JPH0275794A - 浸漬ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ポンプとこのポンプを駆動する湿式ランナー
モータとを備え、さらに前記モータと前記ポンプとの共
通軸を備えた浸漬ポンプ装置に関するものである。

［従来の技術］ 浸漬ポンプ装置は、−時的に或いは常に輸送すべき液体
中に存在させる機械ユニットである。掘井戸内に組込み
かつ水を輸送する場合には、地下水モータポンプとも呼
ばれる。この分野に本発明を使用するのが特に好適であ
る。

現在では、１０ｋＷまでの能力範囲を有する地下水モー
タポンプが大量生産されており、これはたとえば給水領
域に使用される。基本的に、この種のポンプの製造業者
は装置の製造コストを減少させるべく努力している。こ
れには次の２つの可能性がおる： 第１の可能性として考えられることは、たとえばステー
タをプラスチック中に鋳込んで慣用のポンプの製作を簡
単化することであり、これはたとえば米国特許第４．５
４６．１３０号から公知である。

第２の可能性は、一体止された周波数変換器をポンプ装
置に組込み、これをより高い回転数で駆動させでその水
圧性能を高めることにある。この種のポンプ装置は、た
とえばドイツ公開公報第３６４２７２７号から公知であ
る。

この第２の可能性が好適であり、これを公知のモデルを
参照して説明する。

次の関係が知られている： Ｑ−ｎ、Ｄ３ Ｈ，−ｎ２．Ｄ２ ｐ、、ｎ３　、　［）５ ［式中、Ｑは供給流量を示し、Ｈは供給高さを示し、Ｐ
は電気効率を示し、ｎは装置の回転数を示し、かつＤは
ランナ直径を示す］。

同じ効率の場合、回転数の増大によりポンプ装置の直径
および／またはポンプの段階数を減少させることができ
る。さらに、これにより装備コストも減少する。何故な
ら、たとえば飲料水の供給に使用される井戸のコストは
井戸の直径により完全に支配されるからである。コスト
低減のための上記雨対策とは無関係に、この装置には同
じ問題（すなわちその冷却に関する問題）が生ずる。実
際上、装置のモータに生ずる損失熱を除去するのは困難
である。この困難性は、先ず第１に、プラスチック注型
物の断熱性から生ずる。第２の場合、困難性は熱放出面
の減少および装置内のモータに一体化された周波数変換
器の電流熱損失による負荷の直接的結果である。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術に鑑み、本発明の課題は、浸漬ポンプ装
置の損失熱源から常に充分な熱除去が得られるよう冒頭
記載の浸漬ポンプ装置を改良することにおる。

［課題を解決するための手段］ 上記課題は本発明によれば、軸を閉鎖自在な中空軸とし
て形成し、この中空軸に流体を部分的に満たして、軸と
流体とがモータのロータ室からポンプにより輸送すべき
液体の低熱部（Ｗａｒｍｅｓｅｎｋｅ　）まで損失熱を
搬出するためのヒート・パイプ系を形成したことを特徴
とする浸漬ポンプ装置により解決される。

他の有利な実施態様については請求項２〜５にそれぞれ
示す。

基本的に、ヒート・パイプは１種の超伝導とみなすこと
ができ、物質移動および位相変化により包囲チャンバＱ
熱壁部から冷壁面まで熱を移行させる。好適に場合、装
置の軸は回転ヒート・パイプとして形成され、この場合
他の関係は静止ヒート・パイプ（ドイツ特許第２９３７
４３０Ｃ３号）の場合と同様に設定される。これらの関
係につき、以下さらに詳細に説明する。それぞれの場合
、モータおよび／または周波数変換器からの損失熱の熱
除去は回転ヒート・パイプにより充分大となる。

提案される解決策は、熱移動のための中空軸内の流体と
して、凝縮熱に対応する大きい蒸発熱に基づき水を使用
すれば特に好適である。

しかしながら、より低温度の領域においては、中空軸内
の流体として水の蒸気圧曲線よりも高い蒸気圧曲線を有
する炭化水素を使用するのが合理的である。

回転じ一ト・パイプの場合に熱源の領域に液体を常に存
在させてその蒸発により最終的に冷却を行なう確実性を
高めるには、熱源の領域における軸の内径を低熱部の領
域におけるよりも大きく形成するのが有利である。

ポンプ装置の組立ておよび／またはより低い回転数の場
合、中空軸には吸湿性の内部ライニングを設けて低熱部
からの流体をより大きい確実性を以て熱源まで誘導する
のが好適である。

［実施例］ 以下、添付図面を参照して本発明を実施例によりさらに
説明する。

第１図による浸漬ポンプ装置は、湿式ランナーモータ２
とポンプ部３と周波数変換器１とで構成される。これら
３種の部材は、図示した実施例において共通の外套４に
より構造ユニツ１〜まで合体される。外套４の内周に対
しスリットチューブ溜５を液密かつ耐圧的に接続して、
モータ２のステータ６と周波数変換器１とを乾燥室６ａ
内に配置するようにする。安定性の理由で、この乾燥室
６ａには鉱物−プラスチック混合物を充填し或いはプラ
スチックを発泡させることができる。

モータとポンプとの共通軸７はスリットチューブ溜５内
に位置するロータ８を支持すると共に、ベアリング９．
１０にて半径方向および軸方向に固定される。ベアリン
グプレート１１を介しシール１２により、液体を満たし
たロータ室１３をポンプ本体３に対し封鎖する。

ポンプは、輸送すべき液体を外套４におけるスリット１
４から吸入する。液体はポンプ段階１５を順次に流過す
ると共に、圧力接続部１６を介して消費者のために加圧
する。

本発明によれば、軸７は閉鎖部１８により閉鎖自在な中
空軸として形成され、この中空軸は第１図に明瞭に示し
たように流体１７が部分的に満たされる。ポンプ装置を
作動させる前に、閉鎖部１８を外して流体１７を中空軸
７中に充填する。

その後、中空軸内に残留する空気をさらに除去すると共
に、軸内の中空部を閉鎖部１８によって液密かつ気密に
閉鎖する。このように作成された軸は、その中空部にお
ける流体１７と共に、モータ２のロータ室１３から損失
熱を搬出するためのヒート・パイプ系を形成する。

ポンプ装置の操作に際し、モータ２および周波数変換器
１で生じた損失熱の主たる部分はロータ室１３に移動し
、中空軸７内に存在する流体１７の温度が軸断面７ａの
領域で上昇する。これにより流体の１部が蒸発してポン
プ本体３の領域における軸断面７ｂに達する。ポンプ本
体３における軸断面７ｂの位置に基づき、この軸断面７
ｂは熱を輸送媒体に放出する。ロータ室１３内に位置す
る軸断面７ａはしたがって熱源を形成する一方、軸断面
７ｂはヒート・パイプの低熱部を形成する。

第２図を参照して、回転ヒート・パイプにおけるこの関
係を説明する。操作前に中空軸７は上記したようにほぼ
線Ａ−Ａまで流体が満たされ、次いで中空軸内に残留す
る空気がさらに除去され、かつ中空部は閉鎖部１８によ
って液密かつ気密に閉鎖されている。

この装置の操作（すなわち中空軸７の回転）に際し、流
体の表面は常にこれに作用する力線に対し垂直となる。

その際、流体の表面に存在する液体粒子に対し次の力が
作用する： 遠心カニＦＦ−ｒ、ω２ 重力　：ＦＳ−、、（］ 抗力　：Ｆｗ〜Ｃ２ ［ここで、ｒは回転軸線からの流体表面の距離を示し、
ωは角速度を示し、ｑは重力加速度を示し、かつＣは問
題とする断面における蒸発速度を示す］。

この３種の力から得られる結果をＲで示し、この点に対
し流体表面は垂直となる。全体として、表面形状は放物
線断面に近似する。

モータ室の領域において、軸断面７ａは熱を供給し、こ
れにより流体の１部が蒸発して、より低温の軸断面７ｂ
まで流動し、ここで最終的に蒸気が凝縮する。凝縮液は
さらに力の場により軸断面７ａまで逆流する。

中空軸７における流体１７の選択は絶対温度に依存する
。温度が許せば、水の使用が特に簡単かつコスト上有利
である。しかしながら、より低温度の領域においては、
炭化水素を流体として使用するのが合理的である。炭化
水素の使用は、流体の脱ガスが極めて簡単となるため、
水の使用よりも有利である。いずれにせよ、中空軸７内
の圧力はそれぞれ使用された流体の温度に対応した蒸気
圧に、はぼ一致することに注目すべきでおる。

図示した実施例の他に、さらにモータ室内の中空軸７の
内径をポンプ領域におけるよりも大とすることが好適で
ある。これにより、損失熱を搬出するための熱源の領域
に常に液体貯槽が存在し、しかもこれを極めて高い回転
数および／または高い温度レベルにすることができる。

このポンプ装置を非垂直に設置すべき場合は、中空＠７
に吸湿性の内部ライニング（図示せず）を設けるべきで
ある。この内部ライニングの吸い上げ作用の下で、ポン
プ装置の水平もしくは傾斜操作状態で常に流体１７は熱
源の領域にて蒸発に供されるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は静止状態にある浸漬ポンプ装置の縦断面図であ
り、 第２図は回転ヒー１〜・パイプの輪郭の略正面図である
。 １・・・周波数変換器　　　　　２・・・モータ３・・
・ポンプ部　　　　　　　６・・・ステータ７・・・中
空＠ｈ　　　　　　　　８・・・ロータ１３・・・ロー
タ至　　　　　　１７・・・流体図面の浄？（内容に変
更なし） ＦＩＧ、　２ 手続補正書（ハ） １．事件の表示 平成　１年　特許願　第２１４２７３号２゜発明の名称 浸漬ポンプ装置 ３、補正をする占 事件との関係　　特許出願人 名称　　グルンドフオス　インターナショナル　エイ／
ニス（［！ＪＷ）（デンマーク国） ４、代理人

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポンプとこのポンプを駆動する湿式ランナーモー
   タとを備え、さらに前記モータと前記ポンプとの共通軸
   を備えた浸漬ポンプ装置において、軸（７）を閉鎖自在
   な中空軸として形成し、この中空軸に流体（１７）を部
   分的に満たして、軸（７）と流体（１７）とがモータ（
   ２）のロータ室（１３）からポンプ（３）により輸送す
   べき液体の低熱部まで損失熱を搬出するためのヒート・
   パイプ系を形成したことを特徴とする浸漬ポンプ装置。
2. （２）中空軸（７）内の流体（１７）が水であり、かつ
   中空軸（７）内の圧力が水温に対応した蒸気圧に近似す
   ることを特徴とする請求項１記載の浸漬ポンプ装置。
3. （３）中空軸（７）内の流体（１７）が炭化水素であり
   、かつ中空軸（７）内の圧力が炭化水素の温度に対応し
   た蒸気圧に近似することを特徴とする請求項１記載の浸
   漬ポンプ装置。
4. （４）熱源の領域における中空軸（７）の内径が、低熱
   部の領域におけるよりも大であることを特徴とする請求
   項１〜３のいずれか一項に記載の浸漬ポンプ装置。
5. （５）中空軸（７）に吸湿性の内部ライニングを設けた
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の
   浸漬ポンプ装置。