JP2007185022A

JP2007185022A - ファン制御装置

Info

Publication number: JP2007185022A
Application number: JP2006000617A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Yoshino; 豊吉野
Original assignee: Yaskawa Electric Corp
Current assignee: Yaskawa Electric Corp
Priority date: 2006-01-05
Filing date: 2006-01-05
Publication date: 2007-07-19

Abstract

【課題】半導体電力変換装置の負荷量に応じたファン制御を可能にするとともに、ロックセンサ付きファンを用いずにファン故障警報を出力できるファン制御装置を提供する。
【解決手段】フィン温度センサ３と、フィン冷却ファン４と、設定値を記憶する記憶装置８２と、比較演算指令器８３を備えたファン制御装置において、負荷量を検出する負荷量演算器８６を備え、記憶装置８２が負荷量に応じた温度設定値を記憶し、比較演算指令器８３が、負荷量に対応したファン動作開始温度設定値と装置運転上限温度設定値を求めた後、フィン検出温度と前記設定値とを比較し、ファン動作指令、装置運転停止指令、ファン故障警報を出す。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体電力変換装置等に使用される冷却ファンの制御装置に関し、特に温度センサを用いて冷却ファンを制御するファン制御装置に関する。

半導体電力変換装置の冷却において、第１従来例としてロックセンサ付きファンがあり、付属センサでファン停止を検出し、ファン故障警報を出すようにしている。
図５は第２従来例のファン制御装置の構成図である。
図５において、１は電力変換素子、２は電力変換素子１を冷却するフィン、３は冷却フィン２の温度を検出するフィン温度センサ、４は冷却フィン用の冷却ファン、８はファン制御部である。ファン制御部８は、Ａ／Ｄ変換器８１、記憶装置８２、比較演算指令器８３、ファン駆動装置８４、警報送信器８５で構成される。
以下、図に従い動作を説明する。
冷却フィン２の温度はフィン温度センサ３で検出され、Ａ／Ｄ変換器８１に入力されてデジタル信号に変換され、比較演算指令器８３に入力される。（以降、フィン温度のデジタル信号をフィン検出温度という。）
記憶装置８２は、予め設定されたファン動作開始温度設定値を記憶しており、これを比較演算指令器８３に入力する。
比較演算指令器８３は、フィン検出温度とファン動作開始温度設定値との高低比較を行う。ここで、フィン検出温度がファン動作開始温度設定値より高い場合には、ファン駆動装置８４でフィン冷却ファン４を動作させる。（例えば、特許文献１参照）
このように、フィン検出温度がファン動作開始温度設定値より高い場合のみファンを動作させるので、ファンの稼動時間を低減できファンの長寿命化が図れる。
特開平７−１５４９７６

第1従来例のロックセンサ付きファンでは、ファンの故障警報は出せるが、半導体電力変換装置の負荷量が少ない場合や周囲温度が低い場合のように、ファンの運転が不要な場合でもファンを動作させている。このため、ファンの長寿命化ができないという問題があった。
第２従来例のファン制御装置では、電力変換素子の冷却フィンの温度が予め決められた設定値より高くなった場合にファンを動作させるようにしている。このため、半導体電力変換装置の負荷量が少なく冷却が不要な場合でもファンを運転してしまうので、ファンの寿命を損なうという問題があった。また、この方法ではファンが故障して停止してもこれを検出できないので、ファン故障警報を出せずに装置の運転を継続し装置の性能に影響が与えることがあるという問題があった。
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、半導体電力変換装置の負荷量に応じたファン制御を可能にするとともに、ロックセンサ付きファンを用いずにファン故障警報を出力できるファン制御装置を提供することを目的とする。

上記問題を解決するため、本発明は次のように構成したのである。
請求項１に記載の発明は、冷却フィンの温度を検出するフィン温度センサと、前記冷却フィンを冷却するフィン冷却ファンと、前記フィン冷却ファンの動作開始温度を決めるファン動作開始温度設定値を記憶する記憶装置と、前記フィン温度センサの出力と前記ファン動作開始温度設定値とを比較する比較演算指令器と、を備えたファン制御装置において、前記ファン制御装置が内蔵された半導体電力変換装置の負荷量を検出する負荷量演算器を備え、前記記憶装置が、前記フィン冷却ファンに関する負荷量とファン動作開始温度の関係データＡを記憶し、前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＡとからファン動作開始温度設定値ａを決定し、前記フィン温度センサの出力が前記ファン動作開始温度設定値ａを超えた場合に、フィン冷却ファンの運転指令を出力するものである。
また、請求項２に記載の発明は、前記記憶装置が、さらに、フィン冷却ファンに関する負荷量と装置運転上限温度設定値の関係データＢを記憶し、前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＢとから運転上限温度設定値ｂを決定し、前記フィン温度センサの出力が前記運転上限温度設定値ｂを超えた場合に、装置運転停止指令を出力するとともに、ファン故障警報を出力するものである。
また、請求項３に記載の発明は、前記ファン制御装置が、さらに、前記半導体電力変換装置の制御基板の温度を検出する内部温度センサと、装置内部の空気を攪拌する内部攪拌ファンとを備え、前記記憶装置が、内部温度センサに関する負荷量とファン動作開始温度設定値の関係データＣを記憶し、前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＣとからファン動作開始温度設定値ｃを決定し、内部温度センサの出力が前記ファン動作開始温度設定値ｃを超えた場合に、フィン冷却ファンの運転指令を出力するものである。
また、請求項４に記載の発明は、前記記憶装置が、さらに、内部温度センサに関する負荷量と装置運転上限温度設定値の関係データＤを記憶し、比較演算指令器が、前記負荷量と前記関連データＤとから装置運転上限温度設定値ｄを決定し、前記内部温度センサの出力が前記装置運転上限温度設定値ｄを超えた場合に、装置運転停止指令を出力するとともに、ファン故障警報を出力するものである。
また、請求項５に記載の発明は、前記ファン制御装置が、さらに温度差演算部を備え、前記温度差演算部が、前記フィン温度センサ出力と内部温度センサ出力との温度差を求め、前記記憶装置が、さらに、負荷量とファン正常運転温度差の関係データＥを記憶し、前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＥとからファン正常運転温度差設定値ｅを決定し、前記温度差が前記ファン正常運転温度差設定値ｅを超えた場合、フィン冷却ファン故障警報を出力するものである。

請求項１に記載の発明によると、フィン温度を負荷量に応じたファン動作開始温度と比較してファンを動作させることができるので、必要な場合のみフィン冷却ファンを動作させることになり、フィン冷却ファンの長寿命化を図ることができる。
また、請求項２に記載の発明によると、フィン温度を負荷量に応じた装置運転上限温度と比較することで、ロックセンサ付きファンを使わなくてもファン故障を検出できるので、低コスト化が実現できる。
また、請求項３に記載の発明によると、内部温度を負荷量に応じたファン動作開始温度と比較して内部攪拌ファンを動作させることができるので、請求項1と同様に必要な場合のみ内部攪拌ファンを動作させることになり、内部攪拌ファンの長寿命化を図れるとともに、装置内部温度の均一化にも寄与できる。
また、請求項４に記載の発明によると、内部温度を負荷量に応じた装置運転上限温度と比較することで、ロックセンサ付きファンを使わなくても内部攪拌ファンの故障を検出することができるので、低コスト化が実現できる。
また、請求項５に記載の発明によると、冷却フィン温度と内部温度の差を監視することにより温度差の異常が検出できるので、フィン冷却ファンまたは内部攪拌ファンの故障をより確実に検知できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１は、本発明の第１実施例を示すファン制御装置の構成図である。図において、１は電力変換素子、２は電力変換素子１を冷却する冷却フィン、３は冷却フィン温度を検出するフィン温度センサ、４は冷却フィン用の冷却ファン、５は装置内部温度を検出する内部温度センサ、６は装置内部の空気を攪拌する内部攪拌ファン、７はファン制御装置が内蔵された半導体電力変換装置の制御基板、８はファン制御部である。また、ファン制御部８は、Ａ／Ｄ変換器８１、記憶装置８２、比較演算指令器８３、負荷量演算器８６、ファン駆動装置８４、警報送信器８５で構成される。
本発明が特許文献１と異なる部分は、内部温度センサ５、負荷量演算器８６を備え、記憶装置８２が負荷量に応じた設定温度を記憶している部分である。
以下に、図に従い各部の動作について説明する。
冷却フィン２の温度はフィン温度センサ３で検知され、Ａ／Ｄ変換器８１に入力されてデジタル信号に変換され、比較演算指令器８３に入力される。（以降は、従来例と同様に、フィン温度のデジタル信号をフィン検出温度という。）
また、半導体電力変換装置の制御基板の温度は内部温度センサ５で検出され、Ａ／Ｄ変換器８１に入力されてデジタル信号に変換され、比較演算指令器８３に入力される。（以降は、内部温度のデジタル信号を内部検出温度という）
負荷演算器８６では、半導体電力変換装置の負荷量が算出され、比較演算指令器８３へ入力される。
図２は、本発明の第１実施例を示す負荷量によって決定される設定温度例であり、負荷量とファン動作開始温度との関係、負荷量と装置運転上限温度との関係を示す。図２に示す負荷量と設定温度の関係データは、フィン温度センサ３と内部温度センサ５各々について準備され、記憶装置８２で記憶されている。

比較演算指令器８３では、先ず図２に示す負荷量と設定温度の関係データを、記憶装置８２より読み込んでおく。
以下に、フィン検出温度の処理について説明する。
まず、記憶装置８２には、フィン検出温度について、負荷量とファン動作開始温度の関係データＡ、負荷量と装置運転上限温度の関係データＢが記憶されている。ここで、算出された負荷量と関係データＡを参照して、ファン動作開始温度設定値ａを決定する。また、負荷量と関係データＢを参照して、装置運転上限温度設定値ｂを決定する。
続いて、フィン検出温度とファン動作開始温度設定値ａと高低比較を行い、フィン検出温度と装置運転上限温度設定値ｂと高低比較を行う。
ここで、フィン検出温度がファン動作開始温度設定値ａより高い場合には、ファン駆動装置８４にファン駆動指令を出力する。ファン駆動装置８４は、ＯＮ／ＯＦＦ制御によりフィン冷却ファンを駆動する。
また、フィン検出温度が装置運転上限温度ｂより高い場合には、図示していない装置運転停止指令を出力するとともに、警報送信器８５にフィン冷却ファン故障情報を出力する。警報送信器８５は、フィン冷却ファン故障警報を出力する。
上記のフィン検出温度の処理と並行して、内部検出温度について同様な処理を行う。
この場合、記憶装置８２には、負荷量とファン動作開始温度設定値の関係データＣ、負荷量と装置運転上限温度設定値の関係データＤが記憶されている。
同様に、負荷量と上記関係データＣ,Ｄとから、ファン動作開始温度設定値ｂと装置運転上限温度設定値ｄを決定する。
続いて、内部検出温度とファン動作開始温度設定値ｂと比較し、内部攪拌ファン駆動指令を出力する。
また、内部検出温度と装置運転上限温度設定値ｄと比較処理を行って、装置運転停止指令を出力するとともに、警報送信器８５を通じて内部攪拌ファン故障警報を出す。
このように、検出した各部の温度と装置の負荷量に応じたファン動作開始温度設定値とを比較して冷却が必要な場合のみファンを動作させるので、ファンの長寿命化を図ることができる。
また、別の装置運転上限温度と比較して装置運転停止指令やファン故障警報を出せるので、ロックセンサ付きファンを使用しないでも良いのでコスト低減が図れる。
また、装置内で２個所の温度を検出して２箇所のファン動作を制御するので、装置内の各部に適した冷却ができる。
上記において、検出温度と温度設定値との差が大きくなるとファン回転数を上げるようなアナログ制御を行うことも可能で、この場合はより温度に対応した冷却ができる。

図３は、本発明の第２実施例を示すファン制御装置の構成図である。図において、第1実施例と異なる点は、温度差演算部８７を新たに備えたことである。
以下、第1実施例と異なる点を中心として説明する。
図４は、本発明の第２実施例を示す負荷量によって決定される設定温度差例である。
ここで、ファン正常運転温度差とは、フィン検出温度と内部検出温度との差である。
記憶装置８２は、図４に示す負荷量とファン正常運転温度差の関連データＥを記憶している。以下に動作を説明する。
温度差演算部８７では、フィン検出温度と内部検出温度との温度差を求める。
比較演算指令器８３では、先ず記憶装置８２から関係データＥを読み込んでおき、次に負荷量と関係データＥからファン正常運転温度差設定値ｅを求める。
続いて、フィン検出温度と内部検出温度との温度差と、ファン正常運転温度差設定値ｅとの高低比較を行う。ここで、この温度差がファン正常運転温度差設定値ｅよりも高い場合に、警報送信器８５にファン故障情報を出力する。これを受けて、警報送信器８５はファン故障警報を出力する。この警報は、フィン冷却ファンまたは内部攪拌ファンのいずれかが故障していることを示しており、人がファンの状況を確認する。

このように、フィン検出温度と内部検出温度との温度差の異常が検出できるので、フィン冷却ファンまたは内部攪拌ファンの故障をより確実に検知できる。

本発明の第１実施例を示すファン制御装置の構成図本発明の第１実施例を示す負荷量によって決定される設定温度例本発明の第２実施例を示すファン制御装置の構成図本発明の第２実施例を示す負荷量によって決定される設定温度差例第２従来例のファン制御装置の構成図

符号の説明

１電力変換素子
２冷却フィン
３フィン温度センサ
４フィン冷却ファン
５内部温度センサ
６内部攪拌ファン
７制御基板
８ファン制御部
８１Ａ／Ｄ変換器
８２記憶装置
８３比較演算指令器
８４ファン駆動装置
８５警報送信器
８６負荷量演算器
８７温度差演算部

Claims

冷却フィンの温度を検出するフィン温度センサと、
前記冷却フィンを冷却するフィン冷却ファンと、
前記フィン冷却ファンの動作開始温度を決めるファン動作開始温度設定値を記憶する記憶装置と、
前記フィン温度センサの出力と前記ファン動作開始温度設定値とを比較する比較演算指令器と、
を備えたファン制御装置において、
前記ファン制御装置が内蔵された半導体電力変換装置の負荷量を検出する負荷量演算器を備え、
前記記憶装置が、前記負荷量と前記フィン冷却ファンのファン動作開始温度との関係データＡを記憶し、
前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＡによってファン動作開始温度設定値ａを決定し、前記フィン温度センサの出力が前記ファン動作開始温度設定値ａを超えた場合に、フィン冷却ファンの運転指令を出力することを特徴とするファン制御装置。
前記記憶装置が、さらに、前記負荷量とフィン冷却ファンの装置運転上限温度設定値との関係データＢを記憶し、
前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＢによって装置運転上限温度設定値ｂを決定し、前記フィン温度センサの出力が前記装置運転上限温度設定値ｂを超えた場合に、装置運転停止指令を出力するとともに、フィン冷却ファン故障警報を出力することを特徴とする請求項１記載のファン制御装置。
前記ファン制御装置が、さらに、前記半導体電力変換装置の制御基板の温度を検出する内部温度センサと、
前記半導体電力変換装置内部の空気を攪拌する内部攪拌ファンとを備え、
前記記憶装置が、前記負荷量と内部温度センサのファン動作開始温度設定値との関係データＣを記憶し、
前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＣによってファン動作開始温度設定値ｃを決定し、内部温度センサの出力が前記ファン動作開始温度設定値ｃを超えた場合に、内部攪拌ファンの運転指令を出力することを特徴とする請求項１記載のファン制御装置。
前記記憶装置が、さらに、前記負荷量と内部温度センサの装置運転上限温度設定値との関係データＤを記憶し、
前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関連データＤによって装置運転上限温度設定値ｄを決定し、前記内部温度センサの出力が前記装置運転上限温度設定値ｄを超えた場合に、装置運転停止指令を出力するとともに、内部攪拌ファン故障警報を出力することを特徴とする請求項３記載のファン制御装置。
前記ファン制御装置が、さらに温度差演算部を備え、
前記温度差演算部が、前記フィン温度センサの出力と前記内部温度センサの出力との温度差を求め、
前記記憶装置が、さらに、前記負荷量とファン正常運転温度差との関係データＥを記憶し、
前記比較演算指令器が、前記負荷量と前記関係データＥとからファン正常運転温度差設定値ｅを決定し、前記温度差が前記ファン正常運転温度差設定値ｅを超えた場合、ファン故障警報を出力することを特徴とする請求項３記載のファン制御装置。