(57)【要約】      （修正有）【課題】強制空冷部を有する制御装置を複数設置した時の冷却効率の低下を抑制する。【解決手段】強制空冷部を備える制御盤を含む制御盤列１、２が複数並置される制御装置において、各制御盤列における強制空冷部を備える制御盤の吸気面が各制御盤列の間の空間に面し、排気面が前記吸気面の反対側に位置する。【効果】一つの制御盤の発熱により温度上昇した排気が、他の制御盤に吸気されることが防止されるので、冷却効率の低下が抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
強制空冷部を備える制御盤を含む制御盤列が複数並置される制御装置において、
前記各制御盤列において、前記強制空冷部を備える前記制御盤の吸気面が、前記各制御盤列の間の空間に面し、前記強制空冷部を備える前記制御盤の排気面が前記吸気面の反対側に位置することを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１において、２列の前記制御盤列が略平行に配置されることを特徴とする制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記各制御盤列は強制空冷部を備えていない制御盤を含み、前記２列の制御盤列の一方における前記強制空冷部を備える制御盤と、他方における前記強制空冷部を備えていない制御盤とが対向することを特徴とする制御装置。
【請求項４】
請求項１において、複数の前記制御盤列が矩形状に配置されることを特徴とする制御装置。
【請求項５】
請求項１において、前記各制御盤列が設置される装置室の天井部に空調装置の吹出し口を備え、前記各制御盤列は、前記各制御盤列の間の前記空間上に前記吹出し口が位置するように配置されることを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強制空冷部を備える制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力変換器において使用される半導体スイッチング素子から発生する熱を放熱するために、強制空冷が用いられる。強制空冷の構成としては、例えば特許文献１のように前面から吸気して背面で折り返して前面に排気するものがある。しかし、この構成では、放熱すべき熱量が大きな場合、空気への放熱面積を増加させるために放熱フィンの間隔を狭くすると、風の折り返し部分での圧力損失が大きくなる。また、特許文献２の図９のように、前面から吸気して背面で上方に曲げて排気する２台の制御盤を背中合わせに配置するものがある。しかし、この場合でも排気部分のもう一方の制御装置の存在により圧力損失が増大するため、風速を増加させることが難しく冷却効率が低くなる。
【０００３】
そのため、電力容量の大きい変換器では、１台または非特許文献１の図３のように複数台の制御盤からなる制御盤列における強制空冷部を備える制御盤の前面から吸気して背面に排気することが多い。このような場合、非特許文献２に記載の並列駆動制御装置のように、２列の制御盤列を並べて配置すると、一方の制御盤列における強制空冷部を備える制御盤の発熱によって温度上昇した排気を、他方の列における強制空冷部を備える制御盤が吸気する。このため、他方の制御盤列の制御盤の半導体スイッチング素子の方が温度が高くなり、特性の不均等や寿命の不均等が生じる。そのため、一方の制御盤列の制御盤の排気が他方の制御盤列の制御盤に影響を及ぼさないように、両制御盤列の間隔を広くすることが必要となり、制御装置の設置場所が増大する。
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−１６７３号公報
【特許文献２】特開２００６−１０３９０５号公報
【非特許文献１】日立評論Ｖol.８８，Ｎo.１２，p.２２（２００６年１２月号）
【非特許文献２】三菱電機技報Ｖol.７５，Ｎo.１２，p.７９１（２００１年１２月号p.３１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、強制空冷部を有する制御盤を複数並置した制御装置において、各制御盤の冷却効率の低下を抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
並置される複数の制御盤列の各々において、強制空冷部を備える制御盤の吸気面が、各制御盤列の間の空間に面し、排気面が吸気面の反対側に位置する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、一つの制御盤の発熱により温度上昇した排気が、他の制御盤に吸気されることが防止されるので、冷却効率の低下が抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下本発明の詳細について図面を用いながら説明する。
【実施例】
【０００９】
まず、本発明による制御装置に用いられる回路構成を図８に示す。本図に示すように、交流電源９０から、受電回路部１３および２セット並列接続した変換器の主回路部１１Ａおよび１１Ｂを介して、負荷を駆動するためのモータ９２に所望の電力を供給する。また、主回路部は信号回路部１２により負荷の状態に応じて制御される。
【００１０】
受電回路部１３は、過電流保護および電源投入のための開閉器１３０１とフィルタ回路１３０２とで構成され、主回路部１１Ａおよび１１Ｂは、順変換部１１０１，平滑コンデンサ１１０３および逆変換部１１０２で構成されている。なお、図８に示した回路構成は一例に過ぎず、この他に変圧器が接続されたり、モータ側にリアクトルが接続されたりしても良い。
【００１１】
図１は、本発明の第１の実施例である制御装置を示す。本図においては、強制空冷部を備える制御盤を含む複数の制御盤からなる制御盤列が２列略平行に並置される場合の各制御盤の配置を示すと共に、矢印で強制空冷の風向きを示す。なお、Ｃ−Ｃ′断面の構成については後述する。
【００１２】
２列の制御盤列の内、第１の制御盤列１においては、強制空冷部を有する主回路部１１Ａ，主回路部を制御するための信号回路部１２，強制空冷部を有する主回路部１１Ｂおよび受電回路部１３が、この順番で列状に配置される。これらの回路部は、それぞれ、筐体に納められて制御盤を構成する。制御盤列１において、主回路部１１Ａおよび１１Ｂを有する制御盤は、いずれも、２列の制御盤列１，２の間の空間に面する吸気面から吸気し、各制御盤において吸気面の反対側に位置する排気面から排気する方向に冷却風を吹かせている。そのため、主回路部１１Ａおよび１１Ｂが納められる制御盤の吸気面側の扉には吸気穴８３が設けられかつ吸気フィルタ８４が取り付けられる。また、図示されていないが、排気面側の扉には、排気穴が設けられている。なお、本実施例において、信号回路部１２および受電回路部１３は、主にコンデンサ，リアクトルなどの受動回路素子や機械的開閉器から構成されるため、強制空冷部を備えていない。
【００１３】
第２の制御盤列２においても、強制空冷部を有する主回路部２１Ａ，主回路部を制御するための信号回路部２２，強制空冷部を有する主回路部２１Ｂおよび受電回路部２３が、この順番で列状に配置される。これらの回路部も、それぞれ、筐体に納められて制御盤を構成している。制御盤列２は制御盤列１に略平行に並置され、主回路部２１Ａを有する制御盤，信号回路部２２を有する制御盤，主回路部２１Ｂを有する制御盤および受電回路部２３を有する制御盤は、それぞれ制御盤列１における主回路部１１Ａを有する制御盤，信号回路部１２を有する制御盤，主回路部１１Ｂを有する制御盤および受電回路部１３を有する制御盤と対向している。制御盤列２においても、主回路部２１Ａおよび２１Ｂが納められる制御盤は、いずれも、２列の制御盤列１，２の間の空間に面する吸気面から吸気し、各制御盤において吸気面の反対側に位置する排気面から排気する方向に冷却風を吹かせている。そのため、主回路部２１Ａおよび２１Ｂが納められる制御盤の排気面側の扉には排気穴８５が設けられる。また、図示されていないが、制御盤列１の主回路部１１Ａおよび１１Ｂを有する制御盤と同様に、吸気面側の扉には吸気穴が設けられ、かつ吸気フィルタが取り付けられている。なお、信号回路部１２および受電回路部１３と同様に、信号回路部２２および受電回路部２３は、受動回路素子や機械的開閉器から構成されるため、強制空冷部を備えていない。
【００１４】
互いに対向する二つの制御盤、例えば主回路部１１Ａが納められる制御盤と主回路部２１Ａが納められる制御盤は、出力電力などの電気的仕様が同じである。このため、両制御盤においては、同じ電気部品、および同じ寸法仕様の筐体が用いられ、電気部品は筐体内において同様に配列及び配線されている。扉を開けた時に見える筐体内の様子については、一方の制御盤の吸気側扉を開いた時に見える電気部品の配列および配線の様子と、他方の制御盤の排気側扉を開いた時に見える電気部品の配列および配線の様子とが同様である。従って、両制御盤においては、同じ電気部品の配列に対して、吸気側扉と排気側扉を取り付ける位置が互いに逆になり、また筐体内における冷却風の向きが互いに反対方向となる。なお、信号回路部１２および２２，主回路部１１Ｂと２１Ｂ，受電回路部１３と２３についても、同様である。ただし、信号回路部または受電回路部が納められる制御盤については、制御盤列１においては排気側扉が設けられず、制御盤列２においては吸気側扉が設けられていない。
【００１５】
本実施例においては、制御盤列１および２の受電回路部側端部に隣接して配線ダクト９１が設けられ、建屋電源へ接続される電線が、制御盤が載置される台座１４および２４を通って受電回路部１３および２３に接続されている。
【００１６】
本実施例のような制御盤の配置および冷却風の方向とすることで、一方の制御盤列における制御盤の発熱により温度上昇した排気が、他方の制御盤列における制御盤に吸気されることが防止される。すなわち、両制御盤列における制御盤が共に、制御盤の発熱により温度上昇していない比較的低温の空気により十分冷却される。従って、制御盤列１における主回路部１１Ａ，１１Ｂの半導体スイッチング素子と、制御盤列２における主回路部２１Ａ，２１Ｂの半導体スイッチング素子とで、温度上昇，寿命の低下，温度や寿命の不均等を防止することができる。また、制御盤列１と制御盤列２との間で、吸気に対する排気の影響が低減するので、両制御盤列の間隔を低減することができる。このため、制御盤列１，２を設置する装置室の面積を低減することができる。
【００１７】
なお、装置室の塵埃が少ない場合は、吸気フィルタ８４は必ずしも設けなくても良い。その場合には、吸気穴と排気穴を同じ形状とし、吸気側扉と排気側扉を同一のものを用いることができる。
【００１８】
図２は、本発明の第２の実施例である制御装置を示す。図１の実施例と同様に、２列の制御盤列を略並行に並置した場合の各制御盤の配置と強制空冷の風向きを示す。
【００１９】
図２の実施例において、図１の実施例との違いは次のとおりである。まず、信号回路部１２，２２並びに受電回路部１３，２３が納められる筐体の扉が、いずれも制御盤列間の空間側に位置する。また、主回路部１１Ａ，２１Ｂ，１１Ｂ，２１Ａが納められる制御盤においては、吸気側扉を開いた時に見える電気部品の配列および配線の様子が同様である。また、これら主回路部が納められる制御盤においては、排気側扉を開いた時に見える電気部品の配列および配線の様子が同様である。すなわち、互いに対向する２つの制御盤の組においては、扉も含めた筐体，筐体内の回路部品，回路部品の配列や配線の様子，回路部品の配列に対する風向きなどが同じ仕様の２つの制御盤が、同じ面（主回路部については吸気面）が向かい合うように設置されている。このように、互いに向かい合わせる制御盤の仕様を同一にできるので、制御装置の生産性を損なうことが無い。なお、本実施例における冷却風の方向は図１と同様であり、図１の実施例と同じく、一方の制御盤列における制御盤の発熱により温度上昇した排気が、他方の制御盤列における制御盤に吸気されることが防止される。
【００２０】
図３は、本発明の第３の実施例である制御装置を示す。図１，図２の実施例と同様に、２列の制御盤列を略並行に並置した場合の各制御盤の配置と強制空冷の風向きを示す。
【００２１】
本実施例において、制御盤列２は制御盤列１を単純に１８０度回転させて向かい合わせたものとなっている。このため、制御盤列１における主回路部１１Ａ，信号回路部１２，主回路部１１Ｂ，受電回路部１３を筐体に納めた各制御盤は、それぞれ、制御盤列２における受電回路部２３，主回路部２１Ｂ，信号回路部２２，主回路部２１Ａを筐体に納めた各制御盤と対向する。なお、本実施例においては、図１または図２における配線ダクト９１から連続して、制御盤列２に沿って配線ダクトが設けられ、受電回路部２３を建屋電源に接続している。
【００２２】
このように、強制空冷部を備えた主回路部を有する制御盤が、強制空冷部を備えていない制御盤と対向しているので、制御盤列１の制御盤の吸気面と制御盤列２の制御盤の吸気面とが互いに離れて位置する。従って、一方の制御盤列における吸気の状態が、他方の制御盤列における吸気の状態に及ぼす影響が緩和される。従って、制御装置の冷却効率が向上する。
【００２３】
次に、本発明を実施した制御装置における強制空冷部を備えた制御盤の実装構造例を図４〜図６を用いて説明する。
【００２４】
図４は主回路部１１Ａを備える制御盤の側面図を示す。本制御盤においては、ヒートパイプ式放熱器により半導体スイッチング素子５１および５２が冷却される。半導体スイッチング素子で発生した熱を、半導体スイッチング素子が取り付けられる受熱部６１，受熱部６１から延びるヒートパイプ６２およびヒートパイプ６２に接触する放熱フィン６３を介して放熱する。吸気用ファンパネル７１に取り付けられた吸気用ファン８１と、排気用ファンパネル７２に取り付けられた排気用ファン８２とにより強制空冷することで、放熱フィン６３から空気へと放熱される。これにより、半導体スイッチング素子５１，５２の温度上昇を抑制する。
【００２５】
なお、図４の制御盤においては、吸気側に、半導体スイッチング素子５１と端子台５３が位置する。また、排気側に、半導体スイッチング素子５２と平滑コンデンサ５４が位置する。従って、吸気側の扉を開くと、半導体スイッチング素子５１，端子台５３や吸気用ファン８１などの電気部品やこれらの配線の様子が見える。また、排気側の扉を開くと、半導体スイッチング素子５２，平滑コンデンサ５４や排気用ファン８２などの電気部品やこれらの配線の様子が見える。
【００２６】
図４におけるＡ−Ａ′矢視図およびＢ−Ｂ′矢視図をそれぞれ図５および図６に示す。これらの図は、実質、制御盤の扉を開いた時に見える筐体内の様子を示す。図５に示した制御盤の吸気側では、吸気用ファンパネル７１に取り付けられた吸気用ファン８１，半導体スイッチング素子５１，端子台５３が見え、端子台５３に一部隠れてはいるが平滑コンデンサ５４も見える。また、図６に示した制御盤の排気側では、排気用ファンパネル７２に取り付けられた排気用ファン８２，半導体スイッチング素子５２，平滑コンデンサ５４が見える。
【００２７】
図４の制御盤を、図１における制御盤列１の主回路部１１Ａを備える制御盤に適用する場合、図１における制御盤列２の主回路部２１Ａを備える制御盤は、図４において吸気用ファン８１と排気用ファン８２の取り付け位置を取り替えたものとなる。なお、図１において主回路部１１Ｂ，２１Ｂを備える各制御盤の関係も同様である。
【００２８】
図２および図３の各実施例において、主回路部１１Ａ，１１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂを備える各制御盤は、いずれも図４の制御盤が適用される。
【００２９】
なお、吸気用ファンパネル７１と排気用ファンパネル７２とは２種類の部品である必要はなく、同じファンを向きを反対にして取り付けても良い。すなわち、部品を共通化しても良い。
【００３０】
また、放熱フィン部分の圧力損失が低い場合には、吸気側と排気側のどちらか一方にファンを設置しても良い。例えば、図４の制御盤を、図１における制御盤列１の主回路部１１Ａを備える制御盤に適用し、かつ図１における制御盤列２の主回路部２１Ａを備える制御盤を、図４において吸気用ファン８１と排気用ファン８２の取り付け位置を取り替えたものとした場合、主回路部１１Ａ，２１Ａを有する各制御盤において吸気用ファンだけとすることができる。あるいは、同じ場合において、主回路部１１Ａを有する制御盤では吸気用ファンだけとし、主回路部２１Ａを有する制御盤では吸気用ファンだけとすることができる。
【００３１】
図７は本発明の第４の実施例である制御装置を示す。本図においては、４列の制御盤列が円形に近い装置室内に並設される場合の各制御盤の配置と強制空冷の風向きを矢印で示す。
【００３２】
図７の制御装置においては、４列の制御盤列が、装置室内の中央部の空間を取り囲むようにあるいは挟むように、略矩形状に並置される。第１の制御盤列において主回路部１１Ａおよび１１Ｂを備える各制御盤，第２の制御盤列において主回路部２１Ａおよび２１Ｂを備える各制御盤，第３の制御盤列において主回路部３１Ａおよび３１Ｂを備える各制御盤、並びに第４の制御盤列において主回路部４１Ａおよび４１Ｂを備える各制御盤は、４列の制御盤列によって取り囲まれる空間側に吸気面を有し、この空間側と反対側に排気面を有する。すなわち、各制御盤において、冷却風は、各制御盤列を辺とする矩形の内側から外側に向かって、吹いている。従って、ある制御盤列における制御盤の発熱により温度上昇した排気が、他の制御盤列における制御盤に吸気されることが防止される。
【００３３】
なお、図７の実施例において、受電回路部１３，２３を有する各制御盤は共に各制御盤列を辺とする矩形の１頂点部に位置し、この１頂点部に対向する他の頂点部に受電回路部３３及び４３を有する各制御盤が位置する。このため、これら頂点部を結ぶ対角線に沿って配線ダクト９１を設けて、このような１箇所のダクト内に建屋電源と各受電回路部とを接続する配線を集約することができる。なお、図７では、各受電回路部への配線は、便宜的に、それぞれ１本の破線で示している。
【００３４】
図９は、本発明の第５の実施例である制御装置を示す。なお、本図は、図１におけるＣ−Ｃ′矢視図に相当する。装置室の天井部には、空調装置の吹出口９３が据え付けられており、その吹出口９３が対向する２台の制御盤の間の空間の上部に位置している。これにより、図９に示すように、温度調整された空気、すなわち制御盤の発熱により温度上昇していない空気を吸気することができる。従って、各制御盤の温度上昇を抑制することができる。
【００３５】
また、図９の実施例において、制御装置の運転状態により発熱量が変化する場合には、運転状態により空調装置を制御することにより、吸気温度を制御することができる。従って、制御装置内部の電気部品、例えば半導体スイッチング素子の温度変化サイクル数を低減することができるので、寿命劣化を抑制することができる。
【００３６】
なお、上記の実施例に限らず、本発明の技術的思想の範囲内で、種々の実施形態が可能である。例えば、制御盤列数は、２列や４列に限らず、他の複数列でも良い。また、一つの制御盤に含まれる制御盤は、複数台に限らず一台であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の第１の実施例である制御装置を示す。
【図２】本発明の第２の実施例である制御装置を示す。
【図３】本発明の第３の実施例である制御装置を示す。
【図４】主回路部を備える制御盤の側面図を示す。
【図５】図４におけるＡ−Ａ′矢視図を示す。
【図６】図４におけるＢ−Ｂ′矢視図を示す。
【図７】本発明の第４の実施例である制御装置を示す。
【図８】本発明による制御装置に用いられる回路構成を示す。
【図９】本発明の第５の実施例である制御装置を示す。
【符号の説明】
【００３８】
１，２，３，４  制御盤列
９  装置室
１１，２１，３１，１１Ａ，１１Ｂ，２１Ａ，２１Ｂ，３１Ａ，３１Ｂ，４１Ａ，４１Ｂ  主回路部
１２，２２，３２，４２  信号回路部
１３，２３，３３，４３  受電回路部
５１，５２  半導体スイッチング素子
５３  端子台
５４  平滑コンデンサ
６１  受熱部
６２  ヒートパイプ
６３  放熱フィン
７１  吸気用ファンパネル
７２  排気用ファンパネル
８１  吸気用ファン
８２  排気用ファン
８３  吸気穴
８４  吸気フィルタ
８５  排気穴
９０  電源
９１  配線ダクト
９２  モータ
９３  空調吹出口
１１０１  順変換部
１１０２  逆変換部
１１０３  平滑コンデンサ
１３０１  開閉器
１３０２  フィルタ回路
【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】
2009071084.tif 000009
【図８】
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【図９】
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