(57)【要約】      （修正有）【課題】冷媒の凍結を検知し，早期に電力変換用半導体素子の負荷を抑える制御を実現する。【解決手段】複数の電力変換用半導体素子１、受熱部材２、複数のヒートパイプ、複数の温度測定素子、複数の放熱フィン５を有する電力変換装置において、電力変換用半導体素子１が受熱部材２の片面に設置され、温度測定素子が電力変換用半導体素子表面または電力変換用半導体素子の設置面と同一の受熱部材面に取り付けられ、複数のヒートパイプが受熱部材の他方の面に取り付けられ、複数のヒートパイプの少なくとも一部は放熱部３を有し、複数のフィン５は上記複数のヒートパイプの放熱部３に取り付けられ、複数の温度測定素子の少なくとも一部により測定された温度と他の箇所に配置された少なくとも一部の温度測定素子により測定された温度との差を監視することで複数のヒートパイプに封入された冷媒の凍結を検知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電力変換用半導体素子、受熱部材、複数のヒートパイプ、複数の温度測定素子、複数の放熱フィンを有する電力変換装置において、
上記電力変換用半導体素子が上記受熱部材の片面に設置され、
上記温度測定素子が上記電力変換用半導体素子表面または上記電力変換用半導体素子の設置面と同一の受熱部材面に取り付けられ、
上記複数のヒートパイプが受熱部材の他方の面に取り付けられ、
上記複数のヒートパイプの少なくとも一部は放熱部を有し、
上記複数のフィンは上記複数のヒートパイプの放熱部に取り付けられ、
上記複数一部により測定された温度と、他の箇所に配置された一部の温度測定素子により測定された温度との差を監視することで上記複数のヒートパイプに封入された冷媒の凍結を検知することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１記載の電力変換装置において、
前記複数のヒートパイプまたは前記複数の放熱フィンに送風するための冷却用送風機を有し、
前記複数の温度測定素子の一部は、前記電力変換用半導体素子に囲まれた箇所に配置され、
前記複数の温度測定素子の一部は、前記電力変換用半導体素子に囲まれていない箇所、かつ前記冷却用送風機の送風方向に対して前記電力変換用半導体素子よりも風下となる箇所に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項２記載の電力変換装置において、
前記電力変換用半導体素子に囲まれた箇所に配置された前記温度測定素子の測定温度が、前記電力変換用半導体素子に囲まれていない箇所、かつ前記冷却用送風機の送風方向に対して前記電力変換用半導体素子よりも風下となる箇所に配置された他の前記温度測定素子の測定温度よりも大きくなる場合に、前記ヒートパイプ内の冷媒の凍結を検知することを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項１記載の電力変換装置において、
車両の走行により空気を取り入れる構造を有し、
前記取り入れられた空気が前記複数のヒートパイプまたは前記複数の放熱フィンに送風される構造を有し、
前記複数の温度測定素子の一部が車両進行方向に対して前方となる箇所に設置され、
前記複数の温度測定素子の一部が車両進行方向に対して後方となる箇所に設置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項４記載の電力変換装置において、
前記複数の温度測定素子の一部は、前記電力変換用半導体素子に囲まれた箇所に配置されていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５記載の電力変換装置において、
前記電力変換用半導体素子に囲まれた箇所に配置された前記温度測定素子の測定温度が、車両進行方向に対して前記電力変換用半導体素子よりも後方となる箇所に配置された他の前記温度測定素子の測定温度よりも大きくなる場合に、前記ヒートパイプ内の冷媒の凍結を検知することを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電力変換装置において，
請求項５記載の冷媒凍結検知方法を有する電力変換装置であって，
冷媒の凍結を検知したとき電力変換動作を停止することを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電力変換装置において，
請求項５記載の冷媒凍結検知方法を有する電力変換装置であって，
冷媒の凍結を検知したとき出力を低下させる動作を行うことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
複数の電力変換用半導体素子、受熱部材、複数のヒートパイプ、複数の温度測定素子、複数の放熱フィンを有し、
上記電力変換用半導体素子が上記受熱部材の片面に設置され、
上記温度測定素子が上記電力変換用半導体素子表面または上記電力変換用半導体素子の設置面と同一の受熱部材面に取り付けられ、
上記複数のヒートパイプが受熱部材の他方の面に取り付けられ、
上記複数のヒートパイプの少なくとも一部は放熱部を有し、
上記複数のフィンは上記複数のヒートパイプの放熱部に取り付けられ、
上記複数のヒートパイプの少なくとも一部には冷媒が封入されている電力変換装置の冷媒凍結の検知方法であって、
上記複数の温度測定素子の一部により測定された温度と他の箇所に配置された一部の温度測定素子により測定された温度との差を監視することで上記複数のヒートパイプに封入された冷媒の凍結を検知することを特徴とする冷媒凍結検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置一般に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両に搭載される電力変換装置は、鉄道用架線より入力される電力を複数の電力変換用半導体素子のスイッチング動作により電力変換を行い、車両用電動機の駆動制御を行うものであって、車両の床下等に設置される。また、電力変換装置は電力変換用半導体素子のスイッチング動作に伴う熱を損失として放出することから、素子の安定動作のために特許文献１に示されるようなヒートパイプ式冷却器を用いた電力変換用半導体素子冷却システムが開示されている。
【０００３】
ヒートパイプ式冷却器を図１に示す。ヒートパイプ式冷却器はヒートパイプ受熱部４が受熱部材２を介して電力変換用半導体素子１と熱的に接触するよう配置されており、ヒートパイプ受熱部４及びヒートパイプ放熱部３には冷媒６が封入されている。冷媒６にはハイドロフルオロカーボンなどのフッ素系化合物が広く利用されている。しかし、環境負荷の観点からフッ素系化合物は使用を制限され始めており、その代替冷媒として純水を使用するヒートパイプ式冷却器が開発・実用化されている。
【０００４】
また、冷媒として純水を使用した場合、氷点下環境では冷媒が凍結するという課題に対して、特許文献２に示すように、冷却器のヒートパイプ放熱部または放熱フィンまたは受熱部材の温度を測定することにより冷媒の凍結を検知する手法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−５０１６６
【特許文献２】特開２００８−２１１９５６
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献２における冷媒の凍結検知方法は図２に示すように、氷点下環境において冷媒６がヒートパイプ放熱部３先端付近で凍結した場合に凍結を検知が出来るものであるが、冷却体のベースまたはフィンの温度が所定値以下となる場合に、凍結状態と判断しているが、半導体素子の発生する熱の影響を受けて、冷却体のベースまたはフィンの温度が所定値以下とならず、凍結状態を検知できなかったり、凍結検知までに時間がかかる恐れがある。そのため、凍結状態を検知するに至るまでに、冷却が機能していない状態で電力変換装置に負荷が掛けられることで電力変換用半導体素子１が故障もしくはそれに準ずる過剰負荷をかけられる恐れがあった。
【０００７】
そこで、本発明は上記課題を解決するため、電力変換用半導体素子の冷却を行うヒートパイプ式冷却器について、より正確にヒートパイプ式冷却器の冷媒の凍結検知を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の電力変換装置では、複数の電力変換用半導体素子、受熱部材、複数のヒートパイプ、複数の温度測定素子、複数の放熱フィンを有する電力変換装置において、複数の電力変換用半導体素子は受熱部材の片面に設けられ、複数の温度測定素子は複数の電力変換用半導体素子の取付面と同一面上に設置され、複数のヒートパイプは受熱部材の他方の面に設けられ、複数のヒートパイプの少なくとも一部は放熱部を有し、複数の放熱フィンは複数のヒートパイプの放熱部に取り付けられる構造とし、異なる位置に配置された複数の温度測定素子の温度差を監視することで上記複数のヒートパイプに封入された冷媒の凍結を検知する。
【０００９】
上記複数の温度測定素子の配置場所における条件を説明する。温度測定素子の配置条件は次の２条件である。第１の条件はヒートパイプ内の冷媒が凍結していない条件下において電力変換装置を動作させた場合に電力変換用半導体素子の表面温度が最も高くなる場所もしくはその付近である。第２の条件はヒートパイプ内の冷媒が凍結している条件下において電力変換装置を動作させた場合に電力変換用半導体素子の表面温度が最も高くなる場所もしくはその付近である。前記条件を満たす２測定点もしくは前記条件を満たす複数の測定点に温度測定素子を配置する。
【００１０】
さらに、ヒートパイプ内に封入された冷媒の凍結の検知は前記２条件を満たす測定点に配置した上記温度測定素子により測定された温度差を用いる。温度差は冷媒の凍結有無によって、ヒートパイプ受熱部の冷媒の有無が変化し、そのため受熱部材及びヒートパイプ受熱部まわりの熱伝導経路が変換することによる。
【００１１】
凍結の検知を行った場合、上記複数の電力変換用半導体素子の内部温度が過剰とならないよう、上記電力変換装置を制御する処理を行う。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、より正確にヒートパイプ式冷却器の冷媒の凍結検知を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ヒートパイプ式冷却器の垂直方向断面図（通常時）
【図２】ヒートパイプ式冷却器の垂直方向断面図（冷媒凍結時）
【図３】電力変換装置ならびにヒートパイプ式冷却器の設置箇所
【図４（ａ）】本発明の一実施形態におけるヒートパイプ式冷却器の垂直方向断面図
【図４（ｂ）】本発明の一実施形態におけるヒートパイプ式冷却器の垂直方向断面図
【図５】本発明の一実施形態における電力変換装置の構成回路
【図６】本発明の一実施形態における電力変換用半導体素子の配置形態
【図７（ａ）】本発明で検知するべき状態（１）
【図７（ｂ）】本発明で検知するべき状態（２）
【図８】本発明の一実施形態における電力変換用半導体素子の配置と冷却用送風機による風向きの関係
【図９（ａ）】本発明の一実施形態における電力変換用半導体素子表面温度の測定結果（冷媒が未凍結時）
【図９（ｂ）】本発明の一実施形態における電力変換用半導体素子表面温度の測定結果（冷媒が凍結時）
【図１０】本発明の一実施形態における温度測定素子配置場所
【図１１】本発明の一実施形態における冷媒の凍結を検知した場合の電力変換装置の動作フローチャート
【図１２】本発明の他の実施形態における実施形態における電力変換装置の設置方法
【図１３】本発明の他の実施形態におけるヒートパイプ式冷却器の垂直方向断面図
【図１４】本発明の他の実施形態における電力変換用半導体素子および温度測定素子の配置箇所（車両走行時）
【図１５】本発明の他の実施形態における電力変換用半導体素子および温度測定素子の配置形態（車両停車時）
【図１６】本発明の他の実施形態における凍結を検知した場合の動作フローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施の形態を以下、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１５】
本発明の電力変換装置ならびにヒートパイプ式冷却器は図３に示すように鉄道用車両１２の床下等に設置され、車両駆動用の電動機（図示無し）へ供給する電力および周波数を制御することにより電動機の回転速度について制御を行う。ヒートパイプ式冷却器７は電力変換装置９内に組み込まれた構造を有し、図３において、電力変換装置９は車両１２に吊り下げられるように固定されている。また、ヒートパイプ式冷却器７近傍に冷却用送風機８を有する構造とし，強制的に送風を行うことで電力変換用半導体素子を冷却する。
【００１６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に本実施形態におけるヒートパイプ式冷却器の垂直方向断面図を示す。図４（ａ）及び図４（ｂ）において、アルミニウム合金等から成る受熱部材２の一方の面に電力変換用半導体素子１が取り付けられており、電力変換用半導体素子１の表面または電力変換用半導体素子１の設置面と同一の受熱部材面上に温度測定素子（図示無し）が配置されている。受熱部材２のもう一方の面にＵ字型のヒートパイプ受熱部４が埋め込まれており，ハンダ等で熱的に接触されている。ヒートパイプ受熱部４からはヒートパイプ放熱部３が立ち上がっており，ヒートパイプ放熱部３には放熱フィン５が取り付けられている。ヒートパイプ受熱部４及びヒートパイプ放熱部３には冷媒６が封入されている。風向き１００の方向へ図３で示された冷却用送風機８を用いて送風を行うことで，放熱フィン５から空気へ放熱が行われる。
【００１７】
図５に本実施形態における電力変換装置の構成回路を示す。電力変換装置はコンバータ部１０１及びインバータ部１０２より構成され，インバータ部１０２と接続された電動機１４の駆動制御を行う。架線１０よりパンタグラフ１１を介して交流電圧を集電し，変圧器１３を介して電力変換装置のコンバータ部１０１へ送電する。コンバータ部１０１では交流電圧を直流電圧へと変換しインバータ部１０２へ送電する。インバータ部１０２は直流電圧を交流電圧へ変換し電動機１４の駆動制御を行う。本実施形態ではコンバータ部電力変換用半導体素子１０３を取り付けたヒートパイプ式冷却器について述べる。
【００１８】
図６に電力変換用半導体素子の配置形態を示す。図５において示されるコンバータ部電力変換用半導体素子１０３は３つの電力変換用半導体素子を並列に設置することで構成される。電力変換用半導体素子１近傍には温度測定素子１５が配置される。これら電力変換用半導体素子および温度測定素子は受熱部材にネジ等（図示無し）で固定される。
【００１９】
次に電力変換用半導体素子を冷却する動作について図４（ａ）及び図４（ｂ）を用いて説明する。電力変換用半導体素子１が動作することで発生する熱はヒートパイプ受熱部４へ伝えられる。ヒートパイプ受熱部４及びヒートパイプ放熱部３には冷媒６として液体の純水が封入されている。電力変換用半導体素子１の熱により加熱された冷媒６は蒸発して気体となりヒートパイプ放熱部３へと達する。ヒートパイプ放熱部３で冷却された冷媒６は凝縮して液体へと戻り、重力に従ってヒートパイプ受熱部４へ戻る。このように、冷媒６の蒸発と凝縮を繰り返すことで冷却が行われる。
【００２０】
次に本発明で検知するべき状態について図７（ａ）および図７（ｂ）に示す。外気温が氷点下環境の場合、電力変換用半導体素子１を冷却する過程において冷媒６がヒートパイプ放熱部３にて凝縮により液体へと戻った後、凝固し固体となる。固体となった冷媒６はヒートパイプ放熱部３の内部表面に付着し離れなくなる。そのため、冷媒６はヒートパイプ受熱部４に戻れなくなり、受熱部４の熱抵抗が上昇することで，冷却効率が極端に低下する。本実施形態では、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すヒートパイプ放熱部３の先端において冷媒６が凝固した状態を検知する方法を説明する。
【００２１】
本実施形態の構造において、冷媒が液体時の場合と固体時の場合について電力変換用半導体素子表面の温度上昇値測定を実施して比較した。電力変換用半導体素子の配置と冷却用送風機による風向きの関係を図８に示す。また，図９（ａ）は冷媒が液体時（通常状態）の場合、図９（ｂ）は冷媒が固体時（冷媒凍結状態）の場合における各電力変換用半導体素子の温度分布である。図９（ａ）及び図９（ｂ）は電力変換用半導体素子の温度上昇値を円の大きさによって表現している。図９（ａ）及び図９（ｂ）は最小の温度上昇値を1として規格化しており，各円の位置は図８に示した電力変換用半導体素子の配置と対応している。つまり、図９（ａ）及び図９（ｂ）の上側から下側へ冷却風が流れる。以下、電力変換用半導体素子の配置位置を（Ｘ軸座標、Ｙ軸座標）で表すこととする。図９（ａ）及び図９（ｂ）を比較すると、冷媒が液体時と固体時では温度分布の傾向に差がある。冷媒が液体時は風下に配置された電力変換用半導体素子表面が最も高温となり，冷媒が凍結時は中心部に配置された電力変換用半導体素子表面が最も高温となる。図９（ａ）ではヒートパイプ受熱部内に冷媒が存在するため，ヒートパイプ放熱部及び放熱フィンによる放熱が支配的である。そのため，冷却風の温度上昇の影響が相対的に大きくなり，風上では電力変換用半導体素子の表面温度上昇値が最も小さく，風下に向かうにつれて電力変換用半導体素子の表面温度上昇値が大きくなる。対して，図９（ｂ）ではヒートパイプ受熱部内に冷媒が存在しないため，放熱フィンへの熱伝導効率が低下し，受熱部材及び受熱部材直近のヒートパイプ放熱部及び放熱フィンからの放熱が支配的となり，冷却風の影響が相対的に小さくなる。その結果，電力変換用半導体素子によって囲まれた位置に配置された、図９（ｂ）の座標（Ｘ，Ｙ）が（２，２）および（３，２）の電力変換用半導体素子ほど温度上昇値が高くなる。以上の理由により，冷媒が液体の場合と固体の場合において，電力変換用半導体素子の温度上昇分布に差が現れる。そのため，温度測定素子を（１）冷却風の風下，及び（２）電力変換用半導体素子に囲まれている中央部に配置し，温度関係を測定することで電力変換用半導体素子の温度監視とヒートパイプ内に封入された冷媒の凍結監視を同時に行うことが可能となり、さらには電力変換用半導体素子に過剰負荷がかけられる前に保護動作を取ることが可能となる。
【００２２】
図１０に本実施形態における温度測定素子配置場所を示す。前述のとおり，冷却器の風下に温度測定素子Ａ２００を設置し，電力変換用半導体素子によって囲まれている中央部に温度測定素子Ｂ２０１を配置する。これらの温度測定素子Ａ２００及び温度測定素子Ｂ２０１は素子取り付け面に固定される。また，温度測定素子Ａ２００により測定された温度をＴＡ，温度測定素子Ｂ２０１により測定された温度をＴＢとする。
【００２３】
図１１に本実施形態における、冷媒の凍結を検知した場合の電力変換装置の動作フローチャートを示す。まず、温度計測素子Ａ及びＢにおける温度ＴＡ，ＴＢを計測する。次に、ＴＡとＴＢの大小関係を判断する。ＴＡよりもＴＢの方が大きい場合には、ヒートパイプ内の冷媒が凍結していると判断して電力変換装置を停止させる。また、ＴＡよりもＴＢの方が小さい場合には、ヒートパイプ内の冷媒は凍結していないと判断して電力変換装置を通常動作させる。ただし、冷媒の凍結を検知判定となる温度関係はフローチャートに示したものだけではなく、たとえば「ＴＡとＴＢの差について絶対値をとったものがしきい値以上となった場合」でも良い。本実施形態では、上記方法にて冷媒の凝固を検知したとき、電力変換装置の動作を停止させ，電力変換用半導体素子にかかる負荷を抑える処理を行う。ただし，検知時における電力変換装置の動作は前記方法に限らず、たとえば「変換する直流電圧値を低下させる」，「電動機へ流す電流値を小さくする」、つまり、出力を低下させるなどの動作でも良い。
【００２４】
１つの温度測定素子の検出結果から閾値判断により、凍結検知を行う場合には、外気温や発熱素子の影響を受けて、正確に凍結を検知することが難しいが、上述したように、冷却風の風下及び電力変換用半導体素子に囲まれている中央部に温度測定素子を配置して、それらの温度の比較によって凍結を判断する方法によれば、二つの温度計測結果の相対関係による判断ができるため、外気温や発熱素子の影響を排除して、正確かつ速やかに凍結検知を行うことが可能となる。
【００２５】
また、本実施例では、中央部と風下部に温度測定素子を配置した例を説明したが、複数の温度測定素子の配置場所における条件としては次の２条件を満たしていれば他の配置場所であっても良い。第１の条件はヒートパイプ内の冷媒が凍結していない条件下において電力変換装置を動作させた場合に電力変換用半導体素子の表面温度が最も高くなる場所もしくはその付近である。第２の条件はヒートパイプ内の冷媒が凍結している条件下において電力変換装置を動作させた場合に電力変換用半導体素子の表面温度が最も高くなる場所もしくはその付近である。前記条件を満たす２測定点もしくは前記条件を満たす複数の測定点に温度測定素子を配置する。
【００２６】
以上、説明してきたように、本実施形態によれば電力変換用半導体素子の温度監視を行う一方で，ヒートパイプ内に封入された冷媒の凍結を検知し、電力変換装置に電力変換用半導体素子の故障を防止する動作を行わせることが出来る。ただし、本実施形態は図５に示すコンバータ部１０１のみに適応できるものではなく、インバータ部１０２にも適応できる。さらに、図５に示す回路構成を持つ機器にのみ適応できるものではなく、上記構造を有し、発熱する電力変換用半導体素子が並列に設置され、送風による風上および風下の関係がある構造をもつ電力変換装置において適応できる。
【実施例２】
【００２７】
本発明の第２の形態として，車両が走行することで空気を取り込む構造を有する電力変換装置の実施の形態を，以下図面を用いて説明する。本実施形態における電力変換装置の設置方法を図１２に示す。電力変換装置９は車両の床下等に設置され、電力変換装置９から突き出るようにして電力変換用半導体素子を冷却する冷却器７を有する構造を持つ。冷却器７は車両が走行することにより、走行方向に垂直な面より空気を取り入れる構造を有している。
【００２８】
図１及び図１３に本実施形態におけるヒートパイプ式冷却器の垂直方向断面図を示す。アルミニウム合金等からなる受熱部材２の片面には電力変換用半導体素子１が設置される。また、受熱部材２の他方の面にはＵ字型のヒートパイプ受熱部４が熱的に接触するよう埋め込まれている。ただし、ヒートパイプ受熱部４は必ずしもＵ字型である必要はない。ヒートパイプ受熱部４からヒートパイプ放熱部３が立ち上がっており、ヒートパイプ放熱部３には複数の放熱フィン５が取り付けられている。ヒートパイプ受熱部４およびヒートパイプ放熱部３には冷媒６が封入されている。車両の前進および後進に従い、空気の取り込み方向が異なるため、風向き１００は２方向ある。車両が前進する場合は風向き１００がＡ方向、車両が後進する場合は風向き１００がＢ方向になるものとする。なお、本実施形態において、ヒートパイプ式冷却器による冷却過程は第１の実施形態と同様である。
【００２９】
図１４に本実施形態における電力変換用半導体素子および温度測定素子の配置箇所を示す。なお、電力変換装置の構成回路およびヒートパイプ式冷却器の適応箇所については第一の実施形態と同様である。第一の実施形態により得られた温度分布より、車両が前進する場合は中央部の温度測定素子Ｃ２０２と風下に配置された温度測定素子Ｄ２０３によって測定された温度を比較することで凍結の検知を行うことができる。また、車両が後進する場合は中央部の温度測定素子Ｃ２０２と風下に配置された温度測定素子Ｅ２０４によって測定された温度を比較することで凍結の検知を行うことができる。前進および後進に限らず、温度測定素子Ｄ２０３と温度測定素子Ｅ２０４の温度関係を監視することで、温度分布の差異より凍結を検知することは可能であるが、冷媒の凍結時に最も温度の高くなる電力変換用半導体素子の温度測定を並行して行うため温度測定素子Ｃ２０２を導入した。よって、車両の走行により空気を取り込み、電力変換用半導体素子を冷却する方式においては、温度測定素子Ｃ２０２、温度測定素子Ｄ２０３、温度測定素子Ｅ２０４の３測定点に温度測定素子を配置することで、車両の前進および後進に関係なく凍結の検知を行うことができる。なお，温度測定素子Ｃ２０２により測定された温度をＴＣ，温度測定素子Ｄ２０３により測定された温度をＴＤ、温度測定素子Ｅ２０４により測定された温度をＴＥとする。
【００３０】
本発明の第２の形態において、図１５に車両が停止している場合を考慮した電力変換用半導体素子および温度測定素子の配置形態を示す。車両が停止している場合、車両進行方向および地面に対して垂直方向（矢印）からの風を乱雑に取り込むことを考慮する必要がある。そのため、図１４に示した温度測定素子に加えて自然対流の風下側に温度測定素子Ｆ２０５および温度測定素子Ｇ２０６を追加配置する。凍結の検知については温度測定素子Ｃ２０２によって測定された温度と、温度測定素子Ｄ２０３、温度測定素子Ｅ２０４、温度測定素子Ｆ２０５、温度測定素子Ｇ２０６、によって測定された各温度それぞれについて比較を行うことで実現できる。なお，温度測定素子Ｆ２０５により測定された温度をＴＦ，温度測定素子Ｇ２０６により測定された温度をＴＧとする。
【００３１】
本発明の第２の形態における、凍結を検知した場合の動作フローチャートを図１６に示す。本実施例では、まず、車両が前進している場合は、温度測定素子Ｃと温度測定素子Ｄの測定結果を比較して、ＴＤ＜ＴＣとなれば、冷媒が凍結していると判断する。車両が後進している場合は、温度測定素子Ｃと温度測定素子Ｅの測定結果を比較して、ＴＥ＜ＴＣとなれば、冷媒が凍結していると判断する。次に、車両が停止している場合に、温度測定素子Ｃと各温度測定素子の測定結果を比較して、ＴＦ，ＴＧ，ＴＥ，ＴＤのいずれかがＴＣよりも小さい場合に冷媒が凍結していると判断する。
本実施形態では、図１６に記載した方法にて冷媒の凍結を検知したとき、電力変換装置の動作を停止させ，電力変換用半導体素子にかかる負荷を抑える処理を行う。ただし、冷媒の凍結検知判定は図１６に示した方法に限るわけではなく、「ＴＣとＴＤ、ＴＥ、ＴＦ、ＴＧ各々の差の絶対値が、１つでもしきい値以上となった場合」でも良い。また、検知時における電力変換装置の動作は前記方法に限らず、「変換する直流電圧値を低下させる」「電動機へ流す電流値を小さくする」などの動作でも良い。
【００３２】
また、図１６に示すフローチャートでは、車両が停止している場合には、各温度測定素子と温度測定素子Ｃを比較する例を示したが、車両が停止している場合には、自然対流により下側から上側へ垂直上向きに風が流れるため、垂直上側に配置された温度測定素子と温度測定素子Ｃの測定結果を比較して、垂直上側に配置された温度測定素子の測定温度が、ＴＣよりも小さくなる場合に、冷媒が凍結していると判断しても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１，１０３  電力変換用半導体素子
２  受熱部材
３  ヒートパイプ放熱部
４  ヒートパイプ受熱部
５  放熱フィン
６  冷媒
７  冷却器
８  冷却用送風機
９  電力変換装置
１０  架線
１１  パンタグラフ
１２  車体
１３  変圧器
１４  電動機
１５  温度測定素子
１００  風向き
１０１  電力変換装置コンバータ部
１０２  電力変換装置インバータ部
２００  温度測定素子Ａ
２０１  温度測定素子Ｂ
２０２  温度測定素子Ｃ
２０３  温度測定素子Ｄ
２０４  温度測定素子Ｅ
２０５  温度測定素子Ｆ
２０６  温度測定素子Ｇ
【図１】
2014082819.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４（ａ）】
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【図４（ｂ）】
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【図５】
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【図６】
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【図７（ａ）】
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【図７（ｂ）】
2014082819.tif 000011
【図８】
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【図９（ａ）】
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【図９（ｂ）】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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