JP2014123591A - 制御装置及び制御装置の冷却方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体素子を冷却する効率を低下させることなく、制御装置の筐体内に実装される半導体素子以外の、半導体素子より熱時定数の大きい電気部品の冷却を行う。
【解決手段】装置筐体に設けられた吸気口８１Ｒ，８２Ｒと、該吸気口より取り込まれた気体を流通する吸気側上段通風路６１Ｒ及び吸気側下段通風路６２Ｒと、該吸気側上段通風路６１Ｒ及び吸気側下段通風路６２Ｒから取り込んだ気体を冷却体３２へ送るファン部４０を有する。冷却体３２は、半導体素子２０のベース部３１と接続している。冷却体３２へ送られた気体は排気口から排気される。装置筐体の内部空間１０Ｓには、半導体素子２０の他、熱時定数の大きい電気部品１４−１，１４−２，１６が収納されている。
さらに、制御装置１０は、吸気側下段通風路６２Ｒと装置筐体の内部空間１０Ｓとの間に形成された開口部６６を、開状態又は閉状態にする吸気側開閉部材６５を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えばエレベータ装置の駆動を制御するエレベータ制御装置に適用して好適な制御装置及び制御装置の冷却方法に関する。

エレベータ制御装置などに用いられる電力変換装置は、一般的に複数の半導体素子を用いて構成されている。半導体素子の温度上昇を抑制する方法として、ファンを用いた強制空冷により半導体素子の放熱を行うことが多い。半導体素子の温度上昇を抑制することにより、半導体素子の素子損失による発熱に伴う半導体素子の寿命の低下が抑えられる。

例えば、特許文献１には、複数の半導体素子の素子損失特性のばらつきを温度センサにより検出し、その結果に基づき各半導体素子の冷却風の量を調整し、電力変換装置としての寿命を最大限有効に利用する技術が記載されている。

特開２００５−４５９３５号公報

しかし、特許文献１では、電力変換装置の半導体素子の寿命にのみ言及しており、電力変換装置と同一の盤筐体内に実装される、熱による寿命劣化の影響を受けやすいコンデンサや定電圧電源装置等については触れられていない。また、熱時定数の大きい変圧器、リアクトルなどにおける周辺回路（電気部品）の寿命への影響についても触れられていない。

上記の状況から、半導体素子を冷却する効率を低下させることなく、制御装置の筐体内に実装される半導体素子以外の、該半導体素子より熱時定数の大きい電気部品の冷却を行うことが要望されていた。

本発明の一側面の制御装置は、装置筐体の一の面に設けられた吸気口と、該吸気口より取り込まれた気体を流通する上下に配置された吸気側上段通風路及び吸気側下段通風路と、該吸気側上段通風路及び吸気側下段通風路から気体を取り込むファン部とを備える。また、該ファン部より送り出される気体を流通する排気側通風路と、装置筐体の他の面に設けられた、排気側通風路を流通する気体を排気する排気口とを有する。また、装置筐体の内部空間に設けられた第１の熱時定数を持つ半導体素子と、装置筐体の内部空間に設けられた第１の熱時定数より大きい第２の熱時定数を持つ電気部品とを有する。さらに、ファン部と排気側通風路の間に配置された、半導体素子が取り付けられるベース部と接続する冷却体を有する。
そして、吸気側下段通風路と装置筐体の内部空間との間に形成された開口部を、開状態又は閉状態にする吸気側開閉部材と、ベース部に配置される温度検出器を備える。また、温度検出器が検出した温度を取得し、ファン部の回転及び吸気側開閉部材の開閉を制御する制御部を備える。

上記制御装置は、一例として、制御部は、温度検出器で検出される温度が半導体素子を保護すべき温度に達した場合、吸気側開閉部材を閉じた状態でファン部の回転を開始する。その後、温度検出器で検出される温度が半導体素子を保護すべき温度より低い温度に低下したときに吸気側開閉部材を開く制御を行う。

本発明の少なくとも一つの実施の形態によれば、吸気側開閉部材を開くことにより、装置筐体の内部空間の気体を吸気側下段通風路に取り込むことができる。これにより、電気部品が収納されている内部空間の気体を冷却することができる。それゆえ、半導体素子を冷却する効率を低下させることなく、装置筐体内に実装される半導体素子以外の、該半導体素子より熱時定数の大きい電気部品の冷却を効率的に行うことができる。

エレベータの駆動に用いられる一般的な電力変換装置の構成例を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の全体構成を示す説明図であり、図２Ａは正面扉を開いた状態の概略正面図、図２Ｂは図２ＡのＸ−Ｘ´線の概略断面図である。 図２Ａ，２Ｂに示す制御装置の吸気側開閉部材を開いた状態を示す概略断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の制御系を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る制御装置による冷却制御を示す説明図である。 本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の排気側開閉部材を開いた状態を示す概略断面図である。

以下、本発明を実施するための形態の例について、添付図面を参照しながら説明する。説明は下記の順序で行う。なお、各図において共通の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。
１．第１の実施の形態（吸気側開閉部材を備えた例）
２．第２の実施の形態（排気側開閉部材を備えた例）
３．変形例

＜１．第１の実施形態＞
［電力変換装置の構成］
始めに、電力変換装置の概略構成を説明する。
図１は、エレベータの駆動に用いられる一般的な電力変換装置の構成例を示すブロック図である。

図１において、交流電力を出力する電源３から電力変換装置１の受電端子１１に供給された３相の交流電力は、開閉器１２、電磁接触器１３及びリアクトル１４−１，１４−２を介して電力変換回路のコンバータ（整流回路）１５に供給される。コンバータ１５で交流電力が直流電力に変換された後、平滑コンデンサ１６で平滑化される。そして、平滑コンデンサ１６で平滑化された直流電力は、インバータ（逆変換回路）１７でエレベータ運転に合わせた３相の交流電力に変換される。インバータ１７から出力される交流電力は、出力端子１９を介して巻上機４に供給され、巻上機４にロープで吊り下げられた乗りかご５及び吊合おもり６を昇降駆動する。

定電圧電源である制御電源７は、開閉器１２から端子１３０を介して３相の交流電力を受電し、所定の定電圧を生成して制御回路８へ供給する。

制御回路８は、電力変換装置１を制御する制御部である。制御回路８は、例えばレジスタ８ａ（記憶部の一例）を備え、レジスタ８ａに記憶された制御値やパラメータ等に基づいて電力変換装置１の制御を行う。ゲートドライバ部１８のコンバータ用ゲートドライバ１８１は、制御回路８から出力される制御信号に基づいて、電力変換回路のコンバータ１５を構成する電力変換素子のゲート部へゲート信号を供給する。同様に、ゲートドライバ部１８のインバータ用ゲートドライバ１８２は、制御回路８から出力される制御信号に基づいて主回路であるインバータ１７を構成する電力変換素子のゲート部へゲート信号を供給する。また、制御回路８は、端子１３０を介して、電磁接触器１３へ操作信号を供給し、電磁接触器の接点の開閉を制御する。

電力変換装置１のコンバータ１５やインバータ１７には、電力変換素子として、例えば絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ＩＧＢＴ）などの半導体素子が用いられる。この種の半導体素子を用いた容量の大きな電力変換装置では、半導体素子および冷却装置も複数で構成される。大容量の電力変換装置を筐体内に設置するに際しては、三相各相の半導体素子を相毎に分けて設置し、各相の半導体素子を冷却装置によって冷却する構成が採用されている。上記の半導体素子はモジュール化した形態（半導体モジュール）で用いられることが多い。

［エレベータ制御装置の構成］
図２は、本発明の第１の実施の形態に係る制御装置の全体構成を示す説明図であり、図２Ａは正面扉を開いた状態の概略正面図、図２Ｂは図２ＡのＸ−Ｘ´線の概略断面図である。図２に示す制御装置１０は、本発明をエレベータを駆動するエレベータ制御装置に適用した例である。

制御装置１０内の上部に、電力変換装置１のコンバータ１５及びインバータ１７が配置されている。このコンバータ１５及びインバータ１７を構成する複数の半導体モジュール２０が、冷却器３０上に実装されている。この例では、三相各相の半導体モジュールの相毎に区別せずに記載している。

冷却器３０は、半導体モジュール２０を実装する取付けベース３１（ベース部の一例）と、ヒートパイプ３２（冷却体の一例）と、該ヒートパイプ３２により熱輸送された熱を放熱する放熱部３３により構成される。例えば、取付けベース３１及び放熱部３３は、アルミニウムなどの熱伝導性の高い材料で構成される。冷却体であるヒートパイプ３２は、中空の銅管などから構成され、この例では４本である。

ヒートパイプ３２の内部は大気圧の１０分の１程度の圧力に調整され、下部に水（斜線部）が貯留されている。ヒートパイプ３２内の水は、半導体モジュール２０の温度が沸点に達すると蒸発して上昇し、冷却されると水滴となってヒートパイプ３２の下部へ戻る。

放熱部３３は、後述するファンにより装置筐体の前面にある吸気口から取り入れられた気体（空気）が導入され、導入された気体によってヒートパイプ３２を冷却するとともに、温められた気体を放熱している。放熱部３３は、一例として制御装置１０の正面から見て左側と右側の両側面に複数の羽板を有する。放熱部３３の内部は、後述する吸気側通風路に対応させて正面から見て上下２及び左右２の４つの空間に仕切られている。図２の例では、放熱部３３の内部を上下に仕切る上下仕切り板３３Ｈを破線で記載している。

取付けベース３１の上面には、温度検出器２５が設けられている。制御装置１０では、温度検出器２５によって取付けベース３１の温度を検出することにより、コンバータ１５及びインバータ１７の半導体モジュール２０の温度を監視している。

放熱部３３の前面側には、放熱部３３へ送風する複数のファン（ファン部の一例）が設置される。本例では、制御装置１０の正面から見て、上段左ファン４１Ｌ、上段右ファン４１Ｒ、下段左ファン４２Ｌ、及び下段右ファン４２Ｒが設置されている。以下、これら４台のファンを特に区別しない場合は、「ファン４０」と呼称する。ファン４０としては、例えばファンと電動機が一体化されたファンモータなどを適用できる。

ファン４０のさらに前面側には、制御装置１０の正面扉８０の上部に開けられた吸気口から外気を効率よく取り込む通風路が形成されている。本例では、上段左ファン４１Ｌ、上段右ファン４１Ｒ、下段左ファン４２Ｌ、及び下段右ファン４２Ｒに対応して、吸気側上段左通風路６１Ｌ、吸気側上段右通風路６１Ｒ、吸気側下段左通風路６２Ｌ、及び吸気側下段右通風路６２Ｒが設けられている。以下、吸気側上段左通風路６１Ｌと吸気側上段右通風路６１Ｒを区別しないときは「吸気側上段通風路６１」と呼称し、吸気側下段左通風路６２Ｌと吸気側下段右通風路６２Ｒを区別しないときは「吸気側下段通風路６２」と呼称する。さらに、吸気側の上段及び下段にある４つの通風路を区別しないときは「吸気側通風路」と呼称する。

吸気側上段通風路６１と吸気側下段通風路６２との間は、上下の気体が混流しないよう水平に配置された吸気側上下仕切り板６０Ｈで仕切られている。同様に、吸気側上段左通風路６１Ｌ及び吸気側下段左通風路６２Ｌと、吸気側上段右通風路６１Ｒ及び吸気側下段右通風路６２Ｒとの間は、垂直に配置された吸気側左右仕切り板６０Ｖで仕切られている。

正面扉８０には、上記のファン４０及び上段左右の吸気側上段通風路６１と下段左右の吸気側下段通風路６２に対応して、上段左吸気口、上段右吸気口、下段左吸気口、及び下段右吸気口が設けられている。図２Ｂでは、上段右吸気口と下段右吸気口の一例として、上段右吸気口８１Ｒと下段右吸気口８２Ｒが示されている。以下では、上段左吸気口と上段右吸気口８１Ｒを区別しないときは「上段吸気口８１」と呼称し、下段左吸気口と下段右吸気口８２Ｒを区別しないときは「下段吸気口８２」と呼称する。

また、放熱部３３の背面側には、放熱部３３を通過することによって暖まった気体を、制御装置１０裏面の排気口へ送るための通風路が形成されている。装置筐体の前面側に設けた４つの吸気側通風路と同様に、ファン４０のそれぞれに対応して、排気側上段左通風路、排気側上段右通風路、排気側下段左通風路、及び排気側下段右通風路が設けられている。図２Ｂでは、排気側上段右通風路と排気側下段右通風路の一例として、排気側上段右通風路６３Ｒと排気側下段右通風路６４Ｒが示されている。以下、排気側上段左通風路と排気側上段右通風路６３Ｒを区別しないときは「排気側上段通風路６３」と呼称し、排気側下段左通風路と排気側下段右通風路６４Ｒを区別しないときは「排気側下段通風路６４」と呼称する。さらに、排気側の上段及び下段にある４つの通風路を区別しないときは「排気側通風路」と呼称する。

排気側上段左通風路（不図示）及び排気側上段右通風路６３Ｒと、排気側下段左通風路（不図示）及び排気側下段右通風路６４Ｒとの間は、気体が混流しないよう水平方向に配置された排気側上下仕切り板６０Ｒで仕切られている。同様に、排気側上段左通風路及び排気側下段左通風路と、排気側上段右通風路６３Ｒ及び排気側下段右通風路６４Ｒとの間は、垂直に配置された図示しない排気側左右仕切り板で仕切られている。

排気側の各通風路を通過した気体は、制御装置１０の裏面９０に形成された排気口から排気される。排気口として、上記のファン４０及び排気側の各通風路に対応して、上段左排気口、上段右排気口、下段左排気口、及び下段右排気口が設けられている。図２Ｂでは、上段右排気口と下段右排気口の一例として、上段右排気口７１Ｒと下段右排気口７２Ｒが示されている。以下では、上段左排気口（不図示）と上段右排気口７１Ｒを区別しないときは「上段排気口７１」と呼称し、下段左排気口（不図示）と下段右排気口７２Ｒを区別しないときは「下段排気口７２」と呼称する。

［吸気側開閉部材］
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、制御装置１０は、電力変換装置１（図１参照）を構成する各電気部品や制御電源７、制御回路８等を収納する内部空間１０Ｓを備えている。そして、制御装置１０は、吸気側下段左通風路６２Ｌ及び吸気側下段右通風路６２Ｒの下側、すなわち吸気側下段左通風路６２Ｌ及び吸気側下段右通風路６２Ｒと装置筐体の内部空間１０Ｓとの間に、吸気側開閉部材６５を備えている。

図３は、図２Ａ及び図 ２Ｂに示す制御装置１０の吸気側開閉部材６５を開いた状態を示す概略断面図である。以下、吸気側開閉部材６５の構造及び動作を説明する。
吸気側開閉部材６５は、略矩形の板状であり、装置筐体の前面に平行かつ水平に設けられた回転軸部６５ｒによって回転可能に支持されている。そして、吸気側開閉部材６５は、不図示の開閉機構により回転軸部６５ｒを中心に回転して水平姿勢からほぼ垂直姿勢に変化し、正面扉８０に形成された吸気口の一部、すなわち下段左吸気口（不図示）と下段右吸気口８２Ｒを塞ぐように持ち上がる。

吸気側開閉部材６５が閉じた状態では、吸気側下段通風路６２と装置筐体の内部空間１０Ｓは連通していない。一方、吸気側開閉部材６５が開いた状態では、吸気側下段通風路６２の下側に吸気側開口部６６が発生し、吸気側下段通風路６２と装置筐体の内部空間１０Ｓが連通する。吸気側開閉部材６５の開閉動作は、制御回路８により制御される。

［制御装置の制御系］
次に、吸気側開閉部材６５の開閉制御について説明する。
図４は、制御装置１０の制御系を示すブロック図である。
温度検出器２５は、取付けベース３１の温度を周期的に検出し、温度に応じたアナログの信号を生成し、Ａ／Ｄ変換器１０１へ供給する。Ａ／Ｄ変換器１０１ではアナログの信号をデジタルの信号に変換し、制御回路８へ供給する。メモリ１０２は、例えばフラッシュメモリなどの不揮発性の記憶部であり、制御回路８が参照する制御値やパラメータなどのデータが保存されている。メモリ１０２は、レジスタ８ａで代用してもよい。

制御回路８は、温度検出器２５で検出された取付けベース３１の温度に基づいて、ファン４０及び吸気側開閉部材の動作を制御するためのデジタルの制御信号を生成して、Ｄ／Ａ変換器１０３に供給する。制御信号はＤ／Ａ変換器１０３でデジタルからアナログに変換される。アナログに変換された制御信号は、上段左ファン４１Ｌに駆動信号を供給するファン駆動回路１０４に供給される。同様に、アナログに変換された制御信号は、上段右ファン４１Ｒに駆動信号を供給するファン駆動回路１０５、下段左ファン４２Ｌに駆動信号を供給するファン駆動回路１０６、及び下段右ファン４２Ｒに駆動信号を供給するファン駆動回路１０７に供給される。

また、アナログに変換された制御信号は、開閉部材駆動回路１０８へ供給される。そして、開閉部材駆動回路１０８で、回転軸部６５ｒを中心に吸気側開閉部材６５を所定角度だけ回転させるための駆動信号が生成される。この駆動信号が不図示の開閉機構に供給され、吸気側開閉部材６５の開閉制御が行われる。

［冷却制御］
図５は、制御装置１０による冷却制御を示す説明図である。
図５において、横軸に時間、縦軸が温度検出器２５で検出される温度を表し、ファン４０及び吸気側開閉部材の動作と温度との関係を示している。

本実施の形態では、温度検出器２５で検出される取付けベース３１の温度がファン４０を回転すべき温度に達した場合、吸気側開閉部材６５を閉じた状態でファン４０の回転を開始した後、一定の間隔をおいて吸気側開閉部材６５を開く制御を行う。

通常のエレベータ運転では、出勤及び退勤の時間帯及び昼食の時間帯に乗客が集中する傾向がある。乗客が集中すると、電力変換装置１（図１参照）は、巻上機４に交流電力を供給し、エレベータが連続的にもしくは短い停止時間を挟んで断続的に運転される。この間、電力変換装置１の半導体モジュール２０（図２参照）は、連続的にもしくは短い停止時間を挟んで断続的に動作することにより、発熱を続けて温度が上昇する。半導体モジュール２０は、断続的に動作中にあっても温度の上げ下げを繰り返しながら平均温度が次第に上昇する。

そして、温度検出器２５で検出される温度が、第１のしきい値より低い温度を経て該第１のしきい値よりも高い第２のしきい値以上となったとき（時刻ｔ１）、制御回路８は、すべてのファン４０を回転させる。それにより、外気を制御装置１０内に吸気し、放熱部３３により半導体モジュール２０を冷却する。第１のしきい値は、半導体モジュール２０以外の電気部品の、熱劣化による寿命低下の恐れがある温度に設定する。第２のしきい値は、半導体モジュール２０の、熱劣化による寿命低下の恐れがある、第１のしきい値より高い温度に設定する。

制御回路８がファン駆動回路１０４〜１０７に制御信号を出力し、４台のファン４０を回転させたとき、吸気側開閉部材６５は閉じた状態である。それにより、４つの吸気口からそれぞれに対応する４つの吸気側通風路に取り込まれた外気が、放熱部３３に送られる。放熱部３３では、各吸気側通風路に取り込まれた気体がヒートパイプ３２に当てられる。そして、放熱部３３でヒートパイプ３２に当たって暖められた各外気は、各排気側通風路を通って各排気口から排気される。

このように、温度検出器２５で検出される温度が第２のしきい値より高いとき、上段及び下段の４つの吸気側通風路を流れる気体によりヒートパイプ３２が集中的に冷却される。その結果、半導体モジュール２０の温度が急速に下がる。それゆえ、素子損失による発熱によって半導体モジュール２０の寿命が低下することを防ぐことができる。

次に、４台のファン４０のすべてが回転を開始した後、エレベータへの乗客の集中が収まり、温度検出器２５で検出される温度が第２のしきい値より下がったとき（時刻ｔ２）、制御回路８は、開閉部材駆動回路１０８へ制御信号を出力し、吸気側開閉部材６５を開く。吸気側開閉部材６５が持ち上げられ、正面扉８０の下段左吸気口及び下段右吸気口８１Ｌを塞ぐ状態となる。そして、装置筐体の内部空間１０Ｓの気体が吸気側開口部６６から吸気側下段通風路６２に取り込まれる（図３参照）。

放熱部３３内のヒートパイプ３２の上部は、上段吸気口８１から取り込まれた気体に触れ、ヒートパイプ３２の下部は、内部空間１０Ｓから吸気側下段通風路６２に取り込まれた気体に触れる。そして、内部空間１０Ｓから吸気側下段通風路６２に取り込まれた気体は、放熱部３３、並びに排気側下段通風路６４を通過して下段排気口７２から排気される。

このように、温度検出器２５で検出される温度が第２のしきい値より下がったとき、吸気側開閉部材６５を開く。そして、例えば熱時定数の大きいリアクトル１４−１，１４−２の発熱により暖まった制御装置１０内の気体を、吸気側下段通風路６２へ取り込む。そして、この暖まった気体をすべてのファン４０により放熱部３３、並びに排気側下段通風路６４を介して各排気口から排気する。それにより、例えば平滑コンデンサ１６や制御電源７などの、熱による寿命劣化の影響を受けやすい電気部品の周辺温度を低下させることができる。

さらに、温度検出器２５で検出される温度が、第２のしきい値より低い温度からさらに第１のしきい値より低い温度に下がったとき（時刻ｔ３）、制御回路８は、４台のファン４０を停止させるとともに、吸気側開閉部材６５を閉じる。時刻ｔ３以降は、ファン４０によるヒートパイプ３２の強制冷却を行わずに自然冷却する。

このように、温度検出器２５で検出される温度が、半導体モジュール２０及びそれ以外の電気部品の、熱劣化による寿命低下の恐れがある第１のしきい値より下がってから、ファン４０及び吸気側開閉部材６５を閉じる。このように構成することで、熱時定数の大きな電気部品を保護しつつ電力消費を抑えることができる。

上述した第１の実施の形態によれば、吸気側開閉部材６５を開くことにより、制御装置１０の内部空間１０Ｓの気体が吸気側下段通風路６２に取り込まれる。これにより、電気部品が収納されている内部空間１０Ｓの気体を冷却できる。ここで、温度検出器２５で検出される温度に応じて、まず熱時定数の小さい半導体モジュール２０を冷却し、その後、内部空間１０Ｓの気体を吸気側下段通風路６２に取り込んで熱時定数の大きい電気部品を冷却する。
それゆえ、半導体モジュール２０を冷却する効率を低下させることなく、半導体モジュール２０より大きな熱時定数を持ち、熱による寿命劣化の影響を受けやすい電気部品の冷却を効率的に行える。

＜２．第２の実施形態＞
［排気側開閉部材］
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る制御装置の排気側開閉部材を開いた状態を示す概略断面図である。
図６に示す制御装置１０Ａは、第１の実施の形態に係る制御装置１０（図３参照）に、更に排気側開閉部材を設けた例である。以下、本実施の形態に係る制御装置１０Ａについて、第１の実施の形態に係る制御装置１０と異なる点を中心に説明する。

制御装置１０Ａは、排気側下段左通風路（不図示）及び排気側下段右通風路６４Ｒの下側、すなわち排気側下段左通風路及び排気側下段右通風路６４Ｒと装置筐体の内部空間１０Ｓとの間に排気側開閉部材６７を備えている。

排気側開閉部材６７は、基本的に吸気側開閉部材６５と同様の構造である。制御装置１０Ａは、排気側開閉部材６７を開閉するための不図示の開閉機構を備える。排気側開閉部材６７は、略矩形の板状であり、不図示の開閉機構により回転軸部６７ｒを中心に回転して水平姿勢からほぼ垂直姿勢に変化し、裏面９０に形成された下段左排気口と下段右排気口７２Ｒを塞ぐように持ち上がる。

排気側開閉部材６７が閉じた状態では、排気側下段通風路６４と装置筐体の内部空間１０Ｓは連通していない。一方、排気側開閉部材６７が開いた状態では、排気側下段通風路６４の下側に排気側開口部６８が発生し、排気側下段通風路６４と装置筐体の内部空間１０Ｓが連通する。排気側開閉部材６７の開閉動作は、制御回路８により制御される。

［排気側開閉部材の開閉制御］
排気側開閉部材６７の開閉制御は、吸気側開閉部材６５の開閉制御と同様である。図４に示す制御装置１０の制御系において、さらに排気側開閉部材６７を開閉するための開閉部材駆動回路（図示略）を更に備える。

乗客が集中する時間帯において、エレベータが連続的にもしくは短い停止時間を挟んで断続的に運転されると、制御回路８は、ファン駆動回路１０４〜１０７に制御信号を出力し、４台のファン４０を回転させる。このとき、吸気側開閉部材６５及び排気側開閉部材６７は閉じた状態である。

次に、制御回路８は、図５に示す時刻ｔ２において、吸気側開閉部材６５に加えて、排気側開閉部材６７を開く。それにより、装置筐体の内部空間１０Ｓの前面側の気体が、吸気側開口部６６から吸気側下段通風路６２に取り込まれる。吸気側下段通風路６２に取り込まれた気体は、下段側のファン４０によって放熱部３３を介して排気側下段通風路６４へ送られ、排気側開口部６８から装置筐体の内部空間１０Ｓの背面側へ戻る。

さらに、制御回路８は、図５に示す時刻ｔ３において、４台のファン４０を停止させるとともに、吸気側開閉部材６５及び排気側開閉部材６７を閉じる。時刻ｔ３以降は、ファン４０によるヒートパイプ３２の強制冷却を行わずに自然冷却する。

第２の実施の形態では、時刻ｔ２において、吸気側開閉部材６５に加えて、排気側開閉部材６７を開くことにより、装置筐体の内部空間１０Ｓの前面側から吸気側下段通風路６２に取り込んだ気体を、装置筐体の内部空間１０Ｓの背面側へ戻している。すなわち、装置筐体の内部空間１０Ｓ、吸気側下段通風路６２、放熱部３３、排気側下段通風路６４、そして再び装置筐体の内部空間１０Ｓと気体が循環する。

第１の実施の形態のように吸気側開閉部材６５のみを有する場合、装置筐体の内部空間１０Ｓの気体が下段排気口７２から外部へ排気されることにより、内部空間１０Ｓが減圧する。この対策として、一般に、正面扉８０の下側、例えばリアクトル１４−１，１４−２と同じくらいの高さに通気口（図示略）が形成されている。この通気口から装置筐体内に取り込まれた外気を、吸気側下段通風路６２に取り入れて、放熱部３３及び排気側下段通風路６４を通じて下段排気口７２から排気する。これにより、内部空間１０Ｓが減圧されないようにしている。

ところで、屋外などの高密閉度を要求される環境下では、装置筐体の密閉度を下げる通気口はないほうがよい。密閉度を表す指標として、ＩＰクラスが知られている。IP（International Protection）とは、国際電気標準会議（International Electrotechnical Commission：IEC）規格５２９にて規定された固形異物や水に対する電気機器やキャビネットの異物侵入保護等級の表示である。

第２の実施の形態では、図６に示すような排気側開閉部材６７を設けているので、装置筐体の内部空間１０Ｓ、吸気側下段通風路６２、放熱部３３、排気側下段通風路６４、そして再び装置筐体の内部空間１０Ｓと気体が循環する。それにより、正面扉等に通気口を設ける必要がない。それゆえ、装置筐体の内部空間１０Ｓを減圧することなく、内部空間１０Ｓの気体を吸気側下段通風路６２へ取り込み、放熱部３３で放熱することができる。

このように、排気側開閉部材６７を設ける構成とした場合、第１の実施の形態に係る効果に加えて、装置筐体の密閉度を高くすることができるという効果を奏する。すなわち、半導体モジュール２０を冷却する効率を低下させず、かつ、制御装置１０の筐体内に実装された熱による寿命劣化の影響を受けやすい電気部品の冷却を効率的に行い、さらに装置筐体の密閉度を高めることができる。

＜３．変形例＞
なお、上述した第１及び第２の実施の形態において、吸気側開閉部材６５及び排気側開閉部材６７を閉（水平姿勢）又は開（垂直姿勢）のいずれかの状態にする構成について説明したが、この例に限られない。例えば、温度検出器２５で検出される温度に応じて、吸気側開閉部材６５及び排気側開閉部材６７を水平（垂直）から垂直(水平)な状態へと徐々に開閉部材の傾きを変化させる制御を行うようにしてもよい。

また、上述した通り、吸気側通風路及び排気側通風路はそれぞれ、冷却効率の点から上段と下段に分離していることが望ましい。したがって、吸気側左右仕切り板６０Ｖを取り除いて吸気側上段左通風路６１Ｌと吸気側上段右通風路６１Ｒを繋いで一体にしてもよい。同様に、排気側左右仕切り板（不図示）を取り除いて排気側上段左通風路６３Ｌと排気側上段右通風路６３Ｒを繋いで一体にしてもよい。ただし、第１の実施の形態においては、排気側通風路は、必ずしも上段と下段に分離していなくてもよい。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、開閉部材駆動回路１０８により吸気側開閉部材６５の開閉制御、また不図示の開閉部材駆動回路により排気側開閉部材６７の開閉制御を行う構成を説明したが、この例に限られない。例えば、一枚の吸気側開閉部材６５ではなく、下段左吸気口及び下段右吸気口８２Ｒに対応した大きさの二つの開閉部材を用いることもできる。その場合、開閉部材駆動回路１０８により二つの開閉部材を開閉制御してもよいし、また別々の開閉部材駆動回路を用いて二つの開閉部材を個別に開閉制御してもよい。排気側開閉部材についても同様の変形例を採用することができる。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、４つのファン４０を備える構成を説明したが、吸気側上段左通風路及び吸気側上段右通風路に対して一つのファン、吸気側下段左通風路及び吸気側下段右通風路に対して一つのファンを設ける構成としてもよい。あるいは、４つのファン４０を一つの大型のファンで代用する構成としてもよい。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、放熱部３３の内部は、吸気側通風路に対応して上下左右の４つに仕切られている構成を説明したが、この例に限られない。ただし、冷却効率の観点から、放熱部３３の内部は、吸気側通風路に対応して少なくとも上段と下段に分離していることが望ましい。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、取付けベース３１に温度検出器２５を１つ配置した構成を説明したが、温度検出器２５は２つ以上でもよい。例えばインバータとコンバータで別々の冷却システムを用意する場合、装置筐体内に２つ以上の電力変換装置を有する場合における使用が想定される。なお、２つの温度検出器を取付けベース３１の左側及び右側に配置し、吸気側下段又は排気側下段に設けた左右二つの開閉部材の開閉を、２つの温度検出器で検出した温度に応じて制御する構成としてもよい。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、吸気側開閉部材６５を略矩形の板状の部材としたが、この例に限られない。例えば、吸気側開閉部材として、複数の可動羽板を、吸気側開口部及び吸気側下段吸気口に相当する位置に設けた構成としてもよい。排気側開閉部材についても同様の変形例を採用することができる。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、流体による冷却効率を考慮して、吸気口、吸気側通風路、放熱部、排気側通風路、及び排気口を直線上に配置する構成としたが、他の構成を排除するものではない。例えば、排気側通風路を流通する気体を排気する排気口を、装置筐体の裏面ではなく、側面など他の面に設けてもよい。

以上、本発明は上述した各実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された要旨を逸脱しない限りにおいて、その他種々の変形例、応用例を取り得ることは勿論である。

なお、本発明は上記の実施の形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
例えば、上記した実施の形態例は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施の形態例の構成の一部を他の実施の形態例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施の形態例の構成に他の実施の形態例の構成を加えることも可能である。また、各実施の形態例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１…電力変換装置、 ３…電源、 ４…巻上機、 ５…乗りかご、 ６…吊合おもり、７…制御電源、 ８…制御回路、 １０…制御装置（盤本体）、 １１…受電端子、 １２…開閉器、 １３…電磁接触器、 １４−１，１４−２…リアクトル、 １５…コンバータ、 １６…平滑コンデンサ、 １７…インバータ、 １８…ゲートドライバ部、 １８１…コンバータ用ゲートドライバ、 １８２…インバータ用ゲートドライバ １９…出力端子、 ２０…半導体モジュール、 ２５…温度検出器、 ３０…放熱器、 ３１…取付けベース、 ３２…ヒートパイプ（冷却体）、 ３３…放熱部、 ３３Ｈ…上下仕切り板、 ４１Ｌ…上段左ファン、 ４１Ｒ…上段右ファン、 ４２Ｌ…下段左ファン、 ４２Ｒ…下段右ファン、 ６０Ｈ…吸気側上下仕切り板、 ６０Ｖ…吸気側左右仕切り板、 ６０Ｒ…排気側上下仕切り板、 ６１Ｌ…吸気側上段左通風路、 ６１Ｒ…吸気側上段右通風路、 ６２Ｌ…吸気側下段左通風路、 ６２Ｒ…吸気側下段右通風路、 ６３Ｒ…排気側上段右通風路、 ６４Ｌ…排気側下段右通風路、 ６５…吸気側開閉部材、 ６５ｒ…回転軸部、 ６６…吸気側開口部、 ６７…排気側開閉部材、 ６７ｒ…回転軸部、 ６８…排気側開口部、 ７１Ｒ…上段右排気口、 ７２Ｒ…下段右排気口、 ８０…正面扉、 ８１Ｒ…上段右吸気口、 ８２Ｒ…下段右吸気口、 ９０…裏面、 １０１…Ａ／Ｄ変換器、 １０２…メモリ、 １０３…Ｄ／Ａ変換器、 １０４，１０５，１０６，１０７…ファン駆動回路、 １０８…開閉部材駆動回路

Claims (7)

1. 装置筐体の一の面に設けられた吸気口と、該吸気口より取り込まれた気体を流通する上下に配置された吸気側上段通風路及び吸気側下段通風路と、該吸気側上段通風路及び吸気側下段通風路から前記気体を取り込むファン部と、前記ファン部より送り出される気体を流通する排気側通風路と、前記装置筐体の他の面に設けられた、前記排気側通風路を流通する気体を排気する排気口と、前記装置筐体の内部空間に設けられた第１の熱時定数を持つ半導体素子と、前記装置筐体の内部空間に設けられた前記第１の熱時定数より大きい第２の熱時定数を持つ電気部品と、前記ファン部と前記排気側通風路の間に配置された、前記半導体素子が取り付けられるベース部と接続する冷却体と、を有する制御装置において、
   前記吸気側下段通風路と前記装置筐体の内部空間との間に形成された開口部を、開状態又は閉状態にする吸気側開閉部材と、
   前記ベース部に配置される温度検出器と、
   前記温度検出器が検出した温度を取得し、前記ファン部の回転及び前記吸気側開閉部材の開閉を制御する制御部と、を備える
   制御装置。
2. 前記制御部は、前記温度検出器で検出される温度が前記半導体素子を保護すべき温度に達した場合、前記吸気側開閉部材を閉じた状態で前記ファン部の回転を開始し、その後、前記温度検出器で検出される温度が前記半導体素子を保護すべき温度より低い温度に低下したときに前記吸気側開閉部材を開く制御を行う
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記制御部は、前記温度検出器で前記半導体素子及び前記電気部品を保護すべき第１のしきい値より低い温度を経て、該第１のしきい値より高い前記半導体素子を保護すべき第２のしきい値以上の温度が検出されたとき、前記ファン部の回転を開始し、
   前記ファン部を回転させた後、前記温度検出器で第２のしきい値より低い温度が検出されたとき、前記吸気側開閉部材を開くよう制御する
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記吸気側開閉部材が開いたとき、前記装置筐体の内部空間の気体が前記吸気側下段通風路に取り込まれ、前記吸気側開閉部材によって前記吸気側下段通風路と通じる前記吸気口の一部が塞がれる
   請求項３に記載の制御装置。
5. 前記排気側通風路と前記装置筐体の内部空間との間に形成された開口部を、開状態又は閉状態にする排気側開閉部材、を更に備え、
   前記制御部は、前記温度検出器で検出される温度が前記半導体素子を保護すべき温度に達した場合、前記吸気側開閉部材及び前記排気側開閉部材を閉じた状態で前記ファン部の回転を開始し、その後、前記温度検出器で検出される温度が前記半導体素子を保護すべき温度より低い温度に低下したときに前記吸気側開閉部材及び前記排気側開閉部材を開く制御を行う
   請求項２に記載の制御装置。
6. 前記半導体素子は、エレベータ装置の巻上げ機に電力を供給する電力変換装置の一構成要素である
   請求項１乃至５のいずれかに記載の制御装置。
7. 装置筐体の一の面に設けられた吸気口と、該吸気口より取り込まれた気体を流通する上下に配置された吸気側上段通風路及び吸気側下段通風路と、該吸気側上段通風路及び吸気側下段通風路から前記気体を取り込むファン部と、前記ファン部より送り出される気体を流通する排気側通風路と、前記装置筐体の他の面に設けられた、前記排気側通風路を流通する気体を排気する排気口と、前記装置筐体の内部空間に設けられた第１の熱時定数を持つ半導体素子と、前記装置筐体の内部空間に設けられた前記第１の熱時定数より大きい第２の熱時定数を持つ電気部品と、前記ファン部と前記排気側通風路の間に配置された、前記半導体素子が取り付けられるベース部と接続する冷却体と、を有する制御装置の冷却方法において、
   前記制御装置が備える制御部は、前記ベース部に配置された温度検出器で検出される温度を取得し、前記温度に基づいて前記ファン部の回転、並びに、前記吸気側下段通風路と前記装置筐体の内部空間との間に形成された開口部を、開状態又は閉状態にする吸気側開閉部材の開閉を制御する
   制御装置の冷却方法。

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