JP2016048052A - 水中ポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】制御装置の放熱性を向上させることが可能な水中ポンプを提供すること。
【解決手段】モータ１０と、モータ１０に接続されるポンプ１１と、樹脂材料で形成され、モータ１０に接続されるカバー２１、カバー２１を形成する樹脂材料よりも高い熱伝達率を有する材料で形成され、２１カバーの一部に、カバーの内面から外面に渡って一体に形成された放熱部２５、カバー２１内に収容される制御盤２３、及び、制御盤２３に配線部３３を介して接続され、放熱部２５の内面に固定された発熱部材３４を具備する制御装置１２と、を備える構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、汚水等を送水する水中ポンプに関する。

汚水等の送水に用いる水中ポンプとして、制御装置が収納されたヘッドの下端に、モータ及びポンプが順次設けられる技術が知られている。また、水中ポンプは、汚水の液位を検出して駆動及び停止の制御を行う技術が知られている。この汚水の液位を検出する液位検出装置として、電極棒を外部に露出させ、この電極棒が汚水に接触することで、液位を検出する技術が知られている。

このような水中ポンプは、制御装置として、制御基板にトライアック等の半導体接点が用いられる。制御装置は、モータの駆動時に、特に半導体接点が発熱し、ヘッド内が高温となる。このため、制御装置の放熱性を高くするために、液位検出装置の電極棒に半導体接点を接合させて放熱性を高めた、水中ポンプも知られている（例えば、特許文献１参照）。

しかし、電極棒を用いて液位を検出する水中ポンプでは、汚水中に含有される固形物が電極棒に付着すると、液位検出装置の誤作動が生じる虞があった。そこで、汚水の液位検出装置として、フロートスイッチが用いられる水中ポンプが知られている。

特許第４５９２３５４号公報

上述した水中ポンプのように、液位検出装置としてフロートスイッチが用いられると、電極棒を介した制御装置の放熱ができないことから、制御装置の放熱性が低い、という問題がある。例えば、制御装置を収容するカバーを金属製として、制御装置の放熱性を増加させる構成も考えられるが、水中ポンプの重量が増加する、という問題がある。例えば、水中ポンプの重量を低減するために、カバーをアルミニウム材により形成する技術や、樹脂材料でカバーを形成するとともにカバーを大型とし、汚水に接触する面積を確保する技術も知られているが、製造コストが増大する、という問題もある。

このため、重量や製造コストを維持したまま、制御装置の放熱性を向上させることが可能な水中ポンプが要望されている。

そこで、本発明は、制御装置の放熱性を向上させることが可能な水中ポンプを提供することを目的としている。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明の水中ポンプは次のように構成されている。

本発明の一態様として、モータと、前記モータに接続されるポンプと、樹脂材料で形成され、前記モータに接続されるカバー、前記カバーを形成する前記樹脂材料よりも高い熱伝達率を有する材料で形成され、前記カバーの一部に、前記カバーの内面から外面に渡って一体に形成された放熱部、前記カバー内に収容される制御盤、及び、前記制御盤に配線部を介して接続され、前記放熱部の内面に固定された発熱部材を具備する制御装置と、を備える。

本発明によれば、制御装置の放熱性を向上させることが可能な水中ポンプを提供することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る水中ポンプの構成を示す側面図。 同水中ポンプに用いられる制御装置の構成を示す断面図。 本発明の第２の実施形態に係る水中ポンプに用いられる制御装置の構成を示す断面図。

以下、本発明の第１の実施形態に係る水中ポンプ１を、図１及び図２を用いて説明する。
図１は本発明の第１の実施形態に係る水中ポンプ１の構成を示す側面図、図２は水中ポンプ１に用いられる制御装置１２の構成を示す断面図である。

図１に示すように、水中ポンプ１は、モータ１０と、ポンプ１１と、制御装置１２と、を備えている。水中ポンプ１は、重力方向で下部にポンプ１１が配置されるとともに、ポンプ１１の上部にモータ１０及び制御装置１２が順次接続される。このような水中ポンプ１は、汚水槽及び下水道等に設置され、異物（汚物等）を含む汚水を送水する所謂水中汚水ポンプと呼ばれるものである。

モータ１０は、モータケーシング内に、固定子と、回転子と、回転子に固定された回転軸と、を備えている。モータ１０は、制御装置１２に接続され、制御装置１２により回転制御されることで、ポンプ１１を駆動可能に形成されている。

ポンプ１１は、ケーシングと、ケーシング内に設けられ、回転軸に接続される羽根車を備えている。ポンプ１１は、例えば、渦巻ケーシングの内部に羽根車が収納された渦巻ポンプである。ポンプ１１は、ケーシングの下部に吸込口が形成されるとともに、その側方に、配管等が接続される吐出口が形成される。

図１及び図２に示すように、制御装置１２は、カバー２１と、液位を検出可能な液位検出装置２２と、制御盤２３と、制御盤２３及びモータ１０に接続される電源ケーブル２４と、を備えている。なお、説明の便宜上、図２において電源ケーブル２４を省略して制御装置１２の構成を示す。

カバー２１は、一方が天井面２１ａによって閉塞する円筒状に形成されている。カバー２１は、その内部に制御盤２３を固定可能に形成されている。カバー２１は、樹脂材料により形成されている。カバー２１は、その外周面の一部に、他部よりも熱伝導率が高い樹脂材料により形成された放熱部２５が形成されている。放熱部２５は、カバー２１の内周面から外周面に渡って形成される。放熱部２５は、例えば、その内面及び外面が、カバー２１の内周面及び外周面に沿って形成されている。

このようなカバー２１は、放熱部２５とともに、樹脂成形により形成される。また、カバー２１は、制御盤２３が収容される内部空間が密封可能に、モータ１０に気密に固定される。

液位検出装置２２は、例えば、フロート２７ａを有するフロートスイッチ２７と、フロートスイッチ２７をモータ１０、ポンプ１１又はカバー２１に固定する固定部材２８と、を備えている。フロートスイッチ２７は、信号線２９を介して制御盤２３に接続されている。なお、図１及び図２においては、液位検出装置２２は、一組のフロートスイッチ２７及び固定部材２８を備える構成を用いて説明するが、フロートスイッチ２７は複数設けられる構成であってもよく、固定部材２８も複数設けられる構成であってもよい。

制御盤２３は、基板３１と、基板３１に設けられた複数の電子部品３２と、基板３１に設けられた配線部３３と、配線部３３に接続され、放熱部２５に固定された発熱部材３４と、を備えている。基板３１は、カバー２１の内面に、例えば、カバー２１の天井面２１ａに固定される。

発熱部材３４は、高い発熱性を有する電子部品、例えば、トライアック等の半導体接点である。発熱部材３４は、熱伝導率の高い接着剤等によって放熱部２５の内面に固定されている。換言すると、発熱部材３４は、高い熱伝達率を有する接着剤を介して直接的又は間接的に放熱部２５に接触して固定されている。

電源ケーブル２４は、制御盤２３に接続され、制御盤２３の各電子部品３２及び発熱部材３４、並びに、モータ１０に電力を供給可能に形成されている。

このように構成された水中ポンプ１は、電源ケーブル２４を介してモータ１０及び制御盤２３に電力が供給されることで、モータ１０が駆動され、固定子により回転子が回転することで回転軸を介して羽根車が回転する。これにより、図１の水の流れＦに示すように、羽根車の回転により、吸込口から吸い込まれた汚水がポンプ１１内で増圧されて、吐出口から吐出される。また、制御装置１２は、汚水の水位（液位）がフロートスイッチ２７の高さを超えると、フロート２７ａが汚水に浮遊することでスイッチが入り、液位がフロートスイッチ２７よりも低くなると、スイッチが切られる。このフロートスイッチ２７の入切の情報を制御盤２３で受信することで、制御盤２３はモータ１０の駆動を行う。

このような水中ポンプ１は、制御盤２３に供給される電力によって発熱し、特に、発熱部材３４が高温となる。しかし、発熱部材３４は放熱部２５に固定される構成であることから、発熱部材３４で発熱した熱は放熱部２５に伝わり、放熱部２５を介して外部に放熱される。また、放熱部２５は、カバー２１を構成する樹脂材料よりも高い熱伝達率を有する材料により形成されることから、発熱部材３４の熱を効率よく放熱することが可能となる。

また、フロートスイッチ２７の切り替えを行うために設定される水位が放熱部２５よりも高い位置に設定される場合には、フロート２７ａが汚水により浮遊し、モータ１０が駆動する際に放熱部２５が汚水と接する。このため、このような設定の水中ポンプ１においては、放熱部２５は、汚水によって、より効率よく放熱することが可能となる。

また、放熱部２５は、カバー２１の一部に設ける構成でよいことから、熱伝導率が高い材料によりカバー２１の全部を形成する必要がない。また、放熱部２５は、カバー２１の成型時に一部別の材料で成型する簡単な構成でよく、容易に成型することが可能となる。このため、水中ポンプ１は、製造コストを維持することが可能となる。

さらに、発熱部材３４で発生する熱を効率よく放熱することが可能となることから、液位検出装置２２を発熱部材３４の発熱に利用する必要がない。このため、液位検出装置２２に誤作動が少ないフロートスイッチ２７を用いても、制御装置１２の放熱性を向上することが可能となる。

上述したように、本実施形態の水中ポンプ１によれば、カバー２１の一部に熱伝達率の高い材料で形成された放熱部２５を設け、制御盤２３の発熱部材３４を放熱部２５に固定することで、制御装置１２の放熱性を向上させることが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る水中ポンプ１に用いられる制御装置１２Ａの構成を、図３を用いて説明する。

図３は、本発明の第２の実施形態に係るに用いられる水中ポンプ１に用いられる制御装置１２Ａの構成を示す断面図である。なお、第２の実施形態に係る水中ポンプ１の構成のうち、上述した第１の実施形態に係る水中ポンプ１と同様の構成には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。

水中ポンプ１は、モータ１０と、ポンプ１１と、制御装置１２Ａと、を備えている。

図３に示すように、制御装置１２Ａは、カバー２１Ａと、制御盤２３と、制御盤２３及びモータ１０に接続される電源ケーブル２４と、液位検出装置２２と、を備えている。なお、説明の便宜上、図３において電源ケーブル２４を省略して制御装置１２Ａの構成を示す。

カバー２１Ａは、その内部に制御盤２３を固定可能に形成されている。カバー２１Ａは、樹脂材料により形成されている。カバー２１Ａは、その外周面の一部に、他部よりも熱伝導率が高い樹脂材料により形成された放熱部２５Ａが形成されている。なお、カバー２１Ａは、放熱部２５Ａの形状が、上述した第１の実施形態に係るカバー２１の放熱部２５と異なる構成であり、他の構成は同一の構成である。

放熱部２５Ａは、カバー２１Ａの内周面から外周面に渡って形成される。放熱部２５Ａは、例えば、その内面が、カバー２１の内周面に沿って形成されている。また、放熱部２５Ａは、その外面に突起や溝等の凹凸部２５ａが形成されている。凹凸部２５ａは、放熱部２５Ａの表面積を増加可能であれば、フィン状であっても、柱状であってもよい。

このようなカバー２１Ａは、放熱部２５Ａとともに、樹脂成形により形成される。また、カバー２１Ａは、制御盤２３が収容される内部空間が密封可能に、モータ１０に気密に固定される。

制御盤２３は、基板３１と、基板３１に設けられた複数の電子部品３２と、基板３１に設けられた配線部３３と、配線部３３に接続され、放熱部２５Ａに固定された発熱部材３４と、を備えている。

このように構成された水中ポンプ１によれば、制御装置１２Ａは、上述した第１の実施形態に係る制御装置１２と同様に、放熱性を向上させることが可能となる。具体的には、制御装置１２Ａは、高い発熱性を有する発熱部材３４を放熱部２５Ａに固定する構成であることから、発熱部材３４で発熱した熱は、放熱部２５Ａを介して外部に放熱される。また、放熱部２５Ａは、カバー２１を構成する樹脂材料よりも高い熱伝達率を有することから、発熱部材３４の熱を効率よく放熱することが可能となる。さらに、放熱部２５Ａは、その外面に凹凸部２５ａを有することから、平面に比べてその表面積を向上させることが可能となり、より高い放熱性を有する。

また、放熱部２５Ａは、カバー２１の一部に設ける構成でよいことから、熱伝導率が高い材料によりカバー２１を形成する必要がない。また、放熱部２５Ａは、カバー２１の成型時に一部別の材料で成型する簡単な構成でよく、容易に成型することが可能となる。このため、水中ポンプ１は、製造コストを維持することが可能となる。

さらに、発熱部材３４で発生する熱を効率よく放熱することが可能となることから、液位検出装置２２に誤作動が少ないフロートスイッチ等を用いることも可能となる。

上述したように、本実施形態の水中ポンプ１によれば、カバー２１の一部に熱伝達率の高い材料で形成された放熱部２５Ａを設け、制御盤２３の発熱部材３４を放熱部２５Ａに固定することで、制御装置１２の放熱性を向上させることが可能となる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではない。例えば、上述した例では、発熱部材３４を固定する放熱部２５，２５Ａは、カバー２１を構成する樹脂材料よりも高い熱伝達率を有する樹脂材料により形成する構成を説明したがこれに限定されない。例えば、放熱部２５，２５Ａは、アルミニウム材等の金属材料であってもよい。

即ち、放熱部２５，２５Ａは、カバー２１の一部に設けられる構成であることから、金属材料を用いても、水中ポンプ１の重量及び製造コストが増大することを防止可能となる。また、放熱部２５，２５Ａを金属材料により形成する構成であっても、カバー２１の成型時に一体成型可能であることから、容易に製造することが可能となる。但し、製造コストや、水中ポンプ１が液体に接触する環境下において使用されること等を考慮すると、放熱部２５，２５Ａは、樹脂材料により構成されることが好ましい。

また、放熱部２５，２５Ａは、その内面及び外面の形状は適宜設定可能である。例えば、放熱部２５，２５Ａは、カバー２１の内面側に露出する主面の形状（面積）よりもカバー２１の外面側から露出する主面の形状（面積）を大きくする構成であってもよい。また、放熱部２５，２５Ａは、主面の形状を発熱部材３４と同等の形状としてもよい。

また、上述した制御装置１２の発熱部材３４は、複数設けられる構成であってもよい。発熱部材３４が複数設けられる場合には、放熱部２５，２５Ａの形状を大きくし、複数の発熱部材３４を固定可能とする構成とするか、又は、カバー２１の複数個所に放熱部２５，２５Ａを設ける構成とすることが可能となる。この他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である。

１…水中ポンプ、１０…モータ、１１…ポンプ、１２…制御装置、２１，２１Ａ…カバー、２２…液位検出装置、２３…制御盤、２５，２５Ａ…放熱部、２７…フロートスイッチ、２８…固定部材、２９…信号線、３１…基板、３２…電子部品、３３…配線部、３４…発熱部材。

Claims (5)

1. モータと、
   前記モータに接続されるポンプと、
   樹脂材料で形成され、前記モータに接続されるカバー、前記カバーを形成する前記樹脂材料よりも高い熱伝達率を有する材料で形成され、前記カバーの一部に、前記カバーの内面から外面に渡って一体に形成された放熱部、前記カバー内に収容される制御盤、及び、前記制御盤に配線部を介して接続され、前記放熱部の内面に固定された発熱部材を具備する制御装置と、
   を備えることを特徴とする水中ポンプ。
2. 前記放熱部は、樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。
3. 前記放熱部は、その外面に凹凸部を有することを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。
4. 前記制御盤に接続された液位を検出可能な液位検出装置をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の水中ポンプ。
5. 前記液位検出装置は、フロートスイッチを備えることを特徴とする請求項４に記載の水中ポンプ。

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