JP2024000513A - 流体ポンプ - Google Patents
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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)
- 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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。 - 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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