JP7057608B1 - パッケージ型回転ポンプユニット - Google Patents
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Abstract
Description
本発明に係るパッケージ型回転ポンプユニットの一形態によれば、気体を吸排気する回転ポンプ及び該回転ポンプを駆動させる電動モータを備える電動回転ポンプと、該電動回転ポンプを内包する密閉筐体とを備えるパッケージ型回転ポンプユニットであって、前記密閉筐体の内部に配され、前記密閉筐体の外部に配された冷却液供給源から冷却液の供給を受けて冷却される液冷熱交換器と、前記密閉筐体の内部に配され、前記回転ポンプの稼働によって該回転ポンプの周囲の空気が加熱されることで生じる加熱空気を含む密閉筐体内の内部空気を、前記液冷熱交換器へ、冷却させるように送る送風装置とを備え、前記密閉筐体の内部に配され、前記電動回転ポンプのうちの前記電動モータを除く前記回転ポンプの周囲を覆うように設けられ、前記密閉筐体の内部で循環する前記内部空気が導入される循環空気入口部と、前記加熱空気を含む前記内部空気が排出される循環空気出口部とが設けられるように形成されたポンプカバー部を備え、前記循環空気入口部が、前記回転ポンプの周囲を取り巻いて帯状に開放した形態に設けられている。
この密閉筐体1の内部には、回転ポンプ2及び電動モータ3を備える電動回転ポンプ200、液冷熱交換器5、送風装置6,ポンプカバー部25、配電盤8、第1のマフラー部31、第2のマフラー部32、電装品冷却用の送風機9、ドレンパン91、各種の配管、各種の電気配線、及びこれらの付随品が配置されている。
本形態例の送風装置6は、軸流ファンであり、電動回転ポンプ200の長手方向に沿って、内部空気を吸引して排出するように、配置されている。なお、この送風装置6としては、軸流ファンに限定されるものではなく、遠心ファン(例えばシロッコファン)などの他の送風手段を適宜選択的に用いてもよいのは勿論である。
さらに、密閉筐体1によって密閉構造にできるため、運転音低減効果が大きいという利点もある。なお、本形態例に係る密閉筐体1による密閉構造の実施例によれば、騒音を73dBまで低減できている。
そして、このように密閉筐体1によって密閉構造にすることで、筐体内部と外界との間の気体の流出入が十分に制限されているため、高湿環境においても筐体内部の結露水の発生量が少ない。すなわち、冷却液を供給できれば、密閉筐体1の内部温度は、製品設置環境(温度・湿度)の影響を受けづらいため、広範囲の環境温湿度域で使用できるようになる。
なお、後述するように本形態例は、第1のマフラー部31及び第2のマフラー部32を密閉筐体1内に収容するものであり、これらのマフラー部から発散される熱も含めて、密閉筐体1の内部空気を冷却できるように構成されている。
なお、本形態例では、ポンプカバー部25(図3~6など参照)が、回転ポンプ2のポンプ室ボディ部110や軸受ボディ部120(図13~18など参照)の範囲を覆うように設けられている。すなわち、後述するように液冷がされている第1のマフラー部31を除いた表面温度が高い部位を効果的に覆っている。また、循環空気入口部25aが適性に形成されるように、ポンプカバー部25の内面と回転ポンプ2の外表面との間に設けられる隙間の大きさ(通気路の幅)は、内部空気が流動する際の通気抵抗がなるべく上昇しないと共に、回転ポンプ2の発熱によって加熱された内部空気(加熱空気)がなるべくポンプカバー部25の外側へ分散しない範囲に設けられていればよい。
なお、本形態例の一方のロータ回転軸(回転軸20A)と電動モータ3の回転軸3aとは、図4などに示すように、カップリング3bを介して直列に接続されている。また、図3などに示すように、3cは安全カバーであり、回転駆動するカップリング3bを含む回転軸(3a、20A)の接続部を、安全のために覆っている。さらに、このカップリング3bには、送風羽根を回転軸(3a、20A)と同軸に取り付けて、送風を行うように構成することもできる。この送風羽根によれば、冷却性能を向上させることができる。
冷却液供給源4は、密閉筐体1の背面に設けられた冷却液供給接続口4aに接続され、冷却液は、液流ポンプ(図示せず)によって、冷却液供給接続口4aから冷却液供給配管4bを通って、先ず、液冷熱交換器5に供給されて、その液冷熱交換器5を冷却する。なお、図9~12に示す二段に電動回転ポンプ200が配された形態例では、冷却液供給配管4bが二本に分岐されて、その二段の電動回転ポンプ200の夫々について冷却液が供給され、二本の冷却液排出配管4cが合流されて冷却液が排出されるように構成されている。
なお、その液冷配管は、本形態例に限定されるものではなく、並列に設けられてもよい。並列に配管することによれば、その流量を個々に調整することが可能になり、精密な冷却制御ができるという利点がある。
冷却液(冷却水)の温度を、最も高い想定温度の条件の例として32℃と設定し、各部の温度を測定することで、データを得た。
比較データとして、液冷熱交換器5が設置されなかった場合であって、回転ポンプ2を図13~21に示す形態例のように設けて水冷した場合は、密閉筐体1の内部空気が、80℃まで上昇した。
これに対して、本形態例のように、回転ポンプ2を上記のように水冷すると共に液冷熱交換器5を設置して内部空気を水冷した場合は、ポンプカバー部25の循環空気出口部25bにおける内部空気の温度が55℃となり、液冷熱交換器5を通過して送風装置6から排出されて電動モータ3及び配電盤8に循環される内部空気の温度が45℃になった。これによって、電動モータ3や電装部品82などの耐熱温度を、十分にクリアすることができた。また、冷却液供給源4に戻される冷却水の温度が40~45℃になった。
また、90はドレン排出接続口であり、ドレンを外部に排出できる排出口になっている。このドレン排出接続口90へは、回転ポンプ2の下に配されたドレンパン91や、液冷熱交換器5に配された熱交換器用ドレンパン93が、ドレン配管92や熱交換器用ドレン配管94によって接続されており、発生したドレンを受けて適切に排出することができる。
さらに具体的には、例えば本形態例では、第2のマフラー部32が、軸方向に長尺な筒体状の外形を備えるもので、その長手方向に、一端側の減音室、中間部の減音室及び他端側の減音室を備えており、前記一端側の減音室では、第1のマフラー部の排気口57から延長された排気管によって導入された排気を、その排気管の先端側の穴開き管となっている部分から膨張されるように排出させることで減音させる。そして、前記一端側の減音室から前記他端側の減音室へ排気が送られるように管路が連通され、排気を前記他端側の減音室へ排出させることで膨張によって減音させる。さらに、前記他端側の減音室に導入された排気を反転させるように、前記他端側の減音室と前記中間部の減音室との隔壁に設けられた通気孔を介して前記中間部の減音室へ排気を排出させることで膨張によって減音させ、その排気を前記中間部の減音室から第2のマフラー部の排気排出口35を介して外部へ排出できるように設けられている。
このクローポンプでは、図13などに示すように、110はポンプ室ボディ部であり、二つの円の一部を重ね合わせた断面形状のポンプ室10(図22参照)を形成するように、シリンダ部10a、そのシリンダ部10aの一方の端面に設けられた一方の端壁部10b、及びそのシリンダ部10aの他方の端面に設けられた他方の端壁部10cを備えている。
また、この排気流路56は、排気の流れの方向を適宜に規制できるものであり、排気の冷却を促進するための形態になっていると共に、排気音を低減させるマフラーの構造を兼用するものになっている。すなわち、この排気流路56が形成される構造によって、第1のマフラー部31が構成されている。なお、57は第1のマフラー部の排気口であり、第1の流路形成部61の上壁部に開口されて設けられ、排気流路56の排気口になっており、この第1のマフラー部の排気口57により外部に排気される。本形態例の第1のマフラー部の排気口57は、図21に示すように、内部の側で流路が絞られた形状に設けられており、消音効果を高めるように形成されている。
なお、機能部品とは、ベアリング41やオイルシール42を含む構成部材のことであり、消耗部品として扱われるものである。これらの機能部品の長寿命化を図ることで、ランニングコストを低減できる。
1a 筐体フレーム部
1b ベース部
1c 筐体カバー部
2 回転ポンプ
3 電動モータ
3a 回転軸
3b カップリング
3c 安全カバー
4 冷却液供給源
4a 冷却液供給接続口
4b 冷却液供給配管
4c 冷却液排出配管
4d 冷却液排出接続口
5 液冷熱交換器
5a 熱交換用の管路
5b 冷却液接続管
6 送風装置
7 送風ファン
8 配電盤
9 電装品冷却用の送風機
10 ポンプ室
10a シリンダ部
10b 一方の端壁部
10c 他方の端壁部
11 シリンダケース
12 サイドプレート
14 吸気接続口
15 吸気口
16 吸気導入管接続口
17 逆流防止弁
20A 回転軸(駆動側回転軸)
20B 回転軸(従動側回転軸)
21A 歯車(駆動側歯車)
21B 歯車(従動側歯車)
25 ポンプカバー部
25a 循環空気入口部
25b 循環空気出口部
30A ロータ(駆動側ロータ)
30B ロータ(従動側ロータ)
31 第1のマフラー部
32 第2のマフラー部
33 振動緩衝配管
34 第2のマフラー部の排気導入口
35 第2のマフラー部の排気排出口
37 吊り部材
40 軸受部
40a 第1の軸受部
40b 第2の軸受部
41 ベアリング
42 オイルシール
45 ギヤボックス
50 排気側開口部
51 前段通気口
55 排気口
56 排気流路
57 第1のマフラー部の排気口
60 冷却用の隙間
61 第1の流路形成部
61a 冷却液流路形成面
61b 冷却液流規制部
61c 内ループ合せ部
61d 外ループ合せ部
61e 排気流路形成面
61f 排気通路形成壁
61g ループ枠状合せ部
62 第2の流路形成部
62a 排気流路形成面
62b 延長流路形成面
62c 周縁合せ部
63 第3の流路形成部
63a 延長流路形成面
65 シール部材
71 軸受部冷却液流路
71a 冷却液入口接続部
71b 軸受部冷却液出口接続部
71c 第1の接続配管
72 排気部冷却液流路
72a 排気部冷却液入口接続部
72b 冷却液導入口
72c 排気口周囲流路部
72d 排気部冷却液出口接続部
72e 第2の接続配管
73 延長部冷却液流路
73a 延長部冷却液入口接続部
73b 延長部冷却液出口接続部
81 操作部
82 電装部品
83 インバータ装置
90 ドレン排出接続口
91 ドレンパン
92 ドレン配管
93 熱交換器用ドレンパン
94 熱交換器用ドレン配管
100 ポンプ本体
110 ポンプ室ボディ部
115 柱状部
120 軸受ボディ部
121 構造壁部
121a 一方の構造壁部
121b 他方の構造壁部
200 電動回転ポンプ
300 制振部材
Claims (6)
- 気体を吸排気する回転ポンプ及び該回転ポンプを駆動させる電動モータを備える電動回転ポンプと、該電動回転ポンプを内包する密閉筐体とを備えるパッケージ型回転ポンプユニットであって、
前記密閉筐体の内部に配され、前記密閉筐体の外部に配された冷却液供給源から冷却液の供給を受けて冷却される液冷熱交換器と、
前記密閉筐体の内部に配され、前記回転ポンプの稼働によって該回転ポンプの周囲の空気が加熱されることで生じる加熱空気を含む密閉筐体内の内部空気を、前記液冷熱交換器へ、冷却させるように送る送風装置と、
前記密閉筐体の内部に配され、前記電動回転ポンプのうちの前記電動モータを除く前記回転ポンプの周囲を覆うように設けられ、前記密閉筐体の内部で循環する前記内部空気が導入される循環空気入口部と、前記加熱空気を含む前記内部空気が排出される循環空気出口部とが設けられるように形成されたポンプカバー部を備え、
前記循環空気入口部が、前記回転ポンプの周囲を取り巻いて帯状に開放した形態に設けられ、
前記回転ポンプが二軸回転ポンプであって、一方のロータ回転軸が前記電動モータの回転軸に直列に接続されて回転され、他方のロータ回転軸がギヤを介して前記一方のロータ回転軸とは反対方向へ同期して回転されるように設けられ、前記他方のロータ回転軸が配された軸心の延長上のスペースであって前記電動モータと前記一方のロータ回転軸とが接続される部位に隣接するスペースに、前記液冷熱交換器及び前記送風装置が配置されていることを特徴とするパッケージ型回転ポンプユニット。 - 気体を吸排気する回転ポンプ及び該回転ポンプを駆動させる電動モータを備える電動回転ポンプと、該電動回転ポンプを内包する密閉筐体とを備えるパッケージ型回転ポンプユニットであって、
前記密閉筐体の内部に配され、前記密閉筐体の外部に配された冷却液供給源から冷却液の供給を受けて冷却される液冷熱交換器と、
前記密閉筐体の内部に配され、前記回転ポンプの稼働によって該回転ポンプの周囲の空気が加熱されることで生じる加熱空気を含む密閉筐体内の内部空気を、前記液冷熱交換器へ、冷却させるように送る送風装置と、
前記密閉筐体の内部に配され、前記電動回転ポンプのうちの前記電動モータを除く前記回転ポンプの周囲を覆うように設けられ、前記密閉筐体の内部で循環する前記内部空気が導入される循環空気入口部と、前記加熱空気を含む前記内部空気が排出される循環空気出口部とが設けられるように形成されたポンプカバー部を備え、
前記循環空気入口部が、前記回転ポンプの周囲を取り巻いて帯状に開放した形態に設けられ、
前記液冷熱交換器を冷却した前記冷却液供給源からの冷却液によって前記回転ポンプも冷却されるように、前記冷却液供給源からの液冷流路が、前記液冷熱交換器と前記回転ポンプとに亘って直列に接続されていることを特徴とするパッケージ型回転ポンプユニット。 - 前記液冷熱交換器を冷却した前記冷却液供給源からの冷却液によって前記回転ポンプも冷却されるように、前記冷却液供給源からの液冷流路が、前記液冷熱交換器と前記回転ポンプとに亘って直列に接続されていることを特徴とする請求項1記載のパッケージ型回転ポンプユニット。
- 前記電動モータに、該電動モータを冷却するように送風する電動モータ冷却用の送風ファンが設けられ、該送風ファンは、前記一方のロータ回転軸に接続される側とは反対側に配されてモータ本体へ向けて送風するように設けられていることを特徴とする請求項1又は3記載のパッケージ型回転ポンプユニット。
- 前記回転ポンプが、軸受ボディ部とポンプ室ボディ部と第1のマフラー部とを備え、前記ポンプカバー部が、前記軸受ボディ部と前記ポンプ室ボディ部の周囲を覆うように設けられていることを特徴とする請求項1~4のいずれかに記載のパッケージ型回転ポンプユニット。
- 前記液冷熱交換器が、前記循環空気出口部の側に接続され、
前記送風装置が、前記内部空気を吸引して前記循環空気入口部から前記循環空気出口部へ流して前記液冷熱交換器を通すように、該液冷熱交換器に接続されていることを特徴とする請求項1~5のいずれかに記載のパッケージ型回転ポンプユニット。
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