JP7350020B2 - 非容積型ポンプ及び液体供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、非容積型ポンプ及び液体供給装置に関する。

非容積型ポンプは、略円板状のインペラと、インペラの全体を覆うように形成されたポンプケースと、を備えている。インペラには、複数の羽根部が周方向に並んで形成されている。各羽根部の間には、インペラを板厚方向に貫通する複数の貫通流路が形成されている。ポンプケースは、インペラを回転自在に収容する。また、ポンプケースは、インペラを挟んで両側に配置された吸入口、及び吐出口を有している。
このような非容積型ポンプは、例えば自動二輪車や四輪車等の車両用の液体供給装置（燃料ポンプ）として用いられる。この種の液体供給装置は、燃料タンク内に配置される。

このような構成のもと、インペラを回転させると、ポンプケースの吸入口を介してインペラの貫通流路に燃料が入り込む。貫通流路に入り込んだ燃料は、インペラの回転に伴って圧縮されながら吐出口へと送られる。この後、吐出口から燃料が吐出される。燃料が吐出された貫通流路には、インペラの回転に伴って再び吸入口を介して燃料が入り込む。

ここで、インペラの回転方向に向かって吐出口から吸入口に至る間は、吐出口と吸入口とが連通しないようにシール部とされている。シール部を設けることにより、吐出口の燃料が吸入口側へと漏出されてしまうことを抑制できる。また、シール部の周方向の長さによって、非容積型ポンプの流量特性が決定される。すなわち、シール部の周方向の長さが短いと、この分インペラの貫通流路に引き込める燃料が増大されるので、非容積型ポンプの吐出流量が増大される。これに対し、シール部の周方向の長さが長いと、この分インペラの貫通流路に引き込める燃料が減少されるので、非容積型ポンプの吐出流量が減少される。

日本国特許第４９５２１８０号公報 日本国特開２０１５－８６８０４号公報

しかしながら、上述の従来技術にあっては、吐出口でインペラの貫通流路から完全に燃料が排出しきれず、そのまま圧力の高い燃料が吸入口まで送られると、吸入口で急激に燃料が低圧となり、減圧沸騰が生じる可能性があった。この際の燃料の圧力変動により、騒音が発生する可能性があった。

そこで、本発明の目的の一つは、適正な吐出流量を確保しつつ、駆動時の騒音を低減できる非容積型ポンプ及び液体供給装置を提供することである。

本発明の第１の側面に係る非容積型ポンプは、
円板状のインペラと、
前記インペラの全体を覆うように形成され、前記インペラの径方向中心を回転中心とし
て前記インペラを回転自在に収容したポンプケースと、を備え、
前記インペラは、
前記インペラの外周部寄りに、周方向に並んで形成された複数の羽根部と、
前記周方向に隣接する前記羽根部の間に形成され、前記インペラを板厚方向に貫通する複数の貫通流路と、を有し、
前記ポンプケースは、
前記インペラを収納する収納部と、
前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記インペラの板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吸入口と、
前記インペラを挟んで前記吸入口とは反対側に配置され、前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吐出口と、
前記周方向における前記吸入口と前記吐出口との間に設けられるシール部と、を有し、
前記シール部の前記周方向における両端と、前記回転中心と、を結ぶ２つの直線の間の角度は、４３°以上４７°以下であり、
前記シール部は、前記両端の間に少なくとも２つの前記貫通流路を閉塞可能な大きさを有する。

このように構成することで、非容積型ポンプの適正な吐出流量を確保できる。また、シール部の周方向の距離を適正にでき、吐出口から吸入口に送られる液体の減圧沸騰を抑制できる。このため、非容積型ポンプの駆動時の騒音を低減できる。

本発明の第２の側面では、上記第１の側面において、
前記ポンプケースは、
前記インペラの一面に摺接され、前記一面を覆うアッパーケースと、
前記インペラの前記一面とは反対側の他面に摺接され、前記他面を覆うロワケースと、を有し、
前記アッパーケースと前記ロワケースとにより前記収納部が画成され、
前記アッパーケースは、
前記吐出口と、
前記インペラに面する第１摺接面に設けられるとともに前記吐出口に連通される円弧状の第１流路溝と、を有し、
前記ロワケースは、
前記吸入口と、
前記インペラに面する第２摺接面に設けられるとともに前記吸入口に連通される円弧状の第２流路溝と、を有し、
前記シール部は、
前記吐出口と前記吸入口との間であり且つ前記貫通流路の回転軌跡上にある。

このように構成することで、簡素な構造で適正な吐出流量を確保しつつ、駆動時の騒音を低減可能な非容積型ポンプを提供できる。

本発明の第３の側面に係る液体供給装置は、
上記第１の側面又は上記第２の側面に記載の非容積型ポンプと、
前記非容積型ポンプを駆動するモータ部と、を備え、
前記モータ部の回転軸と前記インペラとが相対回転不能に連結されている。

このように構成することで、適正な吐出流量を確保しつつ、駆動時の騒音を低減可能な非容積型ポンプを提供できる。

本発明によれば、非容積型ポンプの適正な吐出流量を確保できる。また、シール部の周方向の距離を適正にでき、吐出口から吸入口に送られる液体の減圧沸騰を抑制できる。このため、非容積型ポンプの駆動時の騒音を低減できる。

図１は、本発明の実施形態における液体供給装置の斜視図である。 図２は、本発明の実施形態における液体供給装置の軸方向に沿う断面図である。 図３は、本発明の実施形態におけるインペラの斜視図である。 図４は、本発明の実施形態におけるアッパーケースをロワケース側からみた平面図である。 図５は、本発明の実施形態におけるロワケースをアッパーケース側からみた平面図である。 図６は、本発明の実施形態におけるポンプ部の軸方向に沿う断面の簡略図である。 図７は、本発明の実施形態における各シール部がシール条件を満たす場合と満たさない場合との燃料の吐出流量を比較したグラフである。 図８は、本発明の実施形態における燃料の吐出流量、及び燃料の音圧レベルの変化を示すグラフである。

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

（液体供給装置）
図１は、液体供給装置１の斜視図である。図２は、液体供給装置１の軸方向に沿う断面図である。
液体供給装置１は、自動二輪車や四輪車等の車両用の燃料ポンプとして用いられる。液体供給装置１は、不図示の燃料タンク内に配置されるいわゆるインタンク式の燃料ポンプである。

図１、図２に示すように、液体供給装置１は、略円筒状で金属製のハウジング２と、ハウジング２の内周面に嵌合され、それぞれハウジング２の軸方向に並んで配置されたモータ部３、及びポンプ部４と、を備えている。ハウジング２、モータ部３、及びポンプ部４は、同軸上に配置されている。
液体供給装置１は、ポンプ部４を重力方向下側に向けて使用される。このため、以下の説明では、モータ部３側を上方、ポンプ部４側を下方などと称する場合がある。また、以下の説明では、ハウジング２、モータ部３、及びポンプ部４の軸方向を単に軸方向、ハウジング２、モータ部３、及びポンプ部４の径方向を単に径方向、ハウジング２、モータ部３、及びポンプ部４の周方向を単に周方向と称する。

ハウジング２は、モータ部３が嵌合されるモータ嵌合部１１と、モータ嵌合部１１よりも段差を介して縮径形成され、ポンプ部４が嵌合されるポンプ嵌合部１２と、が一体成形されたものである。ポンプ嵌合部１２の内周面には、径方向内側に向かって突出する位置決め凸部１３が形成されている。位置決め凸部１３は、ハウジング２を径方向外側から例えばプレス加工等により押圧することでなる。位置決め凸部１３は、ハウジング２とポンプ部４との周方向の位置決めを行う。位置決め凸部１３は、径方向からみて軸方向に長い長方形状に形成されている。
また、ハウジング２におけるポンプ嵌合部１２の下端には、径方向内側に向かう内フランジ部１２ａが屈曲延出されている。これら位置決め凸部１３、及び内フランジ部１２ａは、ハウジング２とポンプ部４との軸方向の位置決めを行う。

モータ部３としては、例えばブラシ付きモータが採用される。モータ部３は、略円筒状のヨーク５と、ヨーク５の内周面に設けられた永久磁石８と、ヨーク５内に回転自在に設けられるアーマチュア６と、ヨーク５の上開口部５ａを閉塞するアウトレットカバー７と、アウトレットカバー７に収納されているブラシ２５と、を主構成としている。ヨーク５の外周面がハウジング２の内周面に嵌合されている。

ヨーク５は、永久磁石８の磁束が通る磁路となる。ヨーク５の上開口部５ａは、アウトレットカバー７における後述のインロー部３１の外周面に嵌合される。アウトレットカバー７とヨーク５との周方向の位置決めは、アウトレットカバー７に形成される不図示の位置決め凸部とヨーク５に形成される不図示のヨーク位置決め凹部との凹凸嵌合により行われる。

ヨーク５の内周面には、２つの永久磁石８が設けられている。永久磁石８は、軸方向からみてヨーク５の内周面に沿うように略半円状に形成されている。永久磁石８における軸方向の長さは、アーマチュアコア１５の軸方向の長さよりも長く設定されている。そして、アーマチュアコア１５の軸方向両端から永久磁石８の軸方向両端が突出するように（オーバーハングするように）配置されている。永久磁石８の磁場配向は径方向（永久磁石８の厚さ方向）に沿っている。
このような永久磁石８は、回転軸１４を中心に径方向で対向配置されている。永久磁石８の内周面とアーマチュアコア１５における後述のティース１７及び樹脂モールド部２２の径方向外側端との間には、微小隙間が形成される。

アーマチュア６は、回転軸１４と、回転軸１４の外周面に嵌合固定されているアーマチュアコア１５と、回転軸１４のアーマチュアコア１５よりもアウトレットカバー７寄りの外周面に嵌合固定されているコンミテータ１６と、を主構成としている。

アーマチュアコア１５は、径方向外側に向かって放射状に延びる複数のティース１７を有している。これらティース１７に不図示の巻線が巻回されている。不図示の巻線の端末部は、コンミテータ１６に接続されている。
コンミテータ１６は、略円板状に形成された樹脂製のコンミテータ本体１８を有する、いわゆるディスク型のコンミテータである。コンミテータ本体１８のアーマチュアコア１５とは反対側の一面１８ａに複数のセグメント１９が周方向に並んで配置されている。セグメント１９の径方向外側端には、コンミテータ本体１８の外周面を通ってアーマチュアコア１５側に屈曲延出されるライザ２１が一体成形されている。各ライザ２１に、不図示の巻線の一端が接続されている。

このように形成されたアーマチュア６は、殆どが樹脂モールド部２２によって覆われている。樹脂モールド部２２は、略円柱状に形成されている。また、樹脂モールド部２２は、アーマチュアコア１５よりもポンプ部４側からコンミテータ本体１８の軸方向略中央に至る間に延在されている。アーマチュアコア１５は、ティース１７の径方向外側端（外周面）のみが露出されており、不図示の巻線は樹脂モールド部２２に埋没されている。樹脂モールド部２２のポンプ部４側端には、角部に丸面取り部２２ａが形成されている。これにより、樹脂モールド部２２のポンプ部４側端は先細りになる。

アウトレットカバー７は、アーマチュアコア１５側に開口部７ａを有する略有底筒状に形成されている。アウトレットカバー７の底部７ｂには、径方向略中央に、アーマチュアコア１５側に向かって突出する軸受円筒部２３が一体成形されている。この軸受円筒部２３に、回転軸１４の上端部１４ａが回転自在に支持されている。

また、アウトレットカバー７の底部７ｂには、軸受円筒部２３を挟んで両側に、ブラシホルダ２４が一体成形されている。ブラシホルダ２４は、コンミテータ１６側が開口された箱状に形成されている。ブラシホルダ２４に、ブラシ２５が軸方向に沿ってスライド移動自在に収納されている。また、ブラシホルダ２４には、コイルスプリング２６が圧縮変形した形で収納されている。ブラシ２５は、コイルスプリング２６によってコンミテータ１６側に向かって付勢されている。ブラシ２５の先端は、ブラシホルダ２４から突出されてセグメント１９に摺接されている。

また、アウトレットカバー７の底部７ｂには、この底部７ｂを上下方向に貫通する端子２７が設けられている。ブラシ２５は、不図示のピグテールを介して端子２７に接続されている。端子２７には、不図示の外部電源が接続される。これにより、端子２７、不図示のピグテール、ブラシ２５、及びセグメント１９を介して不図示の巻線に外部電力が供給される。
また、アウトレットカバー７の底部７ｂには、上方に向かって突出する吐出ポート２８が一体成形されている。吐出ポート２８は、液体供給装置１によって汲み上げられる燃料が吐出される箇所であり、不図示の燃料流路に接続されている。また、吐出ポート２８を介し、アウトレットカバー７の内外が連通されている。

アウトレットカバー７の周壁７ｃには、下方に向かって延出する位置決め片３２が一体成形されている。位置決め片３２は永久磁石８の間に介在され、永久磁石８（ヨーク５）とアウトレットカバー７との位置決めを行う。

また、アウトレットカバー７の周壁７ｃには、外周面に全周に渡って嵌合凸条部２９が径方向外側に張り出すように形成されている。嵌合凸条部２９の外径は、ハウジング２におけるモータ嵌合部１１の内径とほぼ同一に設定されている。このような嵌合凸条部２９の外周面が、モータ嵌合部１１の内周面に嵌合されている。モータ嵌合部１１の上開口縁部１１ａは、アウトレットカバー７の嵌合凸条部２９の上から径方向内側にかしめられる。また、アウトレットカバー７の周壁７ｃにおける嵌合凸条部２９よりも下側は、ヨーク５とインロー嵌合されるインロー部３１とされている。

（ポンプ部）
回転軸１４の下端部は、ポンプ部４に挿入されている。
ポンプ部４は、インペラ４０を有する非容積型のポンプが用いられている。ポンプ部４は、インペラ４０と、インペラ４０の全体を覆うように形成されたポンプケース４１と、により構成されている。ポンプケース４１が、ハウジング２のポンプ嵌合部１２に嵌合される。

（インペラ）
図３は、インペラ４０の斜視図である。
図２、図３に示すように、インペラ４０は、樹脂材料からなる略円板状に形成された部材である。インペラ４０の径方向略中央には、回転軸１４の下端部１４ｂを挿通可能な挿通孔６１が形成されている。ここで、回転軸１４の下端部１４ｂは、軸方向に直交する断面形状が略Ｄ字状に形成されている。また、インペラ４０の挿通孔６１は、回転軸１４における下端部１４ｂの断面形状に対応するように、軸方向からみて略Ｄ字状に形成されている。このような挿通孔６１に、回転軸１４の下端部１４ｂが挿入されることにより、回転軸１４とインペラ４０とが相対回転不能に一体となって回転される。

インペラ４０の外周部寄りには、軸方向に沿う断面が略Ｌ字状の羽根部６２（図６も参照）が複数形成されている。各羽根部６２は、周方向の向きが同じ向きとなるように、周方向に等間隔に並んで配置されている。周方向に隣接する各羽根部６２の間には、貫通流路６３が形成されている。貫通流路６３は、インペラ４０の板厚方向に貫通されている。

（ポンプケース）
図２に示すように、インペラ４０の全体を覆うポンプケース４１は、アッパーケース４３と、ミドルケース４４と、ロワケース４２と、により構成されている。

図４は、アッパーケース４３をロワケース４２側（下方）からみた平面図である。
図２、図４に示すように、アッパーケース４３は、インペラ４０のモータ部３側に配置されている。アッパーケース４３は、インペラ４０の上面を覆うように略円板状に形成されている。アッパーケース４３の外周部に、ミドルケース４４が接合されている。アッパーケース４３の外径は、ヨーク５の外径よりも若干小さく設定されている。

アッパーケース４３の径方向中央には、回転軸１４の下端部１４ｂを挿通可能な挿通孔４６が形成されている。この挿通孔４６に滑り軸受５９を介して回転軸１４が回転自在に支持されている。
また、アッパーケース４３の上面４３ａには、挿通孔４６の周囲を取り囲むように軸方向からみて略円環状の凹部４７が形成されている。アッパーケース４３の上面４３ａにおいて、凹部４７よりも外周側は、ヨーク５が当接される当接面４３ｂとなる。当接面４３ｂは十分なスペースが確保されているので、当接面４３ｂにヨーク５の下端を当接させても、これら当接面４３ｂやヨーク５が座屈変形してしまうことが抑制される。

また、アッパーケース４３の上面４３ａには、凹部４７の外周部寄りに、アッパーケース４３を上下方向に貫通する吐出口４８が形成されている。アッパーケース４３の下面４３ｃには、吐出口４８の周縁に、吐出口４８の開口を広げる凹部４８ａが形成されている。凹部４８ａは、アッパーケース４３の下面４３ｃに向かうに従って末広がりとなるように形成されている。

アッパーケース４３の下面４３ｃは、インペラ４０に摺接される第１摺接面４３ｄである。第１摺接面４３ｄには、軸方向でインペラ４０の貫通流路６３と対向する位置に、軸方向からみて略円弧状（略Ｃ字状）の第１流路溝６４が形成されている。第１流路溝６４の周方向一端は、吐出口４８（凹部４８ａ）に連通されている。第１流路溝６４の周方向他端には、軸方向からみて先細りとなるように先細り部６４ａが形成されている。

ミドルケース４４は、インペラ４０の外周面を取り囲むように略リング状に形成されている。ミドルケース４４は、アッパーケース４３と一体に形成されている。ミドルケース４４の外径は、アッパーケース４３の外径よりも若干大きく設定されている。ミドルケース４４によって、インペラ４０の径方向中心と、回転軸１４の軸心Ｃとが一致される。ミドルケース４４の軸方向の厚さは、インペラ４０の板厚と略同一か、若干厚くなるように形成されている。これにより、インペラ４０とアッパーケース４３との間、及びインペラ４０とロワケース４２との間に、それぞれ所定のクリアランスが形成される。

図５は、ロワケース４２をアッパーケース４３側（上方）からみた平面図である。説明の便宜上、図５では、図４に示すアッパーケース４３が有する第１シール部６６の周方向の位置と、図５に示すロワケース４２が有する第２シール部６７の周方向の位置と、が概ね一致するように、ロワケース４２が図示されている。
図２、図５に示すように、ロワケース４２は、インペラ４０の下方に配置されている。ポンプケース４１は、ミドルケース４４が一体に形成されたアッパーケース４３と、ロワケース４２とで、インペラ４０の全体を覆うように形成されている。アッパーケース４３の下面４３ｃと、ロワケース４２の上面４２ａとにより、インペラ４０を収納する収納部６０が形成される。
ロワケース４２は、略円板状に形成されている。ロワケース４２の外径は、ミドルケース４４の外径とほぼ同一に設定されている。

ロワケース４２の下面４２ｂには、外周側に、下方に向かって突出した略円筒状の吸入口５３が形成されている。吸入口５３の内周面には、ロワケース４２の上面４２ａ側に、この上面４２ａに向かうに従って徐々に開口面積が大きくなるようにテーパ孔部５３ａが形成されている。
また、ロワケース４２の下面４２ｂには、外周縁に、段差部４９が形成されている。段差部４９は、ロワケース４２の下面４２ｂ側を縮径させることにより形成される。段差部４９は、軸方向からみて、ハウジング２の内フランジ部１２ａと重なる位置に形成されている。

ロワケース４２の上面４２ａは、インペラ４０に摺接される第２摺接面４２ｃである。ロワケース４２の上面４２ａには、径方向略中央に、回転軸１４の下端部１４ｂが臨まされる軸受収納凹部５４が形成されている。この軸受収納凹部５４に、スラスト軸受５５が収納されている。回転軸１４の下端部１４ｂは、スラスト軸受５５に当接された状態でロワケース４２に回転自在に支持される。スラスト軸受５５は、回転軸１４のスラスト荷重を受ける。

ロワケース４２の第２摺接面４２ｃには、軸方向でインペラ４０の貫通流路６３と対向する位置で、かつアッパーケース４３の第１流路溝６４と対向する位置に、軸方向からみて略円弧状（略Ｃ字状）の第２流路溝６５が形成されている。第２流路溝６５の周方向一端は、吸入口５３（テーパ孔部５３ａ）に連通されている。第２流路溝６５の周方向他端には、軸方向からみて先細りとなるように先細り部６５ａが形成されている。
また、第２流路溝６５には、吸入口５３と先細り部６５ａとの間の中央よりもやや吸入口５３寄りに、脱気孔６８がロワケース４２の板厚方向に貫通形成されている。脱気孔６８は、ポンプケース４１内で発生するベーパ（気泡）を排出するための孔である。

ここで、第１流路溝６４の周方向一端に連通されている吐出口４８、及び第１流路溝６４の周方向他端に形成されている先細り部６４ａと、第２流路溝６５の周方向一端に連通されている吸入口５３、及び第２流路溝６５の周方向他端に形成されている先細り部６５ａとは、互い違いに配置されている。すなわち、吐出口４８は、第２流路溝６５の先細り部６５ａと軸方向で対向している。吸入口５３は、第１流路溝６４の先細り部６４ａと軸方向で対向している。

また、アッパーケース４３の第１摺接面４３ｄにおける吐出口４８（凹部４８ａ）と第１流路溝６４の先細り部６４ａとの間は、吐出口４８から先細り部６４ａへの燃料の漏出を抑制するための第１シール部６６となる。ロワケース４２の第２摺接面４２ｃにおける吸入口５３（テーパ孔部５３ａ）と第２流路溝６５の先細り部６５ａとの間は、先細り部６５ａから吸入口５３への燃料の漏出を抑制するための第２シール部６７となる。第１シール部６６の周方向の範囲（長さ）と第２シール部６７の周方向の範囲（長さ）は、一致している。これら第１シール部６６及び第２シール部６７についての詳細は後述する。図６から理解されるように、第１シール部６６及び第２シール部６７は、吐出口４８と吸入口５３との間であり且つ貫通流路６３の回転軌跡上に位置している。

ロワケース４２の下面４２ｂに形成された段差部４９には、シール部材としての角リング５０が装着される。角リング５０は、断面が略矩形状に形成されたフッ素ゴム等の耐油性に優れた材料からなる部材である。角リング５０の外径は、ロワケース４２の外径よりも若干小さく設定されている。このため、ハウジング２のポンプ嵌合部１２には、アッパーケース４３、ミドルケース４４、及びロワケース４２の外周面が嵌合される。角リング５０の外周面とハウジング２のポンプ嵌合部１２の内周面との間には、微小隙間が形成される。

このような構成のもと、ハウジング２内にモータ部３とポンプ部４とを収納する際、ハウジング２の内フランジ部１２ａに角リング５０を当接させる。この際、ポンプケース４１の外周面に形成されている不図示の凹部に、ハウジング２の位置決め凸部１３を挿入させる。これにより、ハウジング２とポンプ部４との周方向の位置決めが行われる。

また、ロワケース４２の段差部４９と内フランジ部１２ａとにより、角リング５０を若干押し潰した状態のまま、モータ嵌合部１１の上開口縁部１１ａを、アウトレットカバー７の嵌合凸条部２９の上から径方向内側にかしめる。これにより、ハウジング２のポンプ嵌合部１２に、ポンプ部４が嵌合される。また、ハウジング２のモータ嵌合部１１に、モータ部３が嵌合される。そして、ハウジング２に対するモータ部３及びポンプ部４の位置決めが行われ、ハウジング２、モータ部３、及びポンプ部４が一体化される。さらに、角リング５０により、ハウジング２とポンプ部４との間のシール性が確保される。

（液体供給装置の動作）
次に、図２、図６に基づいて、液体供給装置１の動作について説明する。
図６は、ポンプ部４の軸方向に沿う断面の簡略図である。
図２、図６に示すように、モータ部３の回転軸１４を回転させると、この回転軸１４と一体となってインペラ４０が回転される。すると、吸入口５３を介してポンプケース４１内に燃料Ｎが吸い上げられる。吸い上げられた燃料Ｎは、インペラ４０の貫通流路６３内に入り込み、さらに、アッパーケース４３の第１流路溝６４、及びロワケース４２の第２流路溝６５に入り込む。そして、インペラ４０とポンプケース４１との間で旋回流が発生する。この旋回流により、吐出口４８に向かうに従って貫通流路６３内の燃料が昇圧される。

昇圧された燃料Ｎは、吐出口４８を介してモータ部３のヨーク５内に吐出される。つまり、吐出口４８の燃料Ｎの圧力は、吸入口５３の燃料Ｎの圧力に対して大きい。吐出口４８と吸入口５３との間には、第１シール部６６及び第２シール部６７が設けられている。このため、吸入口５３、第１流路溝６４、及び第２流路溝６５のうちの吸入口５３と軸方向で交わる箇所に、吐出口４８から吐出される燃料Ｎが漏出されることが抑制されている。
ヨーク５内に吐出された燃料Ｎは、永久磁石８と樹脂モールド部２２（アーマチュアコア１５におけるティース１７の径方向外側端）との間の微小隙間を介し、吐出ポート２８に圧送される。この後、吐出ポート２８を介して不図示のエンジン等に燃料が圧送される。

ここで、インペラ４０の貫通流路６３において、吐出口４８側で完全に燃料Ｎが吐出しきらず、そのまま圧力の高い燃料Ｎが吸入口５３近傍、詳しくは吸入口５３、第１流路溝６４、及び第２流路溝６５のうちの吸入口５３と軸方向で交わる箇所にまで漏出した場合、吸入口５３で急激に燃料Ｎが低圧となって減圧沸騰が生じ、この際の燃料Ｎの圧力変動により、騒音が発生する可能性がある。そこで、このような燃料Ｎの漏出を抑制するべく、第１シール部６６の周方向の範囲（長さ）、及び第２シール部６７の周方向の範囲（長さ）を、以下のように設定している。

すなわち、図４に示すように、第１シール部６６の周方向両端と回転軸１４の軸心Ｃとを結ぶ直線をＬ１とする。ここで、第１シール部６６の周方向両端とは、軸心Ｃを通る直線Ｌ１が、第１流路溝６４の先細り部６４ａと接する箇所と、吐出口４８の凹部４８ａと接する箇所とする。
また、図５に示すように、第２シール部６７の周方向両端と回転軸１４の軸心Ｃとを結ぶ直線をＬ２とする。ここで、第２シール部６７の周方向両端とは、軸心Ｃを通る直線Ｌ２が、第２流路溝６５の先細り部６５ａと接する箇所と、吸入口５３のテーパ孔部５３ａと接する箇所とする。

アッパーケース４３の第１摺接面４３ｄのうち、２つの直線Ｌ１の間で、かつインペラ４０の羽根部６２及び貫通流路６３と軸方向で対向する箇所が、第１シール部６６を構成する。また、ロワケース４２の第２摺接面４２ｃのうち、２つの直線Ｌ２の間で、かつインペラ４０の羽根部６２及び貫通流路６３と軸方向で対向する箇所が、第２シール部６７を構成する。

２つの直線Ｌ１の間の角度θ１、及び２つの直線Ｌ２の間の角度θ２は、それぞれ
θ１≒θ２＝４５°±２°・・・（１）
を満たすように設定されている。換言すると、角度θ１及びθ２は、４３°≦θ１≦４７°であり且つ４３°≦θ２≦４７°であるように、設定されている。
また、図６に詳示するように、第１シール部６６、及び第２シール部６７は、周方向両端の間に少なくとも２つの貫通流路６３を閉塞可能な大きさに形成されている。なお、この少なくとも２つの貫通流路６３を閉塞可能な大きさで、かつ上記式（１）を満たす各シール部６６，６７の条件を、以下ではシール条件という。

次に、図７、図８に基づいて、シール条件を満たす各シール部６６，６７の効果について説明する。
図７は、縦軸をポンプ部４による燃料の吐出流量（以下、単に燃料の吐出流量という）［Ｌ／ｈ］とした場合において、各シール部６６，６７がシール条件を満たす場合と満たさない場合との燃料の吐出流量を比較したグラフである。
なお、図７において、「従来」とは、第１シール部６６の２つの直線Ｌ１の間の角度θ１が２２°であり、第２シール部６７の２つの直線Ｌ２の間の角度θ２が２４°である場合である。「従来」の角度θ１，θ２は、上記式（１）を満たさない。図７において、「４５°－１」とは、各シール部６６，６７の２つの直線Ｌ１，Ｌ２間の間の角度θ１，θ２が４５°－１である場合であり、上記式（１）を満たす。図７において、「４５°－２」とは、各シール部６６，６７の２つの直線Ｌ１，Ｌ２間の間の角度θ１，θ２が４５°－２である場合であり、上記式（１）を満たす。図７において、「６７°」とは、各シール部６６，６７の２つの直線Ｌ１，Ｌ２間の間の角度θ１，θ２が６７°である場合であり、上記式（１）を満たさない。

図７に示すように、各シール部６６，６７がシール条件を満たす場合、従来と比較して、若干燃料の吐出流量が減少するものの、「６７°」と比較して燃料の吐出流量は多いことが確認できる。

図８は、縦軸を燃料の吐出流量［Ｌ／ｈ］、及び圧力の高い燃料が吸入口５３まで送られてしまった場合の吸入口５３近傍における燃料の音圧レベル［ｄＢ］とし、横軸を各シール部６６，６７の２つの直線Ｌ１，Ｌ２間の間の角度θ１，θ２［°］とした場合の燃料の吐出流量、及び燃料の音圧レベルの変化を示すグラフである。
図８に示すように、各シール部６６，６７の２つの直線Ｌ１，Ｌ２間の間の角度θ１，θ２が上記式（１）満たす範囲において、所望の吐出流量の範囲Ｗを満たしつつ、燃料の音圧レベルを低減できることが確認できる。吐出流量の範囲Ｗは、この種の液体供給装置１を実際に使用するにあたり、許容し得る音圧レベルと実用上望ましい吐出流量との両立を図り得る範囲として、定められている。
各シール部６６，６７がシール条件を満たす場合、従来と比較して音圧レベルを低減することが可能であり、また、「６７°」と比較して流量の条件を満たすことが可能となる。そのため、各シール部６６，６７がシール条件を満たす場合、流量や音圧レベルにおける性能のバランスが良いことが確認できる。

したがって、上述の実施形態によれば、各シール部６６，６７がシール条件を満たす場合、ポンプ部４は、適正な燃料の吐出流量を確保できる。また、各シール部６６，６７の２つの直線Ｌ１，Ｌ２間の間の角度θ１，θ２が上記式（１）満たすことにより、各シール部６６，６７の周方向の範囲（長さ）を適正にできる。この結果、吐出口４８から吸入口５３に送られる燃料の減圧沸騰を抑制でき、ポンプ部４の音圧レベルを低減してポンプ部４の駆動時の騒音を低減できる。

また、ポンプ部４のポンプケース４１は、インペラ４０の上面を覆うアッパーケース４３と、インペラ４０の下面を覆うロワケース４２と、を有している。アッパーケース４３は、ポンプ部４から燃料を吐出する吐出口４８と、第１摺接面４３ｄに形成された第１流路溝６４と、を有している。ロワケース４２は、ポンプ部４に燃料を吸い上げる吸入口５３と、第２摺接面４２ｃに形成された第２流路溝６５と、を有している。そして、アッパーケース４３の第１摺接面４３ｄにおける吐出口４８（凹部４８ａ）と第１流路溝６４の先細り部６４ａとの間を第１シール部６６としている。また、ロワケース４２の第２摺接面４２ｃにおける吸入口５３（テーパ孔部５３ａ）と第２流路溝６５の先細り部６５ａとの間を第２シール部６７としている。このような構成で、インペラ４０、第１流路溝６４、及び第２流路溝６５を利用して燃料をモータ部３に圧送し、各シール部６６，６７によって燃料の漏出を確実に抑制できるので、ポンプ部４の構成を簡素化できる。

なお、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

例えば、上述の実施形態では、自動二輪車や四輪車等の車両用の燃料ポンプとして用いられる液体供給装置１について説明した。しかしながら、液体供給装置１は、さまざまな液体を圧送するために用いることが可能である。

また、上述の実施形態では、モータ部３として、例えばブラシ付きモータを採用した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、モータ部３として、例えばブラシレスモータを採用することも可能である。

また、上述の実施形態では、ポンプケース４１は、アッパーケース４３、ミドルケース４４、及びロワケース４２により構成されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、一体化されたアッパーケース４３とミドルケース４４とを１つのアッパーケース４３と称してもよい。さらに、ポンプケース４１は、インペラ４０を回転自在に収納する収納部６０を有していればよく、アッパーケース４３、とロワケース４２とで分割構成されていなくてもよい。例えば、ミドルケース４４とロワケース４２とを一体化し、これらミドルケース４４とロワケース４２とを１つのロワケース４２と称してもよい。

本出願は、２０１９年１月１６日出願の日本特許出願（特願２０１９－００４８７７）に基づくものであり、それらの内容はここに参照として取り込まれる。

本発明の非容積型ポンプ及び液体供給装置によれば、例えば、吐出流量を適正に確保しながら、吐出口から吸入口へ漏出した液体の減圧沸騰を抑制できる。この効果を奏する本発明は、例えば、自動二輪車や四輪車等の車両用の燃料ポンプに関して有用である。

１…液体供給装置、３…モータ部、４…ポンプ部（非容積型ポンプ）、１４…回転軸、４０…インペラ、４１…ポンプケース、４２…ロワケース、４２ｃ…第２摺接面、４３…アッパーケース、４３ｄ…第１摺接面、４８…吐出口、５３…吸入口、６０…収納部、６２…羽根部、６３…貫通流路、６４…第１流路溝、６５…第２流路溝、６６…第１シール部（シール部）、６７…第２シール部（シール部）、Ｃ…軸心（回転中心）、Ｌ１，Ｌ２…直線、θ１，θ２…角度

Claims (2)

1. 円板状のインペラと、
   前記インペラの全体を覆うように形成され、前記インペラの径方向中心を回転中心として前記インペラを回転自在に収容したポンプケースと、を備え、
   前記インペラは、
   前記インペラの外周部寄りに、周方向に並んで形成された複数の羽根部と、
   前記周方向に隣接する前記羽根部の間に形成され、前記インペラを板厚方向に貫通する複数の貫通流路と、を有し、
   前記ポンプケースは、
   前記インペラの一面に摺接され、前記一面を覆うアッパーケースと、
   前記インペラの前記一面とは反対側の他面に摺接され、前記他面を覆うロワケースと、
   前記アッパーケースと前記ロワケースとの間に画成され、前記インペラを収納する収納部と、
   前記ロワケースに設けられ、前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記インペラの板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吸入口と、
   前記アッパーケースに設けられ、前記インペラを挟んで前記吸入口とは反対側に配置され、前記収納部と前記ポンプケースの外側とを前記板厚方向に貫通するとともに、前記貫通流路に連通する吐出口と、を有し、
   前記アッパーケースは、
   前記インペラに面する第１摺接面に設けられるとともに前記吐出口に連通される円弧状の第１流路溝と、
   前記周方向における前記第１流路溝の両端間の領域である第１シール部と、を有し、
   前記ロワケースは、
   前記インペラに面する第２摺接面に設けられるとともに前記吸入口に連通される円弧状の第２流路溝と、
   前記周方向における前記第２流路溝の両端間の領域である第２シール部と、を有し、
   前記第１シール部及び前記第２シール部は、
   前記周方向において前記吸入口と前記吐出口との間に設けられるシール部を、前記貫通流路の回転軌跡上に構成し、
   前記第１シール部の前記周方向における前記両端と前記回転中心とを結ぶ２つの直線の間の第１角度と、前記第２シール部の前記周方向における前記両端と前記回転中心とを結ぶ２つの直線の間の第２角度と、は同一であり、且つ、前記第１シール部の前記周方向における位置と、前記第２シール部の前記周方向における位置と、は同一であり、
   前記第１シール部の前記第１角度、及び、前記第２シール部の前記第２角度は、４３°以上４７°以下であり、
   前記シール部は、前記周方向において、少なくとも２つの前記貫通流路を閉塞可能な大きさを有する、
   非容積型ポンプ。
2. 請求項１に記載の非容積型ポンプと、
   前記非容積型ポンプを駆動するモータ部と、を備え、
   前記モータ部の回転軸と前記インペラとが相対回転不能に連結されている、
   液体供給装置。

Images