专利名称：给水装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及给水装置，特别是涉及在柜内一体地收容了泵装置、吸入配管、排出配管、压力罐和变换器装置的柜式的给水装置。
背景技术：
上述给水装置例如与自来水管主管或者盛水槽(受水槽)连接，将来自自来水管主管或盛水槽的水加压到预定压力后，使用于向集中住宅和高楼等终端的需要者进行给水，或者向设置在高楼的最上层等的高置水槽进行给水。因此，给水装置中具有泵装置、与其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等的传感器类、压力罐等。在此，压力罐通过在其内部积蓄用泵装置加压后的水，起到防止泵装置的频繁启动停止，总是将供水水压保持在必要的压力的作用。此外，还具有驱动泵装置的泵部的电动机、向该电动机供给电力的变换器装置等驱动电源电路、控制泵的运转的控制板，将它们与上述泵装置和上述配管共同收容在柜内。
例如，在采用与自来水管主管连接、保持终端需要者的给水水压为预定压力的终端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，从变换器装置等向驱动泵部的电动机(感应式电动机或者直流无刷电动机)供给可变频率/电压的交流或直流电力来进行转速控制。除这些作为给水装置的基本功能之外，从噪音对策和保养对策方面来说，在给水装置的柜内收容着各种阀、辅助配管类和计量器类等，另外，同样地在给水装置的柜内配置着电力电缆和各种信号电缆等配线类。
在这样的给水装置中，必须要有变换器装置等电动机的驱动电源电路，但由于变换器装置具有电力半导体器件(变换器元件)，所以因为电动机的运转电流而发热。因此，需要一些冷却装置，以前采用了下述的各种冷却方法。
首先，有利用铝制散热风扇使变换器装置自然冷却的方法。但是，该方法中需要相当大地采用散热风扇的面积，有悖于给水装置整体的小型结构紧凑化。
接着，有使用另设的气冷风扇、强制冷却搭载了变换器装置的散热片的方法。根据该方法，用冷却风扇的强制气冷效果能够减小散热片的大小。但是，为了运转另设的冷却风扇而需要专用的电路，部件数量增大，成本上升。此外，另设的气冷风扇的耐久性上也有问题，也有需要该维护的问题。
另外，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，在成本上升的同时，需要额外的配管。因此，有悖于整个给水装置的小型结构紧凑化，并且也需要维护。
如上所述的给水装置很多情况下配置在集中住宅或高楼等的地下或者一层的实用拐角中。但是，这样的场所一般难以确保充足的面积，这就要求作为给水装置既具有充分的给水能力和耐久性，并且其尺寸也要小型结构紧凑化，具有维护的容易性。
发明内容
本发明鉴于上述情况，其目的在于提供一种小型结构紧凑化的结构并且容易维护的给水装置。
为了达到上述目的，本发明的给水装置在柜内一体地收容了具有电动机和泵部的泵装置、与该泵装置的泵部连接的配管、压力罐、通过向上述电动机供给电力来用于可变速驱动该电动机的变换器装置、供给电力后控制上述变换器装置和上述电动机的控制板，在该给水装置中，在用上述泵装置的上述电动机的驱动进行旋转的主轴上安装着冷却风扇，所述冷却风扇与该主轴一体地旋转，上述柜内的冷却后的空气形成向着上述变换器装置的空气流。
这样，利用泵运转时的主轴的旋转使冷却风扇进行旋转，伴随着该旋转，向着变换器装置吹泵装置周边的通水部附近的冷却后的空气，能够冷却变换器装置。从而，能够减小搭载变换器装置的散热片的面积，另外由于不需要另设的冷却风扇和水冷等的配管，因此，能够小型结构紧凑化给水装置整体的尺寸。并且，由于在泵装置的主轴上直接安装冷却风扇，因此，没有以前的另设的冷却风扇这样的故障和寿命的问题，维护变得容易。此外，由于能够用泵和配管等的通水部附近的冷却后的空气在柜内形成大的循环流，因此，这样就能够高效地进行柜内整体的冷却。
上述变换器装置最好收容在具有散热器的变换器箱内。
这样，就能够通过散热器高效地冷却变换器装置。
发明效果根据本发明，通过在泵装置的主轴上固定冷却风扇，伴随着主轴的旋转使冷却风扇旋转，在柜内形成循环气流，就能够得到整体的冷却效果，成为可靠性高的给水装置。
图1是示出本发明的实施方式的给水装置的柜内部的主视图。
图2是图1的左视图。
图3是在柜内收纳了变换器箱的状态的斜视图。
图4是从柜向人这侧拉出了变换器箱的状态的斜视图。
图5是示出柜的分解斜视图。
图6是示出吸入箱的主视图。
图7是吸入箱的剖视图。
图8是在立式泵装置中安装防漏水飞溅配件时的说明图。
图9是防漏水飞溅配件的主视图。
图10是防漏水飞溅配件的剖视图。
图11是示出本发明的实施方式的给水装置的控制特性曲线(pattern)的曲线图。
图12是示出本发明的实施方式的给水装置的其他的控制特性曲线的曲线图。
图13是示出本发明的实施方式的给水装置的再一其他的控制特性曲线的曲线图。
附图标记的说明10柜12a、12b立式泵装置14泵部 16电动机18吸入箱22吸入管28排出弯管 30排出侧止回阀34排出集水管38旁通箱40压力罐46排出管50散热片52散热器54变换器装置56变换器箱58合页 70主轴72冷却风扇 74风扇罩76控制板78、80、84树脂制底垫88防振衬垫 90、102安装凸缘92、104防振橡胶 120流路121连通部 124箱主体126a、126b供给口132a、132b阀体134a、134b阀装置136a、136b手柄138、140内部流路142凸缘部
144吸入凸缘 150排出凸缘152凸缘部154长孔158安装配件 164配件主体166爪部 170手柄172球174内部流路176阀体 180预备手柄182防漏水飞溅配件186切口190集液部192集液板具体实施方式
以下，参照
本发明的实施方式。再有，以下的例子中示出了适用于将吸入管的吸入口直接与自来水管主管连接，将来自自来水管主管的水加压到预定压力，向集中住宅/高楼等终端的需要者进行给水的给水装置的例子。也可以适用于将吸入管的吸入口与盛水槽连接，将来自盛水槽的水加压为预定压力，一旦向设置在高楼的最上层等的高置水槽进行给水，就从该高置水槽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和图2示出本发明的实施方式的给水装置的整体结构。该给水装置具有一体地收纳以下各设备的矩形盒子状的柜10，在该柜10的内部，位于各设备的前面，沿着铅直方向并列配置着2台立式泵装置12a、12b。该各立式泵装置12a、12b分别具有泵部14和电动机16。例如是升压泵。再有，图1和图2示出了该柜10的内部结构。
在立式泵装置12a、12b的吸入侧配置着沿着水平方向延伸的吸入箱(吸込ヘツド)18，与该立式泵装置12a、12b连结，在该吸入箱18与具有带滤网球阀20的吸入管22之间配置着减压式防逆流器24。在该吸入管22中安装着检测吸入侧的压力的压力传感器26。这样，通过在带滤网球阀20的滤网部连接自来水管主管，在打开了球阀20的状态下运转各立式泵装置12a、12b，自来水就经由吸入管22、减压式防逆流器24和吸入箱18，被吸入到立式泵装置12a、12b中。也可以将带滤网球阀20分离为滤网和球阀，从吸入侧按照球阀、压力传感器26、滤网的顺序依次配置。
另一方面，与立式泵装置12a、12b的排出侧连结着排出弯管28，与该排出弯管28连结着防止排出的水逆流的排出侧止回阀30。与该排出侧止回阀30连结着排出集水管34，该排出集水管34具有检测小水量后发送信号的流量开关32，使从立式泵装置12a、12b排出的水集水(合流)。该排出集水管34与具有检测排出侧的压力的压力传感器36的旁通箱(バイパスヘツド)38的上端连接，与该旁通箱38的沿着纵向的预定位置连接着从压力罐40延伸的压力罐配管42。另外，该旁通箱38的下端与具有球阀44的排出管46连结，该排出管46通过设置在吸入箱18的下述的连通部122(参照图6和图7)与吸入箱18的内部连通。
这样，伴随着立式泵装置12a、12b的运转，从该立式泵装置12a、12b排出的水就经由排出弯管28、排出侧止回阀30、排出集水管34和旁通箱38，从排出管46向外部排出。此外，在吸入箱18内的水的压力足够高的情况下，吸入箱18内的水经由内装的止回阀，被直接向排出管46引导后排出到外部。压力罐40通过蓄压从立式泵装置12a、12b排出的加压水，起到防止立式泵装置12a、12b的频繁起动停止，并且顺畅地保证给水水压恒定的作用。
在柜10上部的立式泵装置12a、12b的上方位置，通过合页58，向前方自由开关地配置着变换器箱56，该变换器箱56在具有散热片50的散热器52的上面载置收纳有变换器装置54。变换器装置54用于通过改变频率和电压后向立式泵装置12a、12b的各电动机16供给交流电力来可变速驱动各电动机16，在内部具有冷却必要的半导体器件。
如图3和图4所示，通过在由小螺丝60安装了变换器盖62的状态下，通过合页58使其向后方旋转，将螺栓64与柜10的梁部件66紧固连接，就将变换器箱56固定在柜10上。然后，通过拆下螺栓64，通过合页58使变换器箱56向前方旋转后拆下变换器盖62，就能够进行例如变换器装置54的维护和更换等。
这样地，通过与下述的控制板76另外地在变换器箱56的内部收纳变换器装置54，配置在立式泵装置12a、12b的上方，并且成为能够通过合页58向近身侧开关的结构，就能够容易地进行变换器装置54的维护和更换等。
各立式泵装置12a、12b在其上部，向外部伸出伴随着电动机16的驱动进行旋转的主轴70。然后，在该各主轴70上安装冷却风扇72，该冷却风扇72与主轴70一体地旋转，伴随着该旋转制成向着上方的空气流，另外，用风扇罩74覆盖着该冷却风扇72的周围，该风扇罩74是圆筒状，沿着立式泵装置12a、12b的电动机16上下延伸。
这样，一使电动机16驱动运转泵部14，冷却风扇72就与主轴70一体地进行旋转，伴随着该冷却风扇72的旋转，用风扇罩74进行导向，形成向着变换器箱56的散热片50的气流。于是，乘着该气流，在立式泵装置12a、12b中冷却后的空气就通过电动机16的外周部向散热片50碰撞，用该空气冷却电动机16，进一步冷却散热片50后冷却变换器装置54。然后，该气流向散热片50撞击后改变其朝向，变为在柜10内很大循环的气流。利用该柜10内的大气流的循环，例如下述的控制板76等就与从吸入管22、减压式防逆流器24和吸入箱18等的周边运动后的已被冷却了的空气接触而被冷却。即，利用该冷却风扇72形成的整个柜10内的气流，总是搅拌柜10内的空气，使其内部温度均匀。
在柜10的上部具有控制板76，该控制板76接受上述压力传感器26、36等的信号，进行可变速运转立式泵装置12a、12b的控制等，使得终端的需要者中的给水水压成为预定的压力。要求该控制板76能够拉出到人跟前进行向控制板76的接线和维护等作业。因此，在柜10上设置导轨，通过沿着该导轨滑动来将控制板76拉出到人跟前。
在伴随着立式泵装置12a、12b的运转而振荡的配管等各设备向柜10的安装部上施加防止各设备的振荡传达到柜10的防振对策。即，例如，在柜10的下部具有固定吸入箱18和排出管46等的架台86，在该架台86与吸入箱18之间安装着橡胶制的防振衬垫88。
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212的板体施加冲压加工等进行成形，具有矩形的后面板272。然后，在该柜盖214的前面板270的内面侧的预定处，在该例子中是在柜10内收纳了各种设备类时，以与立式泵装置12a、12b的电动机16相对置的位置和前面板270的中央为中心，在与上述相对位置大致点对称的位置的两处，粘贴着矩形的防振板274a、274b，形成了厚壁部276a、276b。同样地，在柜主体212的后面板272的内面侧的预定处，在该例子中是在柜10内收纳了各种设备类时，以与立式泵装置12a、12b的电动机16相对置的位置和后面板272的中央为中心，在与上述相对位置大致点对称的位置的两处，粘贴着矩形的防振板278a、278b，形成了厚壁部280a、280b。
这样地，通过在一般具有相当宽面积的柜盖214的前面板270上局部地设置厚壁部276a、276b，同样地，在柜主体212的后面板272上局部地设置有厚壁部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，立式泵装置12a、12b的电动机16中产生最激烈的振动，从而，通常，柜10的与该立式泵装置12a、12b的电动机16相对的部位就最振动。因此，如前所述，通过在柜盖214的前面板270的与立式泵装置12a、12b的电动机16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的与立式泵装置12a、12b的电动机16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，通过以柜盖214的前面板270的上述电动机相对位置和前面板270的中央为中心，在大致点对称的位置上也设置厚壁部276b，同样地，以柜主体212的后面板272的上述电动机相对位置和后面板272的中央为中心，在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的后面板的均匀板厚的部分扩大，从而进一步降低噪音。
另外，通过在柜盖214的前面板270上粘贴防振荡板274a、274b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形成厚壁部280a、280b，就能够用比较简单的作业，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的预定位置上设置了检查窗216。
图6和图7示出吸入箱18的详细结构。该吸入箱18是大致圆筒状，使下游侧的端部闭塞，内部成为流路120，同时，具有在沿着纵向的预定位置上设置了与排出管46的连通部122的箱主体124，在该箱主体124上分别设置供给口126a、126b，该供给口126a、126b与立式泵装置12a、12b的吸入口连接，分别向各立式泵装置12a、12b供给流路120内的水。然后，在与该箱主体124的各供给口126a、126b相对的位置上分别设置通孔128，分别用盖体130闭塞该各通孔128。另外，通过在位于箱主体124的上游侧的供给口126a与盖体130之间收纳球状的阀体132a来构成第一阀装置134a，通过在位于下游侧的供给口126b与盖体130之间收纳球状的阀体132b来构成第二阀装置134b。
另外，位于各阀装置134a、134b的前方，向外部露出配置直线状延伸的手柄136a、136b，从该手柄136a、136b的中心延伸的轴部与各阀装置134a、134b的各阀体132a、132b连结。这样，就能够通过手柄136a、136b旋转(操作)阀体132a、132b，开关各阀装置134a、134b。
第一阀装置134a用于通过手柄136a使阀体132a旋转180°，来开关位于箱主体124的上游侧的供给口126a，第二阀装置134b用于通过手柄136b使阀体132b旋转180°，来开关位于箱主体124的下游侧的供给口126b，第一阀装置134a在这样地使阀体132a旋转180°后开关了供给口126a后，就不用阀体132a闭塞箱主体124内的流路120。
即，在第一阀装置134a的阀体132a的内部设置T字型的内部流路138，该内部流路138具有直线状延伸的第一内部流路138a和在与该第一内部流路138a正交的一个方向上延伸的第二内部流路138b。这样，就如图7所示，通过使第二内部流路138b向着供给口126a，就打开供给口126a，从该状态开始使阀体132a旋转180°，通过使阀体132a的肉部向着供给口126a，就关闭供给口126a，并且，即使这样地开关供给口126a，直线状延伸的第一内部流路138a也总是位于与箱主体124内的流路120连续的位置上，就不用阀体132a闭塞该流路120。
另一方面，在第二阀装置134b的阀体132b的内部设置着钩状弯曲的内部流路140。这样，就如图7所示，通过使内部流路140的一个开口端向着箱主体124内的流路120，使另一个开口端向着供给口126b，就打开供给口126b，从该状态开始，通过使阀体132b旋转180°，使阀体132b的肉部向着供给口126b，就关闭供给口126b。
根据该例子，在位于上游侧的立式泵装置12a的更换和维护时，如前所述地用第一阀装置134a关闭供给口126a来进行，这时，如前所述，就不用该第一阀装置134a的阀体132a闭塞箱主体124内的流路120，维持位于下游侧的立式泵装置12b为可运转状态。此外，在位于下游侧的立式泵装置12b的更换和维护时，如前所述地，用第二阀装置134b关闭供给口126b来进行，这样，就能够一边运转单个立式泵装置12a(或者12b)，一边进行另一个立式泵装置12b(或者12a)的更换和维护。
并且，通过这样地在吸入箱18的内部内装阀装置134a、134b，将2台立式泵装置12a、12b直接与吸入箱18连接，就能够抑制沿着高度方向的尺寸(全高)的增加，实现作为柜式给水装置的更小型结构紧凑化。
在该例子中，将立式泵装置12a、12b配置在排出弯管28，进一步是排出侧止回阀30的近身侧，设定进行排出侧止回阀30的开关的手柄。
该各立式泵装置12a、12b使设置在吸入箱18的供给口126a、126b上的凸缘部142和设置在各立式泵装置12a、12b的吸入口上的吸入凸缘144介由O型环(未图示)相互抵接，通过紧固螺栓固定住下端。
另外，在该例子中，在各立式泵装置12a、12b中分别安装防漏水飞溅配件182，即使各立式泵装置12a、12b的机械密封中发生漏水，也防止水溅到其他设备上。即，有时立式泵装置12a、12b的机械密封因为历年变化而漏水，在维护时多更换机械密封。由于泵通常在开放状态下设置，因此，即使从机械密封漏水也不成问题。但是，对于该种柜式给水装置，在柜10的内部，控制板76等电气部件都收纳设置在同一区域中，因此，需要保护控制板76等，使得从机械密封漏出的水不浸到控制板76等，。
因此，以前在与控制板的交界线处设置钢板作为挡板，或者安装机械漏点传感器，用有无水滴探测机械密封的漏水状态。但是，仅设置挡板缺少可靠性，此外，在安装了机械漏点传感器的情况下，有因为结露而误报和成本提高的问题。
因此，在该例子中，如图8至图10所示，在连结泵部14和电动机16的内部收容机械密封的排出托架184上设置切口186，在机械密封发生漏水时，使得该水从切口186向外部喷出。然后，通过螺栓194安装防漏水飞溅配件182，使其覆盖切口186，该防漏水飞溅配件182在上部形成了平板状的安装部188，在下部形成了集液板192，该集液板192与排出托架184之间构成仅在下方开口的集液部190，从而，从切口186喷出到外部的水就被防漏水飞溅配件182导向，总是向下方滴下。这样地，在机械密封发生漏水时，该水从切口186喷出到外部，从切口186喷出到外部的水就被防漏水飞溅配件182导向，总是向下方滴下，因此，能够确实防止从机械密封漏出的水浸到控制板76等上。
这样，简单且低成本地实施机械密封的漏水对策，防止水浸到控制板76等电机部件上，保护该电气部件，并且，通过使漏水集中在1个地方上，能够容易地判别机械密封发生了漏水。
另外，根据该例子，不使用高价的流量计而能够控制推定终端压力恒定。这在下述的例子中同样。
利用图11说明其计算方法的一例。在图11中，HzA是额定转速，PA是此时的目标压力，HzB是截止状态下的转速，PB是此时的目标压力。在控制推定终端压力恒定的情况下，预先设定最少水量(零)时和最大水量时的目标压力，存储在控制板76中。
然后，利用编程在控制板76内的转速和压力的关系函数，根据产生作为泵装置的数据所得到的最少水量(零)时的压力的泵装置的转速(频率)和产生最大水量时的目标压力的泵装置的转速(频率)进行运算，对每个速度决定目标压力，使得推定终端压力成为一定控制的曲线。决定控制范围的泵装置的转速(频率)，预先在出厂时等，在控制板76内的存储电路内记录所使用的泵装置与排出压力和转速的关系数据，或者也可以在现场的试验运转时，实际将泵装置的转速从0提升到最高速度，此时输入来自压力传感器实际的压力信号并存储起来。此外，也可以输入泵装置的一个转速下的压力值，在如离心泵装置这样的涡轮式的泵装置中，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。
给水装置一开始运转，就从运转速度计算目标压力，比较该目标压力与当前的压力信号值，利用PI控制进行增速和减速来变为目标压力。若由于增速和减速运转速度进一步改变，就按新速度再次运算目标压力进行控制。反复以上过程，使得收聚于稳定的压力。
在泵装置的吸入侧压力固定的而稳定的情况下，上述的控制能够仅利用泵装置的排出侧的压力传感器36控制泵装置的压力，但在吸入侧的压力变化了的情况下，如图12所示，由于控制曲线移动了，因此，仅用排出侧的压力传感器36不能进行控制。在泵装置中产生的压力是从排出压力减去了吸入侧压力，在相同的目标压力中，若吸入压力高，则泵装置进行加压的量就小，用低转速好。反之，若吸入压力低，则泵装置进行加压的量就大，就要求高的转速。
因此，在该例子中，如图13所示，利用泵装置吸入侧的压力传感器36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，即使泵装置的吸入侧压力变动，也能够按照设定的推定终端压力恒定控制压力进行运转。
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，可以在专利请求的范围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
1.一种给水装置，在柜内一体地收容了具有电动机和泵部的泵装置、与该泵部连接的配管、压力罐、通过向上述电动机供给电力来可变速驱动该电动机用的变换器装置、供给电力来控制上述变换器装置和上述电动机的控制板，其特征在于，在利用上述泵装置的上述电动机的驱动进行旋转的主轴上固定有冷却风扇，所述冷却风扇与该主轴一体旋转，上述柜内的被冷却后的空气形成向着上述变换器装置的空气流。
2.如权利要求1所述的给水装置，其特征在于，上述变换器装置被收容在具有散热器的变换器箱内。
全文摘要
本发明提供一种小型结构紧凑化、并且容易维护的给水装置。在柜(10)内一体地收容了具有电动机(16)和泵部(14)的泵装置(12a、12b)、与该泵部(14)连接的配管、压力罐(40)、通过向电动机(16)供给电力来用于可变速驱动该电动机(16)的变换器装置(54)、供给电力后控制变换器装置(54)和电动机(16)的控制板(76)，在该给水装置中，在用泵装置(12a、12b)的电动机(16)的驱动进行旋转的主轴(70)上安装着冷却风扇(72)，所述冷却风扇(72)与该主轴(70)一体旋转，柜(10)内的冷却后的空气形成向着变换器装置(28)的空气流。
文档编号G12B15/00GK101082220SQ20061010607
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
发明者川口均, 杉田松夫, 八木薰, 小松崇秀, 中庭博文, 平岩广直, 中岛薰, 奥田和孝 申请人:株式会社荏原制作所