(57)【要約】【課題】従来の電力調整器は、放熱のために外気をスタック筐体内に取り入れる。しかし外気とともに取り入れられた粉塵がスタック筐体内のむき出しの回路や素子に付着し短絡や動作不良等を生じさせてしまうという問題があった。【解決手段】上記課題を解決するために、負荷対象への供給電力を調整し、交換型電子部品を備えたスイッチ回路と、スイッチ回路を収納するスタック筐体と、前記スイッチ回路を制御するための制御回路と、制御回路を収納する制御箱体と、制御箱体を少なくともその制御回路部分がスタック筺体内に位置するようにスタック筐体のメンテナンス開口に開閉自在に取付ける蝶番と、からなる電力調整器などを提供する。【選択図】図２
2014147233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷対象への供給電力を調整し、交換型電子部品を備えたスイッチ回路と、
スイッチ回路を収納するスタック筐体と、
前記スイッチ回路を制御するための制御回路と、
制御回路を収納する制御箱体と、
制御箱体を少なくともその制御回路部分がスタック筺体内に位置するようにスタック筐体のメンテナンス開口に開閉自在に取付ける蝶番と、
からなる電力調整器。
【請求項２】
制御箱体は、
制御箱体の制御回路のうち、スイッチ回路を動作させるための強電回路を収納する強電回路収納筐体と、
前記強電回路を制御するための弱電回路を収納し、強電回路収納筐体に入れ子構造にて着脱自在に取付けられる弱電回路収納筐体と、
からなる請求項１に記載の電力調整器。
【請求項３】
制御筐体の開き角度は、最大で略９０度である請求項１又は２に記載の電力調整器。
【請求項４】
制御箱体は、スタック筺体のメンテナンス開口を開状態とする位置にてメンテナンス開口正面位置から前記箱体の制御回路部分収納領域が、前記交換型電子部品の少なくとも一部を見通せるように配置されている請求項１から３のいずれか一に記載の電力調整器。
【請求項５】
スタック筺体は、制御箱体がメンテナンス開口を閉状態とする位置にて制御回路部分収納領域以外の制御箱体隣接領域にスイッチ回路部分が配置される請求項１から４のいずれか一に記載の電力調整器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヒータなどの負荷への供給電力を調整する電力調整器に関するものであり、とくに筐体の構造に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
ヒータなどの大電力負荷への供給電力の調整は、例えば、サイリスタなどのスイッチング素子を動作（ON−OFF）させ、電流が流れる時間（位相）を変化させることにより行っている（位相制御方法）。
【０００３】
従来の電力調整器の例を図９に示す。電力調整器は、サイリスタなどのスイッチング素子や大電流からの回路保護のためのヒューズなどにより構成されるスイッチ回路を収納するスタック筐体（０９０１）と、スイッチ回路を制御するための制御回路が備わる制御体（０９０２）と、サイリスタによる発熱を放出するための放熱フィン（０９０３）やスタック筐体内の熱を筐体外に逃がすための通風口（０９０４）や送風ファンなどから構成される。
【０００４】
図１０は、図９に示した電力調整器においてスタック筐体と制御部とを分離して示したものである。図示するように、制御体（１００２）の背面側、すなわちスタック筐体（１００１）の開口と向かい合う側には、制御のための素子、端子、基板などがむき出しの状態で配置されている。一方のスタック筐体においても、サイリスタやヒューズなどがむき出しの状態で配置される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−３４７７７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述したような従来の電力調整器には、以下のような問題がある。すなわち、制御体の回路が粉塵に晒されることによる短絡や動作不良等が生じることである。スタック筐体は、上記の通り放熱のための通風口及び送風ファンにより外気を流入させ通気を行う。しかしながら、係る通風口から外気とともに外界の粉塵をも筐体内に取り込んでしまうことになる。この粉塵が回路や素子に付着し、短絡や動作不良などを引き起こしてしまうという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そこで、上記課題を解決するために本発明において、以下の電力調整器を提供する。すなわち、第一の発明としては、負荷対象への供給電力を調整し、交換型電子部品を備えたスイッチ回路と、スイッチ回路を収納するスタック筐体と、前記スイッチ回路を制御するための制御回路と、制御回路を収納する制御箱体と、制御箱体を少なくともその制御回路部分がスタック筺体内に位置するようにスタック筐体のメンテナンス開口に開閉自在に取付ける蝶番と、からなる電力調整器を提供する。
【０００８】
第二の発明としては、制御箱体は、制御箱体の制御回路のうち、スイッチ回路を動作させるための強電回路を収納する強電回路収納筐体と、前記強電回路を制御するための弱電回路を収納し、強電回路収納筐体に入れ子構造にて着脱自在に取付けられる弱電回路収納筐体と、からなる第一の発明に記載の電力調整器を提供する。
【０００９】
第三の発明としては、制御筐体の開き角度は、最大で略９０度である第一の発明又は第二の発明に記載の電力調整器を提供する。
【００１０】
第四の発明としては、制御箱体は、スタック筺体のメンテナンス開口を開状態とする位置にてメンテナンス開口正面位置から前記箱体の制御回路部分収納領域が、前記交換型電子部品の少なくとも一部を見通せるように配置されている第一の発明から第三の発明のいずれか一に記載の電力調整器を提供する。
【００１１】
第五の発明としては、スタック筺体は、制御箱体がメンテナンス開口を閉状態とする位置にて制御回路部分収納領域以外の制御箱体隣接領域にスイッチ回路部分が配置される第一の発明から第四の発明のいずれか一に記載の電力調整器を提供する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、スタック筐体内に流入する粉塵による回路の短絡や動作不良などを防止し得る電力調整器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施形態１に係る電力調整器の一例を示す概念図
【図２】実施形態１に係る電力調整器の一例を示す概念図
【図３】図１におけるＡ−Ａ線での断面図
【図４】実施形態２に係る電力調整器の一例を示す概念図
【図５】実施形態２に係る電力調整器の一例を示す概念図
【図６】実施形態３に係る電力調整器の一例を上方視により示す概念図
【図７】実施形態３に係る電力調整器の一例を正面視により示す概念図
【図８】図７の電力調整器の側方からの断面図
【図９】従来の電力調整器を示す概念図
【図１０】従来の電力調整器を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を用いて説明する。なお、本発明は、これら実施形態に何ら限定されるべきものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得る。
【００１５】
実施形態１は、主に請求項１、５などに関する。実施形態２は、主に請求項２などに関する。実施形態３は、主に請求項３、４などに関する。
<実施形態１>
<実施形態１  概要>
【００１６】
本実施形態の電力調整器は、スタック筐体に収納されるスイッチ回路を制御するための制御回路を、スタック筐体と別の箱体に収納し、当該箱体（制御箱体）を蝶番にてスタック筐体と開閉自在に取付けたことを特徴とする。このように構成することにより、スタック筐体内に流入する粉塵に制御回路が直接晒されないようにすることができる。
<実施形態１  構成>
【００１７】
図１は、本実施形態に係る電力調整器を示した概念図である。電力調整器（０１００）は、ヒータなどの負荷対象への電力供給を調整するためのスイッチ回路を収納するスタック筐体（０１０１）と、スタック筐体のメンテナンス開口に蝶番（０１０３）により開閉自在に取付けられる制御箱体（０１０２）とからなり、スタック筐体には放熱のための放熱フィン（０１０４）が備わる。なお、メンテナンス開口とは、ヒューズなどの部品の交換などの作業を行うための開口をいう。
【００１８】
図２は、図１に示した電力調整器において、スタック筐体のメンテナンス開口を開状態とした態様を示す概念図である。図示するように、スタック筐体（０２０１）は、放熱フィン（０２０４）が備わる側と対向する側が開口している。この開口からスタック筐体内に備わるヒューズ（０２０５）などの交換型の電子部品を交換するなどのメンテナンスを行う。このメンテナンス開口は、スタック筐体と蝶番（０２０３）により取付けられる制御箱体（０２０２）によって開閉される。
【００１９】
以下、各部の説明をする。「スタック筐体」は、スイッチ回路を収納するための筐体である。「スイッチ回路」は、負荷対象への電力供給を調整し、交換型電子部品を備える回路である。
【００２０】
「負荷対象」としては、上述したような電気炉におけるヒータ、照明装置、空調装置、電車やクレーンなどの動力としての電動機などが挙げられる。また、「交換型電子部品」としては、例えば、ヒューズやヒューズの溶断を検知するためのスイッチを構成する部品などが挙げられる。
【００２１】
スイッチ回路による負荷対象への電力調整は、サイリスタなどのスイッチング素子をヒータなどの負荷対象及び負荷対象へ電力を供給するための負荷電源と結線し、スイッチング素子を動作（ON−OFF）させることで行う。より具体的には、上述した位相制御方法や、一定周期内で通電時間（ON−OFF時間）の比を制御することにより電力調整する分周制御方法などによって行われる。このようなスイッチ回路は、ヒータを負荷対象とする場合には、負荷電圧は最大で４４０Ｖにも及ぶこともあり、また、１０００Ａに及ぶ電流を扱うこともある。
【００２２】
スイッチ回路を構成するサイリスタなどのスイッチング素子や回路保護のためのヒューズなどは、負荷対象や負荷電圧及び電流などに応じて適宜選択され得る。また、サイリスタなどからの発熱を放出するために備わる放熱フィンなどは、従来技術における場合と同様である。
【００２３】
「制御箱体」は、スイッチ回路を制御するための制御回路を収納する箱体である。ここで、「箱体」と表現するのは閉空間を内包するという意味合いによる。具体的には、制御箱体は、制御回路とスイッチ回路との電気的接続のためのコネクタを制御箱体の外側に表出させること以外、制御回路などは制御箱体が内包する閉空間内に収納するように構成される。このような制御箱体に制御回路を収納することにより、外部からの粉塵の流入を阻み、粉塵が制御回路に付着することを防止することができる。
【００２４】
「制御回路」による制御は、より具体的には、スイッチ回路を構成するサイリスタなどのスイッチング素子を動作（ON−OFF）させることや、そのON−OFFのサイクルやタイミングなどを設定することなどが挙げられる。前者の動作は、例えば、ドライブアンプから負荷電源の位相角に応じたトリガパルスをサイリスタのゲート回路に印加させることが挙げられる。これらの動作を行うための回路は負荷電圧に相当する電圧を扱うものであり、強電回路を構成する。
【００２５】
また、後者の制御は、ＣＰＵなどを搭載し設定された位相角やON−OFFのサイクルに応じて上記強電回路の動作を制御するものであり、係る制御を行うための回路は弱電回路である。弱電回路には、操作入力を受け付けるためのスイッチやタッチパネル、機器の状態などを表示するためのディスプレイなどを含むものであってもよい。
【００２６】
「蝶番」は、制御箱体を少なくともその制御回路部分がスタック筺体内に位置するようにスタック筐体のメンテナンス開口に開閉自在に取付けるために備わる。図１及び図２に示すように、蝶番（０１０３、０２０３）により、制御箱体はメンテナンス開口に開閉自在に取付けられる。
【００２７】
なお、図１及び図２においては、蝶番をメンテナンス開口の正面左側に設け制御箱体が右開きとなるように構成しているが、蝶番をメンテナンス開口の正面下側に設け制御箱体が縦開きとなるよう構成してもよい。
【００２８】
図３は、メンテナンス開口が閉状態となっている図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。図３に示すように、スタック筐体（０３０１）は、制御箱体（０３０２）と放熱フィン（０３０３）との間に位置する。そして、スタック筐体内の放熱フィン側にはサイリスタやヒューズ（０３０４）などの交換型電子部品を備えるスイッチ回路（０３０５）が配置される。閉状態の制御箱体において制御回路が収納される部分の一部（０３０６）が、スタック筐体内に位置する。
【００２９】
制御回路部分がスタック筐体内に位置するように制御箱体を取付けることにより、メンテナンス開口面を基準とする制御箱体の前方への張り出しを薄くすることができる。制御回路部分がスタック筐体内に入らないように制御箱体を取付けた場合には、制御箱体の前方への張り出しはより厚いものとなる。張り出しを薄くする方が、蝶番を軸とした制御箱体の回転半径はより小さくなる。すなわち、開閉に伴う作業スペースをよりコンパクトにする効果をも奏する。作業空間が狭い工場や電車の制御室、クレーンの制御盤などの限られたスペースに設置する場合にとくに有効である。
【００３０】
スタック筐体内に制御箱体の制御回路部分が位置するように構成することで、スタック筐体の内側空間をスイッチ回路のみならず制御回路をも収容するための空間として活用することができ、電力調整器を大型化させることがない。また、制御回路は制御箱体に収容されているため、スタック筐体内に流入する粉塵などに制御回路が直接晒されることを防止することができ、安全かつ確かな動作に寄与する。
<実施形態１  効果>
【００３１】
本実施形態の電力調整器により、電力調整器を大型化させることなくスタック筐体内に流入する粉塵による制御回路の短絡や動作不良などを防止することができる。
<実施形態２>
<実施形態２  概要>
【００３２】
本実施形態の電力調整器は、実施形態１を基本とし、制御回路を構成する強電回路と弱電回路とをそれぞれ別の筐体に収納し、かつ、入れ子構造にて両筐体の着脱を自在とすることを特徴とする。このように構成することで、強電回路と弱電回路との絶縁を保全し、強電回路による弱電回路への電気的な影響を低減させることができる。
<実施形態２  構成>
【００３３】
本実施形態における制御箱体は、強電回路を収納する強電回路収納筐体と、前記弱電回路収納筐体と、からなる。強電回路及び弱電回路は、実施形態１において説明した通りである。
【００３４】
図４は、本実施形態に係る制御箱体の一例を示す概念図である。「強電回路収納筐体」（０４０１）は、制御箱体の制御回路のうち、スイッチ回路を動作させるための強電回路を収納する。「弱電回路収納筐体」（０４０２）は、強電回路を制御するための弱電回路を収納し、強電回路収納筐体に入れ子構造にて着脱自在に取付けられる。強電回路収納筐体に設けられる凹部領域（０４０３）に、弱電回路収納筐体がはめ込まれる態様にて取付けることができる。
【００３５】
図５は、強電回路収納筐体に弱電回路収納筐体を取付けた状態を示す図である。弱電回路収納筐体（０５０２）を強電回路収納筐体（０５０１）に入れ子構造にて取付けるように構成することで、取付けたときに制御箱体を一体的に形成することができ、外観を損なうことがない。
【００３６】
ＣＰＵなどを搭載し機器制御のための信号として電気を用いる弱電回路は、ヒータなどのエネルギー源となる大電流及び高電圧を取り扱う強電回路から生じる電気的なノイズの影響を受けやすく、それにより誤動作が生じるおそれがある。そこで、係る影響を低減させるため、弱電回路と強電回路とを別の筐体に収納し、両者の絶縁を保全する。
【００３７】
また、弱電回路収納筐体を強電回路収納筐体に取付けたときには、弱電回路の周囲を強電回路収納筐体が取り囲むことになる。例えば、強電回路収納筐体を導電材料により形成することで、弱電回路に対して、とくに高周波ノイズに対するシールド効果を奏し得る。なお、強電回路収納筐体に対する導電材料の塗布や貼付、あるいは、メッキ処理などによっても同様の効果を奏し得る。
【００３８】
また、弱電回路収納筐体を強電回路収納筐体と着脱自在にすることで、例えば、動作プログラムのバージョンアップや機能追加などといった弱電回路の改変や交換のための作業などを簡便に行うことができる。また、それぞれの筐体のいずれか又は双方に電磁シールドなどを配してより一層の絶縁保全を図ってもよい。
<実施形態２  効果>
【００３９】
本実施形態により、強電回路からの影響を弱電回路が受けにくくすることができるとともに、弱電回路の改変等を簡便に行うことのできる電力調整器を提供することができる。
<実施形態３>
<実施形態３  概要>
【００４０】
本実施形態の電力調整器は、制御箱体の開き角度が最大で略９０度であることを特徴とする。電力調整器はヒータなどの負荷対象の数に応じて複数並べて使用すること場合も少なくない。このような場合において、一の電力調整器のスタック筐体内の部品交換作業などを行うための便宜と、隣接する他の電力調整器に対する一の電力調整器の制御箱体の不要な干渉を防止することを鑑みて、上記の通り開き角度を設定したものである。
【００４１】
また、上記のように開き角度を９０度に制限する場合においても、スタック筐体内への作業のし易さが損なわれないように、制御筐体を開いた状態でスタック筐体内の交換型電子部品を見通せるように制御回路部分収納領域を配置したことを特徴とする。
<実施形態３  構成>
【００４２】
本実施形態は実施形態１又は２を基本とし、制御箱体の開き角度は最大で略９０度となる。図６は、本実施形態の電力調整器の一例を示す概念図である。本図は電力調整器を上方から視た図である。
【００４３】
図示するように、本実施形態の電力調整器は、スタック筐体（０６０１）に取り付けられ開状態となっている制御箱体（０６０２）の開き角度（０６０３）が最大で略９０度となるように構成される。
【００４４】
開き角度が略９０度である場合には、スタック筐体のメンテナンス開口を正面から見たときに、制御箱体の一部が遮るものの概ねスタック筐体内を見通すことができる。また、ヒューズ等の交換型部品を交換するのに足りるだけの程度でメンテナンス開口を表わすことができる。
【００４５】
開き角度を略９０度よりも小さく規制した場合には、スタック筐体内を十分に見通すことができず、また、交換等の作業性を低下させるおそれがある。一方、開き角度の規制を略９０度よりも大きくした場合には、隣接する他の電力調整器に干渉し、他の電力調整器の制御箱体を開くのに邪魔となったり、スタック筐体内のヒューズ等の交換作業がしにくくなったりしてしまうおそれがある。これらの不都合を鑑み、上記の通り制御箱体の開き角度を設定したものである。
【００４６】
図７は、制御箱体が開状態のときに、スタック筐体内の交換型電子部品をメンテナンス開口の正面から見通せるよう制御箱体の制御回路の配置を工夫した電力調整器の一例を示す概念図である。
【００４７】
図示するように、制御箱体（０７０２）が開状態のときに、スタック筐体（０７０１）のメンテナンス開口を正面から見た場合、スタック筐体内のヒューズ（０７０３）を見通せるように、制御箱体において制御回路部分が収納される領域である制御回路部分収納領域（０７０４）を配置している。すなわち、このような場合において、ヒューズ等の交換型電子部品をメンテナンス開口正面位置から見通すのに邪魔となる位置に制御回路部分収納領域を配置しないということである。
【００４８】
このように制御箱体を構成することにより、ヒューズ等の交換型部品を視認できるとともに、ドライバーやレンチなどの工具を支障なく挿し入れることができ、交換等の作業を容易に行うことができる。
【００４９】
図８は、図７に示した電力調整器において、制御箱体を閉状態としたときの側方からの断面図である。制御箱体（０８０２）は、閉状態にて制御回路部分収納領域（０８０４）がスタック筐体内（０８０１）に位置する。このとき、スタック筐体内において制御回路部分収納領域に占有されていないスペースである制御箱体隣接領域にヒューズ（０８０３）などが備わるスイッチ回路部分が配置される。本図では、とくに開状態において見通すために凹状に形成された部分に、ちょうどスイッチ回路を構成するヒューズが位置するようになっている。このように構成することにより、スタック筐体内のスペースを有効活用でき、電力調整器を不用に大型化させずに済む。
<実施形態３  効果>
【００５０】
本実施形態により、電力調整器を複数並べて使用する場合にも個々の電力調整器への作業等が支障なく行うことができ、また、交換型電子部品の交換などを容易に行い得る電力調整器を提供することができる。
【符号の説明】
【００５１】
０２０１  スタック筐体
０２０２  制御箱体
０２０３  蝶番
０２０４  放熱フィン
０２０５  ヒューズ
【図１】
2014147233.tif 000003
【図２】
2014147233.tif 000004
【図３】
2014147233.tif 000005
【図４】
2014147233.tif 000006
【図５】
2014147233.tif 000007
【図６】
2014147233.tif 000008
【図７】
2014147233.tif 000009
【図８】
2014147233.tif 000010
【図９】
2014147233.tif 000011
【図１０】
2014147233.tif 000012