウジング１０の軸方向に延びるシャフト３１を回転駆動する。
【００２２】
ポンプ部４０は、上述のように、ポンプカバー６０、ポンプケーシング５０、およびインペラ７０等を有している。ポンプ部４０は、図１に示すように、モータ部２０に対してシャフト３１の軸方向の一方側に設置されている。
【００２３】
ポンプケーシング５０は、図１に示すように、ポンプカバー６０とモータ部２０との間に設けられている。ポンプケーシング５０は、例えばアルミ等の金属により、略円板状に形成されている。ポンプケーシング５０はポンプカバー６０との間に略円板状のポンプ室４３を形成しており、インペラ７０はポンプ室４３に回転可能に収容されている。
【００２４】
インペラ７０は、樹脂で略円板状に形成されており（図２参照）、シャフト３１の軸方向の一方側に接続されている。シャフト３１は、一方の端部がポンプ室４３内に位置するよう設けられ、外壁の一部が平面状に面取りされている。インペラ７０の中心部には、シャフト３１の一方の端部の形状に対応する形状の穴７４が形成されている。シャフト３１の一方の端部は、インペラ７０の穴７４に嵌め込まれている。これにより、シャフト３１が回転すると、インペラ７０は、ポンプ室４３内でシャフト３１とともに回転する。図２に示すように、インペラ７０の外周は環状部７３に囲まれており、環状部７３の内周側には複数の羽根溝７６が回転方向に形成されている。インペラ７０の形状等については、後に詳述する。
【００２５】
ポンプケーシング５０のインペラ７０側の面である第１の内壁面５１には、インペラ７０の回転方向に形成された羽根溝７６に沿って略Ｃ字状の第１ポンプ通路５０２が形成されている（図１、図３（ａ）参照）。第１ポンプ通路５０２は、インペラ７０の吐出口４２０側の端面である第１端面７１側の羽根溝７６と連通している。第１ポンプ通路５０２には、ポンプケーシング５０を板厚方向に貫くポンプ通路燃料出口５１０が形成されている。ポンプ通路燃料出口５１０は吐出口４２０に連通している。なお、第１の内壁面５１は、ポンプ室４３の吐出口４２０側端面を形成している。
【００２６】
ポンプカバー６０のインペラ７０側の面である第２の内壁面６１には、インペラ７０の回転方向に形成された羽根溝７６に沿って略Ｃ字状の第２ポンプ通路６０２が形成されている（図１、図３（ｂ）参照）。第２ポンプ通路６０２は、インペラ７０の吸入口４１０側の端面である第２端面７２側の羽根溝７６と連通している。第２ポンプ通路６０２には、ポンプ通路燃料入口６１０が形成されている。ポンプ通路燃料入口６１０は吸入口４１０に連通している。ポンプカバー６０に設けられた空気抜き穴６０４は、第２ポンプ通路６０２の燃料中に含まれる空気を燃料ポンプ１の外に排出するためのものである。なお、第２の内壁面６１は、ポンプ室４３の吸入口４１０側端面を形成している。
第１の内壁面５１および第２の内壁面６１は、いずれも平面状に形成されている。
【００２７】
次に、インペラ７０について、さらに詳しく説明する。
インペラ７０は、図４、５に示すように、回転軸３００を含む縦断面において、吐出口４２０側の端面である第１端面７１および吸入口４１０側の端面である第２端面７２が、径方向外側から中央に向かうにつれて、第１の内壁面５１に近づくように曲線状に形成されている。すなわち、インペラ７０は、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている。
【００２８】
各羽根溝７６は、インペラ７０の回転軸３００方向両側に形成されている。回転軸３００方向両側に形成された各羽根溝７６は、仕切壁７８により径方向内側の一部を仕切られているが、径方向外側で互いに連通している。回転方向に隣接する羽根溝７６は、それぞれ隔壁７５により仕切られている。
仕切壁７８の凹曲面に沿って羽根溝７６に流入した燃料は、回転軸３００方向両側の羽根溝７６でそれぞれ旋回流７００となって流れる（図２参照）。羽根溝７６からの流出、羽根溝７６への流入を次々と繰り返すことにより、旋回流７００となった燃料は、第１ポンプ通路５０２および第２ポンプ通路６０２で昇圧される（図５参照）。
【００２９】
ここで、インペラ７０の環状部７３の第１端面７１は、第１端面７１に沿って回転軸３００に交わるように延びる仮想直線３３０と回転軸３００に垂直な仮想直線３２０とが角度θ１１をなすように傾斜して形成されている（図４参照）。また、環状部７３の第２端面７２は、第２端面７２に沿って回転軸３００に交わるように延びる仮想直線３３１と回転軸３００に垂直な仮想直線３２１とが角度θ１２をなすように傾斜して形成されている。インペラ７０は、板厚が略均一な厚さで形成されており、θ１１とθ１２とが略等しくなるように形成されている。
【００３０】
インペラ７０を収容するポンプ室４３を形成する第１の内壁面５１および第２の内壁面６１は、インペラ７０の回転軸３００に略垂直な平面状に形成されている。すなわち、仮想直線３３０と第１の内壁面５１がなす角度θ２１は上述の角度θ１１に略等しく、仮想直線３３２と第２の内壁面６１がなす角度θ２２は上述の角度θ１２に略等しい（図５参照）。
なお、環状部７３の径方向内側の壁面は、第１端面７１側から第２端面７２側に向かうにつれて、回転軸３００に近づくように傾斜している。すなわち、環状部７３の径方向内側の壁面は、回転軸３００に平行な仮想直線３１０と角度θ１３をなすように形成されている。
【００３１】
このように、インペラ７０は、第１端面７１および第２端面７２が、径方向外側から中央に向かうにつれて第１の内壁面５１側に近づくように、曲線状に凸となる形状に形成されている。これにより、本形態では、インペラ７０が回転すると、第１端面７１側の羽根溝７６と第２端面７２側の羽根溝７６の角度差により、第１ポンプ通路５０２を流れる燃料の圧力より第２ポンプ通路６０２を流れる燃料の圧力の方が高くなり、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。
【００３２】
次に、燃料ポンプ１の作動について、図１を用いて説明する。
モータ部２０が駆動されると、ポンプカバー６０に設けられた吸入口４１０から吸入された燃料は、ポンプ通路燃料入口６１０を経由して第１ポンプ通路５０２および第２ポンプ通路６０２に流入する。第１ポンプ通路５０２および第２ポンプ通路６０２の燃料はインペラ７０の回転により昇圧される。昇圧された燃料は、ポンプ通路燃料出口５１０を経由してモータ部２０の永久磁石２５と電機子３０との間に流入し、吐出口４２０から吐出される。
【００３３】
吸入口４１０から吸入された燃料が昇圧されて吐出口４２０から吐出されるため、吐出口４２０側であるインペラ７０の第１端面７１に作用する燃料の圧力は、吸入口４１０側であるインペラ７０の第２端面７２に作用する燃料の圧力より高くなる。このため、第２の内壁面６１側にインペラ７０を押す力がインペラ７０に作用する。すなわち回転軸３００方向の吸入口４１０側にインペラ７０を押す力がインペラ７０に作用する。
【００３４】
ここで、本形態では、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。すなわち、吸入口４１０側から吐出口４２０側へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。このため、インペラ７０は、この揚力と吸入口４１０側にインペラ７０を押す力とが平衡するまで第１の内壁面５１側に回転軸３００に沿って上昇し、平衡したところで回転軸３００方向の位置を保持する。
【００３５】
次に、インペラ７０の上述の作動を確認した実験結果を図６に基づいて説明する。
図６（ａ）は、形状測定器により、本実施形態のインペラ７０の第２端面７２の形状を測定した一例である。図６（ｂ）は、モータ部２０の駆動電流の変化を示す。図６（ｃ）は、回転軸３００方向のインペラ７０の位置の変化量（以下、変位という）を示す。ここでは、第２端面７２の径方向外側端部においてインペラ７０の変位を測定している。
【００３６】
モータ部２０の駆動が開始される前は、インペラ７０は第２の内壁面６１側に保持されている。
時刻ｔ０で、モータ部２０の駆動が開始されると（図６（ｂ）参照）、インペラ７０の回転により吸入口４１０から燃料が吸入される。吸入口４１０から吐出口４２０に向かう燃料の流れにより、インペラ７０は第１の内壁面５１側に次第に上昇する（図６（ｃ）参照）。
【００３７】
燃料が昇圧されると、インペラ７０を吸入口４１０側である第２の内壁面６１側に押す力がインペラ７０に作用する。インペラ７０を第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成したことによる第１の内壁面５１に向かう向きの揚力と、インペラ７０を第２の内壁面６１側に押す力とが平衡するまで、インペラ７０は第１の内壁面５１側に向かって次第に上昇する。
時刻ｔ１１では、燃料が十分に昇圧され、インペラ７０に作用する揚力とインペラ７０を第２の内壁面６１側に押す力とが平衡しており、インペラ７０は回転軸３００方向の位置を保持している。
【００３８】
このように、インペラ７０を吸入口４１０側である第２の内壁面６１側に凸となる形状に形成することにより、インペラ７０に第２の内壁面６１から第１の内壁面５１に向かう向きの揚力が作用することが確認された。
【００３９】
（比較形態）
上述の実施形態では、第１の内壁面５１側に凸となる形状にインペラ７０が形成されていた。これに対し、第２の内壁面６１側に凸となる形状にインペラを形成した場合の比較形態を実験結果に基づいて説明する。
図７（ａ）は、比較形態のインペラの第２の内壁面６１側の端面の形状を形状測定器により測定した図である。図７（ｂ）は、モータ部２０の駆動電流の変化を示し、図７（ｃ）はインペラの回転軸３００方向の位置の変位を示す。ここでは、第２の内壁面６１側の端面の中央においてインペラの変位を測定している。
【００４０】
モータ部２０の駆動が開始される前は、インペラは第２の内壁面６１側に保持されている。
時刻ｔ０でモータ部２０の駆動が開始されると（図７（ｂ）参照）、吸入口４１０から吐出口４２０に向かう燃料の流れにより、インペラは第１の内壁面５１側に次第に上昇する（図７（ｃ）参照）。
ここで、燃料が昇圧されると、吸入口４１０側である第２の内壁面６１側にインペラを押す力がインペラに作用する。また本形態では、インペラの吸入口４１０側の羽根溝と吐出口４２０側の羽根溝の角度差により第１ポンプ通路５０２の燃料の圧力が第２ポンプ通路６０２の燃料の圧力より高くなるため、インペラを第２の内壁面６１側に押す力がさらにインペラに作用する。これらにより、時刻ｔ２１以降、インペラは次第に第２の内壁面６１側に下降し、時刻ｔ２２以降、インペラは第２の内壁面６１と接触することでその位置を保持する。
このように、吸入口４１０側である第２の内壁面６１側に凸となる形状にインペラを形成した場合、インペラには第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力が作用しないことが確認された。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態では、回転軸３００を含む縦断面において、吐出口４２０側の端面である第１端面７１および吸入口４１０側の端面である第２端面７２が、径方向外側から中央に向かうにつれて、第１の内壁面５１に近づくように曲線状に形成されている。すなわち、インペラ７０は、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている。また、環状部７３の径方向内側の壁面は、第１端面７１側から第２端面７２側に向かうにつれて、回転軸３００に近づくように傾斜している。
【００４２】
これにより、インペラ７０が回転すると、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ７０に作用する。この揚力は、インペラ７０の回転により燃料が昇圧されるときに第２の内壁面６１側にインペラ７０が押される力に対して向きが反対である。このため、回転軸３００に沿って第２の内壁面６１側にインペラ７０が移動することが抑制される。
すなわち、第２の内壁面６１にインペラ７０の第２端面７２が接触することによる摺動抵抗の増大が抑制されるため、結果としてポンプ効率を向上させることができる。
【００４３】
（第２実施形態）
上記第１実施形態ではインペラ７０は第１の内壁面５１側に傘状に凸となる形状に形成されていたが、インペラの形状はこれに限るものではない。以下説明する。なお、本実施形態において第１実施形態と同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された第１実施形態の構成要素と対応する。
図８は本形態のインペラのみを示した図である。インペラ８０は、回転軸３００を含む縦断面において、第１端面８１が、径方向外側から中央８１１に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように直線状に形成されている。また、第２端面８２が、径方向外側から中央８２１に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように直線状に形成されている。なお、インペラ８０の中央８１１および８２１は、平面状に形成されている。
【００４４】
各羽根溝８６は、インペラ８０の回転軸３００方向両側に形成されている。回転軸３００方向両側に形成された各羽根溝８６は、仕切壁８８により径方向内側の一部を仕切られているが、径方向外側で互いに連通している。回転方向に隣接する羽根溝８６は、それぞれ図示しない隔壁により仕切られている。
【００４５】
ここで、環状部８３の第１端面８１は、回転軸３００に垂直な仮想直線３４０と角度θ３１をなすように傾斜して形成されている。また、環状部８３の第２端面８２は、回転軸３００に垂直な仮想直線３４１と角度θ３２をなすように傾斜して形成されている。インペラ８０は、板厚が略均一に形成されており、θ３１とθ３２とが略等しくなるように形成されている。
なお、環状部８３の径方向内側の壁面は、第１端面８１側から第２端面８２側に向かうにつれて、回転軸３００に近づくように傾斜している。すなわち、環状部８３の径方向内側の壁面は、回転軸３００に平行な仮想直線３１０と角度θ３３をなすように形成されている。
【００４６】
これにより、インペラ８０が回転すると、第１端面８１側の羽根溝８６と第２端面８２側の羽根溝８６の角度差により、第１ポンプ通路５０２を流れる燃料の圧力より第２ポンプ通路６０２を流れる燃料の圧力の方が高くなり、第２の内壁面６１から第１の内壁面５１へ向かう向きの揚力がインペラ８０に作用する。
本形態は、インペラ８０が第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されている点で、第１実施形態と同様であり、第１実施形態と同様の効果が奏される。
【００４７】
（他の実施形態）
（イ）第１実施形態では、インペラ７０の中央が凸となる曲面状に形成されていたが、インペラの中央の形状はこれに限られるものではない。インペラの中央は、平面上に形成されてもよいし、凹状に形成されてもよい。
（ロ）第１実施形態では、インペラ７０の形状の一例を図６（ａ）に示したが、インペラ７０の形状はこれに限られるものではない。インペラ７０は、上述のように、回転軸３００を含む縦断面において第１端面７１および第２端面７２が径方向外側から中央に向かうにつれて第１の内壁面５１に近づくように曲線状に形成されることで、第１の内壁面５１側に凸となる形状に形成されていればよい。
【００４８】
（ハ）第２実施形態では、インペラ８０の中央８１１、８２１が平面状に形成されていたが、インペラの中央の形状はこれに限られるものではない。インペラの中央は、凸状に形成されてもよいし、凹状に形成されてもよい。
（ニ）上記複数の実施形態では、本発明を燃料ポンプに適用した実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず種々の流体ポンプに適用してもよい。
以上、本発明は、上記形態に何等限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々なる形態で実施可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１ ・・・ 燃料ポンプ（流体ポンプ）
１０ ・・・ ハウジング
１１ ・・・ エンドカバー
２０ ・・・ モータ部
３１ ・・・ シャフト
４３ ・・・ ポンプ室
５０ ・・・ ポンプケーシング
５１ ・・・ 第１の内壁面
６０ ・・・ ポンプカバー
６１ ・・・ 第２の内壁面
７０ ・・・ インペラ
７６ ・・・ 羽根溝
４１０ ・・・ 吸入口
４２０ ・・・ 吐出口
５０２ ・・・ 第１ポンプ通路
６０２ ・・・ 第２ポンプ通路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のハウジングと、
吸入口を有し、前記ハウジングの一方の端部を塞ぐポンプカバーと、
吐出口を有し、前記ハウジングの他方の端部を塞ぐエンドカバーと、
前記ポンプカバーと前記エンドカバーとの間に設けられ、前記ハウジングの軸方向に延びるシャフトを有し、当該シャフトを回転駆動するモータ部と、
前記ポンプカバーと前記モータ部との間に設けられ、前記ポンプカバーとの間にポンプ室を形成するポンプケーシングと、
前記ポンプ室に回転可能に収容され、回転軸と同軸に前記シャフトに接続され、前記シャフトとともに回転し、羽根溝が回転方向に複数形成された略円板状のインペラと、を備え、
前記ポンプケーシングは、前記ポンプ室の前記吐出口側端面を形成するとともに前記インペラに向かい合う平面状の第１の内壁面、および、当該第１の内壁面に前記羽根溝に対応するように形成され前記吐出口に連通する第１ポンプ通路を有し、
前記ポンプカバーは、前記ポンプ室の前記吸入口側端面を形成するとともに前記インペラに向かい合う平面状の第２の内壁面、および、当該第２の内壁面に前記羽根溝に対応するように形成され前記吸入口に連通する第２ポンプ通路を有し、
前記インペラは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように、前記第１の内壁面側に凸となる形状に形成されていることを特徴とする流体ポンプ。
【請求項２】
前記インペラは、前記回転軸を含む縦断面において、前記吐出口側の端面である前記第１端面が径方向外側から中央へ向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように曲線状に形成されるとともに、前記吸入口側の端面である前記第２端面が径方向外側から中央へ向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように曲線状に形成されることで、前記第１の内壁面側に凸となる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記インペラは、前記回転軸を含む縦断面において、前記吐出口側の端面である前記第１端面が径方向外側から中央に向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように直線状に形成されるとともに、前記吸入口側の端面である前記第２端面が径方向外側から中央に向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように直線状に形成されることで、前記インペラが前記第１の内壁面側に凸となる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記インペラは、前記回転軸を含む縦断面において、
前記羽根溝の径方向外側の壁面が、前記第１の内壁面側から前記第２の内壁面側に向かうにつれて、前記回転軸に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【請求項１】
筒状のハウジングと、
吸入口を有し、前記ハウジングの一方の端部を塞ぐポンプカバーと、
吐出口を有し、前記ハウジングの他方の端部を塞ぐエンドカバーと、
前記ポンプカバーと前記エンドカバーとの間に設けられ、前記ハウジングの軸方向に延びるシャフトを有し、当該シャフトを回転駆動するモータ部と、
前記ポンプカバーと前記モータ部との間に設けられ、前記ポンプカバーとの間にポンプ室を形成するポンプケーシングと、
前記ポンプ室に回転可能に収容され、回転軸と同軸に前記シャフトに接続され、前記シャフトとともに回転し、羽根溝が回転方向に複数形成された略円板状のインペラと、を備え、
前記ポンプケーシングは、前記ポンプ室の前記吐出口側端面を形成するとともに前記インペラに向かい合う平面状の第１の内壁面、および、当該第１の内壁面に前記羽根溝に対応するように形成され前記吐出口に連通する第１ポンプ通路を有し、
前記ポンプカバーは、前記ポンプ室の前記吸入口側端面を形成するとともに前記インペラに向かい合う平面状の第２の内壁面、および、当該第２の内壁面に前記羽根溝に対応するように形成され前記吸入口に連通する第２ポンプ通路を有し、
前記インペラは、径方向外側から径方向内側に向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように、前記第１の内壁面側に凸となる形状に形成されていることを特徴とする流体ポンプ。
【請求項２】
前記インペラは、前記回転軸を含む縦断面において、前記吐出口側の端面である前記第１端面が径方向外側から中央へ向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように曲線状に形成されるとともに、前記吸入口側の端面である前記第２端面が径方向外側から中央へ向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように曲線状に形成されることで、前記第１の内壁面側に凸となる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項３】
前記インペラは、前記回転軸を含む縦断面において、前記吐出口側の端面である前記第１端面が径方向外側から中央に向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように直線状に形成されるとともに、前記吸入口側の端面である前記第２端面が径方向外側から中央に向かうにつれて前記第１の内壁面に近づくように直線状に形成されることで、前記インペラが前記第１の内壁面側に凸となる形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体ポンプ。
【請求項４】
前記インペラは、前記回転軸を含む縦断面において、
前記羽根溝の径方向外側の壁面が、前記第１の内壁面側から前記第２の内壁面側に向かうにつれて、前記回転軸に近づくように傾斜していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の流体ポンプ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１２−３６８５２（Ｐ２０１２−３６８５２Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８５４０（Ｐ２０１０−１７８５４０）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００４６９５）株式会社日本自動車部品総合研究所 (1,981)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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