JP2017517234A - 冷却装置、特にスイッチギアキャビネット内蔵部品を冷却する冷却装置、当該冷却装置の使用、および当該冷却装置の冷却方法 - Google Patents

Abstract

本発明は冷却装置、特にスイッチギアキャビネット内蔵部品を冷却する冷却装置に関し、第１の熱交換器を通してスイッチギアキャビネットから空気を吹き込む第１の冷却ファンと、第２の熱交換器を通して外気を吹き込む第２の冷却ファンと、を備え、昇圧および／または降圧コンバータ（２）を有する電圧源（１）をさらに備え、前記昇圧および／または降圧コンバータ（２）は、整流器（３）経由で単相または多相のワイドレンジ入力部（４）に接続され、コンデンサ（５）を直流リンク電圧に充電し、前記直流リンク電圧は、前記ワイドレンジ入力部（４）間の主電圧よりも高圧または低圧であり、２つの前記冷却ファンの内少なくとも一つの冷却ファンの電源ユニット（６）は、前記コンデンサ（５）に並列に接続されることを特徴とする。本発明はさらに、このような冷却装置の使用および、前記冷却装置の対応する操作方法に関する。
【選択図】図１

Description

本発明は冷却装置に関し、特にスイッチギアキャビネット内蔵部品を冷却する冷却装置、当該冷却装置の使用、および当該冷却装置の冷却方法に関する。全体的な（generic）冷却装置は、第１の熱交換器を通してスイッチギアキャビネットから空気を吹き込む第１の冷却ファンと、第２の熱交換器を通して外気を吹き込む第２の冷却ファンと、を備える。

従来技術はこの種の周知の冷却装置を含む。当該冷却装置において、動作する必要がある電圧に関し、当該冷却装置が使用される地理的地域で主流である電気主電圧に、その電気部品を適合させている。したがって、それぞれのパワーステージが異なる冷却装置では、主電圧が１１５Ｖ、２３０Ｖおよび４００Ｖのそれぞれで提供されることが慣例となっており、この冷却装置を可能な限り世界中で市場に出せるようにしている。上述に加え、さまざまな特別の電圧もまた考慮されなければならない。

したがって従来技術は、予想される主電圧に従って、例えば１１５Ｖ、２００Ｖ、２３０Ｖ、４００Ｖまたは４６０Ｖの一次入力を有する適切なトランスが用いられ、そこからトランスが一次入力電圧に従って、さまざまな電力レベルで２３０Ｖ、４００Ｖまたは４６０Ｖの二次出力電圧を供給する周知の冷却装置を含む。この冷却装置は、トランスの二次出力電圧に従い、当該トランスの二次出力電圧で動作する制御器を有し、当該制御器は、冷却装置の制御可能な電気部品として、特に冷却ファン、および、もし存在するなら、コンプレッサ、センサーシステム、または膨張弁を制御するために、対応する電圧を使用する。制御器は同様に、これらの冷却装置部品を必要とし、冷却装置が使用される地理的地域、およびそこに供給される主要な主電圧に従って、さらに１５０Ｖ、２００Ｖ、２３０Ｖ、４００Ｖまたは４６０Ｖに可変して供給される制御器によって、冷却装置の各部品が制御される。さらに他の従来技術の冷却装置では、アクティブな冷却装置部品がトランスにより適合した電圧で作動している。

そこで、異なるＡＣ入力電圧でも同一の変形で十分に動作する全体的な冷却装置を提案することを、本発明の目的とする。

この目的は、本発明に従い、請求項１の特徴を有する冷却装置により達成される。従属請求項２から７は、有利な実施形態に関する。請求項９は、本発明に従った冷却装置の使用に関する。請求項１０および１１は、このような冷却装置の操作に対応する方法に関する。

本発明の冷却装置は、昇圧および／または降圧コンバータを有する電圧源をさらに備え、前記電圧源は、整流器経由で単相または多相のＡＣ電圧用のワイドレンジ入力部に接続され、コンデンサを直流リンク電圧に充電し、前記直流リンク電圧は、前記ワイドレンジ入力部間の主電圧よりも高圧または低圧であり、２つの前記冷却ファンの内少なくとも一つの冷却ファンの電源ユニットは、前記コンデンサに並列に接続されることを特徴とする。

最も簡単な実施形態において、前記冷却装置の第１および第２の熱交換器のそれぞれは空気／冷媒熱交換器であり、当該空気／冷媒熱交換器を通し、ポンプを用いて液体冷媒を循環させる。あるいは、前記冷却装置がコンプレッサ駆動の冷却回路を備えてもよく、当該冷却回路を備える場合、コンプレッサおよび、例えば膨脹弁などの閉塞体（choking element）を前記冷却装置はさらに備える。この実施形態において、前記冷却装置は３相インバータを備えてもよく、当該３相インバータは前記コンデンサに並列に接続され、前記コンプレッサへ３相電流を供給する。前記冷却装置は、例えば冷凍機などの再冷却装置であってもよい。

前記冷却装置において、特に好ましくは、凝縮物の管理のための電圧源が電熱体用の発熱体の端末を備えてもよく、当該電熱体は制御器に制御され、前記端末は前記コンデンサに並列に接続される。したがって、本発明に係る冷却装置において、このような発熱体をそれ自体にマルチ電圧機能を必要としない単一電圧の装置として形成してもよい。

したがって本発明は、前記冷却装置のアクティブ部品として、特に直流機器のような冷却ファンを設計するというコンセプト、およびあらゆる入力交流電圧（単相または３相、１００Ｖ−４６０Ｖ、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）を、これらの冷却装置のアクティブ部品の動作に適する直流電圧に変換するというコンセプトを基にしている。コンプレッサまたは同様のものに要求され得る３相電流は、３相インバータにより供給され、直流リンク電圧から変換される。したがって、本発明に係る冷却装置によれば、冷却装置におけるアクティブ部品の作動電圧を、主電圧または主電圧が変換し得る電圧に適用させるという、複数の変形を提供する必要が、もはやなくなる。

本発明の一実施例において、耐干渉性を増やし、また干渉出力を減らす主フィルタを前記冷却装置は有し、前記主フィルタが、前記ワイドレンジ入力部の少なくとも１つの外部導体と、１つの接地導体と、オプションで中性点導体に接続され、前記接地導体は、前記ワイドレンジ入力部から前記主フィルタを通し、前記主フィルタから直接、３相出力部へと通じ、前記コンプレッサに前記３相電流が供給される。

コンプレッサ駆動の冷却装置の冷却力を変更するため、本発明の一実施例において、所定のコンプレッサ出力レベルを達成するために必要な３相電力で、前記３相インバータにより前記３相電流が供給されるように、インバータ制御器により前記３相インバータを制御することが提供される。

さらにもう一つの実施形態において、前記昇圧および／または降圧コンバータが前記コンデンサを直流リンク電圧に充電できるような方法で、コンバータ制御器により前記昇圧および／または降圧コンバータを制御する。前記直流リンク電圧は、前記第１または前記第２の冷却ファンの動作に必要な電源電圧が、前記電源ユニットにより供給されるような電圧量である。

単相または３相交流電圧用の前記ワイドレンジ入力部は、少なくとも入力電圧が１１０Ｖから２４０Ｖまでの間、および／または３８０Ｖから４６０Ｖまでの間に設計されるのが好ましい。

さらにもう一つの実施形態において、前記コンプレッサおよび／または前記第１および前記第２の冷却ファンは、ＢＬ（ブラシレス）ＤＣモータを有する。

他の態様に従い、本発明は、前記ワイドレンジ入力部間の単相または多相の入力電圧に関係なく、前記昇圧コンバータで前記コンデンサを直流リンク電圧に充電するための、上記タイプの冷却装置の使用に関するもので、ここでの直流リンク電圧は、前記第１および／または前記第２の冷却ファンの所定の冷却ファン電力を達成するために必要な電源電圧が、前記電源ユニットにより供給されるような電圧量である。

本発明の他の態様に従い、コンプレッサ駆動の冷却回路を有する冷却装置において、前記ワイドレンジ入力部間の単相または多相の入力電圧に関係なく、コンプレッサの要求出力レベルを達成するために必要な公称の３相電圧で前記コンプレッサを動作させるのに、前記コンプレッサの出力を変化させるために、前記３相インバータは、要求される前記コンプレッサの出力レベルに基づき、公称の３相電圧を上昇または下降するように設計されるという、上記のタイプの冷却装置の使用が提案される。

さらにもう一つの態様に従い、本発明は上記のタイプの冷却装置の操作方法に関する。当該操作方法は、以下のステップを備える：
・１１０Ｖから４６０Ｖまでの間の単相または多相の入力電圧を、一定の直流リンク電圧に整流して昇圧および／または降圧するステップ、および１個または複数の冷却ファンの電源ユニットに前記直流リンク電圧を供給するステップを備え、前記直流リンク電圧は、前記第１のおよび／または前記第２の冷却ファンの動作に必要な電源電圧を、前記電源ユニットが供給できるような電圧量である。

一実施例において、前記操作方法はさらに以下のステップを備える：
・前記直流リンク電圧を前記３相インバータに給電するステップ；
・前記要求されるコンプレッサの出力レベルを決定するステップ；および
・前記要求されるコンプレッサの出力レベルが達成されるまで前記３相インバータによって変換されている、前記コンプレッサに基づく公称の３相電圧を調節する。

下記図面にブロック図の形式で示された、好ましい実施形態を参照し、以下に発明の詳細を説明する。
本発明の好ましい実施形態のブロック図である。

簡素化のため、図１は本発明に係る冷却装置の電圧源１のブロック図のみを示す。電圧源１は、最大で３相の交流電圧または直流電圧の、ワイドレンジ入力部４を有する。接地線端子をさらに設けてもよい。耐干渉性を増やし、また干渉出力を減らすため、ワイドレンジ入力部４は主フィルタ８に接続される。主フィルタ８は３相の出力部を有し、当該出力部はブリッジ整流器として設計された整流器３に接続される。整流器３は、昇圧および／または降圧コンバータ２に給電する直流電圧を発生させる。整流器３を経て供給された直流電圧より、昇圧および／または降圧コンバータ２は、上記出力部の電圧に従って、整流器３に供給された電圧よりも高圧または低圧である、例えば３８０Ｖの一定の直流リンク電圧を発生させ、コンデンサ５をこの直流リンク電圧で充電する。この直流リンク電圧は、コンデンサ５に並列に接続された各冷却ファン２０，３０用の電源ユニットに給電される。昇圧および／または降圧コンバータ２は、昇降圧兼用コンバータが好ましい。

昇圧および／または降圧コンバータ２は制御器１１により制御され、ここでの制御器１１は、ワイドレンジ入力部４間の電圧に関係なく一定の電圧でコンデンサ５を充電するため、昇圧および／または降圧コンバータ２を制御するように設計される。

上記直流リンク電圧は、インバータ制御器１０に制御される３相インバータ７に給電される。所定のコンプレッサ出力レベルを達成するために必要な３相電力で、３相インバータ７が３相電流を供給するようにして、３相インバータ７を制御するためにインバータ制御器１０が設計される。３相インバータ７により発生した３相電流は、３相出力部によりコンプレッサ９に供給される。

凝縮物の管理のため、電圧源１は発熱体用の端末１２をさらに備えてもよく、例えば３８０Ｖの上記コンデンサ電圧が端末１２間に印加される。必要に応じた操作のため、制御器（図示せず）により、この発熱体を制御することができる。

上述の記載、図面および特許請求の範囲で開示された本発明の特徴は、単独でも、あらゆる組み合わせでも、本発明を実施するために不可欠と考慮される。

Claims (11)

1. 冷却装置、特にスイッチギアキャビネット内蔵部品を冷却する冷却装置であって、
   第１の熱交換器を通してスイッチギアキャビネットから空気を吹き込む第１の冷却ファンと、
   第２の熱交換器を通して外気を吹き込む第２の冷却ファンと、
   を備えた冷却装置において、
   昇圧および／または降圧コンバータ（２）を有する電圧源（１）をさらに備え、
   前記昇圧および／または降圧コンバータ（２）は、整流器（３）経由で単相または多相のワイドレンジ入力部（４）に接続され、コンデンサ（５）を直流リンク電圧に充電し、
   前記直流リンク電圧は、前記ワイドレンジ入力部（４）間の主電圧よりも高圧または低圧であり、
   ２つの前記冷却ファンの内少なくとも一つの冷却ファンの電源ユニット（６）は、前記コンデンサ（５）に並列に接続される、
   ことを特徴とする冷却装置。
2. 凝縮物の管理のために、前記電圧源（１）は制御器により制御される電熱体（１２）を接続するのに、発熱体の端末（１２）を有し、
   前記端末（１２）は、前記コンデンサ（５）に並列に接続されることを特徴とする、請求項１に記載の冷却装置。
3. コンプレッサおよび、機械的または電気的な閉塞体をさらに備え、
   前記コンデンサ（５）は３相インバータ（７）に並列に接続され、
   前記３相インバータ（７）は、前記コンプレッサへ３相電流を供給することを特徴とする、請求項１または２に記載の冷却装置。
4. 主フィルタが、前記ワイドレンジ入力部（４）の少なくとも１つの外部導体と、１つの接地導体と、さらに存在するならば中性点導体に接続され、
   前記接地導体は、前記ワイドレンジ入力部（４）から前記主フィルタ（８）を通し、前記主フィルタ（８）から直接、３相出力部（９）へと通じ、前記コンプレッサに前記３相電流が供給されることを特徴とする、請求項３に記載の冷却装置。
5. 所定のコンプレッサ出力レベルを達成するために必要な３相電力で、前記３相インバータ（７）により前記３相電流が供給されるように、インバータ制御器（１０）により前記３相インバータ（７）を制御することを特徴とする、請求項３または４に記載の冷却装置。
6. 前記昇圧および／または降圧コンバータ（２）を介して前記コンデンサ（５）を直流リンク電圧に充電するため、コンバータ制御器（１１）により前記昇圧および／または降圧コンバータ（２）を制御し、
   前記直流リンク電圧は、前記第１および／または前記第２の冷却ファンの動作に必要な電源電圧が、前記電源ユニットにより供給されるような電圧量であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却装置。
7. 単相または３相交流電圧用の前記ワイドレンジ入力部（４）は、少なくとも入力電圧が１１０Ｖから２４０Ｖまでの間、および／または３８０Ｖから４６０Ｖまでの間に設計されることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の冷却装置。
8. 前記コンプレッサおよび／または前記第１および前記第２の冷却ファンは、ＢＬＤＣモータを有することを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置。
9. 前記ワイドレンジ入力部（４）間の単相または多相の入力電圧に関係なく、コンプレッサの要求出力レベルに必要な公称の３相電圧で前記コンプレッサを動作させる、請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却装置の使用において、
   前記コンプレッサの出力レベルを変化させるために、前記３相インバータ（７）は、要求される前記コンプレッサの出力レベルに基づき、公称の３相電圧を上昇または下降するように設計されることを特徴とする冷却装置の使用。
10. 請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の冷却装置の操作方法において、
    ・１１０Ｖから４６０Ｖまでの間の単相または複相の多相の入力電圧を、一定の直流リンク電圧に整流して昇圧および／または降圧するステップ、および１個または複数の冷却ファンの電源ユニット（６）に前記直流リンク電圧を供給するステップを備え、
    前記直流リンク電圧は、前記第１のおよび／または前記第２の冷却ファンの動作に必要な電源電圧を、前記電源ユニット（６）が供給できるような電圧量であることを特徴とする冷却装置の操作方法。
11. ・前記直流リンク電圧を前記３相インバータ（７）に給電するステップ；
    ・前記要求されるコンプレッサの出力レベルを決定するステップ；および
    ・前記要求されるコンプレッサの出力レベルが達成されるまで、前記３相インバータに変換されている、前記コンプレッサに基づく公称の３相電圧を調節するステップ、をさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載の方法。

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