专利名称：变换器装置、柜式给水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及给水装置，特别是涉及将泵、吸入配管、排出配管、驱动用电动机、驱动电源电路等一体地收容在柜内的柜式给水装置。
背景技术：
上述给水装置例如与水道主管或者进水室连接，将来自水道主管或进水室的水加压到规定压力后，使用于向集中住宅、高楼等终端需要者进行给水，或者向设置在高楼的最上层的高置水箱进行给水。因此，给水装置中具有泵、与该泵壳的吸入侧和排出侧连接的配管、检测配管内的压力的压力传感器类的传感器类、压力罐等。在此，压力罐通过在其内部积蓄用泵加压后的水，起到防止泵的频繁启动停止并总是将供水水压保持在必要的压力的作用。此外，具有驱动泵的电动机、向该电动机供给电力的变换器装置等驱动电源电路、控制泵的运转的电气控制电路，将它们与上述配管共同收容在柜内。
例如，在采用与水道主管连接的、保持终端需要者的给水水压为规定压力的终端压力恒定控制方式和排出压力恒定控制方式的给水装置中，为了对于时刻变动的泵流入侧压力，能够总是向终端需要者进行恒定水压的给水，而通过变换器装置等向驱动泵的感应式电动机和DCBL(直流无刷电动机)供给可变频率、电压的交流和直流电力，来进行转速控制。
在这样的给水装置中，必须要有变换器装置等电动机驱动电源电路，但由于变换器装置具有电力半导体器件(变换器元件)，所以因为电动机的驱动电流而发热。因此，需要某种冷却装置，以前采用了下述的各种冷却方法。
有在水冷套中搭载变换器装置的方法。根据该方法，由于向水冷套通水来冷却变换器装置，因此，可以增高冷却效率，减小散热部的面积。但是，由于需要用于水冷的配管，并且仅在过热时进行水冷，因此，需要有温度传感器和用于开关水路的电磁阀等专用部件，不但成本上升，还需要额外的配管。因此，对于整个给水装置的小型袖珍化成为障碍，并且还需要维护。
还有下述结构在同一旋转轴上配置电动机和泵，在电动机的旋转轴的一端安装泵转子，在另一端安装叶片，利用伴随着因电动机旋转而产生的叶片的旋转的气流，使柜内冷却后的空气吹向变换器装置的散热片。该给水装置适于小型袖珍化，能够在柜内形成循环流，这样就得到整体的冷却效果。但是，若泵和电动机大型，来自电动机和变换器装置的发热量增大，就有不能得到充分的冷却效果的问题。
如上所述，柜式给水装置的冷却方法中有水冷方式和气冷方式，水冷方式存在高成本、阻碍小型化、还需要维护构成水冷部的设备的问题。此外，气冷式在泵容量小的柜式给水装置中有效，但存在下述问题，即，若泵容量变大，驱动电动机增大，则得不到充分的冷却效果。
发明内容
本发明解决如上的问题点，其目的在于提供一种能够充分发挥冷却效果、并且适于小型化的柜式的给水装置。
为了解决上述课题，本发明的变换器装置具有搭载了变换器元件部和控制部的基板部、散发从该基板部产生的热量的散热片部、促进冷却的冷却促进风扇。
通过这样地设置冷却促进风扇，来强制地使基板部和散热片部周边的空气流动，得到充分的冷却作用。
本发明的给水装置是在柜内一体地收容了加压水后进行送水的泵、与该泵的壳的吸入侧和排出侧连接的配管、驱动泵的电动机、向该电动机供给电力的变换器装置的柜式的给水装置，变换器装置的结构是具有搭载了变换器元件部和控制电动机的控制部的基板部、散发从该基板部产生的热量的散热片部、促进冷却的冷却促进风扇，或者仅具有基板部，或者具有基板部和散热片部，在泵运转时，向上述柜内强制取入外气，与电动机和变换器装置发出的热量进行热交换，并排气到该柜外。
通过这样地向柜内强制地取入外气，就能够充分冷却电动机，并且，能够充分冷却与上述同样地由基板部和散热片部构成的变换器装置。
根据本发明，能够提供一种即使是大容量的柜式给水装置也结构简单、冷却效果可充分发挥并且能小型化的给水装置。
图1是示出本发明的实施方式涉及的给水装置的柜内的设备的配置结构的正视图。
图2是示出本发明的实施方式涉及的给水装置的柜内的设备的配置结构的侧视图。
图3(a)是示出变换器装置的结构例的正视图，图3(b)是其侧视图。
图4是示出变换器装置的其他的结构例的正视图。
图5是示出柜的分解立体图。
图6是示出本发明的实施方式的给水装置的控制模式的图表。
图7是示出本发明的实施方式的给水装置的其他的控制模式的图表。
图8是示出本发明的实施方式的给水装置的另外的控制模式的图表。
图9是示出本发明的其他实施方式涉及的给水装置的柜内的设备的配置结构的正视图。
图10是示出本发明的其他实施方式涉及的给水装置的柜内的设备的配置结构的侧视图。
图11(a)是示出变换器装置的其他的结构例的仰视图，(b)是其正视图，(c)是其左视图。
图12是示出本发明涉及的柜式的给水装置的变换器装置的安装结构的图。
具体实施例方式
以下，基于
本发明的实施方式。再有，以下的例子中示出了适用于下述给水装置的例子，该给水装置将吸入管的吸入口直接与水道主管连接，将来自水道主管的水加压到规定压力，向集中住宅、高楼等终端需要者进行给水。也可以适用于将吸入管的吸入口与进水室连接、将来自进水室的水加压为规定压力、一旦向设置在高楼的最上层等的高置水箱进行给水、则从该高置水箱向各给水终端口给水的给水装置。该情况下，不需要在吸入侧设置防逆流装置。
图1是示出本发明的实施方式涉及的给水装置的柜内的设备的配置结构的正视图，图2是示出柜内的设备的配置结构的侧视图。
如图1和图2所示，在柜10内配置着泵11、12。泵11、12的旋转轴配置在铅垂方向上，在泵壳的上部侧分别配置着电动机13、14。泵11、12的吸入口11a、12a与吸入管15连接，通过内置在吸入管15中的止回阀与排出集合管16连接。该止回阀在例如与水道主管连接的吸入管15的流入水压充分高的情况下，能够不通过泵11、12而进行给水，在流入侧的压力低的情况下防止逆流。在排出集合管16上连接着对加压水进行蓄压的压力罐19。压力罐19起到通过对加压水进行蓄压来防止泵11、12的频繁的启动停止并且顺畅地保持给水压力恒定的作用。
吸入管15通过防逆流装置21、滤网22和球阀23，与吸入口24连接，利用该吸入口24与未图示的水道主管等管路连接。排出集合管16通过球阀18与排出口25连接，利用排出口25与连向未图示的终端需要者一侧的配管管路连接。在配置在柜10内的底部上的架台26上，通过橡胶衬垫43等隔震装置，固定有泵11、12、吸入管15和排出集合管16等各种配管类和阀类。在该例子的给水装置中具有吸入压力传感器27、流量开关39和钢球止回阀40。
在柜10的内部上部配置着变换器装置29、30。该变换器29、30配置在收纳配管31内。变换器装置29通过未图示的电缆向电动机13供给可变频率、电压的交流电力，来可变速驱动电动机13。变换器装置30通过未图示的电缆向电动机14供给可变频率、电压的交流电力，来可变速驱动电动机14。电动机13和泵11配置在同一旋转轴线上，同样地，电动机14和泵12配置在同一旋转轴线上。
在柜10的一个侧面上设置着吸气口32，在另一个侧面上设置着排气口33。另外，在收纳变换器装置29、30的收纳配管31的一端设置着后述的附加风扇34。此外，与吸气口32连通设置着吸气管道35，与排气口33连通设置着排气管道36。在该吸气口32和排气口33上设置网或百叶窗，以防止手指进入。
图3(a)是示出变换器装置29、30和收纳配管31的正视图，图3(b)是示出变换器装置29、30和收纳配管31的侧视图。变换器装置29具有搭载了变换器元件部和控制部的基板部29-1、散发从该基板部29-1产生的热量的散热片部29-2、促进冷却的冷却促进风扇29-3。同样地，变换器装置30也具有搭载了变换器元件部和控制部的基板部30-1、散发从该基板部30-1产生的热量的散热片部30-2、促进冷却的冷却促进风扇30-3。这两台变换器装置29、30并列配置在收纳配管31内。在收纳配管31的基板部29-1、30-1和散热片29-2、30-2的边界部设置隔板37，将收纳配管31内划分为散热片侧通气部31-1和基板部侧通气部31-2两个系统，用冷却促进风扇29-3、303向散热片侧通气部31-1引导外气。
在收纳配管31的端部设置附加叶片34，利用该附加叶片34，空气被强制地流向散热片侧通气部31-1和基板部侧通气部31-2。通过在泵11、12运转中旋转冷却促进风扇29-3、30-3和附加叶片34，从吸气口32流入的外气就如箭头A所示地通过吸气管道35，通过收纳变换器装置29、30的收纳配管31内的散热片侧通气部31-1，从另一端向柜10内的电动机13、14的周边流入，在此，与从散热片部29-2、30-2散出的热量和从电动机13、14的壳散出的热量进行热交换。此外，柜10内的空气流入到基板部侧通气部31-2，在此，与从基板部29-1、30-1散出的热量进行热交换，从安装了附加叶片34的一端向柜10内流出。
如上所述地，通过向散热片侧通气部31-1引导外气，在该散热片侧通气部3 1-1露出的散热片部29-2、30-2的散热片就暴露在外气中，效率良好地进行冷却。并且，即使与外气共同向散热片侧通气部31-1流入一些尘垢，而在散热片表面附着尘垢，也不成为很大障碍。此外，由于向基板部侧通气部31-2引导柜10内的空气，因此，很少发生在构成安装在基板部29-1、30-1上的由半导体器件构成的变换器元件和控制部的电气部件上附着尘垢等而绝缘不良等故障。
再有，虽然省略了图示，但在也可以设置进行附加叶片34的运转停止的叶片控制装置，并且在变换器装置29、30或者柜10内的规定位置上设置检测温度的温度传感器，若用温度传感器检测到的检测温度超过了规定温度，就利用叶片控制装置使附加叶片34运转，达到了规定温度以下就停止。这样，仅在电动机13、14和变换器装置29、30的发热量多时使附加叶片34运转，附加叶片34的寿命增长。
在上述结构的柜式给水装置中，通过运转变换器装置29、30的冷却促进风扇29-3、30-3和附加叶片34，如箭头A所示，从吸气口32流入到吸气管道35中的外气一边强制地使电动机13、14周边的空气循环，一边在柜10内循环，与从附加叶片34排出的空气混合，通过排气管道36，从排气口33向外部排出。这样，外气就流入到收纳变换器装置29、30的收纳配管3 1内，强制地冷却变换器装置29、30，也强制地冷却电动机13、14。
在上述例子中，在收纳变换器装置29、30的收纳配管31的基板部29-1、30-1与散热片部29-2、30-2的边界部配置隔板37，使收纳配管31内的通气部分成为散热片侧通气部31-1和基板部侧通气部3 1-2这两个系统，但例如图4所示，当在收纳配管31的空气流入口设置过滤器44，通过该过滤器44导入外气的情况下，不需要将通气部分为两个系统。
图5示出柜10，柜10的柜盖214成形为平板，具有矩形的前面板270。此外，对柜主体2 12的板体施加冲压加工等进行成形，具有矩形的后面板272。并且，在该柜盖214的前面板270的内面侧的规定处，在该例子中是在柜10内收纳了各种设备类时在与电动机13、14相对的位置、和以前面板270的中央为中心而与该位置大致点对称的位置这两处上，粘贴着矩形的防振荡板274a、274b，形成了厚壁部276a、276b。同样地，在柜主体212的后面板272的内面测的规定处，在该例子中是在柜10内收纳了各种设备类时在与电动机13、14相对的位置、和以后面板272的中央为中心而与该位置大致点对称的位置这两处上，粘贴着矩形的防振荡板278a、278b，形成了厚壁部280a、280b。
这样地，通过分别在一般具有相当大的面积的柜盖214的前面板270上部分地设置厚壁部276a、276b，同样地，在柜主体212的后面板272上部分地设置厚壁部280a、280b，就能够抑制相当的振荡。这样，不增加柜盖214和柜主体212自身的板厚，从而就能够实现柜10的轻量化和降低噪音。
特别是在给水装置中，电动机13、14中产生最激烈的振荡，从而，通常，柜10的与该电动机13、14相对的部位最振荡。因此，如前所述，通过分别在柜盖214的前面板270的与电动机13、14相对的电动机相对位置上设置厚壁部276a，同样地，在柜主体212的后面板272的与电动机13、14相对的电动机相对位置上设置厚壁部280a，抑制在此的柜盖214的前面板270和柜主体212的后面板272的振荡，就能够更有效地降低噪音。
此外，通过分别在以前面板270的中央为中心与柜盖214的前面板270的上述电动机相对位置大致点对称的位置上也设置厚壁部276b，同样地，在以后面板272的中央为中心与柜主体212的后面板272的上述电动机相对位置的大致点对称的位置上也设置厚壁部280b，就能够防止柜盖214的前面板270和柜主体212的后面板272的均匀板厚的部分扩大到广范围，从而进一步降低了噪音。
另外，通过分别在柜盖214的前面板270上粘贴防振荡板274a、274b来形成厚壁部276a、276b，在柜主体212的后面板272上粘贴防振荡板278a、278b来形成厚壁部280a、280b，就能够用比较简单的操作，在任意的位置上容易且迅速地形成局部的厚壁部。在该例子中，在柜盖214的规定位置上设置了检查窗216。
此外，根据该例子，能够不使用高价的流量计而将推定终端压力控制在恒定。这在下述的例子中也同样。
利用图6说明其计算方法的一例。在图6中，HzA是额定转速，PA是这时的目标压力，HzB是载止状态下的转速，PB是这时的目标压力。在将推定终端压力控制为恒定的情况下，预先设定最少水量(零)时和最大水量时的目标压力，存储在未图示的控制盘中。
然后，利用已在控制盘内程序化的转速和压力的关系函数，根据作为泵的数据所得到的产生最少水量(零)时的压力的泵的转速(频率)和产生最大水量时的目标压力的泵的转速(频率)进行运算，来对每个速度决定目标压力，使得推定终端压力成为恒定控制的曲线。可以在出厂时等预先在控制盘内的存储电路内记录所使用的泵与排出压力与转速的关系数据，或者，也可以在现场的试验运转时，实际将泵的转速从0提升到最高速度，这时从压力传感器输入实际的压力信号并存储，来决定控制范围的泵的转速(频率)。此外，也可以输入泵的一个转速下的压力值，由于在如离心泵这样的涡轮式的泵中，已知压力与转速的比的平方成比例，因此，使用该关系进行计算。
若给水装置开始运转，则根据转速计算目标压力，比较该目标压力与当前的压力信号值，利用PI控制进行增速、减速，来形成目标压力。若利用增速、减速进一步改变运转速度，则按新速度再次运算目标压力并进行控制。反复以上过程，使得收聚在稳定的压力上。
在泵的吸入侧压力恒定稳定的情况下，上述控制能够仅利用泵的排出侧的压力传感器控制泵的压力，但在吸入侧的压力变化了的情况下，如图7所示，由于控制曲线移动了，因此，不能仅用排出侧的压力传感器进行控制。在泵中产生的压力是从排出压力减去了吸入侧压力，在相同的目标压力下，若吸入压力高，则泵进行加压的量就小，可以用低转速。反之，若吸入压力低，则泵进行加压的量就大，就要求高的转速。
因此，在该例子中，如图8所示，利用泵吸入侧的压力传感器27的检测压力信号，修正排出压力与转速的关系的数据，以该数据为基础，重新运算转速与目标压力的关系。这样，即使泵的吸入侧压力变动，也能够按照设定的推定终端压力恒定控制压力进行运转。
图9是示出本发明的其他实施方式的给水装置中的柜内的设备的配置结构的侧视图，图10是示出柜内的设备的配置结构的正视图。
如图9和图10所示，在柜110内配置着泵111、112。泵111、112的旋转轴配置在铅垂方向上，在泵壳的上部侧分别配置着电动机113、114。并且，泵111、112的吸入口111a、112a与吸入管115连接，吸入管115通过止回阀与排出集合管116连接。该止回阀在例如与水道主管连接的吸入管115的流入水压充分高的情况下，能够不通过泵111、112而进行给水，在流入侧的压力低的情况下防止逆流。再有，该止回阀有内置在吸入管115中的情况和没内置的情况。在排出集合管116上连接着蓄压加压水的压力罐117。压力罐117起到通过蓄压加压水来防止泵111、112的频繁启动停止、并且顺畅地将给水压力保持恒定的作用。
在吸入管115上连接着滤网118和防逆流装置119，在该吸入管115的吸入口1 15a上连接着未图示的水道主管等管路。排出集合管116的排出口116a与连向未图示的终端需要者侧的配管管路连接。在设置在柜110的内底部上的架台120上，通过橡胶衬垫124等防震装置，固定着泵111、112、吸入管115和排出集合管116等各种配管类和阀类。
在柜110的内侧面配置着变换器装置121、122。变换器转置121通过未图示的电缆向电动机113供给可变频率、电压的交流电力，来可变速驱动电动机113。变换器装置122通过未图示的电缆向电动机114供给可变频率、电压的交流电力，来可变速驱动电动机114。电动机113和泵111配置在同一旋转轴线上，同样地，电动机114和泵112配置在同一旋转轴线上。在柜110的内侧面配置着控制盘123。
图11(a)是示出变换器装置121的结构例的底视图，图11(b)是其正视图，图11(c)是其左视图。如图11所示，变换器装置121中，搭载了变换器元件部(电力半导体器件)和控制部的基板部121-1、和散发从该基板部121-1发生的热的散热片部121-2一体地构成，在散热片部121-2的端部设置着促进冷却的冷却促进风扇121-3。变换器装置122也是与上述变换器装置121相同的结构，故省略其说明。
变换器装置121在柜110的侧板紧贴安装着其散热片部121-2。变换器装置122也在柜110的侧板紧贴安装着其散热片部122-2。在泵111、112的运转中，即在电动机113、114的运转中，由于一旦使冷却促进风扇121-3、122-3旋转，柜110内的空气就强制地在散热片部121-2、122-2内流动，因此，与从散热片部121-2、122-2的散热片散出的热量进行热交换，流出到柜110内。
这样地，通过在柜110的侧板上紧贴变换器装置121、122的散热片部121-2、122-2来安装变换器装置121、122，柜110的侧板自身就成为冷却体，从散热片部121-2、122-2内的散热片直接夺取热量，所以进一步促进变换器装置121的冷却。
通常，在这样的给水装置的柜110上安装着双开门，这样的双开门的前方形成用于开关门的空间，通风良好。因此，通过在这样的门的背面紧贴变换器装置121、122的散热片部121-2、122-2来安装上述变换器装置121、122，该门自身成为散热作用优良的冷却体，因此，就进一步促进变换器装置121、122的冷却。
此外，如上所述地一体地构成搭载了变换器元件部和控制部的基板部121-1和散发从该基板部121-1产生的热量的散热片部121-2的情况下，变换器装置121如图12所示，在柜110的侧板110a上紧贴安装着散热片部121-2，并且在柜110的侧板110a上设置吸气口125和排气口126。进一步设置使该吸气口125和排气口126与变换器装置121的散热片部121-2的空气流入口和流出口分别连通的管道127、128。利用冷却促进风扇121-3，从吸气口125通过管道127向散热片部121-2内导入外气，用该散热片部121-2与散发的热量进行热交换，通过管道128从排气口126进行排气，由此能够效率良好地冷却变换器装置121。并且，该情况下，由于外气不流入到基板部121-1中，因此，尘垢等也不浸入到基板部121-1，不会发生绝缘不良等故障。再有，虽然省略图示，但变换器装置122也同样地安装，通过向其散热片部122-2导入外气，能够效率良好地冷却变换器装置122。
此外，虽然省略图示，但也可以在柜110的侧板110a上设置吸气口和排气口，从该吸气口通过过滤器向柜110内强制地导入外气，与散发到柜110内的热量进行热交换，从排气口排出。这样，不会伴随着外气流入尘垢等，能够抑制变换器装置121、122的基板部121-1、122-1的电绝缘不良等故障的发生。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明不限定于上述实施方式，可以在权利请求书和说明书及附图中记载的技术思想的范围内进行各种各样的变形。
权利要求
1.一种变换器装置，其特征在于，具有搭载了变换器元件部和控制部的基板部、散发从该基板部产生的热量的散热片部、促进冷却的冷却促进风扇。
2.一种柜式给水装置，在柜内一体地收容了加压水后进行送水的泵、与该泵壳的吸入侧和排出侧连接的配管、驱动上述泵的电动机、向该电动机供给电力的变换器装置，其特征在于，上述变换器装置的结构是，具有搭载了变换器元件部和控制上述电动机的控制部的基板部、散发从该基板部产生的热量的散热片部、促进冷却的冷却促进风扇，或者仅具有上述基板部，或者具有上述基板部和上述散热片部，在上述泵运转时，向上述柜内强制取入外气，与上述电动机和变换器装置发出的热量进行热交换，并排气到该柜外。
全文摘要
本发明提供一种能够充分发挥冷却效果，并且适于小型化的柜式的给水装置。在柜(10)内一体地收容了加压水后进行送水的泵(11、12)、与该泵(11、12)壳的吸入侧和排出侧连接的配管、驱动泵(11、12)的电动机(13、14)和向该电动机(13、14)供给电力的变换器装置(29、30)，变换器装置(29、30)具有搭载了变换器元件部和控制电动机的控制部的基板部(29－1、30－1)；散发从该基板部(29－1、30－1)产生的热量的散热片部(29－2、30－2)；促进冷却的冷却促进风扇(29－3、30－3)，在泵运转时，向上述柜(10)内强制取入外气，使其与电动机(13、14)和变换器装置(29、30)发出的热量进行热交换，排气到该柜(10)外。
文档编号E03B7/00GK101082219SQ20061009987
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者平岩广直, 矶边刚司, 奥田和孝, 小薮悠子, 八木薰, 川口均, 杉田松夫, 小松崇秀, 中庭博文, 中岛薰 申请人:株式会社荏原制作所