JP4396750B2 - 燃料ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、燃料ポンプに関する。

略円盤状に形成され、周方向に複数の羽根溝を有し、回転駆動される羽根車と、この羽根車を収容するとともに、羽根車の羽根溝に沿って形成され、燃料が流通するポンプ流路を有するケース部材と、を備え、羽根車を回転駆動させることにより、ケース部材の外部からポンプ流路に燃料を吸引、昇圧し、前記ケース部材の外部に吐出する燃料ポンプが知られている（特許文献１〜３参照）。

特許文献１〜３の燃料ポンプのポンプ流路は、羽根車が回転駆動されることにより昇圧された燃料を流通する昇圧流路と、昇圧流路の終端部側に配置され、昇圧流路にて昇圧された燃料を昇圧流路の底部側に向けて吐出する吐出流路とを有している。

特許文献１、２のポンプ流路の昇圧流路の終端部は、下流に向かうほど流路幅が狭くなっている。昇圧流路の終端部と接続される吐出流路は、出口開口部に向かうに従い流路幅が広がっており、出口開口部の流路幅は昇圧流路の流路幅とほぼ同じかそれ以上となっている。吐出流路の内周側壁部は、入口開口部から出口開口部にかけて内側に傾斜している。

また、特許文献３のポンプ流路の吐出流路は、昇圧流路の流路幅よりも狭い流路であって、吐出流路の入口開口部が昇圧流路の底部に開口している。
特表平９−５１２３２３号公報 特開２０００−３２９０８５号公報 特表２００３−５０２５８０号公報

昇圧流路は羽根車の羽根溝に沿って形成されているため、昇圧流路および吐出流路を流れる燃料には、遠心力が働いている。上記特許文献１や２に開示されている燃料ポンプのように、昇圧流路の終端部が下流に向かうほど流路幅が狭くなっており、そして、吐出流路の出口開口部の流路幅が昇圧流路の流路幅とほぼ同じかそれ以上となっていると、吐出流路を流れる燃料には遠心力が働いているので、吐出流路の内周側壁部から燃料が剥離し、燃料の流れによどみが発生しやすくなる。

内周側壁部付近の燃料の流れによどみが発生すると、吐出流路へ流出する燃料は、よどみ部で発生する渦による遠心力により、外周側壁部に向かって移動する。そうすると、吐出流路の出口開口部に向けて流れる外周側壁部付近の燃料の流れを妨げてしまう。その結果、たとえ吐出流路の出口開口部の流路幅を、昇圧流路の流路幅とほぼ同じかそれ以上に形成したとしても、出口開口部を通過してケース部材の外部に吐出する燃料が流れる流路のうち、有効に流れている部分の断面積（これを有効流路面積という）が減少してしまうという問題が発生する。

また、特許文献３に開示されているように昇圧流路の底部に昇圧流路の流路幅よりも狭い流路幅となっている吐出流路を設けるものでは、昇圧流路から吐出流路に移行する際、流路幅が急激に減少するので、燃料ポンプのエネルギー損失が増大するという問題が発生する。

本発明の目的は、燃料ポンプのエネルギー損失を低減し、吐出流路の有効流路面積の低減を抑制することができる燃料ポンプを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、略円盤状に形成され、周方向に複数の羽根溝を有し、回転駆動される羽根車と、羽根車を収容するとともに、羽根車の回転により吸引した燃料を昇圧するポンプ流路が羽根車の羽根溝に沿って円弧状に形成されているケース部材と、を備え、
ポンプ流路は、羽根車の回転により昇圧された燃料を流通する昇圧流路と、昇圧流路の終端部側に配置され、昇圧流路にて昇圧された燃料を昇圧流路の底部側に向けて吐出する吐出流路であって、昇圧流路の流路幅よりも狭く、昇圧流路の外周側壁部側に寄って配置される吐出流路と、を有し、
昇圧流路は、昇圧流路の底部が吐出流路の入口開口部に向けて傾斜を開始する開始点から吐出流路の入口開口部までの範囲にて、昇圧流路の流路幅を吐出流路の流路幅にまで絞る絞り部を有し、
前記吐出流路の内周側壁部と、前記吐出流路の外周側壁部とは、前記吐出流路の前記入口開口部から前記吐出流路の出口開口部に至るまで平行となっていることを特徴としている。

昇圧流路および吐出流路は円弧状に形成されているため、これらの流路を流れる燃料は、遠心力の作用により、外周側の流れの方が内周側の流れよりも速い。

本発明では、吐出流路は、流路幅が昇圧流路の流路幅よりも狭く、昇圧流路の外周側壁部側に寄って配置されている。また、昇圧流路は、吐出流路と接続される部分に、吐出流路の入口開口部の流路幅にまで絞る絞り部を有している。つまり、昇圧流路の内周側壁部は、絞り部によって昇圧流路の外周側壁部に近づく。

このように昇圧流路および吐出流路が形成されているため、絞り部を通過した燃料が吐出流路に流入すると、比較的よどみが発生しやすい吐出流路の内周側壁部付近の燃料は、外周側壁部付近の燃料の流れに引きずられ、吐出流路の下流に向かう燃料の流れが発生する。

内周側壁部付近に吐出流路の下流に向かう燃料の流れが発生すると、燃料は内周側壁部に沿って流れ、燃料のよどみの発生が抑制される。その結果、内周側壁部付近に燃料のよどみが発生することによる燃料ポンプのエネルギー損失を低減することができる。

また、吐出流路での燃料のよどみの発生が抑えられると、内周側壁部付近に負圧が発生し、燃料を内周側壁部に引き付ける壁面付着効果が発生する。これにより、吐出流路の有効流路面積が減少することを抑制することができ、吐出流路の下流へ向かう燃料の流れを妨げる要因が減少し、吐出流路全体を有効利用することができる。

また、上記絞り部は、昇圧流路の底部が吐出流路の入口開口部に向けて傾斜を開始する開始点から吐出流路の入口開口部までの範囲に形成されているので、昇圧性能を犠牲にすること無く、エネルギー損失を低減し、吐出流路の有効流路面積の低減を抑制することができる。

さらに、吐出流路の内周側壁部と、吐出流路の外周側壁部とは、吐出流路の入口開口部から吐出流路の出口開口部に至るまで平行となっているので、吐出流路内の燃料の流れを安定させることができ、エネルギーの損失を低減し、吐出流路の有効流路面積の低減を抑制することができる。

請求項２に記載の発明は、吐出流路は、吐出流路の内周側壁部および吐出流路の外周側壁部に対して略直交する羽根車側側壁部と、羽根車側側壁部に対向し、昇圧流路の底部と接続される底部側側壁部とを有し、羽根車側側壁部および底部側側壁部は、平行であり、対面する部分を有していることを特徴としている。

この構成によれば、吐出流路は４方を囲む側壁部（内周側壁部、外周側壁部、羽根車側側壁部、底部側側壁部）にて形成されるので、吐出流路内の燃料の流れを安定させることができる。また、羽根車側側壁部および底部側側壁部は、平行であり、対面する部分を有しているので、羽根車側側壁部付近、および底部側側壁部付近にも壁面付着効果を発生させることができる。

請求項３に記載の発明は、昇圧流路の流路幅に対する吐出流路の入口開口部側の流路幅の比率は、３６％〜１００％未満であることを特徴としている。昇圧流路の流路幅に対する吐出流路の入口開口部側の流路幅の比率が３６％未満であると、ポンプ効率が、吐出流路の流路幅と昇圧流路の流路幅とを同じとした場合の燃料ポンプのポンプ効率を下回ってしまうので、昇圧流路の流路幅に対する吐出流路の入口開口部側の流路幅の比率を３６％〜１００％未満と設定することが望ましい。

さらに好ましくは、請求項４に記載されているように、昇圧流路の流路幅に対する吐出流路の入口開口部側の流路幅の比率を４５％〜９２％に設定するとよい。

請求項５に記載の発明は、昇圧流路の流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率は、５５％〜１２８％であることを特徴としている。昇圧流路の流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率が５５％未満および１２８％よりも上回ると、ポンプ効率が一般的な燃料ポンプのポンプ効率を下回ってしまうので、昇圧流路の流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率を５５％〜１２８％と設定することが望ましい。ここで、一般的な燃料ポンプのポンプ効率とは、発明者が経験的に得られた昇圧流路の流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の割合となっている燃料ポンプである。具体的には、昇圧流路の流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率を約１３０％としたものを一般的な燃料ポンプとしている。

さらに好ましくは、請求項６に記載されているように、昇圧流路の流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率を６５％〜１１８％と設定するとよい。

請求項７に記載の発明は、吐出流路は、昇圧流路の底部と接続する底部側側壁部を有し、吐出流路の底部側側壁部と、昇圧流路の底部とのなす角度は、４０°以下であることを特徴としている。吐出流路の底部側側壁部と、昇圧流路の底部とのなす角度が４０°を上回ると、底部側側壁部から燃料が剥離し、エネルギー損失が増大してしまう。この構成によれば、吐出流路の底部側側壁部と、昇圧流路の底部とのなす角度が４０°以下となっているので、吐出流路の底部側側壁部から燃料が剥離するのを抑制することができる。

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、以下の各実施形態の相互において、互いに同一若しくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による燃料ポンプを図１に示す。燃料ポンプ１は、例えば車両等の燃料タンク内に装着されるインタンク式ポンプである。燃料ポンプ１は、燃料タンク内の燃料を吸引、昇圧して吐出する。燃料ポンプ１が吐出した燃料は、燃料消費装置であるエンジンに供給される。燃料ポンプ１は、モータ部１０と、モータ部１０の電機子１５の回転により駆動され、吸引した燃料を昇圧するポンプ部３０とを備えている。

モータ部１０は、ブラシ付きの直流モータであり、円筒状のハウジング１１内に永久磁石１４を環状に配置し、永久磁石１４の内周側に電機子１５を配置した構成となっている。ハウジング１１の反ポンプ部側の端部にはカバー部材１２がかしめなどにより固定されている。

電機子１５は永久磁石１４の内周側に回転可能に収容されている。電機子１５は、図示しないコアならびにコアの外周に巻回されているコイル１７を有している。整流子１８は円盤状に形成されており、電機子１５の上部に設置されている。図示しない電源から、コネクタ２１に埋設されたターミナル２２、ブラシ１９および整流子１８を経由してコイル１７に電力が供給される。

ブラシ１９は、スプリング２０により電機子１５方向へ付勢され、カバー部材１２に形成されている収容部１３の内部を軸方向に移動可能である。これにより、ブラシ１９は整流子１８と摺接する。ブラシ１９および整流子１８を経由して供給された電力により電機子１５が回転すると、電機子１５のシャフト１６とともにインペラ７０が回転する。

ポンプ部３０は、ポンプカバー３１、ポンプケーシング３４、およびインペラ７０を有している所謂ウエスコポンプである。ポンプケーシング３４は、ポンプカバー３１とハウジング１１との間に挟持されており、内周側で軸受部材３５を支持している。ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４は、羽根車としてのインペラ７０を回転可能に収容している。ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４は、請求項に記載のケース部材に相当する。

インペラ７０は、樹脂により略円盤状に形成され、電機子１５のシャフト１６に固定されている。インペラ７０は、外縁部に周方向へ連続するリング部７１を有している。リング部７１の内周側、すなわち径方向内側には、羽根溝７２が周方向に複数個形成されている。

羽根溝７２は、インペラ７０の軸方向の両端面に形成されている。羽根溝７２は、インペラ７０のモータ部１０側の端面に形成される内側羽根溝７３と、内側羽根溝７３が形成されている端面と反対側の端面に形成される外側羽根溝７４とから構成されている。内側羽根溝７３と外側羽根溝７４との間には、両羽根溝７３、７４を連通する連通路７５が形成されている。

ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４は、それぞれアルミダイカスト成形または冷間鍛造により略円盤状に形成されている。ポンプケーシング３４の板厚方向の一方の端面には、インペラ７０を収容可能な収容凹部３６が形成されている。インペラ７０は、ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４をインペラ７０の板厚方向から挟み込むことにより、ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４内に収容される。

ポンプカバー３１には、インペラ７０と対面する端面とは反対側の端面３２に吸入口３３が形成され、ポンプケーシング３４には、インペラ７０と対面する端面とは反対側の端面３８（収容凹部３６が形成されている端面とは反対側の端面３８）に吐出口３９が形成されている。そして、ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４には、それぞれ、吸入口３３と吐出口３９とを結ぶポンプ流路４０が形成されている。

ポンプ流路４０は、インペラ７０のポンプカバー３１側の板厚方向の端面に対面する端面に形成され、吸入口３３に接続される外側ポンプ流路６１と、インペラ７０のポンプケーシング３４側の板厚方向の端面に対面する収容凹部３６の底部３７に形成され、吐出口３９に接続される内側ポンプ流路４１とから構成されている。

外側ポンプ流路６１は、さらに、ポンプカバー３１の板厚方向の端面に、インペラ７０の羽根溝７２に沿って円弧状に形成されている流路断面が溝状の昇圧流路６２と、昇圧流路６２の始端部と吸入口３３とを接続する吸入流路６３とから構成されている。

内側ポンプ流路４１は、さらに、インペラ７０の羽根溝７２に沿って円弧状に形成されている流路断面が溝状の昇圧流路４２と、昇圧流路４２の終端部４４と吐出口３９とを接続する吐出流路５０とから構成されている（図２参照）。

図１に示すように、モータ部１０によってインペラ７０が回転すると、燃料タンク内の燃料が吸入口３３を介して吸入流路６３に吸入される。吸入流路６３に吸入された燃料は、昇圧流路４２、６２に流入する。昇圧流路４２、６２に流入した燃料は、インペラ７０の回転により運動エネルギーを受けて昇圧され、吐出流路５０の吐出口３９からモータ部１０の燃料室２３へ吐出される。燃料室２３へ吐出された燃料は、電機子１５の周囲を通過しカバー部材１２に形成されている吐出通路２４を経由して燃料出口２５から燃料ポンプ１の外側へ吐出される。カバー部材１２の燃料出口２５には逆止弁２６が収容されており、この逆止弁２６が燃料出口２５から吐出された燃料の逆流を防止する。

次に、内側ポンプ流路４１について詳細に説明する。図２に示すように、昇圧流路４２の流路幅Ｗｐは、終端部４４を除き、ほぼ一定である。また、図３に示すように、昇圧流路４２の深さも、終端部４４を除き、ほぼ一定である。昇圧流路４２の底部４７は、終端部４４を除きインペラ７０の板厚方向の端面に対して略平行である。

昇圧流路４２の終端部４４には、吐出流路５０が接続されている。昇圧流路４２は、収容凹部３６の底部３７に沿って形成されているのに対し、吐出流路５０は、吐出口３９が形成されている端面３８に向かって傾斜している（図１および図３参照）。また、図２に示すように、吐出流路５０の流路幅Ｗｏは、昇圧流路４２の流路幅Ｗｐよりも狭くなっている。そして、吐出流路５０は、吐出流路５０の中心軸が、一点鎖線にて図示する昇圧流路４２の中心線よりも外側、つまり、昇圧流路４２の外周側壁部４６側に寄って配置されている（図２参照）。

図２および図３に示すように、昇圧流路４２の始端部４３と終端部４４との間には、インペラ７０の板厚方向の端面との隙間を非常に小さくしたシール部４８が形成されている。シール部４８を形成することにより、昇圧流路４２にて昇圧された燃料が終端部４４から始端部４３に漏れ出ることを極力抑え、吐出流路５０より昇圧された燃料を吐出することができる。

図３に示すように、昇圧流路４２の底部４７は、吐出流路５０の底部側側壁部としての底部側側壁部５１に接続されている。また、吐出流路５０は、底部側側壁部５１と対面する羽根車側側壁部としてのインペラ側側壁部５２を有する。インペラ側側壁部５２の昇圧流路４２側の端部は、図３に示すように、シール部４８の昇圧流路４２の終端部４４側の端部と接続している。

底部側側壁部５１とインペラ側側壁部５２とは、吐出流路５０の入口開口部５５から出口開口部３９に至るまで略平行の関係となっている。ここで、吐出流路５０の入口開口部５５とは、インペラ側側壁部５２とシール部４８との接続点Ｐと、その接続点Ｐからインペラ側側壁部５２の法線方向に延びる仮想線と公差する点Ｑによって規定される。出口開口部３９は、上述した吐出口３９と同じ部位である。

図３に示すように、昇圧流路４２の終端部４４付近の底部４７は、傾斜開始点Ｒから吐出流路５０の入口開口部５５に向かうに従い底部４７の深さが徐々に深くなるように形成され、入口開口部５５の点Ｑに接続している。上記傾斜開始点Ｒは、請求項に記載の開始点に相当する。吐出流路５０の底部側側壁部５１と昇圧流路４２の底部４７とのなす角度θは、４０°以下となるように設定されている。

底部側側壁部５１とインペラ側側壁部５２の吐出流路５０の軸方向長さは、図３に示すように、底部側側壁部５１とインペラ側側壁部５２とが対面する部分を有する程度の長さとなっている。本実施形態では、対面する部分の距離は距離ｂ１となっている。

図２に示すように、昇圧流路４２の内周側壁部４５は、吐出流路５０の内周側壁部５３に接続され、昇圧流路４２の外周側壁部４６は、吐出流路５０の外周側壁部５４に接続される。図２に示すように、吐出流路５０は、上述したように、流路幅Ｗｏが昇圧流路４２の流路幅Ｗｐよりも狭い流路であって、吐出流路５０の中心軸が昇圧流路４２の外周側壁部４６側に寄って配置されている。

昇圧流路４２の終端部４４には、絞り部４９が形成されている。絞り部４９は、昇圧流路４２と、昇圧流路４２の流路幅Ｗｐよりも幅の狭い吐出流路５０とを接続する部分である。絞り部４９は、上述した傾斜開始点Ｒから吐出流路５０の入口開口部５５の点Ｑまでの範囲に設けられている（図２および図３参照）。

図２に示すように、絞り部４９は、傾斜開始点Ｒから入口開口部５５に向かうに従い、昇圧流路４２の内周側壁部４５が外周側壁部４６に近づくように形成されている。入口開口部５５よりも下流側では、吐出流路５０の内周側壁部５３と外周側壁部５４とは、略平行となっている。つまり、吐出流路５０の内周側壁部５３と外周側壁部５４は、流路幅Ｗｏを維持したまま、吐出流路５０の出口開口部３９まで延びている。

絞り部４９における底部４７の傾斜角度および絞り部４９における内周側壁部４５の傾斜角度は、絞り部４９における流路の断面積が吐出流路５０の入口開口部５５に至るまで、傾斜開始点Ｒよりも上流側の昇圧流路４２の流路の断面積から極力変化しないように定められている（図２および図３参照）。

図４は、図３中のＩＶ方向のから見た吐出流路５０を示している。図４に示すように、吐出流路５０の内周側壁部５３および外周側壁部５４は、吐出流路５０の底部側側壁部５１およびインペラ側側壁部５２と略直交している。

次に、インペラ７０を回転駆動させたときの、昇圧流路４２および吐出流路５０における燃料の流れについて詳細に説明する。

図１に示すように、インペラ７０が、羽根溝７２が吸入口３３から吐出口３９に向かう方向にモータ部１０によって回転されると、ポンプ流路４０に吸引力が発生し、吸入口３３から燃料が吸引される。吸入口３３から吸引された燃料は、吸入通路６３を介して外側ポンプ流路６１の昇圧流路６２に流入するとともに、吸入通路６３を介して昇圧流路６２、外側羽根溝７４、連通路７５、内側羽根溝７３を経由して内側ポンプ流路４１の昇圧流路４２に流入する。

昇圧流路４２に流入した燃料は、内側羽根溝７３の外周側から昇圧流路４２の外周側壁部４６、底部４７、内周側壁部４５に沿って移動し、内側羽根溝７３の内周側に流入する方向に旋回しながら、吐出口３９へ向かって進む（図１中の矢印参照）。

昇圧流路６２に流入した燃料は、上述した昇圧流路４２における燃料の流れと同様に、外側羽根溝７４の外周側から昇圧流路６２の外周側壁部、底部、内周側壁部に沿って移動し、外側羽根溝７４の内周側に流入する方向に旋回しながら、吐出口３９へ向かって進む。

昇圧流路４２内の旋回流は、昇圧流路４２の絞り部４９では、吐出流路５０に向かう流れに変化する（図３参照）。昇圧流路６２内の燃料は、連通路７５を介して昇圧流路４２に移動し、吐出流路５０に向かう。昇圧流路４２の底部４７付近を流れる燃料は、底部４７に沿って流れ、吐出流路５０の入口開口部５５に向かう。

絞り部４９では、昇圧流路４２の内周側壁部４５が外周側壁部４６に近づくように形成されているので、比較的燃料のよどみが発生しやすい吐出流路５０の内周側壁部５３付近の燃料は、外周側壁部５４付近の燃料の流れに引きずられる。このため、内周側壁部５３にも吐出流路５０の出口開口部３９に向かう燃料の流れが発生する。

内周側壁部５３付近に燃料の流れが発生すると、燃料は内周側壁部５３に沿って流れ、燃料のよどみの発生が抑制される。その結果、内周側壁部５３付近に燃料のよどみが発生することによる燃料ポンプのエネルギー損失を低減することができる。

吐出流路５０の内周側壁部５３と外周側壁部５４とは、入口開口部５５から出口開口部３９（吐出口３９に相当する）に至るまで略平行となっているため、吐出流路５０内の燃料の流れを安定させることができる。

本実施形態では、このように吐出流路５０の入口開口部５５よりも上流側に絞り部４９を設けているため、吐出流路５０における燃料のよどみの発生を抑制することができる。吐出流路５０における燃料のよどみの発生が抑えられると、内周側壁部５３付近に負圧が発生し、燃料を内周側壁部５３に引きつける壁面付着効果が発生する。これにより、吐出流路５０の有効流路面積が減少することを抑制することができ、吐出流路５０の出口開口部３９に向かう燃料の流れを妨げる要因が減少する。その結果、吐出流路全体を有効利用することができる。

また、絞り部４９は、昇圧流路４２の底部４７が入口開口部５５に向けて傾斜を開始する傾斜開始点Ｒから入口開口部５５の点Ｑまでの範囲に形成されているので、燃料ポンプ１の昇圧性能を犠牲にすること無く、エネルギー損失を低減し、吐出流路の有効流路面積の低減を抑制することができる。

本実施形態では、絞り部４９では、昇圧流路４２の底部４７が、傾斜開始点Ｒよりも上流側の底部４７と吐出流路５０の底部側側壁部５１とのなす角度θが４０°以下となるように形成されているため、底部４７付近を流れる燃料を、底部４７から剥離することなく吐出流路５０に流入させることができる。

また、吐出流路５０は、内周側壁部５３および外周側壁部５４に対して略直交するインペラ側側壁部５２と、インペラ側側壁部５２に対向する底部側側壁部５１とを有している。吐出流路５０は４方が囲まれた流路となっているため、吐出流路５０内の燃料の流れを安定させることができる。

また、インペラ側側壁部５２および底部側側壁部５１は、略平行であり、対面する部分（距離ｂ１）を有しているので、インペラ側側壁部５２付近、および底部側側壁部５１付近にも、壁面付着効果を発生させることができる。このため、吐出流路５０の径方向の壁面（内周側壁部５３、外周側壁部５４）における燃料のよどみだけでなく、吐出流路５０の径方向と直交する方向の壁面（インペラ側側壁部５２、底部側側壁部５１）における燃料のよどみも抑制することができる。

次に、昇圧流路４２の流路幅Ｗｐと吐出流路５０の流路幅Ｗｏとの関係（図２参照）について図５の特性図を用いて詳細に説明する。図５は、流路幅Ｗｏと流路幅Ｗｐとを同じ幅とした場合のポンプ効率を基準とし、流路幅Ｗｐに対する流路幅Ｗｏの比率を変化させた場合のポンプ効率の向上率を示す特性図である。この特性図は、シミュレーションによって求められたものである。ここでいうポンプ効率とは、ポンプ部３０のポンプ効率を表しており、ポンプ部３０の吐出量をＱ、吐出圧をＰ、トルクをＴ、回転数をＮとすると、（Ｑ・Ｐ）／（Ｔ・Ｎ）で表されるものである。流路幅Ｗｏ／流路幅Ｗｐの値を変化させることにより、ポンプ部３０の吐出量Ｑ、吐出圧Ｐ、トルクＴ、回転数Ｎも変化するためポンプ効率も変化する。

図５に示すように、流路幅Ｗｐに対する流路幅Ｗｏの比率Ｗｏ／Ｗｐが３６％以上、１００％未満の範囲で、上述の基準のポンプ効率を上回る。比率Ｗｏ／Ｗｐが３６％未満のときは、吐出流路５０の流路幅Ｗｏが狭すぎて却ってポンプ効率が低下してしまう。

比率Ｗｏ／Ｗｐは、４５％〜９２％が望ましい。比率Ｗｏ／Ｗｐをこの範囲の比率とすると、図５に示すように、ポンプ効率向上率１０５％以上が望める。発明者の経験により、シミュレーションによって算出されたポンプ効率と、実際に燃料ポンプを作成し、実測した場合のポンプ効率とでは、ポンプ効率の値に３〜４％の差異が発生することが分かっている。ポンプ効率向上率１０５％以上であれば、当該差異を考慮した比率Ｗｏ／Ｗｐとすることができる。

次に、ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４に形成される昇圧流路４２、６２の合計流路面積Ｓｐと吐出流路５０の最小流路面積Ｓｏとの関係（図１、図４参照）について図６の特性図を用いて詳細に説明する。図６は、ポンプカバーおよびポンプケーシングに形成される昇圧流路の合計流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の割合を所定の割合とした場合のポンプ効率を基準とし、ポンプカバー３１およびポンプケーシング３４に形成される昇圧流路４２、６２の合計流路面積Ｓｐに対する吐出流路５０の最小流路面積Ｓｏの比率を変化させた場合のポンプ効率の向上率を示す特性図である。

ここで、上記基準となる燃料ポンプのポンプカバーおよびポンプケーシングに形成される昇圧流路の合計流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率を所定の比率を、約１３０％としている。この比率は、発明者が従来より使用していた燃料ポンプのポンプカバーおよびポンプケーシングに形成される昇圧流路の合計流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率である。

従来、燃料ポンプでは、吐出流路の最小流路面積は、ポンプカバーおよびポンプケーシングに形成される昇圧流路の合計流路面積よりも大きく形成されることが一般的であった。また、吐出流路は、上記昇圧流路の合計流路面積よりも３０％程度大きくしているものが多い。本実施形態では、一般的な燃料ポンプの昇圧流路の合計流路面積に対する吐出流路の最小流路面積の比率を約１３０％とし、それを基準とした。

図６に示すように、比率Ｓｏ／Ｓｐが５５％〜１２８％の範囲で、上述の基準のポンプ効率を上回る。比率Ｓｏ／Ｓｐが５５％を下回ると、吐出流路５０の吐出能力を超える量の燃料が吐出流路５０に流入するため、ポンプ効率が低下する。また、比率Ｓｏ／Ｓｐが１２８％を上回ると、吐出流路５０の側壁部の間隔を広くせざるを得ず、上述した壁面付着効果が低下するため、燃料のよどみが発生しやすくなり、ポンプ効率が低下する。

比率Ｓｏ／Ｓｐは、６５％〜１１８％が望ましい。比率Ｓｏ／Ｓｐをこの範囲の比率とすると、図６に示すように、ポンプ効率向上率１０５％以上が望める。ポンプ効率向上率１０５％以上とした理由は、図５において説明したように、シミュレーションによって算出されたポンプ効率と、実測した場合のポンプ効率との間に３〜４％の差異が発生することを考慮した結果である。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態による燃料ポンプについて説明する。図７は、第１実施形態による燃料ポンプの要部を拡大した断面図（図３）に対応する部分の断面図である。ここでは、第１実施形態と異なる部位のみを説明する。

図７に示すように、シール部４８の昇圧流路４２の終端部４４側の端部と吐出流路５０のインペラ側側壁部５２との接続点Ｐは、鋭角に接続されるのではなく平坦またはＲ形状となっている。また、吐出流路５０の底部側側壁部５１側の出口開口部３９も、平坦またはＲ形状となっている。

上述した部位を平坦またはＲ形状とするのは、製造、組み立て上の問題である。例えば、上述した部位を鋭角に製造すると、構造上その部分は他の部分に比べ脆くなるため、製造工程（特に、型から成形品を抜くとき）または組み立て時に欠ける恐れがある。インペラ７０との耐摩耗性を向上させたり、潤滑性を高めたりする目的で、接続点Ｐの部分を含むシール部４８にアルマイト処理を施すことがある。

鋭角の部分にアルマイト処理を施すとその部分のアルマイト層が他の部位のアルマイト層よりも厚くなり、インペラ７０の回転を妨げることとなる。接続点Ｐを平坦またはＲ形状とすることにより、アルマイト層を均一化することができるため、インペラ７０の回転を妨げることを抑制することができる。

また、上述したように接続点Ｐおよび出口開口部３９を平坦またはＲ形状としても、第１実施形態と同様、インペラ側側壁部５２と、底部側側壁部５１との間に、対面する部分を有する（距離ｂ２）。

（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による燃料ポンプについて説明する。図８は、第１実施形態による燃料ポンプの断面図（図２）に対応する断面図である。ここでは、第１実施形態と異なる部位のみを説明する。

図８に示すように、吐出流路５０１の内周側壁部５３１と外周側壁部５４１との間隔が、出口開口部３９１に向かうに従い入口開口部５５よりも広くなっている。内周側壁部５３１と外周側壁部５４１との間隔は、吐出流路５０１に流入した燃料が吐出流路５０１の内周側壁部５３１にて剥離しない程度に緩やかに変化している。この構成によれば、吐出流路５０１の内周側壁部５３１付近における燃料のよどみの発生を抑制しつつ、吐出流路５０１からの吐出量を増大させることができる。

また、この部分の断面は、第１実施形態のように接続点Ｐや出口開口部３９１が鋭角となっていてもよいし（図３参照）、第２実施形態のように接続点Ｐや出口開口部３９１が平坦またはＲ形状となっていてもよい（図７参照）。

本発明の第１実施形態による燃料ポンプの断面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線の断面図である。 図２中のＩＩＩ−ＩＩＩ線の断面図である。 図３中のＩＶ方向の矢視図である。 流路幅Ｗｐに対する流路幅Ｗｏの割合を変化させた場合のポンプ効率の向上率を示す特性図である。 ポンプカバーおよびポンプケーシングに形成される昇圧流路の合計流路面積Ｓｐに対する吐出流路の最小流路面積Ｓｏの割合を変化させた場合のポンプ効率の向上率を示す特性図である。 本発明の第２実施形態による燃料ポンプの要部を拡大した断面図である。 本発明の第３実施形態による燃料ポンプの断面図である。

符号の説明

１ 燃料ポンプ、１０ モータ部、３０ ポンプ部、３１ ポンプカバー（ケース部材）、３３ 吸入口、３４ ポンプケーシング（ケース部材）、３９ 吐出口（出口開口部）、４０ ポンプ流路、４１ 内側ポンプ流路、４２ 昇圧流路、４４ 終端部、４５ 内周側壁部、４６ 外周側壁部、４７ 底部、４８ シール部、４９ 絞り部、５０ 吐出流路、５１ 底部側側壁部（底部側側壁部）、５２ インペラ側側壁部（羽根車側側壁部）、５３ 内周側壁部、５４ 外周側壁部、５５ 入口開口部、７０ インペラ、７３ 内側羽根溝、７４ 外側羽根溝、７５ 連通路

Claims (7)

1. 略円盤状に形成され、周方向に複数の羽根溝を有し、回転駆動される羽根車と、
   前記羽根車を収容するとともに、前記羽根車の回転により吸引した燃料を昇圧するポンプ流路が前記羽根車の前記羽根溝に沿って円弧状に形成されているケース部材と、を備え、
   前記ポンプ流路は、前記羽根車の回転により昇圧された燃料を流通する昇圧流路と、前記昇圧流路の終端部側に配置され、前記昇圧流路にて昇圧された燃料を前記昇圧流路の底部側に向けて吐出する吐出流路であって、前記昇圧流路の流路幅よりも狭く、前記昇圧流路の外周側壁部側に寄って配置される吐出流路と、を有し、
   前記昇圧流路は、前記昇圧流路の前記底部が前記吐出流路の入口開口部に向けて傾斜を開始する開始点から前記吐出流路の前記入口開口部までの範囲にて、前記昇圧流路の流路幅を前記吐出流路の流路幅にまで絞る絞り部を有し、
   前記吐出流路の内周側壁部と、前記吐出流路の外周側壁部とは、前記吐出流路の前記入口開口部から前記吐出流路の出口開口部に至るまで平行となっていることを特徴とする燃料ポンプ。
2. 前記吐出流路は、前記吐出流路の前記内周側壁部および前記吐出流路の前記外周側壁部に対して略直交する羽根車側側壁部と、前記羽根車側側壁部に対向し、前記昇圧流路の前記底部と接続される底部側側壁部とを有し、
   前記羽根車側側壁部および前記底部側側壁部は、平行であり、対面する部分を有していることを特徴とする請求項１に記載の燃料ポンプ。
3. 前記昇圧流路の流路幅に対する前記吐出流路の前記入口開口部側の流路幅の比率は、３６％〜１００％未満であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
4. 前記昇圧流路の流路幅に対する前記吐出流路の前記入口開口部側の流路幅の比率は、４５％〜９２％であることを特徴とする請求項１または２に記載の燃料ポンプ。
5. 前記昇圧流路の流路面積に対する前記吐出流路の最小流路面積の比率は、５５％〜１２８％であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
6. 前記昇圧流路の流路面積に対する前記吐出流路の最小流路面積の比率は、６５％〜１１８％であることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。
7. 前記吐出流路は、前記昇圧流路の前記底部と接続する底部側側壁部を有し、
   前記吐出流路の前記底部側側壁部と、前記昇圧流路の前記底部とのなす角度は、４０°以下であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の燃料ポンプ。

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