(57)【要約】【課題】設置スペースをさほど必要とせずに、エネルギー効率を高めることができる冷却システムを提供する。【解決手段】冷却システム１は、直流バスＢ１に接続されたインバータＥ１から出力される電流の高周波成分の除去に用いられるフィルタを冷却するものであって、フィルタから発せられる熱で冷媒を加熱することにより、フィルタとの間で熱交換を行う熱交換装置１０と、熱交換装置１０に冷媒を供給するとともに、熱交換装置１０から回収される冷媒を用いて発電を行う発電装置２０と、発電装置２０で発電された電力を直流バスＢ１に回生する回生装置３０とを備える。【選択図】図１
2012191793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源に接続されたインバータから出力される電流の高周波成分の除去に用いられるフィルタを冷却する冷却システムであって、
前記フィルタから発せられる熱で冷媒を加熱することにより、前記フィルタとの間で熱交換を行う熱交換器と、
前記熱交換器に前記冷媒を供給するとともに、前記熱交換器から回収される前記冷媒を用いて発電を行う発電装置と、
前記発電装置で発電された電力を前記直流電源に回生する回生装置と
を備えることを特徴とする冷却システム。
【請求項２】
前記発電装置は、前記熱交換器から回収される前記冷媒によって回転するタービンと、
前記タービンによって回転駆動される発電機と、
前記タービンを介した前記冷媒を冷却する冷却器と
を備えることを特徴とする請求項１記載の冷却システム。
【請求項３】
前記インバータから出力される電流の大きさに応じて、前記回生装置を動作させるか否かを制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷却システム。
【請求項４】
前記発電装置は、前記熱交換器との間で前記冷媒を循環させるポンプと、前記直流電源に接続されて前記ポンプを駆動するポンプ駆動モータとを備えており、
前記制御装置は、前記インバータから出力される電流の大きさに応じて、前記直流電源と前記ポンプ駆動モータとの間を開放するか否かを制御する
ことを特徴とする請求項３記載の冷却システム。
【請求項５】
前記熱交換器は、前記フィルタを収容するとともに不活性の冷却用媒体が充填された容器と、
前記容器の内部を通過するように配設された前記冷媒を導く配管と
を備えることを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の冷却システム。
【請求項６】
前記インバータは、多相電流を出力するものであり、
前記熱交換器は、前記多相電流の相毎にそれぞれ設けられており、前記多相電流の相毎にそれぞれ設けられる前記フィルタを前記容器に個別に収容する
ことを特徴とする請求項５記載の冷却システム。
【請求項７】
前記インバータは、多相電流を出力するものであり、
前記交換器は、前記多相電流の相毎にそれぞれ設けられる前記フィルタの全てを前記容器に収容する
ことを特徴とする請求項５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、高調波の除去に用いられるフィルタを冷却する冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
周知の通り、インバータは、直流電力から交流電力を生成する電気回路であり、モータを可変速で駆動する駆動装置等の種々の装置に設けられる。インバータは、パワーＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor：電界効果トランジスタ）、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor：ゲート隔離型バイポーラトランジスタ）等の半導体電力素子を備えており、これらの半導体電力素子をスイッチングすることにより交流電力を生成する。このため、インバータでは、本来必要となる基本波以外に多くの高調波が発生する。
【０００３】
高調波は、例えばモータの絶縁を劣化させたり、電磁ノイズとなって各種制御回路の誤動作を引き起こす虞がある。このため、例えばインバータを備える駆動装置とモータとを接続する接続線の途中に、本来必要となる基本波を通過させて高調波等の高周波成分を遮断する性質を有するフィルタ（ＬＣフィルタ）を設けることによって高調波が除去されている。以下の特許文献１にはコイルとキャパシタとを用いたＬＣフィルタにより高調波を除去する技術の一例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−５９４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上述したフィルタによって除去された高調波のエネルギーは熱エネルギーに変換されてフィルタを発熱させる。フィルタの温度が上昇すると、フィルタの特性変化や熱的な破壊を引き起こす虞が考えられるため、フィルタの温度上昇を抑える必要がある。従来は、高調波の除去に用いられるフィルタを空冷することによって温度上昇を抑えるのが一般的であった。
【０００６】
しかしながら、フィルタを空冷するにはフィルタの周囲に放熱のためのスペース（空気が流れるスペース）を確保する必要があることから、フィルタの設置には大きなスペースが必要になるという問題がある。また、フィルタを空冷する場合には、フィルタで発せられた熱が大気中に放出されて高調波に起因する熱エネルギーがそのまま失われるため、エネルギーが無駄になるという問題がある。
【０００７】
以上の問題は、インバータやモータが大型化するほど顕著になる。例えば、サーボプレス等の大型産業用装置では、容量が１００ｋＷ以上であるインバータやモータが用いられており、インバータで発生する高調波を除去するために設けられるフィルタは発熱量が著しく大きいため、フィルタを効率的に冷却するために多くの設置スペースが必要になるとともに、無駄になるエネルギーが飛躍的に大きくなる。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、設置スペースをさほど必要とせずに、エネルギー効率を高めることができる冷却システム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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明の冷却システムは、直流電源（Ｂ１）に接続されたインバータ（Ｅ１、Ｅ１１、Ｅ１２）から出力される電流の高周波成分の除去に用いられるフィルタ（１１、６１Ｕ、６１Ｖ、６１Ｗ）を冷却する冷却システム（１）であって、前記フィルタから発せられる熱で冷媒を加熱することにより、前記フィルタとの間で熱交換を行う熱交換器（１２、１２Ｕ、１２Ｖ、１２Ｗ）と、前記熱交換器に前記冷媒を供給するとともに、前記熱交換器から回収される前記冷媒を用いて発電を行う発電装置（２０）と、前記発電装置で発電された電力を前記直流電源に回生する回生装置（３０）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の冷却システムは、前記発電装置が、前記熱交換器から回収される前記冷媒によって回転するタービン（２１）と、前記タービンによって回転駆動される発電機（２２）と、前記タービンを介した前記冷媒を冷却する冷却器（２３）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の冷却システムは、前記インバータから出力される電流の大きさに応じて、前記回生装置を動作させるか否かを制御する制御装置（５０）を備えることを特徴としている。
また、本発明の冷却システムは、前記発電装置が、前記熱交換器との間で前記冷媒を循環させるポンプ（２４）と、前記直流電源に接続されて前記ポンプを駆動するポンプ駆動モータ（２６）とを備えており、前記制御装置が、前記インバータから出力される電流の大きさに応じて、前記直流電源と前記ポンプ駆動モータとの間を開放するか否かを制御することを特徴としている。
また、本発明の冷却システムは、前記熱交換器が、前記フィルタを収容するとともに不活性の冷却用媒体が充填された容器（１２ａ、６２ａ）と、前記容器の内部を通過するように配設された前記冷媒を導く配管（１２ｂ、６２ｂ）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の冷却システムは、前記インバータが、多相電流を出力するものであり、前記熱交換器が、前記多相電流の相毎にそれぞれ設けられており、前記多相電流の相毎にそれぞれ設けられる前記フィルタを前記容器に個別に収容することを特徴としている。
また、本発明の冷却システムは、前記インバータが、多相電流を出力するものであり、前記交換器が、前記多相電流の相毎にそれぞれ設けられる前記フィルタの全てを前記容器に収容することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱交換器に冷媒を供給してフィルタとの間で熱交換を行い、回収された冷媒を用いて発電装置で発電を行い、発電された電力を回生装置によって直流電源に回生しているため、設置スペースをさほど必要とせずに、エネルギー効率を高めることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態による冷却システムの全体構成を示すブロック図である。
【図２】冷却システムの熱交換装置に設けられるフィルタ及び熱交換器の一例を示す図である。
【図３】冷却システムの熱交換装置に設けられる熱交換器の接続例を示す図である。
【図４】冷却システムの熱交換装置に設けられる熱交換器の接続例を示す図である。
【図５】冷却システムの熱交換装置に設けられるフィルタ及び熱交換器の他の例を示す図である。
【図６】図５に示す熱交換器の接続例を示す図である。
【図７】複数のインバータ及びモータが設けられている装置に適用される冷却システムにおける熱交換器の接続例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態による冷却システムについて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による冷却システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の冷却システム１は、熱交換装置１０、発電装置２０、回生装置３０、コンタクタ４０、及び制御装置５０を備えており、インバータＥ１とモータＥ２との間に設けられたフィルタ（図１では図示を省略している）を冷却する。
【００１３】
ここで、インバータＥ１は、直流バスＢ１（直流電源）に接続されており、直流バスＢ１から供給される直流電力から交流電力を生成する。具体的に、インバータＥ１は、パワーＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＢＴ等の半導体電力素子を複数備えており、これらの半導体電力素子をスイッチングすることによって三相交流（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる交流）を生成し、それぞれケーブルＣ１〜Ｃ３、フィルタ、ケーブルＣ１ａ〜Ｃ３ａを経由してモータＥ２に出力する。モータＥ２は、かご形三相誘導モータ、三相永久磁石同期モータ、スイッチト・リラクタンス・モータ等のモータである。
【００１４】
インバータＥ１は、外部から入力されるトルク指令信号Ｓ１に基づいて半導体電力素子をスイッチングするタイミング、周期、周波数等を変えることにより、モータＥ２をＰＷＭ（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）制御する。かかるＰＷＭ制御により、モータＥ２の回転速度や出力トルクが調整される。尚、トルク指令信号Ｓ１はモータＥ２に発生させるべきトルクを指示する信号であり、トルク指令信号Ｓ１で指示されるトルクが大きくなる程、インバータＥ１からケーブルＣ１〜Ｃ３に出力される電流は大きくなる。
【００１５】
熱交換装置１０は、フィルタとの間で熱交換を行う装置であって、冷却すべきフィルタと熱交換器とを備える。図２は、冷却システムの熱交換装置に設けられるフィルタ及び熱交換器の一例を示す図であって、（ａ）は平面断面図であり、（ｂ）は側断面図である。図２に示す通り、フィルタ１１は、金属棒や電線等の導電体で接続されたコイル１１ａとキャパシタ１１ｂ，１１ｃとからなるπ型のＬＣフィルタである。
【００１６】
このフィルタ１１は、端子Ｔ１を介してケーブルＣ１〜Ｃ３の各々に、また、端子Ｔ２を介してケーブルＣ１ａ〜Ｃ３ａの各々に接続され、インバータＥ１からモータＥ２に供給される三相交流から高調波（高周波成分）を除去する。また、図２に示す通り、キャパシタ１１ｂ，１１ｃの一端はコイル１１ａにそれぞれ接続されているが、これらキャパシタ１１ｂ，１１ｃ他端は熱交換器１２と電気的に絶縁されて、熱交換器１２の外部においてグランドに接続されている。
【００１７】
熱交換器１２は、容器１２ａと配管１２ｂとを備えており、フィルタ１１との間で熱交換を行う。容器１２ａは、内部が中空である円柱形状又は四角柱形状の部材であり、金属又は絶縁体で形成されている。この容器１２ａは、その内部にフィルタ１１を収容し、その内部には熱伝導率が高く電気的に不活性な冷却用媒体が充填されている。尚、この冷却用媒体としては、例えば住友３Ｍ株式会社製のフッ素系不活性液体であるフロリナート（登録商標）を用いることができる。
【００１８】
ここで、容器１２ａが金属で形成されている場合には、ケーブルＣ１〜Ｃ３，Ｃ１ａ〜Ｃ３ａと容器１２ａとが電気的にショートしないように、ケーブルＣ１〜Ｃ３が接続される端子Ｔ１と容器１２ａとの間、及び、ケーブルＣ１ａ〜Ｃ３ａが接続される端子Ｔ２と容器１２ａとの間は絶縁する必要がある。尚、容器１２ａが金属で形成されている場合であっても、絶縁体で形成されている場合であっても、熱交換の効率を高めるために容器１２ａの全体が断熱材で覆われているのが望ましい
【００１９】
配管１２ｂは、冷媒（発電装置２０から供給される冷媒）を導くものであり、容器１２ａの内部を通過するように配設されている。尚、冷媒としては、フロン類の冷媒、アンモニア、イソブタン、二酸化炭素等を用いることができる。具体的に、配管１２ｂは、ステンレスや真鍮等の熱伝導性の高い材質で形成されており、容器１２ａの側壁を貫通するように配設されている。
【００２０】
ここで、容器１２ａが金属で形成されている場合には、容器１２ａと配管１２ｂとの間を電気的に絶縁するのが望ましい。また、熱伝導率を高めるために、配管１２ｂの管壁にフィンを設けても良く、或いは複数の配管１２ｂを設けても良い。更に、熱伝導率を高めるために、配管１２ｂは、容器１２ａの内部において蛇行するように配設されていても良く、或いは、容器１２ａの内部に巻回された状態で配設されていても良い。
【００２１】
以上の熱交換器１２は、容器１２ａに充填された冷却用媒体を介して、フィルタ１１と配管１２ｂによって容器１２ａの内部に導かれる冷媒との間で熱交換を行う。つまり、フィルタ１１から発せられる熱によって容器１２ａに充填された冷却用媒体が加熱され、加熱された冷却用媒体と配管１２ｂによって容器１２ａの内部に導かれる冷媒との間で熱交換が行われる。ことにより、容器１２ａに充填された冷却用媒体が冷却されるとともに配管１２ｂによって導かれた冷媒が加熱される。
【００２２】
図３，図４は、冷却システムの熱交換装置に設けられる熱交換器の接続例を示す図であって、図３は熱交換器が直列接続された状態を示す図であり、図４は熱交換器が並列接続された状態を示す図である。尚、図３，図４において、熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗは、ケーブルＣ１，Ｃ１ａ、ケーブルＣ２，Ｃ２ａ、及びケーブルＣ３，Ｃ３ａに取り付けられたフィルタ１１を冷却する熱交換器１２をそれぞれ示している。尚、図１，図３，図４に示す配管Ｐ１，Ｐ２，Ｐ１１，Ｐ１２は、図２に示す配管１２ｂに接続される配管であり、断熱材が巻回された可撓性がある配管（所謂フレキシブルホース）が望ましい。
【００２３】
図３に示す例では、発電装置２０から供給される冷媒が流れる配管Ｐ１が熱交換器１２Ｕの配管１２ｂに接続され、発電装置２０に回収される冷媒が流れる配管Ｐ２が熱交換器１２Ｗの配管１２ｂに接続されている。尚、熱交換器１２Ｕの配管１２ｂと熱交換器１２Ｖの配管１２ｂとが配管Ｐ１１によって接続され、熱交換器１２Ｖの配管１２ｂと熱交換器１２Ｗの配管１２ｂとが配管Ｐ１２によって接続されている。図３に示す接続がなされた熱交換装置１０では、発電装置２０から配管Ｐ１を介して供給される冷媒が、熱交換器１２Ｕ、配管Ｐ１１、熱交換器１２Ｖ、配管Ｐ１２、及び熱交換器１２Ｗを順に介して配管Ｐ２によって発電装置２０に回収される。
【００２４】
図４に示す例では、発電装置２０から供給される冷媒が流れる配管Ｐ１が熱交換器１２Ｕ、１２Ｖ，１２Ｗの配管１２ｂにそれぞれ接続されるとともに、発電装置２０に回収される冷媒が流れる配管Ｐ２が熱交換器１２Ｕ、１２Ｖ，１２Ｗの配管１２ｂにそれぞれ接続されている。図４に示す接続がなされた熱交換装置１０では、発電装置２０から配管Ｐ１を介して供給される冷媒が熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの各々に並行して供給され、熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの各々から並行して出力される冷媒が配管Ｐ２によって発電装置２０に回収される。
【００２５】
発電装置２０は、タービン２１、発電機２２、コンデンサ２３（冷却器）、ポンプ２４、再生器２５、及びポンプ駆動モータ２６を備えており、熱交換装置１０に対して冷媒を供給するとともに、熱交換装置１０から回収される冷媒を用いて発電を行う。タービン２１は、熱交換装置１０から配管Ｐ２によって回収された冷媒によって回転し、冷媒の熱エネルギーを回転運動のエネルギーに変換する。発電機２２は、タービン２１によって回転駆動されて、タービン２１の回転速度に応じた大きさの三相交流を発電する。
【００２６】
コンデンサ２３は、タービン２１を介した冷媒を冷却して液化させる。ポンプ２４は、熱交換装置１０と発電装置２０との間で冷媒を循環させるため、コンデンサ２３で液化された冷媒を配管Ｐ１に向けて送出する。再生器２５はポンプ２４によって配管Ｐ１に向けて送出される冷媒を予熱する。ポンプ駆動モータ２６は、直流バスＢ１に接続されてポンプ２４を駆動するモータである。尚、以上の発電装置２０は熱交換装置１０とともにランキンサイクルを構成し、熱交換装置１０はランキンサイクルの蒸発器として機能する。
【００２７】
回生装置３０は、整流器３１、平滑化回路３２、及びＤＣ／ＤＣコンバータ３３を備えており、制御装置５０の制御の下で、発電装置２０で発電された電力を直流電源としての直流バスＢ１に回生する。整流器３１は、発電装置２０が備える発電機２２で発電された三相交流を整流して直流に変換する。平滑化回路３２は、キャパシタやリアクトルから構成され、整流器３１から出力される直流を平滑化して電圧変動を小さくする。
【００２８】
ＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、平滑化回路３２から出力される直流を、制御装置５０の制御の下で、直流バスＢ１に回生させるために適した電圧に昇圧又は降圧する。このＤＣ／ＤＣコンバータ３３は、例えばパワーＭＯＳＦＥＴやＩＧＢＴ等の半導体素子、トランスやコイル、及び整流素子を備えており、半導体電力素子をスイッチングして平滑化回路３２から出力される直流を一旦交流に変換し、その交流をトランスやコイルを用いて昇圧又は降圧し、整流素子を用いて再度直流に変換することにより電圧変換を行う。
【００２９】
コンタクタ４０は、直流バスＢ１とポンプ駆動モータ２６との間に設けられており、制御装置５０の制御の下で開状態又は閉状態になることで、直流バスＢ１とポンプ駆動モータ２６との間を開放又は短絡する。制御装置５０は、トルク指令信号Ｓ１に基づいてインバータＥ１から出力される三相交流の大きさを判定し、その判定結果に基づいて回生装置３０に設けられたＤＣ／ＤＣコンバータ３３を動作させるか否か、及びコンタクタ４０の開閉状態を制御する。尚、トルク指令値Ｓ１の変動量が大きな場合には、それらの平均値（例えば、数分間程度の平均値）を用いてインバータＥ１から出力される三相交流の大きさを判定しても良い。
【００３０】
ここで、フィルタ１１の発熱量は、インバータＥ１から出力される電流の大きさにおおむね比例する。このため、フィルタ１１が発熱している場合には直流バスＢ１への回生を行うことが可能であるが、フィルタ１１が発熱していない場合には直流バスＢ１への回生を行うことができない。従って、制御装置５０は、トルク指令信号Ｓ１に基づいて判定される三相交流の大きさが予め設定された所定の閾値よりも大きな場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を動作させて直流バスＢ１への回生を行うとともに、コンタクタ４０を閉状態にしてポンプ駆動モータ２６を動作させる。これに対し、トルク指令信号Ｓ１に基づいて判定される三相交流の大きさが上記の閾値以下である場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３を停止させて直流バスＢ１への回生を行わず、且つコンタクタ４０を開状態にしてポンプ駆動モータ２６を停止させる。
【００３１】
次に、上記構成における冷却システム１の動作について説明する。外部からトルク指令信号Ｓ１が入力されると、インバータＥ１は、このトルク指令信号Ｓ１に基づいて半導体電力素子をスイッチングし、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相からなる三相交流を成してケーブルＣ１〜Ｃ３にそれぞれ出力する。インバータＥ１で生成された三相交流はケーブルＣ１〜Ｃ３、フィルタ、ケーブルＣ１ａ〜Ｃ３ａを介してモータＥ２に入力され、これによりモータＥ２が駆動される。
【００３２】
インバータＥ１からケーブルＣ１〜Ｃ３に出力される三相交流は、半導体電力素子をスイッチングして生成されたものであるため、モータＥ２の駆動に必要となる基本波以外に多くの高調波を含んでいる。この高調波はケーブルＣ１，Ｃ１ａ、ケーブルＣ２，Ｃ２ａ、及びケーブルＣ３，Ｃ３ａの各々に取り付けられたフィルタ１１により除去される。フィルタ１１によって除去された高調波のエネルギーは熱エネルギーに変換され、これによりフィルタ１１が発熱する。
【００３３】
他方、外部から入力されたトルク指令信号Ｓ１は、制御装置５０にも入力される。制御装置５０は、入力されたトルク指令信号Ｓ１に基づいてインバータＥ１から出力される三相交流の大きさを判定する。ここで、トルク指令信号Ｓ１に基づいて判定される三相交流の大きさが予め設定された所定の閾値よりも大きい場合には、制御装置５０はＤＣ／ＤＣコンバータ３３を動作させるとともに、コンタクタ４０を閉状態にしてポンプ駆動モータ２６を動作させる。すると、ポンプ駆動モータ２６によってポンプ２４が駆動され、発電装置２０から熱交換装置１０に対し、配管Ｐ１を介して冷媒が供給される。
【００３４】
熱交換装置１０に供給された冷媒は、図３又は図４に示す経路を経てケーブルＣ１，Ｃ１ａ、ケーブルＣ２，Ｃ２ａ、及びケーブルＣ３，Ｃ３ａに取り付けられた熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗにそれぞれ供給され、ケーブルＣ１，Ｃ１ａ、ケーブルＣ２，Ｃ２ａ、及びケーブルＣ３，Ｃ３ａの各々に取り付けられたフィルタ１１から発せられる熱で加熱される。具体的には、熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの容器１２ａに充填された冷却用媒体がフィルタ１１から発せられる熱で加熱され、この冷却用媒体の熱が配管１２ｂを伝わることにより冷媒が加熱される。尚、熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗに供給された冷媒が加熱されることにより、熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの容器１２ａに充填された冷却用媒体との間で熱交換が行われ、これによりケーブルＣ１，Ｃ１ａ、ケーブルＣ２，Ｃ２ａ、及びケーブルＣ３，Ｃ３ａの各々に取り付けられたフィルタ１１が冷却される。
【００３５】
熱交換器１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗの各々で加熱された冷媒は、図３又は図４に示す経路を経て、熱交換装置１０から配管Ｐ２を介して発電装置２０に回収される。すると、回収された冷媒によってタービン２１が回転し、これにより発電機２２が回転駆動され、タービン２１の回転速度に応じた大きさの三相交流が発電される。発電機２２で発電された三相交流は、回生装置３０に入力されて整流器３１で直流に変換された後に平滑化回路３２で平滑化され、ＤＣ／ＤＣコンバータ３３によって電圧変換されて直流バスＢ１に回生される。
【００３６】
このようにして、フィルタ１１で発生した熱エネルギーがインバータＥ１或いはポンプ駆動モータ２６を駆動するエネルギーとして再利用される。尚、タービン２１を介した冷媒は、コンデンサ２３で液化された後にポンプ２４によって配管Ｐ１に向けて送出される。ポンプ２４から送出された冷媒は、再生器２５で予備加熱された後に、配管Ｐ１を介して熱交換装置１０に供給される。
【００３７】
ここで、トルク指令信号Ｓ１に基づいて判定される三相交流の大きさが予め設定された所定の閾値以下である場合には、制御装置５０はＤＣ／ＤＣコンバータ３３を停止させるとともに、コンタクタ４０を開状態にしてポンプ駆動モータ２６を停止させる。これにより、フィルタ１１が発熱しておらず直流バスＢ１への回生を行うことができない場合のポンプ駆動モータ２６による余分なエネルギー消費を省くことができる。
【００３８】
次に、以上説明した実施形態の変形例について説明する。図５は、冷却システムの熱交換装置に設けられるフィルタ及び熱交換器の他の例を示す図であって、（ａ）は平面断面図であり、（ｂ）は側断面図である。図５に示す通り、本例における熱交換器６２は、容器６２ａと配管６２ｂとを備えており、三相交流の相の数だけのフィルタ（フィルタ６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ）を容器６２ａに収容するものである。
【００３９】
フィルタ６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗは、図２に示すフィルタ１１と同様に、金属棒や電線等の導電体で接続されたコイル１１ａとキャパシタ１１ｂ，１１ｃとからなるπ型のＬＣフィルタであり、インバータＥ１からケーブルＣ１〜Ｃ３、フィルタ、ケーブルＣ１ａ〜Ｃ３ａを介してモータＥ２に供給される三相交流から高調波（高周波成分）をそれぞれ除去する。尚、フィルタ６１Ｕは端子Ｔ１１を介してケーブルＣ１に、端子Ｔ１２を介してケーブルＣ１ａにそれぞれ接続され、フィルタ６１Ｖは端子Ｔ２１を介してケーブルＣ２に、端子Ｔ２２を介してケーブルＣ２ａにそれぞれ接続され、フィルタ６１Ｗは端子Ｔ３１を介してケーブルＣ３に、端子Ｔ３２を介してケーブルＣ３ａにそれぞれ接続される。
【００４０】
また、図５に示す通り、フィルタ６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗが備えるキャパシタ１１ｂの他端は金属棒や電線等の導電体Ｋ１によって互いに接続されてグランドに接続されており、キャパシタ１１ｃの他端は金属棒や電線等の導電体Ｋ２によって互いに接続されてグランドに接続されている。尚、導電体Ｋ１，Ｋ２による接続は熱交換器６２の容器６２ａの内部で行われていても良く、容器６２ａの外部で行われていても良い。但し、これら導電体Ｋ１，Ｋ２は、熱交換器６２の容器６２ａと電気的に絶縁する必要がある。
【００４１】
容器６２ａは、図２に示す容器１２ａと同様に、内部が中空である円柱形状又は四角柱形状の部材であり、金属又は絶縁体で形成されており、その内部にフィルタ６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗを収容し、熱伝導率が高く電気的に不活性な冷却用媒体が充填されている。また、容器６２ａが金属で形成されている場合には、ケーブルＣ１〜Ｃ３、Ｃ１ａ〜Ｃ３ａと容器６２ａとが電気的にショートしないように、ケーブルＣ１〜Ｃ３が接続される端子Ｔ１１，Ｔ２１，Ｔ３１と容器６２ａとの間、及び、ケーブルＣ１ａ〜Ｃ３ａが接続される端子Ｔ１２，Ｔ２２，Ｔ３２と容器６２ａとの間は絶縁する必要がある。尚、この容器６２ａも、熱交換の効率を高めるために全体が断熱材で覆われているのが望ましい。
【００４２】
配管６２ｂは、図２に示す配管１２ｂと同様に、ステンレスや真鍮等の熱伝導性の高い材質で形成されており、冷媒（発電装置２０から供給される冷媒）を導くものであり、容器６２ａの内部を通過するように配設されている。ここで、容器６２ａが金属で形成されている場合には、容器６２ａと配管６２ｂとの間を電気的に絶縁するのが望ましい。また、熱伝導率を高めるために、配管６２ｂの管壁にフィンを設けても良く、或いは複数の配管６２ｂを設けても良く、蛇行するように配設されていても良く、巻回された状態で配設されていても良い。
【００４３】
図６は、図５に示す熱交換器の接続例を示す図である。図６に示す通り、熱交換器６２にはケーブルＣ１〜Ｃ３，Ｃ１ａ〜Ｃ３ａがそれぞれ接続されている。具体的に、ケーブルＣ１は端子Ｔ１１に、ケーブルＣ１ａは端子Ｔ１２にそれぞれ接続され、ケーブルＣ２は端子Ｔ２１に、ケーブルＣ２ａは端子Ｔ２２にそれぞれ接続され、ケーブルＣ３は端子Ｔ３１に、ケーブルＣ３ａは端子Ｔ３２にそれぞれ接続される。また、発電装置２０から供給される冷媒が流れる配管Ｐ１が熱交換器６２の配管６２ｂに接続されるとともに、発電装置２０に回収される冷媒が流れる配管Ｐ２が熱交換器６２の配管６２ｂに接続される。かかる接続がなされた熱交換装置１０では、発電装置２０から配管Ｐ１を介して供給される冷媒が熱交換器６２の配管６２ｂによって容器６２ａの内部に導かれ、配管６２ｂによって容器６２ａの内部を通過した冷媒が配管Ｐ２によって発電装置２０に回収される。
【００４４】
図７は、複数のインバータ及びモータが設けられている装置に適用される冷却システムにおける熱交換器の接続例を示す図である。尚、ここでは説明を簡単にするために、図７に示す通り、二組のインバータ及びモータ（インバータＥ１１及びモータＥ２１からなる組とインバータＥ１２及びモータＥ２２からなる組）が設けられている装置に適用される冷却システムについて考えるが、三組以上のインバータ及びモータが設けられている場合にも同様の構成が可能である。
【００４５】
図７に示す通り、インバータＥ１１とモータＥ２１との間、及びインバータＥ１２とモータＥ２２との間には、図３に示す熱交換装置１０と同様の熱交換器が直列接続された熱交換装置１０ａ，１０ｂがそれぞれ設けられている。そして、熱交換装置１０ａ，１０ｂが備える熱交換器１２Ｕが配管Ｐ１に接続され、熱交換装置１０ａ，１０ｂが備える熱交換器１２Ｗが配管Ｐ２に接続されている。つまり、図７に示す冷却システムは、熱交換器を直並列接続したものと言うことができる。
【００４６】
尚、図７に示す接続以外に、インバータＥ１１とモータＥ２１との間、及びインバータＥ１２とモータＥ２２との間に、図４に示す熱交換装置１０と同様の熱交換器が並列接続された熱交換装置１０ａ，１０ｂをそれぞれ設け、熱交換装置１０ａ，１０ｂ同士を並列接続してもよい。また、インバータＥ１１とモータＥ２１との間、及びインバータＥ１２とモータＥ２２との間に、図６に示す熱交換装置１０と同様のものを設け、これらを並列接続しても良い。
【００４７】
また、図７に示す通り、複数のインバータＥ１１，Ｅ１２が設けられている場合には、インバータＥ１１，Ｅ１２には個別のトルク指令信号が入力される。前述した通り、制御装置５０は、入力されるトルク指令信号に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３３の動作やコンタクタ４０の開閉を制御しているが、複数のトルク指令信号が入力される場合には、インバータＥ１１，Ｅ１２及びモータＥ２１，Ｅ２２の容量や動作状況に応じて、以下の（１）〜（３）に示す制御方法を採用することができる。尚、以下では、インバータＥ１１に入力されるトルク指令信号をＳ１１とし、インバータＥ１２に入力されるトルク指令信号をＳ１２としている。
【００４８】
（１）二組のインバータ及びモータがほぼ同等の容量であり、且つ常時同じ動作をする場合
例えば、負荷分散のために同一の負荷を二組のインバータ及びモータ（インバータＥ１１及びモータＥ２１からなる組とインバータＥ１２及びモータＥ２２からなる組）で駆動している場合には、トルク指令信号Ｓ１１，Ｓ１２は同一又はほぼ同一の値になる。かかる場合には、トルク指令信号Ｓ１１，Ｓ１２の何れか一方のみを制御装置５０に入力してＤＣ／ＤＣコンバータ３３の動作やコンタクタ４０の開閉を制御すれば良い。
【００４９】
（２）二組のインバータ及びモータの容量が著しく異なる場合
例えば、二組のインバータ及びモータの容量が３〜４倍以上異なる場合には、フィルタの発熱量は、容量が小さい組よりも容量が大きい組の方が著しく大きくなる。このため、容量が大きい方の組のインバータ（例えば、インバータＥ１１）に入力されるトルク指令信号Ｓ１１のみを制御装置５０に入力してＤＣ／ＤＣコンバータ３３の動作やコンタクタ４０の開閉を制御すれば良い。
【００５０】
（３）二組のインバータ及びモータがほぼ同等の容量であり、且つ動作が異なる場合
かかる場合には、トルク指令信号Ｓ１１，Ｓ１２の双方を制御装置５０へ入力し、トルク指令信号Ｓ１１，Ｓ１２を加算した値に基づいて、制御装置５０がＤＣ／ＤＣコンバータ３３の動作やコンタクタ４０の開閉を制御すれば良い。
【００５１】
以上説明した通り、本発明の一実施形態による冷却システム１は、フィルタ１１との間で熱交換を行う熱交換器１２と、熱交換器１２に冷媒を供給するとともに熱交換器１２から回収される冷媒を用いて発電を行う発電装置２０と、発電装置２０で発電された電力を直流バスＢ１に回生する回生装置３０とを備えている。そして、フィルタで発せられる熱エネルギーを電気エネルギーに変換して再利用するようにしているため、エネルギー効率を高めることができる。
【００５２】
また、上述した冷却システム１は、フィルタをいわば液冷しており、フィルタの周辺に冷却用の空気を流す必要がない。これにより、設置スペースをさほど必要としないため狭いスペースにもフィルタを設置することができるばかりではなく、設置形状の自由度を高めることができる。
【００５３】
以上、本発明の実施形態による冷却システムについて説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、発電装置２０が備える発電機２２が三相交流を発電するものであったが、単相交流や直流を発電するものであっても良い。発電機２２が直流を発電するものである場合には、回生装置３０の整流器３１を省略することができる。
【００５４】
また、上記実施形態では、冷却すべきフィルタがπ型のＬＣフィルタである場合を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明は冷却すべきフィルタがＴ型やＬ型のフィルタ（ＬＣフィルタ）である場合にも適用することができる。
【００５５】
また、上記実施形態では、発電装置２０が備えるポンプ駆動モータ２６が直流モータである場合を例に挙げて説明したが、ポンプ駆動モータ２６は交流モータであっても良い。尚、交流モータを用いる場合にはポンプ駆動モータ２６に交流電力を供給する必要がある。また、上記実施形態では、直流バスＢ１とポンプ駆動モータ２６との間にコンタクタ４０を設け、コンタクタ４０の開閉状態を制御することによりポンプ駆動モータ２６の動作を制御していた。しかしながら、コンタクタ４０に代えてポンプ駆動モータ２６用のインバータを設け、インバータを制御することによってポンプ駆動モータ２６の動作を制御しても良い。インバータは交流を供給できるので、インバータを使用する場合、ポンプ駆動モータ２６として交流モータを使用することが可能である。
【００５６】
また、上記実施形態では、制御装置５０がトルク指令信号Ｓ１に基づいてインバータＥ１から出力される三相交流の大きさを判定し、その判定結果に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３３及びコンタクタ４０を制御する例について説明した。しかしながら、例えばケーブルＣ１〜Ｃ３の少なくとも１つに電流計を設け、その電流計の検出結果、或いはその平均値に基づいてＤＣ／ＤＣコンバータ３３及びコンタクタ４０を制御するようにしても良い。尚、インバータＥ１に電流計が内蔵されている場合には、その電流計の検出結果を用いることができる。ここで、電流計としては、例えばケーブルＣ１〜Ｃ３の周囲に発生する磁場を検出するホール素子を用いるセンサやＬＥＭセンサ等を備える電流計を用いることができる。
【００５７】
また、インバータによっては、交流を直流に変換するコンバータがインバータと一体で筐体内に格納されている場合もある。かかる場合には、直流バスＢ１は、筐体内のコンバータ部とインバータ部を電気的に接続している直流回路に相当する。
【符号の説明】
【００５８】
１                        冷却システム
１０                      熱交換装置
１１                      フィルタ
１２                      熱交換器
１２ａ                    容器
１２ｂ                    配管
１２Ｕ，１２Ｖ，１２Ｗ    熱交換器
２０                      発電装置
２１                      タービン
２２                      発電機
２３                      コンデンサ（冷却器）
２４                      ポンプ
２５                      再生器
２６                      ポンプ駆動モータ
３０                      回生装置
３１                      整流器
３２                      平滑化回路
３３                      ＤＣ／ＤＣコンバータ
４０                      コンタクタ
５０                      制御装置
６１Ｕ，６１Ｖ，６１Ｗ    フィルタ
６２                      熱交換器
６２ａ                    容器
６２ｂ                    配管
Ｂ１                      直流バス（直流電源）
Ｅ１                      インバータ
Ｅ２                      モータ
Ｅ１１，Ｅ１２            インバータ
Ｅ２１，Ｅ２２            モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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