JP2007321733A - 給水ポンプ用の配管ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、一層のインバータの冷却効率の向上が図れる給水ポンプ用の配管ユニットを提供する。
【解決手段】本発明の配管ユニットは、電装箱１５から配管部材３の上側に形成されるブロック部１０へ向って延びる複数の放熱フィン２０の回りを覆い、該放熱フィン２０の存在する部位に上下端が開放した熱伝導性を有する筒部２２を形成し、同筒部２２の外周面に形成した接触部２３をブロック部１０に接触させ、筒部２２内に通風ファン２５で配管部材３の周囲の低温雰囲気を通風させる構成とした。同構成により、インバータ１７の熱は、放熱フィン２０が筒部２２内を通風する低温雰囲気で十分に冷却されるうえ、通水する水の温度で低温に保たれるブロック部１０へ伝熱されて冷却される。
【選択図】図２

Description

本発明は、給水ポンプと組み合わせて使用される給水ポンプ用の配管ユニットに関する。

自動給水システムには、給水ポンプ、例えば既存の水中ポンプの吐出部に、別途、インバータ付きの配管ユニットを接続することによって、水中ポンプの能力をインバータ制御により可変可能とする方式がある。

こうした方式に用いられる給水ポンプ用の配管ユニットには、ベースに、需要状態を検知するセンサが組み付けられた通水用の配管部材、インバータが内蔵された制御盤（電装箱に相当）を設置した構造が用いられる。そして、配管部材で、給水ポンプの吐出部と、蛇口など需要側につながる中継配管部材との間をつなぎ、インバータを給水ポンプに接続することで、制御盤に内蔵の制御部により、給水ポンプの給水能力が、センサの検出信号にしたがいインバータ制御される。

ところで、インバータは、作動中、かなりの発熱を伴う。そのため、多くは制御盤には、インバータの熱を大気中に放熱させる複数の放熱フィンを設けることが行なわれている（空冷）。

ところが、放熱フィンだけで、インバータの冷却効率を高めるのは難しい。そのため、近時では、特許文献１に開示されているように、放熱フィンの先端部を配管部材に接触させて、配管部材を通る低温の流体（水などの液体）を利用して、放熱フィンを冷却する構造が提案されている。
特開２００１−１３２６２３号公報

給水ポンプ用の配管ユニットは、設置性や取扱性の向上のため、できるだけコンパクトにすることが要求されている。特に複数の放熱フィンは、配管ユニットのスペースを占有する部品なので、同部品の小形化が望まれる。

ところで、放熱フィンの小形化には、インバータの冷却効率を向上が求められるが、特許文献１に開示されているような放熱フィンの先端部を配管部材に接触させた構造を採用しても、まだ冷却効率の向上は十分とはいえない。

そこで、本発明の目的は、一層のインバータの冷却効率の向上が図れる給水ポンプ用の配管ユニットを提供することにある。

請求項１の発明は、上記目的を達成するために、電装箱から配管部材の上側に形成されるブロック部へ向って延びる複数の放熱フィンの回りを覆い、該放熱フィンの存在する部位に上下端が開放した熱伝導性を有する筒部を形成し、同筒部の外周面に形成した接触部をブロック部に接触させ、筒部内に通風ファンで配管部材の周囲の低温雰囲気を通風させる構成とした。

つまり、インバータの熱は、放熱フィンが筒部内を通風する低温雰囲気で十分に冷却されるうえ、通水する水の温度で低温に保たれるブロック部へ伝熱されるという挙動で、効率良く冷却される。

請求項２の発明は、接触部は、ブロック部に対して面接触する接触面を有する構成とした。

請求項３の発明は、接触面とブロック部との間に、弾力性を有する熱伝導性シートが挟み込まれる構成とした。

請求項４の発明は、配管部材のブロック部は、需要状態を検知するセンサが組み付くセンサ取付台とした。

請求項５の発明は、本体部および導管部の周囲は、ベースに組み付くカバー部材により覆われ密閉する構成とした。

本発明によれば、放熱フィンへ伝わるインバータの熱は、筒部内を通風する低温雰囲気で十分に冷却されたり、低温に保たれたブロック部へ伝熱されたりすることで、効率良く冷却される。

それ故、インバータの冷却効率が飛躍的に向上でき、放熱フィンの小形化を図ることができる。

しかも、接触部をブロック部に対して面接触させると、熱伝導で良好な冷却性が確保できる。そのうえ、接触面とブロック部との間に、弾力性を有する熱伝導性シートを挟みこませると、接触面は表面に凹凸のあるブロック部でも密着でき、良好な冷却性を確保し得る。さらに需要状態を検知するセンサが組み付くセンサ取付台をブロック部とすると、配管部材の既に有る部分を利用しての冷却ができる。

特に本体部および導管部の周囲をカバー部材で覆い密閉すると、カバー部材で隔てられた空間内で、放熱フィンを冷却するサイクルが続けられるので、効果的にインバータの冷却ができる。

［一実施形態］
以下、本発明を図１ないし図４に示す一実施形態にもとづいて説明する。

図１および図２は、例えば既存の給水ポンプにつなげて使用される給水ポンプ用の配管ユニットの平断面図および正断面図を示し、図３及び図４は各部の詳細を示していて、同図中１は同配管ユニットの本体部１を示している。

本体部１は、例えば矩形形状に形成されたベース２、同ベース１の上面の図面において右側（一側）に据え付けた通水用の配管部材３、同配管部材３と隣接して左側に据え付けた制御盤１５（本願の電装箱に相当）とを組み合わせて構成されている。

このうち配管部材３は、ベース２の上面に沿って前後方向（図面において）に設置された通水配管部材５を有している。この通水配管部材５の前端部を入口部５ａとし、後端部を出口部５ｂとしている。このうち入口部５ａが、継手、例えばフランジ継手６ａを介して、例えば既に設置されている給水ポンプ、例えば井戸に設置した水中ポンプＰから延びる吐出管７に接続される。出口部６ｂは、継手、例えばフランジ継手６ｂを介して、蛇口など需要側につながる中継配管部材８やアキュムレータ（図示しない）に接続され、井戸水が通水配管部材５を通じて、需要側へ供給されるようにしてある。また通水配管部材５の中間部からは、図３および図４にも示されるように上方へ延びる筒形のブロック部で形成されるセンサ取付台１０が形成されている。このセンサ取付台１０の上端部に形成された取付座部１０ｂには、フランジ結合で、例えば圧力センサ１１と流量センサ１２とを一体にしたセンサユニット１３が設置され、圧力センサ１１、流量センサ１２にて、ポンプ運転状態に相当する、通水配管部材５内を流れる水の圧力や流量を検知する構造としている。またセンサ取付台１０のうち、制御盤１５側へ向く外周部には、図４に示されるように平坦面で形成される被伝熱面１０ａが形成されている。ここでは、被伝熱面１０ａは、取付座部１０ｂが有る部位にだけに形成してある。

制御盤１５は、例えば偏平な箱形のケーシング１６に、ポンプ電源周波数を可変するインバータ１７や、圧力センサ１１および流量センサ１２で検知される需要状態にしたがい水中ポンプＰの能力をインバータ制御する制御部１８を内蔵して構成してある。この制御盤１５は、広い面（背面）を通水配管部材５と並行に配置させて、ベース１の上面に設置してある。なお、１５ａは制御盤１５の設置用脚部を示している。そして、インバータ１７が水中ポンプＰに接続され、需要に応じたポンプ運転、例えば吐出圧一定の運転やポンプ始動・停止などが行なわれるようにしている。

制御盤１５のケーシング背面の略中央には、図３および図４に示されるようにインバータ１７の発熱部（図示しない）に付いている複数の縦形の放熱フィン２０が突き出ている。複数の放熱フィン２０は、いずれも板状をなし、横方向に所定の間隔をおいて並行に配置してある。この放熱フィン群は、隣接するセンサ取付台１０の上段側へ向かって延びている。これで、放熱フィン群の先端部の下部は、センサ取付台１０の被伝達面１０ａと接近する。放熱フィン群の先端側開放部は、同放熱フィン群の先端全体を覆うように取着された高熱伝導性のカバー部材、例えば平板状に成形されたアルミ製の伝熱カバー２１で塞がれている。同伝熱カバー２１の取着には、例えば図３および図４にも示されるように放熱フィン２０の基部から該放熱フィン群の両側へ一対のプレート状の支持壁２０ａを延出させ、放熱フィン群を跨ぐよう、これら支持壁２０ａの先端部間に伝熱カバー２１を固定（例えばねじ止め）させた構造が用いられる。これで、放熱フィン２０の回りは覆われ、放熱フィン２０が存在する部位に、高熱伝導性を有する筒部２２を形成している。すなわち、筒部２２は、放熱フィン２０を取り囲む周壁、つまり支持壁２０ａ、ケーシング１６の背面、伝熱カバー２１で形成される。これで、上下端だけが開口した通風路２２ａを形成している。むろん、筒部２２の構造は、これに限らず、単純に放熱フィン群の先端部に伝熱カバー２１を取着して放熱フィン２０の先端側開放部を覆うといった、放熱フィン２０を支持壁として利用した筒形の構造でもよい。この筒部２２の外周面の一部、すなわち伝熱カバー２１の外表面、ここでは被伝熱面１０ａと向き合う下部側の表面部分を、熱伝導用の接触面２３（本願の接触部）として定めている。また通風路２２ａには、例えば電動式の通風ファン２５が設けられている。通風ファン２５は、下側から上側へ向かって送風が行なえる姿勢で、放熱フィン群中に配置されていて、通風ファン２５が作動すると、筒部２２内に、通水配管部材５の周囲に存在する低温の雰囲気（通水配管を通る水で、通水配管の周囲の空気が冷されることによる）を通風させる構造にしている。こうした筒部２２、通風ファン２５の組み合わせにより、通水配管部材５の周囲の低温の雰囲気を利用して、放熱フィン２５の冷却が効率よく行なえる導管部２６を形成している。

また平坦な面で形成される接触面２３は、図３および図４に示されるようにセンサ取付台１０の被伝熱面１０ａに接触させてある。具体的には、伝熱カバー２１の下側の外表面は、センサ取付台１０の被伝熱面１０ａとの間に、弾力性を有する熱伝導性シート２４を挟み込んで、センサ取付台１０と面接触させてある。これで、放熱フィン２０〜伝熱カバー２１の熱伝導路から、常に低温に保たれるセンサ取付台１０（井戸水による）へ至る経路が形成され、インバータ１０の熱が、通水配管部材５を通る井戸水により冷却される構造にしている。

またベース２上の本体部１を構成する機器（配管部材３、制御盤１５など）の周囲は、ベース２の縁部に脱着可能に組み付く、保護カバー２７（本願のカバー部材に相当）で覆われている。むろん、入口部５ａや出口部５ｂが有る部分だけは、接続配管のために開口させてある。この保護カバー２７により、同カバー２７で隔てられた、限られた空間内で、通風で放熱フィン２２を冷却するサイクルが続けられる構造にしている。

このように構成された配管ユニットは、制御部１８の指令により、圧力センサ１１、流量センサ１２からの検知信号にしたがい、水中ポンプＰがインバータ制御され、吐出圧を一定とする能力可変運転を行なったり、ポンプ始動やポンプ停止を行なったりする。これにより、水中ポンプＰで揚水された井戸水が、需要具合に応じて、需要側へ供給される。

こうしたポンプ運転中、インバータ１７は、かなりの発熱を伴う。この発熱は、インバータ１７を構成する回路基板（図示しない）に接続されている放熱フィン２０や支持壁２０ａや伝熱カバー２１などへ伝わる。

ここで、通風ファン２５は、制御部１８の指令により作動していて、放熱フィン２０に伝わる熱を効率よく逃がしている。

すなわち、通水配管部材５の周囲の雰囲気は、同通水配管部材５を通る水により冷されて低温になっている。通風ファン２５の作動により、同低温の雰囲気は、図２中の矢印ａに示されるように筒部２２の下端の入口部から取り込まれ、筒部２２内を流れる。ここで、複数の放熱ファイン２５、支持壁２０ａおよび伝熱カバー２１は、いずれも高熱伝導性の部材で形成されているから、低温の雰囲気が筒部２２内を通過するときに冷却される。冷却を終えた雰囲気は、図２中の矢印ｂに示されるように筒部２２の上端の下端から導出され、保護カバー２７の天井面を経て、同保護カバー２７の側面に沿って下降し、再び通水配管部材５にて冷される。そして、この冷えた通風配管部材５の周囲の雰囲気が再び筒部２２内へ取り込まれ、放熱ファイン２５、支持壁２０ａおよび伝熱カバー２１を冷却する。

こうした低温雰囲気の流れにより、インバータ１７の熱は、放熱フィン２５や支持壁２０ａや伝熱カバー２１を通じて、効果的に冷却される。

さらにインバータ１７の熱は、伝熱カバー２１から、低温に保たれているセンサ取付台１０（通水配管部材５を通る水により冷されるため）へ伝熱されて冷却される。

したがって、インバータ１７の熱は、こうした低温雰囲気を活用した冷却や低温に保たれたセンサ取付台１０による冷却により、効率よく冷却される。

それ故、インバータ１７の冷却効率を飛躍的に向上させることができ、放熱フィン２５の小形化を図ることができる。特に伝熱カバー２１（接触部）は、センサ取付台１０（ブロック部）に対して面接触させると、伝熱性の向上から、一層、冷却性が確保できる。しかも、伝熱カバー２１の外表面（接触面）とセンサ取付台１０（ブロック部）の被伝熱面１０ａとの間に、熱伝導性シート２４を挟みこませると、凹凸のある表面形状でも、伝熱カバー２１とセンサ取付台１０とを密着させることができ、高い伝熱性能が約束できる。そのうえ、センサ取付台１０に、インバータ１７の熱を伝熱させると、配管部材３の既に有る部分を利用して冷却ができ、伝熱構造は簡単ですむ。

また保護カバー２７でベース２上の機器の周囲を覆うことにより、同保護カバー２７で隔てられた空間内で、低温雰囲気で放熱フィン２５、支持壁２０ａ、伝熱カバー２１を冷却するサイクルが効果的に続けられ、インバータ１７を最も有効的に冷却させることができる。

なお、本発明は上述した一実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施しても構わない。例えば一実施形態では、センサ取付台にインバータの熱を伝熱させたが、これに限らず、他の配管部材の上側へ延びるように形成されたブロック部に対し筒部を接触させて、インバータの熱を配管部材側へ伝熱させてもよい。

本発明の一実施形態に係る給水ポンプ用の配管ユニットを示す平断面図。 同配管ユニットの正断面図。 導管部の構造、該導管部とブロック部とが接触している状態を示す斜視図。 同導管部とブロック部との接触構造を示す分解斜視図。

符号の説明

１…本体部、２…ベース、３…配管部材、１０…センサ取付台（ブロック部）、１３…セサユニット（センサ）、１５…制御盤（電装箱）、１６…ケーシング、１７…インバータ、１８…制御部、２０…放熱フィン、２１…伝熱カバー、２２…筒部、２３…接触面（接触部）、２５…通風ファン、２６…導管部、２７…保護カバー（カバー部材）。

Claims (5)

1. ベースと、同ベースの上面に沿って設けられ、上側にブロック部が形成されるとともに、需要状態を検知するセンサが設けられた通水用の配管部材と、同配管部材と隣接して前記ベースの上面に設けられ、前記センサの検知信号にしたがいポンプ運転をインバータ制御するインバータ内蔵の電装箱とを有して構成される本体部と、
   前記電装箱から前記ブロック部へ延びるように設けられた、前記インバータの熱を放熱する複数の放熱フィンと、
   前記放熱フィンの回りを覆うことによって当該放熱フィンの存在する部位に形成された、上下端が開放した熱伝導性を有する筒部と、該筒部内へ前記配管部材の周囲の低温雰囲気を通風させる通風ファンとを有して構成された導管部と、
   前記筒部の外周面に形成され、前記ブロック部と接触し、前記インバータの熱を前記ブロック部へ伝導させる接触部と
   を具備してなることを特徴とする給水ポンプ用の配管ユニット。
2. 前記接触部は、前記ブロック部に対して面接触する接触面で形成されることを特徴とする請求項１に記載の給水ポンプ用の配管ユニット。
3. 前記接触面とブロック部との間には、弾力性を有する熱伝導性シートが挟み込まれることを特徴とする請求項２に記載の給水ポンプ用の配管ユニット。
4. 前記配管部材のブロック部は、前記需要状態を検知するセンサが組み付くセンサ取付台であることを特徴とする請求項１に記載の給水ポンプ用の配管ユニット。
5. 前記本体部および前導管部の周囲は、前記ベースに組み付くカバー部材により覆われて密閉してあることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか一つに記載の給水ポンプ用の配管ユニット。

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