JP2015095967A - 制御盤及びポンプ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大型とすることなく、高い放熱性を有する制御盤及びポンプ装置を提供することを目的としている。【解決手段】方形状のベース４と、ベース４上に配置されたポンプ６と、内部と連通する開口部３６ａを背面３３に有する筐体２１、開口部３６ａに配置される発熱体４１、並びに、開口部３６ａ及び発熱体４１の上方に設けられ、筐体２１側から離間する方向に一次側の空気を二次側に送風する送風装置２５、を備える制御盤１０と、を備えるポンプ装置１とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、インバータが用いられる制御盤及び制御盤を用いたポンプ装置に関する。

現在、ポンプを制御盤により制御することで、自動給水するポンプ装置が知られている。このようなポンプ装置は、ベース上にポンプ及び制御盤を配置し、さらにベース上をカバーで覆う構成（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）が知られている。このようなポンプ装置に用いられる制御盤は、制御基板、インバータ、漏電ブレーカー、ノイズフィルタ、直流リアクトル、マグネットコンタクタ及び冷却ファン等の電気部品をその内部に備え、ベース上に配置される。

特許第３８３０２０９号公報 特開２００９−０１３７９９号公報

上述した制御盤では、以下の問題があった。即ち、このような制御盤及びポンプ装置は、据付面積の低減及び小型化の要求から、省スペース化、ベース上に密集して配置される。また、外部環境にポンプや制御盤が曝されることを防止するために、ベース上がカバーで覆われる構成である。

このため、ポンプ装置は、カバー内が高温となるという問題がある。また、ポンプ装置が、給湯用に用いられる場合には、カバー内がより高温となるという問題がある。カバー内が高温となると、制御盤内の放熱効率が低下し、制御盤内の各電気部品の寿命の低下を招くという問題がある。

また、インバータには、熱による影響を防止するために、所定の温度を検知すると、さらなる温度上昇を避けるために低出力によりポンプを駆動する機能及び運転を停止する機能を有している。このため、カバー内及び制御盤内が高温となると、インバータが低出力でポンプを駆動することから、ポンプの性能が低下する虞や、ポンプの駆動を停止し、断水となる虞もある。

そこで、本発明は、大型とすることなく、高い放熱性を有する制御盤及びポンプ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の制御盤及びポンプ装置は次のように構成されている。

本発明の一態様として、制御盤は、内部と連通する開口部を背面に有する筐体と、前記開口部に配置される発熱体と、前記開口部及び前記発熱体の上方に設けられ、前記筐体側から離間する方向に一次側の空気を二次側に送風する送風装置と、を備える。

本発明の一態様として、ポンプ装置は、方形状のベースと、前記ベース上に配置されたポンプと、内部と連通する開口部を背面に有する筐体、前記開口部に配置される発熱体、並びに、前記開口部及び前記発熱体の上方に設けられ、前記筐体側から離間する方向に一次側の空気を二次側に送風する送風装置、を具備する制御盤と、を備える。

本発明によれば、大型とすることなく、高い放熱性を有する制御盤及びポンプ装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施の形態に係るポンプ装置の構成を示す正面図。 同ポンプ装置の構成を示す上面図。 同ポンプ装置の構成を示す側面図。 同ポンプ装置に用いられる制御盤の構成を一部分解して示す斜視図。 同制御盤に用いられるファン装置の構成を模式的に示す斜視図。 同制御盤に用いられるインバータの構成を示す平面図。

以下、本発明の一実施の形態に係るポンプ装置１を、図１乃至図６を用いて説明する。
図１は本発明の一実施の形態に係るポンプ装置１の構成を示す正面図、図２はポンプ装置１の構成を示す上面図、図３はポンプ装置１の構成を示す側面図、図４はポンプ装置１に用いられる制御盤１０の構成を一部分解して示す斜視図、図５は制御盤１０に用いられるファン装置２５の構成を下方から示す斜視図、図６は制御盤１０に用いられるインバータ２３の構成を示す平面図である。なお、図１中、Ｆは空気の流れを示す。

図１乃至図３に示すように、ポンプ装置１は、ベース４と、ベース４の上部を覆うカバー５と、複数のポンプ６と、ポンプ６に接続さるモータ７と、ポンプ６に接続された吐出管８と、吐出管８に接続されたアキュムレータ９と、制御盤１０と、を備えている。なお、説明の便宜上、図１及び図３において、カバー５を二点鎖線で示すとともに、図２においては、カバー５を省略してポンプ装置１を示す。

ベース４は、方形状、さらに言えば長方形の板状に形成され、その上部に、カバー５、ポンプ６、アキュムレータ９及び制御盤１０を固定可能に形成されている。ベース４は、例えば、方形枠状に形成された基部に、平板状の板材が固定されることで形成される。

カバー５は、ベース４の上部に設けられ、ポンプ６、モータ７、吐出管８、アキュムレータ９及び制御盤１０を覆うことが可能に形成されている。カバー５は、ベース４と対向する面が開口する箱状に形成される。具体的には、カバー５は、ベース４の枠部と略同一形状の四角筒状に形成された側壁１１と、側壁１１の上端部を閉塞する天壁１２と、を備えている。

カバー５は、側壁１１の一面が開閉可能に形成されている。カバー５は、図１に示すように、側壁１１の上端に、例えば長方形状の開口部１３が形成されている。具体的には、側壁１１は、対向する一対が、他の対向する一対よりも長く形成されている。短く形成された一対の側壁１１の一方は、開閉可能に、例えば、ヒンジ部等を介して他の側壁１１に固定されている。また、側壁１１は、当該長く形成された一対の側壁１１の上端、及び、開閉可能な側壁１１と対向する側壁１１の上端に開口部１３が形成されている。天壁１２は、例えば、その外面が側壁１１の外面よりも突出して形成される。換言すると、天壁１２は、主面の形状がベース４と略同一形状であって、且つ、ベース４よりも若干大に形成されている。

ポンプ６は、例えば、その軸心が横方向に配置される所謂横置きポンプである。一対のポンプ６は、ベース４上に並列に配置されるとともに、その吐出口６ａが吐出管８に接続される。

モータ７は、ポンプ６に固定されるとともに、制御盤１０に接続される。

吐出管８は、一対のポンプ６の吐出口６ａにそれぞれ接続され、ポンプ６の吐出口６ａからの流路を合流部８ａで合流させる合流管である。吐出管８は、合流部８ａの一次側のそれぞれに設けられた逆止弁８ｂを備える。

アキュムレータ９は、所定の圧力を蓄圧可能に形成され、ポンプ６の二次側に設けられる。アキュムレータ９は、例えば、ポンプ６の二次側である吐出管８の合流部８ａに接続される。

制御盤１０は、筐体２１と、筐体２１内に設けられた制御基板２２と、筐体２１内に設けられた複数の電気部品と、筐体２１内に設けられ、その一部が外部に露出するインバータ２３と、インバータ２３を筐体２１に固定する取付部材２４と、筐体２１の外部に設けられたファン装置２５と、を備えている。

筐体２１は、前面及び背面が開口する方体状の箱体３１と、箱体３１の前面を覆う前面板３２と、箱体３１の背面に固定された箱体３１の背面を覆う背面板３３と、を備えている。前面板３２は、その上端縁又は下端縁の一方、本実施形態においては下端縁に、箱体３１に接続されるヒンジ部３４を有し、当該ヒンジ部３４を支点に回動可能に形成されている。

前面板３２は、ヒンジ部３４を支点に回動することで、箱体３１の前面の開口を開閉する。

背面板３３は、インバータ２３を取り付け可能に形成されている。背面板３３は、箱体３１に溶接や締結部材等により固定されている。背面板３３は、取付部材２４を固定する第１固定部３６と、ファン装置２５を取り付ける第２固定部３７と、を備えている。第１固定部３６は、インバータ２３を挿入可能、且つ、取付部材２４を係合又はボルト等による締結によってインバータ２３を固定可能な開口部である。図４及び図６に示すように、第１固定部３６は、その中間部から下端部にインバータ２３が配置されるとともに、インバータ２３が取り付けられたときに、その上端部に筐体２１内と連通する開口部３６ａが形成される。第２固定部３７は、締結部材５３が締結可能なねじ穴である。

制御基板２２は、前面板３２に配置される。制御基板２２は、例えば、モータ７及びポンプ６の運転制御等のソフトウェアを記憶可能なメモリと、ポンプ６の流量情報や吐出圧力情報を入力可能な入力部と、メモリ及び入力部等の情報からポンプ６の運転を制御する制御部と、を備えている。

複数の電気部品は、例えば、漏電ブレーカー、ノイズフィルタ、直流リアクトル、及び、冷却ファン等であり、例えば、背面板３３の内面側に固定される。

インバータ２３は、モータ７に信号線を介して接続される。本実施の形態においては、インバータ２３は、２つ設けられ、一対のモータ７にそれぞれ接続される構成を用いて説明する。また、インバータ２３は、制御基板２２の制御部からの運転指令に基づいてモータ７を駆動することで、ポンプ６を低速運転及び可変速制御運転が可能に形成されている。

インバータ２３は、モータ７の回転速度を可変可能に形成されている。インバータ２３は、温度、例えば発熱部４１の温度を検出可能に形成されている。インバータ２３は、温度サーマル及び電子サーマルを有する。インバータ２３は、これら温度サーマル及び電子サーマルの故障を防止するために、検出した温度に基づいて、ポンプ６を低出力により駆動する機能、及び、ポンプ６の駆動を停止する機能、並びに、当該停止状態を、例えば前面板３２等に設けられた表示部に表示する機能を有している。

インバータ２３は、その一方側の端部に配置されたヒートシンク４１ａが外表面に形成された発熱部（発熱体）４１と、発熱部４１に設けられた冷却ファン４２と、を備えている。

インバータ２３は、箱状に形成され、一部が、具体的には発熱部４１及び冷却ファン４２が背面板３３から外部に突出して配置され、他部が背面板３３の内部に配置される。インバータ２３は、取付部材２４を介して背面板３３に固定される。

例えば、発熱部４１は、ヒートシンク４１ａの面方向が重力方向に沿って延設される。また、発熱部４１は、その外面と取付部材２４の内面との間に所定の隙間が形成される。

冷却ファン４２は、発熱部４１の下部に固定される。冷却ファン４２は、例えば、その送風方向が背面板３３の面方向に直交する方向に配置される。冷却ファン４２は、制御基板２２に接続され、インバータ２３の温度や筐体２１内の温度に基づいてその駆動及び停止の制御がなされる。インバータ２３は、第１固定部３６の一部に設けられる。具体的には、インバータ２３は、冷却ファンが第１固定部３６の下方に配置され、発熱部４１が第１固定部３６の中間部に配置される。

取付部材２４は、例えば、インバータ２３の発熱部４１及び冷却ファン４２を固定可能、且つ、背面板３３に固定可能に形成されている。取付部材２４は、冷却ファン４２の送風方向に開口部２４ａを備えている。

ファン装置２５は、送風装置であり、その一次側の空気を二次側に送風可能に形成されている。ファン装置２５は、背面板３３に設けられ、重力方向に対して傾斜する方向であって、且つ、天壁１２に向かって送風可能に形成されている。換言すると、ファン装置２５は、天壁１２の面方向に対して所定の角度の方向で、天壁１２に向かって送風可能に形成されている。ファン装置２５は、例えば、その送風方向が、天壁１２の面方向に対して４０°乃至５０°の角度、例えば４５°に設定されている。

ファン装置２５は、外郭部材５１と、ファン５２と、外郭部材５１を背面板３３に固定する締結部材５３と、を備えている。外郭部材５１は、一端が開口するとともに、その一面が当該一面の対向面に対して傾斜する箱状に形成されている。より具体的には、外郭部材５１は、取付面５５と、取付面５５と対向して形成された傾斜面５６と、取付面５５及び傾斜面５６間に設けられた側面５７と、を備えている。また、外郭部材５１は、取付面５５及び傾斜面５６の間の幅が狭い側の端部に天井面５８を備え、取付面５５及び傾斜面５６の間の幅が広い側が開口して形成される。

取付面５５は、その一部に締結部材５３を挿入可能な挿入孔５５ａを備えている。取付面５５は、背面板３３と当接可能に形成されている。また、取付面５５は、その下端部が第１固定部３６の開口部３６ａの上端に配置されるか、又は、開口部３６ａと対向する位置が開口して形成される。

傾斜面５６は、ファン５２を固定可能に形成されている。傾斜面５６は、その一部に開口部５６ａが形成されている。傾斜面５６は、外郭部材５１が背面板３３に固定されたときに、傾斜面５６の面方向がファン装置２５の送風方向と直交する方向に延設されるように、背面板３３及び取付面５５に対して所定の角度で形成されている。例えば、背面板３３が、ベース４に対向するように重力方向に対して５°傾斜して配置されるときは、例えば、傾斜面５６は取付面５５に対して５０°の傾斜角度で傾斜する。

ファン５２は、傾斜面５６に固定されることで、天壁１２に対して所定の角度、例えば４５°を有する方向に、天壁１２に向かって送風可能に形成されている。ファン５２は、第１固定部３６の開口部３６ａ、及び、発熱部４１の上部を覆うように配置される。

締結部材５３は、例えばビスである。締結部材５３は、取付面５５の挿入孔５５ａに挿入されるとともに、背面板３３の第２固定部３７に螺合されることにより、外郭部材５１を背面板３３に固定可能に形成されている。

このようなポンプ装置１は、図１乃至図３に示すように、ベース４の長手方向の一端側であって、且つ、開閉可能なカバー５の側壁１１に対向する位置に、カバー５と前面板３２が対向するように、制御盤１０が配置される。また、ポンプ装置１は、制御盤１０の背面側に、その軸心が制御盤１０の背面板３３の面方向に沿ってポンプ６及びモータ７が所定の間隔で並列に配置される。また、ポンプ装置１は、ポンプ６間に吐出管８が配置されるとともに、ポンプ６及びモータ７間にアキュムレータ９が配置される。これにより、ポンプ装置１は、長手方向の一端側に制御盤１０が、他端側に一のポンプ６及びモータ７がベース４上に配置される。

このように構成されたポンプ装置１によれば、制御盤１０は、インバータ２３の発熱部４１を冷却ファン４２によって冷却可能となる。また、制御盤１０は、図１に示す矢印Ｆのように、発熱部４１の冷却によって加熱された空気の一部又は全部、及び、筐体２１内の空気がファン装置２５によって、所定の角度で天壁１２に向かって送風される。これにより、筐体２１内の空気及び発熱部４１の冷却によって加熱された空気は、カバー５内を循環することとなる。また、その一部がカバー５の開口部１３から外部に移動する。

カバー５内を循環する空気は、ポンプ６を通過するときに、ポンプ６及び吐出管８と接触することで、ポンプ６で供給する流体と熱交換がなされる。例えば、ポンプ装置１を冷水の供給に用いる場合には、空気が効率よく熱交換される。ポンプ装置１を給湯用に用いる、即ち温水の供給に用いる場合であっても、温水が発熱部４１や筐体２１内の電子部品よりも温度が低い場合には、空気が熱交換される。このような熱交換がなされた空気の一部が、再び発熱部４１を通過することで、効率よく発熱部４１の冷却が可能となる。

また、加熱された空気は、開口部１３から外部に移動することで、その内部の熱が逃がされ、カバー５内の温度が低下する。特に、カバー５の開口部１３は、上方に設けられることで、加熱された空気が上方に溜まるって、当該溜まった空気が開口部１３から排出される。また、ファン装置２５により天壁１２に向かって送られた空気は、一部がカバー５内を対流し、他部は天壁１２に沿って側壁１１に向かって移動することから、天壁１２から開口部１３間での空気の流れを生じさせることが可能となる。このため、ポンプ装置１は、加熱した空気を効率よく排出することが可能となる。

このように構成されたポンプ装置１によれば、インバータ２３の発熱部４１及び冷却ファン４２の上方、並びに、筐体２１の内部と連通する開口部３６ａを覆うようにファン装置２５を制御盤１０に設ける構成とすることで、発熱部４１を通過する空気の流れ、及び、筐体２１内から外部への空気の流れを形成することが可能となる。これにより、制御盤１０の内部及びインバータ２３の発熱部４１の放熱性を向上することが可能となる。また、第１固定部３６の開口部３６ａを介して筐体２１内の放熱も可能となり、筐体２１の大型化を防止することが可能となる。

また、ポンプ装置１によれば、ベース４上に配置したポンプ６、モータ７、吐出管８、アキュムレータ９及び制御盤１０をカバー５で覆う構成としても、ファン装置２５をカバー５の天壁１２に対して所定の角度で送風することで、カバー５内に空気の流れを発生させることが可能となる。天壁１２に対して制御盤１０から所定の角度で送風することで、カバー５内で空気が循環することが可能となり、加熱された空気が一部に留まることを防止可能となるとともに、ポンプ６及び吐出管８を通過することで、ポンプ６及び吐出管８を流れる流体と熱交換を行うことが可能となる。

また、天壁１２に向かって送風することで、その一部が天壁１２に沿って移動することで、カバー５の開口部１３から加熱された空気を排出することが可能となる。このため、ポンプ装置１は、カバー５で制御盤１０やモータ７等の発熱する構成部材を覆う構成としても、効率よく放熱することが可能となる。

これらのように、ポンプ装置１は、制御盤１０の放熱性及びカバー５内の放熱性を向上させることが可能となり、カバー５内の空間容積を増大させる必要がなく、ポンプ装置１の小型化を維持したまま、高い放熱性を有することが可能となる。なお、天壁１２を側壁１１の外周面から突出する構成、換言すると天壁１２をベース４よりも大きい構成とすることで、天壁１２により開口部１３を覆うことが可能となり、側壁１１の開口部１３からカバー５内に、雨や塵埃が侵入することも防止可能となる。

さらに、ポンプ装置１は、放熱性が向上することから、インバータ２３等の電子部品の寿命を向上させることが可能となる。また、放熱性が向上することから、インバータ２３の温度が所定の温度以上に昇温することが防止可能となり、インバータ２３が低出力でポンプ６の運転すること、及び、ポンプ６の駆動を停止することが防止可能となる。これにより、断水等を防止し、信頼性の高いポンプ装置１とすることが可能となる。

上述したように、本発明の一実施の形態に係るポンプ装置１によれば、制御盤１０の外部にファン装置２５を設けるとともに、各構成品を覆うカバー５の天壁１２に向かって所定の角度で送風する構成とすることで、ポンプ装置１及び筐体２１を大型とすることなく、高い放熱性を有することが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、ファン装置２５は、インバータ２３及び開口部３６ａをそれぞれ覆うように、インバータ２３及び開口部３６ａと同数設ける構成を説明したがこれに限定されず、例えば、複数のインバータ２３及び開口部３６ａをすべて覆う１つのファン装置２５であってもよい。また、ファン装置２５は、一次側の空気を二次側に送風可能な構成であればよく、例えば、ルーバーファン等であってもよい。

また、上述した例では、ポンプ６及びモータ７を２台備える構成を説明したがこれに限定されず、１台のみ有する構成であってもよく、また、２台以上有する構成であってもよい。例えば、ポンプ６及びモータ７を１台のみ設ける構成の場合には、ベース４は、正方形状であってもよい。このような場合には、制御盤１０は、ベース４のいずれか一辺側に配置され、ポンプ６及びモータ７が制御盤１０の背面側に配置されることで、上述した実施形態と同様の効果を有する。

さらに、上述した例では、インバータ２３を取付部材２４により筐体２１に取り付ける構成を説明したが、これに限定されず、発熱体が背面板３３から外部に露出する構成であれば、ボルト等の締結部材によって締結する構成であってもよい。また、ファン装置２５による空気の流路上にインバータ２３の発熱部４１を配置する構成を説明したが、インバータ２３以外の構成であっても発熱する電機部品等の発熱部をファン装置２５による空気の流路上に配置する構成であっても適用可能である。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…ポンプ装置、４…ベース、５…カバー、６…ポンプ、６ａ…吐出口、７…モータ、８…吐出管、８ａ…合流部、８ｂ…逆止弁、９…アキュムレータ、１０…制御盤、１１…側壁、１２…天壁、１３…開口部、２１…筐体、２２…制御基板、２３…インバータ、２４…取付部材、２４ａ…開口部、２５…ファン装置、３１…箱体、３２…前面板、３３…背面板、３４…ヒンジ部、３６…第１固定部、３６ａ…開口部、３７…第２固定部、４１ａ…ヒートシンク、４１…発熱部（発熱体）、４２…冷却ファン、５１…外郭部材、５２…ファン、５３…締結部材、５５…取付面、５５ａ…挿入孔、５６…傾斜面、５６ａ…開口部、５７…側面、５８…天井面。

Claims (12)

1. 内部と連通する開口部を背面に有する筐体と、
   前記開口部に配置される発熱体と、
   前記開口部及び前記発熱体の上方に設けられ、前記筐体側から離間する方向に一次側の空気を二次側に送風する送風装置と、
   を備えることを特徴とする制御盤。
2. 前記送風装置は、前記筐体の背面に固定される外郭部材と、
   前記外郭部材に設けられたファンと、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の制御盤。
3. 前記ファンは、重力方向に対して傾斜する上方向に送風可能に形成されていることを特徴とする請求項２に記載の制御盤。
4. 前記発熱体は、前記開口の一部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の制御盤。
5. 前記筐体の背面にネジ孔が設けられ、
   前記外郭部材には、前記ネジ孔と対向する孔が設けられ、
   前記ネジ孔に螺合され、前記外郭部材を固定する締結部材をさらに備えることを特徴とする請求項２に記載の制御盤。
6. 方形状のベースと、
   前記ベース上に配置されたポンプと、
   内部と連通する開口部を背面に有する筐体、前記開口部に配置される発熱体、並びに、前記開口部及び前記発熱体の上方に設けられ、前記筐体側から離間する方向に一次側の空気を二次側に送風する送風装置、を具備する制御盤と、
   を備えることを特徴とするポンプ装置。
7. 前記送風装置は、前記筐体の背面に固定される外郭部材と、
   前記外郭部材に設けられたファンと、
   を備えることを特徴とする請求項６に記載のポンプ装置。
8. 前記ベースに設けられ、前記ポンプ及び前記制御盤を覆うカバーを備え、
   前記ファンは、前記天壁の面方向に対して所定の角度で前記カバーの天壁に向かって送風可能に形成されていることを特徴とする請求項７に記載のポンプ装置。
9. 前記カバーは、箱状に形成され、その側壁の上端部に開口部を有することを特徴とする請求項８に記載のポンプ装置。
10. 前記制御盤は、前記ベースの一辺側に配置されることを特徴とする請求項８に記載のポンプ装置。
11. 前記発熱体は、前記開口の一部に配置されることを特徴とする請求項６に記載のポンプ装置。
12. 前記筐体の背面にネジ孔が設けられ、
    前記外郭部材には、前記ネジ孔と対向する孔が設けられ、
    前記ネジ孔に螺合され、前記外郭部材を固定する締結部材をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のポンプ装置。

Images