(57)【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、第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、前記受風部に対して前記第２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】
前記鍔部には、前記鍔部を前記第１方向に貫通する通風孔が形成されている、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記鍔部は、前記導風ガイドの前記第２端部に回動可能に連結されている、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記半導体素子を収容するとともに、前記受風部を前記第２方向の外側に突出させた状態で支持する筐体を備え、
前記筐体には、前記導風ガイド及び前記鍔部のうち、少なくとも一方を支持する支持部が設けられている、
請求項１から請求項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から請求項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。そのため、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。
【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、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る。導風ガイドは、車両の走行想定方向を第１方向とし、第１方向に直交する方向を第２方向としたとき、受風部に対して第２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。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。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】第１の実施形態における鉄道車両の概略側面図。
【図２】第１の実施形態における電力変換装置の分解斜視図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する概略断面図。
【図４】走行風の冷却器入風速（ｍ／ｓ）と、冷却器入風速に対する排風率（％）と、の関係を示すグラフ。
【図５】導風ガイド寸法（ｍｍ）と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフ。
【図６】鍔部寸法（ｍｍ）と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフ。
【図７】第２の実施形態における電力変換装置の概略斜視図。
【図８】第３の実施形態における電力変換装置の概略斜視図。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に相当する概略断面図。
【図１０】第４の実施形態における電力変換装置の概略斜視図。
【図１１】第５の実施形態における電力変換装置の分解斜視図。
【図１２】第６の実施形態における電力変換装置の分解斜視図。
【図１３】第７の実施形態における電力変換装置の斜視図。
【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。
（第１の実施形態）
図１は鉄道車両１の概略側面図である。
図１に示すように、本実施形態の鉄道車両１は、車体２と、台車３と、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。
【００１０】
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。
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。
【００１１】
図２は電力変換装置４の分解斜視図である。
図２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。
【００１２】
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。電力変換装置４は、各取付片２６を介して車体２の床下に連結されている。
【００１３】
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。
【００１４】
図３は図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に相当する断面図である。
図３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。
【００１５】
図２に示すように、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（支持部）３２と、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。図３に示すように、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。
【００１６】
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は、上述した半導体素子２１が搭載されている。本実施形態では、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。
【００１７】
図２に示すように、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、走行風が通過する流通路Ｒが形成される。流通路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。
【００１８】
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、頂壁部５１と、一対の横側壁部５２と、一対の縦側壁部５３と、を有している。
【００１９】
頂壁部５１は、受風部４２に対してＹ方向の外側に配置されている。
横側壁部５２は、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ている。
縦側壁部５３は、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。
【００２０】
各壁部５１〜５３には、カバー３２の内外を連通する複数の連通孔５４が形成されている。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を通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。図２の例において、カバー３２のうち、少なくとも各壁部５１〜５３の間の稜線部分には、連通孔５４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。
【００２１】
図３に示すように、ディフューザ３３は、カバー３２内においてＸ方向（第１方向）の両側に配置されている。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。各ディフューザ３３、カバー３２の縦側壁部５３にそれぞれ接続されている。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。
【００２２】
各ディフューザ３３は、導風ガイド６１と、鍔部６２と、を有している。
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。なお、導風ガイド６１は、Ｙ方向における受風部４２との間の距離がＸ方向の全域に亘って一定に形成されていても構わない。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
次に、本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。
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。
【００２６】
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）。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の外表面上や流通路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。
【００２７】
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。そのため、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。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、流通路Ｒ内を通過する走行風の流量が増大する。
【００２８】
このように、本実施形態では、ディフューザ３３が導風ガイド６１及び鍔部６２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、特に受風部４２（通風路Ｒ）内の後側を通過する走行風の流量を増加させることができる。その結果、流通路Ｒに対して効率的に走行風を供給でき、流通路Ｒの全体に亘って走行風を行き渡らせることができる。よって、受風部４２全体の冷却性能を向上させることができる。
【００２９】
特に、本実施形態では、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。
【００３０】
本実施形態では、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。
【００３１】
そして、本実施形態の鉄道車両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。
【００３２】
ここで、ディフューザ３３による走行風の引き込み効果を検証するシミュレーション結果について説明する。本シミュレーションでは、上述したディフューザ３３を有する電力変換装置４（以下、単に実施例という。）と、ディフューザ３３を有さない電力変換装置４（以下、単に比較例という。）と、のそれぞれにおいて、冷却器２３での排風率を測定した。なお、排風率とは、冷却器２３内に前側から流入する走行風の流量に対する冷却器２３の後側から排出される走行風の流量の割合である。
【００３３】
図４は、冷却器２３内に前側から流入する際の走行風の流速である冷却器入風速（ｍ／ｓ）と、冷却器入風速に対する排風率（％）と、の関係を示すグラフである。
図４に示すように、実施例は、比較例に比べて何れの流速においても排風率が高くなっていることが分かる。これは、上述したようにカバー３２内を流通する走行風が後側のディフューザ３３に対して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、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内に引き戻されたためであると考えられる。
【００３４】
次に、後側の導風ガイド６１におけるＸ方向の長さと、冷却性能と、の関係について検証するシミュレーション結果について説明する。導風ガイド６１におけるＸ方向の長さ以外の寸法は、以下の通りである。
・導風ガイド６１のＸ方向に対する傾斜角度：１０°
・鍔部６２におけるＹ方向の長さ：２５ｍｍ
・受風部４２におけるＸ方向の長さ：７００ｍｍ
・受風部４２におけるＹ方向の長さ：１３５ｍｍ
・カバー３２におけるＸ方向の長さ：７１５ｍｍ
・カバー３２におけるＹ方向における長さ：２３０ｍｍ
【００３５】
図５は、導風ガイド寸法（Ｘ方向の長さ（ｍｍ））と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフである。なお、熱抵抗比率とは、導風ガイド寸法が１５０ｍｍのときの受風部４２の熱抵抗（ｋ／Ｗ）を「１」とした場合における各導風ガイド寸法での受風部４２の熱抵抗の割合である。
図５に示すように、導風ガイド寸法が長くなるに従い熱抵抗比率が小さくなっていることが分かる。これは、導風ガイド寸法を長くすることで、フィン４３のうち導風ガイド６１によって覆われる領域が増え、ディフューザ３３の内側から走行風が逃げるのを抑制できたためであると考えられる。このように、フィン４３のうち導風ガイド６１によって覆われる領域が増えるほど圧力損失が大きくなり、通風路Ｒ内に流入する走行風の流量は少なくなるものの、通風路Ｒの後方まで走行風が流れる効果により、熱抵抗比率が小さくなっている。
【００３６】
続いて、後側の鍔部６２におけるＹ方向の長さと、冷却性能と、の関係について検証するシミュレーション結果について説明する。本シミュレーションでは、導風ガイド６１のＸ方向の長さを３６０ｍｍに設定した。その他、鍔部６２におけるＹ方向の長さ以外の寸法は、上述した通りである。
【００３７】
図６は、鍔部寸法（Ｙ方向の長さ（ｍｍ））と、熱抵抗比率と、の関係を示すグラフである。なお、熱抵抗比率とは、鍔部寸法が０ｍｍのときの受風部４２の熱抵抗（ｋ／Ｗ）を「１」とした場合における各鍔部寸法での熱抵抗の割合である。
図６に示すように、鍔部寸法が１０ｍｍ以下の範囲では、鍔部寸法が長くなるに従い熱抵抗比率が小さくなっていることが分かる。これは、鍔部寸法を長くすることで、鍔部６２に対して後方に形成される低圧領域Ｑを確保でき、ディフューザ３３の内側を流通する走行風の流量を増加できたためであると考える。
【００３８】
一方、鍔部寸法が１０ｍｍより大きい範囲では、鍔部寸法の変化による熱抵抗率の大きな変動は見られなかった。これは、鍔部寸法をＹ方向の外側に向けて拡大させたとしても、ディフューザ３３の内側を流通する走行風の流量の増加には限界があるということも原因として考えられる。
【００３９】
（第２の実施形態）
図７は、第２の実施形態における電力変換装置１００の概略斜視図である。第２の実施形態では、鍔部１０２に通風孔１０３を形成する点で上述した第１の実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。また、図７ではカバー３２内の構造を見易くするため、カバー３２を鎖線で示している。
図７に示す電力変換装置１００において、ディフューザ１０１の鍔部１０２には、鍔部１０２をＸ方向に貫通する通風孔１０３が形成されている。通風孔１０３は、Ｙ方向及びＺ方向に間隔をあけて複数形成されている。通風孔１０３は、カバー３２の連通孔５４（図２参照）よりも開口面積が小さく形成されている。
【００４０】
本実施形態によれば、鍔部１０２に通風孔１０３を形成することで、走行風の一部が通風孔１０３を通して流通することになるので、鍔部１０２に作用する抗力を抑えることができる。これにより、鍔部１０２における強度設計の自由度を向上させることができる。
【００４１】
（第３の実施形態）
図８は、第３の実施形態における電力変換装置２００の概略斜視図である。第３の実施形態では、鍔部２０２が導風ガイド６１に対して回動する点で上述した各実施形態と相違している。なお、以下の説明では、上述した各実施形態と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。なお、図８では、カバー３２内の構造を見易くするために、カバー３２を鎖線で示している。
図８に示す電力変換装置２００において、ディフューザ２０１の鍔部２０２は、ヒンジ部２０３を介して導風ガイド６１に回動可能に連結されている。ヒンジ部２０３は、Ｚ方向に延びる図示しないヒンジ軸周りに鍔部２０２を回動させる。
【００４２】
図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に相当する概略断面図である。
鍔部２０２は、立設位置と、傾倒位置と、の間を回動する。鍔部２０２は、立設位置において、カバー３２の縦側壁部５３に沿ってＹ方向に延びている。鍔部２０２は、傾倒位置において、Ｘ方向に沿って延び、導風ガイド６１にＹ方向で重ね合わされる。なお、鍔部２０２は、図示しないアクチュエータ等によって立設位置と傾倒位置との間を回動させることが好ましい。
【００４３】
このような構成において、鉄道車両１を走行させる場合には、前側に位置する鍔部２０２を傾倒位置に回動させる。一方、後側に位置する鍔部２０２を立設位置に回動させる。これにより、前側に位置する鍔部２０２によってカバー３２内への走行風の流入が妨げられるのを抑制した上で、後側に位置する鍔部２０２によってディフューザ２０１の内側を通過する走行風の流量を増加させることができる。その結果、カバー３２内においてＸ方向に流れる走行風の流量を増加させることができ、受風部４２に対してより効果的に走行風を供給することができる。
【００４４】
（第４の実施形態）
図１０は、第４の実施形態における電力変換装置の概略斜視図である。第４の実施形態では、ディフューザ３０１が受風部４２の周囲を取り囲んでいる点で、上述した実施形態と相違している。なお、図１０では、カバー３１０内の構造を見易くするために、カバー３１０を鎖線で示している。
図１０に示す電力変換装置３００において、ディフューザ３０１の導風ガイド３０２は、半円筒状に形成されている。導風ガイド３０２は、Ｘ方向から見た正面視で受風部４２の周囲を取り囲んでいる。導風ガイド３０２は、Ｘ方向の外側に向かうに従い流路断面積が漸次拡大している。なお、導風ガイド３０２は、受風部４２の周囲を取り囲む形状であれば、角筒状等であっても構わない。
【００４５】
鍔部３０３は、導風ガイド３０２のＸ方向の外側端部から径方向の外側に向けて張り出している。なお、本実施形態のカバー３１０は、各ディフューザ３０１をＹ方向の外側及びＸ方向の外側から覆っている。カバー３１０は、図示しない連通孔を通して内外が連通している。
【００４６】
この構成によれば、鉄道車両１の走行時において、受風部４２の周囲を流れる走行風を後側のディフューザ３０１内に取り込むことができるので、受風部４２に対してより効果的に走行風を供給できる。
【００４７】
（第５の実施形態）
図１１は、第５の実施形態における電力変換装置５００の分解斜視図である。本実施形態では、ヒートパイプ式のヒートシンク５１０を採用した点で、上述した実施形態と相違している。
図１１に示す電力変換装置５００において、ヒートシンク５１０の受風部５１１は、ヒートパイプ５１２と、フィン５１３と、を備えている。
【００４８】
ヒートパイプ５１２は、Ｙ方向に沿って延びる中空の棒状に形成されている。ヒートパイプ５１２は、Ｙ方向の内側端部が受熱ブロック４１（図３参照）内に埋設されている。ヒートパイプ５１２のＹ方向の外側端部は、受熱ブロック４１からＹ方向の外側に向けて突出している。ヒートパイプ５１２内には冷媒が封入されている。ヒートパイプ５１２は、Ｘ方向及びＺ方向に間隔をあけて複数設けられている。なお、各ヒートパイプ５１２は、Ｙ方向の内側からＹ方向の外側に向かうに従い＋Ｚ方向に傾斜していることが好ましい。
【００４９】
フィン５１３は、Ｙ方向を厚さ方向とする薄板状に形成されている。フィン５１３は、受熱ブロック４１に対してＹ方向の外側において、Ｙ方向に間隔をあけて複数積層されている。各フィン５１３には、上述したヒートパイプ５１２がＹ方向に貫通している。なお、Ｙ方向で隣り合うフィン同士の間には、走行風が流通する流通路Ｒが形成される。
【００５０】
この構成によれば、半導体素子２１で発生した熱が受熱ブロック４１に伝達されると、その熱によってヒートパイプ５１２内の冷媒が加熱される。加熱された冷媒のうち、気相となった冷媒はヒートパイプ５１２内におけるＹ方向の外側端部（受熱ブロック４１から突出した部分）に流通する。そして、気相の冷媒は、ヒートパイプ５１２内におけるＹ方向の外側端部でヒートパイプ５１２及びフィン５１３を介して走行風と熱交換されることで凝縮する。これにより、半導体素子２１で発生した熱を、冷媒、ヒートパイプ５１２及びフィン５１３を介して放熱することができる。なお、ヒートパイプ５１２内におけるＹ方向の外側端部で凝縮した冷媒は、液相となって再びヒートパイプ５１２内におけるＹ方向の内側端部に戻る。
【００５１】
本実施形態によれば、ヒートパイプ式のヒートシンク５１０においても、上述した各実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００５２】
（第６の実施形態）
図１２は、第６の実施形態における電力変換装置６００の斜視図である。本実施形態では、ディフューザ３３を支持する支持部６３２の構成が上述した実施形態と相違している。
図１２に示す電力変換装置６００において、支持部６３２はＹ方向の外側から見た平面視で枠状に形成されている。支持部６３２は、受風部４２の周囲（Ｘ方向の両側及びＺ方向の両側）を取り囲んでいる。
【００５３】
支持部６３２は、一対の横側壁部６５２と、一対の縦側壁部６５３と、を有している。
横側壁部６５２は、ディフューザ３３に対してＺ方向の両側にそれぞれ設けられている。横側壁部６５２におけるＹ方向の内側端部は、筐体２２における側壁部２７に接続されている。
縦側壁部６５３は、ディフューザ３３に対してＸ方向の外側にそれぞれ設けられている。各縦側壁部６５３は、各横側壁部６５２におけるＸ方向の一端部同士及び他端部同士をそれぞれ接続している。縦側壁部６５３におけるＹ方向の内側端部は、筐体２２における側壁部２７に接続されている。なお、各側壁部６５２，６５３には、支持部６３２の内外を連通させる連通孔５４が形成されている。
【００５４】
上述した各ディフューザ３３は、導風ガイド６１及び鍔部６２の少なくとも一方が支持部６３２に接続されている。本実施形態において、ディフューザ３３（鍔部６２及び導風ガイド６１）におけるＺ方向の両端部が横側壁部６５２に接続されている。また、鍔部６２におけるＸ方向の外側端面が縦側壁部６５３に接続されている。したがって、Ｙ方向の外側から見た平面視で、ディフューザ３３は、支持部６３２におけるＹ方向の外側開口部の一部を閉塞している。
【００５５】
本実施形態では、支持部６３２がＹ方向の外側に向けて開口しているため、受風部４２におけるＹ方向の外側をカバー（図２における頂壁部５１）により覆う構成に比べて支持部６３２の低コスト化を図ることができる。
また、受風部４２周辺での圧力上昇を抑制し、受熱部４２に走行風を効果的に供給できる。
【００５６】
（第７の実施形態）
図１３は、第７の実施形態における電力変換装置７００の斜視図である。本実施形態では、ディフューザ３３がＺ方向の両端部で支持部７３２に支持されている点で上述した実施形態と相違している。
図１３に示す電力変換装置７００において、支持部７３２は、受風部４２に対してＺ方向の両側に配置されている。各支持部７３２は、筐体２２の側壁部２７からＹ方向の外側に向けて延在している。
【００５７】
各支持部７３２におけるＹ方向の外側端部には、導風ガイド６１におけるＺ方向の両端部がそれぞれ接続されている。すなわち、ディフューザ３３は、Ｚ方向で対向する支持部７３２間に架け渡されている。したがって、受風部４２に対して少なくともＸ方向の両側は、外部に露出している。なお、支持部７３２は、導風ガイド６１及び鍔部６２のうち、少なくとも一方に接続されていれば構わない。
【００５８】
この構成によれば、受風部４２に対して少なくともＸ方向の両側が外部に露出しているため、受風部４２の周囲をカバーで取り囲む構成に比べて低コスト化を図ることができる。
また、受熱部４２周辺での圧力上昇を抑制し、受風部４２に走行風を効果的に供給できる。
【００５９】
なお、上述した実施形態において、支持部７３２が各ディフューザ３３におけるＺ方向の一端部同士及び他端部同士をそれぞれ別々に支持する構成について説明したが、これに限られない。すなわち、支持部７３２は、各ディフューザ３３におけるＺ方向の一端部同士及び他端部同士をそれぞれまとめて支持する構成でも構わない。また、支持部は、ディフューザ３３を支持する構成であれば、受風部４２に対してＸ方向の両側に配置されていても構わない。
【００６０】
上述した第１の実施形態では、導風ガイド６１が受風部４２に対してＹ方向の外側に配置された構成について説明したが、これに限らず、受風部４２に対してＺ方向（第２方向）の両側に配置されていても構わない。
上述した実施形態では、受風部４２に対してＸ方向の両側にディフューザが配置された構成について説明したが、これに限らず、受風部４２に対して少なくとも走行想定方向の後側に配置されていれば構わない。
上述した実施形態では、本実施形態の電力変換装置４を鉄道車両１に搭載した場合について説明したが、これに限らず、種々の車両に搭載することが可能である。
【００６１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、受風部に対してＹ方向の外側に配置されてＸ方向に延びる導風ガイドと、導風ガイドのＸ方向の外側端部からＹ方向の外側に向けて延びる鍔部と、を備えているため、走行風が鍔部に対して後方に形成された低圧領域に向けて引き込まれることで、導風ガイドの内側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、カバー内を流通する走行風が受風部（通風路）から逃げようとする走行風を通風路内に引き戻すことができ、特に受風部（通風路）内の後側を通過する走行風の流量を増加させることができる。その結果、流通路に対して効率的に走行風を供給でき、流通路の全体に亘って走行風を行き渡らせることができる。よって、受風部全体の冷却性能を向上させることができる。
【００６２】
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】
【００６３】
１…鉄道車両、４，１００，２００，３００，５００…電力変換装置、２１…半導体素子、３２…カバー（支持部）、４２，５１１…受風部、６１…導風ガイド、６２，１０２，２０２，３０３…鍔部、６３２，７３２…支持部
【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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