(57)【要約】【課題】動作することにより内部が発熱する装置で、熱を冷却するために発生したエネルギーを回生することのできるエネルギー回生システムを提供することにある。【解決手段】電力変換装置１内部の熱を冷却するファン２により、外部に放出された冷却風Ｆ１を受けて、ファン２から発生する風切音と同一位相で逆位相の風切音が発生する方向に回転機３が回転し、回転機３の回転により回転機３と連結された発電機４が発電した電力を、インバータ５により交流電力に変換して制御電源６に供給するエネルギー回生システム２０。【選択図】図１
2011202537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動作することにより内部が発熱する装置と、
前記装置に取り付けられ、回転して発生する風により、前記装置内部の熱を前記装置の外部に放出するファンと、
前記ファンから前記装置の外部に放出された風を受けて、前記ファンから発生する風切音と同一位相で逆位相の風切音が発生する方向に回転する回転手段と、
前記回転手段の回転により発電する発電手段と、
前記発電手段により発電された電力を供給する電力供給手段と
を備えたことを特徴とするエネルギー回生システム。
【請求項２】
前記電力供給手段は、前記装置を動作させるための電力として供給すること
を特徴とする請求項１に記載のエネルギー回生システム。
【請求項３】
前記電力供給手段は、前記装置が設置されている室内の電気設備に電力を供給すること
を特徴とする請求項１に記載のエネルギー回生システム。
【請求項４】
前記電力供給手段は、電力を蓄える蓄電手段を充電すること
を特徴とする請求項１に記載のエネルギー回生システム。
【請求項５】
動作することにより内部が発熱する装置と、
冷媒を循環させて、前記装置を冷却する水冷式冷却手段と、
前記冷媒が前記水冷式冷却手段に戻る流れにより回転する回転手段と、
前記回転手段の回転により発電する発電手段と、
前記発電手段により発電された電力を供給する電力供給手段と
を備えたことを特徴とするエネルギー回生システム。
【請求項６】
前記電力供給手段は、前記装置を動作させるための電力として供給すること
を特徴とする請求項５に記載のエネルギー回生システム。
【請求項７】
前記電力供給手段は、前記装置が設置されている室内の電気設備に電力を供給すること
を特徴とする請求項５に記載のエネルギー回生システム。
【請求項８】
前記電力供給手段は、電力を蓄える蓄電手段を充電すること
を特徴とする請求項５に記載のエネルギー回生システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エネルギーを回生させるエネルギー回生システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力変換装置などのパワーエレクトロニクス装置は、運転すると熱を発生させる。このため、パワーエレクトロニクス装置では、この発生した熱を冷却するための冷却機構が必要となる。また、パワーエレクトロニクス装置には、動作するために、電力会社等より別系統の交流電力が供給される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述の冷却機構は、装置内に発生した熱を単に冷却するものである。即ち、冷却するための空気や水などが、排出される際に、圧力や音などの損失として排出されるだけである。
【０００４】
そこで、本発明の目的は、動作することにより内部が発熱する装置で、熱を冷却するために発生したエネルギーを回生することのできるエネルギー回生システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の観点に従ったエネルギー回生システムは、動作することにより内部が発熱する装置と、前記装置に取り付けられ、回転して発生する風により、前記装置内部の熱を前記装置の外部に放出するファンと、前記ファンから前記装置の外部に放出された風を受けて、前記ファンから発生する風切音と同一位相で逆位相の風切音が発生する方向に回転する回転手段と、前記回転手段の回転により発電する発電手段と、前記発電手段により発電された電力を供給する電力供給手段とを備えている。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、動作することにより内部が発熱する装置で、熱を冷却するために発生したエネルギーを回生することのできるエネルギー回生システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るエネルギー回生システムの構成を示す構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態に係るエネルギー回生システムの構成を示す構成図。
【図３】本発明の第３の実施形態に係るエネルギー回生システムの構成を示す構成図。
【図４】本発明の第４の実施形態に係るエネルギー回生システムの構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【０００９】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るエネルギー回生システム２０の構成を示す構成図である。なお、図中における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１０】
エネルギー回生システム２０は、電力変換装置１と、ファン２と、回転機３、発電機４と、インバータ５とを備えている。
【００１１】
電力変換装置１は、半導体素子などの電気部品を用いた電力変換回路を備えている。電力変換装置１は、電力変換動作をすることにより、半導体素子から熱を発生する。電力変換装置１の運転を継続させるためには、この熱を冷却する必要がある。
【００１２】
ファン２は、電力変換装置１の天井部に配置されている。ファン２は、水平面で回転することにより、上方向に冷却風Ｆ１を排出する。即ち、ファン２は、冷却風Ｆ１の流れに対して垂直の平面で回転する。ファン２は、半導体素子から発生する熱を、電力変換装置１の外部に排出する。これにより、ファン２は、電力変換装置１の内部にある半導体素子などの冷却を要する部分を冷却する。
【００１３】
回転機３は、ファン２から排出される冷却風Ｆ１により回転するファン２の上方の位置に配置されている。回転機３は、ファン２から排出された下方から上方に向けて流れる冷却風Ｆ１を羽根で受けて、垂直平面で回転する。回転機３の回転する平面は、ファン２の回転する平面に対して垂直になる。回転機３は、冷却風Ｆ１の流れと同一平面で回転する。回転機３は、ファン２から発生する風切音と同一周波数で逆位相となる風切音が発生する方向に回転する。
【００１４】
発電機４は、回転機３と直結されている。発電機４は、回転機３が回転することで、直流電力を発電する。即ち、発電機４は、回転機３の回転エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電機４は、発電した直流電力をインバータ５に出力する。
【００１５】
インバータ５は、発電機４から出力された直流電力を交流電力に変換する。インバータ５は、変換した交流電力を電力変換装置１の制御電源６に供給する。
【００１６】
制御電源６は、インバータ５から供給された交流電力を、電力変換装置１内に実装されている基板などに供給する。
【００１７】
本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００１８】
ファン２から排出される冷却のために用いられた冷媒（例えば、空気）の流れを利用して、電力を発生させることで、エネルギーを回生させることができる。このように回生させた電力を、電力変換装置１の制御電源６に用いることで、エネルギーを有効に再利用することができる。電力変換装置は、電気室内に配置されることが多い。このため、エネルギー回生システム２０は、屋外のように空気の流れが天候に左右されることがなく、安定して電力を再利用することができる。
【００１９】
また、ファン２から排出される冷却風Ｆ１が羽に垂直に当るように回転機３を取り付ける。回転機３は、冷却風Ｆ１が当ると、ファン２から発生する風切音と同一周波数で逆位相となる風切音が発生する方向に回転する。これにより、ファン２から発生する風切音と回転機３から発生する風切音は相殺される。よって、ファン２から騒音源として排出される風切音の音圧レベルを低減することができる。例えば、一般的なファンから発生する風切音は、人間が耳障りと感じやすい２００Ｈｚ以下の周波数域である。エネルギー回生システム２０では、このような風切音がファン２から発生することを抑制することができる。
【００２０】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態に係るエネルギー回生システム２０Ａの構成を示す構成図である。
【００２１】
エネルギー回生システム２０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係るエネルギー回生システム２０において、インバータ５から出力される交流電力を、電力変換装置１の制御電源６に供給する代わりに、照明器具７に供給する。その他の点は、第１の実施形態に係るエネルギー回生システム２０と同様である。
【００２２】
電力変換装置１Ａは、商用電源などの交流電源から制御電源が供給されている。その他の点は、第１の実施形態に係る電力変換装置１と同様である。
【００２３】
照明器具７は、電力変換装置１が設置されている室内設備の１つである。照明器具７は、例えば蛍光灯である。
【００２４】
発電機４により発電された電力は、インバータ５を介して、照明器具７に供給される。
【００２５】
本実施形態によれば、回生した電気エネルギーを照明器具７に利用することで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００２６】
（第３の実施形態）
図３は、本発明の第３の実施形態に係るエネルギー回生システム２０Ｂの構成を示す構成図である。
【００２７】
エネルギー回生システム２０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係るエネルギー回生システム２０において、電力変換装置１の代わりに電力変換装置１Ｂを設け、ファン２及び回転機３の代わりに、熱交換器９、２つの水配管８、及び回転機１０を設けた構成である。その他の点は、第１の実施形態に係るエネルギー回生システム２０と同様である。
【００２８】
電力変換装置１Ｂは、水冷式の装置である。その他の点は、第１の実施形態に係る電力変換装置１と同様である。
【００２９】
熱交換器９は、２つの水配管８で電力変換装置１Ｂと接続されている。熱交換器９は、２つの水配管８を介して、電力変換装置１Ｂとの間で冷媒として水を循環させる。熱交換器９は、電力変換装置１Ｂの発熱する箇所に水を循環させて、熱エネルギーが伝導された水を冷却する。
【００３０】
２つの水配管８は、熱交換器９と電力変換装置１Ｂとを接続して、水を循環させる水路を形成する。１つの水配管８は、熱交換器９から電力変換装置１Ｂに水を送り込むための水路である。もう１つの水配管８は、電力変換装置１Ｂから熱交換器９に水を戻すための水路である。
【００３１】
回転機１０は、電力変換装置１Ｂから熱交換器９に水を戻す水配管８に取り付けられている。回転機１０は、水配管８の水の流れＦ２により回転する位置に配置されている。回転機１０は、水平方向に流れる水の流れＦ２を垂直に羽根で受けて、垂直平面で回転する。回転機１０は、水の流れＦ２の方向を含む平面で回転する。
【００３２】
発電機４は、回転機１０と直結されている。発電機４は、回転機３が回転することで、直流電力を発電する。発電機４により発電された電力は、インバータ５を介して、電力変換装置１Ｂの制御電源６に供給される。
【００３３】
本実施形態によれば、以下の作用効果を得ることができる。
【００３４】
電力変換装置１Ｂから水配管８に排出される水の流れＦ２を利用して、電力を発生させることで、エネルギーを回生させることができる。このように回生させた電力を、電力変換装置１の制御電源６に用いることで、エネルギーを有効に再利用することができる。よって、電力変換装置１Ｂは、運転中は、常に一定の分量の冷却水を循環させることで、安定して電力を再利用することができる。
【００３５】
（第４の実施形態）
図４は、本発明の第４の実施形態に係るエネルギー回生システム２０Ｃの構成を示す構成図である。
【００３６】
エネルギー回生システム２０Ｃは、図３に示す第３の実施形態に係るエネルギー回生システム２０Ｂにおいて、インバータ５から出力される交流電力を、電力変換装置１Ｂの制御電源６に供給する代わりに、照明器具７に供給する。その他の点は、第３の実施形態に係るエネルギー回生システム２０Ｂと同様である。
【００３７】
電力変換装置１Ｃは、商用電源などの交流電源から制御電源が供給されている。その他の点は、第３の実施形態に係る電力変換装置１Ｂと同様である。
【００３８】
照明器具７は、電力変換装置１が設置されている室内設備の１つである。照明器具７は、例えば蛍光灯である。
【００３９】
発電機４により発電された電力は、インバータ５を介して、照明器具７に供給される。
【００４０】
本実施形態によれば、回生した電気エネルギーを照明器具７に利用することで、第３の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００４１】
なお、各実施形態では、発熱する装置として、電力変換装置を用いたが、冷却を必要とする装置であれば他の機器でもよい。半導体素子などの電気部品は発熱し、継続して使用するためには冷却が必要である。従って、このような電気部品を用いた装置であれば、各実施形態と同様の構成とすることができる。
【００４２】
また、第２の実施形態及び第４の実施形態において、回生させた電気エネルギーを照明器具７に供給する構成としたが、照明器具７に限らず、どのような電気機器に供給してもよい。例えば、電力変換装置が設置されている室内の空調などの電気設備に電力を供給してもよい。また、回生させた電気エネルギーを二次電池に充電させることで、この二次電池を軽負荷のバックアップ用に用いることができる。この場合において、インバータ５により変換された交流電力を直流電力に変換するコンバータを設け、このコンバータの直流出力側に二次電池を接続してもよい。
【００４３】
さらに、各実施形態では、インバータ５を用いて、直流電力を交流電力に変換して、交流負荷に供給する構成としたが、これに限らない。インバータ５の代わりに、直流電圧を変換するＤＣ／ＤＣコンバータを用いて、直流負荷に供給してもよい。また、発電機４を用いて、直流電力を発生させたが、交流電力を発生させる発電機を用いてもよい。この場合において、インバータ５の代わりに、ＡＣ／ＤＣコンバータ又はＡＣ／ＡＣコンバータを選択して構成することで、回生した電力を直流負荷と交流負荷のどちらに供給する構成を構築することもできる。
【００４４】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１…電力変換装置、２…ファン、３…回転機、４…発電機、５…インバータ、６…制御電源、７…照明器具、８…水配管、１０…回転機、２０…エネルギー回生システム、Ｆ１…冷却風、Ｆ２…水の流れ。
【図１】
2011202537.tif 000003
【図２】
2011202537.tif 000004
【図３】
2011202537.tif 000005
【図４】
2011202537.tif 000006