JP4920087B2 - コントロールセンタ - Google Patents

Description

この発明は、電力用プラント等に使用されるモータの起動制御・保護などを行うコントロールセンタに関するものである。

コントロールセンタは、主回路開閉器、保護装置及び監視制御器具などをユニット毎にまとめたものを、閉鎖した外箱に集合的に組み込んだ装置である。
図５及び図６に従来のコントロールセンタの一例を示す。図５はコントロールセンタの斜視図であり、図６はその制御ユニットの斜視図である。図５に示すように、コントロールセンタの箱体３１の内部は、上下複数段に区画されて複数のユニット室が形成されており、各ユニット室の前面には、開閉扉３２が設けられている。そして、ユニット室内には、制御ユニット３３が前面から引き出し自在に収納されている。

図６は、引き出された状態の制御ユニット３３である。図のように、制御ユニット３３は、枠体３４の内部に、主回路電源のＯＮ／ＯＦＦ切替用の遮断器３５を始め、電磁開閉器、変圧器等の主回路機器が収容され、枠体３４の前面側には、操作スイッチや運転状況を表示する表示ランプ等の盤取付器具３６が配置されている。
この制御ユニット３３を箱体３１のユニット室に収納した状態で、遮断器３５の操作ハンドルの操作と、盤取付器具３６の監視・操作が可能なように、前記開閉扉３２には、切り欠き窓３２ａが設けられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２９３６０１号公報（第２−３頁、図１及び図３）

コントロールセンタは上記のように構成されているので、内部収容機器・部品の保守・点検が必要な場合には、制御ユニット３３単位で実施できる。もし、制御ユニット３３の内のある機器・部品が不具合となって交換する場合は、その制御ユニット３３の遮断器３５をＯＦＦにした状態で、前面の開閉扉３２を開き、制御ユニット３３を引き出し、当該機器・部品を解体して正常なものに取り替えたのち、再び制御ユニット３３をユニット室内に挿入し収納するという手順となる。

ところが、制御ユニットを構成する機器・部品のうちには、寿命が長いものや比較的短いものが混在する。近年では電子部品が多く用いられるようになったので、特に電子部品の中には、遮断器や電磁開閉器等に比べると寿命が短ものが存在する。したがって、機器・部品の取替作業は、それらの短寿命の部品に制約された取替頻度になり、その度に、上記のような取替手順を踏んだ取替作業が発生し、手間がかかるという問題点があった。
また、制御ユニットを引き出して、取替対象の機器・部品を解体するような作業では、万一作業ミスによってコントロールセンタの運転に支障が生じるようなことがあってならないので、例えば、メーカから作業員を派遣して作業を実施するような体制がとられる場合が多く、ユーザで簡単に取替作業を行うのが困難であった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、制御ユニットを構成する機器・部品のうち、寿命が短い部品の取り替えを容易に行えるコントロールセンタを提供することを目的とする。

この発明に係わるコントロールセンタは、箱体内に多段に区画されたユニット室に、負荷の開閉・保護用の主回路機器と保護制御リレーとを備えた制御ユニットが収納されたコントロールセンタにおいて、保護制御リレーは、箱体の外部から開閉可能なケースに収容されて制御ユニット内に配置され、保護制御リレーを収容するケースは、裏面ケースと、この裏面ケースに対して開閉可能に設けられた前面ケースとで構成され、保護制御リレーを構成する部品のうち寿命が短い電子部品は、裏面ケースに収容されたベース基板にコネクタによって着脱自在に保持されて、ケース内の前面側に着脱可能に取り付けられているものである。

この発明のコントロールセンタによれば、制御ユニット内に配置される保護制御リレーを、箱体の外部から開閉可能なケースに収容し、そのケースを、裏面ケースと、この裏面ケースに対して開閉可能に設けられた前面ケースとで構成し、保護制御リレーを構成する部品のうち寿命が短い電子部品を、ケース内の前面側に着脱可能に取り付けたので、コントロールセンタの外部から、簡単に寿命が短い電子部品の取替ができるため、取替作業時間を大幅に削減できる。このため、取替時の装置停止時間の短縮によって操業ロスが低減され、コスト削減効果が期待できる。また、容易にコントロールセンタの長寿命化を図ることができる。

この発明の実施の形態１によるコントロールセンタの部分正面図である。 図１のコントロールセンタに収容された制御ユニットの中の保護制御リレーの斜視図である。 図２のIII−IIIから見た断面図である。 保護制御リレーのケース全体の開閉を説明する図である。 従来のコントロールセンタを示す斜視図である。 図５のコントロールセンタに収容された制御ユニットの斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるコントロールセンタの部分正面図である。コントロールセンタの全体構成については、背景技術の項で説明した図５と同等なので、図示及び説明は省略する。図１は、図５に示したコントロールセンタの、多段に配置された制御ユニット３３の１個を拡大した部分に相当する。

コントロールセンタ１は、箱体２の内部が複数に区画されて、前面に開口部を有するユニット室３が多段に形成されている。各ユニット室３の前面開口部には開閉扉４が設けられ、ユニット室３を開閉できるようになっており、ユニット室３内には制御ユニット５が引き出し可能に収納されている。図１は、複数段設けられた制御ユニット５の内の１個を、開閉扉４を開いて正面から見た図であり、内部に収容された制御ユニット５の前面部が見えている状態を示している。前面から見える機器として、主回路電源をＯＮ／ＯＦＦする遮断器７の操作ハンドル部と、電子式リレーやＣＰＵ等の電子部品を備えてケースに収容された保護制御リレー８と、制御線接続用の端子台９とを図示しているが、これらの奥側には、更に、電磁開閉器，制御トランス等の主回路機器、及び、電流センサ等の制御機器が、制御ユニット５の枠体６内に配置されて支持，固定されている。

開閉扉４には、遮断器７の操作ハンドル部に対応する部分と、保護制御リレー８の表示部に対応する部分に窓４ａが設けられており、開閉扉４を閉じた状態で、外部から操作ハンドルを操作できると共に、表示部が視認できるようになっている。
また、制御ユニット５は、背面に電源グリップ（図示せず）が設けられて、箱体２内の裏面側に配置した電力供給用の母線（図示せず）を着脱自在に掴むように構成されており、制御ユニット５をユニット室３から引き出すと、電源グリップは母線から外れるようになっている。引き出した制御ユニット５の図示は省略するが、背景技術の項で説明した図６と類似の状態となる。
なお、制御ユニット５に収容される機器・部品は制御対象となる負荷やユニットの機能によって異なる。

図２は、図１に示した保護制御リレー８の詳細を示す斜視図であり、図３は図２のIII−IIIから見た断面図である。
保護制御リレー８を構成するケースは、裏面ケース１０と前面ケース１１とからなり、両ケースはヒンジ１２により開閉可能に構成されている。図２では前面ケース１１を開いた状態を示しており、閉じると前面ケース１１のヒンジ１２の反対側に設けた係合爪１１ａが裏面ケース１０に設けた係合穴１０ａに係合して固定されるようになっている。

裏面ケース１０には、ベース基板１３が収容され、ベース基板１３にはＣＰＵを始め、電源回路，入力回路，保護回路等を制御するためのＩＣ等の電子部品１４が搭載されて電子式リレーを構成している。更に、ベース基板１３の前面側には、制御ユニット５の制御対象負荷の運転状況を表示するＬＣＤ１５を搭載した表示基板１６が着脱可能に取り付けられている。着脱は、図３に示すように、表示基板１６側とベース基板１３側のそれぞれに設けたコネクタ１７，１８部で行われる。図３（ａ）は表示基板１６がベース基板１３に装着されて前面ケース１１が閉じられた状態であり、（ｂ）は前面ケース１１を開いて表示基板１６を取り外す過程を示している。
ＬＣＤ１５には、遠くからでも見やすいように、バックライト（ＬＥＤ方式）１５ａが備えられている。また、表示基板１６には、ＯＮ，ＯＦＦ，故障，エラー等を知らせるためのＬＥＤ表示部２０が設けられている。

一方、前面ケース１１には、表示基板１６の表示部であるＬＣＤ１５に対応する部分に、透視窓１１ｂが形成されており、前面ケース１１を閉じたとき、外側からＬＣＤ１５とＬＥＤ表示部２０とが見えるようになっている。また、前面ケース１１には、外側から操作できる制御スイッチやモードスイッチ等のスイッチ部１９が設けられている（図１参照）。そして、図２に示すように、前面ケース１１のスイッチ部１９の裏面側にはスイッチ基板２１が配置されている。スイッチ基板２１にはコネクタ２２が設けられており、前面ケース１１を閉じたときに、裏面ケース１０側のベース基板１３に設けられているコネクタ２３と嵌合して接続されるようになっている。

更に、前面ケース１１内側の、表示基板１６と対向する部分には、突起部１１ｃが設けられており、図３（ａ）に示すように、前面ケース１１を閉めたときに、突起部１１ｃで表示基板１６の両サイド部を軽く押圧するように構成されている。こうすることで、表示基板１６は３点支持となり確実に固定することができる。

上記のように構成した保護制御リレー８は、次のようにして制御ユニット５内の前面部へ取り付けられている。すなわち、図１に示すように、制御ユニット５の枠体６から伸びるように設けられた支持部材２４にケースのヒンジ１２を取り付けると共に、裏面ケース１０の側面の一端に形成した取付部１０ｂ部を制御ユニット５の枠体６にボルト等で締め付けて固定している。

このように取り付けられた保護制御リレー８は、制御ユニット５の前面側開口部に対して大きな面積を占有するので、その奥側ある機器・部品の取付や点検・交換の際に、作業性を低下させる。
そこで、図４に示すように、保護制御リレー８のケース全体（裏面ケース１０と前面ケース１１とが一体となった状態）で制御ユニット５の枠体６に対して開閉できるように、前面ケース１１の開閉のためのヒンジ１２を、枠体６に対して開閉するヒンジと共用している。すなわち、裏面ケース１０と前面ケース１１のヒンジ１２部を支持部材２４に１本のヒンジピン２５で結合している。ケース全体を開くときは、取付部１０ｂ側のボルトを外せば、矢印のように開閉が可能となる。

次に、上記のように構成されたコントロールセンタ１において、故障や製品寿命のために制御ユニット５内に収容された制御機器・部品類を取り替える場合の取替作業について説明する。
コントロールセンタは、多数の電動機等の負荷を集中して、開閉・制御・保護をする開閉制御装置であり、長期間安定して使用できるよう高い信頼性が要求されている。このため、内蔵する制御機器・部品類は長寿命に設計されており、且つ、定期的に、又は不具合があった場合は速やかに、新品と交換される。通常の取替作業は、取替対象の制御ユニットの遮断器をＯＦＦにし、その前面にある開閉扉を開き、制御ユニットを引き出し、対象機器・部品を取り外し、新品と交換した後、制御ユニットを元のユニット室内に挿入して復旧するという手順となる。
しかし、内蔵する制御機器・部品の中には、比較的製品寿命の短い電子部品が存在し、そのために取替周期が短くなるので、製品寿命の短い電子部品はできるだけ簡単に取替作業ができることが望ましい。このために、本実施の形態では、保護制御リレー８を構成する部品のうち寿命が短い電子部品の取替を簡単に行うようにしたものであり、以下にこの取替作業について説明する。

保護制御リレー８を構成する部品のうち寿命が短い電子部品としては、例えば、ＬＣＤ１５，バックライト（ＬＥＤ方式）１５ａ，ＬＥＤ表示部２０等が挙げられる。本実施の形態では、それらを着脱可能な表示基板１６にまとめて搭載している。そこで、以下では、表示基板１６を取り替える場合について説明する。
先ず、対象となる制御ユニット５の遮断器７の操作ハンドルを回して電源をＯＦＦにし、制御ユニット５前面の開閉扉４を開く。次に、保護制御リレー８の前面ケース１１の係合爪部１１ａの係合を解除し前面ケース１１を開ける。次に、図３（ｂ）に太矢印に示すように、表示基板１６をコネクタ部１７，１８部で分離して抜き取り、用意しておいた新品の表示基板１６をベース基板１３側のコネクタ１８に挿入する。そして、前面ケース１１を閉め、制御ユニット５前面の開閉扉４を閉める。

このように、保護制御リレー８の表示基板１６の取替作業が発生した場合には、制御ユニット５をユニット室３から引き出すことなく、箱体２の外部から、開閉扉４と前面ケース１１を開くだけで、簡単に取替えることができるため、取替作業を短時間で容易に実施することが可能となる。したがって、従来は、例えば、機器メーカから作業員が出向いて取替作業を行っていたようなものでも、ユーザで簡単に取替作業が実施できるため、作業時間及びコストを大幅に削減して、機器の寿命を延ばし信頼性を向上させることができる。

なお、従来では、ＬＣＤやＬＥＤはベース基板１３に半田付けされていたので、取替が生じた場合はそれらを搭載したベース基板１３ごと一括取替を行っていた。ところが、一括取替の場合は、信頼性を低下させる要因を増やすことになる。なぜなら、一般に知られているように機器の故障は初期故障率が高いため、一括取替により取替機器部品が増えるとそのぶん信頼性が低下することになる。また、取替作業による作業ミスを誘発する機会も増える（コネクタ交換作業による接触信頼性の低下、接続忘れなどを誘発する可能性等）。
更に、ベース基板１３ごとの一括取替では、全機能を司るＣＰＵの交換、及びＩ／Ｏコネクタの着脱が発生するため、全機能が正しく動作するのを確認する入出力シーケンステスト、及び、設定確認試験（数十項目の設定値を確認する必要あり）等、機器の健全性を十分確認する必要があり、取替作業に際し、かなりの時間が必要となる。近年、連続操業プラントが多くなり、可能な限りプラント停止時間を短縮する傾向にあるので、停止時間を短縮できれば、操業ロスを低減でき多大なコスト削減効果を得られる。

本実施の形態では、一括取替に変えて、表示基板１６のみを外部から交換可能としたので、ＣＰＵの交換は伴わないため、上記のような確認試験は必要とせず、交換作業後の確認試験は点灯表示の確認だけであり、ごく短時間で完了する。上述のように、この取替時間の短縮は、単純に作業員の人件費削減によるコスト低減効果以上に、実質的には、操業ロスを低減することによるコスト削減効果がはるかに大きい。

なお、これまでの説明では、保護制御リレーを構成する部品のうち寿命が短い電子部品を、バックライト１５ａ付のＬＣＤ１５やＬＥＤ表示部２０を搭載した表示基板１６として説明したが、これに限定するものではなく、他の構成機器・部品と比較して寿命が短い電子部品全般に適用できる。

以上のように、本実施の形態のコントロールセンタによれば、制御ユニット内に配置される保護制御リレーを、箱体の外部から開閉可能なケースに収容し、その構成部品のうち寿命が短い電子部品を、ケース内の前面側に着脱可能に取り付けたので、コントロールセンタの外部から、寿命が短い電子部品の取替を容易に行うことができるため、取替作業時間を大幅に削減できる。このため、取替時の装置停止時間の短縮によって操業ロスが低減され、多大なコスト削減効果が得られる。また、容易に信頼性の高い状態を維持でき、コントロールセンタの長寿命化を図ることができる。

また、保護制御リレーを構成する部品のうち寿命が短い電子部品は、負荷の運転状況を表示するＬＣＤ等を搭載した表示基板としたので、運転状況を表示する重要な役目を担う表示基板の取替を、ユーザでも簡単に実施することが可能となり、信頼性の高いコントロールセンタを容易に提供することができる。

また、保護制御リレーを収容するケースは、制御ユニットの枠体に固定された裏面ケースと、この裏面ケースにヒンジによって開閉可能に設けられた前面ケースとで構成し、表示基板は、裏面ケースに収容されたベース基板にコネクタによって着脱自在に保持したので、箱体の外部から保護制御リレーの前面ケースを開くだけで、表示基板を容易に取り替えることができる。

また、前面ケースの内側には、表示基板と対向する位置に突起部を設け、前面ケースが閉じられたとき表示基板が突起部に押えられて固定されるように構成したので、着脱可能な表示基板が、使用時には確実に保持・固定できるため、接続を確実にして高い信頼性を維持できる。

更にまた、保護制御リレーのケース全体を制御ユニットの枠体に対して開閉可能に構成し、前面ケースを開閉するためのヒンジとケース全体を開閉するためのヒンジとを共用したので、上記効果に加えて、簡単な構成で、ケースの背面側にある機器・部品の組立、取替が容易なコントロールセンタを提供できる。

Claims (4)

1. 箱体内に多段に区画されたユニット室に、負荷の開閉・保護用の主回路機器と保護制御リレーとを備えた制御ユニットが収納されたコントロールセンタにおいて、
   前記保護制御リレーは、前記箱体の外部から開閉可能なケースに収容されて前記制御ユニット内に配置され、
   前記保護制御リレーを収容する前記ケースは、裏面ケースと、この裏面ケースに対して開閉可能に設けられた前面ケースとで構成され、
   前記保護制御リレーを構成する部品のうち寿命が短い電子部品は、前記裏面ケースに収容されたベース基板にコネクタによって着脱自在に保持されて、前記ケース内の前面側に着脱可能に取り付けられていることを特徴とするコントロールセンタ。
2. 請求項１記載のコントロールセンタにおいて、前記寿命が短い電子部品は、前記負荷の運転状況を表示するＬＣＤを搭載した表示基板であることを特徴とするコントロールセンタ。
3. 請求項２記載のコントロールセンタにおいて、前記前面ケースの内側には、前記表示基板と対向する位置に突起部が設けられ、前記前面ケースが閉じられたとき前記表示基板が前記突起部に押えられて固定されるように構成されていることを特徴とするコントロールセンタ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のコントロールセンタにおいて、前記ケース全体を前記制御ユニットの前記枠体に対してヒンジにより開閉可能に構成し、前記前面ケースを開閉するためのヒンジと前記ケース全体を開閉するための前記ヒンジとを共用したことを特徴とするコントロールセンタ。

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