(57)【要約】  車両用変圧器において、走行風を取り込む位置が周辺機器の車両の進行方向後方のよどみ域にかかることを低減して、走行風によって効果的に冷却される車両用変圧器を得ることである。本発明に係る車両用変圧器１０ａは、巻線９を有し、冷媒が循環する配管１１に接続する変圧器本体１２と、冷媒を配管１１に循環させる油ポンプ１３と、配管１１に接続し、冷媒を冷却する冷却器１４ａと、車両の走行によって生じる走行風を取り込む第１の吸気口と、走行風を冷却器に向かい冷却風として送気する第１の送気口と、第１の吸気口と第１の送気口とを連結すると共に送風方向が車両の進行方向と反対となるように走行風を案内し、案内された走行風を第１の送気口から冷却風として吐出させる第１の連結部と、を有し、変圧器本体１２及び冷却器１４ａに対して車両の進行方向後方に設けられた第１のダクトとを備える。
2017068873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
巻線を有し、冷媒油が循環する配管に接続する変圧器本体と、
前記冷媒油を前記配管に循環させる油ポンプと、
前記配管に接続し、前記冷媒油を冷却する冷却器と、
車両の走行によって生じる走行風を取り込む第１の吸気口と、前記走行風を前記冷却器に向かい冷却風として送気する第１の送気口と、前記第１の吸気口と前記第１の送気口とを連結すると共に送風方向が前記車両の進行方向に対して反対となるように前記走行風を案内し、前記案内された走行風を前記第１の送気口から前記冷却風として吐出させる第１の連結部と、を有し、前記変圧器本体及び前記冷却器に対して前記車両の進行方向後方に設けられた第１のダクトと
を備えた車両用変圧器。
【請求項２】
前記変圧器本体、前記油ポンプ及び前記冷却器は、前記車両の屋根上に設けられる
ことを特徴とする請求項１に記載の車両用変圧器。
【請求項３】
前記第１の吸気口と前記第１の送気口とは、車両幅方向または車両高さ方向の少なくとも一方の方向にお互いに離れた位置に設けられる
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用変圧器。
【請求項４】
前記第１のダクトは、前記変圧器本体の上面と前記第１の吸気口の下面とが同じ高さになるように配置されると共に前記配管を貫通させることが可能な凹部が下面に設けられる
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
【請求項５】
前記第１の吸気口に対向して設けられた第２の吸気口と、前記第１の送気口に対向して設けられた第２の送気口と、前記第２の吸気口と前記第２の送気口とを連結する第２の連結部と、を有し、前記変圧器本体及び前記冷却器に対して前記車両の進行方向前方に設けられた第２のダクトを備え、
前記第２の連結部は、前記第２の吸気口で取り込まれた風の送風方向が反対となるように前記取り込まれた風を案内して前記第２の送気口を介して前記冷却器に吐出させる
ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
【請求項６】
前記第２の吸気口と前記第２の送気口とは、車両幅方向または車両高さ方向の少なくとも一方の方向にお互いに離れた位置に設けられる
ことを特徴とする請求項５に記載の車両用変圧器。
【請求項７】
前記第２のダクトは、前記変圧器本体の上面と前記第２の吸気口の下面とが同じ高さとなるように配置されると共に前記配管を貫通させることが可能な凹部が下面に設けられる
ことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の車両用変圧器。
【請求項８】
前記冷却器は、複数であって、前記変圧器本体の車両幅方向の両側面に設けられている
ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
【請求項９】
前記冷却器は、逆Ｕ字状に形成された複数の冷却管を有し、
前記複数の冷却管の外側部分の面である最外面は、車両限界に沿って形成されている
ことを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
【請求項１０】
前記配管を循環する前記冷媒油の熱膨張量を吸収するコンサベータと、
前記油ポンプと前記コンサベータとをそれぞれ覆うカバーと
を備え、
前記カバーと前記変圧器本体とは、お互いの上面が車両高さ方向に同じ位置に配置され、
前記コンサベータと前記油ポンプとは、前記第１のダクト及び前記第２のダクトよりも前記変圧器本体に近い側に設けられる
ことを特徴とする請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の車両用変圧器。
【請求項１１】
前記変圧器本体に近い側の前記カバーの上面よりも前記第１のダクト及び前記第２のダクトに近い側の前記カバーの上面が低く形成されている
ことを特徴とする請求項１０に記載の車両用変圧器。
【請求項１２】
前記カバーは、パンチングメタルで構成されている
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の車両用変圧器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用変圧器に関し、特に、車両の走行によって生じる走行風を利用して冷媒油を冷却する車両用変圧器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両に搭載される空調機、電力変換器、制御器、変圧器などの機器は、動作時に多くの発熱がある。これらの機器の冷却方式としては、電動送風機を用いた強制空冷方式と、車両の走行によって生じる走行風を利用した走行風自冷方式とがある。【０００３】
走行風自冷方式は、強制空冷方式と比較して省エネルギーであり、低騒音であることなどの観点から近年普及が進んでいる。一般的に走行風自冷方式は、床下に設置された車両用変圧器などの機器の冷却方法として採用されていた（例えば、特許文献１参照）。この理由としては、走行風自冷方式を床下に設置された例えば車両用変圧器に適用すると、以下に述べる理由で効率良くこの車両用変圧器を冷却することができるためである。すなわち、車両の床下面と線路面との間において、車両の側面からの走行風の流入に加えて、線路面にて反射された走行風が床下面に設置された車両用変圧器に向かうこととなる。この結果、車両用変圧器の周囲に多数の周辺機器を配置しても流速の速い走行風が車両用変圧器の冷却器周辺に流入し、効果的な冷却を図ることができる。【０００４】
一方で、例えば欧州で普及している低床の車両では、床下の設置スペースが狭いため、車両用変圧器と共に、空調機、電力変換器、制御器などの大型の周辺機器を車両の屋根上に設置している。このような車両の屋根上に設置された車両用変圧器を冷却するために、これまでは電動送風機を用いた強制空冷方式が用いられていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３６３２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、車両用変圧器の冷却に走行風自冷方式を採用するとなると、周辺機器が車両用変圧器の車両の進行方向前方に設置されている場合に、この周辺機器により車両の走行中に上方に走行風が剥離することで、周辺機器の車両の進行方向後方にて流速の小さな風が流れるよどみ域が生成する。このため、周辺機器と車両用変圧器との配置によっては車両用変圧器が走行風を取り込む位置がよどみ域に設けられた場合、十分な流速を有する走行風を車両用変圧器の冷却器周辺に十分に取り込むことができず、走行風では十分な冷却性能を得ることができないという問題があった。【０００７】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、車両用変圧器において、走行風を取り込む位置が周辺機器の車両の進行方向後方のよどみ域にかかることを低減して、走行風によって効果的に冷却される車両用変圧器を得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る車両用変圧器は、巻線を有し、冷媒油が循環する配管に接続する変圧器本体と、冷媒油を配管に循環させる油ポンプと、配管に接続し、冷媒油を冷却する冷却器と、車両の走行によって生じる走行風を取り込む第１の吸気口と、走行風を冷却器に向かい冷却風として送気する第１の送気口と、第１の吸気口と第１の送気口とを連結すると共に送風方向が車両の進行方向と反対となるように走行風を案内し、案内された走行風を第１の送気口から冷却風として吐出させる第１の連結部と、を有し、変圧器本体及び冷却器に対して車両の進行方向後方に設けられた第１のダクトとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る車両用変圧器においては、車両用変圧器の走行風を取り込む位置が周辺機器の車両の進行方向後方のよどみ域にかかることが低減され、走行風によって効果的に冷却することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器を設置した鉄道車両を示す上面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器を設置した鉄道車両を示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器の構成を示す上面図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器の構成を示す側面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器の屋根上における設置状態を示すための図４のＡ−Ａ断面の断面模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器の冷却器の外観を示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器のダクトの詳細な形状を説明するための斜視図である。
【図８】周辺機器の後方の走行風の流れを示す説明図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器を車両の屋根上に配置した様子を示す側面図である。
【図１０】車両走行時の流れ場を示すための車両の上面図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器の構成を示す上面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器を車両の屋根上に配置した様子を示す側面図である。
【図１３】本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器の変形例の構成を示す上面図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器の変形例の場合のダクトを示す斜視図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器の変形例を車両の屋根上に配置した様子を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の実施の形態では、車両として鉄道車両を例に挙げて説明を行うが、鉄道車両以外にも路面電車、バスなどの車両に本発明を適用可能であることは言うまでもない。
【００１２】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａを屋根上に設置した鉄道車両の１例を示す上面図である。図２は、図１に示した鉄道車両の側面図である。
【００１３】
なお、以下の説明では車両の移動する方向である車両長さ方向をＸ方向とし、車両幅方向をＹ方向とし、車両高さ方向をＺ方向として定義して説明を行う。車両進行方向が−Ｘ方向であり、車両進行方向を向いた際に左から右に向うの方向が＋Ｙ方向であり、床から屋根に向う方向が＋Ｚ方向であるとして説明を行う。
【００１４】
図１及び図２に示す通り、車両１の屋根上２には、車両用変圧器１０ａ及び複数の周辺機器３が設けられている。周辺機器３は、車両用変圧器の進行方向前方に２個設置されると共に、車両用変圧器１０ａの進行方向後方に１個設置されている。なお、ここで、進行方向前方は−Ｘ方向の位置を意味し、進行方向後方は＋Ｘ方向の位置を意味するものとする。周辺機器３は、例えば、電力変換器、制御器、空調機などである。屋根上２は車両１の上面の全面あるいは一部の面を示すものと定義して説明する。なお、屋根上２に設置されている周辺機器の構成、数、及び配置は、上述のものに限定されないことは言うまでもない。
【００１５】
図３は、実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａの構成を示す上面図である。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。図３に示すように、車両用変圧器１０ａは、筐体を有する変圧器本体１２を備える。変圧器本体１２の内部には、主要な発熱源である巻線９が設けられている。変圧器本体１２には、配管１１が接続され冷媒油の循環路が形成されている。配管１１の管路途中には、冷媒油を強制循環させるための油ポンプ１３が変圧器本体１２に対して−Ｘ方向の位置に設置される。また、冷媒油の熱膨張量を吸収するコンサベータ１５が変圧器本体１２に対して＋Ｘ方向の位置に設置されている。変圧器本体１２のＹ方向の両側面には、走行風との熱交換により冷媒油を冷却する冷却器１４ａが設置されている。変圧器本体１２及び冷却器１４ａの−Ｘ方向の位置には、ダクト１６ａが設けられている。また、変圧器本体１２及び冷却器１４ａの＋Ｘ方向の位置には、ダクト１６ｂが設けられている。ダクト１６ａは、ダクト１６ａの−Ｘ方向の位置から変圧器本体１２に走行風が流入することを抑制している。ダクト１６ｂは、車両の走行によって生じる走行風を取り込み、送風方向を内部にて変更することで取り込んだ走行風を冷却器１４ａに吹きつける。
【００１６】
冷媒油として、絶縁油が利用され、特に車両用として、難燃性の高いシリコーン油あるいは廃棄時の環境に対する負荷の少ないエステル油などが利用される。変圧器本体１２の筐体は、鋼鉄、アルミニウムなどの金属で作製される。また、この筐体の表面には、金属で腐食防止のための塗装がなされている。変圧器本体１２の電線と接続される部分には、絶縁ブッシュなどの絶縁用部材が設置されている。コンサベータ１５は、冷媒油の温度変化時の熱膨張を吸収するためのもので、このコンサベータ１５の容量は、この熱膨張を十分吸収できるように設定されている。
【００１７】
図４は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａの構成を示す側面図である。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。図４に示す通り、第２のダクトとしてのダクト１６ａは、変圧器本体１２に対して−Ｘ方向の位置に設けられる。また、第１のダクトとしてのダクト１６ｂは、変圧器本体１２に対して＋Ｘ方向の位置に設置される。さらに、ダクト１６ａ及びダクト１６ｂは、変圧器本体１２をＸ方向にて挟み込んで相対するように配置されている。
【００１８】
図５は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａの屋根上２における設置状態を示すための図４のＡ−Ａ断面の断面模式図である。なお、図４は車両用変圧器１０ａを示す図であるが、断面位置を分かり易くするために図４を用いて断面位置を示している。つまり、図５は、車両用変圧器１０ａに加えて車両１を含むＡ−Ａ断面における断面図を示すものとする。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。ダクト１６ｂには、走行風を取り込むための吸気口３０が設けられている。また、点線は車両限界１７を示している。車両限界１７とは、鉄道車両の車体断面の大きさの限界範囲であり、鉄道車両が線路上を安全に走行できるように定められた車両のＹ方向及びＺ方向の制限値である。車両限界１７の屋根上２の上部空間は、トンネルなどの軌道構造物との関係上、その上部側のＹ方向の幅が＋Ｚ方向に向うにつれて狭くなるように形成されている。変圧器本体１２の＋Ｚ方向の高さは、ダクト１６ｂよりも低くなるようになっている。このため、吸気口３０は、変圧器本体１２から＋Ｚ方向に向かい開口している。
【００１９】
図６は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａの冷却器１４ａの外観を示す斜視図である。冷却器１４ａは、大きさの異なる複数の逆Ｕ字状に形成された冷却管１９ａ及び冷却管１９ｂを有する。ここでは、大きさが異なる複数の冷却管１９ａ及び冷却管１９ｂが同一平面上に配置されている。冷却管１９ａは、冷却器１４ａの最外部に設けられているものである。冷却器１４ａは、同一平面上に配置された複数の冷却管１９ａ及び冷却管１９ｂがＸ方向に配列されて構成されている。各々の冷却管１９ａ及び冷却管１９ｂは、各々の両端がそれぞれ入口ヘッダー１８ａ及び出口ヘッダー１８ｂに接続されている。
【００２０】
図３、図４及び図６を用いて配管１１と車両用変圧器１０ａとの接続について説明を行う。配管１１が、変圧器本体１２の出口から油ポンプ１３の吸入口に接続され、油ポンプ１３の吐出口から出て＋Ｙ方向及び−Ｙ方向に分岐している。分岐した配管１１は、それぞれ＋Ｘ方向に延びて冷却器１４ａの入口ヘッダー１８ａに接続され、各冷却器１４ａの出口ヘッダー１８ｂから出て＋Ｘ方向に延び、その後−Ｙ方向および＋Ｙ方向に延びてコンサベータ１５との分岐を経て、変圧器本体１２の入口に接続される。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。
【００２１】
冷却器１４ａの最も外側に設けられた冷却管１９ａは、車両限界１７の形状に合わせて辺が傾斜して形成されている。また、図６に示す冷却器１４ａの最外面２０は、複数の冷却管１９ａの外側部分の面である。冷却器１４ａの最外面２０は、車両限界１７に沿って設けられている。なお、冷却管１９ａ，１９ｂは複数の円筒管として図には記載されているが、これに限定するものではなく、例えば偏平管あるいは矩形管でもよい。
【００２２】
変圧器本体のＹ方向の両側面に冷却管を配置することで、重量バランスの良好な車両用変圧器を構成することができる。さらに、車両の停車時にＹ方向の側面から冷却器内に外気を効率的に取込むことができるため、変圧器本体において自然対流が促進され、車両の停車時における熱交換性能が向上する。
【００２３】
図７は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａのダクト１６ｂの詳細な形状を説明するための斜視図である。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。ダクト１６ｂは、走行風３３を取り込むための吸気口３０と、取り込まれた走行風３３を冷却風３４として冷却器１４ａに吐出する送気口３１を有する。また、ダクト１６ｂの下部には、凹部３２が形成されている。なお、車両１が−Ｘ方向に向かって走行しているため、走行風３３は＋Ｘ方向に流れる。
【００２４】
吸気口３０と送気口３１とは、−Ｘ方向に開口が向くように設けられる。吸気口３０と送気口３１との間は、ダクト１６ｂの内部に形成された連結部３５ａにより滑らかに繋がっている。走行風３３はこの連結部３５ａにより送風方向が変更される。すなわち、＋Ｘ方向に向かう走行風３３は、吸気口３０にて取り込まれ、連結部３５ａを通過することで、車両の外側方向に向うと共に−Ｚ方向に導風された後、反対方向に送風方向が変更され、結果的に、−Ｘ方向に向かう冷却風３４として送気口３１から送出される。
【００２５】
ダクト１６ｂのＹ方向の中央下部に凹部３２が形成されている。ダクト１６ｂに形成された凹部３２と車両の屋根上２との間に配管１１を連通させることができる。したがって、変圧器本体１２と油ポンプ１３との間及びコンサベータ１５と変圧器本体１２との間に配管１１を配置する場合に、ダクト１６ｂを迂回して配置する必要がないため、配管１１の全長を短くすることができる。
【００２６】
また、吸気口３０に対して送気口３１は、それぞれ＋Ｙ方向あるいは−Ｙ方向に離れた位置に配置されており、また、−Ｚ方向に離れた位置に配置されている。すなわち、Ｙ方向及びＺ方向に離れた位置に吸気口３０と送気口３１とが配置されている。その結果、冷却器１４ａで温められた冷却風３４と走行風３３とが吸気口３０にて混合することを抑制できる。
【００２７】
ダクト１６ｂに設けられた２つの送気口３１は、冷却器１４ａに対向して設けられている。これらの送気口３１は、冷却器１４ａに対して＋Ｘ方向の位置に配置されており、それぞれが冷却器１４ａと対向している。吸気口３０から取り込まれた走行風３３は、連結部３５ａにより走行風３３の送風方向が反対になるように案内される。その結果、送気口３１からこの送気口３１と対向する冷却器１４ａに向かって吹き付けられる。図７では、走行風３３と冷却風３４の送風方向が反対となっている。ダクト１６ｂの＋Ｘ方向の位置から取り込まれる走行風３３を、ダクト１６ｂの−Ｘ方向の位置に設けられた冷却器１４ａに冷却風３４として吹き付けることができる。
【００２８】
なお、ダクト１６ｂについてその構成を説明したが、ダクト１６ａについても同一の構成であり、配置が異なるのみであるのでその説明は省略する。なお、ダクト１６ａ及びダクト１６ｂは、お互いが異なる構造を有していてもよいことは言うまでもない。この場合、車両の周辺機器３の構成に応じてダクトの形状を変更でき、更なる冷却性能の向上を図ることが可能である。
【００２９】
図８は、周辺機器３の＋Ｘ方向の位置の走行風３３の流れを示す説明図である。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。車両１が−Ｘ方向に進む際、周辺機器３の上表面を流れた後、剥離した走行風３３は、徐々に屋根上２に接近し、最終的に屋根上２に付着する。
【００３０】
一般的に、周辺機器３の高さに応じて、周辺機器３の＋Ｘ方向の位置によどみ域が形成される。このよどみ域では、流速の速い風の流れがない。そこで、車両用変圧器１０ａがよどみ域に配置された場合、走行風を十分に取り込むことができず冷却性能が大幅に低下する。一般的な乱流では、周辺機器３の高さをｈとすると、一旦周辺機器３により剥離された風が再付着する再付着点までに要する助走距離ｘは、周辺機器３の進行方向後方約７ｈとされている。
【００３１】
車両の屋根上２に配置された周辺機器３の高さｈは、車両１の構造により変化するが、車両限界１７の制約により最大１ｍである。この場合、周辺機器３の後方に最大約７ｍの助走距離ｘが必要となる。しかし、限られた面積の有効活用するために周辺機器３を屋根上２に多数配置する場合が多く、周辺機器３に対しての＋Ｘ方向の距離を確保して車両用変圧器１０ａを配置するのは困難である。
【００３２】
図９は、本発明の実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａを車両の屋根上２に配置した様子を側面から示した側面図である。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。車両用変圧器１０ａの−Ｘ方向に位置する周辺機器３の上方を流れる走行風３３は、変圧器本体１２の−Ｘ方向の位置に配置されているダクト１６ａの上方を通過した後、剥離を起こす。
【００３３】
例えば、変圧器本体１２のＸ方向の長さは、２．５ｍであり、車両限界１７で制約される図５に示すダクト１６ａの上面と変圧器本体１２の上面との高さの差は０．３０ｍ程度であるとする。この場合、剥離した走行風３３がダクト１６ｂに再付着するのは、約２ｍ進行方向後方である。従って、変圧器本体１２は、２ｍ進行方向後方では十分な流速を有する走行風３３を吸気口３０から取り込むことが可能である。
【００３４】
図１０は、車両走行時の流れ場を示すための車両１の上面図である。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。冷却風３６は、冷却風３４が冷却器に吹き付けられて冷媒油との熱交換により暖められたものである。車両１の屋根上２には、車両用変圧器１０ａをＸ方向で挟むように周辺機器３が配置されている。
【００３５】
周辺機器３によって剥離された走行風３３は、＋Ｘ方向に向かうにつれて、車両１に接近するが、変圧器本体１２の−Ｘ方向の位置に設けられたダクト１６ａにより冷却器１４ａの−Ｘ方向の領域に走行風３３が流れ込むことはない。
【００３６】
ダクト１６ａの上面を通過した走行風３３は、＋Ｘ方向に向かうにつれて変圧器本体１２に漸近し、変圧器本体１２の上面に再付着する。変圧器本体１２の上面には、高速な走行風３３が流れることになるため、変圧器本体１２表面からの放熱効率が向上する。
【００３７】
また、変圧器本体１２の表面を流れる走行風３３は、変圧器本体１２の＋Ｘ方向の位置に開口が設けられているダクト１６ｂに取り込まれる。ダクト１６ｂの内部では、吸気口３０と送気口３１との間が連結部３５ａにより連通されている。吸気口３０により取り込まれた走行風は、変圧器本体１２のＹ方向の両側面に配置された送気口３１により冷却風３４として送出される。
【００３８】
ダクト１６ｂから吐出された冷却風３４は、冷却器１４ａにおいて冷媒油と熱交換が行われる。図６に示す通り冷却器１４ａは、円筒の冷却管１９ａ、１９ｂがＸ方向に沿って複数列配置されている形状であるため、冷却器１４ａに侵入した冷却風３４は、冷却器１４ａから＋Ｘ方向に向うにつれて、徐々に冷却管１９ａ、１９ｂの間隙から冷却器１４ａの外部に拡散していく。
【００３９】
図１０にて示す通り、冷媒油と熱交換が完了して冷却器１４ａの外部に拡散した冷却風３６は、冷却器１４ａの周辺を＋Ｘ方向に向かい流れる走行風３３と合流し、＋Ｘ方向へと流れていく。ダクト１６ｂの吸気口３０は、冷却器１４ａの＋Ｘ方向の位置に設けられていない。そのため、冷却器１４ａから拡散して排気された冷却風３６がダクト１６ｂに再び取り込まれることはなく、常に温度の低い冷却風３４が冷却器１４ａに送り込まれる。
【００４０】
ダクト１６ａの吸気口３０とダクト１６ｂの吸気口３０とは、開口方向がＸ方向で対向している。同様に、ダクト１６ａの送気口３１とダクト１６ｂの送気口３１とは、開口方向がＸ方向で対向している。
【００４１】
ダクト１６ａ及びダクト１６ｂは、変圧器本体１２を挟みＸ方向で対向して配置されているため、車両の進行方向が変更されても、進行方向を変更する前と同様に冷却器１４ａに冷却風３４を供給することが可能になる。
【００４２】
また、変圧器本体１２及び冷却器１４ａの＋Ｚ方向の位置には遮蔽物が存在しないため車両が停車している場合にも、自然対流が発生することで十分に放熱性を確保することが可能である。
【００４３】
なお、本発明では冷却器がＹ方向の変圧器本体の両側面に配置された場合を例に挙げて説明を行ったが、これに限ったものではなく、例えば巻線の発熱量の少ない車両用変圧器である場合には、冷却器を変圧器本体の車両幅方向の片側側面にのみに配置してもよいことは言うまでもない。
【００４４】
実施の形態１ではダクトを２つ設けた構成にしているが、ダクト１６ｂを変圧器本体１２の＋Ｘ方向の位置に１つだけ設けた構成としてもよいことは言うまでもない。この場合、車両１の進行方向前方の周辺機器３により剥離した走行風が変圧器本体１２の表面に再付着する位置に対して車両１の進行方向後方にダクト１６ｂの吸気口３０が設けられればよい。すなわち、ダクト１６ｂは、変圧器本体１２及び冷却器１４ａに対して車両１の進行方向後方に設けられればよい。この場合、よどみ域の外側で走行風３３を吸気口３０にて取り込むことが可能であり、効果的な変圧器本体１２の冷却が可能となる。
【００４５】
実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器１０ｂの構成を示す上面図である。図３に示す実施の形態１に係る車両用変圧器１０ａの構成と異なる点は、油ポンプ１３及びコンサベータ１５などの補器がダクト１６ａと変圧器本体１２との間及びダクト１６ｂと変圧器本体１２との間に配置されている点である。冷却器１４ｂは、実施の形態１に係る冷却器１４ａと比較してＸ方向に長い構成を有する。これは、油ポンプ１３を覆うためのカバー３７ａ及びコンサベータ１５を覆うためのカバー３７ｂが、ダクト１６ａ及びダクト１６ｂと変圧器本体１２との間に設けられているためである。なお、以下では、実施の形態１の車両用変圧器１０ａと同一または対応する構成には同一の符号を付し、それらの構成の詳細な説明を省略する。
【００４６】
図１２は、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器１０ｂを車両１の屋根上２に配置した様子を示す側面図である。カバー３７ａ及びカバー３７ｂは、それぞれの上面が変圧器本体１２の上面と同じ高さとなるように設けられている。また、変圧器本体１２と、カバー３７ａ及びカバー３７ｂとがＸ方向に近接して設けられていることが望ましい。この場合、走行風３３が、カバー３７ａ及びカバー３７ｂと変圧器本体１２との間の領域への流れ込みを抑制する。結果的に、十分な量の走行風３３を吸気口３０にて取り込むことができる。ダクト１６ａとダクト１６ｂとの間に補器を配置している。このため、補器のＸ方向の長さ分だけ、変圧器本体１２の表面及び補器を覆うカバー３７ａ及びカバー３７ｂの表面にて形成される平坦部を長くすることが可能である。すなわち、走行風３３の再付着のための助走距離を延長することができるため、限られた領域でより多くの走行風３３を取り込むことが可能となる。
【００４７】
剥離した走行風３３の再付着距離が延びる要因の１つが走行風３３と機器間との間に生じる縦渦である。変圧器本体１２を挟み、Ｘ方向に相対して配置されているダクト１６ａとダクト１６ｂとの間の距離が長い程、剥離した走行風３３の再付着が促される。しかし、途中に高さの異なる油ポンプ１３及びコンサベータ１５を配置すると、その表面において不要な渦が生じ、吸気口３０にて走行風３３を効率的に取り込めなくなる。カバー３７ａ及びカバー３７ｂは、それぞれの上面が変圧器本体１２の上面と同じ高さとなるように設けられているため、このような渦の発生を抑制できる。
【００４８】
図１３は、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器の変形例の場合の構成を示す上面図である。また、図１４は、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器１０ｃのダクト１６ｄを示す斜視図である。図中、同一符号は、同一または相当部分を示し、それらについての詳細な説明は省略する。図１４には、ダクト１６ｄの吸気口３０と送気口３１との間を連結する連結部３５ｂが設けられている。図１３及び図１４で示す通り、ダクト１６ｄは、−Ｘ方向の長さが実施の形態１に係るダクト１６ｂに比べて長い。ここで、ダクト１６ｄについて連結部３５ｂの送気口３１に連なる部分が−Ｘ方向に伸長されている。なお、ダクト１６ｃは、ダクト１６ｄと同一の構成であり、配置が異なるのみであるので、その説明を省略する。なお、ダクト１６ｃ及びダクト１６ｄは、お互いが異なる構造を有していてもよいことは言うまでもない。この場合、車両１の周辺機器３の構成に応じてダクトの形状を変更でき、更なる冷却性能の向上を図ることが可能である。
【００４９】
補器を変圧器本体１２とダクト１６ｃ及びダクト１６ｄとの間に配置する場合、補器の分だけＸ方向に伸長された冷却器１４ｂを有する車両用変圧器１０ｂに対して、車両用変圧器１０ｃは、連結部３５ｂの送気口３１に連なる部分を長くしている。冷却器１４ａを伸長する代わりに、ダクト１６ｃ及びダクト１６ｄにおいて連結部３５ｂの送気口３１に連なる部分を伸長しているため、車両用変圧器１０ｃの軽量化を図ることができる。
【００５０】
図１５は、本発明の実施の形態２に係る車両用変圧器の変形例を車両１の屋根上２に配置した様子を示す側面図である。図１５に示すように、カバー３７ａ及びカバー３７ｂの代わりにその形状が異なるカバー３７ｃ及びカバー３７ｄが設けられている。カバー３７ｃは、上面が変圧器本体１２側からダクト１６ｃ側に向けて次第に低くなるように形成されている。同様にカバー３７ｄは、上面が変圧器本体１２側からダクト１６ｄ側に向けて次第に低くなるように形成されている。したがって、車両用変圧器１０ｃにおいては、ダクト１６ｃ及びダクト１６ｄの吸気口３０を大きく形成することが可能になり、より多くの走行風３３を取り込むことが可能になる。
【００５１】
また、カバーはパンチングメタルのような開口率の小さな板材で構成されていてもよい。この場合、開口率の小さなパンチングメタルによりダクト１６に対する走行風３３の導風への影響を抑制すると共に、カバー内で暖められた空気をカバー外に放出させることができ、カバーの放熱性を高めることができる。
【００５２】
実施の形態２ではダクトを２つ設けた構成にしているが、ダクトを変圧器本体の＋Ｘ方向の位置に１つだけ設けた構成としてもよいことは言うまでもない。この場合、車両の進行方向前方の周辺機器３により剥離した走行風が変圧器本体１２の表面に再付着する位置に対して車両の進行方向後方にダクト１６ｄを設ければよい。この場合、よどみ域の外側で走行風を吸気口にて取り込むことが可能であり、効果的な変圧器本体の冷却が可能となる。
【００５３】
実施の形態２では、同じ構造を有するダクトを変圧器本体に対して、それぞれの吸気口３０及び送気口３１がＸ方向で対向するように設けられている。これによって、車両の進行方向が変更された場合であっても、進行方向が変更される前と同様な車両用変圧器の冷却性能を得ることができる。以上、本発明の実施の形態２について説明を行った。
【符号の説明】
【００５４】
１  車両、２  屋根上、９  巻線、１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  車両用変圧器、１１  配管、１２  変圧器本体、１３  油ポンプ、１４ａ，１４ｂ  冷却器、１５  コンサベータ、１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ  ダクト、１９ａ  冷却管、２０  最外面、３０  吸気口、３１  送気口、３２  凹部、３５ａ，３５ｂ  連結部、３７ａ，３７ｂ，３７ｃ，３７ｄ  カバー。
【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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【図９】
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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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【国際調査報告】
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