JP2019015231A - ポンプユニット - Google Patents

Abstract

【課題】ユニットカバーの内部の冷却効果を高めることができるポンプユニットの提供。【解決手段】ポンプ２が設けられたユニットベース５と、ポンプ２を覆うユニットカバー６と、ポンプ２と共にユニットカバー６の内部に配置された冷却ファン６１と、を有し、ユニットベース５及びユニットカバー６の何れかに、互いに独立した経路で外部と連通する吸気孔８０及び排気孔９０が形成されている。【選択図】図３

Description

本発明は、ポンプユニットに関するものである。

従来から、ポンプユニットとして、例えば、特許文献１または特許文献２に記載されているようなカスケードポンプ（渦流ポンプ、ウェスコポンプともいう）が知られている。このカスケードポンプは、水を汲み上げるポンプと、ポンプを駆動する電動機とを有する。また、昨今では市場の省エネに対する要求の高まりから、特許文献１のように、電動機に電力を供給するインバータ装置を更に有するポンプユニットが主流となってきている。これらポンプ、電動機、インバータ装置は、ユニットベースにて設置場所が区画できるように配置されるとともに、雨風等の外的環境から保護するためにユニットカバーに覆われている。また、本ポンプユニットは、主に一般家庭にて用いられるため、コンパクト化と持ち運びの利便性が重視される。

特開２０１５−２１８６５８号公報 特開平９−７２２８２号公報

ところで、特許文献１のようなポンプユニットは、電動機やインバータ装置等の発熱部を冷却するために、ユニットカバーの内部に冷却ファンを設けている。上記従来技術の冷却ファンは、常に新鮮な水が流れ込むポンプケーシングに向かって空気を送ることにより、発熱部を冷却して温められた空気を低温のポンプケーシング付近で冷却し、ユニットカバーの内部で循環させている。しかしながら、例えば、電動機やインバータ装置の発熱量が大きくなった場合や、ポンプユニットが野外に設置されて長時間直射日光を浴びる場合等には、従来のユニットカバーの内部の空気循環冷却だけではユニットカバーの内部を十分に冷却することが困難になる場合がある。

また、特許文献２のポンプユニットでは、主な発熱部である電動機の冷却方法が考慮されている。具体的には、ユニットベースに開口した吸気孔から電動機の冷却ファンにより強制的に冷却風をユニットカバーの内部に誘引し、更に電動機から吐き出した冷却風をユニットベースに開口した排気孔へ直接排出することで電動機を冷却し、ユニットカバーの内部の温度上昇を抑制している。しかしながら、排気孔と吸気孔は、ユニットベースの内部空間で連通しており、ユニットカバーの内部で温められ排気孔からユニットベースの内部空間に排気された空気が再び吸気孔から吸引され易く、ユニットカバーの内部を十分に冷却することが困難になる場合がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ユニットカバーの内部の冷却効果を高めることができるポンプユニットの提供を目的とする。

（１）本発明の一態様に係るポンプユニットは、ポンプが設けられたユニットベースと、前記ポンプを覆うユニットカバーと、前記ポンプと共に前記ユニットカバーの内部に配置された冷却ファンと、を有し、前記ユニットベースと前記ユニットカバーの何れかに、互いに独立した経路で外部と連通する吸気孔及び排気孔が形成されている。
この構成によれば、ユニットベースとユニットカバーの何れかに、互いに独立した経路で外部と連通する吸気孔及び排気孔が形成されているため、ポンプユニットの外部の冷たい空気を吸気孔からユニットカバーの内部に導入すると共に、発熱部を冷却して温められた空気を排気孔からポンプユニットの外部に独立して排出することができる。このように、発熱部を冷却して温められた空気を、ユニットカバーの内部に導入する冷たい空気と混在させることなくポンプユニットの外部に排出することで、ユニットカバーの内部の温度上昇を抑制することができる。

（２）上記（１）に記載されたポンプユニットであって、前記吸気孔及び前記排気孔は、前記ユニットベースに形成されており、前記ユニットベースには、前記吸気孔側の経路と前記排気孔側の経路とを仕切る仕切板が設けられていてもよい。
この構成によれば、ユニットベースに設けられた仕切板によって、吸気孔と排気孔が互いに独立した経路でポンプユニットの外部と連通するため、ユニットカバーの内部で温められた空気を、吸気孔からユニットベースを介して導入する外気と混在させることなく、排気孔からユニットベースの内部空間を介してポンプユニットの外部に排出することができる。

（３）上記（１）に記載されたポンプユニットであって、前記吸気孔は、前記ユニットベースに形成されており、前記排気孔は、前記ユニットカバーに形成されていてもよい。
この構成によれば、ユニットベースに吸気孔が形成されているため、ユニットベースの内部空間の地表面付近の冷たい空気を、吸気孔からユニットカバーの内部に導入することができる。また、この構成によれば、ユニットカバーに排気孔が形成されているため、発熱部を冷却して温められた空気の一部を、排気孔からポンプユニットの外部に排出することができる。このように、ユニットカバーの内部にユニットベースの内部空間の冷たい空気を導入し、発熱部を冷却して温められた空気の一部をポンプユニットの外部に排出することで、ユニットカバーの内部の温度上昇を抑制することができる。

（４）上記（３）に記載されたポンプユニットであって、前記吸気孔には、網状体が取り付けられていてもよい。
この場合には、ユニットベースの内部空間が接する地表面からユニットカバーの内部への虫や埃の侵入を防止することができる。

（５）上記（３）または（４）に記載されたポンプユニットであって、前記排気孔には、庇部が設けられていてもよい。
この場合には、ユニットカバーに形成された排気孔からユニットカバーの内部への雨水の侵入を防止することができる。

（６）上記（３）〜（５）に記載されたポンプユニットであって、前記ユニットカバーには、前記排気孔から前記ユニットカバーの内部へ侵入する液体を吸収する吸収体が設けられていてもよい。
この場合には、ユニットカバーに形成された排気孔からユニットカバーの内部への雨水の侵入を防止することができる。

（７）上記（６）に記載されたポンプユニットであって、前記吸収体は、前記ユニットカバーの外側面に設けられていてもよい。
この場合には、吸収体に吸収された雨水が垂れた場合であっても、その雨水はユニットカバーの外側面を伝って流れるため、ユニットカバーの内部への雨水の侵入を確実に防止することができる。

（８）上記（５）に記載されたポンプユニットであって、前記庇部は、前記排気孔を閉塞する閉塞位置と、前記排気孔を開放する開放位置との間で移動可能に設けられていてもよい。
この場合には、例えば、ポンプを運転する場合には庇部を開放位置に移動させて排気孔を開放してユニットカバーの内部の冷却効果を高めることができ、また、ポンプを運転しない場合には庇部を閉塞位置に移動させて排気孔を閉塞することで、ユニットカバーの内部への雨水の侵入を確実に防止することができる。

（９）上記（８）に記載されたポンプユニットであって、前記庇部は、前記冷却ファンの風圧によって、前記閉塞位置から前記開放位置に移動してもよい。
この場合には、冷却ファンが駆動したときに、庇部が閉塞位置から開放位置に自動的に移動するため、庇部の開け閉め作業の手間を省くことができる。

（１０）上記（１）または（３）〜（９）に記載されたポンプユニットであって、前記ユニットベースには、複数の放熱フィンから構成された冷却面を有するインバータ装置が設けられており、前記冷却ファンは、前記冷却面に対向する空気吐出孔を有し、前記排気孔は、前記冷却面に対向する前記ユニットカバーの内側面に形成されていてもよい。
この場合には、インバータ装置の冷却面を冷却して温められた空気が、冷却面からユニットカバーの天井面に流れ、そして天井面から冷却面と対向するユニットカバーの内側面に向かって流れる循環流の中で、排気孔から排出されるため、温められた空気を効率的にポンプユニットの外部に排出することができる。

（１１）上記（１）〜（１０）に記載されたポンプユニットであって、前記吸気孔から前記冷却ファンの空気吸込孔まで延びるダクトが設けられていてもよい。
この場合には、ユニットベースの内部空間の冷たい空気を効率的に冷却ファンに吸い込ませて、ユニットカバーの内部の冷却効果を高めることができる。

上記本発明の態様によれば、ユニットカバーの内部の冷却効果を高めることができる。

一実施形態に係るポンプユニット１００を示す正面図である。 図１に示すポンプケーシング３０の内部構造を示す縦断面図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００を示す背面図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００を示す背面側斜視図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ａを示す背面図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｂを示す背面図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｃを示す背面側斜視図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｄを示す背面側斜視図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｅを示す背面図である。 図９に示すポンプユニット１００Ｅの背面側斜視図である。 図９に示すポンプユニット１００Ｅのユニットベース５の底面図である。 一実施形態に係るポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｆを示す背面図である。 図１２に示すポンプユニット１００Ｆの背面側斜視図である。

以下、一実施形態に係るポンプユニット１００について、図面を参照して説明する。
図１は、一実施形態に係るポンプユニット１００を示す正面図である。図２は、図１に示すポンプケーシング３０の内部構造を示す縦断面図である。
ポンプユニット１００は、井戸や貯水槽などの水源から水を汲み上げて水を供給する用途に使用される。ポンプユニット１００は屋外に設置され、農業用水、洗車、庭木の散水等として用いられる中水を給水したり、２階床または３階床で水道本管圧では圧力が不足してしまう場合の水道加圧給水にも用いられる。

図１に示すように、ポンプユニット１００は、ポンプ装置１と、ポンプ装置１を支持するユニットベース５と、ポンプ装置１を覆うユニットカバー６と、を有する。
なお、本実施形態において、ユニットカバー６の内部とは、ユニットベース５の上面とユニットカバー６の内面によって囲まれた内部空間６Ｓを言う。また、ポンプユニット１００の外部とは、ユニットベース５の外部且つユニットカバー６の外部であって、ユニットベース５の地表面に接する内部空間５Ｓ（後述する図３参照）を含まない。

ポンプ装置１は、水を汲み上げるポンプ２と、ポンプ２の背面側に設けられ、ポンプ２を駆動する電動機３（図１において不図示、後述する図３及び図４参照）と、ポンプ２を制御するインバータ装置４と、圧力タンク４５と、圧力センサ４２と、を有する。ポンプ２は、ユニットベース５に設けられている。本実施形態のポンプ２は、ユニットベース５上にボルトなどを介して固定されている。また、電動機３は、ポンプ２に固定されており、インバータ装置４は、ポンプ２と同様にユニットベース５上に固定されている。ユニットカバー６は、ポンプ２を覆っている。本実施形態のユニットカバー６は、その側面と上面である天井面６ｃとで、ユニットベース５上のポンプ装置１（ポンプ２、電動機３、インバータ装置４等）を覆っており、ユニットベース５と共に、ポンプ装置１を雨風等の外環境より保護する。これらユニットベース５及びユニットカバー６は、一例として合成樹脂製である。

ポンプ２は、摩擦ポンプとも称されるカスケードポンプであって、図２に示すように、羽根車２０と、羽根車２０を収納するポンプ室３１を形成するポンプケーシング３０と、を有する。ポンプケーシング３０の正面側には、図１に示すように、ポンプケーシングカバー５０が取り付けられており、これを取り外すと羽根車２０にアクセスすることができる。羽根車２０は、図２に示すように、周縁部に多数の溝２１が切られた円板状に形成されており、その周縁部によって、ポンプ室３１に存在する水を、ほぼ１回転させながら昇圧させるものである。

このポンプ２は小型であるが、１個の羽根車２０で数段の渦巻ポンプに匹敵する揚程を得られ、小容量高揚程の目的に適している。また、カスケードポンプは、自吸性を有するので、ポンプ２よりも低い位置に設置された受水槽に蓄えた水や井戸水を汲み上げるのに適している。
電動機３は、羽根車２０を回転させることによりポンプ２を駆動させる。本実施形態では、電動機３の駆動は、インバータ装置４によって制御されており、ポンプ２の回転速度の可変速運転が可能とされている。ここで、インバータ装置４にて可変速運転する必要がない場合は、インバータ装置４は可変速手段を有さなくてもよい。

図１に示すように、ポンプ装置１の正面には、ユニットカバー６から露出する吸込口７と、吐出し口８とが設けられている。吸込口７は、図２に示すポンプケーシング３０の内部に形成された内部流路３２の一端部３２ａと連通し、吐出し口８は、この内部流路３２の他端部３２ｂと連通している。内部流路３２には、ポンプ室３１と、気水分離室３３とが形成されている。

内部流路３２のうち、一端部３２ａからポンプ室３１までの吸込流路３４には、フローチェッキ弁３５が設けられている。フローチェッキ弁３５は、ポンプ室３１よりも高い位置に設けられ、ポンプ２の駆動に先立ち、ポンプ室３１の内部を満水させて自吸に必要な水位を確保すると共に、ポンプ２の停止時の水の逆流を防止し、常にポンプ室３１を満水にする役割を有する。すなわち、フローチェッキ弁３５は、ポンプ２の停止時、自重によって吸込流路３４を閉じ、ポンプ２の駆動時には、吸込流路３４を上ってくる水（始動時は空気を含む）によって押し上げられて吸込流路３４を開く。

ポンプ室３１の下流側には、気水分離室３３が配置されている。内部流路３２のうち、ポンプ室３１と気水分離室３３との間の接続流路３６には、ポンプ室３１から吐出された液体が衝突するバッフル３７が配置されている。気水分離室３３の底部には、ポンプ室３１に連通する孔部３３ａが形成されている。孔部３３ａは、ポンプ２の始動時の自吸運転時に、気水分離室３３で空気と分離した水を、ポンプ室３１に再び戻すものであり、これによりポンプ室３１における負圧を発生させ、吸込流路３４内の空気をなくし、水を吸い上げる。

気水分離室３３の上方には、呼び水口３８が形成されている。呼び水口３８は、呼び水栓３９によって閉止されている。呼び水栓３９は、ポンプ２の設置時等でポンプケーシング３０内に水が満たされていない状態で、且つ、ポンプ２の始動前に開けられ、呼び水口３８から呼び水を注水することにより、気水分離室３３は呼び水時水位４０まで満水となる。上述したポンプ２の駆動によって、自吸運転が行われ、吸込流路３４内の空気がなくなり、水が上がってくると、自吸運転は終わり、気水分離室３３及び気水分離室３３より下流側が水で満たされた後は、ポンプ２の駆動によって揚液運転がなされる。

内部流路３２のうち、気水分離室３３から他端部３２ｂまでの吐出流路４１には、圧力センサ４２が設けられている。圧力センサ４２は、呼び水時水位４０よりも上方に配置され、自吸運転が完了し、水で満たされた吐出流路４１の圧力を検出する。圧力センサ４２の検出結果は、インバータ装置４に出力され、インバータ装置４は、公知の吐出圧一定制御や推定末端圧一定制御等の目標圧力と当該検出結果に基づいて、電動機３の回転速度を制御する。

また、吐出流路４１には、圧力タンク４５（後述する図３及び図４参照）が設けられている。圧力タンク４５は、耐圧容器内にゴム製のブラダが内蔵されており、ポンプ２の吐出圧力が上昇するとブラダの外側の空気を圧縮し水が加圧状態で貯留される。また、例えば、水の使用に伴い、吐出流路４１内の圧力が低下するにつれて、圧縮された空気が膨張し、貯留された水を吐出流路４１に押し出す。このようにして、ポンプ２の起動直後で、給水に十分な回転速度まで上昇していなくても、しばらくは圧力タンク４５から吐出流路４１に水を供給することができる。

図３は、一実施形態に係るポンプユニット１００を示す背面図である。図４は、一実施形態に係るポンプユニット１００を示す背面側斜視図である。なお、図３の符号Ａは、ポンプユニット１００の外部からユニットカバー６の内部空間６Ｓへの気流を示している。また、図３の符号Ｂは、ユニットカバー６の内部空間６Ｓからポンプユニット１００の外部への気流を示している。また、図４の符号Ａ１，Ａ２，Ａ３は、ユニットカバー６の内部空間６Ｓにおける気流を示している。
本実施形態における電動機３の一例としては、電動機３は、永久磁石型（ＰＭ型）電動機であり、全閉外扇型電動機である。全閉型電動機とは、電動機の全体が密閉構造を有しており、内部への液体の浸入を許容しないタイプの電動機である。全閉外扇型電動機は、全閉型であって、かつ冷却ファン６１が後述するモータケーシングの外に備えられた電動機である。図３及び図４に示すように、冷却ファン６１は、ポンプ２と共にユニットカバー６の内部空間６Ｓに配置されている。本実施形態の冷却ファン６１は、電動機３と一体で設けられているが、例えば、電動機３と分離してユニットベース５に設けてもよい。すなわち、冷却ファン６１は、ユニットカバー６の内部空間６Ｓに配置されていればよく、ユニットベース５上にボルトなどを介して固定されていてもよい。

電動機３は、図４に示すように、全閉構造の電動機本体６０と、電動機本体６０の図示しない回転軸（出力軸）と連結されて駆動する冷却ファン６１と、を有する。全閉外扇・屋外型電動機は、常時屋外に設置して、直射日光や風雨、雪などにさらされるような環境に適する。なお、電動機３は、全閉外扇・屋外型電動機でもよく、全閉外扇・屋内型電動機であってもよい。

電動機本体６０は、その全体が略円柱形状のモータケーシングで密閉された構造を有しており、電動機本体６０の内部は、外部環境から隔離されている。電動機本体６０の内部には、回転軸に装着されて回転する回転子と、それを囲んで回転磁界を形成する固定子（いずれも不図示）が設けられている。電動機本体６０のモータケーシングは、例えば鋳鉄等の剛性を有する材料から形成されている。以下、電動機本体６０において、ポンプ２に固定される側の端を一端部とし、電動機３の回転軸と平行な方向にて一端部とは反対側の端を他端部と称す。

冷却ファン６１は、電動機本体６０の他端部に固定されたファンカバー６２並びに図示しないファンを有する。ファンカバー６２の内部には、電動機本体６０の回転軸に連結された図示しないファンが収容されている。このファンカバー６２は、有底筒状に形成され、電動機本体６０の他端部に外装されている。ファンカバー６２には、空気吸込孔６３と、第１空気吐出孔６４と、第２空気吐出孔６５と、が形成されている。

空気吸込孔６３は、有底筒状のファンカバー６２の底部６２−１を貫通して形成されており、冷却ファン６１の運転によって、ファンカバー６２の底部６２−１側からファンカバー６２の内部に空気を取り込む。第１空気吐出孔６４は、ファンカバー６２の筒部の内周面と電動機本体６０の外周面との間の環状の隙間（空間）によって形成されており、電動機本体６０の外周面に沿って空気を吐出する。第１空気吐出孔６４から吐出された空気は、図４の気流Ａ１に示すように、電動機本体６０の外周面に沿って流れ、常に新鮮な水が流れ込む低温のポンプケーシング３０に衝突する。

第２空気吐出孔６５は、図３に示すように、ファンカバー６２の筒部を径方向に貫通して形成されている。第２空気吐出孔６５は、インバータ装置４の冷却面４ａに対向しており、第２空気吐出孔６５より吐出された空気は気流Ａ２を形成する。なお、第２空気吐出孔６５には、ポンプケーシング３０に向かって流れる空気の一部をファンカバー６２の径方向に導く図示しないガイドを設けてもよい。このようなガイドとしては、例えば、特開２０１５−２１８６５８号公報に記載された傾斜したガイド（壁面２２０ａ）を採用してもよい。

図４に示すように、インバータ装置４は、複数の放熱フィン７０から構成された冷却面４ａを有する。冷却面４ａは、ユニットベース５に対して垂直に立設した垂直面であり、複数の放熱フィン７０が上下方向に平行に延びている。これら放熱フィン７０は、放熱フィンベース７１と一体に形成されている。放熱フィン７０及び放熱フィンベース７１は、熱伝導率の高い材料であるアルミニウム等の金属で形成することが好ましい。放熱フィンベース７１は、インバータ装置４のインテリジェントパワーモジュールやＣＰＵ等の発熱部を埋め込んだ樹脂モールド部を覆っている。

ユニットベース５には、図４に示すように、吸気孔８０が形成されている。吸気孔８０は、冷却ファン６１の空気吸込孔６３の近傍に形成されて、冷却ファン６１にて気流Ａ３を発生させて、ユニットベース５の内部空間５Ｓの空気を吸い込むことができる位置に配置されている。この吸気孔８０は、例えば、平面視で空気吸込孔６３の少なくとも一部を含む領域や、平面視で空気吸込孔６３に重なることなく、当該空気吸込孔６３の直近のユニットカバー６の内側面６ｂ近くの領域に形成してもよい。ユニットベース５の形状は、中空の四角錐台形状であり、その下底側が開口しているため、ユニットベース５は、内部空間５Ｓ（裏側空間）を備えている。吸気孔８０は、四角錐台形状のユニットベース５の上底側を貫通し、ユニットベース５の内部空間５Ｓに連通している。

ユニットベース５の下底側の開口は、ポンプユニット１００が設置される地表面に対向しており、ユニットベース５の接地面積を極力少なくすることで、舗装されていないような設置場所でも安定して設置することができる。また、ユニットベース５は、ポンプユニット１００の接地面を区画していればよく、その形状は四角錐台形状に限らない。このユニットベース５の側面には、取手溝８１が形成されている。取手溝８１は、地表面とユニットベース５との間に、ユニットベース５に手を掛けるための空間を形成する溝（切り欠き）である。取手溝８１は、図３に示すように、ユニットベース５の互いに対向する側面に形成されている。また、取手溝８１は、ユニットベース５の内部空間５Ｓに連通している。すなわち、吸気孔８０と取手溝８１の少なくとも一つは、ユニットベース５の内部空間５Ｓを介して連通している。

なお、ポンプユニット１００は、主に一般家庭にて設置される。そのため、持ち運びの利便性が重視される。よって、吸気孔８０に外気を取り入れるためにユニットベース５の側面であって且つ吸気孔８０と取手溝８１が連通していて、更には、ポンプユニット１００が安定して持ち運べる位置であれば、取手溝８１は図示した位置に限定されない。例として、ユニットベース５の側面に複数設けられても良いし、ユニットベース５の側面且つポンプユニット１００の重心を通る直線上の対向する位置に設けてもよい。

また、ユニットカバー６には、図３に示すように、排気孔９０が形成されている。排気孔９０は、ユニットベース５の内部空間５Ｓを経由する吸気孔８０と独立した経路でポンプユニット１００の外部と連通している。以下、ユニットカバー６の側面にて、外気側の面を外側面６ａと称し、ポンプ装置１側の面を内側面６ｂと称する。排気孔９０は、冷却面４ａに対向するユニットカバー６の側面に形成されているとよい。この排気孔９０は、ユニットカバー６の外側面６ａと内側面６ｂとを連通させる貫通孔である。排気孔９０は、ユニットカバー６の側面の上部に形成することが好ましく、例えば、ユニットカバー６を高さ方向で三等分したときの上部の領域に形成することが好ましい。本実施形態では、排気孔９０の下端が、圧力タンク４５の上端よりも下方に位置している。

本実施形態では、排気孔９０とインバータ装置４との間には、ポンプ２並びに圧力タンク４５が配置されている。これは、万が一、雨水が排気孔９０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに侵入してもポンプ２並びに圧力タンク４５が壁となって、インバータ装置４が被水してしまうのを防止するためである。また、排気孔９０は、冷却面４ａに対向することでインバータ装置４の通電部が被水するのを防止する効果がある。なお、ポンプユニット１００が屋内に設置される等で、被水する心配がない場合は、排気孔９０の位置は上述した位置に限らない。

排気孔９０には、庇部９１が設けられている。庇部９１は、排気孔９０の上端からユニットカバー６の外側面６ａに対して突出して形成されると共に、外側面６ａから離れるに従って下方に傾斜している。この庇部９１は、図４に示すように、排気孔９０からユニットカバー６の内部空間６Ｓへ雨水等が侵入しないように、排気孔９０の前方、上方及び側方を囲っている。なお、図４において排気孔９０は不図示であるが、排気孔９０は庇部９１と同様に水平方向に延びており、その排気孔９０の水平方向における長さは、インバータ装置４の冷却面４ａの水平方向における長さ（冷却面４ａの幅）より大きくてもよい。

続いて、上記構成のポンプユニット１００による作用について説明する。

図４に示すように、電動機３を駆動させると、冷却ファン６１が運転する。冷却ファン６１は、ファンカバー６２の空気吸込孔６３から吸気孔８０周辺の空気も吸い込む。ユニットベース５に形成された吸気孔８０は、図３に示すように、ユニットベース５の内部空間５Ｓに連通しているため、ユニットベース５の内部空間５Ｓの地表面付近の冷たい空気が、気流Ａとなって吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入される。更には、吸気孔８０は、ユニットベース５の内部空間５Ｓを介して取手溝８１に連通しているため、取手溝８１を介して、地表近くの冷たい外気が気流Ａとなって吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入される。

空気吸込孔６３から冷却ファン６１へ吸い込まれた空気の一部は、図４に示すように、環状の第１空気吐出孔６４を通って電動機本体６０の外周面上を流れる気流Ａ１となって、電動機本体６０を冷却する。電動機本体６０を冷却し温められた空気は、ポンプ２に衝突し、常に新鮮な水が流れ込むポンプケーシング３０によって冷却される。また、ポンプ２に衝突した空気の一部は、上昇流となった後、圧力タンク４５によっても冷却される。すなわち、圧力タンク４５内にはポンプ２から圧送された水が格納されており、圧力タンク４５の表面温度は、電動機本体６０を冷却し温められた空気の温度よりも低い状態にある。

他方、空気吸込孔６３から吸い込まれた空気の一部は、図３に示すように、第２空気吐出孔６５から吐出され、インバータ装置４の冷却面４ａに向かう気流Ａ２となって、インバータ装置４を冷却する。第２空気吐出孔６５はインバータ装置４の冷却面４ａに対向しており、第２空気吐出孔６５から吐出された空気は、電動機本体６０に衝突することなく、温度が低い状態で放熱フィン７０に衝突する。放熱フィン７０は、空気との接触面積を飛躍的に増やすことで、インバータ装置４の放熱効果を高める。

冷却面４ａに衝突した空気は、上下方向に延びる放熱フィン７０の隙間を通り上昇流となる。なお、本実施形態のように、第２空気吐出孔６５が冷却面４ａに向かって斜め上方を向いていると上昇流が生じ易くなり、この上昇流によってインバータ装置４を効率よく冷却することができる。放熱フィン７０の隙間を通った上昇流は、図３に示すように、ユニットカバー６の天井面６ｃによってその進行方向を変えられ、冷却面４ａと対向するユニットカバー６の内側面６ｂに向かって流れる。

ここで、冷却面４ａと対向するユニットカバー６の内側面６ｂには、排気孔９０が形成されており、ユニットカバー６の内側面６ｂに向かって流れる空気の一部が、気流Ｂとなってユニットカバー６の内部空間６Ｓからポンプユニット１００の外部へと排出される。このように、インバータ装置４の冷却面４ａを冷却して温められた空気は、冷却面４ａからユニットカバー６の天井面６ｃに、そして天井面６ｃから冷却面４ａと対向するユニットカバー６の内側面６ｂに向かって流れる中で、排気孔９０からポンプユニット１００の外部へ効率的に排出される。さらには、排気孔９０は、ユニットベース５の内部空間５Ｓを経由する吸気孔８０と独立した経路でポンプユニット１００の外部と連通しているため、温められた空気を、吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入される冷たい空気と混在させることなくポンプユニット１００の外部に排出することができ、これによって、より効率的に地表面付近の冷たい空気を吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入させることができる。

以上のように、ポンプユニット１００には、ユニットベース５に吸気孔８０が形成されて、なお且つ冷却ファン６１にて吸気するため、ユニットベース５の内部空間５Ｓの地表面付近の冷たい空気を、吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入することができる。したがって、ポンプユニット１００の発熱部における冷却に、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの低温部（ポンプケーシング３０及び圧力タンク４５等の接液部に接する気流）だけでなく、ユニットベース５の内部空間５Ｓの低温部（地表面付近の冷気や取手溝８１を介して導入される外気等）を利用することができる。そのため、ポンプ２の取扱液が高温(例えば、お湯)で、ポンプケーシング３０及び圧力タンク４５による冷却効果が期待できない場合でも、効率よくユニットカバー６の内部空間６Ｓの温度上昇を抑制することができる。
また、ユニットベース５に吸気孔８０より冷たい空気を積極的に吸気するためには、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの空気を積極的に排気する必要がある。本実施形態によれば、ユニットカバー６の上部に排気孔９０が形成されているため、発熱部（電動機本体６０及びインバータ装置４）を冷却して温められた空気の一部を、排気孔９０からポンプユニット１００の外部へ排出することができ、従来のようにユニットカバー６の内部空間６Ｓの空気の循環のみで冷却するよりも効果的に冷却することができる。
このように、ユニットカバー６の内部空間６Ｓに地表近くの冷たい空気を導入し、発熱部を冷却して温められた空気をポンプユニット１００の外部へ排出することで、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの温度上昇を抑制することができる。

したがって、上述の本実施形態によれば、ポンプユニット１００の接地面を区画するユニットベース５と、ポンプ２及び冷却ファン６１を覆うユニットカバー６と、を有し、ユニットベース５には、吸気孔８０が形成されており、ユニットカバー６には、吸気孔８０とは独立した経路で外部と連通する排気孔９０が形成されている、という構成を採用することによって、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの冷却効果を高めることができるポンプユニット１００が得られる。また、排気孔９０には、庇部９１が設けられているため、排気孔９０からユニットカバー６の内部空間６Ｓへの雨水の侵入を防止することができる。

以上、本発明の好ましい実施形態を記載し説明してきたが、これらは本発明の例示的なものであり、限定するものとして考慮されるべきではないことを理解すべきである。追加、省略、置換、およびその他の変更は、本発明の範囲から逸脱することなく行うことができる。従って、本発明は、前述の説明によって限定されていると見なされるべきではなく、特許請求の範囲によって制限されている。

例えば、本発明の実施形態の一態様として、以下のような変形例を採用し得る。なお、以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成については同一の符号を付し、その説明を簡略若しくは省略する。

図５は、一実施形態のポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ａを示す背面図である。
図５に示すポンプユニット１００Ａは、ヒンジ部９２を有しており、庇部９１が移動可能に構成されている。ポンプユニット１００Ａの庇部９１は、ユニットカバー６と別体で形成された長尺板状部材であり、排気孔９０の上端近傍においてヒンジ部９２に支持され、水平方向に延びる軸回りに回動可能とされている。

この庇部９１は、排気孔９０を閉塞する閉塞位置（図５において二点鎖線で示す）と、排気孔９０を開放する開放位置（図５において実線で示す）との間で移動可能に設けられている。また、この庇部９１は、薄くて軽い材料（例えば合成樹脂）から形成されており、冷却ファン６１の風圧によって、閉塞位置から開放位置に移動するようになっている。この構成によれば、冷却ファン６１を運転する場合（電動機３が駆動する場合）には、冷却ファン６１の風圧によって自動的に排気孔９０を開放してユニットカバー６の内部空間６Ｓの冷却効果を高めることができる。また、冷却ファン６１を運転しない場合（電動機３が駆動しない場合）には、自重によって庇部９１を閉塞位置に移動させて排気孔９０を閉塞し、ユニットカバー６の内部空間６Ｓへの雨水の侵入を確実に防止することができる。

図６は、一実施形態のポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｂを示す背面図である。
図６に示すポンプユニット１００Ｂは、排気孔９０からユニットカバー６の内部空間６Ｓへ侵入する液体を吸収する吸収体９３を有している。吸収体９３は、空気が通過可能な孔が開いたスポンジ体や、同じく空気が通過可能な孔や隙間にて形成された不織布、メッシュ体等から構成されている。この吸収体９３は、ユニットカバー６の外側面６ａに設けられ、排気孔９０からユニットカバー６の内部空間６Ｓへ侵入する手前側で液体を吸収するようになっている。

この構成によれば、吸収体９３は、庇部９１の隙間からユニットカバー６の内部空間６Ｓに侵入しようとする雨水の飛沫等を吸収することができるため、ユニットカバー６の内部空間６Ｓへの雨水の侵入を防止することができる。また、この吸収体９３をユニットカバー６の外側面６ａに設けることで、例えば、吸収された雨水が吸収体９３から垂れた場合であっても、その雨水はユニットカバー６の外側面６ａを伝って流れるため、ユニットカバー６の内部空間６Ｓに雨水が侵入することはない。さらに、吸収体９３を庇部９１とユニットカバー６の外側面６ａとの隙間（開口）を覆うように配置することで、ポンプ２や電動機３の駆動音がユニットカバー６の内部空間６Ｓから外部へ漏れるのを防ぐことができるので、防音効果が得られる。

図７は、一実施形態のポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｃを示す背面側斜視図である。
図７に示すポンプユニット１００Ｃは、吸気孔８０から冷却ファン６１の空気吸込孔６３まで延びるダクト８２を有する。ダクト８２は、その一端部８２ａが吸気孔８０に接続され、その他端部８２ｂが冷却ファン６１の空気吸込孔６３に対向している。この構成によれば、ユニットベース５の内部空間５Ｓの冷たい空気を効率的に冷却ファン６１に吸い込ませて、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの冷却効果を高めることができる。

図８は、一実施形態のポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｄを示す背面側斜視図である。
図８に示すポンプユニット１００Ｄは、ユニットベース５に設けられた吸気孔８０に取り付けられた網状体８３を有する。この構成によれば、ユニットベース５の内部空間５Ｓが接する地表面からユニットカバー６の内部空間６Ｓへの吸気孔８０を介した虫や埃（若しくは落ち葉等の異物）の侵入を防止することができる。

図９は、一実施形態のポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｅを示す背面図である。図１０は、図９に示すポンプユニット１００Ｅの背面側斜視図である。図１１は、図９に示すポンプユニット１００Ｅのユニットベース５の底面図である。
図９に示すポンプユニット１００Ｅは、ユニットベース５に排気孔９０が形成されている。すなわち、この変形例では、ユニットカバー６に排気孔９０が形成されていない。ユニットベース５に形成された排気孔９０は、冷却面４ａに対向するユニットカバー６の内側面６ｂの近くの領域に配置されている。また、この排気孔９０は、図１０に示すように、吸気孔８０が配置された冷却ファン６１側ではなく、ポンプ２側に配置されており、ユニットベース５の内部空間５Ｓには、吸気孔８０側と排気孔９０側とを仕切る仕切板９５が設けられている。

仕切板９５は、図１１に示すように、ユニットベース５の内部空間５Ｓを、第１の内部空間５Ｓ−１と第２の内部空間５Ｓ−２とに２分割して、互いに独立した気流Ａ，Ｂの経路を形成する。仕切板９５は、一対の取手溝８１のうちの一方の取手溝８１と吸気孔８０とを第１の内部空間５Ｓ−１を介して連通させるとともに、他方の取手溝８１と排気孔９０とを第２の内部空間５Ｓ−２を介して連通させる。すなわち、吸気孔８０と排気孔９０は、互いに独立した経路でポンプユニット１００Ｅの外部と連通している。この構成によれば、ユニットカバー６の内部空間６Ｓで温められた空気は、第２の内部空間５Ｓ−２を経路とすることで、吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入される外気と混在することなくポンプユニット１００Ｅの外部へと排出される。よって、排気孔９０を介して第２の内部空間５Ｓ−２へと排気された空気は、第１の内部空間５Ｓ−１に連通する吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓへ再び導入されないので、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの温度上昇を効果的に抑制することができる。なお、図１１では、仕切板９５にて、ユニットベース５の内部空間５Ｓを第１の内部空間５Ｓ−１である吸気孔８０側と第２の内部空間５Ｓ−２である排気孔９０側とで２分割しているが、吸気孔８０側と排気孔９０側とが互いに独立した経路を確保できていれば、仕切板９５を複数用いてユニットベース５の内部空間５Ｓを３分割以上としてもよい。なお、図９に示すポンプユニット１００Ｅの吸気孔８０には、図７のポンプユニット１００Ｃのダクト８２と同様のダクトを更に備えてもよい。この構成によれば、ユニットベース５の内部空間５Ｓの冷たい空気を効率的に冷却ファン６１に吸い込ませて、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの冷却効果を高めることができる。また、吸気孔８０と排気孔９０には、図８のポンプユニット１００Ｄの網状体８３と同様の網状体を設けてもよい。この構成によれば、ユニットベース５の内部空間５Ｓが接する地表面からユニットカバー６の内部空間６Ｓへの吸気孔８０乃至排気孔９０を介した虫や埃（若しくは落ち葉等の異物）の侵入を防止することができる。

図１２は、一実施形態のポンプユニット１００の変形例に係るポンプユニット１００Ｆを示す背面図である。図１３は、図１２に示すポンプユニット１００Ｆの背面側斜視図である。
図１２に示すポンプユニット１００Ｆは、ユニットベース５の上面に排気孔９０が形成され、ユニットカバー６の側面に吸気孔８０が形成されている。すなわち、この変形例では、上述した形態と気流が逆である冷却ファン６１を取り付ける。本変形例による冷却ファン６１が形成する気流Ａは、ユニットカバー６に形成された吸気孔８０から外気がユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入される向きである。吸気孔８０からユニットカバー６の内部空間６Ｓに導入された外気は、圧力タンク４５やポンプ２によって冷却された後に電動機３及びインバータ装置４を冷却し、その温められた空気が冷却ファン６１によって強制的にユニットベース５に形成された排気孔９０から気流Ｂとなってポンプユニット１００の外部へ排出される。そのため、本変形例におけるポンプユニット１００Ｆは、例えば、真夏に直射日光が当たって外気や接地面の温度が取扱液よりも高温となるような設置環境において、より効果的にユニットカバー６の内部空間６Ｓを冷却できる。この構成であっても、吸気孔８０と排気孔９０が互いに独立した経路でポンプユニット１００Ｆの外部と連通しているため、ユニットカバー６の内部空間６Ｓの温度上昇を効果的に抑制することができる。

また、上記実施形態におけるポンプユニット１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆでは、電動機本体６０に冷却ファン６１が取り付けられた構成を例示したが、冷却ファン６１が電動機本体６０と別体で設けられ、冷却ファン６１が電動機本体６０と独立して駆動する構成を採用してもよい。

また、上記実施形態では、排気孔９０がユニットカバー６の側面に形成された構成を例示したが、例えば、ポンプユニット１００が屋内に設置され、排気孔９０からの雨水の侵入の懸念が無い場合には、排気孔９０がユニットカバー６の天井面６ｃに形成されていてもよい。また、ポンプユニット１００Ｆの吸気孔８０もユニットカバー６の天井面６ｃ（上面）に形成されていてもよい。

また、上記図５に示す形態では、庇部９１が冷却ファン６１の風圧によって閉塞位置から開放位置に移動する構成について例示したが、例えば、手動によって庇部９１（排気孔９０）を開閉する構成であってもよい。

また、例えば、電動機３の向きは水平方向に限定されず、例えば、電動機３が略垂直方向（鉛直方向）に設置されるようなポンプ装置でも、また、ポンプ２の主軸が略水平方向に配置されるような横軸形ポンプのポンプ装置にも本発明を適用することができる。

また、例えば、上記実施形態では、ポンプ装置１としてカスケードポンプを例示したが、本発明は、非容積ポンプ（遠心ポンプや軸流ポンプ等）に適用することができる。

１…ポンプ装置
２…ポンプ
３…電動機
４…インバータ装置
４ａ…冷却面
５…ユニットベース
５Ｓ…内部空間
５Ｓ−１…第１の内部空間
５Ｓ−２…第２の内部空間
６…ユニットカバー
６Ｓ…内部空間
６ａ…外側面
６ｂ…内側面
６ｃ…天井面
７…吸込口
８…吐出し口
２０…羽根車
２１…溝
３０…ポンプケーシング
３１…ポンプ室
３２…内部流路
３２ａ…一端部
３２ｂ…他端部
３３…気水分離室
３３ａ…孔部
３４…吸込流路
３５…フローチェッキ弁
３６…接続流路
３７…バッフル
３８…呼び水口
３９…呼び水栓
４０…呼び水時水位
４１…吐出流路
４２…圧力センサ
４５…圧力タンク
５０…ポンプケーシングカバー
６０…電動機本体
６１…冷却ファン
６２…ファンカバー
６２−１…底部
６３…空気吸込孔
６４…第１空気吐出孔
６５…第２空気吐出孔
７０…放熱フィン
７１…放熱フィンベース
８０…吸気孔
８１…取手溝
８２…ダクト
８２ａ…一端部
８２ｂ…他端部
８３…網状体
９０…排気孔
９１…庇部
９２…ヒンジ部
９３…吸収体
９５…仕切板
１００，１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃ，１００Ｄ，１００Ｅ，１００Ｆ…ポンプユニット
２２０ａ…壁面
Ａ…気流
Ａ１…気流
Ａ２…気流
Ａ３…気流
Ｂ…気流

Claims (11)

1. ポンプが設けられたユニットベースと、
   前記ポンプを覆うユニットカバーと、
   前記ポンプと共に前記ユニットカバーの内部に配置された冷却ファンと、を有し、
   前記ユニットベースと前記ユニットカバーの何れかに、互いに独立した経路で外部と連通する吸気孔及び排気孔が形成されている、ことを特徴とするポンプユニット。
2. 前記吸気孔及び前記排気孔は、前記ユニットベースに形成されており、
   前記ユニットベースには、前記吸気孔側の経路と前記排気孔側の経路とを仕切る仕切板が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。
3. 前記吸気孔は、前記ユニットベースに形成されており、
   前記排気孔は、前記ユニットカバーに形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載のポンプユニット。
4. 前記吸気孔には、網状体が取り付けられている、ことを特徴とする請求項３に記載のポンプユニット。
5. 前記排気孔には、庇部が設けられている、ことを特徴とする請求項３または４に記載のポンプユニット。
6. 前記ユニットカバーには、前記排気孔から前記ユニットカバーの内部へ侵入する液体を吸収する吸収体が設けられている、ことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載のポンプユニット。
7. 前記吸収体は、前記ユニットカバーの外側面に設けられている、ことを特徴とする請求項６に記載のポンプユニット。
8. 前記庇部は、前記排気孔を閉塞する閉塞位置と、前記排気孔を開放する開放位置との間で移動可能に設けられている、ことを特徴とする請求項５に記載のポンプユニット。
9. 前記庇部は、前記冷却ファンの風圧によって、前記閉塞位置から前記開放位置に移動する、ことを特徴とする請求項８に記載のポンプユニット。
10. 前記ユニットベースには、複数の放熱フィンから構成された冷却面を有するインバータ装置が設けられており、
    前記冷却ファンは、前記冷却面に対向する空気吐出孔を有し、
    前記排気孔は、前記冷却面に対向する前記ユニットカバーの内側面に形成されている、ことを特徴とする請求項１または３〜９のいずれか一項に記載のポンプユニット。
11. 前記吸気孔から前記冷却ファンの空気吸込孔まで延びるダクトが設けられている、ことを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載のポンプユニット。

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