巻上機
【課題】簡単な構成で内蔵しているインバータが発する熱や回生制動用抵抗器が発する熱を効率良く外気に放熱でき、高頻度運転が可能な巻上機を提供すること。
【解決手段】荷昇降用電動機４１、減速機構、回生制動用抵抗器７０を具備し、荷昇降用電動機４１を巻上機本体に内蔵するインバータ１２で駆動すると共に、吊り荷の下降時荷昇降用電動機４１で発電した電流を回生制動用抵抗器７０に流し、回生制動をかける巻上機において、インバータ１２を減速機構ケーシング１５に面接触で密接させて取付け、該インバータ１２で発生した熱を減速機構ケーシング１５に放熱する。
【解決手段】荷昇降用電動機４１、減速機構、回生制動用抵抗器７０を具備し、荷昇降用電動機４１を巻上機本体に内蔵するインバータ１２で駆動すると共に、吊り荷の下降時荷昇降用電動機４１で発電した電流を回生制動用抵抗器７０に流し、回生制動をかける巻上機において、インバータ１２を減速機構ケーシング１５に面接触で密接させて取付け、該インバータ１２で発生した熱を減速機構ケーシング１５に放熱する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷昇降電動機を内蔵するインバータで駆動する電動チェーンブロックや電動ホイスト等の巻上機に関し、特にインバータで発する熱を効率よく外気に放熱することができると共に、荷昇降電動機の回生制動時に発生する回生電流を回生制動用抵抗器に流し発生する熱を効率良く外気に放熱でき、高頻度運転が可能な巻上機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷昇降用電動機として巻上機本体に内蔵するインバータで駆動するインバータ駆動電動機を用いた電動チェーンブロックや電動ホイスト等の巻上機がある。このような巻上機においては安全のため、インバータの温度が所定の設定温度を超えるとインバータをトリップ（遮断）し、巻上機の運転ができないようにしている。巻上機を高頻度運転した場合、即ち巻上機の運転時間＋休止時間を１００％として、運転時間が６０％以上の運転を行なった場合、インバータから発する熱が多く、インバータを収容した制御ボックス内にこの熱が滞留する。そして制御ボックス内の温度が上記所定の設定温度値（例えば、１００℃）を超えると、インバータがトリップし、巻上機の運転ができなくなるという問題がある。
【０００３】
図１は従来のこの種の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。制御ボックス１００内にスチール製のパネル板１０１に実装されたインバータ１０２、電磁開閉器１０３、トランス１０４が配置されている。電動チェーンブロックを高頻度で運転した場合、インバータ１０２から上記のように大量の熱が発せられる。この熱はパネル板１０１がスチール製のため、アルミニウム等に比べて熱伝導率が劣り、板厚も薄いことから放熱性も悪い。そのため熱の逃げ場が無いことから熱が制御ボックス１００内に滞留し、高温となり、インバータ１０２がトリップするという問題がある。なお、図１において、１０５は電動チェーンブロックの減速機構（後に詳述）が収容される減速機構ケーシングである。
【０００４】
この対策として、図２に示すように制御ボックス１００をアルミニウム製とし、インバータ１０２を制御ボックス１００の内壁面に取付ける方法がある。これによると制御ボックス１００が熱伝導率の良いアルミニウム材で出来ており、その外壁面が外気に曝されているため、インバータ１０２の放熱効果も期待できるが、インバータ１０２以外の電磁開閉器１０３やトランス１０４等がパネル板１０１を介して巻上機の本体側に取付けられているため、配線やメンテナンスが大変であるという問題がある。また、制御ボックス１００に衝撃がかると、直接インバータ１０２に衝撃がかかるという懸念もある。
【０００５】
また、上記巻上機において、吊り荷を下降させる際、荷昇降用電動機は発電機として機能し、その発電する回生電流を回生制動用抵抗器に流し、熱として消費することにより、該昇降用電動機に回生制動をかけている。
【０００６】
図３は従来のこの種の回生制動用抵抗器の構成例を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は右側面図である。図示するように、抵抗器１１０は金属板（例えばアルミニウム板）からなる直方体の金属ケーシング１１１内に長尺の抵抗素子（例えば、耐熱性絶縁材からなる棒体にニクロム線を巻回した構成の抵抗素子）１１２を配置し、抵抗素子１１２以外の金属ケーシング１１１内の空間に無機材料からなる耐熱性絶縁材１１３を充填した構成である。また、抵抗素子１１２と抵抗素子１１２は金属ケーシング１１１内で一端がリード線１１５で電気的に直列に接続され、他端に接続されたリード線１１４は金属ケーシング１１１の端部から延びている。
【０００７】
上記のように直方体の金属ケーシング１１１内に抵抗素子１１２を配置した構成の抵抗器を回生制動用抵抗器として用いた場合、巻上機を高頻度運転すると回生制動用抵抗器に多量の電流が流れ温度が上昇し、この温度上昇によりインバータの温度も上昇し、インバータの温度が上記設定温度を超えるとインバータがトリップするという問題があった。また、荷昇降用電動機が発電する回生電流が大きい場合は、複数の抵抗器１１０を用いる必要があり、配線、取付けに手間がかかるという問題もある。
【０００８】
荷の下降時に電動機が発電する回生電流が大きい場合の対策として、図４（ａ）に示すように、金属ケーシング１１１内に配置する抵抗素子１１２の個数を多くする方法もあるが、抵抗素子１１２どうしが放熱しあい、多量の熱を放出するのに対して金属ケーシング１１１の表面積を大きくとれず、放熱性が劣るという問題がある。そこで図４（ｂ）に示すように、抵抗器１１０とは別体にヒートシンク１２０を取り付ける方法もあるが、ヒートシンク１２０を含む抵抗器１１０の寸法、特に高さ寸法が大きくなるという問題がある。また、ヒートシンク１２０と抵抗器１１０の接触状態が良くないと放熱性が劣るという問題がある。また、ヒートシンク１２０の分部品点数が増え、コストが高くなるという問題もある。
【特許文献１】特開平１−２７９５７号公報
【特許文献２】特開平５−３９６０３号公報
【特許文献３】特開平１０−３２１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で内蔵しているインバータが発する熱や回生制動用抵抗器が発する熱を効率良く外気に放熱でき、高頻度運転が可能な巻上機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、荷昇降用電動機、減速機構、回生制動用抵抗器を具備し、前記荷昇降用電動機を巻上機本体に内蔵するインバータで駆動すると共に、吊り荷の下降時前記荷昇降用電動機で発電した電流を前記回生制動用抵抗器に流し、回生制動をかける巻上機において、前記インバータの発する熱を前記減速機構を収容する減速機構ケーシングに放熱する放熱手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の巻上機において、前記放熱手段は前記インバータを前記減速機構ケーシングに少なくとも一部を面接触で密接させて取付け、該インバータで発生した熱を前記減速機構ケーシングに放熱することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の巻上機において、前記減速機構ケーシングはアルミニウム材で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の巻上機において、前記回生制動用抵抗器は、表面を凹凸波形形状に形成すると共に裏面を該凹凸波形形状に対応させた凸凹波形形状に形成した波形金属板と平板金属板とを具備し、該波形金属板と平板金属板を重ね合わせた構成の抵抗器ケーシングを備え、前記抵抗器ケーシングの波形金属板の裏面の凹部空間に抵抗素子を配置し、前記波形金属板の裏面凹部空間を含む該波形金属板と前記平板金属板の間の空間に絶縁材を充填したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の巻上機において、前記抵抗器ケーシングの波形金属板及び平板金属板はアルミニウム材からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の巻上機において、前記抵抗器ケーシングの波形金属板はアルミダイカストで成形されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の巻上機において、前記回生制動用抵抗器は前記巻上機のケーシングに前記抵抗器ケーシングの平板金属板を該巻上機のケーシング外表面に当接させて取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の巻上機において、前記回生制動用抵抗器は前記抵抗器ケーシングの波形金属板の凹凸波形形状の凹状溝長手方向が上下方向になるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、インバータの発する熱を減速機構ケーシングに放熱する放熱手段を設けたので、インバータの発する熱を熱容量の大きい減速機構ケーシングを介して効率よく外気に放熱することが可能となる。また、減速機構ケーシングはその内部に潤滑油が収容されたオイルバスとなっているから、油冷によるインバータの冷却も期待できる。よって、インバータを効率よく冷却でき、インバータ温度を所定のトリップ温度以下に維持できるから、巻上機の高頻度運転が可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、放熱手段はインバータを減速機構ケーシングに少なくとも一部を面接触で密接させて取付けて放熱する手段であるので、簡単な構成でインバータの発する熱を効率よく減速機構ケーシングに伝達させ放熱させることができる。また、インバータを減速機構ケーシングに密接させて取り付けるので、インバータと減速機構ケーシングの間に空間や部材が介在しないから、その分巻上機全体をコンパクトに構成できる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、減速機構ケーシングは熱伝導率の高いアルミニウム材で構成されているので、更に効率よくインバータの発する熱を外気に放熱でき冷却効果が向上する。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器は抵抗器ケーシングの波形金属板の裏面の凹部空間に抵抗素子を配置し、波形金属板の裏面凹部空間を含む該波形金属板と平板金属板の間の空間に絶縁材を充填した構成であるので、波形金属板の表面面積が大きくなり、この面積の大きい表面が放熱面となるから、抵抗素子からの熱を効果的に放熱することができる。従って、上記のようにインバータの熱が効率よく放熱されることに合わせて回生制動用抵抗器の熱も効率よく放熱されるから、更に巻上機の高頻度運転が可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器の抵抗器ケーシングの波形金属板及び平板金属板はアルミニウム材からなるので、アルミニウム材は高い熱伝導性を有するから、抵抗素子から発せられる熱が効果的に放熱されることが期待できる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器の抵抗器ケーシングの波形金属板はアルミダイカストで成形されているので、アルミダイカストはプレスに比べて肉厚を厚くできるから、抵抗器ケーシングの表面温度を下げる作用も有する。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器は巻上機のケーシングに抵抗器ケーシングの平板金属板を該巻上機のケーシング外表面に当接させて取り付けているので、外気が回生制動用抵抗器のケーシングの波形金属板の表面に接触することになり放熱作用を更に促進させる。更に、回生制動用抵抗器の平板金属板から巻上機のケーシング表面に放熱され、ケーシング表面から外気に放熱されるので、放熱が更に促進される。また、ケーシングと減速機構ケーシングを熱伝導性の低いガスケットによって仕切ることで、インバータの発する熱は減速機構ケーシングを通じて、回生制動用抵抗器の発する熱は直接外気とケーシング表面を通じてそれぞれ放熱されるようにしているので、それぞれの放熱量を制御することが出来て、全体として放熱効果を高めることが出来る。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器は抵抗器ケーシングの波形金属板の凹凸波形形状の凹状溝の長手方向が上下方向になるように配置されているので、波形金属板の表面で熱せられた空気は、凹凸波形の凹状溝を通って上昇する上昇気流となり上端から放出されると同時に、下端から外気流入するので、放熱作用を更に促進させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図５は本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成例を示す平面断面図である。図示するように、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取付けている。このときインバータ１２と減速機構ケーシング１５の接触面は互いに平坦に形成し、両者が密接する（面接触で密接する）ように取付けている。減速機構ケーシング１５はアルミニウムダイカストで形成され、該減速機構ケーシング１５内には減速機構を構成する歯車等を潤滑するための潤滑油（図示せず）が収容されている。
【００２７】
また、制御ボックス１０内には、スチール製のパネル板１１に実装された電磁開閉器１３、トランス１４が配置されている。電動チェーンブロックが高頻度で運転された場合、インバータ１２から上記のように大量の熱が発せられる。この熱はインバータ１２から減速機構ケーシング１５に伝達され、該減速機構ケーシング１５から外気に放熱される。上記のように減速機構ケーシング１５は高熱伝導率のアルミニウム材からなり、ダイカストで肉厚に構成されているから、インバータ１２で発する熱は効率よく減速機構ケーシング１５に伝達され、外気に放熱されることになる。また、減速機構ケーシング１５はその内部に潤滑油が収容され、オイルバスとなっているから、油冷によるインバータの冷却も期待できる。また、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取付けることにより、制御ボックス１０を点線で示し状態から、実線で示す状態に小型化（電動チェーンブロックの全体の長さの短縮化）ができる。
【００２８】
また、上記のようにインバータ１２と減速機構ケーシング１５の接触面は互いに平坦に形成し両者が密接するように取付けるという極めて簡単な構成でインバータを効率良く冷却できる。特に減速機構ケーシング１５内には、インバータ１２や荷昇降用電動機４１や吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１のように、熱を発する発熱体が配置されていないから、この点からもインバータ１２の効果的な冷却が期待できる。
【００２９】
図６は、上記構成の制御ボックス１０を備えた電動チェーンブロックの全体構成例を示す平面断面図である。電気チェーンブロック２０は、本体ケーシング２１を備え、該本体ケーシング２１の一端に上記制御ボックス１０が連結され、制御ボックス１０内のインバータ１２が直接減速機構ケーシング１５に取り付けられている。本体ケーシング２１の他端には、モータケーシング４０の一端が連結され、該モータケーシング４０の他端にはファンカバー５０が連結されている。本体ケーシング２１内にはチェーンブロック本体２２が、モータケーシング４０内には荷昇降用電動機４１が、ファンカバー５０内には、ファン翼５４や吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１がそれぞれ収容されている。
【００３０】
チェーンブロック本体２２は中空従動軸２６と該中空従動軸２６を貫通する駆動軸２５を具備している。中空従動軸２６は軸受２３、軸受２４で回転自在に支持され、駆動軸２５は軸受３４、軸受３５で回転自在に支持されている。駆動軸２５の一端は荷昇降用電動機４１の回転軸４６に連結され、他端は中空従動軸２６を貫通し延び、その端部外周には大径中間従動歯車２７が噛み合う歯車歯が形成されている。大径中間従動歯車２７は回転軸２８に固定され、該回転軸２８は軸受２９、軸受３０で減速機構ケーシング１５に回転自在に支持されている。また、該回転軸２８には小径中間従動歯車３１が固定され、該小径中間従動歯車３１には中空従動軸２６に固定された大径従動歯車３２が噛み合っている。また、中空従動軸２６にはロードシーブ３３が連結されている。
【００３１】
荷昇降用電動機４１は、ステータ４２とロータ４３を備え、ステータ４２はモータケーシング４０内に嵌合固定されている。ロータ４３は軸受４４及び軸受４５を介して回転自在に支持された回転軸４６に固定され、ステータ４２の中心部を貫通して配置されている。吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１はモータケーシング４０に固定されたブレーキ板５２と回転軸４６に固定されたブレーキ板５３を備え、荷昇降用電動機４１の電源が遮断されたときバネにより自動的にブレーキ板５２をブレーキ板５３に押し付け回転軸４６を拘束し吊り荷の落下を防止すると共に、荷昇降用電動機４１に電源が接続されたとき電磁石の磁気力によりブレーキ板５２を前記バネ力に抗してブレーキ板５３から離間させ、回転軸４６を開放するようになっている。なお、回転軸４６の端部にはファン翼５４が取付けられている。
【００３２】
上記構成の電動チェーンブロックにおいて、荷昇降用電動機４１の回転軸４６の回転力はチェーンブロック本体２２の駆動軸２５に伝達され、該駆動軸２５に形成された歯車歯に噛み合う大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１、大径従動歯車３２を介して中空従動軸２６に伝達され、該中空従動軸２６に連結されたロードシーブ３３に伝達され、図示しないチェーンを巻上げ、巻下ろすようになっている。即ち、荷昇降用電動機４１の回転力は大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１及び大径従動歯車３２からなる減速機構を介して中空従動軸２６に伝達され、ロードシーブ３３を回転するようになっている。なお、減速機構ケーシング１５内には上記減速機構を構成する駆動軸２５に形成された歯車歯、大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１、大径従動歯車３２の潤滑のため潤滑油（図示せず）が収容されている。
【００３３】
図７は電動チェーンブロックの駆動回路の概略構成を示す図である。電磁開閉器６０を閉じインバータ１２に電源を投入し、制御回路６１から正転、逆転、速度信号等の制御信号を与えることにより、荷昇降用電動機４１は指定された速度で正転（吊り荷の巻上方向）、逆転（吊り荷の巻下方向）に回転する。電動チェーンブロックが高頻度運転、即ち巻上機の運転時間＋休止時間を１００％として、運転時間が６０％以上の運転を行なった場合、インバータ１２から多量の熱が発せられる。上記のように、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取り付けることにより、インバータ１２からの熱は、減速機構ケーシング１５を通って外気に効率よく放熱されるから、インバータ１２は効果的に冷却される。また、上記のように減速機構ケーシング１５内に潤滑油が収容され、該減速機構ケーシングはオイルバスとなっているから、インバータ１２は油冷却されることにもなる。これにより、巻上機を高頻度運転してもインバータ１２は所定のトリップ温度値（例えば、１００℃）以上に昇温することなく、トリップを回避できる。
【００３４】
また、図６に示すように、制御ボックス１０の側部には回生制動用抵抗器７０を取付けており、荷昇降用電動機４１が吊り荷を下降させるとき、発電機として機能し、その発電した回生電流を回生制動用抵抗器７０に通電して消費することにより、荷昇降用電動機４１に回生制動をかけるようになっている。また、荷昇降用電動機４１の運転中はファン翼５４が回転し、吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１及び荷昇降用電動機４１に空気を送り、冷却する。
【００３５】
図８は回生制動用抵抗器７０の構成例を示す図で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。図示するように、本回生制動用抵抗器７０は波形金属板７２と平板金属板７３からなるケーシング７１を備えている。波形金属板７２はアルミニウム材からなり、ダイカスト成形により表面を凹凸波形形状に形成すると共に、裏面を該凹凸波形形状に対応させた凸凹波形形状に形成した構成である。また、波形金属板７２の両側部の高さ寸法Ｈ１は凹凸部の高さ寸法Ｈ２より大きく（Ｈ１＞Ｈ２）形成されている。平板金属板７３は平坦なアルミニウム材からなる。波形金属板７２と平板金属板７３とを重ね合わせてケーシング７１を構成している。
【００３６】
ケーシング７１の波形金属板７２の裏面側の凹部空間７５に抵抗素子７４を配置し、該凹部空間７５を含む波形金属板７２と平板金属板７３の間の空間に絶縁性充填材７６を充填している。この絶縁性充填材７６としては、例えば耐熱シリコンセメント等の耐熱セメントを用いる。また、波形金属板７２と平板金属板７３の接合は、平板金属板７３を貫通してビス７７を波形金属板７２に捩じ込むことにより、平板金属板７３を波形金属板７２に固定する。複数本の抵抗素子７４は電気的に直列に接続し、通電のためのリード端子８０をケーシング７１の側部から外側に導出している。
【００３７】
抵抗素子７４は、通電することによりその電流を効率よく熱に変換できる構成の抵抗体であればどのようなものでもよいが、例えば図９に示すように、セラミック材等の耐熱絶縁材からなる円柱材（又は円筒材）７８にニクロム線等の抵抗線７９を巻回した構成のものを用いてもよい。
【００３８】
回生制動用抵抗器７０を上記構成とすることにより、抵抗素子７４に電流を流した場合、発生した熱は絶縁性充填材７６を通して熱伝導性の良いアルミニウム材からなる波形金属板７２に伝わる。波形金属板７２はその表面を凹凸波形形状に形成され、広い表面積を有するから、伝わった熱を効率良く外気に放熱する。また、波形金属板７２はアルミニウムダイカストで成形されているから、プレスに比べ肉厚を厚くでき、表面温度を下げる効果も有する。
【００３９】
図１０に示すように、制御ボックス１０の外側面には回生制動用抵抗器７０を取り付け、吊り荷の下降に際して荷昇降用電動機４１が発電する電流を該回生制動用抵抗器７０の抵抗素子７４に流すことにより、発生した熱は絶縁性充填材７６を通してアルミニウム材からなる波形金属板７２に伝わる。回生制動用抵抗器７０の波形金属板７２は上記のようにアルミニウムダイカストで表面を凹凸波形形状に形成しているので、その表面積が広くなり、抵抗素子７４からの熱を効率良く放熱できる。特に波形金属板７２はアルミニウムダイカストで成形されているから、プレスに比べ肉厚を厚くできるから、表面温度を下げる効果も有する。
【００４０】
制御ボックス１０と減速機構ケーシング１５は、熱伝導性の低いガスケット１６によって仕切られている。減速機構ケーシング１５に取り付けられたインバータ１２の発熱量と耐熱性能、及び制御ボックス１０に取り付けられた回生制動用抵抗器７０の発熱量等によって、適宜、熱伝導性の低いガスケット１６の配置位置を変え、電動チェーンブロックケーシング表面からそれぞれの放熱量及び熱伝導範囲を制御している。最も発熱するのは、回生制動抵抗器７０で回生制動用抵抗器の発熱を放熱させる電動チェーンブロックケーシングの表面積を増やすことが効果的であるが、その熱が減速機構ケーシング１５に取り付けたインバータ１２に影響を及ぼすのは、インバータ１２の耐熱性において好ましくない。また、インバータ１２自身の発熱も電動チェーンブロックケーシングの表面から放熱させる必要もある。従って、インバータ１２の耐熱性が高く、発熱量も少ない場合には、ガスケット１６の取付け位置を制御ボックス１０の表面積を広くする位置に配置し、或いは、インバータ１２の耐熱性が低い、又は発熱量が多い場合には、ガスケット１６の取付け位置を制御ボックス１０の表面積を狭くし、その分、減速機構ケーシングの表面積を広くするなどして、巻上機全体の放熱性能を効果的に向上させることができる。なお、図１０は図６の制御ボックス１０部分の拡大図である。
【００４１】
図１１は本発明に係る電動チェーンブロックの他の制御ボックス１０部分の拡大図である。図示するように制御ボックス１０の側部に凹部８１を形成し、この凹部８１に制動抵抗となる回生制動用抵抗器７０を配置している。凹部８１の開口部を図１２に示すような、複数のスリット８２ａが形成された板体８２で覆っている。このように制御ボックス１０の側部に凹部８１を形成し、この凹部８１内に回生制動用抵抗器７０を配置することにより、図１０に示すように回生制動用抵抗器７０が制御ボックス１０の側部に突出しないから、外観が良好になる。
【００４２】
また、ここでは図１３に示す回生制動用抵抗器７０の波形金属板７２の凹状溝７２ａが上下方向になるように配置し、制御ボックス１０の凹部８１の上下縁部には上下方向に溝１０ａを形成している。これにより下側縁部に形成された溝１０ａを通って流入した空気Ａは、板体８２と波形金属板７２の間の空間（図１１参照）に流入し、波形金属板７２の表面から放射される熱により昇温され、凹状溝７２ａを通って上昇する上昇気流となり、上側縁部に形成された溝１０ａを通って流出すると共に、下方から冷たい新たな空気が流入する。これにより冷却効果は更に促進する。なお、図１３は板体８２を取り除いた制御ボックス１０の側面を示す図である。
【００４３】
上記のように回生制動用抵抗器７０の抵抗素子７４はケーシング２１の波形金属板７２の裏面の凹部空間７５に配置するが、その位置は図１４（ａ）に示すように凹部空間７５の開口部、図１４（ｂ）に示すように凹部空間７５の上部、図１４（ｃ）に示すように凹部空間７５の下方に配置するが、図１４（ａ）に示すように凹部空間７５の開口部に配置するのが、放熱効果が一番よい結果が得られた。
【００４４】
制御ボックス１０の構成が図１１に示すもので、抵抗素子７４を図１４（ａ）に示す位置に配置した回生制動用抵抗器７０を用い電動チェーンブロックを高頻度運転し飽和温度となった場合の減速機構ケーシング１５の表面温度Ａ、制御ボックス１０の外壁面温度Ｂ、回生制動用抵抗器７０の波形金属板７２の表面温度Ｃ、凹状溝７２ａの底部温度Ｄ、インバータ１２を取り付けた部分の減速機構ケーシング１５の表面温度Ｅの温度を測定すると、いずれも満足する結果が得られ、電動チェーンブロックの高頻度運転が可能であった。
【００４５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書、図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば上記実施形態例では巻上機として電動チェーンブロックを例に説明したが、本発明に係る巻上機はドラムでワイヤーロープを巻き取り巻き戻す電動ホイスト等でもよいことは当然である。
【００４６】
また、上記実施形態では、インバータ１２で発する熱を減速機構ケーシング１５に放熱する放熱手段として、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に密着させて取り付け、インバータ１２で発する熱を減速機構ケーシング１５に伝えるようにしたが、放熱手段はこれに限定されるものではなく、例えばインバータ１２で発する熱をヒートパイプ等の熱伝達手段を用いて減速機構ケーシング１５に導くようにしてもよい。特にインバータを直接減速機構ケーシングに取り付けることができない場合や、インバータの側壁の広い部分を直接減速機構ケーシングに取り付けることができない場合等に他の熱伝達手段を又は他の熱伝達手段と併用させると効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図２】従来の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図３】従来の巻上機の回生制動用抵抗器の構成例を示す図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は右側面図である。
【図４】従来の巻上機の回生制動用抵抗器の構成例を示す図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成例を示す平面断面図である。
【図６】本発明に係る電動チェーンブロックの全体構成例を示す平面断面図である。
【図７】電動チェーンブロックの駆動回路の概略構成を示す図である。
【図８】本発明に係る電動チェーンブロックの回生制動用抵抗器の構成例を示す図で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。
【図９】抵抗素子の構成例を示す図である。
【図１０】本発明に係る電動チェーンブロックの他の制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図１１】本発明に係る電動チェーンブロックの他の制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図１２】本発明に係る電動チェーンブロックの回生制動用抵抗器のカバーの外形を示す図である。
【図１３】本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックス部の回生制動用抵抗器の取り付け部を示す図である。
【図１４】本発明に係る電動チェーンブロックの回生制動用抵抗器の抵抗素子の抵抗器ケーシング内の配置位置を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 制御ボックス
１１ パネル板
１２ インバータ
１３ 電磁開閉器
１４ トランス
１５ 減速機構ケーシング
１６ ガスケット
２０ 電動チェーンブロック
２１ 本体ケーシング
２２ チェーンブロック本体
２３ 軸受
２４ 軸受
２５ 駆動軸
２６ 中空従動軸
２７ 大径中間従動歯車
２８ 回転軸
２９ 軸受
３０ 軸受
３１ 小径中間従動歯車
３２ 大径従動歯車
３３ ロードシーブ
３４ 軸受
３５ 軸受
４０ モータケーシング
４１ 荷昇降用電動機
４２ ステータ
４３ ロータ
４４ 軸受
４５ 軸受
４６ 回転軸
５０ ファンカバー
５１ 吊り荷落下防止用機械式ブレーキ
５２ ブレーキ板
５３ ブレーキ板
５４ ファン翼
６０ 電磁開閉器
６１ 制御回路
７０ 回生制動用抵抗器
７２ 波形金属板
７３ 平板金属板
７４ 抵抗素子
７５ 凹部空間
７６ 絶縁性充填材
７７ ビス
７８ 円柱材（又は円筒材）
７９ 抵抗線
８０ リード端子
８１ 凹部
８２ 板体
【技術分野】
【０００１】
本発明は、荷昇降電動機を内蔵するインバータで駆動する電動チェーンブロックや電動ホイスト等の巻上機に関し、特にインバータで発する熱を効率よく外気に放熱することができると共に、荷昇降電動機の回生制動時に発生する回生電流を回生制動用抵抗器に流し発生する熱を効率良く外気に放熱でき、高頻度運転が可能な巻上機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
荷昇降用電動機として巻上機本体に内蔵するインバータで駆動するインバータ駆動電動機を用いた電動チェーンブロックや電動ホイスト等の巻上機がある。このような巻上機においては安全のため、インバータの温度が所定の設定温度を超えるとインバータをトリップ（遮断）し、巻上機の運転ができないようにしている。巻上機を高頻度運転した場合、即ち巻上機の運転時間＋休止時間を１００％として、運転時間が６０％以上の運転を行なった場合、インバータから発する熱が多く、インバータを収容した制御ボックス内にこの熱が滞留する。そして制御ボックス内の温度が上記所定の設定温度値（例えば、１００℃）を超えると、インバータがトリップし、巻上機の運転ができなくなるという問題がある。
【０００３】
図１は従来のこの種の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。制御ボックス１００内にスチール製のパネル板１０１に実装されたインバータ１０２、電磁開閉器１０３、トランス１０４が配置されている。電動チェーンブロックを高頻度で運転した場合、インバータ１０２から上記のように大量の熱が発せられる。この熱はパネル板１０１がスチール製のため、アルミニウム等に比べて熱伝導率が劣り、板厚も薄いことから放熱性も悪い。そのため熱の逃げ場が無いことから熱が制御ボックス１００内に滞留し、高温となり、インバータ１０２がトリップするという問題がある。なお、図１において、１０５は電動チェーンブロックの減速機構（後に詳述）が収容される減速機構ケーシングである。
【０００４】
この対策として、図２に示すように制御ボックス１００をアルミニウム製とし、インバータ１０２を制御ボックス１００の内壁面に取付ける方法がある。これによると制御ボックス１００が熱伝導率の良いアルミニウム材で出来ており、その外壁面が外気に曝されているため、インバータ１０２の放熱効果も期待できるが、インバータ１０２以外の電磁開閉器１０３やトランス１０４等がパネル板１０１を介して巻上機の本体側に取付けられているため、配線やメンテナンスが大変であるという問題がある。また、制御ボックス１００に衝撃がかると、直接インバータ１０２に衝撃がかかるという懸念もある。
【０００５】
また、上記巻上機において、吊り荷を下降させる際、荷昇降用電動機は発電機として機能し、その発電する回生電流を回生制動用抵抗器に流し、熱として消費することにより、該昇降用電動機に回生制動をかけている。
【０００６】
図３は従来のこの種の回生制動用抵抗器の構成例を示す図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は右側面図である。図示するように、抵抗器１１０は金属板（例えばアルミニウム板）からなる直方体の金属ケーシング１１１内に長尺の抵抗素子（例えば、耐熱性絶縁材からなる棒体にニクロム線を巻回した構成の抵抗素子）１１２を配置し、抵抗素子１１２以外の金属ケーシング１１１内の空間に無機材料からなる耐熱性絶縁材１１３を充填した構成である。また、抵抗素子１１２と抵抗素子１１２は金属ケーシング１１１内で一端がリード線１１５で電気的に直列に接続され、他端に接続されたリード線１１４は金属ケーシング１１１の端部から延びている。
【０００７】
上記のように直方体の金属ケーシング１１１内に抵抗素子１１２を配置した構成の抵抗器を回生制動用抵抗器として用いた場合、巻上機を高頻度運転すると回生制動用抵抗器に多量の電流が流れ温度が上昇し、この温度上昇によりインバータの温度も上昇し、インバータの温度が上記設定温度を超えるとインバータがトリップするという問題があった。また、荷昇降用電動機が発電する回生電流が大きい場合は、複数の抵抗器１１０を用いる必要があり、配線、取付けに手間がかかるという問題もある。
【０００８】
荷の下降時に電動機が発電する回生電流が大きい場合の対策として、図４（ａ）に示すように、金属ケーシング１１１内に配置する抵抗素子１１２の個数を多くする方法もあるが、抵抗素子１１２どうしが放熱しあい、多量の熱を放出するのに対して金属ケーシング１１１の表面積を大きくとれず、放熱性が劣るという問題がある。そこで図４（ｂ）に示すように、抵抗器１１０とは別体にヒートシンク１２０を取り付ける方法もあるが、ヒートシンク１２０を含む抵抗器１１０の寸法、特に高さ寸法が大きくなるという問題がある。また、ヒートシンク１２０と抵抗器１１０の接触状態が良くないと放熱性が劣るという問題がある。また、ヒートシンク１２０の分部品点数が増え、コストが高くなるという問題もある。
【特許文献１】特開平１−２７９５７号公報
【特許文献２】特開平５−３９６０３号公報
【特許文献３】特開平１０−３２１０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、簡単な構成で内蔵しているインバータが発する熱や回生制動用抵抗器が発する熱を効率良く外気に放熱でき、高頻度運転が可能な巻上機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため請求項１に記載の発明は、荷昇降用電動機、減速機構、回生制動用抵抗器を具備し、前記荷昇降用電動機を巻上機本体に内蔵するインバータで駆動すると共に、吊り荷の下降時前記荷昇降用電動機で発電した電流を前記回生制動用抵抗器に流し、回生制動をかける巻上機において、前記インバータの発する熱を前記減速機構を収容する減速機構ケーシングに放熱する放熱手段を設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の巻上機において、前記放熱手段は前記インバータを前記減速機構ケーシングに少なくとも一部を面接触で密接させて取付け、該インバータで発生した熱を前記減速機構ケーシングに放熱することを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の巻上機において、前記減速機構ケーシングはアルミニウム材で構成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の巻上機において、前記回生制動用抵抗器は、表面を凹凸波形形状に形成すると共に裏面を該凹凸波形形状に対応させた凸凹波形形状に形成した波形金属板と平板金属板とを具備し、該波形金属板と平板金属板を重ね合わせた構成の抵抗器ケーシングを備え、前記抵抗器ケーシングの波形金属板の裏面の凹部空間に抵抗素子を配置し、前記波形金属板の裏面凹部空間を含む該波形金属板と前記平板金属板の間の空間に絶縁材を充填したことを特徴とする。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の巻上機において、前記抵抗器ケーシングの波形金属板及び平板金属板はアルミニウム材からなることを特徴とする。
【００１５】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の巻上機において、前記抵抗器ケーシングの波形金属板はアルミダイカストで成形されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項７に記載の発明は、請求項４乃至６のいずれか１項に記載の巻上機において、前記回生制動用抵抗器は前記巻上機のケーシングに前記抵抗器ケーシングの平板金属板を該巻上機のケーシング外表面に当接させて取り付けられていることを特徴とする。
【００１７】
請求項８に記載の発明は、請求項４乃至７のいずれか１項に記載の巻上機において、前記回生制動用抵抗器は前記抵抗器ケーシングの波形金属板の凹凸波形形状の凹状溝長手方向が上下方向になるように配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明によれば、インバータの発する熱を減速機構ケーシングに放熱する放熱手段を設けたので、インバータの発する熱を熱容量の大きい減速機構ケーシングを介して効率よく外気に放熱することが可能となる。また、減速機構ケーシングはその内部に潤滑油が収容されたオイルバスとなっているから、油冷によるインバータの冷却も期待できる。よって、インバータを効率よく冷却でき、インバータ温度を所定のトリップ温度以下に維持できるから、巻上機の高頻度運転が可能となる。
【００１９】
請求項２に記載の発明によれば、放熱手段はインバータを減速機構ケーシングに少なくとも一部を面接触で密接させて取付けて放熱する手段であるので、簡単な構成でインバータの発する熱を効率よく減速機構ケーシングに伝達させ放熱させることができる。また、インバータを減速機構ケーシングに密接させて取り付けるので、インバータと減速機構ケーシングの間に空間や部材が介在しないから、その分巻上機全体をコンパクトに構成できる。
【００２０】
請求項３に記載の発明によれば、減速機構ケーシングは熱伝導率の高いアルミニウム材で構成されているので、更に効率よくインバータの発する熱を外気に放熱でき冷却効果が向上する。
【００２１】
請求項４に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器は抵抗器ケーシングの波形金属板の裏面の凹部空間に抵抗素子を配置し、波形金属板の裏面凹部空間を含む該波形金属板と平板金属板の間の空間に絶縁材を充填した構成であるので、波形金属板の表面面積が大きくなり、この面積の大きい表面が放熱面となるから、抵抗素子からの熱を効果的に放熱することができる。従って、上記のようにインバータの熱が効率よく放熱されることに合わせて回生制動用抵抗器の熱も効率よく放熱されるから、更に巻上機の高頻度運転が可能となる。
【００２２】
請求項５に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器の抵抗器ケーシングの波形金属板及び平板金属板はアルミニウム材からなるので、アルミニウム材は高い熱伝導性を有するから、抵抗素子から発せられる熱が効果的に放熱されることが期待できる。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器の抵抗器ケーシングの波形金属板はアルミダイカストで成形されているので、アルミダイカストはプレスに比べて肉厚を厚くできるから、抵抗器ケーシングの表面温度を下げる作用も有する。
【００２４】
請求項７に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器は巻上機のケーシングに抵抗器ケーシングの平板金属板を該巻上機のケーシング外表面に当接させて取り付けているので、外気が回生制動用抵抗器のケーシングの波形金属板の表面に接触することになり放熱作用を更に促進させる。更に、回生制動用抵抗器の平板金属板から巻上機のケーシング表面に放熱され、ケーシング表面から外気に放熱されるので、放熱が更に促進される。また、ケーシングと減速機構ケーシングを熱伝導性の低いガスケットによって仕切ることで、インバータの発する熱は減速機構ケーシングを通じて、回生制動用抵抗器の発する熱は直接外気とケーシング表面を通じてそれぞれ放熱されるようにしているので、それぞれの放熱量を制御することが出来て、全体として放熱効果を高めることが出来る。
【００２５】
請求項８に記載の発明によれば、回生制動用抵抗器は抵抗器ケーシングの波形金属板の凹凸波形形状の凹状溝の長手方向が上下方向になるように配置されているので、波形金属板の表面で熱せられた空気は、凹凸波形の凹状溝を通って上昇する上昇気流となり上端から放出されると同時に、下端から外気流入するので、放熱作用を更に促進させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図５は本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成例を示す平面断面図である。図示するように、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取付けている。このときインバータ１２と減速機構ケーシング１５の接触面は互いに平坦に形成し、両者が密接する（面接触で密接する）ように取付けている。減速機構ケーシング１５はアルミニウムダイカストで形成され、該減速機構ケーシング１５内には減速機構を構成する歯車等を潤滑するための潤滑油（図示せず）が収容されている。
【００２７】
また、制御ボックス１０内には、スチール製のパネル板１１に実装された電磁開閉器１３、トランス１４が配置されている。電動チェーンブロックが高頻度で運転された場合、インバータ１２から上記のように大量の熱が発せられる。この熱はインバータ１２から減速機構ケーシング１５に伝達され、該減速機構ケーシング１５から外気に放熱される。上記のように減速機構ケーシング１５は高熱伝導率のアルミニウム材からなり、ダイカストで肉厚に構成されているから、インバータ１２で発する熱は効率よく減速機構ケーシング１５に伝達され、外気に放熱されることになる。また、減速機構ケーシング１５はその内部に潤滑油が収容され、オイルバスとなっているから、油冷によるインバータの冷却も期待できる。また、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取付けることにより、制御ボックス１０を点線で示し状態から、実線で示す状態に小型化（電動チェーンブロックの全体の長さの短縮化）ができる。
【００２８】
また、上記のようにインバータ１２と減速機構ケーシング１５の接触面は互いに平坦に形成し両者が密接するように取付けるという極めて簡単な構成でインバータを効率良く冷却できる。特に減速機構ケーシング１５内には、インバータ１２や荷昇降用電動機４１や吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１のように、熱を発する発熱体が配置されていないから、この点からもインバータ１２の効果的な冷却が期待できる。
【００２９】
図６は、上記構成の制御ボックス１０を備えた電動チェーンブロックの全体構成例を示す平面断面図である。電気チェーンブロック２０は、本体ケーシング２１を備え、該本体ケーシング２１の一端に上記制御ボックス１０が連結され、制御ボックス１０内のインバータ１２が直接減速機構ケーシング１５に取り付けられている。本体ケーシング２１の他端には、モータケーシング４０の一端が連結され、該モータケーシング４０の他端にはファンカバー５０が連結されている。本体ケーシング２１内にはチェーンブロック本体２２が、モータケーシング４０内には荷昇降用電動機４１が、ファンカバー５０内には、ファン翼５４や吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１がそれぞれ収容されている。
【００３０】
チェーンブロック本体２２は中空従動軸２６と該中空従動軸２６を貫通する駆動軸２５を具備している。中空従動軸２６は軸受２３、軸受２４で回転自在に支持され、駆動軸２５は軸受３４、軸受３５で回転自在に支持されている。駆動軸２５の一端は荷昇降用電動機４１の回転軸４６に連結され、他端は中空従動軸２６を貫通し延び、その端部外周には大径中間従動歯車２７が噛み合う歯車歯が形成されている。大径中間従動歯車２７は回転軸２８に固定され、該回転軸２８は軸受２９、軸受３０で減速機構ケーシング１５に回転自在に支持されている。また、該回転軸２８には小径中間従動歯車３１が固定され、該小径中間従動歯車３１には中空従動軸２６に固定された大径従動歯車３２が噛み合っている。また、中空従動軸２６にはロードシーブ３３が連結されている。
【００３１】
荷昇降用電動機４１は、ステータ４２とロータ４３を備え、ステータ４２はモータケーシング４０内に嵌合固定されている。ロータ４３は軸受４４及び軸受４５を介して回転自在に支持された回転軸４６に固定され、ステータ４２の中心部を貫通して配置されている。吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１はモータケーシング４０に固定されたブレーキ板５２と回転軸４６に固定されたブレーキ板５３を備え、荷昇降用電動機４１の電源が遮断されたときバネにより自動的にブレーキ板５２をブレーキ板５３に押し付け回転軸４６を拘束し吊り荷の落下を防止すると共に、荷昇降用電動機４１に電源が接続されたとき電磁石の磁気力によりブレーキ板５２を前記バネ力に抗してブレーキ板５３から離間させ、回転軸４６を開放するようになっている。なお、回転軸４６の端部にはファン翼５４が取付けられている。
【００３２】
上記構成の電動チェーンブロックにおいて、荷昇降用電動機４１の回転軸４６の回転力はチェーンブロック本体２２の駆動軸２５に伝達され、該駆動軸２５に形成された歯車歯に噛み合う大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１、大径従動歯車３２を介して中空従動軸２６に伝達され、該中空従動軸２６に連結されたロードシーブ３３に伝達され、図示しないチェーンを巻上げ、巻下ろすようになっている。即ち、荷昇降用電動機４１の回転力は大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１及び大径従動歯車３２からなる減速機構を介して中空従動軸２６に伝達され、ロードシーブ３３を回転するようになっている。なお、減速機構ケーシング１５内には上記減速機構を構成する駆動軸２５に形成された歯車歯、大径中間従動歯車２７、小径中間従動歯車３１、大径従動歯車３２の潤滑のため潤滑油（図示せず）が収容されている。
【００３３】
図７は電動チェーンブロックの駆動回路の概略構成を示す図である。電磁開閉器６０を閉じインバータ１２に電源を投入し、制御回路６１から正転、逆転、速度信号等の制御信号を与えることにより、荷昇降用電動機４１は指定された速度で正転（吊り荷の巻上方向）、逆転（吊り荷の巻下方向）に回転する。電動チェーンブロックが高頻度運転、即ち巻上機の運転時間＋休止時間を１００％として、運転時間が６０％以上の運転を行なった場合、インバータ１２から多量の熱が発せられる。上記のように、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に取り付けることにより、インバータ１２からの熱は、減速機構ケーシング１５を通って外気に効率よく放熱されるから、インバータ１２は効果的に冷却される。また、上記のように減速機構ケーシング１５内に潤滑油が収容され、該減速機構ケーシングはオイルバスとなっているから、インバータ１２は油冷却されることにもなる。これにより、巻上機を高頻度運転してもインバータ１２は所定のトリップ温度値（例えば、１００℃）以上に昇温することなく、トリップを回避できる。
【００３４】
また、図６に示すように、制御ボックス１０の側部には回生制動用抵抗器７０を取付けており、荷昇降用電動機４１が吊り荷を下降させるとき、発電機として機能し、その発電した回生電流を回生制動用抵抗器７０に通電して消費することにより、荷昇降用電動機４１に回生制動をかけるようになっている。また、荷昇降用電動機４１の運転中はファン翼５４が回転し、吊り荷落下防止用機械式ブレーキ５１及び荷昇降用電動機４１に空気を送り、冷却する。
【００３５】
図８は回生制動用抵抗器７０の構成例を示す図で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。図示するように、本回生制動用抵抗器７０は波形金属板７２と平板金属板７３からなるケーシング７１を備えている。波形金属板７２はアルミニウム材からなり、ダイカスト成形により表面を凹凸波形形状に形成すると共に、裏面を該凹凸波形形状に対応させた凸凹波形形状に形成した構成である。また、波形金属板７２の両側部の高さ寸法Ｈ１は凹凸部の高さ寸法Ｈ２より大きく（Ｈ１＞Ｈ２）形成されている。平板金属板７３は平坦なアルミニウム材からなる。波形金属板７２と平板金属板７３とを重ね合わせてケーシング７１を構成している。
【００３６】
ケーシング７１の波形金属板７２の裏面側の凹部空間７５に抵抗素子７４を配置し、該凹部空間７５を含む波形金属板７２と平板金属板７３の間の空間に絶縁性充填材７６を充填している。この絶縁性充填材７６としては、例えば耐熱シリコンセメント等の耐熱セメントを用いる。また、波形金属板７２と平板金属板７３の接合は、平板金属板７３を貫通してビス７７を波形金属板７２に捩じ込むことにより、平板金属板７３を波形金属板７２に固定する。複数本の抵抗素子７４は電気的に直列に接続し、通電のためのリード端子８０をケーシング７１の側部から外側に導出している。
【００３７】
抵抗素子７４は、通電することによりその電流を効率よく熱に変換できる構成の抵抗体であればどのようなものでもよいが、例えば図９に示すように、セラミック材等の耐熱絶縁材からなる円柱材（又は円筒材）７８にニクロム線等の抵抗線７９を巻回した構成のものを用いてもよい。
【００３８】
回生制動用抵抗器７０を上記構成とすることにより、抵抗素子７４に電流を流した場合、発生した熱は絶縁性充填材７６を通して熱伝導性の良いアルミニウム材からなる波形金属板７２に伝わる。波形金属板７２はその表面を凹凸波形形状に形成され、広い表面積を有するから、伝わった熱を効率良く外気に放熱する。また、波形金属板７２はアルミニウムダイカストで成形されているから、プレスに比べ肉厚を厚くでき、表面温度を下げる効果も有する。
【００３９】
図１０に示すように、制御ボックス１０の外側面には回生制動用抵抗器７０を取り付け、吊り荷の下降に際して荷昇降用電動機４１が発電する電流を該回生制動用抵抗器７０の抵抗素子７４に流すことにより、発生した熱は絶縁性充填材７６を通してアルミニウム材からなる波形金属板７２に伝わる。回生制動用抵抗器７０の波形金属板７２は上記のようにアルミニウムダイカストで表面を凹凸波形形状に形成しているので、その表面積が広くなり、抵抗素子７４からの熱を効率良く放熱できる。特に波形金属板７２はアルミニウムダイカストで成形されているから、プレスに比べ肉厚を厚くできるから、表面温度を下げる効果も有する。
【００４０】
制御ボックス１０と減速機構ケーシング１５は、熱伝導性の低いガスケット１６によって仕切られている。減速機構ケーシング１５に取り付けられたインバータ１２の発熱量と耐熱性能、及び制御ボックス１０に取り付けられた回生制動用抵抗器７０の発熱量等によって、適宜、熱伝導性の低いガスケット１６の配置位置を変え、電動チェーンブロックケーシング表面からそれぞれの放熱量及び熱伝導範囲を制御している。最も発熱するのは、回生制動抵抗器７０で回生制動用抵抗器の発熱を放熱させる電動チェーンブロックケーシングの表面積を増やすことが効果的であるが、その熱が減速機構ケーシング１５に取り付けたインバータ１２に影響を及ぼすのは、インバータ１２の耐熱性において好ましくない。また、インバータ１２自身の発熱も電動チェーンブロックケーシングの表面から放熱させる必要もある。従って、インバータ１２の耐熱性が高く、発熱量も少ない場合には、ガスケット１６の取付け位置を制御ボックス１０の表面積を広くする位置に配置し、或いは、インバータ１２の耐熱性が低い、又は発熱量が多い場合には、ガスケット１６の取付け位置を制御ボックス１０の表面積を狭くし、その分、減速機構ケーシングの表面積を広くするなどして、巻上機全体の放熱性能を効果的に向上させることができる。なお、図１０は図６の制御ボックス１０部分の拡大図である。
【００４１】
図１１は本発明に係る電動チェーンブロックの他の制御ボックス１０部分の拡大図である。図示するように制御ボックス１０の側部に凹部８１を形成し、この凹部８１に制動抵抗となる回生制動用抵抗器７０を配置している。凹部８１の開口部を図１２に示すような、複数のスリット８２ａが形成された板体８２で覆っている。このように制御ボックス１０の側部に凹部８１を形成し、この凹部８１内に回生制動用抵抗器７０を配置することにより、図１０に示すように回生制動用抵抗器７０が制御ボックス１０の側部に突出しないから、外観が良好になる。
【００４２】
また、ここでは図１３に示す回生制動用抵抗器７０の波形金属板７２の凹状溝７２ａが上下方向になるように配置し、制御ボックス１０の凹部８１の上下縁部には上下方向に溝１０ａを形成している。これにより下側縁部に形成された溝１０ａを通って流入した空気Ａは、板体８２と波形金属板７２の間の空間（図１１参照）に流入し、波形金属板７２の表面から放射される熱により昇温され、凹状溝７２ａを通って上昇する上昇気流となり、上側縁部に形成された溝１０ａを通って流出すると共に、下方から冷たい新たな空気が流入する。これにより冷却効果は更に促進する。なお、図１３は板体８２を取り除いた制御ボックス１０の側面を示す図である。
【００４３】
上記のように回生制動用抵抗器７０の抵抗素子７４はケーシング２１の波形金属板７２の裏面の凹部空間７５に配置するが、その位置は図１４（ａ）に示すように凹部空間７５の開口部、図１４（ｂ）に示すように凹部空間７５の上部、図１４（ｃ）に示すように凹部空間７５の下方に配置するが、図１４（ａ）に示すように凹部空間７５の開口部に配置するのが、放熱効果が一番よい結果が得られた。
【００４４】
制御ボックス１０の構成が図１１に示すもので、抵抗素子７４を図１４（ａ）に示す位置に配置した回生制動用抵抗器７０を用い電動チェーンブロックを高頻度運転し飽和温度となった場合の減速機構ケーシング１５の表面温度Ａ、制御ボックス１０の外壁面温度Ｂ、回生制動用抵抗器７０の波形金属板７２の表面温度Ｃ、凹状溝７２ａの底部温度Ｄ、インバータ１２を取り付けた部分の減速機構ケーシング１５の表面温度Ｅの温度を測定すると、いずれも満足する結果が得られ、電動チェーンブロックの高頻度運転が可能であった。
【００４５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書、図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば上記実施形態例では巻上機として電動チェーンブロックを例に説明したが、本発明に係る巻上機はドラムでワイヤーロープを巻き取り巻き戻す電動ホイスト等でもよいことは当然である。
【００４６】
また、上記実施形態では、インバータ１２で発する熱を減速機構ケーシング１５に放熱する放熱手段として、インバータ１２を直接減速機構ケーシング１５に密着させて取り付け、インバータ１２で発する熱を減速機構ケーシング１５に伝えるようにしたが、放熱手段はこれに限定されるものではなく、例えばインバータ１２で発する熱をヒートパイプ等の熱伝達手段を用いて減速機構ケーシング１５に導くようにしてもよい。特にインバータを直接減速機構ケーシングに取り付けることができない場合や、インバータの側壁の広い部分を直接減速機構ケーシングに取り付けることができない場合等に他の熱伝達手段を又は他の熱伝達手段と併用させると効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】従来の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図２】従来の電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図３】従来の巻上機の回生制動用抵抗器の構成例を示す図で、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は正面図、図３（ｃ）は右側面図である。
【図４】従来の巻上機の回生制動用抵抗器の構成例を示す図で、図４（ａ）は平面図、図４（ｂ）は正面図である。
【図５】本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックスの内部構成例を示す平面断面図である。
【図６】本発明に係る電動チェーンブロックの全体構成例を示す平面断面図である。
【図７】電動チェーンブロックの駆動回路の概略構成を示す図である。
【図８】本発明に係る電動チェーンブロックの回生制動用抵抗器の構成例を示す図で、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）は正面図、図８（ｃ）はＡ−Ａ断面図である。
【図９】抵抗素子の構成例を示す図である。
【図１０】本発明に係る電動チェーンブロックの他の制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図１１】本発明に係る電動チェーンブロックの他の制御ボックスの内部構成を示す平面断面図である。
【図１２】本発明に係る電動チェーンブロックの回生制動用抵抗器のカバーの外形を示す図である。
【図１３】本発明に係る電動チェーンブロックの制御ボックス部の回生制動用抵抗器の取り付け部を示す図である。
【図１４】本発明に係る電動チェーンブロックの回生制動用抵抗器の抵抗素子の抵抗器ケーシング内の配置位置を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０ 制御ボックス
１１ パネル板
１２ インバータ
１３ 電磁開閉器
１４ トランス
１５ 減速機構ケーシング
１６ ガスケット
２０ 電動チェーンブロック
２１ 本体ケーシング
２２ チェーンブロック本体
２３ 軸受
２４ 軸受
２５ 駆動軸
２６ 中空従動軸
２７ 大径中間従動歯車
２８ 回転軸
２９ 軸受
３０ 軸受
３１ 小径中間従動歯車
３２ 大径従動歯車
３３ ロードシーブ
３４ 軸受
３５ 軸受
４０ モータケーシング
４１ 荷昇降用電動機
４２ ステータ
４３ ロータ
４４ 軸受
４５ 軸受
４６ 回転軸
５０ ファンカバー
５１ 吊り荷落下防止用機械式ブレーキ
５２ ブレーキ板
５３ ブレーキ板
５４ ファン翼
６０ 電磁開閉器
６１ 制御回路
７０ 回生制動用抵抗器
７２ 波形金属板
７３ 平板金属板
７４ 抵抗素子
７５ 凹部空間
７６ 絶縁性充填材
７７ ビス
７８ 円柱材（又は円筒材）
７９ 抵抗線
８０ リード端子
８１ 凹部
８２ 板体
【特許請求の範囲】
【請求項１】
荷昇降用電動機、減速機構、回生制動用抵抗器を具備し、前記荷昇降用電動機を巻上機本体に内蔵するインバータで駆動すると共に、吊り荷の下降時前記荷昇降用電動機で発電した電流を前記回生制動用抵抗器に流し、回生制動をかける巻上機において、
前記インバータの発する熱を前記減速機構を収容する減速機構ケーシングに放熱する放熱手段を設けたことを特徴とする巻上機。
【請求項２】
請求項１に記載の巻上機において、
前記放熱手段は前記インバータを前記減速機構ケーシングに少なくとも一部を面接触で密接させて取付け、該インバータで発生した熱を前記減速機構ケーシングに放熱することを特徴とする巻上機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の巻上機において、
前記減速機構ケーシングはアルミニウム材で構成されていることを特徴とする巻上機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の巻上機において、
前記回生制動用抵抗器は、表面を凹凸波形形状に形成すると共に裏面を該凹凸波形形状に対応させた凸凹波形形状に形成した波形金属板と平板金属板とを具備し、該波形金属板と平板金属板を重ね合わせた構成の抵抗器ケーシングを備え、
前記抵抗器ケーシングの波形金属板の裏面の凹部空間に抵抗素子を配置し、
前記波形金属板の裏面凹部空間を含む該波形金属板と前記平板金属板の間の空間に絶縁材を充填したことを特徴とする巻上機。
【請求項５】
請求項４に記載の巻上機において、
前記抵抗器ケーシングの波形金属板及び平板金属板はアルミニウム材からなることを特徴とする巻上機。
【請求項６】
請求項５に記載の巻上機において、
前記抵抗器ケーシングの波形金属板はアルミダイカストで成形されていることを特徴とする巻上機。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の巻上機において、
前記回生制動用抵抗器は前記巻上機のケーシングに前記抵抗器ケーシングの平板金属板を該巻上機のケーシング外表面に当接させて取り付けられていることを特徴とする巻上機。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の巻上機において、
前記回生制動用抵抗器は前記抵抗器ケーシングの波形金属板の凹凸波形形状の凹状溝長手方向が上下方向になるように配置されていることを特徴とする巻上機。
【請求項１】
荷昇降用電動機、減速機構、回生制動用抵抗器を具備し、前記荷昇降用電動機を巻上機本体に内蔵するインバータで駆動すると共に、吊り荷の下降時前記荷昇降用電動機で発電した電流を前記回生制動用抵抗器に流し、回生制動をかける巻上機において、
前記インバータの発する熱を前記減速機構を収容する減速機構ケーシングに放熱する放熱手段を設けたことを特徴とする巻上機。
【請求項２】
請求項１に記載の巻上機において、
前記放熱手段は前記インバータを前記減速機構ケーシングに少なくとも一部を面接触で密接させて取付け、該インバータで発生した熱を前記減速機構ケーシングに放熱することを特徴とする巻上機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の巻上機において、
前記減速機構ケーシングはアルミニウム材で構成されていることを特徴とする巻上機。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の巻上機において、
前記回生制動用抵抗器は、表面を凹凸波形形状に形成すると共に裏面を該凹凸波形形状に対応させた凸凹波形形状に形成した波形金属板と平板金属板とを具備し、該波形金属板と平板金属板を重ね合わせた構成の抵抗器ケーシングを備え、
前記抵抗器ケーシングの波形金属板の裏面の凹部空間に抵抗素子を配置し、
前記波形金属板の裏面凹部空間を含む該波形金属板と前記平板金属板の間の空間に絶縁材を充填したことを特徴とする巻上機。
【請求項５】
請求項４に記載の巻上機において、
前記抵抗器ケーシングの波形金属板及び平板金属板はアルミニウム材からなることを特徴とする巻上機。
【請求項６】
請求項５に記載の巻上機において、
前記抵抗器ケーシングの波形金属板はアルミダイカストで成形されていることを特徴とする巻上機。
【請求項７】
請求項４乃至６のいずれか１項に記載の巻上機において、
前記回生制動用抵抗器は前記巻上機のケーシングに前記抵抗器ケーシングの平板金属板を該巻上機のケーシング外表面に当接させて取り付けられていることを特徴とする巻上機。
【請求項８】
請求項４乃至７のいずれか１項に記載の巻上機において、
前記回生制動用抵抗器は前記抵抗器ケーシングの波形金属板の凹凸波形形状の凹状溝長手方向が上下方向になるように配置されていることを特徴とする巻上機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２３０７５１（Ｐ２００８−２３０７５１Ａ）
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−７１５０３（Ｐ２００７−７１５０３）
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
【公開日】平成２０年１０月２日（２００８．１０．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１９日（２００７．３．１９）
【出願人】（０００１２９３６７）株式会社キトー (101)
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