(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両に搭載された電力変換装置本体と、
前記電力変換装置本体の熱を放熱する冷却部とを備え、
前記冷却部は、平板状の基台部と、前記基台部の前記電力変換装置本体とは反対側の一方表面から突出するように前記基台部に接続された平板状の複数のフィンとを含み、
前記複数のフィンは、前記鉄道車両の走行方向に沿って延び、かつ、互いに隣り合うように整列方向に並んで配置されるとともに、前記走行方向および前記整列方向に直交する突出方向に突出するように配置され、
前記複数のフィンは、互いに隣り合う前記フィン同士が、前記フィンの前記基台部に接続された根元部間の間隔が前記フィンの厚みよりも大きくなるように、前記基台部に接続された前記根元部から先端部まで互いに離間するように配置され、かつ、前記複数のフィンのうちの前記整列方向における端部に配置された前記フィンが前記整列方向に対して前記電力変換装置本体とは反対側に所定角度で傾斜するとともに、前記所定角度は、前記複数のフィンのうちの前記整列方向における端部に配置された前記フィンの前記突出方向における長さが、前記複数のフィンのうちの前記整列方向における中央部に配置された前記フィンの前記突出方向における長さの半分よりも大きくなるように設定されており、前記突出方向において、前記根元部から前記先端部に向かうにしたがって、前記整列方向における一方側および他方側の両方に拡がるように配置されている、鉄道車両用電力変換装置。
【請求項２】
前記複数のフィンは、前記互いに隣り合うフィン同士の互いに対向する方向における対向間隔が前記根元部から前記先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるか、または、前記対向間隔が前記根元部から前記先端部まで略等しい部分を含み前記対向間隔が前記根元部から前記先端部まで略等しい部分以外は前記根元部から前記先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるように配置されている、請求項１に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項３】
前記複数のフィンは、前記整列方向の一方側または他方側に向かうにしたがって、前記突出方向における長さが短くなるように配置されている、請求項２に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項４】
前記複数のフィンは、前記対向間隔が、前記根元部から前記先端部に向かうにしたがって、徐々に広くなるように配置されている、請求項２または３に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項５】
前記複数のフィンは、前記基台部に対して前記先端部とは反対の前記電力変換装置本体側にある点を中心に放射状に拡がるように配置されている、請求項４に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項６】
前記複数のフィンのうちの一対の前記フィンは、前記対向間隔が、前記根元部から前記先端部に向かうにしたがって、徐々に広くなるように配置されているとともに、前記一対のフィンに対して前記整列方向における一方側の前記複数のフィンおよび他方側の前記複数のフィンは、前記対向間隔が、前記根元部から前記先端部まで等しくなるように配置されている、請求項２または３に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項７】
前記一方側の複数のフィンは、前記根元部から前記先端部に向かうにしたがって、前記整列方向における一方側に湾曲するように配置されているとともに、前記他方側の複数のフィンは、前記根元部から前記先端部に向かうにしたがって、前記整列方向における他方側に湾曲するように配置されている、請求項６に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項８】
前記一方側の複数のフィンは、前記整列方向における一方側にある点を中心に同心円状に配置されているとともに、前記他方側の複数のフィンは、前記整列方向における他方側にある点を中心に同心円状に配置されている、請求項７に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項９】
前記複数のフィンは、前記走行方向から見て、前記複数のフィンが形成されている領域の中央を通り前記突出方向に沿った中心線に対して前記整列方向に略対称に配置されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項１０】
前記冷却部は、前記鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、前記冷却部に設けられた前記複数のフィンは、前記鉄道車両の側方に向かって突出している、請求項１〜９のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項１１】
前記冷却部は、前記鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、前記冷却部に設けられた前記複数のフィンは、前記鉄道車両の下方に向かって突出している、請求項１〜１０のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項１２】
前記冷却部は、前記走行方向に所定の間隔を隔てて配置された、第１冷却部と第２冷却部とを含み、前記第１冷却部および前記第２冷却部は、それぞれ、前記複数のフィンを含む、請求項１〜１１のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両用電力変換装置に関し、特に、鉄道車両に搭載され、走行時に電力変換装置本体の熱を放熱する冷却部を備えた鉄道車両用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両に搭載され、走行時に電力変換装置本体の熱を放熱する冷却器を備えた鉄道車両用電力変換装置が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
上記特許文献１には、電力変換装置本体の車体側方側に設置された複数の冷却器（冷却部）を備えた鉄道車両用電力変換装置が開示されている。上記特許文献１に記載の鉄道車両用電力変換装置では、複数の冷却器の各々において、平板状の複数のフィンが上下方向に所定の間隔で平行に配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３４６９４７５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記特許文献１に記載された鉄道車両用電力変換装置では、所定の間隔で平行に配置されたフィン間を走行風が通過する際に、フィン間に流路抵抗が生じることによりフィン間を通過する走行風の流速が低下する。これにより、冷却器の冷却性能が低下してしまうという問題点があると考えられる。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、フィン間を通過する走行風の流速の低下に起因する冷却部の冷却性能の低下を抑制することが可能な鉄道車両用電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明の一の局面による鉄道車両用電力変換装置は、鉄道車両に搭載された電力変換装置本体と、電力変換装置本体の熱を放熱する冷却部とを備え、冷却部は、平板状の基台部と、基台部の電力変換装置本体とは反対側の一方表面から突出するように基台部に接続された平板状の複数のフィンとを含み、複数のフィンは、鉄道車両の走行方向に沿って延び、かつ、互いに隣り合うように整列方向に並んで配置されるとともに、走行方向および整列方向に直交する突出方向に突出するように配置され、複数のフィンは、互いに隣り合うフィン同士が、フィンの基台部に接続された根元部間の間隔がフィンの厚みよりも大きくなるように、基台部に接続された根元部から先端部まで、互いに離間するように配置され、かつ、複数のフィンのうちの整列方向における端部に配置されたフィンが整列方向に対して電力変換装置本体とは反対側に所定角度で傾斜するとともに、所定角度は、複数のフィンのうちの整列方向における端部に配置されたフィンの突出方向における長さが、複数のフィンのうちの整列方向における中央部に配置されたフィンの突出方向における長さの半分よりも大きくなるように設定されており、突出方向において、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における一方側および他方側の両方に拡がるように配置されている。
【０００８】
この発明の一の局面による鉄道車両用電力変換装置は、上記のように、複数のフィンは、互いに隣り合うフィン同士が、基台部に接続された根元部から先端部まで、互いに離間するように配置され、かつ、突出方向において、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における一方側および他方側の両方に拡がるように配置されている。これにより、複数のフィンを根元部から先端部まで互いに離間するように平行に配置した場合と比較して、隣り合うフィン同士の間隔が複数のフィン全体で見た場合に平均的に広くなるので、フィン間の走行風の流路抵抗を低下させることができる。その結果、フィン間の走行風の流路抵抗が低下した分だけ、走行風の流速の低下が抑制されるので、フィン間を通過する走行風の流速の低下に起因する冷却部の冷却性能の低下を抑制することができる。
【０００９】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、複数のフィンは、互いに隣り合うフィン同士の互いに対向する方向における対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるか、または、対向間隔が根元部から先端部まで略等しい部分を含み対向間隔が根元部から先端部まで略等しい部分以外は根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるように配置されている。このように構成すれば、対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる部分において、対向間隔が根元部から先端部まで略等しい場合と比較して、フィン間の走行風の流路抵抗を低下させることができる。その結果、複数のフィンを根元部から先端部まで互いに離間するように平行に配置した場合と比較して、フィン間の走行風の流路抵抗を確実に低下させることができる。
【００１０】
上記対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるかまたは根元部から先端部まで略等しい部分以外は根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる構成において、好ましくは、複数のフィンは、整列方向の一方側または他方側に向かうにしたがって、突出方向における長さが短くなるように配置されている。このように構成すれば、複数のフィンを、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における一方側および他方側の両方に拡がるように配置している場合であっても、複数のフィンを同じ長さを有する部材により構成することができる。その結果、異なる長さのフィンを準備しなくてもよいので、フィン間の走行風の流路抵抗を低下させる構成を容易に実現することができる。
【００１１】
上記対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるかまたは根元部から先端部まで略等しい部分以外は根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる構成において、好ましくは、複数のフィンは、対向間隔が、根元部から先端部に向かうにしたがって、徐々に広くなるように配置されている。このように構成すれば、全てのフィンにおいて、対向間隔が、根元部において所定の間隔になるとともに、根元部以外の部分において所定の間隔よりも広くなるので、フィン間の走行風の流路抵抗が低下するのを確実に抑制することができる。その結果、フィン間の走行風の流路抵抗を確実に低下させることができる。
【００１２】
上記対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる構成において、好ましくは、複数のフィンは、基台部に対して先端部とは反対の電力変換装置本体側にある点を中心に放射状に拡がるように配置されている。このように構成すれば、互いに隣り合うフィン同士の間隔が、根元部において所定の間隔になり根元部以外の部分において所定の間隔よりも広くなるように、複数のフィンを容易に配置することができる。その結果、対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる構成を容易に実現することができる。
【００１３】
上記対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるかまたは根元部から先端部まで略等しい部分以外は根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる構成において、好ましくは、複数のフィンのうちの一対のフィンは、対向間隔が、根元部から先端部に向かうにしたがって、徐々に広くなるように配置されているとともに、一対のフィンに対して整列方向における一方側の複数のフィンおよび他方側の複数のフィンは、対向間隔が、根元部から先端部まで等しくなるように配置されている。このように構成すれば、対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる一対のフィン間において、走行風の流路抵抗を低下させ、走行風の流速の低下を抑制することができる。その結果、たとえば、電力変換装置本体の熱源に近いことに起因して基台部において相対的に温度が高い位置に、対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる一対のフィンを配置させることによって、冷却部による冷却を効果的に行うことができる。
【００１４】
上記一対のフィンに対して整列方向における一方側および他方側の複数のフィンの対向間隔が根元部から先端部まで等しくなる構成において、好ましくは、一方側の複数のフィンは、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における一方側に湾曲するように配置されているとともに、他方側の複数のフィンは、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における他方側に湾曲するように配置されている。このように構成すれば、根元部から先端部に向かうにしたがって対向間隔が徐々に広くなる一対のフィンにおいて、対向間隔が広くなる割合を根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に大きくすることができる。したがって、対向間隔が根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる一対のフィン間における走行風の流路抵抗の低下を一層抑制することができる。
【００１５】
上記一方側および他方側の複数のフィンがそれぞれ一方側および他方側に湾曲する構成において、好ましくは、一方側の複数のフィンは、整列方向における一方側にある点を中心に同心円状に配置されているとともに、他方側の複数のフィンは、整列方向における他方側にある点を中心に同心円状に配置されている。このように構成すれば、一方側の複数のフィンが、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における一方側に湾曲するとともに、他方側の複数のフィンが、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における他方側に湾曲する構成を容易に実現できる。
【００１６】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、複数のフィンは、走行方向から見て、複数のフィンが形成されている領域の中央を通り突出方向に沿った中心線に対して整列方向に略対称に配置されている。このように構成すれば、根元部から先端部に向かうにしたがって、隣り合うフィン同士を大きく離間させた場合でも、中心線に対して整列方向に略対称に配置されていない場合と比較して、整列方向の一方側または他方側の端部のフィンにおいて、先端部が根元部に対して整列方向の一方側または他方側に大きく突出するのを抑制することができる。その結果、複数のフィンが整列方向に大きく突出するのを抑制しながら、冷却部の冷却性能の向上を図ることができる。
【００１７】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、冷却部は、鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、冷却部に設けられた複数のフィンは、鉄道車両の側方に向かって突出している。このように構成すれば、電力変換装置本体の側方に冷却部を設置するための空間が十分にある場合に、走行風の流速の低下を抑制することにより冷却性能の低下を抑制することができる冷却部を容易に設置することができる。また、冷却部を電力変換装置本体の側方に設けることにより、鉄道車両の走行時に、冷却部が鉄道車両の側方に露出した状態となる。したがって、他の装置などが多く取り付けられる鉄道車両の下方から走行風を取り込む場合と比べて、乱れの少ない走行風を取り込むことができるので、鉄道車両の側方からの走行風を冷却部により容易に取り込むことができる。その結果、冷却部の冷却性能（放熱性能）の低下を一層抑制させることができる。
【００１８】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、冷却部は、鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、冷却部に設けられた複数のフィンは、鉄道車両の下方に向かって突出している。このように構成すれば、電力変換装置本体の下方に冷却部を設置するための空間が十分にある場合に、走行風の流速の低下を抑制することにより冷却性能の低下を抑制することができる冷却部を容易に設置することができる。
【００１９】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、冷却部は、走行方向に所定の間隔を隔てて配置された、第１冷却部と第２冷却部とを含み、第１冷却部および第２冷却部は、それぞれ、複数のフィンを含む。このように構成すれば、第１冷却部および第２冷却部のうち上流側の冷却部で流速の低下が抑制された走行風が第１冷却部および第２冷却部のうち下流側の冷却部に取り込まれるとともに、下流側の冷却部での流速の低下も抑制されるので、上流側の冷却部および下流側の冷却部のいずれにおいても、冷却性能の低下を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、上記のように、フィン間を通過する走行風の流速の低下に起因する冷却部の冷却性能の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１実施形態による鉄道車両を示した側面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による電力変換装置の冷却器を示した斜視図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電力変換装置の冷却器を示した拡大平面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による電力変換装置の冷却器における走行風の流速の測定を説明するための図である。
【図５】本発明の第１実施形態による電力変換装置の冷却器と従来例の電力変換装置の冷却器との走行風の流速を比較したグラフである。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例による電力変換装置の冷却器を示した拡大平面図である。
【図７】本発明の第２実施形態による鉄道車両を示した側面図である。
【図８】本発明の第２実施形態による電力変換装置の冷却器を示した斜視図である。
【図９】本発明の第３実施形態による鉄道車両を示した側面図である。
【図１０】本発明の第３実施形態による電力変換装置の冷却器を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
［第１実施形態］
まず、図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による鉄道車両１０用の電力変換装置２０の構成について説明する。なお、電力変換装置２０は、特許請求の範囲の「鉄道車両用電力変換装置」の一例である。以下では、鉄道車両１０の走行方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向と直交する枕木方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に共に直交する上下方向をＺ軸方向として説明を行う。
【００２４】
本発明の第１実施形態による電力変換装置２０は、図１および図２に示すように、鉄道車両１０における車体１１の床下空間１１ａに設置されている。ここで、鉄道車両１０の概略構成を簡潔に説明する。鉄道車両１０は、図１に示すように、車体１１と、架線２に供給されている電力を受電（集電）するパンタグラフ１２と、架線２からの電力を利用して駆動輪１３を回転させる誘導電動機１４（破線で示す）と、空調機や制御機器などその他の複数の機器類１５と、を備える。そして、電力変換装置２０は、鉄道車両１０の走行時に、架線２からの電力を半導体素子（図示せず）のスイッチングにより変換して、誘導電動機１４の回転制御を行う役割を有している。
【００２５】
（電力変換装置の構成）
電力変換装置２０は、電力変換を行う半導体装置２１と、半導体装置２１内の半導体素子から発生する熱を外気に放熱するための複数の冷却器３０と、を備える。また、図２に示すように、電力変換装置２０は、車体１１の床下空間１１ａにおいて車体１１の下面１１ｂに吊り下げられて固定されている。また、電力変換装置２０では、半導体装置２１の側方（Ｙ２方向）に、複数の冷却器３０が配置されている。複数の冷却器３０は、車体１１の延びるＸ軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された、Ｘ１側の冷却器３１およびＸ２側の冷却器３２を含んでいる。なお、半導体装置２１は、特許請求の範囲の「電力変換装置本体」の一例である。また、冷却器３０は、特許請求の範囲の「冷却部」の一例である。また、冷却器３１および冷却器３２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１冷却部」および「第２冷却部」の一例である。
【００２６】
（冷却器の構成）
冷却器３１および冷却器３２は、それぞれ、半導体装置２１のＹ２側の側面２１ａに設けられた受熱板４０と、受熱板４０の側方（Ｙ２側）に接続されるように設けられた複数のフィン４１とを含む。なお、受熱板４０は、特許請求の範囲の「基台部」の一例である。
【００２７】
受熱板４０は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に延びる平板状に形成されている。受熱板４０は、半導体装置２１内部の半導体素子から発生する熱を複数のフィン４１に伝達するように構成されている。
【００２８】
複数のフィン４１は、図２に示すように、Ｘ軸方向に沿って薄板状に延びるとともに、Ｚ軸方向に沿って互いに隣り合うように並んで配置されている。また、複数のフィン４１は、受熱板４０の一方表面（Ｙ２側）からＹ２方向に向かって突出するように形成されている。以下の説明では、Ｚ軸方向およびＹ軸方向を、それぞれ、「整列方向」および「突出方向」と呼ぶ場合がある。
【００２９】
複数のフィン４１は、図３に示すように、整列方向（Ｚ軸方向）の一方側（Ｚ１側）および他方側（Ｚ２側）に向かうにしたがって、突出方向（Ｙ軸方向）に対する傾斜が大きくなるように配置されている。これにより、複数のフィン４１が形成されている領域Ｒの根元部（Ｙ１側）および先端部（Ｙ２側）における整列方向の長さＷが、それぞれ、長さＷ１および（長さＷ１よりも長い）長さＷ２となるように配置されている。すなわち、複数のフィン４１は、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における一方側および他方側の両方に拡がるように配置されている。
【００３０】
複数のフィン４１は、走行方向（Ｘ軸方向）から見て、複数のフィン４１が形成されている領域Ｒの中央を通り突出方向（Ｙ軸方向）に沿った中心線６０に対して、整列方向（Ｚ軸方向）に対称となるように配置されている。
【００３１】
第１実施形態における複数のフィン４１は、それぞれ、略同一形状の平板から構成されている。つまり、複数のフィン４１は、それぞれ、長手方向の長さと短手方向の長さと厚みとが略等しい板材から構成されている。そして、複数のフィン４１は、それぞれ、所定の角度で受熱板４０の一方表面（Ｙ２側）に接続されている。また、上述したように、整列方向（Ｚ軸方向）の一方側（Ｚ１側）および他方側（Ｚ２側）に向かうにしたがって、突出方向（Ｙ軸方向）に対する傾斜が大きくなるように配置されている。これにより、複数のフィン４１の突出方向における長さＨが、中心線６０の近傍の長さＨ２から整列方向における一方側および他方側のフィン４１の長さＨ１まで徐々に短くなっている。
【００３２】
第１実施形態では、複数のフィン４１は、互いに隣り合うフィン４１同士が、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）まで、互いに離間するように配置されている。さらに、互いに隣り合うフィン４１同士が対向する方向における対向間隔Ｓは、根元部から先端部に向かうにしたがって、徐々に広がるように構成されている。なお、「対向間隔Ｓ」は、隣り合うフィン４１同士の中心線に直交する線上における隣り合うフィン４１同士を結ぶ長さである。
【００３３】
たとえば、図３に示すように、整列方向（Ｚ軸方向）における中心線６０の近傍の対向間隔Ｓは、根元部において対向間隔Ｓ１ａであるとともに、先端部において（対向間隔Ｓ１ａよりも広い）対向間隔Ｓ１ｂとなっている。また、整列方向（Ｚ軸方向）における一方側（Ｚ１側）寄りの対向間隔Ｓは、根元部において対向間隔Ｓ２ａであるとともに、先端部において（対向間隔Ｓ２ａよりも広い）対向間隔Ｓ２ｂとなっている。なお、第１実施形態では、複数のフィン４１は、全てのフィン４１の根元部における対向間隔Ｓが略等しくなる（対向間隔Ｓ１ａと対向間隔Ｓ２ａが略等しくなる）ように配置されている。
【００３４】
以上の構成により、第１実施形態では、同一の対向間隔で平行に複数のフィンが配置される場合と比較して、根元部における対向間隔Ｓは同一で、先端部を含むその他の部分における対向間隔Ｓは広くなる。したがって、隣り合うフィン４１同士の間隔が、複数のフィン４１が形成されている領域Ｒ全体において（複数のフィン４１の全体で見て）平均的に広くなるので、フィン４１間を走行風が通過する際の流路抵抗を低下させることができる。
【００３５】
（実施例）
次に、第１実施形態の電力変換装置２０において、鉄道車両１０がＸ１方向に走行した場合の走行風の流速および冷却器の冷却性能を熱流体解析により計算した結果について説明する。
【００３６】
走行風の流速の算出は、図４に示すように、冷却器３０のＹＺ平面における断面Ｄ１ａ、断面Ｄ１ｂ、断面Ｄ２ａおよび断面Ｄ２ｂにおいて行った。断面Ｄ１ａおよび断面Ｄ１ｂは、それぞれ、冷却器３１におけるフィン４１のＸ１側およびＸ２側の端部近傍の断面であり、断面Ｄ２ａおよび断面Ｄ２ｂは、それぞれ、冷却器３２におけるフィン４１のＸ１側およびＸ２側の端部近傍の断面である。すなわち、走行風の上流側の冷却器３１の入口近傍および出口近傍と、走行風の下流側の冷却器３２の入口近傍および出口近傍とにおける、走行風の平均速度（各断面における体積流量を断面積で割った値）を算出した。なお、フィン４１が全て同一形状で整列方向（Ｚ軸方向）に平行に配置されている場合の走行風の流速も比較例として計算した。
【００３７】
図５には、断面Ｄ１ａ、断面Ｄ１ｂ，断面Ｄ２ａおよび断面Ｄ２ｂにおける走行風の平均速度を示している。第１実施形態の電力変換装置２０におけるフィン４１間の走行風の平均速度は、断面Ｄ１ａ、断面Ｄ１ｂ，断面Ｄ２ａおよび断面Ｄ２ｂのいずれにおいても、フィン４１が全て同一形状で整列方向に平行に配置されている構成の比較例におけるフィン４１間の走行風の平均速度よりも大きくなっている。これは、第１実施形態の電力変換装置２０では、フィン４１の根元部から先端部に向かうにしたがって、隣り合うフィン４１同士の対向間隔Ｓが広くなるので、フィン４１間の流路抵抗が低下することにより、走行風の速度の低下が抑制されたためであると考えられる。なお、半導体装置２１が発熱している場合において、冷却器３０による放熱性能を計測したところ、比較例と比べて、半導体装置２１の温度の上昇を５％程度抑制することができることが確認できた。
【００３８】
（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【００３９】
第１実施形態の電力変換装置２０では、複数のフィン４１は、互いに隣り合うフィン４１同士が、受熱板４０に接続された根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）まで、互いに離間するように配置され、かつ、突出方向（Y軸方向）において、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向（Ｚ軸方向）における一方側（Ｚ１側）および他方側（Ｚ２側）の両方に拡がるように配置されている。これにより、複数のフィン４１を根元部から先端部まで互いに離間するように平行に配置した場合と比較して、隣り合うフィン４１同士の間隔が複数のフィン４１全体で見て平均的に広くなるので、フィン４１間の走行風の流路抵抗を低下させることができる。その結果、フィン４１間の走行風の流路抵抗が低下した分だけ、走行風の流速の低下が抑制されるので、フィン４１間を通過する走行風の流速の低下に起因する冷却器３０の冷却性能の低下を抑制することができる。
【００４０】
また、第１実施形態の電力変換装置２０では、上記のように、複数のフィン４１は、互いに隣り合うフィン４１同士の互いに対向する方向における対向間隔Ｓが、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって徐々に広くなるように配置されている。これにより、対向間隔Ｓが根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる部分において、対向間隔Ｓが根元部から先端部まで略等しい場合と比較して、フィン４１間の走行風の流路抵抗を低下させることができる。さらに、全てのフィン４１において、対向間隔Ｓが、根元部において所定の間隔Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）になるとともに、根元部以外の部分において所定の間隔Ｓ１ａ（Ｓ２ａ）よりも広くなるので、フィン４１間の走行風の流路抵抗が低下するのを確実に抑制することができる。その結果、複数のフィン４１を根元部から先端部まで互いに離間するように平行に配置した場合と比較して、フィン４１間の走行風の流路抵抗を確実に低下させることができる。
【００４１】
また、第１実施形態の電力変換装置２０では、上記のように、複数のフィン４１は、整列方向（Ｚ軸方向）の一方側（Ｚ１側）または他方側（Ｚ２側）に向かうにしたがって、突出方向（Ｙ軸方向）における長さＨが短くなるように配置されている。これにより、複数のフィン４１を、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって、整列方向における一方側および他方側の両方に拡がるように配置している場合であっても、複数のフィン４１を同じ長さを有する部材により構成することができる。その結果、異なる長さのフィン４１を準備しなくてもよいので、フィン４１間の走行風の流路抵抗を低下させる構成を容易に実現することができる。
【００４２】
また、第１実施形態の電力変換装置２０では、上記のように、複数のフィン４１は、走行方向（Ｘ軸方向）から見て、複数のフィン４１が形成されている領域Ｒの中央を通り突出方向（Ｙ軸方向）に沿った中心線６０に対して整列方向（Ｚ軸方向）に対称に配置されている。これにより、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって、隣り合うフィン４１同士を大きく離間させながら、中心線６０に対して整列方向に略対称に配置されていない場合と比較して、整列方向の一方側（Ｚ１側）または他方側（Ｚ２側）の端部のフィン４１において、先端部が根元部に対して整列方向の一方側または他方側に大きく突出するのを抑制することができる。その結果、複数のフィン４１が整列方向に大きく突出するのを抑制しながら、冷却器３０の冷却性能の向上を図ることができる。
【００４３】
また、第１実施形態の電力変換装置２０では、上記のように、冷却器３０は、鉄道車両１０の床下空間１１ａに設置されるとともに、冷却器３０に設けられた複数のフィン４１は、鉄道車両１０の側方（Ｙ２方向）に向かって突出している。これにより、半導体装置２１の側方に冷却器３０を設置するための空間が十分にある場合に、走行風の流速の低下を抑制することにより冷却性能の低下を抑制ことができる冷却器３０を容易に設置することができる。また、冷却器３０を半導体装置２１の側方に設けることにより、鉄道車両１０の走行時に、冷却器３０が鉄道車両１０の側方に露出した状態となる。したがって、他の装置などが多く取り付けられる鉄道車両１０の下方から走行風を取り込む場合と比べて、乱れの少ない走行風を取り込むことができるので、鉄道車両１０の側方からの走行風を冷却器３０により容易に取り込むことができる。その結果、冷却器３０の冷却性能（放熱性能）の低下を一層抑制させることができる。
【００４４】
また、第１実施形態の電力変換装置２０では、上記のように、冷却器３０は、走行方向（Ｘ軸方向）に所定の間隔を隔てて配置された、冷却器３１と冷却器３２とを含み、冷却器３１および冷却器３２は、それぞれ、複数のフィン４１を含む。これにより、冷却器３１および冷却器３２のうち上流側の冷却器３０で流速の低下が抑制された走行風が冷却器３１および冷却器３２のうち下流側の冷却器３０に取り込まれるとともに、下流側の冷却器３０での流速の低下も抑制されるので、上流側の冷却器３０および下流側の冷却器３０のいずれにおいても、冷却性能の低下を抑制することができる。
【００４５】
（第１実施形態の変形例）
次に、図１および図６を参照して、第１実施形態の変形例について説明する。この第１実施形態の変形例では、上記第１実施形態におけるフィン４１とは異なる形状のフィン１４１を設けた例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【００４６】
図１に示すように、第１実施形態の変形例による電力変換装置１２０では、半導体装置２１の側方（Ｙ２方向）に、複数の冷却器１３０が配置されている。複数の冷却器１３０は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された、Ｘ１側の冷却器１３１およびＸ２側の冷却器１３２を含んでいる。なお、冷却器１３０は、特許請求の範囲の「冷却部」の一例である。また、冷却器１３１および冷却器１３２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１冷却部」および「第２冷却部」の一例である。
【００４７】
図６に示すように、冷却器１３１および冷却器１３２は、それぞれ、受熱板４０と、受熱板４０の側方（Ｙ２側）に設けられた複数のフィン１４１とを含む。
【００４８】
複数のフィン１４１は、複数のフィン１４１が形成されている領域の根元部（Ｙ１側）および先端部（Ｙ２側）における整列方向（Ｚ軸方向）の長さＷが、それぞれ、長さＷ１および（長さＷ１よりも長い）長さＷ２ａとなるように配置されている。すなわち、第１実施形態のフィン４１と同様に、複数のフィン１４１は、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における一方側（Ｚ１側）および他方側（Ｚ２側）の両方に拡がるように配置されている。
【００４９】
複数のフィン１４１のうち、中心線６０よりも整列方向（Ｚ軸方向）の一方側（Ｚ１側）におけるフィン１４１が、受熱板４０よりもＺ１側で、かつ、突出方向（Ｙ軸方向）における受熱板４０近傍の点５１を中心に、同心円状に配置されている。すなわち、中心線６０よりもＺ１側におけるフィン１４１は、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって、Ｚ１側に湾曲するように配置されている。また、中心線６０よりも整列方向の他方側（Ｚ２側）におけるフィン１４１が、受熱板４０よりもＺ２側で、かつ、突出方向における受熱板４０近傍の点５２を中心に、同心円状に配置されている。すなわち、中心線６０よりもＺ２側におけるフィン１４１は、根元部から先端部に向かうにしたがって、Ｚ２側に湾曲するように配置されている。また、複数のフィン１４１は、それぞれ、第１実施形態の複数のフィン４１と同様の略同一形状の平板に所定の曲げ加工が行われることによって形成されている。これにより、複数のフィン１４１は、複数のフィン１４１の突出方向における長さＨが、中心線６０の近傍の長さＨ１２から整列方向における一方側および他方側のフィン１４１の長さＨ１１まで徐々に短くなっている。
【００５０】
複数のフィン１４１のうち、中心線６０を挟む１対のフィン１４１ａは、根元部（Ｙ１側）において対向間隔Ｓ１１ａとなり、先端部（Ｙ２側）において（対向間隔Ｓ１１ａよりも広い）対向間隔Ｓ１１ｂとなっている。すなわち、複数のフィン１４１のうち、１対のフィン１４１ａの対向間隔Ｓは、根元部から先端部に向かうにしたがって、徐々に広くなるように配置されている。また、複数のフィン１４１のうち、一対のフィン１４１ａ以外の隣り合うフィン１４１同士の対向間隔Ｓは、根元部において対向間隔Ｓ１２となり、先端部において対向間隔Ｓ１２となるとともに根元部から先端部まで等しくなるように配置されている。
【００５１】
以上の構成により、第１実施形態の変形例では、同一の対向間隔Ｓで平行に複数のフィンが配置される場合と比較して、１対のフィン１４１ａ間の根元部（Ｙ１側）における対向間隔Ｓに対して先端部（Ｙ２側）を含むその他の部分における対向間隔Ｓは広くなるとともに、一対のフィン１４１ａ以外のフィン１４１間の対向間隔Ｓが、根元部から先端部まで略同一となる。したがって、隣り合うフィン１４１同士の間隔が、複数のフィン１４１が形成されている領域Ｒ１全体において（複数のフィン１４１の全体で見て）平均的に広くなるので、フィン１４１間を走行風が通過する際の流路抵抗を低下させることができる。
【００５２】
また、第１実施形態の変形例による電力変換装置１２０では、半導体装置２１内の熱源（半導体素子等）７０が、受熱板４０の整列方向（Ｚ軸方向）における中央部に接するように配置されている。したがって、受熱板４０の整列方向（Ｚ軸方向）における中央部において、熱源７０に近いことに起因して相対的に温度が高くなる。したがって、複数のフィン１４１のうち、受熱板４０の整列方向における中央部近傍に接続される１対のフィン１４１ａの対向間隔Ｓを、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって、徐々に広くなるように配置することで、熱源７０から発生する熱を効果的に放熱することができる。
【００５３】
なお、第１実施形態の変形例のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。
【００５４】
（第１実施形態の変形例の効果）
第１実施形態の変形例では、以下のような効果を得ることができる。
【００５５】
第１実施形態の変形例による電力変換装置１２０では、上記のように、複数のフィン１４１は、互いに隣り合うフィン１４１同士の互いに対向する方向における対向間隔Ｓが、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）まで略等しい部分を含み、対向間隔Ｓが根元部から先端部まで略等しい部分以外は、根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなるように配置されている。これにより、対向間隔Ｓが根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる部分において、対向間隔Ｓが根元部から先端部まで略等しい場合と比較して、フィン１４１間の走行風の流路抵抗を低下させることができる。その結果、複数のフィン１４１を根元部から先端部まで互いに離間するように平行に配置した場合と比較して、フィン１４１間の走行風の流路抵抗を確実に低下させることができる。
【００５６】
また、第１実施形態の変形例による電力変換装置１２０では、上記のように、複数のフィン１４１のうちの一対のフィン１４１ａは、対向間隔Ｓが、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって、徐々に広くなるように配置されているとともに、一対のフィン１４１ａに対して整列方向（Ｚ軸方向）における一方側（Ｚ１側）の複数のフィン１４１ａおよび他方側（Ｚ２側）の複数のフィン１４１は、対向間隔Ｓが、根元部から先端部まで略等しくなるように配置されている。これにより、対向間隔Ｓが根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる一対のフィン１４１ａ間において、走行風の流路抵抗を低下させ、走行風の流速の低下を抑制することができる。その結果、たとえば、半導体装置２１の熱源に近いことに起因して受熱板４０において相対的に温度が高い位置に、対向間隔Ｓが根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる一対のフィン１４１ａを配置させることによって、冷却器１３０による冷却を効果的に行うことができる。
【００５７】
また、第１実施形態の変形例による電力変換装置１２０では、上記のように、一方側（Ｚ１側）の複数のフィン１４１は、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって、整列方向（Ｚ軸方向）における一方側に湾曲するように配置されているとともに、他方側（Ｚ２側）の複数のフィン１４１は、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における他方側に湾曲するように配置されている。これにより、根元部から先端部に向かうにしたがって対向間隔Ｓが徐々に広くなる一対のフィン１４１ａにおいて、対向間隔Ｓが広くなる割合を根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に大きくすることができる。したがって、対向間隔Ｓが根元部から先端部に向かうにしたがって徐々に広くなる一対のフィン１４１ａ間における走行風の流路抵抗の低下を一層抑制することができる。
【００５８】
また、第１実施形態の変形例による電力変換装置１２０では、上記のように、一方側（Ｚ１側）の複数のフィン１４１は、整列方向（Ｚ軸方向）における一方側にある点５１を中心に同心円状に配置されているとともに、他方側（Ｚ２側）の複数のフィン１４１は、整列方向における他方側にある点５２を中心に同心円状に配置されている。これにより、一方側の複数のフィン１４１が、根元部（Ｙ１側）から先端部（Ｙ２側）に向かうにしたがって、整列方向における一方側に湾曲するとともに、他方側の複数のフィン１４１が、根元部から先端部に向かうにしたがって、整列方向における他方側に湾曲する構成を容易に実現できる。
【００５９】
なお、第１実施形態の変形例のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。
【００６０】
［第２実施形態］
次に、図７および図８を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、上記第１実施形態の冷却器３０と同様の構成の冷却器２３０を、半導体装置２１の下方に突出するように設けた例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【００６１】
本発明の第２実施形態による鉄道車両２１０用の電力変換装置２２０は、図７および図８に示すように、半導体装置２１と、複数の冷却器２３０と、を備える。また、図７に示すように、電力変換装置２２０では、半導体装置２１の下方（Ｚ１方向）に、複数の冷却器２３０が配置されている。複数の冷却器２３０は、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された、Ｘ１側の冷却器２３１およびＸ２側の冷却器２３２を含んでいる。なお、電力変換装置２２０は、特許請求の範囲の「鉄道車両用電力変換装置」の一例である。また、冷却器２３０は、特許請求の範囲の「冷却部」の一例である。また、冷却器２３１および冷却器２３２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１冷却部」および「第２冷却部」の一例である。
【００６２】
冷却器２３１および冷却器２３２は、図８に示すように、それぞれ、半導体装置２１のＺ１側の下面２１ｂに設けられた受熱板２４０と、受熱板２４０の下方（Ｚ１側）に接続されるように設けられた複数のフィン２４１とを含む。なお、受熱板２４０は、特許請求の範囲の「基台部」の一例である。
【００６３】
複数のフィン２４１は、Ｘ軸方向に沿って薄板状に延びるとともに、Ｙ軸方向に沿って互いに隣り合うように並んで配置されている。また、複数のフィン２４１は、受熱板２４０の一方表面（Ｚ１側）からＺ１方向に向かって突出するように形成されている。以下の説明では、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を、それぞれ、「整列方向」および「突出方向」と呼ぶ場合がある。
【００６４】
複数のフィン２４１は、整列方向（Ｙ軸方向）の一方側（Ｙ１側）および他方側（Ｙ２側）に向かうにしたがって、突出方向（Ｚ軸方向）に対する傾斜が大きくなるように配置されている。これにより、複数のフィン２４１が形成されている領域Ｒ２の根元部（Ｚ２側）および先端部（Ｚ１側）における整列方向の長さＷが、それぞれ、長さＷ１および（長さＷ１よりも長い）長さＷ２となるように配置されている。すなわち、複数のフィン２４１は、根元部（Ｚ２側）から先端部（Ｚ１側）に向かうにしたがって、整列方向における一方側および他方側の両方に拡がるように配置されている。
【００６５】
また、複数のフィン２４１は、第１実施形態と同様に、互いに隣り合うフィン２４１同士が、根元部（Ｚ２側）から先端部（Ｚ１側）まで、互いに離間するように配置されている。
【００６６】
以上の構成により、第２実施形態の電力変換装置２２０では、上記第１実施形態の電力変換装置２０と同様に、隣り合うフィン２４１同士の間隔が、フィン２４１が形成されている領域Ｒ２全体において（複数のフィン２４１の全体で見て）平均的に広くなる。これにより、フィン２４１間を走行風が通過する際の流路抵抗を低下させることができる。
【００６７】
なお、第２実施形態による電力変換装置２２０の構成は、冷却器３０を半導体装置２１の側方に設けた上記第１実施形態の電力変換装置２０の構成を、冷却器２３０を半導体装置２１の下方に設けるように置き換えたものである。したがって、第２実施形態による電力変換装置２２０のその他の構成は、上記第１実施形態の電力変換装置２０のＹ軸方向（突出方向）およびＺ軸方向（整列方向）を、それぞれ、Ｚ軸方向およびＹ軸方向に変更した点を除いて同様である。
【００６８】
（第２実施形態の効果）
第２実施形態の電力変換装置２２０では、上記のように、複数のフィン２４１は、複数のフィン２４１が形成されている領域が、走行方向（Ｘ軸方向）および整列方向（Ｙ軸方向）に直交する複数のフィン２４１が突出する突出方向（Ｚ軸方向）において、受熱板２４０に接続された根元部（Ｚ２側）から受熱板２４０とは反対側の先端部（Ｚ１側）に向かうにしたがって、整列方向（Ｙ軸方向）における一方側（Ｙ１側）および他方側（Ｙ２側）の両方に拡がるように配置されている。また、複数のフィン２４１は、互いに隣り合うフィン２４１同士が、受熱板２４０に接続された根元部から先端部まで、互いに離間するように配置されている。これにより、第１実施形態の電力変換装置２０と同様に、フィン２４１間の走行風の流路抵抗を低下させることができる。その結果、フィン２４１間の走行風の流路抵抗が低下した分だけ、走行風の流速の低下を抑制し、冷却器２３０の冷却性能の低下を抑制することができる。
【００６９】
また、第２実施形態の電力変換装置２２０では、上記のように、冷却器２３０は、鉄道車両２１０の床下空間１１ａに設置されるとともに、冷却器２３０に設けられた複数のフィン２４１は、鉄道車両２１０の下方（Ｚ１方向）に向かって突出している。これにより、半導体装置２１の下方に冷却器２３０を設置するための空間が十分にある場合に、走行風の流速の低下を抑制することにより冷却性能を改善することができる冷却器２３０を容易に設置することができる。
【００７０】
なお、第２実施形態のその他の効果については、上記第１実施形態と同様である。
【００７１】
［第３実施形態］
次に、図９および図１０を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、上記第１実施形態の冷却器３０と同様の構成と、上記第２実施形態の冷却器２３０と同様の構成とを共に備える冷却器３３０の例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態および上記第２実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【００７２】
本発明の第３実施形態による鉄道車両３１０用の電力変換装置３２０は、図９および図１０に示すように、半導体装置２１と、複数の冷却器３３０と、を備える。また、図９に示すように、電力変換装置３２０では、半導体装置２１の側方（Ｙ２方向）および下方（Ｚ１方向）に、複数の冷却器３３０が配置されている。複数の冷却器３３０は、半導体装置２１の側方において、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された、Ｘ１側の冷却器３１およびＸ２側の冷却器３２を含むとともに、半導体装置２１の下方において、Ｘ軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された、Ｘ１側の冷却器２３１およびＸ２側の冷却器２３２を含んでいる。なお、電力変換装置３２０は、特許請求の範囲の「鉄道車両用電力変換装置」の一例である。また、冷却器３３０は、特許請求の範囲の「冷却部」の一例である。
【００７３】
なお、第３実施形態による電力変換装置３２０の構成は、冷却器３０を半導体装置２１の側方に設けた上記第１実施形態の電力変換装置２０の構成、および、冷却器２３０を半導体装置２１の下方に設けた上記第２実施形態の電力変換装置２２０の構成を、それぞれ、冷却器３３０として、半導体装置２１の側方および下方に設けたものである。したがって、第３実施形態による電力変換装置３２０の構成は、上記第１実施形態の電力変換装置２０および上記第２実施形態の電力変換装置２２０の構成を兼ねたものとなっている。
【００７４】
したがって、第３実施形態の電力変換装置３２０では、上記第１実施形態の電力変換装置２０の効果と、上記第２実施形態の電力変換装置２２０の効果とを兼ね備えたものとなる。すなわち、フィン４１間およびフィン２４１間の走行風の流路抵抗が低下した分だけ、走行風の流速の低下を抑制し、冷却器３３０の冷却性能を改善することができる。その結果、冷却部が半導体装置２１の側方または下方のみに設けられる第１実施形態の電力変換装置２０および第２実施形態の電力変換装置２２０の構成と比較して、冷却器３３０の冷却性能を一層改善することができる。
【００７５】
［その他の変形例］
今回開示された実施形態および変形例は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態および変形例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。
【００７６】
たとえば、上記第１〜第３実施形態の電力変換装置２０、２２０および３２０では、複数のフィン４１（２４０）を、全てのフィン４１（２４１）の根元部における対向間隔Ｓが略等しくなるように配置させた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数のフィン４１（２４１）において、フィン４１（２４１）の根元部における対向間隔Ｓを異ならせてもよい。この場合、複数のフィン４１（２４１）は、受熱板４０（２４０）に対して先端部とは反対の半導体装置２１側の点から放射状に延びるように配置させることも可能である。このように、複数のフィン４１（２４１）を単一の点から放射状に延びるように配置させた場合、互いに隣り合うフィン４１（２４１）同士の対向間隔Ｓが根元部から先端部まで徐々に広くなるように、複数のフィン４１（２４１）を容易に配置することができる。
【００７７】
また、上記第１〜第３実施形態の電力変換装置２０、２２０および３２０では、複数のフィン４１（２４１）を、全ての隣り合うフィン４１（２４１）同士の対向間隔Ｓが、根元部から先端部まで徐々に広くなるように配置させた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数のフィン４１を、隣り合うフィン４１（２４１）同士の対向間隔Ｓが、根元部から先端部まで等しいものと、根元部から先端部まで徐々に広くなるものとが含まれるように配置してもよい。また、対向間隔Ｓが、根元部から先端部まで徐々に狭くなるように配置されるものが含まれるように配置してもよい。
【００７８】
また、上記第１実施形態の変形例の電力変換装置１２０では、一対のフィン１４１ａの整列方向（Ｚ軸方向）における一方側（Ｚ１側）および他方側（Ｚ２側）の複数のフィン１４１を、隣り合うフィン１４１同士の対向間隔Ｓが、根元部から先端部まで等しくなるように配置させた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、上記第１実施形態と同様に、複数のフィン１４１の全てにおいて、隣り合うフィン１４１同士の対向間隔Ｓが、根元部から先端部まで徐々に広がるように配置してもよい。
【００７９】
また、上記第１実施形態の変形例の電力変換装置１２０の複数のフィン１４１を同心円状に配置した構成を、上記第２実施形態の電力変換装置２２０における複数のフィン２４１に対して適用してもよい。また、上記第１実施形態の構成および上記第２実施形態の構成を兼ね備えた上記第３実施形態において、電力変換装置３２０の側方（Ｙ２側）および下方（Ｚ１側）に設けられた冷却器３０および２３０に対して、複数のフィンを同心円状に配置させてもよい。
【００８０】
また、上記第１〜第３実施形態の電力変換装置２０、２２０および３２０では、複数のフィン４１（２４１）を、それぞれのフィン４１（２４１）が略同一形状の平板から構成された例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数のフィン４１（２４１）を、それぞれフィン４１（２４１）が異なる長さとなるように構成してもよい。
【００８１】
また、上記第１実施形態の変形例の電力変換装置１２０では、複数のフィン１４１を、それぞれ、略同一形状の平板に所定の曲げ加工を行うことによって形成された例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数のフィン１４１を、それぞれ、異なる形状の平板に所定の曲げ加工を行うことによって形成してもよい。
【００８２】
また、上記第１〜第３実施形態および上記第１実施形態の変形例の電力変換装置２０、１２０、２２０および３２０では、複数のフィン４１（１４１、２４１）は、複数のフィン４１（１４１、２４１）の突出方向における長さＨが、中心線６０の近傍から整列方向における一方側および他方側に向かうにしたがって徐々に短くなるように構成した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数のフィン４１（１４１、２４１）は、複数のフィン４１（１４１、２４１）の突出方向における長さＨが、中心線６０の近傍から整列方向における一方側および他方側に向かうにしたがって徐々に長くなるように構成してもよいし、等しい長さとなるように構成してもよい。また、複数のフィン４１（１４１、２４１）の突出方向における長さＨが不均一となるように構成してよい。
【００８３】
また、上記第１〜第３実施形態および上記第１実施形態の変形例の電力変換装置２０、１２０、２２０および３２０では、複数のフィン４１（１４１、２４１）は、走行方向から見て、複数のフィン４１（１４１、２４１）が形成されている領域の中央を通り突出方向に沿った中心線６０に対して整列方向に対称となるように配置した例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数のフィン４１（１４１、２４１）を、走行方向から見て、複数のフィン４１（１４１、２４１）が形成されている領域の中央を通り突出方向に沿った中心線６０に対して整列方向に非対称となるように配置してもよい。
【００８４】
また、上記第１、第３実施形態および上記第１実施形態の変形例の電力変換装置２０、１２０および３２０では、冷却器３１（１３１）および冷却器３２（１３２）を、半導体装置２１の一方（Ｙ２側）の側面に設けるように構成したが、本発明はこれに限られない。本発明では、冷却器３１（１３１）および冷却器３２（１３２）を、半導体装置２１の他方（Ｙ１側）の側面に設けてもよい。また、冷却器３１（１３１）および冷却器３２（１３２）を、半導体装置２１の両側の側面に設けてもよい。
【００８５】
また、上記第１〜第３実施形態および上記第１実施形態の変形例の電力変換装置２０、１２０、２２０および３２０では、走行方向に沿って、所定の間隔で、２台の冷却器が並ぶように構成したが、本発明はこれに限らない。本発明では、走行方向に沿って１台のみを設けてもよいし、３台以上の冷却器を所定の間隔で設けてもよい。
【００８６】
また、上記第１〜第３実施形態および上記第１実施形態の変形例では、車体１１の床下空間１１ａに設置された電力変換装置２０、１２０、２２０および３２０に対して本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。たとえば、車体１１の屋根上に設置された電力変換装置に対して、本発明を適用してもよい。
【００８７】
また、上記第１〜第３実施形態および上記第１実施形態の変形例では、架線２からの電力を利用して走行する架空電車線方式の鉄道車両１０、２１０および３１０の電力変換装置２０、２２０および３２０に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。走行用のレールとは別に並行して第三の給電用レール（第三軌条）が敷設され、この第三軌条に対して車体１１側に設けられた集電靴（コレクターシュー）が擦って集電する第三軌条方式の鉄道車両１０、２１０および３１０の電力変換装置に対して本発明を適用してもよい。
【００８８】
また、上記第１〜第３実施形態および上記第１実施形態の変形例では、架線２からの電力を利用して走行する架空電車線方式の鉄道車両１０、２１０および３１０の電力変換装置２０、２２０および３２０に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、ディーゼル機関を直接的な駆動源とする気動車に搭載された機器の冷却や、ディーゼル機関の発電によって誘導電動機１４を回転させる電気式気動車などの鉄道車両１０、２１０および３１０の電力変換装置の冷却に対して、本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０、２１０、３１０  鉄道車両
２０、１２０、２２０、３２０  電力変換装置（鉄道車両用電力変換装置）
２１  半導体装置（電力変換装置本体）
３０、１３０、２３０、３３０  冷却器（冷却部）
３１、１３１、２３１  冷却器（第１冷却部）
３２、１３２、２３２  冷却器（第２冷却部）
４０、２４０  受熱板（基台部）
４１、１４１（１４１ａ）、２４１  フィン
５１  （整列方向における一方側にある）点
５２  （整列方向における他方側にある）点
６０  （基台部における複数のフィンが接続されている領域の中央を通り突出方向に沿った）中心線
Ｈ（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ１１、Ｈ１２）  （突出方向における）長さ
Ｒ、Ｒ１、Ｒ２  （複数のフィンが形成されている）領域
Ｓ（Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｓ１１ａ、Ｓ１１ｂ、Ｓ１２）  対向間隔
【図１】
0006988148.tif 000002
【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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