特許 6641050 冷却システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6641050

(24)【登録日】2020年1月7日

(45)【発行日】2020年2月5日

(54)【発明の名称】冷却システム

(51)【国際特許分類】

   H05K 7/20 20060101AFI20200127BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20200127BHJP

【ＦＩ】

   H05K7/20 N

   H01L23/46 Z

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-71020(P2019-71020)

(22)【出願日】2019年4月3日

【審査請求日】2019年4月3日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000233044

【氏名又は名称】株式会社日立パワーソリューションズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001807

【氏名又は名称】特許業務法人磯野国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】宮部 昇三

(72)【発明者】

【氏名】井出 一正

(72)【発明者】

【氏名】石川 拓也

(72)【発明者】

【氏名】山田 隆士

【審査官】 五貫 昭一

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００８−１７１８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４２４０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／０２７４０６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１５−９２５２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／１３３１０１（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｋ ７／２０

Ｈ０１Ｌ ２３／４７３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒液により電力変換器を冷却する冷却システムであって、
前記電力変換器を冷却した後の前記冷媒液である冷却後冷媒液を回収し、再冷却することによって前記電力変換器を冷却する前の冷却前冷媒液を生成する冷媒液冷却装置と、
前記電力変換器の発熱領域に前記冷却前冷媒液を供給する冷媒液滞留管と、
前記冷媒液冷却装置から前記冷媒液滞留管へ送る前記冷却前冷媒液の流量を調整する冷媒液調整装置と、
前記冷媒液滞留管に設けられ、前記冷却前冷媒液が導入される入口である冷媒液導入口と、
前記冷媒液導入口に接続されることで、前記冷媒液滞留管と、前記冷媒液調整装置と、を接続する第１冷媒液供給管と、
前記冷媒液調整装置と、前記冷媒液冷却装置と、を接続する第２冷媒液供給管と、
前記冷媒液滞留管に設けられ、前記冷却後冷媒液が排出される出口である冷媒液排出口と、
前記冷媒液排出口に接続されることで、前記冷媒液滞留管と前記冷媒液冷却装置と、を接続する冷媒液回収管と、
を含んで構成し、
前記冷媒液滞留管は、
前記冷媒液導入口の後段で、前記電力変換器における異なる前記発熱領域のそれぞれに前記冷媒液を供給するように配管経路が分岐するとともに、前記冷媒液排出口の前段で分岐していた前記配管経路が合流し、
分岐している前記配管経路それぞれが配設されている前記発熱領域の発熱量に応じて、前記冷媒液が前記発熱領域近傍における滞留時間を確保するように前記配管経路が構成されるとともに、それぞれの前記発熱領域に直付け配設される
ことを特徴とする冷却システム。

【請求項2】

前記配管経路のそれぞれは、前記発熱量に応じて、単位長さ当たりの折り返し密度を変化させる蛇行配管である
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項3】

前記電力変換器において、前記発熱領域における温度である発熱領域温度を検知する領域温度検知部と、
前記領域温度検知部によって検知された前記発熱領域温度の値に応じて、前記冷媒液調整装置による前記冷媒液の供給量を制御する管理装置と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項4】

前記冷媒液冷却装置は、
前記冷媒液冷却装置の内部に蛇行配設された冷却用配管と、
前記冷却用配管に取り付けられ、周辺空気への接触面積を大きくすることにより前記冷却用配管内の前記冷媒液の吸収熱を周辺空気中に放出するフィン
を含んで構成する
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項5】

前記電力変換器において、前記発熱領域における温度である発熱領域温度を検知する領域温度検知部と、
前記領域温度検知部で検知された前記発熱領域温度の値に応じて、前記冷却用配管及び前記フィンに対し、一方、または、両方の面から風をあてるよう配設された冷却ファンの回転数を制御する管理装置と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の冷却システム。

【請求項6】

前記発熱領域における熱を吸熱した前記冷媒液の冷媒液温度を検知する冷媒液温度検知部と、
前記冷媒液温度検知部で検知された前記冷媒液温度の値に応じて、前記冷却用配管及び前記フィンに対し、一方、または、両方の面に風をあてるよう配設された冷却ファンの回転数を制御する管理装置と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の冷却システム。

【請求項7】

前記電力変換器が複数設置されており、
前記第１冷媒液供給管は、接続される前記電力変換器の数に応じて分岐することで、それぞれの前記電力変換器に配設されている冷媒液滞留管の前記冷媒液導入口に接続されるとともに、
それぞれの前記電力変換器の前記冷媒液排出口に接続されたすべての前記冷媒液回収管は、１本に集約した後、前記冷媒液冷却装置の入力口に接続される
ことを特徴とする請求項１に記載の冷却システム。

【請求項8】

複数設置されている前記電力変換器のそれぞれにおいて、前記発熱領域における温度である発熱領域温度を検知する領域温度検知部と、
前記領域温度検知部によって検知された前記発熱領域温度のうち、最も高い前記発熱領域温度の値に応じて、前記冷媒液調整装置による前記冷媒液の供給量を制御する管理装置と、
を有することを特徴とする請求項７に記載の冷却システム。

【請求項9】

前記冷媒液冷却装置は、
前記冷媒液冷却装置の内部に蛇行配設された冷却用配管と、
前記冷却用配管に取り付けられ、周辺空気への接触面積を大きくすることにより前記冷却用配管内の前記冷媒液の吸収熱を周辺空気中に放出するフィン
を含んで構成する
ことを特徴とする請求項７に記載の冷却システム。

【請求項10】

複数設置されている前記電力変換器のそれぞれにおいて、前記発熱領域における温度である発熱領域温度を検知する領域温度検知部と、
前記領域温度検知部で検知された前記発熱領域温度のうち、最も高い前記発熱領域温度の値に応じて、前記冷却用配管及び前記フィンに対し、一方、または、両方の面から風をあてるよう配設された冷却ファンの回転数を制御する管理装置と、
を有することを特徴とする請求項９に記載の冷却システム。

【請求項11】

複数設置されている前記電力変換器のそれぞれにおいて、前記発熱領域における熱を吸熱した前記冷媒液の冷媒液温度を検知する冷媒液温度検知部と、
前記冷媒液温度検知部で検知された前記冷媒液温度のうち、最も高い前記冷媒液温度の値に応じて、前記冷却用配管及び前記フィンに対し、一方、または、両方の面に風をあてるよう配設された冷却ファンの回転数を制御する管理装置と、
を有することを特徴とする請求項９に記載の冷却システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、冷却システムの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

電力変換システムにおける冷却手法として、例えば、特許文献１が開示されている。特許文献１には、「ケース４内に熱交換器１２と内部冷却ファン１７を設けて、内部空気の熱を熱交換器１２を介して外部に輸送する熱伝達経路２０を設ける」インバータ装置が開示されている（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７−２２１２３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１に記載の技術では、電力変換システムでは、インバータ装置と冷却機構とが１つのパッケージに収納され、ファンにより空気冷却が行われている。従って、１つのインバータ装置において、発熱量の大きい領域も小さい領域も同じように冷却されることとなり、必ずしも効率的な冷却が行われていない。つまり、同一のインバータ装置に、発熱の大小が異なる領域がある場合、特許文献１に記載の技術では、発熱量の大小に応じて冷却能力を変化させることは難しい。

【0005】

また、特許文献１に記載の技術では、インバータ装置が複数接続される構成となったときは、それぞれのインバータ装置に冷却機構を組み込む必要があり、コスト面でも課題がある。

【0006】

このような背景に鑑みて本発明がなされたのであり、本発明は、１つの冷却対象機器において異なる発熱領域を適切に冷却することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

前記した課題を解決するため、本発明は、冷媒液により電力変換器を冷却する冷却システムであって、前記電力変換器を冷却した後の前記冷媒液である冷却後冷媒液を回収し、再冷却することによって前記電力変換器を冷却する前の冷却前冷媒液を生成する冷媒液冷却装置と、前記電力変換器の発熱領域に前記冷却前冷媒液を供給する冷媒液滞留管と、前記冷媒液冷却装置から前記冷媒液滞留管へ送る前記冷却前冷媒液の流量を調整する冷媒液調整装置と、前記冷媒液滞留管に設けられ、前記冷却前冷媒液が導入される入口である冷媒液導入口と、前記冷媒液導入口に接続されることで、前記冷媒液滞留管と、前記冷媒液調整装置と、を接続する第１冷媒液供給管と、前記冷媒液調整装置と、前記冷媒液冷却装置と、を接続する第２冷媒液供給管と、前記冷媒液滞留管に設けられ、前記冷却後冷媒液が排出される出口である冷媒液排出口と、前記冷媒液排出口に接続されることで、前記冷媒液滞留管と前記冷媒液冷却装置と、を接続する冷媒液回収管と、を含んで構成し、前記冷媒液滞留管は、前記冷媒液導入口の後段で、前記電力変換器における異なる前記発熱領域のそれぞれに前記冷媒液を供給するように配管経路が分岐するとともに、前記冷媒液排出口の前段で分岐していた前記配管経路が合流し、分岐している前記配管経路それぞれが配設されている前記発熱領域の発熱量に応じて、前記冷媒液が前記発熱領域近傍における滞留時間を確保するように前記配管経路が構成されるとともに、それぞれの前記発熱領域に直付け配設されることを特徴とする。
その他の解決手段は、実施形態中において適宜記載する。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、１つの冷却対象機器において異なる発熱領域を適切に冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態に係る冷却システムの構成を示す図である。

【図2】側面の方向から電力変換器をみた図である。

【図3A】低温領域に設置される冷媒液滞留管の例を示す図である。

【図3B】高温領域に設置される冷媒液滞留管の例を示す図である。

【図3C】中温領域に設置される冷媒液滞留管の例を示す図である。

【図4】温度と折り返し密度と、温度との関係を示す一例である。

【図5】本実施形態に係る冷媒液冷却装置の構成を示す図である。

【図6】冷媒液冷却装置の別の例を示す図である。

【図7】第２実施形態に係る冷却システムの構成を示す図である。

【図8】第２実施形態に係る冷却システムの別の例を示す図である。

【図9】領域温度を基に管理装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。

【図10】冷媒温度を基に管理装置が行う処理の手順を示すフローチャートである。

【図11】本実施形態で用いられる温度−流量マップの一例を示す図である。

【図12】本実施形態で用いられる温度−風量マップの一例を示す図である。

【図13】本実施形態で用いられる管理装置のハードウェア構成図である。

【図14】本実施形態における電力変換器の一例を示す図である。

【図15】本実施形態における電力変換器の別の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

次に、本発明を実施するための形態（「実施形態」という）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。

【0011】

［第１実施形態］
（システム）
図１は、第１実施形態に係る冷却システム１の構成を示す図である。
冷却システム１は、ラジエータ等の冷媒液冷却装置２、ポンプ等の冷媒液調整装置３、及び、冷却対象機器としての電力変換器４のそれぞれが冷媒巡回管１００によって接続されている。電力変換器４はＤＣ／ＡＣインバータ装置等である。
冷媒液冷却装置２の出力口２１２と、冷媒液調整装置３の入力口３１１とは、第２冷媒液供給管１０３によって接続されている。また、冷媒液調整装置３の出力口３１２と、冷媒液導入口１２１とが第１冷媒液供給管１０１によって接続されている。冷媒液調整装置３による吐出力によって冷媒液調整装置３から吐出された冷媒液Ｒは、冷媒液導入口１２１から冷媒液滞留管１１０に導入される。

【0012】

冷媒液滞留管１１０は、電力変換器４を冷却するものであり、冷媒液導入口１２１の後段で高温用冷媒液滞留管１１１と、低温用冷媒液滞留管１１２とに分岐している。
高温用冷媒液滞留管１１１は、内部を流通する冷媒液Ｒによって電力変換器４の高温領域４０１を冷却する。同様に、低温用冷媒液滞留管１１２は、内部を流通する冷媒液Ｒによって電力変換器４の低温領域４０２を冷却する。

【0013】

図１に示すように、低温用冷媒液滞留管１１２は直線配管となっており、高温用冷媒液滞留管１１１は蛇行配管となっている。つまり、高温領域４０１では、冷媒液滞留管１１０を蛇行配管とすることで、冷媒液Ｒの滞留時間を長くしている。これにより、高温領域４０１での冷却能力が上げられている。

【0014】

これに対して、低温領域４０２では、冷媒液滞留管１１０を直線配管とすることで、冷媒液Ｒの滞留時間を短くしている。これにより、比較的温度を下げなくてもよい低温領域４０２での冷却能力が下げられている。

【0015】

このように、高温領域４０１では冷媒液Ｒの滞留時間を長くすることで、冷却能力を上昇させ、低温領域４０２では冷媒液Ｒの滞留時間を短くすることで冷却能力を下降させている。つまり、冷却対象となる箇所の温度に応じて、冷媒液Ｒの滞留時間を変化させている。このようにすることで、冷却対象機器である電力変換器４において、温度が異なる箇所があっても、その温度に応じた冷却が可能となる。

【0016】

高温用冷媒液滞留管１１１と、低温用冷媒液滞留管１１２は、冷媒液排出口１２２の前段における合流点１３１で合流し、冷媒液回収管１０２に接続している。冷媒液回収管１０２は冷媒液冷却装置２の入力口２１１に接続されている。つまり、電力変換器４を冷却し終えた冷媒液Ｒは、冷媒液回収管１０２を通じて冷媒液冷却装置２に供給される。冷媒液冷却装置２は、電力変換器４を冷却することで温度が上昇している冷媒液Ｒを冷却する。冷媒液冷却装置２における冷媒液Ｒの冷却機構については後記する。

【0017】

冷媒液冷却装置２によって冷却された冷媒液Ｒは、第２冷媒液供給管１０３によって冷媒液調整装置３へ送られる。そして、冷媒液Ｒは、冷媒液調整装置３の吐出力によって冷媒液導入口１２１へ送られる。

【0018】

このように、冷媒液Ｒは、冷媒液調整装置３→冷媒液滞留管１１０（高温用冷媒液滞留管１１１、低温用冷媒液滞留管１１２）→冷媒液冷却装置２→冷媒液調整装置３→・・・の順に巡回する。このように冷媒液Ｒが巡回する構成とすることで、冷媒液Ｒを効率的に使用することができる。

【0019】

電力変換器４や、冷媒液回収管１０２には温度センサ４０が設置されている。図１の例では、温度センサ４０は、高温用温度センサ４１、低温用温度センサ４２、冷媒液温度センサ４３で構成されている。
高温用温度センサ４１は、高温領域４０１に設置されている温度センサ４０である。また、低温用温度センサ４２は、低温領域４０２に設置されている温度センサ４０である。なお、低温用温度センサ４２は省略可能である。冷媒液温度センサ４３は、高温用冷媒液滞留管１１１の合流点１３１の直前に設けられている温度センサ４０であり、高温領域４０１の熱を吸熱した冷媒液Ｒの温度を測定している。

【0020】

それぞれの温度センサ４０が検知した温度情報は、管理装置５に送信される。管理装置５は、送られた温度情報を基に冷媒液冷却装置２の冷却機構や、冷媒液調整装置３の吐出力を調整する。管理装置５による冷媒液冷却装置２の冷却機構調整や、冷媒液調整装置３の吐出力調整については後記する。

【0021】

また、冷媒液滞留管１１０は、冷媒液導入口１２１や、冷媒液排出口１２２で取り外し可能となっていることが好ましい。さらに、第１冷媒液供給管１０１における冷媒液導入口１２１の前段や、冷媒液回収管１０２における冷媒液排出口１２２の後段には、バルブＶが設けられている。冷媒液導入口１２１や、冷媒液排出口１２２において、冷媒液滞留管１１０の取り換えが行われる場合、冷媒液冷却装置２や、冷媒液調整装置３を停止させた上で、バルブＶを閉弁した状態で行われるとよい。

【0022】

なお、図１の例では、電力変換器４には、高温領域４０１及び低温領域４０２の２つの領域があるが、高温領域４０１及び低温領域４０２の中間領域があってもよいし、４つ以上の温度領域があってもよい。なお、中間領域における冷媒液滞留管１１０がどのようになるのかは後記する。

【0023】

図２は、側面の方向から電力変換器４をみた図である。
図２に示すように。冷媒液滞留管１１０（高温用冷媒液滞留管１１１、低温用冷媒液滞留管１１２）は、電力変換器４に接するように直付け配設されている。
このようにすることで、冷媒液Ｒが電力変換器４に発生している熱を効率よく吸熱ことができる。

【0024】

（折り返し密度と、温度の関係）
図３Ａは、低温領域４０２に設置される冷媒液滞留管１１０の例を示す図である。
前記したように、低温領域４０２では、冷媒液滞留管１１０（低温用冷媒液滞留管１１２）を直線配管とすることで、冷媒液Ｒが低温領域４０２に滞留する時間を短くしている。

【0025】

図３Ｂは、高温領域４０１に設置される冷媒液滞留管１１０の例を示す図である。
前記したように、高温領域４０１では、冷媒液滞留管１１０（高温用冷媒液滞留管１１１）を蛇行配管とすることで、冷媒液Ｒが高温領域４０１に滞留している時間を長くしている。

【0026】

図３Ｃは、中温領域に設置される冷媒液滞留管１１０の例を示す図である。
中温領域とは、高温領域４０１と、低温領域４０２の中間の温度を有する領域である。
図３Ｃに示すように、中温領域において、冷媒液滞留管１１０（中温用冷媒液滞留管１１３）は蛇行配管となっている。しかし、中温用冷媒液滞留管１１３は、高温用冷媒液滞留管１１１よりも単位長さ当たりの折り返し密度が小さくなっている。ここで、単位長さ当たりの折り返し密度を以下のように定義する。まず、冷媒液滞留管１１０の蛇行部分における直線箇所に対して垂直な直線をひく。そして、その直線方向における単位長さ当たりの折り返し回数を折り返し密度と定義する。なお、図３Ａのような直線配管は、折り返し密度「０」と定義する。

【0027】

図４は、温度と折り返し密度と、温度との関係を示す一例である。
図４に示すように冷媒液滞留管１１０が設置される箇所の温度（領域温度）が低ければ低いほど折り返し密度を小さくし、温度が高ければ高いほど、折り返し密度を大きくする。

【0028】

このように、本実施形態では冷媒液滞留管１１０を（２次元）蛇行配管とし、設置される領域の温度に応じて単位長さ当たりの折り返し密度を変化させている（直線配管は折り返し密度「０」）。このようにすることで、簡易な構成で発熱量に応じた冷却能力を実現することができる。

【0029】

（冷媒液冷却装置２）
図５は、本実施形態に係る冷媒液冷却装置２の構成を示す図である。
冷媒液冷却装置２は、冷媒液Ｒが流れ、冷媒巡回管１００と接続し、蛇行配管の構成を有する冷却用配管１２０を有している。蛇行する冷却用配管１２０の間にフィン２０１が設けられている。フィン２０１は、冷却用配管１２０に取り付けられ、周辺空気への接触面積を大きくすることにより冷却用配管１２０内の冷媒液Ｒの熱を周辺空気中に放出する。
なお、図５では、分かりやすくするため、冷却用配管１２０と、フィン２０１は接していないが、実際には、冷却用配管１２０と、フィン２０１とは接するように配置されている。

【0030】

また、冷媒液冷却装置２には、フィン２０１からの放熱を促進するための冷却ファン２０２が設けられている。管理装置５は、冷却ファン２０２の回転数を制御することができる。つまり、図１に示す温度センサ４０それぞれから送られる温度情報を基に冷却ファン２０２の回転数を制御する。温度センサ４０から送られる温度が高ければ、管理装置５は、冷却ファン２０２の回転数を上げることで、冷媒液冷却装置２の冷却能力を上昇させる。

【0031】

なお、図５に示す構造は一例である。
図５に示す例では蛇行する冷却用配管１２０の間にフィン２０１が設けられているが、蛇行する冷却用配管１２０を挟み込むような形式でフィン２０１が設けられてもよい。あるいは、蛇行する冷却用配管１２０を挟み込むような形式で設けられているフィン２０１のうち、一方が省略される形式でフィン２０１が設けられてもよい。

【0032】

図６は、冷媒液冷却装置２の別の例を示す図である。
図６に示す例では、冷却用配管１２０と、フィン２０１で構成される冷却部２１０の両側を挟み込むように冷却ファン２０２ａ，２０２ｂが配置されている。このような構成とすることにより、冷媒液冷却装置２における冷却能力を向上させることができる。

【0033】

冷媒液冷却装置２が図５及び図６に示すような構成を有することにより、冷却能力を簡易に変化させることが可能となる。

【0034】

［第２実施形態］
図７は、第２実施形態に係る冷却システム１ａの構成を示す図である。
なお、図７において、図１と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図７における冷却システム１ａでは、３つの電力変換器４ａ〜４ｃが設置されている。そして、それぞれの電力変換器４ａ〜４ｃには冷媒液滞留管１１０ａ〜１１０ｃが配置されている。電力変換器４ａ〜４ｃそれぞれに配置されている冷媒液滞留管１１０ａ〜１１０ｃは、互いに並列の関係にある。

【0035】

すなわち、第１冷媒液供給管１０１は、接続部Ｊを有する四方管Ｑ１によって、３つの中間配管１４１に接続されている。３つの中間配管１４１は、冷媒液導入口１２１ａ〜１２１ｃのそれぞれによって、冷媒液滞留管１１０ａ〜１１０ｃに接続されている。冷媒液滞留管１１０ａ〜１１０ｃのそれぞれは、図１と同様に高温領域４０１に設置される高温用冷媒液滞留管１１１及び低温領域４０２に設置される低温用冷媒液滞留管１１２に分岐する。

【0036】

また、それぞれの冷媒液滞留管１１０ａ〜１１０ｃにおいて、高温用冷媒液滞留管１１１と、低温用冷媒液滞留管１１２が合流点１３１で合流した後は、冷媒液排出口１２２ａ〜１２２ｃのそれぞれに中間配管１４２が接続される。それぞれの中間配管１４２は、接続部Ｊを有する四方管Ｑ２を介して、冷媒液回収管１０２に接続している。

【0037】

それぞれの接続部Ｊ、冷媒液導入口１２１ａ〜１２１ｃ、冷媒液排出口１２２ａ〜１２２ｃは、取り外し可能となっている。このような構成とすることで、電力変換器４ａ〜４ｃの数を増えたり、減ったりしても、冷媒液滞留管１１０ａ〜１１０ｃを容易に増やしたり、減らしたりすることができる。

【0038】

また、それぞれの電力変換器４ａ〜４ｃの高温領域４０１には高温用温度センサ４１（温度センサ４０）が設置されている。また、それぞれの電力変換器４ａ〜４ｃの低温領域４０２には低温用温度センサ４２（温度センサ４０）が設置されている。なお、それぞれの電力変換器４ａ〜４ｃにおいて、低温用温度センサ４２は省略可能である。さらに、高温用冷媒液滞留管１１１の合流点１３１の直前には、冷媒液温度センサ４３（温度センサ４０）が設置されている。

【0039】

それぞれの温度センサ４０で検出された温度情報は、管理装置５に送られる。そして、管理装置５は、送られた温度情報を基に冷媒液冷却装置２の冷却能力を調節したり、冷媒液調整装置３の吐出量を調節したりする。冷媒液冷却装置２における冷却能力の調節は、前記したように冷却ファン２０２の回転数を制御することで行われる。

【0040】

図８は、第２実施形態に係る冷却システム１ｂの別の例を示す図である。
図８において、図７と同様の構成については同一の符号を付して説明を省略する。
図８に示す冷却システム１ｂでは、それぞれの中間配管１４１に冷媒液調整装置３ａ〜３ｃが設置されている。なお、ここで四方管Ｑ１から冷媒液調整装置３ａ〜３ｃまでの中間配管１４１は、第１冷媒液供給管１０１の一部となっている。その他の構成は、図７と同様であるので、ここでの説明を省略する。

【0041】

なお、図７及び図８に示す例では、それぞれの電力変換器４ａ〜４ｃが、高温領域４０１及び低温領域４０２に対応する高温用冷媒液滞留管１１１及び低温用冷媒液滞留管１１２を有している。しかし、これに限らず、電力変換器４ａ〜４ｃは、中温領域等を有し、中温用冷媒液滞留管１１３を備えるような構成であってもよい。中温領域がある場合、その領域には中温用温度センサ（不図示）が設けられる。また、高温領域４０１、低温領域４０２、中温領域以外の温度領域が設けられ、それぞれに温度センサ４０が設けられてもよい。

【0042】

また、図７及び図８に示す例では、３つの電力変換器４ａ〜４ｃが設置されているが、２つの電力変換器４が設置されてもよいし、４つ以上の電力変換器４が設置されてもよい。いずれにしろ、それぞれの電力変換器４には、温度領域に応じて冷媒液滞留管１１０が設けられる。

【0043】

第２実施形態によれば、電力変換器４が新たに接続されても、新たに接続された電力変換器４に冷媒液滞留管１１０を増設すればよいので、電力変換器４の増設に際して簡易、かつ、柔軟に対処することが可能となる。また、電力変換器４が撤去された際にも、撤去された電力変換器４に設置されていた冷媒液滞留管１１０を撤去すればよいので、電力変換器４の撤去に際して簡易、かつ、柔軟に対処することが可能となる。
また、新たに接続された電力変換器４に冷媒液滞留管１１０を増設すればよいので、コストの削減を可能とすることができる。

【0044】

［第３実施形態］
次に、管理装置５が行う処理について説明する。
図９は、領域温度を基に管理装置５が行う処理の手順を示すフローチャートである。
図９に示す処理は、第１実施形態に係る冷却システム１でも、第２実施形態に係る冷却システム１ａ，１ｂでも適用可能である。
管理装置５は、高温用温度センサ４１や、低温用温度センサ４２から領域温度情報を取得する（Ｓ１０１）。領域温度情報とは、高温領域４０１や、低温領域４０２（必要に応じて中温領域）等といった冷媒液滞留管１１０が配置されている領域の温度である。なお、図７や、図８に示す冷却システム１ａ，１ｂであれば、管理装置５は、高温用温度センサ４１ａ〜４１ｃ、低温用温度センサ４２ａ〜４２ｃのそれぞれから領域温度情報を取得する。
そして、管理装置５は、取得した領域温度情報の中から、最も高い温度を抽出する（Ｓ１０２）。

【0045】

次に、管理装置５は、抽出した温度に基づいて冷媒液調整装置３の流量を調節する（Ｓ１０３）。具体的には、抽出した温度が高ければ、冷媒液調整装置３の流量を大きくして、冷媒液Ｒの循環量を多くし、低くなれば、冷媒液調整装置３の流量を小さくする。冷媒液調整装置３の流量を大きくするとは、冷媒液調整装置３の吐出量を大きくするという意味である。

【0046】

次に、管理装置５は、抽出した温度に基づいて冷媒液冷却装置２の冷却ファン２０２の風量を調節する（Ｓ１０４）。具体的には、抽出した温度が高ければ、管理装置５は冷却ファン２０２の風量を大きくし、低くなれば、管理装置５は冷却ファン２０２の風量を小さくする。
なお、ステップＳ１０３の処理、及び、ステップＳ１０４の処理は、どちらか一方が行われるようにしてもよい。

【0047】

図１０は、冷媒温度を基に管理装置５が行う処理の手順を示すフローチャートである。
図１０に示す処理は、第１実施形態に係る冷却システム１でも、第２実施形態に係る冷却システム１ａ，１ｂでも適用可能である。
管理装置５は、冷媒液温度センサ４３から冷媒温度情報を取得する（Ｓ２０１）。冷媒温度情報とは、冷媒液温度センサ４３で検出される冷媒液Ｒの温度である。なお、図７や、図８に示す冷却システム１ａ，１ｂであれば、ステップＳ２０１において管理装置５は、冷媒液温度センサ４３ａ〜４３ｃのそれぞれから冷媒温度情報を取得する。

【0048】

そして、管理装置５は、取得した冷媒温度情報の中から、最も高い温度を抽出する（Ｓ２０２）。ただし、図１のように冷媒液温度センサ４３が１つしか設置されていない場合、ステップＳ２０２の処理は省略可能である。

【0049】

次に、管理装置５は、抽出した温度に基づいて冷媒液冷却装置２の冷却ファン２０２の風量を調節する（Ｓ２０３）。具体的には、抽出した温度が高ければ、管理装置５は冷却ファン２０２の風量を大きくし、低くなれば、管理装置５は冷却ファン２０２の風量を小さくする。

【0050】

図９及び図１０に示す処理は、どちらか一方が実施されてもよいし、両方が実施されてもよい。図９及び図１０に示す処理の両方が実施される場合、領域温度から決定される風量と、冷媒温度から決定される風量とを足し合わせた風量が供給されるよう管理装置５が冷却ファン２０２を制御する。ただし、足し合わせた風量が最大風量Ｆ２ｍａｘを超えるようであれば、冷却ファン２０２が最大風量Ｆ２ｍａｘを供給するよう、管理装置５は冷却ファン２０２を制御する。

【0051】

図９及び図１０に示すように、電力変換器４の領域温度に基づいて冷媒液調整装置３の吐出量が調節されることで、容易な構成で適切な冷却能力を実現することができる。
また、図９及び図１０に示すように、電力変換器４の領域温度や、冷媒液温度に基づいて冷媒液冷却装置２の冷却ファン２０２の風量が調節されることで、容易な構成で適切な冷却能力を実現することができる。

【0052】

（温度−流量マップ５３１）
図１１は、本実施形態で用いられる温度−流量マップ５３１の一例を示す図である。
図１１に示す温度−流量マップ５３１は、図９のステップＳ１０３で用いられるものである。
図１１に示すように、温度−流量マップ５３１では、温度が高くなればなるほど流量が大きくなり、温度が低くなればなるほど流量が小さくなる。ここで、温度は、図９のステップＳ１０２で抽出された最も高い領域温度である。また、温度−流量マップ５３１における流量は冷媒液調整装置３，３ａ〜３ｃの吐出力に対応する。なお、冷媒液調整装置３，３ａ〜３ｃの吐出力には最小値、最大値が存在するため、図１１の流量も最小値Ｆ１ｍｉｎ、最大値Ｆ１ｍａｘが設けられている。
図９のステップＳ１０３において、管理装置５は、図１１に示す温度−流量マップ５３１に従って、冷媒液調整装置３，３ａ〜３ｃの吐出力を制御する。

【0053】

（温度−風量マップ５３２）
図１２は、本実施形態で用いられる温度−風量マップ５３２の一例を示す図である。
図１２に示す温度−風量マップ５３２は、図９のステップＳ１０４や、図１０のステップＳ２０３で用いられるものである。
図１２に示すように、温度−風量マップ５３２では、温度が高くなればなるほど風量が大きくなり、温度が低くなればなるほど風量が小さくなる。ここで、温度は、図９のステップＳ１０２で抽出された最も高い領域温度や、図１０のステップＳ２０２で抽出された最も高い冷媒温度である。ここで、温度−風量マップ５３２における風量は冷媒液冷却装置２における冷却ファン２０２，２０２ａ，２０２ｂの風量に対応する。なお、冷却ファン２０２，２０２ａ，２０２ｂの風量には最小値、最大値が存在するため、図１２の風量も最小値Ｆ２ｍｉｎ、最大値Ｆ２ｍａｘが設けられている。
図９のステップＳ１０４や、図１０のステップＳ２０３において、管理装置５は、図１２に示す温度−風量マップ５３２に従って、冷却ファン２０２，２０２ａ，２０２ｂの風量を制御する。

【0054】

（ハードウェア構成図）
図１３は、本実施形態で用いられる管理装置５のハードウェア構成図である。
管理装置５は、ＰＣ（Personal Computer）や、ＰＬＣ（Programmable Logic Controller）で構成されている。そして、管理装置５は、メモリ５０１、ＣＰＵ(Central Processing Unit)５０２、ＨＤ（Hard Disk）等の記憶装置５０３を有している。また、管理装置５は、入力装置５０４、表示装置５０５、温度センサ４０や、冷媒液冷却装置２、冷媒液調整装置３，３ａ〜３ｃと通信を行うための通信装置５０６を有している。入力装置５０４、表示装置５０５は適宜省略可能である。

【0055】

記憶装置５０３に格納されているプログラムが、メモリ５０１にロードされ、ロードされたプログラムがＣＰＵ５０２によって実行される。これによって、管理装置５が行う各機能が具現化する。また、記憶装置５０３には、図１１に示す温度−流量マップ５３１や、図１２に示す温度−風量マップ５３２が格納されている。

【0056】

［第４実施形態］
（電力変換器４について）
図１４は、本実施形態における電力変換器４の一例を示す図である。
図１４では、冷却システム１によって冷却される電力変換器４としてＡＣ／ＤＣコンバータ４１０が用いられている例を示している。
つまり、図１４に示すＡＣ／ＤＣコンバータ４１０では、入力端子４１１から入力されたＤＣ信号が、ＡＣ信号に変換されて、出力端子４１２から出力される。

【0057】

図１５は、本実施形態における電力変換器４の別の例を示す図である。
図１５では、冷却システム１によって冷却される電力変換器４としてＤＣ／ＤＣコンバータ４２０が用いられている例を示している。
ＤＣ／ＤＣコンバータ４２０は、内部にＤＣ／ＡＣインバータ４２１及びＡＣ／ＤＣコンバータ４２２を有している。そして、ＤＣ／ＡＣインバータ４２１のＡＣ側接続部（交流電力接続部）４２４と、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２２のＡＣ側接続部（交流電力接続部）４２５とは、高周波絶縁変圧装置（高周波変圧装置）４２３を介して接続されている。
このようにすることで、図１５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ４２０では、入力端子４２６から入力されたＤＣ信号が、電圧の異なるＤＣ信号として出力端子４２７から出力される。なお、高周波絶縁変圧装置４２３を非絶縁性の高周波変圧装置としてもよい。

【0058】

冷媒液滞留管１１０は、ＤＣ／ＡＣインバータ４２１及びＡＣ／ＤＣコンバータ４２２それぞれに設置されることが望ましい。

【0059】

このように本実施形態に係る冷却システム１，１ａ，１ｂは、図１４に示すようなＡＣ／ＤＣコンバータ４１０や、図１５に示すようなＤＣ／ＤＣコンバータ４２０を冷却することが可能となる。

【0060】

なお、本実施形態における冷却システム１は、図１４に示すＡＣ／ＤＣコンバータ４１０、及び、図１５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ４２０のうち、少なくとも一方を冷却すればよい。また、図１４に示すＡＣ／ＤＣコンバータ４１０、及び、図１５に示すＤＣ／ＤＣコンバータ４２０は、車載用を想定しているが、車載用に限らなくてもよい。

【0061】

本実施形態によれば、１つの冷却機構により、電力変換器４において発熱量の小さい発熱領域に対しては、小さい冷却容量で冷却し、発熱量の大きい発熱領域に対しては、大きい冷却容量で冷却することができる。これにより、適切な冷却を実現することができる。なお、近年、電力変換器４が小型化してきたことにより、電力変換器４の発熱量が小さくなってきた。それによって、本実施形態のように冷媒液Ｒによる電力変換器４の冷却が可能となった。

【0062】

また、本実施形態によれば、図７や、図８のように電力変換器４が複数台設置されている場合でも、それぞれの電力変換器４を同時に、かつ、適切冷却することが可能である。

【0063】

本実施形態において、新たに電力変換器４を接続し、冷媒液滞留管１１０を新たに配設した場合、管理装置５の入力装置５０４を介して、冷媒液滞留管１１０が新たに配設された旨の情報が管理装置５に入力されてもよい。そして、管理装置５は、冷媒液滞留管１１０が新たに配設されたことに伴う冷媒液冷却装置２の冷媒能力の増加、冷媒液調整装置３の吐出力の増加を実行させてもよい。電力変換器４が撤去された場合も同様である。

【0064】

本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、前記した実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明したすべての構成を有するものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0065】

また、本実施形態において冷媒液Ｒは、水や、その他の冷却用液体が使用可能である。

【0066】

また、前記した各構成、機能、記憶装置５０３等は、それらの一部、または、すべてを、例えば集積回路で設計すること等によりハードウェアで実現してもよい。また、図１３に示すように、前記した各構成、機能等は、ＣＰＵ５０２等のプロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、ＨＤに格納すること以外に、メモリ５０１や、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、又は、ＩＣ（Integrated Circuit）カードや、ＳＤ（Secure Digital）カード、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）等の記録媒体に格納することができる。
また、各実施形態において、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしもすべての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には、ほとんどすべての構成が相互に接続されていると考えてよい。

【符号の説明】

【0067】

１ 冷却システム
２ 冷媒液冷却装置
３ 冷媒液調整装置
４，４ａ〜４ｅ 電力変換器（冷却対象機器）
５ 管理装置
４０ 温度センサ（領域温度検知部、冷媒液温度検知部）
４１，４１ａ〜４１ｃ 高温用温度センサ（領域温度検知部）
４２，４２ａ〜４２ｃ 低温用温度センサ（領域温度検知部）
４３，４３ａ〜４３ｃ 冷媒液温度センサ（冷媒液温度検知部）
１００ 冷媒巡回管
１０１ 第１冷媒液供給管
１０２ 冷媒液回収管
１０３ 第２冷媒液供給管
１１０，１１０ａ〜１１０ｃ 冷媒液滞留管
１１１ 高温用冷媒液滞留管（配管経路）
１１２ 低温用冷媒液滞留管（配管経路）
１１３ 中温用冷媒液滞留管（配管経路）
１２０ 冷却用配管（冷却用配管）
１２１ 冷媒液導入口
１２２ 冷媒液排出口
１４１ 中間配管（第１冷媒液供給管）
２０１ フィン
２０２，２０２ａ，２０２ｂ 冷却ファン
２１１ 冷媒液冷却装置の入力口
２１２ 冷媒液冷却装置の出力口
３１１ 冷媒液調整装置の入力口
３１２ 冷媒液調整装置の出力口
４０１ 高温領域（発熱領域）
４０２ 低温領域（発熱領域）
４１０ ＡＣ／ＤＣコンバータ（第１ＡＣ／ＤＣコンバータ）
４２０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
４２１ ＤＣ／ＡＣインバータ
４２２ ＡＣ／ＤＣコンバータ（第２ＡＣ／ＤＣコンバータ）
４２３ 高周波絶縁変圧装置（高周波変圧装置）
４２４，４２５ ＡＣ側接続部（交流電力接続部）
Ｓ１０１ 領域温度取得（領域温度取得ステップ）
Ｓ１０３ 流量調節（流量制御ステップ）
Ｓ１０４ 風量調節（風量制御ステップ）
Ｓ２０１ 領域温度取得（冷媒液温度取得ステップ）
Ｓ２０３ 風量調節（風量制御ステップ）

【要約】

【課題】１つの冷却対象機器において異なる発熱領域を適切に冷却することを課題とする。
【解決手段】電力変換器４とは別に配設されている冷媒液調整装置３及び冷媒液冷却装置２を有するとともに、電力変換器４の発熱領域に、冷媒液冷却装置２で冷却された冷媒液Ｒを供給する冷媒液滞留管１１０を有し、冷媒液調整装置３は、冷媒液滞留管１１０への、冷媒液冷却装置２で冷却された冷媒液Ｒの供給量を制御し、冷媒液滞留管１１０は、複数に分岐し、電力変換器４における異なる発熱領域において、それぞれの発熱領域の発熱量に応じて、冷媒液Ｒが発熱領域近傍における滞留時間を確保するように配管経路が構成されるとともに、それぞれの発熱領域に直付け配設されることを特徴とする。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】