(57)【要約】      （修正有）【課題】盤内温度の異常を低コストで精度良く検出する電気機器の盤を提供する。【解決手段】筺体の前扉３５の流入口３７にはエアフィルタアセンブリ４６が取り付けられている。このエアフィルタアセンブリ４６と冷却対象のユニットとの間には保護カバー４２が配置されている。この保護カバー４２には流入口３７に連通する通気口４３が形成され、保護カバー４２の手前には中空管４９が配置され、中空管４９には盤前方側と盤内側とに貫通孔４９ａが形成されている。この中空管４９内の圧力は圧力計で測定され、測定された中空管４９内の圧力が事前設定の範囲を外れていれば冷却機能の異常を判定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却対象を筺体に収納し、前記筺体の扉に形成された流入口から冷却風を取り入れて冷却対象を冷却する電気機器の盤であって、
前記流入口に取り付けられたエアフィルタと、
前記冷却対象と前記エアフィルタとの間に配置され、前記流入口に連通する通気口が形成された保護カバーと、
前記エアフィルタと前記通気口との間の風路に配置され、少なくとも前記エアフィルタ側に複数の貫通孔が形成された中空管と、
前記中空管内の圧力を測定する圧力計と、を備え、
前記圧力計の測定した前記中空管内の圧力が、事前に設定された範囲を外れていれば前記冷却の異常を判定する
ことを特徴とする電気機器の盤。
【請求項２】
前記エアフィルタは、エアフィルタ本体の外周部をフレーム状のエアフィルタ押え間に介装したエアフィルタアセンブリにより構成され、
前記エアフィルタアセンブリは、前記流入口の周囲に固定されるフレーム状のエアフィルタアセンブリ支持部に支持されて取り付けられ、
前記エアフィルタアセンブリ支持部と前記エアフィルタアセンブリとの間を第１のパッキンでシールする一方、
前記エアフィルタアセンブリ支持部と前記通気口の周囲との間を第２のパッキンでシールし、
前記エアフィルタアセンブリ支持部内に前記風路を形成したことを特徴とする請求項１記載の電気機器の盤。
【請求項３】
前記貫通孔は、
前記エアフィルタ側と、
前記エアフィルタの反対側と、
に形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電気機器の盤。
【請求項４】
前記風路に一対の中空管を近接配置し、
一方の前記中空管を前記エアフィルタ側に配置し、
他方の前記中空管を前記エアフィルタの反対側に配置し、
一方の前記中空管の前記エアフィルタ側に前記貫通孔が形成され、
他方の前記中空管の前記エアフィルタの反対側に前記貫通孔が形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の電気機器の盤。
【請求項５】
前記通気口は、複数の通気孔を幅方向に配列して構成され、
複数の前記中空管をそれぞれ前記通気孔の前記エアフィルタ側に配置し、
前記中空管を直列または並列に接続したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の電気機器の盤。
【請求項６】
前記通気口は、複数の通気孔を幅方向に配列して構成され、
複数の前記一対の中空管をそれぞれ前記通気孔の前記エアフィルタ側に配置し、
一方の前記中空管群および他方の前記中空管群を直列または並列に接続したことを特徴とする請求項４記載の電気機器の盤。
【請求項７】
複数の前記中空管と、
前記中空管間の差圧を測定する差圧式圧力計と、
を備えることを特徴とする請求項４または５記載の電気機器の盤。
【請求項８】
前記圧力計の測定した圧力値と事前設定の標高値とに基づき前記異常を判定することを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の電気機器の盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筺体の内部に配置された発熱体の電気部品を送風により冷却する電気機器の盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換装置などの盤内には複数のユニットが配置され、ＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの発熱部品を搭載した各ユニットを盤天井などに配置されたファンにより強制的に風冷する盤の構造が公知となっている。この盤の構造を特許文献１〜３に基づき説明する。
【０００３】
（１）特許文献１では、図１２に示すように、配電盤１の冷却ファン２を回転させると冷却風が吸気孔３から盤内に吸気される。ここで吸気された冷却風は、各風案内部４にガイドされつつヒートシンク５内を通流してトランジスタモジュール７を冷却し、風洞６で合流して排気孔１ａから排出される。
【０００４】
（２）特許文献２では、図１３に示すように、盤１１内に配置された各ユニット１２〜１５の背面に仕切板１７を垂直方向に設ける。この仕切板１７により盤１１の筺体内を盤前面側Ｆの空間（第１の空間）と、盤後面側Ｂの空間（第２の空間）とに区分する。
【０００５】
ここでは前面の吸気孔Ｋｉから第１の空間に取り込まれた冷却風は、開口部Ｋ１〜Ｋ４に向かって流れる。このとき冷却風は、ユニット１２〜１５を通過する際に冷却フィン１９を冷却する。その後、前記冷却風は、開口部Ｋ１〜Ｋ４により第２の空間に流入し、冷却ファン１８から排気される。
【０００６】
（３）特許文献３では、図１４（ａ）（ｂ）に示すように、盤２１内に配置されたセルユニット２４の背面に仕切板２７を設ける。この仕切板２７により盤２１内を開閉扉２３ａ，２３ｂ側（盤前面側Ｆ）の空間（第１の空間）と、盤ダクト２２側（盤後面側Ｂ）の空間（第２の空間）とに区分する。ここでは冷却ファンの作動により開閉扉２３ａ，２３ｂの吸気口２３から冷却風が取り込まれ、取り込まれた冷却風はセルユニット２４を冷却し、盤ダクト２２を経由して排気される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−２３６１８
【特許文献２】特開２０１６−１９３２４
【特許文献３】特開２０１６−９２３４１
【特許文献４】特開２００７−２６６０８７
【特許文献５】特開２００４−３４７３８９
【特許文献６】特開２００６−４６０７１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１〜３などの従来例は、前述のように盤１，１１，２１内の冷却対象７，１２〜１５，２４を送風により冷却しているものの、以下の問題が生じるおそれがある。
【０００９】
すなわち、通常、防塵などの目的で吸気孔３，吸気孔Ｋｉ，吸気口２３などの空気流入口にはエアフィルタが設けられることが多い。ところが、冷却を継続していくことでエアフィルタの目詰まりや、ファンの送風機能が低下する場合がある。この場合には冷却風量が減少するため、盤内部の冷却対象７，１２〜１５，２４の温度が上昇し、故障の原因となるおそれがある。
【００１０】
そこで、特許文献４のように空気流入口に風速センサを設ける技術が提案されているものの、風速センサ設置の具体的方法は記載されていない。また、風速センサの設置だけでは、該風速センサ周囲の居所的な冷却風量しか検出できず、盤内温度の異常検出の精度を期待できない。一方、風速センサの設置数を増加させれば異常検出の精度は向上するものの、コストの抑制が難しくなる。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題を解決するためになされ、盤内温度の異常を低コストで精度良く検出することを解決課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、冷却対象を筺体に収納し、前記筺体の扉に形成された流入口から冷却風を取り入れて冷却対象を冷却する電気機器の盤であって、
前記流入口に取り付けられたエアフィルタと、
前記冷却対象と前記エアフィルタとの間に配置され、前記流入口に連通する通気口が形成された保護カバーと、
前記エアフィルタと前記通気口との間の風路に配置され、少なくとも前記エアフィルタ側に複数の貫通孔が形成された中空管と、
前記中空管内の圧力を測定する圧力計と、を備え、
前記圧力計の測定した前記中空管内の圧力が、事前に設定された範囲を外れていれば前記冷却の異常を判定することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、盤内温度の異常を低コストで精度良く検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る電気器の盤の正面図。
【図２】同  盤の一部分解斜視図。
【図３】同  エアフィルタアッセンブリの構成図。
【図４】実施例１に係る中空管の配置を示す盤の横断面図。
【図５】図４のＰ部の拡大図。
【図６】図４のＱ部の拡大図。
【図７】（ａ）は中空管の上端に中空チューブを接続させた状態を示す部分図、（ｂ）は中空管の下端形状を示す部分図。
【図８】実施例２に係る中空管の配置を示す部分斜視図。
【図９】同  拡大横断面図。
【図１０】（ａ）は実施例３に係る中空管の直列接続を示す部分斜視図、（ｂ）は同並列接続を示す部分斜視図。
【図１１】実施例４の差圧式圧力計の構成図。
【図１２】特許文献１の盤構造を示す縦断面図。
【図１３】特許文献２の盤構造を示す縦断面図。
【図１４】（ａ）は特許文献３のセルユニット未装着時の盤内を示す正面図、（ｂ）は同盤内のエアフロー図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係る電気機器の盤を説明する。この盤は、筺体の内部に配置された冷却対象の発熱体（電気部品）を冷却する冷却風の風圧を検知し、該冷却風の異常を判定する。
【００１６】
≪構成例≫
図１〜図３に基づき前記盤の全体構成を説明する。ここで図１中の盤３１は、略直方体状のボックス型を呈した筺体３２と、筺体３２内に配置される複数のユニット３３（図４参照）と、筺体３２の上部に配置されて筺体３２内の空気を強制的に排出するための送風機３４とを備えている。
【００１７】
この筺体３２の正面側（前面側）には前扉３５がヒンジ３６を介して開閉自在に軸支されている。この前扉３５には上下一対の流入口３７，３８が形成され、各流入口３７，３８は略長方形状の開口部として形成され、各流入口３７，３８内には表面カバー３９，４０が取り付けられている。
【００１８】
また、ユニット３３は、電力変換装置用であって例えば１ＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）などの発熱部品が搭載されている。ここでは図２に示すように、流入口３７，３８から筺体３２内に取り込まれた冷却風を導入するダクト４１が各ユニット３３に取り付けられている。
【００１９】
具体的には図２に示すように、前扉３５と各ダクト４１との間には略長方形状の保護カバー４２が介装され、筺体３２内を盤内側Ｉと盤前面側Ｆとに仕切っている。なお、図２は、流入口３７側の構成を示しているが、流入口３８についても同様に構成されているものとする。
【００２０】
（１）盤内側Ｉの構成
まず、盤内側Ｉの構成を説明する。ここでは保護カバー４２には四つの通気口４３が上下方向に等間隔に形成され、各通気口４３は複数の長孔状の通気孔４３ａ（図５参照）を幅方向に配列して構成されている。
【００２１】
また、各通気口４３は、保護カバー４２の流入口３７に応じた範囲内に配置され、流入口３７およびダクト４１と連通する。この保護カバー４２の裏面、即ちダクト４１との対向面には４つのパッキン４５が接着により固定されている。
【００２２】
したがって、保護カバー４２の盤３１への取付時にはパッキン４５をダクト４１の開口端部４１ａに押し付けてねじ止めなどで固定すればよい。これにより各通気口４３の周囲と各ダクト４１の開口端部４１ａとの間がパッキン４５でシールされる。
【００２３】
（２）盤前面側の構成
つぎに盤前面側Ｆの構成を説明する。ここでは流入口３７にはエアフィルタアセンブリ４６が、前扉３５の盤内側Ｉからエアフィルタアセンブリ支持部４７に支持されて取り付けられている。
【００２４】
このエアフィルタアセンブリ４６は、図３に示すように、長方形状のエアフィルタ本体４６ａと、エアフィルタ本体４６ａの外周部４６ｄを介装するフレーム状のエアフィルタ押え４６ｂ，４６ｃとを備え、エアフィルタ本体４６ａの前面（盤前面側Ｆ）に表面カバー４０が配置されている。
【００２５】
前記押え４６ｂの外周部４６ｅは、図４および図５に示すように、横断面クランク状に折曲形成され、段差部４６ｇを有している。この段差部４６ｇ内にエアフィルタ本体４６ａの外周部４６ｄを嵌め込んで、前記押え４６ｃを当てて加圧した状態のまま取外し可能な手段（ねじ止めなど）によって両者４６ｂ，４６ｃが固定されている。
【００２６】
この構成によれば、盤前面側Ｆから表面カバー４０とエアフィルタ押え４６ｂとを取り外せばエアフィルタ本体４６ａを交換することができる。その結果、前扉３５を閉じた状態のまま前扉３５を開けることなく、エアフィルタ本体４６ａの交換が可能となる。
【００２７】
エアフィルタアセンブリ支持部４７は、図２に示すように、一対のフレーム状のエアフィルタアセンブリ支持部４７ａ，４７ｂを主体に構成されている。この支持部４７ａは、図５に示すように、前扉３５の流入口３７周囲に固定される。一方、前記支持部４７ｂは、前記支持部４７ａ内に嵌め込んで取り付けられ、エアフィルタアセンブリ４６を盤内側Ｉから支持している。
【００２８】
また、前記支持部４７ｂは、前記押え４６ｃを支持する支持片４７ｅにパッキン４７ｃが接着などにより固定されている一方、保護カバー４２側にはパッキン４７ｄが同じく接着などにより固定されている。このパッキン４７ｃの内寸（幅×高さ）は、前記支持部４７ｂと略同寸法に形成され、かつ通気口４３群を内部に配置可能な寸法に形成されている。
【００２９】
この構成によれば、前記支持部４７が、流入口３７から通気口４３群までの風路を構成することとなる。このとき前記押え４６ｃと前記支持片４７ｅとの間がパッキン４７ｃでシールされる一方、通気口４３群の周囲がパッキン４７ｄでシールされる。
【００３０】
これにより前記風路が密閉状態となるため、冷却風漏れが低減され、この点で筺体３２には冷却風の空気漏れを防ぐ盤構造が施されている。また、前記風路内には、図２に示すように、ユニット３３を冷却する冷却風の風圧を検知する中空管４９が配置されている。以下、中空管４９を実施例に基づき説明する。
【００３１】
≪実施例１≫
まず、中空管４９の実施例１を説明する。この中空管４９は、保護カバー４２の手前（盤前面側Ｆ）に配置され、図示省略のラッチバンドで保護カバー４２に取り付けられている。この保護カバー４２には、図２に示すように、通気口４３を縦断するスリット４８が形成され、該スリット４８により通気孔３ａ群が左右に対称に配置されている。
【００３２】
この中空管４９は、図６に示すように、同列に配置された通気孔４３ａ／スリット４８の手前に直立に配置され、エアフィルタアセンブリ４６側の貫通孔４９ａとエアフィルタアセンブリ４６の反対側の貫通孔４９ｂとを有している。具体的には貫通孔４９ａは中空管４９の軸中心から盤前面側Ｆに向かって形成されている一方、貫通孔４９ｂは前記軸中心から盤内側Ｉに向かって形成され、それぞれが周方向の１８０度の位置に形成されている。
【００３３】
また、両貫通孔４９ａ，４９ｂは、通気口４３の位置に応じて中空管４９の上下方向の４カ所に形成されている。この貫通孔４９ａにより中空管４９内に冷却風が流入し、中空管４９内の空気を圧縮する矢印Ｘ方向の圧力（圧縮力，正の圧力）が生じる。一方、貫通孔４９ｂにより中空管４９から盤内側Ｉ方向に冷却風が流出し、矢印Ｙ方向の圧力（引張圧力，負の圧力）が生じ、中空管４９内の圧力が変動する。なお、中空管４９は、貫通孔４９ｂを塞ぐことないように通気孔４３ａ／スリット４８と貫通孔４９ｂが連通するように配置される。
【００３４】
さらに中空管４９の上端部には、図７（ａ）に示すように中空チューブ５１の一端部が接続されている一方、中空管４９の下端部は、図７（ｂ）に示すように蓋５１ａで閉塞され、中空チューブ５１の他端部は図示省略の圧力計に接続されている。この圧力計は、中空管４９が取り付けられている保護カバー４２と離れた位置に設置する事が好ましい。なお、図７（ａ）（ｂ）は、共にスリット５８に沿って中空管４９を設置した状態を示しているが、通気口４３の通気孔４３ａに沿って配置した場合も同様とする。
【００３５】
そして、前記圧力計により中空管４９内の圧力、即ち冷却風の風量に相当する風圧の値を計測する。ここで計測された値が事前に設定された基準値の範囲を外れていれば、冷却機能の異常と判定する。これによりエアフィルタ本体４６ａの目詰まりや、送風機３４の送風機能の低下など送風機能の異常を検出することが可能となる。
【００３６】
この判定は、前記圧力計自身で行ってもよく、あるいは前記圧力計から圧力値を信号伝達された制御器で行ってもよい。例えば前記圧力計が簡易なタイプであれば接線信号を端子出力し、前記制御器の信号端子にて信号を受け取って異常を検出することができる。
【００３７】
また、前記圧力計は、圧力値の計測機能を持つデジタル計測器でもよく、ダイヤフラムなどの所定の圧力以上のときに機械的に動作する接点を持つタイプでもよい。なお、風圧の計測箇所と圧力計との間に中空チューブ５１を接続して風圧を計測する特許文献５の技術を用いることもできる。
【００３８】
このように構成された中空管４９によれば、両貫通孔４９ａ，４９ｂが複数個所に形成されているため、盤３１内の冷却風の風圧を平均的に計測することができる。
【００３９】
ここで例えばエアフィルタ本体４６ａの局部的な目詰まりに起因する冷却風の局部的な風圧低下は、盤３１内のユニット（発熱体）３３の温度上昇への影響度は低い。これに対して中空管４９は、前述のように複数個所の貫通孔４９ａ，４９ｂから計測された風圧の平均値を用いての異常判定をできるため、温度異常の検出精度が向上する。
【００４０】
仮に中空管４９を用いずに平均風圧を計測しようとすれば、複数の風圧センサを盤３１内の上下方向に設ける必要があり、高コストとなるおそれがある。この点について中空管４９によれば、低コストで精度の良い異常判定を行える効果が得られる。
【００４１】
≪実施例２≫
つぎに図８および図９に基づき中空管４９の実施例２を説明する。ここでは一対の中空管４９−１，４９−２を前記風路内に近接配置している。なお、図８および図９には、中空管４９−１，１９−２をスリット４８の手前に縦列（二列）に配置した状態が示されているが、実施例１と同様に同列の通気孔４３ａに手前に配置することもできるものとする。
【００４２】
具体的には盤前面側Ｆに中空管４９−１が配置されている一方、盤内側Ｉに中空管４９−２が配置されている。この中空管４９−１の外周部５０の盤前面側Ｆに貫通孔４９ａが形成され、中空管４９−２の外周部５０の盤内側Ｉに貫通孔４９ｂが形成されている。これにより中空管４９−１には貫通孔４９ａを通じて前記矢印Ｘ方向の圧力が生じ、中空管４９−２には貫通孔４９ｂを通じて前記矢印Ｙ方向の圧力が生じる。
【００４３】
このとき中空管４９−１，４９−２の上端部には、それぞれ個別に中空チューブ５１の一端部が接続され、前記圧力計により前記各圧力が個々に計測されている。この計測結果の差圧を冷却風の風量に相当する風圧の値として算出する。算出された値が事前に設定された基準値の範囲を外れていれば、実施例１と同じく、冷却機能の異常と判定する。
【００４４】
ここで貫通孔４９ａ，４９ｂは、両中空管４９−１，４９−２の上下方向の複数位置にそれぞれ形成されるため、実施例１と同様に盤３１内の冷却風の風圧を平均的に計測することができる。これにより実施例２でも、低コストで精度の良い異常判定を行える効果が得られる。
【００４５】
≪実施例３≫
図１０に基づき実施例３を説明する。ここでは実施例１の複数の中空管４９を用意し、それぞれを直列／並列に接続している。
【００４６】
図１０（ａ）は、三本の中空管４９を直列に接続した状態を示し、左側Ｌに配置された中空管４９の下端部に蓋５１ａが施されている一方、左側Ｌの中空管４９と中央の中空管４９の上端部とが中空チューブ５１で接続されている。この中央の中空管４９の下端部と右側Ｒに配置された中空管４９の下端部とが中空チューブ５１で接続され、右側Ｒの中空管４９の上端部が中空チューブ５１を介して前記圧力計に接続されている。
【００４７】
図１０（ｂ）は、三本の中空管４９を並列に接続した状態を示し、各中空管４９の上端部同士および下端部同士が中空チューブ５１により接続されている。また、右側Ｒの中空管４９の上端部は、中空チューブ５１を介して前記圧力計に接続されている。
【００４８】
このように直列／並列に中空管４９群を接続すれば、中空管４９数に対する前記圧力計数を減少させることができる。また、前記風路に複数の中空管４９を設けて平均圧力を取得すれば、よりエアフィルタ本体４６ａの面形状に近い計測ができ、エアフィルタ劣化を判別し易くなる効果が得られる。
【００４９】
なお、実施例２に示す中空管４９−１，４９−２のそれぞれを直列／並列に接続してもよい。この場合には中空管４９−１群から圧縮圧力を計測する一方、中空管４９−２群から引張圧力を計測すれば、より平均に近い風量の風圧が得られる。
【００５０】
≪実施例４≫
実施例４では、前記圧力計に二つの圧力を比較する図１１の差圧式圧力計５２を用いている。具体的には二本の中空管４９にそれぞれの一端部が接続された各中空チューブ５１の他端部を差圧式圧力計５２の圧力ポート５３に接続し、差圧値に基づく冷却風の異常判定を行う。これにより圧力計の個数を増やすことなく、部分的かつ突発的なエアフィルタ本体４６ａの目詰まり検出に効果が得られる。
【００５１】
例えば図９に示す矢印Ｘ方向の圧縮力，矢印Ｙ方向の引張圧力をそれぞれ圧力ポート５３に入力して比較してもよい。また、図１０（ａ）（ｂ）中の各中空管４９を中空チューブ５１で直列／並列に接続することなく、二本の中空管４９内の圧力を圧力ポート５３にそれぞれ入力して比較してもよい。
【００５２】
この比較の結果、圧力差がある場合には一方の中空管４９側のエアフィルタ本体４６ａに目詰まりがあることを検知できる。これにより二本の中空管４９の圧力差を一つの差圧式圧力計５２で計測でき、この点で圧力計の必要個数を削減できる。
【００５３】
≪実施例５≫
実施例５では、前記圧力計の測定した圧力値と事前設定の標高値とに基づき冷却機能の異常を判定する。すなわち、冷却風に相当する風圧は風量だけではなく、標高にも依存することから、標高差ごとに閾値の異なる図示省略の圧力異常テーブルを作成する。ここで作成された圧力異常テーブルを参照することで標高差の影響を受けずに冷却機能の異常を判定することができる。その際の標高変化による補正には例えば特許文献６の推定技術を用いることができる。
【００５４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、各請求項に記載された範囲内で変形して実施することができる。例えば中空管４９に貫通孔４９ｂを形成することなく、貫通孔４９ａだけを形成してもよい。
【００５５】
この場合には矢印Ｙ方向の引張圧力は検知できないものの、貫通孔４９ａを通じて冷却風の風量に相当する矢印Ｘ方向の圧縮力を検知できるため、冷却機能の異常判定が可能である。
【符号の説明】
【００５６】
３１…盤
３２…筺体
３３…ユニット（冷却対象）
３７，３８…流入口
４２…保護カバー
４３…通気口
４６…エアフィルタアッセンブリ（エアフィルタ）
４７…エアフィルタアセンブリ支持部
４９…中空管（中空部材）
４９ａ，４９ｂ…貫通孔
４７ｃ，４７ｄ…パッキン（第１のパッキン，第２のパッキン）
５１…中空チューブ（チューブ）
５２…差圧式圧力計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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