JP2005133645A - キャビネット型給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数台のインバータを有するキャビネット型給水装置において、インバータの冷却効果をあげ、制御部のメンテナンス性能を向上させる。
【解決手段】カバーにより通風路を設けたヒートシンク通風方向に2台のインバータを配置し、その両端のカバー部に各インバータの運転に連動して運転するファンを配置し、それぞれのインバータ運転時に通風方向が反転するようにしたことにより、どちらのインバータに対しても同様の冷却効果を得ることができるようにする。インバータ部をヒートシンク面がキャビネット背面と平行となるように設置し、キャビネット背面の冷却ファンが配置される位置にギャラリを設け、ギャラリとファンの間にゴムスポンジ等の圧縮性のある材料により形成されたダクトを設け、インバータ冷却用通風路を形成する。制御部をキャビネット本体から引き出し式とし、さらに、インバータ部を回転させる機構を設け、メンテナンス性能を向上させる。
【選択図】図１

Description

この発明は給水装置において、インバータ類を適宜冷却する構造に関する。

キャビネット型給水装置は、そのほとんどがポンプ回転数を変化させるためにインバータまたはこれに類する装置を内蔵している。これらを総称してインバータ類と呼ぶ。一般にインバータ類は半導体スイッチング素子などにより構成されており、通電時に発熱する。このため、インバータ類にはヒートシンクおよび冷却ファンなどの冷却装置を用いこれを冷却する。従来、キャビネット型給水装置におけるインバータ類の冷却には、様々な方法が採用されている。たとえば、
Ａ）インバータを直接配管上に配置することにより冷却する方式。
Ｂ）インバータヒートシンクに配管の水を誘導して通水することで冷却する方式。
Ｃ）インバータをヒートシンクと冷却ファンで強制空冷する方式、
この場合、キャビネット内の温度が上昇するため、キャビネットにギャラリもしくはギャラリに排気ファンを設けてキャビネット内空気を入れ替える方式〔Ｃ−１〕や、特開２００２−２１１２９号公報に記載されるように、キャビネット内に循環流を形成してキャビネット内の空気を冷却する方式〔Ｃ−２〕がある。

まず、Ａの場合には、冷却効果は非常に大きいが、インバータを他の制御回路と分離して配置する必要があり、キャビネット内の配線が複雑になるほか、制御部筐体構造も複雑となり、コストアップにつながる。

Ｂの場合も冷却効果は高いが、インバータヒートシンク部に通水するための配管が必要となるため、構造が複雑となるため高コストであり、また、制御部に通水することから水漏れや通水管に対する結露などによる不良発生の可能性がある。

Ｃ−１の場合、キャビネット内のもう一つの発熱部であるモータの発生する熱の影響もあるため、キャビネット内の空気を十分に冷却するためには、かなりの換気量が必要となる。そのため、インバータを十分冷却するためには、ヒートシンクの能力を向上させるか、冷却ファンの換気能力を向上させる必要があり、コストアップとなる。また、ギャラリを設ける必要があるため、外部への騒音や水、粉塵の浸入についても不利である。

Ｃ−２の場合、外部への騒音については有利であるが、モータの出力が大きくなった場合、内部循環では十分に空気を冷却することができず、インバータを冷却するためには、こちらもヒートシンクの能力向上や循環風量の増加、キャビネットの大型化など、コストアップ、製品性能低下につながる対策が必要となる。

２台以上の複数台のインバータを一つの冷却ファン上に配置し、冷却に利用することは、従来より使用されてきた。その場合に、それぞれのインバータに連動するファンを配置する場合もあった。しかし、従来技術では、ヒートシンクの通風方向に対し複数台のインバータを配置した際には、風の流れは1方向に流していた。これは主に、制御部またはキャビネット内で、吸気から排気の方向を限定するため、および、冷却ファンの個数を削減することによるコストダウンを狙ったためである。この場合、通風方向に対して末端部に配置されたインバータの冷却効果は、先頭部付近に配置されたインバータの冷却効果に対して低くなるため、このインバータを十分冷却するためには、ヒートシンクの能力向上または冷却ファンの能力向上が必要となる。

また、風の流れを一方向とすることにより、冷却ファンは通常1個（1組）しか使用しない。この場合、そのファンが故障した場合にはすべてのインバータの運転が停止してしまう。
特開２０００−２１１２９号公報

このように従来のキャビネット型給水装置においては、
（１）大出力のインバータ，ポンプをできるだけ小型のキャビネットに収納する。
（２）騒音の発生を極力抑える。
（３）メンテナンス性の高い製品とする。
ことが課題となる。これを解決するためには、いかに簡単な構造で効率よく発熱部を冷却できるかがテーマとなる。

まず、インバータの配置について、この発明では、インバータを効率よく冷却するために、カバーにより通風路を設けたヒートシンク通風方向に2台のインバータを配置し、その両端のカバー部に各インバータの運転に連動して運転するファンを配置し、それぞれのインバータ運転時に通風方向が反転するようにしたことにより、どちらのインバータに対しても同様の冷却効果を得ることができるようにした。すなはち、2台のポンプ、圧力タンク、インバータを内蔵する制御装置、配管、圧力検出装置、バルブ類をキャビネットに収納し、各ポンプが交互に運転を行うキャビネット型給水装置であって、カバー等により通風路を設けたヒートシンク上に2台のインバータを配置し、そのヒートシンクにそれぞれのインバータに連動して運転するファンをそれぞれ設け、強制空冷を行うインバータ冷却装置において、２台のファンを前記ヒートシンクの両端に配置し、各インバータ運転時にヒートシンク内に流れる風の方向を反転させるようにした。この構成において、２台のインバータが同時に運転することはない。

この構成により、小さいヒートシンク、少ない風量で効率よくインバータを冷却できる。また、ファンにフィルタ等を装着した際には、運転ごとに通風方向が変わることにより、目詰まり抑制効果も期待できる。

次に、インバータ部配置について、インバータ部をヒートシンク面がキャビネット背面と平行となるように設置し、キャビネット背面の冷却ファンが配置される位置にギャラリを設けた構造とした。また、ギャラリとファンの間にゴムスポンジ等の圧縮性のある材料により形成された簡易ダクトまたは枠を設け、これにファンを配置したヒートシンク部を押し当てることによりインバータ冷却用通風路を形成した。

このような構造とすることで、インバータ冷却のためヒートシンクを通過させる空気としてキャビネット外気を直接使用することができ、ヒートシンク冷却後の排気を直接キャビネット外に放出することができるため、非常に効率よくインバータの冷却を行うことができる。これにより、ヒートシンクの容量を低下することができ、経済的である。
また、ヒートシンク冷却用のファンにより吸気、排気を兼用することができ、経済的である。

また、外気はカバーされたヒートシンク内のみを通過するため、制御部への水や粉塵の進入の心配もなく、騒音発生源であるモータから遠い位置にギャラリが配置されることから、ギャラリによる騒音漏洩の影響も非常に軽微である。

さらに、上記配置において、消耗部品であるファンの交換等を考慮に入れ、制御部をキャビネット本体から引き出し式とした。これにより、ファンは交換可能となるが、ファンとギャラリとの接合について問題が生じる。これを解決する方法として、ファンにフランジ金具を取り付け、ギャラリ部に貼り付けたゴムスポンジ等の圧縮性材料で形成したダクトにこれを押し付けるようにした。

上記構成により、制御部をスライドさせることによるメンテナンス性能向上と同時に、制御部収納時に気密性の高い通風路が形成される構造を実現できた。上記の一連の配置方法により、簡単な部材で効果的にインバータを冷却するための外気吸入、排気口および冷却空気通風路を形成することが可能となった。また、ファンは制御部側に配置させるため、制御部を引き出した状態でもインバータ部の冷却が可能である。

さらに、インバータ部を回転させる機構を設けたことにより、インバータのメンテナンスも容易に行うことができる。すなはち、インバータ部を、背面と平行位置から、ヒートシンク通風方向と平行な軸により回転させる機構を設ける。この機構により、引き出し後の制御部において、インバータ部を回転させ点検し、必要に応じて修理、部品交換等をすることができる。

上述した一連の発明により、以下の効果を得られる。
（１）外気の利用、冷却空気流れ方向反転によりインバータ部を効率よく冷却できることにより、ヒートシンク容量、冷却ファン容量を抑えることができ、制御部を小型化できるとともに価格も抑えられる。
（２）外気の利用をインバータ冷却用ヒートシンク内のみに限定することで、インバータ部冷却能力が向上し、ヒートシンク容量、冷却ファン容量を抑えることができ、制御部を小型化できるとともに価格も抑えられる。
（３）外気の利用をインバータ冷却用ヒートシンク内のみに限定することで、キャビネット外部の水や粉塵が制御部等へ浸入する恐れなくインバータ部の冷却を行うことができる。
（４）ギャラリをヒートシンク用通風路のみに設けることで、モータ騒音の漏洩を極力抑えてインバータ部の冷却を行うことができる。
（５）カバーをかぶせたヒートシンク、冷却ファンを搭載した引出式の制御部とゴムスポンジ等の圧縮性材料による簡単なダクト（枠）により、非常に簡単に外気の給排気風路を形成することができるため、吸気ファンや排気ファンや特別なダクトを設けることなく外気によるインバータ冷却を行うことができ、制御部を小型化できる。
（６）これらの効果により、小型、低コスト、低騒音のキャビネット型給水装置を提供できる。

図１および２に、キャビネット型給水装置１のカバー２に、通風路３を設けたヒートシンク４の通風方向に、2台のインバータ５，５′を配置し、その両端のカバー部に、各インバータ５，５′の運転に連動して運転するファン６、６′を配置したものを、模式的に示す。

特に図１において、ヒートシンク部はギャラリ７、７′を設けたキャビネット背面と平行に設置し、ヒートシンク４とキャビネット背面ギャラリ７，７′部間にファン６，６′を配置し、インバータ部冷却にキャビネット外気を直接取り込み、排気をキャビネット外に直接排出する。

ギャラリ７，７′とファン６，６′の間に、ゴムスポンジ等の圧縮性のある材料により形成されたダクト８、８′を設け、これにファンを配置したヒートシンク部を押し当てることによりインバータ冷却用通風路を形成する。２個のファンは、それぞれのインバータ運転時に通風方向が反転するように運転され、それぞれのダクト８、８′及びギャラリ７、７′を通して、機外の冷気をヒートシンク４の通風路に送り込むとともに、キャビネット内の熱気を機外に排出する。図３および４はファン６を運転した場合のヒートシンク４を通る風の流れ９と、ファン６′を運転した場合のヒートシンク４を逆に通る風の流れ９′とを模式的に示す。

図５に、キャビネット型給水装置１において、制御部１０をキャビネット本体から引き出し構造１１としたものを示す。

図６に、引き出し構造１１内で、ヒートシンク４の通風方向と平行に設けた回転軸１２により、インバータ部を背面と平行方向から、ヒートシンク通風方向と平行な軸により回転させる機構を備えたものを示す。このように、制御部を引出し式にし、かつインバータ部を回転させる機構を設けたことにより、インバータのメンテナンスを容易に行うことができる。

図７，８及び９に、この発明のキャビネット型給水装置の外観を、正面図、側面図および背面図として、模式的に示す。給水装置１はキャビネット内に、制御部１０により運転制御される２個のポンプモータ１３，１３′、圧力タンク１４、複合バルブ１５および逆流防止器１６を備え、キャビネットの背面には、ギャラリ７，７′が配置されている。

この発明のキャビネット型給水装置の制御部を、上部より見た断面図を示す。 図１の側面から見た断面図である。 この発明において、ヒートシンクを通る風の流れの方向を示す正面図である。 図３のヒートシンクの側断面図を示す。 制御部をキャビネット本体から引き出し構造としたものを示す。 制御部をキャビネット本体から引き出し構造とし、且つ移転可能としたものを示す。 この発明のキャビネット型給水装置の正面図である。 この発明のキャビネット型給水装置の側面図である。 この発明のキャビネット型給水装置の背面図である。

符号の説明

１ キャビネット型給水装置
２ カバー
３ 通風路３
４ ヒートシンク
５，５′ インバータ
６，６′ ファン
７，７′ ギャラリ
８、８′ ダクト
９、９′ 風の流れ
１０ 制御部
１１ 引出し構造
１２ 回転軸
１３、１３′ ポンプモータ
１４ 圧力タンク
１５ 複合バルブ
１６ 逆流防止器

Claims (5)

1. 2台のポンプ、圧力タンク、インバータを内蔵する制御装置、配管、圧力検出装置、バルブ類をキャビネットに収納し、各ポンプが交互に運転を行うキャビネット型給水装置であって、カバー等により通風路を設けたヒートシンク上に2台のインバータを配置し、そのヒートシンクにそれぞれのインバータに連動して運転するファンをそれぞれ設け、強制空冷を行うインバータ冷却装置において、２台のファンを前記ヒートシンクの両端に配置し、各インバータ運転時にヒートシンク内に流れる風の方向を反転させるようにしたことを特徴とする、キャビネット型給水装置。
2. ヒートシンク部をギャラリを設けたキャビネット背面と平行に設置し、ヒートシンクとキャビネット背面ギャラリ部間にファンを配置し、インバータ部冷却にキャビネット外気を直接取り込み、排気をキャビネット外に直接排出することを特徴とする、請求項１に記載のキャビネット型給水装置。
3. ギャラリとファンの間にゴムスポンジ等の圧縮性のある材料により形成されたダクトを設け、これにファンを配置したヒートシンク部を押し当てることによりインバータ冷却用通風路を形成したことを特徴とする、請求項１に記載のキャビネット型給水装置。
4. 請求項１乃至３の内１項に記載したキャビネット型給水装置において、制御部をキャビネット本体から引き出し構造としたことを特徴とする、キャビネット型給水装置。
5. インバータ部を、背面と平行位置から、ヒートシンク通風方向と平行な軸により回転させる機構を備えた制御装置を有する、請求項４に記載のキャビネット型給水装置。

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