(57)【要約】  電力変換装置は、電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置である。電力変換装置は、車両進行方向に沿って並べて配置され、半導体を冷却する複数の冷却器（２１０）と、複数の冷却器（２１０）が内部に設置され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバー（２２０）と、冷却器カバー（２２０）の内部に設置された受風板（２３０）と、を備えている。冷却器カバー（２２０）の内部、かつ、複数の冷却器（２１０）の上方、下方、及び側方の少なくとも一方には、走行風の通り道となる空洞が設けられている。通風口は、この空洞の車両進行方向に少なくとも配置されている。受風板（２３０）は、この空洞に配置されており、通風口から空洞に走行風が流れ込んできたときに、流れ込んできた走行風の流れを冷却器（２１０）のある方向へ変更する。
2014203374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置であって、
車両進行方向に沿って並べて配置され、前記半導体を冷却する複数の冷却器と、
前記複数の冷却器が内部に設置され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバーと、
前記冷却器カバーの内部に設置された受風板と、を備え、
前記冷却器カバーの内部、かつ、前記複数の冷却器の上方、下方、及び側方の少なくとも一方には、走行風の通り道となる空洞が設けられ、
前記通風口は、前記空洞の車両進行方向に少なくとも配置されており、
前記受風板は、前記空洞に配置されており、前記通風口から前記空洞に走行風が流れ込んできたときに、流れ込んできた走行風の流れを前記複数の冷却器のある方向へ変更する、
車両用の電力変換装置。
【請求項２】
前記冷却器カバーの内部には、前記空洞として、前記複数の冷却器の上方に位置する上部空洞と、前記複数の冷却器の下方に位置する下部空洞と、前記複数の冷却器の側方に位置する側部空洞の少なくとも１つが設けられ、
前記受風板は、前記上部空洞と前記下部空洞と前記側部空洞の少なくとも１つに設置され、前記通風口から前記上部空洞、前記下部空洞、又は前記側部空洞に流れ込んできた走行風を、前記複数の冷却器の上方、下方、又は側方から前記複数の冷却器の内部へ向けて流す、
請求項１に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項３】
前記複数の冷却器は、ヒートパイプと、平面を側方に向けて平行に並べられた状態で前記ヒートパイプに固定された平板状の複数の放熱フィンとから構成されており、
前記冷却器カバーの内部には、前記上部空洞と前記下部空洞の少なくとも１つと前記側部空洞とが設けられ、
前記側部空洞の車両進行方向には前記通風口が配置され、
前記受風板は、前記上部空洞と前記下部空洞の少なくとも１つと、前記側部空洞と、に設置され、
前記側部空洞に設置された前記受風板は、車両進行方向に対して傾斜しており、前記側部空洞に走行風が流れ込んできたときに、流れ込んできた走行風を前記上部空洞又は前記下部空洞へ流し、
前記上部空洞又は前記下部空洞に設置された前記受風板は、前記側部空洞から前記上部空洞又は前記下部空洞に流れ込んできた走行風を、前記複数の冷却器の上方又は下方から前記複数の冷却器の内部へ向けて流す、
請求項２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項４】
前記通風口は、前記空洞の車両進行方向に加えて、前記複数の冷却器の車両進行方向にも配置されており、
前記複数の冷却器は、それぞれ、車両進行方向からも走行風が内部へ進入可能な形状をしており、
前記上部空洞、前記下部空洞、又は前記側部空洞に設置された前記受風板は、前記複数の冷却器のうちの最後段にある冷却器の上部、下部、又は側部に設置されている、
請求項２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項５】
前記冷却器カバーの内部には、前記上部空洞と前記下部空洞と前記側部空洞とが設けられ、
前記受風板は、前記上部空洞と前記下部空洞と前記側部空洞とにそれぞれ設置され、
前記側部空洞の車両進行方向とその反対方向にはそれぞれ前記通風口が配置され、
前記側部空洞に設置された前記受風板は、車両進行方向にある前記通風口とその反対方向にある前記通風口の一方の通風口から前記側部空洞に走行風が流れ込んできた場合には、前記上部空洞と前記下部空洞の一方の空洞に走行風を流し、他方の通風口から前記側部空洞に走行風が流れ込んできた場合には、他方の空洞に走行風を流し、
前記上部空洞と前記下部空洞に設置された前記受風板は、それぞれ、前記側部空洞から流れ込んできた走行風を、前記複数の冷却器の上方又は下方から前記複数の冷却器の内部へ向けて流す、
請求項３に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項６】
前記冷却器カバーの内部には、前記複数の冷却器と前記側部空洞とを仕切る仕切板が設置されており、
前記仕切板は、平面を側方に向けた状態で設置されており、
前記側部空洞に設置された前記受風板は、端辺の１つが前記仕切板の平面に接した状態で設置されている、
請求項３に記載の車両用の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道車両には、電力変換装置が搭載される。電力変換装置の電力変換は、コンバータやインバータ等を備えた半導体により行われる。半導体は電力変換により大きな熱を発する。そのため、一般的に、電力変換を行う半導体には冷却装置が取り付けられる。特許文献１には、半導体装置の側面に車両進行方向に沿って配置された複数の冷却器と、冷却器に取り込む走行風の風量を調整する扉と、を備えた冷却装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−０２４１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
走行風には、密度の高い場所（抵抗体のある場所）を回避して流れようとする性質がある。そのため、内部を走行風が通過できるように冷却器を構成したとしても、走行風は冷却器のある場所自体を回避して流れようとする。特許文献１に示すような冷却装置では、冷却器の内部に走行風が十分に取り込まれないので、高い冷却効率を得ることができない。【０００５】
また、走行風が冷却器の内部に取り込まれたとしても、後段の冷却器に到達する走行風はすでに前段の冷却器で熱せられたものとなる。特許文献１に示すような冷却装置では、後段の冷却器が走行風で十分に冷却されないので、高い冷却効率を得ることができない。【０００６】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、電力変換を行う半導体を効率よく冷却できる車両用の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】
【０００７】
本発明の車両用の電力変換装置は、電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置である。車両用の電力変換装置は、車両進行方向に沿って並べて配置され、半導体を冷却する複数の冷却器と、複数の冷却器が内部に設置され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバーと、冷却器カバーの内部に設置された受風板と、を備えている。冷却器カバーの内部、かつ、複数の冷却器の上方、下方、及び側方の少なくとも一方には、走行風の通り道となる空洞が設けられている。通風口は、この空洞の車両進行方向に少なくとも配置されている。受風板は、この空洞に配置されており、通風口から空洞に走行風が流れ込んできたときに、流れ込んできた走行風の流れを複数の冷却器のある方向へ変更する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、電力を変換する半導体を冷却する複数の冷却器の上方、下方、及び側方の少なくとも一方に空洞を設け、さらに、空洞に流れ込んだ走行風の流れを冷却器のある方向へ変更する受風板を設けているので、複数の冷却器を走行風で効率よく冷却できる。その結果、電力変換を行う半導体を効率よく冷却できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力変換装置の斜視図である。
【図２】電力変換装置が備える半導体装置を示す図である。
【図３】電力変換装置が備える冷却装置を示す図である。
【図４】冷却装置が備える冷却器を示す図である。
【図５】冷却装置が備える冷却器カバーを示す図である。
【図６】冷却装置が備える冷却器カバーを示す図である。
【図７】冷却装置の内部構造を示す図である。
【図８】冷却装置の内部構造を示す図である。
【図９Ａ】冷却装置の前方から側部空洞に走行風が流れ込む様子を示す図である。
【図９Ｂ】側部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図９Ｃ】側部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図９Ｄ】側部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図１０Ａ】冷却装置の前方から下部空洞に走行風が流れ込む様子を示す図である。
【図１０Ｂ】下部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図１１Ａ】冷却装置の後方から側部空洞に走行風が流れ込む様子を示す図である。
【図１１Ｂ】側部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図１１Ｃ】側部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図１１Ｄ】側部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図１２Ａ】冷却装置の後方から上部空洞に走行風が流れ込む様子を示す図である。
【図１２Ｂ】上部空洞に流れ込んだ走行風の冷却装置内部での流れを示す図である。
【図１３】冷却器の変形例を示す図である。
【図１４】冷却装置の変形例を示す図である。
【図１５】側部空洞と冷却器との間に仕切板が設置された様子を示す図である。
【図１６】側部空洞の下方に空洞が設けられた冷却装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。なお、図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。
【００１１】
本発明の実施の形態に係る電力変換装置１は、列車や自動車等の車両に搭載される車両用の電力変換装置である。ここで、列車とは、電車や気動車等、軌道上を走行する車両のこという。なお、列車には、複数両編成の列車のみならず、１両編成の単行列車も含まれる。また、列車には、路面を走行する路面電車、１本のレール上を走行するモノレール、軌道上をゴムタイヤで走行するタイヤ走行車、軌道上を浮上して走るリニアモーターカーも含まれる。以下の説明では、一例として、電力変換装置１は、折り返し運転可能な列車、すなわち、車両の進行方向と後退方向が反転可能な列車に搭載されているものとする。
【００１２】
電力変換装置１は、図１に示すように、電力を変換する半導体装置１００と、半導体装置１００を冷却する冷却装置２００とから構成される。なお、以下の説明では、理解を容易にするため、車両の進行方向と後退方向の一方（図１では車両進行方向）を前方、その反対方向を後方、車両内にいる人から見て車両の側面方向を（図１では前方を向いて右手側）を側方と呼ぶ。
【００１３】
半導体装置１００は、図２に示すように、電力を変換する複数の半導体素子１１０と、半導体素子１１０を衝撃から保護する筐体１２０とから構成される。半導体素子１１０は、電力変換回路（例えば、ＡＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＤＣコンバータ、インバータ）を内部に備えている。半導体素子１１０は、電力変換回路の動作に伴い大きな熱を発する。半導体素子１１０は、受熱板２１１に貼り付けられている。半導体素子１１０が発した熱は受熱板２１１により吸収される。
【００１４】
冷却装置２００は、半導体素子１１０が発する熱を吸収して外部へ放出する装置である。冷却装置２００は、走行風がよくあたる場所、例えば、車両の床下側面に設置される。冷却装置２００は、図３に示すように、走行風により冷却される複数の冷却器２１０と、冷却器２１０を内部に格納する冷却器カバー２２０と、冷却器カバー２２０の内部に設置される受風板２３０とから構成される。
【００１５】
冷却器２１０は、ヒートパイプ式の冷却器である。冷却器２１０は、車両進行方向に沿って並べて配置された複数の冷却器（冷却器２１０ａ、冷却器２１０ｂ、冷却器２１０ｃ）から構成される。冷却器２１０は、それぞれ、図４に示すように、半導体素子１１０の熱を吸収する受熱板２１１と、受熱板２１１に接続された複数のヒートパイプ２１２と、ヒートパイプ２１２に接続された複数枚の放熱フィン２１３とから構成される。
【００１６】
受熱板２１１は熱伝導率が高い金属の板、例えば、アルミ板である。受熱板２１１の表面には半導体素子１１０が貼り付けられている。受熱板２１１は半導体素子１１０が発した熱を吸収してヒートパイプ２１２に伝達する。
【００１７】
ヒートパイプ２１２は、内部に作用液が注入されたパイプである。ヒートパイプ２１２は、側方に突出した状態で受熱板２１１に固定されている。なお、ヒートパイプ２１２は、走行中の車両の傾きにより、内部の作用液が側方に移動しないように、やや上方に傾いた状態で受熱板２１１に固定されている。
【００１８】
放熱フィン２１３は、ヒートパイプ２１２の放熱効率を上昇させるための放熱板である。放熱フィン２１３は、それぞれ平面を側方に向け、一定間隔で平行に並べた状態でヒートパイプ２１２に固定されている。このたため、走行風は、冷却器２１０の上方、下方、前方、後方から冷却器２１０の内部に進入可能である。
【００１９】
冷却器カバー２２０は、冷却器２１０を覆うカバーである。冷却器カバー２２０の前方と後方には、図５及び図６に示すように、通風口２２１と通風口２２２が設けられている。車両が前方に向かって進行しているとき、通風口２２１は図５に示すように走行風の吸入口として機能する。反対側の通風口２２２は走行風の排出口として機能する。一方、車両が後方に向かって進行しているとき、通風口２２２は図６に示すように走行風の吸入口として機能する。反対側の通風口２２１は走行風の排出口として機能する。
【００２０】
冷却器カバー２２０の内部には、図７及び図８に示すように、複数の冷却器２１０が車両進行方向に沿って並べて設置されている。冷却器２１０の上方、下方、側方には、それぞれ、走行風の通り道となる空洞２２３（上部空洞２２３ａ、下部空洞２２３ｂ、側部空洞２２３ｃ）が設けられている。空洞２２３の前方及び後方には、図５及び図６に示すように、通風口２２１及び通風口２２２が配置されている。
【００２１】
なお、以下の説明では、上部空洞２２３ａの前方にある通風口２２１を上部通風口２２１ａ、下部空洞２２３ｂの前方にある通風口２２１を下部通風口２２１ｂ、側部空洞２２３ｃの前方にある通風口２２１を側部通風口２２１ｃ、冷却器２１０の前方にある通風口２２１を中央通風口２２１ｄと呼ぶ。また、上部空洞２２３ａの後方にある通風口２２２を上部通風口２２２ａ、下部空洞２２３ｂの後方にある通風口２２２を下部通風口２２２ｂ、側部空洞２２３ｃの後方にある通風口２２２を側部通風口２２２ｃ、冷却器２１０の後方にある通風口２２２を中央通風口２２２ｄと呼ぶ。
【００２２】
受風板２３０は、空洞２２３に流れ込んだ走行風の流れを冷却器２１０のある方向へ変更する板である。受風板２３０は、図７及び図８に示すように、上部空洞２２３ａに設置される上部受風板２３１と、下部空洞２２３ｂに設置される下部受風板２３２と、側部空洞２２３ｃに設置される側部受風板２３３とから構成される。
【００２３】
上部受風板２３１と下部受風板２３２は、図７及び図８に示すように、前方及び後方に平面を向けた状態で設置されている。上部受風板２３１は、車両が後方に進行したときに最後段の冷却器２１０となる冷却器２１０ａの上部に設置されている。下部受風板２３２は、車両が前方に進行したときに最後段の冷却器２１０となる冷却器２１０ｃの下部に設置されている。
【００２４】
側部受風板２３３は、図７に示すように、車両進行方向に対して傾斜した状態で設置されている。より具体的には、側部受風板２３３は、一方の平面を前方斜め下に向け、他方の平面を後方斜め上に向けた状態で設置されている。側部受風板２３３の上端は、図８に示すように、上部受風板２３１と接しており、側部受風板２３３の下端は、下部受風板２３２と接している。そのため、前方から側部空洞２２３ｃに進入した走行風は下部受風板２３２に向けてスムーズに流され、後方から側部空洞２２３ｃに進入した走行風は上部受風板２３１に向けてスムーズに流される。
【００２５】
次に、このような構成を有する冷却装置２００の冷却動作について説明する。
【００２６】
車両が前方に進行すると、通風口２２１ｃから冷却器カバー２２０の内部に走行風が進入する。このとき、走行風は、図９Ａに示す（ａ）のように、冷却器２１０のある場所を回避しながら、側部通風口２２１ｃから側部空洞２２３ｃに進入する。
【００２７】
冷却器２１０を回避しきれなかった走行風は、図９Ａに示す（ｂ）のように、中央通風口２２１ｄから冷却器カバー２２０の内部に進入する。そして、走行風は冷却器２１０の内部を通って中央通風口２２２ｄから抜けていく。このとき、後段の冷却器２１０に到達する走行風は前段の冷却器２１０ですでに暖められたものとなる。そのため、後段にある冷却器２１０ｂ、２１０ｃは、図９Ａに示す（ｂ）の走行風ではあまり冷却されない。
【００２８】
前述したように側部空洞２２３ｃには側部受風板２３３が設置されている。側部空洞２２３ｃに進入した走行風は、側部受風板２３３で行く手を遮られ、図９Ｂに示す（ａ）及び図９Ｃに示す（ａ）のように、下部空洞２２３ｂへと流される。
【００２９】
前述したように下部空洞２２３ｂには、下部受風板２３２が設置されている。下部空洞２２３ｂに進入した走行風は、下部受風板２３２で行く手を遮られ、図９Ｃに示す（ｂ）のように、冷却器２１０に向けて上昇する。そして、走行風は、図９Ｄに示す（ａ）のように、冷却器２１０の内部を通って上部通風口２２２ａ又は中央通風口２２２ｄから抜けていく。
【００３０】
また、車両が前方に進行すると、下部通風口２２１ｂからも走行風が進入する。このとき、走行風は、図１０Ａに示す（ａ）のように、冷却器２１０のある場所を回避しながら下部空洞２２３ｂに進入する。下部空洞２２３ｂに進入した走行風は、下部受風板２３２により上方に進行方向を変えられる。そして、走行風は、図１０Ｂに示す（ａ）のように、冷却器２１０の内部を通って上部通風口２２２ａ及び中央通風口２２２ｄから抜けていく。なお、下部受風板２３２は、前方からみて最後段の位置にある冷却器２１０ｃの下部に設置されている。そのため、後段にある冷却器２１０ほど走行風が強く当たり、よく冷却される。
【００３１】
一方、車両が後方に進行すると、通風口２２２ｃから冷却器カバー２２０の内部に走行風が進入する。このとき、走行風は、図１１Ａに示す（ａ）のように、冷却器２１０のある場所を回避しながら、側部通風口２２２ｃから側部空洞２２３ｃに進入する。
【００３２】
冷却器２１０を回避しきれなかった走行風は、図１１Ａに示す（ｂ）のように、中央通風口２２２ｄから冷却器カバー２２０の内部に進入する。そして、走行風は冷却器２１０の内部を通って中央通風口２２１ｄから抜けていく。このとき、後段の冷却器２１０に到達する走行風は前段の冷却器２１０ですでに暖められたものとなる。そのため、後段にある冷却器２１０ｂ、２１０ａは、図１１Ａに示す（ｂ）の走行風ではあまり冷却されない。
【００３３】
側部空洞２２３ｃに進入した走行風は、側部受風板２３３で行く手を遮られ、図１１Ｂに示す（ａ）及び図１１Ｃに示す（ａ）のように、上部空洞２２３ａへと流される。上部空洞２２３ａに進入した走行風は、上部受風板２３１で行く手を遮られ、図１１Ｃに示す（ｂ）のように、冷却器２１０に向けて下降し、そして、図１１Ｄに示す（ａ）のように、冷却器２１０の内部を通って下部通風口２２１ｂ又は中央通風口２２１ｄから抜けていく。
【００３４】
また、車両が後方に進行すると、上部通風口２２２ａからも走行風が進入する。このとき、走行風は、図１２Ａに示す（ａ）のように、冷却器２１０のある場所を回避しながら上部空洞２２３ａに進入する。上部空洞２２３ａに進入した走行風は、上部受風板２３１により下方に進行方向を変えられる。そして、走行風は、図１２Ｂに示す（ａ）のように、冷却器２１０の内部を通って下部通風口２２１ｂ及び中央通風口２２１ｄから抜けていく。なお、上部受風板２３１は後方からみて最後段の位置にある冷却器２１０ａの下部に設置されている。そのため、後段にある冷却器２１０ほど走行風が強く当たり、よく冷却される。
【００３５】
本実施の形態によれば、図７や図８に示すように、冷却器２１０の上方、下方、側方にそれぞれ空洞２２３が設けられており、そして、それら空洞２２３には、それぞれ、走行風を冷却器２１０のある方向に誘導する受風板２３０が設けられているので、冷却装置２００は、冷却器２１０を回避した走行風を効率よく捉えることができる。すなわち、冷却器２１０の内部には多くの走行風が取り込まれるので、冷却器２１０は極めて効率よく冷却される。その結果、冷却装置２００は半導体素子１１０を効率よく冷却できる。
【００３６】
しかも、受風板２３０は、空洞２２３に進入した走行風を冷却器２１０の上方もしくは下方から冷却器２１０の内部に進入させるよう配置されている。上方もしくは下方から冷却器２１０の内部に進入する走行風は前段の冷却器２１０で暖められたものではないので、後段にある冷却器２１０も効率よく冷却される。その結果、冷却装置２００は高い冷却機能を発揮できる。
【００３７】
一般的に、ヒートパイプ式の冷却器は、図４に示す冷却器２１０のように、ヒートパイプ２１２の冷却効率を高めるための平板状の放熱フィン２１３を備える。通常、放熱フィン２１３は、平面を側方に向けた状態で平行に並べて配置される。このため、図７や図８に示す側部空洞２２３ｃに入り込んだ走行風は、冷却器２１０の側方から、直接、冷却器２１０の内部に進入できない。しかしながら、本実施の形態の冷却装置２００は、図５に示す側部通風口２２１ｃや図６に示す側部通風口２２２ｃから図７に示す側部空洞２２３ｃに入り込んだ走行風を、一旦、側部受風板２３３で上部空洞２２３ａ又は下部空洞２２３ｂに誘導し、冷却器２１０の上方もしくは下方から走行風を冷却器２１０の内部に進入させている。そのため、冷却装置２００は、上部通風口２２２ａ及び下部通風口２２２ｂから上部空洞２２３ａ及び下部空洞２２３ｂに入り込んだ走行風のみならず、図５に示す側部通風口２２１ｃや図６に示す側部通風口２２２ｃから図７に示す側部空洞２２３ｃに流入した走行風も効率よく冷却器２１０の内部に取り込むことができる。この結果、冷却装置２００は高い冷却機能を発揮できる。
【００３８】
また、上部受風板２３１及び下部受風板２３２は後段にある冷却器２１０の上部又は下部に設置されている。そのため、空洞２２３に進入した走行風は、後段にある冷却器２１０ほど強く当たる。すなわち、後段にある冷却器２１０ほど、空洞２２３に進入した走行風でよく冷却される。一方で、前段にある冷却器２１０は、中央通風口２２１ｄ又は中央通風口２２２ｄから進入した走行風でよく冷却される。この結果、複数の冷却器２１０は、前段から後段まで均等に冷却されるので、半導体素子１１０に“冷却むら”が発生することがない。
【００３９】
また、冷却装置２００は、前方と後方にそれぞれ通風口（通風口２２１、２２２）が設けられている。そして、側部空洞２２３ｃには、通風口２２１から側部空洞２２３ｃに走行風が流れ込んできた場合には下部空洞２２３ｂに走行風を流し、通風口２２２から側部空洞２２３ｃに走行風が流れ込んできた場合には上部空洞２２３ａに走行風を流す側部受風板２３３が設置されている。また、上部空洞２２３ａ及び下部空洞２２３ｂには、それぞれ、流れ込んできた走行風を、冷却器２１０の内部へ向けて流す上部受風板２３１又は下部受風板２３２が設置されている。そのため、冷却装置２００は、列車が前方に進行しても後方に進行したとしても、冷却器２１０の内部に走行風を取り込むことができる。その結果、列車がどの方向に進行したとしても、冷却装置２００は高い冷却機能を発揮できる。
【００４０】
また、冷却装置２００は、可動部品（例えば、特許文献１に示される開閉する扉）を使用していないので故障があまり発生しない。
【００４１】
なお、上述の実施の形態は一例であり、種々の変更及び応用が可能である。
【００４２】
例えば、上述の実施の形態では、冷却装置２００に設置される冷却器２１０の数は３つであったが、冷却器の数は２つであってもよいし、４つ以上であってもよい。
【００４３】
また、冷却器２１０は上述の実施の形態で述べた構造の冷却器に限定されず、既知の様々な構造の冷却器を使用可能である。例えば、冷却器２１０は、図１３に示すように、複数の棒状の放熱フィン２１３が受熱板２１１から側方に向けて林立する形状であってもよい。このような形状とすることで、前方、後方、上方、下方のみならず、側方からも冷却器２１０の内部に走行風を進入させることができる。
【００４４】
側方からも冷却器の内部に走行風を進入させることが可能な冷却器２１０を使用する場合、側部受風板２３３は、前方及び後方に平面を向けた状態で側部空洞２２３ｃに設置されていてもよい。このとき、側部受風板２３３は、図１４に示すように、最後段の位置にある冷却器２１０の側部、すなわち、冷却器２１０ｃの側部に設置されていてもよい。後段の冷却器２１０も効率よく冷却できる。
【００４５】
また、上述の実施の形態では、冷却器２１０の上方、下方、側方の３方向に、それぞれ、空洞２２３（上部空洞２２３ａ、下部空洞２２３ｂ、側部空洞２２３ｃ）が設けられていたが、空洞２２３は必ずしも３方向全てに設けられる必要はない。空洞２２３は、例えば、上部空洞２２３ａ、下部空洞２２３ｂ、及び側部空洞２２３ｃのうちのいずれか１つであってもよい。また、上部空洞２２３ａ、下部空洞２２３ｂ、及び側部空洞２２３ｃのうちのいずれか２つであってもよい。
【００４６】
また、冷却器カバー２２０の内部には、図１５に示すように、冷却器２１０が設置された空間と側部空洞２２３ｃとを仕切る仕切板２４０が設置されていてもよい。仕切板２４０は、平面を側方に向けた状態で設置されていてもよい。このとき、側部受風板２３３は、側部空洞２２３ｃに流れ込んだ走行風を側部受風板２３３と冷却器２１０との間の隙間から後方又は前方に逃さないように、端辺の１つが仕切板２４０の平面に接した状態で設置されていてもよい。側部空洞２２３ｃから下部空洞２２３ｂへ確実に走行風を誘導できるので、冷却装置２００の冷却効率を高めることができる。
【００４７】
また、上述の実施の形態では、側部空洞２２３ｃの下方（下部空洞２２３ｂの側方）には空洞が設けられていなかったが、図１６に示すように、側部空洞２２３ｃの下方（下部空洞２２３ｂの側方）にも空洞が設けられていてもよい。側部空洞２２３ｃから下部空洞２２３ｂへスムーズに走行風を誘導できるので、冷却装置２００の冷却効率を高めることができる。
【００４８】
また、通風口２２１及び通風口２２２には、金網等の網状体が設けられていてもよい。冷却器カバー２２０の内部へ走行風を取り入れつつ、冷却器カバー２２０の内部への異物の侵入を防止できる。
【００４９】
また、上述の実施の形態では、半導体装置１００は、半導体素子１１０を覆う筐体１２０を備えていたが、半導体装置１００は必ずしも筐体１２０を備えていなくてもよい。半導体素子１１０は車両の内部に直接設置さていてもよい。この場合、冷却装置２００は車両の側面等に直接取り付けられていてもよい。
【００５０】
また、上述の実施の形態では、電力変換装置１は車両の進行方向と後退方向が反転可能な列車に搭載されていたが、電力変換装置１は一方にのみ進行可能な列車に搭載されていてもよい。また、電力変換装置１が搭載される車両は、列車に限られず、バスやトラック等の自動車であってもよい。
【００５１】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００５２】
１  電力変換装置、１００  半導体装置、１１０  半導体素子、１２０  筐体、２００  冷却装置、２１０、２１０ａ、２１０ｂ、２１０ｃ  冷却器、２１１  受熱板、２１２  ヒートパイプ、２１３  放熱フィン、２２０  冷却器カバー、２２１、２２２  通風口、２２１ａ、２２２ａ  上部通風口、２２１ｂ、２２２ｂ  下部通風口、２２１ｃ、２２２ｃ  側部通風口、２２１ｄ、２２２ｄ  中央通風口、２２３  空洞、２２３ａ  上部空洞、２２３ｂ  下部空洞、２２３ｃ  側部空洞、２３０  受風板、２３１  上部受風板、２３２  下部受風板、２３３  側部受風板、２４０  仕切板。
【図１】
2014203374.tif 000003
【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】
2014203374.tif 000009
【図８】
2014203374.tif 000010
【図９Ａ】
2014203374.tif 000011
【図９Ｂ】
2014203374.tif 000012
【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０Ａ】
2014203374.tif 000015
【図１０Ｂ】
2014203374.tif 000016
【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
2014203374.tif 000019
【図１１Ｄ】
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【図１２Ａ】
2014203374.tif 000021
【図１２Ｂ】
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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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【手続補正書】
【提出日】平成28年7月13日(2016.7.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明の車両用の電力変換装置は、電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置である。車両用の電力変換装置は、車両進行方向に沿って並べて配置され、半導体を冷却する複数の冷却器と、複数の冷却器が内部に設置され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバーと、冷却器カバーの内部に設置された受風板と、を備えている。冷却器カバーの内部に、複数の冷却器の上方に位置し、走行風の通り道となる上部空洞、及び、複数の冷却器の下方に位置し、走行風の通り道となる下部空洞、の少なくとも１つと、複数の冷却器の側方に位置し、走行風の通り道となる側部空洞と、が設けられている。通風口は、この上部空洞及び下部空洞の車両進行方向に少なくとも１つと、側部空洞の車両進行方向とに配置されている。受風板は、この上部空洞及び下部空洞の少なくとも１つと、側部空洞と、に配置されており、側部空洞に配置された受風板は、車両進行方向に対して傾斜しており、側部空洞に走行風が流れ込んできたときに、流れ込んできた走行風を上部空洞又は下部空洞へ流し、上部空洞又は下部空洞に配置された受風板は、上部空洞又は下部空洞に流れ込んできた走行風を、複数の冷却器の上方又は下方から複数の冷却器の内部へ向けて流す。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置であって、
車両進行方向に沿って並べて配置され、前記半導体を冷却する複数の冷却器と、
前記複数の冷却器が内部に設置され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバーと、
前記冷却器カバーの内部に設置された受風板と、を備え、
前記冷却器カバーの内部に、前記複数の冷却器の上方に位置し、走行風の通り道となる上部空洞、及び、前記複数の冷却器の下方に位置し、走行風の通り道となる下部空洞、の少なくとも１つと、前記複数の冷却器の側方に位置し、走行風の通り道となる側部空洞と、が設けられ、
前記通風口は、前記上部空洞及び前記下部空洞の車両進行方向に少なくとも１つと、前記側部空洞の車両進行方向とに配置されており、
前記受風板は、前記上部空洞及び前記下部空洞の少なくとも１つと、前記側部空洞と、に配置され、
前記側部空洞に配置された前記受風板は、車両進行方向に対して傾斜しており、前記側部空洞に走行風が流れ込んできたときに、流れ込んできた走行風を前記上部空洞又は前記下部空洞へ流し、
前記上部空洞又は前記下部空洞に配置された前記受風板は、前記上部空洞又は前記下部空洞に流れ込んできた走行風を、前記複数の冷却器の上方又は下方から前記複数の冷却器の内部へ向けて流す、
車両用の電力変換装置。
【請求項２】
電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置であって、
車両進行方向に沿って並べて配置され、前記半導体を冷却する複数の冷却器と、
前記複数の冷却器が内部に設置され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバーと、
前記冷却器カバーの内部に設置された受風板と、を備え、
前記冷却器カバーの内部に、前記複数の冷却器の上方に位置し、走行風の通り道となる上部空洞、及び、前記複数の冷却器の下方に位置し、走行風の通り道となる下部空洞、の少なくとも１つと、前記複数の冷却器の側方に位置し、走行風の通り道となる側部空洞と、が設けられ、
前記通風口は、前記空洞の車両進行方向に少なくとも配置されており、
前記受風板は、前記上部空洞及び前記下部空洞の少なくとも１つと前記側部空洞とに亘って連なって設置され、前記通風口から前記上部空洞、前記下部空洞及び前記側部空洞の少なくとも１つに流れ込んできた走行風の流れを、前記複数の冷却器のある方向へ変更する、
車両用の電力変換装置。
【請求項３】
電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置であって、
車両進行方向に沿って並べて配置され、前記半導体を冷却する複数の冷却器と、
前記複数の冷却器が内部に設定され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバーと、
前記冷却器カバーの内部に設置された受風板と、を備え、
前記冷却器カバーの内部には、前記複数の冷却器の下方に位置し、走行風の通り道となる下部空洞が設けられ、
前記通風口は、前記冷却器の車両進行方向、及び、前記下部空洞の車両進行方向に配置され、
前記受風板は、前記通風口から前記下部空洞に流れ込んできた走行風を、前記複数の冷却器の下方から少なくとも車両進行方向先頭の前記冷却器の内部へ向けて流す、
車両用の電力変換装置。
【請求項４】
電力を変換する半導体を備えた車両用の電力変換装置であって、
車両進行方向に沿って並べて配置され、前記半導体を冷却する複数の冷却器と、
前記複数の冷却器が内部に設定され、走行風の吸気口及び排気口となる通風口が設けられた冷却器カバーと、
前記冷却器カバーの内部に設置された受風板と、を備え、
前記冷却器カバーの内部には、前記複数の冷却器の側方に位置し、走行風の通り道となる側部空洞が設けられ、
前記通風口は、前記側部空洞の車両進行方向に少なくとも配置され、
前記複数の冷却器は、側方に向けて複数の棒状の放熱フィンが設けられており、
前記受風板は、前記側部空洞に車両進行方向に平面を向けた状態で設置され、前記通風口から前記側部空洞に流れ込んできた走行風を、前記複数の冷却器の側方から前記複数の冷却器の内部へ向けて流す、
車両用の電力変換装置。
【請求項５】
前記複数の冷却器は、ヒートパイプと、平面を側方に向けて平行に並べられた状態で前記ヒートパイプに固定された平板状の複数の放熱フィンとから構成されている、
請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項６】
前記複数の冷却器は、側方に向けて林立する複数の棒状の放熱フィンが設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項７】
前記上部空洞及び前記下部空洞の少なくとも１つに設置された前記受風板は、側方側の端部が前記冷却器の側方側の端部よりも側方に位置するように設けられている、請求項１又は２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項８】
前記上部空洞及び前記下部空洞の少なくとも１つは、側方側の端部が前記側部空洞の側方側の端部と揃うように設けられている、請求項１又は２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項９】
前記上部空洞又は前記下部空洞の少なくとも１つに設置された前記受風板は、側方側の端部が前記側部空洞に設置された前記受風板の側方側の端部と揃うように設けられている、
請求項１又は２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１０】
前記通風口は、前記上部空洞及び前記下部空洞の車両進行方向に少なくとも１つと、前記側部空洞の車両進行方向とに配置されており、
前記上部空洞、前記下部空洞、又は前記側部空洞に設置された前記受風板は、前記複数の冷却器のうちの最後段にある冷却器の上部、下部、又は側部に設置されている、
請求項１又は２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１１】
前記通風口は、前記下部空洞の車両進行方向に少なくとも配置されており、
前記受風板は、前記複数の冷却器のうちの最後段にある冷却器の下部に位置する前記下部空洞に設置されている、
請求項３に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１２】
前記受風板は、前記下部空洞に車両進行方向に平面を向けた状態で設置されている、請求項３に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１３】
前記受風板は、前記複数の冷却器のうちの最後段にある冷却器の側部に位置する前記側部空洞に配置されている、請求項４に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１４】
前記通風口は、前記上部空洞と前記下部空洞の車両進行方向に少なくとも１つと、前記側部空洞の車両進行方向とに加えて、前記複数の冷却器の車両進行方向にも配置されており、
前記複数の冷却器は、それぞれ、車両進行方向からも走行風が内部へ進入可能な形状をしている、
請求項１０に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１５】
前記通風口は、前記下部空洞の車両進行方向に加えて、前記複数の冷却器の車両進行方向にも配置されており、
前記複数の冷却器は、それぞれ、車両進行方向からも走行風が内部へ進入可能な形状をしている、
請求項１１に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１６】
前記冷却器カバーの内部には、前記上部空洞と前記下部空洞と前記側部空洞とが設けられ、
前記受風板は、前記上部空洞と前記下部空洞と前記側部空洞とにそれぞれ設置され、
前記側部空洞の車両進行方向とその反対方向にはそれぞれ前記通風口が配置され、
前記側部空洞に設置された前記受風板は、車両進行方向にある前記通風口とその反対方向にある前記通風口の一方の通風口から前記側部空洞に走行風が流れ込んできた場合には、前記上部空洞と前記下部空洞の一方の空洞に走行風を流し、他方の通風口から前記側部空洞に走行風が流れ込んできた場合には、他方の空洞に走行風を流し、
前記上部空洞と前記下部空洞に設置された前記受風板は、それぞれ、前記側部空洞から流れ込んできた走行風を、前記複数の冷却器の上方又は下方から前記複数の冷却器の内部へ向けて流す、
請求項１又は２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１７】
前記冷却器カバーの内部には、前記複数の冷却器と前記側部空洞とを仕切る仕切板が設置されており、
前記仕切板は、平面を側方に向けた状態で設置されている、
請求項１又は２に記載の車両用の電力変換装置。
【請求項１８】
前記側部空洞に設置された前記受風板は、端辺の１つが前記仕切板の平面に接した状態で設置されている、請求項１７に記載の車両用の電力変換装置。
【国際調査報告】
2014203374.tif 000027
2014203374.tif 000028
2014203374.tif 000029
2014203374.tif 000030