JP2008178157A - インバータ装置の操作パネル - Google Patents

Abstract

【課題】インバータ装置の停止時やその制御電源の喪失時にも操作パネルの操作機能を確保できる。
【解決手段】操作パネルに充電可能な蓄電器１１を設け、操作パネルにもつロータリーノブ１２で発電部１３を駆動し、この発電部で発電する電力で蓄電器を充電し、表示部の表示と操作ボタンの操作を行う操作パネル機能部１５の制御電源を蓄電器から供給、およびインバータ装置の制御プリント板１６に搭載する電子制御部に蓄電器から電源を供給する。比較器１７は蓄電器の電圧が設定器１８の警告レベル以下になるときに電力残量警告灯を動作させる。
ロータリーノブと発電部に代えて、太陽光発電機によって蓄電器を充電する構成、さらに太陽光発電機を操作パネルとは別置きにしたユニット構成とすることも含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、インバータ装置の操作パネルに関する。

インバータ装置の操作パネルの基本構成を図３に示す。表示部１はＬＥＤやＬＣＤ等で構成し、制御パラメータの番号や設定値、その他の情報を表示する。操作ボタン２は、インバータ装置の運転指令・停止指令・故障リセット・カーソルの移動等の操作を行うボタンを設ける。ロータリーノブ３は表示部１に表示するパラメータの番号や設定値等の数値を変更する。

操作パネルの電源は、通常ＤＣ５Ｖ程度で、それは通常、インバータ装置の直流リンク電圧（入力電圧ＡＣ４００ＶではＤＣ６００Ｖ，ＡＣ２００Ｖの場合はＤＣ３００Ｖ）を降圧することにより供給される。その電源は通常、インバータ装置の制御装置を搭載する制御プリント板を介して供給される（例えば、特許文献１参照）。

また、インバータ装置の制御には下記の機能を有するものがあり、これら機能の実現に操作パネルとインバータ装置の制御装置との間のデータ送受信が行われる。

機能（１）：故障履歴（故障が発生して運転した時の故障要因（過電流、過電圧等のエラーコード）、その時の運転周波数・電流・直流電圧値（インバータ装置のＤＣリンク電圧検出値）・累積運転時間・累積通電時間等のデータ）を表示する機能。この機能における各種情報は操作パネルの表示部１に表示される。

機能（２）：パソコンと制御装置をシリアル通信等の通信手段で通信し、インバータ装置のパラメータ設定値を読み出したり、書き込んだりする機能。この機能における多数のパラメータの設定を操作パネルの操作ボタン２やロータリーノブ３の操作に代えてパソコン側で行う。

通常は図４に示すように、パソコンを制御装置の制御プリント板に接続し、制御プリント板のシリアル通信等の手段による通信機能を介してパラメータの設定を行う。図４には通信手段としてシリアル通信機能を示しているが、この通信手段はシリアル通信に限らない。

機能（３）：操作パネルから別のインバータ装置の操作パネルにパラメータをコピーする機能。具体的な操作手順を下記の図５に沿って説明する。ここでは操作パネルＡ１の設定値を操作パネルＢ１にコピーするものとする。操作パネルと制御プリント板の電源はインバータ装置本体から供給される。まず、操作パネルＡ１を用いて制御プリント板Ａ２にパラメータを設定し、この設定値を制御プリント板Ａ２上のＲＡＭ等の記憶素子に保存する。

次に、制御プリント板Ａ２に接続している操作パネルＡ１を切り離し、操作パネルＢ１に付け替える。

次に、操作パネルＡ１から制御プリント板Ａ２に保存されたパラメータの設定値を、制御プリント板Ａ２から操作パネルＢ１に送信し、操作パネルＢ１に保存する。

最後に、操作パネルＢ１を別の制御プリント板Ｂ２とインバータ装置本体Ｂ３に接続し、制御プリント板Ｂ２のＲＡＭ等の記憶素子にパラメータを保存する。

これによりインバータ装置本体Ｂ３はインバータ装置本体Ａ３と同じ設定で運転することができる。この機能の目的は、同じ設計のモータを同じ用途で使用する場合はインバータのパラメータが同じでよい。したがって、パラメータを操作パネルで操作入力したり、前述のようにパソコンを用いて設定する手間を省くための機能である。
特開２００６−３５２９８５号公報

（課題１）：停電や、インバータ装置の故障発生（主回路異常等の入電不可能状態）等の、不測の事態によりインバータ装置の電源遮断が発生してしまった場合に、操作パネルの電源も遮断されてしまう。

これにより、通常の操作パネルによるパラメータ操作ができなくなったり、前記の機能（１）を用いて故障履歴を参照することができなくなるので、故障要因を解析できないという問題がある。

また、故障の発生したインバータ装置のパラメータ設定値を参照できなくなるという問題がある。正確には、電源が供給されている別のインバータ装置があれば、操作パネルに電源を供給することはできるが、複数台のインバータ装置が併設される場合は少ない。

（課題２）：インバータ装置を運転開始する場合、インバータ装置の立ち上げ時の電源投入の前には様々な手順があるため、インバータ装置の電源投入前にパラメータを設定できれば便利である。すなわち、前述の機能（２）および（３）をインバータ装置に電源を投入することなく使用できれば便利であるが、この機能がない。

本発明の目的は、インバータ装置の停止時やその制御電源の喪失時にも操作パネルの操作機能を確保できるインバータ装置の操作パネルを提供することにある。

本発明は、操作パネルに充電可能な蓄電器を設け、さらには操作パネルにもつロータリーノブで駆動する発電機によって蓄電器を充電、または太陽電池によって蓄電器を充電し、インバータ装置の停止時やその制御電源の喪失時にも操作パネルの操作機能を確保できるようにしたもので、以下の構成を特徴とする。

（１）インバータ装置における各種情報を表示する表示部と、この表示部に表示する各種情報を変更するロータリーノブと、インバータ装置の各種指令を発生および操作する操作ボタンとを備えたインバータ装置の操作パネルにおいて、
前記ロータリーノブにより駆動されて発電する発電機と、
前記発電機の発電電力で充電されて前記表示部の表示と操作ボタンの操作に必要な制御電源を供給、およびインバータ装置の電子制御部に電源を供給する蓄電器と、
前記発電機から前記蓄電器に充電する充電モードと、操作パネルを操作するために前記蓄電器から制御電源を供給する放電モードとを切換える切換スイッチと、
を備えたことを特徴とする。

（２）インバータ装置における各種情報を表示する表示部と、この表示部に表示する各種情報を変更するロータリーノブと、インバータ装置の各種指令を発生および操作する操作ボタンとを備えたインバータ装置の操作パネルにおいて、
太陽電池によって発電する太陽光発電部と、
前記発電部の発電電力で充電されて前記表示部の表示と操作ボタンの操作に必要な制御電源を供給、およびインバータ装置の電子制御部に電源を供給する蓄電器と、
を備えたことを特徴とする。

（３）前記太陽光発電部は、操作パネルとは別置きの太陽光発電ユニットに構成し、この太陽光発電ユニットによって発電された電力で前記蓄電器を充電する構成にしたことを特徴とする。

（４）前記蓄電器の充電電圧が操作パネルを操作できる電圧レベル以下になったときに、警告を発する電力残量警告手段を備えたことを特徴とする。

以上のとおり、本発明によれば、操作パネルに充電可能な蓄電器を設け、さらには操作パネルにもつロータリーノブで駆動する発電機によって蓄電器を充電、または太陽電池によって蓄電器を充電するようにしたため、インバータ装置の停止時やその制御電源の喪失時にも操作パネルの操作機能を確保できる。具体的には、
・インバータ装置や電源系統の故障等により、インバータ装置に給電できない状態になっても、操作パネルを用いて故障解析やパラメータ操作等の機能を使用することができる。

・インバータ装置の立ち上げ時で、インバータ装置に入電する前でも、操作パネルを用いてインバータ装置のパラメータの設定作業を行うことができる。

（実施形態１）
本実施形態では、容量の大きいコンデンサ、あるいは電気二重層キャパシタ、あるいは二次電池のような充電可能な蓄電器を操作パネルに設け、操作パネルにもつロータリーノブで発電機を回転駆動することによって発電し、この発電電力で蓄電器を充電し、蓄電器の充電電力によって操作パネルの各種機能操作を可能にする。

これら蓄電手段と発電手段を操作パネルに設けることにより、前述の機能（１）、（２）、（３）、および通常の操作パネルの機能を、操作パネル単体で実行可能にする。

図１は、本実施形態における操作パネルの構成図を示す。蓄電器１１は、前記の電気二重層キャパシタなどを蓄電要素とし、充電電圧制御および一定電圧での放電制御を可能にした直流電源回路に構成する。ロータリーノブ１２は、従来の操作パネルがもつ選択操作や数値の設定機能のほか、その回動操作によって増速ギヤを介して発電部１３の発電機を回転駆動できるギヤ結合軸を設ける。発電部１３は、マイクロモータ構成の発電機を内蔵し、ロータリーノブ１２と増速ギヤによって回転駆動されることで発電する。

切換スイッチ１４は、発電部１３で発電する電力で蓄電器１１を充電させる充電モードと、蓄電器１１から放電させる放電モードとを切換える。放電モードでは、蓄電器１１から既存の表示部や操作ボタンの操作パネル機能部１５の制御電源としての放電、および制御プリント板１６の制御電源としての放電を行う。

比較器１７は、蓄電器１１の充電電圧によって該蓄電器１１の電力残量を監視するために、該充電電圧Ｖｃと電力残量警告レベル設定器１８の設定値Ｖｓとを比較し、Ｖｓ＞Ｖｓとなったときに電力残量警告灯１９を警告発生動作させる。これら１７〜１９による警告動作に必要な電源は、蓄電器１１および制御プリント板１６の制御電源の一方または両方から取り込む。

以上の構成にした操作パネルにおいて、例えば、前述の機能（２）および（３）を実行する場合には、インバータ装置の制御プリント板１６も動作させるため、切換スイッチ１４を放電モードに切換え、蓄電器１１から制御プリント板１６に電源を供給する。これらの機能実行では、制御プリント板１６の電子制御部を構成するＣＰＵやＲＡＭ等の素子を使用するだけで、それらの電源電圧は通常、操作パネルの電源電圧と同じなので、これらの機能を使用するための制御プリント板１６の電源は操作パネルから供給することができる。

なお、ロータリーノブ１２は、本来、操作パネルの表示部に表示された数値を増減させるためのものなので、上記の機能（１）〜（３）や、操作パネルの操作を行う場合は、操作と並行してロータリーノブ１２を回動させて発電部１３を発電させるものではない。したがって、切換スイッチ１４では、充電モードと放電モードのいずれか一方に切換えるスイッチ機能であればよい。

また、操作パネルを使用している時に、充電された電力が尽きてしまうと、作業が中断させられてしまうので不便である。そこで、比較器１７と設定器１８および警告灯１９によって充電された電力が無くなりかけたら警告を発する。警告灯１９は、例えばＬＥＤ等の小型の表示灯で構成できる。

したがって、本実施形態によれば、インバータ装置や電源系統の故障等により、インバータ装置に給電できない状態になっても、蓄電器１１を制御電源とする操作パネルを用いて、故障解析やパラメータ操作等の機能を実行することができる。特に、前述の機能（１）として記載の故障履歴、故障発生時の各種データ等を知ることができる。

また、インバータ装置の立ち上げ時で、インバータ装置に入電する前でも、蓄電器１１を制御電源とする操作パネルを用いて、インバータ装置のパラメータの設定作業を行うことができる。特に前述の機能（２）、（３）として記載のパラメータの読み出し／書き込み、操作パネルから別のインバータ装置の操作パネルへのパラメータのコピーを実行できる。

（実施形態２）
図２は、本実施形態における操作パネルの構成図を示す。同図が図１と異なる部分は、ロータリーノブ１２と発電部１３による発電機能を、太陽光発電部２０に置き換えた点にある。なお、ロータリーノブ１２は従来のものと同じ操作手段として残す。

太陽光発電部２０は、光が照射されることで発電する太陽電池で構成され、この太陽電池の発電電力で切換スイッチ１４を通して蓄電器１１を充電し、蓄電器１１を電源として操作パネルの操作を実行可能にする。

本実施形態では、太陽光発電による蓄電器１１の充電が可能となるため、太陽光発電部２０により発電しながら、ロータリーノブ１２を操作できるため、実施形態１における充電モードと放電モードの切換スイッチは不要となる。

（実施形態３）
実施形態２のように、操作パネル自体に太陽光発電部２０を備えると、操作パネル自体が大型化してしまう。そこで、本実施形態では、実施形態２の構成において、太陽光発電部２０を蓄電器１１から分離構成し、蓄電器１１のみを操作パネルに設け、太陽光発電部２０を別置きの太陽光発電ユニットとして操作パネルに接続し、太陽光発電ユニットによって発電された電力を操作パネルの蓄電器１１に蓄える。

なお、本実施形態においても、１７〜１９で構成する電力残量警告手段による警告機能は残しておく。

本実施形態によれば、操作パネルを実施形態２のものよりも小型化できるメリットがある。

本発明の実施形態１を示す操作パネルの構成図。 本発明の実施形態２を示す操作パネルの構成図。 操作パネルの基本構成。 パソコン通信によるインバータのパラメータ設定の概略図。 操作パネルによるパラメータのコピー操作手順図。

符号の説明

１１ 蓄電器
１２ ロータリーノブ
１３ 発電部
１４ 切換スイッチ
１５ 操作パネル機能部
１６ 制御プリント板
１７ 比較器
１８ 電力残量警告レベル設定器
１９ 電力残量警告灯
２０ 太陽光発電部

Claims (4)

1. インバータ装置における各種情報を表示する表示部と、この表示部に表示する各種情報を変更するロータリーノブと、インバータ装置の各種指令を発生および操作する操作ボタンとを備えたインバータ装置の操作パネルにおいて、
   前記ロータリーノブにより駆動されて発電する発電機と、
   前記発電機の発電電力で充電されて前記表示部の表示と操作ボタンの操作に必要な制御電源を供給、およびインバータ装置の電子制御部に電源を供給する蓄電器と、
   前記発電機から前記蓄電器に充電する充電モードと、操作パネルを操作するために前記蓄電器から制御電源を供給する放電モードとを切換える切換スイッチと、
   を備えたことを特徴とするインバータ装置の操作パネル。
2. インバータ装置における各種情報を表示する表示部と、この表示部に表示する各種情報を変更するロータリーノブと、インバータ装置の各種指令を発生および操作する操作ボタンとを備えたインバータ装置の操作パネルにおいて、
   太陽電池によって発電する太陽光発電部と、
   前記発電部の発電電力で充電されて前記表示部の表示と操作ボタンの操作に必要な制御電源を供給、およびインバータ装置の電子制御部に電源を供給する蓄電器と、
   を備えたことを特徴とするインバータ装置の操作パネル。
3. 前記太陽光発電部は、操作パネルとは別置きの太陽光発電ユニットに構成し、この太陽光発電ユニットによって発電された電力で前記蓄電器を充電する構成にしたことを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置の操作パネル。
4. 前記蓄電器の充電電圧が操作パネルを操作できる電圧レベル以下になったときに、警告を発する電力残量警告手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のインバータ装置の操作パネル。

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