專利名稱：泵和液體供應(yīng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由電機(jī)驅(qū)動來吸入和排出液體的泵以及具有 這種泵的液體供應(yīng)裝置。
背景技術(shù)：
大體上，泵包括電機(jī)部件，其具有產(chǎn)生磁場的定子和控制 定子的控制器；泵部件，其具有由定子產(chǎn)生的磁場所驅(qū)動的葉輪， 以吸入和排出液體(例如水)；和間隔部件，其將電機(jī)部件與泵 部件隔離開。
泵部件增加被吸入液體的壓力，以由葉輪排出被吸入的液體。 在離心泵的情況下，葉輪具有固定在其上面的多個葉片，其中每 個葉片的整個主體相對于旋轉(zhuǎn)方向朝向后側(cè)彎曲，以減少施加到 其上面的載荷。
然而，由于離心泵中的壓力是由離心力所增加，因此需要增 加旋轉(zhuǎn)速度，以使用一個小型的泵以較高的壓力排出液體。出于 這個原因，當(dāng)吸入含有氣體的液體時，會發(fā)生這樣一個問題，即 在所施加的較強(qiáng)離心力的作用下，液體和氣體會分離，且和液體 相比具有較小比重的氣體會滯留在葉輪的中央部分附近，從而降 低了泵的性能。
為解決這個問題，已經(jīng)提出了這樣一種泵，其具有從泵殼朝 向葉輪突伸出來的導(dǎo)向部件(例如參見日本專利公開文獻(xiàn)
No.2001-234894)。
通過使用這種泵殼，含在液體中的氣泡會在導(dǎo)向部件設(shè)置于 葉輪中心部件處的部分的作用下而散開，且通過排出端口排出， 從而防止氣體滯留在葉輪中。
然而，如果泵送速率很低且氣體被混合在液體中，則液體的 流動會變慢。在這種情況下，即使使用上述專利文獻(xiàn)中所公開的 方案，也難以將已散開的氣泡引導(dǎo)至設(shè)置在葉輪外周處的排出端 口處。
如果由葉輪所排出的一部分液體的中心部分例如通過回流通 道被輸送回葉輪內(nèi)，則有可能排出滯留在葉輪中心部分處的氣體。 然而，在如同上述專利文獻(xiàn)中那樣的、定子安置在轉(zhuǎn)子內(nèi)側(cè)的外 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中，不可能將充分量的液體輸送回葉輪的中心部分內(nèi)， 從而難以排出連續(xù)引入的、含在液體中的氣體。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種泵和液體供應(yīng)裝置，其能夠 防止氣體滯留在葉輪中，從而有效地排出氣體，且提供高揚(yáng)程(高 壓力泵輸出)和低流率泵輸出。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供了一種泵，包括泵部件，其包括 葉輪，該葉輪具有用于吸入和排出液體的多個葉片；泵殼，其容 納著泵部件；轉(zhuǎn)子，其安裝到葉輪上以旋轉(zhuǎn)葉輪；電機(jī)部件，其 容納著設(shè)置在轉(zhuǎn)子外周周圍的定子以驅(qū)動轉(zhuǎn)子，且容納著控制定 子的驅(qū)動電路；間隔部件，其用于將該電機(jī)部件與泵部件隔離開， 以防護(hù)電機(jī)部件。該泵還包括蓄積空間，其設(shè)置在葉輪中；額 外通道，其設(shè)置在轉(zhuǎn)子和間隔部件之間，且連接到蓄積空間以從
葉片處向其引入液體；以及形成在葉輪處的一個或多個回流通道， 其使得蓄積空間中的液體流回到葉片。
利用上述泵結(jié)構(gòu)，即使流率很小，通過額外通道輸送且儲存 在蓄積空間中的液體也可以通過回流通道以充分的流率被導(dǎo)入泵 腔中的葉輪中心部分。結(jié)果使得，有可能有效地排出滯留在葉輪 中心部分處的氣體。
因此，根據(jù)本發(fā)明，有可能提供這樣一種泵，其能夠高效地 排出滯留在葉輪中的氣體，且提供高揚(yáng)程和低流率泵輸出。
此外，所述回流通道有可能被設(shè)置成在一個軸承附近，該軸 承設(shè)置在葉輪中心部位處。
通過這種結(jié)構(gòu)，蓄積空間和葉輪中心部分之間的壓差會最大， 且儲存在蓄積空間中的液體會通過回流通道排放到葉輪的中心部 分(在此處氣體滯留以分解散開氣泡)。
優(yōu)選地，所述回流通道以相同的角度間隔形成在葉輪中心部 位處。
通過這種結(jié)構(gòu)，可以維持葉輪的平衡以抑制泵的振動。
此外，在與葉輪的液體流動方向大致相同平面上，在泵殼的 內(nèi)側(cè)壁處、在額外通道的外側(cè)形成了一個通道。
利用這種結(jié)構(gòu)，連同液體一起被加速的、含在液體中的氣體 會呈現(xiàn)層流的形式。因此，氣體的流動方向會保持不變直到泵殼 的內(nèi)側(cè)壁，從而可防止氣體進(jìn)入額外通道。
同時，優(yōu)選地，所述額外通道相對于葉輪的液體流動方向成 90°或更大角度地進(jìn)行設(shè)置。
利用這種結(jié)構(gòu)，即使在額外通道中的流率增加，連同葉輪中 的液體一起被加速的氣體的層流流動方向也不會太多改變。因此， 有可能防止氣體進(jìn)入額外通道。
此外，在面對泵殼的葉片上表面處設(shè)置有前蓋板，以覆蓋葉片。
利用這種結(jié)構(gòu)，有可能防止被導(dǎo)入到葉輪中的含有氣體的液 體泄漏，且可以高效地排出。
此外，所述葉輪具有滑動軸承，其旋轉(zhuǎn)利用吸入到泵部分內(nèi) 的液體來作為潤滑劑。
結(jié)果使得，充當(dāng)軸和軸承之間潤滑劑的液體降低了之間的摩 擦。因此，有可能抑制軸承的磨損，進(jìn)而增加了軸承的使用壽命。
此外，當(dāng)泵安裝在例如冷卻或類似裝置的液體供應(yīng)裝置時， 有可能改進(jìn)液體供應(yīng)裝置的性能。
通過以下對結(jié)合附圖的實(shí)施例的說明，本發(fā)明的上述和其他 目的、特征將變得清楚，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電氣部件用的冷卻裝置示意圖； 圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的泵的剖視圖；以及
圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的泵的額外通道的入口開口的放大 剖視圖。
具體實(shí)施方式
以下參考附圖具體說明根據(jù)本發(fā)明的特定實(shí)施例。
如圖1所示，熱產(chǎn)生構(gòu)件1安裝在基座2上，且散熱件3設(shè) 置在其上面，以通過使用冷卻劑而與熱產(chǎn)生構(gòu)件1進(jìn)行熱交換， 從而對其進(jìn)行冷卻。
此外，還設(shè)置有從冷卻劑中帶走熱量的熱發(fā)散裝置4、用于存 儲冷卻劑的蓄積箱5和用于循環(huán)冷卻劑的小型泵6。此外，設(shè)置有 管7，用來連接散熱件3、熱發(fā)散裝置4、蓄積箱5和泵6。構(gòu)件3 一7構(gòu)成了冷卻裝置。
蓄積箱5中的冷卻劑由泵6進(jìn)行泵送，以通過管7送至散熱 件3。熱產(chǎn)生構(gòu)件1的熱被傳遞到冷卻劑，從而冷卻劑的溫度增加。 然后，冷卻劑被送至熱發(fā)散裝置4。結(jié)果使得，冷卻劑在熱發(fā)散裝 置4中被冷卻，然后返回到蓄積箱5。如上所述，這樣的冷卻系統(tǒng) 通過使用泵6來循環(huán)冷卻劑，從而冷卻熱產(chǎn)生構(gòu)件l。
如圖2所示，泵6包括泵殼11、間隔部件16、泵部件20和 電機(jī)部件21，其中該電機(jī)部件21通過間隔部件16而與泵殼11 和泵部件20隔離開。泵部件20被設(shè)置在由間隔部件16和泵殼11 所密封的空間中，其中該泵殼11具有吸入端口 12和排出端口 13。 泵部件20包括封閉式葉輪14，該葉輪14具有后蓋板14b和前蓋 板14c，其中用于加壓流體的多個葉片14a沿徑向設(shè)置在從旋轉(zhuǎn)中 心到后蓋板14b外周的范圍內(nèi)，該前蓋板14c被連接到葉片14a 上。泵部件20還包括和葉輪14一體地形成的轉(zhuǎn)子磁鐵(轉(zhuǎn)子) 15;在兩個軸端固定到泵殼11和間隔部件16上的軸17;固定到 葉輪14上的軸承18,其可旋轉(zhuǎn)地支承軸17且由具有耐磨性能和 低摩擦性能的含碳樹脂例如PPS (聚苯硫醚)樹脂形成；以及固 定到泵殼ll上的推力軸承19。
組成為電機(jī)部件21 —部分的定子21a固定到間隔部件16的 環(huán)形凹槽部件25上。用于驅(qū)動定子21a的驅(qū)動電路21b固定到定 子21a上。
此外，葉輪14的葉片14a固定到后蓋板14b上，以相對于旋 轉(zhuǎn)方向向后彎曲，從而減少葉片上的載荷；并且，與葉輪14的后 表面相連通的多個回流通道22等角度間隔地在設(shè)置于葉輪14中 心部分處的軸承18周圍進(jìn)行開口?；亓魍ǖ?2的直徑優(yōu)選在約 0.5 mm到l.O mm的范圍。如果直徑太小，液體就不能供應(yīng)到葉 輪14的中心部分。如果直徑太大，會增加通向葉輪14中心部件 的液體供應(yīng)，但是壓降也會增加，從而降低泵的總揚(yáng)程。
在葉輪14的后側(cè)，設(shè)置有蓄積空間23，其由轉(zhuǎn)子磁鐵15的 內(nèi)周所包封的大致整個腔體而形成。液體通過一個額外通道24被 吸入到蓄積空間23，其中該額外通道24形成在葉輪14外周處的 轉(zhuǎn)子磁鐵15和間隔部件16之間，且額外通道24通過轉(zhuǎn)子磁鐵15 的靠下部件連接到蓄積空間23。額外通道24具有這樣的結(jié)構(gòu)，即 其入口開口最窄。
之后，將參考圖1-3，來描述根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的泵和具有 該泵的冷卻裝置的操作。
當(dāng)電能從外部電源(未示)進(jìn)行供應(yīng)時，電流流經(jīng)由設(shè)置在 泵6中的驅(qū)動電路21b所控制的定子21a的線圈，從而產(chǎn)生旋轉(zhuǎn) 磁場。當(dāng)旋轉(zhuǎn)磁場施加于轉(zhuǎn)子磁鐵15時，物理力會作用于轉(zhuǎn)子磁 鐵15。因?yàn)檗D(zhuǎn)子磁鐵15和葉輪14一體地形成，旋轉(zhuǎn)扭矩會作用 于葉輪14，從而使得葉輪14旋轉(zhuǎn)以驅(qū)動泵6。
當(dāng)泵6被驅(qū)動時，葉輪14的旋轉(zhuǎn)使得葉輪14的中心部件受
到負(fù)壓，且蓄積箱5中的冷卻劑連同氣泡通過吸入端口 12—起被 吸入到葉輪14的中心部件。
在葉輪14的離心力的作用下，被吸入的冷卻劑被朝向葉片14a 的外周沿著葉片14a進(jìn)行導(dǎo)向，同時被加壓。此外，比重小于冷 卻劑的氣泡在離心力的作用下聚集在旋轉(zhuǎn)中心部位，且此處的液 體量減少，這使得氣泡積聚以變成更大的氣體塊。然而，根據(jù)本 發(fā)明的實(shí)施例，在蓄積空間23加壓的冷卻劑通過回流通道22被 排放到具有負(fù)壓的葉輪14中心部位。因此，在葉輪14的中心部 位處的氣泡27散開，且在此處的冷卻劑流動速度也增加，從而使 得氣泡27連同冷卻劑一起被引導(dǎo)向葉輪14的外周。
在與葉輪14的后蓋板14b的冷卻劑流動方向大致相同的平面 上，蝸室通道26形成在泵殼11的內(nèi)側(cè)壁處。蝸室通道26形成為 具有一個圍繞葉輪14外周的略微彎曲面，且其寬度(即葉輪14 的外周和蝸室通道26的外周之間的距離)朝向排出端口 13逐漸 增加。冷卻劑沿大致正交于旋轉(zhuǎn)方向的方向以層流的方式在葉輪 14的外周處流動，且額外通道24的開口相對于冷卻劑流動方向成 90?；蚋蠼嵌取Ｒ虼?，含有氣泡27的冷卻劑可被引導(dǎo)至蝸室通 道26，同時防止氣泡27進(jìn)入額外通道24。此外，因?yàn)槲伿彝ǖ?26在與流體流動方向相同的平面內(nèi)、在泵殼11的內(nèi)側(cè)壁處形成于 額外通道24外側(cè)，氣泡27被引導(dǎo)到額外通道24的外側(cè)，且防止 被引入到額外通道24內(nèi)部。
優(yōu)選地，額外通道24的開口的寬度在大約0.2mm-0.7mm的 范圍內(nèi)。如果入口開口寬度太小，則難以將冷卻劑供應(yīng)到蓄積空 間23內(nèi)，且如果開口寬度太大，則氣泡27很容易被引入。此外， 為了降低壓力損失，除了額外通道24的開口之外的其他部分(例
如，在轉(zhuǎn)子磁鐵15的靠下部位和間隔部件16之間的部分)具有 更大的寬度。被引導(dǎo)至蝸室通道26的冷卻劑在加壓的狀態(tài)下被導(dǎo) 向排出端口 13，且排出氣泡27。
當(dāng)泵6被驅(qū)動以從排出端口 13排出高壓冷卻劑時，在蓄積箱 5的冷卻劑通過管7被送至散熱件3，且在與熱產(chǎn)生構(gòu)件1熱交換 之后被加熱。然后，被加熱的冷卻劑被送至熱發(fā)散裝置4，且在流 經(jīng)其之后被冷卻。被冷卻的冷卻劑返回到蓄積箱5。
如上所述，通過使用泵6來循環(huán)冷卻劑，本實(shí)施例的冷卻系 統(tǒng)能夠冷卻熱產(chǎn)生構(gòu)件1。在散熱件3中的通道具有較高的流動阻 力，用于增加熱吸收性能。
根據(jù)該實(shí)施例，即使當(dāng)流率較低時，通過額外通道24被存儲 在蓄積空間23中的液體也會通過回流通道22被引入葉輪14內(nèi)。 因此，有可能在泵腔內(nèi)獲得充分的內(nèi)部流動速率，從而有效地排 出氣體27;否則，該氣體會滯留在葉輪14的中心部位。
此外，因?yàn)槔鋮s劑通過葉輪的中心部位被抽吸，所以有可能 利用之間的液體的潤滑作用來降低軸承18和軸17之間的摩擦， 從而延長泵的使用壽命，且提供高揚(yáng)程的泵輸出。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的泵結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用于燃料電池裝置中使 用的各種泵，或可以應(yīng)用于冷卻裝置中的各種泵。
盡管已經(jīng)參考優(yōu)選實(shí)施例顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域 的一般技術(shù)人員可以理解，在不偏離權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明 范圍的情況下可以進(jìn)行各種變化和修改。
權(quán)利要求1.一種泵，包括泵部件，其包括葉輪，該葉輪具有用于吸入和排出液體的多個葉片；泵殼，其容納著泵部件；轉(zhuǎn)子，其安裝到葉輪上以旋轉(zhuǎn)葉輪；電機(jī)部件，其容納著設(shè)置在轉(zhuǎn)子外周周圍的定子以驅(qū)動轉(zhuǎn)子，且容納著控制定子的驅(qū)動電路；間隔部件，其用于將該電機(jī)部件與泵部件隔離開，以防護(hù)電機(jī)部件；其特征在于所述泵還包括蓄積空間，其設(shè)置在葉輪中；額外通道，其設(shè)置在轉(zhuǎn)子和間隔部件之間，且連接到蓄積空間以從葉片處向其引入液體；以及形成在葉輪處的一個或多個回流通道，其使得蓄積空間中的液體流回到葉片。
2. 如權(quán)利要求l所述的泵，其特征在于所述回流通道被設(shè) 置成在一個軸承附近，該軸承設(shè)置在葉輪中心部位處。
3. 如權(quán)利要求l所述的泵，其特征在于所述回流通道以相同的角度間隔形成在葉輪中心部位處。
4. 如權(quán)利要求l所述的泵，其特征在于在與葉輪的液體流動方向大致相同平面上，在泵殼的內(nèi)側(cè)壁處、在額外通道的外側(cè) 形成了一個通道。
5. 如權(quán)利要求l所述的泵，其特征在于所述額外通道相對于葉輪的液體流動方向成90。或更大角度地進(jìn)行設(shè)置。
6. 如權(quán)利要求l所述的泵，其特征在于在面對泵殼的葉片 上表面處設(shè)置有前蓋板，以覆蓋葉片。
7. 如權(quán)利要求l所述的泵，其特征在于所述葉輪具有滑動 軸承，其旋轉(zhuǎn)利用吸入到泵部分內(nèi)的液體來作為潤滑劑。
8. —種液體供應(yīng)裝置，其特征在于包括如權(quán)利要求l一7之一所述的泵。
專利摘要一種泵，包括泵部件，其包括葉輪，該葉輪具有用于吸入和排出液體的多個葉片；泵殼，其容納著泵部件；轉(zhuǎn)子，其安裝到葉輪上以旋轉(zhuǎn)葉輪；電機(jī)部件，其容納著設(shè)置在轉(zhuǎn)子外周周圍的定子以驅(qū)動轉(zhuǎn)子，且容納著控制定子的驅(qū)動電路；間隔部件，其用于將該電機(jī)部件與泵部件隔離開，以防護(hù)電機(jī)部件；蓄積空間，其設(shè)置在葉輪中；額外通道，其設(shè)置在轉(zhuǎn)子和間隔部件之間，且連接到蓄積空間以從葉片處向其引入液體；以及形成在葉輪處的一個或多個回流通道，其使得蓄積空間中的液體流回到葉片。
文檔編號F04D29/42GK201062593SQ20072000466
公開日2008年5月21日 申請日期2007年4月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月18日
發(fā)明者植田英稔, 酒井敏輔 申請人:松下電工株式會社