JP4237574B2 - キャビネット型の給水装置 - Google Patents

Description

本発明は給水装置、特にポンプ、吸込み配管、吐出し配管、駆動用モータ、駆動電源回路等を一体的にキャビネット内に収容したキャビネット型の給水装置に関するものである。

上記給水装置は、例えば水道本管又は受水槽に接続され、水道本管又は受水槽からの水を所定圧に加圧して集合住宅・ビル等の末端の需要者に給水を行う。このため給水装置には、ポンプと、そのポンプケーシングの吸込側、及び吐出側に接続された配管と、配管内の圧力を検出する圧力センサ類と、圧力タンク等を備えている。ここで、圧力タンクはその内部にポンプで加圧された水を蓄えることで、ポンプの頻繁な起動停止を防止し、供給水圧を常に必要な圧力に保持する作用を果たしている。また、ポンプを駆動するモータと、該モータに電力を供給するインバータ装置等の駆動電源回路と、ポンプの運転を制御する電気制御回路とを備え、これらは上記配管と共に、キャビネット内に収容されている。

例えば水道本管に接続され、末端需要者における給水水圧を所定圧に保つように末端圧力一定制御方式及び吐出し圧力一定制御方式を採用する給水装置においては、時々刻々に変動するポンプ流入圧力に対して末端需要者に常に一定の水圧の給水ができるように、インバータ装置等によりポンプを駆動する誘導モータ及びＤＣＢＬ（直流ブラシレスモータ）
に可変周波数・電圧の交流及び直流電力を供給し、回転速度制御を行っている。

このような給水装置においては、インバータ装置等のモータ駆動電源回路が必須であるが、インバータ装置は電力半導体素子を備えるため、モータの駆動電流により発熱する。このため、何らかの冷却手段が必要であり、従来から下記の各種冷却方法が採用されてきた。

インバータ装置を水冷ジャケットに搭載する方法がある。この方法によれば、水冷ジャケットに通水して冷却するため、冷却の効率が高く、放熱部の面積を小さくすることが可能である。しかしながら、水冷のための配管が必要となり、更に過熱時のみ水冷するためには温度センサ、水路を開閉するための電磁弁等の専用部品が必要となり、コスト上昇と共に、余分な配管が必要となる。このため、全体としての給水装置の小型コンパクト化に支障となり、更にメンテナンスも必要となる。

また、特許文献１に示すように、モータとポンプとを同一の回転軸上に配置し、モータの回転軸の一端にポンプロータを取付け、他端にはファンを取付け、モータ回転によるファンの回転に伴う気流により、キャビネット内の冷却された空気をインバータ装置の放熱フィンに向うように構成したものがある。この給水装置は小型コンパクト化に適し、キャビネット内に循環流を形成でき、これにより全体的な冷却効果が得られるが、ポンプやモータが大型となり、モータやインバータ装置からの発熱量が大きくなると、十分な冷却効果が得られないという問題があった。
特開２００３−２１０５２号公報

上記のように、キャビネット型の給水装置の冷却方法には、水冷方式と空冷方式があるが、水冷方式はコスト高になると共に、小型化の支障となり、更に水冷部を構成する機器のメンテナンスも必要となるという問題がある。また、特許文献１に記載の空冷式のものはポンプ容量の小さいキャビネット型の給水装置では有効であるが、ポンプ容量が大きくなり、駆動モータが大きくなると十分な冷却効果を得られないという問題がある。本発明はこのような問題点を除去し、冷却効果を十分に発揮でき、且つ小型化に適したキャビネット型の給水装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、水を加圧して送水するポンプと、該ポンプのケーシングの吸込側及び吐出側に接続された配管と、ポンプを駆動するモータと、該モータに電力を供給する駆動電源回路と、ポンプの運転を制御する電気制御回路とを、一体的にキャビネット内に収容したキャビネット型の給水装置において、キャビネットの側面に設けた吸気口及び排気口と、駆動電源回路を収納し吸気口に吸気ダクトを介して連通する収納配管と、該収納配管の吸気ダクトが連通する側と反対側の端面に設けられたファンとを備え、ポンプ運転時、ファンの運転により吸気口から吸込んだ外気を収納配管内に流し駆動電源回路で発生する熱と熱交換してファンの取付けられた収納配管の端面からキャビネット内に流出させ、排気口からキャビネット外に排気する強制冷却手段を設けたことを特徴とする。このように強制冷却手段をキャビネットの側面に設けた吸気口及び排気口と、駆動電源回路を収納し吸気口に吸気ダクトを介して連通する収納配管と、該収納配管の吸気ダクトが連通する側と反対側の端面に設けられたファンを有する構成にすることにより、ポンプ運転時、収納配管一端のファンを運転すると、吸気口から吸気ダクトを介して外気が収納配管内に流れ込み、収納配管内に収納された駆動電源回路が発する熱と熱交換してファンの取付けられた収納配管の端面からキャビネット内に流出し、排気口からキャビネット外に排気されるから、簡単な構成でキャビネット内を強制冷却することができ、十分な冷却効果が得られる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の給水装置において、吸気口はキャビネットの側面に設けられ、排気口は他方の側面に設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の給水装置において、キャビネットの底面に吸気口及び排気口を設けた側面から外側に所定寸法突出するキャビネットを固定するためのキャビネット固定用耳状板を設けたことを特徴とする。このように、キャビネットの底面に吸気口及び排気口を設けた側面から外側に所定寸法突出するキャビネット固定用耳状板を設けたことにより、給水装置を、例えば壁面に隣接して設けても、壁面とキャビネット側面の間に少なくともこの耳状板の寸法分間隔ができることにより、壁面が吸気口及び排気口にぴったりと接近し、外気の取り入れ、熱交換された空気の排出に支障となることがない。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給水装置において、吸気口及び排気口の位置を駆動電源回路の取付け位置より下方に位置させたことを特徴とする。このように、吸気口及び排気口の位置を駆動電源回路の取り付け位置より下方に位置させることにより、駆動電源回路に雨水が侵入し、絶縁不良等の事故の発生を防止できる。また、請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の給水装置において、ファンの運転によりキャビネット内に流出した外気の一部は、モータの上部から下方に流れモータを冷却し、他の空気と合流して排気口から排気されることを特徴とする。これにより、ファンを回転すると外気が吸気ダクトに流出し、駆動電源回路を収納する収納配管内に流れ込み駆動電源回路を強制的に冷却すると共に、ファンから流出した外気の一部はモータを冷却して排気ダクトを通って排気され、キャビネット内で発生する熱を強制的に除去する。

本発明によれば、大容量のキャビネット型の給水装置でも、構成が簡単で、冷却効果が十分に発揮でき、且つ小型化が可能なキャビネット型の給水装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１乃至図３は本発明に係る給水装置の構成を示す図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図、図２はキャビネット内の機器の配置構成を示す正面図、図３は本発明に係るキャビネット型の給水装置を建物の壁面に隣接して設置した場合のキャビネットの底部を示す図である。

図において、１０はキャビネットであり、該キャビネット１０内には、ポンプ１１、１２が配置されている。ポンプ１１、１２はその回転軸が鉛直方向に配置され、ポンプケーシングの上部側にそれぞれモータ１３、１４が配置されている。そして、ポンプ１１、１２の吸込口１１ａ、１２ａは吸込管１５に接続され、吸込管１５は逆止弁を介して吐出集合管１６に接続されている。この逆止弁は、例えば水道本管に接続された吸込管１５の流入水圧が充分に高い場合にはポンプ１１、１２を介さず給水でき、流入側の圧力が低い場合には逆流を防止するためのものである。吐出集合管１６には加圧水を蓄圧する圧力タンク１９が接続されている。圧力タンク１９は、加圧水を蓄圧することでポンプ１１、１２の頻繁な起動停止を防止し、且つ給水圧力を円滑に一定に保つ作用をする。

吸込管１５は、逆流防止装置２１、ストレーナ２２、ボール弁２３を介して吸込口２４に接続され、該吸込口２４で図示しない水道本管等の管路に接続されている。吐出集合管１６はボール弁１８を介して吐出口２５に接続され、吐出口２５で図示しない末端需要者側への配管管路に接続される。キャビネット１０の内底部には架台２６にポンプ１１、１２及び吸込管１５、吐出集合管１６等の各種配管類及び弁類がゴムパッド４２等の防振装置を介して固定されている。なお、２７は吸込圧力センサ、２８は吐出圧力センサである。

キャビネット１０の内上部には、インバータ装置２９、３０が配置されている。該インバータ装置２９、３０は収納配管３１内に配置されている。ここでインバータ装置２９はモータ１３に図示しないケーブルを介して可変周波数・電圧の交流電力を供給することでモータ１３を可変速駆動する。また、インバータ装置３０はモータ１４に図示しないケーブルを介して可変周波数・電圧の交流電力を供給することでモータ１４を可変速駆動する。モータ１３とポンプ１１は同一の回転軸線上に配置され、同様にモータ１４とポンプ１２は同一の回転軸線上に配置されている。

キャビネット１０の一方の側面には、吸気口３２が設けられ、他方の側面には排気口３３が設けられ、更にインバータ装置２９、３０を収納する収納配管３１の一端にはファン３４が設けられている。また、吸気口３２に連通して吸気ダクト３５が設けられ、排気口３３に連通して排気ダクト３６が設けられている。ポンプ１１、１２の運転中にファン３４を回転することにより、吸気口３２より流入する外気は矢印Ａに示すように吸気ダクト３５を通ってインバータ装置２９、３０を収納する収納配管３１内の他端から収納配管３１内に流れ込み、ここでインバータ装置２９、３０から発せられる熱と熱交換され、ファン３４が取付けられている一端からキャビネット１０内に流出する。なお、吸気口３２及び排気口３３の取付け位置はインバータ装置２９、３０の取付け位置よりも下方になっている。これにより、雨水等がインバータ装置２９、３０に浸入し、絶縁不良等の事故を発生する恐れがなくなる。

また、外気の一部は矢印Ｂに示すように、モータ１３、１４の上部から下方に流れ、更に加圧タンク１９の周辺を通って流れる。上記矢印Ａに示すように流れる空気と矢印Ｂに示すように流れる空気は、排気ダクト３６の入口近傍で合流し、矢印Ｃに示すように、排気ダクト３６を通って排気口３３から外部に排出される。上記のようにインバータ装置２９、３０を収納する収納配管３１の一端にファン３４を設け、キャビネット１０の両側面にそれぞれ吸気口３２、排気口３３を設けたことにより、ファン３４を回転すると外気が吸気口３２より吸気ダクト３５に流入し、インバータ装置２９、３０を収納する収納配管３１内に流れ込み、インバータ装置２９、３０を強制的に冷却すると共に、外気の一部はモータ１３、１４を冷却して排気ダクト３６を通って排気され、キャビネット１０内で発生する熱を強制的に除去する。

また、キャビネット１０の底面には、吸気口３２が設けられた側面から外側に所定寸法Ｌだけ突出するキャビネット固定用耳状板３７が設けられている。同様に排気口３３が設けられた側面から外側に所定寸法Ｌだけ突出するキャビネット固定用耳状板３８が設けられている。この耳状板３７、３８は図１（ｂ）及び図３に示すように、基礎ボルト３９を介して、給水装置のキャビネット１０を基礎４０の上面に固定するためのものである。このようにキャビネット固定用耳状板３７、３８をキャビネット１０の側面より所定寸法Ｌだけ外側に突出させて設けたことにより、例えば、図３に示すように建物の壁面４１に隣接して給水装置を設置する場合、壁面４１とキャビネット１０側面との間には、少なくともキャビネット固定用耳状板３７が外側に突出する分の寸法Ｌの間隔の間隙ができることになり、吸気口３２や排気口３３は壁面で閉塞され吸気や排気に支障をきたすということがなくなる。

以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記例では、キャビネット１０内を強制的に冷却する強制冷却手段として、キャビネット１０の一方の側面に吸気口３２を設け、他方の側面には排気口３３を設け、キャビネット１０にファン３４を設けて、ファン３４の運転により吸気口３２から外気を吸込み、キャビネット１０内で発生する熱と熱交換させた後、排気口３３から排気するように構成しているが、キャビネット１０内に外気を導き、熱交換をさせて排気する手段であればどのようなものでもよい。

本発明に係るキャビネット型の給水装置の構成を示す図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図である。 本発明に係るキャビネット型の給水装置のキャビネット内の機器の配置構成を示す正面図である。 本発明に係るキャビネット型の給水装置を建物の壁面に隣接して設置した場合のキャビネットの底部を示す図である。

符号の説明

１０ キャビネット
１１ ポンプ
１２ ポンプ
１３ モータ
１４ モータ
１５ 吸込管
１６ 吐出集合管
１８ ボール弁
１９ 圧力タンク
２１ 逆流防止装置
２２ ストレーナ
２３ ボール弁
２４ 吸込口
２５ 吐出口
２６ 架台
２７ 吸込圧力センサ
２８ 吐出圧力センサ
２９ インバータ装置
３０ インバータ装置
３１ 収納配管
３２ 吸気口
３３ 排気口
３４ ファン
３５ 吸気ダクト
３６ 排気ダクト
３７ キャビネット固定用耳状板
３８ キャビネット固定用耳状板
３９ 基礎ボルト
４０ 基礎
４１ 建物の壁面
４２ ゴムパッド

Claims (5)

1. 水を加圧して送水するポンプと、該ポンプのケーシングの吸込側及び吐出側に接続された配管と、前記ポンプを駆動するモータと、該モータに電力を供給する駆動電源回路と、前記ポンプの運転を制御する電気制御回路とを、一体的にキャビネット内に収容したキャビネット型の給水装置において、
   前記キャビネットの側面に設けた吸気口及び排気口と、前記駆動電源回路を収納し前記吸気口に吸気ダクトを介して連通する収納配管と、該収納配管の前記吸気ダクトが連通する側と反対側の端面に設けられたファンとを備え、
   前記ポンプ運転時、前記ファンの運転により前記吸気口から吸込んだ外気を前記収納配管内に流し前記駆動電源回路で発生する熱と熱交換して前記ファンの取付けられた収納配管の端面から前記キャビネット内に流出させ、前記排気口から前記キャビネット外に排気する強制冷却手段を設けたことを特徴とするキャビネット型の給水装置。
2. 請求項１に記載の給水装置において、
   前記吸気口は前記キャビネットの側面に設けられ、前記排気口は他方の側面に設けられていることを特徴とするキャビネット型の給水装置。
3. 請求項２に記載の給水装置において、
   前記キャビネットの底面に前記吸気口及び排気口を設けた側面から外側に所定寸法突出する前記キャビネットを固定するためのキャビネット固定用耳状板を設けたことを特徴とするキャビネット型の給水装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の給水装置において、
   前記吸気口及び排気口の位置を前記駆動電源回路の取付け位置より下方に位置させたことを特徴とするキャビネット型の給水装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか１項に記載の給水装置において、
   前記ファンの運転により前記キャビネット内に流出した外気の一部は、前記モータの上部から下方に流れモータを冷却し、他の空気と合流して前記排気口から排気されることを特徴とするキャビネット型の給水装置。

Images