KR20010041509A

KR20010041509A - 유체기계의 성능조정장치

Info

Publication number: KR20010041509A
Application number: KR1020007009677A
Authority: KR
Inventors: 야마모토마사카즈; 미야케요시오; 가와바타쥰야; 우와이게이타; 미야자키요시아키; 이이지마가츠지; 고바야시마고토
Original assignee: 마에다 시게루; 가부시키 가이샤 에바라 세이사꾸쇼
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2001-05-25
Also published as: AU750054B2; JP4072808B2; EP1061258A1; AU2745099A; CN1292071A; EP1061258A4; US6520745B1; ID26036A; WO1999045273A1; CN1139726C

Abstract

본 발명은 유체기계의 회전수를 조정하여 유체기계의 성능을 조정하는 장치로서, 유체기계의 성능 조정장치는 주파수 변환기(48)와, 주파수 변환기(48)를 수용하여 외기와의 기밀을 확보하는 케이스(46, 47)와, 케이스에 부착되어 외기와의 기밀을 확보할 수 있도록 한 전력의 입·출력수단(114, 115)과, 출력 주파수를 조정할 수 있는 로터리식 스위치 등의 출력 주파수 조정수단으로 이루어진다.

Description

유체기계의 성능 조정장치{PERFORMANCE REGULATING DEVICE FOR FLUID MACHINERY}

인버터(주파수 변환기)를 사용하여 모터펌프의 회전수를 제어하는 기술이 알려져 있다. 그리고 이 방법은 급수장치와 같은 심한 부하변동을 수반하는 용도뿐만 아니라, 순환용 펌프 등에서도 매우 유효한 에너지 절약수단이 된다.

범용펌프는 요항(要項)기준이 아니다. 즉, 요항(유량·양정)에 맞추어 펌프를 제작하는 것이 아니고, 재고품중에서 요항을 상회하는 펌프를 선정하여 사용한다. 아울러 일반적으로 계획요항은 유량에 여유를 보아 최대 유량으로 산출되고, 또한 배관손실에도 여유와 경년변화를 예상하게 된다. 따라서 실제의 운전은 과대유량을 억제하기 위한 밸브조정을 수반하고 낭비가 많은 것이 된다. 즉 계산식대로 펌프를 선정하여도 크고 작은 낭비가 생기게 된다.

에너지 절약의 결정적 방법은 「참」의 요항(현지에서 운전하여 봄으로써 비로소 필요 최소한의 유량·양정)으로 펌프의 운전을 일치시켜 낭비가 없는 효율적 운전을 행하는 것이다.

예를 들어 현지에서 운전해 보면 펌프의 용량에 여유가 지나치게 있었다고 하는 경우에는 하기의 방법으로도 에너지 절약을 도모하는 것은 가능하다.

① 펌프를 1 클래스 용량이 작은 것과 교환한다.

② 임펠러의 외경을 가공하여 펌프의 성능을 적정치까지 내린다.

그러나 이들 방법은 별도의 비용이 소요됨과 더불어, 만일의 경우에는 성능을 향상하는(원래로 되돌림) 것이 곤란하다. 이에 대하여 인버터는 펌프성능을 간편하게 또한 가역적으로 조정할 수 있기 때문에 그 때마다 충분한 에너지 절약운전을 실현할 수 있다.

그런데 종래의 펌프설비에 인버터를 추가하여 에너지 절약을 도모하고자 하는 경우에는 다음과 같은 방법이 있으나, 각각 장, 단점을 가지고 있다.

① 종래의 모터펌프를 인버터제어하는 방법

(장점) 모터펌프 그 자체는 변경이 불필요하다.

(단점) 펌프의 주위는 습기가 많은 장소일 가능성이 높고 일반 인버터의 설치에는 적합하지 않다. 따라서 인버터는 제어반에 내장시키는 것이 바람직하다. 이 때문에 인버터 외에 제어반의 개조 또는 신규제작이 필요하게 된다.

② 종래의 모터펌프를 인버터설치 펌프로 바꾸는 방법

(장점) 제어반의 개조 등은 실질적으로 불필요하다.

(단점) 펌프를 전체적으로 교환할 필요가 있다. 따라서 내용년수(耐用年數)에 도달하지 아니한 종래의 펌프를 바꾸는 경우에는 비용적으로 불리하게 된다.

③ 종래의 모터펌프의 모터만을 인버터설치 모터로 바꾸는 방법

(장점) 모터만의 교환으로 된다. 단, 커플링 직결형의 펌프 이외는 실질적으로 펌프부도 분해·재조립할 필요가 있다. 제어반의 개조 등은 실질적으로 불필요하다.

(단점) 내용년수에 도달하지 않은 모터를 바꾸면 비용적으로 불리하게 된다.

본 발명은 유체기계의 성능　조정장치에 관한 것으로, 특히 냉온수의 순환 등에 사용되는 순환용 펌프에 적합한 유체기계의 성능 조정장치에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 유체기계의 성능 조정장치를 사용할 때의 부착시공의 제 1 형태를 나타내는 측면도,

도 2는 본 발명에 관한 유체기계의 성능 조정장치를 사용할 때의 부착시공의 제 2 형태를 나타내는 측면도,

도 3A 및 도 3B는 도 1에 나타내는 장치의 상세를 나타내는 도면으로서, 도 3A는 부분적으로 단면된 정면도, 도 3B는 측면도,

도 4는 도 3A의 IV-IV 선 단면도,

도 5A 및 도 5B는 도 2에 나타내는 장치의 상세를 나타내는 도면으로서, 도 5A는 부분적으로 단면된 정면도, 도 5B는 평면도,

도 6은 도 5A의 VI-VI 선 단면도,

도 7A 및 도 7B는 본 발명에 관한 유체기계의 성능 조정장치를 사용할 때의 부착시공의 제 3 형태를 나타내는 도면으로서, 도 7A는 측면도, 도 7B는 도 7A의 VII 화살표도,

도 8A 및 도 8B는 도 1 내지 도 7B에 나타내는 장치본체의 별도의 실시형태로서, 도 8A는 정면도, 도 8B는 측면도,

도 9는 본 발명의 유체기계의 성능 조정장치와 부품을 공용화한 주파수 변환기 조립체가 부착된 전주류형 인라인 펌프를 나타내는 단면도,

도 10은 도 9의 X-X선 단면도,

도 11은 브래킷의 평면도,

도 12는 본 발명의 다른 실시형태를 나타내는 도면으로, 성능 조정장치의 종단면도,

도 13A 및 도 13B는 성능 조정장치의 외관을 나타내는 도면으로, 도 13A는 정면도, 도 13B는 저면도,

도 14는 도 12 및 도 13A, 도 13B에 나타내는 장치를 사용할 때의 부착시공의 형태를 나타내는 도,

도 15A 및 도 15B는 자연공냉형의 성능 조정장치를 배관에 부착한 경우를 나타내는 도면으로, 도 15A는 부분단면을 가지는 정면도, 도 15B는 측면도,

도 16A 및 도 16B는 수냉형의 성능 조정장치를 배관에 부착한 경우를 나타내는 도면으로, 도 16A는 부분단면을 가지는 정면도, 도 16B는 측면도,

도 17A 및 도 17B는 수냉형의 성능 조정장치를 배관에 부착한 경우의 다른 예를 나타내는 도면으로, 도 17A는 부분단면을 가지는 정면도, 도 17B는 측면도,

도 18은 주파수 변환기 유닛과 전기부품 유닛을 직렬로 접속한 예를 나타내는 도,

도 19는 본 발명의 또 다른 형태를 나타내는 도면으로, 도 19는 도 8A 및 도 8B에 대응하는 도,

도 20A 및 도 20B는 도 19에 나타내는 구조의 유닛의 상세도로서, 도 20A는 도 19에 나타내는 유닛의 분해도, 도 20B는 박판(90)의 사시도,

도 21은 수냉재킷형 성능 조정장치의 다른 실시예를 나타내는 측면도,

도 22는 성능 조정장치의 부착법의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여, 용이하게 펌프의 성능조정을 할 수 있고 에너지 절약을 도모할 수 있는 기술을 제공하는 것이다. 즉 종래의 펌프와 제어반을 실질적으로 변경하지 않고 단지 인버터를 추가하는 것 만으로 펌프의 성능조정을 가능하게 할 수 있는 유체기계의 성능 조정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 형태에서는, 인버터로 대표되는 주파수 변환기와, 주파수 변환기를 수용하여 외기와의 기밀을 확보하는 케이스와, 이 케이스에 설치되어 외기와의 기밀을 확보할 수 있도록 한 전력의 입·출력수단과, 출력 주파수를 조정할 수 있는 출력 주파수 조정수단에 의해 유체기계의 성능 조정장치를 구성하였다.

본 발명에 의하면 주파수 변환기는, 외기와 완전히 차단되기 때문에 펌프 주변의 습기나 옥외에 있어서의 비의 영향을 받지 않는다. 또 뒤에서 설명하는 수냉구조 등을 채용한 경우에도 케이스내가 결로하여 주파수 변환기의 절연저항을 열화시킬 염려가 없다.

또 입·출력수단에는 이른바 수중케이블을 사용하고 있고, 중심선과 절연체 및 절연체와 케이블 피복재의 사이에서 공기가 왕래할 수 없도록 기밀처리를 실시하고 있다.

또 본 발명은 유체기계가 터보식의 모터펌프인 경우에 가장 유효하다. 즉 펌프 처리액에 의해 주파수 변환기를 냉각하는 액냉방식일 때 결로(여름철에 냉수순환하면 케이스내가 결로)등의 문제가 생기는 일이 없고, 또 일반 인버터에서 필요한 공냉팬도 불필요하게 된다.

또 본 발명의 일 형태에서는 펌프에 접속되는 배관의 표면을 따라 주파수 변환기의 발생열을 배관측에 전달하는 방열수단을 설치하고 있다. 이 결과 주파수 변환기의 발생열은 처리액에 의해 효과적으로 방열된다.

또 본 발명의 일 형태에서는 케이스에 방열수단을 설치하고, 방열수단에 펌프 처리액을 통과시키기 위한 유통로를 설치하고 있다. 여기에서는 방열수단을 예를 들어 스테인레스제의 수냉 히트싱크로 하고, 히트싱크에는 펌프 처리액을 바이패스배관(바이패스튜브)을 사용하여 유도하고 있다.

또 본 발명의 일 형태에서는 주파수 변환기의 케이스에 공냉식의 방열판을 설치하고 있다. 예를 들어 방열수단을 알루미늄합금제의 커플링 가드로 하여 커플링의 회전에 따라 생기는 기류를 커플링 가드에 닿게 함으로써 냉각을 도모한다. 또한 커플링 가드에는 도시 생략한 방열핀을 다수개 설치하고 있다.

또 본 발명의 일 형태에서는 출력 주파수를 단계적으로 예를 들어 5% 마다 8단계로 전환되는 스위치를 설치하도록 하고 있다. 그 결과, 사용자는 용이하게 유체기계의 성능을 조정할 수 있고, 또한 아날로그식의 볼륨 손잡이가 아니기 때문에 확실하고 간편하게 성능을 변환할 수 있다. 볼륨 손잡이의 경우에는 출력 주파수를 표시하는 것, 예를 들어 액정표시 모니터 등이 필요하게 된다. 즉, 손잡이를 조정하는 것만으로는 실제로 펌프가 어떠한 회전수로 운전되고 있는 지 알 수 없다. 이에 대하여 단계적 스위치는 미리 단계마다의 펌프성능을 알고 있으면 그것을 간편하게 선택하는 것만으로 되기 때문에 확실하고 간편하며 재현성 높게 펌프성능을 조정할 수 있다.

또 본 발명의 일 형태에서는 주파수 변환기를 수용하는 케이스와, 펌프 바깥면에 케이스가 부착되어 수냉되는 주파수 변환기 조립체에 있어서의 케이스와 부품을 공통화하도록 하고 있다. 그 결과 신설의 펌프설비에 대해서는 예를 들어 인버터설치 펌프를 제공하여 내용년수　에 이르지 않은 종래의 펌프설비에 대해서는 유량조정장치로서 개별로 또한 생산성 높게, 즉 저비용의 기기를 시장에 공급할 수 있다.

또 본 발명의 일 형태에서는 주파수 변환기에 전력이 공급되면 자동적으로 출력을 개시하도록 구성되어 있다. 그 결과, 제어반의 전원 스위치를 on으로 하는 것만으로 유체기계를 시동할 수 있기 때문에 성능 조정장치를 배관에 부착하는 경우의 위치에 제약을 받지 않는다. 예를 들어 아이가 장난하지 않도록 손이 닿지 않는 위치에 설치하거나, 또는 좁은 공간에 설치하여도 전원의 온, 오프만으로 유체기계는 시동·정지하기 때문에 지장이 없다.

또 본 발명은 유체기계의 성능 조정장치로서 뿐만 아니라, 일반 전동기부착 기계의 회전수를 조정하는 주파수 변환기로서도 적합하다. 특히 기밀성이 확보되어 있기 때문에 옥외의 비바람하에서의 사용에 있어서 유효하다.

또 본 구조의 주파수 변환기는 일반 범용인버터와 달리, 공냉용 전동팬이 불필요하기 때문에, 팬의 고장에 의해 냉각이 저해될 염려가 없다.

본 발명의 제 2 형태에서는 인버터로 대표되는 주파수 변환기와, 주파수 변환기를 수용하는 케이스와, 이 케이스에 설치된 전력의 입·출력수단과, 출력 주파수 조정수단을 구비한 유체기계의 성능 조정장치로서, 상기 케이스를 빗물이 침입하지 않을 정도의 방우형 구조로 한 것이다.

출력이 작은 인버터는 일반적으로 자연공냉형의 것이 많다. 이 경우에는 수냉구조는 불필요하게 되고, 그 결과 결로방지 대책도 불필요하게 된다. 그러나 펌프의 설치장소는 옥외인 경우가 많아 인버터도 방우형인 것이 바람직하다.

이하, 본 발명에 관한 유체기계의 성능 조정장치의 실시형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 관한 유체기계의 성능 조정장치를 사용할 때의 부착시공의 제 1 형태를 나타낸다. 부호 101은 펌프유닛이며, 펌프유닛(101)은 공통베이스 (102)의 상부에 펌프(103)와 전동기(104)를 설치한 구성으로 이루어진다. 흡입배관(105)으로부터 유도된 유체는 흡입측 게이트 밸브(106) 및 단관(107)을 통과하여 펌프 흡입구(103a)로부터 펌프(103)내로 흡입되어 승압된 후, 펌프토출구(103b)로부터 토출된다. 토출된 유체는 다시 체크밸브(108), 토출측 게이트 밸브(109)를 통과하여 토출배관(110)으로 유도된다.

유체기계의 성능 조정장치(이하, 조정장치라 함)(111)는 열전도성이 양호한알루미늄합금으로 이루어지는 방열수단(112)을 개재하여 단관(107)에 부착되어 진다.

이 실시형태에 있어서, 방열수단(112)은 도시 생략한 볼트에 의해 조정장치(111)와 고정되고, 동시에 도시 생략한 U볼트에 의해 단관(107)과도 고정되어 있다.

제어반(113)으로부터 공급되는 전력은 조정장치(111)의 입력수단인 입력측 케이블(114)로부터 조정장치(111)내에 수용된 주파수 변환기로 유도되어 주파수가 변환된다. 주파수가 변환된 전력은 조정장치(111)의 출력수단인 출력측 케이블 (115)로부터 전동기(104)에 공급된다. 조정장치(111)에 있어서의 주파수변환에는 손실열이 수반되나, 본 형태에서는 상기 손실열은 방열수단(112) 및 단관(107)을 개재하여 펌프 처리유체에 방열된다.

도 2는 본 발명에 관한 조정장치를 사용할 때의 부착시공의 제 2 형태를 나타낸다. 부호 101은 펌프유닛이며, 펌프유닛(101)은 공통베이스(102)의 상부에 펌프(103)와 전동기(104)를 설치한 구성으로 이루어진다. 흡입배관(105)으로부터 유도된 유체는 흡입측 게이트 밸브(106) 및 단관(107)을 통과하여 펌프 흡입구(103a)로부터 펌프(103)내로 흡입되어 승압된 후, 펌프 토출구(103b)로부터 토출된다. 토출된 유체는 다시 체크밸브(108), 토출측 게이트 밸브(109)를 통과하여 토출배관(110)으로 유도된다.

제어반(113)으로부터 공급되는 전력은 조정장치(111)의 입력수단인 입력측 케이블(114)로부터 조정장치(111)내에 수용된 주파수 변환기로 유도되어 주파수가 변환된다. 주파수가 변환된 전력은 조정장치(111)의 출력수단인 출력측 케이블(115)로부터 전동기(104)에 공급된다.

도 2의 실시형태에 있어서, 방열수단(112)은 스테인레스제의 수냉재킷을 구성하고 있고, 도시 생략한 볼트에 의해 조정장치(111)와 고정되고, 동시에 L 자형의 부착 금속구(116)에 의해 단관(107)의 플랜지 볼트에 모두 조여 고정되어 있다. 방열수단(112)에는 펌프의 토출측 유체가 소배관(117)으로부터 유도되고, 소배관 (118)을 통과하여 펌프의 흡입측으로 바이패스된다.

본 형태에서는 주파수변환에 따르는 손실열은 방열수단(112) 및 소배관(117, 118)에 의해 펌프 처리유체에 방열된다.

본 형태에서는 도 2도에 파선(119)으로 나타내는 바와 같은 단열처리가 행하여진다. 이것은 냉온수 순환용도 등에 있어서 배관표면으로부터 대기중으로 열이 이동하지 않도록 행하여지는 것이다. 이 경우에는 조정장치(111)를 단열처리(119)의 안쪽에 설치할 수 없기 때문에 도 1의 제 1 형태를 채용하는 것은 곤란하며, 본 형태가 유효하게 된다.

도 3A 및 도 3B는 도 1에 나타내는 조정장치의 상세를 나타내는 도면으로, 도 3A는 부분적으로 단면된 정면도, 도 3B는 측면도이다.

방열수단(112)은 단관(107)에 U볼트(120)로 고정된다. 또 입력측 케이블(114) 및 출력측 케이블(115)은 예를 들어 수중모터 펌프로 사용되는 수중케이블과 동일한 방법으로 조정장치(111)와 외기와의 기밀을 확보하고 있다. 또한 121로 나타내는 O 링은 방열수단(112)과 조정장치(111)의 접촉면으로부터 외기가 조정장치내로 침입하지 않도록 배려한 것이다.

다음으로, 도 3A의 IV-1V 선 단면도인 도 4를 참조하여 조정장치(111)의 주변구조를 설명한다. 주파수 변환기 본체(48)는 베이스(46) 및 커버(47)로 이루어지는 케이스에 수용된다. 또 베이스(46)와 커버(47)는 열전도성이 양호한 알루미늄합금으로 이루어지고, 양자는 사이에 밀봉부재(58)를 개재하여 도시 생략한 볼트에 의해 고정되어 외기와의 기밀을 유지하고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 입력측 케이블(114)은 베이스(46)에 설치되고, 도 3A에 나타내는 바와 같이 출력측 케이블(115)은 방열수단(112)에 설치되어 있다.

주파수 변환기 본체(48)는 베이스(46)에 밀착성 높게 고정되어 그 발생열을 베이스(46)에 전달한다. 마찬가지로 베이스(46)와 방열수단(112), 방열수단(112)과 단관(107)에 대해서도 각각 밀착성 높게 고정된다. 그 결과, 주파수 변환기의 발생열은 처리유체에 적합하게 방열되기 때문에 일반 범용인버터에 사용되는 공냉팬 등은 불필요하다. 즉 팬고장에 의한 냉각불량의 염려가 없다. 또한 베이스(46)와 방열수단(112)은 볼트(55)로 체결되어 있다. 또 상기한 바와 같이 케이스내는 외기와 차단되어 있기 때문에 주파수 변환기는 비바람이나 결로에 의한 절연열화를 일으키기 어렵다.

도 5A 및 도 5B는 도 2도 나타내는 장치의 상세를 나타내는 도면으로, 도 5A는 부분적으로 단면된 정면도, 도 5B는 평면도이다. 방열수단(112)은 스테인레스제의 수냉재킷을 이루고, 처리유체의 출입구(122)를 구비하고 있다. 또한 입력측케이블, 출력측 케이블, O 링(121)은 도 3A에 나타내는 예와 동일한 구성으로 되어 있다.

다음으로, 도 5A의 VI-V1 선 단면도인 도 6을 참조하여 본 형태에 있어서의 조정장치(111)의 주변구조에 대하여 설명한다. 주파수 변환기 본체(48)는 베이스 (46) 및 커버(47)로 이루어지는 케이스에 수용된다. 또 베이스(46)와 커버(47)는 사이에 밀봉부재(58)를 개재하여 도시 생략한 볼트에 의해 고정되어 외기와의 기밀을 유지하고 있다.

주파수 변환기 본체(48)는 베이스(46)에 밀착성 높게 고정되어 그 발생열을 베이스(46)에 전달한다. 마찬가지로 베이스(46)와 방열수단(112)에 대해서도 밀착성 높게 고정된다. 그 결과, 주파수 변환기의 발생열은 처리유체에 적합하게 방열되기 때문에 일반 범용인버터에 사용되는 공냉팬 등은 불필요하다.

리브(123)는 3가지의 역할을 가진다. 그 하나는 처리유체의 압력에 의해 수냉재킷이 변형하지 않도록 강도·강성을 향상시키는 역할이다. 또 하나는 처리유체의 재킷내에서의 체류시간을 확보하기 위한 흐름의 안내장치로서의 역할이다. 또 다른 하나는 처리유체와의 접촉면적을 증가시킴으로써 방열효과를 향상시키는 역할이다. 또한 본 형태에 의하면 상기한 바와 같이 배관 주변이 단열시공되어 있어도 장치를 용이하게 효과적으로 냉각할 수 있다.

다음으로, 도 7A 및 도 7B를 참조하여 본 발명에 관한 조정장치를 사용할 때의 부착시공의 제 3 실시형태에 대하여 설명한다. 도 7A는 전체구성을 나타내는 측면도, 도 7B는 도 7A의 VII 화살표도이다. 제 3 형태에 있어서의 기본적인 구성은 제 1 및 제 2 형태와 동일하다. 그러나 제 3 형태로서는 펌프(103)와 모터(104)를 연결하는 커플링(1 내지 6)의 회전에 수반되는 기류를 이용한 공냉형 조정장치(111)를 이루고 있다.

일반적으로 커플링(126)의 주위에는 도 7B에 나타내는 바와 같이 사고방지를 위해 커플링 가드가 설치되나, 본 형태에서는 이 커플링 가드를 방열수단(112)으로서 활용하는 것이다.

여기서는 커플링 가드(방열수단)(112)를 알루미늄합금제로 하고, 또한 상기한 기류에 의한 공냉효과를 향상시키기 위해 복수의 공냉용 리브(핀)(128)를 설치하고 있다. 케이스 주변의 구조는 제 1 및 제 2 형태와 동일하기 때문에 옥외의 비바람에도 견딜 수 있다.

다음으로, 도 8A 및 도 8B에 나타내는 실시형태에 대하여 설명한다. 도 8A 및 도 8B는 도 1 내지 도 7A에 나타내는 장치본체의 별도의 실시형태로서, 도 8A는 정면도, 도 8B는 측면도이다. 간단히 말하면 본 실시형태는 출력측 케이블(115)이 베이스(46)에 설치되는 점만이 다르다.

방열수단에 출력측 케이블을 부착할 필요가 없기 때문에 더욱 구조가 단순하게 되어 있다. 본 형태의 장치가 수냉재킷형과 공냉형에도 응용할 수 있는 것은 물론이다.

또한 도 3A, 도 3B, 도 5A, 도 5B 및 도 8A, 도 8B에 있어서, 부호 124로 나타내는 나사고정식 캡은 도시 생략한 O 링을 개재하여 외기와의 기밀을 확보하는 것이다. 캡내에는 출력 주파수 조정수단이 설치되어 있다. 예를 들어 로터리식의 단계식 스위치로 되어 있으며, 유체기계의 회전수를 적당하게 조절할 수 있다.

또 본 발명에서는 도면중에 기재가 없는 바와 같이 주파수 변환기의 출력을 on-off하기 위한 스위치에 상당하는 부품은 설치하고 있지 않다. 즉, 주파수 변환기에 전력이 공급되면 자동적으로 출력을 개시하도록 구성되어 있다. 따라서 장치를 배관에 부착하는 경우의 위치에 제약을 받지 않는다. 예를 들어 아이가 장난하지 않도록 손이 닿지 않는 위치에 부착하거나 또는 좁은 공간에 부착하여도 전원의 온오프만으로 유체기계는 시동·정지하기 때문에, 지장이 없다.

다음으로, 도 9 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 장치가 적어도 부품의 공용화를 도모하도록 주파수 변환기가 일체로 설치된 펌프의 형태에 대하여 설명한다.

또한 도 9 내지 도 11의 펌프의 형태를 설명하기 전에, 이 공용화의 이점에 대하여 간단하게 설명하여 두면, 신설의 펌프설비에 대해서는 도 9 내지 도 11에 나타낸 바와 같은 인버터설치 펌프를 제공하여 내용년수　에 도달하고 있지 않은 종래의 펌프설비에 대해서는 유량조정장치를 공급함으로써 부품의 양산화를 도모하고 저비용화를 실현할 수 있다. 따라서 에너지 절약에 공헌할 수 있는 기기를 시장에 침투하기 쉽게 할 수 있다. 도 9는 본 발명의 유체기계의 성능 조정장치와 부품을 공용화한 주파수 변환기 조립체가 부착된 전주류형 인라인 펌프를 나타내는 단면도 이며, 도 10은 도 9의 X-X 선 단면도이다.

본 실시예에 나타내는 전주류형 모터펌프는, 펌프 케이싱(1)과, 이 펌프 케이싱(1)내에 수용된 캔드모터(6)와, 이 캔드모터(6)의 주축(7)의 끝부에 고정된 임펠러(8)를 구비하고 있다. 펌프 케이싱(1)은 펌프 케이싱 외통(2)과, 이 펌프 케이싱 외통(2)의 양쪽 끝에 플랜지(61, 62)에 의해 각각 접속된 흡입 케이싱(3)과, 토출 케이싱(4)으로 이루어져 있다. 플랜지(61, 62)는 외통(2)에 흡입 케이싱(3) 및 토출 케이싱(4) 등의 다른 부재를 고정하기 위한 고정수단을 구성하고 있다. 펌프 케이싱 외통(2), 흡입 케이싱(3) 및 토출 케이싱(4)은 스테인레스강 등으로 이루어지는 판금에 의해 형성되어 있다.

외통(2)의 바깥쪽 면에는 브래킷(45)이 부착되어 있다. 그리고 브래킷(45)에는 주파수 변환기 조립체(50)가 부착되어 있다. 주파수 변환기 조립체(50)는 브래킷(45)에 부착되는 베이스(46)와, 베이스(46)에 부착되는 커버(47)와, 베이스 (46) 및 커버(47)에 의해 둘러싸이는 주파수 변환기 본체(48)로 구성되어 있다.

상기 브래킷(45)에는 캔드모터(6)와 주파수 변환기 본체(48)를 전기적으로 접속하기 위한 구멍(45a)이 형성되어 있다. 브래킷(45), 베이스(46) 및 커버(47)는 각각 알루미늄합금으로 이루어지는 열 양도체(良導體)로 구성되어 있다. 브래킷(45)에는 주파수 변환기 본체(48)를 냉각하기 위한 냉각액을 통과시키는 냉각액통과구멍(45b)이 형성되어 있다.

한편 캔드모터(6)는 고정자(13)와, 이 고정자(13)의 바깥 둘레부에 설치된 모터프레임 바깥 몸통(14)과, 모터프레임 바깥 몸통(14)의 양 개방단에 용접고정되는 모터프레임 측판(15, 16)과, 고정자(13)의 안 둘레부에 끼워고정되어 상기 모터프레임 측판(15, 16)에 용접고정되는 캔(17)을 구비하고 있다. 또 고정자(13)내에 회전가능하게 수용되어 있는 회전자(18)는 주축(7)에 슈렁크 고정되어 있다. 모터프레임 바깥 몸통(14)과 외통(2)과의 사이에는 고리형상공간(유로)(40)이 형성되어 있다.

또 캔드모터(6)의 모터프레임 측판(16)에는 유체를 반경방향 바깥쪽으로부터 안쪽으로 유도하는 가이드부재(11)가 유지되어 있다. 그리고 가이드부재(11)에는 임펠러(8)를 수용하는 내케이싱(12)이 고정되어 있다. 또 가이드부재(11)의 바깥 둘레부에는 밀봉부재(13)가 장착되어 있다.

가이드부재(11)의 안쪽 끝에는 라이너링(51)이 설치되고, 이 라이너링(51)은 임펠러(8)의 앞면부(흡입 마우스측)와 슬라이딩하도록 되어 있다. 내케이싱(12)은 개략 돔형상을 가지고, 캔드모터 펌프(6) 주축(7)의 축끝을 덮어 감추는 형상으로 되어 있다. 이 내케이싱(12)은 임펠러(8)로부터 토출된 유체를 안내하는 가이드 베인 또는 볼류트로 이루어지는 안내장치(12a)를 가지고 있다. 또 내케이싱(12)은 선단부에 공기뽑기구멍(12b)을 가지고 있다.

모터프레임 바깥 몸통(14)에는 리드선 하우징(20)이 용접에 의해 고정되어 있고, 이 리드선 하우징(20)을 개재하여 모터프레임 바깥 몸통(14)내의 코일로부터 리드선을 외부에 인출하고, 브래킷(45)의 구멍(45a), 베이스(46)의 리드선 인출구멍(46a)을 개재하여 베이스(46) 및 커버(47)내의 주파수 변환기 본체(48)에 접속되어 있다. 또 베이스(46) 및 커버(47)내에서 주파수 변환기 본체(48)의 리드선을 전원케이블(63)과 접속하도록 되어 있다. 상기 외통(2)에는 구멍(2a)이 형성되어 있고 이 구멍(2a)에 상기 리드선 하우징(20)이 삽입되어 있다.

다음으로, 임펠러(8)측의 베어링 주변부에 대하여 설명한다.

베어링 브래킷(21)에는 레이디얼베어링(22)과, 고정측 스러스트 베어링(23)이 설치되어 있다. 레이디얼 베어링(22)의 끝면은 고정측 스러스트 슬라이딩부재로서의 기능도 부여되어 있다. 레이디얼 베어링(22)과 고정측 스러스트 베어링 (23)을 끼워 양측에는 회전측 스러스트 슬라이딩부재인 회전측 스러스트 베어링 (24)과 회전측 스러스트 베어링(25)이 설치되어 있다. 회전측 스러스트 베어링 (24)은 스러스트 디스크(26)에 고정되고, 이 스러스트 디스크(26)는 키를 개재하여 주축(7)에 고정되어 있다. 회전측 스러스트 베어링(25)은 스러스트 디스크(27)에 고정되고, 이 스러스트 디스크(27)는 키를 개재하여 주축(7)에 고정되어 있다.

상기 베어링 브래킷(21)은 모터프레임측판(16)에 설치된 인로에 탄성재로 이루어지는 O 링(29)을 개재하여 삽입되어 있다. 또한 베어링 브래킷(21)은 탄성재로 이루어지는 가스킷(30)을 개재하여 모터프레임측판(16)에 접촉하고 있다. 또한 도면에 있어서 31은 레이디얼 베어링(22)과 슬라이딩부를 형성하는 슬리브이다.

다음으로, 반임펠러(8)측의 베어링 주변부에 대하여 설명한다.

베어링 브래킷(32)에는 레이디얼 베어링(33)이 설치되어 있다. 도면에 있어서 34는 레이디얼 베어링(33)과 슬라이딩부를 형성하는 슬리브이며, 슬리브(34)는 와셔(35)에 접촉하고, 이 와셔(35)는 주축(7)의 끝부에 설치된 나사 및 더블너트 (36)에 의해 고정되어 있다. 베어링 브래킷(32)은 모터프레임 측판(15)에 설치된 인로에 탄성재로 이루어지는 O 링크(37)를 개재하여 삽입되어 있다. 그리고 베어링 브래킷(32)은 모터프레임 측판(15)에 접촉하고 있다.

또 모터프레임 바깥 몸통(14)에는 스테이(43)가 용접되어 있고, 이 스테이 (43)와 외통(2)은 용접에 의해 고정되어 있다. 캔드모터(6)의 회전수는 주파수 변환기 본체(48)에 의해 4000 rpm 이상으로 설정되어 있다.

도 9에 나타내는 전주류형 펌프의 작용을 간단하게 설명하면, 흡입 케이싱 (3)에 접속된 흡입노즐(3a)로 흡입된 유체는 흡입 케이싱(3)을 통하여 외통(2)과 캔드모터(6)의 모터프레임 바깥 몸통(14)과의 사이에 형성된 고리형상 유로(40)에 유입되고, 이 유로(40)을 통하여 가이드부재(11)로 안내되어 임펠러(8)내에 유도된다. 임펠러(8)로부터 토출된 유체는 안내장치(12a)를 지나 토출 케이싱(4)에 접속된 토출 노즐(4a)로부터 토출된다.

본 실시예에서는 주파수 변환기 조립체(50)와 펌프 케이싱, 외통(2)의 사이에 브래킷(45)을 설치하고 있다. 브래킷(45)은 맞댄치수의 조정을 위해 기능하고 주파수 변환기 조립체(50)의 베이스(46)보다도 작은 형상으로 설정되어 있다. 브래킷(45)은 소형의 부품이기 때문에 그 종류가 많아져도 생산성을 저해하지 않는다.

도 9에 나타내는 바와 같이, 외통(2)에는 볼트(52)를 심어 설치한 2개의 고정부재(53)가 소정간격을 두고 용접에 의해 고정되어 있다. 한편, 브래킷(45)에는 도 11에 나타내는 바와 같이 양쪽 끝에 노치(45c)가 형성되어 있다. 브래킷(45)은 양쪽 끝의 노치(45c)를 상기 고정부재(53)에 끼워 맞춘 후에 너트(54)를 볼트(52)에 단단히 조임으로써 외통(2)에 고정되게 되어 있다.

다음으로, 주파수 변환기 조립체(50)를 모터펌프에 고정하는 방법을 설명한다．

먼저, 주파수 변환기 본체(48)를 베이스(46) 및 커버(47)내에 수납하여 주파수 변환기 조립체(50)를 단독으로 조립한다. 주파수 변환기 조립체(50)를 조립한 후, 브래킷(45)과 주파수 변환기 조립체(50)를 고정한다. 이 고정은 도 10에 나타내는 바와 같이 볼트(55)를 브래킷(45)측으로부터 주파수 변환기 조립체(50)의 베이스(46)에 조임으로써 행하여지고, 이 작업은 주파수 변환기 조립체(50)의 외부에서 실시할 수 있다. 브래킷(45)과 주파수 변환기 조립체(50)를 고정한 후에 브래킷(45)의 노치(45c)를 고정부재(53)에 끼워맞춰 너트(54)를 볼트(52)에 조임으로써 브래킷(45)이 모터펌프의 외통(2)에 고정된다.

이와 같이, 주파수 변환기 조립체(50)는 브래킷(45)에 부착되는 베이스(46)와, 베이스(46)에 설치되는 커버(47)와, 베이스(46) 및 커버(47)에 의해 둘러싸이는 주파수 변환기 본체(48)로 구성되어 있다. 이 결과 주파수 변환기 조립체(50)는 단독으로 조립할 수 있다. 그리고 브래킷(45)과 주파수 변환기 조립체(50)의 고정은 주파수 변환기 조립체(50)의 외부에서 실시할 수 있다. 또한 브래킷(45)과 주파수 변환기 조립체(50)를 고정한 후에 브래킷(45)과 모터펌프의 외통(2)을 고정할 수 있다. 커버(47)와 베이스(46)는 주파수 변환기 본체(48) 단독의 메인티넌스의 경우를 제외하고, 원칙적으로 분해할 필요가 없다. 즉, 주파수 변환기를 펌프에 부착하고 떼어낼 때 고도의 집적회로 등이 외부로 노출되는 일이 없다. 고도의 집적회로와 전기적 기판류는 일반적으로 먼지와 티끌에 약하기 때문에 본 구성은 유효하다.

본 실시예에서는 캔드모터(6)와 주파수 변환기 본체(48)를 전기적으로 접속하기 위하여 브래킷(45)에 구멍(45a)을 설치하고 있다. 이 결과 주파수 변환기 조립체(50)와 모터펌프의 조립은 지장없이 행할 수 있다.

본 실시예에 있어서는 브래킷(45), 베이스(46) 및 커버(47)를 각각 열 양도체, 특히 알루미늄합금으로 구성하고 있다. 이와 같은 종류의 주파수 변환기는 주로 펌프처리액에 의해 냉각되기 때문에 알루미늄합금의 사용은 적합하다. 또한 재료에 금속을 사용함으로써 주파수 변환기로부터의 복사 노이즈를 차폐할 수 있다. 특히 브래킷이 금속이기 때문에 주파수 변환기 2차측의 고조파 노이즈를 차폐할 수 있다.

또 본 실시예에서는 브래킷(45)에 냉각액을 통과시키는 냉각액 통과구멍 (45b)을 형성하고 있다. 통상, 주파수 변환기는 펌프처리액으로 냉각된다. 그러나 예를 들어 처리액이 고온인 경우에는 주파수 변환기는 냉각불량이 된다. 이와 같은 경우에는 브래킷(45)에 냉각액 통과용 구멍(45b)을 설치하여 두고, 외부로부터 별도의 냉각액을 통과시킴으로써 주파수 변환기는 충분히 냉각할 수 있어 지장없이 기능한다.

본 실시예에서는 모터펌프의 외통(2)과 브래킷(45)의 간극, 또는 브래킷(45)과 베이스(46)의 간극, 또는 베이스(46)와 커버(47)의 간극에 열전달 개선재료를 개재시키고 있다. 부재 사이에 간극이 있으면 그곳에 열전달성이 나쁜 공기가 개재하기 때문에 냉각불량이 된다. 따라서 부재 사이의 간극에 액형상 실리콘 등의 열전달 개량재료를 개재시키고 있다. 본 실시예에서는 모터펌프의 외통(2)과 브래킷(45)의 사이, 브래킷(45)과 베이스(46)의 사이 및 베이스(46)와 커버(47)의 사이에 각각 기밀유지용 밀봉부재(56, 57, 58)를 설치하고 있다. 그 결과 주파수 변환기 본체(48)를 수용하는 케이스내에 수증기가 침입하여 이 수증기가 펌프처리액에 의해 냉각되고 결로함에 다라 주파수 변환기를 손상시킬 우려는 없다.

또 본 실시예에서는 캔드모터(6)의 고정자(13)의 바깥 둘레부에 설치된 모터프레임 바깥 몸통(14)과, 모터프레임 바깥 몸통(14) 바깥 둘레면과의 사이에 고리형상공간(40)을 형성하는 외통(2)과, 고리형상 공간(40)으로 처리액을 유도하는 임펠러(8)를 포함하는 펌프부와, 외통(2)의 축방향 끝부에 설치되어 흡입 케이싱(3)과 토출 케이싱(4) 등의 별도의 부재를 고정하기 위한 플랜지(61, 62)로 이루어지는 고정수단을 구비한 펌프조립체에 있어서, 모터펌프의 외통(2)의 바깥 둘레부에 주파수 변환기 조립체(50)를 고정하고, 이 주파수 변환기 조립체(50)의 일부를 외통(2)의 축방향 끝부에 설치되는 고정수단(61, 62)보다도 축방향으로 연장설치한 구성을 가지고 있다.

도 12 및 도 13A, 도 13B는 조정장치(111)의 다른 실시형태를 나타내는 도면이다. 도 12는 조정장치(111)의 종단면도이며, 도 13A 및 도 13B는 조정장치(111)의 외관을 나타내는 도면으로서, 도 13A는 정면도, 도 13B는 저면도이다.

도 12에 나타내는 바와 같이, 주파수 변환기 본체(48)는 베이스(46A) 및 커버(47A)로 이루어지는 케이스에 수용되어 있다. 또 베이스(46A)와 커버(47A)는 열전도성이 양호한 알루미늄합금으로 이루어지고, 양자는 사이에 밀봉부재(58)을 개재하여 도시 생략한 볼트에 의해 고정되어 있다. 주파수 변환기 본체(48)는 베이스(46A)에 밀착성 높게 고정되어 있다. 베이스(46A)는 바닥부에 공냉용 핀(46a)을 구비하고 있으며, 이 공냉용 핀(46a)에 의해 주파수 변환기의 변환손실에 따라 생기는 열을 대기로 방열하도록 하고 있다. 또 베이스(46A)의 바닥부(지면측)에는 공기를 도입하기 위한 구멍(46b)이 설치되어 있다.

또한 커버(47A)의 천정부(반지면측)에는 환기용 파이프(71)가 예를 들어 도시한 형태로 설치되어 있어, 빗물은 케이스내로 들어가기 어려우나 공기의 출입은 자유롭게 되어 있다.

상기한 바와 같이 구성한 결과, 주파수 변환기(인버터)의 발생열은

(i) 공냉용 핀(46a)으로부터 방열됨과 동시에,

(ii) 케이스내의 온풍(열풍)이 직접 외기와 교체되기 때문에 효과적으로 방열된다.

즉, 케이스내의 공기는 발생열에 의해 온도가 상승하고, 그 비중(밀도)이 작아지기 때문에 천정부로 유도되어 환기용 파이프(71)로부터 밖으로 배출된다. 배출된 만큼의 공기는 베이스(46A)의 구멍(46b)으로부터 외기를 흡인함으로써 보충되게 된다. 그 결과 인버터의 발생열을 외기로 효과적으로 방출할 수 있다.

상기 환기용 파이프(71)의 형상과 위치, 그리고 공기 도입용 구멍(46b)의 위치 등은 조정장치(111)의 상대부품에 대한 부착법 및 부착방향 등에 맞추어 적절하게 선택된다.

또 만일 환기용 파이프(71)로부터 빗물이 들어 가거나, 어떠한 원인으로 케이스내가 결로된 경우에도 베이스(46A)의 구멍(46b)으로부터 물이 밖으로 배출되기 때문에 대부분 현장에서 지장없이 사용할 수 있다.

또 상기한 바와 같은 환기용 파이프를 설치하지 않아도 냉각이 충분한 경우에는 케이스를 기밀구조로 한다. 이 경우에는 어떠한 방향으로부터 어떠한 양의 비가 닿더라도 케이스내부로 수분이 침입하지 않는다.

따라서 전원의 입·출력수단으로서, 수중케이블을 사용하면 성능 조정장치를 수중에 매립할 수도 있다. 이것은 예를 들어 수중모터 펌프의 성능 조정의 경우에 매우 사정이 좋고 아울러 주파수 변환기의 냉각상에서도 적합하다.

도 12, 도 13A 및 도 13B에 나타내는 바와 같이, 베이스(46A)에는 입력측 케이블(114)과 출력측 케이블(115)이 고정되어 있다.

도 14는 도 12 및 도 13A, 도 13B에 나타내는 조정장치를 사용할 때의 부착시공의 형태를 나타낸다. 부호 101은 펌프유닛이며, 펌프유닛(101)은 인라인 펌프(103A)와 전동기(104A)를 설치한 구성으로 이루어진다. 흡입배관(105)으로부터 유도된 유체는 흡입측 게이트 밸브(106) 및 단관(107)을 통과하고, 펌프 흡입구(103a)로부터 펌프(103A)내로 흡입되어 승압된 후, 펌프 토출구(103b)로부터 토출된다. 토출된 유체는 다시 체크밸브(108), 토출측 게이트 밸브(109)를 통과하여 토출배관(110)으로 유도된다.

제어반(113)으로부터 공급되는 전력은 조정장치(111)의 입력수단인 입력측 케이블(114)로부터 조정장치(111)내에 수용된 주파수 변환기로 유도되어 주파수가 변환된다. 주파수가 변환된 전력은 조정장치(111)의 출력수단인 출력측 케이블 (115)로부터 전동기(104A)에 공급된다. 조정장치(111)에 있어서의 주파수 변환에는 손실열이 수반되나, 본 형태에서는 상기한 바와 같이 상기 손실열이 공냉용 핀(46a)으로부터 방열됨과 동시에 케이스[베이스(46A) 및 커버(47A)로 이루어진]내의 온풍(열풍)이 직접 외기와 교체되기 때문에 효과적으로 방열된다.

다음으로, 주파수 변환기를 수납한 케이스를 상대 부재에 띠형상 또는 끈형상의 부재를 사용하여 설치하는 실시형태를 도 15A 내지 도 17B를 참조하여 설명한다.

유체기계가 물펌프인 경우에는 조정장치(111)를 펌프에 접속되는 배관에 부착하는 것이 바람직하다. 왜냐하면 물펌프에는 반드시 배관(호스의 경우도 있다) 이 접속되기 때문에 부착공간의 면에서 사정이 좋기 때문이다.

도 15A 및 도 15B는 자연공냉형 조정장치(111)를 배관에 설치한 경우를 나타내는 도면이며, 도 15A는 부분 단면을 가지는 정면도, 도 15B는 측면도이다. 자연공냉의 경우에는 상대 부재는 배관이 아니어도 되고, 예를 들어 입목(立木)이나 기둥과 같은 것이어도 된다.

이 실시예에서는 케이스에 부착밴드(72)(예를 들어 스테인레스제의 박판으로 이루어진다)를 볼트(73)로 고정하여 도시한 바와 같은 체결나사(74)에 의해 직경 (D)의 배관(75)에 케이스를 적당한 조임력으로 부착한다. 케이스와 배관(75)의 사이에는 예를 들어 고무나 스펀지와 같은 쿠션재(76)을 장착하면 이른바 부착시의 「부착성」이 좋아진다.

이와 같이 띠형상 또는 끈형상의 부재를 사용하여 상대부재에 케이스를 부착하는 방법은 시공이 끝난 배관을 특별히 변경하거나 하는 수고가 들지 않고 간편하다.

도 16A 및 도 16B는 수냉형의 조정장치(111)를 배관에 부착한 경우를 나타내는 도면이며, 도 16A는 부분단면을 가지는 정면도, 도 16B는 측면도이다. 도 16A 및 도 16B에 나타내는 예에 있어서는 주파수 변환기의 발생열을 배관 표면으로부터 처리액에 방열한다. 부착밴드(72)의 구조는 도 15A, 도 15B에 나타내는 것과 동일하다.

케이스[베이스(46A) 및 커버(47A)로 이루어짐)와 배관은 직접 접촉시키는 것이 가장 냉각효과가 높으나, 배관 직경의 종류의 수만큼 성능 조정장치를 별개로 준비하는 것은 아무래도 생산성이 나쁘다. 따라서 도 16A 및 도 16B에 나타내는 바와 같이 케이스와 배관(75)의 사이에 부착 브래킷(80)을 장착시킨다. 이 경우, 부착 브래킷(80)은 치수흡수용 부재로서 기능한다. 이와 같이 하면 1 종류의 조정장치(111)로 복수의 배관 직경, 즉 예를 들어 구경 32, 40, 50, 65, 80, 100, 125, 150, 200 mm의 9 종류의 배관 직경에 대응시킬 수 있다.

하나의 선택지로서 브래킷(80)을 열전도성이 좋은 알루미늄합금제로 하는 방법이 있다. 이 경우에는 브래킷(80)의 제작방법으로서는 인발성형 금형을 사용한 인발성형이 적합하다. 인발성형된 브래킷(80)의 길이 방향은 모터펌프의 처리액이 흐르는 배관의 길이 방향과 합치하고 있다.

또 다른 선택지로서는 브래킷(치수흡수용 부재)을 예를 들어 시경화성의 수지로 하고 케이스와 배관을 부착밴드로 가고정한 후에 수지를 간극에 주입하여 경화시키는 방법도 있다. 이 경우 수지에는 금속분 등을 혼입시켜 열전도성을 개선하는 것이 바람직하다.

또 따른 방법으로서 브래킷을 열 양도성이 고무와 같은 탄성체로 하거나, 또는 열 양도성이 점토와 같은 소성체로 하는 것도 선택할 수 있다.

밴드와 같은 부착부재에는 일부에 스프링작용이 있는 부재를 설치하여 두면, 조임나사가 느슨해져도 케이스와 배관이 확실하게 밀착되기 때문에 좋다. 또 밴드 (끈)를 이른바 고무밴드와 같은 탄성체로 구성하는 것도 유효하다.

도 17A 및 도 17B는 수냉형 조정장치(111)을 배관에 설치한 경우의 다른 예를 나타내는 도면으로, 도 17A는 부분 단면을 가지는 정면도, 도 17B는 측면도이다. 본 예는 배관에 대한 방열을 기대할 수 없는 경우의 수냉구조이다. 예를 들어 배관의 주위에 단열재가 감겨져 있는(래킹처리) 경우에 적용한다. 부착밴드의 구조는 도 15A, 도 15B 및 도 16A, 도 16B에 나타내는 것과 동일하나, 케이스[베이스(46A) 및 커버(47A)로 이루어짐]와 배관(75) 주위의 단열재(78) 사이에 수냉재킷(81)을 끼워 고정하고 있다. 수냉재킷(81)으로 냉각수를 유도함으로써 주파수 변환기를 효과적으로 냉각할 수 있다. 냉각수에는 펌프 처리액의 일부를 유도하는 것도 가능하고, 또 처리액이 고온인 경우 등에는 별도로 수도물 등을 유도하는 것도 할 수 있다.

본 발명에서는 동일한 조정장치(111)를 도 16A, 도 16B 및 도 17A, 도 17B에 나타내는 예와 같이 배관조건에 맞추어 돌려 사용할 수 있기 때문에 시공에 있어서의 자유도가 높다.

본 발명은 유체기계의 성능 조정장치로서 뿐만 아니라 주파수 변환기 유닛으로서도 의의가 깊다. 즉, 옥외에서의 사용에 견딜 수 있기 때문이다.

주파수 변환기를 수용하기 위한 케이스이기는 하나, 이 케이스는 그 외에도 용도가 많다. 일반적으로 전기부품은 빗물이나 습기에 의해 절연저항이 열화되어 트러블을 일으키는 일이 있다. 본 발명은 이와 같은 전기부품을 밀봉케이스에 수용할 수 있기 때문에 트러블을 피할 수 있다.

또 상기한 성능 조정장치의 내용만을 교체하면 되기 때문에 부품 공용화의 관점에서도 생산성이 좋다.

또 주파수 변환기의 입력측에는 고조파 대책용의 AC 리액터와 라인노즐 저감용 노이즈 필터가 필요하게 되는 경우가 있다.

따라서 본 발명의 일 형태에서는 도 18에 나타내는 바와 같이 주파수 변환기 유닛(200)과, AC 리액터와 노이즈 필터로 구성되는 전기부품 유닛(210)을 직렬로 접속하고 있다.

주파수 변환기 유닛(200) 및 전기부품 유닛(210)은 도 16A, 도 16B에 나타내는 구조의 케이스 및 브래킷과 동일한 구조이다. 주파수 변환기 유닛(200)에는 주파수 변환기가 수납되고, 전기부품 유닛(210)에는 AC 리액터와 노이즈 필터가 수납되어 있다. 모터펌프 및 펌프 주변기기의 구성은 도 1에 나타내는 예와 동일하다.

기존의 제어반과 모터펌프의 사이에 주파수 변환기 유닛(성능 조정장치)을 설치한 경우, 현장의 사정에 따라서는 라인 노이즈대책을 실시할 필요가 있다. 본 발명에서는 노이즈 필터 설치를 위해 제어반을 개조할 필요는 없고, 그 때마다 전기부품 유닛을 예를 들어 배관상에 나열하여 설치하면 되기 때문에 매우 편리하다.

다음으로, 도 19 및 도 20A, 도 20B를 참조하여 본 발명의 또 다른형태에 대하여 설명한다. 도 19는 도 8A 및 도 8B에 대응하는 도면이다. 도 20A 및 도 20B는 도 19에 나타내는 구조의 유닛의 상세도이며, 도 20A는 도 19에 나타내는 유닛의 분해도, 도 20B는 박판(90)의 사시도이다. 주파수 변환기 본체(48)는 베이스 (46) 및 커버(47)로 이루어지는 케이스에 수용된다. 알루미늄합금으로 이루어지는 브래킷(80)에는 배관(75)의 곡률에 맞춘 곡면(80a)이 설치되어 있다.

그러나 배관의 곡률(직경)은 제조상의 불균일과 표면의 상처·녹에 의한 불균일에 의해 각각의 현장에서 미묘하게 다르게 된다.

이 때문에 미시적으로 보면 브래킷과 배관을 직접 부착한 경우에는 간극이 벌어져 냉각불량을 일으키는 일도 생각할 수 있고, 또한 그 정도는 각각의 현장에서 제각각이 된다.

따라서 본 발명에서는 이 간극을 효과적으로 메우기 위하여 박판(90)을 장착시킨다. 박판(90)은 열전도성이 좋은 구리제로이고, 그 판두께는 0.2 내지 0.5 mm 정도이며, 용이하게 소성변형하는 유연한 것이다. 그리고 예를 들어 박판(90)은 도 20A에 나타내는 바와 같이 래미네이트로 성형하여 둔다.

이 박판(90)을 브래킷(80)과 배관(75)의 사이에 장착하여 부착밴드(72)(도 17A, 도 17B 참조)를 조이면 부착면의 면압이 올라가기 때문에 판은 간극을 메우 도록 변형되고, 결과적으로 넓은 면적으로 브래킷과 배관이 열적으로 접속되게 된다. 그러므로 배관의 곡률에 다소의 불균일이 있어도 발열체의 열은 효과적으로 배관측으로 방열된다.

더욱 효과적으로 하기 위해서는 구리판의 양면에 실리콘 등의 충전재를 도포하여 둔다. 약간 남은 간극을 메울 수 있어 더욱 전열성이 향상된다. 양면의 실리콘의 도포 얼룩을 완화하기 위하여 도 20B에 나타내는 바와 같이 박판(90)에 구멍(90a)을 설치하여 둔다. 부착밴드(72)를 조임으로써 실리콘이 양면에 균등하게 골고루 퍼지는 효과가 있다.

도 21은 수냉재킷형 조정장치(111)의 다른 실시예이다.

시판되는 규격화된 강관(예를 들어 SGP 등)의 외경에 맞춘 입형(立型) 타입으로 바깥 둘레부에 성능 조정장치(주파수 변환기 유닛)(111)를 설치하고 있다. 즉, 시판되는 규격화된 강관(95)의 한쪽 끝에 베이스 플레이트(96), 또 한쪽 끝에 공기뽑기밸브(97)가 설치되어 있다. 조정장치(111)는 강관(95)의 바깥 둘레부에 부착되어 있다. 강관(95)의 하부로부터 들어간 냉각수는, 조정장치(111)내의 주파수 변환기의 열을 빼앗아 상부로부터 밖으로 유도된다. 모터펌프 및 펌프 주변기기의 구성은 도 1에 나타내는 예와 동일하다.

도 22A 및 도 22B는 성능 조정장치(111)의 부착법의 다른 실시예를 나타내는 도면으로, 도 22A는 정면도, 도 22B는 측면도이다.

주파수 변환기 베이스(46)에 L자 금속구(92)가 볼트(93)로 고정되어 있다. L자 금속구(92)는 스토퍼부(92a)를 구비하고 부착밴드(72)의 탈락을 방지하고 있으며, 그 재료는 스테인레스 강판 등이다. L자 금속구(92)는 배관(75)의 중심위치를 향하여 위치결정되어 볼트(93)로 고정되어 있다. 또한 L자 금속구(92)는 배관 표면으로부터 2 내지 3 mm 떨어져 있고, 그 결과, 스프링작용이 부여되어 밴드의 느슨함을 방지한다.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 주파수 변환기를 주요 부품으로 한 유체기계의 성능 조정장치를 옥외환경에 있어서의 비의 영향과 결로의 영향을 받지 않는 에너지 절약장치로서 구현화할 수 있다.

또한 일반 인버터에서 필요한 공냉용 전동팬이 불필요하고 신뢰성을 향상할 수 있다. 또 동일한 조정장치에 복수의 냉각수단을 설치할 수 있기 때문에 현장의 상황에 따른 설치시공이 가능하다.

또한 회전수 전환이 용이하기 때문에 누구나 에너지 절약에 참획할 수 있다. 또 부품의 공용성이 높기 때문에 생산성이 좋다.

그외 상세하게 설명한 바와 같이 본 발명의 에너지 절약에 기여하는 점은 크다.

본 발명은 냉온수의 순환 등에 사용되는 순환용 펌프 등의 유체기계에 적합하게 이용된다.

Claims

주파수 변환기와, 주파수 변환기를 수용하여 외기와의 기밀을 확보하는 케이스와, 상기 케이스에 설치되어 외기와의 기밀을 확보할 수 있도록 한 전력의 입·출력수단과, 출력 주파수를 조정할 수 있는 출력 주파수 조정수단으로 이루어지는 유체기계의 성능 조정장치.
제 1항에 있어서,

상기 유체기계는 터보식 모터펌프인 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 2항에 있어서,

상기 펌프에 접속되는 배관의 표면을 따라 상기 주파수 변환기의 발생열을 배관측에 전달하는 방열수단을 설치한 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 2항에 있어서,

상기 케이스에 방열수단을 설치하고, 이 방열수단에 펌프 처리액을 통과시키는 유통로를 설치한 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 케이스에 공냉식의 방열판을 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 1항 내지 제 5항중 어느 한 항에 있어서,

상기 출력 주파수 조정수단은, 단계적인 전환 스위치인 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이스는 펌프 바깥면에 설치하여 수냉되는 주파수 변환기 조립체와 공통부품화되어 있는 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 1항 내지 제 7항중 어느 한 항에 있어서,

상기 주파수 변환기에 전력이 공급되면 자동적으로 출력을 개시하도록 구성한 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
주파수 변환기와, 주파수 변환기를 수용하는 케이스와, 이 케이스에 설치된 전력의 입·출력수단과, 출력 주파수 조정수단을 구비한 유체기계의 성능 조정장치로서,

상기 케이스를 적어도 빗물이 침입하지 않을 정도의 방우형 구조로 한 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 9항에 있어서,

상기 케이스 내부에 결로를 발생하지 않을 정도의 결로 방지수단을 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 케이스의 구조가 외기와의 기밀을 확보하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 케이스의 상부는 빗물은 들어가기 어려우나, 공기의 출입이 용이한 구조인 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 9항 또는 제 10항에 있어서,

상기 케이스의 하부에 구멍을 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 9항 내지 제 13항중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이스의 외면에 방열용 핀을 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 9항 내지 제 14항중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이스를 상대부재에 띠형상 또는 끈형상의 부재를 사용하여 설치하는 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
제 9항 내지 제 15항중 어느 한 항에 있어서,

유체기계가 모터펌프인 경우에는 이 모터펌프에 직접 또는 간접적으로 접속되어 상기 모터펌프의 처리액이 흐르는 부재에 케이스를 설치하는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 16항에 있어서,

처리액이 흐르는 부재와 상기 케이스의 사이에 치수흡수용 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 17항에 있어서,

상기 치수흡수용 부재가 알루미늄합금의 인발성형에 의해 제작되고, 그 길이 방향이 모터펌프의 처리액이 흐르는 배관의 길이 방향과 합치하고 있는 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 17항에 있어서,

상기 치수흡수용 부재가 시경화성의 수지에 금속분을 혼입시킨 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 17항에 있어서,

상기 치수흡수용 부재가 고무와 같은 탄성체에 열전도성 개선수단을 설치한 것을 특징으로 하는 모터펌프의 성능 조정장치.
제 15항 내지 제 20항중 어느 한 항에 있어서,

상기 케이스와 띠형상 또는 끈형상의 부재를 부착하는 부분에 스프링작용이 있는 다른 부재를 설치한 것을 특징으로 하는 유체기계의 성능 조정장치.
주파수 변환기와, 주파수 변환기를 수용하여 외기와의 기밀을 확보하는 케이스와, 이 케이스에 설치되어 외기와의 기밀을 확보할 수 있도록 한 전력의 입·출력수단과, 출력 주파수를 조정할 수 있는 출력 주파수 조정수단으로 이루어지는 주파수 변환기 유닛.
주파수 변환기와, 주파수 변환기를 수용하는 케이스와, 이 케이스에 설치된 전력의 입·출력수단과, 출력 주파수 조정수단을 구비한 주파수 변환기 유닛으로서,

상기 케이스를 적어도 빗물이 침입하지 않을 정도의 방우형 구조로 한 것을 특징으로 하는 주파수 변환기 유닛.
빗물이나 습기를 꺼리는 전기부품을 수용하여 외기와의 기밀을 확보하는 케이스와, 이 케이스에 설치되어 외기와의 기밀을 확보할 수 있도록 한 전력의 입·출력수단을 구비한 것을 특징으로 하는 전기부품 유닛.
제 24항에 있어서,

상기 케이스는 제 1항 내지 제 21항중 어느 한 항에 기재된 유체기계의 성능조정장치 또는 제 22항 또는 제 23항에 기재된 주파수 변환기 유닛에 사용되는 케이스와 공통 부품화되어 있는 것을 특징으로 하는 전기부품 유닛.
제 24항 또는 제 25항에 있어서,

상기 전기부품은 고조파 대책용 AC 리액터 또는 라인 노이즈 저감용 노이즈 필터인 것을 특징으로 하는 전기부품 유닛.
제 26항에 있어서,

제 24항 내지 제 26항중 어느 한 항에 기재된 전기부품 유닛과, 제 22항 또는 제 23항에 기재된 주파 수변환기 유닛을 각각의 전력의 입·출력수단을 개재하여 직렬로 접속한 것을 특징으로 하는 전기부품 유닛.
주파수 변환기와 같은 발열체 또는 이 발열체를 부착하는 부재와, 냉각수단과의 부착면에 요철형상을 부여한 박판을 장착한 것을 특징으로 하는 발열체의 냉각방법.
제 28항에 있어서,

상기 박판을 래미네이트로 성형한 것을 특징으로 하는 발열체의 냉각방법.
제 28항 또는 제 29항에 있어서,

상기 박판에 복수의 구멍을 설치하고, 박판의 표리에 액상의 열전도재를 도포한 것을 특징으로 하는 발열체의 냉각방법.
제 28항 내지 제 30항중 어느 한 항에 있어서,

상기 박판이 구리판으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열체의 냉각방법.
제 28항 내지 제 31항중 어느 한 항에 있어서,

상기 냉각수단이 펌프의 처리액이 흐르는 배관인 것을 특징으로 하는 발열체의 냉각방법.