專利名稱：泵裝置及泵系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作為例如增壓器或增壓泵來使用的泵裝置及具有該泵裝置的泵系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
作為使氣體燃料或氧氣等氣體、冷卻水或液壓油等液體等上升至要求的壓力的機(jī)器，稱作增壓器或增壓泵的泵裝置廣為人知。這種泵裝置中，使用羅茨真空泵或隔膜泵等， 例如，在下述專利文獻(xiàn)1中，記載有作為燃料電池系統(tǒng)中的氣體燃料的增壓器來使用的隔膜泵。先前技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 特開2009-47084號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
現(xiàn)有的增壓器不具備對導(dǎo)入的流體壓力進(jìn)行減壓而排出的功能。因此，在連接有向增壓器的吸入口提供大于或等于一定壓力的流體的壓力源的泵系統(tǒng)中，增壓器停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)被導(dǎo)入至吸入口的流體從增壓器中排出，根據(jù)情況的不同有可能使系統(tǒng)產(chǎn)生故障。鑒于以上情況，本發(fā)明的目的是提供一種可以在運(yùn)轉(zhuǎn)停止時(shí)限制流體排出的泵裝置以及泵系統(tǒng)。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一方式涉及的泵裝置包括殼體、可動(dòng)構(gòu)件、第一閥、 第二閥、以及第三閥。所述殼體具有吸入口、排出口、以及可分別與所述吸入口及所述排出口連通的泵室。所述可動(dòng)構(gòu)件，可在所述殼體的內(nèi)部移動(dòng)，交互進(jìn)行向所述泵室吸入流體和從所述泵室排出所述流體。所述第一閥，安裝于所述吸入口與所述泵室之間，允許所述流體從所述吸入口向所述泵室流動(dòng)。所述第二閥安裝于所述泵室與所述排出口之間，在所述泵室的流體大于或等于第一壓力時(shí)，允許所述流體從所述泵室向所述排出口流動(dòng)。所述第三閥安裝于所述殼體上，在所述吸入口與所述排出口之間的所述流體大于所述第一壓力且小于或等于第二壓力時(shí)，限制所述流體從所述吸入口向所述排出口流動(dòng)。另外，為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一方式涉及的泵系統(tǒng)包括泵裝置、壓力源、以及處理部。所述泵裝置具有殼體、可動(dòng)構(gòu)件、第一閥、第二閥、以及第三閥。所述殼體具有與所述壓力源聯(lián)絡(luò)的吸入口，與所述處理部聯(lián)絡(luò)的排出口、以及可分別與所述吸入口以及所述排出口連通的泵室。
所述可動(dòng)構(gòu)件可在所述殼體的內(nèi)部移動(dòng)，交互進(jìn)行向所述泵室吸入流體和從所述泵室排出流體。所述第一閥安裝于所述吸入口與所述泵室之間，允許所述流體從所述吸入口向所
述泵室流動(dòng)。所述第二閥安裝于所述泵室與所述排出口之間，允許大于或等于第一壓力的所述流體從所述泵室向所述排出口流動(dòng)。所述第三閥安裝于所述殼體上，限制大于所述第一壓力且小于或等于第二壓力的所述流體從所述吸入口向所述排出口流動(dòng)。所述壓力源連接于所述吸入口，向所述泵裝置提供小于或等于所述第二壓力的流體。所述處理部連接于所述排出口，處理從所述泵裝置排出的流體。


圖1為本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的泵系統(tǒng)的示意圖；圖2為本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的泵裝置的剖面圖；圖3為表示組裝于所述泵裝置內(nèi)的閥機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)的剖面斜視圖；圖4為所述閥機(jī)構(gòu)的剖面圖；圖5為表示反復(fù)進(jìn)行泵裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)以及停止時(shí)的泵裝置的排出流量的時(shí)間變化的一實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖6為圖5所示的實(shí)驗(yàn)中所使用的管道結(jié)構(gòu)圖；圖7為說明所述泵裝置的一作用的圖；圖8為本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的泵裝置的剖面圖；圖9為本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的泵裝置的部分分解斜視圖；圖10為說明圖9所示的泵裝置的一作用的圖；圖11為本發(fā)明的第四實(shí)施方式涉及的泵裝置的斜視圖；圖12為圖11所示的泵裝置的重要部分剖面圖；圖13為圖11所示的泵裝置的主視圖；圖14為圖11所示的泵裝置的后視圖；圖15為圖11所示的泵裝置的平面圖；圖16為圖11所示的泵裝置的仰視圖；圖17為圖11所示的泵裝置的右視圖；圖18為圖11所示的泵裝置的左視圖。附圖標(biāo)記說明1泵系統(tǒng)2壓力源3、6、7、8 泵裝置4處理部10、70、80 殼體20馬區(qū)動(dòng)部
30可動(dòng)構(gòu)件31隔膜41 吸入閥42 排出閥50、60 閥機(jī)構(gòu)51,61 閥構(gòu)件74 空間部100 泵室101 吸入口102 排出口
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的泵裝置包括殼體、可動(dòng)構(gòu)件、第一閥、第二閥、以及第三閥。所述殼體具有吸入口、排出口、以及可分別與所述吸入口及所述排出口連通的泵室。所述可動(dòng)構(gòu)件，可在所述殼體的內(nèi)部移動(dòng)，交互進(jìn)行向所述泵室吸入流體和從所述泵室排出所述流體。所述第一閥安裝于所述吸入口與所述泵室之間，允許所述流體從所述吸入口向所
述泵室流動(dòng)。所述第二閥安裝于所述泵室與所述排出口之間，在所述泵室的流體大于或等于第一壓力時(shí)，允許所述流體從所述泵室向所述排出口流動(dòng)。所述第三閥安裝于所述殼體上，在所述吸入口與所述排出口之間的所述流體大于所述第一壓力且小于或等于第二壓力時(shí)，限制所述流體從所述吸入口向所述排出口流動(dòng)。在所述泵裝置中，可動(dòng)構(gòu)件通過使泵室的容積周期性地變化，交互進(jìn)行向泵室吸入流體和從泵室排出流體。流體既可以為氣體也可以為液體。吸入流體時(shí)，從吸入口經(jīng)由第一閥向泵室導(dǎo)入流體。排出流體時(shí)，導(dǎo)入至泵室的流體在泵室中通過可動(dòng)構(gòu)件被壓縮至大于或等于第一壓力，從而打開第二閥并從排出口排出。通過反復(fù)執(zhí)行以上操作，從排出口以大于或等于第一壓力的壓力排出流體。第二閥在泵室內(nèi)的壓力達(dá)到大于或等于所述第一壓力的時(shí)刻打開，允許流體從泵室向排出口流動(dòng)。因此，例如泵裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若通過吸入口以大于或等于第一壓力的壓力將流體導(dǎo)入至泵室內(nèi)，則第二閥被打開，流體向排出口流動(dòng)。因此，所述泵裝置具有第三閥。第三閥限制大于第一壓力且小于或等于第二壓力的流體的流動(dòng)。因此，泵裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即使具有大于或等于第一壓力且小于或等于第二壓力的壓力的流體從吸入口導(dǎo)入至泵室內(nèi)時(shí)，也可通過第三閥阻礙流體的流動(dòng)，抑制流體從排出口排出。因此，抑制停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流體不慎排出。另外，利用所述泵裝置可以抑制泵裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流體不慎排出，因此，所述泵裝置也可以適用于吸入口連接有流體壓力源的泵系統(tǒng)中。因此，可以消除因停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從排出口漏出流體而致使系統(tǒng)發(fā)生故障的情況。
所述第二壓力可以適當(dāng)設(shè)定，例如，以導(dǎo)入至吸入口的流體的壓力、或停止運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下排出的流體的允許流量等為基準(zhǔn)來設(shè)定?！跋拗屏鲃?dòng)”中包含了 “隔斷流動(dòng)”的意思以及“雖不隔斷流動(dòng)但降低其流量”的意思。第三閥安裝于殼體上。第三閥既可以安裝于吸入口側(cè)，也可以安裝于排出口側(cè)。在一實(shí)施方式中，第三閥配置于比第二閥更靠近排出口側(cè)的位置。因此，不會阻礙向泵室導(dǎo)入的流體的流動(dòng)，從而確保穩(wěn)定的泵性能。第三閥既可以為能夠完全隔斷小于或等于所述第二壓力的流體的流動(dòng)的結(jié)構(gòu)，也可以為在所述第一壓力和所述第二壓力之間其開度階段性地變化的結(jié)構(gòu)。前者的情況下， 第三閥可以由例如電磁閥等構(gòu)成。另一方面，后者的情況下，第三閥采用根據(jù)壓力開度變大的閥結(jié)構(gòu)。例如，第三閥具有閥座、以及可以位于閥座上且開度根據(jù)大于或等于所述第一壓力且小于或等于第二壓力的壓力連續(xù)性地發(fā)生變化的閥構(gòu)件。作為具有這種閥結(jié)構(gòu)的閥，可以適用例如傘形閥。因此，可以實(shí)現(xiàn)從所述泵裝置排出的流體的低流量控制。所述殼體也可以進(jìn)一步具有由聯(lián)絡(luò)所述第二閥和所述第三閥間的流路的一部分?jǐn)U展而成的空間部。所述空間部起緩沖排出的流體的脈動(dòng)的緩沖空間的作用。因此，可以降低流體的脈動(dòng)，以穩(wěn)定的流量排出流體。另外，在根據(jù)排出流量控制泵裝置的驅(qū)動(dòng)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)泵裝置的穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)控制。所述泵裝置可以由隔膜泵構(gòu)成。此時(shí)，所述可動(dòng)構(gòu)件包括劃分所述泵室的可變形隔膜。因此，可以提供小型的泵裝置。本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的泵系統(tǒng)包括泵裝置、壓力源、以及處理部。所述泵裝置具有殼體、可動(dòng)構(gòu)件、第一閥、第二閥、以及第三閥。所述殼體具有與所述壓力源聯(lián)絡(luò)的吸入口、與所述處理部聯(lián)絡(luò)的排出口、以及可以分別與所述吸入口以及所述排出口連通的泵室。所述可動(dòng)構(gòu)件可在所述殼體的內(nèi)部移動(dòng)，交互進(jìn)行向所述泵室吸入流體和從所述泵室排出流體。所述第一閥安裝于所述吸入口與所述泵室之間，允許所述流體從所述吸入口向所
述泵室流動(dòng)。所述第二閥安裝于所述泵室與所述排出口之間，允許大于或等于第一壓力的所述流體從所述泵室向所述排出口流動(dòng)。所述第三閥安裝于所述殼體上，限制大于所述第一壓力且小于或等于第二壓力的所述流體從所述吸入口向所述排出口流動(dòng)。所述壓力源連接于所述吸入口，向所述泵裝置提供小于或等于所述第二壓力的流體。所述處理部連接于所述排出口，處理從所述泵裝置排出的流體。利用所述泵系統(tǒng)，即使在泵裝置停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，具有大于或等于第一壓力且小于或等于第二壓力的壓力的流體從壓力源導(dǎo)入至泵室內(nèi)時(shí)，也可通過第三閥阻礙流體的流動(dòng)， 抑制流體從排出口排出。因此抑制停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)流體不慎排出。另外，可以消除因停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)從排出口漏出流體而致使系統(tǒng)發(fā)生故障的情況。所述處理部并無特別限定，包括用于利用從泵裝置排出的流體來產(chǎn)生能量或動(dòng)力的各種機(jī)器，例如轉(zhuǎn)化器、燃燒器、發(fā)電機(jī)、氣缸裝置、各種引擎。以下參照附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明第一實(shí)施方式泵系統(tǒng)圖1為表示本發(fā)明的一實(shí)施方式涉及的泵裝置的示意圖。本實(shí)施方式涉及的泵裝置1具有壓力源2、泵裝置3、處理部4、以及控制部5。壓力源2連接于泵裝置3的吸入側(cè)(一次側(cè))，處理部4連接于泵裝置3的排出側(cè) (二次側(cè))。壓力源2既可以為收納指定壓力的流體(氣體或液體)的罐、高壓儲氣瓶等容器，也可以為壓縮器等壓力產(chǎn)生源。泵裝置3作為將從壓力源2導(dǎo)入的壓力Pl的流體提升至指定的壓力P2并將其提供給處理部4的增壓器或增壓泵發(fā)揮作用。處理部4處理泵裝置3提供的流體，產(chǎn)生能量或動(dòng)力等?？刂撇?控制泵裝置3的運(yùn)轉(zhuǎn)，但也可以控制包括處理部4的整個(gè)系統(tǒng)。泵系統(tǒng)1應(yīng)用于例如燃料電池系統(tǒng)中。此時(shí)，壓力源2相當(dāng)于燃料罐，泵裝置3對氣體燃料(例如城市煤氣(沼氣)、液化石油氣(LPG))進(jìn)行增壓并提供給處理部4。處理部 4中包括有將氣體燃料轉(zhuǎn)換為氫的轉(zhuǎn)化器、儲存氫的燃料電池、使氫和氧發(fā)生反應(yīng)的發(fā)電部寸。泵裝置接下來，參照圖2對泵裝置3的進(jìn)行詳細(xì)說明。圖2為表示泵裝置3的結(jié)構(gòu)的剖面圖。本實(shí)施方式中，泵裝置3由隔膜泵構(gòu)成。泵裝置3具有金屬殼體10、以及驅(qū)動(dòng)部20。殼體10具有泵本體11、泵頭12、以及泵頭蓋13。驅(qū)動(dòng)部20具有電機(jī)21、以及電機(jī)殼22。泵本體11在殼體10的內(nèi)部形成容納可動(dòng)構(gòu)件30的操作空間105。可動(dòng)構(gòu)件30 具有隔膜31、固定于隔膜31上的夾具32、以及將夾具32連接于電機(jī)21的連桿33。隔膜31由圓盤狀的橡膠材料形成，其邊緣部夾持于泵本體11和泵頭12之間。夾具32固定于隔膜31的中央部，由組裝成上下夾持隔膜31的多個(gè)零件構(gòu)成。連桿33以貫穿隔膜31的中心部的方式與夾具32成為一體。連桿33經(jīng)由軸承34，連接于安裝在電機(jī) 21的旋轉(zhuǎn)軸210上的偏心凸輪35的表面。泵頭12具有吸入口 101、以及排出口 102，配置于環(huán)狀的底座110的上面。底座 110安裝于泵本體11的上部的開口端部，與泵頭12 —同夾持隔膜31的邊緣部。泵頭12與隔膜31之間形成泵室100。泵頭12分別具有聯(lián)絡(luò)吸入口 101和泵室100的吸入通路Tl、以及聯(lián)絡(luò)泵室100和排出口 102的排出通路T2。泵室100經(jīng)由吸入通路Tl以及排出通路T2，可分別與吸入口 101以及排出口 102連通。在吸入通路Tl以及排出通路T2上分別安裝有吸入閥41 (第一閥)以及排出閥42 (第二閥)。吸入閥41安裝于泵頭12上，以便閉塞形成吸入通路Tl的吸入孔hi。吸入閥41由安裝于臨近泵室100的吸入孔hi的端部的簧片閥構(gòu)成，允許流體從吸入口 101向泵室100 流動(dòng)。吸入閥41的開閥壓力(打開吸入閥41所需的最低壓力)并無特別限定，只要具有泵裝置工作時(shí)向泵室100導(dǎo)入指定流量的氣體程度的開閥壓力即可。因此，吸入閥41的開閥壓力也可以為比從壓力源2向泵裝置3提供的氣體的壓力低的壓力。
另一方面，排出閥42安裝于泵頭12上，以便閉塞形成排出通路T2的排出孔h2。 排出閥42由安裝于泵室100的另一側(cè)的排出孔h2的端部的簧片閥構(gòu)成，允許流體從泵室 100向排出口 102流動(dòng)。排出閥42的開閥壓力(打開排出閥42所需的最低壓力)并無特別限定，設(shè)定為可得到所需的排出壓力的壓力，本實(shí)施方式中，設(shè)定為比吸入閥41的開閥壓力大的壓力(第一壓力)。泵頭蓋13安裝于泵頭12的上部。吸入通路Tl以及排出通路T2通過泵頭12和泵頭蓋13組合而分別得以形成。泵本體11、泵頭12、以及泵頭蓋13使用多個(gè)螺釘構(gòu)件B 而固定為一體。電機(jī)21由可控制旋轉(zhuǎn)數(shù)的直流無刷電機(jī)構(gòu)成，收納于圓筒狀的電機(jī)殼22的內(nèi)部。 電機(jī)21具有旋轉(zhuǎn)軸210、定子211、以及轉(zhuǎn)子212。定子211固定于電機(jī)殼22的內(nèi)面，轉(zhuǎn)子 212固定于旋轉(zhuǎn)軸210的周圍。旋轉(zhuǎn)軸210經(jīng)由軸承23、24，支撐于電機(jī)殼22上，其前端部安裝于偏心凸輪35的旋轉(zhuǎn)中心上。偏心凸輪35以其旋轉(zhuǎn)中心相對于軸承34的內(nèi)圈而偏心的方式形成。因此，當(dāng)根據(jù)電機(jī)21的驅(qū)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)軸210繞其軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，偏心凸輪35與旋轉(zhuǎn)軸210 —同旋轉(zhuǎn)，從而使得可動(dòng)構(gòu)件30在操作空間105的內(nèi)部在上下方向上往返移動(dòng)。因此，泵室100的容積周期性地發(fā)生變化，并可獲得指定的泵功能。可動(dòng)構(gòu)件30的往返移動(dòng)量(沖程量)由偏心凸輪 35的偏心量決定。泵裝置3進(jìn)一步具有閥機(jī)構(gòu)50(第三閥)。本實(shí)施方式中，閥機(jī)構(gòu)50安裝于排出口 102。閥機(jī)構(gòu)50具有在泵裝置3停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)限制氣體從氣體排出口 102流出的功能。圖3為表示閥機(jī)構(gòu)50的結(jié)構(gòu)的剖面斜視圖，圖4表示閥機(jī)構(gòu)50的剖面圖。閥機(jī)構(gòu)50具有橡膠制閥構(gòu)件51、以及收納閥構(gòu)件51的金屬外罩52。外罩52具有連接于殼體10的排出口 102的第一端部521、以及連接于與處理部4 聯(lián)絡(luò)的管道(圖示中省略)的第二端部522。第一端部521的周圍裝設(shè)有密封環(huán)M，第一端部521通過該密封環(huán)M密封安裝于排出口 102的內(nèi)部。外罩52的內(nèi)部形成有聯(lián)絡(luò)第一端部521和第二端部522間的內(nèi)部通路523。內(nèi)部通路523的大致中央部上，中心部以及中心部的周圍具有多個(gè)孔531的壁部53垂直形成在內(nèi)部通路523的壁面上，經(jīng)由這些孔531，可將第一端部521和第二端部522之間連通。閥構(gòu)件51由傘形閥構(gòu)成。即，閥構(gòu)件51形成為大致圓盤狀，通過將形成于其中心部的軸部511裝設(shè)于壁部53的中心孔中而配置于內(nèi)部通路523中。閥構(gòu)件51的邊緣部 512與形成于面向第二端部522的壁部53的表面上的閥座532彈性接觸，阻止流體從第二端部522側(cè)向第一端部521側(cè)流動(dòng)。S卩，閥構(gòu)件51起逆流防止閥的作用。另一方面，閥構(gòu)件51對于流體從第一端部521側(cè)向第二端部522側(cè)順方向流動(dòng)， 通過以大于或等于一定壓力開閥從而允許該流體的流動(dòng)。此時(shí)，閥構(gòu)件51如圖4所示、通過邊緣部512向第二端部522側(cè)彈性變形來離開泵座532，解除由閥構(gòu)件51形成的內(nèi)部通路532的隔斷狀態(tài)。在比所述指定壓力低的流體壓下，邊緣部512向閥座532入座，維持內(nèi)部通路523的隔斷狀態(tài)。閥構(gòu)件51使用對各種工藝氣體具有耐受性的橡膠材料。例如工藝氣體使用沼氣或丙烷氣體時(shí)，使用具有丁腈橡膠(NBR)、氫化丁腈橡膠(HNBR)、氟橡膠(FKM)等對沼氣或丙烷氣體等烴類氣體具有耐受性的橡膠材料的閥構(gòu)件51。閥構(gòu)件51的厚度、大小并無特別限定，分別設(shè)定為可以確?？蓪?yīng)各種規(guī)格的開閥壓力的厚度、大小。S卩，閥構(gòu)件51的開閥壓力(打開閥構(gòu)件51所需的最低壓力)，至少設(shè)定為比排出閥42的開閥壓力(第一壓力)高的壓力。并且，閥構(gòu)件51限制大于排出閥42的開閥壓力且小于或等于指定壓力(第二壓力)的氣體的流動(dòng)。閥構(gòu)件51的開閥壓力參照泵系統(tǒng)1的壓力源2所提供的氣體壓力Pl來決定。本實(shí)施方式中，閥構(gòu)件51的開閥壓力設(shè)定為比壓力源2的氣體壓力Pl高的壓力。因此，即使在壓力源2的氣體壓力Pl大于排出閥42的開閥壓力的情況下，也可以在泵裝置3停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)隔斷氣體從排出口 102向處理部4流出，從而可以切實(shí)地防止氣體向處理部4流出。需要說明的是，如下所述，所述閥構(gòu)件的開閥壓力也可以設(shè)定為小于壓力源2的氣體壓力P2的壓力。泵裝置的操作接下來，對上述構(gòu)成的泵裝置3的典型的操作例子進(jìn)行說明。泵裝置3通過啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)部20的電機(jī)21來驅(qū)動(dòng)。電機(jī)21的旋轉(zhuǎn)數(shù)由控制部5控制，例如根據(jù)設(shè)置于泵裝置3的排出側(cè)的流量計(jì)達(dá)到指定的排出流量。電機(jī)21經(jīng)由旋轉(zhuǎn)軸 210使偏心凸輪35旋轉(zhuǎn)，從而使可動(dòng)構(gòu)件30在操作空間105內(nèi)以指定的沖程往返移動(dòng)。因此，劃分泵室100的隔膜31將上下移動(dòng)，泵室100的容積周期性地發(fā)生變化。可動(dòng)構(gòu)件30通過使泵室100的容積周期性地發(fā)生變化，來交互進(jìn)行向泵室100吸入氣體和從泵室100排出氣體。即，從連接于吸入口 101的壓力源2經(jīng)由吸入閥41向泵室 100導(dǎo)入壓力為Pl (例如2kPa(表壓力))的氣體燃料向泵室100導(dǎo)入的氣體燃料在泵室 100中通過可動(dòng)構(gòu)件壓縮而增壓，并使排出閥42以及閥機(jī)構(gòu)50打開。通過反復(fù)進(jìn)行以上操作，從排出口 102向處理部4排出壓力為P2(例如15kPa(表壓力))的氣體燃料。其中，排出閥42在泵室100內(nèi)的壓力達(dá)到大于或等于排出閥42的開閥壓力的時(shí)刻打開，允許氣體從泵室100向排出口 102流動(dòng)。因此，泵裝置3停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，若從吸入口 101以大于或等于排出閥42的開閥壓力的壓力向泵室100導(dǎo)入氣體，則排出閥42被打開， 流體向排出口 102流動(dòng)。因此，在本實(shí)施方式泵裝置3，排出口 102處安裝有閥機(jī)構(gòu)50。閥機(jī)構(gòu)50具有比壓力源2的氣體壓力(Pl)高的開閥壓力。因此，泵裝置3停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，即使在壓力Pl的氣體從吸入口向泵室100導(dǎo)入的情況下，也可以通過閥機(jī)構(gòu)50阻止氣體的流動(dòng)，防止氣體從排出口 102向處理部4流出。這樣，由于抑制了停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的氣體不慎排出，因此，可以消除系統(tǒng)發(fā)生故障的情況。另外，本實(shí)施方式中，閥機(jī)構(gòu)50具有可以根據(jù)導(dǎo)入壓力使開度連續(xù)變化的結(jié)構(gòu)。 因此，在泵裝置6再次開始運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)根據(jù)排出壓力可打開閥機(jī)構(gòu)50，并可以迅速向處理部4提供所需流量的氣體。圖5示出了在圖6所示的實(shí)驗(yàn)條件下反復(fù)進(jìn)行泵裝置3的運(yùn)轉(zhuǎn)以及停止時(shí)的泵裝置3的排出流量的時(shí)間變化。圖6中，a為緩沖罐，b為壓力計(jì)，c為吸入配管，d為增壓器， 相當(dāng)于本實(shí)施方式泵裝置3。e為壓力計(jì)，f為排出配管，g為固定孔板，h為流量計(jì)。如圖5所示，確認(rèn)排出流量的最小值為0，泵裝置3停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，閥機(jī)構(gòu)50的氣體密封功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。并且，還確認(rèn)泵裝置6的排出流量穩(wěn)定地維持在一定值，再現(xiàn)性高。圖7為表示泵裝置6的排出流量相對于泵裝置6的電機(jī)21中所輸入的旋轉(zhuǎn)數(shù)控制電壓(Vsp)的變化的一實(shí)驗(yàn)結(jié)果。組裝有泵裝置6的配管系統(tǒng)與圖6所示的配管示例相同。如圖7所示，確認(rèn)泵裝置開始運(yùn)轉(zhuǎn)后，在達(dá)到指定旋轉(zhuǎn)數(shù)的時(shí)刻開始排出氣體，其流量與泵裝置的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)數(shù)大致成比例地上升。這樣，利用本實(shí)施方式可以實(shí)現(xiàn)氣體的密封功能和穩(wěn)定的排出流量控制。第二實(shí)施方式圖8示出了本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及的泵裝置。以下，主要對與第一實(shí)施方式中不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，對于與所述實(shí)施方式中相同的結(jié)構(gòu)，附上相同的附圖標(biāo)記，并省略或簡化其說明。本實(shí)施方式泵裝置6中，安裝于排出口 102的閥機(jī)構(gòu)60的結(jié)構(gòu)與所述第一實(shí)施方式不同。閥機(jī)構(gòu)60具有構(gòu)成傘形閥的閥構(gòu)件61，以與圖3以及圖4所示的第一實(shí)施方式相同的方式設(shè)置于外罩62的內(nèi)部通路上。本實(shí)施方式的閥機(jī)構(gòu)60在具有限制大于或等于排出閥42的開閥壓力(第一壓力)且小于或等于壓力源2的氣體壓力Pl (第二壓力)的氣體排出的功能這一方面與第一實(shí)施方式相同。然而，本實(shí)施方式的閥機(jī)構(gòu)60具有在泵裝置6停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)允許氣體從排出口 102向處理部4流出，但將流出量抑制在小于或等于指定量的功能這一方面與第一實(shí)施方式不同。S卩，本實(shí)施方式的閥構(gòu)件61的開閥壓力設(shè)定為比壓力源2的氣體壓力Pl低的壓力。本實(shí)施方式的閥機(jī)構(gòu)60由于是可以根據(jù)氣體壓力使開度連續(xù)變化的構(gòu)造，因此，可以根據(jù)閥機(jī)構(gòu)60所導(dǎo)入的氣體壓力控制向處理部4側(cè)流出的氣體的流量。此時(shí)，完全打開閥構(gòu)件61所需的壓力設(shè)定為比壓力源2的氣體壓力Pl大的壓力 (例如，小于或等于泵裝置3通常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的排出壓力(P2))。因此，可以通過閥機(jī)構(gòu)60控制大于或等于排出閥42的開閥壓力(第一壓力)且小于或等于壓力源2的氣體壓力Pl (第二壓力)的氣體的流量。采用本實(shí)施方式，在泵裝置6停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，可以將壓力源2所提供的氣體流量壓縮至指定流量并提供給處理部4。因此，無需在泵裝置6的上流側(cè)或下流側(cè)另設(shè)孔板等調(diào)節(jié)閥，可實(shí)現(xiàn)降低系統(tǒng)的零件數(shù)。本實(shí)施方式適用于在泵裝置6停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)也需要向處理部 4提供小于或等于指定流量的氣體的系統(tǒng)。第三實(shí)施方式圖9示出了本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及的泵裝置。以下，主要對與第一實(shí)施方式中不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，對于與所述實(shí)施方式中相同的結(jié)構(gòu)，附上相同的附圖標(biāo)記，并省略或簡化其說明。本實(shí)施方式泵裝置7具有殼體70，所述殼體70包括泵本體11、泵頭71、以及泵頭蓋73。泵頭72處分別形成有吸入口 101以及排出口 102。排出口 102處安裝有第一實(shí)施方式中說明的閥機(jī)構(gòu)50。另外，泵頭72上分別形成有吸入通路Tl、排出通路T2、以及緩沖罐721。這些通路的至少一部分從泵頭72的上面向外部露出，并經(jīng)由密封構(gòu)件用泵頭蓋73覆蓋，因此來與大氣隔斷。通常，隔膜型的泵在構(gòu)造上排出氣體產(chǎn)生脈動(dòng)。在根據(jù)排出氣體的流量測定值控制泵的驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)數(shù)時(shí)，若脈動(dòng)較大，則無法測定準(zhǔn)確的流量，導(dǎo)致泵的驅(qū)動(dòng)控制不穩(wěn)定。另外，在排出氣體為氣體燃料時(shí)，可能會因脈動(dòng)而導(dǎo)致燃燒不穩(wěn)定，或者導(dǎo)致燃燒不充分。因此，本實(shí)施方式泵裝置7在排出通路T2和排出口 102之間具有緩沖罐721。緩沖罐721在排出閥42 (排出通路T2)與閥機(jī)構(gòu)50之間形成空間部74，所述空間部74擴(kuò)大了聯(lián)絡(luò)所述排出閥42和閥機(jī)構(gòu)50的流道的一部分。緩沖罐721具有緩沖從排出閥42排出的氣體的脈動(dòng)的功能。利用本實(shí)施方式泵裝置7，可以降低從閥機(jī)構(gòu)50排出的氣體的脈動(dòng)，以穩(wěn)定的流量排出氣體。另外，在根據(jù)排出流量控制泵裝置7的驅(qū)動(dòng)時(shí)，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定地控制泵裝置7的驅(qū)動(dòng)。進(jìn)一步而言，泵與緩沖罐形成為一體，因此，無需在泵系統(tǒng)的氣體流道上另設(shè)緩沖罐， 可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡潔化。緩沖罐721的空間部74的容積根據(jù)從排出閥42排出的氣體的脈動(dòng)(壓力范圍) 來決定。圖10為本發(fā)明者們實(shí)施的一實(shí)驗(yàn)結(jié)果，示出了緩沖容積(cc)與從排出口 102排出的氣體的壓力范圍之間的關(guān)系。如圖10所示，空間部74的容積越大越可以縮小壓力范圍。例如，通過將空間部74的容積設(shè)定為120cc以上，可以將脈動(dòng)范圍抑制在0. 75kPa以下。第四實(shí)施方式圖10示出了本發(fā)明的第四實(shí)施方式涉及的泵裝置。以下，主要對與第一實(shí)施方式中不同的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說明，對于與所述實(shí)施方式中相同的結(jié)構(gòu)，附上相同的附圖標(biāo)記，并省略或簡化其說明。本實(shí)施方式泵裝置8具有殼體80、驅(qū)動(dòng)部20、以及緩沖罐81。殼體80具有吸入口 101、以及排出口 102，對從吸入口 101吸入的氣體在未圖示的泵室中進(jìn)行增壓，經(jīng)由緩沖罐 81從排出口 102排出經(jīng)過增壓的氣體。圖11為緩沖罐81以及排出口 102的剖面圖。在緩沖罐81的內(nèi)部形成有指定容積的空間部74，降低排出氣體的脈動(dòng)。排出口 102與空間部74連通，排出口 102的內(nèi)部安裝有閥構(gòu)件51。閥構(gòu)件51具有與第一實(shí)施方式中相同的結(jié)構(gòu)，具有限制小于或等于指定壓力的氣體的流出的功能。在上述構(gòu)成的本實(shí)施方式中，也可以獲得與上述各實(shí)施方式相同的作用效果。利用本實(shí)施方式泵裝置8，由于作為閥機(jī)構(gòu)的閥構(gòu)件51支撐于殼體80上，因此可以實(shí)現(xiàn)減少零件數(shù)。需要說明的是，圖13 圖18示出了泵裝置8的外觀，圖13為主視圖，圖14為后視圖，圖15為平面圖，圖16為仰視圖，圖17為右視圖，圖18為左視圖。綜上所述，針對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不僅僅限定于上述實(shí)施方式，毫無疑問，在不脫離本發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)可以施加各種變更。例如，在以上實(shí)施方式中，限制小于或等于指定壓力的流體流動(dòng)的閥機(jī)構(gòu)安裝于排出口，但并不限定于此，例如也可以在排出閥和排出口之間的排出通路上設(shè)置所述閥機(jī)構(gòu)。另外，構(gòu)成所述閥機(jī)構(gòu)的閥構(gòu)件并不限定于傘形閥，例如也可以由球形閥或蝶形閥等構(gòu)成。進(jìn)一步而言，在以上實(shí)施方式中，泵裝置由隔膜泵構(gòu)成，但并不限定于此，本發(fā)明也可適用于羅茨真空泵等其他泵裝置。羅茨真空泵的情況下，作為使泵室的容積變化的可動(dòng)構(gòu)件，與相對配置的轉(zhuǎn)子對應(yīng)。
權(quán)利要求
1.一種泵裝置，其特征在于，包括殼體，具有吸入口、排出口、以及分別與所述吸入口以及所述排出口連通的泵室；可動(dòng)構(gòu)件，可在所述殼體的內(nèi)部移動(dòng)，交互進(jìn)行向所述泵室吸入流體和從所述泵室排出流體；第一閥，安裝于所述吸入口和所述泵室之間，允許所述流體從所述吸入口向所述泵室流動(dòng)；第二閥，安裝于所述泵室與所述排出口之間，在所述泵室的流體大于或等于第一壓力時(shí)，允許所述流體從所述泵室向所述排出口流動(dòng)；第三閥，安裝于所述殼體上，在所述吸入口與所述排出口之間的所述流體大于所述第一壓力且小于或等于第二壓力時(shí)，限制所述流體從所述吸入口向所述排出口流動(dòng)。
2.根據(jù)利要求1所述的泵裝置，其特征在于，所述第三閥配置于比所述第二閥更靠近排出口側(cè)的位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵裝置，其特征在于，所述第三閥包括根據(jù)大于或等于所述第一壓力且小于或等于所述第二壓力的壓力，開度連續(xù)地變化的閥構(gòu)件。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的泵裝置，其特征在于，所述閥構(gòu)件為傘形閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的泵裝置，其特征在于，所述殼體進(jìn)一步包括由聯(lián)絡(luò)所述第二閥和所述第三閥的流路的一部分?jǐn)U展而成的空間部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的泵裝置，其特征在于，所述可動(dòng)構(gòu)件包括劃分所述泵室的可變形隔膜。
7.一種泵系統(tǒng)，其特征在于，包括泵裝置；壓力源，連接于所述吸入口，向所述泵裝置提供小于或等于所述第二壓力的流體；處理部，連接于所述排出口，處理從所述泵裝置排出的流體；所述泵裝置包括殼體，具有與所述壓力源聯(lián)絡(luò)的吸入口、與所述處理部聯(lián)絡(luò)的排出口、以及分別與所述吸入口以及所述排出口連通的泵室；可動(dòng)構(gòu)件，可在所述殼體的內(nèi)部移動(dòng)，交互進(jìn)行向所述泵室吸入流體和從所述泵室排出流體；第一閥，安裝于所述吸入口和所述泵室之間，允許所述流體從所述吸入口向所述泵室流動(dòng)；第二閥，安裝于所述泵室與所述排出口之間，允許大于或等于第一壓力的所述流體從所述泵室向所述排出口流動(dòng)；第三閥， 安裝于所述殼體上，限制大于所述第一壓力且小于或等于第二壓力的所述流體從所述吸入口向所述排出口流動(dòng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的泵系統(tǒng)，其特征在于，所述第三閥包括隔斷小于或等于所述第二壓力的所述流體的流動(dòng)的閥構(gòu)件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的泵系統(tǒng)，其特征在于，所述第三閥包括根據(jù)大于或等于所述第一壓力且小于或等于所述第二壓力的壓力，開度連續(xù)地變化的閥構(gòu)件。
全文摘要
本發(fā)明提供一種可在停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)限制流體排出的泵裝置。泵裝置(3)具備殼體(10)、可動(dòng)構(gòu)件(30)、吸入閥(41)、排出閥(42)、以及閥機(jī)構(gòu)(50)。殼體(10)具有可與吸入口(101)和排出口(102)分別連通的泵室(100)。可動(dòng)構(gòu)件(30)可在殼體(10)的內(nèi)部移動(dòng)，交互進(jìn)行向泵室(100)吸入流體和從泵室(100)排出流體。排出閥(42)安裝于泵室(100)和排出口(102)之間，允許大于或等于第一壓力的流體從泵室(100)向排出口(42)流動(dòng)。閥機(jī)構(gòu)(50)安裝于殼體(10)上，限制大于所述第一壓力且小于或等于第二壓力的流體從吸入口(101)向排出口(102)流動(dòng)。
文檔編號F04B53/10GK102536754SQ20111038688
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
發(fā)明者大坂常男, 糸山龍二, 野野村勇治 申請人:Ulvac機(jī)工株式會社