KR100317013B1

KR100317013B1 - 전동식 연료 펌프의 임펠러

Info

Publication number: KR100317013B1
Application number: KR1019997002920A
Authority: KR
Inventors: 무라세세이지; 후지이신이치; 우스이다카유키; 이케다사토루
Original assignee: 이토 히로미; 아이산 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1997-08-07
Filing date: 1998-06-15
Publication date: 2001-12-24
Also published as: EP0931927B1; US6224323B1; JP3744942B2; DE69813758T2; WO1999007990A1; KR20000068707A; EP0931927A1; EP0931927A4; DE69813758D1

Abstract

임펠러의 양면의 외주에는 원주 방향을 따라 블레이드가 형성됨과 동시에, 블레이드 사이에 블레이드 홈이 형성되어 있다. 블레이드 홈은 반경 방향 단면에서 보았을 때 곡선 형상으로 형성되어 있다. 또한, 원주 방향 단면에서 보았을 때, 블레드 홈과 블레이드의 단면과의 결합부가 곡선 형상으로 형성되고, 회전 방향 전방으로부터 결합부를 향하여 곡선 형상으로 형성되어 있다. 블레이드 홈의 회전 방향 전방 또는 후방에는 양면의 블레이드 홈을 연통하는 연통 구멍이 형성되어 있다. 블레이드 홈의 개구부의 형상은 반경 방향에 스트레이트 형상, 회전 방향에 대하여 만곡 형상, 회전 방향에 대하여 경사진 형상 등 여러가지의 형상으로 형성된다.

Description

전동식 연료 펌프의 임펠러{IMPELLER OF MOTOR-DRIVEN FUEL PUMP}

연료 탱크내에 형성되는 인탱크식(in-tank system) 전동식 연료 펌프가 도 1에 도시되어 있다.

도 1에 도시된 전동식 연료 펌프는 원통 형상으로 형성된 하우징(3)에 내장된 모터부(1) 및 펌프부(2)로 구성되어 있다. 하우징(3)의 상단부 및 하단부에는 모터 커버(4) 및 펌프 커버(5)가 장착되어 있다.

축(8)의 상단부 및 하단부를 모터 커버(4) 및 펌프 커버(5)에 각각 베어링(9) 및 베어링(10)을 통해서 지지함으로써, 아마추어(armature)(7)가 모터실(6)내에 회전 가능하게 배치되어 있다. 아마추어(7)에는, 코일과 접속되고, 동이나 은을 주성분으로 하는 복수의 정류자 세그먼트(12)가 서로 절연되어 배치되어 있다. 하우징(3)의 내벽면에는 마그네트(11)가 배치되어 있다. 모터 커버(4)에는 아마추어(7)의 정류자 세그먼트(12)와 슬라이딩 접촉하는 브러시(13)와, 이 브러시(13)를 가압하는 스프링(14)이 내장되어 있다. 브러시(13)는 초크 코일(15)를 거쳐서 외부 접속 단자와 접속되어 있다.

모터 커버(4)에 형성된 배출 포트(16)는 체크 밸브(17)가 내장되어 있고, 연료 공급 파이프가 접속된다.

펌프 커버(5)의 하측에는 펌프 본체(18)가 하우징(3)의 하단부에 코킹 이음에 의해 장착되어 있다. 펌프 본체(18)에는 연료의 입구 구멍(19)이 형성되고, 펌프 커버(5)에는 연료의 출구 구멍(20)이 형성되어 있다. 이 입구 구멍(19)과 출구 구멍(20)은 펌프 본체(18)와 펌프 커버(5)에 의해 형성되는 펌프실의 원주 방향으로 이격된 위치에 형성되어 있다. 펌프 본체(18)와 펌프 커버(5)에 의해 형성되는 펌프실에는 다수의 블레이드 홈(22)이 원주 방향으로 상하에 형성된 원판 형상의 임펠러(21)가 배치되어 있다. 이 임펠러(21)는 수지 등에 의해 형성되고, 아마추어(7)의 축(8)에 끼워맞춤으로써 연결되어 있다.

이러한 구성의 전동식 연료 펌프는 모터부(1)에 통전하여 아마추어의 축(8)을 회전시키면, 임펠러(21)가 회전 구동된다. 이에 의해, 연료 탱크내의 연료는 입구 구멍(19)으로부터 퍼 올려지고, 출구 구멍(20)으로부터 모터실(6)로 들어가며, 배출 포트(16)로부터 연료 공급 파이프에 토출된다.

종래, 공지된 임펠러는 일본 특허 공개 제 95-54726 호에 기재되어 있다. 이 종래의 임펠러가 도 2 내지 도 4에 도시되어 있다. 또, 도 2는 임펠러의 사시도이고, 도 3은 도 2의 Ⅲ부의 확대도이며, 도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도(반경 방향 단면도)이며, 도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도(원주 방향 단면도)이다. 임펠러(21)의 양면의 외주부에는 원주 방향을 따라서 블레이드(23)가 형성되어 있고, 이 블레이드(23) 사이에는 블레이드 홈(22)이 형성되어 있다. 펌프 커버(5)와 펌프 본체(18)에는 임펠러(21)의 블레이드 홈(22)에 대응하는 부위에 각각 유로 홈(35)이 형성되어 있고, 이 유로 홈(35)에 의해서 입구 구멍(19)으로부터 출구 구멍(20)에 이르는 유로(36)가 형성되어 있다. 블레이드 홈(22)은 반경 방향 단면에서 보았을 때, 도 4에 도시된 바와 같이 곡선 형상으로 형성되어 있다. 또한, 원주 방향 단면에서 보았을 때, 도 5에 도시된 바와 같이 임펠러의 면과 평행한 직선형으로 형성되고, 또한 회전 방향 전방의 블레이드(23)의 단면(24)과 회전 방향 후방의 블레이드(23)의 단면(25) 사이의 결합부(26)는 수직, 즉 직각 형상으로 형성되어 있다. 블레이드 홈(22)의 개구부는, 도 3에 도시된 바와 같이 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부(28)가 직선형으로 형성되어 있음과 동시에, 이 개구 가장자리부(28)와, 원주 방향의 개구 가장자리부(29) 또는 개구 가장자리부(30)의 결합부(31) 및 결합부(32)가 수직으로 형성되어 있다.

이러한 종래의 임펠러(21)에서는, 연료가 입구 구멍(19)으로부터 출구 구멍(20)으로 흐를 때, 도 4의 화살표로 나타내는 바와 같이 임펠러(21)의 블레이드 홈(22)을 따라 반경 방향 외측으로 흘러서 유로(36)의 반경 방향 벽면에 부딪치고, 유로 홈(35)을 따라 반경 방향 내측으로 흘러서 다시 블레이드 홈(22)을 따라 반경 방향 외측으로 흐르는 순환 선회 와류가 발생한다. 이 선회 와류의 원주 방향의 속도는 임펠러(21)의 원주 속도보다 느리기 때문에, 유로 홈(36)을 따라 반경 방향 내측으로 흐른 연료는 회전 방향 후방의 블레이드 홈(22)에 유입된다. 이 때, 원주 방향에서 보았을 때에 블레이드 홈(22)과 블레이드(23)의 단면(24, 25)과의 결합부가 수직으로 형성되어 있기 때문에, 이 수직 결합부(26)에서의 유체 저항에 의해 선회 와류의 원주 방향의 속도가 감속되므로, 펌프 효율이 불량해 진다.

또한, 일본 특허 공개 제 94-299983 호에 기재되어 있는 바와 같이 블레이드를 회전 방향으로 경사지게 한 임펠러와, 일본 특허 공개 제 95-189973 호에 기재되어 있는 바와 같이 블레이드에 모떼기를 형성한 임펠러 등이 제안되어 있다.

그러나, 블레이드를 회전 방향으로 경사지게 한 임펠러와 블레이드에 모떼기를 형성한 임펠러는 임펠러의 형상이 복잡하게 되기 때문에 임펠러를 형성하는 수지 재료가 한정된다. 특히, 열경화성 수지로 성형하는 것이 곤란해 진다. 열경화성 수지는 강도 및 가솔린에 대한 방윤성 등이 열가소성 수지 등에 비해서 높기 때문에, 열가소성 수지 등의 열경화성 수지 이외의 수지로 임펠러를 형성한 경우, 신뢰성에 문제가 있다. 또한, 도 3에 도시된 블레이드 홈(22)의 개구부의 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부(28)가 직선형으로 형성되고, 이 개구 가장자리부(28)와, 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부(29) 또는 반경 방향 내측의 원주 방향의 개구 가장자리부(30)와의 결합부(31) 및 결합부(32)가 수직으로 형성되어 있기 때문에, 블레이드 홈(22)으로부터 흘러 나오는 선회 와류의 원주 방향의 속도가 감속되고, 블레이드 홈(22)내로의 연료의 유입이 원활하지 않다. 이로 인해, 펌프 효율이 좋지 않다. 또한, 펌프 커버(5) 또는 펌프 본체(18)의 한쪽의 유로 홈(35)에 블레이드 홈(22)내의 증기(기포)를 배출하기 위한 증기 배출구(37)가 배치되어 있지만, 증기 배출구(37)가 배치되어 있는 측과 반대측의 블레이드 홈(22)내의 증기는 증기 배출구(37)로부터 조속히 배출할 수가 없다. 이로 인해, 펌프 효율이 좋지 않다. 또한, 출구 구멍(20)은 임펠러(21)의 상하 양면의 한쪽 측(도 1에서는 상면측)에 배치되기 때문에, 출구 구멍(20)이 배치되어 있는 측과 반대측의 블레이드 홈(22)내의 연료는 출구 구멍(21)측으로 흐르기 어렵다. 이 때문에, 펌프 효율이 좋지 않다.

본 발명의 목적은 간단한 형상 또는 구조로 펌프 효율을 향상시킬 수 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공하는 것이다.

발명의 요약

본 발명은 원주 방향을 따라 형성된 블레이드와 블레이드 홈을 구비하는 전동식 연료 펌프의 임펠러로서, 상기 블레이드 홈은 반경 방향 단면에서 보았을 때에 곡선 형상으로 형성되고, 원주 방향 단면에서 보았을 때에 상기 블레이드 홈과 회전 방향 후방의 블레이드의 단면과의 결합부가 곡선 형상으로 형성되어 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 결합부의 곡선 형상이 원형 형상인 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 블레이드 홈이 원주 방향 단면에서 보았을 때에 회전 방향 전방으로부터 상기 결합부를 향하여 경사지게 형성되어 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부가 곡선 형상으로 형성되도록 상기 블레이드 홈의 개구부가 구성된 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부가 곡선 형상으로 형성되도록 상기 블레이드 홈의 개구부가 구성된 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 내측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부가 곡선 형상으로 형성되도록 상기 블레이드 홈의 개구부가 구성된 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 블레이드 홈의 개구부가 반경 방향에 대하여 경사지게 형성되어 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

이상과 같이 구성됨으로써, 블레이드 홈의 유체 저항을 감소시킬 수 있기 때문에, 연료가 원활하게 유입되고, 또한 블레이드 홈내로부터 흘러 나오는 선회 와류에 원주 방향의 속도 벡터를 갖게 할 수 있다. 이에 의해, 펌프 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명은 원주 방향을 따라 형성된 블레이드와 블레이드 홈을 양면에 구비하는 전동식 연료 펌프의 임펠러로서, 양면의 블레이드 홈 사이를 연통하는 연통 구멍이 형성되어 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 연통 구멍이 상기 블레이드 홈의 반경 방향에 걸쳐서 형성되어 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 연통 구멍이 상기 블레이드 홈의 회전 방향 후방에 형성되어 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 연통 구멍이 상기 블레이드 홈의 회전 방향 전방에 형성되어 있는 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

또한, 본 발명은 출구측에 면하는 블레이드 홈을 입구측에 면하는 블레이드 홈에 대하여 회전 방향 후방에 편향시켜 형성한 전동식 연료 펌프의 임펠러를 제공한다.

이상의 구성을 구비함으로써, 블레이드 홈내의 증기의 배출 능력을 향상시킬 수 있거나, 블레이드 홈내의 연료의 배출 능력을 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 펌프 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 간단한 구조이기 때문에 열경화성 수지 등으로도 형성할 수 있다.

본 발명은 전동식 연료 펌프의 임펠러에 관한 것이다.

도 1은 전동식 연료 펌프의 개략도,

도 2는 종래 임펠러의 사시도,

도 3은 도 2의 Ⅲ부 확대도,

도 4는 도 3의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도,

도 5는 도 3의 Ⅴ-Ⅴ선 단면도,

도 6은 제 1 실시예의 임펠러의 부분 단면도,

도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도.

도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도,

도 9는 제 2 실시예의 임펠러의 원주 방향 단면도,

도 10은 제 3 실시예의 임펠러의 원주 방향 단면도,

도 11은 제 4 실시예의 임펠러의 개구부를 도시한 도면,

도 12는 종래의 임펠러의 개구부를 도시한 도면,

도 13은 제 5 실시예의 임펠러의 부분 단면도,

도 14는 도 13의 XⅣ-XⅣ선 단면도,

도 15는 도 13의 XⅤ-XⅤ선 단면도,

도 16은 제 5 실시예의 임펠러의 평면도,

도 17은 제 5 실시예의 임펠러의 부분 확대도,

도 18은 제 6 실시예의 임펠러의 원주 방향 단면도,

도 19는 제 6 실시예의 임펠러의 평면도,

도 20은 제 6 실시예의 임펠러의 부분 확대도,

도 21은 제 7 실시예의 임펠러의 평면도,

도 22는 제 7 실시예의 임펠러의 부분 확대도,

도 23은 제 8 실시예의 임펠러의 평면도,

도 24는 제 8 및 제 9 실시예의 임펠러의 부분 확대도,

도 25는 제 10 실시예의 임펠러의 입구 구멍측의 평면도,

도 26은 제 10 실시예의 임펠러의 출구 구멍측의 평면도,

도 27은 제 10 실시예의 원주 방향 단면도,

도 28은 제 11 실시예의 임펠러의 입구 구멍측의 평면도,

도 29는 제 11 실시예의 임펠러의 출구 구멍측의 평면도,

도 30은 제 11 실시예의 임펠러의 원주 방향 단면도,

도 31은 블레이드 홈의 개구부의 형상 및 연통 구멍의 배치 위치와 펌프 효율의 관계를 나타내는 도면,

도 32는 연통 구멍 폭/블레이드 홈 폭과 펌프 효율의 관계를 나타내는 도면,

도 33은 블레이드 홈 면적/블레이드 면적과 펌프 효율의 관계를 나타내는 도면,

도 34는 블레이드 홈 면적과 펌프 효율의 관계를 나타내는 도면,

도 35는 임펠러 외경/블레이드 수와 펌프 효율의 관계를 나타내는 도면,

도 36은 홈 깊이비와 펌프 효율의 관계를 나타내는 도면,

도 37은 블레이드 홈의 타원비와 펌프 효율의 관계를 나타내는 도면.

우선, 본 발명의 임펠러의 제 1 실시예가 도 6 내지 도 8에 도시되어 있다. 또, 도 6은 블레이드 및 블레이드 홈 부분을 나타내기 위한 부분 단면도이고, 도 7은 도 6의 Ⅶ-Ⅶ선 단면도(반경 방향 단면도)이며, 도 8은 도 6의 Ⅷ-Ⅷ선 단면도(원주 방향 단면도)이다.

임펠러(41)의 양면의 외주에는 원주 방향을 따라 블레이드(43)가 형성되어 있고, 블레이드(43) 사이에는 블레이드 홈(42)이 형성되어 있다. 블레이드 홈(42)은 반경 방향 단면에서 보았을 때, 도 7에 도시된 바와 같이 곡선 형상으로 형성되어 있다. 또한, 원주 방향 단면에서 보았을 때, 도 8에 도시된 바와 같이 블레이드 홈(42)과 회전 방향 후방의 블레이드(43)의 단면(44)과의 결합부(45)가 곡선 형상, 예를 들면 원형이나 타원형으로 형성되고, 또한 회전 방향 전방으로부터 결합부(45)를 향하여 곡선 형상, 예를 들면 원형으로 경사지게 형성되어 있다.

원주 방향 단면에서 보았을 때, 블레이드 홈(42)과 블레이드(43)의 단면(44)과의 결합부(45)를 곡선 형상으로 형성함에 의해, 원주 방향의 유체 저항을 낮게 억제할 수 있고, 회전 방향 전방의 블레이드 홈으로부터 유입된 선회 와류의 원주 방향의 속도를 증가시킬 수 있다.

또한, 종래의 임펠러에서는, 도 5에 도시된 바와 같이 블레이드 홈(22)과 회전 방향 전방의 블레이드(23)의 단면(24)과의 결합부의 부분(G)에 정체(stagnation)가 발생하여 효율이 좋지 않았다. 본 실시예에서는, 블레이드 홈(42)을, 원주 방향 단면에서 보았을 때에 회전 방향 전방으로부터 결합부(45)를 향하여 곡선 형상으로 경사지게 하여 형성함에 의해, 회전 방향 전방과 결합부 사이의 유체 저항을 낮게 억제할 수 있으므로, 정체가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이들에 의해, 펌프 효율이 향상한다. 또한, 블레이드 홈(42)의 구조가 간단하기 때문에, 임펠러를 열경화성 수지로 성형할 수 있어, 신뢰성이 향상된다.

또, 블레이드 홈의 형상은 블레이드 홈을 원주 방향 단면에서 보았을 때에 적어도 회전 방향 후방의 블레이드의 단면과의 결합부가 곡선 형상으로 형성되어 있으면 무방하다.

블레이드 홈의 원주 방향의 단면 형상을 변경한 제 2 실시예가 도 9에 도시되어 있다. 도 9에 도시된 블레이드 홈(54)은 원주 방향 단면에서 보았을 때에 회전 방향 전방으로부터 회전 방향 후방을 향하여 직선형으로 경사지게 형성되고, 회전 방향 후방의 블레이드(51)의 단면(53)과의 결합부(55) 및 회전 방향 전방의 블레이드(51)의 단면(52)과의 결합부(56)가 곡선 형상, 예를 들면 원형으로 형성되어 있다. 또, 회전 방향 전방의 블레이드(51)의 단면(52)을 생략할 수도 있다. 이 실시예는, 도 8에 도시된 실시예와 마찬가지로, 원주 방향의 유체 저항을 낮게 억제할 수 있고, 또한 회전 방향 전방과 결합부(55) 사이의 유체 저항을 낮게 억제할 수 있다.

또한, 블레이드 홈의 원주 방향의 단면 형상을 변경한 제 3 실시예가 도 10에 도시되어 있다. 도 10에 도시된 블레이드 홈(57)은 원주 방향 단면에서 보았을 때 임펠러의 면과 거의 평행한 직선형으로 형성되고, 회전 방향 후방의 블레이드의 단면과의 결합부(58) 및 회전 방향 전방의 블레이드의 단면과의 결합부(59)가 곡선 형상, 예를 들면 원형으로 형성되어 있다. 이 실시예는, 도 8에 도시된 실시예와 마찬가지로, 원주 방향의 유체 저항을 낮게 억제할 수 있다.

이상은 블레이드 홈의 원주 방향의 단면 형상의 변경에 의해 펌프 효율을 향상시키는 경우를 설명하였지만, 블레이드 홈의 개구부의 형상의 변경에 의해서도 펌프 효율을 향상시킬 수 있다. 블레이드 홈의 개구부의 형상을 변경한 제 4 실시예가 도 11에 도시되어 있다. 도 11에 있어서, 블레이드 홈의 개구부는 회전 방향 전방의 반경 방향의 개구 가장자리부(61), 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부(62), 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부(63) 및 반경 방향 내측의 원주 방향의 개구 가장자리부(64)에 의해 형성되어 있다. 그리고 개구 가장자리부(62)와 개구 가장자리부(63)의 결합부(65)와, 개구 가장자리부(62)와 개구 가장자리부(64)의 결합부(66)와, 개구 가장자리부(62)를 곡선 형상, 예를 들면 원형으로 형성한다.

종래의 임펠러에서는, 도 12에 도시된 바와 같이 블레이드 홈의 개구부가 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부(202)와 반경 방향 내측의 원주 방향의 개구 가장자리부(204)의 결합부(206)가 직각 형상으로 형성되어 있기 때문에, 선회 와류에 대하여 화살표(H)방향으로 역류가 발생하여, 펌프 효율이 좋지 않다. 또한, 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부(202)와 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부(203)의 결합부가 직각 형상으로 형성되어 있기 때문에, 블레이드 홈내로부터 흘러 나오는 선회 와류에 원주 방향의 속도 벡터가 발생하기 어려우므로, 펌프 효율이 좋지 않다. 본 실시예에서는, 개구 가장자리부(62)와 개구 가장자리부(64)의 결합부(66)가 곡선 형상으로 형성되어 있기 때문에, 연료가 블레이드 홈내에 원활하게 유입되어, 역류의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 개구 가장자리부(62)가 곡선 형상으로 형성되어 있기 때문에, 선회 와류의 방향이 원활하게 변경되고, 원주 방향의 속도 벡터가 발생하기 쉽다. 또한, 개구 가장자리부(62)와 개구 가장자리부(63)의 결합부(65)가 곡선 형상으로 형성되어 있기 때문에, 블레이드 홈내로부터 흘러 나오는 선회 와류에 원주 방향의 속도 벡터가 발생한다. 이러한 구성에 의해, 펌프 효율이 향상된다. 또, 개구 가장자리부(61)와 개구 가장자리부(63) 및 개구 가장자리부(64)와의 결합부(67) 및 결합부(68)를 곡선 형상으로 형성함에 의해서도 유체 저항을 감소시킬 수 있으므로, 펌프 효율이 향상된다.

반면, 연료의 온도가 높아지면 증기(기포)가 발생한다. 이 증기가 입구 구멍(19)으로부터 유로(36)내에 유입되어 블레이드 홈내에 들어가면 펌프 효율이 저하되기 때문에, 종래의 전동식 연료 펌프에는, 펌프 커버(5) 또는 펌프 본체(18)의 한쪽의 유로 홈(35) 등에 블레이드 홈내의 증기를 배출하기 위한 증기 배출구(37)가 형성된다. 그러나, 증기 배출구(37)가 형성되어 있는 측과 반대측의 블레이드 홈내의 증기는 조속히 증기 배출구(37)에 배출되지 않는다. 블레이드 홈내의 증기의 배출 능력을 향상시키고, 또한 펌프 효율을 향상시킨 제 5 실시예가 도 13 내지 도 15에 도시되어 있다. 또, 도 13은 블레이드 및 블레이드 홈 부분을 나타내기 위한 부분 단면도이고, 도 14는 도 13의 XⅣ-XⅣ선 단면도(반경 방향 단면도)이며, 도 15는 도 13의 XV-XV선 단면도(원주 방향 단면도)이다. 임펠러(71)의 양면의 외주에 원주 방향을 따라 형성된 블레이드 홈(72)은 반경 방향 단면에서 보았을 때에 도 14에 도시된 바와 같이 곡선 형상으로 형성되어 있다. 또한, 원주 방향 단면에서 보았을 때, 도 15에 도시된 바와 같이 블레이드 홈(72)과 블레이드(73)의 회전 방향 후방의 단면(74)과의 결합부(75)가 곡선 형상, 예를 들면 원형으로 형성되고, 또한 회전 방향 전방으로부터 결합부(75)를 향하여 곡선 형상, 예를 들면 원형으로 형성되어 있다. 블레이드 홈(72)내의 선회 와류는 회전 방향 후방에서 발생하기 때문에, 블레이드 홈(72)내의 회전 방향 전방의 압력이 저하된다. 따라서, 블레이드 홈(72)내의 증기는 회전 방향 전방에 축적된다. 그러므로, 임펠러(71)의 양면에 형성되어 있는 블레이드 홈(72)을 연통하는 연통 구멍(76)을 블레이드 홈(72)내의 회전 방향 전방에 형성한다. 블레이드 홈(72)을 연통하는 연통 구멍(76)을 형성한 임펠러의 평면도가 도 16에 도시되어 있으며, 블레이드 및 블레이드 홈을 나타내는 부분 확대도가 도 17에 도시되어 있다. 연통 구멍(76)의 원주 방향의 폭(W)은 적절히 설정할 수 있지만, 블레이드 홈(72)의 원주 방향의 폭(B)의 2/3 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 연통 구멍(76)의 반경 방향의 길이(L)는 적절히 설정할 수 있다. 또, 블레이드 홈(72)의 형상은 도 7 내지 도 11에 도시된 형상을 포함하고 여러가지로 변경 가능하다.

블레이드 홈(72)을 연통하는 연통 구멍(76)을 블레이드 홈내의 회전 방향 전방에 형성함으로써, 증기 배출구(37)가 형성되어 있는 측과 반대측에 형성되어 있는 블레이드 홈(72)내의 증기는 연통 구멍(76)을 거쳐서 증기 배출구(37)가 형성되어 있는 측에 형성되어 있는 블레이드 홈(72)내에 유도되고, 또한 증기 배출구(37)로부터 배출된다. 따라서, 증기 배출구(37)가 형성되어 있는 측과 반대측의 블레이드 홈내의 증기의 배출 능력이 향상되고, 펌프 효율이 향상된다.

그런데, 도 1에 도시된 바와 같이, 입구 구멍(19)은 펌프 본체(18) 측에 형성되고, 출구 구멍(20)은 펌프 커버(5)측에 형성되는 예가 많다. 이로 인해, 출구 구멍(20)이 형성되어 있는 측과 반대측, 즉 도 1에서는 펌프 본체(18)측에 형성되어 있는 블레이드 홈내의 연료가 출구 구멍(20) 측으로 빠져나가기 어렵다. 그러므로, 블레이드 홈내의 연료의 배출 능력을 향상시킴으로써 펌프 효율을 향상시킨 제 6 실시예가 도 18 내지 도 20에 도시되어 있다. 또, 도 18은 원주 방향 단면도이고, 도 19는 임펠러의 평면도이며, 도 20은 블레이드 및 블레이드 홈을 나타내는 부분 확대도이다. 본 실시예에서는, 임펠러(100)의 양면에 형성되는 블레이드 홈(101)을 연통하는 연통 구멍(102)이 블레이드 홈(101)의 회전 방향 후방에 형성되어 있다. 연통 구멍(102)의 원주 방향의 폭(W), 반경 방향의 길이(L)는 적절히 설정할 수 있다. 연통 구멍(102)의 원주 방향의 폭(W)은 블레이드 홈의 원주 방향의 폭(B)의 ¾ 이하로 되도록 설정하는 것이 바람직하다.

블레이드 홈(101)내의 선회 와류는 회전 방향 후방에서 발생하기 때문에, 블레이드 홈(101)내의 회전 방향 후방의 압력이 높아진다. 이로 인해, 블레이드 홈(101)이 출구 구멍(20)의 위치에 도달하였을 때, 도 18의 화살표(J)로 나타내는 바와 같이 출구 구멍(20)이 형성되는 측과 반대측으로 형성되어 있는 블레이드 홈(101)내의 연료가 연통 구멍(102)을 거쳐서 출구 구멍(20)에 빠지기 쉽다. 이에 의해, 펌프 효율이 향상된다.

연통 구멍의 반경 방향의 길이를 변경한 제 7 실시예가 도 21 및 도 22에 도시되어 있다. 또, 도 21은 임펠러(110)의 평면도이고, 도 22는 블레이드 및 블레이드 홈을 도시하는 부분 확대도이다. 본 실시예에서는, 연통 구멍(112)은 반경 방향에서 블레이드 홈(111)상으로 연장되어 있다.

또한, 블레이드 홈의 개구부의 개구 가장자리부 사이의 결합부를 만곡 형상이나 곡선 형상으로 형성함으로써도 펌프 효율을 향상시킬 수 있다. 블레이드 홈의 개구부를 만곡 형상 또는 곡선 형상으로 형성한 제 8 실시예가 도 23 및 도 24에 도시되어 있다. 또, 도 23은 임펠러(120)의 평면도이고, 도 24는 블레이드 및 블레이드 홈을 도시하는 부분 확대도이다. 본 실시예에서는, 블레이드 홈의 개구부의 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부(125)를 회전 방향에 대하여 만곡 형상, 예를 들면 반경(R)의 원형으로 형성되어 있다. 또, 반경(R)은 임펠러의 판 두께를 S로 한 경우, 2/3·S 내지 1/4·S의 범위로 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서는, 블레이드부의 개구부의 회전 방향 전방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부(126)도 회전 방향에 대하여 만곡 형상, 예를 들면 반경(r)의 원형으로 형성되어 있다. 다른 결합부에 대해서는 도 11과 같은 형상으로 형성한다. 또, 회전 방향에 대하여 만곡 형상으로 형성하는 결합부는 어느 한쪽만이어도 좋고, 또한 만곡 형상은 타원 형상 등의 곡선 형상이어도 좋다. 이와 같이 블레이드 홈부의 개구 가장자리부의 결합부를 만곡 형상으로 형성함에 의해, 유체 저항을 낮게 억제할 수 있기 때문에, 선회 와류의 원주 방향의 속도를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 펌프 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 블레이드 홈의 개구부를 반경 방향에 대하여 경사시킴으로써 펌프 효율을 향상시킬 수 있다. 블레이드부의 개구부를 반경 방향에 대하여 경사시킨 제 9 실시예가 도 24에 도시되어 있다. 본 실시예는 도 24에 2점쇄선으로 도시된 바와 같이, 반경 방향의 직선(P)에 대하여 회전 방향 전방에 소정 각도(θ) 만큼 회전시켜 형성한다. 또, 개구부의 경사 방법이나 경사 각도(θ)는 적절히 설정할 수 있다. 이 경우에도, 유체 저항을 낮게 억제할 수 있으므로, 펌프 효율을 향상시킬 수 있다.

이상은, 연통 구멍을 임펠러의 양면의 블레이드 홈에 대하여 동일 위치에 형성하였지만, 블레이드 홈에 대한 연통 구멍의 배치 위치를 임펠러의 양면의 블레이드 홈에 대하여 상이하게 하는, 즉 임펠러의 양면의 블레이드 홈에 대한 위치를 편향시켜 배치하여 펌프 효율을 향상시킬 수 있다. 제 10 실시예가 도 25 내지 도 27에 도시되어 있다. 여기서, 도 25는 임펠러(130)의 입구 구멍측(입구측을 향함)의 평면도이고, 도 26은 임펠러의 출구 구멍측(출구측을 향함)의 평면도이며, 도 27은 임펠러의 원주 방향의 단면도이다. 본 실시예에서는, 연통 구멍이 입구 구멍측의 블레이드 홈(131)에는 회전 방향 후방에 배치되고 그리고 출구 구멍측의 블레이드 홈(133)에는 회전 방향 전방에 배치되도록, 출구 구멍측의 블레이드 홈(133)을 입구 구멍측의 블레이드 홈(131)에 대하여 회전 방향 후방에 편향시켜 형성되어 있다. 이와 같이 출구 구멍측의 블레이드 홈(133)을 입구 구멍측의 블레이드 홈(131)에 대하여 회전 방향 후방에 편향시켜 형성함으로써, 입구 구멍측의 블레이드 홈(131)이 펌프 본체에 의해 나누어졌을 때에 입구 구멍측의 블레이드 홈(131)내의 연료가 연통 구멍(132) 및 출구 구멍측의 블레이드 홈(133)을 거쳐서 출구 구멍에 배출된다. 이에 의해, 출구 구멍이 형성되어 있는 측과 반대측의 블레이드 홈(131)내의 연료가 출구 구멍으로 배출되기 쉽게 되므로, 펌프 효율이 향상된다. 또한, 블레이드의 위치가 임펠러의 양면으로 편향되어 있기 때문에, 블레이드의 칸막이에서 발생하는 충격이 분산되어, 고주파의 충격음을 감소시킨다.

입구측의 블레이드 홈과 출구측의 블레이드 홈과의 편차량은 적절히 변경할 수 있다. 연통 구멍이 입구 구멍측의 블레이드 홈의 중앙에 형성되도록 입구 구멍측의 블레이드 홈과 출구 구멍측의 블레이드 홈의 편차량을 설정한 제 11 실시예가 도 28 내지 도 30에 도시되어 있다. 본 실시예에 있어서도 입구 구멍측의 블레이드 홈(141)으로부터 연통 구멍(142) 및 출구 구멍측의 블레이드 홈(143)을 거쳐서 출구 구멍으로 배출되기 쉽기 때문에, 펌프 효율이 향상된다.

블레이드 홈의 형상, 크기, 연통 구멍의 배치 위치 등을 변경한 경우의 펌프 효율의 변화 상태가 도 31 내지 도 37에 도시되어 있다. 또, 펌프 효율은, 펌프 효율=g×(P×Q)/(T×N)에 의해 구한다. 여기서, g는 중력 가속도, T는 모터의 토크, N은 모터의 회전수, P는 연료의 압력, Q는 연료의 유량이다. 또한, 도 31 내지 도 37에 나타내는 측정값은 임펠러 외주 직경(E)이 33㎜, 임펠러 외경(T)이 31㎜, 임펠러 판 두께(S)가 3.8㎜, 블레이드 수가 43개인 임펠러에 대하여 측정한 것이다[임펠러 외주 직경(E), 임펠러 외경(T) 및 임펠러 판 두께(S)는 도 36 참조].

블레이드 홈의 개구부의 형상 및 연통 구멍의 배치 위치와 펌프 효율의 관계가 도 31에 도시되어 있다. 여기서, '스트레이트(straight)'는, 예를 들면 블레이드 홈의 개구부의 형상을 도 17에 도시된 바와 같은 형상으로 형성하고, 연통 구멍을 블레이드 홈의 회전 방향 전방에 형성함과 동시에, 연통 구멍의 반경 방향의 길이를 블레이드 홈의 반경 방향의 길이보다 짧게 한 것이다. '스트레이트 구멍 확대(straight hole enlarged)'는 블레이드 홈의 개구부의 형상이 스트레이트와 동일하지만, 연통 구멍을 블레이드 홈의 반경 방향에 걸쳐 형성한 것이다. '만곡(curved)'은 도 24에 도시된 바와 같이 블레이드 홈의 개구부(121)의 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부(125) 및 회전 방향 전방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부(126)가 회전 방향에 대하여 만곡되어 형성되고, 연통 구멍은 회전 방향 전방에 블레이드 홈의 반경 방향에 걸쳐 형성된 것이다. '블레이드 경사 + 연통 구멍 후방'은 도 24에 도시된 바와 같이 블레이드 홈의 개구부(123)를 반경 방향에 대하여 경사시게 하여 형성함과 동시에, 연통 구멍을 블레이드 홈의 회전 방향 후방에 형성한 것이다. '만곡 + 연통 구멍 후방'은 블레이드 홈의 개구부를 만곡 형상으로 형성함과 동시에, 연통 구멍을 블레이드 홈의 회전 방향 후방에 형성한 것이다. 도 31에 도시된 바와 같이, 블레이드 홈의 개구부의 형상, 연통 구멍의 배치 등에 의해서 펌프 효율이 상이하지만, 종래의 전동식 연료 펌프의 펌프 효율(약 25%)보다는 펌프 효율이 향상되어 있다.

연통 구멍 폭/블레이드 홈 폭과 펌프 효율의 관계가 도 32에 도시되어 있다. 여기서, 블레이드 홈 폭은 블레이드 홈의 원주 방향의 길이(B)이고, 연통 구멍 폭은 연통 구멍의 중앙부의 원주 방향의 길이(W)이다. 연통 구멍 폭/블레이드 홈 폭의 비를 0.2 내지 0.9의 범위로 설정하면 펌프 효율은 종래의 전동식 연료 펌프의 펌프 효율보다 향상되지만, 0.3 내지 0.6의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

블레이드 홈 면적/블레이드 면적과 펌프 효율의 관계가 도 33에 도시되어 있다. 여기서, 블레이드 홈 면적은 블레이드 홈의 개구부의 면적(X)이고, 블레이드 면적은 블레이드 홈 사이에 형성되는 블레이드의 면적(Y)이다. 또한, 도 33에 나타내는 측정값은 블레이드 면적(Y)을 1.36㎜로 일정하게 하고, 블레이드 홈 면적을 변경한 경우이다. 블레이드 홈 면적/블레이드 면적의 비를 2.0 내지 4.5의 범위로설정하면 펌프 효율은 종래의 전동식 연료 펌프의 펌프 효율보다 향상되지만, 2.2 내지 4.2의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

블레이드 홈 면적과 펌프 효율의 관계가 도 34에 도시되어 있다. 블레이드 홈 면적을 3.2㎟ 내지 6.3㎟로 설정하면 펌프 효율은 종래의 전동식 연료 펌프의 펌프 효율보다 향상되지만, 3.5㎟ 내지 6㎟의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

임펠러 외경/블레이드 수와 펌프 효율의 관계가 도 35에 도시되어 있다. 여기서, 임펠러 외경(T)은 블레이드 홈의 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부 사이의 반경 방향의 거리이고[외주벽의 폭(t)은 포함하지 않음], 블레이드 수는 임펠러에 형성된 블레이드의 수이다. 또, 임펠러 외주 직경(E)은, E=T+2t이다. 또, 도 35에 나타내는 측정값은 임펠러 외경(T)을 30㎜로 일정하게 하고, 블레이드 수를 변경한 경우이다. 임펠러 외경/블레이드 수의 비를 0.5 내지 0.9의 범위로 설정하면 펌프 효율은 종래의 전동식 연료 펌프의 펌프 효율보다 향상되지만, 0.55 내지 0.85의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

홈 깊이비와 펌프 효율의 관계가 도 36에 도시되어 있다. 여기서, 홈 깊이비는 유로 홈의 가장 깊은 곳인 깊이(M)와 블레이드 홈의 가장 깊은 곳인 깊이(N)의 비 M/N이다. 홈 깊이비를 0.36 내지 0.76의 범위로 설정하면 펌프 효율을 종래의 전동식 연료 펌프의 펌프 효율보다 향상시킬 수 있지만, 0.4 내지 0.75의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

블레이드 홈의 홈 타원비와 펌프 효율의 관계가 도 37에 도시되어 있다. 여기서, 홈 타원비는 유로 홈의 가장 깊은 곳인 깊이(M)과 블레이드 홈의 가장 깊은곳인 깊이(N)의 합과 블레이드 홈의 반경 방향의 길이(K)와의 비 (M+N)/K이다. 블레이드 홈의 타원비를 0.75 내지 1.1의 범위로 설정하면 펌프 효율을 종래의 전동식 연료 펌프의 펌프 효율보다 향상시킬 수 있지만, 0.8 내지 0.97의 범위로 설정하는 것이 바람직하다.

이상의 실시예에서는, 블레이드 홈의 개구부의 형상(만곡 및 경사 등)의 변경, 연통 구멍의 배치, 연통 구멍의 배치 위치와 크기의 변경의 각각에 의해 펌프 효율을 향상시킬 수 있는 것을 설명하였지만, 물론 그것들을 조합하여 이용할 수도 있다.

Claims

원주 방향을 따라 형성된 블레이드와 블레이드 홈을 포함하는 전동식 연료 펌프의 임펠러에 있어서,

상기 블레이드 홈은 반경 방향 단면에서 보았을 때에 곡선 형상으로 형성되고, 상기 블레이드 홈과 회전 방향 후방의 블레이드의 단면과의 결합부가 원주 방향 단면에서 보았을 때에 곡선 형상으로 형성되어 있는

전동식 연료 펌프의 임펠러.
제 1 항에 있어서,

상기 결합부의 곡선 형상이 원형인

전동식 연료 펌프의 임펠러.
제 1 항에 있어서,

상기 블레이드 홈은 원주 방향 단면에서 보았을 때에 회전 방향 전방으로부터 상기 결합부를 향하여 경사지게 형성되어 있는

전동식 연료 펌프의 임펠러.
원주 방향을 따라 형성된 블레이드와 블레이드 홈을 포함하는 전동식 연료 펌프의 임펠러에 있어서,

상기 블레이드 홈의 개구부는 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 외측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부가 곡선 형상이 되도록 형성되어 있는

전동식 연료 펌프의 임펠러.
제 4 항에 있어서,

상기 블레이드 홈의 개구부는 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부가 곡선 형상이 되도록 형성되어 있는

전동식 연료 펌프의 임펠러.
제 4 항에 있어서,

상기 블레이드 홈의 개구부는 회전 방향 후방의 반경 방향의 개구 가장자리부와 반경 방향 내측의 원주 방향의 개구 가장자리부의 결합부가 곡선 형상이 되도록 형성되어 있는

전동식 연료 펌프의 임펠러.
제 4 항에 있어서,

양면의 블레이드 홈 사이를 연통하는 연통 구멍이 형성되어 있고, 상기 연통 구멍은 상기 블레이드 홈의 회전 방향 전방에 형성되어 있는

전동식 연료 펌프의 임펠러.
제 4 항에 있어서,

양면의 블레이드 홈 사이를 연통하는 연통 구멍이 형성되어 있고, 상기 연통 구멍은 상기 블레이드 홈의 회전 방향 후방에 형성되어 있는

전동식 연료 펌프의 임펠러.
제 4 항에 있어서,

출구측에 면하는 블레이드 홈을 입구측에 면하는 블레이드 홈에 대하여 회전 방향 후방으로 편향시켜 형성한

전동식 연료 펌프의 임펠러.