CN1292071A - 流体机械的性能调整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种调整流体机械的转数并调整流体机械性能的装置。流体机械的性能调整装置由变频器(48)、容纳变频器(48)且与外气保持气密的壳体(46、47)、设置在该壳体上且可保持与外气气密地封闭的电能输入、输出机构(114、115)、及可调整输出频率的旋转式转换开关等的输出频率调整机构构成。

Description

流体机械的性能调整装置

技术领域

本发明涉及一种流体机械的性能调整装置，特别涉及一种适用于冷热水循环等时使用的循环用泵的流体机械的性能调整装置。

背景技术

使用换流器(变频器)控制电动马达的转数的技术已经公知了。该方法不只具有使给水装置产生频繁的载荷变动的用途，即使对于循环用泵等也是极有效的节省能量的方法。

通用的泵没有所需项目的标准。即，不是按照所需项目(流量、扬程)来制造泵的，而是从库存中选出超过所需项目的泵使用。加之，一般在计划所需项目时在流量上要打出富裕量地计算出最大流量，且在配管损失方面富裕量也是逐年变化的。由此，在实际运转中要进行用于抑制流量过大的阀门调整，浪费很大。即使是通过计算式选定的泵也会产生或大或小的浪费。

节省能源的解决办法是要使泵的运转与真正需要的项目(通过现场运转、判断，了解到的必须的最低限度的流量和扬程)相一致，没有浪费地有效地运转。

例如，在现场运转时发现泵容量的富裕量过大时，采用下述方法可达到节省能源的目的。

①将泵换为容量小一个级别的泵。

②对叶轮的外径进行加工，将泵的性能下调到适当值。

但是，上述方法在其它方面的费用的同时，在出现问题时难以提高(复原)泵的性能。与此相对，换流器可简便且可逆地调整泵的性能，因此可彻底地实现节能地运转。

而在现有的泵设备上追加换流器，以达到节能的目的时有下述方法，每种方法均有长处和短处。

①用换流器控制现有的电动泵的方法

(长处)不用改变电动泵的结构。

(短处)泵的周围很可能处于湿气多的场所，不适合设置一般的换流器。因此，希望将换流器内藏在控制盘中。因此，除了换流器之外，必须进行控制盘的改造或按新的设计制造。

②将现有的电动泵换为装有换流器的泵的方法

(长处)不需要对控制盘进行实质性的改造等。

(短处)必须更换整个泵。因此，更换未达到使用年数的现有的泵时，不利于降低成本。

③仅将现有的电动泵的马达换为装有换流器的马达的方法

(长处)仅更换马达就可以了。但是，除了联结器直结型的泵以外，实质上有必要分解、再组装泵部件。实质上不需要改造控制盘等。

(短处)由于要更换使用年限未达到的马达，不利于降低成本。

发明的公开

本发明鉴于上述问题，其目的是提供一种旨在可容易地调整泵的性能，节省能源的技术，即，以提供一种无需实质性地改变现有的泵和控制盘，只需简单地追加换流器，即可调整泵的性能的流体机械的性能调整装置。

为实现上述目的，本发明的第一实施例由以换流器为代表的变频器、容纳变频器且与外气保持气密的壳体、设置在该壳体上且可保持与外气气密地封闭的电能输入、输出机构、及可调整输出频率的输出频率调整机构构成流体机械的性能调整装置。

采用本发明，由于变频器与外气完全隔绝，因此不受泵周边的湿气和室外的雨水的影响。另外采用后述的水冷结构等时，也不用担心在壳体内结露而导致变频器的绝缘性变劣。

另外，输入、输出机构采用所谓的水中电缆时要进行气密处理，杜绝从线芯与绝缘体及绝缘体与电缆的被覆材料之间进入空气。

另外，本发明的流体机械为涡轮式的电动泵时最有效。即，采用通过泵的工作液体冷却变频器的液冷方式时，不会产生结露(夏天使冷水循环会在壳体内结露)等问题，且也无需一般的换流器所必需的空冷扇。

本发明的第一实施例中，沿连接前述泵的配管表面设有将变频器的产生热传导到配管侧的散热机构。其结果，变频器的产生热通过工作液体有效地被散发走了。

本发明的第一实施例中，在壳体上设有散热机构，在散热机构上设有供泵的工作液体通过的通路。其中，散热机构由例如不锈钢制的水冷散热片构成，用旁通配管(旁通管)将泵的工作液体导向散热片上。

另外，本发明的第一实施例中，在变频器的壳体上设有气冷式的散热板。例如，散热机构由铝合金制的联结器导向件构成，随着联结器的旋转产生的气流与联结器导向件相接触，由此实现冷却。在联结器导向件上可设置多个图中未示出的散热扇。

本发明的第一实施例中，可将切换开关设置为分段地、例如5％为一段的分8段地切换输出频率。其结果，用户可以容易地调整流体机械的性能，而且由于不用模拟式的容积旋钮，因此可确实简便地切换性能。使用容积旋钮时需要显示输出频率数的例如液晶显示器等。即，如果调整旋钮，实际上并不知道泵在以怎样的转数运转。与此相对，分段地切换时如果预先知道泵处在该段时的性能，即可简便地进行选择，因此可确实、简便、再现性高地调整泵的性能。

本发明的第一实施例中，容纳变频器的壳体和将壳体安装在泵外面且用水冷却的变频器组合体的壳体实现部件的共通化。其结果，对于新设的泵设备提供例如装有换流器的泵，对于没有达到使用年限的现有的泵设备，可向市场提供个别的、且生产性高，即低成本的机器作为流量调整装置。

本发明的第一实施例中，一旦向变频器供应电能，即开始自动地输出。其结果，一旦接通控制盘的电源切换开关，即可启动流体机械，因此当性能调整装置安装在配管上时，其位置不受约束。例如要安装在孩子淘气手也够不着的位置上，或即使安装在狭小的空间内，由于一旦插入电源流体机械就启动或停止，因此没有妨碍。

本发明不仅是流体机械的性能调整装置，也可以作为调整一般的电动机的机械转数的变频器，特别是，由于确保了气密性，因此在室外的风雨下使用很有效。

另外，本发明的变频器不同于一般通用的换流器，不需要空冷用的电动扇，不用担心由于风扇的故障阻碍冷却。

本发明的第二实施例提供了一种流体机械的性能调整装置，它具有以换流器为代表的变频器、容纳变频器的壳体、设置在该壳体上的电能输入、输出机构、及输出频率调整机构，其中前述壳体具有不使雨水进入程度的防雨型结构。

输出小的换流器一般采用自然空冷型的比较多。此时，不需要水冷构造，其结果，不需要防止结露的对策。由于泵的设置场所多为室外，希望换流器也用防雨型的。

附图的简单说明：

图1是表示使用本发明的流体机械性能调整装置时安装施工的第一实施形态的侧面图。

图2是表示使用本发明的流体机械性能调整装置时安装施工的第二实施形态的侧面图。

图3A和图3B是表示图1所示装置的详细情况的图，图3A是部分剖视的正面图，图3B是侧面图。

图4是沿图3A的Ⅳ-Ⅳ线所作的剖视图。

图5A和图5B是表示图2所示装置的详细情况的图，图5A是部分剖视的正面图，图5B是平面图。

图6是沿图5A的Ⅵ-Ⅵ线所作的剖视图。

图7A和图7B是表示使用本发明的流体机械性能调整装置时安装施工的第三实施形态的图，图7A是侧面图，图7B是沿图7A的VII线所作的向视图。

图8A和图8B是不同于图1至图7B所示装置主体的其它实施形态，图8A是正面图，图8B是侧面图。

图9是表示安装有变频器组合体的全周流型直通泵的剖视图，其中的变频器组合体中，本发明的流体机械的性能调整装置与部件实现共用化。

图10是沿图9的Ⅹ-Ⅹ线所作的剖视图。

图11是托架的平面图。

图12是表示本发明其它实施形态的图，是性能调整装置的纵剖图。

图13A和图13B是表示性能调整装置的外观的图，图13A是正面图，图13B是底视图。

图14是表示使用图12和图13A，13B所示装置时的安装施工形态的图。

图15A和图15B是表示将自然空冷型的性能调整装置安装在配管上时的图，图15A是部分剖视的正面图，图15B是侧面图。

图16A和图16B是表示将水冷型性能调整装置安装在配管上时的图，图16A是部分剖视的正面图，图16B是侧面图。

图17A和图17B是表示将水冷型性能调整装置安装在配管上时其它例子的图，图17A是部分剖视的正面图，图17B是侧面图。

图18是表示直接连接变频器单元和电气部件单元的例子的图。

图19是表示本发明其它形态的图，图19是对应于图8A和图8B的图。

图20A和图20B是表示图19所示单元结构的详细情况的图，图20A是图19所示单元的分解图，图20B是薄板90的立体图。

图21是表示水冷套管型性能调整装置的其它实施例的侧面图。

图22是表示性能调整装置的安装方向的其它实施例的图。

实施本发明的最佳形态

下面参照附图说明本发明流体机械性能调整装置的实施例。

图1表示使用本发明的流体机械性能调整装置时安装施工的第一实施例。符号101是泵单元，泵单元101由设置在共同的基座102上的泵103和电动机104构成。从吸入配管105导入的流体通过吸入侧隔离阀106和短管107，从泵吸入口103a被吸入到泵103内，经过升压后，从泵排出口103b排出。排出的流体再通过单向阀108、排出侧隔离阀109，导向排出配管110。

流体机械的性能调整装置(以下称为调整装置)111经过由热传导性良好的铝合金形成的散热机构112连接到短管107上。

该实施例中，散热结构112通过图中未示出的螺栓与调整装置111固定，同时通过图中未示出的U形螺栓与短管107也固定在一起。

从控制盘113供给的电能从调整装置111的输入机构即输入侧的电缆114导入容纳在调整装置111中的变频器，进行频率变换。变频后的电能从调整装置111的输出机构即输出侧的电缆115供给电动机104。调整装置111在变频过程中伴有损失热，本实施例中，上述损失热通过散热机构112及短管107向泵的工作流体散热。

图2表示使用本发明的调整装置时安装施工的第二实施例。符号101是泵单元，泵单元101由设置在共同的基座102上的泵103和电动机104构成。从吸入配管105导入的流体通过吸入侧隔离阀106和短管107，从泵吸入口103a被吸入到泵103内，经过升压后，从泵排出口103b排出。排出的流体再通过单向阀108、排出侧隔离阀109，导向排出配管110。

从控制盘113供给的电能从调整装置111的输入机构即输入侧的电缆114导入容纳在调整装置111中的变频器，进行频率变换。变频后的电能从调整装置111的输出机构即输出侧的电缆115供给电动机104。

图2的实施例中，散热机构112由不锈钢制的水冷套管构成，通过图中未示出的螺栓与调整装置固定，同时通过L形的安装接头116连接固定在短管107的凸缘螺栓上。泵排出侧的流体通过小配管117导向散热机构112中，通过小配管118回流到泵的吸入侧。

本实施例中，变频过程中产生的损失热通过散热机构112及小配管117、118向泵的工作流体散热。

本实施例进行如图2中虚线119所示的隔热处理。所述隔热处理是在冷热水循环用途等中不使热量从配管表面散发到大气中。此时，由于不能将调整装置111设置在隔热处理119的内侧，因此难以采用图1所示的实施例1，则本实施形态很有效。

图3A和图3B表示图1所示调整装置的详细情况，图3A是部分剖面的正面图，图3B是侧面图。

散热机构112由U形螺栓120固定在短管107上。而输入侧电缆114及输出侧电缆115利用，与例如水中电动泵所使用的水中电缆同样的方法确保调整装置111与外气封闭。另外配置121所表示的O形环，使得外气不能从散热机构112与调整装置111的接触面侵入到调整装置内部。

下面参照图4即沿图3A的Ⅳ-Ⅳ线所作的剖面图，说明调整装置111周边的构造。变频器主体48容纳在由基座46和罩47所构成的壳体内。而且基座46和罩47是由热传导性良好的铝合金构成的，两者之间装有密封部件58，通过图中未示出的螺栓固定，确保与外气封闭。如图4所示地在基座46上设置输入侧电缆114，如图3A所示地在散热机构112上设置输出侧电缆115。

变频器主体48高密封性地固定在基座46上，将其产生的热量传导给基座46。同样地分别高密封性地固定基座46与散热机构112、散热机构112与短管107。其结果，由于变频器产生的热量适当地散热给工作流体，因此不需要一般通用换流器所需的空冷扇等。即，不必担心由于风扇故障引起的冷却不良。另外，利用螺栓55连接基座46和散热机构112。如上所述，由于壳体内与外气隔绝，因此不会发生变频器由于风雨和露水而绝缘性能变劣的现象。

图5A和图5B表示图2所示装置的详细情况，图5A是部分剖面的正面图，图5B是平面图。散热机构112由不锈钢制的水冷式套管构成，备有工作流体的出入口122。另外，输入侧电缆、输出侧电缆和O形环121与图3A所示的例子同样地形成。

下面参照图6即图5AⅥ-Ⅵ线的剖面图，说明本实施例的调整装置111周边的构造。变频器主体48容纳在由基座46和罩47构成的壳体内。而且基座46和罩47之间装有密封部件58，通过图中未示出的螺栓固定，与外气保持封闭。

变频器主体48高密封性地固定在基座46上，其产生的热量传导给基座46。同样地高密封性地固定基座46和散热机构112。其结果，由于变频器产生的热量适当地散热给工作流体，因此不需要一般通用换流器所需的空冷扇等。

棱123有3个作用。其一是提高强度和刚性的作用，使得水冷套管不会因为工作流体的压力而变形。再一个是作为流动导向装置的作用，用于确保工作流体在套管内的滞留时间。还有一个是通过增加与工作流体的接触面积，提高散热效果的作用。采用本实施例即使如前所述那样地在配管周边进行隔热处理，也可容易、有效地使装置冷却。

下面参照图7A和图7B，说明使用本发明的调整装置时安装施工的第三实施例。图7A是表示整体构成的侧面图，图7B是图7AⅦ的向视图。第三实施例基本的构成与第一和第二实施例相同。但是第三实施例采用气冷式调整装置111，该调整装置利用联结泵103和马达104的联结器126旋转时所产生的气流。

如图7B所示，一般在联结器126的周围设置用于防止事故的防护装置，但本实施例中将该防护装置活用为散热机构112。

其中，防护装置(散热机构)112为铝合金制成，且为了提高利用前述气流的空冷效果，设置多个空冷用棱(散热片)128。由于壳体外围的构造与第一和第二实施例相同，因此也耐屋外的风雨。

下面说明图8A和图8B所示的实施例。图8A和图8B是与图1至图7A所示装置主体不同的实施例，图8A是正面图，图8B是侧面图。简单地说，本实施例的不同之处仅在于：本实施例的输出侧电缆115设置在基座46上。

由于输出侧电缆不必设置在散热机构上，因此结构更加简单。本实施例的装置适用于水冷套管型，也可应用于空冷型。

另外，图3A，3B、图5A，5B和图8A，8B中，用符号124表示的螺旋夹式盖通过图中未示出的O形环确保与外气封闭。上述盖内设有输出变频机构。例如，旋转式分段转换开关，可适当调节流体机械的转数。

如图中未示出的，本发明没有设置用于开-关变频器的输出的相当于转换开关的部件。即，一旦将电能供给变频器，该变频器即开始自动地输出。但是将装置安装在配管上时的位置不受制约。例如，防止孩子淘气，要安装在手够不着的位置上，或安装在狭小的空间中，切换电源，流体机械即开始运转或停止，都没有任何障碍。

下面参照图9至图11，说明为了使本发明的装置尽可能少的部件共用化，而将变频器设置为一体的泵的实施例。

在说明图9至图11的泵的实施例之前，先简单地叙述所述共用化的优点，对于新设的泵设备而言，提供图9至图11所示的换流器安装泵，可向耐用年数未达到的既设泵设备提供流量调整装置，可实现产品的产业化、低成本化。且可节省能源的机器容易进入市场。图9是表示安装本发明的流体机械的性能调整装置与部件共用化的变频器组合体的全周流型直道泵(in-line)的剖面图，图10是图9沿Ⅹ-Ⅹ线的剖面图。

本实施例所示的全周流型电动泵具有泵壳1、容纳在该泵壳1内的防水马达6和固定在该防水马达6的主轴7的端部的叶轮8。泵壳1是由泵壳外筒2、用法兰盘61、62分别连接在该泵壳外筒2两端的吸入壳体3和排出壳体4构成的。法兰盘61、62构成将吸入壳体3和排出壳体4等不同部件固定在外筒2上的固定机构。泵壳外筒2、吸入壳体3和排出壳体4是由不锈钢等构成的板金形成的。

在外筒2的外侧面安装有托架45。而托架45上安装有变频器组合体50。变频器组合体50由安装在托架45上的基座46、安装在基座46上的罩47、及被基座46和罩47包围起来的变频器主体48构成。

在前述托架45上形成用于电连接防水马达6和变频器主体48的孔45a。托架45、基座46及罩47分别由铝合金制成的良好的热导体构成。托架45上形成有用于通过冷却变频器主体48的冷却液的冷却液通孔45b。

另一方面，防水马达6包括定子13、设置在该定子13外周的马达机架外体14、焊接固定在马达机架外体14的两个开放端的马达机架侧板15，16、嵌装在定子13内周地焊接固定在上述马达机架侧板15，16上的罐体17。可旋转地容纳在定子13内的转子18热套固定在主轴7上。在马达机架外体14与外筒2之间形成环状空间(流路)40。

防水马达6的马达机架侧板16上装有将流体沿半径方向从外导向内部的导向部件11。导向部件11上固定有容纳叶轮8的内壳12。另外，导向部件11的外周部装有密封部件13。

导向部件11的内端设有衬圈51，该衬圈51与叶轮8的前部(吸入口侧)相滑动。内壳12基本呈圆顶形，覆盖住防水马达泵6的主轴7的轴端。其内壳12带有导引从叶轮8排出的流体的导流片或由涡螺形成的导向装置12a。另外，内壳12的前端部设有空气通孔12b。

导线套20焊接固定在马达机架外体14上，从马达机架外体14内的线圈通过所述导线套20将导线引出到外部，通过托架45上的孔45a、基座46上的导线取出孔46a连接到基座46和罩47内的变频器主体48上。再将基座46和罩47内的变频器主体48的导线与电源电缆63相连。在前述外筒2上形成孔2a，将前述导线套20插入该孔2a中。

下面说明叶轮8侧的轴承周边部的情况。

在轴承托架21上设置辐射轴承22和固定侧推力轴承23。辐射轴承22的端面还作为固定侧推力的滑动部件。在夹着辐射轴承22与固定侧推力轴承23的两侧设有作为旋转侧推力的滑动部件的旋转侧推力轴承24和旋转侧推力轴承25。旋转侧推力轴承24固定在推力盘26上，该推力盘26通过键固定在主轴7上。旋转侧推力轴承25固定在推力盘27上，该推力盘27通过键固定在主轴7上。

前述轴承托架21通过弹性材料制成的O形环29插入设置在马达机架侧板16上的凹窝(in-low)中。而轴承托架21通过弹性材料制成的垫片30连接到马达机架的侧板16上。图中的31是形成与辐射轴承22相滑动的部件的轴套。

下面说明叶轮相反侧的轴承周边部的情况。

在轴承托架32上设置辐射轴承33。图中的34是形成与辐射轴承33相滑动的部件的轴套，轴套34连接到垫圈35上，该垫圈35通过设置在主轴7端部的螺钉和双螺母36固定。轴承托架32通过弹性材料制成的O形环37插入设置在马达机架侧板15上的凹窝中。从而轴承托架32连接到马达机架的侧板15上。

此外，支柱43焊接在马达机架外体14上，其支柱43与外筒2通过焊接固定在一起。通过变频器主体48将防水马达6的转数设定在4000rpm以上。

下面简单说明图9所示的全周流型泵的作用，从连接在吸入壳体3上的吸入喷嘴3a吸入的流体通过吸入壳体3，流入外筒2和防水马达6的马达机架外体14之间形成的环状流路40中，通过该流路40，经导向部件11导引，导入叶轮8内。从叶轮8排出的流体经过导向装置12a，从连接到排出壳体4上的排出喷嘴4a排出。

本实施例中，在变频器组合体50与泵壳外筒2之间设置托架45。托架45具有调整安装尺寸的作用，将其设定为比变频器组合体50的基座46还小的形状。因为托架45是小型的部件，因此即使其种类多也不会影响生产性。

如图9所示，将设置螺栓52的2个固定部件53以所定间隔焊接固定在一起。另一方面，如图11所示，在托架45两端形成切口45c。使托架45两端的切口45c嵌合在前述固定部件53上之后，将螺母54拧入螺栓52中，从而将托架45固定在外筒2上。

下面说明将变频器组合体50固定在电动泵上的方法。

首先，将变频器主体48装入基座46和罩47内，单独组装变频器组合体50。组装变频器组合体50之后，固定托架45和变频器组合体50。如图10所示，将螺栓55从托架45侧拧入变频器组合体50的基座46中，从而进行所述固定，该操作可在变频器组合体50的外部进行。固定托架45与变频器组合体50之后，将托架45的切口45c嵌合在固定部件53上，通过将螺母54拧入螺栓52中，使托架45固定在电动泵的外筒2上。

如上所述，变频器组合体50是由安装在托架45上的基座46、安装在基座46上的罩47、被基座46和罩47围起来的变频器主体48构成的。其结果，可单独组装变频器组合体50。从而，托架45和变频器组合体50的固定可在变频器组合体50的外部进行。而且，固定托架45和变频器组合体50之后，可固定托架45和电动泵的外筒2。除了单独保养变频器主体48时以外，罩47和基座46原则上不必分解。即，将变频器安装在泵上、拆除变频器时，高集成电路等不会露在外面。一般为了减少高集成电路和电基板沾染尘土和污垢，本结构是很有效的。

本实施例中，为了电连接防水马达6和变频器主体48，在托架45上设置孔45a。其结果可顺利地安装变频器组合体50和电动泵。

本实施例中，托架45、基座46和罩47均由热的良导体，特别是铝合金制成。此种变频器主要靠泵的工作液体冷却，使用铝合金是很合适的。另外，材料通过使用金属，可屏蔽变频器发出的辐射噪音。特别是因为托架是金属的，可屏蔽变频器两侧的高次谐波噪音。

本实施例中，在托架45上形成通过冷却液的冷却液通孔45b。通常，变频器是通过泵的工作液体冷却的。但是，例如，工作液体处于高温时，变频器的冷却不好。此时，在托架45上设置冷却液通过用的孔45b，使冷却液从外部其它途径通过，可顺利地实现充分冷却变频器的功能。

本实施例中，在电动泵的外筒2和托架45的间隙、或托架45和基座46的间隙或基座46和罩47的间隙之间装入改善热传导性的材料。一旦部件之间有间隙，其间由于充满空气所以热传导性差，冷却不好。本实施例在部件之间的间隙里装入液体状的聚硅酮等改善热传导性的材料。

本实施例中，分别在电动泵的外筒2和托架45之间、托架45和基座46之间、及基座46和罩47之间设置用于保持气密的密封部件56，57，58。其结果，水蒸气侵入容纳变频器主体48的壳体内，该水蒸气在泵的工作液体的作用下冷却凝结，不必担心腐蚀变频器。

此外，本实施例的泵组合体包括设置在防水马达6的定子13的外周部的马达机架外体14、与马达机架外体14的外周面之间形成环状空间40的外筒2、包含将工作液体导入环状空间40的叶轮8的泵部、由设置在外筒2的轴向端部，用于固定吸入壳体3和排出壳体4等不同部件的法兰61，62构成的固定机构，该泵组合体中，将变频器组合体50固定在电动泵的外筒2的外周部，沿轴向在位于外筒2的轴向端部的固定机构(61，62)后面设置该变频器组合体50的一部分。

图12及图13A，13B是表示调整装置111其它实施形态的图。图12是调整装置111的纵剖图，图13A和图13B是表示调整装置111的外观的图，图13A是正面图，图13B是底视图。

如图12所示，变频器主体48容纳在基座46A和罩47A构成的壳体中。基座46A和罩47A是由热传导性良好的铝合金构成，两者之间通过密封部件58由图中未示出的螺栓固定，变频器主体48高密封性地固定在基座46A上。基座46A的底部装有空冷用的风扇46a，该空冷用的风扇46a将伴随变频器的变换损失所产生的热量散发到大气中。而且基座46A的床部(地面侧)设有用于空气进入的孔46b。

罩47A的天井部(地面的相反侧)以例如图示的形式设有换气管71，雨水难以进入，而空气可自由进出。

按如上所述的结构，变频器(换流器)的产生热

(i)通过空冷用风扇46a散热的同时，

(ii)由于壳体内的热风可与外气直接交换，可有效地散热。

即，壳体内的空气由于产生热而温度上升，由于其比重(密度)变小，被导向天井部，通过换气管71向外排出。排出部分的空气吸引外气通过基座46A上的孔46b来补充。其结果，换流器的产生热可有效地向外气排出。

可配合调整装置111的辅助部件的安装位置和安装方向等，适当地选择前述换气管71的形状和位置，及空气进入孔46b的位置等。

万一，即使雨水从换气管71进来了，出于种种原因在壳体内凝结时，水也可以通过基座46A上的孔46b排出到外面，可基本没有妨碍地继续使用。

即使没有设置前述换气管71，但冷却充分的情况下气密地制造壳体。此时，无论从任何方向下多大的雨，雨水也不会侵入壳体内部。

因此，如果使用水中电缆作为电源的输入、输出机构，性能调整装置也可没入水中。将其用作例如水中电动泵的性能调整都很合适，加之变频器的冷却方面也很适合。

如图12、图13A和图13B所示，输入侧电缆114和输出侧电缆115固定在基座46A上。

图14表示使用图12及图13A、图13B所示的调整装置时安装施工的形态。符号101是泵单元，泵单元101由直通泵103A和电动机104A构成。从吸入配管105导入的流体通过吸入侧隔离阀106和短管107，从泵吸入口103a被吸入到泵103内，经过升压后，从泵排出口103b排出。排出的流体再通过单向阀108、排出侧隔离阀109，导向排出配管110。

从控制盘113供给的电能从调整装置111的输入机构即输入侧的电缆114导入容纳在调整装置111中的变频器，进行频率变换。变频后的电能从调整装置111的输出机构即输出侧的电缆115供给电动机104A。调整装置111在变频过程中伴有损失热，本实施例中，上述损失热通过空冷用风扇46a散热的同时，由于壳体(由基座46A和罩47A构成)内的热风直接与外气交换而有效地散热。

下面参照图15A至图17B说明使用带状部件将容纳变频器的壳体安装在辅助部件上的实施形态。

流体机械为水泵时，调整装置111也可以安装在与泵相连的配管上。因为，配管(软管也可以)必然连接在水泵上，安装空间方面都很合适。

图15A和图15B是表示自然空冷型调整装置111安装在配管上的图，图15A是部分剖视的正面图，图15B是侧面图。自然空冷时，辅助部件也可以不是配管，也可以是例如树和柱状的部件。

该实施例中，用螺栓73将安装扁钢72(例如由不锈钢制的薄板构成)固定在壳体上，通过如图所示的夹紧螺钉74以适当的连接压力将壳体固定在直径为D的配管75上。在壳体与配管75之间如果装入例如橡胶和海绵那样的缓冲材料76，会改善安装时的稳定性。

使用所述带状部件，将壳体安装在辅助部件上时要特别改变施工后的配管，该方法不费事，很简便。

图16A和图16B是表示将水冷型调整装置111安装在配管上的图，图16A是部分剖视的正面图，图16B是侧面图。图16A和图16B所示的例子中，变频器的产生热通过配管表面散热给工作液体。安装扁钢72的结构与图15A、图15B所示的相同。

壳体(由基座46A和罩47A构成)与配管直接接触时的冷却效果最好，如果根据配管直径的种类分别准备性能调整装置，的确会影响生产性。因此，如图16A和图16B所示的那样，在壳体和配管75之间装入安装托架80。此时，安装托架80用作尺寸吸收部件。这样，一种调整装置111可对应于多种配管直径，即例如直径32，40，50，65，80，100，125，150，200mm的9种配管直径。

一种选择是托架80用热传导性良好的铝合金制作的方法。此时，托架80的制作方法最好使用拔出成形金型来拔出成形。拔出成形的托架80的长度方向与电动泵的工作液体流经的配管的长度方向相适合。

另一种选择是托架(尺寸吸收部件)例如采用自硬化性的树脂，用安装扁钢暂时固定壳体和配管后，向间隙中注入树脂，使之硬化的方法。此时在树脂中混入金属粉末等，可改善其热传导性。

作为其它方法，可用热传导性好的橡胶那样的弹性体制成托架，或者也可以选择热传导性好的粘土那样的塑性体。

可在扁钢那样的安装部件的一部分上设置弹簧作用的某部件，夹紧螺钉即使松动，仍然可以使壳体和配管牢固地密封。另外，由被称为带的橡胶带那样的弹性体构成也很有效。

图17A和图17B是表示将水冷型调整装置111安装在配管上时其它例子的图，图17A是部分剖视的正面图，图17B是侧面图。本例中是不希望向配管散热的水冷结构。适于例如，用隔热材料缠绕在配管周围(保温套处理)的情况。安装扁钢的结构与图15A，15B和图16A，图16B所示的相同，在壳体(由基座46A和罩47A构成)和配管75周围的隔热材料78之间夹入水冷套管81地固定。冷却水被导入水冷套管81中，从而可有效地冷却变频器。也可以将泵工作液体的一部分导入冷却水中，另外，当工作液体处于高温时，可将水道水导入别的途径。

如图16A，16B和图17A，17B所示的例子那样，由于本发明使同一调整装置111适合配管的条件，可到处使用，因此施工时的自由度高。

本发明不仅作为流体机械的性能调整装置，而且作为变频器单元的意义也很深远。即，在室外使用也很耐用。

用于容纳变频器的壳体，该壳体在其它方面的使用方法也很多。一般地，电气部件由于雨水和湿气而绝缘抵抗性降低，容易发生故障。由于本发明可将这样的电气部件放置在密封壳体中，因此可避免产生故障。

另外，由于可以更换前述性能调整装置中的机构，因此从部件的共用化观点来看生产性很好。

另外，有时必须在变频器的输入侧设置用于对抗高次谐波的AC电抗器和线路噪音(。

因此，如图18所示，本发明的一个实施例中的变频器单元200直接与由AC电抗器和噪音过滤器构成的电气部件单元210相连。

变频器单元200及电气部件单元210与图16A，16B所示的壳体和托架的结构相同。变频器放置在变频器单元200内，AC电抗器和噪音过滤器放置在电气部件单元210内。

电动泵和泵周边机器的结构与图1所示的例子相同。

将变频器单元(性能调整装置)设置在现有的控制盘和电动泵之间时，根据现场的情况，有必要实施防止线路噪音的对策。本发明不必为了设置噪音过滤器而改造控制盘，由于可将电气部件单元一并设置在例如配管上，因此十分便利。

下面参照图19和图20A，20B，进一步说明本发明其它的实施形态。图19是对应图8A和图8B的图。图20A和图20B是图19所示单元结构的详细说明图，图20A是图19所示单元结构的分解图，图20B是薄板90的立体图。变频器主体48放置在由基座46和罩47构成的壳体内。由铝合金制成的托架80上设有符合配管75的曲率的曲面80a。

但是，配管的曲率(直径)由于制造上的误差、和表面上的裂纹、锈蚀造成的偏差，在各种情况下有微小的差异。

因此，如果微观地看，直接安装托架和配管时会产生间隙，形成冷却不好的现象，其程度在不同的情况下是各种各样的。

本发明为了有效地弥补该间隙，在其间装入薄板。薄板90由热传导性良好的铜制成，其板厚为0．2～0．5mm，是易于产生塑性变形的软板。例如薄板90可作成如图20A所示的波浪状。

将该薄板90装入托架80与配管75之间，拧入安装扁钢72(参照图17A，17B)，在安装面上施加用于使板变形的面压力，板的变形弥补了上述间隙，其结果，托架与配管以大面积通过热连接在一起。因此，即使配管的曲率有些许偏差，发热体产生的热量也可有效地散热到配管侧。

为了更加有效，还可以在铜板的两侧涂布聚硅酮等填充材料。总算可以弥补上残存的间隙，进一步提高热传导性。为了缓和两面聚硅酮涂布的不均匀性，可如图20B所示地在薄板90上设置孔90a。通过拧入安装扁钢72可有效地将聚硅酮均匀地涂布在两面。

图21是水冷套管型调整装置111的其它实施例的图。

符合市场销售的规范的钢管(例如SGP等)外径的立式机型，其性能调整装置(变频器单元)111安装在外周部。即，基座板96设置在市场销售的规范的钢管95的一端，抽气阀97设置在另一端。调整装置111安装在钢管95的外周部。从钢管95下部注入的冷却水带走调整装置111内变频器的热量，从上部导出。电动泵和泵周边机器的结构与图1所示的例子相同。

图22A和图22B是表示性能调整装置111的安装方向的其它实施例的图，图22A是正面图，图22B是侧面图。

L形接头92通过螺栓93固定在变频器的基座46上。L形接头92包括止挡部92a，用于防止安装扁钢72脱落，其材料为不锈钢制的钢板。L形接头92朝向配管75的中心位置，由定位螺栓93固定。此外，L形接头92距配管表面2～3mm，其结果，可防止具有弹簧作用的带松弛。

采用如上所述的本发明，可在室外环境中不受下雨和露水影响地使以变频器为主要部件的流体机械的性能调整装置成为节省能源的装置。

此外，由于不用一般换流器所必需的空冷用电动扇，因此可提高其可靠性。又由于可在同一调整装置中安装多个冷却机构，因此可对应于现场的情况按需施工。

另外，由于易于转数切换，因此可节省能源。又由于部件的共用性好，因此生产性良好。

此外，如前所述，本发明具有节省能源的优点。

工业上的可利用性

本发明适用于使用冷热水循环等的循环泵的流体机械。

Claims (32)

1、一种流体机械的性能调整装置，其特征在于：其是由变频器、容纳变频器且与外气保持气密的壳体、设置在该壳体上且可保持与外气气密地封闭的电能输入、输出机构、及可调整输出频率的输出频率调整机构构成。

2、如权利要求1所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，前述流体机械是涡轮式的电动泵。

3、如权利要求2所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，沿连接前述泵的配管表面，设有将前述变频器的产生热传导到配管侧的散热机构。

4、如权利要求2所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，在前述壳体上设有散热机构，在该散热机构上设有供泵的工作液体通过的通路。

5、如权利要求1或2所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述壳体上设有气冷式的散热板。

6、如权利要求1-5中任意一项所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述输出频率调整机构是分段的切换开关。

7、如权利要求1-6中任意一个所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述壳体安装在泵的外部，它与水冷的变频器组合体实现通用部件化。

8、如权利要求1-7中任意一项所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，一旦电能供给前述变频器，即开始自动输出。

9、一种流体机械的性能调整装置，它具有变频器、容纳变频器的壳体、设置在该壳体上的电能输入、输出机构、及输出频率调整机构，其特征在于，前述壳体至少具有不使雨水进入的防雨型结构。

10、如权利要求9所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述壳体内部设有不产生露水的防止结露机构。

11、如权利要求9或10所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述壳体的结构可确保与外气气密地封闭。

12、如权利要求9或10所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述壳体的上部具有雨水难于进入，但空气可自由进出的结构。

13、如权利要求9或10所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述壳体的下部设有孔。

14、如权利要求9-13中任意一项所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，前述壳体的外面设有用于散热的风扇。

15、如权利要求9-14中任意一项所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，使用带状部件将前述壳体安装在辅助部件上。

16、如权利要求9-15中任意一项所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，流体机械为电动泵时，直接或者间接地与该电动泵连接，将壳体连接到使该电动泵的工作液体流动的部件上。

17、如权利要求16所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，在使该工作液体流动的部件和前述壳体之间设置尺寸吸收部件。

18、如权利要求17所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，前述尺寸吸收部件是通过铝合金的拔出成形制成的，其长度方向与电动泵的工作液体流动的配管的长度方向相一致。

19、如权利要求17所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，前述尺寸吸收部件是在自硬化性树脂中混入金属粉形成的。

20、如权利要求17所述的电动泵的性能调整装置，其特征在于，前述尺寸吸收部件是在橡胶那样的弹性体上设置改善热传导性部件而成的。

21、如权利要求15-20中任意一项所述的流体机械的性能调整装置，其特征在于，在安装前述壳体和带状部件的部分处，设置具有弹簧作用的另一部件。

22、一种变频器元件，它由变频器、容纳变频器且与外气保持气密的壳体、设置在该壳体上且可保持与外气气密地封闭的电能输入、输出机构、及可调整输出频率的输出频率调整机构构成。

23、一种变频器元件，它包括变频器、容纳变频器的壳体、设置在该壳体上的电能输入。输出机构、及输出频率调整机构，其特征在于，前述壳体具有至少不使雨水进入的防雨型结构。

24、一种电气部件元件，其特征在于，它具有容纳怕雨水和湿气的电气部件且与外气保持气密的壳体、设置在该壳体上且可保持与外气气密地封闭的电能输入、输出机构。

25、如权利要求24所述的电气部件单元，其特征在于，前述壳体与如权利要求1-21中任意一项所述的流体机械的性能调整装置，或如权利要求22或23所述的变频器单元所使用的壳体实现通用部件化。

26、如权利要求24或25所述的电气部件单元，其特征在于，前述电气部件是用于对抗高次谐波的AC电抗器或用于减轻线路噪音的噪音过滤器。

27、如权利要求26所述的电气部件单元，其特征在于，通过各自的电能输入、输出机构，如权利要求24-26中任意一项所述的电气部件单元与如权利要求22或23所述的变频器单元直接连接。

28、一种发热体的冷却方法，其特征在于，装有使变频器那样的发热体或安装该发热体的部件与冷却机构之间的安装面上形成凹凸形状的薄板。

29、如权利要求28所述的发热体的冷却方法，其特征在于，使前述薄板形成波浪形。

30、如权利要求28或29所述的发热体的冷却方法，其特征在于，在前述薄板上设置多个孔，在薄板的里侧表面涂布液状的导热材料。

31、如权利要求28-30中任意一项所述的发热体的冷却方法，其特征在于，前述薄板由铜板构成。

32、如权利要求28-31中任意一项所述的发热体的冷却方法，其特征在于，前述冷却机构是供泵的工作液体流动的配管。

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