JP2008017602A - 状態表示装置を備えたインバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかをインバータ装置の使用者が容易に判断でき、インバータ装置を安全に保全することができる状態表示装置を備えたインバータ装置を提供する。
【解決手段】出力電流を検出する出力電流検出部９と、負荷率を算出する負荷率算出部１０と、負荷率と装置の寿命を規定している規定負荷率とを比較する負荷率比較部１１と、入気温度を検出する入気温度検出部１２と、入気温度と装置の寿命を規定している規定入気温度とを比較する入気温度比較部１３と、負荷率比較部１１または入気温度比較部１３の比較結果に基づいて、インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、表示または信号を出力する状態表示装置８を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、安全に保全するための状態表示装置を備えたインバータ装置に関する。

通常インバータ装置は、使用する温度範囲や負荷率の規定がなされており、その範囲での寿命が示されている。例えば、周囲温度３０℃以下、負荷率８０％などの環境下で１０年という標準寿命が仕様書などに記載されている。
一方、従来のインバータ装置は、温度、負荷率、異常状態を検出、あるいは演算して表示する機能を備え、インバータ装置のさまざまな状態から各部品の寿命を予測したり、インバータ装置の寿命を予測したりしている（例えば、特許文献１参照）。

図７は、従来技術を示す状態表装置を備えたインバータ装置の構成図である。
図７において、１は整流回路、２は平滑コンデンサ、３はインバータ回路、６は温度検出器、７はコントローラ、８は状態表示装置である。
以下、図７を用いて従来技術を示す状態表装置を備えたインバータ装置の動作を説明する。
温度検出器６で検出したインバータ装置筐体内の雰囲気温度をコントローラ７で読み込み、雰囲気温度、インバータ装置の稼働時間、および各部の部品に関する寿命情報に基づいて寿命を予測し、予測結果を状態表示装置８に表示したり、状態表示装置８から外部に信号出力したりしていた。
このように、従来技術によるインバータ装置では、インバータ装置の雰囲気温度、稼働時間、各部の部品に関する寿命情報に基づいて寿命予測を行い、部品の劣化や寿命に関する表示を行っている。
特開２００３−３２４９６７号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、従来のインバータ装置では、インバータ装置筐体内の雰囲気温度、稼働時間、部品の特性に基づいて寿命を推定し、その結果を表示したり、出力したりしているが、実際にはインバータ装置内部の各部品の周囲温度により寿命は変化するため、正確に寿命を推定するのは非常に複雑であった。特に、実際に設置され、運転している環境下で、寿命を満たす規定された条件状態で運転できているか判断する事は周辺装置の配置変化や運転状態の変化によって左右されるため困難であった。

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、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかをインバータ装置の使用者が容易に判断でき、インバータ装置を安全に保全することができる状態表示装置を備えたインバータ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、請求項１に記載の発明は、交流電力を直流に変換する整流回路と、複数のスイッチング素子を有し前記直流を交流に変換して電動機を駆動制御するインバータ回路と、前記電動機の運転状態を表示する状態表示装置と、を備えたインバータ装置において、前記インバータ装置の出力電流を検出する出力電流検出部と、前記出力電流に基づいて負荷率を算出する負荷率算出部と、前記負荷率と前記インバータ装置の寿命を規定している規定負荷率を比較する負荷率比較部と、前記インバータ装置の入気温度を検出する入気温度検出部と、前記入気温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定入気温度を比較する入気温度比較部と、を備え、前記状態表示装置は、前記負荷率比較部または前記入気温度比較部の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、交流電力を直流に変換する整流回路と、複数のスイッチング素子を有し前記直流を交流に変換して電動機を駆動制御するインバータ回路と、前記電動機の運転状態を表示する状態表示装置と、を備えたインバータ装置において、前記直流の母線電流を検出する直流母線電流検出部と、前記直流母線電流に基づいて負荷率を算出する負荷率算出部と、前記負荷率と前記インバータ装置の寿命を規定している規定負荷率を比較する負荷率比較部と、前記インバータ装置の入気温度を検出する入気温度検出部と、前記入気温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定入気温度と比較する入気温度比較部と、を備え、前記状態表示装置は、前記負荷率比較部または前記入気温度比較部の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の状態表示装置を備えたインバータ装置において、前記入気温度検出部および前記入気温度比較部に変えて前記インバータ装置の内気温度を検出する内気温度検出部と、前記内気温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定内気温度を比較する内気温度比較部と、を備え、前記状態表示装置は、前記負荷率比較部または前記内気温度比較部の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の状態表示装置を備えたインバータ装置において、前記入気温度検出部および前記入気温度比較部に変えて前記スイッチング素子の放熱用ヒートシンクの温度を検出するヒートシンク温度検出部と、前記ヒートシンク温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定ヒートシンク温度を比較するヒートシンク温度比較部と、を備え、前記状態表示装置は、前記負荷率比較部または前記ヒートシンク温度比較部の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１または２に記載の状態表示装置を備えたインバータ装置において、前記入気温度検出部および前記入気温度比較部に変えて、前記スイッチング素子のケース温度を検出するスイッチング素子温度検出部と、前記ケース温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定ケース温度を比較するスイッチング素子温度比較部と、を備え、前記状態表示装置は、前記負荷率比較部または前記スイッチング素子温度比較部の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によると、インバータ装置の出力電流と入気温度を検出し、インバータ装置の定格電流と出力電流から求められる負荷率と、インバータ装置の定格使用周囲温度と実際の入気温度によって、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるか判断して表示、出力するため、インバータ装置の使用者が安全に運転できる状態か容易に判別でき、保全に活用できる。

また、請求項２に記載の発明によると、インバータ装置の直流母線電流と入気温度を検出し、インバータ装置の定格電流と直流母線電流から求められる負荷率と、インバータ装置の定格周囲温度と実際の入気温度によって、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるか判断して表示、出力するため、装置の使用者が安全に運転できる状態か容易に判別でき、保全に活用できる。

また、請求項３に記載の発明は、入気温度の変わりに、インバータ装置の内気温度を検出し、インバータ装置の定格電流と出力電流または直流母線電流から求められる負荷率と、インバータ装置の定格内気温度と実際の内気温度によって、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるか判断して表示、出力するため、装置の使用者が安全に運転できる状態か容易に判別でき、保全に活用できる。

また、請求項４に記載の発明は、入気温度の変わりに、ヒートシンク温度を検出し、インバータ装置の定格電流と出力電流または直流母線電流から求められる負荷率と、インバータ装置の定格ヒートシンク温度と実際のヒートシンク温度によって、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるか判断して表示、出力するため、装置の使用者が安全に運転できる状態か容易に判別でき、保全に活用できる。

また、請求項５に記載の発明は、入気温度の変わりに、インバータ回路のスイッチング素子のケース温度を検出し、インバータ装置の定格電流と出力電流または直流母線電流から求められる負荷率と、スイッチング素子の定格ケース温度と実際のケース温度によって、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるか判断して表示、出力するため、装置の使用者が安全に運転できる状態か容易に判別でき、保全に活用できる。

以下、本発明の方法の具体的実施例について、図に基づいて説明する。

図１は、本発明の第1実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図である。
図１において、１は整流回路、２は平滑コンデンサ、３はインバータ回路、４は電流検出器、７はコントローラ、８は状態表示装置、９は出力電流検出部、１０は負荷率算出部、１１は負荷率比較部、１２は入気温度検出部、１３は入気温度比較部である。
本実施例が図７に示す従来技術と異なる点は、本実施例は、インバータ装置の出力電流に基づいて負荷率を算出する負荷率算出部１０と、負荷率とインバータ装置の寿命を規定している規定負荷率と比較する負荷率比較部１１と、インバータ装置の入気温度を検出する入気温度検出部１２と、入気温度とインバータ装置の寿命を規定している規定入気温度と比較する入気温度比較部１３を備え、負荷率比較部１１または入気温度比較部１３の比較結果に基づいて、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、寿命条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示、または外部に寿命条件外動作状態であることを示す信号を出力する状態表示装置８を有している点である。

図２は、本発明の第1実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、図２を用いて本実施例の状態表示装置を備えたインバータ装置の動作を説明する。
先ず、ステップＳＴ１で、出力電流検出部９によりインバータ装置の出力電流の検出を行う。
次に、ステップＳＴ２で、負荷率算出部１０は、定格電流値とこの電流検出値から、インバータ装置における負荷率を計算する。
次に、ステップＳＴ３で、負荷率比較部１１は、計算された実際の負荷率と、インバータ装置に規定してある寿命を満たすための条件である定格負荷率の比較を行い、定格負荷率を超えていれば、ステップＳＴ４で、状態表示装置８は、負荷率が定格以上である事を表示、または信号を外部に出力して負荷率が定格以上である状態を知らせる。
一方、ステップＳＴ３での比較の結果、実際の負荷率が定格負荷率以下であれば、ステップＳＴ５で、入気温度検出部１２は、実際の入気温度を検出し、ステップＳＴ６で、規定の寿命を満たすための条件である入気温度の定格値と比較を行う。実際の入気温度が定格入気温度を超えている場合は、ステップＳＴ４で、状態表示装置８は、入気温度が定格以上である事を表示、または信号を外部に出力して寿命を満たさない動作状態であることを知らせる。
一方、ステップＳＴ６での判定の結果、入気温度が定格入気温度以下であれば、安全運転中であるので何も行わずに、以下、ステップＳＴ１から６に示した判別動作を繰り返す。

図３は、本発明の第２実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図である。
図３において、１は整流回路、２は平滑コンデンサ、３はインバータ回路、４は電流検出器、７はコントローラ、８は状態表示装置、１０は負荷率算出部、１１は負荷率比較部、１２は入気温度検出部、１３は入気温度比較部、１４は直流母線電流検出部である。
本実施例が図１に示す第1実施例と異なる点は、本実施例は、インバータ装置の出力電流を検出する出力電流検出部９の代わりに、インバータ装置の直流母線電流を検出する直流母線電流検出部１４を備え、負荷率算出部１１は、直流母線電流検出部１４で検出した直流母線電流に基づいて負荷率を算出するようにしている点である。

図４は、本発明の第３実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図である。
図４において、１は整流回路、２は平滑コンデンサ、３はインバータ回路、４は電流検出器、７はコントローラ、８は状態表示装置、９は出力電流検出部、１０は負荷率算出部、１１は負荷率比較部、１５は内気温度検出部、１６は内気温度比較部である。
本実施例が図１に示す第1実施例と異なる点は、本実施例は、入気温度検出部１２、入気温度比較部１３の代わりに、インバータ装置の内気温度を検出する内気温度検出部１５と、内気温度がインバータ装置の寿命を規定している規定内気温度と比較する内気温度比較部１６と、を備え、状態表示装置８は、負荷率比較部１１または内気温度比較部１６の比較結果に基づいて、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、寿命条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示、または外部に寿命条件外動作状態であることを示す信号を出力するようにしている点である。

図５は、本発明の第４実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図である。
図５において、１は整流回路、２は平滑コンデンサ、３はインバータ回路、４は電流検出器、７はコントローラ、８は状態表示装置、９は出力電流検出部、１０は負荷率算出部、１１は負荷率比較部、１７はヒートシンク温度検出部、１８はヒートシンク温度比較部である。
本実施例が図１に示す第1実施例と異なる点は、本実施例は、入気温度検出部１２、入気温度比較部１３の代わりに、インバータ回路３を構成するスイッチング素子の放熱用ヒートシンクの温度を検出するヒートシンク温度検出部１７と、ヒートシンク温度がインバータ装置の寿命を規定している規定ヒートシンク温度と比較するヒートシンク温度比較部１８と、を備え、状態表示装置８は、負荷率比較部１１またはヒートシンク温度比較部１８の比較結果に基づいて、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、寿命条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示、または外部に寿命条件外動作状態であることを示す信号を出力するようにしている点である。

図６は、本発明の第５実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図である。
図６において、１は整流回路、２は平滑コンデンサ、３はインバータ回路、４は電流検出器、７はコントローラ、８は状態表示装置、９は出力電流検出部、１０は負荷率算出部、１１は負荷率比較部、１９はスイッチング素子温度検出部、２０はスイッチング素子温度比較部である。
本実施例が図１に示す第1実施例と異なる点は、本実施例は、入気温度検出部１２、入気温度比較部１３の代わりに、インバータ回路３を構成するスイッチング素子のケース温度を検出するスイッチング素子温度検出部１９と、ケース温度がインバータ装置の寿命を規定している規定ケース温度と比較するスイッチング素子温度比較部２０と、を備え、状態表示装置８は、負荷率比較部１１またはスイッチング素子温度比較部２０の比較結果に基づいて、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、寿命条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示、または外部に寿命条件外動作状態であることを示す信号を出力するようにしている点である。

以上述べたように、本発明に係る状態表示装置を備えたインバータ装置は、運転されているインバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、状態表示装置に表示、もしくは出力するようにしているので、使用者は規定された寿命を満足する動作条件で運転できているか容易に判断でき、インバータ装置を安全に保全することができる。また、インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあることがわかるので使用者は安心してその状態で運転を継続することができる。

本発明の第1実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図 本発明の第1実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の動作を説明するフローチャート 本発明の第２実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図 本発明の第３実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図 本発明の第４実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図 本発明の第５実施例を示す状態表示装置を備えたインバータ装置の構成図 従来技術を示す状態表装置を備えたインバータ装置の構成図

符号の説明

１ 整流回路
２ 平滑コンデンサ
３ インバータ回路
４ 電流検出器
６ 温度検出器
７ コントローラ
８ 状態表示装置
９ 出力電流検出部
１０ 負荷率算出部
１１ 負荷率比較部
１２ 入気温度検出部
１３ 入気温度比較部
１４ 直流母線電流検出部
１５ 内気温度検出部
１６ 内気温度比較部
１７ ヒートシンク温度検出部
１８ ヒートシンク温度比較部
１９ スイッチング素子温度検出部
２０ スイッチング素子温度比較部

Claims (5)

1. 交流電力を直流に変換する整流回路（１）と、
   複数のスイッチング素子を有し前記直流を交流に変換して電動機を駆動制御するインバータ回路（３）と、
   前記電動機の運転状態を表示する状態表示装置（８）と、
   を備えたインバータ装置において、
   前記インバータ装置の出力電流を検出する出力電流検出部（９）と、
   前記出力電流に基づいて負荷率を算出する負荷率算出部（１０）と、
   前記負荷率と前記インバータ装置の寿命を規定している規定負荷率を比較する負荷率比較部（１１）と、
   前記インバータ装置の入気温度を検出する入気温度検出部（１２）と、
   前記入気温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定入気温度を比較する入気温度比較部（１３）と、を備え、
   前記状態表示装置（８）は、前記負荷率比較部（１１）または前記入気温度比較部（１３）の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴とする状態表示装置を備えたインバータ装置。
2. 交流電力を直流に変換する整流回路（１）と、
   複数のスイッチング素子を有し前記直流を交流に変換して電動機を駆動制御するインバータ回路（３）と、
   前記電動機の運転状態を表示する状態表示装置（８）と、
   を備えたインバータ装置において、
   前記直流の母線電流を検出する直流母線電流検出部（１４）と、
   前記直流母線電流に基づいて負荷率を算出する負荷率算出部（１０）と、
   前記負荷率と前記インバータ装置の寿命を規定している規定負荷率を比較する負荷率比較部（１１）と、
   前記インバータ装置の入気温度を検出する入気温度検出部（１２）と、
   前記入気温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定入気温度と比較する入気温度比較部（１３）と、を備え、
   前記状態表示装置（８）は、前記負荷率比較部（１１）または前記入気温度比較部（１３）の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴とする状態表示装置を備えたインバータ装置。
3. 前記入気温度検出部（１２）および前記入気温度比較部（１３）に変えて前記インバータ装置の内気温度を検出する内気温度検出部（１５）と、前記内気温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定内気温度を比較する内気温度比較部（１６）と、を備え、
   前記状態表示装置（８）は、前記負荷率比較部（１１）または前記内気温度比較部（１６）の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の状態表示装置を備えたインバータ装置。
4. 前記入気温度検出部（１２）および前記入気温度比較部（１３）に変えて前記スイッチング素子の放熱用ヒートシンクの温度を検出するヒートシンク温度検出部（１７）と、前記ヒートシンク温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定ヒートシンク温度を比較するヒートシンク温度比較部（１８）と、を備え、
   前記状態表示装置（８）は、前記負荷率比較部（１１）または前記ヒートシンク温度比較部（１８）の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の状態表示装置を備えたインバータ装置。
5. 前記入気温度検出部（１２）および前記入気温度比較部（１３）に変えて前記スイッチング素子のケース温度を検出するスイッチング素子温度検出部（１９）と、前記ケース温度と前記インバータ装置の寿命を規定している規定ケース温度を比較するスイッチング素子温度比較部（２０）と、を備え、
   前記状態表示装置（８）は、前記負荷率比較部（１１）または前記スイッチング素子温度比較部（２０）の比較結果に基づいて運転されている前記インバータ装置の状態が規定の寿命を満足する使用環境条件にあるかを判断し、条件外と判断した場合は寿命条件外動作状態であることを表示または寿命条件外動作状態であることを示す信号を外部に出力することを特徴とする請求項１または２に記載の状態表示装置を備えたインバータ装置。

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