(57)【要約】  車両用制御装置（１）の筐体（２）には開口面が水平方向に直交する開口部（４）が形成される。筐体（２）の内部は、孔が形成される主面が開口面に対向する仕切り部材（５）によって、開口部（４）を含む第１の空間と第２の空間とに分けられる。第１の空間には半導体冷却ユニット（１１）が収容される。半導体冷却ユニット（１１）は開口面と仕切り部材（５）とが対向する方向に着脱可能である。半導体冷却ユニット（１１）のカバーに設けられる係止部材が、筐体（２）に設けられるガイドに係止し、ガイドが半導体冷却ユニット（１１）の重量を支持する。ベース板に形成され、鉛直方向上向きの流路を形成するヒートシンクを備える。半導体冷却ユニット（１１）が第１の空間に収容された状態では、ベース板は仕切り部材（５）の孔からベース板に取り付けられた半導体素子を第２の空間に露出させた状態で仕切り部材（５）の孔を覆って配置される。
2017163392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載され、開口面が水平方向に直交する開口部が形成される筐体と、
前記筐体の内部を、前記開口部を含む第１の空間と、第２の空間とに分け、孔が形成される主面が前記開口面に対向する仕切り部材と、
前記第１の空間に収容される、前記開口面と前記仕切り部材とが対向する方向に着脱可能な半導体冷却ユニットと、
前記第２の空間に収容される電子部品と、
前記第１の空間を囲む前記筐体の面に設けられ、前記半導体冷却ユニットの着脱方向に延びる形状を有するガイドと、
を備え、
前記第１の空間を囲む前記筐体の下側に、前記筐体の外部から空気を取り入れる流入口が形成され、
前記第１の空間を囲む前記筐体の上側に、前記筐体の内部の空気を排出する流出口が形成され、
前記半導体冷却ユニットは、
前記電子部品に電気的に接続される半導体素子と、
前記半導体素子が取り付けられるベース板と、
前記ベース板の前記半導体素子が取り付けられる面と反対側の面に形成され、鉛直方向の下側から上側に向かう空気の流路を形成するヒートシンクと、
前記ヒートシンクの少なくとも一部を覆い、少なくとも一部に貫通孔が形成されるカバーと、
前記カバーに設けられ、前記着脱方向に延びて前記ガイドに係止する形状を有し、前記ガイドに沿って前記着脱方向に移動する係止部材と、
を備え、
前記半導体冷却ユニットが前記第１の空間に収容された状態においては、前記ベース板は、前記仕切り部材の前記孔から前記半導体素子を前記第２の空間に露出させた状態で前記仕切り部材の前記孔を覆って配置される、
車両用制御装置。
【請求項２】
前記ガイドは、前記第１の空間を囲む前記筐体の面の内、水平方向に対向する二面のそれぞれに設けられるスライドレールであり、
前記係止部材は、前記スライドレールを前記着脱方向に移動し、前記スライドレールに係止するスライダである、
請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記スライドレールの鉛直方向の位置は、前記半導体冷却ユニットが前記第１の空間に収容された状態における前記半導体冷却ユニットの重心の鉛直方向の位置より高い請求項２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記スライドレールが設けられる前記水平方向に対向する二面のそれぞれの鉛直方向の最下部から水平方向に突出し、前記筐体の鉛直方向の下側から前記半導体冷却ユニットと前記筐体との間に向かう空気の流路を塞ぐ遮蔽部材をさらに備え、
前記半導体冷却ユニットの下面の鉛直方向の位置と、前記最下部の鉛直方向の位置との差が閾値以下である、
請求項２または３に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記カバーは、前記着脱方向に平行であって水平方向に対向する二面を有し、該二面には、複数の貫通孔が形成される請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記ガイドは、前記第１の空間を囲む前記筐体の上面に設けられるスライドレールであり、
前記係止部材は、前記スライドレールを前記着脱方向に移動し、前記スライドレールに係止するスライダである、
請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記カバーは、前記ヒートシンクの全体を覆い、全面に複数の貫通孔が形成され、
前記第１の空間を囲む前記筐体の下面は開口である、
請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、着脱可能な半導体冷却ユニットを備える車両用制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両用制御装置は、半導体素子を冷却する半導体冷却ユニットを備えるが、半導体冷却ユニットは重量物であり、車両用制御装置への半導体冷却ユニットの着脱作業は容易ではない。【０００３】
特許文献１に開示される車両用制御装置は、半導体冷却装置を上に載せる底板フレームに半導体冷却装置の両端を支えるフランジを設け、該底板フレームには、半導体冷却装置より狭い幅である開口部が形成される。台車の高さを調節して半導体冷却装置の両端をフランジの上に載せ、台車を移動させることで半導体冷却装置がフランジの上を移動するため、車両用制御装置への半導体冷却装置の取り付けが容易である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−１３６２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示される車両用制御装置は、底板フレームに設けられたフランジによって、外部の空気が半導体冷却装置に流入する経路の一部が遮られる。そのため、半導体冷却装置の冷却性能を低下させてしまうという課題がある。【０００６】
本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、車両用制御装置における半導体冷却ユニットの冷却性能を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の車両用制御装置は、車両に搭載される筐体、仕切り部材、半導体冷却ユニット、電子部品、およびガイドを備える。筐体には、開口面が水平方向に直交する開口部が形成される。仕切り部材は、筐体の内部を、開口部を含む第１の空間と、第２の空間とに分ける。仕切り部材には孔が形成され、仕切り部材の主面は開口面に対向する。半導体冷却ユニットは、第１の空間に収容され、開口面と仕切り部材とが対向する方向に着脱可能である。電子部品は第２の空間に収容される。ガイドは、第１の空間を囲む筐体の面に設けられ、半導体冷却ユニットの着脱方向に延びる形状を有する。第１の空間を囲む筐体の下側に、筐体の外部から空気を取り入れる流入口が形成される。第１の空間を囲む筐体の上側に、筐体の内部の空気を排出する流出口が形成される。半導体冷却ユニットは、半導体素子、ベース板、ヒートシンク、カバー、および係止部材を備える。半導体素子は、電子部品に電気的に接続される。ベース板には、半導体素子が取り付けられる。ヒートシンクは、ベース板の半導体素子が取り付けられる面と反対側の面に形成され、鉛直方向の下側から上側に向かう空気の流路を形成する。カバーは、ヒートシンクの少なくとも一部を多い、少なくとも一部に貫通孔が形成される。係止部材は、カバーに設けられ、着脱方向に延びてガイドに係止する形状を有し、ガイドに沿って着脱方向に移動する。半導体冷却ユニットが第１の空間に収容された状態においては、ベース板は、仕切り部材の孔から半導体素子を第２の空間に露出させた状態で仕切り部材の孔を覆って配置される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、筐体の面に設けられるガイドに半導体冷却ユニットのカバーに設けられる係止部材が係止することで、係止に関わる流入口の遮りが生じることなく、ガイドが半導体冷却ユニットの重量を支持でき、なおかつ、車両用制御装置における半導体冷却ユニットの冷却性能を向上させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る車両用制御装置の斜視図である。
【図２】実施の形態１に係る半導体冷却ユニットの斜視図である。
【図３】実施の形態１に係る車両用制御装置の断面図である。
【図４】実施の形態１に係る車両用制御装置の正面図である。
【図５】実施の形態１に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。
【図６】実施の形態１に係る半導体冷却ユニットの取り付けを示す図である。
【図７】実施の形態１に係る半導体冷却ユニットの取り付けを示す図である。
【図８】実施の形態１に係る半導体冷却ユニットの取り付けを示す図である。
【図９】実施の形態１に係る車両用制御装置の筐体の補強範囲を示す図である。
【図１０】実施の形態１に係る車両用制御装置の変形例の正面図である。
【図１１】実施の形態１に係る車両用制御装置の変形例の正面図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る車両用制御装置の正面図である。
【図１３】実施の形態２に係る半導体冷却ユニットの斜視図である。
【図１４】実施の形態２に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。
【図１５】本発明の実施の形態３に係る半導体冷却ユニットの側面図である。
【図１６】実施の形態３に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。
【図１７】本発明の実施の形態４に係る車両用制御装置の正面図である。
【図１８】実施の形態４に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１１】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る車両用制御装置の斜視図である。車両用制御装置（以下、制御装置という）１は、車両、例えば鉄道車両に搭載される。図２は、実施の形態１に係る半導体冷却ユニットの斜視図である。図３は、実施の形態１に係る車両用制御装置の断面図である。図３は、図１におけるＡ−Ａ線での断面図である。実施の形態１では、鉛直方向をＺ軸方向とし、車両の進行方向をＹ軸方向とし、車両の幅方向、鉄道車両であれば枕木方向をＸ軸方向とする。車両はＹ軸正方向またはＹ軸負方向に進む。実施の形態１では、制御装置１は車両の車体の床下に取り付けられるため、制御装置１より鉛直方向の上側に車体が位置する。制御装置１の車体への取り付け向きは、図１の例に限られず、Ｙ軸方向が枕木方向であり、Ｘ軸正方向またはＸ軸負方向に車両が移動してもよい。
【００１２】
制御装置１は、吊り下げ部材３によって車体に取り付けられる筐体２を備える。筐体２には、開口面がＸ軸に直交する開口部４が形成される。筐体２の内部は、孔８が形成される主面が開口部４に対向する仕切り部材５によって、開口部４を含む第１の空間１０と、第２の空間２０とに分けられる。第１の空間１０には、半導体冷却ユニット（以下、冷却ユニットという）１１が収容される。第２の空間２０には、電子部品、例えばコンバータまたはインバータなどの電力変換器が収容される。第１の空間１０を囲む筐体２の下側に、筐体２の外部から空気を取り入れる流入口６が形成される。第２の空間２０を囲む筐体２の上側に、筐体２の内部の空気を排出する流出口７が形成される。実施の形態１では、第１の空間１０を囲む筐体２の面の内、鉛直方向の下側の面である下面が開口となっており、該開口が流入口６である。実施の形態１では、第１の空間１０を囲む筐体２の鉛直方向の上側の面である上面に、流出口７が形成される。流入口６および流出口７の形状は任意であり、流入口６および流出口７をともに開口としてもよいし、筐体２の水平方向に直交する二面の下方に流入口６を形成し、該二面の上方に流出口７を形成してもよい。
【００１３】
冷却ユニット１１は、開口部４の開口面と仕切り部材５とが対向する方向に着脱可能である。冷却ユニット１１の重量は、後述する、筐体２に設けられるガイドによって支持される。冷却ユニット１１は、半導体素子１７、半導体素子１７が取り付けられるベース板１２、ベース板１２に形成されるヒートシンク１３、カバー１４、カバー１４に設けられる係止部材１６を備える。半導体素子１７は、第２の空間２０に収容される、図示しない電子部品に電気的に接続される。ベース板１２には半導体素子１７が取り付けられ、ベース板１２の半導体素子が取り付けられる面と反対側の面にヒートシンク１３が形成される。ヒートシンク１３は、Ｚ軸正方向に向かう空気の流路を形成する。カバー１４は、ヒートシンク１３の少なくとも一部を覆い、少なくとも一部に貫通孔１５が形成される。係止部材１６は、カバー１４に設けられ、着脱方向に延びてガイドに係止する形状を有し、ガイドに沿って着脱方向に移動する。
【００１４】
実施の形態１では、ヒートシンク１３はフィン状であるが、ヒートシンク１３の形状は、Ｚ軸正方向に向かう空気の流路を形成する任意の形状である。実施の形態１では、カバー１４は、ヒートシンク１３の全体を覆い、全面に貫通孔１５が形成される。カバー１４および筐体２の形状は上述の例に限られない。例えば、カバー１４の下面を開口とし、第１の空間１０を囲む筐体２の下面に、流入口６として機能する開口を設けてもよい。
【００１５】
図３に示すように、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態においては、ベース板１２は、仕切り部材５の孔８から半導体素子１７を第２の空間２０に露出させた状態で仕切り部材５の孔８を覆って配置される。仕切り部材５の孔８がベース板１２によって覆われるため、第２の空間２０には筐体２の外部から空気が流入しない。
【００１６】
図４は、実施の形態１に係る車両用制御装置の正面図である。第１の空間１０を囲む筐体２の面には、冷却ユニット１１の着脱方向に延びる形状を有し、冷却ユニット１１の重量を支持するガイド９が設けられる。実施の形態１では、第１の空間１０を囲む筐体２の面の内、Ｙ軸方向に対向する二面のそれぞれにガイド９が設けられ、ガイド９はスライドレールである。実施の形態１では、係止部材１６は、スライドレールであるガイド９を着脱方向に移動し、ガイド９に係止するスライダである。
【００１７】
図５は、実施の形態１に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。図５において空気の流れを黒の矢印で示す。流入口６から筐体２の内部の第１の空間１０に流入する空気は、冷却ユニット１１に流入し、ヒートシンク１３の間を通って、冷却ユニット１１から排出され、流出口７から筐体２の外部に排出される。ガイド９および係止部材１６のＹ軸方向の幅だけ、Ｙ軸方向において冷却ユニット１１と筐体２との間に空間が生じる。該空間においては、空気がＺ軸正方向に移動しながら、一部は冷却ユニット１１に流入する。このため、第１の空間１０を囲む筐体２の面の内、Ｙ軸方向に対向する二面に、ヒートシンク１３から放出される熱が伝達されることを抑制することが可能である。空気が冷却ユニット１１と筐体２との間をＺ軸正方向に移動しながら、一部が冷却ユニット１１に流入するため、冷却ユニット１１の風下側に熱交換を行っていない空気が流入する。そのため、風上側と風下側での温度差を低減することが可能である。
【００１８】
図６から図８は、実施の形態１に係る半導体冷却ユニットの取り付けを示す図である。冷却ユニット１１は重量物であるため、冷却ユニット１１の取り付けを行う作業者は、図６に示すように、台車３０に冷却ユニット１１を載せ、台車３０を開口部４の近くまで移動させる。実施の形態１では、第１の空間１０を囲む筐体２の鉛直方向の下側の面は開口であり、該開口が流入口６である。そのため、作業者は、図７に示すように、図６の状態からさらに台車３０をＸ軸正方向に移動させることが可能である。図７においては、筐体２のＹ軸に直交する面の一方の記載を省略した。図８は、図７をＸ軸正方向の向きに見た図である。Ｙ軸方向において、冷却ユニット１１と筐体２との間に空間が生じるため、台車３０のＹ軸方向の幅を、冷却ユニット１１のＹ軸方向の幅より広くすることが可能である。そのため、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。
【００１９】
図９は、実施の形態１に係る車両用制御装置の筐体の補強範囲を示す図である。図９において、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の位置を、黒丸で示す。実施の形態１においては、ガイド９の鉛直方向の位置は、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高い。ガイド９が筐体２のＹ軸方向に直交する面の上部に設けられるため、筐体２のＹ軸方向に直交する面の全体を補強する必要がない。例えば、図９において斜線で示す部分のように、筐体２のＹ軸方向に直交する面の一部を補強するのみで、冷却ユニット１１の重量を支持することが可能である。筐体２のＹ軸方向に直交する面の一部のみを補強するため、製造コストを低減することが可能である。
【００２０】
例えば、線路があるために台車３０を制御装置１の鉛直方向の下側に移動することができない場合は、作業車は、台車３０を開口部４の近くに移動させた後、係止部材１６の一部をガイド９に係止させる。その後、作業車は冷却ユニット１１を押して、冷却ユニット１１をＸ軸正方向に移動させる必要がある。ガイド９の鉛直方向の位置が、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高いため、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸正方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。同様に、冷却ユニット１１を取り外すため、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸負方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００２１】
図１０は、実施の形態１に係る車両用制御装置の変形例の正面図である。ガイド９および係止部材１６のＺ軸方向の位置は、任意に決めることができる。図１０の例においても、Ｙ軸方向において冷却ユニット１１と筐体２との間に空間が生じるため、台車３０のＹ軸方向の幅を、冷却ユニット１１のＹ軸方向の幅より広くすることが可能である。そのため、上述の例と同様に、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。また図１０の例においても、ガイド９の鉛直方向の位置は、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高いため、筐体２のＹ軸方向に直交する面の全面を補強する必要がない。そのため、上述の例と同様に、製造コストを低減することが可能である。また冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００２２】
図１１は、実施の形態１に係る車両用制御装置の変形例の正面図である。図１１の例においても、Ｙ軸方向において冷却ユニット１１と筐体２との間に空間が生じるため、台車３０のＹ軸方向の幅を、冷却ユニット１１のＹ軸方向の幅より広くすることが可能である。そのため、上述の例と同様に、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。
【００２３】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態１に係る制御装置１によれば、筐体２の面に設けられるガイド９にカバー１４に設けられる係止部材１６が係止するため、鉛直方向の下側の面に冷却ユニット１１の重量を支持するフランジを設ける必要がなく、制御装置１における冷却ユニット１１の冷却性能を向上させることが可能である。またＹ軸方向に冷却ユニット１１と筐体２との間に空間が生じるため、台車３０のＹ軸方向の幅を、冷却ユニット１１のＹ軸方向の幅より広くすることが可能であり、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。ガイド９の鉛直方向の位置が、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高い場合には、筐体２のＹ軸方向に直交する面の全面を補強する必要がなく、製造コストの低減が可能であり、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００２４】
（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２に係る車両用制御装置の正面図である。図１３は、実施の形態２に係る半導体冷却ユニットの斜視図である。実施の形態２に係る制御装置１は、実施の形態１と異なる形状のガイド９および係止部材１６を備える。ガイド９は、第１の空間１０を囲む筐体２の面の内、鉛直方向の上側の面に設けられるスライドレールである。係止部材１６は、スライドレールであるガイド９を着脱方向に移動し、ガイド９に係止するスライダである。係止部材１６は、カバー１４のＹ軸に直交する面から鉛直方向の上側に向かって延びる形状を有する。ガイド９が鉛直方向の上側の面に設けられるため、実施の形態１と比べてＹ軸方向の幅に制限がある場合でも、実施の形態２に係る制御装置１を設置することが可能である。
【００２５】
図１４は、実施の形態２に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。実施の形態１と同様に、流入口６から筐体２の内部の第１の空間１０に流入する空気は、冷却ユニット１１に流入し、ヒートシンク１３の間を通って、冷却ユニット１１から排出され、流出口７から筐体２の外部に排出される。実施の形態１と比べて、Ｙ軸方向における冷却ユニット１１と筐体２との間の空間のＹ軸方向の幅が狭まるため、該空間を通る空気の量は減少するが、該空間において、空気がＺ軸正方向に移動しながら、一部は冷却ユニット１１に流入する。このため、第１の空間１０を囲む筐体２の面の内、Ｙ軸方向に対向する二面に、ヒートシンク１３から放出される熱が伝達されることを抑制することが可能である。空気が冷却ユニット１１と筐体２との間をＺ軸正方向に移動しながら、一部が冷却ユニット１１に流入するため、冷却ユニット１１の風下側に熱交換を行っていない空気が流入する。そのため、風上側と風下側での温度差を低減することが可能である。
【００２６】
冷却ユニット１１と筐体２とのＹ軸方向の間隔は実施の形態１と比べて狭まるが、台車３０のＹ軸方向の幅を、冷却ユニット１１のＹ軸方向の幅より広くすることが可能である。そのため、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。筐体２の鉛直方向の上側の面に設けられるガイド９の鉛直方向の位置は、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高い。そのため、実施の形態１と同様に、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００２７】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態２に係る制御装置１によれば、筐体２の鉛直方向の上側の面に設けられるガイド９にカバー１４に設けられる係止部材１６が係止するため、鉛直方向の下側の面に冷却ユニット１１の重量を支持するフランジを設ける必要がなく、制御装置１における冷却ユニット１１の冷却性能を向上させることが可能である。筐体２の鉛直方向の上側の面に設けられるガイド９の鉛直方向の位置が、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高いため、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００２８】
（実施の形態３）
図１５は、本発明の実施の形態３に係る半導体冷却ユニットの側面図である。正面図は図４に示す実施の形態１に係る冷却ユニット１１と同様である。図１６は、車両用制御装置における空気の流れを示す図である。実施の形態１においては、冷却ユニット１１のカバー１４の全面に貫通孔１５が形成されていたが、実施の形態３においては、冷却ユニット１１のカバー１４の面の内、Ｙ軸に直交する面には貫通孔１５が形成されていない。そのため、実施の形態１と異なり、冷却ユニット１１と筐体２との間には空気が流れない。しかしながら、流入口６から筐体２の内部の第１の空間１０に流入する空気が、冷却ユニット１１に流入し、ヒートシンク１３の間を通って、冷却ユニット１１から排出され、流出口７から筐体２の外部に排出されることで、半導体素子１７を冷却することが可能である。
【００２９】
図１６の例では、図４に示す実施の形態１に係る制御装置１と同様に、Ｙ軸方向において、冷却ユニット１１と筐体２との間に空間が生じるため、台車３０のＹ軸方向の幅を、冷却ユニット１１のＹ軸方向の幅より広くすることが可能である。そのため、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。
【００３０】
図１６の例では、図４に示す実施の形態１に係る制御装置１と同様に、ガイド９の鉛直方向の位置は、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高い。ガイド９が筐体２のＹ軸方向に直交する面の上部に設けられるため、筐体２のＹ軸方向に直交する面の全体を補強する必要がなく、筐体２のＹ軸方向に直交する面の一部を補強するのみで、冷却ユニット１１の重量を支持することが可能である。筐体２のＹ軸方向に直交する面の一部のみを補強するため、製造コストを低減することが可能である。また実施の形態１と同様に、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００３１】
図１０および図１１に示す実施の形態１に係る制御装置１と同様、実施の形態３に係る制御装置１においても、ガイド９および係止部材１６のＺ軸方向の位置は、任意に決めることができる。
【００３２】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態３に係る制御装置１によれば、筐体２の面に設けられるガイド９にカバー１４に設けられる係止部材１６が係止するため、鉛直方向の下側の面に冷却ユニット１１の重量を支持するフランジを設ける必要がなく、制御装置１における冷却ユニット１１の冷却性能を向上させることが可能である。またＹ軸方向に冷却ユニット１１と筐体２との間に空間が生じるため、台車３０のＹ軸方向の幅を、冷却ユニット１１のＹ軸方向の幅より広くすることが可能であり、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。ガイド９の鉛直方向の位置が、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高い場合には、筐体２のＹ軸方向に直交する面の全面を補強する必要がなく、製造コストの低減が可能であり、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００３３】
（実施の形態４）
図１７は、本発明の実施の形態４に係る車両用制御装置の正面図である。実施の形態４に係る制御装置１は、実施の形態１に係る制御装置１の構成に加えて、ガイド９が設けられるＹ軸方向に対向する筐体２の二面のそれぞれの鉛直方向の最下部からＹ軸方向に突出し、筐体２の鉛直方向の下側から冷却ユニット１１と筐体２との間に向かう空気の流路を塞ぐ遮蔽部材１８をさらに備える。冷却ユニット１１の鉛直方向の下側の面の鉛直方向の位置と、該最下部の鉛直方向の位置との差が閾値以下である。閾値を十分に小さい値とすることで、冷却ユニット１１の下面の鉛直方向の位置と該最下部の鉛直方向の位置とがほぼ一致する。このため、実施の形態１と比べてＺ軸方向の長さに制限がある場合でも、実施の形態４に係る制御装置１を設置することが可能である。
【００３４】
図１８は、実施の形態４に係る車両用制御装置における空気の流れを示す図である。遮蔽部材１８が設けられるため、実施の形態１と異なり、冷却ユニット１１と筐体２との間には空気が流れない。しかしながら、流入口６から筐体２の内部の第１の空間１０に流入する空気が、冷却ユニット１１に流入し、ヒートシンク１３の間を通って、冷却ユニット１１から排出され、流出口７から筐体２の外部に排出されることで、半導体素子１７を冷却することが可能である。
【００３５】
遮蔽部材１８が設けられるため、台車３０のＹ軸方向の幅の最大値は、遮蔽部材１８のＹ軸方向の間隔である。実施の形態１と比べると台車３０のＹ軸方向の幅は狭まるが、筐体２の鉛直方向の下側の面に冷却ユニット１１の重量を支持するフランジを設ける場合よりも台車３０のＹ軸方向の幅を広げることが可能である。そのため、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。
【００３６】
図１８の例では、図４に示す実施の形態１に係る制御装置１と同様に、ガイド９の鉛直方向の位置は、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高い。ガイド９が筐体２のＹ軸方向に直交する面の上部に設けられるため、筐体２のＹ軸方向に直交する面の全体を補強する必要がなく、筐体２のＹ軸方向に直交する面の一部を補強するのみで、冷却ユニット１１の重量を支持することが可能である。筐体２のＹ軸方向に直交する面の一部のみを補強するため、製造コストを低減することが可能である。また実施の形態１と同様に、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００３７】
図１０および図１１に示す実施の形態１に係る制御装置１と同様、実施の形態４に係る制御装置１においても、ガイド９および係止部材１６のＺ軸方向の位置は、任意に決めることができる。
【００３８】
以上説明したとおり、本発明の実施の形態４に係る制御装置１によれば、筐体２の面に設けられるガイド９にカバー１４に設けられる係止部材１６が係止するため、鉛直方向の下側の面に冷却ユニット１１の重量を支持するフランジを設ける必要がなく、制御装置１における冷却ユニット１１の冷却性能を向上させることが可能である。また台車３０のＹ軸方向の幅を、最大で遮蔽部材１８のＹ軸方向の間隔まで広げることが可能であり、冷却ユニット１１を乗せた台車３０を移動させる際の転倒を抑制することが可能である。ガイド９の鉛直方向の位置が、冷却ユニット１１が第１の空間１０に収容された状態における冷却ユニット１１の重心の鉛直方向の位置より高い場合には、筐体２のＹ軸方向に直交する面の全面を補強する必要がなく、製造コストの低減が可能であり、冷却ユニット１１を第１の空間１０において、Ｘ軸方向に移動させる際の、冷却ユニット１１の転動を抑制することが可能である。
【００３９】
本発明は、上述の実施の形態に限られない。上述の実施の形態のうち複数の形態を任意に組み合わせたもので構成してもよい。例えば、実施の形態２に係る冷却ユニット１１のＹ軸に直交する面を、実施の形態３に係る冷却ユニット１１のように、貫通孔１５が形成されていない面としてもよいし、実施の形態２，３に係る制御装置１に遮蔽部材１８を設けてもよい。またガイド９および係止部材１６の形状は上述の形状に限られず、例えば、ガイド９は筐体２に形成される溝であり、係止部材１６は溝に係止する冷却ユニット１１の着脱方向に延びる突起であってもよい。
【００４０】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、この発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００４１】
１  車両用制御装置、２  筐体、３  吊り下げ部材、４  開口部、５  仕切り部材、６  流入口、７  流出口、８  孔、９  ガイド、１０  第１の空間、１１  半導体冷却ユニット、１２  ベース板、１３  ヒートシンク、１４  カバー、１５  貫通孔、１６  係止部材、１７  半導体素子、１８  遮蔽部材、２０  第２の空間、３０  台車。
【図１】
2017163392.tif 000003
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年4月9日(2018.4.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の車両用制御装置は、車両に搭載される筐体、半導体冷却ユニット、およびガイドを備える。筐体には、開口面が水平方向と交わる平面上に設けられる開口部が形成される。半導体冷却ユニットは、筐体の内部の空間に収容され、開口面から着脱可能である。ガイドは、空間を囲む筐体の面に設けられ、半導体冷却ユニットの着脱方向に延びる形状を有する。空間を囲む筐体の下側に、筐体の外部から空気を取り入れる流入口が形成される。空間を囲む筐体の上側に、筐体の内部の空気を排出する流出口が形成される。半導体冷却ユニットは、ベース板、ヒートシンク、カバー、および係止部材を備える。ベース板には、半導体素子が取り付けられる。ヒートシンクは、ベース板の半導体素子が取り付けられる面と反対側の開口面に対向する面に形成され、流入口から流入して上側に向かう空気の流路を形成する。カバーは、ヒートシンクの少なくとも一部を多い、少なくとも一部に貫通孔が形成される。係止部材は、カバーに設けられ、着脱方向に延びてガイドに係止する形状を有し、ガイドに沿って着脱方向に移動する。
【手続補正２】
【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】
車両に搭載され、開口面が水平方向と交わる平面上に設けられる開口部が形成される筐体と、
前記筐体の内部の空間に収容される、前記開口面から着脱可能な半導体冷却ユニットと、
前記空間を囲む前記筐体の面に設けられ、前記半導体冷却ユニットの着脱方向に延びる形状を有するガイドと、
を備え、
前記空間を囲む前記筐体の下側に、前記筐体の外部から空気を取り入れる流入口が形成され、
前記空間を囲む前記筐体の上側に、前記筐体の内部の空気を排出する流出口が形成され、
前記半導体冷却ユニットは、
半導体素子が取り付けられるベース板と、
前記ベース板の前記半導体素子が取り付けられる面と反対側の前記開口面に対向する面に形成され、前記流入口から流入して上側に向かう空気の流路を形成するヒートシンクと、
前記ヒートシンクの少なくとも一部を覆い、少なくとも一部に貫通孔が形成されるカバーと、
前記カバーに設けられ、前記着脱方向に延びて前記ガイドに係止する形状を有し、前記ガイドに沿って前記着脱方向に移動する係止部材と、
を備える車両用制御装置。
【請求項２】
前記筐体の内部を、前記開口部を含む第１の空間と、第２の空間とに分け、孔が形成される主面が前記開口面に対向する仕切り部材と、
前記第２の空間に収容され、前記半導体素子と電気的に接続される電子部品と、
を備え、
前記半導体冷却ユニットは、前記開口面と前記仕切り部材とが対向する方向に着脱可能に前記第１の空間に収容され、
前記流入口は、前記第１の空間を囲む前記筐体の下側に形成され、
前記流出口は、前記第１の空間を囲む前記筐体の上側に形成され、
前記半導体冷却ユニットが前記第１の空間に収容された状態においては、前記ベース板は、前記仕切り部材の前記孔から前記半導体素子を前記第２の空間に露出させた状態で前記仕切り部材の前記孔を覆って配置される、
請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項３】
前記ガイドは、前記空間を囲む前記筐体の面の内、水平方向に対向する二面のそれぞれに設けられるスライドレールであり、
前記係止部材は、前記スライドレールを前記着脱方向に移動し、前記スライドレールに係止するスライダである、
請求項１または２に記載の車両用制御装置。
【請求項４】
前記スライドレールの鉛直方向の位置は、前記半導体冷却ユニットが前記空間に収容された状態における前記半導体冷却ユニットの重心の鉛直方向の位置より高い、
請求項３に記載の車両用制御装置。
【請求項５】
前記スライドレールが設けられる前記水平方向に対向する二面のそれぞれの鉛直方向の最下部から水平方向に突出し、前記筐体の鉛直方向の下側から前記半導体冷却ユニットと前記筐体との間に向かう空気の流路を塞ぐ遮蔽部材をさらに備え、
前記半導体冷却ユニットの下面の鉛直方向の位置と、前記最下部の鉛直方向の位置との差が閾値以下である、
請求項３または４に記載の車両用制御装置。
【請求項６】
前記カバーは、前記着脱方向に平行であって水平方向に対向する二面を有し、該二面には、複数の貫通孔が形成される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
【請求項７】
前記ガイドは、前記空間を囲む前記筐体の上面に設けられるスライドレールであり、
前記係止部材は、前記スライドレールを前記着脱方向に移動し、前記スライドレールに係止するスライダである、
請求項１に記載の車両用制御装置。
【請求項８】
前記カバーは、前記ヒートシンクの全体を覆い、全面に複数の貫通孔が形成され、
前記空間を囲む前記筐体の下面は開口である、
請求項１から７のいずれか１項に記載の車両用制御装置。
【国際調査報告】
2017163392.tif 000021
2017163392.tif 000022
2017163392.tif 000023
2017163392.tif 000024