特許 6898532 電力変換装置

(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】6898532

(24)【登録日】2021年6月14日

(45)【発行日】2021年7月7日

(54)【発明の名称】電力変換装置

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/04 20060101AFI20210628BHJP

   H01L 25/07 20060101ALI20210628BHJP

   H01L 25/18 20060101ALI20210628BHJP

   H01L 23/473 20060101ALI20210628BHJP

   H05K 7/20 20060101ALI20210628BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/04 C

   H01L25/04 C

   H01L23/46 Z

   H05K7/20 M

【請求項の数】6

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2020-540360(P2020-540360)

(86)(22)【出願日】2019年10月9日

(86)【国際出願番号】JP2019039820

【審査請求日】2020年7月20日

(73)【特許権者】

【識別番号】501137636

【氏名又は名称】東芝三菱電機産業システム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】中林 重幸

(72)【発明者】

【氏名】村上 昇太郎

(72)【発明者】

【氏名】宇田川 育篤

【審査官】 遠藤 尊志

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−３４０３９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平５−１５１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平７−８７７４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平８−２８７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−３３２２４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／００− ７／９８

Ｈ０１Ｌ ２５／００−２５／１６

Ｈ０１Ｌ ２３／３４−２３／４６

Ｈ０５Ｋ ７／２０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１のモジュールを搭載する第１ステージと、
前記第１ステージ上に積層され、第２のモジュールを搭載する第２ステージと、
前記第１および第２のモジュールに冷媒を循環させるための冷媒循環回路とを備え、
前記冷媒循環回路は、
前記第１ステージに配設され、前記第１のモジュールに前記冷媒を通流させるための第１の冷却配管と、
前記第２ステージに配設され、前記第２のモジュールに前記冷媒を通流させるための第２の冷却配管と、
前記第１の冷却配管の開口端に設けられた第１の接続部材と、
前記第２の冷却配管の開口端に設けられた第２の接続部材と、
前記第１の接続部材と前記第２の接続部材とを接続するための接続配管と、
前記接続配管の第１の端部を前記第１の接続部材に結合する第１のカプラと、
前記接続配管の第２の端部を前記第２の接続部材に結合する第２のカプラとを含む、電力変換装置。

【請求項2】

前記第１のカプラは、
前記第１の接続部材に設けられた第１のソケットと、
前記接続配管の前記第１の端部に設けられ、前記第１のソケットと結合可能に構成された第１のプラグとを有し、
前記第２のカプラは、
前記第２の接続部材に設けられた第２のソケットと、
前記接続配管の前記第２の端部に設けられ、前記第２のソケットと結合可能に構成された第２のプラグとを有する、請求項１に記載の電力変換装置。

【請求項3】

前記第１および第２のカプラの各々は、ワンタッチカプラである、請求項２に記載の電力変換装置。

【請求項4】

前記第１および第２の冷却配管の各々は、
直線部と、
前記直線部と前記開口端との間に位置し、前記直線部に対して折り曲げられた曲げ部とを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項5】

前記接続配管は、前記第１の端部および前記第２の端部の間に配された絶縁配管を有し、前記絶縁配管は、湾曲部を有する、請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

【請求項6】

前記接続配管は、前記第１の端部および前記第２の端部の間に配された絶縁配管を有し、
前記第１および第２のプラグの各々は、前記絶縁配管との接続部分の外周面に外側に凸の曲面形状を有する、請求項２または３に記載の電力変換装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、電力変換装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２０１９−２２３０９号公報（特許文献１）には、水冷式のサイリスタバルブを有する電力変換装置が開示される。特許文献１に記載されるサイリスタバルブは、直列接続された複数のサイリスタを有する。特許文献１では、サイリスタバルブの冷却水配管系統として、複数のサイリスタに共通に接続される冷却配管を配設し、冷却配管を経由して複数のサイリスタおよび冷却装置の間に冷却水を循環させる構成が示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９−２２３０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

サイリスタバルブは、一般的に、複数のサイリスタモジュールが搭載されたステージを上下方向に積み上げることによって構成される。そのため、サイリスタバルブを設置または交換する作業においては、複数のステージを積み上げた状態で冷却配管を配設する必要があり、煩雑で時間のかかる作業が必要であった。

【0005】

本開示では、設置および交換における作業の効率化を可能とする電力変換装置が提供される。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示に従うと、電力変換装置は、第１のモジュールを搭載する第１ステージと、第１ステージ上に積層され、第２のモジュールを搭載する第２ステージと、第１および第２のモジュールに冷媒を循環させるための冷媒循環回路とを備える。冷媒循環回路は、第１ステージに配設され、第１のモジュールに冷媒を通流させるための第１の冷却配管と、第２ステージに配設され、第２のモジュールに冷媒を通流させるための第２の冷却配管と、第１の冷却配管の開口端に設けられた第１の接続部材と、第２の冷却配管の開口端に設けられた第２の接続部材と、第１の接続部材と第２の接続部材とを接続するための接続配管と、接続配管の第１の端部を第１の接続部材に結合する第１のカプラと、接続配管の第２の端部を第２の接続部材に結合する第２のカプラとを含む。

【発明の効果】

【0007】

本開示の電力変換装置によれば、設置および交換における作業を効率化できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の実施の形態に従う電力変換装置の主回路構成図である。

【図2】図１に示したサイリスタバルブの構成例を示す図である。

【図3】図２に示したサイリスタモジュールの構成例を示す図である。

【図4】サイリスタバルブの正面図である。

【図5】サイリスタバルブの上面図である。

【図6】冷却回路における冷却水の流れを説明するための図である。

【図7】比較例に係る接続配管の構成を示す図である。

【図8】本実施の形態に係る接続配管の構成例を示す図である。

【図9】図８に示した接続配管の断面図である。

【図10】サイリスタバルブのうち冷却配管、接続部材および接続配管を抽出して示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、以下では図中の同一または相当部分には同一符号を付してその説明は原則的には繰返さないものとする。

【0010】

図１は、この発明の実施の形態に従う電力変換装置の主回路構成図である。本実施の形態に従う電力変換装置５は、交流電力および直流電力の間で電力変換を行なうように構成される。図１の例では、電力変換装置５は、三相ブリッジ整流器であり、三相交流電源ＡＰから供給される三相交流電力を直流電力に変換して直流回路ＤＣに出力するように構成される。

【0011】

図１を参照して、本実施の形態に従う電力変換装置５は、複数のサイリスタバルブ１と、ゲートドライバ３と、制御盤４とを備える。

【0012】

サイリスタバルブ１は、電力変換のための整流器の一種であり、複数のスイッチング素子を組み合わせた構成を有する。スイッチング素子としては、高電圧および大容量のサイリスタが用いられる。

【0013】

ゲートドライバ３は、サイリスタバルブ１に含まれる複数のサイリスタを駆動するためのゲートパルスを発生する。制御盤４は、ゲートドライバ３と各種信号を遣り取りすることにより、サイリスタバルブ１による電力変換を制御する。

【0014】

図２は、図１に示したサイリスタバルブ１の構成例を示す図である。図２を参照して、サイリスタバルブ１は、複数のサイリスタモジュール２を直列に接続して構成される。図３は、図２に示したサイリスタモジュール２の構成例を示す図である。

【0015】

図３を参照して、サイリスタモジュール２は、直列接続された複数のサイリスタＴＨ１〜ＴＨＮと、複数のサイリスタＴＨ１〜ＴＨＮにそれぞれ並列に接続された複数のスナバ回路Ｓ１〜ＳＮとを有する。以下、複数のサイリスタＴＨ１〜ＴＨＮをサイリスタＴＨと総称し、複数のスナバ回路Ｓ１〜ＳＮをスナバ回路Ｓと総称することがある。

【0016】

複数のサイリスタＴＨ１〜ＴＨＮの各々には、例えば光信号（ゲートパルス）により駆動される光トリガサイリスタを用いることができる。各サイリスタＴＨは、ゲートドライバ３から与えられるゲートパルスに応じて点弧（オン）／消弧（オフ）が制御される。複数のサイリスタＴＨ１〜ＴＨＮが駆動されることにより、三相交流電力を直流電力に変換することができる。

【0017】

複数のスナバ回路Ｓ１〜ＳＮの各々は、コンデンサＣ１および抵抗Ｒ１の直列回路を有する。複数のスナバ回路Ｓは、サイリスタモジュール２の２端子間に加わる交流電圧成分を均一に分圧するとともに、対応するサイリスタＴＨのターンオンおよびターンオフ時に発生するスパイク状の高電圧を抑制することにより、サイリスタＴＨの損傷を防止する。

【0018】

ゲートドライバ３は、制御盤４から与えられる各種信号および複数のサイリスタＴＨへの電圧の印加状態などに基づいて、ゲートパルスを生成する。ゲートドライバ３は、生成したゲートパルスを所定のタイミングで各サイリスタＴＨに出力することによって、各サイリスタＴＨの駆動を制御する。また、ゲートドライバ３は、各サイリスタＴＨへの電圧の印加状態に基づいて、各サイリスタＴＨの故障等を検出することができる。

【0019】

制御盤４は、複数のサイリスタＴＨ１〜ＴＨＮを駆動する位相（タイミング）を決定する処理を実行する。制御盤４は、決定された位相を示す信号をゲートドライバ３に送信する。

【0020】

サイリスタモジュール２は、ヒートシンクＨＳをさらに有する。ヒートシンクＨＳには、サイリスタＴＨおよびスナバ回路Ｓ等の発熱部品を冷却するための冷媒が流れる冷媒流路が形成されている。ヒートシンクＨＳには、冷媒流路に冷媒を導入するための導入管６および、冷媒流路から冷媒を導出するための導出管７が接続される。冷媒には、空気、冷却水（純水）、代替フロン等が用いられる。本実施の形態では冷却水が用いられる。

【0021】

図２に示すように、導入管６および導出管７は、サイリスタバルブ１を構成する複数のサイリスタモジュール２に対して共通に設けられる。導入管６の上流端および導出管７の下流端は、冷却装置８に接続される。冷媒（冷却水）は、導入管６および導出管７を介して冷却装置８と複数のサイリスタモジュール２との間を循環する。

【0022】

具体的には、冷却装置８は、熱交換器を含み、熱交換により冷却した冷却水を導入管６に送り出す。図２中の矢印は、冷却水の通流方向を示している。導入管６に送り出された冷却水は、各サイリスタモジュール２のヒートシンクＨＳ内に導入される。ヒートシンクＨＳに形成された冷媒流路に冷却水が流れることにより、各サイリスタモジュール２のサイリスタＴＨおよびスナバ回路ＳＮが冷却される。各サイリスタモジュール２を冷却した後の冷却水は、冷媒流路から導出管７へ送られる。冷却水は、導出管７を経由して冷却装置８に戻されると、熱交換によって冷却された後、再び導入管６に戻される。なお、図示は省略するが、導入管６または導出管７には、冷却装置８、導入管６、ヒートシンクＨＳおよび導出管７からなる冷媒循環回路に冷却水を循環させるためのポンプが設けられている。

【0023】

次に、図２に示したサイリスタバルブ１の構成例について説明する。
図４は、サイリスタバルブ１の正面図である。図５は、サイリスタバルブ１の上面図である。以下の説明において、左右方向（または横方向）をＸ方向とし、前後方向をＹ方向として、上下方向（または縦方向）をＺ方向とする。

【0024】

本実施の形態に係るサイリスタバルブ１は、複数のサイリスタモジュール２が搭載されたステージを上下方向（Ｚ方向）に積み上げることによって構成される。図４には、複数のステージのうち、土台となる絶縁架台１００上に積層された第１ステージ１１０および第２ステージ１２０が代表的に示されている。

【0025】

第１ステージ１１０は、絶縁架台１１２と、絶縁架台１１２上にＸ方向に並べて配置された複数（例えば４個）のサイリスタモジュール２とを有する。絶縁架台１１２は、絶縁支柱１５０によって絶縁架台１００と絶縁されている。

【0026】

第２ステージ１２０は、絶縁架台１２２と、絶縁架台１２２上にＸ方向に並べて配置された複数（例えば４個）のサイリスタモジュール２とを有する。絶縁架台１２２は、絶縁支柱１５０によって絶縁架台１１２と絶縁されている。

【0027】

図２で説明したように、第１ステージ１１０に搭載される４個のサイリスタモジュール２および第２ステージ１２０に搭載される４個のサイリスタモジュール２は、電気的に直列に接続されている。

【0028】

サイリスタバルブ１は、複数のサイリスタモジュール２の冷却回路として、冷却配管１５，２５，３１，３２、接続部材１０，２０および、接続配管４０Ａ，４０Ｂを有する。

【0029】

冷却配管３１，３２は、各サイリスタモジュール２に接続される。具体的には、冷却配管３１は、一方端がサイリスタモジュール２のヒートシンクＨＳ（図２参照）に接続され、他方端が冷却配管１５に接続される。冷却配管３２は、一方端がサイリスタモジュール２のヒートシンクＨＳに接続され、他方端が冷却配管２５に接続される。冷却配管３１は、ヒートシンクＨＳ内の冷媒流路に冷却水を導入するための導入管６（図２参照）の一部分を構成する。冷却配管３２は、ヒートシンクＨＳ内の冷媒流路から冷却水を導出するための導出管７（図２参照）の一部分を構成する。

【0030】

第１ステージ１１０において、４個のサイリスタモジュール２にそれぞれ対応する４本の冷却配管３１は、冷却配管１５に共通に接続される。冷却配管１５は、横方向（Ｘ方向）に延在する。冷却配管１５は、一方端が閉じており、他方端が開口部となっている。当該開口部には接続部材１０が設けられている。

【0031】

さらに第１ステージ１１０において、４個のサイリスタモジュール２にそれぞれ対応する４本の冷却配管３２は、冷却配管２５に共通に接続される。冷却配管２５は、横方向（Ｘ方向）に延在する。冷却配管２５は、一方端が閉じており、他方端が開口部となっている。当該開口部には接続部材２０が設けられている。冷却配管１５および冷却配管２５は、少なくとも１つの支持部材５０によって絶縁架台１１２上に支持されている。第１ステージ１１０の冷却配管１５，２５は「第１の冷却配管」の一実施例に対応する。

【0032】

第２ステージ１２０においても、第１ステージ１１０と同様に、４個のサイリスタモジュール２にそれぞれ対応する４本の冷却配管３１は、冷却配管１５に共通に接続される。４個のサイリスタモジュール２にそれぞれ対応する４本の冷却配管３２は、冷却配管２５に共通に接続される。冷却配管１５の他方端の開口部には接続部材１０が設けられている。冷却配管２５の他方端の開口部には接続部材２０が設けられている。冷却配管１５および冷却配管２５は、少なくとも１つの支持部材５０によって絶縁架台１２２上に支持されている。第２ステージ１２０の冷却配管１５，２５は「第２の冷却配管」の一実施例に対応する。

【0033】

接続部材１０は、隣接するステージ間で冷却配管１５を互いに接続するための部材である。ただし、第１ステージ１１０では、接続部材１０は、冷却配管１５を、第２ステージ１２０の冷却配管１５に接続するとともに、冷却装置８との接続配管（図示せず）に接続するために用いられる。

【0034】

接続部材２０は、隣接するステージ間で冷却配管２５を互いに接続するための部材である。ただし、第１ステージ１１０では、接続部材２０は、冷却配管２５を、第２ステージ１２０の冷却配管２５に接続するとともに、冷却装置８との接続配管（図示せず）に接続するために用いられる。第１ステージ１１０の接続部材１０，２０は「第１の接続部材」の一実施例に対応し、第２ステージ１２０の接続部材１０，２０は「第２の接続部材」の一実施例に対応する。

【0035】

接続配管４０Ａは、第１ステージ１１０の接続部材１０と、第２ステージ１２０の接続部材１０との間に接続される。図４に示すように、接続配管４０Ａは、Ｚ方向における第１の端部が第１ステージ１１０の接続部材１０に接続され、第２の端部が第２ステージ１２０の接続部材１０に接続される。

【0036】

接続配管４０Ｂは、第１ステージ１１０の接続部材２０と、第２ステージ１２０の接続部材２０との間に接続される。図４に示すように、接続配管４０Ｂは、Ｚ方向における第１の端部が第１ステージ１１０の接続部材２０に接続され、第２の端部が第２ステージ１２０の接続部材２０に接続される。

【0037】

以上説明した構成において、第１ステージ１１０の冷却配管１５，３１および接続部材１０、接続配管４０Ａ、ならびに第２ステージ１２０の冷却配管１５，３１および接続部材１０は、図２に示した導入管６の一部分を構成する。第１ステージ１１０の冷却配管２５，３２および接続部材２０、接続配管４０Ｂ、ならびに第２ステージ１２０の冷却配管２５，３２および接続部材２０は、図２に示した導出管７の一部分を構成する。

【0038】

図６は、冷却回路における冷却水の流れを説明するための図である。図６には、サイリスタバルブ１の斜視図が示される。図中の矢印は冷却水の流れる方向を示す。

【0039】

図６を参照して、接続部材１０は、上下方向（Ｚ方向）に延びる管状部１３と、管状部１３の両端に設けられた接続部１１，１２とを有する。第１ステージ１１０において、接続部材１０は、接続部１１が接続配管４０Ａの第１の端部に接続され、接続部１２が冷却装置８との接続配管（図示せず）の端部に接続される。第２ステージ１２０において、接続部材１０は、接続部１１が第３ステージとの接続配管（図示せず）の第１の端部に接続され、接続部１２が接続配管４０Ａの第２の端部に接続される。

【0040】

接続部材２０は、上下方向（Ｚ方向）に延びる管状部２３と、管状部２３の両端に設けられた接続部２１，２２とを有する。第１ステージ１１０において、接続部材２０は、接続部２１が接続配管４０Ｂの第１の端部に接続され、接続部２２が冷却装置８との接続配管（図示せず）の端部に接続される。第２ステージ１２０において、接続部材２０は、接続部２１が第３ステージとの接続配管（図示せず）の第１の端部に接続され、接続部２２が接続配管４０Ｂの第２の端部に接続される。

【0041】

第１ステージ１１０において、接続部材１０は、図示しない接続配管を介して、冷却装置８により冷却された冷却水を受ける。冷却水は、接続部材１０から第１ステージ１１０の冷却配管１５内に導入されるとともに、接続配管４０Ａ内に導入される。第１ステージ１１０の冷却配管１５内に導入された冷却水は、冷却配管３１を経由して、各サイリスタモジュール２のヒートシンクＨＳ内に導入される。これにより、第１ステージ１１０の４個のサイリスタモジュール２が冷却される。冷却後の冷却水は、各サイリスタモジュール２のヒートシンクＨＳから冷却配管３２を経由して冷却配管２５内に導出される。冷却配管２５に導出された冷却水は、接続部材２０を経由して図示しない接続配管に送り出される。

【0042】

これに対して、接続部材１０から接続配管４０Ａ内に導入された冷却水は、第２ステージ１２０の接続部材１０に導かれる。第２ステージ１２０において、冷却水は、接続部材１０を経由して冷却配管１５内に導入される。第２ステージ１２０の冷却配管１５内に導入された冷却水は、冷却配管３１を経由して、各サイリスタモジュール２のヒートシンクＨＳ内に導入される。これにより、第２ステージ１２０の４個のサイリスタモジュール２が冷却される。冷却後の冷却水は、各サイリスタモジュール２のヒートシンクＨＳから冷却配管３２を経由して冷却配管２５内に導出される。冷却配管２５に導出された冷却水は、接続部材２０を経由して接続配管４０Ｂに送り出される。接続配管４０Ｂに送り出された冷却水は、第１ステージ１１０の接続部材２０において第１ステージ１１０からの冷却水と合流された後、図示しない接続配管に送り出される。これにより、冷却後の冷却水は冷却装置８に戻され、冷却される。

【0043】

このように複数のステージをタワー状に積層して構成されたサイリスタバルブ１においては、ステージごとに配設された冷却配管１５，２５を、接続部材１０，２０および接続配管４０Ａ，４０Ｂによって互いに接続することにより、サイリスタバルブ１を構成する複数のサイリスタモジュール２と冷却装置８との間に冷媒循環回路（図２参照）を形成することができる。

【0044】

その一方で、上記サイリスタバルブ１を新たに設置または交換する場面においては、ステージを積み上げる工程と、積み上げられたステージ間に接続配管４０Ａ，４０Ｂを配設する工程とを実施する必要が生じる。

【0045】

ここで、接続配管４０Ａ，４０Ｂの各々に、図７に示される比較例に係る接続配管４００を適用する場合を考える。図７を参照して、比較例に係る接続配管４００は、直線状に延びる絶縁配管４０５と、継手４０３，４０４と、フランジ４０１，４０２とを有する。継手４０３は絶縁配管４０５の一方端部に接続され、継手４０４は絶縁配管４０５の他方端部に接続される。フランジ４０１は継手４０３に接続され、フランジ４０２が継手４０４に接続される。

【0046】

積み上げられたステージ間に接続配管４０Ａを配設する場合には、比較例に係る接続配管４００のフランジ４０１を、環状のパッキンを介して第２ステージ１２０の接続部材１０の接続部１２に設けられたフランジに接合させ、パッキンを介して対向する２つのフランジをボルトおよびナットにより締結する。同様に、接続配管４００のフランジ４０２を、環状のパッキンを介して第１ステージ１１０の接続部材１０の接続部１１に設けられたフランジに接合させ、パッキンを介して対向する２つのフランジをボルトおよびナットにより締結する。

【0047】

さらに、ステージ間に接続配管４０Ｂを配設する場合には、接続配管４００のフランジ４０１を、環状のパッキンを介して第２ステージ１２０の接続部材２０の接続部２２に設けられたフランジに接合させ、パッキンを介して対向する２つのフランジをボルトおよびナットにより締結する。同様に、接続配管４００のフランジ４０２を、環状のパッキンを介して第１ステージ１１０の接続部材２０の接続部２１に設けられたフランジに接合させ、パッキンを介して対向する２つのフランジをボルトおよびナットにより締結する。

【0048】

このように接続配管４０Ａ，４０Ｂに比較例に係る接続配管４００を適用した場合には、ステージを積み上げる工程を実施した後に、各接続配管４００の両端のフランジ４０１，４０１を接続部１１，１２に設けられたフランジにそれぞれボルト締結することによって、隣接するステージ間に接続配管４０Ａ，４０Ｂが配設される。そのため、サイリスタバルブ１を構成するステージ数が増えるに従って、接続配管４０Ａ，４０Ｂを配設するための作業工数が増えることになり、サイリスタバルブ１の組立コストが増大することが懸念される。

【0049】

そこで、本実施の形態においては、接続配管４０Ａ，４０Ｂに、図８に示される接続配管４０を適用する。図８に示す接続配管４０は、接続部材１０，２０との接続にカプラを使用するように構成される。好適には、接続配管４０は、接続部材１０，２０との接続にワンタッチカプラを使用することができる。

【0050】

具体的には、図８を参照して、本実施の形態に係る接続配管４０は、絶縁配管４３と、プラグ４１，４２とを有する。絶縁配管４３は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステルおよびテフロン（登録商標）などにより形成されている。絶縁配管４３には湾曲部４３０が形成されている。

【0051】

プラグ４１は絶縁配管４３の第１の端部に接続され、プラグ４２は絶縁配管４３の第２の端部に接続される。プラグ４１，４２は、ステンレスなどにより形成される。プラグ４１，４２の外周面には、接続部材１０，２０の接続部１１，１２，２１，２２の内周面にとの間をシールする環状のシール部材としてのＯリングが設けられている。

【0052】

図９は、図８に示した接続配管４０の断面図である。図９には、プラグ４１および絶縁配管４３の一部分の断面が示されている。

【0053】

図９に示すように、プラグ４１と絶縁配管４３との連結部分４４においては、絶縁配管４３がプラグ４１の外周面４６を覆っている。そのため、プラグ４１の端部において絶縁配管４３の内周面とプラグ４１の外周面との間に電界が集中する可能性がある。本実施の形態では、電界集中を抑制するために、プラグ４１の外周面４６を外側に凸の曲面形状とする。

【0054】

図１０は、サイリスタバルブ１のうち冷却配管１５、接続部材１０および接続配管４０Ａを抽出して示す斜視図である。

【0055】

図１０を参照して、接続部材１０の接続部１１，１２には、ソケット１１Ｐ，１２Ｐがそれぞれ設けられている。ソケット１１Ｐ，１２Ｐは、接続配管４０のプラグ４１，４２と結合可能に構成される。ソケット１２Ｐおよびプラグ４１はカプラＣＰ１を構成する。ソケット１１Ｐおよびプラグ４２はカプラＣＰ２を構成する。カプラＣＰ１は「第１のカプラ」の一実施例に対応し、カプラＣＰ２は「第２のカプラ」の一実施例に対応する。

【0056】

第１ステージ１１０および第２ステージ１２０の間に接続配管４０Ａを配設する場合には、接続配管４０のプラグ４１を第２ステージ１２０の接続部材１０のソケット１２Ｐに結合するとともに、接続配管４０のプラグ４２を第１ステージ１１０の接続部材１０のソケット１１Ｐに結合する。図示は省略するが、第１ステージ１１０および第２ステージ１２０の間に接続配管４０Ｂを配設する場合には、接続配管４０のプラグ４１を第２ステージ１２０の接続部材２０の接続部２１に設けられたソケット２１Ｐに結合するとともに、接続配管４０のプラグ４２を第１ステージ１１０の接続部材２０の接続部２２に設けられたソケット２２Ｐに結合する。

【0057】

例えば、第１ステージ１１０上に第２ステージ１２０を積み上げる工程を実施するときには、第２ステージ１２０を積み上げるための準備作業として、第２ステージ１２０の接続部材１０のソケット１２Ｐおよび接続部材２０のソケット２２Ｐの各々に対して、接続配管４０のプラグ４１を結合する。次に、接続配管４０が接続された第２ステージ１２０を、第１ステージ１１０上に積み上げる。次に、第２ステージ１２０を積み上げた状態で、第１ステージ１１０の接続部材１０のソケット１１Ｐおよび接続部材２０のソケット２１Ｐの各々に対して接続配管４０のプラグ４２を結合する。

【0058】

特に、カプラＣＰ１，ＣＰ２にワンタッチカプラを適用した場合には、作業者は、接続配管４０Ａ，４０Ｂを容易に配設することができる。その結果、ステージを積み上げる工程に並行して、接続配管４０Ａ，４０Ｂを配設する工程を実施することが可能となる。これによると、サイリスタバルブ１を構成するステージが増えることによる作業工数の増加を抑制することができる。

【0059】

ここで、図８で説明したように、本実施の形態に係る接続配管４０においては、絶縁配管４３に湾曲部４３０が形成されている。これによると、接続配管４０Ａ，４０Ｂを配設した状態において、隣接するステージ間の沿面距離を増加させることができる。

【0060】

さらに、絶縁配管４３に湾曲部４３０を設けたことにより、絶縁配管４３に撓みを持たせることができる。図１０の例では、接続配管４０のプラグ４１と接続部材１０のソケット１２Ｐとを結合するときには、ソケット１２Ｐの内周面とプラグ４１の外周面との間をシールするために、ソケット１２Ｐに対して水平方向（Ｚ方向に相当）にプラグ４１を挿入する必要がある。同様に、接続配管４０のプラグ４２と接続部材１０のソケット１１Ｐとを結合するときには、ソケット１１Ｐに対して水平方向（Ｚ方向に相当）にプラグ４２を挿入する必要がある。

【0061】

本実施の形態では、絶縁配管４３に撓みを持たせているため、第１ステージ１１０の接続部材１０のソケット１１Ｐと、第２ステージ１２０の接続部材１０のソケット１２Ｐとの間に組立誤差に基づく位置ずれが生じていても、作業者は、絶縁配管４３を変形させることによって、ソケット１１Ｐ，１２Ｐに対してプラグ４１，４２をそれぞれ、水平方向に挿入することができる。

【0062】

さらに、本実施の形態においては、各ステージの接続部材１０においても、隣接するステージ間におけるソケット１１Ｐ，１２Ｐの位置ずれを許容するように、冷却配管１５に曲げ部１６を形成する。具体的には、冷却配管１５は、Ｙ方向に延びる直線部１７と、直線部１７に対して折り曲げられた曲げ部１６とを有する。曲げ部１６は、冷却配管１５の開口端と、支持部材５０と接触する支持部分との間に位置する。図１０の例では、曲げ部１６は、直線部１７の延びる方向（Ｙ方向）と交差する方向（Ｘ方向）に折り曲げられている。

【0063】

このような構成とすることにより、曲げ部１６を介して接続部材１０を直線部１７に対して変位させることができる。例えば、図１０中に矢印Ａ１に示すように、接続部材１０を水平方向（Ｘ方向）に変位させることができる。また、図１０中に矢印Ａ２に示すように、接続部材１０を垂直方向（Ｚ方向）に変位させることができる。なお、各方向における接続部材１０の変位量は、冷却配管１５の剛性、曲げ部１６の曲率半径、接続部材１０から曲げ部１６までの距離などに依存する。

【0064】

これによると、接続配管４０のプラグ４１，４２を接続部材１０のソケット１１Ｐ，１２Ｐにそれぞれ結合するときには、作業者は、ソケット１１Ｐ，１２Ｐの位置および傾きなどを調整することができる。したがって、第１ステージ１１０の接続部材１０のソケット１１Ｐと、第２ステージ１２０の接続部材１０のソケット１２Ｐとの間に組立誤差に基づく位置ずれが生じていても、接続配管４０のプラグ４１，４２を、ソケット１１Ｐ，１２Ｐに対して水平方向に挿入することができる。この結果、作業工数を増やすことなく、接続配管４０と接続部材１０とを確実に結合させることができる。

【0065】

なお、図示は省略するが、冷却配管２５においても、冷却配管１５と同様に、折り曲げ部が形成されている。したがって、接続配管４０と接続部材２０とを確実に結合させることができる。

【0066】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0067】

１ サイリスタバルブ、２ サイリスタモジュール、３ ゲートドライバ、４ 制御盤、５ 電力変換装置、６ 導入管、７ 導出管、８ 冷却装置、１０，２０ 接続部材、１１，１２，２１，２２ 接続部、１１Ｐ，１２Ｐ ソケット、１３，２３ 管状部、１６ 曲げ部、１７ 直線部、４０，４０Ａ，４０Ｂ，４００ 接続配管、４１，４２ プラグ、４３，４０５ 絶縁配管、４４ 連結部分、４６ 外周面、５０ 支持部材、１００，１１２，１２２ 絶縁架台、１１０ 第１ステージ、１２０ 第２ステージ、４０１，４０２ フランジ、４０３，４０４ 継手、４３０ 湾曲部、ＣＰ１，ＣＰ２ カプラ、ＨＳ ヒートシンク、Ｓ１〜ＳＮ スナバ回路、ＴＨ１〜ＴＨＮ サイリスタ。

【要約】

電力変換装置は、第１のモジュールを搭載する第１ステージ（１１０）と、第１ステージ（１１０）上に積層され、第２のモジュールを搭載する第２ステージ（１２０）と、第１および第２のモジュールに冷媒を循環させるための冷媒循環回路とを備える。冷媒循環回路は、第１ステージ（１１０）に配設される第１の冷却配管（１５）と、第２ステージ（１２０）に配設される第２の冷却配管（１５）と、第１の冷却配管（１５）の開口端に設けられた第１の接続部材（１０）と、第２の冷却配管（１５）の開口端に設けられた第２の接続部材（１０）と、第１の接続部材（１０）と第２の接続部材（１０）とを接続するための接続配管（４０）と、接続配管（４０）の第１の端部を第１の接続部材（１０）に結合する第１のカプラ（ＣＰ１）と、接続配管（４０）の第２の端部を第２の接続部材（１０）に結合する第２のカプラ（ＣＰ２）とを含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】