JP6395819B2 - ポンプ - Google Patents

Description

本発明は、ポンプ、好ましくはインペラーポンプ又はラジアルポンプのための加熱装置に関し、また前記加熱装置を与えられたポンプに関する。

ＥＰ２１５０１６５Ｂ１は、一体化された加熱装置を与えられたインペラーポンプ又はラジアルポンプを開示する。この場合において、加熱装置は、管状であり、ポンプ室の外部壁の一部を形成する。薄膜加熱導体の形の加熱手段は、加熱装置の外部面上に与えられる。循環水は、インペラーからポンプ室の外への出口までの経路で加熱装置の内部面に沿って流れる。ここでできるだけ高い加熱出力を与えるか又はできるだけ良好なポンピングされた水の加熱を達成することができるために強い努力がなされている。

本発明は、ポンプのための冒頭部で述べられた種類の加熱装置を提供し、前記加熱装置を与えられたポンプを提供する課題に基づき、それにより従来技術の加熱装置及びポンプの問題を回避することが可能であり、特に目的のために適合する加熱装置を作り、ポンピング又は送出時にできるだけ効果的に水を加熱することができるためにできるだけ高い加熱出力を持つことが可能である。

この課題は、請求項１の特徴を有する加熱装置によって、及び前記加熱装置を与えられかつ請求項１０の特徴を有するポンプによって解決される。本発明の有利で好ましい改良は、さらなる請求項の主題であり、以下の文章においてより詳細に説明されるだろう。方法において、特徴の幾つかは、加熱装置のためにだけ又はポンプのためにだけ説明されるだろう。しかしながら、これにかかわらず、前記特徴は、加熱装置とポンプの両方に独立して適用可能であることを意図される。請求項の用語は、明白な参照によって明細書中に含まれる。

ポンプハウジング及び前記ポンプハウジング内のポンプ室を有するポンプの場合において、加熱装置は、このポンプ室内に又はその上に配置されるか、又は好ましくは半径方向にポンプ室の境界部として作用する。特に、加熱装置は、ポンプのポンプ室の円周外部壁を形成する。この目的のために、加熱装置は、加熱装置の長手方向軸のまわりに丸い断面を有する種類のパイプの形のキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）を持つ。

本発明によれば、キャリアは、少なくとも一つの端で突出領域によって長手方向軸に垂直な平面を越えて突出するか、又はキャリアは、別の円周領域においてよりこの円周領域において長い。それゆえ、キャリアは、いわばこの突出領域において通常より長い。さらに、キャリアは、相対的に短い領域又はアンダーカット（ｕｎｄｅｒｃｕｔ）領域を有し、それによってそれは、この平面に沿って又はさらにこの平面の下に延びる。それゆえ、アンダーカット領域は、特にもしアンダーカット領域が相対的に長いか又は相対的に大きいなら、長手方向軸に沿ってキャリアの実際の長さを規定することができる。キャリアは、いわば領域によって又はこの突出領域で離れて突出し、従ってここでは相対的に長い。

それゆえ、本発明によれば、加熱装置は、ある領域では長くすることが可能であり、そこではそれは、必ずしも単一の均一な長さを持つ必要はない。それゆえ、前記加熱装置は、例えばポンプハウジング中に又はポンプ室中により良好に嵌合されることができる。さらに、加熱装置の面積のサイズ、従って前記加熱装置の加熱出力は、結果として増加されることが可能である。これは、以下の文章においてより詳細に説明されるだろう。

本発明の改良では、キャリアは、前記長手方向軸の軸方向において異なる高さ又は異なる長さを持つことができる。この場合において、前記キャリアは、正確に一つの突出領域及び少なくとも一つのアンダーカット領域、好ましくは正確に一つのアンダーカット領域を持つことができる。この場合において、キャリア又は加熱装置が、相対的に長く、一つの領域、特に突出領域においてのみ他の形状から外に突出することが極めて重要である。

本発明の有利な改良では、キャリアの他方の端が直線状に切断されることができる。この種の切断は、長手方向軸に垂直な前記平面に平行になされるか、又はそれ自体垂直な態様で延びることが有利である。なぜならばそれは、第一に、実施することが相対的に簡単であるからである。第二に、キャリア又は加熱装置は、このようにしてポンプ室の平坦側に適合されることができる。加熱装置又はキャリアは、レーザーによって切断されることが有利であることができる。

突出領域は、キャリアが一方の端で単純に斜めに切断されるように設計されることができる。これは、長手方向軸に対して５°〜４５°の角度であることができる断面を形成する。前記断面は、好ましくは長手方向軸に対して１５°〜３０°の角度であることができる。それゆえ、キャリア上の斜めの切断は、連続的に上昇し次いで再び連続的に下降する突出領域が形成されるように設計される。

本発明の一つの改良では、突出領域は、それが固有のむしろ直線状に切断されたキャリアから鋭く上昇する態様で存在し、先端又は最大突出部を形成し、次いで再び下降するような突出領域として設計されることができる。突出領域における上昇及び下降は、極く一般的には対称的であるか又は非対称であることができる。それゆえ、突出領域は、ゆっくりと上昇し、最大突出部の後は次いで鋭くかつ明らかに深く下降することができる。

本発明のさらなる改良では、キャリアの端縁又は断面縁は、突出領域を有する端で連続的に延びることができる。この場合において、有利には肩も角度も与えられず、その結果として加熱装置の製造及びポンプ室への嵌合がより容易になる。この場合において、突出領域の勾配は、少なくとも部分的に変化するように設計されることができる。代替例として、キャリアの端縁は、ここでは一つの平面で延びることさえ可能である。

本発明のさらなる改良では、キャリアは、パイプの基本形状を持つことができる。前記パイプは、円筒形パイプであることが有利である。前記パイプは、ほぼ一定の壁厚さを有するべきである。丸い断面を有する円筒形パイプが特に好ましい。この種のパイプは、製造することが容易であり、さらに外部ポンプ室壁としてインペラーポンプ又はラジアルポンプに使用するために極めて適している特性を持つ。前記パイプは、この意図された使用のために原理的に知られているように耐腐食性であるためにステンレス鋼から構成されることができる。

本発明の有利な改良では、加熱手段又は前記加熱手段のための加熱要素は、キャリアの又は加熱装置の外部面上に配置される。加熱手段は、前記キャリアの表面領域上に分布されることが好ましく、それら自体が特定の加熱手段幅で表面領域を直接カバーするだけでなく、むしろそれらが互いに明らかに特定の距離で特定の又は相対的に大きい表面領域をカバーし、従ってほぼ等しく分散された表面出力密度を生成することができる。特に、キャリアの表面積の有意な部分、好ましくは少なくとも５０％又は大部分が加熱される。好ましい加熱導体トラックは、薄膜加熱導体トラックである。なぜならばそれらは、例えばスクリーン印刷法などで対応する初期薄膜ペーストで大きく変化する形で適用されることができるからである。

本発明の基本的な改良では、加熱手段自体及び／又は加熱装置が、突出領域において同一又は実質的に一定の表面出力密度を持つことができる。この結果は、加熱装置の又はキャリアの主要な面積が均一に加熱され、それゆえ熱が送出されかつ加熱された液体に均一な態様で伝達されることをもたらす。これを達成するために、他の方法では利用可能でない追加の又は拡大した加熱手段が、突出領域に与えられることができる。それゆえ、加熱装置の全出力は、キャリアの表面積が突出領域によって増加される量だけ増加することができる。

本発明の別の基本的な改良では、加熱手段自体及び／又は加熱装置は、突出領域において同一でない又は異なる表面出力密度を有することができる。これは、第一に、突出領域には加熱手段を全く与えないか又は突出領域の極めて小さい範囲にしか加熱手段を与えないことによって達成されることができる。特にキャリアとして金属又はステンレス鋼を用いる場合には、キャリア自体による熱の伝導のため、熱伝達面積は、送出された液体に対して大きさを増加することができ、これは、一般に追加の加熱を伴う。第二に、キャリアの前の表面出力密度に加える加熱手段によって突出領域に表面出力密度を与えることも可能である。この方法では、突出領域の近くで送出された液体によって特に良好な熱減少が実施されるということを利用することが可能である。なぜならば例えばそれは、特に素早く又は特に良好に流れるからである。

本発明によるポンプ、特にインペラーポンプ又はラジアルポンプの形のものは、ポンプ室内への少なくとも一つの入口及びポンプ室から外への少なくとも一つの出口をポンプハウジング上又はポンプ室上に持つ。入口は、ポンプの長手方向中心軸に沿って又はポンプ室内へのインペラー軸及びインペラーに対して同心的に案内することが有利である。インペラーから出発して、ポンプ室は、特に実質的に環の態様で前記インペラーのまわりに延びることができる。そのとき、ポンプ室の外部壁の主要な領域は、いわばポンプ室の一種のケーシング壁の形で上述の加熱装置によって均一に形成される。

ポンプ室から外への出口は、インペラーから遠いポンプ室の端に与えられることができる。この場合において、出口は、ポンプ室の幅から開始し次いで上昇する幅でポンプ室の端から出る。ポンプ室は、出口のちょうど正面の領域で、例えば一回転の１／２又は１／３に沿って、ポンプの長手方向中心軸に対して垂直な平面に対して５°〜３０°の角度で上昇することが有利であり、そのとき出口ノズル内に出ることができる。出口又は出口ノズルのちょうど正面のこの上昇領域において、加熱装置の突出領域は、それがこの場所で存在するポンプ室の相対的に大きい高さを利用することができるように配置されることができ、前記ポンプ室は、一種の突出部であるように見え、前記ポンプ室において延びることができる。それゆえ、上述のように、増大したサイズを持ちかつ大きな表面積を有する加熱装置の追加の可能性が一般的に考えられる。さらに、送出された水が効果的に沿って流れるため、良好な熱減少がここでは可能である。

加熱装置の他方の端（その他方の端は、ほぼ直線状に切断されることが有利である）は、前記インペラー及び入口を半径方向にほぼ包囲するように又は特にインペラーの近くのポンプ室の他の軸方向の端領域に配置されることができる。これは、インペラーが通常ポンプ室の境界上で循環し、その境界が実質的に一つの平面において又は少なくとも回転対称的な方法で延び、それがさらに、加熱装置の直線状に切断した端を容易にすることを考慮する。

これらの及びさらなる特徴は、請求項からだけでなく、明細書及び図面からも明らかであり、個々の特徴は、それぞれの場合においてそれら自身で又は本発明の一実施形態で及び他の分野において副組み合わせの形で結合して実現されることができ、保護がここで請求される有利で固有の保護可能な実施形態を構成することができる。小見出し及び小部分への出願の小分割は、それらの下でなされた文章の一般的な有効性を制限しない。

本発明の例示的実施形態は、図面に概略的に示され、以下の文章においてより詳細に説明されるだろう。
図１は、本発明による加熱装置を有する本発明によるポンプの断面を示す。 図２は、加熱装置上に加熱導体の配置及び斜めに突出する領域を有する本発明による加熱装置の斜視図を示す。 図３は、加熱装置上に加熱導体の配置及び斜めに突出する領域を有する本発明による加熱装置の斜視図を示す。 図４は、加熱装置上に加熱導体の配置及び斜めに突出する領域を有する本発明による加熱装置の斜視図を示す。 図５は、加熱装置上に加熱導体の配置及び斜めに突出する領域を有する本発明による加熱装置の斜視図を示す。 図６は、本発明による加熱装置を有する本発明による改変されたポンプの側面図を示す。 図７は、長手方向軸のまわりに９０°回転させた図６からのポンプを示す。 図８は、長手方向軸のまわりにもう一度９０°回転させた図７からのポンプを示す。 図９は、長手方向軸のまわりにさらにもう一度９０°回転させた図８からのポンプを示す。 図１０は、図６による位置のポンプの断面図を示す。 図１１は、図１０に対応するポンプの断面図を示し、断面図は、図の平面に移動される。 図１２は、図１０に対応するポンプの断面図を示し、断面図は、図の平面から移動される。

図１は、ポンプハウジング１２を有する本発明によるポンプ１１の断面を示し、そのポンプは、インペラーポンプ又はラジアルポンプの形である。前記ポンプは、有利には皿洗い機又は洗たく機で使用されることができる。ポンプハウジング１２は、入口１３及び出口１４を環状ポンプ室１６から外への出口ノズル１５とともに有する。作動車輪の形の通常のインペラー１８が、ポンプ室ベース１７の近くに配置され、ポンプモーター２０によって駆動され、さらに記載されない。この種のポンプは、ＤＥ１０２０１１００３４６７Ａ１から知られている。

ポンプ室１６は、本発明による加熱装置２２によって外側上に半径方向に結合され、それは、同時に上述の半径方向外側ポンプ室壁を形成する。加熱装置２２は、金属管状キャリア２４及び加熱要素２６を含み、それらは、前記キャリアの外部面上に配置される。前記キャリアの可能な実施形態は、以下の文章においてより詳細に説明されるだろう。この場合において、加熱装置２２は、Ｕ及び丸い封止リング２３ｂの態様でその上に延びる封止リング２３ａとともに密封態様でポンプハウジング１２に着座される。

図１及び関連する図２〜５で示されるように、加熱装置２２は、一方の端に丸い又は円形設計を有し、有利にはパイプによる長さに切断される。さらに、前記加熱装置又は図１のキャリア２４は、下部に上述の突出領域２８を有し、それによって前記加熱装置は、加熱装置２２の及びポンプ１１の破線の長手方向軸Ｌに対して垂直方向に延びかつ加熱装置２２の上部左で図１の上部端を通って延びる平面を越えて突出する。簡単な改良では、図２，４及び５による加熱装置２２は、斜めに切断されることができる。単純化された加熱装置２２′を示す図３によれば、突出領域２８′はまた、連続的な設計を持つことができないか、又は先端又は塔のような舌部として明確に表わすことができない。即ち、先端２８′のちょうど正面に鋭い上昇及び鋭い下降がある。これは、上で説明された。

図１はまた、本発明による突出領域の利点を明らかに示し、特に、加熱装置２２及び加熱要素２６を与えることが可能であり、それゆえ円周方向に部分的に増加されるポンプ室１６の領域に加熱出力を与えることが可能であり、出口１４及び次いで出口ノズル１５と合併することができる。それゆえ、ポンプ１１全体に与えられる加熱された表面積は、大きさを増加することができ、例えば以下でさらに説明されるように、全体に与えられる加熱出力は増加されることができ、従って加熱装置２２又はキャリア２４における表面出力密度は、おそらくほぼ等しいままである。

出口１４の又はポンプ室１６の左手端の形状は、ポンプハウジング１２によって容易に視覚化されることができ、特に加熱装置２２は、対応して図１の上部左の領域から上昇し、従って図１の下部左に示される領域まで長手方向中心軸Ｌに対して直角にはもはや延びない。これは、特に図２，４及び５の加熱装置の分離した図で示されている。左手側上の封止リング２３ａ及び右手側上の封止リング２３ｂによる封止は、左手封止リング２３ａの場合には幾分複雑である。なぜならば前記封止リングは、長手方向中心軸Ｌと垂直な平面には延びないからである。しかしながら、これは、Ｕの態様で加熱装置２２の左手端縁を包囲し、従って固定されかつ封止された態様で前記加熱装置上に着座する、図示されるような左手封止リング２３ａによって容易に解決されることができる。

除去された加熱装置２２を使用して、図２は、どのように円周加熱要素２６ａ〜２６ｄがそこで配置されるかを示す。三つの下部加熱要素２６ａ〜２６ｃは、互いに対して平行に、また接点２７ａから出発して加熱装置２２の下方の、いわば加熱装置２２の直線状の端縁に対して平行に延びる。最上部の加熱要素２６ｄは、突出領域２８によって作られる領域中にわずかに上方に延び、それゆえ最も近い加熱要素２６ｃからかなり大きい距離にある。加熱装置２２のキャリア２４における横方向の熱分布のため、この中間領域に沿って流れる液体がまた、前記中間領域において加熱されることが想定されることができる。しかしながら、これは、拡大した表面積を有するほぼ同一の全加熱出力を持つ加熱装置の実質的な変形である。

図４は、加熱要素１２６ａ〜１２６ｅがもう一度接点１２７ａ及び１２７ｂから出て加熱装置１２２の又は対応するキャリアパイプ１２４のほぼ円周方向に延びるさらなる加熱装置１２２を示す。この場合において、加熱要素１２６ａ〜１２６ｅは、最も下方の加熱要素１２６ａだけが加熱装置１２２の下部直線端縁と平行に延びるようにできるだけ等しい互いの距離にある。さらに次の加熱要素１２６ｂは、既に幾分上方に引っ張られ、それゆえ前記下部直線端縁に平行に延びることはもはやない。加熱要素１２６の斜めの外形のため、前記加熱要素の長さがわずかに異なることにここでは注目すべきである。これは、加熱要素の各々ができるだけ等しい量の加熱出力を発生するように、前記加熱要素の抵抗又は断面、特に幅を対応して変化することによって補償されることを意図される。たとえ加熱要素１２６が最上部の加熱要素１２６ｅまで上昇していく長さを持つとしても、加熱装置１２２のこの改良により加えられた突出領域１２８にかかわらず全加熱出力が一定のままであることが同様に可能である。

図５は、本発明による加熱装置２２２のさらなる変形例を示す。この場合においても、複数の加熱要素２２６ａ〜２２６ｄは、管状キャリア２２４上に延びる。三つの下方の加熱要素２２６ａ〜２２６ｃは同一設計を有し、互いに対して平行に延び、またキャリア２２４の下部端縁に対して平行であるが、上部加熱要素２２６ｄは、異なる設計を有する。突出領域２２８の増大した表面積をさらに利用できるようにするために、前記上部加熱要素は、曲がりくねった又は波状の設計を持ち、従ってより大きな表面積を直接カバーする。さらに、加熱要素２２６ｄは、その波状形状によってもう一度相対的に大きい表面積を加熱する。その長さのため、加熱要素２２６ｄの断面、特に幅は、それがかなり高い加熱出力全体を持つように他の加熱要素２２６ａ〜２２６ｃと比較してもう一度減少されることができる。

それゆえ、図５による加熱装置２２２は、加熱装置又はキャリアの拡大した表面積によって全体としてかなり増加した全加熱出力がどのように達成されることができるかの一例である。最上部の加熱要素２２６ｄの対応する構成を与えると、加熱装置２２２の表面出力密度はまた、上部で直線状に切断されかつ加熱要素２２６ａ〜２２６ｃに対応する四つの加熱要素を持つ加熱装置のそれにほぼ対応することができる。

図６は、同じ出願人による２０１３年６月１４日の出願日を持つドイツ特許出願ＤＥ１０２０１３２１１１８０．０から知られているように、異なるポンプ原理を持つさらなるポンプ３１１を概略的に示す。この場合において、ポンプハウジング３１２は、ポンプ室３１６（ここでは示されず）内への入口３１３を持ち、そこではインペラー（同様に示されず）が、入口３１３のちょうど下に、即ちずっと左に配置されている。これは、もう一度図１からのポンプ１１にある程度対応するが、図６のポンプ３１１の場合にはポンプ室３１６、及びポンプ室を包囲する加熱装置３２２は、それがインペラーとは別の方向、即ち右に、特にポンプモーター３２０の方向に延びるように設計され、おそらく前記ポンプモーターを越えてわずかに突出することさえすることができる。特に、加熱装置３２２の突出領域３２８は、インペラーから及び入口３１３から離れて右の方向に突出する。

図６は、加熱装置の突出領域３２８の近くの上部右に、どのようにポンプ室３１６又はポンプハウジング３１２から外への出口３１４がそこで与えられるかを示し、前記出口は、図の平面への送出された液体の循環方向を与えられた下部に示される出口ノズル３１５に案内する。出口ノズル３１５自体から、加熱装置３２２がここでは大きな高さを持つことができないことは明らかである。しかしながら、図１から既に明らかなように、明らかに顕著な突出領域３２８は、実際には出口３１４の領域において図６の上部に与えられることができる。加熱装置３２２は、原則として上記のように又は図２，４及び５に従って設計されることができる。即ち、異なる設計及び／又は配置を有する外側上に加熱要素を嵌合させることができる。

図７〜９による９０°の回転は、各場合において、どのようにポンプ室３１６の外部壁の特別な形状が、このポンプ室壁の主要部分を形成する加熱装置をできるだけ大きく設計するために斜めに切断された加熱装置３２２又は対応して設計された突出領域３２８とともに使用されることができるかを示す。図９は、突出領域が、特に出口３１４又は出口ノズル３１５がポンプ室から分離される領域にもはや全く与えられることができないことをもう一度示す。

図１０〜１２の移動する断面は、加熱装置３２２の外形又は形状をもう一度明らかに示す。特に、前記断面から、どのようにしてそれぞれの最大可能な空間又は外部ポンプ室壁上の最大可能表面積が加熱装置のために使用されるかが明らかである。この場合において、ポンプ室又はポンプハウジングの形状は、ここでは最適化された出口３１４又は出口３１５によって実質的に特徴づけられると思われる。

Claims (14)

1. ポンプハウジング、及び前記ポンプハウジング内のポンプ室を有する、水を伴う電気器具のためのポンプであって、ポンプ室内への少なくとも一つの入口が与えられ、ポンプ室から外への少なくとも一つの出口が与えられているものにおいて、加熱装置が、ポンプ室内に配置されていること、加熱装置が、ポンプ室内又はポンプ室上又はポンプ室の境界部として半径方向に配置するためのものであり、加熱装置が、長手方向軸のまわりの丸い断面を有する種類のパイプの形のキャリアを持ち、キャリアが、少なくとも一つの端で突出領域によって長手方向軸に垂直な平面を越えて突出し、かつアンダーカット領域によってこの平面に沿って又はこの平面の下に延びること、及びポンプが、ポンプの長手方向においてポンプ室内への中央入口を有し、入口が、ポンプのインペラー又は作動車輪に案内し、インペラーから出発して前記インペラーの半径方向外側に、ポンプ室が、環の態様でインペラーを少なくとも部分的に包囲するように設計され、ポンプ室が、インペラーから遠いポンプ室の端でポンプ室の外への出口までポンプの軸方向にインペラーから離れて延び、出口が、ポンプ室の端から延び、加熱装置の突出領域が、円周方向に出口の近く又は出口の正面のポンプ室の領域に配置されていることを特徴とするポンプ。
2. キャリアが、長手方向軸に対して５°〜４５°の角度である断面を有する突出領域を持つ端で斜めに切断されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
3. キャリアの端縁が、肩又は角度なしで、一つの平面で、突出領域を持つ端で、連続的に延びていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
4. キャリアが、円筒形パイプの基本形状を持つことを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
5. 加熱手段が、キャリアの外部面上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
6. 加熱手段が、前記キャリアの表面領域にわたって加熱導体トラックの形で分布されていることを特徴とする請求項５に記載のポンプ。
7. 加熱手段が、突出領域において同一又は一定の表面出力密度を有することを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
8. 加熱装置が、突出領域において同一又は一定の表面出力密度を有することを特徴とする請求項６に記載のポンプ。
9. 加熱手段が、突出領域において同一でない又は異なる表面出力密度を有することを特徴とする請求項５に記載のポンプ。
10. 加熱装置が、突出領域において同一でない又は異なる表面出力密度を有することを特徴とする請求項５に記載のポンプ。
11. ポンプが、インペラーポンプ又はラジアルポンプであることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
12. 加熱装置が、ポンプ室の半径方向外側境界を形成していることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。
13. 加熱装置が、ポンプ室の半径方向外側境界又はケーシング壁の主要領域を形成していることを特徴とする請求項１２に記載のポンプ。
14. 加熱装置が、インペラーの近くに又はインペラーの半径方向外側に、他方の端によって前記インペラーのほぼ軸方向高さで配置され、その他方の端がここで直線状に切断されていることを特徴とする請求項１に記載のポンプ。

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