(57)【要約】【課題】サイリスタスタックが横置きの状態でのサイリスタ素子の容易な交換を可能とする、安価なサイリスタ素子交換用の治具を提供する。【解決手段】この治具は、サイリスタ素子１０１〜１０４および冷却フィン１１１〜１１８を積層した積層体と、積層方向に積層体を押圧するセンターボルト１３２とを備えるサイリスタスタックの、サイリスタ素子１０３を交換するための治具である。治具は、積層体の側面において、冷却フィン１１４，１１５に固定されている連結部材５０と、冷却フィン１１６，１１７に固定されている連結部材７０とを備える。また治具は、積層体の積層方向における連結部材５０，７０の間隔を一定に保つボルト６５およびナット６５ｂと、積層体の積層方向における連結部材５０，７０の間隔を変化させるボルト６１，６２を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のサイリスタ素子および前記サイリスタ素子で発生する熱を外部に放熱する複数の冷却フィンを交互に積層した積層体と、前記積層体の積層方向に前記積層体を押圧する押圧部とを備えるサイリスタスタックの、前記サイリスタ素子を交換するための治具であって、
前記積層体の側面において前記冷却フィンに固定された複数の連結部材と、
前記積層体の積層方向における複数の前記連結部材の間隔を一定に保つピッチ保持部材と、
前記積層体の積層方向における複数の前記連結部材の間隔を変化させるピッチ変更部材とを備える、治具。
【請求項２】
前記連結部材は、前記積層体の積層方向に沿って延在するプレート部と、前記プレート部の延在方向と交差する方向に立設されたフランジ部とを含む、請求項１に記載の治具。
【請求項３】
前記ピッチ変更部材は、前記連結部材に螺合される螺合部材を含む、請求項１または請求項２に記載の治具。
【請求項４】
前記サイリスタスタックは、前記積層体の積層方向を略水平方向として配置され、
前記ピッチ変更部材を用いて前記連結部材の間隔を広げることによって前記積層体の積層方向における複数の前記冷却フィンの間隔を広げ、重力の作用により前記サイリスタ素子を下方へ移動させる、請求項１から請求項３のいずれかに記載の治具。
【請求項５】
前記冷却フィンの間隔を広げたときに下方へ移動する前記サイリスタ素子を受け止める素子受け部をさらに備える、請求項４に記載の治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は治具に関し、特に、たとえば直流送電または周波数変換などに用いられるサイリスタ装置のサイリスタスタックにおいて、サイリスタスタックを構成するサイリスタ素子を交換するための治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にサイリスタ装置は、サイリスタスタックと呼ばれるユニットを複数台搭載することにより構成されている。サイリスタスタックは、複数のサイリスタ素子およびサイリスタ素子で発生する熱を外部に放熱する複数の冷却フィンを交互に積層した積層体と、積層体の積層方向に積層体を押圧する押圧部とを備える。サイリスタスタックには、上記積層体の積層方向が鉛直方向に沿うように配置された縦置きタイプと、積層方向が水平方向に沿うように配置された横置きタイプとがある。
【０００３】
横置きのサイリスタスタックでは、故障時などサイリスタ素子を交換する際に、押圧部が積層体に作用する押圧力を解除すると、サイリスタ素子または冷却フィンが分解されて落下する場合があった。そのため従来、横置きのサイリスタスタックのサイリスタ素子を交換する場合には、サイリスタスタックをサイリスタ装置本体から取り外し、かつサイリスタスタックを立てて縦置きの状態にした上で、分解を行ないサイリスタ素子の交換を行なっていた。
【０００４】
ところで、サイリスタ装置は、主として電力系統の一部を担うため、事故が発生したときの停電時間や点検時の停電時間が短いこと、すなわち復旧時間が短いことが望まれる。サイリスタスタックをサイリスタ装置本体から取り外してサイリスタ素子の交換を行なうと、交換作業に時間を要し、停電時間が長くなる。また、近年サイリスタスタックの大容量化に伴い重量も増加し、サイリスタスタックの取り外しの作業性が悪化して保守作業に時間を有し、停電時間が一層長くなるという問題があった。
【０００５】
そのため従来、横置き状態でサイリスタスタックのサイリスタ素子の交換を可能とする治具が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−９２７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に提案されている治具は、サイリスタ素子、冷却フィンおよび絶縁スペーサの各々を嵌着して懸架させる懸架治具を備えるものであるが、この懸架治具を複雑な形状に加工する必要があり、治具が高価になるという問題があった。
【０００７】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、サイリスタスタックが横置きの状態でのサイリスタ素子の容易な交換を可能とし、かつ安価な、サイリスタ素子交換用の治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る治具は、複数のサイリスタ素子およびサイリスタ素子で発生する熱を外部に放熱する複数の冷却フィンを交互に積層した積層体と、積層体の積層方向に積層体を押圧する押圧部とを備えるサイリスタスタックの、サイリスタ素子を交換するための治具である。治具は、複数の連結部材と、ピッチ保持部材と、ピッチ変更部材とを備える。連結部材は、積層体の側面において、冷却フィンに固定されている。ピッチ保持部材は、積層体の積層方向における複数の連結部材の間隔を一定に保つ。ピッチ変更部材は、積層体の積層方向における複数の連結部材の間隔を変化させる。
【０００９】
また、連結部材は、積層体の積層方向に沿って延在するプレート部と、プレート部の延在方向と交差する方向に立設されたフランジ部とを含んでもよい。
【００１０】
また、ピッチ変更部材は、連結部材に螺合される螺合部材を含んでもよい。
また、サイリスタスタックは積層体の積層方向を略水平方向として配置されており、治具は、ピッチ変更部材を用いて連結部材の間隔を広げることによって積層体の積層方向における複数の冷却フィンの間隔を広げ、重力の作用によりサイリスタ素子を下方へ移動させてもよい。
【００１１】
また治具は、冷却フィンの間隔を広げたときに下方へ移動するサイリスタ素子を受け止める、素子受け部をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の治具によると、サイリスタ素子と冷却フィンとの積層体に治具を取り付け、交換対象でないサイリスタ素子を挟持する冷却フィン間の隙間寸法をピッチ保持部材によって一定に保ちながら、交換対象のサイリスタ素子を挟持する冷却フィン間の隙間寸法のみを変化させることができる。したがって、横置きのサイリスタスタックのサイリスタ素子を容易に交換することができる。かつ、治具の構造自体が複雑ではないため、安価な治具を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。
【００１４】
なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。
【００１５】
図１は、サイリスタスタックの斜視図である。図２は、図１に示すサイリスタスタックの部品構成図である。図３はサイリスタスタックの正面図、図４はサイリスタスタックの平面図、図５はサイリスタスタックの左側面図である。まず図１〜図５を参照して、本発明に係る治具を用いてサイリスタ素子１０１〜１０４の交換を行なう、サイリスタスタック１００の構成について説明する。
【００１６】
図１〜図５に示すように、サイリスタスタック１００は、積層体１１０を備える。積層体１１０は、複数の概略円盤状のサイリスタ素子１０１〜１０４と、複数の概略矩形箱状の冷却フィン１１１〜１１８とを互いに密接させて交互に積層して形成されている。サイリスタスタック１００は、積層体１１０の積層方向を水平方向として配置された、横置きタイプのサイリスタスタックである。サイリスタ素子１０１〜１０４は、外部から間接または直接与えられた光または電気信号により、電流をＯＮ／ＯＦＦさせる。
【００１７】
冷却フィン１１１〜１１８は、通電時にサイリスタ素子１０１〜１０４で発生する熱を外部に放熱する。冷却フィン１１１〜１１８は、外殻を成す断面形状矩形の底のない筒部の内側に複数のフィン体が配置され、筒部の内部に送風されてフィン体から熱を放出する、空冷式の冷却部材である。なお冷却フィン１１１〜１１８は、空冷式に限られず、たとえば水冷式の冷却フィン１１１〜１１８を設けてもよい。
【００１８】
積層体１１０の積層方向の両端部には、板状に形成された押さえ板としての一対のクランパ１２１，１２３が、対向して配設されている。絶縁材料で棒状に作製された絶縁棒としての一対の絶縁ロッド１４８，１５０は、積層体１１０を挟んで互いに平行に、積層体１１０の積層方向に配設されている。クランパ１２１と積層体１１０との間には、板状に形成された押さえ板としてのクランパ１２２が配設されている。図１に示すサイリスタスタック１００の組立状態において、絶縁ロッド１４８，１５０の一方端は、クランパ１２３に穿設された孔１２３ａ，１２３ｂをそれぞれ貫通する。
【００１９】
絶縁ロッド１４８の他方端は、クランパ１２２に穿設された孔１２２ａを貫通し、さらにクランパ１２１を貫通し、クランパ１２１に取り付けられたナット１３６，１３４によって固定され、冷却フィン１１１〜１１８の位置決めを行なっている。絶縁ロッド１５０の他方端は、クランパ１２２に穿設された孔１２２ｂを貫通し、さらにクランパ１２１を貫通し、クランパ１２１に取り付けられたナット１４０，１３８で締結されて固定され、冷却フィン１１１〜１１８の位置決めを行なっている。
【００２０】
クランパ１２２は、両端に穿設された孔１２２ａ，１２２ｂに絶縁ロッド１４８，１５０を貫通されて、絶縁ロッド１４８，１５０に沿って積層体１１０の積層方向に移動可能に配設されている。クランパ１２２は、クランパ１２１に対向する側の主面の中央部に直角に突設した、円筒状の突起１２２ｃを備える。突起１２２ｃは、クランパ１２１の中心にあけられた孔１２１ａに貫通されている。リング状の弾性部材である皿ばね１４２は、クランパ１２１とクランパ１２２との間に縮設されている。リング状の皿ばね１４２の中空部に突起１２２ｃが挿入されるように、皿ばね１４２は配置されている、クランパ１２２の突起１２２ｃは中空に形成されており、突起１２２ｃの内周面には、軸線方向に沿って雌ねじが刻設されている。
【００２１】
センターボルト１３２は、頭部１３２ａと、雄ねじが刻設された軸部１３２ｂとを有する、加圧ボルトである。センターボルト１３２は、その先端を積層体１１０方向に向けて、軸部１３２ｂの雄ねじを突起１２２ｃの雌ねじに螺着させ、クランパ１２２を貫通して配置されている。センターボルト１３２の軸部１３２ｂは、クランパ１２１を貫通してクランパ１２１の外側まで延び、軸部１３２ｂの後端に設けられた頭部１３２ａは、クランパ１２１の外側に位置している。またセンターボルト１３２の先端面１３２ｃは、凹面状、典型的には凹の球面状に形成されている。
【００２２】
クランパ１２２と積層体１１０との間には、クランパ１２２に対向する表面が凹の球面状に形成された球面座１４６が設けられている。球面座１４６の中央部には球状の鋼球１４４が回転可能に配置されている。センターボルト１３２の凹面状の先端面１３２ｃは、鋼球１４４に当接する。
【００２３】
球面座１４６の積層体１１０に対向する側の面と積層体１１０との間には、ブス１５２が配設されている。冷却フィン１１４，１１５の間には、ブス１５４が配設されている。また積層体１１０とクランパ１２３との間には、ブス１５６が配設されている。ブス１５２，１５４，１５６は、導電性材料で作成されている。クランパ１２３のブス１５６に対向する側の面には、当該面が突起した平面座１５８が形成されている。
【００２４】
クランパ１２１の外側面には、平板材が折り曲げられてＬ字状に形成されたブラケット１６０が配設されている。ブラケット１６０の下側には、絶縁材料で作成された碍子１６４，１６６が取り付けられている。クランパ１２３の外側面には、平板材が折り曲げられてＬ字状に形成されたブラケット１６２が配設されている。ブラケット１６２の下側には、絶縁材料で作成された碍子１６８，１７０が取り付けられている。碍子１６４，１６６，１６８，１７０は、サイリスタスタック１００が設置される設置面と接触する。碍子１６４，１６６，１６８，１７０は、当該設置面に対しサイリスタスタック１００を固定支持し、かつ設置面に対しサイリスタスタック１００を絶縁している。
【００２５】
上記の構成を備えるサイリスタスタック１００において、センターボルト１３２を時計回りに回すと、センターボルト１３２の軸部１３２ｂの雄ねじが突起１２２ｃの雌ねじに螺合し、クランパ１２２は図２中の右方向、すなわち積層体１１０へ近接する方向へ移動する。センターボルト１３２をクランパ１２２の突起１２２ｃへねじ込むにつれて、相対的にセンターボルト１３２は突起１２２ｃから外側へ突出する長さを短くし、ついにはセンターボルト１３２の頭部１３２ａが突起１２２ｃの先端部と当接する。
【００２６】
このとき突起１２２ｃの周囲に配置されたリング状の皿ばね１４２は、クランパ１２１およびクランパ１２２によって挟まれ、クランパ１２１，１２２の間で弾性変形する。弾性変形した皿ばね１４２が復元しようとする復元力が、クランパ１２２を介在させて積層体１１０に作用し、積層体１１０を図１中の右方向へ押圧する。複数のサイリスタ素子１０１〜１０４と複数の冷却フィン１１１〜１１８とは、皿ばね１４２の復元力によって両者が互いに密着するような圧接力を負荷されている。センターボルト１３２は、皿ばね１４２の復元力によって、積層体１１０を図１の右方向に押圧している。鋼球１４４によって、サイリスタ素子１０１〜１０４に与えられる圧接力は均一になっている。
【００２７】
一方、センターボルト１３２を反時計回りに回してゆるめると、クランパ１２２は図２の左方向に移動し、相対的にセンターボルト１３２はクランパ１２２から積層体１１０側へ突出する長さを短くし、ついには皿ばね１４２の復元力を積層体１１０に伝達しなくなる。さらにセンターボルト１３２をゆるめると、センターボルト１３２は図２の左方向にさらに移動し、センターボルト１３２の先端が鋼球１４４から完全に離間し、複数のサイリスタ素子１０１〜１０４と複数の冷却フィン１１１〜１１８とは、圧接力から解放される。センターボルト１３２とクランパ１２２とは、皿ばね１４２の復元力を積層体１１０に負荷して積層体１１０を積層方向に押圧したり、皿ばね１４２の復元力を解除したりする、押圧部を構成している。
【００２８】
次に、図１〜図５を参照して説明したサイリスタスタック１００のサイリスタ素子１０１〜１０４を交換するための、治具について説明する。図６は、サイリスタ素子を交換するための治具をサイリスタスタックに取り付けた状態を示す斜視図である。図７〜図１０は治具を取り付けられたサイリスタスタックの投影図であって、図７は正面図、図８は平面図、図９は左側面図、図１０は右側面図である。図６〜図１０を参照して、サイリスタスタック１００に固定された本発明の治具について説明する。
【００２９】
上述した通り、積層体１１０は、概略円盤状のサイリスタ素子１０１〜１０４と、概略矩形箱状の冷却フィン１１１〜１１８とが積層されて形成されている。積層体１１０の積層方向に対し直交する方向における、サイリスタ素子１０１〜１０４の断面形状は円形状であり、冷却フィン１１１〜１１８の断面形状は矩形状である。このサイリスタ素子１０１〜１０４の断面形状である円の直径は、冷却フィン１１１〜１１８の断面形状である矩形の短辺よりも、寸法が小さくなるように、積層体１１０は形成されている。冷却フィン１１１〜１１８の断面形状である矩形は、サイリスタ素子１０１〜１０４の断面形状である円を内包している。
【００３０】
つまり、冷却フィン１１１〜１１８の外面形状が、積層体１１０の外面形状を成しており、積層体１１０の積層方向に沿う冷却フィン１１１〜１１８の側面が、積層体１１０の側面を成している。ここで冷却フィン１１１〜１１８の側面とは、矩形箱状に形成された冷却フィン１１１〜１１８の外周面を形成する六面のうち、複数積層された冷却フィン１１１〜１１８の積層方向と平行であって、かつ、フィン体を冷却するための通気路を形成する相対向する二面と異なる面をいう。図１に示すサイリスタスタック１００では、図中手前側および奥側の二面が、箱状の冷却フィン１１１〜１１８の側面を形成する。
【００３１】
冷却フィン１１１の側面には、連結部材１０が固定されている。連結部材１０は、積層体１１０の側面において、冷却フィン１１１に固定されている。連結部材１０は、任意の固定手段を用いて、取り外し可能に冷却フィン１１１に固定することができる。たとえば冷却フィン１１１の側面に形成されたネジ穴に、連結部材１０を介在させてボルトを螺合させることによって、連結部材１０を冷却フィン１１１に固定することができる。
【００３２】
連結部材１０は、積層体１１０の積層方向に沿って延在するプレート部１１，１２と、プレート部１１，１２の延在方向と交差する方向、典型的には積層体１１０の積層方向に対し直交する方向に立設された、フランジ部１３，１４とを含む。フランジ部１３は、平板状のプレート部１１の端部の一部が曲げられて、プレート部１１に対して直交するように形成されている。フランジ部１４は、平板状のプレート部１２の端部の一部が曲げられて、プレート部１２に対して直交するように形成されている。
【００３３】
連結部材１０に隣接する連結部材３０は、冷却フィン１１２，１１３の側面に固定されている。連結部材３０は、プレート部３１と、プレート部３１の端部が曲げられて形成されたフランジ部３３，３５とを含む。また連結部材３０は、プレート部３２と、プレート部３２の端部が曲げられて形成されたフランジ部３４，３６とを含む。
【００３４】
フランジ部１３とフランジ部３３とが互いに対向するように、連結部材１０および連結部材３０は積層体１１０に取り付けられている。フランジ部１３の、フランジ部３３と対向する側の対向面には、固定ナット２１ａ，２２ａ，２５ａが設置されている。固定ナット２１ａ，２２ａ，２５ａが設置されている位置において、フランジ部１３には貫通孔が形成されている。この貫通孔を貫通して、ボルト２１，２２，２５がフランジ部１３に螺合されている。
【００３５】
ボルト２１，２２の先端部は、フランジ部３３の、フランジ部１３と対向する側の対向面に当接している。ボルト２１，２２は、図６に示す図左側から、フランジ部１３を貫通しフランジ部１３の対向面に固定された固定ナット２１ａ，２２ａに螺着する。先端部がフランジ部３３の対向面に当接するボルト２１，２２の、固定ナット２１ａ，２２ａへのボルト２１，２２へのねじ込み量を調整することにより、連結部材１０，３０間の距離を調整可能である。なお固定ナット２１ａ，２２ａは、溶接によりフランジ部１３に固定されるウエルドナットであってもよく、圧入によりフランジ部１３に固定される圧入ナットであってもよい。
【００３６】
ボルト２１，２２は、積層体１１０の積層方向における連結部材１０および連結部材３０の間隔を変化させる、ピッチ変更部材としての機能を有している。ピッチ変更部材は、連結部材１０のフランジ部１３を貫通し、フランジ部１３の対向面に固定された固定ナット２１ａ，２２ａに螺合されて、フランジ部１３に保持固定される、螺合部材としてのボルト２１，２２を含む。
【００３７】
一方、ボルト２５は、フランジ部３３に形成された貫通孔を貫通している。ボルト２５は、フランジ部１３およびフランジ部３３を連結するように、フランジ部１３，３３の両方を貫通して、連結部材１０と連結部材３０との間隔を定めている。ボルト２５は、フランジ部３３の上記対向面と反対側の裏面側において、ナット２５ｂによって、ワッシャ２７を介在させてフランジ部３３に固定されている。ナット２５ｂを用いてボルト２５をフランジ部３３に固定する位置を調整することにより、連結部材１０，３０間の距離が定められる。
【００３８】
ボルト２５がフランジ部１３およびフランジ部３３の両方に対して固定され、連結部材１０，３０間の距離が定められている。これにより、ボルト２１，２２のフランジ部１３へのねじ込み量を増加させて連結部材１０，３０の間隔を広げることを規制している。つまり、ボルト２５は、積層体１１０の積層方向における連結部材１０および連結部材３０の間隔を一定に保つ、ピッチ保持部材としての機能を有している。
【００３９】
連結部材１０は、矩形状の平板の端部を曲げ加工して形成することができる。連結部材１０の板厚は、治具の十分な強度を確保できる範囲で任意に設定することができる。またボルト２１，２２，２５は、大径であるほど連結部材１０を移動させるために必要な負荷を低減できる。たとえば、板厚３．２ｍｍの連結部材１０に対して、呼び径Ｍ１０のボルト２１，２２，２５を使用することができる。
【００４０】
フランジ部１３およびフランジ部３３をボルト２１，２２，２５によって連結する連結構造と同様の構造が、積層体１１０の両側面に配置された複数の連結部材１０，３０，５０，７０，９０を連結する連結構造に用いられている。隣接する連結部材同士を連結する連結構造は、上記の通り説明した連結部材１０，３０の連結構造と同じであるので、その説明は繰り返さない。
【００４１】
なお、図６〜図１０では、サイリスタスタック１００が台座９の上面に据え付けられている状態が図示されている。台座９にはローラが設けられており、台座９ごとサイリスタスタック１００を容易に移動させることが可能とされている。連結部材９０は、冷却フィン１１８の側面に加え、クランパ１２３の側面に対しても固定されている。そのため、センターボルト１３２による締め付け力が積層体１１０に作用していないときでも、積層体１１０をクランパ１２３によって保持することが可能であり、クランパ１２３に対する積層体１１０の位置決めが可能な構造とされている。
【００４２】
また、連結部材５０，７０の間の、サイリスタ素子１０３の下側には、素子受け具１が配設されている。図１１は、素子受け具の斜視図である。図１２は、素子受け具が設置された状態の治具を下方から見た拡大図である。図１１に示すように、素子受け具１は、２つの受け部２，３が組み合わされて形成されている。サイリスタ素子１０３と対向する受け部２，３の上面は、切欠き加工などが施されて、サイリスタ素子１０３の外周面形状に対応して、サイリスタ素子１０３を受け止められる形状に加工されている。素子受け具１は、交換対象のサイリスタ素子１０３を下方から支持できるように形成されている。
【００４３】
素子受け具１の受け部２，３には、軸部４，５がそれぞれ形成されている。素子受け具１が図６に示すようにサイリスタ素子１０３の下部に配置されるとき、軸部４はフランジ部５５およびフランジ部７３と係合し、軸部５はフランジ部５６およびフランジ部７４と係合する。受け部２が軸部４を回転軸として回動可能であるように、また受け部３が軸部５を回転軸として回動可能であるように、素子受け具１は連結部材５０，７０によって挟持されている。
【００４４】
素子受け具１の下部には、固定片６が配置されている。固定片６が受け部２，３の両方と係合している状態で、素子受け具１は図１１に示す形状を保持する。固定片６と、受け部２および受け部３の少なくともいずれか一方との係合が解除されると、受け部２が軸部４回りに回転し、受け部３が軸部５回りに回転して、素子受け具１は概略ハの字形状となる。
【００４５】
以下、本発明の治具を用いたサイリスタ素子１０３の交換過程について説明する。図１３〜図１６は、サイリスタ素子を交換する過程にあるサイリスタスタックを示す模式図である。図１３には、交換対象のサイリスタ素子１０３付近の、図６に示す治具を取り付けられたサイリスタスタック１００の一部が抽出されて図示されている。
【００４６】
図１３では、センターボルト１３２から押圧力が負荷されることにより、冷却フィン１１５、サイリスタ素子１０３、冷却フィン１１６は、互いに圧接されて密着している。ボルト６１，６２は、図左側からフランジ部５５を貫通して連結部材５０に固定されており、先端部はフランジ部７３に当接している。ボルト６５は、フランジ部５５，７３の双方に固定され、フランジ部５５およびフランジ部７３の間隔を定めている。素子受け具１の軸部４はフランジ部５５，７３に固定されており、軸部５はフランジ部５６，７４に固定されている。
【００４７】
図１３に示す状態から、センターボルト１３２を緩めて、冷却フィン１１５、サイリスタ素子１０３、冷却フィン１１６に作用していた圧接力を解除する。この状態では、各冷却フィン１１１〜１１８の側面に固定された治具によって、サイリスタ素子１０１〜１０４および冷却フィン１１１〜１１８の相対的な位置は維持されている。その後図１４に示すように、ボルト６５をフランジ部７３に固定していたナット６５ｂを取り外し、フランジ部７３に対するボルト６５の固定を解除して、フランジ部５５，７３間の距離を変更可能な状態とする。
【００４８】
この状態で、ボルト６１，６２をフランジ部５５にねじ込むように時計回りに回転させると、ボルト６１，６２の先端部がフランジ部７３を図右方向へ押圧する。ボルト６１，６２がフランジ部７３を押圧する押圧力の反作用によって、フランジ部５５には、フランジ部５５をフランジ部７３から離隔させる向きの力が作用する。連結部材５０に取り付けられた係止部としての固定ナット６１ａ，６２ａに、螺合部材としてのボルト６１，６２を螺着させ、このボルト６１，６２を回転させ固定ナット６１ａ，６２ａにねじ込むことにより、図１４中の白抜き矢印に示すように、フランジ部５５に対し図左向き方向の力を作用させる。このようにして、ピッチ変更部材としてのボルト６１，６２を用いて、積層体１１０の積層方向における連結部材５０，７０の間隔を広げることができる。
【００４９】
連結部材５０，７０間の距離が広げられると、連結部材５０が固定されている冷却フィン１１５と、連結部材７０が固定されている冷却フィン１１６との間の、積層体１１０の積層方向における距離も、連結部材５０，７０に随伴して広げられる。このとき、サイリスタ素子１０３に対し冷却フィン１１５，１１６から作用していた押圧力が解除され、サイリスタ素子１０３は、冷却フィン１１５，１１６間に挟持されなくなる。そのため、重力の作用により、サイリスタ素子１０３は下方へ移動する。冷却フィン１１５，１１６の間隔を広げて下方へ移動したサイリスタ素子１０３は、素子受け具１の上面に接触し、素子受け具１によって受け止められ保持されるので、サイリスタ素子１０３の落下および破損が防止されている。
【００５０】
交換対象のサイリスタ素子１０３を挟持する冷却フィン１１５，１１６間の隙間のみが広げられており、他の連結部材間の距離は不変である。他のサイリスタ素子１０１，１０２，１０４は、冷却フィン１１１〜１１８により挟持された状態を保っている。そのため、交換対象であるサイリスタ素子１０３のみを選択的に取り外すことができ、効率的なサイリスタ素子１０３の交換作業が可能とされている。かつ、交換対象でないサイリスタ素子１０１，１０２，１０４が落下して破損することを防止することができる。
【００５１】
続いて、図１５および図１６に示すように、固定片６と受け部２または受け部３との係合を解除し、素子受け具１の受け部２を軸部４回りに回転させ、受け部３を軸部５回りに回転させて、素子受け具１をハの字状の形状へと変化させる。このとき、素子受け具１によって保持されていたサイリスタ素子１０３は、図１６に示すようにさらに下方へ移動して、積層体１１０の下側に移動し、容易に取り外しが可能な状態となる。なお図１６は、図１５に示すサイリスタスタックを異なる角度から示す模式図である。
【００５２】
交換対象のサイリスタ素子１０３を積層体１１０から取り外し、別のサイリスタ素子を新たに冷却フィン１１５，１１６間へ配置して、積層体１１０へ組み込む。この状態からボルト６１，６２を緩め、ナット６５ｂをボルト６５に螺合させてフランジ部５５とフランジ部７３とを固定し、さらにセンターボルト１３２を締め付けて積層体１１０を圧接させる。その後、治具を積層体１１０から取り外すことにより、サイリスタ素子１０３の交換が完了する。
【００５３】
以上説明したように、本実施の形態の治具は、積層体１１０の側面において、冷却フィン１１４，１１５に固定されている連結部材５０と、冷却フィン１１６，１１７に固定されている連結部材７０とを備える。また治具は、積層体１１０の積層方向における連結部材５０，７０の間隔を一定に保つボルト６５およびナット６５ｂと、積層体１１０の積層方向における連結部材５０，７０の間隔を変化させるボルト６１，６２を備える。
【００５４】
このようにすれば、サイリスタ素子１０１〜１０４と冷却フィン１１１〜１１８との積層体１１０に治具を取り付け、交換対象でないサイリスタ素子１０１を挟持する冷却フィン１１１，１１２間の隙間寸法はボルト２５によって一定に保ち、交換対象のサイリスタ素子１０３を挟持する冷却フィン１１５，１１６間の隙間寸法のみをボルト６１，６２を操作して変化させることができる。したがって、サイリスタスタック１００が横置きの状態にてサイリスタ素子１０３を容易に交換することができる。かつ、治具の構造自体が複雑ではないため、安価な治具を提供することができる。
【００５５】
また、連結部材５０は、積層体１１０の積層方向に沿って延在するプレート部５１と、プレート部５１の延在方向と交差する方向に立設されたフランジ部５３，５５とを含む。このようにすれば、連結部材５０の強度を向上でき、積層体１１０の積層方向に作用する荷重に対して十分な強度を有する連結部材５０を提供することができる。
【００５６】
また、連結部材５０に螺合されるボルト６１，６２を用い、ボルト６１，６２のねじ込み量を調整することによって、簡単に連結部材５０，７０の間隔を変化させることができる。連結部材５０，７０の間隔を変化させるピッチ変更部材として、ボルト以外の、エアバッグなどの空気式ばね、ジャッキまたはやっとこを用いることも可能であるが、ボルトを用いるのが最も簡単であり、かつ安価である。連結部材５０にフランジ部５５が形成されているために、フランジ部５５を貫通させてボルト６１，６２を連結部材５０に螺合させて固定することができる。また連結部材７０に、フランジ部５５と対向するフランジ部７３が形成されているために、ボルト６１，６２の先端部にフランジ部５５を押圧させることにより、連結部材５０，７０の間隔を一層容易に変化させることができる。
【００５７】
また、サイリスタスタック１００は積層体１１０の積層方向を水平方向として配置されている、横置きタイプである。サイリスタ素子１０３を交換する際、ボルト６１，６２を用いて連結部材５０，７０の間隔を広げることによって、積層体１１０の積層方向における冷却フィン１１５，１１６の間隔を広げ、重力の作用によりサイリスタ素子１０３を下方へ移動させる。このようにすれば、交換対象のサイリスタ素子１０３を挟持する冷却フィン１１５，１１６の間隔を変化させる簡単な操作によって、積層体１１０からサイリスタ素子１０３を容易に取り外せる位置に、サイリスタ素子１０３を容易に移動させることができる。
【００５８】
また、治具は、冷却フィン１１５，１１６の間隔を広げたときに下方へ移動するサイリスタ素子１０３を受け止める、素子受け具１をさらに備える。このようにすれば、サイリスタ素子１０３を交換する際に、サイリスタ素子１０３が落下して破損や変形が発生することを抑制することができる。
【００５９】
これまでの説明においては、横置きタイプのサイリスタスタック１００に用いられる治具を例として説明したが、本発明の治具は、縦置きタイプのサイリスタスタックに適用することも可能である。従来、縦置きタイプのサイリスタスタックのサイリスタ素子を交換する場合、交換対象のサイリスタ素子の上部に配置されている積層体の各要素を、それぞれ一時的に支え板で保持するなどして落下を防ぐ必要があった。縦置きタイプのサイリスタスタックに本発明の治具を適用することにより、横置きタイプと同様に、交換対象のサイリスタ素子を挟持する一対の冷却フィンの間隔を選択的に変更できるので、効率よくサイリスタ素子の交換作業を行なうことができる。
【００６０】
またこれまでの説明においては、各連結部材１０，３０，５０，７０，９０のフランジ部に固定ナットが取り付けられており、この固定ナットにボルトを螺着させることによりボルトを連結部材に固定する例について説明した。ボルトを連結部材に固定する固定手段には、任意の手段を用いることができる。但し固定ナットを用いれば、ボルトの回転のみによりボルトを連結部材に固定でき、一層簡単にボルトを連結部材に固定できるので有利である。
【００６１】
また、冷却フィン１１５，１１６の間隔を広げたときにサイリスタ素子１０３を受け止めるために素子受け具１を設ける例について説明したが、重力の作用により下方へ移動するサイリスタ素子１０３を受け止め、取り外し容易な位置に交換対象のサイリスタ素子を移動できるものであれば、任意の構成の素子受け部を用いることが可能である。たとえば、台座９の一部が加工され、台座９と一体化された素子受け部が形成されてもよい。
【００６２】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】サイリスタスタックの斜視図である。
【図２】図１に示すサイリスタスタックの部品構成図である。
【図３】サイリスタスタックの正面図である。
【図４】サイリスタスタックの平面図である。
【図５】サイリスタスタックの左側面図である。
【図６】サイリスタ素子を交換するための治具をサイリスタスタックに取り付けた状態を示す斜視図である。
【図７】治具を取り付けられたサイリスタスタックの正面図である。
【図８】治具を取り付けられたサイリスタスタックの平面図である。
【図９】治具を取り付けられたサイリスタスタックの左側面図である。
【図１０】治具を取り付けられたサイリスタスタックの右側面図である。
【図１１】素子受け具の斜視図である。
【図１２】素子受け具が設置された状態の治具を下方から見た拡大図である。
【図１３】サイリスタ素子を交換する第一過程にあるサイリスタスタックを示す模式図である。
【図１４】サイリスタ素子を交換する第二過程にあるサイリスタスタックを示す模式図である。
【図１５】サイリスタ素子を交換する第三過程にあるサイリスタスタックを示す模式図である。
【図１６】図１５に示すサイリスタスタックを異なる角度から示す模式図である。
【符号の説明】
【００６４】
１  素子受け具、２，３  受け部、４，５  軸部、６  固定片、５０，７０  連結部材、５１  プレート部、５３，５５，７３  フランジ部、６１，６２，６５  ボルト、６１ａ，６２ａ  固定ナット、６５ｂ  ナット、１００  サイリスタスタック、１０１〜１０４  サイリスタ素子、１１０  積層体、１１１〜１１８  冷却フィン。
【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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【図１５】
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【図１６】
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