(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換回路を構成する複数の半導体素子と、
前記電力変換回路を内部に搭載する筺体と、
前記半導体素子からの熱を外気に放熱する冷却器を備え、鉄道車両の客室の床下に搭載される鉄道車両用電力変換装置であって、
前記冷却器は、前記複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備え、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、複数の平板とそれらの間に形成された２方向の折り曲げ部とからなる展開図が櫛歯型である板状のものを、枕木方向および車両走行方向に複数積層して形成されることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項２】
電力変換回路を構成する複数の半導体素子と、
前記電力変換回路を内部に搭載する筺体と、
前記半導体素子からの熱を外気に放熱する冷却器を備え、鉄道車両の客室の床下に搭載される鉄道車両用電力変換装置であって、
前記冷却器は、前記複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備え、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、平板を有する複数の切り込み部分と折り曲げ部を残したコの字型の切り込みが複数形成された平板と当該平板に前記複数の切り込み部分の平板を垂直に立ち上げる複数の前記折り曲げ部とからなる展開図が板状のものを、枕木方向に複数積層して形成されることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項３】
電力変換回路を構成する複数の半導体素子と、
前記電力変換回路を内部に搭載する筺体と、
前記半導体素子からの熱を外気に放熱する冷却器を備え、鉄道車両の客室の床下に搭載される鉄道車両用電力変換装置であって、
前記冷却器は、前記複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備え、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、車両走行方向に格子型の通風流路を備え、鉛直方向に貫通穴による通風流路を形成することを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項４】
電力変換回路を構成する複数の半導体素子と、
前記電力変換回路を内部に搭載する筺体と、
前記半導体素子からの熱を外気に放熱する冷却器を備え、鉄道車両の客室の床下に搭載される鉄道車両用電力変換装置であって、
前記冷却器は、前記複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備え、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、複数の平板とそれらの間に交互に形成された２方向の折り曲げ部とからなる展開図が板状のコルゲートフィンを平板フィンに車両走行方向に隙間を空けて複数設置し、当該コルゲートフィン及び平板フィンを枕木方向に複数積層して形成されることを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項５】
前記放熱フィンは、車両走行方向の通風流路が平板に囲まれて構成されて、車両走行方向の通風抵抗が垂直方向の通風抵抗よりも小さいことを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項６】
電力変換装置を構成する複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、
前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備えた電力変換装置の冷却器において、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、複数の平板とそれらの間に形成された２方向の折り曲げ部とからなる展開図が櫛歯型である板状のものを、枕木方向および車両走行方向に複数積層して形成されることを特徴とする電力変換装置の冷却器。
【請求項７】
電力変換装置を構成する複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、
前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備えた電力変換装置の冷却器において、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、平板を有する複数の切り込み部分と折り曲げ部を残したコの字型の切り込みが複数形成された平板と当該平板に前記複数の切り込み部分の平板を垂直に立ち上げる複数の前記折り曲げ部とからなる展開図が板状のものを、枕木方向に複数積層して形成されることを特徴とする電力変換装置の冷却器。
【請求項８】
電力変換装置を構成する複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、
前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備えた電力変換装置の冷却器において、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、車両走行方向に格子型の通風流路を備え、鉛直方向に貫通穴による通風流路を形成することを特徴とする電力変換装置の冷却器。
【請求項９】
電力変換装置を構成する複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、
前記ベースの他方面に取り付けられて前記複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備えた電力変換装置の冷却器において、
前記放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を備え、
前記放熱フィンは、複数の平板とそれらの間に交互に形成された２方向の折り曲げ部とからなる展開図が板状のコルゲートフィンを平板フィンに車両走行方向に隙間を空けて複数設置し、当該コルゲートフィン及び平板フィンを枕木方向に複数積層して形成されることを特徴とする電力変換装置の冷却器。
【請求項１０】
前記放熱フィンは、車両走行方向の通風流路が平板に囲まれて構成されて、車両走行方向の通風抵抗が垂直方向の通風抵抗よりも小さいことを特徴とする、請求項６乃至請求項９のいずれかに記載の電力変換装置の冷却器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用の電動機を駆動するための電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電気鉄道車両には、車両を駆動する電動機を制御するために、コンバータやインバータ等の電力変換装置が搭載される。これらの電力変換装置は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＧＴＯ（Gate Turn Off Thyristor）等の半導体素子により高周波でスイッチングを行うことで電力変換を行う。
【０００３】
半導体素子においては、通電時およびスイッチング時に熱が発生し、この熱により半導体素子が高温になると、変換効率が低下したり、素子破壊が発生するおそれがあるため、半導体素子を所定の温度範囲になるように冷却する必要がある。電力変換装置は主に搭載スペースの限られた車両床下等に搭載されるために、小型な装置構成で複数個の半導体素子を効率良く冷却する必要がある。
【０００４】
電力変換装置の一例として、特許文献１に記載されているように、冷却器をベースと放熱フィンで構成し、ベースの一方の面に複数の半導体素子を並設し、車両床下の筺体側面から外部に放熱フィンを突出させ、放熱フィンに車両走行風を通風させることで、半導体素子からの熱を周囲空気へ放熱させるものがある。放熱フィンの形状としては、平板型フィン、ピンフィンなどがある。また、特許文献２に記載されているように、放熱フィンとして格子型フィンを設ける例もある。これらの冷却器は、ヒートパイプを用いた冷却器やフッ素系冷媒の用いた沸騰冷却器と比較して安価に製造できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３２２９１０号公報
【特許文献２】特許第４４７７９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
鉄道車両を運用する際、車両は加速、惰行、減速、停車を繰り返す。半導体素子を力行動作させることで車両は加速し、ある一定の速度に達したら半導体素子のスイッチング動作を無くして車両を惰行運転させ、その後、半導体素子を回生動作させることで車両は減速し、停車する。インバータを例にすると、力行動作時と回生動作時に半導体素子から多量の熱が発生するため、放熱フィンに車両走行風を通風させることで放熱する。一方、停車時には、車両走行風によって放熱しきれなかった回生動作時の熱を自然対流により放熱させ、次に力行動作するまでに半導体素子の温度を下げる必要がある。そのため、冷却器には、車両走行風による放熱性能と自然対流による放熱性能の両立が要求される。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載されている、放熱フィンとして平板型フィンを地面と平行に設置しているような冷却器では、車両走行時には車両走行風がフィン間を通風するので効率良く放熱できるが、停車時には自然対流がフィン間を通風できないために放熱性能が悪くなるという課題がある。これは特許文献２に記載されている格子型フィンでも同様である。
【０００８】
また、特許文献１に記載されている、ピンフィンを地面と平行に設置しているような冷却器では、車両走行風および自然対流のいずれもフィン間を通過する構造ではあるが、流路が平板で構成された冷却器と比較してフィンの放熱面積が小さく放熱効率が低いという課題がある。さらには、車両走行方向の通風抵抗が大きいために、例えば車両走行時において、フィンの風上側からフィン間に供給される車両走行風が、風下側に向かうにつれてフィンの上下からフィンの外部へ逃げてしまい、風下側の放熱性能が悪化するという課題がある。
【０００９】
本発明は、車両走行時および停車時のいずれの場合においても、半導体素子を効率良く冷却できる冷却器を備えた鉄道車両用電力変換装置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】
【００１０】
本発明の鉄道車両用電力変換装置は、電力変換回路を構成する複数の半導体素子と、電力変換回路を内部に搭載する筺体と、半導体素子からの熱を外気に放熱する冷却器を備え、鉄道車両の客室の床下に搭載される鉄道車両用電力変換装置であって、冷却器は複数の半導体素子を一方面に取り付けるベースと、ベースの他方面に取り付けられて複数の半導体素子から発生する熱を外気に放熱する放熱フィンと、を備え、放熱フィンは、外気にさらされる状態で設置され、車両走行方向および鉛直方向に平板により形成された通風流路を設けたことを特徴とする。
【００１１】
また、車両走行方向および鉛直方向の通風流路を平板により形成する前記放熱フィンの製造方法として、以下４つの方法がある。
（１）櫛歯型の平板を２方向に交互に折り曲げたものを、枕木方向および車両走行方向に複数積層する。
（２）平板に複数の切り込みを入れて、切り込み部分を垂直に立ち上げたものを、枕木方向および車両走行方向に複数積層する。
（３）押出加工等により、車両走行方向に格子型の通風流路を備えた放熱フィンを製造し、これに鉛直方向に貫通穴を空けることで鉛直方向の通風流路を形成する。
（４）平板を２方向に交互に折り曲げたコルゲートフィンを車両走行方向に隙間を空けて複数設置し、これを枕木方向に複数積層する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、車両走行時および停車時のいずれの場合においても半導体素子を効率良く冷却できる冷却器を備えた鉄道車両用電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の鉄道車両用電力変換装置が客室の床下に搭載された状態を表す、車両走行方向から見た断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、放熱フィンを構成する櫛歯型平板を表す正面図。
【図３】本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、櫛歯型平板を折り曲げた状態を表す斜視図。
【図４】本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、図３に示す櫛歯型平板を枕木方向に複数積層させたフィンユニットを表す斜視図。
【図５】本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、フィンユニットを複数積層させた放熱フィンとベースを組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図。
【図６】図５を車両走行方向から見た図。
【図７】図５を鉛直方向から見た図。
【図８】本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、放熱フィンの角に補強部材を設けた状態を表す斜視図。
【図９】本発明の第２の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、図３に示す櫛歯型平板を複数積層させたフィンユニットを表す斜視図。
【図１０】本発明の第２の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、フィンユニットを複数積層させた放熱フィンとベースを組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図。
【図１１】図１０を車両走行方向から見た図。
【図１２】図１０を鉛直方向から見た図。
【図１３】本発明の第３の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、冷却器の放熱フィンを構成する矩形平板を表す正面図。
【図１４】本発明の第３の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、矩形平板の切り込み部分を折り曲げて立ち上げた状態を表す斜視図。
【図１５】本発明の第３の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、図１４に示す矩形平板を複数積層させた放熱フィン、ベース、フィン外壁平板を組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図。
【図１６】図１５を車両走行方向から見た図。
【図１７】図１５を鉛直方向から見た図。
【図１８】本発明の第４の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、格子型フィンとベースを組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図。
【図１９】図１８を車両走行方向から見た図。
【図２０】図１８を鉛直方向から見た図。
【図２１】本発明の第５の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、平板を折り曲げてコルゲートフィンを構成した状態を示す斜視図。
【図２２】本発明の第５の実施形態の鉄道車両用電力変換装置において、コルゲートフィンと平板フィンを複数積層させた放熱フィン、ベースを組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図。
【図２３】図２２を車両走行方向から見た図。
【図２４】図２２を鉛直方向から見た図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の鉄道車両用電力変換装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１５】
図１に、本発明の電力変換装置が鉄道車両床下に搭載された状態を表す断面図を示す。電力変換装置１は、電力変換回路を構成する複数の半導体素子２と、電力変換回路を内部に搭載する筺体３と、半導体素子からの熱を外気に放熱する冷却器４を備えており、客室５の床下に搭載される。冷却器４は筺体３の側面から突出するように設置されており、バラスト石などにより冷却器が損傷するのを防止するためのカバー６が冷却器４を覆うように設置される。カバー６には矩形あるいは円形の貫通穴が開けられており、内部に車両走行風や自然対流を取り込めるようになっている。
【００１６】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置に搭載される冷却器について、図２〜図８を参照して説明する。図２に、冷却器の放熱フィンを構成する櫛歯型平板を表す正面図を示す。櫛歯型平板７は１枚の矩形平板を櫛歯状に切断することで、１枚の矩形平板から２枚製作される。この櫛歯型平板７を点線部分８から紙面手前方向に折り曲げ、一点鎖線部分９から紙面奥行き方向に折り曲げることで、図３に示す形状になる。これを複数個用意し、鉛直に立たせた状態でそれぞれの櫛歯型平板の接続面１０同士を溶接、ろう付け、接着などで接続することで、図４に示すフィンユニット１１を構成する。フィンユニット１１には平板に囲まれた矩形断面の車両走行方向の通風流路１２が、車両走行方向に沿って形成される。
【００１７】
なお、図４では複数の櫛歯型平板７の接続面１０同士をちょうど重なるように接続しているが、ずらして接続しても良い。
【００１８】
図５にフィンユニットを複数積層させた放熱フィンとベースを組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図を示す。放熱フィン１４は、フィンユニット１１を矩形断面が開口する方向、つまり車両走行方向の通風流路１２の通風方向に複数積層することにより構成される。このように構成されることにより、放熱フィン１４は、フィンユニット１１が車両走行方向に通風流路を有するように複数積層された構成となる。放熱フィン１４とベース１５は、櫛歯型平板の接続面１０を溶接、ろう付け、接着などで接続され、冷却器４が構成される。ベース１５の放熱フィン１４を接続した面と反対側の面には、半導体素子２が複数取り付けられる。
【００１９】
図６に、図５に示す冷却器を車両走行方向である車両走行風１６の方向から見た図を示す。放熱フィン１４には、平板に囲まれた矩形断面の車両走行方向の通風流路１２が、車両走行方向に沿って形成される。また、図７に、図５に示す冷却器を鉛直方向の下側から見た図を示す。放熱フィン１４には、平板に囲まれた矩形断面の鉛直方向の通風流路１３が、鉛直方向に沿って形成される。図７に示すように、鉛直方向の流路１３は、半導体素子２に対応した位置に設けられているので、停車時に半導体素子２の熱を効率良く放熱することができる。図５〜図７に示すように車両走行方向及び鉛直方向のそれぞれに流路が形成されるように、放熱フィン１４が構成されているため、車両走行風１６および自然対流１７は放熱フィン間を通風できるようになる。
【００２０】
なお、図６、図７に示すように、車両走行方向の通風流路１２は、鉛直方向の通風流路１３よりも単位面積当りの流路断面積を広くとっている。また、本図では冷却器４には半導体素子２が６台取り付けられている例を示しているが、半導体素子２の台数は６台に限定されない。
【００２１】
一方、図８に示すように、放熱フィン１４の角に補強部材１８を設置して放熱フィン１４を固定することで、車両走行時に電力変換装置１が振動しても、放熱フィン１４の溶接部が剥がれたり、放熱フィン１４が変形したりする破損を防ぐことができる。
【００２２】
次に、本発明の第１の実施形態における作用効果について説明する。前記の通り、冷却器４を構成する放熱フィン１４には、車両走行方向の通風流路１２および鉛直方向の通風流路１３が形成されているため、放熱フィンには車両走行時には車両走行風１６が供給され、停車時には自然対流１７が供給される。また、枕木方向には直線状の流路が形成されていないため、車両走行方向の通風流路１２および鉛直方向の通風流路１３よりも通風抵抗が大きく、車両走行方向の通風流路１２及び鉛直方向の通風流路１３を流れる風が枕木方向に漏れ出ることを抑制できる。また、車両走行方向の通風流路１２は平板に囲まれて形成されているため、車両走行風１６が供給される際には車両走行方向の通風流路１２を囲う平板すべてが放熱に寄与することで、効率良く放熱できる。さらに、車両走行方向の通風流路１２は鉛直方向の通風流路１３よりも断面積を広くとっていることから、車両走行方向の通風抵抗を小さくしつつ、放熱フィン１４の上下から風が外部に逃げにくい構成となっているため、風下側の放熱性能の極端な悪化を防ぐことができる。一方で、停車時に自然対流１７が供給される際には、櫛歯型平板７の接続面１０が鉛直方向、すなわち自然対流の流れ方向に沿うように配置されており、この部分が放熱に寄与することで、効率良く放熱できる。
【００２３】
このように、本発明によれば、車両走行方向及び鉛直方向に通風流路が構成されている。そのため、車両走行時および停車時のいずれの場合においても冷却風の流路が確保されるため、半導体素子を効率良く冷却でき、さらに、通風流路が平板により構成されているため、フィンの放熱面積を大きくでき、効率良く半導体素子を冷却できる冷却器を備えた鉄道車両用電力変換装置を提供することができる。
【００２４】
以下では、本発明の他の実施形態の鉄道車両用電力変換装置に関して説明する。
【００２５】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態の鉄道車両用電力変換装置に搭載される冷却器について、図９〜図１２を参照して説明する。図９に、図３に示す櫛歯型平板を複数積層させたフィンユニットを表す斜視図を示す。複数の櫛歯型平板７を水平方向に並べた状態で、それぞれの櫛歯型平板の接続面１０同士を溶接、ろう付け、接着などで接続することで、図９に示すフィンユニット１１を構成する。フィンユニット１１には平板に囲まれた矩形断面の鉛直方向の通風流路１３が、鉛直方向に沿って形成される。
【００２６】
図１０に、フィンユニット１１を複数積層させた放熱フィンとベースを組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図を示す。放熱フィン１４は、図９に示すフィンユニット１１を鉛直方向に積層することで構成される。放熱フィン１４とベース１５は、櫛歯型平板の接続面１０を溶接あるいはろう付けにより接続され、冷却器４が構成される。ベース１５の放熱フィン１４を接続した面と反対側の面には、半導体素子２が複数取り付けられる。
【００２７】
図１１に、図１０に示す冷却器を車両走行方向である車両走行風１６の方向から見た図を示す。放熱フィン１４には、平板に囲まれた矩形断面の車両走行方向の通風流路１２が、車両走行方向に沿って形成される。また図１２に、図１０に示す冷却器を鉛直方向の下側から見た図を示す。放熱フィン１４には、平板に囲まれた矩形断面の鉛直方向の通風流路１３が、鉛直方向に沿って形成される。
【００２８】
ここで、第２の実施形態における放熱フィン１４は、第１の実施形態における放熱フィンを枕木方向を軸として９０度回転させた構造となっており、車両走行方向の通風流路１２よりも鉛直方向の通風流路１３の方が、単位面積当りの流路断面積を広くとっている。
【００２９】
放熱フィン１４の周囲に他の機器などの障害物があって放熱フィン１４に車両走行風１６が十分に供給されない場合は、車両走行時においても自然対流１７を効率良く通風させる必要がある。第２の実施形態のような構成とすることで放熱フィン１４の下面から自然対流１７を効率良く通風できる。さらに、枕木方向には直線状の流路が形成されていないため、車両走行方向の通風流路１２および鉛直方向の通風流路１３よりも通風抵抗が大きく、車両走行方向の通風流路１２及び鉛直方向の通風流路１３を流れる風が枕木方向に漏れ出ることを抑制できる。また、鉛直方向の通風流路１３は車両走行方向の通風流路１２よりも断面積を広くとっていることから、鉛直方向の通風抵抗を小さくしつつ、車両の進行方向や枕木方向から風が外部に逃げにくい構成となっているため、自然対流１７が上面側に向かうにつれて放熱フィン１４の外部へ逃げる量を減少させることができるため、効率良く放熱できる。
【００３０】
〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態の鉄道車両用電力変換装置に搭載される冷却器について、図１３〜図１７を参照して説明する。図１３に、冷却器の放熱フィンを構成する矩形平板を表す正面図を示す。矩形平板１９には、“コ”の字型の矩形平板の切り込み２０が入れられており、点線部分２１から紙面手前方向に折り曲げて垂直に立ち上げ、さらにその立ち上げ部分の点線部分も紙面手前方向に折り曲げることで、図１４に示すような、矩形平板の立ち上げ部２２と接続面２３が形成される。
【００３１】
図１５に、図１４に示す矩形平板を複数積層させた放熱フィン、ベース、フィン外壁平板を組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図を示す。図１４に示す矩形平板１９を複数個用意し、鉛直に立たせた状態で、各々の矩形平板１９を接続面２３において溶接、ろう付け、接着などにより接続することで、放熱フィン１４が構成される。放熱フィン１４とベース１５も矩形平板の接続面２３において溶接、ろう付け、接着などにより接続され、冷却器４が構成される。ベース１５の放熱フィン１４を接続した面と反対側の面には、半導体素子２が複数取り付けられる。
【００３２】
図１６に、図１５に示す冷却器を車両走行方向である車両走行風１６の方向から見た図を示す。放熱フィン１４には、平板に囲まれた矩形断面の車両走行方向の通風流路１２が、車両走行方向に沿って形成される。また、図１７に、図１５に示す冷却器を鉛直方向の下側から見た図を示す。放熱フィン１４には、平板に囲まれた矩形断面の鉛直方向の通風流路１３が、鉛直方向に沿って形成される。これにより、図１５に示すように車両走行風１６および自然対流１７は放熱フィン間を通風できるようになる。
【００３３】
なお、第３の実施形態では、放熱フィン１４に供給された車両走行風１６および自然対流１７が枕木方向にも通風して放熱フィン１４の外部に漏れてしまうことを防ぐため、放熱フィン１４の最も外側の部分にフィン外壁平板２４を設けることが望ましい。
【００３４】
第３の実施形態に示す構成とすることで、製造時間が短く製造コストの安い冷却器構成で、車両走行時および停車時のいずれの場合においても半導体素子を効率良く冷却することができる。
【００３５】
〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態の鉄道車両用電力変換装置に搭載される冷却器について、図１８〜図２０を参照して説明する。図１８に、格子型フィンとベースを組み合わせて冷却器を構成し、半導体素子を取り付けた状態を表す斜視図を示す。押出加工等により車両走行方向に格子型の車両走行方向の通風流路１２を備えた格子型フィン２５は、ベース１５に溶接、ろう付け、接着などにより接続され、ベース１５の格子型フィン２５を接続した面と反対側の面には、半導体素子２が複数取り付けられる。
【００３６】
図１９に、図１８に示す冷却器４を車両走行方向である車両走行風１６の方向から見た図を示す。前記の通り、格子型フィン２５には、平板に囲まれた矩形断面の車両走行方向の通風流路１２が、車両走行方向に沿って形成される。
【００３７】
また、図２０に、図１８に示す冷却器４を鉛直方向の下側から見た図を示す。格子型フィン２５にはドリルなどにより鉛直方向に鉛直方向の通風流路１３として貫通穴が空けられており、この貫通穴を自然対流１７が通風する。
【００３８】
第４の実施形態に示す構成とすることで、製造時間が短く製造コストの安い冷却器構成で、車両走行時および停車時のいずれの場合においても半導体素子を効率良く冷却することができる。
【００３９】
〔第５の実施形態〕
本発明の第５の実施形態の鉄道車両用電力変換装置に搭載される冷却器について、図２１〜図２４を参照して説明する。図２１に平板を折り曲げてコルゲートフィン２６を構成した状態を示す斜視図を示す。また、図２２にコルゲートフィン２６とフィン外壁平板２４を複数積層させた放熱フィン１４、ベース１５を組み合わせて冷却器４を構成し、半導体素子２を取り付けた状態を表す斜視図を示す。コルゲートフィン２６は平板を交互に折り曲げて形成され、車両走行方向に各々隙間を空けて複数設置され、コルゲートフィン２６とフィン外壁平板２４は枕木方向に沿って交互に接続されることで、放熱フィン１４が構成される。放熱フィン１４とベース１５は、溶接、ろう付け、接着などで接続され、冷却器４が構成される。ベース１５の放熱フィン１４を接続した面と反対側の面には、半導体素子２が複数取り付けられる。
【００４０】
図２３に、図２２に示す冷却器４を車両走行方向である車両走行風１６の方向から見た図を示す。放熱フィン１４には、平板に囲まれた三角形断面の車両走行方向の通風流路１２が、車両走行方向に沿って形成される。また、図２４に、図２２に示す冷却器４を鉛直方向の下側から見た図を示す。放熱フィン１４には、コルゲートフィン２６が車両走行方向に各々隙間を空けて複数設置されたことにより、平板に囲まれた矩形断面の鉛直方向の通風流路１３が、鉛直方向に沿って形成される。これにより、図２２に示すように車両走行風１６および自然対流１７は放熱フィン間を通風できるようになる。
【００４１】
第５の実施形態に示す構成とすることで、製造時間が短く製造コストの安い冷却器構成で、車両走行時および停車時のいずれの場合においても半導体素子を効率良く冷却することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  電力変換装置
２  半導体素子
３  筺体
４  冷却器
５  客室
６  カバー
７  櫛歯型平板
８  櫛歯型平板の紙面手前方向の折り目
９  櫛歯型平板の紙面奥行き方向の折り目
１０  櫛歯型平板の接続面
１１  フィンユニット
１２  車両走行方向の通風流路
１３  鉛直方向の通風流路
１４  放熱フィン
１５  ベース
１６  車両走行風
１７  自然対流
１８  補強部材
１９  矩形平板
２０  矩形平板の切り込み
２１  矩形平板の紙面手前方向の折り目
２２  矩形平板の立ち上げ部
２３  矩形平板の接続面
２４  フィン外壁平板
２５  格子型フィン
２６  コルゲートフィン
【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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