JP2021025444A - ポンプシステム及びポンプ用筐体 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接作業を用いなくても剛性の高い筐体を製造可能として、製造コストを低減できるポンプシステム及びポンプ用筐体を提供する。【解決手段】締結された複数枚の金属板を有する筐体フレームと、筐体フレームに載置される少なくとも一台のポンプとを備える。複数枚の金属板は、長尺状の基板１１ｃと、当該基板１１ｃの短手方向の両端から当該基板の一方の面方向に延出した延出板１１ｄとを有する半柱状部材１１ａ，１１ｂを備え、２つの半柱状部材１１ａ，１１ｂが一方の内側に他方が配置されて柱状部材である梁１１をなし、当該柱状部材の径方向断面形状は異なる半柱状部材１１ａ，１１ｂの延出板１１ｄ同士で２層構造をなしている。他の梁や第１柱状部材も梁１１と同様の構成である。【選択図】図４

Description

本発明は、ポンプシステム及びポンプ用筐体に関する。

ポンプなどの回転体が搭載される筐体の梁は、振動が発生するために高い剛性が必要である。給水ユニットなどポンプを複数台搭載するポンプシステムではポンプが横並びとなり、それを支える梁は長くなり、梁のたわみが懸念される。梁のたわみを抑えるためには梁の中央部に支えを入れることが有効だが、ポンプシステムでは内部にパイプや弁類が搭載されており、梁を短くすることは困難である。一方でたわみを抑制するために梁の剛性を大きくするためには梁の板厚を厚くする必要があり、そのため、梁を溶接構造で形成している。しかし、近年では熟練作業者の減少などにより作業時の安全性や製造コスト面から溶接作業なしで筐体を構成することが望まれている。

本技術分野の背景技術として、特許第５８８９２２６号公報（特許文献１）がある。この公報には、「辺部に補強部をもつパネルを接合して筐体を形成し内部に電子機器を収容するものにおいて、互いの辺部で接合され主面が互いに直交する第１及び第２のパネルと、Ｌ字状板面部を有しその角部が第１及び第２のパネルの接合辺部の角隅部に配設され、Ｌ字状板面部の一辺が角隅部から第１のパネルにおける前記接合辺部に直交する方向に伸びる補強部に当接され、Ｌ字状板面部の他辺が角隅部から第２のパネルにおける前記接合辺部に直交する方向に伸びる補強部に当接された結合部材を備え、該結合部材は前記一辺及び前記他辺の中央部よりも先端部側にそれぞれ長手方向または幅方向に離間され角部から離れた少なくとも３箇所の締結孔で対応する補強部にそれぞれ締結した。」と記載されている（要約参照）。

また、本技術分野の背景技術として、特開２００２−１６８１９９号公報（特許文献２）がある。この公報には、「直結式自動給水装置は、所定の場所に据え付けられる第１の架台を備えている。第１の架台には、それよりも小さな形状を有する第２の架台が設置され、第２の架台は、第１の防振体を介して底板に防振支持されている。第２の架台には、吸込管に流入する水道水を吐出管に増圧して供給するとともに、運転中に振動を伴うタービンポンプを有するポンプアッセンブリが設置されている。ポンプアッセンブリは第２の防振体を介して第２の架台に防振支持されている。ポンプアッセンブリや第２の架台は、ポンプカバーによって覆われている。」と記載されている（要約参照）。

特許第５８８９２２６号公報 特開２００２−１６８１９９号公報

しかしながら、特許文献１，２に開示されている技術では筐体の剛性を高めるために筐体の形成に溶接技術を用いており、溶接作業に製造コストを要するという不具合がある。
そこで、本発明は、溶接作業を用いなくても剛性の高い筐体を製造可能として、製造コストを低減できるポンプシステム及びポンプ用筐体を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため、本発明は、締結された複数枚の金属板を有する筐体と、前記筐体に載置される少なくとも一台のポンプとを備え、前記複数枚の金属板は、長尺状の基板と、当該基板の短手方向の両端から当該基板の一方の面方向に延出した延出板とを有する半柱状部材を備え、２つの前記半柱状部材が一方の内側に他方が配置されて柱状部材をなし、当該柱状部材の径方向断面形状は異なる前記半柱状部材の前記延出板同士で２層構造をなしていることを特徴とする。

本発明によれば、溶接作業を用いなくても剛性の高い筐体を製造可能として、製造コストを低減できるポンプシステム及びポンプ用筐体を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

本発明の実施例１にかかるポンプシステムの斜視図である。 本発明の実施例１にかかるポンプシステムの筐体フレームの斜視図である。 本発明の実施例１にかかるポンプシステムのポンプ搭載部の斜視図である。 図３のＡ−Ａ切断断面図である。 本発明の実施例１にかかるポンプシステムのポンプ搭載部全体の分解斜視図である。 本発明の実施例１にかかるポンプシステムにおけるポンプ搭載部の一部の分解斜視図である。 本発明の実施例１にかかるポンプシステムの梁の分解斜視図（ａ）と、梁を第２柱状部材と締結した状態の斜視図（ｂ）である。 本発明の実施例１にかかるポンプシステムにおける筐体フレームの一部の分解斜視図である。 本発明の実施例２にかかるポンプシステムの筐体フレームの斜視図である。 本発明の実施例３にかかるポンプシステムの筐体フレームの斜視図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。

図１は、本実施例１にかかるポンプシステムの斜視図である。このポンプシステム５０は、給水装置である。ポンプシステム５０は、装置全体を支持する筐体フレーム（ポンプ用筐体）１、筐体フレーム１上に設置され制御部４が収納される制御フレーム２、筐体フレーム１内に収納されるユニット装置であるユニット部３、ポンプ３ｃ等のユニット部３を制御する制御部４などから構成される。

ユニット部３は、吸込配管３ａ、減圧式逆流防止器３ｂ、ポンプ３ｃ、吐出配管３ｄ、圧力タンク３ｅ、バイパス管３ｆ、吸込圧力センサ３ｓ１、吐出圧力センサ３ｓ２を備えている。ポンプ３ｃは図１の例では３台設けられているが少なくとも１台でもよい。ユニット部３において、内部の流体は吸込配管３ａから減圧式逆流防止器３ｂ、ポンプ３ｃ、吐出配管３ｄへと流れ、流入圧力が十分に高いときにはポンプ３ｃを経由せずにバイパス管３ｆを経由して流体は供給される。

制御部４は、筐体フレーム１の上部に設置され、主に漏電遮断器４ａ、インバータ４ｂ、制御基板４ｃとその他電子機器を有している。給水ユニットでは吸込圧力センサ３ｓ１、吐出圧力センサ３ｓ２から得られる圧力値を制御基板４ｃに取り込み、インバータ４ｂを制御してポンプ３ｃを可変速運転させている。

図２は筐体フレーム１の斜視図である。筐体フレーム１は、複数枚の金属板を備え、ポンプ搭載部（棚）１０と支柱２１と端部フレーム２２とを備えている。支柱２１は長手方向を上下方向として筐体フレーム１の上面視で４隅にそれぞれ設けられている。支柱２１の上端部、下端部には、それぞれ端部フレーム２２が締結されている。端部フレーム２２は上面視で矩形状のフレームである。ポンプ搭載部１０は、支柱２１の高さの中間位置において支柱２１に締結されている。

ところで、前記特許文献１，２に開示されている技術では筐体の剛性を高めるために筐体の形成に溶接技術を用いており、溶接作業に製造コストを要するという不具合がある。また、筐体の塗装も不要とし、さらに、端面処理も低減して更に製造コストを削減したい。以下では、ポンプシステム５０の筐体フレーム１における、これらの不具合の解消について説明する。

図３は、ポンプ搭載部１０の斜視図、図４は、図３のＡ−Ａ切断断面図、図５は、ポンプ搭載部１０全体の分解斜視図、図６は、ポンプ搭載部１０の一部の分解斜視図である。
図３に示すように、ポンプ搭載部１０は、大きく分けて２種類の柱状部材を互いに締結して構成されている。すなわち、２本の梁１１，１２と、２本の第１柱状部材１３とである。さらに、ポンプ搭載部１０は、４本の第２柱状部材１５ａ，１５ｂを備えている。ポンプ搭載部１０は、これらの部材によってポンプ３ｃなどの部材を支持している。

梁１２は梁１１より長さが長く、その両端部がそれぞれ２本の第１柱状部材１３の一端部と締結されている。梁１１は、その両端部が、それぞれ２本の第１柱状部材１３の長さ方向の中間位置に締結されている。２本の第２柱状部材１５ａは２本の第２柱状部材１５ｂよりも太く構成されている。第２柱状部材１５ａ及び第２柱状部材１５ｂは、その各両端部が梁１１及び梁１２の側部に締結されている。２本の第２柱状部材１５ａは梁１１，１２の長手方向の中央部に互いに所定間隔をあけて配置されている。２本の第２柱状部材１５ｂはそれぞれ２本の第２柱状部材１５ａの外側に第２柱状部材１５ａと所定の間隔をあけて配置されている。

２本の第１柱状部材１３の各端部は、それぞれ支柱２１に締結される。この際、第１柱状部材１３の梁１１，１２並びに第２柱状部材１５ａ，１５ｂが設けられている領域は、ポンプシステム５０の後方に位置し、第１柱状部材１３の梁１１，１２並びに第２柱状部材１５ａ，１５ｂが設けられていない部分は、ポンプシステム５０の前方に位置する。

図４に、梁１１の径方向断面形状を示している。梁１２、第１柱状部材１３も基本構造は梁１１と同様であるため、代表して梁１１の構造を説明することで、これらの柱状部材の構造について説明する。梁１１は、大小２本の半柱状部材１１ａ，１１ｂを組み合わせて構成されている。半柱状部材１１ａ，１１ｂは、いずれも長尺状で平板状の基板１１ｃを備えている。基板１１ｃの短手方向の両端からは基板１１ｃの一方の面方向に延出した平板状の延出板１１ｄがそれぞれ設けられている。すなわち、半柱状部材１１ａ，１１ｂは、曲げ加工が施された金属製の板材からなり、径方向断面形状はコ字形をしている。

半柱状部材１１ａよりも半柱状部材１１ｂは、一回り小さい部材であるため、半柱状部材１１ａの内側に半柱状部材１１ｂが配置され柱上部材をなす。このとき、半柱状部材１１ａ，１１ｂの何れの基板１１ｃも外側に露出している。半柱状部材１１ａと半柱状部材１１ｂとは、ブラインドナット１０１等で締結されている（図４）。この状態で柱上部材である梁１１の上下では、それぞれ２枚の延出板１１ｄ同士が重ね合わさって２層構造をなしている。そして、図４に示すように、梁１１の径方向断面形状は角パイプ型である。梁１１の上下の板（それぞれ重ね合わさった２枚の延出板１１ｄ）は側板である基板１１ｃの２倍の厚さがあり、同じ外形寸法の角パイプよりも剛性に優れ、かつ、筐体フレーム１に使用する金属板材の最大板厚を抑制することができる。

半柱状部材１１ｂは、半柱状部材１１ａよりも一回り小さい部材であり、半柱状部材１１ｂを半柱状部材１１ａに挿入して、それぞれの基板１１ｃを外側にすることにより、半柱状部材１１ｂの切断面を外側からは見えなくすることができ、切断面のバリに使用者が接触しないようにすることができる。なお、半柱状部材１１ａ，１１ｂの断面形状はコ字形に限らず、爪のついたＣチャネル型などとしてもよい。

一方、既存の角パイプ形状の梁にナットを取り付ける場合、Ｕ字形の梁に内側からナットを溶接した後にＵ字型の梁に平板を溶接するか、ブラインドナット用に梁に穴をあけてナットを締結をしていた。図４に示すように、梁１１のような柱状部材は上板及び下板において２枚の延出板１１ｄ同士を重ねている。そのために、ブラインドナット１０１のような頭部が飛び出してしまう部品については、上板にブラインドナット１０１の頭部径１０１ａよりも大きな穴１１ｅを設けることで当該頭部の飛び出しを防ぐことができ、梁１１の上下の板を平坦とすることができ、加工の自由度が高い。また、角パイプではカシメナットを使用できないが、コの字の半柱状部材１１ａ，１１ｂ部材を合わせた梁１１では柱状部材にする前にカシメナットを加工することにより、梁１１にナットを取り付けることができる。

図５に示すように、２本の梁１１，１２と、２本の第１柱状部材１３とは２つの半柱状部材を組み合わせて構成されている。すなわち、半柱状部材１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１３ａ，１３ｂである。一方、第２柱状部材１５ａ，１５ｂは、金属製の板材を箱型にして構成されている。

図６に示すように、半柱状部材１３ａは梁１１及び梁１２に対してコの字の内側より４本のブラインドリベット１００によって接合される。リベット穴Ａ１，Ｂ１に示すように締結本数を３本以上とし、千鳥打ちにすることで、半柱状部材１３ａと梁１１，１２との接合を強化している。千鳥打ちとは、締結されたブラインドリベット１００等の列を２列以上とすることである。半柱状部材１３ａの梁１１，１２への締結後、半柱状部材１３ｂを半柱状部材１３ａの内側に差し込み、これを上下からブラインドリベット１０２によって締結することで第１柱状部材１３となる。

図７は、梁１１の分解斜視図（ａ）と、梁１１を第２柱状部材１５ａ，１５ｂと締結した状態の斜視図（ｂ）である。梁１１と梁１２とでは梁同士の補強のためにポンプシステム５０の奥行方向へ第２柱状部材１５ａ，１５ｂが締結される。第２柱状部材１５ａ，１５ｂは板金を４か所曲げた底のない箱形であり、接合面の大きさから３本のブラインドリベット１０２によって半柱状部材１１ｂに締結する。半柱状部材１１ｂをコの字形とすることでリベット１００の締結器具を横から差し込める。これにより第２柱状部材１５ａ，１５ｂを真横から締結することを可能とし、梁１１と第２柱状部材１５ａ，１５ｂの上面を同一平面としている。このような同一平面とする必要がない場合には柱状部材の断面はＵ字型とすることも可能である。梁１１と第２柱状部材１５ａ，１５ｂとの締結は、梁１２と第２柱状部材１５ａ，１５ｂとの締結においても同様である。

図８は、筐体フレームの一部の分解斜視図である。ポンプ搭載部１０は四隅に配置される４本の支柱２１に締結される。支柱２１に対してはリベット穴Ａ２，Ｂ２を介して締結され、リベット穴Ａ２，Ｂ２設けられた金属板と直交する各金属板に存在するリベット穴Ａ３，Ｂ３を介しても締結される。半柱状部材１３ａ、半柱状部材１３ｂ、支柱２１を同一箇所で接合することで接合強度を強固なものにしている。

以上説明したポンプシステム５０によれば、梁１１の上下でそれぞれ重ね合わさった２枚の延出板１１ｄは側板である基板１１ｃの２倍の厚さがあり、同じ外形寸法の角パイプよりも剛性に優れ、かつ、筐体フレーム１に使用する金属板材の最大板厚を抑制することができる。これは、梁１２、第１柱状部材１３についても同様である。このように重いポンプ３ｃ等を支持するポンプ搭載部１０は梁１１，１２、第１柱状部材１３を中心に形成されている。そのため、高い剛性を有しながらも、比較的薄い板金を組み合わせて互いに締結して筐体フレーム１を構成することができる。そして筐体フレーム１を構成するために溶接技術を必要としないので、ポンプシステム５０の製造コストを低減することができる。また、溶接を不要としたことで筐体フレーム１に使用する鋼板に溶接が困難な表面処理鋼板を用いることができる。そして表面処理鋼板を用いれば、筐体フレーム１の塗装作業も省くことができる。また、表面処理鋼板を用いても、当該鋼板は比較的薄いものを使用できるので、当該表面処理鋼板の端面処理も少なくすることができる。よって、これらによってもポンプシステム５０の製造コストを低減することができる。

また、ポンプ搭載部１０では、第１柱状部材１３の方が第２柱状部材１５ａ，１５ｂよりも長い。そのため、筐体フレーム１の正面側から視てポンプ搭載部１０の奥側に梁１１，１２、第２柱状部材１５ａ，１５ｂが設置されて、ポンプ３ｃ等を支え、ポンプ搭載部１０の手前側にはこれらの部材が存在しない。そのため、メインテナンスのためにポンプ３ｃを外すときに、ポンプ搭載部１０の手前側がポンプ３ｃの邪魔にならずに好都合である。

さらに、第２柱状部材１５ａ，１５ｂは、相対的に太い第２柱状部材１５ａと細い第２柱状部材１５ｂを用いている。ポンプ３ｃ等重量の重いものは相対的に太い、よって剛性が高い第２柱状部材１５ａを中心的に用いて支持し、比較的軽いもの（圧力タンク３ｅ等）は相対的に細い第２柱状部材１５ｂを中心的に用いて支持することができる。

図９は、本発明の実施例２にかかるポンプシステム５０の筐体フレーム１Ａの斜視図である。実施例２以下の各実施例で実施例１と共通する部材等には同一の符号を用い、詳細な説明は省略する。
本実施例２が実施例１と異なる点は、筐体フレーム１のポンプ搭載部１０の前部に梁１１，１２と同様の構造の梁１６を追加で締結している点である。
このように、ポンプ搭載部１０の前部に梁１６を追加することで、筐体フレーム１の剛性をさらに高めることができる。

図１０は、本発明の実施例３にかかるポンプシステム５０の筐体フレーム１Ｂの斜視図である。本実施例３が実施例１と異なる点は、ポンプ搭載部１０を筐体フレーム１の中段位置のみならず下段位置にも設けている点である。なお、本発明はこれに限定されるのではなく、ポンプ搭載部１０を筐体フレーム１の必要箇所に設けることができる。さらに、第２柱状部材１５ａ，１５ｂの取り付け位置や本数も必要に応じて様々に変更することができる。

これにより、筐体フレーム１として必要な剛性を確保することができる。
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１ 筐体フレーム（ポンプ用筐体）
３ｃ ポンプ
４ 制御部
１０ ポンプ搭載部（棚）
１１ａ，１１ｂ 半柱状部材
１１ｃ 基板
１１ｄ 延出板
１１ 梁（柱状部材）
１２ 梁（柱状部材）
１３ 第１柱状部材
１５ａ，１５ｂ 第２柱状部材
５０ ポンプシステム

Claims (6)

1. 締結された複数枚の金属板を有する筐体と、
   前記筐体に載置される少なくとも一台のポンプとを備え、
   前記複数枚の金属板は、長尺状の基板と、当該基板の短手方向の両端から当該基板の一方の面方向に延出した延出板とを有する半柱状部材を備え、
   ２つの前記半柱状部材が一方の内側に他方が配置されて柱状部材をなし、当該柱状部材の径方向断面形状は異なる前記半柱状部材の前記延出板同士で２層構造をなしていることを特徴とするポンプシステム。
2. 前記半柱状部材は、径方向断面形状が前記基板と前記延出板とによってコ字形をなしていることを特徴とする請求項１に記載のポンプシステム。
3. 前記ポンプは、前記柱状部材で構成される前記筐体の一部をなす棚の上に載置され、
   前記棚は、２本の梁と、当該２本の梁とその両端部で締結される第１柱状部材と、前記２本の梁とその長手方向の中間位置で締結される前記第１柱状部材よりも短い第２柱状部材とを備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポンプシステム。
4. 前記第２柱状部材は、複数本設けられ、この複数本の中には互いに太さの異なるものが存在することを特徴とする請求項３に記載のポンプシステム。
5. 前記筐体の上部には前記ポンプを制御する制御部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかの一項に記載のポンプシステム。
6. 締結された複数枚の金属板を有し、
   前記複数枚の金属板は、長尺状の基板と、当該基板の短手方向の両端から当該基板の一方の面方向に延出した延出板とを有する半柱状部材を備え、
   ２つの前記半柱状部材が一方の内側に他方が配置されて柱状部材をなし、当該柱状部材の径方向断面形状は異なる前記半柱状部材の前記延出板同士で２層構造をなしていて、
   少なくとも一台のポンプが搭載されることを特徴とするポンプ用筐体。

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