JPH11210640A - ポンプ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、装置のコンパクト化、結露の発生が
ない、かつコスト的な負担が小さくてすむ構造で、イン
バータ装置を冷却するポンプ装置を提供する。 【解決手段】本発明は、ベース板１側にポンプ部３を配
置し、ベース板１と反対側の上側に電動機４を配置して
ベース板１の上面に縦形に据え付けた電動機付きポンプ
２の電動機４に、電動機４の上端部から電動機４の外形
に沿ってポンプ部３側へ冷却空気を送風する外扇ファン
１０を設け、この冷却空気が流れるベース板１の上面
に、冷却空気流に触れるようにインバータ装置１６を据
え付けて、電動機４の冷却を終えポンプ部３で冷やされ
た外扇ファン１０からの冷却空気でインバータ装置１６
を効率良く冷却する構造にして、電動機４を冷却する外
扇ファン１０の有効利用で、大きな占有面積を占める部
品，機器等を用いずに、インバータ装置１６に高い冷却
性能をもたらせるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、インバータ装置で
制御される電動機を用いてポンプ部を駆動し、水など流
体の圧送を行うポンプ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動給水装置などでは、負荷に応じた効
率の良いポンプ運転を行うために、電動機付きポンプに
インバータ装置（可変速装置）を組合わせたポンプ装置
を用いることが行われている。

【０００３】こうしたポンプ装置には、同一のベースに
電動機付きポンプとインバータ装置とを据え付け、ポン
プに連結されている電動機にインバータ装置を接続した
構成が採用され、インバータ装置によりポンプをインバ
ータ制御、すなわち負荷に応じて電動機の回転数を可変
制御するようにしてある。

【０００４】ところで、ポンプの運転時（インバータ運
転時）、インバータ装置を構成しているパワーモジュー
ル素子は、かなりの温度上昇を伴う。この温度上昇は、
インバータ装置を構成する電子機器の焼損や部品の寿命
低下を招く要因となる。

【０００５】このため、通常、インバータ装置は冷却用
の放熱板（放熱部材）を備えている。しかし、これだけ
では冷却能力が十分でないために、従来より放熱板に工
夫を加えた冷却構造が採用してある。

【０００６】具体的には、従来、放熱板に大きな放熱フ
ィンを設けて、自然冷却で放熱板の放熱性能を促進させ
たり、インバータ装置に専用の冷却用ファンを設けて、
強制空冷で放熱板の放熱性能を促進させたり、放熱板に
水冷ジャケットを設けて、水冷で放熱性能を促進させた
りすることが行われている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポンプ装置
は、制約の多い場所に据えられることが多いために、コ
ンパクト化が求められる上、トラブルの原因が発生しな
い環境を保てることが求められる。しかも、コスト的な
負担も軽くてすむことが求められる。

【０００８】ところが、大きな放熱フィンを設ける構
造、インバータ装置専用の冷却用ファンを設ける構造
は、大形の放熱フィン、インバータ冷却用ファンがかな
りポンプ装置内の面積を占めるために、構造上、ポンプ
装置の外形が大きくなり、コンパクト化の要求に応えら
れない。

【０００９】また水冷の構造だと、水冷ジャケット内を
流通する低温の水により、インバータ装置周辺で結露が
発生する心配があり、トラブルの原因を無くすという要
求に応えられない。

【００１０】しかも、いずれも構造とも、別途、インバ
ータ装置を冷却するだけのために部品、機器を設けるの
で、コストの負担も大きい難点があり、ポンプ装置には
向かないという不都合がある。

【００１１】このため、ポンプ装置に適したインバータ
装置の冷却が望まれている。本発明は上記事情に着目し
てなされたもので、その目的とするところは、装置のコ
ンパクト化、さらには結露の発生がない、かつコスト的
な負担が小さくてすむ構造で、インバータ装置に高い冷
却性能をもたらすポンプ装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１に記載した発明は、ベース側にポンプ部が配
置され、ベースと反対側の上側に電動機が配置されてベ
ースの上面に縦形に据え付けた電動機付きポンプの上記
電動機の上端部から電動機の外形に沿ってポンプ部側へ
冷却空気を送風するファンを設け、この冷却空気が流れ
るベースの上面に、該冷却空気流に触れるよう、電動機
をインバータ制御するインバータ装置を据え付けた構造
を採用して、電動機の冷却を終えポンプ部で冷却された
ファンからの冷却空気で、インバータ装置を効率良く冷
却する構造にした。

【００１３】すなわち、ファンの作動により、冷却空気
が電動機の上端部から該電動機の外形に沿ってベース側
へ送られると、まず、電動機が冷却される。ついで、冷
却を終えて温度上昇した冷却空気は、続いてポンプ部に
至る。

【００１４】このとき、ポンプ周辺は、ポンプ内部を流
通する水など低温の流体により低温の雰囲気となってい
るから、温度上昇した冷却空気は、ポンプ部の周辺を通
過するにしたがい冷却される。

【００１５】続いて、冷えた冷却空気は、ポンプ部，ベ
ースなどに突き当たり向きが変えられて、ベースに沿っ
て流れ、ベース上面に据え付けてあるインバータ装置へ
至る。

【００１６】インバータ装置は、この冷却空気の流れと
の直接接触によって効率良く冷却が行われるから、イン
バータ装置（パワーモジュール素子からの発熱による）
の温度上昇は抑制される。

【００１７】それ故、電動機を冷却するファンを有効利
用して、大きな占有面積を占める部品，機器等（大きな
放熱フィン、インバータ冷却用ファン、冷却ジャケット
など）を用いずに、インバータ装置は効果的に冷却され
る。

【００１８】この結果、ポンプ装置は、省スペース化を
図りつつインバータ装置に高い冷却性能がもたらせら
れ、同装置のコンパクト化が図れるようになる。しか
も、結露の心配もない。また電動機を冷却するファンを
活用するので、コスト的に安価ですむ。

【００１９】請求項２に記載した発明は、上記目的に加
え、さらに高い冷却性能がインバータ装置にもたらせら
れるよう、ポンプ部を経た冷却空気が触れるインバータ
装置の部分に放熱部材を設けたことにある。

【００２０】請求項３に記載した発明は、上記目的に加
え、インバータ装置の効率良い冷却を確保しつつポンプ
装置の防音／防水化を図るために、請求項１または請求
項２に記載の電動機付きポンプおよびインバータ装置の
周囲を、ベースに取り付けた共通のカバーで覆い密閉し
て、インバータ装置の冷却を終えて温度上昇した冷却空
気が対流によりカバー内の上部に至り、再びファンで電
動機へ送風されるという冷却空気の循環流を得て、密閉
化によるポンプ装置の騒音防止／防水化を保ちつつ電動
機およびインバータ装置が十分に冷却されるようにした
ことにある。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図１に示す一実施
形態にもとづいて説明する。図１（ａ）は本発明を適用
したポンプ装置、例えば可変速ポンプ装置の側面図を示
し、図１（ｂ）は同じく平断面図をそれぞれ示してい
て、図中１はベース、例えば矩形状に形成されたベース
板である。

【００２２】このベース板１の上面には、片側、例えば
左側を占めるようにポンプ、例えば渦巻き形の電動機付
きポンプ２が縦向き（軸心が鉛直方向に沿う向き）に据
え付けられている。

【００２３】具体的には、電動機付きポンプ２は、ベー
ス板１の上面にポンプ部３を配置し、このポンプ部３の
直上（ベース板１と反対側）に同ポンプ部３に直結した
電動機４を配置して、縦形に据え付けてある。

【００２４】詳しくは、ポンプ部３は、ベース板１の上
面に、内部に羽根車（図示しない）が収容された例えば
金属製のポンプケーシング５を据え付けて構成される。
このポンプケーシング５の吸込口部６がベース板１の正
面側へ延びている。またポンプケーシング５の吐出口部
７が、ベース板１の上面右側を経て、吸込口部６と同一
方向に延び並行に配置してある。

【００２５】そして、ポンプケーシング５の直上に、羽
根車と直結した電動機４が縦向き（軸心が鉛直方向に沿
う向き）で配置してある。詳しくは、電動機４は、ポン
プケーシング５の上部壁で縦向きに支持された円筒形の
モータケーシング８内に固定子、回転子、回転子を支持
するモータ軸（いずれも図示しない）を収容して構成さ
れ、励磁されることにより、ポンプケーシング５内の羽
根車が回転駆動され、吸込口部６から水などの流体を吸
込み、吐出口部７から吐出させるようにしてある。

【００２６】このモータケーシング８の直上には、電動
機冷却用ファンとして例えば外扇ファン１０が取り付け
てある。外扇ファン１０には、例えばモータ軸に連結さ
れたインペラ１１と、このインペラ１１の周囲（上方，
側方）を覆うように設けたファンカバー１２とを有した
構造が用いられ、このファン構造にて、直上から冷却空
気を吸い込んで電動機４の外周面に沿いに吹き出せるよ
うにしてある。

【００２７】具体的には、ファンカバー１２の上部中央
には吸込口１３が形成され、ファンカバー１２の下部外
周には吸い込んだ冷却空気を電動機４の外周面にならう
方向に導くための外側に張り出すガイド部１４が形成し
てある。そして、ガイド部１４の下端部には、冷却空気
をモータケーシング８の外周面にならい軸方向沿いに吹
き出させる吹出口１５が形成されていて、冷却空気を電
動機４の上端部から同電動機４の外形にならって、ポン
プ部３，ベース板１側へ吹き出せるようにしてある。

【００２８】これにより、外扇ファン１０からの冷却空
気にて電動機５を冷却するとともに、同冷却を終えた空
気が、ポンプケーシング５（吸込口部６，吐出口部７）
の表面を流れる間に、水で冷やされたポンプ部３の周辺
の空気（雰囲気）で冷却されるようにしてある。

【００２９】またポンプ部３を経た冷却空気がベース板
１に沿って流れるベース上面の地点、例えば吐出口部７
を形成する通路部分７ａと隣接したベース板１の最も右
寄りとなる上面部分には、電動機４をインバータ制御す
るインバータ装置１６（可変速装置）が据え付けられて
いる。

【００３０】インバータ装置１６には、ベース板１の上
面に据え付けた電装箱１７内に、パワーモジュール素子
（インバータ素子部）を含む種々の電子機器が搭載され
たインバータ回路部１８を収容した構造が用いられてい
る。この電装箱１７には、通路部分７ａより上方に延び
た形状で、かつポンプ２側に広い面が向くように配置し
た偏平箱形が用いられ、ポンプ部３（吸込口部６，吐出
口部７を含む）を経てベース板１に沿って流れる冷却空
気の空気流が直接当たる構造にしてある。なお、インバ
ータ回路部１８は、効果的に冷却されるよう、電装箱１
７内のポンプ２側に収めてある。但し、インバータ回路
部１８は電動機４に接続され、負荷に応じて電動機４の
電源周波数を可変可能、つまり電動機４を負荷に応じて
インバータ制御（負荷に応じたポンプ能力を可変）が行
われるようにしてある。

【００３１】また冷えた冷却空気の気流が当たる電装箱
１７の左側面（ポンプ部３側に向く側面）には、パワー
モジュール素子の熱を外部に放熱する放熱部材、例えば
フィン高さの低い複数枚の放熱フィン１９が取り付けら
れていて、ポンプ部３で冷却された冷却空気でインバー
タ装置１６が効率良く冷却されるようにしてある。

【００３２】なお、吐出口部７を形成する通路部分７ａ
と電動機付きポンプ２とで挟まれるベース１の上面部分
には、所定の圧力を保ちながら吐出口部７から水を吐出
させるアキュームレータ２０が据え付けてある。

【００３３】また共通のベース板１上で、１つのユニッ
トとして組上げられたポンプ装置の周囲は、ベース板１
の外周縁部に着脱可能に嵌挿された共通の１つのカバ
ー、例えば箱形に形成された防音／防水用カバー２１
（以下、単にカバー２１という）で覆われている。

【００３４】さらに述べれば、箱形のカバー２１によっ
て、吸込口部６の吸込口６ｂ、吐出口部７の吐出口７ｂ
を除く、ベース板１上の全ての機器（電動機付きポンプ
２、電装箱１７、アキュームレータ２０）が周囲から覆
われて密閉されている。

【００３５】この防音／防水をなす密閉構造を利用し
て、インバータ装置１６の冷却を終え温度上昇した冷却
空気がカバー２１内の上部に至り、再び外扇ファン１０
で電動機４へ送風されるという冷却空気の循環流が形成
されるようにしてある。なお、カバー２１のうち、イン
バータ装置１６の上方の上部壁部分は、上昇する冷却空
気が外扇ファン１０の吸込口１３に近づく向きに傾斜し
ていて、インバータ装置１６の冷却を終えた冷却空気が
傾斜部２１ａによるガイドで外扇ファン１０の吸込口１
３に導けるようにしてある。

【００３６】こうした構造により、ポンプ装置のインバ
ータ装置１７が効率良く冷却されるようにしてある。す
なわち、このように構成されたポンプ装置の作用につい
て説明すれば、電動機４は、インバータ装置１６で行わ
れるインバータ制御にしたがって励磁される。

【００３７】この励磁により電動機４で発生する回転力
は、モータ軸からポンプ部３の羽根車（図示しない）に
伝わり、羽根車を回転させる。この羽根車の回転によ
り、吸込口６ｂから水を吸込み、これを吐出口７ｂから
吐出させる。

【００３８】一方、外扇ファン１０のインペラ１１は、
電動機４の励磁に伴い回転駆動されていて、図１中の黒
塗りの矢印で示されるようにカバー２１内の上層の空気
を冷却空気として吸い込む。

【００３９】ここで、外扇ファン１０のファンカバー１
２は、電動機４のモータケーシング８の外周面沿いに下
方へ吹き出すように形状が設定されているから、図１中
の白抜きの矢印で示されるように吸い込んだ冷却空気は
モータケーシング８の外周面と接触しながら、下方へ吹
き出されていく。

【００４０】これにより、電動機４は冷却空気によって
冷却されていく。ついで、電動機４の冷却を終えて温度
上昇した冷却空気は、続いてポンプ部３に至る。

【００４１】このとき、ポンプケーシング５の周辺は、
ポンプケーシング５内を流通する水（低温）により低温
の雰囲気となっているから、温度上昇した冷却空気は、
ポンプ部３の周辺を通過するにしたがい冷却される。

【００４２】続いて、冷えた冷却空気は、ベース板１や
吹出口部７の上面などに突き当たり向きが変えられて、
ベース板１に沿って流れる。この空気流が電装箱１７に
当接していく。

【００４３】ここで、電装箱１７に収容されているパワ
ーモジュール素子は、発熱量が多いので、放熱フィン１
９ならびに電装箱１７の左側壁は、電動機４よりも高い
温度となっている。

【００４４】これにより、放熱フィン１９ならびに電装
箱１７は、冷えた冷却空気で効率良く冷却され、パワー
モジュール素子の温度上昇が効果的に抑制されていく。
つまり、インバータ装置１６は、冷えた冷却空気との直
接接触によって十分に冷却される。

【００４５】したがって、電動機４を冷却するファンを
活用して、大きな放熱フィン、インバータ冷却用ファン
などといった大きな占有面積を占める部品、さらには結
露の心配のある冷却ジャケットを用いずに、インバータ
装置１６に大きな冷却性能をもたらせることができる。
特に熱伝導性の良い金属製のポンプケーシング５を用い
たので、高い冷却性能が期待できる。

【００４６】この結果、ポンプ装置は、省スペース化、
さらにはコンパクト化を図りつつ、高いインバータ装置
１０の冷却性能が確保できる。しかも、結露の心配もな
い。また電動機４の冷却構造を活用するので、コスト的
にも安価ですむ。

【００４７】しかも、ポンプ部３を経た冷却空気流が触
れるインバータ装置１６の部分に放熱フィン１９を設け
たので、一層、高い冷却性能が期待できる。そのうえ、
共通の一つのカバー２１で、電動機付きポンプ２および
インバータ装置１６の周囲を覆って防音／防水しても、
インバータ装置１６の冷却を終えて温度上昇した冷却空
気が上昇してカバー２１内の上部に至り、再び外扇ファ
ン１０で電動機４へ送風されるという冷却空気の循環流
のサイクルが形成されるので、そのまま高いインバータ
装置１６の冷却性能が確保され、ポンプ装置２の防音／
防水化が損なわれることはない。

【００４８】加えて、インバータ装置１６の上部のカバ
ー部分に吸込口１３に近づくような傾斜部２１ａが形成
してあるので、一層、効率の高いインバータ装置１６の
冷却が期待できる。

【００４９】なお、上述した実施形態では、周囲をファ
ンカバーで塞いだ全閉形の外扇ファンを用いたが、これ
に限らず、開放防滴形の外扇ファンを採用して、冷却空
気を電動機の外形にならってポンプ部，ベース板側へ向
け吹き出すようにしてもよい。

【００５０】また本発明をアキュームレータを有する可
変速ポンプ装置に適用した例を挙げたが、これに限ら
ず、アキュームレータ無でインバータ制御により能力可
変が可能なポンプ装置に本発明を適用してもよい。むろ
ん、渦巻きポンプでなく、ウェスコポンプなどを用いて
も、同様な効果が得られる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１に記載の発
明によれば、ポンプを通過するときに冷やされた電動機
冷却用ファンからの空気がインバータ装置に直接接触し
て、同インバータ装置を十分に冷却する。

【００５２】したがって、電動機を冷却するファンを有
効利用して、大きな占有面積を占める部品，機器等（大
きな放熱フィン、インバータ冷却用ファン、冷却ジャケ
ットなど）を用いずに、インバータ装置に高い冷却性能
をもたらせることができる。

【００５３】それ故、省スペース化を図りつつポンプ装
置のインバータ装置を冷却でき、同装置のコンパクト化
を図ることができる。しかも、結露の心配もない。その
うえ、コスト的な負担が小さくてすむ。

【００５４】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
の効果に加え、さらに高い冷却性能をインバータ装置に
もたらせることができるという効果を奏する。請求項３
に記載の発明によれば、請求項１または請求項２の効果
に加え、高いインバータ装置の冷却性能を確保しつつポ
ンプ装置の防音／防水化を図ることができるという効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態のポンプ装置の構造を、冷
却空気の流れと共に説明するための図。

【符号の説明】

１…ベース板（ベース） ２…電動機付きポンプ ３…ポンプ部 ４…電動機 ５…ポンプケーシング ８…モータケーシング １０…外扇ファン（電動機冷却用ファン） １６…インバータ装置 １７…電装箱 １８…インバータ回路部 １９…放熱フィン（放熱部材） ２１…防音／防水用カバー。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベースの上面に、ベース側にポンプ部が
   配置され、このベースと反対側の上側に電動機が配置さ
   れて縦形に据え付けられた電動機付きポンプと、 前記電動機の上端部から前記電動機の外形に沿って前記
   ポンプ部側へ冷却空気を送風するファンと、 前記ポンプ部を経た冷却空気が前記ベースに沿って流れ
   るベース上面の地点に該冷却空気の空気流に触れるよう
   に据え付けられた、前記電動機をインバータ制御するイ
   ンバータ装置とを具備したことを特徴とするポンプ装
   置。
2. 【請求項２】 前記インバータ装置は、前記ポンプ部を
   経た冷却空気が触れる部分に放熱部材が設けられている
   ことを特徴とする請求項１に記載のポンプ装置。
3. 【請求項３】 前記電動機付ポンプおよびインバータ装
   置の周囲は、前記ベースに取り付けた共通のカバーで密
   閉されるように覆われることを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載のポンプ装置。