(57)【要約】【課題】  装置内部の配線引き回しスペースの確保やファンの保守が容易で、半導体冷却ユニットを小型・軽量化することができ、かつ半導体冷却ユニットの密閉部と放熱部の境界部の防水性の劣化の防止を図った鉄道車両用電力変換装置を提供する。【解決手段】  筐体１と、筐体内に設けられ、半導体素子１１、スナバ回路部品１２、及びフィルタコンデンサやゲートアンプ等の電気部品集合体１３が積層状態に配置された密閉部８を有する半導体冷却ユニット７と、筐体内に設けられ、半導体冷却ユニットの密閉部で発生する熱気を放散させるファン１４と、半導体冷却ユニットに隣接するように筐体内に設けられた電気部品ユニット１６とを備えた鉄道車両用電力変換装置であって、ファンが電気部品ユニット上に設けられたことを特徴とする。【選択図】      図１
2006109563.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隔壁により仕切られた密閉室を有し、前記隔壁に開口部が設けられた筐体と、
半導体素子、スナバ回路部品、及びフィルタコンデンサやゲートアンプ等の電気部品集合体が積層状態に配置された密閉部と放熱部とを有し、この放熱部が前記開口部を介して前記密閉室外に突出した状態で前記隔壁における前記密閉室側の面にパッキンを介して取り付けられた半導体冷却ユニットと、
前記筐体内に設けられ、前記半導体冷却ユニットの密閉部で発生する熱気を放散させるファンと、
前記半導体冷却ユニットに隣接するように前記筐体内に設けられた電気部品ユニットと、
を備えた鉄道車両用電力変換装置であって、
前記ファンが前記電気部品ユニット上に設けられたことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項２】
前記ファンは、前記密閉部の半導体素子及びスナバ回路部品に向けて送風するように配置されたことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項３】
前記ファンは、前記密閉部で発生する熱気を吸気するように配置されたことを特徴とする請求項１記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項４】
筐体と、
前記筐体内に設けられ、所定の大きさのフレームの内部に多数の電気部品を密集状態で配置した電気部品集約ユニットと、
前記筐体内に設けられ、前記電気部品集約ユニットで発生する熱気を放散させるファンと、
前記電気部品集約ユニットに隣接するように前記筐体内に設けられた電気部品ユニットと、
を備えた鉄道車両用電力変換装置であって、
前記ファンが前記電気部品ユニット上に設けられたことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両の床上や床下に設置され、半導体素子を用いて電力変換を行う鉄道車両用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両の床上や床下に設置され、半導体素子を用いて電力変換を行う鉄道車両用電力変換装置では、半導体素子や過電圧抑制のためのスナバ回路部品等からの熱放散によって熱に弱い電気部品が損傷するのを防止する目的で冷却用のファンを設けることがある。
【０００３】
図９は従来のこの種の鉄道車両用電力変換装置の第１の従来例の平面図であり、図１０は図９の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【０００４】
これらの図において、１は筐体であり、隔壁２により仕切られた密閉室３とその外側に配置された風洞４とを有している。風洞４は外気に開放されており、この風洞４と密閉室３との間の隔壁２には開口部５が設けられている。隔壁２における密閉室３側の面には防水用のパッキン６を介して半導体冷却ユニット７が取り付けられている。
【０００５】
この半導体冷却ユニット７は、密閉部８、受熱部９、及び放熱部１０を有しており、放熱部１０は開口部５を介して風洞４内に突出している。受熱部９の密閉部８側の面には半導体素子１１が取り付けられ、その前面側に、スナバ回路部品１２、フィルタコンデンサやゲートアンプ等の電気部品集合体１３が配置されている。
【０００６】
半導体素子１１とその近傍のスナバ回路部品１２の低インダクタンス化を図るために、半導体素子１１、スナバ回路部品１２、及び電気部品集合体１３は積層状態で配置されている。このような構造のため、半導体素子１１や導体等から放散される熱が半導体冷却ユニット７内にこもり易く、熱に弱い基板や電気部品が保証温度を超えて信頼性の低下につながる恐れがある。
【０００７】
そこで、この鉄道車両用電力変換装置では、筐体１の側壁内面に半導体冷却ユニット７を冷却するファン１４が設けられている。このファン１４は、筐体１の内面から離間した状態で設置され、筐体１の内面との間に吸気スペース１５を確保している。ファン１４は、図示しない電源ユニットから供給される電力で回転して密閉部８で発生する熱気を放散させる。また、筐体１内には、半導体冷却ユニット７に隣接するようにＲＦユニット等の電気部品ユニット１６が設けられている。
【０００８】
図１１は従来の鉄道車両用電力変換装置の第２の例の平面図であり、図１２は図１１の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。なお、第１の従来例と同一又は類似の部分には同一の符号を付してある。
【０００９】
この鉄道車両用電力変換装置では、ファン１４が半導体冷却ユニット７内に設けられている。その他の構成は第１の従来例と同じである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記第１の従来例のように、筐体１の内面にファン１４を設置する構造では、ファン１４と筐体１の内面との間に吸気スペース１５を確保する必要があり、この吸気スペース１５を確保するためのスペース的な余裕が無い場合には実現が困難となる。
【００１１】
また、図１０に示すように、半導体冷却ユニット７の密閉部８から引き出される多数の配線１７は筐体１の内面に沿って引き回されるが、筐体１の内面にファン１４を設置すると配線１７の引き回しスペースの確保が困難になるという問題点もある。
【００１２】
また、一般に、ファン１４は寿命が短く、定期的な保守が必要であるが、上記第２の従来例では、ファン１４の保守を行う際に半導体冷却ユニット７を筐体１から取り外すことになるため、保守が大がかりとなる。
【００１３】
また、半導体冷却ユニット７の電気部品を実装している密閉部８と外気に晒す放熱部９との境界部にはパッキン６が取り付けられているため、半導体冷却ユニット７を頻繁に取り外すとパッキン６の劣化を著しく早めることになり、保守、防水、冷却において信頼性を低下させる恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、第１の発明は、
隔壁により仕切られた密閉室を有し、前記隔壁に開口部が設けられた筐体と、
半導体素子、スナバ回路部品、及びフィルタコンデンサやゲートアンプ等の電気部品集合体が積層状態に配置された密閉部と放熱部とを有し、この放熱部が前記開口部を介して前記密閉室外に突出した状態で前記隔壁における前記密閉室側の面にパッキンを介して取り付けられた半導体冷却ユニットと、
前記筐体内に設けられ、前記半導体冷却ユニットの密閉部で発生する熱気を放散させるファンと、
前記半導体冷却ユニットに隣接するように前記筐体内に設けられた電気部品ユニットと、
を備えた鉄道車両用電力変換装置であって、
前記ファンが前記電気部品ユニット上に設けられたことを特徴としている。
【００１５】
また、第２の発明は、
筐体と、
前記筐体内に設けられ、所定の大きさのフレームの内部に多数の電気部品を密集状態で配置した電気部品集約ユニットと、
前記筐体内に設けられ、前記電気部品集約ユニットで発生する熱気を放散させるファンと、
前記電気部品集約ユニットに隣接するように前記筐体内に設けられた電気部品ユニットと、
を備えた鉄道車両用電力変換装置であって、
前記ファンが前記電気部品ユニット上に設けられたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、ファンが電気部品ユニット上に設けられたことで、装置内部の配線引き回しスペースの確保が容易となる。
【００１７】
また、半導体冷却ユニットや電気部品集約ユニットの小型・軽量化を図ることができる。
【００１８】
また、ファンの保守を行う際に半導体冷却ユニットや電気部品集約ユニットを取り外す必要がないため、ファンの保守が容易になるとともに、半導体冷却ユニットの密閉部と放熱部の間に設けたパッキンが劣化しにくくなり、水漏れや空気漏れ等の不具合が発生しにくくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図、図２は図１の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。なお、本実施形態において、上記従来例と同一又は類似の部分には同一の符号を付してあり、重複する説明は省略してある。
【００２０】
本実施形態では、半導体冷却ユニット７に隣接して配置されたＲＦユニット等の電気部品ニット１６上にファン１４が設けられている。
【００２１】
このように構成することで、ファン１４を筐体１内面に設置する場合と比べて配線１７の引き回しスペースの確保が容易となる。
【００２２】
また、ファン１４を半導体冷却ユニット７内部に設置する場合と比べて半導体冷却ユニット７の小型・軽量化を図ることができる。
【００２３】
また、ファン１４の保守の際に半導体冷却ユニット７を隔壁２から取り外す必要が無いので、保守が容易になるとともに、パッキン６が劣化しにくくなり、水漏れや空気漏れ等の不具合が発生しにくくなる。
【００２４】
さらに、本実施形態では、ファン１４を駆動する電源ユニット１８がファン１４と一体的に設けられている。このようにすることで、電源ユニット１８がファン１４とは別体の場合と比べて配線の引き回しが容易となるとともに装置全体の小型化を図ることができる。
【００２５】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図３は本発明の第２の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図、図４は図３の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【００２６】
本実施形態では、ファン１４が、密閉部８の半導体素子１１及びスナバ回路部品１２に向けて送風するように傾けて設置されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２７】
このように構成することで、第１の実施形態の効果に加えて半導体素子１１及びスナバ回路部品１２から発生する熱気をより確実に放散することができるようになるので、信頼性が向上する。
【００２８】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図５は本発明の第３の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図、図６は図５の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【００２９】
本実施形態では、ファン１４が、第１の実施形態とは反転した状態で設置されており、密閉部８の半導体素子１１及びスナバ回路部品１２で発生する熱気を吸気することにより、半導体冷却ユニット７内に熱がこもるのを防いでいる。その他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００３０】
本実施形態においても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
次に、本発明の第４の実施形態を説明する。図７は本発明の第４の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図、図８は図７の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【００３２】
１９は所定の大きさのフレーム２０の内部にコンデンサ等の多数の電気部品２１を密集状態で配置した電気部品集約ユニットで、第１の実施形態で説明した半導体冷却ユニット７を補助する機能を有している。そして、この電気部品集約ユニット１９に隣接するように筐体１内に設けられたＣＨＳユニット等の電気部品ユニット２２上にファン２３が設けられ、このファン２３によって電気部品集約ユニット１９で発生する熱気を放散させている。
【００３３】
このように構成することで、ファン２３を筐体１内面に設置する場合と比べて配線２５の引き回しスペースの確保が容易となる。
【００３４】
また、ファン２３を電気部品集約ユニット１９内部に設置する場合と比べて電気部品集約ユニット１９の小型・軽量化を図ることができる。
【００３５】
また、ファン２３の保守の際に電気部品集約ユニット１９を筐体１から取り外す必要が無いので、保守が容易となる。
【００３６】
さらに、本実施形態では、ファン２３を駆動する電源ユニット２４がファン２３と一体的に設けられており、電源ユニット２４がファン２３とは別体の場合と比べて配線２５の引き回しが容易となるとともに装置全体の小型化を図ることができる。
【００３７】
以上、具体例を挙げて本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に種々の改変を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の第１の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図である。
【図２】図１の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図である。
【図４】図３の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【図５】本発明の第３の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図である。
【図６】図５の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態の鉄道車両用電力変換装置の平面図である。
【図８】図７の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【図９】従来の鉄道車両用電力変換装置の平面図である。
【図１０】図９の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【図１１】従来の鉄道車両用電力変換装置の平面図である。
【図１２】図１１の鉄道車両用電力変換装置の内部の正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  筐体
２  隔壁
３  密閉室
５  開口部
６  パッキン
７  半導体冷却ユニット
８  密閉部
１０  放熱部
１１  半導体素子
１２  スナバ回路部品
１３  電気部品集合体
１４  ファン
１６  電気部品ユニット
１７  配線
１８  電源ユニット
１９  電気部品集約ユニット
２０  フレーム
２１  電気部品
２２  電気部品ユニット
２３  ファン
２５  配線
【図１】
2006109563.tif 000003
【図２】
2006109563.tif 000004
【図３】
2006109563.tif 000005
【図４】
2006109563.tif 000006
【図５】
2006109563.tif 000007
【図６】
2006109563.tif 000008
【図７】
2006109563.tif 000009
【図８】
2006109563.tif 000010
【図９】
2006109563.tif 000011
【図１０】
2006109563.tif 000012
【図１１】
2006109563.tif 000013
【図１２】
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