JPH0779541A - 強制冷却システムの保護装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 風量の低下を確実に検出することができる強
制冷却システムの保護装置を提供する。 【構成】 電動送風機１１と、被冷却機器１３と、冷却
媒体が前記被冷却機器１３の周囲を流れるように覆った
送風ダクト１４とを有する強制冷却システムにおいて、
大気圧とこの送風ダクト１４の内部圧力との差圧を検出
する磁気スイッチ２０を有する。 【効果】 電動送風機の故障による送風停止、回転数低
下、外気取入れ口または排出口の目詰まり発生のいずれ
の場合にも確実に警報信号を出力し、乱流による誤動作
を防いで安全に電気品を保護することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電気部品、電気機器など
から発生する熱を放熱するための強制冷却システムの保
護装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、工業製品の高機能化が進み、装置
が複雑化するにつれて構成部品点数が増加している。一
方、装置の小型化への要求も高く、これらの相矛盾する
要求を満たすために部品や機器類の高密度実装が避けら
れない状況に至っているので、部品や機器から発生する
熱を効果的に放熱するために発熱機器を強制冷却するこ
とが広く行なわれている。このような状況は鉄道用車両
においても例外ではなく、高速化、省エネルギー化への
社会的な期待も大きいので、ますます小型軽量化が要求
されている。以下、鉄道用車両におけるこの種の強制冷
却システムの保護装置を例にとり、その構造と動作につ
いて図面により説明する。

【０００３】図７において、電動送風機１１は外気取入
れ口１２より外気を吸引し、被冷却機器１３を囲む送風
ダクト１４内へ強制送風する。被冷却機器１３からの放
熱により温度上昇した空気は排出口１５から大気中へ放
出されるしくみになっている。送風ダクト１４には電動
送風機１１と被冷却機器１３との中間に開口部１６が設
けられていて、風圧継電器１７が開口部１６に取り付け
られている。

【０００４】風圧継電器１７は図８に示す受風板１８と
図示しないリンク機構を内蔵し、受風板１８に図示の矢
印方向に風圧による力が加えられて受風板１８がＡの位
置からＢの位置へ押し上げられることによりリンク機構
を介して風圧継電器１７の接点が閉じる。反対に風圧に
よる力が減少すると受風板１８の位置がＢからＡの位置
に変化して風圧継電器１７の接点が開く構造になってい
る。すなわち、一定値以上の風圧が作用しているときは
風圧継電器１７からオン信号が出力され、一定値に満た
ない風圧になると風圧継電器１７からオフ信号が出力さ
れる。一般に、外気取入れ口１２には送風ダクト１４の
内部へ異物が飛び込むのを防ぐために格子状のフィルタ
ーが設けられているので、フィルターに異物が付着する
ことによって外気取入れ口１２が目詰まりを起こすこと
がある。目詰まりが発生すると吸引される外気の量が減
少するため風量が減り風圧が低下するので、風圧継電器
１７からオフ信号が出力される。風量の減少は冷却効果
を低下させるので、被冷却機器１３への通電を停止する
ことにより被冷却機器１３の焼損を防止する。また、電
動送風機１１の故障により送風が停止したり回転数が低
下した場合にも風量が減少するので、風圧継電器１７か
らオフ信号が出力されて被冷却機器１３への通電を停止
し、被冷却機器１３の焼損を防止する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の強制冷却システムの保護装置では、車両の高速化によ
り送風ダクト１４内に乱流が生じることがあって、風圧
継電器１７の受風板１８に局所的な風圧が加わり、電動
送風機１１が正常に回転しているにもかかわらず風圧継
電器１７がオフ信号を出力したり、外気取入れ口１２の
目詰まりが発生しても風圧継電器１７がオン信号を出力
するという問題があった。

【０００６】本発明はこのような従来の問題を解決する
ためになされたものであり、誤動作することなく風量の
低下を確実に検出することができる強制冷却システムの
保護装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、冷却媒体送出機と、被冷却機器と、冷却媒体が前記
被冷却機器の周囲を流れるように覆った被冷却機器外被
とを有する強制冷却システムにおいて、大気圧とこの被
冷却機器外被の内部圧力との差圧の大きさに応じて変位
する磁性体と、この磁性体の位置が所定の位置にあると
きには被冷却機器の駆動を停止させる遮断手段とを有す
ることを要旨とする。

【０００８】

【作用】本発明はこのような手段を講じたことにより、
被冷却機器外被内外の差圧があらかじめ設定されている
値を逸脱したことを検出し、冷却媒体送出機の異常およ
び冷却媒体の流量減少を確実に検出することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を鉄道用車両における強制冷却
システムへ適用した実施例について図面を参照して説明
する。図１は本発明の一実施例における構成図である。
同図において、１１は外気取入れ口１２より外気を吸引
し、被冷却機器１３を囲む送風ダクト１４内へ強制送風
するための電動送風機、１２は外気取入れ口、１３は冷
却対象である被冷却機器、１４は電動送風機１１により
外気取入れ口１２から吸引した外気を被冷却機器１３へ
導くための送風ダクト、１５は被冷却機器１３からの放
熱により温度上昇した空気を大気中へ放出する排出口、
１６は送風ダクト１４において電動送風機１１と被冷却
機器１３との中間に設けられた開口部である。２０は送
風ダクト１４の開口部１６に取り付けられて送風ダクト
１４の内外の差圧を検出する磁気スイッチであって、外
部へ引き出されているリード線８によって接点のオン／
オフ状態を電気的に判別することができる。

【００１０】図２は磁気スイッチ２０の構造を示す断面
図である。同図において１は磁気スイッチ２０のケース
であって、下部に送風ダクト１４の開口部１６との間で
加圧空気が漏れないように取り付けるためのネジ２が設
けられている。ケース１の上部はシリンダーケースを兼
ねる構造になっていて、送風ダクト１４の内部の加圧空
気の圧力を受けて上下方向に摺動する受圧板３が滑らか
に移動できて、かつ隙間から加圧空気が漏れない構造に
なっている。受圧板３の上部にはロッド４が固定されて
いてロッド４の他方の端には磁性体５が固定されてい
て、受圧板３の上下方向の動きに連動してケース１のシ
リンダー部の内壁に沿って上下方向に移動する。磁性体
５は固体、流体を問わないが、流体の場合は容器に収納
する必要がある。６−１，６−２はそれぞれ受圧板３の
上方向、下方向の移動範囲を制限するためのストッパ
ー、７は磁界を検出してオン／オフ信号を出力する磁気
センサーで、例えば磁性体５が近づくとオン信号を出力
するように構成する。８は磁気センサー７の出力を電気
的に取り出すためのリード線、９はシリンダー部上部に
設けられ磁性体５の移動に伴う空気の流入出を可能にす
るための空気孔であって、この口径を適当に設定するこ
とにより磁性体５の急激な変動を抑制することができ
る。１０は上部ストッパー６−１と受圧板３との間に挿
入されているコイルバネであって、受圧板３の下方から
加わる圧力が増加するとコイルバネ１０が縮む方向に弾
性変形するので、変形量に比例して受圧板３の上部から
力を及ぼして送風ダクト１４内の圧力と平衡がとれた位
置に磁性体５を停止させるように働く。なお、ケース
１、ネジ２、受圧板３、ロッド４、ストッパー６、およ
びコイルバネ１０はいずれも非磁性材料をもって構成さ
れている。同図（ｂ）は磁気スイッチ２０の横断面図で
あるが、磁性体５の断面形状を半円形状に限定するもの
ではなく、円形、長方形、多角形など任意の形状とする
ことができる。

【００１１】次に、以上のように構成された装置の動作
について説明する。電動送風機１１が運転されていると
き、送風ダクト１４内を流れる風量と送風ダクト１４内
の圧力との関係は横軸に送風量、縦軸に大気圧からの偏
差圧力をとった図３を用いて電動送風機１１のＱ−Ｈ曲
線と負荷曲線によって決定される。横軸は送風量を表わ
し、縦軸は大気圧からの偏差圧力を表わす。負荷曲線は
外気取入れ口１２、送風ダクト１４の内壁、排出口１
５、および被冷却機器１３との摩擦抵抗によって生じる
圧力損失を表わす。いま、電動送風機１１が正常に運転
され、外気取入れ口１２、送風ダクト１４、排出口１５
のいずれにも異常が無い場合はＱ−Ｈ曲線Ｓ₁ と負荷曲
線Ｒ₁ との交点Ｐ₁ で動作し、その時の送風量がＱ₁ 、
圧力がＨ₁である。磁気スイッチ２０は受圧板３に加わ
る圧力がＨ₁ のときに、図５（ａ）の受圧板位置Ｌ₁ に
なるように感度が調整されている。このとき受圧板３と
ロッド４で結合されている磁性体５が磁気センサー７に
最接近しオン信号が出力される。オン信号が出力されて
いる間は強制冷却システムが正常に動作していると判断
して被冷却機器１３および電動送風機１１の運転を継続
する。電動送風機１１の故障により回転数が低下した場
合にはＱ−Ｈ曲線がＳ₂ に移動するので、動作点がＰ₂
になり圧力がＨ₂ に、送風量がＱ₂ にともに減少し、図
５（ｂ）の受圧板位置Ｌ₂ の状態になってリード線８か
らはオフ信号が出力されるので、送風量不足と判断し被
冷却機器１３の運転を停止するなどの処置をとる。電動
送風機１１が完全に停止した場合はＱ−Ｈ曲線は横軸と
重なってしまうので、圧力は大気圧に等しくなり受圧板
位置は最下部に来て磁気センサー７からは同様にオフ信
号が出力される。次に、排出口１５に目詰まりが発生す
ると、摩擦損失の増加によって抵抗曲線はＲ₃ の位置に
移動して動作点がＰ₃ となり、圧力がＨ₃ に上昇し、送
風量がＱ₃ に低下する。したがって、圧力の上昇にとも
ない受圧板３の位置は図５（ｃ）の受圧板位置Ｌ₃ の状
態になって磁気センサー７からは同様にオフ信号が出力
される。目詰まりが外気取入れ口１２に発生した場合
は、図４に示すように抵抗曲線はＲ₄ の位置に移動して
見かけ上の動作点はＰ₄ になるが、損失圧力の増加分は
送風ダクト１４の内圧Ｈ₄ から差し引くのでＨ₅ に低下
する。したがって、磁気スイッチ１０は図５（ｂ）の状
態になり、磁気センサー７からはオフ信号が出力され
る。

【００１２】したがって、以上のような実施例の構成に
よれば、電動送風機１１の故障によって完全に停止した
場合はもとより、回転数が低下した場合、外気取入れ口
１２または排出口１５に目詰まりが発生した場合のいず
れの場合にも磁気スイッチ２０から警報信号を出力する
ことができる。また、磁気センサー７が動作するときの
磁性体５と磁気センサー７との相対位置関係は一点では
なく、一定の幅を持たせることが容易であるから、送風
ダクト１４内の乱流による圧力変動に対しても安定に動
作する。

【００１３】また、磁気センサー７を縦方向に複数個取
り付けることにより送風ダクト１４の内圧をきめ細かく
検出することができる。さらにアナログ出力を取り出す
ことができる磁気センサーを用いることにより、内圧変
化を連続値として検出することができる。

【００１４】図６は磁気スイッチ２０の他の実施例の構
造を示す図である。２１はＵ字管、２２はＵ字管２１の
内部に入れられた磁性流体、２３はＵ字管２１の一方の
端に接続され他端から送風ダクト１４の内力をＵ字管２
１に与える接続管、２４はＵ字管２１の他方の端に設け
られた開口部であって、この口径を小さく設定すること
により磁性流体２２の微少振動を減少させ、対ノイズ性
を向上させることができる。送風ダクト１４の内圧が適
正値である場合は磁気センサー７−１がオン信号を出力
し、内圧が高い場合は磁気センサー７−１，７−２の両
方がオン信号を出力し、内圧が低い場合は磁気センサー
７−１，７−２ともにオフ信号を出力するように構成す
ることにより、図２の磁気スイッチ２０と同様の効果を
得ることができる。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
動送風機の故障により送風が停止、および回転数が低下
した場合、外気取入れ口または排出口に目詰まりが発生
した場合のいずれの場合にも磁気スイッチから警報信号
を出力することができるとともに、乱流による誤動作を
防いで安全に電気品を保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における構成図である。

【図２】磁気スイッチの一実施例の断面図である。

【図３】保護動作を説明するグラフである。

【図４】保護動作を説明するグラフである。

【図５】磁気スイッチの動作を示す説明図である。

【図６】磁気スイッチの動作を示す説明図である。

【図７】従来の実施例における構成図である。

【図８】従来の実施例における風圧継電器である。

【符号の説明】

１ ケース ２ ネジ ３ 受圧板 ４ ロッド ５ 磁性体 ６−１，６−２ ストッパー ７ 磁気センサー ８ リード線 ９ 空気孔 １０ コイルバネ １１ 電動送風機 １２ 外気取入れ口 １３ 被冷却機器 １４ 送風ダクト １５ 排出口 １６ 開口部 ２０ 磁気スイッチ ２１ Ｕ字管 ２２ 磁性流体

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却媒体送出機と、被冷却機器と、冷却
   媒体が前記被冷却機器の周囲を流れるように覆った被冷
   却機器外被とを有する強制冷却システムにおいて、大気
   圧とこの被冷却機器外被の内部圧力との差圧の大きさに
   応じて変位する磁性体と、この磁性体の位置が所定の位
   置にあるときには被冷却機器の駆動を停止させる遮断手
   段とを有することを特徴とする強制冷却システムの保護
   装置。