JP2024000513A - 流体ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】改良された、欠点が克服される一般的なタイプの流体ポンプを提供する。【解決手段】流体ポンプ（１）は、羽根車（４）及び羽根車ハウジング（３）を有する羽根車ユニット（２）と、モータハウジング（１０）を有する電動モータ（６）とを含む。羽根車ハウジング（３）上には、流体入口（５ａ）と流体出口（５ｂ）とが形成されている。羽根車ハウジング（３）は締結ユニット（３０）によってモータハウジング（１０）にしっかりと接続されている。モータハウジング（１０）に関する流体出口（５ｂ）は、少なくとも２つの可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のうちの１つに配置することができ、可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）は、回転角度（ＤＷ）だけ互いに異なる。【選択図】図３

Description

本発明は、請求項１の前提部分に記載の複数の燃料電池の少なくとも１つの燃料電池スタックを有する燃料電池システム用流体ポンプに関する。

流体ポンプは、既に先行技術から知られており、流体を供給するための羽根車と、羽根車を駆動するための電動モータとを含む。とりわけ、燃料電池システムを冷却するために流体ポンプを採用することができる。燃料電池システムは、流体ポンプによって吐出される流体によって冷却される複数の燃料電池スタックを備える。その構造に関して、流体ポンプは、通常、所定の用途に使用される。しかしながら、より頻繁に、少ない努力で流体ポンプを別の用途へ適合させる要求が存在する。しかしながら、これは、精巧かつ費用のかかる流体ポンプの変換又は再構成を必要とする。

したがって、本発明の目的は、改良された、又は少なくとも代替の実施形態の、記述された欠点が克服される一般的なタイプの流体ポンプを提供することである。

本発明によれば、この目的は、独立請求項１の発明によって解決される。有利な実施形態は、従属請求項の主題である。

本発明は、流体ポンプの電動モータを基本ユニットとして構成し、流体ポンプの羽根車ユニットを交換可能なように構成するという一般的な考えに基づいており、その結果、異なる用途に対しては、単に、入口／出口コネクタを有する羽根車ユニットの、羽根車ユニット又は羽根車ハウジングを交換するだけでよい。

複数の燃料電池の、少なくとも１つの燃料電池スタックを有する燃料電池システム用の流体ポンプが設けられる。流体ポンプは、回転方向に回転軸を中心として回転可能な羽根車を有する冷却流体を供給するための羽根車ユニットと、羽根車を収容する羽根車ハウジングとを備える。さらに、流体ポンプは、モータハウジングを有し、羽根車を駆動するための電動モータを備える。羽根車ユニットは、回転軸線に対し、モータ及び羽根車ハウジングの軸方向に長手方向の端部が、締結ユニットによってモータハウジングにしっかりと接続されている。また、羽根車ハウジングには、羽根車ユニットの流体入口と羽根車ユニットの流体出口が形成されている。流体入口は、回転軸に対して軸方向に配向され、流体出口は、回転方向に一致して配向され、離間された円周ラインに対して接線方向に配向され、該円周ラインは、回転軸の周縁である。本発明によれば、羽根車ユニット及びモータは、羽根車ユニットの流体出口が、モータハウジングに対して、少なくとも２つの可能な位置のうちの１つに配置され得るように設計される。少なくとも２つの可能な位置は、回転方向における回転軸を中心とする回転角によって互いに異なる。

本発明による流体ポンプでは、羽根車ユニットの流体出口は、互いに異なる少なくとも２つの位置を有することができる。モータ及び／又はモータハウジング及び／又は締結ユニットは、変更されない。このため、流体ポンプは、羽根車ハウジング又は羽根車ユニットを交換又は回転させることによって、異なる用途に一層容易に適合させることができる。それぞれの可能な位置は、回転方向における、回転軸を中心とした回転角度によって異なる。１つの位置は羽根車の回転方向における回転軸を中心として０°位置とすることができ、異なる位置は０°位置から外れた回転角度だけ回転する位置とすることができる。０°位置は、基本的に任意に定義できる。適切には、前記回転角度は０°よりも大きい。

羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットは、交換できるように設計することができる。それぞれの交換可能な羽根車ハウジング及び／又はそれぞれの交換可能な羽根車ユニット内の流体出口は、それぞれ少なくとも２つの位置のうちの１つを有することができる。羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットの、この構成では、流体ポンプを異なる用途に適合させるために、一方の位置に流体出口を有する羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットを、異なる位置に流体出口を有する羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットで置き換えることができる。したがって、流体ポンプを異なる用途に適合させる場合、モータ及び／又はモータハウジング及び／又は締結ユニットを交換する必要はない。羽根車ハウジングがモータハウジング上に交換可能なように形成されていれば、羽根車ユニットの羽根車をそのままにすることもできる。このため、流体ポンプは、より容易にかつコストの効率がよく、異なる用途に適合させることができる。それぞれの交換可能な羽根車ハウジング及び／又はそれぞれの交換可能な羽根車ユニットにおいて、流体入口及び／又は流体出口は、上記のように適合することができる。したがって、流れ方向断面及び／又はこれらの形状を適用させることができる。

代替的に又は追加的に、羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットは、モータハウジングに対して別の方法で配置又は取付可能又は固定可能である。羽根車ユニットの流体出口は、少なくとも２つの可能な位置のうちの１つにおいて、モータハウジングに対して配置可能である。羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットは、流体ポンプを異なる用途に適合させるために、回転軸を中心とした回転方向の回転角度によって回転させることができ、結果としてモータハウジング上に別体に配置又は取付又は固定することができる。流体ポンプを異なる用途に適合させる場合、モータ及び／又はモータハウジング及び／又は締結ユニット及び／又は羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットを交換する必要はない。このため、流体ポンプは、より容易にかつコストの効率がよく、異なる用途に適合させることができる。

モータハウジングに関して、羽根車ユニットの羽根車は、流体出口の可能な位置のそれぞれにおいて、変更しない基本位置に配置することができる。つまり、羽根車は、流体出口の可能な位置を変更する際に、新たに取り付けたり回転させたりする必要がない。これは、特に、交換可能及び／又は異なる配置が可能な羽根車ハウジングの場合である。羽根車ユニットの羽根車は、基本ユニットを形成することができ、流体出口の可能な位置の各々は変わらない。換言すれば、羽根車は、流体出口の可能な位置を変更するときに、適合又は交換される必要はない。これは、特に、置換可能及び／若しくは異なる配置可能な羽根車ハウジングを有する場合、並びに／又は、置換可能及び／若しくは異なる配置可能な羽根車ユニットを有する場合であり得る。流体ポンプのモータは、基本ユニットを形成することができ、流体出口の可能な位置のそれぞれに対して変わらない。つまり、モータは、流体出口の可能な位置を変更する際に、変更又は調整又は交換する必要はない。

記述された柔軟性を可能にするために、流体ポンプ内のモータの全ての位置に関連する輪郭は、羽根車ユニットから離れる方向を向くように、また羽根車ユニットの全ての位置に関連する輪郭は、モータから離れる方向を向くように形成することができる。位置に関連する輪郭は、特に、少なくとも２つの可能な位置における、羽根車ユニットの流体出口の配置を防止することができるような輪郭である。特に、位置に関連する輪郭は、モータから及び／又は羽根車ユニットから外れて、羽根車ユニット及び／又はモータに軸方向に係合する輪郭を含む。したがって、モータ及び羽根車ユニットは、回転軸に対して横方向に互いに接して位置することができ、モータ及び羽根車ユニットの回転伝達要素及び／又は位置に関連性のない輪郭は軸方向に互いに係合する。羽根車ハウジング内に羽根車を完全に受け入れることができる。さらに、モータは、羽根車ユニットのカバーを実現し、羽根車ユニット上に存在することができる。

流体出口の１つの可能な位置は、０°位置として適切に定義することができる。モータハウジングに対して、０°位置は基本的に任意に定義できる。しかし、モータハウジングは回転非対称であるので、それぞれの既に定義された０°位置は、モータハウジングに対して既に明確に定義されている。他の可能な位置は、回転角度によって０°位置と異なる。回転角度は、０°よりも適切に大きい。回転角度は、自由に調整又は定義することができる。流体ポンプ内の可能な位置の数は２つ又は３つ以上とすることができ、基本的には、モータ及び／又は羽根車ユニット及び／又は締結ユニットの構造によって規定される。流体ポンプ内の流体出口もまた、利用不可能な位置を想定できることを理解されたい。利用不可能な位置では、モータ及び／又は羽根車ユニットのさらなる部品は、例えば、流体出口によって覆われ、アクセスが困難であるか、又は全く進入しないようにすることができる。しかしながら、流体出口の少なくとも２つの利用可能な位置が、流体ポンプ内に常に存在する。

回転角度は、例えば９０°又は１８０°又は２７０°とすることができる。次いで、流体出口の可能な位置は、０°位置及び追加的に９０°位置又は１８０°位置又は２７０°位置に相当することができる。それぞれの位置は、０°位置とは、それぞれ記載された回転角度だけ異なる。流体ポンプでは、流体出口は、０°位置の他に、上述の位置の１つ又は２つ又は３つを想定することができる。流体出口の可能な位置は、それぞれ、流体ポンプの可能な用途のうちの１つに対応し得ることを理解されたい。

回転角度は、例えば、６０°又は１２０°又は１８０°又は２４０°又は３００°とすることができる。次いで、流体出口の可能な位置は、０°位置に相当することができ、さらに、６０°位置、又は１２０°位置、又は１８０°位置、又は２４０°位置、又は３００°位置に相当し得る。それぞれの位置は、０°位置からそれぞれ言及された回転角度だけ異なる。流体ポンプでは、流体出口は、０°位置の他に、上述の位置の１つ又は２つ、３つ、又は４つ、又は５つを想定することができる。流体出口の可能な位置は、それぞれ、流体ポンプの可能な用途のうちの１つに対応し得ることを理解されたい。

例えば、回転角度も自由に調節可能である。次いで、流体出口の可能な位置は、０°位置、及び追加的に、任意の回転角度を有する少なくとも１つの位置に相当することができる。０°位置以外に、流体ポンプ内の流体入口は、その後、任意の数のさらなる位置を想定することができる。

したがって、締結ユニットは、流体出口の可能な位置のそれぞれに変更がないように、可能な位置のそれぞれに適合させることができる。したがって、その後、モータハウジング及びモータも変更なしのままとすることができる。また、締結ユニットは、流体出口のそれぞれの可能な位置にかかわらずアクセス可能なような態様で、可能な位置のそれぞれに適合させることができる。したがって、羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットは、常に工具がアクセス可能であり、より容易に取付け及び取外しが可能である。

締結ユニットは、例えばネジユニットとすることができる。ネジユニットは、それぞれが少なくとも１つのネジ位置を有する複数のネジ群を備えることができる。それぞれのネジ群の配置は、流体出口のそれぞれの可能な位置にかかわらず、それらが羽根車側で軸方向にアクセス可能であるような態様で、流体出口の可能な位置に適合させることができる。好ましくは、締結ユニットは、羽根車ハウジングとモータハウジングとの間のシールの必要な強い圧縮力を発生させるために、少なくとも３つのネジ箇所を備える。次いで、流体出口は、回転方向において互いに隣接するネジ群の間のそれぞれの可能な位置に配置することができると有利である。

ネジ箇所は、ネジ及びネジ開口部をそれぞれ備えることができる。ネジ開口部は、羽根車ハウジング及びモータハウジングを貫通することができ、これにより、ネジ開口部を介して、ネジによって羽根車ハウジング及びモータハウジングを互いに螺合させることができる。ネジ開口部は、対応するネジに適切に適合される。それぞれのネジ箇所の配置は、流体出口のそれぞれの可能な位置にかかわらず、それらが羽根車側で軸方向にアクセス可能であるような態様で、流体出口のそれぞれの可能な位置に適合され得る。締結ユニットのネジ箇所は、取付け及び取外しを簡単にするために、互いに同一に形成することができる。

それぞれのネジ群は、回転軸を中心に均等に配置することができる。言い換えれば、ネジ群は、回転軸を中心として、回転対称に配置され得る。それぞれのネジ群は、互いに同一であってもよく、及び／又は回転軸から同一の距離を有してもよい。達成される回転対称性のために、特に羽根車ハウジング及び／又は羽根車ユニットは、モータハウジング上に別体に配置することができる。次に、それぞれのネジ群の数又は達成された回転対称性は、羽根車ユニットの流体出口の可能な位置の数に関連付けられる。

したがって、ネジユニットは、例えば、正確に４つの同一のネジ群を備えることができ、それぞれのネジ群は、回転軸を中心に均等に分布され、回転軸から同一の距離を有する。このため、前述のように、流体出口は、０°、９０°、１８０°及び２７０°の４つの可能な位置を有することができる。あるいは、ネジユニットは、正確に６つの同一のネジ群を備えることができ、それぞれのネジ群は、回転軸を中心に均等に分布され、回転軸から同一の距離を置いて配置される。次いで、流体出口は、上述のように、０°、６０°、１２０°、１８０°、２４０°及び３００°の６つの可能な位置を含むことができる。

ネジユニットの代わりに、締結ユニットはクランプホルダであってもよい。クランプホルダは、羽根車ハウジングをモータハウジングに、力嵌め及び／又は形嵌めの方法でしっかりと接続することができる。このために、モータハウジング及び／又は羽根車ハウジングは、回転軸に円周方向に互いに重なり合うことができ、又はクランプ領域において放射状に又は半径方向に互いに重なり合うことができる。次に、クランプホルダは、外側からクランプ領域を囲むベルトとクランプユニットとを含むことができる。クランプユニットによって、ベルトは一緒に引っ張られることができ、その結果、モータハウジング及び羽根車ハウジングは、放射状に又は半径方向に互いに押し付けられ、そのため、力嵌め及び／又は形嵌めによってしっかりと接続される。モータハウジング及び／又は羽根車ハウジングは、必要に応じて羽根車ハウジングをモータハウジングに回転可能に取り付けることができるように、クランプ領域において回転対称に形成することができる。したがって、クランプホルダにおいて、回転角度は、任意であってもよく、流体出口は、０°位置の他に、少なくとも１つのさらなる所望位置を想定することができる。

本発明のさらなる重要な特徴及び利点は、従属請求項、図面、及び図面による関連する図面の説明から得られる。

上述され以下に説明される特徴は記載されたそれぞれの組み合わせにおいてのみ使用されるのではなく、本発明の範囲を離れることなく他の組み合わせにおいて又は単独で使用されることも理解されるべきである。

本発明の好ましい例示的な実施形態は、図面に示され、以下の説明においてより詳細に説明され、ここで、同じ参照番号は、同じ、又は類似の、又は機能的に同じ構成要素に関連する。

それぞれの場合において、概略的に示す。
第１の実施形態における本発明による流体ポンプの分解図である。 第１の実施形態における本発明による流体ポンプの断面図である。 流体出口が０°位置にある、第１の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口が０°位置にある、第１の実施形態における本発明による流体ポンプの斜視図である。 流体出口が９０°位置にある、第１の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口が９０°位置にある、第１の実施形態における本発明による流体ポンプの斜視図である。 流体出口が０°位置にある、第２の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口が０°位置にある、第２の実施形態における本発明による流体ポンプの斜視図である。 流体出口が９０°位置にある、第２の実施形態の本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口が９０°位置にある、第２の実施形態の本発明による流体ポンプの斜視図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第３の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第３の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第３の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第３の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第３の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第３の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第４の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第４の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第４の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第４の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第４の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 流体出口の位置が互いに異なる、第４の実施形態における本発明による流体ポンプの正面図である。 クランプホルダを備えた、第５の実施形態における本発明による流体ポンプの図である。

図１は、第１の実施形態における、本発明による流体ポンプ１の分解図を示す。流体ポンプ１は、複数の燃料電池の少なくとも１つの燃料電池スタックを有する燃料電池システムのために設けられるか、又は設計される。燃料電池システムは、特に商用車用に提供又は設計することができる。流体ポンプ１は、羽根車ハウジング３及び羽根車４を備えた羽根車ユニット２を備える。羽根車４は、回転軸線ＲＡを中心に回転方向ＲＲに回転自在である。

羽根車ユニット２は、流体入口５ａを備えた入口側２ａ（すなわち低圧側）又は流体出口５ｂを備えた及び出口側２ｂ（すなわち高圧側）を備える。入口側２ａ及び出口側２ｂは、羽根車４によって互いに分離されているか、又は流体的に接続されている。流体入口５ａ及び流体出口５ｂは羽根車ハウジング３内に形成されている。回転軸線ＲＡに関して、流体入口５ａは軸方向に入口側２ａに連通し、それは羽根車４内に形成される。流体出口５ｂは、羽根車４を中心として円周方向に形成された出口側２ｂから外側に導き、離間した円周線の接線方向に形成されて、回転軸線ＲＡに対して円周方向に延びている。適切には、流体出口５ｂは、羽根車４の回転方向ＲＲに対応して配向される。

さらに、流体ポンプ１は、電動モータ６を備える。電動モータ６は、特に永久磁石同期モータとすることができる。モータ６は、回転軸線ＲＡを中心に回転可能なシャフト７と、シャフト７に強固に連結されるロータ８と、ロータ８を受けるステータ９とを備えている。シャフト７は、羽根車４に駆動連結又は非回転可能(回転一体）に連結されている。モータ６は、回転軸線ＲＡに対して互いに対向して位置する２つの長手方向端部６ａ及び６ｂを備えている。羽根車ユニット２は、モータ６の長手方向端部６ａに配置されている。

さらに、モータ６は、ポット状のハウジング本体１１と、回転軸線ＲＡに対して横向きの底部１２とを備えたモータハウジング１０を備える。さらに、モータハウジング１０は、ハウジング本体１１と底部１２との間に配置されてシールクランプされ、関係する接続部を外側に向かってシールするハウジングシール１３を備えている。ハウジング本体１１と底部１２とは、複数のハウジングネジ１４によって互いにネジ止めされている。ハウジング本体１１は、回転軸線ＲＡに対して円周方向に離間して配置されるハウジング壁１１ａと、回転軸線ＲＡに対して横方向に配向される分離壁１１ｂとを備えている。分離壁１１ｂは、羽根車４をロータ８及びステータ９から流体的に分離する。底部１２は、底板１２ａとカバー１２ｂとからなり、カバー１２ｂは、ステータ側又はロータ側又は羽根車側で底板１２ａを閉じる。底板１２ａとカバー１２ｂとの間には、カバーシール１５が配置されているか、又はシールクランプされており、これは、関連する接続部を外側に向かってシールする。底板１２ａとカバー１２ｂとは、複数のカバーネジ１６によって互いにネジ止めされている。

ステータ９は、回転自在に固定されたモータハウジング１０内に収容され、ロータ８と共にシャフト７は、ハウジング１０内又はステータ９内に回転自在に収容される。このために、流体ポンプ１は、モータ６のそれぞれの長手方向端部６ａ及び６ｂにシャフト７を回転可能に取り付ける２つの軸受１７ａ及び１７ｂを備えている。長手方向端部６ａにおいて、羽根車シール１８がシャフト７に付加的に配置される。

また、流体ポンプ１は、摺動リングシール１９を備える。摺動リングシール１９は、モータハウジング１０と羽根車ハウジング３との間に配置又はシールクランプされ、関係する接続部を外側に向かってシールする。摺動リングシール１９は、優先的にＳｉＣによって形成される。さらに、流体ポンプ１は、モータハウジング１０と羽根車ハウジング３との間に同様に配置又はシールクランプされたＵ字状シール２０を備える。羽根車ハウジング３及びモータハウジング１０は、締結ユニット３０（ここではネジユニット３０ａ）によって互いにしっかりと接続されている。ネジユニット３０ａについては、図３～図２２を用いて以下により詳細に説明する。

さらにまた、流体ポンプ１は、モータ６のエネルギー供給のためのインバータ２１を備えている。インバータ２１は、例えば、４００Ｖ以上８６０Ｖ以下の直流電圧を変換するように設計することができる。インバータ２１は、ロータ８又はステータ９又は羽根車ユニット２とは反対側を向くモータ６の長手方向端部６ｂで底部１２に配置される。インバータ２１は、制御基板２２及びインバータカバー２３を有し、制御基板２２は、モータハウジング１０の底部１２又は底板１２ａと、ロータ８若しくはステータ９又は羽根車ユニット２の反対側若しくは外側のインバータカバー２３との間に配置されている。さらに、インバータ２１は、底部１２若しくは底板１２ａとインバータカバー２３との間に配置又はシールクランプされ、関係する接続部を外側に向かってシールするインバータシール２４を含む。底部１２又は底板１２ａとインバータカバー２３とは、複数のインバータネジ２５によって互いにネジ止めされている。

流体ポンプ１は、冷却流体（特に液体）を吐出するように設計されている。このために、流体ポンプ１は、入口側２ａの流体入口５ａから羽根車４を介して出口側２ｂの流体出口５ｂに至るガイド流路２６を備える。さらに、ガイド流路２６は、モータハウジング１０内に形成された冷却流体ジャケット２７によって領域内に形成されている。冷却流体ジャケット２７は、ハウジング本体１１内に複数の（ここでは７つの）前進流路２８ａと１つの戻り流路２８ｂを含み、底板１２ａとカバー１２ｂとの間に蛇行状又は迷路状の接続流路２９を含む。冷却流体ジャケット２７は、モータハウジング１０によって外側に向かって区切られており、ロータ８とステータ９とは、冷却流体によって直接接触されないか、又は周りに直接流れない。冷却流体自体は、誘電性であってもよい。

燃料電池システムは、特に商用車用に提供することができる。この場合、流体ポンプ１は、複数の燃料電池スタックがあっても、唯一の流体ポンプ１が燃料電池システムを冷却するのに適切であるような方法で設計することができる。したがって、流体ポンプ１は、４０００Ｗ以上６０００Ｗ以下（特に４５００Ｗ）の最大電力、及び／又は４００ｌ／ｍｉｎ以上７００ｌ／ｍｉｎ以下の最大送出速度、及び／又は３ｂａｒ以上４ｂａｒ以下（特に３．５ｂａｒ）の最大圧力、及び／又は５０００／ｍｉｎ以上６０００／ｍｉｎ以下（特に５４００／ｍｉｎ）の最大回転速度、及び／又は６．０Ｎｍ以上８．０Ｎｍ以下の最大トルクを有することができる。羽根車は、６０％以上７０％以下（特に６５％）の最大効率を有することができる。ここで、最大値は流体ポンプ１の全負荷運転に関するものである。

図２は、実施の形態１にかかる、本発明による流体ポンプ１の断面図を示す。図２において、特にモータハウジング１０の底板１２ａと底部１２のカバー１２ｂとの間の冷却流体ジャケット２７の接続流路２９が見て取れる。前進流路２８ａ及び戻り流路２８ｂは、モータ６のステータ９に隣接して配置され、接続流路２９は、インバータ２１の制御基板２２及び軸受１７ｂに隣接して、配置されている。このため、羽根車ユニット２によって送り出された冷却流体によって、ステータ９、制御基板２２及び軸受１７ｂを間接的に冷却することができる。

第１の実施の形態における、本発明による流体ポンプ１に関し、図３に正面図を、図４に斜視図を示す。ここで、流体出口５ｂは、羽根車ハウジング３上に位置Ｐ１．１を有し、この位置Ｐ１．１は回転軸線ＲＡに関し、０°位置に対応する。第１の実施形態における本発明による流体ポンプ１に関し、図５に正面図を、図６に斜視図を示す。ここで、羽根車ハウジング３上の流体出口５ｂは位置Ｐ２．１を有し、この位置Ｐ２．１は、回転軸線ＲＡに関し、９０°位置に対応する。

図５、図６に示す、９０°位置にある流体出口５ｂは、図３、図４に示す、０°位置に対して、回転軸線ＲＡを中心として羽根車４の回転方向ＲＲに９０°の回転角度ＤＷだけ回転する。位置Ｐ１．１に流体出口５ｂを有する流体ポンプ１及び位置Ｐ２．１に流体出口５ｂを有する流体ポンプ１は、流体ポンプ１の２つの異なる用途のために提供される。位置Ｐ１．１及び位置Ｐ２．１におけるネジユニット３０ａは、流体出口５ｂのそれぞれの位置Ｐ１．１又はＰ２．１にかかわらず、軸方向に羽根車側でアクセスできるように構成される。換言すれば、位置Ｐ１．１及び位置Ｐ２．１における流体出口５ｂはネジユニット３０ａの羽根車側と重ならない。したがって、羽根車ユニット２又は羽根車ハウジング３は、流体出口５ｂの各位置Ｐ１．１及びＰ２．１において自由に取付け及び取外し可能である。

羽根車ユニット２及びモータ６は、流体ポンプ１を異なる用途に適合させるために、単に羽根車ハウジング３を交換すればよいように設計されている。したがって、モータハウジング１０を備えたモータ６も羽根車ユニット２の羽根車４も変更しなくてもよい。ここで、羽根車ハウジング３の交換は、モータハウジング１０の漏水管３５と、モータハウジング１０の通気孔３６とが羽根車ハウジング３で覆われたことに起因する。漏水管３５と通気孔３６とのために、ネジユニット３０ａは回転非対称であり、羽根車ハウジング３は適切に適合されていなければならない。羽根車ハウジング３及び通気孔３６から分離された漏水管３５のカバーを用いて、羽根車ハウジング３を交換する必要はない。

ネジユニット３０ａは、複数（ここではちょうど４本）のネジ群３１を含み、ここではそれぞれのネジ群３１は複数（ここではちょうど２箇所）のネジ箇所３２を含む。それぞれのネジ箇所３２は、ネジ３３とネジ開口部３４とによってそれぞれ形成される。ネジ３３とネジ開口部３４とは、互いに適切に適合される。ネジ開口部３４は、羽根車ハウジング３及びモータハウジング１０を貫通している。流体ポンプ１内の流体出口５ｂの位置Ｐ１．１及びＰ２．１にかかわらず、ネジ箇所３２のいずれも、流体出口５ｂによってカバーされない。さらに、摺動リングシール１９は、羽根車ハウジング３とモータハウジング１０との間に４つのネジ群３１を介して均等かつ十分密にシールクランプすることができる。

ネジ群３１及びネジ箇所３２は、互いに同一に形成され、かつ回転軸線ＲＡを中心に対称に分布されるように配置される。それぞれのネジ群３１は、回転軸線ＲＡに対して、それぞれの場合において互いに反対側に位置する。流体出口５ｂは、特に図３及び図５で注目されるように、隣接するネジ群３１の間のそれぞれの位置Ｐ１．１又はＰ２．１に配置され、羽根車側でこれらを覆わない。

流体ポンプ１では、流体出口５ｂは１８０°位置又は２７０°位置をとることもできることを理解されたい。なお、羽根車ユニット２又は羽根車ハウジング３は、交換可能に形成されていることを理解されたい。加えて、羽根車ハウジング３は、モータ６上又はモータハウジング１０上の羽根車ハウジング３の異なる配置によって、流体ポンプ１の機能性、特にガイド流路２６又は冷却流体ジャケット２７の機能性に悪影響を及ぼさないように適合されていることが理解されるべきである。また、図５、図６の９０°位置は、新しい０°位置として定義できることを理解されたい。図３、図４の０°位置は、その後、新たな２７０°位置に対応し、新たな０°位置に対して、２７０°の回転角度ＤＷによって回転軸を中心として羽根車４の回転方向ＲＲに回転することになる。

図７は、第２の実施形態における本発明による流体ポンプ１の正面図を示し、図８は斜視図を示す。ここで、羽根車ハウジング３上の流体出口５ｂは位置Ｐ１．２を有し、ここで位置Ｐ１．２は回転軸線ＲＡにも関係し、０°位置に相当する。図９は、第２の実施形態における、本発明による流体ポンプ１の正面図を示し、図１０は斜視図を示す。ここで、羽根車ハウジング３上の流体出口５ｂは位置Ｐ２．２を有し、ここで位置Ｐ２．２は回転軸線ＲＡに関連し、９０°位置に相当する。

位置Ｐ１．２に流体出口５ｂを有する流体ポンプ１及び位置Ｐ２．２に流体出口５ｂを有する流体ポンプは、流体ポンプ１の２つの異なる用途に適合される。したがって、流体ポンプ１をそれぞれの異なる用途に適合させるためには、単に羽根車ハウジング３を交換するだけでよく、第１の実施形態における流体ポンプ１と類似している。モータハウジング１０を備えたモータ６及び羽根車ユニット２の羽根車４は、このために交換する必要はない。

図７～図１０にかかる流体ポンプの第２の実施形態において、羽根車４は、図１～図６の流体ポンプ１の第１の実施形態と比較して異なる回転方向ＲＲを有する。また、流体出口５ｂは、羽根車４の回転方向ＲＲに応じて適宜向きが決められているので、流体ポンプ１の実施形態１と実施形態２とでは０°位置と９０°位置とが異なる。各０°位置及び各９０°位置の流体出口５ｂは、互いに９０°の角度を有する。

羽根車４の回転方向ＲＲを変えることにより、流体ポンプ１をさらなる用途に適応させることができる。流体ポンプ１を、このさらなる用途に適合させるためには、単に、第１の実施形態における流体ポンプ１で羽根車ユニット２を交換し、交換すべき羽根車ユニット２の羽根車４の回転方向ＲＲを変更しなければならない。モータハウジング１０を備えるモータ６は、このために交換する必要はない。

これらを合わせて、第１及び第２の実施形態における流体ポンプ１は、同じように構成されたモータ６を備え、羽根車ハウジング３及び／又は羽根車ユニット２を取り替えることによって、複数の異なる用途に適合させることができる。

図１１～図１６は、第３の実施形態における本発明による流体ポンプ１の正面図を示す。図１１～図１６では、締結ユニット３０は、ネジユニット３０ａであるが、図１～図１０のネジユニット３０ａとは異なるように形成されている。図１１～図１６において、ネジユニット３０ａは、ネジ箇所３２をそれぞれ有する６つのネジ群３１を備える。ネジ群３１又はネジ箇所３２は、互いに同一に形成され、回転軸線ＲＡを中心として均等に分布され、回転軸線ＲＡから同一の距離を有する。このため、ネジユニット３０ａは、６０°回転対称に形成されている。ネジユニット３０ａの、この構成は、とりわけ、モータハウジング１０が漏水管３５を備えず、通気孔３６を備えないので可能である。このため、羽根車ユニット２及び／又は羽根車ハウジング３、したがって流体出口５ｂは、モータ６及び／又はモータハウジング１０上に別体に配置することができる。６０°回転対称ネジユニット３０ａによれば、流体出口５ｂは、互いに６０°だけ異なる、互いに異なる６つの位置を想定することができる。

図１１において流体出口５ｂは０°位置Ｐ１．３にあり、図１２において６０°位置Ｐ２．３にあり、図１３において１２０°位置Ｐ３．３にあり、図１４において１８０°位置Ｐ４．３にあり、図１５において２４０°位置Ｐ５．３にあり、図１６において３００°位置Ｐ６．３にある。位置Ｐ２．３、Ｐ３．３、Ｐ４．３、Ｐ５．３、Ｐ６．３は、０°位置Ｐ１．３から６０°、１２０°、１８０°、２４０°及び３００°の前記の回転角度によって互いに異なる。Ｐ１．３、Ｐ２．３、Ｐ３．３、Ｐ４．３、Ｐ５．３、Ｐ６．３の次々の位置は、ネジユニット３０ａの構成によって規定される６０°の角度だけ互いに異なる。おそらく３００°位置Ｐ３．６は、インバータ２１のコネクタが軸方向に覆われているので、利用できない可能性がある。

図１７～図２２は、第４の実施形態における本発明による流体ポンプ１の正面図を示す。また、ネジユニット３０ａは、第４実施形態においても第３実施形態と同様に形成されている。第３及び第４の実施形態は、回転方向ＲＲだけが互いに異なるだけであり、第３及び第４の実施形態では、互いに反対方向を向いている。流体出口５ｂは、図１７において０°位置Ｐ１．４に位置し、図１８において６０°位置Ｐ２．４に位置し、図１９において１２０°位置Ｐ３．４に位置し、図２０において１８０°位置Ｐ４．４に位置し、図２１において２４０°位置Ｐ５．４に位置し、図２２において３００°位置Ｐ６．４に位置する。Ｐ２．４、Ｐ３．４、Ｐ４．４、Ｐ５．４、Ｐ６．４の位置は、０°位置Ｐ１．４から６０°、１２０°、１８０°、２４０°及び３００°の前記回転角度によって互いに異なる。次に続くＰ１．４、Ｐ２．４、Ｐ３．４、Ｐ４．４、Ｐ５．４、Ｐ６．４の位置は、ネジユニット３０ａの構成によって規定される角度６０°だけ互いに異なる。おそらく、６０°位置Ｐ２．４は、ここで、インバータ２１のコネクタが軸方向に覆われているので、利用できない可能性がある。

この時点で留意すべきことは、第３の実施形態及び第４の実施形態における流体ポンプ１は、４つの別個の取付位置においてブラケットに取り付けることができるということである。また、モータハウジング１０から一方側に放射状に突出するインバータ２１の配置によっても、ブラケットに対して流体ポンプ１の各取付位置が異なることができる。流体ポンプ１は、例えば、ブラケットに対する４つの異なる取付位置を全て含むことができ、これらの取付位置は、回転軸線ＲＡを中心として９０°回転する。全体として、６ｘ４＝２４の可能な位置の流体出口５ｂは、ブラケットに関してそれぞれの実施形態において、取り付けられた流体ポンプ１内に存在する。

図２３は、第５の実施形態における本発明による流体ポンプ１の図を示す。明瞭にするために、ここでは、流体入口５ａ及び流体出口５ｂは示されていない。第５実施形態において、締結ユニット３０は、クランプホルダ３０ｂである。クランプホルダ３０ｂは、ベルト３７と締付ユニット３８とから構成される。クランプ領域３９において、クランプホルダ３０ｂは、クランプホルダ３０ｂ、羽根車ハウジング３及びモータハウジング１０を囲み、これらを互いに力嵌合及び／又は形嵌合で固定する。モータハウジング１０及び羽根車ハウジング３は、流体出口５ｂが０°よりも大きい任意の回転角度ＤＷだけ０°位置と異なることができる位置をとることができるように、クランプ領域３９内で回転対称に形成される。

Claims (11)

1. 複数の燃料電池の少なくとも１つの燃料電池スタックを有する燃料電池システム用の流体ポンプ（１）であって、
   前記流体ポンプ（１）は、
   回転軸線（ＲＡ）を中心に回転する羽根車（４）を回転方向（ＲＲ）に有する、冷却流体を送出する羽根車ユニット（２）と、
   前記羽根車（４）を収容する羽根車ハウジング（３）とを備え、
   前記流体ポンプ（１）は、回転非対称のモータハウジング（１０）を有する前記羽根車（４）を駆動する電動のモータ（６）を備え、
   前記羽根車ユニット（２）は、前記回転軸線（ＲＡ）に対して、前記モータ（６）の軸方向長手方向端部（６ａ）において、前記羽根車ハウジング（３）と前記モータハウジング（１０）とを締結ユニット（３０）により強固に連結し、
   前記羽根車ハウジング（３）上には、
   前記回転軸線（ＲＡ）に対して軸線方向の、前記羽根車ユニット（２）の流体入口（５ａ）と、
   前記回転方向（ＲＲ）に配向され、かつ前記回転軸線（ＲＡ）に対して相隔た周縁の円周線に対して接線方向の、前記羽根車ユニット（２）の流体出口（５ｂ）とが、形成されており、
   前記羽根車ユニット（２）と前記モータ（６）とが、前記モータハウジング（１０）に対する前記羽根車ハウジング（３）の前記流体出口（５ｂ）を少なくとも２つの可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のいずれかに配置できるように形成されていること、及び
   前記流体出口（５ｂ）の可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）が、前記回転方向（ＲＲ）に前記回転軸線（ＲＡ）を中心とする回転角度（ＤＷ）だけ互いに異なること
   を特徴とする、流体ポンプ。
2. 前記羽根車ハウジング（３）は、交換可能なように形成され、及び／又は
   前記羽根車ハウジング（３）は、前記モータハウジング（１０）上に別体に配置することができ、及び／又は
   前記羽根車ユニット（２）は、交換可能なように形成され、及び／又は
   前記羽根車ユニット（２）は、前記モータハウジング（１０）上に別体に配置することができる
   ことを特徴とする、請求項１に記載の流体ポンプ。
3. 前記羽根車ハウジング（３）が交換可能となるように形成され、前記羽根車ユニット（２）の前記流体出口（５ｂ）が、それぞれ交換可能な前記羽根車ハウジング（３）内に、それぞれ、少なくとも２つの位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のうちの１つを有し、及び／又は
   前記羽根車ハウジング（３）は、別体に前記モータハウジング（１０）上に配置することができ、これにより、前記羽根車ユニット（２）の前記流体出口（５ｂ）は、少なくとも２つの可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のうちの１つで前記モータハウジング（１０）に関連して配置することができ、及び／又は
   前記羽根車ユニット（２）は、交換可能となるように形成されており、それぞれの交換可能な前記羽根車ユニット（２）における、前記羽根車ユニット（２）の流体出口（５ｂ）が各場面において、少なくとも２つの位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）を有し、及び／又は
   前記羽根車ユニット（２）は、前記モータハウジング（１０）上に別体に配置することができ、これにより、前記モータハウジング（１０）に対する前記羽根車ユニット（２）の流体出口（５ｂ）は、少なくとも２つの可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のいずれかに配置することができる
   ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の流体ポンプ。
4. 前記羽根車ユニット（２）の前記羽根車（４）が、前記モータハウジング（１０）に対して、前記流体出口（５ｂ）の可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）の各々に対して、不変の基本位置に配置され、及び／又は
   前記羽根車ユニット（２）の前記羽根車（４）が基本ユニットを形成し、前記流体出口（５ｂ）の可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のそれぞれに変更がないことが維持され、及び／又は
   前記流体ポンプ（１）の前記モータ（６）は、基本ユニットを形成し、前記流体出口（５ｂ）の前記可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）の各々において、変更されない
   ことを特徴とする、請求項１から３のいずれか１項に記載の流体ポンプ。
5. 前記回転角度（ＤＷ）が９０°又は１８０°又は２７０°であり、又は
   前記回転角度（ＤＷ）が６０°又は１２０°又は１８０°又は２４０°又は３００°であり、又は
   前記回転角度（ＤＷ）が０°よりも大きい
   ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項に記載の流体ポンプ。
6. 前記締結ユニット（３０）が、前記可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のそれぞれに適合されるように、前記流体出口（５ｂ）の可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のそれぞれに変更しないように維持され、及び／又は
   前記締結ユニット（３０）が、前記流体出口（５ｂ）のそれぞれの位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）にかかわらず、前記可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）のそれぞれにアクセス可能になっている
   ことを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の流体ポンプ。
7. 前記締結ユニット（３０）が、ネジユニット（３０ａ）であり、
   前記ネジユニット（３０ａ）が、複数のネジ群（３１）からなり、それぞれが少なくとも１つのネジ箇所（３２）を有し、
   それぞれのネジ群（３１）の配置が、前記流体出口（５ｂ）のそれぞれの可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）にかかわらず、それらが羽根車側で軸方向にアクセス可能であるように、前記流体出口（５ｂ）の可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）に適合される
   ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の流体ポンプ。
8. それぞれの可能な位置（Ｐ１．１、Ｐ２．１）にある前記流体出口（５ｂ）は、前記回転方向（ＲＲ）に隣接するネジ群（３１）の間に配置される
   ことを特徴とする、請求項７に記載の流体ポンプ。
9. それぞれの前記ネジ箇所（３２）が互いに同一であり、及び／又は
   それぞれの前記ネジ群（３１）が互いに同一であり、及び／又は
   それぞれの前記ネジ群（３１）が回転軸線（ＲＡ）の周りに均等に配置されており、及び／又は
   それぞれの前記ネジ群（３１）が回転軸線（ＲＡ）から同一の距離を有する
   ことを特徴とする、請求項７又は８に記載の流体ポンプ。
10. 前記締結ユニット（３０）が、クランプホルダ（３０ｂ）であり、前記クランプホルダ（３０ｂ）が前記羽根車ハウジング（３）を前記モータハウジング（１０）に力嵌め及び／又は形嵌めによって強固に接続し、かつ
    前記クランプホルダは、前記羽根車ハウジング（３）が前記モータハウジング（１０）に対して０°を超える任意の回転角度（ＤＷ）で締結できるように、形成されている
    ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の流体ポンプ。
11. 前記モータ（６）の全ての位置に関連する輪郭は、前記羽根車ユニット（２）から軸方向に離れて面するように形成され、及び前記羽根車ユニット（２）の全ての位置に関係する輪郭は、前記モータ（６）から軸方向に離れて面するように形成され、及び／又は
    前記モータ（６）と前記羽根車ユニット（２）が互いに前記回転軸線（ＲＡ）に横向きで、前記モータ（６）と前記羽根車ユニット（２）の回転伝達要素が、互いに軸方向に噛み合い、及び／又は
    前記羽根車（４）が前記羽根車ハウジング（３）内に完全に収容され、及び／又は
    前記モータ（６）が前記羽根車ユニット（２）のカバーを形成し、前記羽根車ユニット（２）上に位置する
    ことを特徴とする、請求項１から１０のいずれか１項に記載の流体ポンプ。

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