JP6048994B2

JP6048994B2 - 乗客コンベアの制御盤

Info

Publication number: JP6048994B2
Application number: JP2015529307A
Authority: JP
Inventors: 良一猪俣
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-08-02
Filing date: 2013-08-02
Publication date: 2016-12-21
Anticipated expiration: 2033-08-02
Also published as: JPWO2015015639A1; WO2015015639A1; CN105377739B; CN105377739A

Description

この発明は、ステップを移動させる駆動機の駆動を制御する駆動制御ユニットがケースに着脱可能に設けられた乗客コンベアの制御盤に関するものである。

例えば、エスカレータの制御盤として、
トラスの機械室内に配置され、上面に着脱用開口部が設けられた箱状のケースと、
このケースの内部に取り付けられ、かつケース内の着脱用開口から臨む箇所に配設されたユニット取付機構と、
前記ケース内に収容され、前記着脱用開口部の開口面に対する直交方向に着脱可能に前記ユニット取付機構に取り付けられているとともに、駆動機の駆動用の電力を生成するための電力変換アセンブリ、及びこの電力変換アセンブリに熱的に接続され電力変換アセンブリが発する熱をケースの外部へ放散するための冷却アセンブリを有し、着脱用開口部を通してケース内から外部へ取り出し可能な駆動制御ユニットと、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
このエスカレータの制御盤の場合、電力変換アセンブリの保守点検に際して作業員が機械室内に入る必要がなく、冷却アセンブリ及び電力変換アセンブリの保守点検の際に、作業員によって、ケースの着脱用開口部を通してケースの外部（機械室の外部）へ取り出される。

特開２０１１−１７３６６９号公報（第２図）

上記エスカレータの制御盤では、電力変換アセンブリの保守点検に際して作業員が機械室内に入る必要がなくなることから、冷却アセンブリ及び電力変換アセンブリの保守点検の作業性を向上させることができる。
しかしながら、このエスカレータの制御盤においては、制御盤内の電力変換アセンブリ以外の他の安全回路等の関連機器における防塵対策がされていないため、保守点検時に作業員が機械室に入って、粉塵等を取り除く清掃作業をしなければならないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決することを課題とするものであって、乗客コンベアの制御盤内の安全回路等の関連機器における防塵対策がなされ、保守点検時の清掃作業の際に作業員が機械室に入ることもなくなり、保守点検時の清掃作業を削減させることができる乗客コンベアの制御盤を得ることを目的とする。

この発明に係る乗客コンベアの制御盤は、
トラスの機械室内に配置され、上面に着脱用開口部が形成された箱状のケースと、
前記着脱用開口部の縁部に設けられたユニット取付機構と、
前記着脱用開口部の開口面に対して直交方向に着脱可能に前記ユニット取付機構に設けられ、ステップを移動させる駆動機の駆動を制御する駆動制御ユニットと、を備えた乗客コンベアの制御盤であって、
前記駆動制御ユニットは、前記駆動機の駆動用の電力を生成するための、コンバータ素子及びインバータ素子と、前記コンバータ素子及び前記インバータ素子の駆動を制御する制御基板と、前記コンバータ素子及び前記インバータ素子からの熱を前記ケースの外部に放出する放熱体と、前記コンバータ素子、前記インバータ素子、前記制御基板及び前記放熱体と一体のダクトとを有し、
前記ダクトは、前記着脱用開口部に対応した通気口と、前記ケースを、前記通気口に連通しているとともに前記放熱体を収めた第１の空間部と、前記ケース内の前記第１の空間部を除く第２の空間部とに仕切る仕切部と、を有し、
前記通気口には、前記コンバータ素子及び前記インバータ素子からの前記熱を前記ケースの外部に強制的に放出させる冷却ファンが設けられており、
前記仕切部には、前記冷却ファンの駆動により生じた気流が通過するスリットが形成されており、
前記冷却ファンは、前記ステップの移動方向に応じて回転方向が切り換わる正逆転切換機能を有している。

この発明に係る乗客コンベアの制御盤によれば、ダクトの仕切部により、ケース内は外気と連通した第１の空間部と、駆動制御ユニットがケースに設置されているときには外気から閉ざされた第２の空間部とに仕切られており、第２の空間部に配設された、例えば安全回路等の関連機器は粉塵等に晒されることはない。
従って、作業員が機械室に入ることもなく、保守点検時の清掃作業を削減させることができる。

この発明の実施の形態１のエスカレータの制御盤が組み込まれたエスカレータの一部を示す構成図である。図１の制御盤の側面図である。ケースから取り出された駆動制御ユニットを正面から見た斜視図である。機械室内に配設された制御盤の駆動制御ユニットをケースから取外した状態を示す側面図である。機械室内に配設された制御盤から冷却ファンを取外した状態を示す側面図である。図２の駆動制御ユニットの主要構成を示す回路図である。図２の冷却ファンの正逆転切換回路図である。図１のエスカレータの上昇運転時の機械室内部の気流経路図である。図１のエスカレータの下降運転時の機械室内部の気流経路図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１のエスカレータの制御盤が組み込まれた、乗客コンベアであるエスカレータの一部を示す構成図である。
図１において、トラス１の上階側端部には、機械室１ａが設けられている。機械室１ａの上部には、マンホール１ｂが形成されている。マンホール１ｂは、マンホール蓋２によって塞がれている。機械室１ａの内部には、ケース３を有する制御盤と、ステップ４に駆動力を与える駆動機５と、駆動機５にチェーン５０を介して接続されたステップ駆動輪６と、がそれぞれ設置されている。

図２は図１の制御盤の側面図、図３はケース３から取り出された駆動制御ユニット１０を正面から見た斜視図、図４は機械室１ａ内に配設された制御盤の駆動制御ユニット１０をケース３から取外した状態を示す側面図、図５は機械室１ａ内に配設された制御盤から冷却ファン９を取外した状態を示す側面図、図６は図２の駆動制御ユニット１０を示す回路図である。

エスカレータの制御盤は、上面に形成された四角形状の着脱用開口部３ａを有するケース３と、着脱用開口部３ａを通じてケース３内から外部に取り出し可能に配設された駆動制御ユニット１０と、ケース３の着脱用開口部３ａに設けられ駆動制御ユニット１０をケース３内に位置決め、固定するユニット取付機構と、を備えている。

ケース３は、制御盤の正面下部、左右下部に、通気口３ｃ，３ｄ，３ｅが形成されている。
上記ユニット取付機構は、駆動制御ユニット１０の天面の三辺の周縁部を覆って設けられた断面Ｌ字形状の上面ガイド７と、ケース３の通気口３ｂの前面側の縁部に固定された位置決めガイド５３と、上面ガイド７の奥側の縁部に固定され、駆動制御ユニット１０をケース３から持ち上げ、取り外すための取っ手１１と、を備えている。

以下、ステップ４を移動させる駆動機５の駆動を制御する駆動制御ユニット１０について詳述する。
この駆動制御ユニット１０は、コンバータ素子１７、コンバータ基板１８、平滑コンデンサ２２、スイッチング素子２３ａ，２３ｂ、インバータ素子２６、インバータ基板２７、制御基板３３、仕切部３５を有するダクト３４、放熱フィン３８及びカバー８を有している。
平断面が口の字形状のダクト３４内には、放熱体である放熱フィン３８が収納されている。
また、図６に示すように、三相交流電源１６が入力ケーブル１２を介してコンバータ基板１８の入力コネクタ１９に印加することで、コンバータ素子１７の出力信号は、銅管２０を介してコンデンサ基板２１に搭載された平滑コンデンサ２２に送られ、そこで直流出力に変換される。
コンバータ素子１７は、ダイオードを逆並列接続したＳｉＣ半導体で構成されたスイッチング素子２３ａをブリッジ接続して構成されており、スイッチング素子２３ａのゲートには、コンバータ基板１８に実装されたゲート回路２４ａから駆動信号２５ａが供給されている。

コンバータ素子１７の直流出力は、インバータ素子２６に入力され、インバータ素子２６は、インバータ基板２７の出力コネクタ２８より三相交流を出力する。この三相交流は、出力ケーブル１３を通じて駆動機５に流れ、駆動機５の駆動によりチェーン５０を介してステップ駆動輪６の回転によるステップ４は移動する。
インバータ素子２６は、コンバータ素子１７と同様に、ダイオードを逆並列接続したＳｉＣ半導体で構成されたスイッチング素子２３ｂをブリッジ接続して構成されており、スイッチング素子２３ｂのゲートには、インバータ基板２７に実装されたゲート回路２４ｂから駆動信号２５ｂが供給されている。

コンバータ基板１８とインバータ基板２７は、各々コネクタ２９、３０を有しており、各コネクタ２９、３０は、制御基板３３に接続されている。
この制御基板３３からの制御信号３２ａ，３２ｂは、コンバータ素子１７、インバータ素子２６に送られ、駆動制御ユニット１０の駆動が制御されている。

また、制御基板３３は、コネクタ５２を有しており、このコネクタ５２は制御ケーブル１４に接続されている。この制御ケーブル１４は、欄干、ステップ４等の照明機器のブレーカ、安全回路等の関連機器１５と接続されている。

ダクト３４の前面側には、上下方向に延びケース３内を第１の空間部３６と第２の空間部３７とに仕切る仕切部３５が形成されている。ケース３の第２の空間部３７には、制御基板３３、コンバータ基板１８，コンデンサ基板２１、インバータ基板２７が配設されている。コンバータ基板１８に隣接したコンバータ素子１７、コンデンサ基板２１に隣接した平滑コンデンサ２２、及びインバータ基板２７に隣接したインバータ素子２６は、それぞれの一部が仕切部３５を貫通して第１の空間部３６内に臨んでいる。
仕切部３５は、途中折曲して先端部が冷却ファン９の周縁部に指向している。この仕切部３５の上部にはスリット３９が形成されている。
仕切部３５を貫通して第１の空間部３６内に臨んでいるコンバータ素子１７、インバータ素子２６は、放熱フィン３８のベース３８ａと面接触している。

上記ユニット取付機構の上面ガイド７には、通気口３ｂを有するカバー８が固定されている。通気口３ｂの直下であってダクト３４の天面の陥没部５１にねじ（図示せず）で冷却ファン９が固定されている。４４は、カバー８の取っ手である。
この冷却ファン９は、中継コネクタ４３と制御基板３３のファン接続用コネクタ４０とに接続されたファンケーブル４１を介して制御基板３３と電気的に接続されている。
なお、入力ケーブル１２、出力ケーブル１３及び制御ケーブル１４の各長さは、駆動制御ユニット１０をケース３から持ち上げて、取り外しことができるように余長に設定されている。

冷却ファン９は、エスカレータのステップ４の回転方向に同期して正逆転切換が可能になっている。
図７はこの冷却ファン９の正逆転切換回路図である。
エスカレータが上昇運転する場合、制御回路３３の入力信号ＩＮ１が１、入力信号ＩＮ２が０であり、増幅回路４６の出力信号は、Ｔｒ１とＴｒ４のトランジスタのみがオンする。その出力は、出力端子Ｖｏ１，Ｖｏ２に印加して冷却ファン９は、正転する。
一方、エスカレータが下降運転する場合、制御回路３３の入力信号ＩＮ１が０、入力信号ＩＮ２が１であり、増幅回路４６の出力信号は、Ｔｒ２とＴｒ３のトランジスタのみがオンする。その出力が出力端子Ｖｏ１，Ｖｏ２に印加して冷却ファン９は、逆転する。
エスカレータが停止中の場合、制御回路３３の入力信号ＩＮ１が０、入力信号ＩＮ２が０のとき、増幅回路４６の出力信号は、Ｔｒ１〜Ｔｒ４の各トランジスタがオフになり、冷却ファン９は、停止状態を保つ。
図７においてＶｓｓは、冷却ファン９を駆動するための供給電源を示し、ＧＮＤは、Ｖｓｓのコモンである。

図８は図１のエスカレータの上昇運転時の機械室１ａ内部の気流経路図、図９は図１のエスカレータの下降運転時の機械室１ａ内部の気流経路図である。
図８、９に示すように、エスカレータの上昇運転及び下降運転において、ステップ４の回転方向に沿って気流が吹き出すように、冷却ファン９の回転方向が切り換っている。
冷却ファン９の気流とエスカレータ内部のステップ４の回転方向に吹き出す気流の方向を同期させ、エスカレータ内の気流を循環させた放熱経路が形成されている。

この実施の形態によるエスカレータの制御盤によれば、ダクト３４の仕切部３５によりケース３内は外気と連通した第１の空間部３６と、駆動制御ユニット１０がケース３に設置されているときには外気から閉ざされた第２の空間部３７とに仕切られており、第２の空間部３７に配設された、例えば安全回路等の関連機器は粉塵等に晒されることはない。
従って、作業員が機械室に入って関連機器の粉塵等を取り除く清掃作業が不要となり、保守点検時の清掃作業を削減させることができる。

また、コンバータ素子１７及びインバータ素子２６は、第２の空間部３７側からそれぞれの端部が仕切部３５から突出して、放熱フィン３８のベース３８ａと接触しているので、コンバータ素子１７、インバータ素子２６は、効率良く放熱されるとともに、コンバータ素子１７、インバータ素子２６からの放射熱がコンバータ基板１８、インバータ基板２７側に及ぶのが防止され、それぞれの例えば接続部位の熱劣化等を抑制することができる。
また、放熱フィン３８のベース３８ａから林立した複数のフィン部３８ｂは、気流に沿って配置されているので、気流はケース３内を円滑に流れ、効率良く放熱される。

また、通気口３ｂには、コンバータ素子１７、インバータ素子２６、平滑コンデンサ２２等の熱をケース３の外部に強制的に放出させる冷却ファン９が設けられており、仕切部３５には、冷却ファン９の駆動により生じた気流が通過するスリット３９が形成されているので、冷却ファン９の回転により生じた気流は、ケース３内を円滑に循環し、コンバータ素子１７、インバータ素子２６、平滑コンデンサ２２等の発熱体の温度上昇が抑制される。

また、平滑コンデンサ２２は、第２の空間部３７側から端部が仕切部３５を突出して第１の空間部３６に臨んでいるので、平滑コンデンサ２２は冷却ファン９により効率良く冷却され、長寿命化を図ることができる。

また、冷却ファン９と、冷却ファン９の駆動を制御する制御基板３３とを電気的に接続するファンケーブル４１は、冷却ファン９に対して着脱可能な中継コネクタ４３を介して接続されているので、作業員が機械室１ａに入ることなく制御盤の上部から冷却ファン９を容易に取り外しすることができ、冷却ファン９の保守時の清掃作業、交換作業が向上する。

また、冷却ファン９は、ステップ４の移動方向に応じて回転方向が切り換わる正逆転切換機能を有しているので、ステップの移動方向に冷却ファン９の回転により生じる気流方向を同期させ、トラス１内の気流を循環させる放熱経路を形成することができ、特に機械室１ａの冷却効果を向上させることができる。

また、コンバータ素子１７及びインバータ素子２６は、ＳｉＣ半導体で構成されているが、このＳｉＣ半導体は、従来のＳｉに比べ、約１０倍の絶縁破壊電圧強度や約３倍の禁制帯幅(バンドギャップ)と熱伝導率などの優れた特性を持つため、ＭＯＳＦＥＴは、高温導通時の低抵抗化によりスイッチング電力損失の低減効果を得る。また、ＳｉＣショットキーバリアダイオードは、高温導通時の順方向電圧低減と逆回復現象極小によるスイッチング電力損失の低減効果を得る。
従って、コンバータ素子１７及びインバータ素子２６は、小型化、軽量化を図ることができる。

なお、上記実施の形態では、乗客コンベアとしてエスカレータの場合について説明したが、この発明は例えば動く歩道にも適用することができる。
また、放熱体として放熱フィン３８について説明したが、例えばアルミニウム製のブロックであってもよい。

１トラス、１ａ機械室、１ｂマンホール、２マンホール蓋、３ケース、３ａ
着脱用開口部、３ｂ通気口（上面部）、３ｃ通気口（正面下部）、３ｄ通気口（右側面下部）、３ｅ通気口（左側面下部）、４ステップ、５駆動機、６ステップ駆動輪、７上面ガイド、８カバー、９冷却ファン、１０駆動制御ユニット、１１
取っ手（駆動制御ユニット取外し用）、１２入力ケーブル、１３出力ケーブル、１４制御ケーブル、１５関連機器、１６三相交流電源、１７コンバータ素子、１８コンバータ基板、１９入力コネクタ、２０銅管、２１コンデンサ基板、２２平滑コンデンサ、２３スイッチング素子、２４ａ，２４ｂゲート回路、２５ａ，２５ｂ駆動信号、２６インバータ素子、２７インバータ基板、２８出力コネクタ、２９コネクタ（コンバータ基板接続用）、３０コネクタ（インバータ基板接続用）、３１コネクタ（関連機器接続用）、３２ａ，３２ｂ制御信号、３３制御基板、３４ダクト、３５仕切部、３６第１の空間部、３７第２の空間部、３８放熱フィン、３８ａベース、３８ｂフィン部、３９スリット、４０コネクタ（ファン接続用）、４１ファンケーブル、４２ファン３９電源ライン、４３中継コネクタ、４４取っ手（カバー取外し用）、４６増幅回路、５０チェーン、５１陥没部、５２コネクタ、５３位置決めガイド、ＩＮ１、ＩＮ２入力信号、Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４トランジスタ、Ｖｏ１，Ｖｏ２出力端子、Ｖｓｓ冷却ファンを駆動するための供給電源、ＧＮＤＶｓｓのコモン。

Claims

トラスの機械室内に配置され、上面に着脱用開口部が形成された箱状のケースと、
前記着脱用開口部の縁部に設けられたユニット取付機構と、
前記着脱用開口部の開口面に対して直交方向に着脱可能に前記ユニット取付機構に設けられ、ステップを移動させる駆動機の駆動を制御する駆動制御ユニットと、を備えた乗客コンベアの制御盤であって、
前記駆動制御ユニットは、前記駆動機の駆動用の電力を生成するための、コンバータ素子及びインバータ素子と、前記コンバータ素子及び前記インバータ素子の駆動を制御する制御基板と、前記コンバータ素子及び前記インバータ素子からの熱を前記ケースの外部に放出する放熱体と、前記コンバータ素子、前記インバータ素子、前記制御基板及び前記放熱体と一体のダクトとを有し、
前記ダクトは、前記着脱用開口部に対応した通気口と、前記ケースを、前記通気口に連通しているとともに前記放熱体を収めた第１の空間部と、前記ケース内の前記第１の空間部を除く第２の空間部とに仕切る仕切部と、を有し、
前記通気口には、前記コンバータ素子及び前記インバータ素子からの前記熱を前記ケースの外部に強制的に放出させる冷却ファンが設けられており、
前記仕切部には、前記冷却ファンの駆動により生じた気流が通過するスリットが形成されており、
前記冷却ファンは、前記ステップの移動方向に応じて回転方向が切り換わる正逆転切換機能を有している乗客コンベアの制御盤。
前記コンバータ素子及び前記インバータ素子は、前記第２の空間部側からそれぞれの端部が前記仕切部から突出して、前記放熱体と接触している請求項１に記載の乗客コンベアの制御盤。
前記放熱体は、前記コンバータ素子及び前記インバータ素子のそれぞれの前記端部が面接触するベースと、このベースから林立した複数のフィン部とから構成された放熱フィンである請求項２に記載の乗客コンベアの制御盤。
前記コンバータ素子及び前記インバータ素子に電気的に接続された平滑コンデンサは、前記第２の空間部側から端部が前記仕切部を突出して前記第１の空間部に臨んでいる請求項１〜３の何れか１項に記載の乗客コンベアの制御盤。
前記冷却ファンと、前記冷却ファンの駆動を制御する前記制御基板とを電気的に接続するファンケーブルは、冷却ファンに対して着脱可能な中継コネクタを介して接続されている請求項１〜４の何れか１項に記載の乗客コンベアの制御盤。
前記コンバータ素子及び前記インバータ素子は、ＳｉＣ半導体で構成されている請求項１〜５の何れか１項に記載の乗客コンベアの制御盤。