(57)【要約】【課題】受風部に対して走行風を効果的に供給し、所望の冷却性能を確保できる電力変換装置及び鉄道車両を提供することである。【解決手段】実施形態の電力変換装置は、半導体素子と、受風部と、導風ガイドと、整風部と、鍔部と、を持つ。導風ガイドは、車両の走行想定方向を第１方向とし、重力方向を第２方向とし、これら第１方向及び第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、受風部に対して第３方向で対向配置されるとともに、第１方向の両端部のうち、受風部の中央部寄りの端部を第１端部とし、第１端部とは反対側の端部を第２端部とする。整風部は、導風ガイドの第１端部から第１方向に沿って、且つ第２端部とは反対側に向けて延びる。鍔部は、導風ガイドの第２端部から受風部側とは反対側に向けて延びる。【選択図】図３
2019031122.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両を駆動する電力を出力可能な半導体素子と、
前記半導体素子に接続された受風部と、
前記車両の走行想定方向を第１方向とし、重力方向を第２方向とし、これら第１方向及び第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、前記受風部に対して前記第３方向で対向配置されるとともに、前記第１方向の両端部のうち、前記受風部の中央部寄りの端部を第１端部とし、前記第１端部とは反対側の端部を第２端部とする導風ガイドと、
前記導風ガイドの前記第１端部から前記第１方向に沿って、且つ前記第２端部とは反対側に向けて延びる整風部と、
前記導風ガイドの前記第２端部から前記受風部側とは反対側に向けて延びる鍔部と、を備え、
前記導風ガイドの前記第２端部と前記受風部との間の前記第２方向における距離が、前記導風ガイドの前記第１端部と前記受風部との間の前記第２方向における距離以上になっている、
電力変換装置。
【請求項２】
前記導風ガイドは、前記受風部との間の前記第２方向における距離が前記第１端部側から前記第２端部側に向かうに従い漸次増加している、
請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記導風ガイド及び前記鍔部は、前記受風部の前記第１方向の両側で、前記導風ガイドの前記第１端部同士が前記第１方向で離間した位置にそれぞれ配置されている、
請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記受風部、前記導風ガイド、前記整風部、及び前記鍔部を覆い、前記受風部と前記第３方向で対向する頂壁部と、前記頂壁部の前記第１方向の両側から前記第３方向に向けて延び且つ前記第１方向で対向する一対の縦側壁部と、前記頂壁部の前記第２方向の両側から前記第３方向に向けて延び且つ前記第２方向で対向する一対の横側壁部と、を有するカバーを備え、
前記頂壁部、前記一対の縦側壁部、及び前記一対の横側壁部に、それぞれ連通孔を形成し、
前記縦側壁部に、前記第３方向に沿って延び前記縦側壁部の補強用の第１補強部が設けられ、
前記頂壁部に、前記第１方向に沿って延び前記頂壁部の補強用の第２補強部が設けられている
請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記一対の前記横側壁部のうち、重力方向下方に位置する前記横側壁部は、艤装限界に沿って前記第３方向に対して傾斜して配置されており、
前記一対の横側壁部に、前記連通孔が形成されている
請求項４に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記導風ガイド及び前記鍔部の前記第２方向の長さは、艤装限界に対応するように、前記整風部の前記第２方向の長さよりも短く設定されている
請求項１〜請求項５の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
請求項１〜請求項６の何れか１項に記載の電力変換装置を備えている、
鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、電力変換装置及び鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両には、架線から供給される電力を所望の電力に変換して主電動機等の駆動を制御する電力変換装置が搭載されている。この種の電力変換装置は、半導体素子と、半導体素子を冷却する冷却器と、を有している。
上述した冷却器としては、ポンプ等を用いた強制循環液冷方式やファン等を用いた強制空冷方式、走行風を用いた走行風自然空冷式に大別される。近時では、低騒音化や省エネ化、メンテナンスフリーの観点から走行風自然空冷式が主流になっている。
【０００３】
走行風自然空冷式の冷却器は、受熱ブロックと、複数のフィン（受風部）と、を備えている。受熱ブロックには、半導体素子が搭載されている。各フィンは、受熱ブロックに接続されている。各フィンは、車両前後方向に沿って互いに平行に延在している。したがって、隣り合うフィン同士の間には、鉄道車両の走行時において、走行風が流通する流通路が形成される。走行風は、流通路内を通過する際にフィンとの間で熱交換を行う。これにより、半導体素子で発生する熱がフィンを介して放熱される。
【０００４】
ところで、上述した従来の電力変換装置において、流通路内は走行風が通過する際の圧力損失が大きい。このため、鉄道車両における走行想定方向の前側から流通路内に流入する走行風が、流通路内における走行想定方向の後側端部まで到達せずに流通路から流出するおそれがある。とりわけ、鉄道車両の低速走行時には走行風の力が弱く、流通路内における走行想定方向の後側端部まで走行風が到達しない可能性があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１０３５０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、受風部に対して走行風を効果的に供給し、所望の冷却性能を確保できる電力変換装置及び鉄道車両を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の電力変換装置は、半導体素子と、受風部と、導風ガイドと、整風部と、鍔部と、を持つ。半導体素子は、車両を駆動する電力を出力可能である。受風部は、半導体素子に接続されている。導風ガイドは、車両の走行想定方向を第１方向とし、重力方向を第２方向とし、これら第１方向及び第２方向に直交する方向を第３方向としたとき、受風部に対して第３方向で対向配置されるとともに、第１方向の両端部のうち、受風部の中央部寄りの端部を第１端部とし、第１端部とは反対側の端部を第２端部とする。整風部は、導風ガイドの第１端部から第１方向に沿って、且つ第２端部とは反対側に向けて延びる。鍔部は、導風ガイドの第２端部から受風部側とは反対側に向けて延びる。そして、導風ガイドの第２端部と受風部との間の第２方向における距離が、導風ガイドの第１端部と受風部との間の第２方向における距離以上になっている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態の鉄道車両を示す概略側面図。
【図２】第１の実施形態の電力変換装置を示す斜視図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図。
【図４】第１の実施形態の電力変換装置を示す分解斜視図。
【図５】第１の実施形態のカバーを示す平面図。
【図６】第１の実施形態の鉄道車両が低速走行、中速走行、及び高速走行した場合の冷却器の熱抵抗の変化を示したグラフ。
【図７】第２の実施形態の電力変換装置を示す分解斜視図。
【図８】第２の実施形態のカバーを示す平面図。
【図９】第２の実施形態のディフューザを示す平面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の電力変換装置及び鉄道車両を、図面を参照して説明する。なお、以下に示す各図においては、各部材を認識可能な大きさとするため、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１０】
（第１の実施形態）
図１は、鉄道車両１の概略側面図である。
同図に示すように、本実施形態の鉄道車両１は、車体２と、車体２の床下に設けられた台車３と、車体２の床下に設けられ外部から供給される電力を変換する電力変換装置４と、を備えている。なお、以下の説明では、必要に応じてＸ，Ｙ，Ｚの直交座標系を用いて説明する。本実施形態において、Ｘ方向は鉄道車両１の車両前後方向（走行想定方向）に一致し、Ｙ方向は鉄道車両１の車幅方向に一致し、Ｚ方向は上下方向に一致している。
【００１１】
車体２は、Ｘ方向に長い直方体形状に形成されている。車体２の内部には、乗客を収容可能な空間が形成されている。車体２の天井には、＋Ｚ方向（上方）に向けてパンタグラフ６が突設されている。パンタグラフ６は、架線５に接触可能に構成されている。
【００１２】
台車３は、例えば空気ばね等の台車ばね７を介して車体２の床下に取り付けられている。台車３のＸ方向の両端部には、Ｙ方向に延びる一対の車軸１１が回転可能に支持されている。これら車軸１１のＹ方向の両端部には、車輪１２が各別に取り付けられている。台車３には、各車軸１１をそれぞれ回転させる主電動機１３が搭載されている。なお、台車３は、各車体２において、Ｘ方向の両端部にそれぞれ取り付けられている。
電力変換装置４は、車体２の床下において一対の台車３の間に位置する部分に搭載されている。
【００１３】
図２は、電力変換装置４の斜視図である。
同図に示すように、電力変換装置４は、半導体素子２１（図３参照）と、半導体素子２１を収容する筐体２２と、半導体素子２１を冷却する冷却器２３と、を有している。なお、以下の説明では、Ｙ方向において、鉄道車両１の中央部に近づく向きをＹ方向の内側といい、鉄道車両１の中央部から離間する向きをＹ方向の外側という場合がある。
【００１４】
筐体２２は、Ｘ方向に長い直方体形状に形成されている。筐体２２は、＋Ｚ方向に位置する部分に天壁部２５を有している。天壁部２５には、＋Ｚ方向に向けて突出する取付片２６が設けられている。取付片２６は、天壁部２５においてＹ方向の両端部に設けられている。そして、各取付片２６を介し、車体２の床下に電力変換装置４が連結されている。
【００１５】
また、筐体２２は、Ｙ方向の外側に位置する部分に側壁部２７を有している。側壁部２７は、車体２のうちＹ方向の外側に位置する側面よりもＹ方向の内側に位置している。側壁部２７におけるＸ方向の両端部には、点検扉２９が設けられている。点検扉２９は、側壁部２７に形成された図示しない点検窓を開閉する。
【００１６】
図３は、図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。
同図に示すように、半導体素子２１は、鉄道車両１を駆動する電力を出力可能に構成されている。具体的に、半導体素子２１は、架線５及びパンタグラフ６を介して直流電力が入力されるとともに、直流電力を交流電力に変換して主電動機１３等に供給する。半導体素子２１は、図示しない制御部等とともに電力変換ユニットを構成している。電力変換ユニットは、上述した筐体２２内にまとめて収容されている。なお、制御部は、半導体素子２１との間でスイッチング信号を送受信する。
【００１７】
冷却器２３は、半導体素子２１で発生する熱を放熱するヒートシンク３１と、ヒートシンク３１を覆うカバー３２と、カバー３２のＹ方向の内面に設けられたディフューザ３３と、を備えている。
ヒートシンク３１は、アルミニウム等の熱伝導率が高い材料により構成されている。ヒートシンク３１は、一部が筐体２２の側壁部２７からＹ方向の外側に突出した状態で、側壁部２７をＹ方向に貫通して設けられている。また、ヒートシンク３１は、受熱ブロック４１と、受風部４２と、を有している。
【００１８】
受熱ブロック４１は、側壁部２７に対してＹ方向の内側に向けて突出している。すなわち、受熱ブロック４１は筐体２２の内部に位置している。受熱ブロック４１のＹ方向における内側端面上に、上述した半導体素子２１が搭載されている。本第１の実施形態では、受熱ブロック４１のＹ方向における内側端面上において、４つの半導体素子２１がＸ方向に間隔をあけて搭載されている。
【００１９】
受風部４２は、側壁部２７に対してＹ方向の外側に向けて突出している。すなわち、受風部４２は筐体２２の外部に位置している。受風部４２は、鉄道車両１の走行に伴い主にＸ方向に流れる走行風を受風する。受風部４２は複数のフィン４３を備えている。フィン４３は、Ｚ方向を厚さ方向とする薄板状に形成されている。フィン４３は、受熱ブロック４１におけるＹ方向の外側端面上からＹ方向の外側に向けて突設されている。各フィン４３は、受熱ブロック４１のＹ方向の外側端面上において、Ｚ方向に間隔をあけて並設されている。各フィン４３は、Ｘ方向に沿って互いに平行に延在している。Ｚ方向で隣り合うフィン４３同士の間には、走行風が通過する通風路Ｒが形成される。通風路Ｒは、Ｘ方向の両側及びＹ方向の外側に向けて開放されている。
【００２０】
図４は、電力変換装置４の分解斜視図である。
同図に示すように、カバー３２は、Ｘ方向及びＺ方向の両側、並びにＹ方向の外側から受風部４２を覆っている。具体的に、カバー３２は、受風部４２に対してＹ方向の外側に配置された頂壁部５１と、頂壁部５１の外周縁のうち、Ｚ方向の両側に位置する部分からＹ方向の内側に向けて延設された一対の横側壁部５２と、頂壁部５１の外周縁のうち、Ｘ方向の両側に位置する部分からＹ方向の内側に向けて延設された一対の縦側壁部５３と、を有している。そして、一対の横側壁部５２は、Ｚ方向で対向している。また、一対の縦側壁部５３は、Ｘ方向で対向している。なお、横側壁部５２及び縦側壁部５３におけるＹ方向の内側端部は、筐体２２の側壁部２７に接続されている。
【００２１】
頂壁部５１には、この頂壁部５１の内外を連通する複数の連通孔５４が形成されている。各連通孔５４は、その開口形状が略四角形状に形成されている。また、頂壁部５１には、Ｘ方向両端に跨る２本のステー５７が設けられている。さらに、２本のステー５７は、頂壁部５１のＺ方向中央に、Ｚ方向に並んで配置されている。ステー５７は、連通孔５４が形成された頂壁部５１を補強するためのものである。
【００２２】
一対の縦側壁部５３には、この縦側壁部５３の内外を連通する複数の連通孔５５が形成されている。各連通孔５５は、その開口形状がＹ方向に長い略長円形状に形成されている。また、縦側壁部５３には、Ｙ方向両端に跨る２本のステー５８が設けられている。さらに、２本のステー５８は、頂壁部５１に設けられた２本のステー５７に対応する位置にＺ方向に並んで配置されている。ステー５８は、連通孔５５が形成された縦側壁部５３を補強するためのものである。
【００２３】
また、横側壁部５２には、大部分に開口部５６が形成されている。この開口部５６も、横側壁部５２の内外を連通する連通孔として機能している。
【００２４】
このように構成されたカバー３２は、走行中に飛散する異物からヒートシンク３１（受風部４２）を保護した上で、各連通孔５４，５５及び開口部５６を介して走行風をカバー３２の内外で流通させる機能を有している。特に、各連通孔５４，５５のうち、縦側壁部５３に形成されている連通孔５５は、略長円形状に形成されて１つの開口面積が大きいので、走行風をできる限りカバー３２内に取り込むことができる。また、カバー３２は、少なくとも各壁部５１〜５３の間の稜線部分には、連通孔５４，５５や開口部５６が形成されていない。なお、受風部４２の強度が十分に確保できていれば、カバー３２を設けなくても構わない。
【００２５】
図３に示すように、カバー３２のＹ方向の内面に設けられたディフューザ３３は、Ｘ方向の両側に、１つずつ配置されている。また、各ディフューザ３３は、受風部４２に対してＹ方向（第２方向）の外側に対向配置されている。また、各ディフューザ３３は、カバー３２の縦側壁部５３にそれぞれ接続されている。
【００２６】
なお、各ディフューザ３３は、受風部４２におけるＸ方向の中央部を通りＹＺ平面に延びる図示しない対称面に対して面対称に形成されている。したがって、各ディフューザ３３を区別する必要がない場合は、同一の符号を付して説明を省略する。また、以下の説明では、Ｘ方向において、受風部４２の中央部に近づく向きをＸ方向の内側といい、受風部４２の中央部から離間する向きをＸ方向の外側という場合がある。
【００２７】
各ディフューザ３３は、Ｘ方向において中央の大部分を占める導風ガイド６１と、導風ガイド６１におけるＸ方向の外側端部に配置された鍔部６２と、導風ガイド６１におけるＸ方向の内側端部に配置された整風部６３と、が一体成形されたものである。
導風ガイド６１は、Ｘ方向に沿って延びる板状に形成されている。具体的に、導風ガイド６１は、Ｘ方向の内側から外側に向かうに従いＹ方向の外側に向けて傾斜している。すなわち、導風ガイド６１は、受風部４２との間のＹ方向における距離がＸ方向の内側端部から外側端部に向かうに従い漸次増加している。
【００２８】
Ｙ方向の外側から見た側面視において、導風ガイド６１は、Ｘ方向の内側端部が受風部４２におけるＸ方向の外側端部と重なり合っている。Ｙ方向の外側から見た側面視において、導風ガイド６１は、Ｘ方向の外側端部が受風部４２におけるＸ方向の外側端面よりもＸ方向の外側に突出している。なお、導風ガイド６１は、カバー３２内において、Ｚ方向の全域に亘って設けられている。
【００２９】
鍔部６２は、Ｙ方向に沿って延びる板状に形成されている。鍔部６２は、導風ガイド６１におけるＸ方向の外側端部からＹ方向の外側に向けて張り出している。鍔部６２は、上述した縦側壁部５３におけるＹ方向の外側端部に接続されている。
【００３０】
整風部６３は、Ｘ方向に沿って延びる板状に形成されている。整風部６３は、導風ガイド６１におけるＸ方向の内側端部からＸ方向の内側に向けて張り出している。また、整風部６３は、受風部４２のＹ方向の外側面との間に所定の間隙Ｋが形成されるように張り出している。さらに、整風部６３のＸ方向の長さは、２つのディフューザ３３をＸ方向に面対称に配置した際、各整風部６３の間に十分な開口６４を確保可能な長さに設定されている。
【００３１】
図５は、カバー３２をＸ方向からみた平面図である。
ここで、車体２の床下には、台車３や電力変換装置４を艤装可能なスペースとして艤装限界がある（図５において２点鎖線で示す艤装限界線Ａ，Ｂ参照）。電力変換装置４は、最外装にあたるカバー３２が、艤装限界線Ａ，Ｂよりも内側（車体２側）に収まるように形成されている。
【００３２】
次に、本第１の実施形態の鉄道車両１の作用について説明する。なお、以下の説明では、鉄道車両１が＋Ｘ方向に向けて走行する場合について説明する。したがって、以下の説明では、走行想定方向における前側（＋Ｘ方向）を単に前側といい、走行想定方向における後側（−Ｘ方向）を単に後側という場合がある。
【００３３】
上述した鉄道車両１を走行させる場合は、まず各半導体素子２１から各主電動機１３に交流電力を供給することで、各主電動機１３が回転する。すると、主電動機１３の回転力が、車軸１１に伝達されることで、車軸１１及び車輪１２が回転する。これにより、鉄道車両１が図示しない軌道上を前方に向けて走行する。なお、半導体素子２１では、電力変換時における電力損失に起因して熱が発生する。半導体素子２１で発生した熱は、受熱ブロック４１を介して受風部４２のフィン４３に伝達される。
【００３４】
一方、鉄道車両１が走行すると、鉄道車両１の周囲には主に−Ｘ方向に走行風が流れる。すなわち、鉄道車両１に対して前側（上流側）から後側（下流側）に向けて走行風が流れる。
図３に示すように、走行風は、カバー３２の縦側壁部５３のうち、前側に位置する縦側壁部５３の連通孔５４を通してカバー３２内に流入する（図３における矢印参照）。
【００３５】
カバー３２内に流入した走行風は、前側に位置するディフューザ３３の導風ガイド６１に導かれてＸ方向に流通する。走行風は、カバー３２内をＸ方向に流通する過程において、受風部４２の外表面上や通風路Ｒ内を通過する。この際、受風部４２（フィン４３）と走行風との間で熱交換が行われることで、半導体素子２１で発生する熱が受風部４２を介して放熱される。その後、走行風は、カバー３２の連通孔５４を通してカバー３２の外部に排出される。
【００３６】
ここで、カバー３２内を流通する走行風は、例えば後側に位置する縦側壁部５３の連通孔５４を通してカバー３２から排出される際、後側のディフューザ３３（主に鍔部６２）によって流れが妨げられる。このため、後側のディフューザ３３よりも後方の領域に渦が形成される。これにより、後側のディフューザ３３よりも後方の領域には、後側のディフューザ３３よりも前方の領域に比べて低圧の低圧領域Ｑが形成される。
【００３７】
すると、カバー３２内を流通する走行風が低圧領域Ｑに引き込まれることで、後側のディフューザ３３における内側（Ｙ方向の内側）を通過する走行風の流量が増加する。これにより、通風路Ｒ内からＹ方向の外側に逃げようとする走行風が通風路Ｒ内に引き戻されることになり、通風路Ｒ内を通過する走行風の流量が増大する。
このように、Ｘ方向に並ぶ２つのディフューザ３３は、進行方向に対して後方に位置するディフューザ３３が走行風の流量を増大させるために機能する。すなわち、鉄道車両１が逆向き（例えば、−Ｘ方向）に走行すれば、＋Ｘ側に位置するディフューザ３３が機能する。
【００３８】
ところで、鉄道車両１の走行時には、走行方向前方のディフューザ３３によっても走行風の流れが妨げられて、前側のディフューザ３３において、前方の領域に比べて後方の領域（つまり、後側のディフューザ３３よりも前方の領域）に低圧の低圧領域Ｓが形成される。しかしながら、ディフューザ３３には、互いに対向する側に向かって（Ｘ方向に向かって）整風部６３が形成されているので、この整風部６３によって、低圧領域Ｓに走行風が引き込まれるのが抑制される。このため、後側のディフューザ３３における内側（Ｙ方向の内側）を通過する走行風の流量がさらに増加する。
【００３９】
このように、本第１の実施形態では、ディフューザ３３が導風ガイド６１、鍔部６２及び整風部６３を備える構成とした。
この構成によれば、カバー３２内を流通する走行風が後側のディフューザ３３の後方に形成された低圧領域Ｑに向けて引き込まれることで、後側のディフューザ３３を通過する走行風の流量を増加させることができる。これにより、受風部４２（通風路Ｒ）から逃げようとする走行風を通風路Ｒ内に引き戻すことができる。
【００４０】
ここで、走行風量が低風量の場合、後側のディフューザ３３の低圧領域Ｑと、この低圧領域Ｑの周囲との差圧が小さくなる。このため、上記走行風の増大効果が得られなくなる可能性がある。しかしながら、ディフューザ３３は整風部６３を備えているので、前述の低圧領域Ｓに走行風が引き込まれるのが抑制される。つまり、後側のディフューザ３３の低圧領域Ｑと、この低圧領域Ｑの周囲との差圧が小さい場合であっても、通風路Ｒ内からＹ方向の外側へ逃げようとする走行風の流出量を極力抑制することができる。とりわけ、鉄道車両１の低速走行時は、後側のディフューザ３３の低圧領域Ｑと、この低圧領域Ｑの周囲との差圧が小さい。しかしながら、ディフューザ３３の整風部６３によって、通風路Ｒ内からＹ方向の外側へ逃げようとする走行風の流出量を極力抑制することができる。
【００４１】
図６は、鉄道車両１が低速走行、中速走行、及び高速走行した場合における冷却器２３の熱抵抗［ｋ／Ｗ］の変化を示したグラフである。そして、図６では、整風部６３が設けられている場合（整風部有）と、整風部６３が設けられていない場合（整風部無）と、を比較している。
同図に示すように、とりわけ鉄道車両１の低速走行時において、整風部６３が設けられていない場合と比べて整風部６３が設けられている場合の冷却器２３の熱抵抗が低減されることが確認できる。この結果、鉄道車両１の全速度域に対し、受風部４２での走行風の流量増大効果を発揮することができる。よって、受風部４２の冷却性能を向上させることができる。
【００４２】
また、導風ガイド６１がＸ方向の内側から外側に向かうに従いＹ方向の外側に向けて傾斜している。このため、低圧領域Ｑが後側のディフューザ３３内も形成されることになる。これにより、後側のディフューザ３３を通過する走行風の流量をさらに増加させることができる。
さらに、受風部４２に対してＸ方向の両側にディフューザ３３が配置されている。このため、鉄道車両１のようにＸ方向の両側に向けて走行し得る場合において、走行想定方向に限らず上述した作用効果が奏功される。
これらの結果、鉄道車両１は、上述したように冷却性能に優れた電力変換装置４を備えているため、長期に亘って信頼性に優れた鉄道車両１を提供できる。
【００４３】
（第２の実施形態）
次に、図７〜図９に基づいて、第２の実施形態について説明する。
図７は、第２の実施形態における電力変換装置２０４の分解斜視図であって、前述の図４に対応している。なお、上述の第１の実施形態と同一態様には、同一符号を付して説明を省略する。
【００４４】
本第２の実施形態において、電力変換装置２０４は、鉄道車両１の車体２の床下に設けられている点、電力変換装置２０４は、半導体素子２１と、半導体素子２１を収容する筐体２２と、半導体素子２１を冷却する冷却器２２３と、を有している点、冷却器２２３は、ヒートシンク２３１、カバー２３２と、及びディフューザ２３３を備えている点等の基本的構成は、上述の第１の実施形態と同様である。
ここで、上述の第１の実施形態と本第２の実施形態との相違点は、第１の実施形態の冷却器２３と、第２の実施形態の冷却器２２３と、の大きさが異なる点にある。
【００４５】
図８は、第２の実施形態における冷却器２２３のカバー２３２をＸ方向からみた平面図であって、上述の第１の実施形態における図５に対応している。
同図に示すように、カバー２３２は、艤装限界内に収まる最大限の大きさ、つまり、艤装限界線Ａ，Ｂに沿うように、最大限大きく形成されている。
すなわち、カバー２３２は、受風部４２に対してＹ方向の外側に配置された頂壁部２５１と、頂壁部２５１の外周縁のうち、Ｚ方向の両側に位置する部分からＹ方向の内側に向けて延設された一対の横側壁部２５２ａ，２５２ｂと、頂壁部５１の外周縁のうち、Ｘ方向の両側に位置する部分からＹ方向の内側に向けて延設された一対の縦側壁部２５３と、を有している。
【００４６】
頂壁部５１は、艤装限界線Ａに近接し、この艤装限界線Ａに沿う位置に配置されている。頂壁部５１には、連通孔５４が形成されているとともに、ステー５７が設けられている。
また、一対の横側壁部２５２ａ，２５２ｂのうち、−Ｚ方向に位置する横側壁部２５２ｂは、艤装限界線Ａと艤装限界線Ｂとの交点Ｃよりも−Ｚ方向に位置している。さらに、横側壁部２５２ｂのＹ方向の外側の一部は、艤装限界線Ｂに沿ってＹ方向に対して傾斜形成された傾斜面２５２ｃとされている。これら横側壁部２５２ｂ及び傾斜面２５２ｃには、これら横側壁部２５２ｂ及び傾斜面２５２ｃの内外を連通する複数の連通孔２５６（図７参照）が形成されている。
【００４７】
また、一対の縦側壁部２５３の−Ｚ方向で、且つＹ方向の外側には、横側壁部２５２ｂの傾斜面２５２ｃに対応するように、傾斜辺２５３ａが形成されている。さらに、このような縦側壁部２５３には、連通孔５５が形成されているとともに、ステー５７が設けられている。
そして、このようなカバー２３２の形状に対応するように、受風部２４２（ヒートシンク２３１、図７参照）が前述の第１の実施形態の受風部４２と比較して大きく形成されている。つまり、受風部２４２のＹ方向の外側への突出高さＨ２は、上述の第１の実施形態の受風部４２のＹ方向の外側への突出高さＨ１（図３参照）よりも高く設定されている。
【００４８】
図９は、ディフューザ２３３をＹ方向の外側からみた平面図である。
同図に示すように、受風部２４２をカバー２３２に対応させて大きく形成することにより、ディフューザ２３３もカバー２３２と干渉しないように形成されている。すなわち、ディフューザ２３３を構成する導風ガイド２６１、鍔部２６２、及び整風部６３のうち、受風部２４２のＹ方向の外側面から離間するように配置される導風ガイド２６１及び鍔部２６２のＺ方向の長さＬ１は、受風部２４２のＹ方向の外側面に近接配置される整風部６３のＺ方向の長さＬ２と比較して短く設定されている。これにより、導風ガイド２６１及び鍔部２６２には、−Ｚ方向の端部に、切欠部２５９が形成された形になる。この結果、カバー２３２の傾斜面２５２ｃに、導風ガイド２６１及び鍔部２６２が干渉してしまうことを防止できる。
【００４９】
このように、本第２の実施形態では、冷却器２２３を艤装限界内に収まる最大限の大きさに形成している。このため、上述の第１の実施形態と同様の効果に加え、受風部２４２の冷却性能をさらに向上させることができる。
【００５０】
なお、上述の実施形態では、受風部４２，２４２に対してＸ方向の両側にディフューザ３３，２３３が配置されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、受風部４２，２４２に対して少なくとも走行想定方向の後側にディフューザ３３，２３３が配置されていればよい。
また、上述の実施形態では、冷却器２３，２２３は、カバー３２，２３２を備えており、このカバー３２，２３２の縦側壁部５３，２５３に、ディフューザ３３，２３３が接続されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、カバー３２，２３２を省き、受風部４２，２４２や車体２の床下に直接ディフューザ３３，２３３を接続することも可能である。
【００５１】
さらに、上述の実施形態では、電力変換装置４，２０４を鉄道車両１に搭載した場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、種々の車両に電力変換装置４，２０４を搭載することが可能である。
【００５２】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ディフューザ３３，２３３が導風ガイド６１，２６１、鍔部６２，２６２及び整風部６３を備えているので、カバー３２，２３２内を流通する走行風を、後側のディフューザ３３，２３３の後方に形成された低圧領域Ｑに向けて引き込むことができる。このため、後側のディフューザ３３，２３３を通過する走行風の流量を増加させることができ、受風部４２，２４２（通風路Ｒ）から逃げようとする走行風を通風路Ｒ内に引き戻すことができる。
【００５３】
さらに、ディフューザ３３，２３３は整風部６３を備えているので、前側のディフューザ３３，２３３と後側のディフューザ３３，２３３との間に生じる低圧領域Ｓに走行風が引き込まれるのを抑制できる。つまり、後側のディフューザ３３，２３３の低圧領域Ｑと、この低圧領域Ｑの周囲との差圧が小さい場合であっても、通風路Ｒ内からＹ方向の外側へ逃げようとする走行風の流出量を極力抑制することができる。この結果、鉄道車両１の全速度域に対し、受風部４２，２４２での走行風の流量増大効果を発揮することができる。よって、受風部４２，２４２の冷却性能を向上させることができる。
【００５４】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５５】
１…鉄道車両（車両）、２…車体（車両）、４，２０４…電力変換装置、２１…半導体素子、３２，２３２…カバー、４２，２４２…受風部、６１，２６１…導風ガイド、６２，２６２…鍔部、６３…整風部、Ａ，Ｂ…艤装限界線（艤装限界）、Ｌ１，Ｌ２…長さ（第２方向の長さ）
【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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