(57)【要約】【課題】安定した冷却性能を得ることができると共に、電力変換ユニットの着脱操作性が向上した車両用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】実施形態の車両用電力変換装置は、底壁部を有する箱体と、前記箱体の内部に収容された電力変換ユニットと、前記底壁部の下面に固定され、前記電力変換ユニットで発生する熱を前記箱体の外側で放熱する放熱ユニットと、前記底壁部の上面に載置されると共に、前記電力変換ユニットをスライド移動可能に支持する支持レールと、前記底壁部の上面に立設され、前記支持レールを上下方向に移動可能にガイドするガイド部材と、前記支持レールを介して前記電力変換ユニットを前記底壁部の上面に押し付けた状態で固定可能であり、さらに前記ガイド部材に沿って前記底壁部から離間した前記支持レールを任意の高さで固定可能な固定部材と、を持つ。【選択図】図３
2015116082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
底壁部を有する箱体と、
前記箱体の内部に収容された電力変換ユニットと、
前記底壁部の下面に固定され、前記電力変換ユニットで発生する熱を前記箱体の外側で放熱する放熱ユニットと、
前記底壁部の上面に載置されると共に、前記電力変換ユニットをスライド移動可能に支持する支持レールと、
前記底壁部の上面に立設され、前記支持レールを上下方向に移動可能にガイドするガイド部材と、
前記支持レールを介して前記電力変換ユニットを前記底壁部の上面に押し付けた状態で固定可能であり、さらに前記ガイド部材に沿って前記底壁部から離間した前記支持レールを任意の高さで固定可能な固定部材と、を備える車両用電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用電力変換装置において、
前記底壁部には、開口部が形成され、
前記電力変換ユニットは、熱伝導シートを間に挟みながら、前記開口部を通じて前記放熱ユニットに対して載置され、
前記固定部材は、前記支持レールを介して前記電力変換ユニットを前記放熱ユニットに対して押し付ける車両用電力変換装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の車両用電力変換装置において、
前記底壁部の上面に固定され、前記支持レールのうちスライド方向に沿った一端部を、ヒンジ部を介して連結する連結部材を備え、
前記支持レールは、前記ガイド部材に沿いながら前記ヒンジ部を中心に回動する車両用電力変換装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用電力変換装置において、
前記ガイド部材は、ねじ部が形成されたねじロッドであり、
前記固定部材は、前記支持レールに設けられると共に、前記ねじロッドに螺合されたナットである車両用電力変換装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項に記載の車両用電力変換装置において、
前記電力変換ユニットは、受熱板と、該受熱板上に固定されると共に電力変換を行う半導体素子と、を備え、
前記支持レールは、前記受熱板をスライド移動可能に支持する車両用電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の車両用電力変換装置において、
前記受熱板は、スライド方向に沿って延びる一対の側縁部を有する平面視矩形状に形成され、
前記支持レールは、前記一対の側縁部を介して前記受熱板を両持ち支持する車両用電力変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の車両用電力変換装置が床下に取り付けられた車体を備える鉄道車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、車両用電力変換装置及び鉄道車両に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な鉄道車両には、該鉄道車両における駆動用主電動機の制御等を行う装置として、車両用電力変換装置が例えば車体床下に設けられている。
従来、車両用電力変換装置は、車体の床下に取り付けられ、内部が密閉空間とされた制御箱と、この制御箱の内部に収容されたパワーユニット部（半導体素子のスイッチング動作を利用して電力変換を行う電力変換ユニット）と、制御箱の外部に開放された状態で制御箱に取り付けられ、パワーユニット部で生じた熱を放熱する放熱部と、を備えている。
【０００３】
この種の車両用電力変換装置としては、例えば、パワーユニット部と放熱部とが一体構造とされ、放熱部を構成するフィンが制御箱の底壁を突き抜けて下方に突出するように、パワーユニット部を制御箱の底壁上に設置したものが知られている。
【０００４】
しかしながら、従来の車両用電力変換装置では、パワーユニット部と放熱部とが一体構造とされているので、例えばメンテナンス等で半導体素子を具備するパワーユニット部を取り外す場合、放熱部も同時に取り外す必要があり、着脱操作性に改善の余地があった。特に、パワーユニット部が制御箱の底壁上に設置されている場合には、重量物であるパワーユニット部を垂直方向に持ち上げる必要があるので、容易に行うことが難しい。
【０００５】
仮に、パワーユニット部と放熱部とが分離可能に構成されていたとしても、重量物であるパワーユニット部を垂直方向に持ち上げることには変わりがないので、依然として着脱操作性に改善の余地が残されていた。
更に、パワーユニット部と放熱部とを分離可能に構成した場合、パワーユニット部と放熱部との間にパッキンを介在させる対策を一般的に行う必要があるが、パッキンを用いた場合には全体の構造が複雑化する課題も生じてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１５４７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、安定した冷却性能を得ることができると共に、電力変換ユニットの着脱操作性が向上した車両用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】
【０００８】
実施形態の車両用電力変換装置は、底壁部を有する箱体と、前記箱体の内部に収容された電力変換ユニットと、前記底壁部の下面に固定され、前記電力変換ユニットで発生する熱を前記箱体の外側で放熱する放熱ユニットと、前記底壁部の上面に載置されると共に、前記電力変換ユニットをスライド移動可能に支持する支持レールと、前記底壁部の上面に立設され、前記支持レールを上下方向に移動可能にガイドするガイド部材と、前記支持レールを介して前記電力変換ユニットを前記底壁部の上面に押し付けた状態で固定可能であり、さらに前記ガイド部材に沿って前記底壁部から離間した前記支持レールを任意の高さで固定可能な固定部材と、を持つ。
【０００９】
実施形態の鉄道車両は、上記車両用電力変換装置が床下に取り付けられた車体を持つ。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の鉄道車両を示す図である。
【図２】図１に示す車両用電力変換装置の構成図であって、鉄道車両の左側から見た状態における斜視図である。
【図３】図２に示す車両用電力変換装置の分解斜視図である。
【図４】図２に示す車両用電力変換装置のＡ−Ａ断面図である。
【図５】図２に示す車両用電力変換装置の上面図である。
【図６】図２に示す状態から電力変換ユニットを持ち上げた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施形態の車両用電力変換装置及び鉄道車両を、図面を参照して説明する。
鉄道車両の構成について説明する。
図１に示すように、本実施形態の鉄道車両１は、車体２と、この車体２の床下に設置された車両用電力変換装置３と、を備えている。
車両用電力変換装置３は、架線４からパンタグラフ５を介して供給された直流電力、又は図示しない電力供給源から供給された直流電力を交流電力に変換し、例えば左右の車輪６が軸支された台車７に取り付けられている車両用主電動機８や、鉄道車両１における図示しない各電気装備品（空調機等）に交流電力を供給する装置とされている。なお、車輪６は図示しない地面に設置されている線路上を走行する。
【００１２】
本実施形態では、車体２の前方及び後方を結ぶ方向を「前後方向Ｌ１」、車体２の車幅方向を「左右方向Ｌ２」、車体２の高さ方向を「上下方向Ｌ３」という。また、進行方向に対して車体２の右側を「右車側Ｒ」、進行方向に対して車体２の左側を「左車側Ｌ」という。
【００１３】
車両用電力変換装置の構成について説明する。
図２及び図３に示すように、車両用電力変換装置３は、車体２の床下に取り付けられた箱体（制御箱）１０と、箱体１０の内部に収容された電力変換ユニット２０と、電力変換ユニット２０をスライド移動可能に支持する一対の支持レール３０と、支持レール３０を上下方向Ｌ３に移動可能にガイドするねじロッド（ガイド部材）４０と、支持レール３０を固定するナット（固定部材）４１と、箱体１０の外側に取り付けられた放熱ユニット５０と、を備えている。
【００１４】
箱体１０は、車体２の床下側に向いた天壁部１１と、図示しない線路側に向いた底壁部１２と、前後方向Ｌ１及び左右方向Ｌ２に向いた４つの側壁部１３と、を備え、これら各壁部（天壁部１１、底壁部１２、４つの側壁部１３）によって直方体状に囲まれた金属製ボックスとされている。
【００１５】
この箱体１０は、天壁部１１に取り付けられた複数の取付け片（吊り耳）１４を介して車体２の床下に吊り下がるように取り付けられている。具体的には、箱体１０は例えば左車側Ｌ寄りの床下において、図示しない艤装限界内に収まるように取り付けられている。なお、艤装限界とは、例えば、鉄道の分野においては、車体の床下に設置する機器に対する制限であり、設置する機器のいかなる部分もはみ出してはならない上下、左右の限界と定義される。
なお、取付け片１４は、天壁部１１における四隅から左右方向Ｌ２の外側に向けて突出するように形成されている。但し、箱体１０の取り付け位置や取付け片１４の個数等は、上記の場合に限定されるものではなく、適宜変更して構わない。
【００１６】
箱体１０における４つの側壁部１３のうち、左車側Ｌを向く箱体１０の側壁部１３には、箱体１０の内部に収容されている電力変換ユニット２０を出し入れする開口部１５が形成されている。なお、通常時、この開口部１５は図示しないカバーによって閉塞されている。
箱体１０における底壁部１２には、前後方向Ｌ１よりも左右方向Ｌ２に長い平面視矩形状の開口部１６が形成されている。電力変換ユニット２０及び放熱ユニット５０は、この開口部１６を挟んで対向するように配置されている。
【００１７】
なお、箱体１０の内部には、電力変換ユニット２０だけでなく、その他の図示しない各種の電力変換機器（例えば、フィルタコンデンサやゲートアンプ等）や、鉄道車両１の走行に必要な図示しない各種機器が収容されていても構わない。
【００１８】
放熱ユニット５０について詳細に説明する。
この放熱ユニット５０は、電力変換ユニット２０で発生する熱を箱体１０の外側で放熱するユニットであって、放熱板５１と、この放熱板５１に一体的に形成された複数の冷却フィン５２とを備えている。
【００１９】
図２〜図４に示すように、放熱板５１は、熱導電性に優れた金属材料（例えばアルミ等）により、前後方向Ｌ１よりも左右方向Ｌ２に長い平面視矩形状に形成されており、箱体１０の底壁部１２に形成された開口部１６よりも大きいサイズとされている。そして、この放熱板５１は、開口部１６を下方から塞ぐように、箱体１０の底壁部１２の下面に取り付けられている。
この際、放熱板５１は、ねじやボルト等を利用した一般的な締結手段によって固定されても構わないし、溶接や接着等によって固定されても構わない。
【００２０】
なお、開口部１６における開口周縁は、シール材１７によって全周に亘ってシーリングされている（図４参照）。これにより、開口部１６における開口周縁と放熱板５１との間の隙間が確実にシールされ、箱体１０の内部の密閉性が確保されている。
【００２１】
冷却フィン５２は、放熱板５１と同様に熱導電性に優れた金属材料により、車体２の進行方向である前後方向Ｌ１に沿って長く形成された板状フィンである。この冷却フィン５２は、放熱板５１から下方に向けて突出するように放熱板５１に対して垂直に配置されていると共に、左右方向Ｌ２に一定の間隔をあけて平行に並ぶように配置されている。これにより、車体２の走行時、走行風が冷却フィン５２の間を通過し易い構造とされている、
なお、複数の冷却フィン５２は、例えば放熱板５１に対して加締め結合やろう付け結合等で一体的に取り付けられていても良いし、その他の方法で一体的に取り付けられていても構わない。
【００２２】
次に、電力変換ユニット２０について詳細に説明する。
図２〜図５に示すように、電力変換ユニット２０は、底壁部１２に形成された開口部１６を通じて放熱ユニット５０に対して載置された状態で、箱体１０の内部に収容されている。具体的には、熱伝導シート４５を間に挟みながら、放熱ユニット５０における放熱板５１の上面に載置されている。
【００２３】
この電力変換ユニット２０は、一対の支持レール３０によって左右方向Ｌ２にスライド移動可能に支持された受熱板２１と、この受熱板２１に取り付けられた複数の半導体素子２２と、各半導体素子２２の図示しない端子部に導通することで所定の電力変換回路パターンを形成させる図示しない導体と、平滑コンデンサ２３と、ゲート基板２４と、を有している。
【００２４】
受熱板２１は、放熱板５１と同様に熱導電性に優れた金属材料により、前後方向Ｌ１よりも左右方向Ｌ２に長い平面視矩形状に形成されている。なお、受熱板２１のサイズとしては、底壁部１２に形成された開口部１６よりも一回り小さい。従って、受熱板２１の下面全体または略全体が、熱伝導シート４５を間に挟みながら放熱板５１の上面に載置されている。
【００２５】
受熱板２１のうち、前後方向Ｌ１に面した一対の側縁部（スライド方向に沿って延びる一対の側縁部）２１Ａ（図３参照）には、それぞれガイド溝２５が形成されている。
このガイド溝２５は、左右方向Ｌ２から見た側面視で受熱板２１の内側に向かって四角形状に凹んだ溝であり、左右方向Ｌ２に沿いながら側縁部２１Ａの全長に亘って形成されている。よって、ガイド溝２５は、左車側Ｌ及び右車側Ｒに向けて開放されている。
【００２６】
なお、ガイド溝２５は、受熱板２１の厚み方向における中間部分に形成されており、上方及び下方に向けては開放されていない。従って、受熱板２１における一対の側縁部２１Ａには、ガイド溝２５を挟んで上下方向Ｌ３に対向し合う上方フランジ２１ａ及び下方フランジ２１ｂがそれぞれ形成されている（図３参照）。
【００２７】
また、受熱板２１のうち左車側Ｌに面する側縁部２１Ｂには、２つの取手２６が前後方向Ｌ１に間隔をあけて並ぶように取り付けられている。これにより、例えば取手２６を把持しながら電力変換ユニット２０の着脱操作や持ち運びを行うことが可能とされている。
但し、取手２６は必須なものではなく、具備しなくても構わない。また、取手２６を取り付ける場合、取手２６の数は２つに限定されるものではない。
【００２８】
複数の半導体素子２２は、図示しないゲートアンプのターンオン／ターンオフによってスイッチングされることで電力変換を行う素子であって、受熱板２１の上面に取り付けられている。
なお、図示の例では、半導体素子２２は前後方向Ｌ１に間隔をあけて３つ並び、且つ左右方向Ｌ２に間隔をあけて２つ並んだ状態で受熱板２１に合計６つ取り付けられている。但し、半導体素子２２の数はこの場合に限定されるものではない。
【００２９】
また、受熱板２１の上面には、複数の半導体素子２２の周囲を囲むように形成されたフレーム枠２７が取り付けられている。このフレーム枠２７は、前後方向Ｌ１及び左右方向Ｌ２に面した４つの壁部を有すると共に、上方に開口した平面視四角形状に形成されている。
【００３０】
そして、このフレーム枠２７に平滑コンデンサ２３及びゲート基板２４が取り付けられている。
具体的には、平滑コンデンサ２３は、フレーム枠２７の内部に収まった状態で固定され、複数の半導体素子２２の上方に位置している。ゲート基板２４は、フレーム枠２７の壁部のうち左車側Ｌに面する壁部の外面側上部に取り付けられている。
なお、ゲート基板２４が取り付けられている壁部の下部側は開口しており、例えば平滑コンデンサ２３を取り外すことなく、フレーム枠２７の外部から複数の半導体素子２２に対してアクセスすることが可能とされている。
【００３１】
上述したように構成された電力変換ユニット２０は、先に述べたように、熱伝導シート４５を間に挟みながら放熱板５１の上面に載置されている。
図４に示すように、この熱伝導シート４５は、金属フィラー等の図示しない熱伝導体が内部に配合されることで高い熱伝導性を有すると共に、柔軟性及び密着性にも優れたシートとされている。しかも、熱伝導シート４５は、上記熱伝導体が厚さ方向に配向されており、平面方向よりも厚さ方向に高い熱伝導性を有している。
【００３２】
また、熱伝導シート４５は、受熱板２１と同程度のサイズとされた平面視矩形状に形成されており、受熱板２１の下面全体に亘って接触している。この熱伝導シート４５は、シート本体４５ａと、非粘着層（例えばアルミからなる層）４５ｂと、で２層に構成されており、非粘着層４５ｂが受熱板２１側に配置されている。シート本体４５ａは、若干の粘着性を有しており、放熱板５１の上面に接着により仮固定することが可能とされている。
【００３３】
図２〜図５に示すように、一対の支持レール３０は、受熱板２１よりも左右方向Ｌ２に長く形成されており、受熱板２１を間に挟んで前後方向Ｌ１に平行に並んだ状態で箱体１０の底壁部１２の上面に載置されている。
この際、各支持レール３０は、左車側Ｌ方向に位置する第１端部３０Ａが、取手２６が取り付けられた受熱板２１の側縁部２１Ｂに対してほぼ面一となる位置に配置され、且つ右車側Ｒ方向に位置する第２端部（第１端部３０Ａとは長手方向の反対側に位置する端部）３０Ｂが、受熱板２１よりもさらに右車側Ｒ方向に離れて位置するように、底壁部１２の上面に載置されている。
【００３４】
各支持レール３０の受熱板２１側には、上面から凹むように形成された凹部が第１端部３０Ａから第２端部３０Ｂに向かって受熱板２１のガイド溝２５と同じ長さとなるように形成されている。これにより、支持レール３０には、該支持レール３０の他の部分よりも厚みが薄く形成され、受熱板２１のガイド溝２５内に入り込んで該受熱板２１を左右方向Ｌ２に沿ってスライド移動可能に支持するレール部３１が形成されている。
つまり、一対の支持レール３０はレール部３１を介して受熱板２１を前後方向Ｌ１から両持ち支持している。
【００３５】
従って、スライド移動によって受熱板２１を支持レール３０から左車側Ｌ方向に取り外すことが可能であると共に、これとは逆に、取り外した受熱板２１を左車側Ｌ方向からスライド移動させることで、再度支持レール３０に支持させることが可能とされている。
【００３６】
なお、凹部の壁面のうち左車側Ｌ方向に面する壁面は、受熱板２１における上方フランジ２１ａが当接するストッパ壁３２として機能する。これにより、受熱板２１がストッパ壁３２を越えて、右車側Ｒ方向にスライド移動することを規制することができ、受熱板２１のスライド方向における位置決めを行うことができる。
【００３７】
また、支持レール３０の第１端部３０Ａ側には、該支持レール３０を上下方向Ｌ３に貫くガイド孔３３が形成されている。
このガイド孔３３は、図３に示すように、左右方向Ｌ２に長い平面視楕円状に形成されている。さらに、支持レール３０には、ガイド孔３３に連通すると共に、左車側Ｌ方向に開口した収容室３４が形成されている。この収容室３４内には、ねじロッド４０に螺合されたナット４１が収容される。
【００３８】
上述したように構成された一対の支持レール３０は、図２、図３及び図５に示すように、箱体１０の底壁部１２の上面に固定された連結バー（連結部材）３５を介して互いに連結されている。
この連結バー３５は、前後方向Ｌ１に沿って延びた長尺な部材であり、一対の支持レール３０よりも右車側Ｒ方向に位置した状態で底壁部１２の上面に固定されている。この際、連結バー３５は、図示しないねじやボルト等の一般的な締結手段や、溶接、接着等によって底壁部１２の上面に固定されていれば良い。
【００３９】
そして、連結バー３５と各支持レール３０の第２端部３０Ｂとは、前後方向Ｌ１に沿って回動軸Ｍが配置されたヒンジ部３６を介して互いに連結されている。各支持レール３０は、ヒンジ部３６を中心（回動軸Ｍを中心）に回動することで上下方向Ｌ３に移動自在とされている。なお、ヒンジ部３６として、図示の例では蝶番を例に挙げているが、この場合に限定されるものではなく、例えば薄肉のヒンジ片であっても良い。
特に、各支持レール３０は、ねじロッド４０でガイドされながら第１端部３０Ａが上下方向Ｌ３に大きく移動するように回動する。
【００４０】
図２〜図５に示すように、ねじロッド４０は、外周面にねじ部が形成された円柱状のロッドであり、箱体１０における底壁部１２の上面に例えば溶接等により立設されている。なお、図示の例では、ねじロッド４０の基端部から先端部に至る全長に亘ってねじ部が形成されている。
このねじロッド４０は、一対の支持レール３０の第１端部３０Ａ側に配置されており、ガイド孔３３内に挿入されて支持レール３０を下方から貫いている。この際、ねじロッド４０の長さは、ねじロッド４０の先端部が支持レール３０よりも上方に大きく突出する程度の長さとされている。
【００４１】
また、先に説明したように、ガイド孔３３は左右方向Ｌ２に長い平面視楕円状に形成されているので、ねじロッド４０とガイド孔３３との間には左右方向Ｌ２に隙間が確保されている（図５参照）。この隙間によって、ガイド孔３３内にねじロッド４０が挿入されたままの状態で、ヒンジ部３６を中心とした支持レール３０の回動が許容されている。つまり、一対の支持レール３０は、ねじロッド４０に沿いながらヒンジ部３６を中心に回動自在とされている。
【００４２】
ナット４１は、ねじロッド４０に螺合された状態で、支持レール３０に形成された収容室３４内に収容されている。従って、ナット４１を回転操作して、ねじロッド４０に沿って上下動させることで、該ナット４１を介して支持レール３０を押し上げ又は押し下げることが可能とされている。
【００４３】
特に、ねじロッド４０に沿ってナット４１を下方に移動させることで、支持レール３０を介して電力変換ユニット２０の受熱板２１を、熱伝導シート４５を間に挟んで放熱ユニット５０の放熱板５１に対して押し付けることが可能とされている。これにより、電力変換ユニット２０は、スライド移動が規制された状態になると共に、箱体１０の内部に安定的に固定された状態で収容される。
また、ねじロッド４０に沿ってナット４１を上方に移動させることで、ヒンジ部３６を中心に一対の支持レール３０を上方に向けて回動させることができる。従って、電力変換ユニット２０の上記押し付けを解除できると共に、ねじロッド４０に沿って底壁部１２から離間した支持レール３０を任意の高さで固定することが可能とされている。
【００４４】
次に、上述したように構成された車両用電力変換装置３の作用について説明する。
なお、通常時（鉄道車両１の運行時）の段階では、ナット４１が支持レール３０を介して電力変換ユニット２０を、熱伝導シート４５を間に挟みながら放熱ユニット５０に対して押し付けている。これにより、電力変換ユニット２０はスライド移動が規制された状態で、箱体１０の内部に安定的に設置されている。
【００４５】
特に、本実施形態では、ねじやボルト等の一般的な締結手段を使用して電力変換ユニット２０を固定する構造ではないので、構成を簡略化することができるうえ、締結手段を設置するスペースが不要となり、このスペースを有効に利用することが可能である。
【００４６】
そして、架線４又は図示しない電力供給源から車両用電力変換装置３に直流電力が供給されると、この直流電力は突入電流が防止された状態で、電力変換ユニット２０における半導体素子２２に供給される。すると、半導体素子２２は、ゲートアンプからのターンオン／ターンオフによってスイッチングを行い、直流電力から交流電力への電力変換を行う。これにより、鉄道車両１の運行に必要な電力が確保される。
【００４７】
上記電力変換の際に半導体素子２２から発生した熱は、受熱板２１及び熱伝導シート４５を介して箱体１０の外側に配置されている放熱ユニット５０に伝わる。そして、放熱ユニット５０がその熱を外気に放熱する。この放熱による熱交換により、箱体１０の内部に収容されている電力変換ユニット２０を冷却することができる。
【００４８】
この際、放熱ユニット５０が複数の冷却フィン５２を備えているので、外気との間の熱交換をスムーズに行うことができ、放熱性を高めて電力変換ユニット２０を速やかに冷却することができる。しかも、鉄道車両１の走行に伴う走行風が複数の冷却フィン５２の間を流れるので、積極的な放熱を行うことができ、安定した冷却を行える。
これらのことから、安定且つ優れた冷却性能を得ることができ、電力変換ユニット２０及び箱体１０の内部の温度上昇を効果的に抑制することができる。
【００４９】
特に、電力変換ユニット２０と放熱ユニット５０との間には熱伝導シート４５が設けられているので、半導体素子２２から発生した熱を抵抗少なく放熱ユニット５０に伝えることができる。しかも、熱伝導シート４５は、受熱板２１と放熱板５１との間に挟まれているので、受熱板２１及び放熱板５１の微小な表面凹凸や撓み部分等を自身の柔軟性（弾性）を利用して吸収でき、受熱板２１及び放熱板５１に対して隙間なく密着する。従って、電力変換ユニット２０から放熱ユニット５０に対して効率良く熱を伝えることができる。そのため、優れた冷却性能を発揮することができる。
【００５０】
さらに、本実施形態では、受熱板２１が熱伝導シート４５を間に挟んで放熱板５１に対して直接取り付けられていると共に、熱伝導シート４５が平面方向よりも厚さ方向に高い熱伝導性を有している。これらのことから、電力変換ユニット２０で発生した熱を一層効率良く放熱ユニット５０に伝えることができ、高い冷却性能を期待できる。
【００５１】
次に、電力変換ユニット２０の着脱作業について説明する。
この場合には、左車側Ｌ方向に開口している収容室３４内のナット４１にアクセスし、該ナット４１を回転させることでねじロッド４０に沿って上方移動させる。なお、一対の支持レール３０に取り付けられているそれぞれのナット４１を同量、上方移動させる。
ナット４１を上方移動させることで、支持レール３０を介した電力変換ユニット２０の押し付けを解除できると共に、ねじロッド４０に沿って支持レール３０を上方移動させることでき、箱体１０の底壁部１２から離間させることができる。
【００５２】
具体的には、図６に示すように、ナット４１を上方移動させることで、ヒンジ部３６を中心に一対の支持レール３０を回動させることができ、底壁部１２に対して傾斜させた状態で一対の支持レール３０を上方移動させることができる。この際、一対の支持レール３０は、左車側Ｌ方向に位置する第１端部３０Ａ側が大きく持ち上がるように傾斜する。
【００５３】
そして、支持レール３０の第１端部３０Ａが所望する高さに達した時点でナット４１の回転操作を終了する。これにより、一対の支持レール３０を例えば数度傾斜させた状態で、固定することができる。従って、一対の支持レール３０によって支持されている電力変換ユニット２０を底壁部１２から持ち上げた状態（宙に浮いた状態）に維持することができる。
【００５４】
次いで、支持レール３０に沿って受熱板２１を左車側Ｌ方向にスライド移動させることで、宙に浮いた電力変換ユニット２０を、開口部１５を通じて箱体１０の内部から外部に引き出すことができる。これにより、電力変換ユニット２０の取り外し作業を行うことができ、半導体素子２２を含む各構成品の交換作業やメンテナンス作業等を行える。また、受熱板２１に取り付けられた取手２６を利用できるので、電力変換ユニット２０の取り外し作業を容易に行うことが可能である。
また、上述した逆の作業を行うことで電力変換ユニット２０の取り付け作業を行える。
【００５５】
特に、電力変換ユニット２０の着脱を行う際、電力変換ユニット２０を一旦宙に浮かせた状態に維持できるので、例えば電力変換ユニット２０を垂直に持ち上げながら、箱体１０の内部から引き出すといった一連の連続的な作業を行う必要がない。従って、重量物である電力変換ユニット２０の着脱作業を従来に比べて容易に行うことができ、着脱操作性を向上することができる。
【００５６】
また、ナット４１を回転操作するだけで、支持レール３０を介して電力変換ユニット２０を任意の圧力で熱伝導シート４５に押し付けることができると共に、支持レール３０を任意の高さに微調整することが可能である。しかも、支持レール３０を上下方向Ｌ３に移動させる際、ねじロッド４０に対するナット４１の噛み合いを利用して支持レール３０が不意にずり下がるような挙動も防止できる。この点においても、着脱操作性を向上することができる。
【００５７】
また、電力変換ユニット２０の取り外し作業を行う際、支持レール３０を介して電力変換ユニット２０を一旦持ち上げるので、熱伝導シート４５上を引きずるように電力変換ユニット２０を移動させることがない。従って、熱伝導シート４５に皺や擦れ、破れ等が生じることを抑制でき、熱伝導シート４５を良好な状態で長期に亘って使用し続けることができる。
【００５８】
さらに、一対の支持レール３０は、受熱板２１を両持ち支持するので、電力変換ユニット２０の全体をがたつき少なく安定して支持することができ、安定性に優れている。
また、受熱板２１を両持ち支持しているので、電力変換ユニット２０を持ち上げた際、受熱板２１は支持レール３０によって支持されている両側よりも中央部分が下方に膨らむように反った形状（撓んだ形状）になり易い。そのため、支持レール３０を下方移動させて、受熱板２１の下面を熱伝導シート４５に接触させる際、受熱板２１の中央部分を最初に接触させ、徐々に残りの部分を接触させることができる。
従って、受熱板２１と熱伝導シート４５との間に隙間が生じ難く、受熱板２１の下面全体を熱伝導シート４５に対して密着させることができ、受熱板２１と熱伝導シート４５との間で優れた熱伝導性を確保し易い。
【００５９】
さらに、本実施形態では、箱体１０の底壁部１２を挟んで電力変換ユニット２０及び放熱ユニット５０が対向するように配置されているので、パッキンレス構造で箱体１０の内部を密閉状態にすることが可能である。そのため、パッキンレス構造による全体構成の簡略化を図り易い。
また、電力変換ユニット２０と放熱ユニット５０とが分離可能な構造であるので、それぞれを個別に設計することができ、両ユニット２０、５０の構成の簡略化及び小型化を図り易い。
【００６０】
さらに、熱伝導シート４５が非粘着層４５ｂを具備しているので、電力変換ユニット２０を取り外す際、熱伝導シート４５と受熱板２１とを容易に離間させることができる。この点においても、着脱操作性を向上させ易い。
【００６１】
以上説明したように、本実施形態によれば、電力変換ユニット２０で発生する熱を効率良く放熱ユニット５０に伝えることができ、安定且つ優れた冷却性能を発揮させて、電力変換ユニット２０及び箱体１０内の温度上昇を効果的に防止することができる。また、電力変換ユニット２０の着脱操作性を向上することができ、メンテナンス等を効率良く行うことができるうえ、熱伝導シート４５の破れ等を防止でき、熱伝導シート４５を良好な状態で長期的に亘って使用し続けることができる。
そして、このような作用効果を奏する車両用電力変換装置３を具備しているので、電力供給が安定的になされ、走行性能に優れた鉄道車両１とすることができる。
【００６２】
以上、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。
【００６３】
例えば、上記実施形態では、電力変換ユニット２０が熱伝導シート４５を間に挟みながら、底壁部１２に形成された開口部１６を通じて放熱ユニット５０に対して載置された構成を例に挙げたが、この場合に限定されるものではない。
【００６４】
例えば、底壁部１２に開口部１６を形成せずに、電力変換ユニット２０を箱体１０の底壁部１２の上面に載置すると共に、放熱ユニット５０を箱体１０の底壁部１２の下面に固定する構成としても構わない。
この場合であっても、上記実施形態と同様に、電力変換ユニット２０の着脱操作性を向上することができる。また、電力変換ユニット２０で発生する熱を、底壁部１２を通じて箱体１０の外側に配置されている放熱ユニット５０に伝えることができるので、外気とのスムーズな熱交換によって電力変換ユニット２０を効率良く冷却することができる。
【００６５】
但し、冷却効率の観点から、底壁部１２に形成した開口部１６を通じて電力変換ユニット２０の受熱板２１と放熱ユニット５０の放熱板５１とを接触させることが好ましく、さらには熱伝導シート４５を間に挟んだ状態で受熱板２１と放熱板５１とを接触させることがより好ましい。
【００６６】
また、上記実施形態では、ヒンジ部３６を中心に一対の支持レール３０を回動させる構成としたが、この場合に限定されるものではない。例えば、支持レール３０の全体をねじロッド４０に沿って上下方向Ｌ３に平行移動させるように構成しても構わない。この場合であっても同様の作用効果を奏功することができる。
但し、支持レール３０の全体を平行移動させる場合よりも、ヒンジ部３６を中心に回動させる場合の方が、回転操作するナット４１の数が少ないので、着脱操作性をより向上し易い。加えて、支持レール３０を傾斜させることができるので、電力変換ユニット２０を着脱させ易い。
【符号の説明】
【００６７】
Ｌ…左車側、
Ｒ…右車側、
Ｍ…ヒンジ部の回動軸
Ｌ１…前後方向、
Ｌ２…左右方向、
Ｌ３…上下方向、
１…鉄道車両、
２…車体、
３…車両用電力変換装置、
４…架線、
５…パンタグラフ、
６…車輪、
７…台車、
８…車両用主電動機、
１０…箱体（制御箱）、
１１…天壁部、
１２…底壁部、
１３…側壁部、
１４…取付け片（吊り耳）、
１５…側壁部の開口部、
１６…底壁部の開口部、
１７…シール材、
２０…電力変換ユニット、
２１…受熱板、
２１Ａ、２１Ｂ…側縁部、
２１ａ…上方フランジ、
２１ｂ…下方フランジ、
２２…半導体素子、
２３…平滑コンデンサ、
２４…ゲート基板、
２５…ガイド溝、
２６…取手、
２７…フレーム枠、
３０…支持レール、
３０Ａ…第１端部、
３０Ｂ…第２端部、
３１…レール部、
３２…ストッパ壁、
３３…ガイド孔、
３４…収容室、
３５…連結バー（連結部材）、
３６…ヒンジ部、
４０…ねじロッド（ガイド部材）、
４１…ナット（固定部材）、
４５…熱伝導シート、
４５ａ…シート本体、
４５ｂ…非粘着層、
５０…放熱ユニット、
５１…放熱板、
５２…冷却フィン、
【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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