JP2021092178A

JP2021092178A - 冷却水循環装置

Info

Publication number: JP2021092178A
Application number: JP2019222751A
Authority: JP
Inventors: 日出機青野; Hideki Aono; 照晃蓑原; Teruaki Minohara
Original assignee: Matsumoto Kikai Co Ltd
Current assignee: Matsumoto Kikai Co Ltd
Priority date: 2019-12-10
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2021-06-17

Abstract

【課題】コストアップ及び大型化を招くことなくポンプの電動モータの放熱を十分に行うことができる冷却水循環装置を提供する。【解決手段】冷却ファンは、吸気部から筐体の内部に空気を吸入させると共に、排気部から空気を筐体の外部へ排出させ、ラジエータは、吸気部から筐体の内部に吸入された空気が通過する位置で筐体の内部に配置され、ポンプとその電動モータは、ラジエータを通過した空気が当たる位置で筐体の内部に配置され、ラジエータとポンプの電動モータとを１台の冷却ファンによる強制通風によって放熱する。【選択図】図１

Description

本発明は、水冷式溶接トーチ等の溶接機器を冷却対象とする冷却水循環装置に関する。

従来の冷却水循環装置を図４に示す。図において、１は装置本体の外郭を構成する筐体、２は筐体１に内蔵された非自吸式ポンプ、３は筐体１に内蔵されたラジエータ、４はポンプ２の吐出部と連通する吐出管、５はポンプ２の吸込部と連通する吸込管、６はラジエータ３からの復水管、７はラジエータ３への供給管、１０は筐体１の上方に設けられた載置部８に着脱可能に載置された冷却水タンクである直方体のカートリッジタンク１０、１１はカートリッジタンク１０の給排水部、１２はカートリッジタンク１０に設けられた、ポンプ２の吸込管５に着脱可能な送水部、１２ａは送水部１２の吸込管、１３はカートリッジタンク１０に設けられた、ラジエータ３からの復水管６に着脱可能な復水部１３、１３ａは復水部１３の排水管、１４は排水管１３ａからの冷却水Ｗの噴出状態を目視可能とするためにカートリッジタンク１０に設けられた窓部、１５は開閉弁、１６は接続金具、Ｔは水冷式溶接トーチ、Ｗは冷却水である。

この冷却水循環装置は、カートリッジタンク１０への給水及びポンプ２への呼び水を行った後、溶接トーチＴ内に設けられた冷却水通路の給水部に一端が着脱可能に接続された送水ホース１７の他端を、ポンプ２の吐出管４に開閉弁１５を介して接続された接続金具１６に着脱可能に接続すると共に、溶接トーチＴ内の冷却水通路の排水部に一端が着脱可能に接続された復水ホース１８の他端を、ラジエータ３への供給管７に開閉弁１５を介して接続された接続金具１６に着脱可能に接続し、各開閉弁１５を開いた状態でポンプ２を駆動する。すると、図４の矢印で示すように、カートリッジタンク１０内の冷却水Ｗがポンプ２によって吸込管１２ａ、５を通して吸い込まれ、吐出管４、開閉弁１５、接続金具１６、送水ホース１７を通して溶接トーチＴに送られる。溶接トーチＴに送られた冷却水Ｗは溶接トーチＴ内の冷却水通路を通過するときに、溶接トーチＴの熱を吸収して溶接トーチＴを冷却する。溶接トーチＴの熱を吸収して水温が上昇した冷却水Ｗは復水ホース１８を通して冷却水循環装置に戻され、冷却水循環装置に戻された冷却水Ｗは接続金具１６、開閉弁１５、供給管７を通してラジエータ３に送られ、ラジエータ３によって冷却された後、復水管６、排水管１３ａを通してカートリッジタンク１０内に戻される。

この冷却水循環装置によれば、排水管１３ａからの冷却水Ｗの噴出状態を窓部１４から目視することによって、冷却水Ｗの循環が正常に行われているか否かを検知することができる。また、冷却水タンクが装置本体の筐体１の上方に設けられた載置部８に着脱可能に載置されたカートリッジタンク１０になっているため、冷却水Ｗの交換は、カートリッジタンク１０の送水部１２から吸込管５を、また復水部１３から復水管６をそれぞれ外し、カートリッジタンク１０を単独で所定場所に搬出して行うことができ、冷却水Ｗの交換を容易に行うことができる（例えば特許文献１参照）。

実開平２−３７２９１号公報

図４に示す従来の冷却水循環装置では、ポンプが電動モータによって駆動されており、その電動モータからの発熱も放熱する必要があるが、ポンプの電動モータの放熱をラジエータの冷却ファンとは別に備える冷却ファンによる強制通風によって行うと、冷却水循環装置のコストアップ及び大型化を招くため、ポンプの電動モータの放熱は無風状態での自然放熱で行われ、十分に放熱することができないという問題があった。

本発明は、コストアップ及び大型化を招くことなくポンプの電動モータの放熱を十分に行うことができる冷却水循環装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の冷却水循環装置は、装置本体と、前記装置本体の上に着脱可能に載置される冷却水タンクであるカートリッジタンクとを備え、前記装置本体は、電動モータで駆動されて冷却水を冷却対象である溶接機器へ循環させるポンプと、前記冷却対象からの冷却水の熱を放熱するラジエータと、電動モータで駆動されて前記ラジエータからの発熱を放熱する冷却ファンである軸流ファンと、前記装置本体の外郭を構成すると共に、前記ポンプと前記ラジエータと前記冷却ファンとを内蔵する筐体とを備え、前記筐体は、水平方向で対向する一対の側壁を有し、一対の前記側壁のうち、一方の側壁に空気を吸気可能とする吸気部を設け、他方の側壁に空気を排気可能とする排気部を設け、前記冷却ファンは、一対の前記側壁に対して回転軸が直交する状態で前記筐体の内部に配置され、前記吸気部から前記筐体の内部に空気を吸入させると共に、前記排気部から前記空気を前記筐体の外部へ排出させ、前記ラジエータは、前記吸気部から前記筐体の内部に吸入された前記空気が通過する位置で前記筐体の内部に配置され、前記ポンプとその前記電動モータは、前記ラジエータを通過した前記空気が当たる位置で前記筐体の内部に配置されていることを特徴とする。

本発明の冷却水循環装置によれば、ラジエータとポンプの電動モータとを１台の冷却ファンによる強制通風によって放熱できるので、冷却水循環装置のコストアップ及び大型化を招くことなくポンプの電動モータの放熱を十分に行うことができる。

本発明の一実施形態である冷却水循環装置を前斜め上方から見た斜視図。本発明の一実施形態である冷却水循環装置を後斜め上方から見た斜視図。本発明の一実施形態である冷却水循環装置の全体構成を示す図。従来の冷却水循環装置を示す図。

以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。

図１〜図３に示す本発明の一実施形態である冷却水循環装置は、装置本体２０と、装置本体２０の上に着脱可能に載置される冷却水タンクであるカートリッジタンク４０とを備え、装置本体２０は、電動モータ２１ａで駆動されて冷却水Ｗを冷却対象である溶接機器の一例としての水冷式溶接トーチＴへ循環させるポンプ２１と、溶接トーチＴからの冷却水Ｗの熱を放熱するラジエータ２２と、電動モータ２３ａで駆動されてラジエータ２２からの発熱を放熱する冷却ファン２３である軸流ファンと、装置本体２０の外郭を構成すると共に、ポンプ２１とラジエータ２２と冷却ファン２３とを内蔵する筐体２４とを備え、筐体２４は、水平方向で対向する一対の側壁２４ａ、２４ｂを有し、一対の側壁２４ａ、２４ｂのうち、一方の側壁２４ａに空気を吸気可能とする吸気部２５を設け、他方の側壁２４ｂに空気を排気可能とする排気部２６を設け、冷却ファン２３は、一対の側壁２４ａ、２４ｂに対して回転軸が直交する状態で筐体２４の内部に配置され、図３の細線の矢印に示すように、吸気部２５から筐体２４の内部に空気を吸入させると共に、排気部２６から空気を筐体２４の外部へ排出させ、ラジエータ２２は、吸気部２５から筐体２４の内部に吸入された空気が通過する位置で筐体２４の内部に配置され、ポンプ２１とその電動モータ２１ａは、ラジエータ２２を通過した空気が当たる位置で筐体２４の内部に配置され、ラジエータ２２とポンプ２１の電動モータ２１ａとを１台の冷却ファン２３による強制通風によって放熱できるように構成されている。

カートリッジタンク４０は、直方体状の透明樹脂製タンクから構成されている。図において、４１はカートリッジタンク４０の取手、４２はカートリッジタンク１０の給排水部、４３はカートリッジタンク４０に設けられた、ポンプ２１の吸込部と連通する吸込管５０をワンタッチ継手５０ａを介して着脱可能な送水部、４３ａは送水部４３の吸込管、４４はカートリッジタンク４０に設けられた、ラジエータ２２からの復水管６０にワンタッチ継手６０ａを介して着脱可能な復水部、４４ａは復水部４４の排水管である。

ポンプ２１は、マグネットの磁気的結合力を利用して羽根車を回転させるマグネットポンプから構成されている。したがって、ポンプ２１は、ポンプケーシングに穴を開けず、メカニカルシール等の軸受シールレスで、電動モータ２１ａによって羽根車を回転させることができるので、冷却水Ｗの漏れが無い。図において、２１ｂは電動モータ２１ａのモータ軸と同軸上に設けられる羽根車の回転軸である。

ポンプ２１は非自吸式ポンプから構成されている。ポンプ２１は非自吸式マグネットポンプから構成されている。

冷却ファン２３は、羽根を回転することで回転軸方向に空気の流れを発生させる軸流ファンから構成されている。図において、２３ｂは電動モータ２３ａのモータ軸と同軸上に設けられる羽根の回転軸の中心線である。

筐体２４は、具体的には直方体状の金属箱、より具体的にはカートリッジタンク４０の下面と略同じ大きさの上面を含む直方体状の金属箱から構成されており、カートリッジタンク１０の下面全面を筐体２４の上面の略全面、すなわち装置本体２０の上面の略全面で支持するもので、装置本体２０の上面の略全面である筐体２４の上面の略全面２４ｄがカートリッジタンク４０の載置部になっている。

装置本体２０は、電源スイッチ２７と、電源ケーブル２８と、溶接トーチＴ内に設けられた冷却水通路の給水部に一端が着脱可能に接続された送水ホース１７の他端を着脱可能に接続する送水部２９と、溶接トーチＴ内に設けられた冷却水通路の排水部に一端が着脱可能に接続された復水ホース１８の他端を着脱可能に接続する復水部３０とを備え、これらを筐体２４の一対の側壁２４ａ、２４ｂに隣接する別の一側壁２４ｃに設け、この一側壁２４ｃにより装置本体２０の前面（正面）が構成されている。したがって、本実施形態では、一対の側壁２４ａ、２４ｂは装置本体２０の左右側面を構成している。より具体的には、吸気部２５を設けた一方の側壁２４ａは装置本体２０の左側面を構成し、排気部２６を設けた他方の側壁２４ｂは装置本体２０の右側面を構成している。

排気部２６は、側壁（右側壁）２４ｂの上部に設けられた円形の開口により構成されている。冷却ファン２３は、排気側を排気部２６に対向した状態で側壁２４ｂの排気部２６の直内側、具体的には筐体２４の内部における右側上部に取り付けることにより、一対の側壁２４ａ、２４ｂに対して回転軸が直交する状態で筐体２４の内部に配置されている。図において、３１は側壁２４ｂの排気部２６の直外側に取り付けられ、冷却ファン２３への指や異物の侵入を防止するフィンガードである。

吸気部２５は、側壁（左側壁）２４ａより一回り小さい矩形の開口から構成されている。ラジエータ２２は、一側面を吸気部２５に対向した状態で側壁２４ａの吸気部２５の直内側、具体的には筐体２４の内部における左側部に取り付けることにより、吸気部２５から筐体２４の内部に吸入された空気が通過する位置で筐体２４の内部に配置されている。図において、３２は側壁２４ａの吸気部２５の直外側に着脱可能に装着され、吸気部２５から筐体２３の内部に吸入される空気に含まれる塵や埃等の異物を取り除くフィルターである。

ポンプ２１は、その電動モータ２１ａの回転軸方向一端側でその電動モータ２１ａに結合され、電動モータ２１ａがモータベース３３を介して筐体２４の底板上に固定されている。ポンプ２１とその電動モータ２１ａは、同軸上に設けられたポンプ２１の羽根車の回転軸と電動モータ２１ａの回転軸が冷却ファン２３の回転軸に直交する状態、具体的にはポンプ２１の羽根車の回転軸と電動モータ２１ａの回転軸が前後方向に延びた状態で、筐体２４の内部において、平面視でラジエータ２２と冷却ファン２３との間のスペースで、前面視で冷却ファン２３より下側のスペース、具体的には筐体２４の内部における中央下部に取り付けることにより、ラジエータ２２を通過した空気が当たる位置で筐体２４の内部に配置されている。

図において、３４はポンプ２１の吐出部を装置本体２０の送水部２９に連通接続させる吐出管、３５は装置本体２０の復水部３５をラジエータ３の給水部に連通接続させる供給管である。

次に、以上のように構成された本実施形態の冷却水循環装置の使用法について説明する。

まず、カートリッジタンク４０の給排水部４２から冷却水Ｗを所定量給水し、ポンプ２１への呼び水を行う。呼び水は、樹脂製の蛇腹状ポンプ本体に吐出部と吸込部を設けた手動の呼び水ポンプを使用する。すなわち、呼び水ポンプの吸込部を装置本体２０の送水部２９に押し当てた状態で呼び水ポンプの蛇腹状ポンプ本体を圧縮し、呼び水ポンプの蛇腹状ポンプ本体の膨張によってカートリッジタンク４０内の冷却水Ｗを吸込管４３ａ、５０を通してポンプケーシング内に吸引することにより行う。

以上のようにカートリッジタンク１０への給水及びポンプ２への呼び水を行った後、溶接トーチＴ内に設けられた冷却水通路の給水部に一端が着脱可能に接続された送水ホース１７の他端を装置本体２０の送水部２９に着脱可能に接続すると共に、溶接トーチＴ内の冷却水通路の排水部に一端が着脱可能に接続された復水ホース１８の他端を装置本体２０の復水部３０に接続した状態で、電源ケーブル２８を電源に接続し、電源スイッチ２７をオンにして、ポンプ２１と冷却ファン２３を駆動する。

すると、図３の実線の矢印で示すように、カートリッジタンク４０内の冷却水Ｗがポンプ２１によって吸込管４３ａ、５０を通して吸い込まれ、吐出管３４、送水部２９、送水ホース１７を通して溶接トーチＴに送られる。溶接トーチＴに送られた冷却水Ｗは溶接トーチＴ内の冷却水通路を通過するときに、溶接トーチＴの熱を吸収して溶接トーチＴを冷却する。溶接トーチＴの熱を吸収して水温が上昇した冷却水Ｗは復水ホース１８を通して装置本体２０の復水部３０に戻され、復水部３０から供給管３５を通してラジエータ２２に送られ、ラジエータ２２によって冷却された後、復水管６０、排水管４４ａを通してカートリッジタンク４０内に戻される。

このようにポンプ２１によって冷却水Ｗを溶接トーチＴへ循環させているとき、図３の細線の矢印に示すように、冷却ファン２３によって吸気部２５から筐体２４の内部に空気を吸入させると共に、排気部２６から空気を筐体２４の外部へ排出させることにより、ラジエータ２２とポンプ２１の電動モータ２１ａとが強制通風によって放熱される。

以上のように構成された本実施形態の冷却水循環装置によれば、ラジエータ２２とポンプ２１の電動モータ２１ａとを１台の冷却ファン２３による強制通風によって放熱できるので、冷却水循環装置のコストアップ及び大型化を招くことなくポンプ２１の電動モータ２１ａの放熱を十分に行うことができる。

また、ポンプ２１とその電動モータ２１ａは、ラジエータ２２を通過した空気が当たる位置で、かつ、電動モータ２１ａの回転軸が冷却ファン２３の回転軸に直交する方向に延びた状態で筐体２４の内部に配置されるので、電動モータ２１ａの回転軸が冷却ファン２３の回転軸方向に延びた状態で筐体２４の内部に配置されるのに比べて、筐体２４の一対の側壁２４ａ、２４ｂの距離が小さくなり、装置本体２０の小型化を図ることができると共に、吸気部２５と排気部２６の距離が小さくなり、冷却水Ｗの冷却効率の向上を図ることができる。

また、冷却水タンクが装置本体２０の上面の略全面である筐体２１の上面の略全面からなる載置部２４ｄに着脱可能に載置された透明樹脂製タンクであるカートリッジタンク４０になっているため、冷却水Ｗの量、排水管４４ａからの冷却水Ｗの噴出状態、すなわち冷却水Ｗの循環状態、冷却水Ｗの汚れ具合などを一目で確認することができると共に、冷却水Ｗのカートリッジタンク４０への給水や冷却水Ｗの交換が容易に行うことができる。冷却水Ｗのカートリッジタンク４０への給水や冷却水Ｗの交換は、カートリッジタンク４０の送水部４３から吸込管５０をワンタッチ継手５０ａを介して外すと共に、復水部４４から復水管６０をワンタッチ継手６０ａを介して外し、カートリッジタンク４０を単独で所定場所に搬出して行うことができる。

Ｗ・・・冷却水、Ｔ・・・水冷式溶接トーチ、２０・・・装置本体、２１・・・ポンプ、２１ａ・・・電動モータ、２２・・・ラジエータ、２３・・・冷却ファン、２３ａ・・・電動モータ、２４・・・筐体、２４ａ、２４ｂ・・・側壁、２５・・・吸気部、２６・・・排気部。

Claims

装置本体と、前記装置本体の上に着脱可能に載置される冷却水タンクであるカートリッジタンクとを備え、前記装置本体は、電動モータで駆動されて冷却水を冷却対象である溶接機器へ循環させるポンプと、前記冷却対象からの冷却水の熱を放熱するラジエータと、電動モータで駆動されて前記ラジエータからの発熱を放熱する冷却ファンである軸流ファンと、前記装置本体の外郭を構成すると共に、前記ポンプと前記ラジエータと前記冷却ファンとを内蔵する筐体とを備え、前記筐体は、水平方向で対向する一対の側壁を有し、一対の前記側壁のうち、一方の側壁に空気を吸気可能とする吸気部を設け、他方の側壁に空気を排気可能とする排気部を設け、前記冷却ファンは、一対の前記側壁に対して回転軸が直交する状態で前記筐体の内部に配置され、前記吸気部から前記筐体の内部に空気を吸入させると共に、前記排気部から前記空気を前記筐体の外部へ排出させ、前記ラジエータは、前記吸気部から前記筐体の内部に吸入された前記空気が通過する位置で前記筐体の内部に配置され、前記ポンプとその前記電動モータは、前記ラジエータを通過した前記空気が当たる位置で前記筐体の内部に配置されていることを特徴とする冷却水循環装置。