JP2880505B2 - ポンプ組立体 - Google Patents

ポンプ組立体

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JP2880505B2 JP62312443A JP31244387A JP2880505B2 JP 2880505 B2 JP2880505 B2 JP 2880505B2 JP 62312443 A JP62312443 A JP 62312443A JP 31244387 A JP31244387 A JP 31244387A JP 2880505 B2 JP2880505 B2 JP 2880505B2
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    • H02K9/00—Arrangements for cooling or ventilating
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    • H02K9/227—Heat sinks

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は、主流れチャンネルをもつポンプと、前記ポ
ンプを駆動する電気モータを含み、前記電気モータのパ
ラメータは静的周波数コンバータによって変えることが
できて成る流体搬送用ポンプ組立体に関するものであ
る。 （従来の技術） ポンプは、工学的に最も頻出する機械である。技術文
献において、液圧ポンプのほかに低圧縮比で作動するベ
ンチレータ及びブラストエンジンは「ポンプ」として分
類されている。ポンプの設計中、搬送される流体の圧縮
率を考慮に入れる必要はない。 容積式ポンプ同様流体作動ポンプには、以下のような
既知のモデル法則がある。すなわち、容積式ポンプに対
する法則はＰ〜ｎ・D3が適用され、流体流動ポンプに対
する法則はＰ〜ｎ・D3・D5が適用され、ここで、Ｄポン
プのエネルギ伝達モジュールの特徴的な寸法であり、Ｐ
はパワーであり、ｎは回転速度である。容積式ポンプの
パワーは回転速度に対して直線的に増加し、一方、流体
流動ポンプのパワーは、回転速度で３乗で増加する。本
発明は、上述した２つのタイプのポンプに関するもので
あるが、以下述べる場合は、流体流動ポンプを参照する
ことにする。今問題となっている流体流動ポンプの液圧
パワーにおけるスピードの効果をモデル法則が示してい
る。したがって、流体流動ポンプは、寸法、重量、価格
及び高速度でポンプ作動する場合のポンプ組立体の効率
に関してかなり有益である。 電動モータによってポンプを駆動するとき、ポンプの
スピードは、大部分の場合、主要回路の周波数に依存し
ている。したがって、周波数コンバータの使用が増加す
る原因となっている。周波数コンバータの使用は、以下
のような利点を有している。例えば、異なった仕事を行
うため、異なった速度で構造上同一の組立体を同時に作
動することを可能にし、このことと同時に、予備パーツ
のストックを減らすことができる。更に、また正確なス
ピードを選択することによって無損失を実質的に満足さ
せることを組立体の条件としているので、使用者が組立
体の特性曲線を予め正確に算出しておくことを強いられ
ることはもはやない。最後に、組立体を交換することな
しに、スピードを単に変えることによって同一システム
内で種々の物を搬送することができる。このことはしば
しば化学装置において必要とされる。 これらの利点を利用するのに必須なものは、周波数コ
ンバータの組付けである。既知のコンバータは、大き
く、しかも効果であるから、ポンプ組立体から離して取
付けられる必要がある。特に低出力の範囲内で、周波数
コンバータの価格は、通常、ポンプ組立体の価格をかな
り吊り上げている。既知のコンバータの更に不利点な点
は、周波数コンバータとポンプ組立体との間のケーブル
によって発生する電磁界に起因して周囲に悪影響を与え
ることである。このことは、広範囲の遮蔽を行うことつ
まり更にポンプ組立体の移動度を少なくすることによっ
てのみ回避することができる。 （発明が解決しようとする課題） 本発明の目的は、周波数制御され、特に、小さくかつ
中間のパワー出力用のポンプ組立体に備え、この組立体
を安価にして一般向けてにし、上記利点を広範囲にわた
る装置に使用することにある。更に、ポンプ組立体にお
いて材料及びエネルギを節約することによって、環境の
負担が軽減させられる。 （課題を解決するための手段） 上記目的及び利点を満足するために、本発明のポンプ
組立体は、前記周波数コンバータは高集積回路によって
小型化されておりかつポンプ組立体に連結されており、
周波数コンバータの散逸熱はポンプ組立体に入った流体
によって発散されるようになっており、前記流体は熱散
逸体として作用し、前記周波数コンバータは前記ポンプ
の迂回路の流れチャンネル内に配置されており、前記迂
回路の流れチャンネルは第１位置で前記主流れチャンネ
ルと連通する入口と、第２位置で前記主流れチャンネル
と連通する出口とをもち、周波数コンバータのハウジン
グはカプセルであり、カプセルは周囲の方へ向かって耐
圧性及び耐漏洩性を有し、かつ少なくとも部分的に充填
物を備えており、前記充填物は前記カプセルの表面から
散逸熱を発散させるための熱導体として作用することを
特徴としている。 このようなポンプ組立体のパワー及び散逸熱の形で発
散されるエネルギ損失は、ポンプ組立体の直線寸法の３
乗で増加する。周囲へ散逸熱を発散させるための表面
は、ポンプ組立体の直線寸法の２乗で増加するのみであ
る。したがって、所定のパワー出力を有するいかなる熱
発生体も最小サイズに形成される必要がある。一方、前
記サイズは、物体の熱源と熱発散装置との間の温度差す
なわち周囲温度又は冷却液温度に依存し、他方前記サイ
ズは、流路の熱抵抗のサイズに依存する。熱工程が小さ
ければ小さいほど組立体の寸法は小さくなる。 ここの説明は本発明の理論的背景を理解する上で重要
である。許容できる作動温度が限度を越えない場合、電
子工学の分野はポンプ組立体の大変小さな寸法にするこ
とを可能にする。低温用の熱発散装置が開発され、散逸
熱を発散する表面に対する熱伝達係数が増した場合、ポ
ンプ組立体の寸法が減少しても温度限界内に保つことが
できる。 ポンプ組立体上に又は内に周波数コンバータを取付け
ることで、熱発散装置としての搬送流体の使用を簡単に
可能にする。知らせているように、周波数コンバータを
別個に取付けた場合、散逸熱は自然対流によって周囲空
気に発散され、これに対して、熱損失は強制対流すなわ
ち乱流によって発散させることができる。水で冷却する
場合、熱伝達係数は、自然対流の場合の熱伝達係数より
も２ケタ又は３ケタ大きくなる。 熱い流体を搬送する場合、特に流体流路内に周波数コ
ンバータを全て又は部分的に取付けることに代えて、ポ
ンプの迂回路内に周波数コンバータを取付けることが有
利な場合がしばしばある。周囲に熱を発散した後、迂回
路内の流体を周波数コンバータ用の熱発散物体及び冷却
液として使用することができる。 荒っぽい操作に対して、周波数コンバータは、ポンプ
と電動モータとの間に載置される。熱の発散を改良する
ために、ロータを有するポンプとモータとの間でベンチ
レータすなわちクラッチによって、ダクト式冷却をな
す。別体の冷却システムに周波数コンバータを連結する
こともできる。 熱抵抗を減少しかつ熱発散を改良するための別の可能
性は、特別な方法で、周波数導体及びこのハウジング及
び導体の自由なハウジング空間を形成することである。
したがって、前記周波数コンバータのハウジングは、周
囲の方へ向かって耐圧性及び耐漏洩性を有するカプセル
から構成されると共に、前記カプセルの表面から散逸熱
を発散させるために熱導体として作用する充填物を備え
る。高い外圧が予想される場合であっても、充填物がカ
プセルの形状を安定させることができ、一方、熱伝導の
良さを確保するために、カプセルの壁を比較的薄くして
いる。通常、充填物は流動可能な固体粒子又は液体のよ
うな誘電材料からなる。 前記充填物は液体を伴う流動可能な固体粒子とするこ
とができ、、この液体は固体粒子間の空間の一部分を充
填して、散逸熱を生じる所で前記液体が気化され、そし
て散逸熱を発散する間にカプセルの内面上で前記期待が
変化するようなヒートパイプシステムを形成する。次
に、散逸熱を生じた場合、凝縮水が所定領域に逆流す
る。 前記周波数コンバータのあるタイプの出力信号は作動
回路素子によって変化させられる。これら回路素子は、
カプセル内に収められた周波数コンバータ内に存し、容
易に近づくことができない。したがって、前記回路素子
は、前記カプセルの壁を通して外側から間接的に機械的
又は電磁的に作動させられるべきである。 （発明の実施の形態） 第１図に示すように、搬送される水は、吸い上げ筒部
１を介してポンプの固定部２に入ると共に、ポンプ４の
ポンプステップ部３を通って流れ、そして、ポンプの頂
部５内に設けた圧力筒部６を通ってポンプから吐出され
る。前記ステップ部３にはロータが設けられている。ポ
ンプを駆動するモータ７は、連結部８によってポンプの
頂部５に連結されている。ポンプ及びモータ７のシャフ
ト端更には連結部８のクラッチはカバーで覆われ、見る
ことができない。 この実施例において、高集積回路によって小型化され
た周波数コンバータ９はポンプの固定部２内に配置され
ている。コンバータ９は表面部分は、吸い上げ筒部１を
通ってポンプ４内に入る水の流路内に設けられている。
周波数コンバータ９は、壁10を介してコンバータの散逸
熱を水の方へ発散する。 第１図は、破線で表した周波数コンバータ9aを配置す
ることが更に可能であることを示している。この実施例
において、周波数コンバータ9aは、２つのポンプステッ
プ部の迂回路内に配置されていると共に、ポンプによっ
て搬送される水の一部分の流れによって冷却される。迂
回路を経て分かれて行く水は、周波数コンバータに設け
た冷却通路（図示せず）を通って流れ、コンバータの散
逸熱を吸収した後ポンプ４に戻る。 迂回路内に設けた周波数コンバータの他の配置として
は、第２図に示されたものがある。第２図に示されたイ
ンラインポンプ組立体は、十分既知であると共に、別段
説明を要しないであろう。単ステップのポンプに設けた
ハウジング11には、吸い上げ筒部12と圧力筒部13で圧力
差を測定するための孔14,15が備えられている。連結体1
6（好適には所定領域内に冷却リブ17が設けられてい
る）が孔15から周波数コンバータ9bまで設けられ、そし
て、別の連結体18が孔14に帰着する場合、周波数コンバ
ータは迂回路内でポンプに配置される。この場合、周波
数コンバータは、熱水の搬送中、流体によって冷却され
る。なぜなら、迂回路を通る一部分の流れが、連結体16
及び冷却リブ17を介して大部分の熱を周囲へ発散するか
らである。したがって、流体の温度レベルをかなり減少
させることができるので、流体の周波数コンバータ用の
冷却液として使用することができる。 第３図に示すポンプ組立体では、周波数コンバータ9c
がモータとポンプ４との間に配置されている。ロータ状
に形成されたクラッチ19又はもう１つの別個に分離して
設けられたロータ（図示せず）は周波数コンバータを冷
却するものである。 周波数コンバータの外形寸法がポンプステップ部（ス
テップ状チャンバ）３の外形寸法に適合する場合、周波
数コンバータ9dは、第３図に示すように流体の流路内で
２つのポンプステップ部３の間に配列することができ
る。 著しく加熱した流体に関しては、第２図に示すよう
に、周波数コンバータにダクト式冷却を使用するのが好
ましい。連結体16,18が取外され、そして孔14,15が閉鎖
された場合、周波数コンバータ9bは、２つの連結体20,2
1（破線で示されている）を介して外部の冷却装置に連
結される。このコンバータには、周波数コンバータの冷
却通路を通って流れかつ、散逸熱を吸収し、かつ連結体
21を介して熱を発散する冷却液が備えられている。 第４図は、本発明の周波数コンバータ９を断面図にお
いて示している。この周波数コンバータ９は、２つの部
分22と23から成る液体密封性カプセルを有し、このカプ
セルには、カプセル形状を安定化する流動可能な固体粒
子からなる充填物24が充填されている。カプセルの底の
部分23内で支持体25上に配置された周波数コンバータの
電子装置26は固体粒子充填物24と液体27で包囲されてお
り、周波数コンバータはヒートパイプシステムとして作
用する。カプセルの底部分において、散逸熱が十分高い
場合、固体粒子間の空間部を満たす液体が蒸発する。そ
の後、蒸気は固体粒子間を上昇し、最後にカプセルの壁
22で凝縮する。この凝縮物はカプセルの底部分に戻るよ
う流動する。 周波数コンバータの出力信号を作動回路素子によって
変えることができることは既に知られている。周波数コ
ンバータはカプセル内に閉じ込められているため、これ
ら回路素子28は、外側からもはや近づくことができな
い。したがって、回路素子28は、カプセルの壁22を通し
て外側から機械的に又は電磁的に作動される必要があ
る。例えば、周波数コンバータは、カプセルの比較的薄
い壁を工具で変形させることによって機械的に作動させ
られ、この場合、回路素子28は応答する電子プロセスを
引き起こすように配置されている。別の可能性は、電磁
石によって回路素子の接点を作動させることであり、か
くして周波数コンバータの所定の出力信号を調整するこ
とができる。 更に、プラグ接触体29を有する周波数コンバータを備
えることが好適であり、前記プラグ接触体29は周波数コ
ンバータの一端に設けられた出力部及び他端に設けられ
た入力部に連結されていると共に、主回路、固定巻線及
び外部センサに関して、連結体を構成するためにカウン
タ接点へ摺動可能である。 ポンプ又はモータ内に周波数コンバータを配置するこ
とは、周囲に対して十分遮蔽する結果となる。更に、ポ
ンプ組立体から所定距離において取付けられた外部の周
波数コンバータに通常行われる長い、遮蔽された連結を
なすことは余分なこととなる。 周波数コンバータは高集積回路によって小型化され、
電界制御トランジスタが周波数コンバータの出力回路内
に適切に使用される。周波数コンバータの小型化は、特
に、上述した散逸熱の申し分のない発散を行うことによ
って実現可能となる。 また、周波数コンバータの全ての部分をカプセル内に
取付ける必要はない。第４図に示すように、カプセルの
内側に設けた周波数コンバータの中間回路の蓄電器30は
第２図においてはカプセルの外側に配列されている。周
波数コンバータが電流の蓄積で作用し、電圧の蓄積では
作用しないならば、上記と同じことが、中間回路のイン
ダクタンスに応じて適用される。中間回路の外部配置は
周波数コンバータの小型化を更に促進する。本発明の用
語、“周波数コンバータ”には、中間回路なしで作動す
るいわゆる直流変圧器も含まれる。 周波数コンバータの出力回路によって決定される演算
値は、内部又は外部信号によって制御されることも可能
である。この目的を達成するため、周波数コンバータに
は、電流、電圧又は温度に反応するような内部センサが
設けられるか、さもなければ、外部センサ及びサーボコ
ンポーネントが設けられ、これらすべて周波数コンバー
タの制御部に連結される。前記外部センサは、例えばポ
ンプ組立体の圧力、流量及び温度に反応することができ
る。前記外部サーボコンポーネントは、例えば所定時間
中周波数コンバータのある作動モードでスイッチの切換
を行う時限コンポーネントとする。
【図面の簡単な説明】 第１図は、本発明の実施例に係る多段ステップを有する
直立の遠心ポンプ組立体の部分切欠正面図、 第２図は、本発明の他の実施例に係る湿式モータを有す
るポンプ組立体の縦断面図、 第３図は、遠心ポンプ組立体の部分切欠正面図、 第４図は、本発明に係るポンプ組立体に使用する周波数
コンバータの断面図である。 1,12……吸い上げ筒部、２……固定部 ３……ポンプステップ部（ツテップチャンバ）、４……
ポンプ ５……頂部、6,13……圧力筒部 ７……モータ、８……連結部 9,9a,9b,9c,9d……周波数コンバータ、10……壁 11……ポンプハウジング、14,15……孔 16,18……連結体、17……冷却リブ 19……クラッチ、20,21……連結体（冷却体） 22,23……カプセル、24,27……充填物 25……支持体、26……電子装置（高集積回路） 28……回路素子
フロントページの続き (72)発明者 ミッシェル・ラスムーセン デンマーク国デーカー‐8850 ベーリン グブロ ヌーレガーデ72 (72)発明者 ペデル・イエンセン デンマーク国デーカー‐8850 ベーリン グブロ ニガデ13 (56)参考文献 特開 昭61−14496（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−237457（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−196593（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭61−72055（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 １．主流れチャンネルをもつポンプと、前記ポンプを駆
    動する電気モータを含み、前記電気モータのパラメータ
    は静的周波数コンバータによって変えることができる形
    式の流体搬送用ポンプ組立体において、前記周波数コン
    バータに高集積回路によって小型化されておりかつポン
    プ組立体に連結されており、周波数コンバータの散逸熱
    はポンプ組立体に入った流体によって発散されるように
    なっており、前記流体は熱散逸体として作用し、前記周
    波数コンバータは前記ポンプの迂回路の流れチャンネル
    内に配置されており、前記迂回路の流れチャンネルは第
    １位置で前記主流れチャンネルと連通する入口と、第２
    位置で前記主流れチャンネルと連通する出口とをもち、
    周波数コンバータのハウジングはカプセル（22、23）で
    あり、カプセルは周囲の方へ向かって耐圧性及び耐漏洩
    性を有し、かつ少なくとも部分的に充填物（24、27）を
    備えており、前記充填物は前記カプセルの表面から散逸
    熱を発散させるための熱導体として作用することを特徴
    とするポンプ組立体。 ２．前記充填物（24、27）はカプセル（22、23）の形状
    を安定させることを特徴とする特許請求の範囲１に記載
    のポンプ組立体。 ３．前記充填物は流動可能な固体粒子とすることを特徴
    とする特許請求の範囲１に記載のポンプ組立体。 ４．前記充填物は液体であることを特徴とする特許請求
    の範囲１に記載のポンプ組立体。 ５．充填物（24、27）は流動可能な固体粒子と液体から
    なり、後者の液体は固体粒子間の空間の一部を充填し
    て、散逸熱が生じる所で前記液体が蒸発し、そして凝縮
    熱を発散する間にその蒸気がカプセル内面上に凝縮する
    ことを特徴とする特許請求の範囲１に記載のポンプ組立
    体。 ６．前記周波数コンバータの出力信号は回路素子を作動
    させることによって変えることができ、回路素子（28）
    は前記カプセルの壁（22）を通して機械的又は電磁気的
    に間接的に作動可能としたことを特徴とする特許請求の
    範囲１に記載のポンプ組立体。
JP62312443A 1986-12-13 1987-12-11 ポンプ組立体 Expired - Lifetime JP2880505B2 (ja)

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