JPH03150043A - インバータ付防爆形キャンドモータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、インバータ付防爆形キャンドモータに係わり
、インバータの昇温を抑制する構造に関する。

（従来の技術） 外部への漏洩が嫌われる液を取扱い、かつガス蒸気危険
場所（以下、危険場所という）に設置されるポンプには
、軸封部がなく完全無漏洩構造の防爆形キャンドモータ
ポンプが好んで採用されている。

この防爆形キャンドモータポンプをインバータにて駆動
する場合、従来の大気開放形のインバータではインバー
タがポンプ設置場所から遠く離れた非危険場所に設置さ
れるので、ポンプを設置した危険場所での現場操作が行
なえずきわめて不便である。

また、キャンドモータポンプの軸受摩耗状態を検知する
ために、特公昭５８−５４５８０号公報所載の回転電機
運転監視装置を設ける場合は、インバータの出力波形や
キャリア周波数の違いによって検出感度が大幅に低下し
たり検出不能に至るので、インバータの選定範囲が狭く
限定され、そのため容量的に過大な、あるいはキャンド
モータポンプの運転には不要である機能をも備えたイン
バータを採用せざるを得ない事態が多量生じる。

また、回転部分が外部に露出しないキャンドモータポン
プは、据付配線時に行なう回転方向確認作業が極めて煩
雑であることから、この回転方向を検知する手段として
、特公昭５９−３１２９０号公報所載のように、キャン
ドモータに内蔵した検相回路をこのキャンドモータの電
源端子に接続し、この電源端子に印加される商用電源の
相順によって変化する前記検相回路の出力電圧の大小を
指示計に指示させてなる回転方向検知装置が多数のキャ
ンドモータポンプに採用されているが、この商用電源用
の検相回路による回転方向検知装置はインバータ電源に
は適用できない。

そのため、インバータ駆動用として新たな検相回路を用
意しなければならないが、インバータの出力波形やキャ
リア周波数が異なる毎に専用の検相回路が必要であり、
さらに専用の検相回路を設けてもインバータの出力周波
数や出力電圧を変化させると検相回路の出力も変化する
ため、実用的ではない。

そこで、本出願人は特願平１−７５４５７号にインバー
タ付防爆形キャンドモータを提案した。

第６図はこの発明（以下、基本発明という）をキャンド
モータポンプに適用した例を示し、固定子枠１と固定子
キャン２とからなる耐圧容器３にて形成した固定子室４
に固定子５を配設したキャンドモータ６と、インバータ
箱体７とインバータ蓋体８とからなる耐圧容器９にて形
成したインバータ室１０にイン７＜−夕本体１１を収納
してなるインバータ１２とを、機械的に一体に結合して
固定子室４とインバータ室１０とを導線引込体１３にて
互に遮断して連接し、この導線引込体１３を介して固定
子５とインバータ本体１１の出力側１４とを結線してイ
ンバータ付防爆形キャンドモータポンプを構成する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、この基本発明を適用した第６図に示すインバ
ータ付防爆形キャンドモータポンプにおいては、耐圧容
器９に収納したインバータ本体１１を冷却する手段とし
て、インバータ本体１１の強電回路１５のターンオフ素
子や整流素子などの多量発熱部材１６の金属製放熱板１
６１面をインバータ箱体７の内壁７暑に当接取着し、そ
の外壁７ｂ側に冷却液を流す冷却ジャケット室１７を形
成しており、そのため前記多量発熱部材１６の発熱量の
大部分は金属製放熱板１６１およびインバータ箱体７を
介した熱伝達によって冷却ジャケット室１７を流れる冷
却液に奪われるが、残りの熱量は多量発熱部材１６の金
属製放熱板１１１ｍ以外の面からその囲りの空気に伝達
され、およびインバータ本体１１の発熱量の少ない弱電
回路１８の発熱量がその囲りの空気に伝達され、インバ
ータ室１０における空気の自然対流によってインバータ
箱体７とインバータ蓋体８へ熱伝達された後、これらの
外壁７ｂ、ｇｂ面から大気中へと放熱されるので、大気
がインバータ室へ出入りする従来の大気開放形のインバ
ータに比べて放熱効果に劣り、インバータ室１０がかな
り昇温する。

従って、夏場など大気温が高くなる場合には、インバー
タ本体１１、特に弱電回路１８の部材や配線類がその許
容温度を越えてしまうので、弱電回路１８に高耐熱の部
材や配線類を採用したり、あるいは従来の大気開放形の
インバータに比べてインバータ１２の定格電流をかなり
低く設定して強電回路をＳの多量発熱部材１Ｇの発熱量
を減少させなければならず、すなわち従来の大気開放形
のインバータに比べて容量の大きいインバータ１２を採
用しなければならず、いずれの場合も相当コスト高につ
く。

そのため、本出願人は冷却ジャケット室１７の面積を拡
大したり、冷却液の流量を増すことを試みたが、インバ
ータ室１０の温度が幾分低下するものの顕著な効果は得
られなかった。

なお、前記キャンドモータポンプのほか、キャンドモー
タ撹拌機やキャンドモータ送風機など、インバータにて
駆動する防爆形キャンドモータを採用した他の風水力機
械においても同様の問題があった。

本発明は、前記問題点を解決するために成されたもので
、インバータ室の昇温を抑制して、インバータ本体、特
に弱電回路の部材や配線類に高耐熱品を採用しなくてす
み、またはインバータの定格電流を従来の大気開放形の
インバータに比べて低く設定しなくてすむインバータ付
防爆形キャンドモータを提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明のインバータ付防爆形キャンドモータの構成は、
固定子枠と固定子キャンとからなる耐圧容器にて形成し
固定子室に固定子を配設したキャンドモータと、インバ
ータ箱体とインバータ蓋体とからなる耐圧容器にて形成
したインバータ室にインバータ本体を収納してなるイン
バータとを、機械的および電気的に一体に結合し、前記
インバータの耐圧容器の外壁側に放熱手段を設け、前記
インバータ室に支切体を配設してこの支切体と前記イン
バータの耐圧容器の内壁との間に前記放熱手段に対向す
る通風路を形成し、前記インバータ室に封入した気体を
前記通風路を流して循環させる電動ファンを前記インバ
ータ室に設けてなるものである。

（作用） 本発明のインバータ付防爆形キャンドモータにおいては
、電動ファンの作用によって、インバータ室に封入した
気体が、インバータの耐圧容器を介して放熱手段に対向
する通風路を流れてインバータ室を循環されるので、放
熱手段の熱交換効率が極めて高くなって前記気体が放熱
手段にて奪われる熱量が激増し、インバータ室の昇温か
大幅に抑制される。

（実施例） 次に、本発明の実施例を図面に基き説明する。

第１図乃至第３図は、本発明を半径方向空隙形のキャン
ドモータポンプに適用した実施例を示し、図中、第６図
に記載した符号と同一の符号は同一ないし同類部分を示
す。

２０はボンブ２１とキャンドモータ６とを液密に一体に
構成したキャンドモータポンプで、固定子枠１と固定子
キャン２とからなる耐圧容器３にて形成した固定子室４
に、固定子鉄心２２に固定子巻線２３を巻装してなる固
定子５を配設し、前記固定子枠１に端子受台２４を突設
し、この端子受台２４のフランジ部２４１に耐圧スタッ
ド式引込方式の端子板による導線引込体１３をアダプタ
２５にて挟持するようにボルト２６にて締結取着し、前
記端子受台２４のフランジ部２４１とアダプタ２５との
嵌合部に火災逸走防止隙間２７を形成する。

１２は、金属製のインバータ箱体７とインバータ蓋体８
とをボルト２８にて締着してその接合面に火災逸走防止
隙間２９を形成してなる耐圧容器９にて形成したインバ
ータ室１０に、強電回路１５と弱電回路１８とからなる
インバータ本体１１を収納して構成したインバータで、
前記インバータ箱体７に端子受台３０および３１をそれ
ぞれ突設し、一方の端子受台３Ｇのフランジ部３０ｓに
は耐圧スタッド式引込方式の端子板による導線引込体３
２を端子箱３３にて挟持するようにボルト３４にて締結
取着してこの端子受台３０のフランジ部３０１と端子箱
３３との嵌合部に火災逸走防止隙間３５を形成し、他方
の端子受台３１のフランジ部３１ｓをアダプタ２Ｓにボ
ルト３Ｇにて締結取着し、この端子受台３１のフランジ
部３１１とアダプタ２５との嵌合部に火災逸走防止隙間
３７を形成して、キャンドモータ６とインバータ１２と
を機械的に一体に結合する。

また、インバータ本体１１の強電回路１５のターンオフ
素子や整流素子などの多量発熱部材１６はその金属製放
熱板１５５面をインバータ箱体７の内底壁７ｃに当接し
て取着し、インバータ箱体７の外底壁７ｄに前記多量発
熱部材１６に対向して冷却ジャケット室１１を形成し、
インバータ蓋体８に起動停止スイッチ３８、出力周波数
設定ボリューム３ｇおよびインバータ出力周波数や故障
内容を指示する防爆構造のデジタル指示計４０並びに後
述するキャンドモータ運転監視装置のアナログ指示計４
１を取着する。

そして、キャンドモータ６とインバータ１２とを電気的
に結合し、すなわち、固定子巻線２３の口出線２３ｓを
導線引込体１３および引込線４２を介してインバータ本
体１１の出力側１４に接続し、インバータ本体１１の入
力側４３を引込線４４、導線引込体３２および電源ケー
ブル４１１を介して商用電源に接続する。

また、キャンドモータポンプ２０の軸受摩耗状態を検知
するために前記特公昭５８−５４５８０号公報所載の発
明に基づくキャンドモータ運転監視装置４６を設け、す
なわち、キャンドモータ６の固定子鉄心２３の対称的位
置に２個の検出コイル４７＊、　４７ｂを設け、−この
両検出コイル４７ｓ、　４７ｂと磁気空隙４８を隔てて
それぞれ対向する回転子４ｇの回転子溝５０との関係位
置が同じくなるようにこの回転子溝５０を偶数に定め、
両検出コイル４１ｍ、　４７ｂ中に発生するインバータ
出力周波数に同期した基本波電圧が互に打消され、回転
子溝５０数によって決定される周波数をもつ高周波電圧
の瞬時値の差が検出されるように、両検出コイル４７ｓ
、　４７ｂを直列に接続して検出部５１を構成し、この
検出部５１の出力端をインバータ蓋体８に取着した防爆
構造の指示計４１に接続する。

以上の構成は、前記特願平１−７５４５７号に提案した
基本発明を適用した第６図に示すインバータ付防爆形キ
ャンドモータポンプの構成と同様である。

次に、本発明の特徴部分について説明する。

前記インバータ箱体７の外周壁１１にこれを周回する放
熱手段５２としての冷却ジャケット室５３を形成し、イ
ンバータ蓋体８に懸架した弱電回路１８の部材を囲むよ
うに筒状の支切体５４をインバータ蓋体８にボルト５Ｓ
にて固着してインバータ室１０に配設して、前記支切体
５４とインバータ箱体７の内周壁７ｆとの間に前記冷却
ジャケッ斗室５３に対向する環状の通風路５６を形成し
、前記支切体５４の上部に複数の通風穴５７を穿設し、
強電回路１５の多量発熱部材１６と弱電回路１８の部材
との中間に位置した支切体５４の下底部に、インバータ
室１０に封入した空気を前記通風路５６を流して循環さ
せる軸流の電動ファン５８を取着する。

５９は両冷却ジャケット室１７．５３を連通ずる接続パ
イプ、６０は冷却液入口、６１は冷却液出口である。

このように構成した実施例によれば、前記特願平１−７
５４５７号に提案した基本発明を適用した第６図に示す
構成のインバータ付防爆形キャンドモータポンプと同様
に、強電回路１５の多量発熱部材１１ｉの発熱量の大部
分がその金属製放熱板１１ｉａおよびインバータ箱体７
を介した熱伝導によって冷却ジャケット室１１を流れる
冷却液に奪われて放熱される。

これに加えて、本実施例においては、電動ファン５８の
作用によって、第２図に矢印にて示すように、インバー
タ室１０に封入した空気は、下方へ吹出され、多量発熱
部材１６に吹き当てられてその発熱量の一部を奪った後
、狭い通風路５６を早い流速で下方から上方へと流れ、
この通風路５６を流れる間にその熱量をインバータ箱体
７を介して冷却ジャケット室５３を流れる冷却液に大量
に奪われて冷却され、支切体５４の通風穴Ｓ７から支切
体５４の内側に流入され、弱電回路１８の部材や配線類
の熱を奪いなから支切体５４の内側を上方から下方へと
流れ、電動ファンｓ８に吸込まれてインバータ室１０を
循環されるので、強電回路１５の多量発熱部材１６の発
熱量の一部および弱電回路１８の部材の発熱量がインバ
ータ室１−０を循環する空気を介して冷却ジャケット室
５３を流れる冷却液に大量に奪われて放熱され、インバ
ータ室１０の昇温か大幅に抑制される。

すなわち、前記特願平１−７５４５７号に提案した基本
発明を適用した第６図に示す構成のインバータ付防爆形
キャンドモータポンプのように、支切体５４と電動ファ
ンｓ８とを設けずインバータ室１０に封入した空気を循
環させない場合は、多熱発熱部材１６に対向してインバ
ータ箱体７の下底部に形成した冷却ジャケット室１７に
加えてインバータ箱体７の外周壁１ｅ側に冷却ジャケッ
ト室５３を形成しても、インバータ室Ｉｌｌに封入した
空気は自然対流によってインバータ室Ｉｌｌを循環する
がその流速が遅々たるため、放熱手段５２としての前記
外周壁７ｅ側の冷却ジャケット室５３の熱交換効率が極
めて低く、インバータ室１０の昇温をたいして抑制でき
ないのに対し、本実施例においては、電動ファン５８に
よってインバータ室１Ｇに封入した空気を前記冷却ジャ
ケット室５３に対向する通風路５６に、それも通風路５
６を狭く形成して早い流速で流してインバータ室１０を
循環させるので、放熱手段５２としての前記冷却ジャケ
ット室５３の熱交換効率が極めて高く、インバータ室１
０の昇温が大幅に抑制される。

本出願人の実験によれば、この実施例の構成によるモー
タ定格出カフ、５ｋＷ、インバータ容量１３ｋＶＡのイ
ンバータ付防爆形キャンドモータポンプを下記条件で運
転した場合、インバータ室１０の上部（第２図にＡにて
示す個所）および下部（第２図にＢにて示す個所）の平
衡温度は、それぞれ５１℃および５５℃であったが、電
動ファン５８を取りはずすとそれぞれ８１℃および６５
℃と両冷却ジャケット室１７．５３に冷却液を流してい
るにも拘わらず大幅に上昇しており、本発明の効果が極
めて顕著であることが実証された。

（以下次頁） 商　　用　　電　　源　　　３相　　６１１１１ｔ　　
２２１１マインバータ入力　　　　　　　　９１ｉ２０
Ｗインバータ出力　　　　　　　　９５７５１インバー
タ出力周波数　　　　　８１１Ｈｇインバータ出力電圧
　　　　　　２０２マインバータ出力電流　　　　　　
　３２Ａ冷　　　却　　　液　　　　　　　　　　　　
水冷却液の流量　　　　　　４７７ｓｉｎ冷却液の温度
　　　　　　　３５℃ 大気温度　　　　４０℃ なお、前記インバータ室１Ｇに封入した空気は第２図の
矢印と逆方向に循環させてもよいが、本出願人の実験で
は第２図に示す矢印方向に循環させる方がインバータ室
１０の温度が数℃低くなる結果を得た。

また、インバータ室１０の温度を、インバータ本体１１
、特に弱電回路１８の部材や配線類に高耐熱品を採用し
なくてすみ、またはインバータ１２の定格電流を従来の
大気開放形のインバータに比べて低く設定しなくてすむ
所定値以下に保てる限りにおいては、通風路５６および
この通風路５６に対向する冷却ジャケット室５３の軸方
向長を短くし、または第４図に示すようにインバータ箱
体７に周回させずに、部分的に設けてもよく、電動ファ
ン５８も軸流形のほか第４図に示すように遠心形も適用
できる。

次に、第５図は、第１図乃至第３図に示す実施例におい
て、インバータ１２の放熱手段５２として冷却ジャケッ
ト室１７．５３による液冷方式に代えて強制空冷方式を
採用した実施例を示し、インバータ室１０の下底部に小
型の電動機６２を内設し、この電動機６２の回転軸６３
をインバータ箱体７の下方へ突出させてその紬貫通部に
火災逸走防止隙間６４を形成し、この回転軸６３の突出
端に外部ファン６５を取着し、インバータ箱体７の外周
壁７ｅに複数の冷却フィン６６を突設するとともにファ
ン力バー６１を取着して、前記電動機６２、外部ファン
６５、冷却フィン６６およびファン力バー６７とからな
る強制空冷方式の放熱手段５２を構成し、強電回路１５
の多量発熱部材１６は、その金属製放熱板１１１５面を
インバータ箱体７の内周壁７１に当接して取着し、すな
わち通風路５６に配設する。

この場合、図示のように、前記電動機６２のインバータ
室ｉｌｌ側へ突出した回転軸６３の他端に内部ファン６
８を取着して、インバータ室Ｉｌｌに封入した空気を循
環させる電動ファン５８を構成すれば都合がよい。

以上、本発明を半径方向空隙形のキャンドモータポンプ
に適用した実施例について説明したが、半径方向空隙形
か輪方向空隙形かを問わず、キャンドモータ撹拌機やキ
ャンドモータ圧縮機およびキャンドモータ送風機など、
インバータにて駆動する防爆形キャンドモータに適用で
きる。

また、インバータ室には空気以外の気体を封入してもよ
く、例えば熱伝導度の大きい六弗化硫黄（ＳＦ６　）ガ
スを封入すると放熱手段の熱交換効率が一層向上される
。

〔発明の効果〕

本発明のインバータ付防爆形キャンドモータによれば、
電動ファンの作用によって、インバー夕室に封入した気
体が、インバータの耐圧容器を介して放熱手段に対向す
る通風路を流れてインバータ室を循環されるので、放熱
手段の熱交換効率が極めて高くなって前記気体が放熱手
段にて奪われる熱量が激増し、インバータ室の昇温が大
幅に抑制されるので、インバータ本体、特に弱電回路の
部材や配線類に高耐熱品を採用しなくてすみ、あるいは
従来の大気開放形のインバータに比べてインバータの定
格電流をかなり低く設定しなくてすみ、すなわち従来の
大気開放形のインバータに比べて容量の大きいインバー
タを採用しな（てすみ、コスト上昇が抑えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を半径方向空隙形のキャンドモータポン
プに適用したー実施例を示す縦断面図、第２図は同上横
断面図、第３８Ｕは同上回路図、第４図は同上他の実施
例を示すインバータ部分の横断面図、第５図は同上別の
実施例を示す横断面図、第６図は本出願人が特願平１−
７５４５７号に提案した基本発明を適用した従来のイン
バータ付防爆形キャンドモータポンプを示す縦断面図で
ある。 ■・・固定子枠、２・・固定子キャン、３・・耐圧容器
、４・・固定子室、５・・固定子、６・・キャンドモー
タ、７・・インバータ箱体、８・・インバータ蓋体、９
・・耐圧容器、１０・・インバータ室、Ｉ２・・インバ
ータ、５２・・放熱手段、５３・・放熱手段としての冷
却ジャケット室、５４・・支切体、５６・・通風路、５
８・・電動ファン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定子枠と固定子キャンとからなる耐圧容器にて
   形成した固定子室に固定子を配設したキャンドモータと
   、インバータ箱体とインバータ蓋体とからなる耐圧容器
   にて形成したインバータ室にインバータ本体を収納して
   なるインバータとを、機械的および電気的に一体に結合
   し、前記インバータの耐圧容器の外壁側に放熱手段を設
   け、前記インバータ室に支切体を配設してこの支切体と
   前記インバータの耐圧容器の内壁との間に前記放熱手段
   に対向する通風路を形成し、前記インバータ室に封入し
   た気体を前記通風路を流して循環させる電動ファンを前
   記インバータ室に設けたことを特徴とするインバータ付
   防爆形キャンドモータ。