JP2004084508A - 電動ポンプ装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ステンレス鋼板で構成した圧力タンク1の上に部品取付用の平坦部201,202とポンプカバー受け部226を設けた固定基板200を被せて設置し、この固定基板にポンプ部2とポンプカバー9を搭載して固定した。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動ポンプ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動式の電動ポンプ装置は、ケーシング内に収容した羽根車を電動機により回転させてポンプ作用を行うポンプ部と、このポンプ部で加圧した水を蓄水して水栓に給水する圧力タンクと、この圧力タンク内の圧力(蓄水量)に応じて前記電動機の運転/停止を制御する制御装置と、ポンプカバーを備え、前記ポンプ部と制御装置を前記圧力タンクの上部に位置させて設置し、これらを前記ポンプカバーで覆うように該ポンプカバーを前記圧力タンクの上部に設置する構成である。
【0003】
圧力タンクは、深絞り加工用普通鋼板を使用して絞り加工によって形成したドラム部と鏡板を溶接結合して構成し、ポンプカバーを支持用のカバー支持リングで略固定化し取り付けることにより、ポンプカバーの取り付け安定性,圧力タンクへの傷付き防止,振動・騒音の低減および輸送時の積載荷重をポンプ本体と梱包箱に分散させるように構成している。
【0004】
また、圧力タンクを形成する深絞り加工用普通鋼板は、絞り加工における伸びが良いことから、ドラム部の天井部を球冠形状に絞り込んだ後に該球冠部を更にポンプ部取り付け用に凸部張り出し、天井部の大部分を平面形状に加工することができた。
【0005】
更に、普通鋼板製の圧力タンクは、取り付けボルトを圧力タンクの内面から外側に突出すように挿入し、取り付けボルトの取り付け根元をプロジェクション溶接で固定し、その取り付けボルトに螺合するナットでポンプ部や電動機を締め付けて固定していた。
【0006】
更に、普通鋼板製の圧力タンクは、前記取り付けボルト以外にも、電源線を固定するブッシュを取り付けるブッシュ座や圧力タンク内の圧力を検知する圧力スイッチを取り付けるための導圧管も溶接して取り付けている。
【0007】
しかしながら、このような普通鋼板製の圧力タンクは、内面および外面を防錆用の塗装を施すことが必要である。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
このように普通鋼板を絞り加工して形成したドラム部と鏡板を溶接結合して構成した圧力タンクは、各種部品の取り付け座を一体的に形成したり、取り付けボルトを起立させた状態で溶接して固定したり、導圧管を溶接して取り付けたりすることができた。
【0009】
しかしながら、このような普通鋼板製の圧力タンクは、内面および外面を防錆のために塗装することが必要であることから、生産性が悪く、また、塗装に不備があると腐食して寿命が短くなる問題がある。
【0010】
塗装しなくても錆びない圧力タンクは、ステンレス鋼板を使用して形成することにより得ることができるが、ステンレス鋼板は絞り加工時の加工硬化が大きくなり、天井部(頭部)を球冠形状に絞り込んだ後に亀裂防止のために該球冠部を部分的な凹部押し込み形状としなければならず、部品取付けのために天井部の大部分を平面形状とすることが困難である。
【0011】
従って、このように天井部の大部分を平面形状に成形できないステンレス鋼板製の圧力タンクでは、ポンプ部やその他の部品を座り良く搭載して固定することが難いという問題がある。
【0012】
ステンレス鋼板製の圧力タンクにすると、隙間腐食防止や、溶接の熱影響による組織変化により孔食腐食に至ることを防止するために、圧力タンクの内面からの溶接による部品(取り付けボルトや導圧管や電源線固定用のブッシュ座など)の固定は避けなければならない。
【0013】
本発明の目的は、生産性が良く、長寿命の圧力タンクを使用すると共に各種の部品を前記圧力タンクの上部に安定した姿勢で取り付けることができる電動ポンプ装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ケーシング内に設けた羽根車を電動機により回転させてポンプ作用を行うポンプ部と、このポンプ部で加圧した水を蓄水する圧力タンクと、前記電動機の運転を制御する制御装置と、ポンプカバーを備え、前記ポンプ部と制御装置を前記圧力タンクの上側に位置させて設置し、これらを前記ポンプカバーで覆うように該ポンプカバーを前記圧力タンクの上部に設置する電動ポンプ装置において、
前記圧力タンクをステンレス鋼板で構成し、ポンプ部や制御装置を取り付ける平坦部とポンプカバー受け部を形成した固定基板を前記圧力タンクの上面を覆うように該圧力タンクに被せて設置し、この固定基板の前記ポンプカバー受け部に前記ポンプカバーを搭載したことを特徴とする。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。本発明の実施の形態の特徴を分かり易くするために従来の電動ポンプ装置を対比しながら説明する。図1〜図5は本発明の電動ポンプ装置の実施の形態を示し、図6〜図8は従来の電動ポンプ装置を示している。
【0016】
図1〜図5に示すように、本発明の実施の形態における電動ポンプ装置は、圧力タンク1と、この圧力タンク1の上に設置した固定基板200と、この固定基板200上に設置したポンプ部2と気水分離室部3と吸込室部4と吸込継手5と吐出ニップル6と圧力センサー7と制御装置8と、これらを覆うポンプカバー9と、前記ポンプ部2により揚水して圧力タンク1に蓄水した水を水栓へ給水する給水配管を接続するために該圧力タンク1の側面に設けた吐出フランジ10と、設置用の脚部101と、電源線102を備える。
【0017】
圧力タンク1は、ステンレス鋼板を絞り加工して形成したドラム部11と合成樹脂を成型して形成した鏡板12を巻締め結合して構成する。圧力タンク1を構成するドラム11は、素材であるステンレス鋼板が絞り加工時の加工硬化が大きいことから、天井部(頭部)を球冠形状(半球状)に絞り込んだ後に亀裂防止のために該天井部に部分的な押し込み凹部を形成する。
【0018】
このような圧力タンク1のドラム部11の天井部には部品を安定した姿勢で取り付けるための平坦面を形成することが困難であることから、圧力タンク1とは別部材の固定基板200を該圧力タンク1の上面の少なくとも一部を覆うように被せて設置する。この固定基板200は、詳細は後述するが、その上部に各種の部品を安定な姿勢に搭載して設置する平坦部(取付座や固定座)や受け部を備える。
【0019】
ポンプ部2は、羽根車21と、この羽根車21を収容するケーシング22と、このケーシング22の前面を閉じるケーシングカバー23と、前記羽根車21を回転させる電動機24を備え、前記固定基板200上に設置する。前記ケーシング22は、吸込口部221と吐出口部22b2備える。前記電動機24は、連続的に変速する回転速度制御を実現するために好都合なインバータ駆動電動機を使用する。このポンプ部2は、ウェスコポンプと称される形式のものである。なお、この実施の形態では、代表的なポンプであるウェスコポンプを例示するが、本発明はウェスコポンプに限定されるものではない。また、電動機24は、給電波形制御(位相制御や間歇給電など)によって実質的に連続的な変速制御を行うことができる誘導電動機を使用しても良い。
【0020】
気水分離室部3は、ポンプ部2のケーシング22における吐出口部222に連通するように該ケーシング22にねじ止めして固定し、吐出ニップル6を介して圧力タンク1の流入口に連通させる。この気水分離室3は、上部に、ねじ込み式の呼び水給水用栓31を備える。この呼び水給水用栓31は、取り外して気水分離室部3内に呼び水を給水した後に再び取り付けるように使用する。
【0021】
給水室部4は、吸い込み側流路内に逆止弁41を備え、ポンプケーシング22の吸込口部221と吸込継手5を連通するように取り付ける。前記逆止弁41は、吸込口部221からケーシング22内への水の流れを許すが、その逆向きの流れを阻止するように作動する。
【0022】
吸込継手5は、揚水配管を接続するものであり、固定基板200に取り付けて固定する。
【0023】
吐出ニップル6は、気水分離室部3と圧力タンク1を接続する。
【0024】
圧力センサ7は、圧力タンク1内の圧力を検出することができるように吐出ニップル6に接続して取り付ける。この圧力センサ7は、圧力タンク1内の圧力に比例した圧力検出信号を発生する特性のものであり、図示説明は省略するが、例えば、電気コイルと該磁気コイルに作用する磁気コアを備え、磁気コアを圧力タンク1内の圧力に応動させて該圧力に応じて電気コイルへの作用の程度を変えることにより該電気コイルのインダクタンスの大きさを変化させ、このインダクタンスの大きさに応じて変化する電気信号を圧力検出信号として出力するように構成する。
【0025】
制御装置8は、前記圧力センサ7から出力される圧力検出信号を入力し、入力した圧力検出信号に応じて前記ポンプ部2の電動機24の運転/停止と運転時の回転速度を変速制御する。電動機24としてインバータ駆動電動機を使用する構成では、この制御装置8は、電動機24に給電するインバータを内蔵し、圧力センサ7から入力する圧力検出信号に応じてインバータ出力電圧の発生の有無(電動機24の運転/停止に相当)およびインバータ出力電圧の大きさや周波数の変更(電動機24の回転速度の変速に相当)の制御を実行する。
【0026】
ポンプカバー9は、圧力タンク1の上の固定基板200上に設置した前記ポンプ部2と気水分離室部3と吸込室部4と吸込継手5と吐出ニップル6と圧力センサー7と制御装置8を覆うように該固定基板200に取り付ける。
【0027】
吐出フランジ10は、圧力タンク1内の蓄水を水栓に給水する給水配管を接続するために該圧力タンク1の下部に位置するようにドラム部11の側面に取り付ける。
【0028】
脚部101は、合成樹脂を成型して圧力タンク1の鏡板12とは別体に形成し、この鏡板12の外側の外周縁部と該鏡板12とドラム部11の巻締め結合部の外周縁に嵌着することにより圧力タンク1の底部に取り付けるように構成する。
【0029】
この電動ポンプ装置の揚水及び蓄水運転は、ポンプ部2の電動機24を運転して羽根車21を回転させることにより行う。まず、自吸運転を行い、自吸運転が終了すると揚水運転に移行する。
【0030】
自吸運転では、ケーシング22内の羽根車21の回転によって吐出口部222から気水分離室部内3の呼び水が還流して空気分を吐出ニップル6から圧力タンク1内へ排出する。これにより、ケーシング22の吸込口部221から上流側の空気が徐々に抜けて水が満たされて行く。そして、全部に水が満たされると自吸運転が終了して揚水運転に移行する。
【0031】
揚水運転では、吸い上げた水を吐出ニップル6を通して圧力タンク1内に蓄水し、吐出フランジ10を介して給水配管に送り出す。かかる揚水運転で、給水配管につながる水栓(流路)が閉じられると、圧力タンク1内の圧力が上昇する。圧力センサ7は、この圧力を圧力検出信号に変換して出力する。そして、制御装置8は、圧力センサ7から出力される圧力検出信号に基づいて電動機24の運転/停止および回転速度の制御を実行する。
【0032】
次に、この実施の形態における電動ポンプ装置の動作について、図5を参照して具体的に説明する。
【0033】
運転待機(圧力タンク1内の圧力が上限値以上でポンプ部2の電動機24が停止している)状態において、T1で水栓を開いて水を使い始めると、圧力タンク1に蓄水された水が流出して圧力センサー7の圧力検出信号(圧力タンク1内の圧力)が(c)のように徐々に低下し、ポンプ吐出圧力も(b)のように徐々に低下する。そして、運転開始圧力(下限値)に到達した時点T2で電動機24の運転を開始して揚水する。水栓の開度、つまり水の使用量と揚水量の差に応じて圧力タンク1内の蓄水量(圧力)が増減して圧力センサー7から出力される圧力検出信号が変化することから、制御装置8は、この圧力検出信号を参照して電動機24の回転速度を変速することにより、ポンプ吐出圧力(b)を一定値に保持するような運転制御を実行する。
【0034】
T3にて水の使用量を減じて揚水量が使用量より多くなると圧力タンク1内の蓄水量が増加して圧力が上昇し、圧力センサー7の圧力検出信号が上昇するので、制御装置8は、電動機24の回転速度を減じてポンプ吐出圧力を一定に保持するように制御する。同様に、T4で水の使用量を増加させた場合、T5で水の使用量を一定とした場合も、各々の状況に応じて圧力センサー7の圧力検出信号が変化することから、制御装置8は、この圧力検出信号に応じて電動機24の回転速度を変えてポンプ吐出圧力を一定とする運転制御を実行する。
【0035】
そして、T6にて水栓を閉じて水の使用を終了すると、圧力タンク1への蓄水量が急増して圧力センサー7から出力される圧力検出信号が急上昇するので、制御装置8は、電動機24の回転速度を急速に減速する。その後、水使用の有無を判定するために、T7において電動機24の回転速度を若干上げた後、T8からT9間で電動機24の回転速度を一定に保持し、この間、圧力センサー7の圧力検出信号が低下方向への変化がないことを確認してT9で電動機24の回転を停止して待機状態とする。
【0036】
次に、この実施の形態における電動ポンプ装置の特徴について説明する。
まず、従来の電動ポンプ装置について、図6〜図8を参照して説明する。
圧力タンク300のドラム部301は、素材が深絞り加工用普通鋼板であることから、伸びが良く、加工硬化も少ないために、天井部(頭部)を球冠形状(球状)に絞り込んだ後に球状をなす天井部を更に凸状に張り出させてポンプ部310の電動機311を取り付ける取り付け用の平面部302を形成することができる。この平面部302は、ドラム部301の天井部の大部分を占める大きさである。
【0037】
この平面部302にポンプ部310の電動機311を取り付ける取り付けボルト321,322は、平面部302に穴をあけ、ドラム部301の内側から取り付けボルト321,322を挿入して平面部302上に起立させ、この取り付けボルト321,322の付け根をプロジェクション溶接にてドラム部301に固定している。
【0038】
また、電動機311等に電力を供給する電源用電線を固定する電線用ブッシュを取り付ける支持座331および圧力スイッチ341を取り付ける導圧管342は、圧力タンク300のドラム部301に溶接にて固定している。
【0039】
このように構成したドラム部301の下部の開口部には、鏡板303を嵌着して両者を溶接結合している。その後、圧力タンク300の内外面を合成樹脂焼付塗装を施して防錆することにより該圧力タンク300を部品として完成するようにしている。
【0040】
これに対して、本発明の実施の形態における電動ポンプ装置は、溶接工程および塗装工程を省略するために、圧力ポンプ1をステンレス鋼板を絞り加工て形成したドラム部11と合成樹脂を成型して形成した鏡板12を巻締め結合して構成している。
【0041】
そして、ステンレス鋼板を絞り加工して形成するドラム部11は、その天井部に各種部品を安定した姿勢で取り付ける平坦面を形成することが困難であることから、圧力タンク1とは別部材の固定基板200を圧力タンク1の上面の少なくとも一部を覆うように被せて設置し、この固定基板9上に各種部品を取り付けるように構成している。
【0042】
この固定基板200は、図4に示すように、ポンプ部2における電動機24の取付座として機能させる平坦部201,202およびボルト通し穴203,204と、電動機24の荷重受座として機能させる平坦部205を備える。平坦部201,202は電動機24の取付脚241,242をボルト,ナット206,207で締め付けて固定するように使用し、平坦部205は、電動機24の後部を載置して該電動機24の荷重の一部(主として後部の荷重)を受けるように使用する。従って、電動機24は、この3個所の平坦部によって座り良く、安定した姿勢で堅固に取り付けることができる。
【0043】
固定基板200は、更に、電動機24の回転速度を変速する制御装置8の取付座として機能させる平坦部208と止めねじボスとして機能させる平坦部209を備える。平坦部208は、制御装置8を座り良く搭載するように使用し、平坦部209は、平坦部208に搭載した制御装置8を固定する止めねじ210を螺着するために使用する。従って、制御装置8は、平坦部208上に安定した姿勢で堅固に取り付けることができる。
【0044】
固定基板200は、更に、制御装置8において発生する高調波の放出を抑制する高調波抑制リアクトル81の取付座として機能させる平坦部211と止めねじ穴212,213を備える。平坦部211は、高調波抑制リアクトル81を座り良く搭載するように使用し、止めねじ穴212,213は、平坦部211に搭載した高調波抑制リアクトル81を固定する止めねじ214を螺着するために使用する。従って、高調波抑制リアクトル81は、平坦部211上に安定した姿勢で堅固に取り付けることができる。
【0045】
固定基板200は、更に、吸込継手5の取付座として機能させる平坦部215およびボルト通し穴216,217を備える。平坦部215は、吸込継手5を座り良く搭載するように使用し、ボルト通し穴216,217は、平坦部215に搭載した吸込継手5をボルト,ナット218,219で締め付けて固定するように使用する。従って、吸込継手5は、平坦部215に安定した姿勢で堅固に取り付けることができる。
【0046】
固定基板200は、更に、電源線102を固定する固定座として機能させる平坦部220と止めねじ穴221と、アース線を取り付けるアース取付金具を取り付ける取付座として機能させる平坦部222と止めねじ穴223を備える。平坦部220と止めねじ穴221は、電源線102を固定する固定具1021を止めねじ224によって取り付けて固定するように使用し、平坦部222と止めねじ穴223は、図示説明は省略するが、アース線を取り付けるためのアース取付金具を止めねじによって取り付けるように使用する。従って、電気配線関係も容易且つ安定した姿勢で確実に取り付けることが可能である。
【0047】
また、この固定基板200は、気水分離室3と圧力タンク1を接続する吐出ニップル6を貫通させる吐出ニップル貫通窓225を備える。
【0048】
このような平坦部を備える固定基板200は、合成樹脂を成型することによって形成する。ステンレス鋼板とは違って任意の形状に形成することができるので、天井部の大部分を使用して任意の形態の平坦部を容易に設けることができる。
【0049】
また、合成樹脂製の固定基板200は、断熱性に優れているので、電動機24,制御装置8,高調波抑制リアクトル81等の電気部品で発生した熱が圧力タンク1に伝播するのを抑制する。ステンレス鋼板製の圧力タンク1は、使用する水の水質によっては腐食が発生する恐れがある。腐食の発生および進行は、温度が高くなる程活発になる傾向があることから、電気部品で発生した熱が圧力タンク1に伝播しないように断熱する機能をもつ合成樹脂製の固定基板200は、腐食防止の面からも極めて有効な部品である。また、圧力タンク1と各電気部品の温度差により、各電気部品への結露水付着も防止することができることから、電気部品の保護にもなる。
【0050】
更に、固定基板200は、圧力タンク1と各搭載部品を空間的に隔離するので、お互いのもらい錆を防止することができ、各部品の長寿命化につながる。
【0051】
また、固定基板200は、ポンプカバー9の取付座として機能するポンプカバー受け部226と止めねじボス227を備える。このポンプカバー受け部226は、固定基板200の外周縁部に環状の凹形の溝を形成して構成する。このポンプカバー受け部(溝)226は、合成樹脂を成型して固定基板200を形成するときに一体的に形成することにより、部品数を少なくすることができると共に丈夫に形成することができ、更には、固定基板200の全体的な強度を高めるように機能する。
【0052】
ポンプカバー9は、その外周下端部を前記ポンプカバー受け部226の溝に嵌入するように載置して取り付けることにより、安定した姿勢で確実に取り付けることができる。そして、ポンプカバー9の側面から貫通させた止めねじ(図示省略)を前記止めねじボス227に螺着して該ポンプカバー9を固定する。
【0053】
このようなポンプカバー9の安定した確実な取り付け支持により、圧力タンク1への傷付き防止,振動・騒音の低減および積載荷重をポンプ本体と梱包箱に分散させることができるため、大幅な工数低減と梱包の簡略化を図ることができ、コスト低減に非常に有効な手段となる。
【0054】
ポンプカバー9は、鋼板等で形成した強度的に丈夫な部材である。輸送時に梱包箱が重ね積みされても破損すること無く耐えることができる。また、固定基板9は合成樹脂製であるが、その大部分がポンプカバー9によって覆われることになり、従って、外表面が直射日光や風雨にさらされるのが少なく、耐候性の面で好都合である。
【0055】
【発明の効果】
本発明は、圧力タンクをステンレス鋼板で構成し、ポンプ部や制御装置を取り付ける平坦部とポンプカバー受け部を形成した固定基板を前記圧力タンクの上面を覆うように該圧力タンクに被せて設置し、この固定基板の前記ポンプカバー受け部に前記ポンプカバーを搭載するように取り付ける構成であるので、生産性が良く、長寿命の圧力タンクを使用すると共に各種の部品を前記圧力タンクの上部に安定した姿勢に取り付けることができる電動ポンプ装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である電動ポンプ装置の縦断正面図である。
【図2】図1に示した電動ポンプ装置の右側面図である。
【図3】図1に示した電動ポンプ装置のポンプカバーを外して該電動ポンプ装置を上から見た平面図である。
【図4】図1に示した電動ポンプ装置における固定基板の斜視図である。
【図5】図1に示した電動ポンプ装置の運転開始から停止するまでを時系列的に示した運転特性図である。
【図6】従来の電動ポンプ装置の縦断正面図である。
【図7】図6に示した電動ポンプ装置の右側面図である。
【図8】図6に示した電動ポンプ装置における圧力タンクの縦断側面図である。
【符号の説明】
1…圧力タンク、11…ドラム部、12…鏡板、2…ポンプ部、24…電動機、5…吸込継手、8…制御装置、81…高調波抑制リアクトル、9…ポンプカバー、200…固定基板、201,202,208,209,211,215,220,222…平坦部、203,204,216,217…ボルト通し穴、212,213,221,223…止めねじ穴、225…吐出ニップル貫通窓、226…ポンプカバー受け部、227…止めねじボス。
Claims (9)
- ケーシング内に設けた羽根車を電動機により回転させてポンプ作用を行うポンプ部と、このポンプ部で加圧した水を蓄水する圧力タンクと、前記電動機の運転を制御する制御装置と、ポンプカバーを備え、前記ポンプ部と制御装置を前記圧力タンクの上側に位置させて設置し、これらを前記ポンプカバーで覆うように該ポンプカバーを前記圧力タンクの上部に設置する電動ポンプ装置において、
前記圧力タンクをステンレス鋼板で構成し、ポンプ部や制御装置を取り付ける平坦部とポンプカバー受け部を形成した固定基板を前記圧力タンクの上面を覆うように該圧力タンクに被せて設置し、この固定基板の前記ポンプカバー受け部に前記ポンプカバーを搭載したことを特徴とするポンプ装置。 - 請求項1において、前記固定基板に、前記平坦部として、前記電動機の取付座および荷重受け座を設けたことを特徴とするポンプ装置。
- 請求項1または2において、前記固定基板に、前記平坦部として、前記制御装置で発生した高調波の放出を抑制する高調波抑制リアクトルの取付座を設けたことを特徴とするポンプ装置。
- 請求項1〜3の1項において、前記固定基板に、前記平坦部として、吸込継手の取付座を設けたことを特徴とするポンプ装置。
- 請求項1〜4の1項において、前記固定基板に、前記平坦部として、電源線の固定座を設けたことを特徴とするポンプ装置。
- 請求項1〜5の1項において、前記固定基板に、アース線を取り付けるアース取付金具を取り付ける取付座を設けたことを特徴とするポンプ装置。
- 請求項1〜6の1項において、前記固定基板は、合成樹脂を成型して形成したことを特徴とするポンプ装置。
- 請求項1〜7の1項において、前記ポンプカバー受け部は、前記ポンプカバーの外周下端部を嵌入する凹形の溝を前記固定基板の外周縁に設けて構成したことを特徴とするポンプ装置。
- 請求項1〜8の1項において、前記固定基板と前記ポンプカバーをねじで結合して固定したことを特徴とするポンプ装置。
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