JP5140008B2 - エレベータ制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、エレベータの運転を制御するエレベータ制御装置に関する。

エレベータ制御装置の設置場所が、昇降路の上部に設けられた機械室から昇降路内に移ることにより、エレベータ制御装置の薄型化、小型化が求められている。
従来のこの種装置にあっては、エレベータ制御装置内に配置されたエレベータの運転を制御する発熱する電気部品を自然対流によって冷却する自然空冷通風路と、冷却ファンによる強制送風で冷却する強制空冷通風路との組み合わせで実現している。
この組み合わせ構造としては、概ね以下の３タイプが知られている。
・ タイプ１：直方体のケースの下部に共通の吸気口を備えた空間を設け、この空間の上方に位置する空間を仕切り、その一方の空間を自然空冷通風路とし、他方の空間を強制空冷通風路として構成されているタイプ（特許文献１参照）。
・ タイプ２：直方体のケース内部を自然空冷通風路と強制空冷通風路とに給排気を含め完全に分離独立して構成されているタイプ（特許文献２参照）。
・ タイプ３：その他のタイプ（特許文献３参照）。

前記タイプ１で構成された従来のエレベータ制御装置は、ケース前面部の下部に空気流入口が設けられると共に、同ケースの前面部の上部に空気流出口が設けられていて、この空気流出口に臨むと共に、その回転軸が空気流出口に直交するように冷却ファンが配置されていて、この冷却ファンと空気流入口との間に配置されたヒートシンクとの間がダクトで連結されて、強制空冷通風路が形成されている。そして、この強制空冷通風路の背面とケース裏面部との間をケース下方から上方に向かって流れる自然空冷通風路が形成されていて、両通風路でケース内部の冷却構造が構成されている（例えば、特許文献１参照）。

従って、ケース前面に臨んで配置される冷却ファンは、十分な直径を有することができるので薄いファンで大きな風量を得ることができることとなりケースの奥行きを小さくして薄型化には大きな寄与があるものの、制御装置内で垂直に吸い上げてきた空気をダクト内で水平方向に直角に曲げて冷却ファンを介して空気流出口から排出することになるので、この垂直から水平に曲げるダクト部分での圧損が大きくなっている。この圧損を緩和するためにはダクトの奥行きを広げる、ダクトの角度をなだらかにするなどの工夫が必要となる為、ダクトが大型化するという欠点がある。このために、各種制御機器の配置のみならず配線スペースとしても活用される自然空冷通風路の空間形状が複雑となることによって風路抵抗になり、自然空冷通風路に配置される各種部品の高密度化ができない為、装置全体の小型化及び薄型化を困難にしている。

また、前記タイプ２で構成されたエレベータ制御装置は、エレベータ制御装置のケースから排出した空気流を、このエレベータ制御装置の上に載置されている回生抵抗ユニットのケース内に送って回生抵抗ユニットの冷却を行い、回生抵抗の実装密度を上げると共に、回生抵抗自体の使用数を削減することを目的として構成されたもので、
エレベータ制御装置を構成する直方体ケースの下部から上部に向かって流れる自然空冷通風路の一部をケースの下部から上部に向かって設けられたダクトで隔離して強制空冷通風路を形成し、外部からの空気をこのダクトの下部側面に設けた空気流入口からダクト内に配置されている冷却ファンで吸い込み、下流に配置されているインバータ等の発熱する電気部品を冷却した後に、回生抵抗ユニットの冷却風路に送り込む強制空冷通風路となり、残余の部分が自然空冷通風路となるように構成されている（例えば、特許文献２参照）。

従って、制御盤内部あるいは外部に回生抵抗ユニットを冷却する為の強制空冷通風路が別途必要となる構造である為、昇降路内の限られたスペースに設置する制御装置としては適さない。

また、タイプ３で構成されたエレベータ制御装置は、冷却ファンによって送風される空気流の下流側にある電気部品を確実に冷却することを目的とし、且つ強制空冷通風路の圧損をも軽減させるために、直方体ケースの下部から上部に向かって流れる自然空冷通風路をケースの前面と裏面の中央部間をダクトで貫通させて前記上昇気流通風路を横切って設けられた強制空冷通風路とするもので、
この通風路には、ケース前面開口部に臨んで冷却ファンが配置されていて、その下流側に位置する電気部品は、この電気部品からの熱を吸収し、かつ放出する熱伝達体に固定されており、熱伝達体の熱を放熱するヒートシンクが冷却用ファンに対向して配置されている。
更にこの下流に位置するダクトにはケース内の前記上昇気流冷却風路に通じる通気孔が形成されているとともにこの通気孔の近傍にはダクトの流路面積を縮小させて上昇気流通風路の空気をダクト内に導く案内板（いわゆる、エゼクター）が備えられていて、
ダクト内を冷却した冷却風と、案内板の作用によりダクトの通気孔を通して上昇気流通風路から取り込んだ空気をケース裏面開口部からケース外部に排出するように構成されている（例えば、特許文献３参照）。

従って、冷却ファンよりも下流に位置する電気部品の冷却性能を向上するためには、別途熱伝達体が必要となると共に、昇降路壁面と制御装置のケース背面部との間に空間を設ける必要がある為、薄型化を妨げる要因となる。

ＷＯ０１／０８１２２４号公報 特開２００５−１７６４８８号公報 特開２００４−２６９２４４号公報

本発明は以上のような従来の欠点に鑑み、エレベータ制御装置を構成するケース内に設けられた強制空冷通風路の圧損の改善を図り、以って冷却ファンを小型化するとともに、自然空冷通風路内の均一な冷却が得られるように改善を図り、且つ発熱する電気部品については自然空冷通風路と強制空冷通風路とが協働して冷却する構成を、薄型にして小型のエレベータ制御装置として提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、第１の発明は、直方体のケースと、このケース内に収容され、エレベータの運転を制御する発熱する電気部品とを有し、前記エレベータの昇降路内に前記ケースが縦長に設置されたエレベータ制御装置において、前記電気部品を、この電気部品の周辺に発生する自然対流による上昇気流によって冷却すると共に、前記上昇気流の通路の一側面に隣接して隔離され、前記上昇気流と交差し、且つ、前記ケースの側面方向の強制通風によって冷却するように構成している。

第２の発明は、前記強制空冷通風路にはこの通風路に送風する冷却ファンが備えられていて、前記強制空冷通風路の前記冷却ファンの下流側には、前記上昇気流の通路に連結するための開口部を設けた構造でエレベータ制御装置を構成している。

第３の発明は、前記強制空冷通風路にはこの通風路に送風する冷却ファンが備えられていて、前記強制空冷通風路の前記冷却ファンの上流側には、前記上昇気流の通路に連結するための開口部を設けた構造でエレベータ制御装置を構成している。

第４の発明は、前記発熱する電気部品にはヒートシンクが接続されていて、前記ヒートシンクは強制空冷通風路の内側に配置されると共に前記電気部品は前記強制通風路の外側に配置されている第１の発明乃至第３の発明のいずれかの構造でエレベータ制御装置を構成している。

この発明によるエレベータ制御装置によれば、発熱する電気部品をこの電気部品の周辺に発生する自然対流によって冷却すると共に、前記上昇気流の通路である自然空冷通風路の一側面に隣接して隔離され、且つ前記上昇気流と交差する方向の強制通風によって冷却するよう構成されているので、以下に列記する作用効果を有する。
（１）自然空冷通風路の一側面に隣接して隔離して設けられた強制空冷通風路は、前記自然空冷通風路の一側面の両端に対向して形成されている両側面間を水平方向に貫通させて設けることができ、且つ送風装置を送風の軸流方向で配置することができるので圧損の少ない強制空冷通風路を形成することができ、この風路の薄型・小型化に寄与する。
（２）また、自然空冷通風路は、薄型・小型化された強制空冷通風路と水平に交差する部分を除く全域にわたって構成することができるので、この全域を電気部品配置等で有効に活用することができることとなり、電気部品配置の設計自由度が大きくなるとともに高密度で配置することも可能となることから、制御装置全体を薄型・小型化することが可能となる。

第２の発明によれば、前記強制空冷通風路にはこの通風路に送風する冷却ファンが備えられていて、前記強制空冷通風路の前記冷却ファンの下流側には、前記自然空冷通風路に連結する開口部が設けられているので、
前記第１の発明の効果に加えて、更に自然空冷通風路の特定の位置に開口部を通して強制空冷通風路の風を送ることができるので、自然空冷通風路への電気部品の配置の自由度が広がるとともに、その電気部品の温度上昇を抑制することとなり、制御装置の信頼性と耐久性の向上が図れる。

第３の発明によれば、前記強制空冷通風路にはこの通風路に送風する冷却ファンが備えられていて、前記強制空冷通風路の前記冷却ファンの上流側には、前記自然空冷通風路の通路に連結する開口部が設けられているので、
前記第１発明の効果に加えて、更に自然空冷通風路の特定の位置から開口部を通して強制空冷通風路内にその周辺の空気を引き込むことができるので、自然空冷通風路への電気部品の配置の自由度が広がるとともに、その電気部品の温度上昇を抑制することとなるので、制御装置の信頼性と耐久性の向上が図れる。

第４の発明にあっては、前記電気部品にはヒートシンクが接続されていて、前記ヒートシンクは強制空冷通風路の内側に配置されると共に前記電気部品は前記強制通風路の外側に配置されているので、ヒートシンクのベース部に接続された電気部品に対して上記第１の発明乃至第３の発明の奏する作用に加えて、ケースの縦長方向に位置するヒートシンクのフィン側面部に接続された電気部品に対しても同様の冷却効果を得ることが可能である。

なお、これらの作用効果は、以下に示す実施例１乃至実施例４を理解することによって、より具体的に理解される。
但し、図面と共に説明するこれらの実施例は、専ら解説の為のものであり、本発明の記述的範囲を限定するものではない。

本発明の実施例によるエレベータを示す平面図。 本発明の実施例１によるエレベータ制御装置の正面図。 本発明の実施例１によるエレベータ制御装置のＸ―Ｘ断面図。 本発明の実施例２によるエレベータ制御装置の正面図。 本発明の実施例２によるエレベータ制御装置のＹ―Ｙ断面図。 本発明の実施例３によるエレベータ制御装置の正面図。 本発明の実施例４によるエレベータ制御装置の正面図。

以下、この発明の好適な実施の形態（実施例１乃至実施例４）について図面を参照して説明する。

以下、本発明の実施例１を図１乃至図３に基づいて説明する。図１は、エレベータを示す平面図である。図２、図３はこのエレベータ制御装置の構成を示す図であり、図２はエレベータ制御装置１の一部を破断して内部を示す正面図、図３は図２のＸ―Ｘ線に沿った矢視断面図である。

図１に示すように、昇降路１００内には、一対のかごガイドレール１０１及び一対の重りガイドレール１０２が設置されている。
かご１０３は、かごガイドレール１０１に案内されて昇降路１００内を昇降される。
釣合重り１０４は、重りガイドレール１０２に案内されて昇降路１００内を昇降される。
本発明のエレベータ制御装置１は、昇降路１００の乗場１０５とは反対側の壁面１００Ａに対峙させて所定寸法の隙間を設けて設置されていて、奥行Ｄを薄型とし、所定の横幅Ｗにして、縦長の高さＨを有する直方体のケース１０でその外形が構成されている。

エレベータ制御装置１は、筐体となる直方体のケース１０と、このケース１０内に収容されエレベータを制御するための電気部品等から構成されていて、ケース１０の内部は自然空冷通風路１１Ａと強制空冷通風路１１Ｂとに区画されている。ただし、ここでいう電気部品とは、例えば、インバータなどの電気部品単体から電気部品が実装された基板全体までの総称である。

自然空冷通風路１１Ａは、ケース底面部１０Ｆ及びその周辺に設けられた空気流入口（図示せず）から外部の空気を取り込んで、ケース天面部１０Ｅ及びその周辺に設けられた空気流出口（図示せず）から外部に排出する間の風路であって、この空気流入口と空気流出口間を流れる自然対流による上昇気流によって自然空冷通風路１１Ａ内の下部から上部の隅々までに配置された各種電気部品等が冷却される。
なお、この給排気を司るエネルギー源は、ケース１０内部に配置された各種電気部品から発生した熱によりその電気部品の周囲に生じる空気の密度差に伴う上昇気流であることは言うまでもない。そして、その発熱する主たる電気部品は、ヒートシンク５に配置されている第１の電気部品２、強制空冷通風路の下部に位置する第２の電気部品９及び強制空冷通風路の上部に位置する第３の電気部品１２である。

第１の電気部品２乃至第３の電気部品１２の冷却方法について説明する。
ケース底面部１０Ｆあるいはその周辺に設けられた空気流入口（図示せず）から流入した自然対流による上昇気流は自然空冷通風路１１Ａを進み第２の電気部品９を冷却しながら通過した後、後述する強制空冷通風路１１Ｂとケース前面部１０Ａの間を通過しながらヒートシンク５とこのヒートシンク５に接続されている第１の電気部品２を冷却しながら更に上昇して、第３の電気部品１２を冷却しながら通過してケース１０の上部に設けた空気流出口（図示せず）から外部に流出する。

強制空冷通風路１１Ｂは、ケース１０の高さＨ方向のほぼ中央部でケース背面部１０Ｂに隣接して設けられ、自然空冷通風路１１Ａを右から左へ横切って配置されるとともに自然空冷通風路１１Ａと隔離されて設けられ、ケース右側面部１０Ｃに設けられている空気流入口３から外部の空気を吸い込んで、左側面ケース１０Ｄに設けられた空気流出口４から外部に排出する風路である。

この強制空冷通風路１１Ｂは、空気流入口３に臨んで設けられた冷却ファン６と、この冷却ファン６の送風を受けてヒートシンク５へ案内する空気流入用ダクト７と、ヒートシンク５を冷却した空気を空気流出口４に案内する空気流出用ダクト８とをケース背面部１０Ｂに取付けて自然空冷通風路１１Ａと隔離された風路として構成されている。
また、ヒートシンク５はベース部とフィン部とで構成され、ベース部には第１の電気部品２が接続されている。
なお、強制空冷通風路１１Ｂは、ヒートシンク５に接続された第１の電気部品２を間接的に冷却して所定の温度以下に保持する役割を果たし、且つ自然空冷通風路１１Ａの流れに支障を与えないように構成されている。

このように構成されたエレベータ制御装置１の場合、以下に列挙する作用効果がある。（１）強制空冷通風路１１Ｂが、ケース右側面部１０Ｃに設けられている空気流入口３から外部の空気を吸い込んで、ケース左側面部１０Ｄに設けられた空気流出口４から外部に直線的に排出されるので、風路の圧損が少なくなるので、強制空冷通風路１１Ｂの薄型・小型化と冷却ファン６の小型化を可能とする。
（２）第１の電気部品２が、ヒートシンク５のベース部の表面側及び裏面側（フィン側）の両面から冷却されるので、限られた制御装置内で電気部品を効果的に冷却することを可能とする。
（３）強制空冷通風路１１Ｂが薄型となることによって、自然空冷通風路１１Ａを十分に確保することができるので、収容する電気部品の高密度化を可能とし、ケース１０の薄型・小型化を可能とする。

実施例１では、冷却ファン６を空気流入口３に臨んで配置しているが、冷却ファン６を空気流出口４に臨んで配置しても上記効果を奏することになり、何ら問題はない。また、強制空冷通風路をケース背面側に臨んで配置しているが、ケース前面側に臨んで配置しても上記効果を奏することになり、何ら問題ない。また、自然空冷通風路は自然対流による上昇気流として説明しているが、空気流入口から空気流出口までの自然空冷通風路のいずれかに仮に何らかの部品を冷却するための冷却ファンが備わった状態でも上記効果を奏することになり、何ら問題ない。

次に、図４乃至図７に示す本発明を実施するための異なる実施例について説明する。なお、これらの実施例を説明するにあたって、実施例１と同一構成部分については同一符号を付して重複する説明を省略する。

図４及び図５は、本発明の実施例２を示すもので、前記実施例１と主に異なる点は、強制空冷通風路１１Ｂを構成する空気流出用ダクト８に開口部１３を設けた点である。

図４は実施例２のエレベータ制御装置１の一部を破断して内部を示す平面図、図５は図４のＹ−Ｙ線に沿った矢視断面図である。

図において、１３は空気流出用ダクト８の下側に設けた開口部で、空気流入口３より流入し、冷却ファン６にて強制通風されてヒートシンク５を冷却しながら空気流出用ダクト８に流れ込んだ強制通風は、一部開口部１３を通り矢印１３Ａに示すように自然空冷通風路１１Ａの流れと合流して第２の電気部品９を冷却する。

ここで、通常の自然空冷通風路１１Ａを流れる第２の電気部品９の周辺温度よりも、空気流出用ダクト８の開口部１３より流入される強制通風温度の方が高い場合においても、強制空冷による熱伝達効果が大きく、第２の電気部品９と空気間の温度差が小さければ充分な冷却効果が認められる。

従って、この実施例２における作用効果は、前記実施例１に示す（１）乃至（３）に示す作用効果に加え、自然空冷通風路１１Ａの通風量を増加させるので自然空冷通風路の冷却性能が高まることになり、自然空冷通風路１１Ａの冷却効果が増大するので信頼性、耐久性が向上する。また、加えて自然空冷通風路１１Ａの特定箇所に向かって開口部１３から送風してその特定箇所の冷却を高めることが可能となり、電気部品等の配置設計を容易にし、開発期間の短縮等を可能にする。また、開口部１３からその空気流入口よりも下部に送風することを可能とするので、冷却ファンよりも下部に位置する電気部品を強制空冷することができる。

図６に示す本発明の実施例３において、前記実施例１と主に異なる点は、強制空冷通風路１１Ｂ内にある冷却ファン６を空気流出口４に臨んで空気流出用ダクト８に設けた点と、空気流入用ダクト７に開口部１４および開口部１５を設けた点である。

このように構成したことにより、自然空冷通風路１１Ａから強制空冷通風路１１Ｂに向かって点線矢印１４Ａ、１５Ａに示す冷却風をとりこむことを可能とするので、実施例１に示す作用・効果に加えて次に示す作用・効果を奏する。

即ち、第２の電気部品の周辺の空気が開口部１４から、また、第３の電気部品１２の周辺の空気が開口部１５から夫々点線矢印１４Ａ，１５Ａに沿って空気流入用ダクト７を介して強制通風路１１Ｂに取り込まれる。これにより第２の電気部品９及び第３の電気部品の冷却が促進されることになり、第２の電気部品９及び第３の電気部品１２の温度上昇が抑制されるので、信頼性、耐久性が向上する。

このように、ヒートシンク５に接続された第１の電気部品２以外の第２の電気部品９及び第３の電気部品１２の冷却性能をも高めることで、制御装置全体の信頼性向上につなげることができる。

図７に示す本発明の実施例４において、前記実施例１と主に異なる点は、ヒートシンク５のベース部に接続されている第１の電気部品２に加えて、ヒートシンク５のフィン側面部に新たに第４の電気部品１６及び第５の電気部品１７を接続した構成とした点である。

従来例にあるようなケースの前面部に空気流入用ダクトと空気流出用ダクトが設けられている強制空冷通風路が縦長配置の場合、ヒートシンクのフィン側面部はケースのＷ方向に位置する為、フィン側面部に別の電気部品を接続するスペースには限界がある。しかしながら強制空冷通風路をケース側面部にした配置の場合、ヒートシンクのフィン側面部は縦長ケースのＨ方向に位置する為、別の電気部品を接続するスペースを十分に確保することができるので、実施例１乃至３の構成と作用効果を奏する状態でさらにヒートシンクのフィン側面部をも利用した冷却構造が可能である。

従って、この構造を採用した場合には、実施例１に示す（１）乃至（３）の作用効果に加えて、この構造を採用する目的に合致した作用・効果を奏することは言うまでもない。

本発明は、エレベータ制御装置を製造する産業で利用される。

１ エレベータ制御装置、 ２ 第１の電気部品、
３ 空気流入口、 ４ 空気流出口、
５ ヒートシンク、 ６ 冷却ファン、
７ 空気流入用ダクト、 ８ 空気流出用ダクト、
９ 第２の電気部品、 １０（直方体）ケース、
１０Ａ ケース前面部、 １０Ｂ ケース背面部、
１０Ｃ ケース右側面部、 １０Ｄ ケース左側面部、
１０Ｅ ケース天面部、 １０Ｆ ケース底面部、
１１Ａ 自然空冷通風路、 １１Ｂ 強制空冷通風路、
１２ 第３の電気部品、 １３ 開口部、
１４ 開口部、 １５ 開口部、
１６ 第４の電気部品、 １７ 第５の電気部品、
１００ 昇降路、 １００Ａ 昇降路壁面、
１０１ かごガイドレール、 １０２ 重りガイドレール、
１０２ 重りガイドレール、 １０３ かご、
１０４ 釣合重り、 １０５ 乗場、
Ｄ ケースの奥行き寸法、 Ｗ ケースの横幅寸法、
Ｈ ケースの高さ寸法。

Claims (4)

1. 直方体のケースと、このケース内に収容され、エレベータの運転を制御する発熱する電気部品とを有し、前記エレベータの昇降路内に前記ケースが縦長に設置されたエレベータ制御装置において、前記電気部品を、この電気部品の周辺に発生する自然対流による上昇気流によって冷却すると共に、前記上昇気流の通路の一側面に隣接して隔離され、前記上昇気流と交差し、且つ、前記ケースの側面方向の強制通風によって冷却するように構成したことを特徴とするエレベータ制御装置。
2. 前記強制通風される強制空冷通風路には、この通風路に送風する冷却ファンが備えられていて、
   前記強制空冷通風路の前記冷却ファンの下流側には、前記上昇気流の通路に連結する開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
3. 前記強制通風される強制空冷通風路には、この通風路に送風する冷却ファンが備えられていて、
   前記強制空冷通風路の前記冷却ファンの上流側には、前記上昇気流の通路に連結する開口部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のエレベータ制御装置。
4. 前記電気部品にはヒートシンクが接続されていて、前記ヒートシンクは前記強制通風される強制空冷通風路の内側に配置されると共に、前記電気部品は前記強制空冷通風路の外側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のエレベータ制御装置。
   
   

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