JPH0114440B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は暖房または空調装置のためのポンプ装
置であつて、ケーシングの内側に形成したインペ
ラ室を具え、前記ケーシングにおいて軸線方向に
互い違いに配列したダクトを介して前記インペラ
室を吸引短管ならびに第１圧力短管および第２圧
力短管に接続し、また前記インペラ室に回転自在
インペラを収容し、このインペラの回転により前
記吸引短管と前記第１圧力短管または前記第２圧
力短管との間に選択的に送給流れを生ぜしめる位
置間に前記インペラを前記ケーシングに対して軸
線方向に移動自在にしたポンプ装置、即ちポンプ
またはブロアに関するものである。

相当大規模のビルまたはビル群のための暖房装
置および空調装置の場合自動制御可能な複数個の
第２段回路をそれぞれ多方弁を介して共通の第１
段回路に接続している。第１段回路には相互に並
列接続した２個の循環ポンプを設け、交互にこれ
らポンプのうちの一方を作動させ他方のポンプを
遮断するのが一般的である。第２段回路の各々に
は第２段回路用のポンプを設け、このポンプは関
連の多方弁のセツテイングに基づいて第１段回路
に出入りする加熱媒体または冷却媒体の流量を多
くしたり少なくしたりする。個別の多方弁および
循環ポンプを組込むのはコストが相当高くつく。
またこれら弁およびポンプの据付けには手違いの
恐れが多い。また第１段回路における循環ポンプ
の能力はすべての第２段回路の最大需要量を満た
す設計にしなければならない。即ちどの第２段回
路を作用させるか、またその作用第２段回路がど
の程度の加熱または冷却を必要としているかに無
関係に循環ポンプのうちの１方はほぼフル稼動す
る。このように稼動する第１段循環ポンプは第１
段回路の流れを第２段回路における必要量に適合
させる場合に必要となる駆動力よりも相当大きな
駆動力を使用するのが一般的である。

冒頭に述べた型式のポンプは一段遠心ポンプと
して知られており、このようなポンプにおいては
一般的に単一の吸引短管と単一のインペラを有す
る。この既知のポンプは暖房装置においてボイラ
と、暖房使用者に至るフローラインと、この使用
者から帰還する帰還ラインとの間に据付けるよう
設計されている。ポンプの吸引短管を帰還ライン
に接続し、第１圧力短管をボイラに接続し、第２
圧力短管をバイパス管を経てフローラインに接続
する。ポンプによりフローラインに送給される水
の温度は軸線方向に移動自在のインペラにより制
御することができる。これはインペラの位置の関
数として冷えた帰還流の量がフローラインに混入
するためである。このようにして既知のポンプは
多方混合弁を不要とすることができ、従つて暖房
装置の据付コストを下げることができる。

これとは別に循環ポンプと三方混合弁を有する
一般的な暖房装置の場合、軸線方向に移動可能な
インペラを有する上述のポンプは暖房使用者がほ
とんど熱を必要としないのに基づいて温水を吸引
短管から帰還させ、第１圧力短管およびボイラを
ほとんどバイパスして第２圧力短管からフローラ
インに送給するセツテイング状態にインペラを移
動するときにのみ使用するものである。この作動
条件においてポンプを駆動するために設けた調整
自在でない電動モータの作動は効率が悪くポンプ
によりポンプと使用者との間に供給される回路の
部分における温水は過大速度で流れ、容認しがた
い騒音源となる。他方ポンプによつて使用されな
いポンプとボイラとの間の回路の部分において冷
やされ、ボイラの温度調整が困難になる。

本発明の目的はポンプを駆動する動力消費がほ
ぼ均等で好適なものであり上述のような不都合な
現象を回避することができる暖房装置または空調
装置等に使用する上述の型式のポンプ装置を得る
にある。

この目的を達成するため本発明ポンプ装置は２
個のインペラ室を互いに分離して設け、各インペ
ラ室にそれぞれ１個のインペラを収容し、また各
インペラ室をそれぞれ１個のダクトを介して前記
第１の圧力短管に接続し、また各インペラ室を他
のダクトを介して前記第２圧力短管に接続し、ま
た２個のインペラを一緒に移動自在に構成したこ
とを特徴とする。

本発明ポンプ装置によれば暖房装置または空調
装置等の第２段回路を第１段回路に接続すること
ができ、例えば水などの媒体を本発明ポンプ装置
の２個のインペラの位置に基づいて２個の回路に
個別にまたは連続的に通過させる。個別に通過さ
せる場合には本発明ポンプ装置により２個の回路
を並列に接続し、連続的に通過させる場合には直
列に接続する。またインペラは中間位置をとるこ
とができ、この位置においては本発明ポンプ装置
により送給される媒体の比較的多くの部分のみが
連続的に第１段回路から第２段回路にまたその逆
に流れる。すべての場合本発明ポンプ装置に要求
される送給量は少なくともほぼ一定である。即ち
並列接続のとき２個のインペラの各々がポンプに
より相互接続された２個の回路の一方において作
用し、直列接続のときインペラのうちの一方が第
１段および第２段の結合回路のフローラインにお
いて作用し、他方のインペラが帰還ラインにおい
て作用し、この結合回路の第２段部分は相当大き
な圧力損失を有するが、直列にした２個のインペ
ラにより克服することができる。従つて本発明ポ
ンプ装置の駆動モータはほぼ同一の動力を消費
し、常に効率よく作動する。本発明ポンプ装置の
インペラの位置に無関係に回路における流速は常
に少なくともほぼ一定であり、容認できない騒音
も大幅に減少することができる。ポンプまたはブ
ロアを稼動させている限りインペラの位置に無関
係に双方の回路において媒体の十分な循環が維持
される。このようにして局所的な冷え過ぎまたは
暖め過ぎを防止することができる。

大規模の暖房装置または空調装置の場合第１段
回路を複数個の第２段回路に接続するのが一般的
である。本発明によるポンプまたはブロアを相互
接続の個所にそれぞれ配置する場合通常第１段回
路に使用されている個所のポンプは不要になり、
従つて第１段回路の据付コストおよび必要動力の
節約になる。

本発明ポンプ装置即ちポンプまたはブロアの構
造として縦列構造にするとよく、この場合２個の
インペラを同軸状に配列し、互いに反対側の吸引
側にそれぞれ剛固に連結する。この構成によれば
双方のインペラの同時回転および軸線方向移動を
得るためには極めて簡単な機械的素子だけで十分
である。同様にインペラに共通の駆動モータをイ
ンペラ間に設けることができる。この場合駆動モ
ータを外側ロータモータとし、インペラの軸線に
沿つて移動自在のロツドに固定子を緊締し、この
ロツドの周りに２個のインペラを回転自在にす
る。

更に前記２個のインペラの各々にカラーを設
け、これらカラーにより関連のダクトのうちの１
個をカバーしたりまたは完全にあるいは部分的に
開放したりするよう構成すると都合がよい。

また前記駆動モータを前記インペラに共通のカ
ラーにより包囲することができる。

遠心ポンプまたは遠心ブロアとしての本発明ポ
ンプ装置の実施例においてそれぞれ１個の圧力短
管に連通する個別のダクトの個別の供給を行うた
め前記２個のインペラのうち少なくとも１個を軸
線に直交する少なくとも１個の平面においてリン
グデイスクにより分割する場合液体またはガスの
送給の流れを特に正確に調整することができる。

次に図面につき本発明の実施例を説明する。

第１，１ａおよび１ｂ図に示すポンプにケーシ
ング１０を設け、このケーシングに第１段フロー
ライン１４のための吸引短管１２と、第２段帰還
ライン１６のための吸引短管１２′とを設ける。
また２個の吸引短管１２，１２′の各々にそれぞ
れ接続する吸引ダクト１８，１８′をケーシング
に設け、これら吸引ダクトによりケーシング１０
に形成した各インペラ室２０，２０′にそれぞれ
吸引短管１２，１２′を接続する。

ケーシング１０には更に第１段帰還ライン２４
のための圧力短管２２と第２段フローライン２６
のための圧力短管２２′を設ける。第１圧力ダク
ト２８によりインペラ室２０を圧力短管２２に接
続し、また第２圧力ダクト３０によりインペラ室
２０を圧力短管２２′に接続する。同様に第１圧
力ダクト２８′によりインペラ室２０′を圧力短管
２２′に接続し、第２圧力ダクト３０′によりイン
ペラ室２０′を圧力短管２２に接続する。

ケーシング１０の頂部にカバー板３２を設け、
このカバー板により容器３４をケーシング内に保
持し、この容器の内側をインペラ室２０′とする。
インペラ室２０はケーシング１０の内側に直接形
成し、容器３４の底部により室２０の頂部を閉鎖
する。軸線方向に移動自在の軸３６をカバー板３
２および容器３４の底部に取付け、封鎖する。軸
３６を電動モータ３８に貫通させ、このモータ３
８をケーシング１０にフランジ連結する。電動モ
ータ３８のロータ４０を軸３６に連結し、この軸
とともに回転しうるようにするが軸３６を軸線方
向には移動自在にする。電動モータの固定子４２
を固定する。電動モータ３８に緊締した液圧持上
装置４４により軸３６を移動しうるようにする。

軸３６に緊締した２個のインペラ４８，４８′
を設け、インペラ４８をインペラ室２０において
軸線方向に移動自在にし、インペラ４８′をイン
ペラ室２０′において軸線方向に移動自在にする。
２個のインペラ４８，４８′はほぼ遠心ポンプの
ラジアルインペラ用の普通の設計のものとする。
即ち媒体を軸線方向に吸引し、半径方向外方に排
出する形状にする。図示の構成においては２個の
インペラ４８，４８′の吸引側を互いに反対の側
面に配置する。このようにして２個のインペラの
寸法が完全に同一であり、またほぼ同一の条件下
で常に作動するとき２個のインペラにより生ずる
軸線方向のスラスト力が互いに相殺される。イン
ペラ４８，４８′の外周縁に円筒状カラー５０，
５０′をそれぞれ形成し、このカラーによりイン
ペラ４８，４８′はそれぞれ関連の圧力ダクト２
８または３０、および２８′または３０′の一方ま
たは他方を軸３６の軸線方向位置に基づいて完全
にまたは部分的にカバーする。

インペラ４８，４８′とともに軸３６が第１図
に示す位置にあるとき、圧力ダクト２８，２８′
はカラー５０，５０′により完全にカバーされる
とともに圧力ダクト３０，３０′は完全に開放さ
れる。従つて第１段フローライン１４からの水の
流れは吸引短管１２、吸引ダクト１８およびイン
ペラ室２０を経てインペラ４８により吸引され、
このインペラ４８により吸引された水の全体量が
圧力ダクト３０および圧力短管２２′を経て第２
段フローライン２６に吐出されるとともに、第２
段帰還ライン１６からの帰還水がインペラ４８′
により吸引短管１２′、吸引ダクト１８′およびイ
ンペラ室２０′を経て吸引され、圧力ダクト３
０′および圧力短管２２を経て第１段帰還ライン
２４に吐出される。第１図に示すセツテイング状
態では最大熱出力が得られる。

インペラ４８，４８′とともに軸３６が第１ａ
図の位置にあるとき第１段フローライン１４から
吸引された水の量の約半分のみが第２段フローラ
イン２６に流入する。残りの半分は圧力ダクト２
８および圧力短管２２を経て第１段帰還ライン２
４に返送され、消費者まで達することはない。こ
れに対応して第２段帰還ライン１６から吸引され
た水量の約半分がインペラ４８′により第１段帰
還ライン２４に送給されるとともに、残り半分は
インペラ４８′により圧力ダクト２８および圧力
短管２２′を経て第２段フローライン２６に返送
される。インペラ４８，４８′の移動した位置に
もかかわらず、流れの状態は第１図の位置におけ
るものと同様にほぼ良好であり、これはいずれの
場合も双方の圧力導管２８および３０、または２
８′および３０′の双方がそれぞれ軸線方向に近接
し、同一形状および同一寸法を有する即ち遠心ポ
ンプに一般的である螺旋形状をなすためである。

第１ｂ図において第１図に示した状態を完全に
逆にした状態を示す。この場合インペラ４８，４
８′とともに軸３６は第１段フローライン１４か
らインペラ４８により吸引した水量の全体を圧力
ダクト４８を経て第１段帰還ライン２４に送給す
るとともに、インペラ４８′により第２段帰還ラ
イン１６から吸引した水量の全体を圧力ダクト２
８′を経て第２段フローライン２６に返送する位
置にある。この位置においては第２段回路には熱
を出力しない。

第２図に示す実施例は電動モータ３８をケーシ
ング１０の下側にフランジ連結し、このモータの
軸５２を軸線方向に移動自在の軸３６とは別個の
不動の軸とした点で第１図の実施例のものと異な
り、摺動連結部５４により軸３６を駆動する。こ
の場合特上装置４４を空気式とし、この装置４４
をＵ字状支持部材５６によりケーシング１０の頂
部に緊締し、非回転持上ロツド５８を設け、この
ロツド５８を持上連結部６０により軸３６に連結
する。

第３図に線図的に示す暖房装置に第１図に示す
ポンプを複数固装備する。この暖房装置にはボイ
ラ６２を設けこのボイラ６２から第１段主フロー
ライン６４を引き出し、またこのボイラ６４に四
方弁６８を経て第１段主帰還ライン６６を引き戻
す。第１段主フローライン６４から複数個の第１
段フローライン１４をライザ（riser）として分
岐させる。これに対応する数の第１段帰還ライン
２４を第１段主帰還ライン６６に引き戻す。詳細
に説明した上述ポンプの各々により１戸またはそ
れ以上の消費者７０に供給を行う。通常の温水暖
房装置の場合（この第２段回路には多方混合弁お
よび普通の設計の循環ポンプを設けてある）には
第１段主フローラインに相当高い吐出率の循環ポ
ンプを設けなければならないが、第３図に示す暖
房装置にはこのような循環ポンプは必要でない。
即ち第１および第２図に詳細に示したポンプ自体
が関連の第２段回路にボイラ６２からの温水を供
給することができるためである。

第４図において、基本的には第１図の遠心ポン
プに対応する設計の遠心ブロアを示し、同一部分
は同一の参照符号にて示す。第４図のケーシング
１０を薄い板金製とし、この空洞７２に発泡材
料、例えばポリウレタンフオームを充填する。ケ
ーシング１０に図示しない第１段給気ラインのた
めの２個の吸引短管１２と、やはり図示しない第
２段帰還ラインのための２個の吸引短管１２′を
設ける。これら吸引短管１２，１２′の各々にお
ける一方の短管をカバー７４により閉鎖する。軸
３６の代りに、軸線方向に移動自在ではあるが回
転不能のロツド７６をケーシング１０および２個
のインペラ４８，４８′に貫通させ、しかしこの
場合これらケーシングおよびインペラにはいかな
る点においても直接接触させない。放射状に突出
するようケーシング１０に取付けたスポーク７８
により移動自在ロツド７６を案内する。電動モー
タ３８を外側ロータモータとし、ロータ４０がロ
ツド７６の軸線方向移動の一部をなすようにロツ
ド７６に対して回転自在に取付ける。電動モータ
３８の固定子４２を内側に配置し、ロツド７６に
緊締する。

２個のインペラ４８，４８′を外側ロータ４０
に直接緊締し、電動モータ３８をインペラ４８，
４８′間に配置し、カラー５０によつて包囲する。

第１，１ａ，１ｂ図に示すポンプならびに第２
図に示す変更例のポンプの場合と同様に第４図の
ブロアの２個のインペラ４８，４８′を軸線方向
にともに移動しうるようにし、第４図に示す位置
から上方への移動位置が第１，１ａ，１ｂ図につ
き説明した状態に対応する作用を行う。インペラ
４８，４８′の選択した軸線方向位置にできるだ
け整合して圧力ダクト２８，３０ならびに２８′，
３０′への流れの分布を得るため、インペラ４８，
４８′の各々に２個のリングデイスク８０を設け、
第４図に示すようにこれらデイスクを軸線に垂直
な平面上に配置し、これらデイスクによりそれぞ
れインペラのベーン間の流れダクトを３個の平行
部分ダクトに分割する。

第５図に示した空調装置において第４図による
ブロアを複数個設け、それぞれ第１段回路１４，
２４と第２段回路１６，２６との間における制御
可能な中間部材とする。この空調装置には鮮気フ
イルタ８２、冷却器８４、換熱器８６、再熱器８
８、微フイルタ９０、帰還気フイルタ９２、およ
び帰還気混合室９４を設ける。この装置を設けて
いる領域にはブロアが必要ではない。第３図に示
す暖房装置の場合と同様に第５図の空調装置が第
４図に示すように第１段回路１４，２４および第
２段回路１６，２６の双方に必要な流れのために
設計したブロアを有するだけで十分である。第５
図の左方に示したブロアのケーシング１０の場合
個別に外部に指向する圧力ダクト２８，３０′を
ケーシング１０の外側においても互いに分離す
る。第１，１ａ，１ｂ図のポンプと同様に第１段
帰還気ダクト２４を圧力ダクト２８に接続する。
他方換熱器８６を経る排気ダクト９６および外気
に至る排気フイルタ９８を圧力ダクト３０′に接
続する。

従つて例えば病院における隔離病棟など第５図
に示す左側の消費者７０からの帰還気が第１段回
路に決して戻ることはなく、汚染および伝染の恐
れを回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はインペラが最大加熱出力を行う状態に
ある温水暖房装置用の本発明によるポンプの縦断
面図、第１ａ図はインペラが中間位置をとる第１
図のポンプの縦断面図、第１ｂ図はインペラがバ
イパス作用を行う位置をとる第１図のポンプの縦
断面図、第２図はインペラが最大熱出力を行う状
態にある第１図のポンプの変更例の縦断面図、第
３図は第１図のポンプを配列した温水暖房装置の
回路図、第４図はインペラが最大加熱または冷却
出力を行う状態にある空調装置用の本発明による
ブロアの縦断面図、第５図は第４図に示すブロア
を空調装置に複数個配列した回路図である。 １０…ケーシング、１２，１２′…吸引短管、
１４…第１段フローライン、１６…第２段帰還ラ
イン、１８，１８′…吸引ダクト、２０，２０′…
インペラ室、２２，２２′…圧力短管、２４…第
１段帰還ライン、２６…第２段フローライン、２
８，２８′，３０，３０′…圧力ダクト、３２…カ
バー板、３４…容器、３６…軸、３８…電動モー
タ、４０…ロータ、４２…固定子、４４…持上装
置、４８，４８′…インペラ、５０，５０′…カラ
ー、５２…モータ軸、５４…摺動連結部、５６…
支持部材、５８…持上ロツド、６０…持上連結
部、６２…ボイラ、６４…第１段主フローライ
ン、６６…第１段主帰還ライン、６８…四方弁、
７０…消費者、８０…リングデイスク、８２…鮮
気フイルタ、８４…冷却器、８６…換熱器、８８
…再熱器、９０…微フイルタ、９２…帰還気フイ
ルタ、９４…帰還気混合室、９６…排気ダクト、
９８…排気フイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 暖房または空調装置のためのポンプ装置であ
   つて、ケーシングの内側に形成したインペラ室を
   具え、前記ケーシングにおいて軸線方向に互い違
   いに配列したダクトを介して前記インペラ室を吸
   引短管ならびに第１圧力短管および第２圧力短管
   に接続し、また前記インペラ室に回転自在インペ
   ラを収容し、このインペラの回転により前記吸引
   短管と前記第１圧力短管または前記第２圧力短管
   との間に選択的に送給流れを生ぜしめる位置間に
   前記インペラを前記ケーシングに対して軸線方向
   に移動自在にしたポンプ装置において、２個のイ
   ンペラ室２０，２０′を互いに分離して設け、各
   インペラ室にそれぞれ１個のインペラ４８，４
   ８′を収容し、また各インペラ室をそれぞれ１個
   のダクト２８，３０′を介して前記第１圧力短管
   ２２に接続し、また各インペラ室を他のダクト３
   ０，２８′を介して前記第２圧力短管２２′に接続
   し、また２個のインペラを一緒に移動自在に構成
   したことを特徴とするポンプ装置。 ２ 前記２個のインペラ４８，４８′を同軸状に
   配置し、互いに反対側の吸引側にそれぞれ剛固に
   連結したことを特徴とする特許請求の範囲１記載
   のポンプ装置。 ３ 前記インペラ４８，４８′の双方に共通の駆
   動モータ３８を前記インペラ間に配置したことを
   特徴とする特許請求の範囲２記載のポンプ装置。 ４ 前記駆動モータを外側ロータモータとし、固
   定子４２をロツド７６に緊締し、このロツド７６
   をインペラ４８，４８′の軸線に沿つて移動自在
   にし、また前記ロツド７６に対して前記２個のイ
   ンペラ４８，４８′を回転自在に取付けたことを
   特徴とする特許請求の範囲３記載のポンプ装置。 ５ 前記２個のインペラ４８，４８′の各々にカ
   ラー５０，５０′を設け、これらカラーにより関
   連のダクト２８，３０；２８′，３０′のうちの１
   個をカバーしたりまたは完全にあるいは部分的に
   開放したりするよう構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲１ないし４のいずれかに記載のポン
   プ装置。 ６ 前記駆動モータ３８を前記インペラ４８，４
   ８′に共通のカラー５０により包囲したことを特
   徴とする特許請求の範囲５記載のポンプ装置。 ７ それぞれ１個の圧力短管２２，２２′に連通
   する個別のダクト２８，３０；２８′，３０′に個
   別の供給を行うため前記２個のインペラ４８，４
   ８′のうちの少なくとも１個を軸線に直交する少
   なくとも１個の平面においてリングデイスク８０
   により分割したことを特徴とする特許請求の範囲
   １ないし６のいずれかに記載のポンプ装置。