JPS582495A - 渦流ポンプ装置 - 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】 本発明は、例えば自動車用燃料ポンプに使用する受流量
で高圧力の流体を得る渦流ポンプ装置に関し、羽根車に
作用するトラスト荷重を軽減することを目的とするもの
である。

第１図、第２図は、従来の渦流ポンプ装置の１面を示し
ている。第１図、第２図において、１は羽根車であり、
この羽根車１は円盤状であり、その両側面の外周部には
放射状に複数の溝７が形成されている。回転軸３は羽根
車１に圧入されており、モータによりて羽根車１は回転
軸３を介して回転される。羽根車１はポンプケース２，
２／内に軸受４，４′を介して回転自在に収納されてい
る。

ポンプケース２，２′には吸込口６のある低圧部と、吐
出口６のある高圧部を仕切る仕切壁８が設けられている
。

次に上記従来例の動作（ｌこついて説明する。第１図、
第２図において、羽根車１はモータにより矢印の方向へ
回転される。羽根車１の回転により、吸込口５から吸込
まれた流体は、羽根車７０回転に従い、羽根車１とポン
プケース２，２′で仕切られる流体通路９を流れる。ま
た、羽根車１０両ｆｕη面の外周部に形成された溝７に
入りた流体は、羽根車１の回転による遠心力で、流体通
路９へ流出し、流体通路９の流れと合流する。このとき
、流体通路９内の流れが乱れ、これによりて流体の圧力
が上がる。

羽根車１の周速：ｕ、流体通路９の断面積：Ａとすると
、渦流ポンプ装置の吐出口６での最大圧力Ｐｍａｘは Ｐ　ｍａｘｃｃ　ｕ２ 渦流ポンプ装置の最大流量Ｑｍａｘは Ｑ　ｍａｗ　＝：　Ａｕ で表わされ、渦流ポンプ装置の特性としては、第３図の
ａで示される。また渦流ポンプ装置の効率１は、第３図
のａ′で示される。効率ｌは、最大流量Ｑｍａｘの約６
０％の流量の時、最大となる。渦流ポンプ装置の特性及
び効率は、羽根車１の外径と回転数、溝７の形状、流体
通路９の形状９羽根・・：：。

車１とポンプケース２，２′の隙間からの流体の漏れに
よりて決定される。

渦流ポンプ装置は、他のタービン式ポンプに比べ、少流
量、高圧力の用途に適する。しかしながら、上記の従来
例においては、更に流量が少ない状態で高圧力を得るに
は、ポンプ効率が落ちる欠点があった〇 次に上記従来例の欠点を除去するために本発明者が既に
提案した渦流ポンプ装置について、第４図、第５図と共
に説明する。

第４図、第６図において、１０は羽根車でありこの羽根
車１ｏの両側面の外周部には、放射状に複数の溝１１が
形成されている。また羽根車１０の中央には、回転軸１
２が固定されている。なお羽根車ＩＱを回転軸１２に固
定することなく、回転軸１．２の、駆動力が羽根車１ｏ
に伝達できるように係合させてもよい。羽根車１ｏは吸
込側ケース１３、仕切ケース１８．吐出側ケース２３で
構成される空間内に軸受２９，２９’を介して非接触に
設置される。なお、羽根車１０と上記各ケース−の隙間
への流れを阻害する薄いシート等のシール材を隙間３０
，３０’、３０“に付加してもよい。また回転軸１２と
吐出側ケース２３の隙間からの漏れをしゃ断するために
、隙間３１にパツキン等のシール材を付加してもよい。

また、本実施例では羽根車１ｏ及び回転軸１２は吸込側
ケース１３と吐出側ケース２３に、軸受２９，２９’で
支持されるカ、ポンプケース外で、例えばモータにより
て、回転軸１２が支持され、羽根車１ｏが回転軸１２に
対し片持構造となりてもよい。捷た、回転軸１２の一方
がポンプケース外でモータ等により支持され、他の一方
がポンプケースで支持される構造でもよい。

吸込側ケース１３の片面側中央には、軸受２９を保持す
るための段部を有する穴１４が形成されている。１５は
吸込側ケース１３の片面側に形成された環状の溝であり
、この溝１５の始端と終端とは仕切壁１６によって仕切
られている。１７は上記溝１６の始端部に形成された貫
通の吸込口で・あり、流体はこの吸込口１７を介して、
溝１６の始端部へ吸込まれる。

１８は仕切ケースであり、この仕切ケース１８の内壁に
は環状の仕切壁１９が形成されている。

この仕切壁１９の一部には、切欠き２ｏが形晟されてい
る。また、仕切ケース１８の内壁両側面には、環状段部
２１，２１’が形成され、各段部２１゜２１′の始端と
終端は仕切壁２２．２２’によりて仕切られており、同
時に第１の段部２１の終端は、前記仕切壁１９の一部に
設けた切欠き２ｏを介して第２の段部２１′の始端に連
結されている。また第４図、第６図に示す従来例では、
段部２Ｍ、２１’を連結するのに、切欠き２ｏを用いた
が、パイプ等の連結通路を用いてもよい。

２３は吐出側ケースであり、この吐出側ケース２３の中
央には、゛軸受２ギの保持及び回転軸１２の突出しのた
めに、段部を有する貫通穴２４が形成されている。２６
は吐出側゛ケース２３の片面側に形成された環状の溝で
あり、この溝２５の始端と終端とは吸込側ケース１３の
仕切壁１６と同様の仕切壁によりて仕切られている。２
７は上記溝２５の終端部に形成された貫通の吐出口であ
り、流体は、この吐出口２７を介して外へ出る。

第４図に示す如く、羽根車１ｏと吸込側クース１３と仕
切ケース１８と吐出側ケース２３とを組合わせることに
より、溝１６と段部２１と羽根車１０により第１の流体
通路２８が形成され、溝２６と段部２１′と羽根車１０
により第２の流体通路２８′が形成される。第１の流体
通路２８の終端と、第２の流体通路２８′の始端は、仕
切ケース１８に設けた切欠き２ｏを介して連結されてい
る。

次に上記第４図、第６図の従来例の動作について、第４
図、第６図と共に説明する。第４図において、モータに
より羽根車１ｏは矢印の方向へ回転される。羽根車１０
の回転により、吸込側ケース１３に設けられた吸込口１
７から吸込まれた流体は、羽根車１０に引張られ第１の
流体通路２８を流れる。この時の流体が昇圧する原理は
、第１図、第２図に示した従来の渦流ポンプ装置の場合
と同じである。流体は流体通路２８を流れるに従い圧力
が高められ、吸込側ケース１３と仕切ケース１８で構成
される低圧部と高圧部を仕切る仕切壁１６．．２２にあ
たり、仕切ケース１８に設けた切欠き２ｏを介して第２
の流体通路２８′へ流入する。第２の流体通路２８′を
流れる流体の昇圧原理は第１図、第２図に示した従来の
渦流ポンプと同じであるが、第２の流体通路２８′へ流
入した流体・は既に圧力が高くなっている。流体は、第
２の流体通路２８’を進むに従い、更に圧力が高められ
、吐出側ケース２３と仕切ケース１８で構成される低圧
部と高圧部を仕切る仕切壁２２′にあたり、吐出側ケー
ス２３に設けた吐出口２７から外へ出る。

第６図は第４図、第６図に示す従来例の特性及び効率を
第１図、第２図に示す従来例の特性、効率と比較して示
した図であり、第４図、第６図に示す従来例によれば、
効率を落とすことなく流量を減少させ、圧力を増加する
ことができるものである。なお、第６図において、ａ、
ａ’はそれぞれ第１図、第２図に示す従来の渦流ポンプ
装置゛の特性及び効率であり、ｂ、ｂ’はそれぞれ第４
図、第６図に示す従来の渦流ポンプ装置の特性及び効率
である。

第４図、第６図に示す従来の渦流ポンプ装置に、よれば
羽根車及び羽根車上の溝寸法を変えることなく、一枚の
羽根車の両側面にそれぞれ流体通路を形成し、両流体通
路を直列に連結することにより、流体通路断面積を第１
図、第２図に示す従来例の半分にし、且つ流体に圧力を
与えるための流体通路の距離を長くしているので、効率
を落とすことなく第１図、第２図に示す従来例よりも受
流量で高圧力の流体を得ることができる特長がある。

しかしながら、第４図、第６図に示す渦流ポンプ装置で
は、第２の流体通路２８′を流れる流体の圧力は、第１
の流体通路゛２８を流れる流体よりも圧力が高いために
、羽根車１ｏにスラスト荷重が発生する。前記スラスト
荷重の発生により、羽根車１ｏは、吸込側ケｉス１３に
圧接され、羽根車１０と吸込側ケース１３の摩擦により
、羽根車１゜の回転に必要なトルクが増大する。即ち、
このトルクは損失トルクとなり、ポンプ効率を落とすこ
とになる。第４図、第６図に示した従来例では、前記ス
ラスト荷重を受け、羽根車１ｏと吸込側ケース１３を非
接触に保つために、玉軸受２９を使用している。前記ス
ラスト荷重を軽減することが０ できれば、前記スラスト荷重を支持するために使用して
いる前記玉軸受２．９の代りに、玉軸受よりも安価なす
べり軸受を用いて前記スラスト荷重を支持することがで
きる。

本発明は、羽根車片側面にスパイラル状（螺旋状）の溝
を形成することにより、羽根車に作用するスラスト荷重
を軽減することを目的とするものである。

次に、本発明の実施例について、第７図と共に説明する
。第７図において、３３は羽根車であり、第４図、第５
図に示した前記羽根車１０と同様に前記羽根車３３の両
側面の外周部には、放射状に複数の溝３４が形成されて
いる。また羽根車３３の中央には、回転軸３６が固定さ
れている。なお羽根車３３を回転軸３６に固定すること
なく、回転軸３６の、駆動力が羽根車３３に伝達できる
ように係合させてもよい。更に前記吸込側ケース１３に
形成される、前記第１の流体通路２８から吸込側ケース
１３の中央へ向う流体の流れを阻止するための環状の突
部１６′に対向する前記羽根車３３の片側面に、螺旋状
の溝３５が形成されている。

羽根車３３の回転により、羽根車３３と吸込側ケース１
３の突部１６′で形成される前記隙間３ｏにはさまれた
流体は、前記螺線状の溝３６へ押し込捷し、ポンピング
作用を行なう。このポンピング作用により羽根車３３に
は吐出側ケース２３の方向へ力が作用し、羽根車３３に
作用する吸込側ケース１３の方向のスラスト荷重を軽減
することができる。

なお、羽根車としては前記実施例のものに限らず、第８
図に示すように、複数の溝３８を円盤の両側面の外周部
に螺旋状に形成した羽根車３７を使用してもよく、また
第９図に示すように、円盤の両側面の外周部において、
この円盤の半径方向の線に対して傾斜する線に沿って溝
４０を複数個形成した羽根車３９を使用してもよい。

本発明は上記のような構成であり、本発明によ１ れば、羽根車の片側面中央部に螺旋状の溝を形成するだ
けの簡単な構造により、羽根車に作用するスラスト荷重
を容易に軽減できる利点を有するものである。このため
本発明によれば１．羽根車とケースとの摩擦による損失
トルクが軽減でき、ポンプ効率の低下を防止できるとと
もに、安価なすべり軸受を用いる（とができる利点を有
するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の渦流ポンプ装置の断面図、第２図は第１
図のＡ−Ａ断面図、第３図は従来の渦流ポンプ装置の特
性図、第４図は本発明者が既に提案した渦流ポンプ装置
の断面図、第５図は同装置の分解斜視図、第６図は同装
置の特性、効率を従来例の特性、効率と比較した図、第
７図は本発明の一実施例における渦流ポンプ装置の羽根
車の斜視図、第８図は本発明の第２の実施例の羽根車の
斜視図、第９図は本発明の第３の実施例の羽根車の斜視
図である。 １ｏ　・冒羽根車１．１１・・・・・・溝、１２・・・
・・・回転軸、１３・・・・・・吸込側ケース、１４・
・・・・・穴、１５・・・・・・環状溝、１６・・・・
・・仕切壁、１７・・。 ・・吸込口、１８・・・・・・仕切ケース、１９・・・
・・・環状仕切壁、１６′・・・・・突部、２０・・・
・・・切欠き、２１．２１’・・・・・・環状段部、２
２，２２．’・・・・・・仕切壁、２３・・・・・・吐
出側ケース、２４・・・・・・穴、２６・・・・・・環
状溝、２７・・・・・・吐出口、２８゜２８′・・・・
・・流体通路、２９．２９’・・・・・・軸受、３ｑｓ
ｏ；３ｏ″・・・・・・隙間、３１・・・・・・隙間、
３３・・・・・羽根車、３４・・・・・・溝、３５・・
・・・・螺旋状溝、３６　・・・・回転軸、３７・・・
・・・羽根車、３８・・・・・溝、３９・・−・・・羽
根車、４ｏ・・・・・・溝。 代理人の氏名　弁理士　中　尾”敏　男　ほか１名第１
図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 円盤の両側面の外周部Ｋａ数の第１の溝と、放射状又は
   螺旋状又は斜状に形成するとともに、上記円盤の片側面
   の前記複数の第１の溝内周側に、螺旋状の複数の第２の
   溝を形成した羽根車と、前記羽根車を回転させるための
   回転軸と、前記羽根車を収納するポンプケースと、前記
   ポンプケースの内壁と前記羽根車とにより、前記羽根車
   の両側面の外周部にそれぞれ形成された環状の第１．第
   ２の流体通路と、前記第１．第２の流体通路の一部を仕
   切壁と、前記第１の流体通路の始端に連結された吸込口
   と、前記第１の流体４路の終端と前記第２の流体通路の
   始端を連結する連結通路と、前記第２の流体通路の終端
   に連結された吐出口とからなる渦流ポンプ装置。