JP2018091250A - 給水装置 - Google Patents

Abstract

【課題】騒音の低下が可能であって、且つ、高い冷却効率を有する給水装置を提供すること。
【解決手段】 給水装置１は、ベース１１と、ベース１１に設けられたケーシング１２と、ケーシング１２の一部に設けられ、インペラを有する渦流ポンプ１４と、重力方向に延設され、渦流ポンプ１４に接続される回転軸３２、放熱フィン３３を複数備えるモータフレーム３１、モータフレーム３１の上部に設けられ、上面に吸気口を有するファンカバー３４、及び、ファンカバー３４内に設けられ、ファンカバー３４の吸気口から吸い込んだ空気をモータフレーム３１に送風するモータファンを具備するモータ１３と、インペラの羽根枚数にモータ１３の回転速度を乗じた周波数及び周波数の高調波を含む周波数帯域において高い吸音率を有する吸音材５４と、ベース１１に固定され、ケーシング１２、渦流ポンプ１４及びモータ１３を覆う、吸音材５４が内面に設けられたポンプカバー１８と、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、構成品を覆うポンプカバーを備える給水装置に関する。

現在、液体を二次側に供給する給水装置として、ポンプケーシング、インペラ、モータから構成されるポンプ、アキュムレータ及び電装部等をベース上に配置し、これら構成部品をポンプカバーによって覆うことで一体に構成する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような給水装置には、例えば、渦流ポンプが用いられる。

給水装置は、例えば、空冷ファンを有する全閉外扇型のモータを縦軸に配置してベース上に設けられており、給水装置のコンパクト化が図られている。また、重量物であるモータがポンプケーシングに載って配置されることから、振動伝達を防止する弾性体を介してポンプケーシングをベースに載せるだけで、モータ自体を支持する必要がない。このため、給水装置は、ユニット構造が簡便になる。

また、小水量になるほど消費電力が大きくなるため、多くの家庭で使用される１０Ｌ／ｍｉｎ程度の流量での効率が低かった。そこで、インバータを使用して吐出し圧力一定制御を行うことにより、小水量側での消費電力を削減することが可能な技術も知られている。

特開平１０−２８８１８５号公報

上述した給水装置は、縦軸のモータを給水装置に採用した場合、モータフレーム上部の強制空冷ファンが吸い込む空気は、モータフレームと熱交換されて外気より高くなり、冷却効率が悪い。このため、モータ及び電装部の周囲雰囲気の温度が高くなり、モータの軸受や電装部のコンデンサ等の寿命が低下するという問題点があった。

また、渦流ポンプを用いた給水装置は、ケーシングライナー部の隔壁に吐出し水流が衝突する衝突音により、渦巻きポンプに比べ、騒音レベルが高いといった難点があった。この衝突音の周波数は、毎秒あたりの回転速度及び羽根枚数の積を基音とする高調波成分からなる。

当該騒音を低減するため、ポンプカバーに吸音材を貼り付けることも考えられるが、断熱効果により、モータや電装部の温度上昇がさらに悪化するといった難点があった。

そこで、本発明は、騒音の低下が可能であって、且つ、高い冷却効率を有する給水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、本発明の給水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、ベースと、前記ベースに設けられたケーシングと、前記ケーシングの一部に設けられ、インペラを有する渦流ポンプと、重力方向に延設され、前記ポンプ部に接続される回転軸、放熱フィンを複数備えるモータフレーム、前記モータフレームの上部に設けられ、上面に吸気孔を有するファンカバー、及び、前記ファンカバー内に設けられ、前記ファンカバーの前記吸気孔から吸い込んだ空気を前記モータフレームに送風するファンを具備するモータと、前記インペラの羽根枚数に前記モータの回転速度を乗じた周波数及び前記周波数の高調波を含む周波数帯域において高い吸音率を有する吸音材と、前記ベースに固定され、前記ケーシング、前記ポンプ部及び前記モータを覆う、前記吸音材が内面に設けられたカバーと、を備える。

本発明によれば、騒音の低下が可能であって、且つ、高い冷却効率を有する給水装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る給水装置の構成を一部断面で示す正面図。 同給水装置の構成を一部断面で示す側面図。 同給水装置による吸音率の一例を示す説明図。

以下、本発明の一実施形態に係る給水装置１を、図１乃至図３を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る給水装置１の構成を一部断面で示す正面図、図２は給水装置１の構成を一部断面で示す側面図、図３は給水装置１を用いた吸音率とポンプ部１４の周波数との関係の一例を示す説明図である。

図１及び図２に示すように、給水装置１は、ベース１１と、ケーシング１２と、モータ１３と、ポンプ部１４と、検出装置１５と、アキュムレータ１６と、電装部１７と、ポンプカバー１８と、を備えている。

ベース１１は、ケーシング１２、モータ１３、ポンプ部１４、検出装置１５、アキュムレータ１６、電装部１７及びポンプカバー１８を支持する。ベース１１は、第１ベース１１ａと、第１ベース１１ａ上に設けられる第２ベース１１ｂと、第１ベース１１ａ及び第２ベース１１ｂの間に介在される防振ゴム１１ｃと、を備えている。ベース１１は、例えば、第１ベース１１ａ及び第２ベース１１ｂが、防振ゴム１１ｃを介在させてボルト等の締結部材１１ｄにより一体に固定される。また、ベース１１は、第１ベース１１ａ及び第２ベース１１ｂの間に、空間１１ｅが構成される。

第１ベース１１ａは、ポンプカバー１８を固定可能に構成される。第１ベース１１ａは、給水装置１の底部側の外形状を構成する。第２ベース１１ｂは、第１ベース１１ａの内面との間に空間を構成可能、且つ、面方向で第１ベース１１ａとの間に隙間が生じるように、第１ベース１１ａよりも小さな形状に構成される。例えば、第２ベース１１ｂは、ケーシング１２、ポンプ部１４、検出装置１５、アキュムレータ１６及び電装部１７を配置可能な形状に構成される。

ケーシング１２は、吸込口２１ａを有する吸込管路２１と、自吸室２３と、２つの吐出口２４ａを有する吐出管路２４と、吸込管路２１の二次側であって、且つ、自吸室２３の一次側に設けられ、ポンプ部１４の後述するケーシングライナー４１と、を備えている。ケーシング１２は、第２ベース１１ｂに、ボルト等の締結部材によって防振ゴム等を介して固定される。また、ケーシング１２は、ポンプ部１４の一部を構成する。

吸込管路２１は、配管が接続される吸込口２１ａを有している。吸込管路２１は、吸込口２１ａに逆止弁２２を備えている。自吸室２３は、その内部に呼び水を供給可能に、プラグ２３ａ等で閉塞される孔部を備えている。また、自吸室２３の上面には検出装置１５が設けられ、検出装置１５を介して吐出管路２４に接続される。吐出管路２４は、配管が接続される吐出口２４ａを両端に有している。例えば、吐出口２４ａの一方が配管と接続され、吐出口２４ａの他方がキャップ等により閉塞される。

モータ１３は、その回転軸３２が重力方向に沿って配置される、縦軸の全閉外扇型のモータである。具体的には、モータ１３は、モータフレーム３１と、モータフレーム３１内に設けられた固定子と、モータフレーム３１内に設けられた回転子と、回転子に接続された回転軸３２と、を備えている。

また、モータ１３は、モータフレーム３１の外周面に軸心に沿って延設された複数の放熱フィン３３と、モータフレーム３１の上端に設けられたファンカバー３４と、回転軸３２の一方の端部に設けられ、ファンカバー３４に覆われたモータファンと、を備えている。

ファンカバー３４は、複数の吸気孔を上面に有する。換言すると、ファンカバー３４は、所定の内径を有する吸気口に格子が設けられることで複数の吸気孔が構成される。ファンカバー３４は、モータフレーム３１に対して開口する。具体的には、ファンカバー３４は、その下方の開口の内径がモータフレーム３１の外径よりも大径に形成されることで、モータフレーム３１との間に空気の流路となる間隙が形成される。

モータファンは、モータ１３の上方の空気をファンカバー３４の上面の吸気孔から吸い込み、モータフレーム３１及びファンカバー３４の隙間からモータフレーム３１の放熱フィン３３に沿って下方に送風可能に形成されている。

ポンプ部１４は、渦流ポンプである。ポンプ部１４は、ケーシング１２に設けられたケーシングライナー４１と、ケーシングライナー４１内に設けられるインペラと、ケーシングライナーを覆うケーシングカバー４３と、を備えている。インペラは、回転軸３２に固定される。

図３に示すように、検出装置１５は、内部を通過する液体の圧力及び流量を検出可能に形成されている。検出装置１５は、自吸室２３及び吐出管路２４に渡って設けられ、自吸室２３及び吐出管路２４間の流路を構成する。

アキュムレータ１６は、ポンプ部１４の二次側に設けられる。アキュムレータ１６は、例えば、吐出管路２４の一部に設けられる。

電装部１７は、モータ１３及び検出装置１５に信号線を介して接続される。電装部１７は、検出装置１５で検出された圧力及び流量に基づいてモータ１３を制御可能に構成される。

ポンプカバー１８は、クランプやネジ等により第１ベース１１ａに固定される。ポンプカバー１８は、モータ１３、ポンプ部１４、検出装置１５、アキュムレータ１６及び電装部１７を覆う。ポンプカバー１８は、下面が開口し、正面及び上面の稜部が傾斜する略立方体状に形成されている。ポンプカバー１８は、ケーシング１２の吸込口２１ａ及び吸込口２１ａに接続された配管を接続する接続部を外部に露出させる第１開口部５１と、２つの吐出口２４ａ及び吐出口２４ａに接続された配管を接続する接続部を外部に露出させる２つの第２開口部と、を備えている。ポンプカバー１８の内面には、吸音材５４が設けられる。

ポンプカバー１８は、例えば、稜部が所定の曲率半径を有する曲面により構成される。ここで、所定の曲率半径の曲面の稜部とは、吸音材５４をポンプカバー１８の内面に貼り付けた場合に、吸音材５４の曲げが容易であって、且つ、貼り付けた吸音材５４はがれにくい曲率である。当該曲率は、吸音材５４の厚さや材料等により適宜設定される。具体例として、稜部は、少なくとも吸音材５４の厚さよりも大きい曲率半径を有する。

また、ポンプカバー１８の高さは、第１ベース１１ａに固定したときに、吸音材５４の下面からモータ１３のファンカバー３４までの距離がモータファンの吸気口直径の３０％以上となる高さに構成される。

吸音材５４は、所謂発泡材と呼ばれる発泡性樹脂材料により形成される。吸音材５４は、ポンプカバー１８の正面であって、第１開口部５１の上部及び第２開口部の上部からポンプカバー１８の天井面まで設けられる。また、吸音材５４は、ポンプカバー１８の背面であって、且つ、背面の中心から第２開口部側とは逆側、換言すると、背面であってモータ１３と対向する部位に設けられる。例えば、吸音材５４は、ポンプカバー１８の内面に、接着剤や両面テープ等により接着されることで固定される。

吸音材５４は、図１及び図２に示すように、ポンプカバー１８の内面であって、且つ、モータ１３及びアキュムレータ１６の上方に貼り付けられている。

吸音材５４は、ポンプ部１４による騒音が生じる騒音周波数において高い吸音率を有する厚さの吸音材が用いられる。ここで、騒音周波数とは、ポンプ部１４のインペラの羽根枚数にモータ１３の回転速度を乗じたインペラ周波数の周波数帯域及びその第２次高調波となる周波数帯域である。

ポンプ部１４のインペラの羽根枚数にモータ１３の回転速度を乗じたインペラ周波数の周波数帯域が１２５３〜２１５０Ｈｚであり、その第２次高調波となる周波数帯域が２５０６〜４５２２Ｈｚである場合を説明する。この場合には、周波数帯域が１２５３〜４５２２Ｈｚといった中周波数帯域を吸音するために、吸音材５４は、厚みが３０ｍｍの吸音材が用いられる。

このように構成された給水装置１によれば、吸音材５４によりポンプ部１４による騒音が生じる騒音周波数の周波数帯域を吸音することが可能となる。具体的には、図３に示すように、ポンプ部１４により騒音が生じるインペラ周波数の周波数帯域及びその第２次高周波となる周波数帯域において、吸音材５４は、高い吸音率を生じる。これにより、給水装置１は、騒音を低下させることが可能となる。

また、給水装置１は、吸音材５４とファンカバー３４との距離を、モータファンの吸気口直径の３０％以上とすることで、モータファンの吐出風速が低減することを極力防止することが可能となる。結果、吸音材５４をポンプカバー１８に設ける構成としても、冷却効率が低下することを防止できる。

以下、具体的に、回転速度が３０３０ｍｉｎ^−１であり、且つ、吸気口直径が１００ｍｍのモータ１３を用いた給水装置１で説明する。
ポンプカバー１８を設けないときのモータファンの吐出風速が６．３５ｍ/ｓである。本願のポンプカバー１８を設け、吸音材５４とモータファンとの距離を、モータファンの吸気口直径の３０％である３０ｍｍとした場合には、モータファンの吐出風速は６．２４ｍ/ｓで、ポンプカバー１８を有さない構成に比べて９８．３％の吐出風速を確保できる。

これに対し、ポンプカバー１８を設け、吸音材５４とモータファンとの距離を、モータファンの吸気口直径の２０％である２０ｍｍとした場合には、モータファンの吐出風速は５．１０ｍ/ｓとなり、ポンプカバー１８を有さない構成に比べて８０．３％まで吐出風速が減少する。同様に、ポンプカバー１８を設け、吸音材５４とモータファンとの距離を、モータファンの吸気口直径の１０％である１０ｍｍとした場合には、モータファンの吐出風速は４．７０ｍ/ｓとなり、ポンプカバー１８を有さない構成に比べて７４．０％まで吐出風速が減少する。

このように、給水装置１は、吸音材５４とファンカバー３４との距離をモータファンの吸気口直径の３０％以上とすることで、モータファンの吐出風速をポンプカバー１８を設けない場合と同程度維持することが可能となり、高い冷却効率を有する。

また、給水装置１は、第１ベース１１ａと所定の空間１１ｅを有して配置される第２ベース１１ｂを有するベース１１を有することで、冷却風がポンプカバー１８内で循環することから、より高い冷却効率を有することが可能となる。

高い冷却効率を有することで、給水装置１は、モータ１３の軸受や電装部１７のコンデンサ等の寿命の低下を防止することが可能となる。

上述したように本発明の一実施形態に係る給水装置１によれば、騒音の低下が可能であって、且つ、高い冷却効率を有する。

なお、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではない。例えば、給水装置１は、より高い冷却効率を得るために、ケーシング１２や電装部１７に冷却用のフィンを設ける構成であってもよい。また、ポンプカバー１８の内面のモータ１３の上方に第１吸音材を貼り付け、ポンプカバー１８の内面のアキュムレータ１６の上方に、第１吸音材よりも厚みが薄く、高調波成分を吸音する第２吸音材５４ｂを貼り付ける構成であってもよい。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…給水装置、１１…ベース、１１ａ…第１ベース、１１ｂ…第２ベース、１１ｃ…防振ゴム、１１ｄ…締結部材、１１ｅ…空間、１２…ケーシング、１３…モータ、１４…ポンプ部、１４…渦流ポンプ、１５…検出装置、１６…アキュムレータ、１７…電装部、１８…ポンプカバー、２１…吸込管路、２１ａ…吸込口、２２…逆止弁、２３…自吸室、２３ａ…プラグ、２４…吐出管路、２４ａ…吐出口、３１…モータフレーム、３２…回転軸、３３…放熱フィン、３４…ファンカバー、４１…ケーシングライナー、４３…ケーシングカバー、５１…第１開口部、５４…吸音材。

本発明の一態様として、ベースと、前記ベースに設けられたケーシングと、前記ケーシングの一部に設けられ、インペラを有する渦流ポンプと、重力方向に延設され、前記渦流ポンプに接続される回転軸、放熱フィンを複数備えるモータフレーム、前記モータフレームの上部に設けられ、上面に吸気口を有するファンカバー、及び、前記ファンカバー内に設けられ、前記ファンカバーの前記吸気口から吸い込んだ空気を前記モータフレームに送風するファンを具備するモータと、前記インペラの羽根枚数に前記モータの回転速度を乗じた周波数及び前記周波数の高調波を含む周波数帯域において高い吸音率を有する吸音材と、前記ベースに固定され、前記ケーシング、前記渦流ポンプ及び前記モータを覆う、前記吸音材が内面に設けられたポンプカバーと、を備え、前記吸音材の前記ファンカバーの前記吸気口と対向する下面から前記ファンカバーまでの距離は、前記吸気口の直径の３０％以上である。

なお、本発明は、上述の一実施形態に限定されるものではない。例えば、給水装置１は、より高い冷却効率を得るために、ケーシング１２や電装部１７に冷却用のフィンを設ける構成であってもよい。また、ポンプカバー１８の内面のモータ１３の上方に第１吸音材を貼り付け、ポンプカバー１８の内面のアキュムレータ１６の上方に、第１吸音材よりも厚みが薄く、高調波成分を吸音する第２吸音材５４ｂを貼り付ける構成であってもよい。
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。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］ ベースと、
前記ベースに設けられたケーシングと、
前記ケーシングの一部に設けられ、インペラを有する渦流ポンプと、
重力方向に延設され、前記渦流ポンプに接続される回転軸、放熱フィンを複数備えるモータフレーム、前記モータフレームの上部に設けられ、上面に吸気口を有するファンカバー、及び、前記ファンカバー内に設けられ、前記ファンカバーの前記吸気口から吸い込んだ空気を前記モータフレームに送風するファンを具備するモータと、
前記インペラの羽根枚数に前記モータの回転速度を乗じた周波数及び前記周波数の高調波を含む周波数帯域において高い吸音率を有する吸音材と、
前記ベースに固定され、前記ケーシング、前記渦流ポンプ及び前記モータを覆う、前記吸音材が内面に設けられたポンプカバーと、
を備えることを特徴とする給水装置。
［２］ 前記吸音材の下面から前記ファンカバーまでの距離は、前記吸気口の直径の３０％以上であることを特徴とする［１］に記載の給水装置。
［３］ 前記ベースは、設置面に設置され、前記ポンプカバーを固定する第１ベースと、前記第１ベースと隙間を空けて配置され、前記ケーシング、前記渦流ポンプ及び前記モータを支持する第２ベースと、を備えることを特徴とする［１］に記載の給水装置。
［４］ 前記ポンプカバーの稜部は、前記吸音材の厚さよりも大きい曲率半径を有する曲面により構成されることを特徴とする［１］に記載の給水装置。

Claims (4)

1. ベースと、
   前記ベースに設けられたケーシングと、
   前記ケーシングの一部に設けられ、インペラを有する渦流ポンプと、
   重力方向に延設され、前記渦流ポンプに接続される回転軸、放熱フィンを複数備えるモータフレーム、前記モータフレームの上部に設けられ、上面に吸気口を有するファンカバー、及び、前記ファンカバー内に設けられ、前記ファンカバーの前記吸気口から吸い込んだ空気を前記モータフレームに送風するファンを具備するモータと、
   前記インペラの羽根枚数に前記モータの回転速度を乗じた周波数及び前記周波数の高調波を含む周波数帯域において高い吸音率を有する吸音材と、
   前記ベースに固定され、前記ケーシング、前記渦流ポンプ及び前記モータを覆う、前記吸音材が内面に設けられたポンプカバーと、
   を備えることを特徴とする給水装置。
2. 前記吸音材の下面から前記ファンカバーまでの距離は、前記吸気口の直径の３０％以上であることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
3. 前記ベースは、設置面に設置され、前記ポンプカバーを固定する第１ベースと、前記第１ベースと隙間を空けて配置され、前記ケーシング、前記渦流ポンプ及び前記モータを支持する第２ベースと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
4. 前記ポンプカバーの稜部は、前記吸音材の厚さよりも大きい曲率半径を有する曲面により構成されることを特徴とする請求項１に記載の給水装置。