(57)【要約】  電力変換装置（１）は、内部に設けられ、運転により発熱するＩＧＢＴユニット（２）及び変圧器（３）と、内部に上方から下方への空気の流れ（Ｆ）を発生させるファン（４）を備え、ファン（４）を制御して、ＩＧＢＴユニット（２）及び変圧器（３）を冷却し、ファン（４）を制御して、内部にある塵埃を外部に排出する。
2015186208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に設けられ、運転により発熱する発熱体と、
前記内部に上方から下方への空気の流れを発生させるファンと、
前記ファンを制御して、前記発熱体を冷却する冷却制御手段と、
前記ファンを制御して、前記内部にある塵埃を外部に排出する排出制御手段と
を備えることを特徴とする電力用装置。
【請求項２】
前記発熱体は、防塵対策されていること
を特徴とする請求項１に記載の電力用装置。
【請求項３】
前記発熱体は、電力変換回路のスイッチング素子を含むこと
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力用装置。
【請求項４】
内部に設けられ、運転により発熱する発熱体を備える電力用装置の制御方法であって、
前記内部に上方から下方への空気の流れを発生させるファンを制御して、前記発熱体を冷却し、
前記ファンを制御して、前記内部にある塵埃を外部に排出すること
を含むことを特徴とする電力用装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力設備に用いる電力用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電力設備に用いる電力用装置では、内部に実装されている電気部品を冷却する冷却機構を備えることが多い。一方、電気部品は、短絡などの故障を防ぐために、塵埃への対策を必要とすることがある。【０００３】
例えば、塵埃への対策として、筐体ユニット収納ラックであって、内部に筐体ユニットを収納可能に構成され、放熱口が開口された収納室と、放熱口によって収納室と連通する導風室とがそれぞれ上下方向に段状に配置され、導風室は上下に連通し、最上段の流出口には送風ファンが設置され、最下段の導風室には排気ファンを備えた排気ダクト接続口が形成されたものが開示されている（特許文献１参照）。また、冷却風がはんだ面等の所定の領域に当たらない構造を有するパワーコンディショナ装置が開示されている（特許文献２参照）。【０００４】
しかしながら、装置の内部に塵埃が堆積すると、冷却効率が低下することがある。また、塵埃への対策をすると、上述のように装置の構成に大きな制約がかかることが多い。従って、装置内に堆積した塵埃は、人の手により取り除かれることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６８５４６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２６５４７号公報
【発明の概要】
【０００６】
本発明の目的は、堆積した塵埃を外部に排出し、構造的に汎用性の高い電力用装置を提供することにある。
【０００７】
本発明の観点に従った電力用装置は、内部に設けられ、運転により発熱する発熱体と、前記内部に上方から下方への空気の流れを発生させるファンと、前記ファンを制御して、前記発熱体を冷却する冷却制御手段と、前記ファンを制御して、前記内部にある塵埃を外部に排出する排出制御手段とを備える。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置の構成を示す構成図である。
【図２】図２は、本実施形態に係る電力変換装置の盤内を流れる空気の流れを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
（実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置１の構成を示す構成図である。図２は、本実施形態に係る電力変換装置１の空気の流れＦを示す概略図である。なお、図面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。
【００１１】
電力変換装置１は、電力系統又はその制御に電力設備として用いられる電力用装置である。電力変換装置１は、盤構造の装置である。電力変換装置１の上部の４つの側面には、空気を取り込むための取込口１１が設けられている。なお、取込口１１には、塵埃の侵入を防ぐためのエアフィルターなどを設ける必要は無いが、設けてもよい。電力変換装置１の下部の４つの側面には、空気及び塵埃を排出するための排出口１２が設けられている。
【００１２】
電力変換装置１は、ＩＧＢＴ(insulated gate bipolar transistor)ユニット２、変圧器３、及びファン４を備える。ＩＧＢＴユニット２及び変圧器３などの電力変換装置１の盤内に収納される機器類は、全て防塵対策されている。例えば、塵埃に弱い電子部品などは、塵埃が入り込まないような気密性の高い被覆が施されている。ＩＧＢＴユニット２又は変圧器３は、全体的に気密性が高い構造になっていてもよいし、気密性の高い筐体で被われていてもよい。
【００１３】
ＩＧＢＴユニット２は、電力変換回路を構成するＩＧＢＴ（スイッチング素子）が収納されたユニットである。ＩＧＢＴユニット２は、電力変換装置１の構成の中で、運転中に最も発熱する発熱体であり、最も冷却が必要とされるものである。なお、スイッチング素子は、ＩＧＢＴに限らず、どのような半導体でもよい。
【００１４】
変圧器３は、ＩＧＢＴユニット２と共に電力変換回路を構成する。変圧器３は、電力変換装置１の運転により発熱する発熱体であり、冷却を必要とする機器である。
【００１５】
ＩＧＢＴユニット２及び変圧器３は、ファン４による空気の流れＦを完全に妨げることがなく、かつ空気の流れＦにより冷却されるように設けられていれば、盤内の何処に設けられていてもよい。
【００１６】
ファン４は、電力変換装置１の盤内の下部（床面）に取り付けられている。例えば、ファン４は、シロッコファン（多翼送風機）である。ファン４は、自己に設けられた制御部の制御により、回転数及び動作方式などが決定される。なお、制御部は、ファン４から独立して設けられていてもよい。ファン４は、電力変換装置１の上方から垂直方向に空気を吸い込み、電力変換装置１の下方から水平方向に空気を排出する。ファン４が回転することで、電力変換装置１の取込口１１から空気が取り込まれ、排出口１２から空気が排出される。これにより、電力変換装置１に図２に示すような空気の流れＦが生じる。電力変換装置１の内部には、取込口１１がある上方から下部に設けられているファン４に向かって下方への空気の流れＦが生じる。
【００１７】
ファン４は、大きく分けて２つの動作を行う。１つは、盤内に実装されているＩＧＢＴユニット２及び変圧器３を冷却する冷却動作である。もう１つは、電力変換装置１の盤内に溜まった塵埃を外部に排出する排出動作である。
【００１８】
通常時は、ファン４は、冷却動作を行う。冷却動作時のファン４の回転数（回転速度）は、ＩＧＢＴユニット２及び変圧器３を冷却できる最低限の回転数以上あればよい。冷却動作を行う場合、ファン４の回転数は、一定でもよいし、温度、環境又は時間に応じて可変にしてもよいし、間欠運転をしてもよい。ファン４が冷却動作を行うことで、電力変換装置１の盤内の空気の流れＦは、ＩＧＢＴユニット２及び変圧器３を冷却する冷却風となる。
【００１９】
電力変換装置１の内部に塵埃が堆積している状況下で、ファン４は、排出動作を行う。ファン４が排出動作を行うと、発生する盤内の空気の流れＦにより、電力変換装置１の床面などの盤内に溜まっている塵埃が吹き飛ばされて、電力変換装置１の盤外に排出される。排出動作時のファン４の回転数は、冷却動作時の回転数よりも速くする。排出動作を実行するタイミングは、予め決められた時間間隔又は時刻で動作してもよいし、盤内での塵埃の堆積度を推測できるようなセンサの検出結果に基づいて動作してもよいし、手動で排出動作の指令を出してもよい。なお、ファン４が排出動作をしているときも、ＩＧＢＴユニット２及び変圧器３は、盤内に発生する空気の流れＦにより冷却される。
【００２０】
本実施形態によれば、通常時は電力変換装置１の内部に実装された機器を冷却し、塵埃が堆積すると、電力変換装置１の外部に塵埃を排出するようにファン４を動作させることで、堆積した塵埃を外部に排出し、構造的に汎用性の高い電力変換装置を提供することができる。
【００２１】
なお、実施形態では、電力用装置を電力変換装置として説明したが、これに限らない。装置内部に冷却を必要とする機器が実装されているような装置であれば、どのような電力用装置でもよい。また、電力変換装置として構成する場合でも、どのような電力変換回路が実装されていてもよい。例えば、電力変換回路は、単相又は三相のどちらでもよいし、これら以外でもよい。また、ＩＧＢＴユニット２及び変圧器３は、２つ以上備えていてもよいし、冷却を必要とする発熱体としてコンデンサを加えてもよいし、これら以外の素子又は機器などが含まれていてもよい。冷却動作と排出動作をさせるファン４を設けて、実施形態と同様に構成することで、任意の電力用装置で、同様の作用効果を得ることができる。
【００２２】
実施形態において、ファン４は、装置内に上方から下方への空気の流れを発生させ、塵埃を装置外に排出することができれば、ファン４の形式、構造又は取り付け位置についてはどのようにしてもよい。
【００２３】
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み合わせにより、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。
【図１】
2015186208.tif 000003
【図２】
2015186208.tif 000004
【国際調査報告】
2015186208.tif 000005
2015186208.tif 000006
2015186208.tif 000007
2015186208.tif 000008