(57)【特許請求の範囲】
【請求項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給水装置において、
前記モータと前記ポンプとが同一の回転軸線上に配置され、前記モータの回転軸の一端にポンプロータが取り付けられ、他端にはファンが取り付けられ、該ファンの回転に伴って、前記キャビネット内の冷却された空気が前記モータの外周部を通り前記駆動電源回路の冷却部に向かって一方向に流れる気流が形成されるように構成されていることを特徴とする給水装置。
【請求項２】
前記駆動電源回路は、複数のインバータ装置により構成され、該複数のインバータ装置が１枚の放熱フィンに搭載されたことを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
【請求項３】
前記複数のインバータ装置を搭載した放熱フィンは、前記キャビネット内に、移動可能に吊り下げて配置されたことを特徴とする請求項２に記載の給水装置。
【請求項４】
少なくとも、前記モータを備えたポンプ、および該ポンプに接続された配管は、予め架台に組み付けられ、前記キャビネット内に収容されたことを特徴とする請求項１に記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、給水装置に係り、特にポンプを使用して、集合住宅、ビル等に水道水等の給水を行う給水装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前記給水装置は、例えば水道本管に接続され、水道本管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等のセンサ類と、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を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、その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、これらは上記ポンプや配管と共にキャビネット内に収容されている。
【０００３】
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な末端圧力一定制御方式を採用する給水装置においては、時々刻々変動するポンプ流入側圧力に対して末端需要者に常に一定の給水水圧を供給できるように、インバータ装置等によりポンプを駆動するモータに可変周波数・電圧の交流電力を供給し、回転速度制御を行っている。これらの給水装置としての基本的機能に加え、騒音対策、保守対策から、各種バルブ、補助配管類、計器類等が給水装置のキャビネット内に収容され、さらに電力ケーブル、各種信号ケーブル等の配線類が同様に給水装置のキャビネット内に配置されている。
【０００４】
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の駆動電源回路は必須であるが、インバータ装置は電力半導体素子を備えるため、ポンプ／モータの運転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いた。
【０００５】
まず、インバータ装置をアルミ製放熱フィンに搭載し、その放熱フィンより自然冷却させる方法がある。しかしながら、この方法では放熱フィンの面積をかなり大きく採ることが必要であり、給水装置全体としての小型コンパクト化に反する。
【０００６】
次に別付けの空冷ファンを用い、インバータ装置を搭載した放熱フィンを強制冷却する方法がある。この方法によれば、冷却ファンの強制空冷効果で放熱フィンの大きさは小さくすることができる。しかしながら、別付けの冷却ファンを運転するために専用の回路が必要であり、部品点数が増大し、コストが上昇する。また、別付けの室冷ファンの耐久性にも問題があり、このメンテナンスが必要になるという問題もある。
【０００７】
さらに、インバータ装置を水冷ジャケットに搭載するという方法がある。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、水路を開閉する為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も反することとなり、更にこのためのメンテナンスも必要となる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような給水装置は、集合住宅又はビル等の地下又は一階のユーティリティコーナーに配置される場合が多い。ところが、このような場所は一般に十分な面積の確保が難しく、給水装置としても十分な給水能力と耐久性を有すると共に、その寸法の小型コンパクト化、メンテナンスの容易性が要請されている。
【０００９】
本発明は上述の事情に鑑みて為されたもので、小型コンパクト化した構造で、且つメンテナンスが容易な給水装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の給水装置は、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、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給水装置において、前記モータと前記ポンプとが同一の回転軸線上に配置され、前記モータの回転軸の一端にポンプロータが取り付けられ、他端にはファンが取り付けられ、該ファンの回転に伴って、前記キャビネット内の冷却された空気が前記モータの外周部を通り前記駆動電源回路の冷却部に向かって一方向に流れる気流が形成されるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記本発明によれば、モータの回転軸端に取り付けられたファンの回転により、ポンプ周辺の通水部近傍の冷却された空気を、インバータ装置等の駆動電源回路の放熱フィンに吹き付け、この冷却を行うことができる。従って、インバータ装置等を搭載する放熱フィンの面積を小さくでき、さらに別付けのファンや水冷等の配管が不要のため、給水装置の全体のサイズを小型コンパクト化することができる。そして、モータ軸端に直接ファンを取り付けるため、従来の別付けのファンのような故障や寿命の問題が無くなり、メンテナンスが容易となる。また、ポンプや配管等の通水部近傍の冷却された空気をキャビネット内に大きな循環流を形成することができるので、これによりキャビネット内の全体的な冷却を効率的に行うことができる。
【００１３】
また、前記駆動電源回路は、複数のインバータ装置により構成され、該複数のインバータ装置が１枚の放熱フィンに搭載されることが好ましい。これにより、複数のインバータ装置が交互運転される場合には、放熱量は常に一台分であるので、各インバータ装置ごとに放熱フィンを設けるのに比べてその設置面積を略半分程度に減らすことができる。
【００１４】
また、前記複数のインバータ装置を搭載した放熱フィンは、前記キャビネット内に、移動可能に吊り下げて配置されることが好ましい。これにより、インバータ装置のメンテナンス等が容易となる。
【００１５】
また、少なくとも、前記モータを備えたポンプ、および該ポンプに接続された配管は、予め架台に組み付けられ、前記キャビネット内に収容されることが好ましい。これにより給水装置全体としての組立作業が容易となり、その製造コストを低減することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図１乃至図４を参照しながら説明する。尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１７】
図１は、本発明の給水装置の全体的な構造例を示したものである。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の吸込口は、吸込管１５に接続され、吸込管１５は、チェッキ弁１７を介して吐出集合管１６に接続されている。このチェッキ弁１７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を介さずに直接需要者側に給水でき、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。その吐出集合管１６の上部に加圧水を蓄圧するタンク１９が配置されている。加圧タンク１９は、加圧水を蓄圧することでポンプの頻繁な起動停止を防止し、且つ給水水圧を円滑に一定に保つ作用をする。吸込管１５は、吸込口２０で図示しない水道本管等の管路に接続され、吐出集合管１６は、吐出口２１で同様に図示しない末端需要者側への配管管路に接続される。
【００１８】
キャビネット１０の上部には、インバータ装置２３，２４がそれぞれ共通の放熱フィン２５に搭載されて天井部１０ａより吊り下げられて配置されている。ここで、インバータ装置２３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。インバータ装置２４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とは、同一の回転軸線上に配置され、モータ１３の回転軸端には、ファン２７が固定されている。同様に、モータ１４とポンプ１２とはそれぞれ同一回転軸線上に配置され、モータ１４の軸端にはファン２８が配置されている。キャビネット１０の上部には、制御盤３０を備え、吐出集合管１６内の圧力を検出する圧力センサの信号を受けて、末端の需要者における給水水圧が所定の圧力となるようにポンプ１３，１４を可変速運転する制御等を行う。
【００１９】
キャビネット１０の内部には架台３３を備え、この架台３３にポンプ１１，１２および吐出集合管１６、吸込管１５等の各種配管類および弁類が固定されている。尚、ポンプ１１，１２には、それぞれ専用のモータ１３，１４が固定されている。加圧タンク１９は吐出管に固定されている。給水装置の組立にあたっては、架台３３にポンプ１１，１２、加圧タンク１９、各種配管類１５，１６等を予め取り付け、その後にキャビネット１０内に収容する。これにより、組立作業を狭いキャビネット１０内で行わないので、組立作業が容易となる。
【００２０】
図２は、本発明の実施形態の給水装置の要部の構成例を示す。上述したように、ポンプ１１とモータ１３及びポンプ１２とモータ１４とは同一の回転軸上に配置されている。そして、モータ１３，１４のそれぞれの回転軸のポンプ１１，１２の反対側には、ファン２７，２８が固定されている。ここで、モータ１３，１４は、例えばＤＣブラシレスモータであり、出力が〜３．７ｋＷ程度のものが採用されている。ファン２７，２８は樹脂製の例えば４枚羽根のものが用いられ、その直径は８０ｍｍφ程度のものが好適である。モータ１３，１４の同一軸線の延長線上には、インバータ装置２３，２４を搭載した放熱フィン２５が配置されている。ここで、インバータ装置２３，２４は、それぞれモータ１３，１４に可変周波数・交流電力を供給するものであり、上述したモータ１３，１４の容量と合わせた容量のものが採用される。
【００２１】
モータ１３，１４の回転軸が回転すると、これによりファン２７，２８が回転し、放熱フィン２５に向かう気流が形成される。この気流は、ポンプ１１，１２およびその周辺の配管類等の通水部により冷却された空気がモータ１３，１４の外周部を通り、ファン２７，２８により放熱フィン２５に向かうように形成される。従って、ポンプ１１，１２およびその配管類により冷却された空気でモータ１３，１４の外周部が冷却され、さらに放熱フィン２５が冷却される。放熱フィン２５に向かう気流は、放熱フィン２５に衝突し、その向きを変えて、図１に示すキャビネット内に大きく循環する気流を形成する。この、キャビネット１０内の大きな気流の循環により、例えば制御盤３０等がポンプ周辺から運ばれた冷却された空気と接触することで、これらも冷却される。即ち、この冷却ファン２７，２８の形成する全体的なキャビネット内の気流により、キャビネット１０内の空気が常に攪拌され、その内部温度が均一化される。
【００２２】
ファン２７、２８は単にモータ１３，１４の回転軸に固定されただけであるので、別付けの空冷ファンと比較して、専用のベアリング等が存在しないので、極めて堅牢性が高い、そして、冷却ファン２７，２８の回転速度は略インバータ装置２３，２４の発熱量に比例する。即ち、一般に、モータ１３，１４およびインバータ装置２３，２４の負荷が重く発熱量が大きいときには、ファン２７，２８も高速で回転するので放熱量に見合った冷却風量を送ることが可能である。
【００２３】
なお、上述した実施形態ではキャビネット１０の最上部にインバータ装置２３，２４を搭載した放熱フィン２５を配置し、その下側に配置したモータ１３，１４およびポンプ１１，１２側から上側に気流を送るようにしたものである。しかしながら、冷却された空気が供給できるのであれば、冷却ファン２７，２８の回転方向を逆にし、インバータ装置の放熱フィン２５側からモータ１３，１４側に向かう気流を形成するようにしても良い。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態のインバータ装置の配置例を示す。この実施形態においては、２台のインバータ装置２３，２４が一枚の放熱フィン２５に搭載され、キャビネット１０の天井部１０ａから吊り下げられている。キャビネット１０の天井部１０ａには、それぞれ固定部材４１ａ，４１ｂを備え、固定部材４１ａ，４１ｂにはそれぞれ固定用のボルト４２ａ，４２ｂを備えている。一方で、放熱フィン２５の両側には、吊り下げ部材４３ａ，４３ｂが固定されている。そして、吊り下げ部材４３ａ，４３ｂには、それぞれ細長い開口４４ａ，４４ｂを備え、この開口が上述した固定用のボルト４２ａ，４２ｂに係合するようになっている。このため、吊り下げ部材４３ａ，４３ｂに吊り下げられた放熱フィン２５はキャビネット１０の固定部材４１ａ，４１ｂに沿って、前後方向に移動自在となっている。
【００２５】
それ故、例えばインバータ装置のメンテナンス時や組立時等に自由に引き出すことが可能であり、これらのメンテナンス作業を容易なものとすることができる。特に、インバータ装置２３，２４は、キャビネット１０内の上部に組み込まれるが、その部分は、部品や配線等が密集しているため、メンテナンスが行いにくい領域である。従って、インバータ装置を、上述した移動可能な吊り下げ機構を採用することにより、例えばインバータ装置の交換が短時間で行え、また制御盤への電源を切断することなくこれらの作業が可能となる。また、上述したように、複数のインバータ装置２３，２４を一枚の放熱フィンに搭載したので、その取付時の組立作業が容易になると共に、冷却効率も向上する。
【００２６】
上述したインバータ装置の吊り下げ構造によれば、給水装置のキャビネット内のレイアウトの自由度が増加し、キャビネット全体をコンパクト化することができる。また、配線作業が効率よく行え、メンテナンス作業が容易にできる。更に、インバータ装置の放熱フィンを、上述したように、モータの回転軸に固定されたファンの上方に配置し、ポンプ周辺部等の冷却された空気をファンの回転により吹き付けることで、高い冷却効率が得られる。
【００２７】
図４は、本発明の実施形態の組立構造例を示す。この給水装置においては、キャビネット１０内に収容されているポンプ、モータ、圧力タンク、配管類等を、キャビネット１０内に配置する前に、予め外で架台３３にこれらの部品を組み付けてから、キャビネット内に収納する。給水装置は、上述したように、ポンプ１１，１２、圧力タンク１９、配管類１５，１６、センサ類、制御盤等の集合体である。個々の部品の取付方法は、ねじ込み、又はボルトと金具で固定する方法等がある。また、これらの部品の取付方法もそれぞれまちまちである。従って、キャビネット１０内の狭い空間で、これらを組み付け、更に配線作業を行うと、作業が大変やりにくく、そのため組立に手間がかかる。
【００２８】
上述したように、架台３３を予め準備し、これにポンプ１１，１２や配管類１５，１６等の重量物を最初に組み込んで固定し、次にモータ１３，１４やセンサ類等を固定することで、作業を効率的に行うことが可能となる。そして、架台３３に各部品を組み付けて、その後キャビネット１０内に収容し、配線接続等を行うことで、給水装置が完成する。これにより、全体的な組立の作業能率が向上する。また、重量物を全体として下部に配置することで、給水装置のキャビネット内の全体としての安定性が向上する。
【００２９】
なお、上述した実施形態においては、いくつかの実施例を述べたものであり、本発明の趣旨を逸脱することなく種々の変形実施例が可能なことは勿論である。
【００３０】
【発明の効果】
総じて本発明によれば、小型コンパクト化した給水装置が得られ、そのメンテナンス性も良好である。特に、モータ軸端にファンを固定することで、キャビネット内に循環気流を形成でき、これにより全体的な冷却効果が得られ、信頼性の高い給水装置とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における給水装置の（ａ）側面図であり、（ｂ）正面図である。
【図２】本発明の実施形態における給水装置の要部を示す図である。
【図３】本発明の実施形態の給水装置におけるインバータ装置の吊り下げ構造例を示す図である。
【図４】架台への各部品の組立構造例を示す図である。
【符号の説明】
１０    キャビネット
１１，１２    ポンプ
１３，１４    モータ
１５    吸込管
１６    吐出集合管
１７    チェッキ弁
２３，２４    インバータ装置
２５    放熱フィン
２７，２８    冷却ファン
【図１】
0004712234.tif 000002
【図２】
0004712234.tif 000003
【図３】
0004712234.tif 000004
【図４】
0004712234.tif 000005