(57)【要約】  主回路ユニットに冷却水の注水とエア抜きを同時に行うことにより、短時間で、かつ、確実にエア抜きが可能な水冷式電力変換システム及び主回路盤を提供すること。  主回路ユニットは、ＩＧＢＴなどで構成した圧接型半導体素子と、前記圧接型半導体素子の上面及び下面に密着して配置された水冷ヒートシンクと、通水用配管の上部に配置されたエア抜きバルブと、ここからエアと共に溢れた冷却水を流すためのドレンホースと、ここから放出された冷却水を貯水するドレパンと、前記ドレパンの冷却水を検出する漏水センサと、制御部と、を備え、冷却装置は、冷却水を加圧して前記水冷ヒートシンクに注水するポンプを備え、前記制御部は、前記漏水センサが、前記ドレパンの水量が所定の値を超えたときに出力したアラームにより、操作員が、前記エア抜きバルブを閉めた後に前記ポンプを停止することにより、冷却水の注水とエア抜きを同時に終了する。
2020084656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路盤、給水装置及び冷却装置を備えた水冷式電力変換システムであって、
前記主回路盤は、
同様に構成された複数の主回路ユニットと、
前記主回路ユニットの数と同数のドレンと、
前記主回路ユニットの数と同数のドレンホースと、
前記主回路ユニットの数と同数の漏水センサと
制御部と、を備え、
前記主回路ユニットは、半導体素子と
前記半導体素子の冷却面に当接するように配置された水冷ヒートシンクと、
前記水冷ヒートシンクに前記冷却装置で冷却された冷却水を通水する通水口と、
前記通水口から当該主回路ユニット内に取り込まれた冷却水を排水するための排水口と、
前記冷却装置と前記通水口若しくは前記排水口、又は前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を冷却水が流れるように接続した配管と、
前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を接続した配管の上部に配置されたエア抜きバルブと、を備え、
前記ドレンホースは片端が前記複数の主回路ユニットの前記エア抜きバルブに接続され、他端が前記エア抜きバルブから前記ドレンホース内を流れた水か前記ドレンに排水されるように構成され、
前記漏水センサは前記ドレンに排水された冷却水の流量が所定の値を超えた場合に漏水検出信号を出力し、
前記制御部は前記漏水センサの漏水検出信号を受信可能に接続され、
前記給水装置は、
サージタンクと給水口を備え、給水口から供給された水をサージタンクに蓄積し、前記冷却装置に当該水を供給し、
前記冷却装置は、
前記サージタンクから供給された水及び前記排水口から排出された水を冷却した冷却水を加圧して前記配管及び通水口を介して前記水冷ヒートシンクに注水するポンプを備え、
前記ポンプはその運転及び停止を前記制御部から制御可能に接続されたことを特徴とする水冷式電力変換システム。
【請求項２】
前記サージタンクには第１水位を検出する第１水位センサが設けられ、
前記第１水位センサが第１の水位に満たないと検出したきには前記ポンプを停止し前記給水口から水をサージタンクに注水し、サージタンクの水位を所定の水位以上に保つようにし、
前記エア抜きバルブが前記サージタンクの第１水位より低い位置に設置され、
前記ポンプか第１の所定期間運転後、ポンプを停止し、前記エア抜きバルブを開し、エア抜き処置を行うことを特徴とする請求項１記載の水冷式電力変換システム。
【請求項３】
前記エア抜きバルブは、
前記制御部から開閉指令で操作可能なバルブで構成され、
前記制御部は更に、
前記漏水センサから前記漏水検出信号を前記制御部が受信した場合には前記漏水検出信号に対応する前記エア抜きバルブに閉指令を出力し、
前記エア抜きバルブの開指令から第２の所定時間を越えない期間内にすべての前記漏水センサからの漏水検出信号を前記制御部が受信した場合にエア抜き処置終了とすることを特徴とする請求項２記載の水冷式電力変換システム。
【請求項４】
前記エア抜きバルブは、
前記制御部から開閉指令で操作可能なバルブで構成され、
前記制御部は更に、
第１手順として、前記ポンプを第１の所定期間運転し、
第２手順としてポンプを停止し、
第３手順として前記エア抜きバルブ開指令を出力し、
前記漏水センサから前記漏水検出信号を前記制御部が受信した場合には前記漏水検出信号に対応する前記エア抜きバルブに閉指令を出力し、
第４手順として全ての前記エア抜きバルブに対し閉指令を出力した場合に第５手順に移行し、
第５手順として前記第１手順から前記第４手順までの繰り返し回数が所定回数未満の場合第１手順に戻り、前記繰り返し回数が所定回数以上の場合エア抜き処置終了とすることを特徴とする請求項２記載の水冷式電力変換システム。
【請求項５】
前記ドレンホースは、
前記ドレン側に補助エア抜きバルブを備え、
前記制御部はさらに、捜査員に前記ポンプの運転状態と前記漏水検出信号を通知する手段と、操作員の操作または前記補助エア抜きバルブとの連動により前記補助エア抜きバルブが閉状態であることを電気的に受信する手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の水冷式電力変換システム。
【請求項６】
前記サージタンクには、
第１水位を検出する第１水位センサと第１の水位よりも高い第２水位を検出する第２水位センサが設けられ、
前記水冷式電力変換システムの注水開始時に第２水位センサの水位までサージタンク内の注水が完了した後、前記ポンプの運転を開始することを特徴とする請求項１記載の水冷式電力変換システム。
【請求項７】
主回路盤、給水装置及び冷却装置を備えた水冷式電力変換システムであって、
前記給水装置は、
給水口とサージタンクを備え、
前記給水口から供給された水を前記サージタンクに蓄積し、前記冷却装置に当該水を供給し、
前記主回路盤は、
同様に構成された複数の主回路ユニットと、
前記主回路ユニットの数と同数のドレンホースと、
前記主回路ユニットの数と同数の気泡センサと、
制御部と、を備え、
前記主回路ユニットは、
半導体素子と、
前記半導体素子の冷却面に当接するように配置された水冷ヒートシンクと、
前記水冷ヒートシンクに前記冷却装置で冷却された冷却水を通水する通水口と、
前記通水口から当該主回路ユニット内に取り込まれた冷却水を排水するための排水口と、
前記冷却装置と前記通水口若しくは前記排水口、又は前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を冷却水が流れるように接続した配管と、
前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を接続した配管の上部に配置されたエア抜きバルブと、を備え、
前記ドレンホースは、
片端が前記複数の主回路ユニットの前記エア抜きバルブに接続され、
前記気泡センサは前記ドレンホース内に気泡を検出できるようにド前記ドレンホースに取り付けられ、気泡が検出された場合に気泡検出信号を出力し、
前記エア抜きバルブから前記ドレンホース内を流れた水か前記サージタンクに排水されるように構成され、
前記制御部は、
前記気泡センサの気泡検出信号を受信可能に接続され、
前記冷却装置は、
前記サージタンクから供給された水及び前記排水口から排出された水を冷却した冷却水を加圧して前記配管及び通水口を介して前記水冷ヒートシンクに注水するポンプを備え、
前記ポンプは、
その運転及び停止を前記制御部から制御可能に接続されたことを特徴とする水冷式電力変換システム。
【請求項８】
第１の水位を検出する第１水位センサが設けられ、
前記第１水位センサが第１の水位に満たないと検出したきには、前記ポンプを停止して前記給水口から水をサージタンクに注水し、
前記サージタンク側の前記ドレンホースの端部は前記第１水位より下部に配置されたことを特徴とする請求項１記載の水冷式電力変換システム。
【請求項９】
前記制御部は更に、前記ポンプ運転中に第３の所定期間連続して前記気泡検出信号を受信しない場合、エア抜き処置終了とすることを特徴とする請求項２記載の水冷式電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、水冷式電力変換システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大容量の電力変換システムでは電力変換装置を構成する半導体等素子等の冷却のために水冷式を採用し水冷式電力変換システムとすることが知られている。こうしたシステムは電力変換装置を収納した主回路盤、給水装置及び冷却装置などで構成される。【０００３】
給水装置は、給水口から供給された水をサージタンクに蓄積し、冷却装置に供給する。【０００４】
主回路盤は、半導体素子を用いた主回路ユニットを有し、インバータ又はコンバータである電力変換装置を構成する。主回路ユニットは、スイッチング素子として半導体素子と半導体素子を冷却するように配置された水冷ヒートシンクや配管、通水口及び排水口などを有して構成される。【０００５】
冷却装置は、冷却水を送水し循環させるポンプと熱交換器等から構成される。冷却装置のポンプから送り出された冷却水は、熱交換器及び主回路盤の入水側の母管を経由して、主回路盤内の主回路ユニットの通水口から入水される。主回路ユニットでは通水口から入水された冷却水が水冷シートシンクを経由して排水口から出水される。こうして半導体素子から放出された熱は水冷ヒートシンクを介して冷却水に放熱がされる。【０００６】
排水口から出水され暖められた冷却水は主回路盤の入水側の母管を経由し、再びポンプに戻る。暖められた冷却水はポンプから熱交換器へ送られ、冷却された後、再び主回路盤の入水側の母管を経由して、主回路盤内の主回路ユニットに送られる。この様にして冷却水は水冷式電力変換システム内を循環する。【０００７】
こうした、水冷式冷却システムでは冷却水の循環する流路内にエアが残留していると冷却効率が低下する恐れがあるので、流路内のエア抜きが重要である。【０００８】
水冷式冷却システムのエア抜き方法に関して、冷却用回路及び空調用回路において、エア抜きを効率的に実施できる空調システム及び空調システムの冷却液補給方法に関する技術が公開されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１６−１０７９５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した水冷方式では、例えば、冷却流路が複雑であるので、複数の主回路ユニットがある場合に水を満たそうとしたときに、エアが抜きにくく手間がかかるという課題があった。また、エア抜き時にともない、サージタンク内の水位が低下すると水の補給を要するという課題があった。【００１１】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、容易にエア抜きが可能な電力変換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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の水冷式電力変換システムは、主回路盤、給水装置及び冷却装置を備えた水冷式電力変換システムであって、前記主回路盤は、同様に構成された複数の主回路ユニットと、前記主回路ユニットの数と同数のドレンと、前記主回路ユニットの数と同数のドレンホースと、前記主回路ユニットの数と同数の漏水センサと、制御部とを備え、前記主回路ユニットは、半導体素子と、前記半導体素子の冷却面に当接するように配置された水冷ヒートシンクと、前記水冷ヒートシンクに前記冷却装置で冷却された冷却水を通水する通水口と、前記通水口から当該主回路ユニット内に取り込まれた冷却水を排水するための排水口と、前記冷却装置と前記通水口若しくは前記排水口、又は前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を冷却水が流れるように接続した配管と、前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を接続した配管の上部に配置されたエア抜きバルブとを備え、前記ドレンホースは片端が前記複数の主回路ユニットの前記エア抜きバルブに接続され、他端が前記エア抜きバルブから前記ドレンホース内を流れた水か前記ドレンに排水されるように構成され、前記漏水センサは前記ドレンに排水された冷却水の流量が所定の値を超えた場合に漏水検出信号を出力し、前記制御部は前記漏水センサの漏水検出信号を受信可能に接続され、前記給水装置は、サージタンクと給水口を備え、給水口から供給された水をサージタンクに蓄積し、前記冷却装置に当該水を供給し、前記冷却装置は、前記サージタンクから供給された水及び前記排水口から排出された水を冷却した冷却水を加圧して前記配管及び通水口を介して前記水冷ヒートシンクに注水するポンプを備え、前記ポンプはその運転及び停止を前記制御部から制御可能に接続されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、冷却水の注水処理とエア抜きを連続的で容易に実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る水冷式電力変換システムの構成図。
【図２】本発明の第１の実施形態の処理を示すフローチャート。
【図３】本発明の第１の実施形態の漏水センサの動作確認処理の詳細を示すフローチャート。
【図４】本発明の第１の実施形態の第１変形例の処理を示すフローチャート。
【図５】本発明の第１の実施形態の第２変形例の処理を示すフローチャート。
【図６】本発明の第１の実施形態の第２変形例の漏水センサの動作確認処理の詳細を示すフローチャート。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る水冷式電力変換システムの構成図。
【図８】本発明の第２の実施形態の処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る水冷式電力変換システム１００の構成図で、主回路盤１０１及び給水装置４０及び冷却装置５０などで構成された場合の一例である。
【００１７】
図示した主回路盤１０１は、半導体素子を用いた主回路ユニット１１０、１２０、１３０で構成された場合を示す。各主回路ユニットは、インバータ又はコンバータなどの電力変換装置であり、冷却が必要なパワーデバイスユニットを構成した場合の一例である。図示した主回路盤１０１には、主回路ユニットが３個積層した場合を示すが、電力変換装置の仕様により、主回路ユニットの数はこれに限らない。
【００１８】
ここで主回路ユニット１１０、１２０、１３０は同一構成であるため代表して主回路ユニット１１０にて説明する。また、主回路ユニット１１０、１２０、１３０はこの順で上から積層されているものとする。
【００１９】
主回路ユニット１１０は、スイッチング素子としてＩＧＢＴなどで構成した圧接型半導体素子１２ａ、１２ｂと、これら圧接型半導体素子の上面及び下面に密着するように配置された水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、配管１１ａ、１１ｂ、ドレンパン１４、エア抜きバルブ１５ａ、ドレンホース１６、通水口１７ａ及び排水口１７ｂなどを有して構成される。
【００２０】
水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃと、これら水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃの間に配置された圧接型半導体素子１２ａ、１２ｂは、水冷ヒートシンク１３ａの上部及び水冷ヒートシンク１３ｃの下部に配置された図示しない圧接手段により上下から内側に向かって圧接される。この結果、圧接型半導体素子１２ａ、１２ｂは圧接面すなわち冷却面が、水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃに圧接され、圧接型半導体素子から放出された熱は水冷ヒートシンクに放熱が可能になる。
【００２１】
通常、水冷式電力変換システムの運用中は、冷却装置５０のポンプ５１から送り出された冷却水は、熱交換器５２で冷却され母管４４を経由して、通水口１７ａから主回路ユニット１１０の内部に配置された配管１１ａから水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃに注水され、配管１１ｂを通り排水口１７ｂから排出される。
【００２２】
水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃは、冷却水によって冷却され、当該水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃに圧接する圧接型半導体素子を冷却する。また、水冷式電力変換システムの運用中は、エア抜きバルブ１５ａは閉じられている。
【００２３】
圧接型半導体素子１２ａ、１２ｂを冷却することにより加熱された冷却水は、排水口１７ｂから母管４５を通り、冷却装置５０に戻る。冷却装置５０に戻った冷却水はポンプ５１から熱交換器５２へ送り出され、熱交換器５２で冷却された後、母管４４に送りだされる。このように冷却水は循環して使用される。
【００２４】
ドレパン１４は、上述した主回路ユニット１１０に通水する際又はエア抜きの際に排出される冷却水又は配管等に発生した結露による水滴が落下し、飛び散るのを防止するためのトレイである。
【００２５】
エア抜きバルブ１５ａは、配管１１ｂに溜まったエアを抜くためのバルブであり、配管１１ｂ最上部に取り付けられ、開閉可能なバルブである。エア抜きバルブ１５ａはさらにドレンホース１６が接続されている。エア抜きバルブ１５ａの内径及びドレンホース１６の内径は小さいものとする。すなわち、排水口１７ｂから母管４５を経由してポンプ５１の入り口にいたるまでの経路の圧損より、エア抜きバルブ１５ａからドレンホース１６を経由してエア抜きバルブ１５ｂまでの圧損を十分大きくする。水に比較しエアの粘度は十分小さいのでエア抜きの経路の圧損が大きくてもエア抜きには支障にならない。また、エア抜き経路の圧損を大きくすることで、エア抜き時の排水量を少なくすることができる。
【００２６】
ここで、水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、及び排水口１７ｂと配管１１ｂの接続部は配管１１ｂの最上部より下部に位置するように配置される。このように配置することにより、冷却水中のエアが配管１１ｂの最上部に集まるようになる。
【００２７】
エア抜きバルブ１５ａには、エアを抜くために、電気信号によりバルブの弁を開閉することにより、配管内のエア又は冷却水（水の場合も含む）の流れをオン・オフ制御する電磁バルブによる電磁ドレンバルブで構成されている。エア抜きバルブ１５ａの開閉を制御する信号は制御部１４０から送信される。
【００２８】
主回路ユニット１２０は、圧接型半導体素子２２ａ、２２ｂ、水冷ヒートシンク２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、配管２１ａ、２１ｂ、ドレンパン２４、エア抜きバルブ２５ａ、ドレンホース２６、通水口２７ａ及び排水口２７ｂなどを有して構成される。各構成要素の間の接続や作用は主回路ユニット１１０と同様のため説明は省略する。
【００２９】
主回路ユニット１３０は、圧接型半導体素子３２ａ、３２ｂ、水冷ヒートシンク３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、配管３１ａ、３１ｂ、ドレンパン３４、エア抜きバルブ３５ａ、ドレンホース３６、通水口３７ａ及び排水口３７ｂなどを有して構成される。各構成要素の間の接続や作用は主回路ユニット１１０と同様のため説明は省略する。
【００３０】
主回路盤内には、上記以外にエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ、漏水検出器１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、及びドレン１９、２９、３９が設けられている。
【００３１】
エア抜きバルブ１５ａが接続されてうるドレンホース１６の他端には、エア抜きバルブ１５ｂが接続され、さらにエア抜きバルブ１５ｂの下部にはドレン１９が設けられ、エア抜きバルブ１５ｂからエアと共に排出された冷却水がドレン１９に排出されるように構成される。ここでエア抜きバルブ１５ｂはエア抜きバルブ１５ａより十分低い位置に置かれる。
【００３２】
十分低い位置とは、漏れたれ冷却水がドレンホース１６を通過する圧損に対してエア抜きバルブ１５ａと１５ｂの高低差による位置エネルギーが大きく、上記圧損が漏れた冷却水の通水の妨げにならない高低差が確保できるという意味である。
【００３３】
ドレン１９に排出された冷却水は図示されない配管を経由して主回路盤１０１の外部へ排出される。ドレン１９の内部には漏水検出器１８が設けられ、ドレン１９に排出される冷却水の流量または排出量が所定値以上の場合に、漏水が検出され、漏水検出信号として制御部１４０に送信される。
【００３４】
ドレンホース２６、３６、エア抜きバルブ２５ｂ、３５ｂ、漏水検出器２８、３８、ドレン２９、３９の構成は上記と同様であるので説明は省略する。
【００３５】
給水装置４０は、外部から給水する部分で、給水口４１から供給された水をサージタンク４２に蓄積し、配管４３を経由して冷却装置５０に供給する。サージタンク４２は、主回路盤１０１の配管１１ａ、１１ｂ又は水冷ヒートシンク１３ａ、１３ｂ、１３ｃなど、冷却水が流れる経路の高さよりは高い位置に配置するのが好適である。すなわちサージタンク４２に蓄えられた冷却水面Ｄが、エア抜きバルブ１５ａの位置Ａより高い位置になるように配置する。さらにサージタンク４２は配管４３を経由し母管４５に接続されている。
【００３６】
このような配置にすることにより、サージタンク４２内の水の位置エネルギーを利用することにより、エア抜きが容易になる。上記ポンプ５１は、制御部１４０によってオン・オフ制御される。また、サージタンク４２には第１水位センサ４７と第２水位センサ４６が設けられている。サージタンク４２への給水は給水バルブ４８を開することにより図示されていない水源から供給される。第２水位センサ４６の検出水位は第１水位センサ４７の検出水位より高く設定されている。第１水位センサ４７の出力及び第２水位センサ４６の出力は制御部１４０に接続されている。給水バルブ４８は電磁バルブとすることにより開閉は制御部１４０によって自動的に行うことが可能である。
【００３７】
冷却装置５０は、サージタンク４２から供給された水及び排水口１７ｂ、２７ｂ、３７ｂから排出された水を冷却水としてポンプ５１によって加圧し熱交換器５２で冷却し、母管４４を経由して通水口１７ａ、２７ａ、３７aに供給する。
【００３８】
図２は、第１の実施形態において通常の水冷式電力変換システム１００を運用する前に、冷却水を注入してエア抜きを行う場合のフローチャートである。
【００３９】
尚、ここでは、冷却配管のフラッシング等の処理は省略して記載する。また、ここでは事前にエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂは開状態にされているものとする。
【００４０】
エア抜きの方法は流路内に冷却水を充満した後、次の（１）〜（３）の手順を複数回繰り返すことにより行う。
（１）ポンプ５１を設定時間１の期間運転し停止する。
（２）ポンプ停止後、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に溜まったエアをエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを開とすることにより流路内から抜く。
（３）エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを閉とする。
【００４１】
（１）から（３）の手順を複数回繰り返す理由は、一般に配管中のエアは気泡となって配管の中に分散しており、１回のエア抜き作業で配管中のすべてのエアを抜くことは困難であるからである。設定時間１は第１の所定時間の一例である。
【００４２】
ステップＳ００１にて制御部１４０からの信号によりエア抜きバルブ１５ａ、２５、３５ａは閉状態とされる。
【００４３】
次ぎに、ステップS００２にて制御部１４０からの信号により給水バルブ４８が開となり、図示されない水源からの水が給水口４１を通ってサージタンク４０に供給される。サージタンク４０に供給された水は冷却水として、配管４３を経由して冷却装置５０に充満し、さらに母管４５、４４を経由して主回路盤１０１内の主回路ユニット１１０、１２０、１３０の水冷部分に充満してゆく。このように冷却水が充填されると、サージタンク内の水位も上昇してゆく。
【００４４】
次ぎに、ステップS００３において制御部１４０は第２水位センサ４６からの信号により、サージタンクの水位があらかじめ定められた第２水位以上であるか否かを判断する。
【００４５】
サージタンクの水位が第２水位に満たない場合（S００３のＮＯ）は、ステップＳ００２に戻り注水を継続する。サージタンクの水位が第２水位以上の場合（S００３のＹＥＳ）は、ステップＳ００４に移行する。
【００４６】
ステップＳ００４において制御部１４０は給水バルブ４８にバルブを閉じる指令を発し、給水を停止する。
【００４７】
次ぎに、ステップＳ００５において制御部１４０はポンプ５１を動作するよう指令する。ポンプ５１が動作すると、前述の様に冷却水はポンプ５１で加圧され熱交換器５２から母管４４を経由し、主回路盤１０１内の流路を経由して、母管４５を流れ、ポンプ５１まで循環する。このように冷却水が循環すると、流路内に残留したエアは、冷却水より軽いので、流路内の最上部に集まるようになる。すなわち配管１１ｂの上部にエアが集まる。
【００４８】
さらに制御部１４０はポンプ５１を設定時間１だけ運転させるためタイマ１をリセットし時間０とし、これ以降タイマ１は時間経過の計測を開始する。
【００４９】
次ぎに、ステップＳ００６において制御部１４０は第１水位センサ４７からの信号により、サージタンクの水位が第１水位以上であるかを判断する。ポンプ５１にて冷却水を加圧すると冷却配管中のエアが圧縮され水位が下がることがある。また、以降のステップでエアと一緒に一部の冷却水が水路外へ排出されるため水位が下がることがある。そこで本ステップの判断が必要になる。サージタンクの水位が第１水位に満たないと判断された場合（S００６のＮＯ）は、ステップＳ００７に進み一旦、ポンプ５１を止め、さらにステップＳ００２の注水工程に戻り、注水をおこなう。これらのステップにより、サージタンクからエアが流路内へ浸入するのを防ぐことができる。
【００５０】
制御部１４０はステップＳ００６でサージタンクの水位が第１水位以上と判断した場合（S００６のＹＥＳ）はステップＳ００８に移行してタイマ１の経過時間が設定時間１を超えたか否かを判定する。
【００５１】
タイマ１の経過時間が設定時間１を超えていない場合（Ｓ００８のＮＯ）はステップＳ００７に戻ることになり、ポンプ５１は動作を継続する。タイマ１の経過時間が設定時間１を越えている場合は（Ｓ００８のＹＥＳ）ステップＳ００９に進みポンプを停止する。
【００５２】
次ぎにステップＳ０１０にて制御部１４０はエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを開とするとともにタイマ２をリセットし時間零とし、これ以降タイマ２は時間経過の計測を開始する。
【００５３】
次ぎにステップＳ０１１にて制御部１４０は漏水センサ１８、２８、３８の動作判定処理を行う。動作判定処理とは、漏水センサ１８、２８、３８の各々について漏水検出がされたかを判断し、漏水検出がされた場合、対応するエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを閉とし、全てのエア抜きバルブバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａが閉じるまでその作業を実施する処置である。
【００５４】
ステップＳ０１０でエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａが開とされるとサージタンク４２の水位Ｄはエア抜きバルブ１５ａの位置Ａより高い位置にあるので、ポンプを停止していても、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に残留しているエアはエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａからドレンホース１６、２６、３６を経由してエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂから排出されることになる。
【００５５】
配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に残留しているエアの排出が終わると、続いて、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの冷却水がエア抜きバルブバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａからドレンホース１６、２６、３６を経由してエア抜きバルブバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂからドレン１９、２９、３９に排出される。ドレン１９、２９、３９に冷却水が排出される。ドレン１９、２９、３９には漏水センサ１８、２８、３８が設けられているので、ドレン１９、２９、３９に冷却水が排出され、その流量または排出量が所定値以上になると、漏水検出信号が出力される。
【００５６】
したがって、各漏水センサ１８、２８、３８から漏水検出信号が検出された場合、対応する当該配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に残留しているエアの排出が終わったと判断できる。そこで漏水検出信号が検出された場合、制御部１４０は対応する当該配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部にあるエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを閉とする。
【００５７】
エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを閉とすることにより、不要な冷却水の排水を減少されることができる。すべてのエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを閉とするとステップＳ０１２に移る。
【００５８】
図３にて、漏水センサ動作判定処理であるテップＳ０１１の詳細を説明する。まず、制御部１４０は漏水センサ１８からの漏水検出信号の有無をステップＳ０２１で判定し、漏水検出信号が検出された場合（ステップＳ０２１のＹＥＳ）はステップＳ０２２にてエア抜きバルブ１５ａを閉とし、ステップＳ０２３に移行する。漏水検出信号が検出されない場合（ステップＳ２１のＮＯ）はそのままステップＳ０２３に移行する。
【００５９】
ステップＳ０２３では制御部１４０は漏水センサ２８からの漏水検出信号の有無を判定し、漏水検出信号が検出された場合（ステップＳ０２３のＹＥＳ）はステップＳ０２４にてエア抜きバルブ２５ａを閉とし、ステップＳ０２５に移行する。漏水検出信号が検出されない場合（ステップＳ０２３のＮＯ）はそのままステップＳ０２５に移行する。
【００６０】
ステップＳ０２５では制御部１４０は漏水センサ３８からの漏水検出信号の有無を判定し、漏水検出信号が検出された場合（ステップＳ０２５のＹＥＳ）はステップＳ０２６にてエア抜きバルブ２５ａを閉とし、ステップＳ０２７に移行する。漏水検出信号が検出されない場合は（ステップＳ０２５のＮＯ）そのままステップＳ０２７に移行する。
【００６１】
ステップＳ０２７では制御部１４０がエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａ、を３つとも閉としたかを判定する。エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａ、を３つとも閉としている場合（ステップＳ０２７のＹＥＳ）は漏水センサ動作確認処理の終了と判断する。１つでも閉としていない場合（ステップＳ０２７のＮＯ）はステップＳ０２１に戻る。
【００６２】
図２に戻り、説明する。ステップＳ０１２では、主回路盤１０１のエア抜き完了の判定を行う。図２に示す実施形態はタイマ２の時間が設定時間２を越えないことで判断している。設定時間２は第２の所定時間の一例である。
【００６３】
タイマ２の時間が設定時間２を超えた場合（ステップＳ０１２のＮＯ）はステップＳ００５に戻り、再びポンプ５１を動作させ冷却水を循環させ、流路内の残留エアを配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に集合させる一連の動作を行う。タイマ２の時間が設定時間２を超ない場合（ステップＳ０１２のＹＥＳ）はステップＳ０１３に移行する。
【００６４】
すなわち、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に残留しているエアがある場合には、エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを開としてから、残留しているエアが先にドレンホース１６、２６、３６を経由して抜けた後に冷却水が検出される。したがって、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に残留しているエアが無い場合はエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを開とし、漏水が検出されてエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａが閉じるまでの時間は、すなわち、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に残留しているエアがある場合に比較して短い。よって、設定時間２内でエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａが閉した場合（ステップＳ０１２のＹＥＳ）は、流路内のエア抜き終了とし、ステップＳ０１３に移行する。
【００６５】
ステップＳ０１３ではエア抜き完了処置として図示されない表示装置や外部機器に終了信号を出力する。よって、上述の処理を制御部１４０が行うことでエア抜き処置を容易に完了することができる。尚、本実施形態において、エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを省略してもよい。また、各漏水センサ１８、２８、３８をドレン１９、２９、３９内ではなく各ドレンパン１４、２４、３４内に配置し、ドレンホース１６、２６、３６の排水側を各ドレンパン１４、２４、３４内に導くようにしてもよい。
【００６６】
以上説明したように、本発明によれば、冷却水の注水とエア抜きを連続して容易に行うことができる水冷式電力変換システムを提供できる。また、排水口から変換器盤の出水側の母管４５を経由してポンプ５１の入り口にいたるまでの経路までの圧損より、エア抜きバルブからドレンホースを経由してドレンにいたるまでの圧損を十分大きくしているため、エア抜き時の排水量が少なく、補給水を少なくすることができる。
【００６７】
（第１の実施形態の第１変形例）
図４にて、本発明の第１の実施形態に係る変形例として、図２では制御部１４０がタイマ２の計測時間が設定時間内かどうかで判定していたが、ステップＳ０１１の漏水センサ１８、２８、３８動作確認処理をあらかじめ定められた所定回数（Ｎ）行ったらエア抜き処置完了と判断するフローチャートを示す。
【００６８】
図２と図４の主な相違点は以下である。
（１）ステップＳ００１とステップＳ００２の間にステップＳ００１Ａとして、漏水センサ１８、２８、３８動作確認処理の回数カウンタＮを０にリセットする処理を追加する。
（２）ステップＳ０１０において、タイマ２をリセットする手順を削除し、エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、２５ａを開する手順のみとして、これをステップＳ０１０Ａとする。
（３）ステップＳ０１１の後にステップＳ０１１Ａとして、漏水センサ１８、２８、３８動作確認処理の回数カウンタＮを１増加させる処理を追加する。
（４）ステップＳ０１１Ａの後のステップＳ０１２のかわりにステップＳ０１２Ａを行う。ステップＳ０１２Ａにおいては、ステップＳ０１１の漏水センサ１８、２８、３８動作確認処理のカウンタＮがあらかじめ設定していた値Ｎ１以上か判断する。カウンタＮが値Ｎ１以上の場合は（ステップＳ０１２ＡのＹＥＳ）であれば流路内のエア抜き終了とし、ステップＳ０１３に移行する。カウンタＮが値Ｎ１に満たない場合（ステップＳ０１２のＮＯ）はステップＳ００５に戻る。
【００６９】
上述の処理を制御部１４０が行うことでポンプ５１の動作と停止そしてエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａの開と閉による漏水センサ１８、２８、３８動作確認処理をあらかじめ定められた所定回数（Ｎ）行うことによりエア抜き処置を容易に完了することができる。
【００７０】
以上説明したように、本発明によれば、冷却水の注水とエア抜きを容易に行うことができる水冷式電力変換システム及び回路盤を提供できる。
【００７１】
（第１の実施形態の第２変形例）
図１の構成において、エア抜きバルブ１５ａ、２５a、３５ａを電磁バルブとして説明したがエア抜きバルブ１５ａ、２５a、３５ａ及びエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂを手動バルブとしてもよい。さらにエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂを互いに近傍に配置し、エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂを操作員が操作しやすい位置に配置する。また制御部１４０にはポンプ５１の運転状態（運転、停止）と漏水センサ１８、２８、３８の状態（漏水検出信号の有無）を作業員に通知する手段を備える。通知する手段は液晶ディスプレイやその他の表示装置でもよくあるいはアラーム音などによる手段でもよい。また、エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂがすべてを閉じたこと示す信号（エア抜きバルブ全閉信号）を制御部１４０に送信する回路を備える。エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂのすべてを閉じたことを制御部１４０に送信する回路は操作員の操作によるスイッチでもよいし、エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂと機械的に連動するスイッチでもよい。エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂは補助エア抜きバルブの一例である。
【００７２】
図５を用いて、本発明の第１の実施形態にかかわる第２変形例の動作フローについて説明する。
【００７３】
ステップＳ００１Ｂにて操作員がエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを開状態とし、エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３６ｂを閉状態とする。さらに、操作員の操作または機械的な連動によりエア抜きバルブ全閉信号が制御部１４０に送られる。
【００７４】
ステップＳ００１Ｃにて制御部１４０は、エア抜きバルブ全閉信号を受信したか否かを判断する。
【００７５】
受信した場合（ステップＳ００１ＣのＹＥＳ）は、ステップＳ００１Ｄに移行する。
【００７６】
受信していない場合（ステップＳ００１ＣのＮＯ）は、ステップＳ００１Ｃにて待機する。
【００７７】
上記エア抜きバルブ全閉信号は、１５ｂ、２５ｂ、３５ｂの３つがすべて閉したことを示す信号である。なお、ここでは、エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａは開で、エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂは閉となる。
【００７８】
ステップＳ００１Ｄにて制御部１４０は、図４のステップＳ００１Ａと同様に漏水センサ１８、２８、３８の動作確認処理の回数カウンタを０にりセットする処理を行った後、
ステップＳ００２に移行する。
【００７９】
次ぎに、ステップＳ００２からステップＳ００４までの動きは第１の実施形態と同様であるので説明は省略する。
【００８０】
次ぎにステップＳ００５Ｂにおいて制御部１４０はポンプ５１を動作するよう指令し、
さらに制御部１４０はポンプ５１を設定時間１だけ運転させるためタイマ1をリセットし時間零とし、これ以降タイマ１は時間経過の計測を開始する。さらに、ポンプ５１が動作していることを作業員へ通知する。
【００８１】
ステップＳ００６において制御部１４０はサージタンク４２の水位が第１水位に満たないと判断された場合（Ｓ００６のＮＯ）はステップＳ００７Ｂに進み一旦、ポンプ５１を止め、ポンプの停止状態を作業員へ通知する。さらにステップＳ００２の注水工程に戻り、注水をおこなう。Ｓ００６で制御部１４０がサージタンクの水位が第１水位以上と判断した場合（Ｓ００６のＹＥＳ）はステップＳ００８に移行する。
【００８２】
ステップタイマ１の経過時間が設定時間１を超えていない場合（Ｓ００８のＮＯ）はステップＳ００６に戻る。タイマ１の経過時間が設定時間１を越えている場合（Ｓ００８のＹＥＳ）、制御部１４０はステップＳ００９Ｂに進みポンプを停止するとともにポンプ５１の停止状態を作業員へ通知する。
【００８３】
次ぎにステップＳ０１０Ｂにて操作員はポンプ５１の停止状態を確認したらエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂを開とする。
【００８４】
次ぎにステップＳ０１１Ｂにて制御部１４０は漏水センサ１８、２８、３８の動作判定処理を行う。動作判定処理とは、漏水センサ１８、２８、３８の各々について漏水検出がされたかを判断し、漏水検出がされた場合、対応するセンサの漏水検出を作業員へ通知する。
【００８５】
またエア抜きバルブ全閉信号を受信した場合は次テップに進む。ステップＳ０１１Ｂの詳細について図６を使用して説明する。
【００８６】
図６はステップＳ０１１Ｂの詳細ステップを示している。制御部１４０は、ステップＳ０３１で各漏水センサ毎に漏水継続時間を計測するタイマ１８、２８、３８を０にリセットし、ステップＳ０３２に移行する。
【００８７】
制御部１４０は、漏水センサ１８からの漏水検出信号の有無をステップＳ０３２で判定し、漏水検出信号が検出された場合（ステップＳ０３２のＹＥＳ）はタイマ１８の時間計測が開始されていない場合は計測を開始し、時間計測がされている場合は継続し、ステップＳ０３３に移行する。
【００８８】
ステップＳ０３２で漏水検出信号が検出されない場合（ステップＳ０３２のＮＯ）はステップＳ０３４に移行して、タイマ１８をリセットし、さらにステップＳ０３６に移行する。
【００８９】
制御部１４０は、ステップＳ０３３でタイマ１８があらかじめ定まられた設定時間Ｔ１８を超過したか否かを判定し、超過した場合は（ステップＳ０３３のＹＥＳ）はステップＳ０３５に移行する。超過していない場合は（ステップＳ０３３のＮＯ）はステップＳ０３６に移行する。
【００９０】
制御部１４０は、ステップＳ０３５で漏水検出の操作員に対する漏水センサ１８の動作通知を行いステップＳ０３６に移行する。
【００９１】
制御部１４０は、漏水センサ２８からの漏水検出信号の有無をステップＳ０３６で判定し、漏水検出信号が検出された場合（ステップＳ０３６のＹＥＳ）はタイマ２８の時間計測が開始されていない場合は計測を開始し、時間計測がされている場合は継続し、ステップＳ０３７に移行する。ステップＳ０３６で漏水検出信号が検出されない場合（ステップＳ０３６のＮＯ）はステップＳ０３８に移行して、タイマ２８をリセットし、さらにステップＳ０４０に移行する。
【００９２】
制御部１４０はステップＳ０３７でタイマ２８があらかじめ定まられた設定時間Ｔ２８を超過したか否かを判定し、超過した場合は（ステップＳ０３７のＹＥＳ）はステップＳ０３９に移行する。超過していない場合は（ステップＳ０３７のＮＯ）はステップＳ０４０に移行する。
【００９３】
制御部１４０は、ステップＳ０３９で漏水検出の操作員に対する漏水センサ２８の動作通知を行いステップＳ０４０に移行する。
【００９４】
制御部１４０は、漏水センサ３８からの漏水検出信号の有無をステップＳ０４０で判定し、漏水検出信号が検出された場合（ステップＳ０４０のＹＥＳ）はタイマ３８の時間計測が開始されていない場合は計測を開始し、時間計測がされている場合は継続し、ステップＳ０４１に移行する。ステップＳ０４０で漏水検出信号が検出されない場合（ステップＳ０４０のＮＯ）はステップＳ０４２に移行して、タイマ３８をリセットし、さらにステップＳ０４４に移行する。
【００９５】
制御部１４０は、ステップＳ０４１でタイマ３８があらかじめ定まられた設定時間Ｔ３８を超過したか否かを判定し、超過した場合（ステップＳ０４２のＹＥＳ）はステップＳ０４３に移行する。超過していない場合（ステップＳ０４２のＮＯ）はステップＳ０４４に移行する。
【００９６】
制御部１４０は、ステップＳ０４３で漏水検出の操作員に対する漏水センサ３８の動作通知を行いステップＳ０４４に移行する。
【００９７】
次のステップＳ０４４にて制御部１４０は、エア抜きバルブ全閉信号を受信したが否かを判断する。受信していない場合（ステップＳ０４４のＮＯ）はステップＳ０３２に戻り、エア抜きバルブ全閉信号受診した場合（ステップＳ０４４のＹＥＳ）は漏水センサ動作確認処理（ステップＳ０１１Ｂ）の終了と判断する。
【００９８】
操作員は制御部１４０がステップＳ０３２からＳ０４４までの繰り返しステップを行っている間に、操作員が制御部１４０の漏水検出の通知により漏水検出が動作した対応するエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂを閉とする。
【００９９】
操作員は、エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂのすべてを閉じた場合にエア抜きバルブ全閉信号を制御部１４０に送信する、あるいは、エア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂに連動した回路によりエア抜きバルブ全閉信号が制御部１４０に送信される。
【０１００】
その結果、制御装置１４０はステップＳ０４４のＹＥＳの条件が成立し、漏水センサ動作確認処理（ステップＳ０１１Ｂ）の終了と判断することができる。尚、設定時間Ｔ１８、Ｔ２８、Ｔ３８はドレンホース１６、１６、３６に残留している冷却水による漏水検出器１８、２８、３８の不要動作を防止するための時限である。
【０１０１】
図５に戻り、説明する。ステップＳ０１１からステップＳ０１３までのステップは第１の実施形態の第１変形例と同じであるので説明は省略する。
【０１０２】
上述のように制御部１４０がポンプ５１の動作と停止及び作業員へ通知そして漏水センサ１８、２８、３８動作確認処理をあらかじめ定められた所定回数（Ｎ）行うことによりエア抜き処置を容易に完了することができる。操作員は制御部１４０の通知に従いエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂを開閉することでエア抜き処置を容易に完了することができる。
【０１０３】
以上説明したように、本発明によれば、冷却水の注水とエア抜きを容易に行うことができる水冷式電力変換システム及び回路盤を提供できる。
【０１０４】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態に係る水冷式電力変換システム１００Ａの構成図で、主回路盤１０１Ａ、給水装置４０Ａ及び冷却装置５０などで構成された場合の一例である。第２の実施形態の各部について、図１の本発明の実施形態に係る水冷式電力変換システム１００Ａの構成図の各部と同一部分は同一符号で示し、その説明は省略する。
【０１０５】
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、ドレンホース１６、２６、３６の端部にあったエア抜きバルブ１５ｂ、２５ｂ、３５ｂがなくなり、主回路盤１０１内に設けられていた漏水センサ１８、２８、３８の代わりに気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａがドレンホース１６、２６、３６内の気泡を検出するように主回路ユニット内設けられ、その出力は制御部１４０に接続されている。さらにドレンホース１６、２６、３６のエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａと接続されているのとは反対側のドレンホース１６、２６、３６の端部はサージタンク４２Ａ内まで敷設され、その先端の高さＨが第１水位センサ４７の検出位置より下になるよう配置される。
【０１０６】
第１の実施形態では給水装置４０はサージタンク４２の冷却水面Ｄの位置がエア抜きバルブ１５ａの位置Ａより高い位置に配置されていたが、第２の実施例ではその制約がなく、給水装置４０Ａはサージタンク４２Ａの冷却水面Ｆの位置はエア抜きバルブ１５ａの位置Ａより低い位置でもよい。
【０１０７】
ドレンホース１６、２６、３６が透明な材質の場合は気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａは光学式センサまたは超音波式センサを使用することができる。ドレンホース１６、２６、３６が不透明な材質の場合は気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａは超音波式センサを使用することができる。
【０１０８】
図７では気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａは主回路ユニット１１０Ａ、１２０Ａ、１３０Ａの内部に設けられているが、ドレンホース１６、２６、３６の気泡が検出できる場所であれば主回路ユニット１１０Ａ、１２０Ａ、１３０Ａの外部でもよい。
【０１０９】
サージタンク４２Ａの冷却水面Ｆの位置はエア抜きバルブ１５ａの位置Ａより低い位置の場合は、圧力の関係でポンプ５１が運転中以外は配管１１ｂの上部に残留したエアを抜くことは困難である。そこで、第２の実施形態ではポンプ５１が運転中にエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを開とすることで、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に残留したエアはドレンホース１６、２６、３６を経由して、水冷式電力変換システム１００Ａの流路内から排出される。ドレンホース１６、２６、３６から排出されたエアはサージタンク４２Ａの冷却水内に排出され、さらにサージタンク４２Ａの冷却水面から大気中に放出される。
【０１１０】
ドレンホース１６、２６、３６からはエアばかりでなく冷却水も排出されるが、サージタンク４２Ａの冷却水内に排出されるので、最終的に冷却水が水冷式電力変換システム１００Ａの外部に排出することはない。制御部１４０はポンプ５１が運転中に気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａの出力を監視し、制御部１４０はポンプ５１が運転中に所定期間、気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａが連続して気泡を検出しなかった場合に、エア抜きが終了したと判断する。
【０１１１】
図８は、第２の実施形態において通常の水冷式電力変換システム１００Ａを運用する前に、冷却水を注入してエア抜きを行う場合のフローチャートである。尚、ここでは、冷却配管のフラッシング等の処理は省略して記載する。
【０１１２】
ステップＳ１０１にて制御部１４０Ａからの信号によりエア抜きバルブ１５a、２５ａ、３６ａは開状態とされる。
【０１１３】
ステップＳ１０２からステップＳ１０４までの動きは、第１の実施形態におけるステップＳ００２からステップＳ００４までの動きと同じであるので、詳細な説明は省略する。
【０１１４】
ステップＳ１０２にて制御部１４０からの信号により給水バルブ４８が開となり、図示されない水源からの水が給水口４１を通ってサージタンク４２Ａに供給される。ステップＳ１０３にて制御部１４０Ａは第２水位センサ４６の信号により、サージタンク４２Ａの水位があらかじめ定められた第２水位以上であるか否かを判断する。サージタンク４２Ａの水位が第２水位に満たない場合（ステップＳ１０３のＮＯ）は、ステップＳ１０２に戻る。サージタンクの水位が第２水位以上の場合（ステップＳ１０３のＹＥＳ）は、ステップＳ１０４に移行する。
【０１１５】
ステップＳ１０４において制御部１４０Ａは給水バルブ４８に閉じる指令を発する。
【０１１６】
次にステップＳ１０５において制御部１４０Ａはポンプ５１を動作するよう指令する。ポンプ５１が動作すると、冷却水は水冷式電力変換システム１００Ａ内の流路を循環する。このように冷却水が循環すると、流路内に残留したエアは、配管１１ｂ、２１ｂ、３１ｂの上部に集まる。さらに制御部１４０Ａは時間計測用のタイマ３をリセットし０とする。これ以降タイマ３は時間経過の計測を開始する。
【０１１７】
ステップＳ１０６とステップＳ１０７の動きは、第１の実施形態におけるステップＳ１０６とステップＳ１０７動きと同じであるので、詳細な説明は省略する。
【０１１８】
ステップＳ１０６において制御部１４０Ａは第１水位センサ４７からの信号により、サージタンクの水位が第１水位以上であるかを判断する。サージタンクの水位が第１水位に満たないと判断された場合（ステップＳ１０６のＮＯ）はステップＳ１０７に進み一旦、ポンプ５１を止め、さらにステップＳ１０２の注水工程に戻る。制御部１４０ＡはステップＳ１０６でサージタンクの水位が第１水位以上と判断した場合（ステップＳ１０６のＹＥＳ）はステップＳ１０８に移行する。
【０１１９】
ステップＳ１０８において制御部１４０Ａは気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａの出力を検出し、１つ以上の気泡センサから気泡が検出された場合（ステップＳ１０８のＮＯ）はステップＳ１０９に移行する。また、全ての気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａから気泡が検出されない場合（ステップＳ１０８のＹＥＳ）はステップＳ１１０に移行する。
【０１２０】
ステップＳ１０９において制御部１４０Ａは時間計測用のタイマ３をリセットし零とし、ステップ１０６に戻る。
【０１２１】
ステップＳ１１０において制御部１４０Ａは時間計測用のタイマ３があらかじめ定められた設定時間３を超えた場合（ステップＳ１１０のＹＥＳ）はステップ１１１に移行する。時間計測用のタイマ３があらかじめ定められた設定時間３を超えていない場合（ステップＳ１１０のＮＯ）はステップＳ１０６に戻る。ステップＳ１０６からステップＳ１１０の手順を繰り返すことにより、制御部１４０Ａは所定時間３以上継続して全ての気泡センサ１８ａ、２８ａ、３８ａから気泡が検出されないことで水冷式電力変換システム１００Ａの流路内から十分なエアが抜けたことを判断することができる。設定時間３は第３の所定時間の一例である。
【０１２２】
ステップＳ１１１において制御部１４０Ａはエア抜きバルブ１５a、２５ａ、３６ａにバルブを閉とする指令を出力し、エア抜きバルブ１５a、２５ａ、３６ａにバルブ閉とする。この処置により、ポンプ５１が停止中にサージタンク４２Ａにおいて何らかの理由により予期せぬ水位低下が発生し、図７における位置Ｈより低下した場合に、サージタンク４２Ａ側のドレンホース１６、２６、３６からエアが水冷式電力変換システム１００Ａの流路内に浸入することを予防することができる。
【０１２３】
ステップＳ１１２において制御部１４０Ａはポンプ５１を停止とする信号を出力し、ポンプ５１を停止とする。そしてステップＳ１１３に移行する。
【０１２４】
ステップＳ１１３ではエア抜き完了処置として図示されない表示装置や外部機器に終了信号を出力する。よって、上述の処理を制御部１４０が行うことで注水とエア抜き処置を容易に完了することができる。
【０１２５】
尚、エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａが手動で操作するバルブの場合、エア抜きバルブの開閉を制御装置に伝達する回路を設け、さらに制御部１４０Ａにタイマ３に時間が設定時間３以上経過したことを捜査員に通知する手段を備えるようにする。さらに、ステップＳ１０１にて作業員がエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａが手動で開し、エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａを開した事を制御部１４０Ａに伝達してステップＳ１０２に移行し、ステップ１１１にて制御部１４０Ａにタイマ３に時間が設定時間３以上経過したことを捜査員に通知した後、その通知をうけて作業員がエア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５ａが手動で閉し、エア抜きバルブ１５ａ、２５ａ、３５閉した事を制御部１４０Ａに伝達してステップＳ１１２に移行するようにしてもよい。
【０１２６】
また、設定時間３は水冷式電力変換システムの規模等にもよるが例えば数十分から数時間程度の時間が望ましい。
【０１２７】
さらに、第２の実施形態では気泡センサを用いた例で説明したが、第１の実施形態の様に漏水センサを用いでもよい。
【０１２８】
以上説明したように、本第２の実施形態によれば、冷却水の注水とエア抜きを容易に行うことができる水冷式電力変換システムを提供することができる。また、エア抜き時にエアとともに排出される冷却水はエア抜きバルブからドレンホースを経由してサージタンクに戻されるため、エア抜き時の排水が基本的にはなくなり、補給水を少なくすることができる。
【０１２９】
以上説明したように、本発明によれば、冷却水の注水とエア抜きを容易に行うことができる水冷式電力変換システムを提供することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
１００、１００Ａ  水冷式電力変換システム
１０１、１０１Ａ  主回路盤
１１０、１２０、１３０  主回路ユニット
１１Ａ、１２０Ａ、１３０Ａ  主回路ユニット
１１ａ、１１ｂ、２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂ  配管
１２ａ、１２ｂ、２２ａ、２２ｂ、３２ａ、３２ｂ  圧接型半導体素子
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、２３ａ、２３ｂ、２３ｃ、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ  水冷ヒートシンク
１４、２４、３４  ドレパン
１５ａ、２５ａ、３５ａ  エア抜きバルブ
１５ｂ、２５ｂ、３５ｂ  エア抜きバルブ
１６、２６、３６  ドレンホース
１７ａ、２７ａ、３７ａ  通水口
１７ｂ、２７ｂ、３７ｂ  排水口
１８、２８、３８  漏水センサ
１８ａ、２８ａ、３８ａ  気泡センサ
４０、４０Ａ  給水装置
４１  給水口
４２、４２Ａ  サージタンク
４３、４３Ａ  配管
４４、４５  母管
４６  第２水位センサ
４７  第１水位センサ
４８  給水バルブ
５０  冷却装置
５１  ポンプ
２００  従来の水冷式電力変換システム
２０１  主回路盤
２１０、２２０、２３０  主回路ユニット
【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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【図８】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月19日(2019.7.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主回路盤、給水装置及び冷却装置を備えた水冷式電力変換システムであって、
前記主回路盤は、
同様に構成された複数の主回路ユニットと、
前記主回路ユニットの数と同数のドレンと、
前記主回路ユニットの数と同数のドレンホースと、
前記主回路ユニットの数と同数の漏水センサと、
制御部と、を備え、
前記主回路ユニットは、半導体素子と、
前記半導体素子の冷却面に当接するように配置された水冷ヒートシンクと、
前記水冷ヒートシンクに前記冷却装置で冷却された冷却水を通水する通水口と、
前記通水口から当該主回路ユニット内に取り込まれた冷却水を排水するための排水口と、
前記冷却装置と前記通水口若しくは前記排水口、又は前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を冷却水が流れるように接続した配管と、
前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を接続した配管の上部に配置されたエア抜きバルブと、を備え、
前記ドレンホースは片端が前記複数の主回路ユニットの前記エア抜きバルブに接続され、他端が前記エア抜きバルブから前記ドレンホース内を流れた水が前記ドレンに排水されるように構成され、
前記漏水センサは前記ドレンに排水された冷却水の流量が所定の値を超えた場合に漏水検出信号を出力し、
前記制御部は前記漏水センサの漏水検出信号を受信可能に接続され、
前記給水装置は、
サージタンクと給水口を備え、給水口から供給された水をサージタンクに蓄積し、前記冷却装置に当該水を供給し、
前記冷却装置は、
前記サージタンクから供給された水及び前記排水口から排出された水を冷却した冷却水を加圧して前記配管及び通水口を介して前記水冷ヒートシンクに注水するポンプを備え、
前記ポンプはその運転及び停止を前記制御部から制御可能に接続されたことを特徴とする水冷式電力変換システム。
【請求項２】
前記サージタンクには第１水位を検出する第１水位センサが設けられ、
前記第１水位センサが第１の水位に満たないと検出したきには前記ポンプを停止し前記給水口から水をサージタンクに注水し、サージタンクの水位を所定の水位以上に保つようにし、前記エア抜きバルブが前記サージタンクの第１水位より低い位置に設置され、
前記ポンプか第１の所定期間運転後、ポンプを停止し、前記エア抜きバルブを開し、エア抜き処置を行うことを特徴とする請求項１記載の水冷式電力変換システム。
【請求項３】
前記エア抜きバルブは、
前記制御部から開閉指令で操作可能なバルブで構成され、
前記制御部は更に、
前記漏水センサから前記漏水検出信号を前記制御部が受信した場合には前記漏水検出信号に対応する前記エア抜きバルブに閉指令を出力し、
前記エア抜きバルブの開指令から第２の所定時間を越えない期間内にすべての前記漏水センサからの漏水検出信号を前記制御部が受信した場合にエア抜き処置終了とすることを特徴とする請求項２記載の水冷式電力変換システム。
【請求項４】
前記エア抜きバルブは、
前記制御部から開閉指令で操作可能なバルブで構成され、
前記制御部は更に、
第１手順として、前記ポンプを第１の所定期間運転し、
第２手順としてポンプを停止し、
第３手順として前記エア抜きバルブ開指令を出力し、
前記漏水センサから前記漏水検出信号を前記制御部が受信した場合には前記漏水検出信号に対応する前記エア抜きバルブに閉指令を出力し、
第４手順として全ての前記エア抜きバルブに対し閉指令を出力した場合に第５手順に移行し、
第５手順として前記第１手順から前記第４手順までの繰り返し回数が所定回数未満の場合第１手順に戻り、前記繰り返し回数が所定回数以上の場合エア抜き処置終了とすることを特徴とする請求項２記載の水冷式電力変換システム。
【請求項５】
前記ドレンホースは、
前記ドレン側に補助エア抜きバルブを備え、
前記制御部はさらに、捜査員に前記ポンプの運転状態と前記漏水検出信号を通知する手段と、操作員の操作または前記補助エア抜きバルブとの連動により前記補助エア抜きバルブが閉状態であることを電気的に受信する手段を備えたことを特徴とする請求項２記載の水冷式電力変換システム。
【請求項６】
前記サージタンクには、
第１水位を検出する第１水位センサと第１の水位よりも高い第２水位を検出する第２水位センサが設けられ、
前記水冷式電力変換システムの注水開始時に第２水位センサの水位までサージタンク内の注水が完了した後、前記ポンプの運転を開始することを特徴とする請求項１記載の水冷式電力変換システム。
【請求項７】
主回路盤、給水装置及び冷却装置を備えた水冷式電力変換システムであって、
前記給水装置は、
給水口とサージタンクを備え、
前記給水口から供給された水を前記サージタンクに蓄積し、前記冷却装置に当該水を供給し、
前記主回路盤は、
同様に構成された複数の主回路ユニットと、
前記主回路ユニットの数と同数のドレンホースと、
前記主回路ユニットの数と同数の気泡センサと、
制御部と、を備え、
前記主回路ユニットは、
半導体素子と、
前記半導体素子の冷却面に当接するように配置された水冷ヒートシンクと、
前記水冷ヒートシンクに前記冷却装置で冷却された冷却水を通水する通水口と、
前記通水口から当該主回路ユニット内に取り込まれた冷却水を排水するための排水口と、
前記冷却装置と前記通水口若しくは前記排水口、又は前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を冷却水が流れるように接続した配管と、
前記通水口と前記水冷ヒートシンクとの間を接続した配管の上部に配置されたエア抜きバルブと、を備え、
前記ドレンホースは、
片端が前記複数の主回路ユニットの前記エア抜きバルブに接続され、
前記気泡センサは前記ドレンホース内に気泡を検出できるようにド前記ドレンホースに取り付けられ、気泡が検出された場合に気泡検出信号を出力し、
前記エア抜きバルブから前記ドレンホース内を流れた水か前記サージタンクに排水されるように構成され、
前記制御部は、
前記気泡センサの気泡検出信号を受信可能に接続され、
前記冷却装置は、
前記サージタンクから供給された水及び前記排水口から排出された水を冷却した冷却水を加圧して前記配管及び通水口を介して前記水冷ヒートシンクに注水するポンプを備え、
前記ポンプは、
その運転及び停止を前記制御部から制御可能に接続されたことを特徴とする水冷式電力変換システム。
【請求項８】
第１の水位を検出する第１水位センサが設けられ、
前記第１水位センサが第１の水位に満たないと検出したきには、前記ポンプを停止して前記給水口から水をサージタンクに注水し、
前記サージタンク側の前記ドレンホースの端部は前記第１水位より下部に配置されたことを特徴とする請求項１記載の水冷式電力変換システム。
【請求項９】
前記制御部は更に、前記ポンプ運転中に第３の所定期間連続して前記気泡検出信号を受信しない場合、エア抜き処置終了とすることを特徴とする請求項７記載の水冷式電力変換システム。
【国際調査報告】
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