WO2016132481A1

WO2016132481A1 - 防水型電力変換装置および防水型電力変換装置の防水診断方法

Info

Publication number: WO2016132481A1
Application number: PCT/JP2015/054448
Authority: WO
Inventors: 田中　哲夫
Original assignee: 三菱電機株式会社
Priority date: 2015-02-18
Filing date: 2015-02-18
Publication date: 2016-08-25

Abstract

　複数の筐体部品がシール部品を挟んで固定されることにより密閉された収納部３を有する筐体２に、直流電力をスイッチングして交流電力に変換するスイッチング半導体素子を含む電力変換回路部１１と、前記収納部３内の内部温度を検出する温度センサ１４と、前記収納部３内の内部圧力を検出する圧力センサ１５と、前記温度センサ１４において検出された前記内部温度と前記圧力センサ１５において検出された前記内部圧力とにより前記収納部３の密閉状態を判定する診断部２１とを備え、前記診断部２１は、第１の時刻の前後のいずれかのタイミングにおいて前記収納部３内の内部温度を上昇させ、前記第１の時刻と前記第１の時刻から既定の時間が経過した第２の時刻との間における、前記収納部３内の内部温度の温度差と前記収納部３内の内部圧力の圧力差とが正比例関係を満たすか否かにより前記収納部３の密閉状態を判定する処理を行う。

Description

防水型電力変換装置および防水型電力変換装置の防水診断方法

　本発明は、直流電力をスイッチングして交流電力に変換する電力変換回路部を有する防水型電力変換装置および防水型電力変換装置の防水診断方法に関する。

　従来、誘導電動機の可変速制御を行う電力変換装置では、屋外などの環境で使用する場合には、外界からの水分の浸入を防ぐためにパッキンまたはシーリング材などのシール部品を用いて内部の密閉性を保持して防水性を確保した防水構造が構成されている。しかし、シール部品は、経年劣化のおそれのある有寿命部品である。このため、電力変換装置の密閉性を判断して、防水性が確保されているかどうかの防水性診断を行う必要がある。

　筐体の密閉性を判定する方法として、電子制御装置に関して、筐体内の温度の変化に応じて内圧が変化することを利用して、測定した筐体内の気温と気圧とが予め定めた公差範囲内にあるか否かにより筐体の密閉性を判定する方法が特許文献１に開示されている。

特開２００８－１３２８９３号公報

　しかしながら、上記特許文献１では、筐体の密閉性を判定する基準に公差範囲を設けているため、防水性の判定の精度が不十分な場合があった。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、防水性を精度良く自己診断できる防水型電力変換装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、複数の筐体部品がシール部品を挟んで固定されることにより密閉された収納部を有する筐体と、前記収納部に収納され、直流電力をスイッチングして交流電力に変換するスイッチング半導体素子を含む電力変換回路部と、前記収納部に収納され、前記収納部内の内部温度を検出する温度センサと、前記収納部に収納され、前記収納部内の内部圧力を検出する圧力センサと、前記収納部に収納され、前記温度センサにおいて検出された前記内部温度と前記圧力センサにおいて検出された前記内部圧力とにより前記収納部の密閉状態を判定する診断部と、を備え、前記診断部は、第１の時刻の前後のいずれかのタイミングにおいて前記収納部内の内部温度を上昇させ、前記第１の時刻と前記収納部内の内部温度を上昇させた後の時刻であって前記第１の時刻から既定の時間が経過した第２の時刻との間における、前記収納部内の内部温度の温度差と前記収納部内の内部圧力の圧力差とが正比例関係を満たすか否かにより前記収納部の密閉状態を判定する処理を行うこと、を特徴とする。

　本発明によれば、防水性を精度良く自己診断できる防水型電力変換装置を得ることができる、という効果を奏する。

本発明の実施の形態１にかかる防水型電力変換装置の概略構成例を示す模式図本発明の実施の形態１にかかる防水型電力変換装置の機能構成例を示す模式図本発明の実施の形態１にかかる防水型電力変換装置における防水性診断処理のフローを示すフローチャート本発明の実施の形態１における内部温度の温度差と内部圧力の圧力差との正比例関係を示す特性図本発明の実施の形態２における防水性診断処理のフローを示すフローチャート本発明の実施の形態１，２にかかる制御部および診断部としての機能を実現するマイクロコンピュータ装置の構成の一例を模式的に示すブロック図

　以下に、本発明の実施の形態にかかる防水型電力変換装置および防水型電力変換装置の防水診断方法を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
　図１は、本発明の実施の形態１にかかる防水型電力変換装置１を示す模式図であり、筐体２の側面部を透過した場合に見える主要な構成を示している。図２は、本発明の実施の形態１にかかる防水型電力変換装置１の電気的な機能構成例を示す模式図である。図２においては、ヒートシンクの記載を省略し、外部の電源である交流電源３１および負荷である誘導電動機３２も併せて記載している。防水型電力変換装置１は、交流電源から供給される三相交流電圧を変換して外部の負荷が必要とする電圧を生成するものである。なお、図１および図２において、同じ構成要素には同じ符号を付している。また、理解の容易のため、図２においては、各部の配置が図１とは異なっている。

　防水型電力変換装置１は、電力変換装置を構成する電子部品およびその他の部品を収納する筐体２を備える。筐体２は、分割された複数の筐体部品が接続されて構成される。筐体２は、板状形状を呈して前面側に配置される前面部２ａと、内部に空間を有する直方体形状を呈して背面側に配置される背面部２ｃと、前面部２ａと背面部２ｃとの間に配置されて四角筒状を呈する本体部２ｂと、により構成される。前面部２ａ、本体部２ｂおよび背面部２ｃは、剛性が強く、風雨等の外部環境に耐候性を有する金属材料または樹脂材料で構成されている。

　前面部２ａと本体部２ｂとの周縁部である互いの当接面には、図示しないシール溝が形成され、このシール溝に図示しないシール部品を嵌め込んだ状態で、前面部２ａと本体部２ｂとの周縁部がネジ部品により固定される。シール部品には、パッキンまたはシーリング材が用いられる。これにより、前面部２ａと本体部２ｂとが固定されるとともに、前面部２ａと本体部２ｂとの間がシール部品によりシールされている。同様に、本体部２ｂと背面部２ｃとの周縁部である互いの当接面には、図示しないシール溝が形成され、このシール溝にシール部品を嵌め込んだ状態で、本体部２ｂと背面部２ｃとの周縁部がネジ部品により固定されている。これにより、本体部２ｂと背面部２ｃとが固定されるとともに、本体部２ｂと背面部２ｃとの間がシール部品によりシールされている。これにより、前面部２ａと本体部２ｂと背面部２ｃとに囲まれ、密閉された収納部３が構成される。すなわち、防水型電力変換装置１は、収納部３について防水構造を有しており、収納部３への外部からの水分の浸入が防止されている。一方、背面部２ｃの内部空間は、密閉されていない放熱部４とされる。すなわち、放熱部４は、収納部３を構成する一壁面を一つの構成面に用いて収納部３に隣接して構成される。なお、図１においては、筐体部品間の接続構造については記載を省略している。

　また、ここでは詳細な説明を省略するが、本体部２ｂには作業用の扉が設けられている。この扉の周縁部および本体部２ｂにおける扉の取り付け部の周縁部にもシール溝が設けられ、シール部品を嵌め込んだ状態で周縁部をネジ部品により固定することで、収納部３を密閉している。

　また、ここでは、３つに分割された筐体部品である前面部２ａと本体部２ｂと背面部２ｃとにより筐体２が構成されているが、筐体２を構成する筐体部品の数はこれに限定されない。ただし、密閉された収納部３を構成する筐体部品間の固定部には、上述したようにシール溝が設けられてシール部品を嵌め込んだ状態で筐体部品同士が固定される。

　防水型電力変換装置１は、直流電力をスイッチングして交流電力に変換するスイッチング半導体素子を含み、交流電源３１である商用電源から供給された三相交流電圧を変換して負荷に対する供給電圧を生成する電力変換回路部１１を備える。また、防水型電力変換装置１は、防水型電力変換装置１の運転中に収納部３内の空気を循環させて収納部３内の温度を均一化させる内気ファン１３と、収納部３の内部温度を検出する温度センサ１４と、収納部３の内部圧力を検出する圧力センサ１５と、中央演算処理装置（Central　Processing　Unit：ＣＰＵ）を有するマイクロコンピュータにより構成されて防水型電力変換装置１における各構成部の動作を制御する制御部１６と、防水型電力変換装置１における各種情報を表示する表示装置１７とを備える。

　また、防水型電力変換装置１は、筐体２において収納部３と放熱部４とを分ける一壁面に当接して放熱部４内に設けられて収納部３内の熱を放熱部４内に放熱するヒートシンク１８と、防水型電力変換装置１の運転中に放熱部４内の空気を外部に排出する外気ファン１９と、を備える。そして、防水型電力変換装置１は、温度センサ１４において検出された収納部３内の内部温度と圧力センサ１５において検出された収納部３内の内部圧力とにより収納部３の密閉状態を判定して、筐体２の防水性、すなわち収納部３の防水性が確保されているか否かを診断する診断部２１を備える。なお、防水型電力変換装置１の各構成部間の接続配線、交流電源３１および誘導電動機３２を電力変換回路部１１に接続するコネクタおよびケーブル、操作盤等の他の構成部材もあるが、ここでは省略している。

　電力変換回路部１１は、交流電源３１から供給された交流電圧を直流電圧に変換する整流回路２２と、平滑後の直流電圧をスイッチング制御により三相交流電圧に変換して負荷へ供給するスイッチング回路２４と、により構成される。整流回路２２とスイッチング回路２４との間には、整流回路２２によって変換された直流電圧を平滑する平滑回路２３を備える。整流回路２２と平滑回路２３との間には、電流を一定化するＤＣリアクトル２５を備える。

　スイッチング回路２４は、複数のスイッチング半導体素子を備えて構成されている。スイッチング半導体素子は、例えばシリコン（Ｓｉ）トランジスタである。また、よりバンドギャップが大きい半導体、具体的には、炭化珪素（ＳｉＣ：Silicon　Carbide）、窒化ガリウム（ＧａＮ：Gallium　Nitride）、ダイヤモンドなどのワイドバンドギャップ半導体を用いてスイッチング半導体素子を形成してもよい。

　ワイドバンドギャップ半導体によって形成されたスイッチング半導体素子は、耐電圧性が高く、許容電流密度も高いため、小型化が可能であり、これら小型化されたスイッチング半導体素子を用いることにより、これらの素子を組み込んだ半導体モジュールの小型化が可能となる。また、電力損失が低いため、スイッチング半導体素子の高効率化が可能であり、延いては半導体モジュールの高効率化が可能になる。

　制御部１６は、電力変換回路部１１、内気ファン１３、表示装置１７、外気ファン１９、診断部２１と情報通信可能に接続されている。診断部２１は、温度センサ１４、圧力センサ１５および制御部１６と情報通信可能に接続されている。温度センサ１４および圧力センサ１５で検出された検出結果は、診断部２１に入力される。

　診断部２１は、制御部１６を介して内気ファン１３あるいは外気ファン１９の運転停止を指示することで、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる。そして、診断部２１は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる前の第１の時刻と、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させた後の時刻であって第１の時刻から既定の時間が経過した第２の時刻とにおける、収納部３内の内部温度の温度差と収納部３内の内部圧力の圧力差とが正比例関係を満たすか否かにより収納部３の密閉状態を判定する防水性診断処理を行う。防水性診断処理については後述する。

　表示装置１７は、前面部２ａの一部に取り付けられている。表示装置１７の周縁部および前面部２ａにおける表示装置１７の取り付け部の周縁部にも上述したシール溝が設けられている。そして、シール溝にシール部品を嵌め込んだ状態で周縁部をネジ部品により固定することで表示装置１７を前面部２ａに固定し、収納部３を密閉している。

　外気ファン１９とヒートシンク１８とは、放熱部４に収納されている。ヒートシンク１８は、収納部３と放熱部４とを分ける背面部２ｃの一壁面に設けられ、整流回路２２とスイッチング回路２４とで発生した熱を放熱部４内の内部空気に放熱して整流回路２２とスイッチング回路２４との冷却を行う。ヒートシンク１８は、アルミニウム等の熱伝導率の高い材料からなる複数のフィン部材が、平板状のベース部材の一面上に立設されて構成される。ヒートシンク１８は、収納部３と放熱部４とを分ける背面部２ｃの一壁面に設けられた開口部を、ベース部材においてフィン部材が立設された一面と対向する他面が塞ぐように配置される。ベース部材の周縁部および背面部２ｃにおけるヒートシンク１８の取り付け部の周縁部にも上述したシール溝が設けられ、シール部品を嵌め込んだ状態で周縁部をネジ部品により固定することで、収納部３を密閉している。そして、収納部３側に露出したベース部材の他面上に、整流回路２２とスイッチング回路２４とが搭載される。外気ファン１９は、ヒートシンク１８の放熱により温められた放熱部４内の空気を放熱部４から筐体２の外部に排出して放熱部４内の空気の冷却を行う。

　温度センサ１４、圧力センサ１５および制御部１６は、電子回路搭載基板１２に搭載されている。電力変換回路部１１、電子回路搭載基板１２、内気ファン１３、温度センサ１４、圧力センサ１５、制御部１６、表示装置１７、平滑回路２３およびＤＣリアクトル２５は、筐体２において内部の防水性が確保された収納部３に収納されている。

　つぎに、防水型電力変換装置１における防水性診断処理について説明する。図３は、本実施の形態１にかかる防水型電力変換装置１における防水性診断処理のフローを示すフローチャートである。

　まずステップＳ１０では、防水型電力変換装置１が運転している状態において、診断部２１が温度センサ１４に対して、第１の時刻における収納部３内の内部温度の検出を指示する第１温度検出指示情報を出力する。温度センサ１４は、第１温度検出指示情報が入力されると、第１の時刻に収納部３内の内部温度Ｔ１を検出する。温度センサ１４は、検出した内部温度Ｔ１を診断部２１に出力する。診断部２１は、内部温度Ｔ１を診断部２１内に備える記憶部または制御部１６内に備える記憶部に記憶する。第１の時刻は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる前の時刻である。

　また、ステップＳ１０では、防水型電力変換装置１が運転している状態において、診断部２１が圧力センサ１５に対して、第１の時刻における収納部３内の内部圧力の検出を指示する第１圧力検出指示情報を出力する。圧力センサ１５は、第１圧力検出指示情報が入力されると、第１の時刻に収納部３内の内部圧力Ｐ１を検出する。圧力センサ１５は、検出した内部圧力Ｐ１を診断部２１に出力する。診断部２１は、内部圧力Ｐ１を診断部２１内に備える記憶部または制御部１６内に備える記憶部に記憶する。

　これにより、診断部２１は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる前の同じ時刻に検出された収納部３内の内部温度Ｔ１と内部圧力Ｐ１とを取得する。なお、第１の時刻においては防水型電力変換装置１が運転状態にあるため、内気ファン１３と外気ファン１９とはともに運転している。

　つぎに、ステップＳ２０では、診断部２１が、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる。すなわち、診断部２１は、内気ファン１３および外気ファン１９のうち少なくとも一方を停止させることにより収納部３内の内部温度を上昇させる。内気ファン１３を停止させる場合には、診断部２１は、運転停止を指示する停止指示情報を制御部１６を介して内気ファン１３に対して出力する。内気ファン１３は、停止指示情報が入力されると、停止指示情報に基づいて運転を停止する。外気ファン１９を停止させる場合には、診断部２１は、外気ファン１９に対して停止指示情報を制御部１６を介して出力する。外気ファン１９は、停止指示情報が入力されると、停止指示情報に基づいて運転を停止する。また、内気ファン１３および外気ファン１９の両方を停止させる場合には、診断部２１は、内気ファン１３および外気ファン１９の両方に対して停止指示情報を制御部を介して出力する。内気ファン１３および外気ファン１９は、停止指示情報が入力されると、停止指示情報に基づいて運転を停止する。

　防水型電力変換装置１においては、収納部３内から筐体２に熱伝導した熱が、筐体２の外表面から筐体２の外部に対して熱放射されている。防水型電力変換装置１が運転状態にある場合には、内気ファン１３により収納部３内の温度が均一化されており、筐体２の外表面から均等に熱放射が行われる。

　一方、内気ファン１３が運転を停止すると、収納部３内における空気の循環が無くなり、収納部３内において温度の不均一が生じる。このため、筐体２の外表面からの熱放射が不均一となり、筐体２の外表面からの熱放射量が低減して、収納部３内の内部温度が上昇する。この場合は、平滑回路２３とＤＣリアクトル２５とにおける発熱量分だけ収納部３内の内部温度が上昇することになる。

　また、防水型電力変換装置１においては、筐体２において収納部３と放熱部４とを分ける背面部２ｃの一壁面に収納部３内から熱伝導した整流回路２２とスイッチング回路２４との熱がヒートシンク１８により放熱部４に放熱される。そして、ヒートシンク１８の放熱により温められた放熱部４内の空気を外気ファン１９が放熱部４から筐体２の外部に排出することにより、放熱部４内の空気を冷却してヒートシンク１８の放熱を促進させ、効率的に収納部３内の空気の冷却を行っている。

　一方、外気ファン１９が運転を停止すると、放熱部４内の空気の外気ファン１９による排出がなくなり、放熱部４内の空気の温度が上昇する。このため、ヒートシンク１８を介した整流回路２２およびスイッチング回路２４からの熱の外部への放熱量が低減し、収納部３内の内部温度が上昇する。この場合は、整流回路２２とスイッチング回路２４とにおける発熱量分だけ収納部３内の内部温度が上昇することになる。

　また、内気ファン１３および外気ファン１９の両方の運転を停止した場合も、上述した理由により、収納部３内の内部温度が上昇する。すなわち、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる場合には、内気ファン１３と外気ファン１９とをともに運転させて防水型電力変換装置１が運転している通常運転状態よりも収納部３内の内部温度を上昇させる。

　つぎに、ステップＳ３０では、診断部２１が温度センサ１４に対して、第２の時刻における収納部３内の内部温度の検出を指示する第２温度検出指示情報を出力する。温度センサ１４は、第２温度検出指示情報が入力されると、第２の時刻に収納部３内の内部温度Ｔ２を検出する。温度センサ１４は、検出した内部温度Ｔ２を診断部２１に出力する。診断部２１は、内部温度Ｔ２を診断部２１内に備える記憶部または制御部１６内に備える記憶部に記憶する。第２の時刻は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させた後の時刻であり、第１の時刻から既定の時間が経過した後の時刻である。

　また、ステップＳ３０では、防水型電力変換装置１が運転している状態において、診断部２１が圧力センサ１５に対して、第２の時刻における収納部３内の内部圧力の検出を指示する第２圧力検出指示情報を出力する。圧力センサ１５は、第２圧力検出指示情報が入力されると、第２の時刻に収納部３内の内部圧力Ｐ２を検出する。圧力センサ１５は、検出した内部圧力Ｐ２を診断部２１に出力する。診断部２１は、内部圧力Ｐ２を診断部２１内に備える記憶部または制御部１６内に備える記憶部に記憶する。

　これにより、診断部２１は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させた後の同じ時刻に検出された収納部３内の内部温度Ｔ２と内部圧力Ｐ２とを取得する。

　つぎに、ステップＳ４０では、診断部２１が、第１の時刻と第２の時刻との間における収納部３内の内部温度の温度差ΔＴと、第１の時刻と第２の時刻との間における収納部３内の内部圧力の圧力差ΔＰと、が正比例関係を満たすか否かを判定する処理を行う。

　すなわち、診断部２１は、温度センサ１４から取得した内部温度Ｔ１と内部温度Ｔ２とから内部温度の温度差ΔＴを算出する。内部温度の温度差ΔＴは、下記の式（１）の式により算出する。

　内部温度の温度差ΔＴ＝内部温度Ｔ２―内部温度Ｔ１・・・（１）

　また、診断部２１は、圧力センサ１５から取得した内部圧力Ｐ１と内部圧力Ｐ２とから内部圧力の圧力差ΔＰを算出する。内部圧力の圧力差ΔＰは、下記の式（２）の式により算出する。

　内部圧力の圧力差ΔＰ＝内部圧力Ｐ２―内部圧力Ｐ１・・・（２）

　そして、診断部２１は、算出した内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとが正比例関係を満たすか否かを判定する。内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとが正比例関係を満たすか否かは、下記の式（３）の式により算出する。αは、一定の比例定数である。

　α＝内部圧力の圧力差ΔＰ／内部温度の温度差ΔＴ・・・（３）

　収納部３内の防水性が確保されている場合には、すなわち収納部３内の密閉が完全であるときには、「質量が一定のとき、気体の体積Ｖは圧力Ｐに反比例し絶対温度Ｔに比例する」というボイル・シャルルの法則が成り立つ。すなわち、「質量が一定の気体を状態１から状態２へ変化させるとき、Ｐ１Ｖ１／Ｔ１＝Ｐ２Ｖ２／Ｔ２」が成り立つ。ここで、Ｐ１は状態１の圧力、Ｖ１は状態１の体積、Ｔ１は状態１の温度、Ｐ２は状態２の圧力、Ｖ２は状態２の体積、Ｔ２は状態２の温度である。

　したがって、Ｖ１＝Ｖ２のとき、以下のように下記の式（４）が成立する。収納部３内の体積をＶ、収納部３内に入っている気体のモル数をｎ、気体定数をＲとすると、αは、α＝ｎＲ／Ｖで求められる。

　Ｐ１Ｖ１／Ｔ１＝Ｐ２Ｖ２／Ｔ２
　Ｐ１／Ｔ１＝Ｐ２／Ｔ２
　Ｐ１／Ｐ２＝Ｔ１／Ｔ２
　Ｐ１／Ｐ２＝α（Ｔ１／Ｔ２）・・・（４）

　式（４）により、密閉された空間の気体においては、温度と圧力とが互いに関連して増減し、温度変化に対する圧力変化は一定値に決まることが分かる。したがって、防水型電力変換装置１においては、収納部３内の気体の温度変化である内部温度の温度差ΔＴと、収納部３内の気体の圧力変化である内部圧力の圧力差ΔＰとを用いることにより、下記の式（５）が成立する。

　内部圧力の圧力差ΔＰ＝α×内部温度の温度差ΔＴ・・・（５）

　式（５）により、収納部３内の防水性が確保されている場合には、内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとが正比例関係を満たすことが分かる。すなわち、内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとが上記式（５）を満たすか否かを判定することにより、収納部３の密閉状態を判定することができる。図４は、本実施の形態１における内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとの正比例関係を示す特性図である。内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとは、一定の比例定数であるαを傾きとした正比例関係にある。

　一方、収納部３内の防水性が確保されておらず、収納部３内からの空気の漏れが多い場合には、上述した「Ｐ１Ｖ１／Ｔ１＝Ｐ２Ｖ２／Ｔ２」において体積Ｖ２が大となり、上記式（４）、（５）が成立せず、内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとが大きく減少するか、または変化しない。

　ステップＳ４０において、内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとが正比例関係を満たす場合は（ステップＳ４０、Ｙｅｓ）、ステップＳ５０では、診断部２１は、収納部３内の密閉状態が確保されている、すなわち収納部３内の防水性が確保されている旨の判定を行う。そして、診断部２１は、収納部３内の防水性が確保されている旨の正常通知表示を指示する防水性正常通知表示指示情報を制御部１６に出力する。ステップＳ６０では、制御部１６が防水性正常通知表示指示情報に基づいて表示装置１７に正常通知を表示させる。

　その後、診断部２１は、運転再開を指示する運転再開指示情報を、内気ファン１３および外気ファン１９のうち停止させたファンに出力する。運転再開指示情報を入力されたファンは、運転再開指示情報に基づいて運転を再開する。防水型電力変換装置１は、以上の処理を行って、一連の処理を終了する。

　一方、ステップＳ４０において、内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとが正比例関係を満たさない場合は（ステップＳ４０、Ｎｏ）、ステップＳ７０では、診断部２１は、収納部３内の防水性に異常が発生している旨の判定を行う。そして、診断部２１は、収納部３内の防水性に異常が発生している旨のアラーム表示を指示する防水性異常アラーム表示指示情報を制御部１６に出力する。ステップＳ８０では、制御部１６が防水性異常アラーム表示指示情報に基づいて表示装置１７に防水性異常アラームを表示させる。

　以上の処理を実施することにより、防水型電力変換装置１において収納部３内の防水性診断を自己診断できる。

　診断部２１が自己診断処理を行うタイミングは、予め設定された既定の時刻または既定の周期である。自己診断処理を行うタイミングを設定したタイミング情報は、診断部２１内に備える記憶部または制御部１６内に備える記憶部に記憶しておく。そして、診断部２１が記憶部からタイミング情報を読み込むことで、既定のタイミングで自己診断を行う。また、防水型電力変換装置１の備える操作盤から診断部２１に自己診断指示情報を入力し、診断部２１が自己診断指示情報に基づいて任意のタイミングで自己診断を行うことも可能である。

　温度センサ１４は、収納部３内における上半分の領域、好ましくはより上方の領域に配置することが好ましい。ステップＳ２０において収納部３内の内部温度を意図的に上昇させた場合に、収納部３内においては下方の領域よりも上方の領域の方が温度が上昇して高くなりやすい。したがって、温度センサ１４を収納部３内における上方の領域に配置することにより、収納部３内の内部温度の温度差ΔＴと内部圧力の圧力差ΔＰとを検出しやすい。

　防水型電力変換装置１では、防水型電力変換装置に特有な、内部温度抑制のための内気ファン１３を利用することで、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させるために新たに部品を追加することなく、収納部３内の温度変化を発生させることができる。また、通常、電力変換装置に設けられる外気ファン１９を利用することで、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させるために新たに部品を追加することなく、収納部３内の温度変化を発生させることができる。

　また、診断部２１による防水性診断処理では、収納部３内の内部温度の温度差ΔＴと収納部３内の内部圧力の圧力差ΔＰとが正比例関係にあるか否かで収納部３の密閉状態を診断する。温度差および圧力差を用いることにより、温度検出時の誤差および圧力検出時の誤差は相殺される。これにより、精度の高い温度特性値および圧力特性値を診断に使用することができ、差分を採らないピンポイントの特性値を用いる場合よりも温度特性値および圧力特性値の検出精度が高くなる。これにより、防水性の診断の精度を向上させ、防水性の信頼性の向上を図ることができる。また、簡便かつ短時間での診断が可能なため、メンテナンス性の向上を図ることができる。

　また、通常、ヒートシンク１８の上には、発熱量の大きいスイッチング半導体素子を含む電力変換回路部１１を搭載しているので、ステップＳ２０においては、内気ファン１３を停止させるよりも、外気ファン１９を停止させた場合の方が、収納部３内の内部温度の上昇が早く、短い時間で防水性診断を行える。

　なお、上記においては第１の時刻は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる前の時刻としたが、第１の時刻は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる前後のどちらでも構わない。また、第２の時刻は、収納部３内の内部温度を上昇させた後の時刻であって第１の時刻から既定の時間が経過した時刻である。

　上述したように、防水型電力変換装置１では、収納部３内の内部温度の温度差ΔＴと収納部３内の内部圧力の圧力差ΔＰとが正比例関係にあるか否かにより収納部３の密閉状態を判定して収納部３内の防水性を診断する。このため、防水性診断用の外部計測器を装着することなく、防水型電力変換装置１のみで防水性を自己診断でき、簡易的にかつ精度良く、防水性の自己診断をすることができる。また、防水型電力変換装置１では、防水型電力変換装置１を運転している場合でも防水性を自動で診断できるため、防水型電力変換装置１の運転を停止することなく防水性を監視することができる。したがって、防水型電力変換装置１によれば、防水性を精度良く自己診断することが可能になる。

実施の形態２．
　実施の形態２では、防水型電力変換装置１の始動時またはメンテナンス時に好適な、上述した防水型電力変換装置１における他の防水診断方法について説明する。図５は、本実施の形態２における防水性診断処理のフローを示すフローチャートである。図５では、図３のフローチャートと同じフローについては同じ符号を付している。実施の形態２では、防水型電力変換装置１が停止している状態から防水診断を行う場合について説明する。防水型電力変換装置１が停止している場合とは、電力変換回路部１１による電力変換動作は停止しているが、内気ファン１３および外気ファン１９は運転している状態でもよく、また停止している防水型電力変換装置１の運転が完全に停止している状態でもよい。

　まず、ステップＳ１１０では、防水型電力変換装置１が停止している状態において、診断部２１が温度センサ１４に対して、第１の時刻における収納部３内の内部温度の検出を指示する第１温度検出指示情報を出力する。温度センサ１４は、第１温度検出指示情報が入力されると、第１の時刻に収納部３内の内部温度Ｔ１を検出する。温度センサ１４は、検出した内部温度Ｔ１を診断部２１に出力する。診断部２１は、内部温度Ｔ１を診断部２１内に備える記憶部または制御部１６内に備える記憶部に記憶する。ここでの第１の時刻は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる前の時刻である。

　また、ステップＳ１１０では、防水型電力変換装置１が停止している状態において、診断部２１が圧力センサ１５に対して、第１の時刻における収納部３内の内部圧力の検出を指示する第１圧力検出指示情報を出力する。圧力センサ１５は、第１圧力検出指示情報が入力されると、第１の時刻に収納部３内の内部圧力Ｐ１を検出する。圧力センサ１５は、検出した内部圧力Ｐ１を診断部２１に出力する。診断部２１は、内部圧力Ｐ１を診断部２１内に備える記憶部または制御部１６内に備える記憶部に記憶する。これにより、診断部２１は、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる前の同じ時刻に検出された収納部３内の内部温度Ｔ１と内部圧力Ｐ１とを取得する。

　つぎに、ステップＳ１２０では、診断部２１が、収納部３内の内部温度を意図的に上昇させる。すなわち、診断部２１は、制御部１６を介して防水型電力変換装置１の運転、具体的には、電力変換回路部１１の運転を開始させる。これにより、電力変換回路部１１の運転の動作により発熱を生じさせて、収納部３内の内部温度を上昇させる。

　これ以降は、実施の形態１の場合と同様にしてステップＳ３０～ステップＳ８０までの処理を行うことにより、防水型電力変換装置１が停止している状態から、防水型電力変換装置１における収納部３内の防水性を自己診断できる。

　上述したように、実施の形態２では、防水型電力変換装置１が停止している状態から防水型電力変換装置１の防水性診断を行うことができる。したがって、実施の形態２によれば、防水型電力変換装置１の始動時またはメンテナンス時に、防水性を精度良く自己診断することが可能になる。

　図６は、上述した実施の形態１，２にかかる防水型電力変換装置１の制御部１６および診断部２１としての機能を実現するマイクロコンピュータ装置１００の構成の一例を模式的に示すブロック図である。上述した制御部１６および診断部２１は、制御部１６および診断部２１における処理の処理手順が格納されたプログラムとして構成し、このプログラムを図６に示すようにＣＰＵ、記憶装置等の構成部を有するマイクロコンピュータ装置１００で実行することによって実現することができる。

　図６に示されるように、マイクロコンコンピュータ装置１００は、演算を行うＣＰＵ１０１、ＲＯＭ（Read　Only　Memory）などの不揮発性メモリ１０２、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）などの揮発性メモリ１０３、表示装置に表示する表示画面を記憶する表示用メモリ１０４、フラッシュメモリなどの着脱可能な外部メモリとのインタフェースである外部メモリインタフェース１０５、外部機器との間で通信を行う通信インタフェース１０６などがバス１０７を介して接続された構成を有する。

　そして、不揮発性メモリ１０２に格納された上記の制御部１６および診断部２１の処理手順が記述されたプログラムが揮発性メモリ１０３にロードされ、ＣＰＵ１０１によって実行される。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

　１　防水型電力変換装置、２　筐体、２ａ　前面部、２ｂ　本体部、２ｃ　背面部、３　収納部、４　放熱部、１１　電力変換回路部、１２　電子回路搭載基板、１３　内気ファン、１４　温度センサ、１５　圧力センサ、１６　制御部、１７　表示装置、１８　ヒートシンク、１９　外気ファン、２１　診断部、２２　整流回路、２３　平滑回路、２４　スイッチング回路、２５　ＤＣリアクトル、３１　交流電源、３２　誘導電動機、Ｔ１　内部温度、Ｔ２　内部温度、Ｐ１　内部圧力、Ｐ２　内部圧力、ΔＴ　内部温度の温度差、ΔＰ　内部圧力の圧力差。

Claims

　複数の筐体部品がシール部品を挟んで固定されることにより密閉された収納部を有する筐体と、
　前記収納部に収納され、直流電力をスイッチングして交流電力に変換するスイッチング半導体素子を含む電力変換回路部と、
　前記収納部に収納され、前記収納部内の内部温度を検出する温度センサと、
　前記収納部に収納され、前記収納部内の内部圧力を検出する圧力センサと、
　前記収納部に収納され、前記温度センサにおいて検出された前記内部温度と前記圧力センサにおいて検出された前記内部圧力とにより前記収納部の密閉状態を判定する診断部と、
　を備え、
　前記診断部は、第１の時刻の前後のいずれかのタイミングにおいて前記収納部内の内部温度を上昇させ、前記第１の時刻と前記収納部内の内部温度を上昇させた後の時刻であって前記第１の時刻から既定の時間が経過した第２の時刻との間における、前記収納部内の内部温度の温度差と前記収納部内の内部圧力の圧力差とが正比例関係を満たすか否かにより前記収納部の密閉状態を判定する処理を行うこと、
　を特徴とする防水型電力変換装置。
　前記電力変換回路部の運転時に運転して前記収納部内の空気を循環させる内気ファンを備え、
　前記診断部は、前記電力変換回路部の運転時に前記内気ファンを停止させて前記収納部内の内部温度を上昇させる処理を行うこと、
　を特徴とする請求項１に記載の防水型電力変換装置。
　前記収納部を構成する一壁面を一つの構成面に用いて前記収納部に隣接して構成される放熱部と、
　前記放熱部内において前記一壁面に当接して前記放熱部内に設けられたヒートシンクと、
　前記電力変換回路部の運転時に運転して前記放熱部内の空気を外部に排出する外気ファンと、
　を備え、
　前記診断部は、前記電力変換回路部の運転時に前記外気ファンを停止させて前記収納部内の内部温度を上昇させる処理を行うこと、
　を特徴とする請求項１または２に記載の防水型電力変換装置。
　前記電力変換回路部は、前記収納部内において前記ヒートシンクと対向する前記一壁面に当接して配置されていること、
　を特徴とする請求項３に記載の防水型電力変換装置。
　前記診断部は、停止状態の前記電力変換回路部を運転させて前記収納部内の内部温度を上昇させる処理を行うこと、
　を特徴とする請求項１に記載の防水型電力変換装置。
　複数の筐体部品がシール部品を挟んで固定されることにより密閉された筐体の内部に、直流電力をスイッチングして交流電力に変換するスイッチング半導体素子を含む電力変換回路部と、温度センサと、圧力センサと、診断部とを収納した防水型電力変換装置において前記筐体の密閉状態を診断する防水型電力変換装置の防水診断方法であって、
　前記温度センサが、第１の時刻に前記筐体の内部温度を検出する第１工程と、
　前記圧力センサが、前記第１の時刻に前記筐体の内部圧力を検出する第２工程と、
　前記診断部が、前記第１の時刻の前後のいずれかのタイミングにおいて前記筐体の内部温度を上昇させる処理を行う第３工程と、
　前記温度センサが、前記第３工程の後の時刻であって前記第１の時刻から既定の時間が経過した第２の時刻に前記筐体の内部温度を検出する第４工程と、
　前記圧力センサが、前記第２の時刻に前記筐体の内部圧力を検出する第５工程と、
　前記診断部が、前記第１の時刻と前記第２の時刻との間における、前記筐体の内部温度の温度差と前記筐体の内部圧力の圧力差とが正比例関係を満たすか否かにより前記筐体の密閉状態を判定する第６工程と、
　を含むことを特徴とする防水型電力変換装置の防水診断方法。