JPH1150990A - 流体吸排装置 - Google Patents
流体吸排装置Info
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- JPH1150990A JPH1150990A JP9211775A JP21177597A JPH1150990A JP H1150990 A JPH1150990 A JP H1150990A JP 9211775 A JP9211775 A JP 9211775A JP 21177597 A JP21177597 A JP 21177597A JP H1150990 A JPH1150990 A JP H1150990A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02M37/08—Feeding by means of driven pumps electrically driven
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- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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- F04D29/18—Rotors
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- F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
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- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Abstract
を低減する流体吸排装置を提供する。 【解決手段】 燃料ポンプに用いられる羽根溝24bの
隣接角度は全て異なっている。総羽根溝数をnとしたと
き、連続して隣接するm=n/k(k=(2、3、
4)、n/kが整数にならないときは[n/k]または
[n/k]+1のうち少なくとも[n/k]+1をmと
する)個の羽根溝24bの隣接角度の合計Smを求め、
ある羽根溝24bから始めて羽根溝24bを周方向に一
つずつずらしながら合計Sm をn回求めると、各回の合
計Sm はほぼ(360/k)−10≦S m ≦(360/
k)+10を満たしている。したがって、隣接角度の異
なる羽根溝24bがインペラ24の全周にわたって不規
則に配置されるので、インペラ24の回転に伴い発生す
る音圧のピークを低減できる。
Description
の間に羽根溝を周囲に設けた回転部材を回転し、流体を
吸入および排出する流体吸排装置に関する。
溝を周囲に設けた回転部材が回転することにより流体を
吸入および排出する流体吸排装置が知られている。通常
このような回転部材に設けた隣接する羽根溝のピッチお
よび羽根溝の幅は等しい。隣接する羽根溝のピッチを等
間隔、つまり隣接する羽根のピッチを等間隔にした回転
部材が回転すると、流体の吸入口と吐出口との間に設け
られ羽根と近接する隔壁を羽根が一定時間毎に通過する
度に、羽根の回転方向の前後で発生する圧力差も隔壁を
通過するので、羽根数×(回転部材の回転数)に相当す
る高い周波数の金属音が発生する。回転部材と隔壁との
間で発生する金属音が周囲の部品または空間と共鳴する
と、発生音が増幅されるので騒音の原因になる。
たポンプでは、羽根溝幅が異なる複数の羽根溝を一定配
列に配置し、一定配列に配置した一定ピッチの羽根溝列
を繰り返し回転部材に配置して全体の羽根溝列を構成し
ている。このように羽根溝幅が異なる複数の溝を有する
ことにより、羽根数×(回転部材の回転数)に相当する
高い周波数の音圧のピークを低減している。
60−85288号公報に開示されるような構成のポン
プでは、高い周波数の金属音の音圧を低減することはで
きるが、一定配列に配置した一定ピッチの溝列が繰り返
し現れるので、一定ピッチ毎に低い周波数の音が発生す
る。このようなポンプを例えば内燃機関の燃料ポンプと
して用いると、低い周波数の音が燃料タンクと共鳴して
低周波騒音となることがある。
生する音圧のピークを低減する流体吸排装置を提供する
ことにある。
流体吸排装置によると、羽根溝の隣接角度はすべて異な
っていなくても一部が異なっていればよく、回転部材の
周囲に隣接角度の異なる羽根溝を不規則に配置し、連続
して隣接する所定数の羽根溝の隣接角度の合計は、回転
部材の周方向に合計範囲をずらしても、所定の範囲内に
入っている。つまり、値の異なる隣接角度を形成する羽
根溝が回転部材の周囲に偏在することなく一様に分散さ
れて配置されているので、所定位置、つまり流体の吸入
口と吐出口との間に設けられ羽根と近接する隔壁を通過
する羽根の時間間隔がばらつく。したがって、高周波域
および低周波域において回転部材の回転に伴い発生する
音圧のピークを低減し、騒音を低減できる。
ると、(等しい隣接角度の数/総羽根溝数)≦0.1で
ある。さらに、総羽根溝数をnとしたとき、連続して隣
接するm=n/k(k=(2、3、4)、n/kが整数
にならないときは[n/k]または[n/k]+1のう
ち少なくとも[n/k]+1をmとする)個の羽根溝の
隣接角度の合計Sm を求め、ある羽根溝から始めて羽根
溝を周方向に一つずつずらしながら合計Sm をn回求め
ると、各回の合計Sm はほぼ(360/k)−10≦S
m ≦(360/k)+10である。ここで[n/k]
は、n/kを越えない最大の整数を表す。したがって、
隣接角度の異なる羽根溝が全周にわたって不規則に配置
されるので、流体の吸入口と吐出口との間に設けられ羽
根と近接する隔壁を通過する羽根の時間間隔がばらつ
く。したがって、羽根数×(回転部材の回転数)に相当
する高周波騒音を低減できる。さらに、隣接角度の異な
る複数の羽根溝からなる一定ピッチの配列が繰り返し回
転部材に配置されることを防止するので、低周波域での
音圧のピークを低減できる。したがって、高周波域およ
び低周波域において回転部材の回転に伴い発生する音圧
のピークを低減し、騒音を低減できる。
ると、乱数を発生して羽根溝の配置を決定することによ
り各羽根溝の配置が容易にできる。さらに、各羽根溝の
配置がより不規則になるので、回転板の回転に伴い発生
する音圧のピークを低減できる。本発明の請求項4記載
の流体吸排装置によると、羽根溝の隣接角度がすべて異
なるので、複数の羽根溝からなる一定角度を有する羽根
溝の配列が存在しない。したがって、回転板の回転に伴
い発生する音圧をさらに低減できる。
実施例を図面に基づいて説明する。本発明の流体吸排装
置を内燃機関の燃料ポンプに適用した一実施例を図2に
示す。燃料ポンプ10は、例えば車両等の燃料タンク内
に装着され、燃料タンクから内燃機関の燃料噴射装置に
燃料を供給するものである。
から燃料を吸入して加圧するポンプ部10a、ポンプ部
10aを駆動するモータ部10b、およびポンプ部10
aで加圧された燃料を燃料ポンプ外に吐出する燃料吐出
部10cからなる。ポンプ部10aは、ポンプカバー1
2とポンプケーシング13との間にC字状のポンプ室3
0を形成し、円板状に形成された燃料加圧用の回転部材
としてのインペラ24がポンプ室30内に回転可能に収
容されている。ポンプカバー12およびポンプケーシン
グ13はアルミ製であり、円筒状に形成されたハウジン
グ11の一端にかしめて固定されている。
縁に67個の羽根24aと、羽根24aの間に67個の
羽根溝24bとを設けている。羽根24aの幅は一定で
あるが、隣接する羽根24a同士のピッチ、つまり羽根
溝24bの幅および羽根溝24bの隣接角度はすべて異
なっている。ポンプカバー12に形成された吸入口31
aからポンプ室30に吸入された燃料は、インペラ24
の回転により加圧され、吐出口31bからモータ部10
bのモータ室32に送出される。ポンプケーシング13
に形成された隔壁13aはインペラ24の外周と近接
し、吸入口31aと吐出口31bとをシールしている。
回転子20の周囲を囲むマグネット25とを有し、マグ
ネット25の磁場中に配設されている回転子20のコイ
ル20aにコネクタ50のコネクタピン51から電流が
供給されると回転子20が回転する。回転子20のスラ
スト方向側の回転軸21は、ポンプカバー12の中央凹
部に圧入されているスラスト軸受22に軸受けされてい
る。回転軸21は、スラスト軸受22に軸方向の荷重を
支持されているとともにベアリング26に径方向を支持
されている。回転子20の他方の回転軸23はベアリン
グ27に径方向を支持されている。回転軸21の外周壁
に軸方向に切欠き21aが設けられ、この切欠き21a
の形成された部位にインペラ24が固定されている。
られ、回転子20と所定のエアギャップを形成してい
る。回転子20の回転軸23側に、八個のセグメントに
分割された銅製の整流子40が設置されている。吐出ケ
ース14はハウジング11の他端にかしめて固定されて
いる。コネクタピン51は、吐出ケース14に設けられ
たコネクタ50に先端を露出して埋設されている。コネ
クタピン51は、ブラシ、整流子40を介し回転子20
に巻回されたコイル20aに接続するとともに、チョー
クコイル52に接続されている。チョークコイル52は
コイル20aに供給される電流から交流成分を除くため
に接続されている。
る吐出口33に逆止弁34を収容し、この逆止弁34が
吐出口33から吐出した燃料の逆流を防止している。次
に、燃料ポンプ10の作動について説明する。コイル2
0aに電流が供給されると、回転子20は、スラスト軸
受22およびベアリング26に回転軸21を支持される
とともにベアリング27に回転軸23を支持されて回転
する。燃料タンクから図示しないフィルタを通してポン
プ室30に吸い上げられた燃料は、回転軸21とともに
回転するインペラ24によりポンプ室30内で加圧さ
れ、モータ室32に送出される。モータ室32に送出さ
れた燃料は、吐出口33の逆止弁34を押し上げ、吐出
口34から図示しない燃料配管により燃料タンク外に吐
出される。
の回転方向の前後に発生する圧力差がインペラ24の外
周に近接するポンプケーシング13の隔壁13aに衝突
する。インペラ24に設けられた羽根溝24bの隣接角
度の設定の仕方によって、ポンプカバ−12およびポン
プケーシング13の隔壁13aに圧力差を有する燃料が
衝突すると大きな音が発生することがある。
bの配置について説明する。 (1) まず、隣接する羽根溝24bのピッチ(羽根溝の中
心間角度、つまり隣接角度)の最大値θmax (°)およ
び最小値θmin (°)を決定し、その差を羽根溝24b
の総数で67等分して隣接角度の増分Δ(°)を求め
る。隣接角度の最大値θmax と最小値θmin との差が大
きすぎると、モータ部10bに供給する電力に対する燃
料吐出量の割合、つまり燃料ポンプ10の効率が低下す
る。隣接角度の最大値θmax と最小値θmin との差が小
さすぎると、羽根溝の隣接角度を等しく設定したインペ
ラに構成が近づき、羽根数×(インペラの回転数)に相
当する高い周波数の音圧が上昇する。適切な隣接角度の
最大値θmax と最小値θminとの差は燃料ポンプ毎に実
験や解析等により割り出すことができる。
67個の乱数を順番に発生し、各乱数に発生順にしたが
って発生番号iを昇順に付与する。この発生番号iをイ
ンペラの外周全体に昇順または降順で割り当てる。乱数
の昇順または降順に応じ発生番号iと1対1に対応させ
て1から67までの配列番号jを各乱数に付与する。イ
ンペラの外周に割り当てられた発生番号iに対応する位
置に割り当てられる羽根溝の隣接角度をθi (i=1、
2・・・n)とすると、θi (°)は次式(1)で表され
る。
続して隣接するm=n/k(k=(2、3、4)、n/
kが整数にならないときは[n/k]または[n/k]
+1のうち少なくとも[n/k]+1をmとする)個の
羽根溝24bの隣接角度の合計Sm (°)を求め、ある
羽根溝24bから始めて羽根溝24bを周方向に一つず
つずらしながら合計Sm をn回求め、各回の合計Sm が
次式(2)をほぼ満たす配置を採用する。
ント数)までの範囲内で合計Sm を求めて検討すれば、
さらに良好にインペラの回転に伴い発生する音圧を低減
できる。図3に、k=2、3、4、8としたときの羽根
溝24bの隣接角度の合計Smのばらつきを示す。本実
施例ではn=67であるから、m=(33、34)、
(22、23)、(16、17)、(8、9)であると
きの各隣接角度の合計Smを求めている。図3から判る
ように、k=2、3、4、8としたときの67回の隣接
角度の合計Sm は(360/2=180)±10、(3
60/3=120)±10、(360/4=90)±1
0、(360/8=45)±10の範囲内にほぼ入って
いる。本実施例によれば、各羽根溝24bの隣接角度は
全て異なっているので高周波音の発生を抑制することが
できる。しかも羽根溝24bの隣接角度が周方向に偏在
することなく一様に分散して配置されているので、隔壁
13aを通過する羽根群の通過時間間隔を一様に分散さ
せることができる。したがって、低周波音の発生も抑制
することができる。
隣接角度の合計Sm のばらつきが小さい隣接角度の配列
をその中から選択して求めたものを図4に示す。図4に
示すように合計Sm のばらつきが小さい配列は、発生す
る音圧の低い配列になる。つまり、隣接角度の異なる羽
根溝24bがより不規則に配置されているのである。こ
のときの周波数に対する発生音圧を図5に示す。図6に
示す測定結果は、図2に示す燃料ポンプとほぼ同じ構成
でインペラに配置する羽根溝の隣接角度を全て等しくし
たものである。図4に示すように隣接角度の合計Sm が
ほぼ平坦なばらつきになるように羽根溝を配置すると、
図6に示す従来例に比べ、ピーク音圧が低減しているこ
とが判る。つまり、全周波数においてインペラ24の回
転に伴い発生する音圧が低減している。なお、図5、6
において縦軸の音圧は液中で測定した値であり、便宜上
1μPaを0dBとしている。
記実施例では、羽根溝24bの隣接角度を全て異なるよ
うにし、発生した乱数に各羽根溝24bを対応させて不
規則に羽根溝24bを配置したことにより、高周波およ
び低周波においてもインペラ24の回転に伴い発生する
音圧のピークを低減することができるので、インペラ2
4の回転に伴い燃料ポンプ10から発生する騒音を低減
できる。乱数による羽根溝24bの配置方法は本実施例
で述べた方式に限らず、乱数の不規則性を利用していれ
ばどのような方法を用いてもよい。
生を抑制できるので、脈動によりインペラ24の回転速
度が変化することを抑制できる。これにより、モータ部
10bに供給する電力に応じ所定の燃料量を吐出する高
効率な燃料ポンプを提供できる。本実施例では、連続し
て隣接するm=n/k個の羽根溝24bの隣接角度の合
計Smを求めるときに、k=(2、3、4、8)とし、
n/kが整数にならない場合にはm=(33、34)、
(22、23)、(16、17)、(8、9)として
[n/k]および[n/k]+1の両方について合計S
mを求めた。これに対し、k=(2、3、4)とし、m
=34、23、17、つまり[n/k]+1についてだ
け合計Smを求めてばらつきを検討しても、十分に音圧
を低下することができる。
ようにしたが、(等しい隣接角度の数/総羽根溝数)≦
0.1であれば、隣接角度の等しい羽根溝が存在しても
よい。本実施例では、燃料ポンプに本発明を適用した例
について説明したが、液体に限らず例えば回転部材の周
囲に羽根および羽根溝を設けた送風器に本発明の構成を
適用することにより、回転部材の回転に伴う音の発生を
低減することができる。
を示す平面図である。
きを示す特性図である。
を示す特性図である。
性図である。
性図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 羽根、ならびにこれら羽根の間に設けた
羽根溝を周囲に配置した回転部材を有し、前記回転部材
の回転により吸い込んだ流体を排出する流体吸排装置で
あって、 前記羽根溝の隣接角度は少なくとも一部が異なってお
り、前記回転部材の周囲に隣接角度の異なる前記羽根溝
を不規則に配置し、連続して隣接する所定数の前記羽根
溝の隣接角度の合計は、前記回転部材の周方向に合計範
囲をずらしても、所定の範囲内に入っていることを特徴
する流体吸排装置。 - 【請求項2】 (等しい隣接角度の数/総羽根溝数)≦
0.1であり、総羽根溝数をnとしたとき、連続して隣
接するm=n/k(k=(2、3、4)、n/kが整数
にならないときは[n/k]または[n/k]+1のう
ち少なくとも[n/k]+1をmとする)個の羽根溝の
隣接角度の合計Sm を求め、ある羽根溝から始めて羽根
溝を周方向に一つずつずらしながら合計Sm をn回求
め、各回の合計Sm はほぼ(360/k)−10≦Sm
≦(360/k)+10であることを特徴する請求項1
記載の流体吸排装置。 - 【請求項3】 発生させた乱数と前記羽根溝とを対応付
け、各羽根溝の配置を決定する配置方法で製作されたこ
とを特徴とする請求項1または2記載の流体吸排装置。 - 【請求項4】 前記羽根溝の隣接角度はすべて異なるこ
とを特徴とする請求項1、2または3記載の燃料供給装
置。
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JPH1150990A true JPH1150990A (ja) | 1999-02-23 |
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Family Applications (1)
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