特許 7475624 給水装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-19

(45)【発行日】2024-04-30

(54)【発明の名称】給水装置

(51)【国際特許分類】

   F04D 29/58 20060101AFI20240422BHJP

   F04B 23/04 20060101ALI20240422BHJP

   F04B 53/08 20060101ALI20240422BHJP

   F04D 13/06 20060101ALI20240422BHJP

   F04D 13/12 20060101ALI20240422BHJP

   F04D 29/60 20060101ALI20240422BHJP

【ＦＩ】

F04D29/58 D

F04B23/04

F04B53/08 E

F04D13/06 B

F04D13/12 Z

F04D29/60 E

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2019107799

(22)【出願日】2019-06-10

(65)【公開番号】P2020200789

(43)【公開日】2020-12-17

【審査請求日】2022-05-26

(73)【特許権者】

【識別番号】000148209

【氏名又は名称】株式会社川本製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110003708

【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100108855

【弁理士】

【氏名又は名称】蔵田 昌俊

(74)【代理人】

【識別番号】100103034

【弁理士】

【氏名又は名称】野河 信久

(74)【代理人】

【識別番号】100153051

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100179062

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 正

(74)【代理人】

【識別番号】100199565

【弁理士】

【氏名又は名称】飯野 茂

(74)【代理人】

【識別番号】100162570

【弁理士】

【氏名又は名称】金子 早苗

(72)【発明者】

【氏名】玉川 充

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 智大

【審査官】丹治 和幸

(56)【参考文献】

【文献】独国特許出願公開第０４０１５０８０（ＤＥ，Ａ１）

【文献】特開２０１９－０１１６０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０６７８７３６８（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５４９０４６２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０５５４５７２１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１７３５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０２５７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２４８８９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－２１８６５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３６０７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－０２５８７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ０４Ｂ ２３／００－２３／１４、

５３／００－５３／２２

Ｆ０４Ｄ １／００－１３／１６、

１７／００－１９／０２、

２１／００－２５／１６、

２９／００－３５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポンプ及びモータを備えるポンプ装置と、
前記モータに接続されるインバータとノイズフィルタとＡＣまたはＤＣリアクトルを一緒に収容するモータ制御ボックスを備えるとともに前記ポンプ装置の前記モータの上部または側面外周部に一体化されているモータ制御部と、を備え、
前記モータ制御部は、前記モータの外周面との間に、前記モータに向けて突出する複数の第１放熱フィンを有しており、
前記モータの外周面に複数の第２放熱フィンが設けられ、
前記モータの前記第２放熱フィンの一方側の端部に外扇ファンが設けられ、
前記モータ制御部の前記第１放熱フィンは、前記モータの外周面の前記第２放熱フィンに対して前記モータの外周側に離間して対向配置され、前記モータの軸方向に沿って延出し、先端部が前記モータの周面にならって弧状に並び、
前記モータの前記第２放熱フィンは、前記モータの外周面から外周方向に立設され、前記軸方向に延び、
互いに対向する前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとで、前記軸方向に延びる通風路を形成する、給水装置。

【請求項2】

前記モータ制御部は、前記外扇ファンの送風方向の上流側または下流側において前記モータとの間に前記第１放熱フィンを備える、請求項１に記載の給水装置。

【請求項3】

複数の前記ポンプ装置と、複数の前記ポンプ装置の前記モータの側面外周部にそれぞれ設けられた複数の前記モータ制御部と、
圧力センサと、流量センサとアキュムレータと、を備え、
複数の前記モータ制御部上に配され、複数の前記モータ制御部の動作を指令し自動給水制御する制御部を備えるポンプ統括制御部と、
を備える、請求項１または２に記載の給水装置。

【請求項4】

複数の前記モータ制御部と、ポンプ統括制御部との間を、無線または有線の通信にて常時情報通信を行う、
請求項３に記載の給水装置。

【請求項5】

前記ポンプ装置は前記モータの軸が横向きに配され、
前記モータ制御部は前記モータの側面外周部に配され、
前記ポンプ統括制御部は前記モータ制御部の上方に配置し固定される
請求項３または４に記載の給水装置。

【請求項6】

前記ノイズフィルタは、前記インバータの一次側のノイズや雷サージをフィルタリングする、請求項１に記載の給水装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、給水装置に関する。

【背景技術】

【0002】

給水装置において、インバータを一体に備えるモータを複数台並列に備える構成が知られている。このようなインバータ搭載モータにおいて、例えばポンプユニット内に配置されたポンプ装置のモータの周囲にインバータを配置している。その場合、インバータに接続される制御基板やリアクトルやノイズフィルタ等の制御機器を有する制御盤は、例えばポンプユニットの内に配置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第４３８１２５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

このような給水装置は、ポンプ及びモータに加え、各種制御機器を有する制御盤を備えるため、大きな設置面積を要する。このため、給水装置において小型化が望まれている。

【0005】

そこで、本発明は小型化が可能な給水装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

実施形態にかかる給水装置は、ポンプ及びモータを備えるポンプ装置と、前記モータに接続されるインバータとノイズフィルタとＡＣまたはＤＣリアクトルを一緒に収容するモータ制御ボックスを備えるとともに前記ポンプ装置の前記モータの上部または側面外周部に一体化されているモータ制御部と、を備え、前記モータ制御部は、前記モータの外周面との間に、前記モータに向けて突出する複数の第１放熱フィンを有しており、前記モータの外周面に複数の第２放熱フィンが設けられ、前記モータの前記第２放熱フィンの一方側の端部に外扇ファンが設けられ、前記モータ制御部の前記第１放熱フィンは、前記モータの外周面の前記第２放熱フィンに対して前記モータの外周側に離間して対向配置され、前記モータの軸方向に沿って延出し、先端部が前記モータの周面にならって弧状に並び、前記モータの前記第２放熱フィンは、前記モータの外周面から外周方向に立設され、前記軸方向に延び、互いに対向する前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとで、前記軸方向に延びる通風路を形成する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば小型化が可能な給水装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の第１実施形態にかかる給水装置の構成を示す正面図。

【図2】同給水装置の構成を示すブロック図。

【図3】同給水装置の構成を示す側面図。

【図4】同給水装置の構成を示す平面図。

【図5】同給水装置の一部を示す説明図。

【図6】同給水装置の一部を示す説明図。

【図7】他の実施形態にかかる給水装置の構成を示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の第１実施形態にかかる給水装置１０について、図１乃至図６を参照して説明する。図１は本実施形態にかかる給水装置の構成を示す正面図であり、図２はブロック図である。図３は給水装置の構成を示す側面図、図４は給水装置の平面図である。図５及び図６は給水装置の一部を断面で示す説明図であり、図５は正面側から、図６は側方からの図をそれぞれ示すとともに、一部断面で示している。

【0010】

図１乃至図６に示すように、給水装置１０は、架台１１と、複数のポンプ装置１２と、配管ユニット１３と、アキュムレータ１４と、モータ駆動用のモータ制御部１５と、複数のポンプ装置１２を運転制御する総括制御部としてのポンプ統括制御部１６と、を備える自動給水装置である。給水装置１０には、圧力センサ１７、流量センサ１８、温度センサ１９などの各種センサ類が設けられている。本実施形態においては、一例として、１つの架台１１上に、２つのポンプ装置１２が横置きされる例を示す。

【0011】

架台１１上に、複数のポンプ装置１２が載置される。架台１１は地上設置面に設置されるとともに、ポンプ装置１２等の構成部品がボルト等にて締結されている。

【0012】

ポンプ装置１２は、モータ２１と、モータ２１に接続されたインペラを有する１段または複数段のポンプ２２と、を備える。各ポンプ装置１２は、流体を増圧して二次側に圧送する。

【0013】

各モータ２１はそれぞれ、内部配線であるモータケーブルを介してモータ制御部１５に接続されている。モータ２１はモータ制御部１５内のインバータ５２によって駆動される。モータ２１は、外周面に放熱部材としてのモータ放熱フィン２３を複数有するモータケーシングを備える。モータ放熱フィン２３はモータ２１の外周面から外周方向に立設されるとともにそれぞれ軸方向に延びる板状部材であり、モータ２１の外周面において周方向に所定のピッチで並んでいる。モータ２１の軸方向の一端部には、外扇ファン２４が設けられている。外扇ファン２４の送風方向二次側となる軸方向他端側に、複数のモータ放熱フィン２３によって、軸方向に沿う通風路が形成される。

【0014】

配管ユニット１３は、ポンプ２２のポンプ吐出口から、チェック弁３３を経由して吐出管（合流管）３１にて吐出口に繋がる。吐出管３１には、圧力を蓄えるためのアキュムレータ１４が接続される。アキュムレータ１４は、配管ユニット１３の、ポンプ並列方向の一方側に、配置される。また、ポンプ２２にはポンプ吸込口に繋がる吸込管３２を備える。

【0015】

モータ制御部１５は、モータ制御ボックス５１と、モータ制御ボックス５１内に収容されたインバータ５２と、リアクトル５４、平滑コンデンサ基板５５、ノイズフィルタ基板（ノイズフィルタ）５３、モータ制御表示基板５７と、を備える。モータ制御部１５は、モータ２１の側面外周部に固定し、一体化されている。

【0016】

モータ制御ボックス５１は、対向する２組の側壁を有する周壁部１５ａと、矩形の蓋壁部１５ｂと、矩形の放熱フィン１５ｃと、を備え直方体状の空間を形成する。放熱フィン１５ｃは複数のフィンを設け、放熱部材として構成している。

【0017】

言い換えると、モータ制御部１５とモータ２１の外周面との間に複数枚の放熱フィン１５ｃを有する。放熱フィン１５ｃはモータ２１に向けて下方に突出するとともに、モータ２１の軸方向に沿って延出する。個々の放熱フィンの長さは、ポンプの並列方向においてそれぞれポンプ２２の中央部に位置する放熱フィンがポンプ２２の端部に配される放熱フィン１５ｃよりも短くなるように構成され、複数の放熱フィン１５ｃの先端部がモータ２１の外周面の形状に倣って、軸方向の断面視で円弧状に並ぶ。放熱フィン１５ｃは、モータ２１の外周面に形成されたモータ放熱フィン２３と対向配置されており、モータ２１との間に、軸方向に延びる通風路を形成する。したがって、放熱フィン１５ｃは、モータ２１の軸方向における一端側に設けられた外扇ファン２４の送風によって強制空冷される。

【0018】

インバータ５２は、各モータ制御部１５のモータ制御ボックス５１内の放熱フィン１５ｃ上にそれぞれ配置される。具体的には、モータ制御部１５の放熱フィン１５ｃ上に、インバータ（パワー素子基板）５２が配置される。

【0019】

複数のインバータ５２は、それぞれモータ２１を駆動するためのマイコン（Ｍｉｃｒｏｃｏｍｐｕｔｅｒ）を備える。複数のインバータ５２は、パワー素子基板を備え、モータケーブルによってポンプ装置１２のモータ２１に電気的に接続されている。また、各インバータ５２は、ケーブルによって統括制御部１６に接続されている。各インバータ５２はポンプ統括制御部１６の主制御基板に設けられたポンプ制御部からの制御信号に応じた所定の周波数を出力することで、ポンプ装置１２のモータ２１を所定の回転速度で回転させる。

【0020】

リアクトル５４は、高調波を抑制して力率改善するためのＡＣ又はＤＣリアクトルを備える。例えばリアクトル５４は、インバータ５２の軸方向他方側に配置される。

【0021】

平滑コンデンサ（基板）５５は、モータ２１の軸から見て、インバータ５２（パワー素子基板）の外側に配置し、ノイズフィルタ基板５３は更に外側に配置し、モータ制御表示基板５７を最外側に配置される。

【0022】

ノイズフィルタ基板５３は、インバータ５２の一次側（電源側）のノイズや雷サージをフィルタリングするノイズフィルタを備える。

【0023】

モータ制御表示基板５７は、運転状況、故障状況、設定状況等、各種情報を表示する表示部と、各種設定を変更する押しボタンスイッチ、各種入出力信号を接続する端子、等を備える。

【0024】

ポンプ統括制御部１６は、開閉可能な蓋１６ａを有し、ポンプ統括制御部１６に収容された主制御基板を備える。主制御基板は、複数のポンプ装置１２を制御する総括制御部である。ポンプ統括制御部１６は、例えばＣＰＵ等のプロセッサと、各種のプログラムや各種データを記憶する記憶部と、を備える。

【0025】

ポンプ統括制御部１６は、複数のモータ制御部１５の上方に配され、固定される。ポンプ統括制御部１６と、各モータ制御部１５との間で無線または有線で通信可能に構成される。また、ポンプ統括制御部１６には、圧力センサ１７、流量センサ１８、温度センサ１９等の各種センサ類が接続されている。ポンプ統括制御部１６は、各種センサ１７，１８，１９や、ユーザによる操作入力指示情報に基づき、所定の制御プログラムに従って、複数のポンプ装置１２の複数のモータ制御部１５の動作を指令し自動給水制御する。例えばポンプ統括制御部１６は、目標圧力一定制御、あるいは所定の設定圧力以上でポンプを動作させ小水量以下の流量でポンプを停止させる可変速制御にて、複数のポンプ装置１２を運転制御する。また、ポンプ統括制御部１６は、液面制御や、圧力、流量、温度、液面、騒音、振動等の各種センサ類の信号の制御を行う。

【0026】

以上のように構成された給水装置１０によれば、リアクトル５４とインバータ５２とノイズフィルタを一緒にモータ制御部１５内に収納してモータ２１の側部に配置したことにより、インバータ駆動モータを搭載する複数のポンプ装置１２をコンパクトに構成できる。

【0027】

また、上述の給水装置１０によれば、モータ制御部１５とモータ２１との間に放熱部材である放熱フィン１５ｃを配置したことにより、高い放熱効果が得られる。さらに外扇ファン２４の送風方向下流側に、モータ放熱フィン２３及びインバータ放熱フィン１５ｃを配置して通風路を形成したことにより、放熱効果を向上できる。また、ポンプ装置１２の運転を制御するポンプ統括制御部１６をモータ制御部１５上に配置し、互いに通信可能に構成したことにより、より結線数を減らした小型でコンパクトな給水装置を提供できる。

【0028】

また、モータ制御部１５の冷却はモータ２１冷却用の外扇ファン２４の冷却風を用いるため、別途ファンを設けずに、効果的な放熱が可能である。したがって、製造コストを抑えた小形の給水装置を提供できる。

【0029】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。

【0030】

例えば、上記第１実施形態において複数のポンプ装置１２を横向きに配した給水装置１０を例示したが、これに限られるものではない。

【0031】

上記第１実施形態において、２台のポンプ装置１２を備え、モータ２１に外扇ファン２４が設けられるとともにモータ制御部１５とモータ２１との間に放熱フィン１５ｃを配する例を示したが、これに限られるものではない。他の実施形態として図７に示すように、ポンプ装置が外扇ファンを備えない構成としてもよい。またポンプ装置１２を１台のみそなえる構成であってもよい。図７は、他の実施形態にかかる給水装置１０Ａの説明図である。給水装置１０Ａのポンプ装置１２は、モータ２１の軸が縦方向に沿って配置され、モータ２１の上部に、モータ制御部１５が配置されている。本実施形態において、モータ制御部１５の周壁部１５ａがモータ２１のモータ放熱フィン（フレーム）２３と一体化した構造であり、モータ制御部１５の放熱フィン１５ｃは蓋壁部１５ｂに形成されている。すなわちモータ制御部１５は、モータ２１とは反対側の面に、放熱フィン１５ｃが形成されている。

【0032】

また、モータ制御部１５とポンプ統括制御部１６の間は情報通信手段として、無線または有線のシリアル通信で繋がっている。複数の前記モータ制御部と、ポンプ統括制御部との間を、無線または有線の通信にて常時情報通信を行う。

【0033】

本実施形態にかかる給水装置１０Ａによれば、リアクトル５４とインバータ５２とノイズフィルタ５３を、モータ制御部１５内に収納してモータ２１の上部に配置したことにより、インバータ駆動モータを搭載する複数のポンプ装置１２をコンパクトに構成できる。

【0034】

また、上述の給水装置１０Ａによれば、モータ制御ボックス５１のモータ２１とは反対側に放熱部材を配置したことにより、効率の良い冷却効果が得られる。

【0035】

また、上記給水装置１０Ａにおいては外扇ファン２４の送風方向下流側に放熱部材を配置した例を示したが、これに限られるものではなく、送風方向上流側に配置してもよい。

【0036】

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
以下に、本願出願の当初の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
（１）
ポンプ及びモータを備えるポンプ装置と、
前記モータに接続されるインバータとノイズフィルタとＡＣまたはＤＣリアクトルを一緒に収容するモータ制御ボックスを備えるとともに前記ポンプ装置の前記モータの上部または側面外周部に配されるモータ制御部と、
を備える給水装置。
（２）
前記モータの外周部に放熱フィンが設けられ、前記モータの前記放熱フィンの一方側の端部に外扇ファンが設けられ、
前記モータ制御部は、前記外扇ファンの送風方向の上流側または下流側において前記モータとの間に放熱部材を備える、（１）に記載の給水装置。
（３）
前記モータの外周部に放熱フィンが設けられ、
前記モータ制御ボックスは、前記モータとは反対側に放熱部材を備える、（１）記載の給水装置。
（４）
複数の前記ポンプ装置と、複数の前記ポンプ装置の前記モータの側面外周部にそれぞれ設けられた複数の前記モータ制御部と、
圧力センサと、流量センサとアキュムレータと、を備え、
複数の前記モータ制御部上に配され、複数の前記モータ制御部の動作を指令し自動給水制御する制御部を備えるポンプ統括制御部と、
を備える、（１）乃至（３）のいずれかに記載の給水装置。
（５）
複数の前記モータ制御部と、ポンプ統括制御部との間を、無線または有線の通信にて常時情報通信を行う、
（４）に記載の給水装置。
（６）
前記ポンプ装置は前記モータの軸が横向きに配され、
前記モータ制御部は前記モータの側面外周部に配され、
前記ポンプ統括制御部は前記モータ制御部の上方に配置し固定される
（４）乃至（５）のいずれかに記載の給水装置。

【符号の説明】

【0037】

１０、１０Ａ…給水装置、１１…架台、１２…ポンプ装置、１３…配管ユニット、１４…アキュムレータ、１５…モータ制御部、１５ａ…周壁部、１５ｂ…蓋壁部、１５ｃ…放熱フィン、１６…ポンプ統括制御部、１６ａ…蓋、１７…圧力センサ、１８…流量センサ、１９…温度センサ、２１…モータ、２２…ポンプ、２３…モータ放熱フィン、２４…外扇ファン、３１…吐出管、３２…吸込管、３３…チェック弁、５１…モータ制御ボックス、５２…インバータ（パワー素子基板）、５３…ノイズフィルタ基板、５４…リアクトル、５５…平滑コンデンサ、５７…モータ制御表示基板。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】