JP4782398B2

JP4782398B2 - エレベータの制御装置

Info

Publication number: JP4782398B2
Application number: JP2004293854A
Authority: JP
Inventors: 森　　和久; 大沼　　直人; 清玄蛭田; 友治迫田; 岸川　　孝生
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2004-10-06
Filing date: 2004-10-06
Publication date: 2011-09-28
Anticipated expiration: 2024-10-06
Also published as: JP2006103905A

Description

本発明は、エレベータの制御装置に関するものである。

一般に、エレベータ制御装置では、半導体モジュールを用いた電力変換回路により、エレベータを駆動するモータに外部電源から所望の周波数の電力を供給している。そして、電力変換回路を構成する半導体モジュールは発熱体であるとともに許容温度の制約から、容量が大きくなってくると強制空冷する必要が生じる。この強制空冷の一例として、制御装置背面側から冷却器の放熱フィン部分にファンを用いて送風し前面側に排気する構成（引用文献１参照）がある。
特開２００３−３１２９５３号公報

しかし、上記従来技術の構成では、制御盤の前面と背面に空間が無いと通風ができない。また、ファンは故障時に交換する必要があり、背面側に作業のためのスペースが必要となるためエレベータの制御装置を設置するために必要な面積が増大してしまうという問題があった。

本発明の目的は、装置の設置面積を低減でき、かつ、保守作業にも適したエレベータの制御装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明では、半導体モジュール及びリアクトルを備えたエレベータの制御装置において、前記半導体モジュールを強制空冷として含む強制空冷機器部分を上部に、前記リアクトルを自然空冷として含む自然冷却機器部分を下部に、前記強制空冷機器部分の奥行寸法が小さくなるよう重ね合わせて配置し、かつ、前記自然冷却機器部分の上部で、前記強制空冷機器部分と重ならない位置に排気孔を設け、一方、前記強制空冷機器部分の冷却風を前記排気孔側となる奥行方向に流すようにし、更に、前記強制空冷機器の背面下部で、かつ、自然空冷の排気孔上部に、強制空冷の排気を上方に導く排気ダクトを設け、更に、前記強制空冷機器部分を収納する筐体と自然空冷機器部分を収納する筐体とをそれぞれ別の筐体にすると共に、前記強制空冷機器部分を奥行方向に可動とし、運転時は前記強制空冷機器部分と自然空冷機器部分との前面をほぼ一致するように配置し、保守点検時は前記強制空冷機器部分を後方に動かすようにしたことを特徴とする。

上記のような制御装置の構造及び配置とすることで、冷却効率が向上するとともに制御装置の保守空間を含めた小型化が可能になり、機械室面積を低減できるという利点がある。

以下本発明のエレベータの制御装置の実施形態を図面に基づき説明する。

図１は本発明の一実施形態になるエレベータの制御装置における電力変換回路の主回路部分の配置構成を示す正面図、図２は図１の側面図である。ただし、細かい部品や配線の図示は省略してある。図３は図１に示す主回路部分の配線図である。

図１から図３において、電力変換回路は、エレベータ駆動モータ９２に、外部商用電源９１から所望の電力を供給するための回路である。その主回路１は、基本的にはリアクトル５１、５２、コンバータ（順変換回路）３７、平滑コンデンサ４及びインバータ（逆変換回路）３８で構成されている。コンバータ３７は半導体モジュール３１〜３３で、インバータ３８は半導体モジュール３４〜３６で構成されている。前記リアクトル５１、５２は昇圧コンバータの役割とともに、フィルタコンデンサ５３とともにフィルタの役割も持たせている。また、インバータ３８の出力には、モータ９２のサージ電圧抑制のためにリアクトル５４を接続している。これらのフィルタ部分は必ずしも必要というわけではなくノイズ問題が無ければ省いても良い。

前記リアクトル５１の前段には電磁接触器６１が接続され、この電磁接触器６１と並列に初充電用電磁接触器６２及び初充電抵抗６３が接続され、平滑コンデンサ４の初充電を行う。また、主回路外部との配線接続は端子台７１及び７４で行っている。さらに、強制空冷機器部分である半導体モジュール３１〜３６の他部品との接続も端子台７２及び７３を介して行っている。

半導体モジュール３１〜３６は、それぞれ冷却器に取り付けられて強制空冷されている。冷却器は半導体モジュール３１〜３６の取付板２１、放熱部２２及びヒートパイプ２３で構成されている。前記取付板２１からヒートパイプ２３内の水などの冷媒を介して放熱部２２に熱輸送される。放熱部２２は多数のフィンで送風ファン２４によって強制空冷することで放熱している。送風ファン２４は図２中に矢印で示したように制御装置の前面から空気を取り込み、背面に排気する構成となっている。背面には排気が上方にスムーズにいくように排気ダクト２５が取り付けられている。なお、この排気ダクト２５は支障が無ければ省いても構わない。

強制空冷機器部分１１は自然空冷機器部分１２よりも奥行寸法が小さく背面側に十分なスペースがあるため、スムーズに空気が流れ冷却効率は低下しない。

図１、図２の例では、平滑コンデンサは４１〜４４の４個で構成しており、半導体モジュール３１〜３６との接続は積層導体４０によって行われている。

また、半導体モジュール３１〜３６を駆動するためのゲート駆動回路３０１、３０２を図１のように放熱部の脇に取り付けられている。これはスペースが空いていたためであり、他の場所でも構わないが発熱体の近くは周囲温度上昇の影響があるためあまり好ましくない。

一方、自然冷却機器部分１２には、リアクトル５１、５２、５４、フィルタコンデンサ５３、電磁接触器６１、６２、初充電抵抗６３及び端子台７１〜７４が取り付けられている。なお、図３に示すように初充電抵抗６３は３個の抵抗で構成されているが、複数の抵抗体を一体化した構造でも良い。リアクトル５１、５２、５４も発熱するが半導体モジュール３１〜３６ほどではなく、また許容温度が高いため自然冷却で十分である。

ただし、自然冷却機器部分１２上部で強制空冷機器部分１１が乗っていない部分に排気孔イを設けることで図２に破線矢印のようにスムーズに排気できる。

また、強制空冷部分１１には車輪１３が付いており、レール１４により前後に可動な構造となっている。レールには前後にストッパ１５が付いており脱落するのを防止している。なお、運転中はレール上で強制空冷部分１１を固定するが、固定方法などの詳細についての図示は省略した。

図４は保守作業時の概観図である。図４において、保守作業時、強制空冷機器部分１１を後方にスライドさせ、前面扉１１１が開いている状態を示した。このようにすることで通路だけでなく強制空冷機器部分１１の前の部分も作業スペースとして使えるので作業性が向上する。なお、ここでは２枚の扉が中央から開く構造にしたが、その限りではない。

前後にスライドさせるときには上下の部分を接続する配線を端子台７２、７３で外しても良いし、場合によってはスライドする分だけ余裕を持たせておくことで外さないでも良い。その場合には端子台７２、７３を除去して部品同士を配線する構成でも良い。

なお、符合１１２は通風口を表しており、この部分は多数の孔が空いているか網のようになっている。

本発明の第２の実施形態を図５及び図６に示す。図５は本発明の第２の実施形態になるエレベータの制御装置における電力変換回路の主回路部分の配置構成を示す正面図、図６は図５の側面図である。

この実施形態では、半導体モジュール３１〜３６を各々１個ずつヒートシンク２０１〜２０６に取り付けて冷却している。このヒートシンク２０１〜２０６は、半導体モジュール３１〜３６を取り付けるベース面とフィンとで構成されており、フィン部分にファンにより装置の前面から背面に向かって送風することで強制空冷により冷却している。その他の部分については図１の例と機能は同じなので説明は省略する。図５の例では強制空冷機器部分１１と自然冷却機器部分１２との奥行寸法は図２の場合ほど差がなく、後方にスライドしてもあまり効果が無いので、ここではスライドしない構造とした。

図７、図８は、図１或いは図５に示したエレベータの制御装置をマシンビームに配置した構成で、図７は斜視図、図８は正面図である。この設置例は図１及び図５において上方の強制空冷機器部分１１をマシンビーム９３上に、下方の自然空冷機器部分１２をマシンビーム９３間に位置させた構成としてある。こうすることで、エレベータの制御装置の高さの問題を解決できる。また、エレベータの制御装置の前方のマシンビーム９３間に床板９４を設けるなら保守時の作業性を向上することができる。なお、符合８１は、強制空冷機器部分１１の近傍に設けられる信号回路部である。

また、強制空冷機器部分１１とマシンビーム９３間の自然冷却機器部分１２との配線を配線筐体７５で覆っている。これらの筐体を電気的に接続しておくことで配線導体によるノイズを低減することができる。

なお、ここでは自然冷却機器部分１２全部をマシンビーム９３の間に置いたが、その一部だけでも良い。例えばエレベータが大容量になるとモータへの通電電流が増大するため、各部品が大きくなる。そのような時には、図示はしないが図１における３つのリアクトルのうち、モータ側に接続されたリアクトル５４だけをマシンビーム９３の間に置くこともできる。この時にも同様にインバータ部分とリアクトル部分との配線導体を制御装置筐体と同電位の筐体で覆うことでノイズ低減を図る。この場合にはリアクトル５４は巻上機のモータ９２にも配線されるので、エレベータの制御装置とモータとの間に配置することになるが、ノイズ低減の観点からエレベータの制御装置に近づけた方が良い。

次に本発明におけるエレベータ制御装置を複数配置する場合の実施例を説明する。

図９では、２台の制御装置が背中合わせに配置されている。それぞれの制御装置は信号回路部８１Aあるいは８１Ｂと強制空冷部１１Ａあるいは１１Ｂ及び自冷部１２Ａあるいは１２Ｂから構成されている。符号の末尾が同じアルファベットのもので１つの制御装置を構成している。

信号回路部とは電力変換回路以外のエレベータ制御に関する部品であり、主にプリント基板やリレーなどで構成されており発熱量は小さい。

主回路部は強制空冷部分があり、図示したように通風させている。図９の配置とすることで主回路部からの排気同士が干渉することないため、スムーズに通風することができ冷却効率は低下しなく、熱負荷も分散させている。また、１つの制御装置の信号回路部（例えば８１Ａ）と主回路部（１１Ａと１２Ａ）とが正面が同じ向きに並んでいるので保守作業効率を低下させることはない。

本発明の第３の実施形態として、電力変換回路部分にマトリックスコンバータを適用した場合について説明する。図１０にマトリックスコンバータの回路構成を示す。マトリックスコンバータは交流電源９１からモータ９２に直接交流電力を供給する電力変換回路であり、９個の双方向スイッチから構成されている。ここでは双方向スイッチとしては逆耐圧を有する逆阻止デバイス３１０１及び３１０２から構成させ、マトリックスコンバータを１つの半導体モジュール３１０で構成させた例を示したが、その限りではない。電源９１と半導体モジュール３１０との間にはリアクトル５５とコンデンサ５６とから構成されるＬＣフィルタが接続されてスイッチング動作による電源高調波低減及び跳上り電圧低減をしている。

この場合でも半導体モジュール３１０は発熱体であるとともに許容温度の制約から強制空冷する必要が生じる。そこで、図１及び図２の強制空冷機器部分１１にマトリックスコンバータを構成する半導体モジュール３１０を配置し、リアクトル５５を自然空冷機器部分１２に配置させることで図１〜図３の場合と同様の効果が得られる。

本発明の第４の実施形態として、外部電源９１だけでなく二次電池９６及び昇降圧回路とを備えた電力変換回路を適用した例について説明する。図１１にこの場合の回路構成を示す。図１１においては、外部電源９１と平滑コンデンサ４との間にはダイオードのみから構成される整流回路３９が接続された場合とした。

二次電池９６からリアクトル９７及び昇降圧回路９８を介して平滑コンデンサ４に接続されており、エレベータが力行時には外部電源９１及び二次電池９６から並列に電力供給され、回生時には二次電池９６を充電する構成となっている。

この場合においても、整流回路３９、インバータ３８及び昇降圧回路９８は半導体モジュールで構成されているため強制空冷する必要が生じる。そのため、これらの半導体モジュールを強制空冷機器部分１１に、リアクトル９７を自然空冷機器部分１２に配置することで図１〜図３の場合と同様の効果が得られる。

本発明の一実施形態になるエレベータの制御装置における電力変換回路の主回路部分の配置構成を示す正面図である。図１の側面図である。図１に示す主回路部分の配線図である。保守作業時の概観図である。本発明の第２の実施形態になるエレベータの制御装置における電力変換回路の主回路部分の配置構成を示す正面図である。図５の側面図である。図１或いは図５に示したエレベータの制御装置をマシンビームに配置した斜視図である。図７の正面図である。本発明に関する制御装置の複数配置の例を示す上面図である。本発明に適用できるマトリックスコンバータの回路構成図である。本発明に適用できる二次電池併用の回路構成図である。

符号の説明

１主回路部
１１強制空冷機器部分
１２自然空冷機器部分
２１取付板
２２冷却器放熱部
２３ヒートパイプ
２４送風ファン
３１〜３６半導体モジュール
３７コンバータ（順変換回路）
３８インバータ（逆変換回路）
３９整流回路
３１０マトリックスコンバータ半導体モジュール
４１〜４４平滑コンデンサ
５１、５２、５４リアクトル
６１、６２電磁接触器
６３初充電抵抗
７１〜７４端子台
７５配線筐体
９１電源
９２モータ
９３マシンビーム
９６二次電池
９７リアクトル
９８昇降圧回路

Claims

半導体モジュール及びリアクトルを備えたエレベータの制御装置において、
前記半導体モジュールを強制空冷として含む強制空冷機器部分を上部に、前記リアクトルを自然空冷として含む自然冷却機器部分を下部に、前記強制空冷機器部分の奥行寸法が小さくなるよう重ね合わせて配置し、かつ、前記自然冷却機器部分の上部で、前記強制空冷機器部分と重ならない位置に排気孔を設け、一方、前記強制空冷機器部分の冷却風を前記排気孔側となる奥行方向に流すようにし、更に、前記強制空冷機器の背面下部で、かつ、自然空冷の排気孔上部に、強制空冷の排気を上方に導く排気ダクトを設け、更に、前記強制空冷機器部分を収納する筐体と自然空冷機器部分を収納する筐体とをそれぞれ別の筐体にすると共に、前記強制空冷機器部分を奥行方向に可動とし、運転時は前記強制空冷機器部分と自然空冷機器部分との前面をほぼ一致するように配置し、保守点検時は前記強制空冷機器部分を後方に動かすようにしたことを特徴とするエレベータの制御装置。
半導体モジュール及びリアクトルを備えたエレベータの制御装置において、
前記半導体モジュールを強制空冷として含む強制空冷機器部分を上部に、前記リアクトルを自然空冷として含む自然冷却機器部分を下部に、前記強制空冷機器部分の奥行寸法が小さくなるよう重ね合わせて配置し、かつ、前記自然冷却機器部分の上部で、前記強制空冷機器部分と重ならない位置に排気孔を設け、一方、前記強制空冷機器部分の冷却風を前記排気孔側となる奥行方向に流すようにし、更に、前記強制空冷機器の背面下部で、かつ、自然空冷の排気孔上部に、強制空冷の排気を上方に導く排気ダクトを設け、更に、前記強制空冷機器部分をマシンベース上に設置し、前記自然空冷機器部分の少なくとも一部を巻上機を設置するためのマシンベースあるいはマシンビームと機械室床面とで囲まれた領域に設置したことを特徴とするエレベータの制御装置。
前記自然空冷機器部分のリアクトルを前記マシンベースあるいはマシンビームと機械室床面とで囲まれた領域に設置したことを特徴とする請求項２記載のエレベータの制御装置。