JPH1056707A - 配電盤用換気装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 箱構造体内の温度上昇を的確に抑制すると共
に、省電力化を実現すること。 【解決手段】 負荷制御装置１１は、コントロールセン
タに設けられた複数のコントロールユニットの中核をな
す。この負荷制御装置１１が有する論理演算回路１５
は、電流検出回路２０及び周波数検出回路１９からの出
力に基づいてインバータ装置６の負荷運転特性を演算
し、その演算データを、コントロールユニット外に設け
られた換気制御装置２１内の論理演算回路２２に与え
る。論理演算回路２２は、複数の論理演算回路１５から
入力される演算データに基づいて運転状態にあるインバ
ータ装置６での総発熱量を演算すると共に、その演算結
果に基づいて盤内温度の上昇値を予測し、さらに、その
予測温度に基づいて、盤内温度を予め設定された適正温
度以下に保持するのに必要な必要換気量を決定し、その
必要換気量を得ることができる台数の換気扇２３を、換
気扇制御回路２６を通じて運転する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コントロールセン
タのように箱構造体内に配線用遮断器や電磁接触器のよ
うな主回路器具などを収納して成る配電盤、特には主回
路器具にインバータ装置を含んで成る配電盤用の換気装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、近年のコントロールセンタにお
いては、箱構造体内に収納された複数のコントロールユ
ニット内に、マイクロコンピュータを応用した電動機の
運転制御、保護、監視などの多数の機能を備えた負荷制
御装置を設けると共に、電動機の可変速制御を行うため
のインバータ装置を設けることが行われている。

【０００３】この場合、上記負荷制御装置及びインバー
タ装置は、数多くの電子部品を利用して構成されてお
り、従って、箱構造体内の温度上昇が当該電子部品群の
寿命低下や特性劣化などの原因になる。このため、従来
では、箱構造体内の温度上昇を抑制するために、換気扇
を設置して箱構造体内の空気を強制換気することが一般
的になっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来では、コントロー
ルユニットの起動と同時に換気扇を運転することが行わ
れているが、これでは、箱構造体内の温度が、電子部品
群に悪影響を及ぼす状態にない期間にも換気扇の運転が
無駄に行われることになり、省電力化の観点から適切で
ないという問題点がある。

【０００５】このような問題点に対処するためには、箱
構造体内の温度を検出する温度センサを設け、この温度
センサによる検出温度が設定温度以上になった時点から
換気扇の運転を開始させるという手段が考えられる。し
かしながら、このような手段では、インバータ装置など
の運転に伴う温度上昇現象と温度センサによる設定温度
の検出タイミングとの間に時間的なずれが生ずることが
避けられないという事情、つまり温度上昇を予め予測し
て換気扇の運転を開始させることができないという事情
があるため、箱構造体内の温度上昇を的確に抑制するこ
とが困難になるという問題点があった。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、箱構造体内の温度上昇を的確に抑制
できると共に、省電力化も実現できるようになる配電盤
用換気装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、箱構造体内に負荷駆動用のインバータ装置
を含む主回路器具などを収納して成る配電盤において、
前記箱構造体内の換気を行い得るように設置された複数
台の換気扇と、前記インバータ装置の負荷率などに基づ
いて前記箱構造体内の温度上昇値を予測する演算を行う
演算手段と、この演算手段の演算結果に基づいて前記換
気扇の運転台数を選択することにより前記箱構造体内の
温度が適正温度以下となるように制御する制御手段とを
備えた構成としたものである（請求項１）。

【０００８】このような構成によれば、演算手段が、イ
ンバータ装置の負荷率などに基づいて箱構造体内の温度
上昇値を予測するようになると共に、制御手段が、この
ような予測結果に基づいて換気扇の運転台数を選択する
ことによって、前記箱構造体内の温度が適正温度以下と
なるように制御するようになる。この結果、箱構造体内
の温度上昇を予め予測して当該箱構造体内の換気運転が
開始されることになるから、当該箱構造体内の温度が不
用意に上昇する事態を未然に防止できるようになる。ま
た、換気扇の運転が不要に早い時期から開始されること
がなくなるから、省電力化にも寄与できるようになる。

【０００９】この場合、前記制御手段を、換気扇の運転
台数を選択する制御に加えて、前記演算手段の演算結果
に基づいて換気扇を間欠運転する制御を行う構成として
も良く（請求項２）、このような構成によれば、単位時
間当たりの換気量を微調整することができて、箱構造体
内の温度上昇を抑制するための制御を、さらに無駄なく
行い得るようになる。

【００１０】また、前記演算手段を、前記箱構造体内の
温度上昇値の予測に際して当該箱構造体内の他の発熱部
分での発熱量も加味する構成としても良く（請求項
３）、このような構成によれば、箱構造体内の温度上昇
を正確に予測できるようになって、その箱構造体内の温
度上昇をさらに的確に抑制できるようになる。

【００１１】加えて、前記箱構造体内の温度を検出する
温度センサを備えた上で、前記制御手段を、換気扇の運
転台数の選択制御を、前記演算手段が予測した箱構造体
内の温度上昇値と前記温度センサによる検出温度との比
較結果に基づいて実行することにより箱構造体内の温度
を適正温度範囲に保持する構成としても良い（請求項
４）。このような構成によれば、箱構造体内の温度上昇
値の予測結果に基づいた温度上昇の抑制機能と、箱構造
体内の温度の実際の上昇状態とのずれを補正できること
になり、実際の使用上において有益となる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を配電盤の一種であ
るコントロールセンタに適用した一実施例について図面
を参照しながら説明する。図１において、三相の電源母
線１と負荷である誘導電動機２との間には、主回路３が
形成されており、この主回路３には、配線用遮断器４、
電磁接触器５、誘導電動機２の可変速制御のためのイン
バータ装置６、主回路電流に応じた電圧信号を発生する
電流変換器７、地絡電流検出用の零相変流器８が主回路
器具として介在されている。

【００１３】配線用遮断器４の負荷側と電磁接触器５の
電源側との間における主回路３の二相間には、操作用変
圧器９の一次巻線９ａが接続されている。この変圧器９
は２個の二次巻線９ｂ、９ｃを備えており、一方の二次
巻線９ｂの両端には制御母線１０ａ、１０ｂが接続され
る。また、他方の二次巻線９ｃの両端には、負荷制御装
置１１内の電圧検出回路１２が接続される。

【００１４】上記負荷制御装置１１は、コントロールセ
ンタの外殻を構成する箱構造体内に複数台設けられたコ
ントロールユニット（何れも図示せず）の中核をなすも
ので、一方の制御母線１０ａと負荷制御装置１１との間
には、上記コントロールユニット用の始動操作スイッチ
１３、停止操作スイッチ１４、前記電磁接触器５の動作
用コイル５ａ及び常開形補助接点５ｂが接続される。

【００１５】負荷制御装置１１は、制御母線１０ａ及び
１０ｂ間から図示しない直流電源回路を介して給電され
るようになっており、マイクロコンピュータより成る論
理演算回路１５を中心に構成されている。

【００１６】この論理演算回路１５には、前記始動操作
スイッチ１３、停止操作スイッチ１４及び電磁接触器５
の補助接点５ｂからの各オン信号が入力回路１６を介し
て与えられるようになっている。また、論理演算回路１
５は、電磁接触器５の動作用コイル５ａを、駆動回路１
７を介して通断電制御すると共に、表示器などの外部負
荷（図示せず）を、外部出力回路１８を通じて通断電制
御する構成となっている。

【００１７】また、論理演算回路１５には、前記電圧検
出回路１２の出力、インバータ装置６の出力周波数を検
出する周波数検出回路１９の出力、電流変換器７及び零
相変流器８の出力をＡ／Ｄ変換する機能を備えた電流検
出回路２０の出力が与えられる構成となっている。

【００１８】論理演算回路１５は、始動操作スイッチ１
３からの始動信号及び停止操作スイッチ１４からの停止
信号を受けて動作用コイル５ａを通断電することによ
り、電磁接触器５の開閉制御を行うと共に、電流検出回
路２０を通じて与えられる電流変換器７及び零相変流器
８からの出力に基づいて過負荷保護、欠相保護、地絡保
護などの保護動作を行うようになっている。また、論理
演算回路１５は、インバータ装置６の出力周波数（つま
り誘導電動機２の回転速度）を、周波数検出回路１９か
らの出力に基づいてフィードバック制御できる構成とな
っている。

【００１９】さらに、論理演算回路１５は、電流検出回
路２０及び周波数検出回路１９からの出力に基づいて、
インバータ装置６の負荷運転特性を演算するようになっ
ており、その演算データをコントロールユニット外に設
けられた換気制御装置２１内の論理演算回路２２（本発
明でいう演算手段及び制御手段に相当）に与えるように
なっている。

【００２０】ここで、上記のように演算する負荷運転特
性について説明しておく。即ち、図２には、インバータ
装置６の定格運転時における電流特性、つまり、出力周
波数（誘導電動機２の回転速度に対応）と負荷率（誘導
電動機２の負荷電流に対応）との関係を表す特性が示さ
れている。

【００２１】この図２は、インバータ装置６の負荷率
は、その出力周波数の二乗に比例するという文献上の理
論を示すものであり、電流検出回路２０により検出され
る負荷率と周波数検出回路１９により検出されるインバ
ータ装置６の出力周波数に基づいて負荷運転特性を演算
できるようになる。

【００２２】さて、前記換気制御装置２１はコントロー
ルセンタの箱構造体内に設けられたもので、その箱構造
体内の換気運転を行うように設置された複数台の換気扇
２３の運転を選択的に実行できるようになっている。

【００２３】具体的には、換気制御装置２１は、論理演
算回路２２の他に、箱構造体内の温度（以下これを盤内
温度と呼ぶ）を検出できるように配置された温度センサ
２４、この温度センサ２４の出力を受ける温度検出回路
２５、論理演算回路２２からの指令により換気扇２３を
駆動するための換気扇制御回路２６、この換気扇制御回
路２６を通じて駆動される換気扇２３による実際の換気
量と論理演算回路２２により後述のように決定される必
要換気量とを比較する比較演算回路２７、換気扇２３の
運転制御モード（連続運転モード、間欠運転モード）
や、駆動する換気扇２３の台数（自然換気モードとする
場合には零）などを設定するための設定回路２８を備え
た構成となっている。尚、換気扇制御回路２６は、駆動
する換気扇２３の台数を任意に選択できる構成となって
いる。

【００２４】この場合、温度検出回路２５は、温度セン
サ２４が検出した盤内温度をデジタル値に変換して論理
演算回路２２に与える。また、この論理演算回路２２に
は、前述したように、コントロールセンタに設けられた
複数の負荷制御装置１１が有する論理演算回路１５から
の演算データ（インバータ装置６の負荷運転特性）が入
力されるようになっている。

【００２５】論理演算回路２２は、上記のような複数の
論理演算回路１５から入力される演算データに基づいて
運転状態にあるインバータ装置６での総発熱量を演算す
ると共に、その演算で得た総発熱量に基づいて盤内温度
の上昇値を予測する。この場合、論理演算回路２２は、
必要に応じて、コントロールセンタの箱構造体内に設け
られている周知の水平母線及び垂直母線や、前記などの
主回路器具での発熱量も演算して、その演算結果を上記
盤内温度の上昇値の予測に加味するようになっている。

【００２６】論理演算回路２２は、上述のように予測し
た盤内温度の上昇値に基づいて、盤内温度を予め設定さ
れた適正温度以下に保持するのに必要な必要換気量を決
定し、その必要換気量を得ることができる台数の換気扇
２３を、換気扇制御回路２６を通じて運転する。このと
き、論理演算回路２２は、必要に応じて換気扇２３を間
欠運転する制御を行う。また、比較演算回路２７は、換
気扇制御回路２６を通じて運転される換気扇２３による
換気量と上記必要換気量とを比較した結果を論理演算回
路２２に与えるようになっており、論理演算回路２２
は、その比較結果に基づいて盤内温度が最適温度となる
ように換気扇２３の運転台数及び間欠運転時間をフィー
ドバック制御する構成となっている。

【００２７】具体的には、論理演算回路２２は、図３に
示すような換気特性に基づいた制御を行う。この図３
は、換気量（換気扇２３による強制換気の他に自然換気
も含む）と盤内温度との関係を示すものであり、論理演
算回路２２は、予測した盤内温度の上昇値が高くなるの
に応じて、自然換気から強制換気に切り替えると共に、
強制換気時における換気扇２３の運転台数及び運転時間
を増やしていく制御を行うことにより、盤内温度の上昇
を抑制する制御を行う。また、論理演算回路２２は、換
気扇２３の運転台数の選択制御及び運転時間の制御を、
予測した盤内温度の上昇値と、温度センサ２４により検
出される実際の盤内温度との比較結果に基づいて実行す
ることにより、箱構造体内の温度を適正温度範囲に保持
する。

【００２８】要するに、上記した本実施例の構成によれ
ば、コントロールセンタの箱構造体内の温度上昇を予め
予測して、換気扇２３の運転台数及び運転時間を制御す
ることにより当該箱構造体内の換気運転を開始するよう
になっているから、箱構造体内の温度が不用意に上昇す
る事態を未然に防止できるようになる。この結果、コン
トロールユニット内の論理演算回路１５などを構成する
電子部品群に温度上昇に伴う悪影響が及ぶことがなくな
って、それら電子部品群の寿命低下や特性劣化を招く事
態を未然に防止できるようになる。また、予測した温度
上昇値が低い場合には自然換気で済ます構成となってい
るから、換気扇２３の運転が不要に早い時期から開始さ
れることがなく、省電力化にも寄与できるようになる。

【００２９】しかも、換気扇２３の運転台数を選択する
制御に加えて、換気扇２３を間欠運転する制御を行う構
成となっているから、換気扇２３の運転に応じた単位時
間当たりの換気量を微調整することができて、箱構造体
内の温度上昇を抑制するための制御を、さらに無駄なく
行い得るようになる。

【００３０】また、前記箱構造体内の温度上昇値の予測
に際して当該箱構造体内の他の発熱部分での発熱量も加
味できる構成となっているから、箱構造体内の温度上昇
を正確に予測し得るようになって、その箱構造体内の温
度上昇をさらに的確に抑制可能となる。

【００３１】加えて、換気扇２３の運転台数の選択制御
及び運転時間の制御を、予測した盤内温度の上昇値と、
温度センサ２４により検出される実際の盤内温度との比
較結果に基づいて実行する構成となっているから、箱構
造体内の温度上昇値の予測結果に基づいた温度上昇の抑
制機能と、箱構造体内の温度の実際の上昇状態とのずれ
を補正できることになり、コントロールセンタの設置環
境の相違などに起因した誤差の発生に対処できるなど、
実際の使用上において有益となる。

【００３２】尚、本発明は上記実施例にのみ限定される
ものではなく、次のような変形また拡張が可能である。
換気扇２３の間欠運転制御は必要に応じて行えば良く、
また、温度センサ２３（及び温度検出回路２５）は必要
に応じて設ければ良い。コントロールセンタに限らず、
インバータ装置が収納された配電盤一般に広く適用でき
る。

【００３３】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、請
求項１記載の発明によれば、箱構造体内に収納されたイ
ンバータ装置の負荷率などに基づいて当該箱構造体内の
温度上昇値を予測すると共に、その予測結果に基づい
て、換気扇の運転台数を選択することにより箱構造体内
の温度が適正温度以下となるように制御する構成とした
から、箱構造体内の温度上昇を的確に抑制できると共
に、省電力化も同時に実現できるという有益な効果を奏
するものである。

【００３４】請求項２記載の発明によれば、予測した温
度上昇値に基づいて換気扇の間欠運転制御をも同時に行
う構成としたから、箱構造体内の温度上昇をさらに無駄
なく抑制できるようになる。

【００３５】請求項３記載の発明によれば、箱構造体内
の温度上昇値の予測に際して当該箱構造体内の他の発熱
部分での発熱量も加味する構成としたから、箱構造体内
の温度上昇を正確に予測できるようになって、その箱構
造体内の温度上昇をさらに的確に抑制し得るようにな
る。

【００３６】請求項４記載の発明によれば、換気扇の運
転台数の選択制御を、予測した温度上昇値と温度センサ
が検出した箱構造体内の温度との比較結果に基づいて実
行することにより箱構造体内の温度を適正温度範囲に保
持する構成としたから、予測した温度上昇値に基づいた
温度上昇の抑制機能と、箱構造体内の温度の実際の上昇
状態とのずれを補正できて、実際の使用上において有益
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す電気的構成図

【図２】インバータ装置による負荷運転特性図

【図３】換気量と箱構造体内の温度との関係を示す特性
図

【符号の説明】

２は誘導電動機（負荷）、４は配線用遮断器（主回路器
具）、５は電磁接触器（主回路器具）、６はインバータ
装置（主回路器具）、７は電流変換器（主回路器具）、
８は零相変流器（主回路器具）、１１は負荷制御装置、
１５は論理演算回路、２１は換気制御装置、２２は論理
演算回路（演算手段、制御手段）、２３は換気扇、２４
は温度センサ、２６は換気扇制御回路を示す。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 箱構造体内に負荷駆動用のインバータ装
   置を含む主回路器具などを収納して成る配電盤におい
   て、 前記箱構造体内の換気を行い得るように設置された複数
   台の換気扇と、 前記インバータ装置の負荷率などに基づいて前記箱構造
   体内の温度上昇値を予測する演算を行う演算手段と、 この演算手段の演算結果に基づいて前記換気扇の運転台
   数を選択することにより前記箱構造体内の温度が適正温
   度以下となるように制御する制御手段とを備えたことを
   特徴とする配電盤用換気装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、換気扇の運転台数を選
   択する制御に加えて、前記演算手段の演算結果に基づい
   て換気扇を間欠運転する制御を行うことを特徴とする請
   求項１記載の配電盤用換気装置。
3. 【請求項３】 前記演算手段は、前記箱構造体内の温度
   上昇値の予測に際して当該箱構造体内の他の発熱部分で
   の発熱量も加味するように構成されていることを特徴と
   する請求項１または２記載の配電盤用換気装置。
4. 【請求項４】 前記箱構造体内の温度を検出する温度セ
   ンサを備え、 前記制御手段は、換気扇の運転台数の選択制御を、前記
   演算手段が予測した箱構造体内の温度上昇値と前記温度
   センサによる検出温度との比較結果に基づいて実行する
   ことにより箱構造体内の温度を適正温度範囲に保持する
   構成とされていることを特徴とする請求項１ないし３の
   何れかに記載の配電盤用換気装置。