(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両用電力変換装置を構成するコンバータ部とインバータ部とからなるパワーユニット回路部品を受熱板の一方の面に配置して密閉部に収納するとともに、受熱板の他方の面には放熱フィンを配置し、密閉部に設けた開口部を覆う開閉可能な側カウルを有し、前記パワーユニットを開口部から出し入れ可能にした鉄道車両用電力変換装置において、
前記受熱板の出し入れ方向の左右両端面と奥端面にそれぞれパッキンを設置し、これらパッキンは前記受熱板の出し入れ方向の左右両側板と奥部のそれぞれの仕切り板の上面に接触し、前記開口部の左右両辺および上辺をシールするパッキンを設置し、前記左右両仕切り板には箱側パッキンを設置し、前記側カウルには左右方向に側カウルパッキンを設置するとともにこの側カウルパッキンを取り付けるパッキン枠に前記箱側パッキンを押さえる側カウルパッキン受けを設置し、前記受熱板端部には前記側カウルパッキンを押さえるパッキン押えを設置したことを特徴とする鉄道車両用電力変換装置の防水構造。
【請求項２】
前記側カウルを閉めることにより、まず、前記側カウルパッキンに前記パッキン押えが接触し、次いで、前記箱側パッキンに側カウルパッキン受けが接触する構成とすることを特徴とする請求項１に記載の鉄道車両用電力変換装置の防水構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鉄道車両の床下に設置される鉄道車両用電力変換装置の防水構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の鉄道車両用電力変換装置は、それを構成するコンバータ回路およびインバータ回路を１つのパワーユニットとして纏める方向にある。図５は、例えば最近の交流電車システムを示す電気回路図である。ここには、主変圧器ＭＴｒの単相２次電圧を交流／直流コンバータＡＣ／ＤＣにより直流電圧に変換し、その直流電圧を直流／交流コンバータＤＣ／ＡＣ、例えばＶＶＶＦインバータにより３相交流電圧に変換し、電車の駆動電動機（誘導機：ＩＭ）に可変電圧可変周波数の電力を供給するＣＩ（コンバータ・インバータ）システムが採用されている。
【０００３】
ＡＣ／ＤＣコンバータやＶＶＶＦインバータには、高圧大電力変換回路である３レベル変換回路が用いられる。また、コンバータやインバータに使用される回路部品は、ダイオードと一体となってモジュール化されたＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）モジュールと、ゲートユニットおよびフィルタコンデンサなどがそれぞれ１つのパワーユニットとして構成される。
【０００４】
パワーユニットが収納された状態において、車両側面側の開閉扉（以下、側カウルとも言う）を閉めたときには、図６に斜線を施して示す密閉部としての機器室と、通気部または開放部（放熱フィン８）間には完全に防水が確保される一方、側カウル３を開けたときには車両側面よりゲートユニット７の点検ができ、さらにパワーユニット３１の固定ボルトを外すことにより、パワーユニット３１を車両側面より脱着が可能な構造であることが要求される。
なお、側カウルと機器室との間にパッキンを挿入して防水，防塵構造とすることは、例えば特許文献１に示されている。
【０００５】
図６に、防水，防塵構造の従来例を示す。図７は図６のＤ方向から見た側面図である。
図６で側カウル３を閉めた状態では、側カウル３および電力変換装置２に設置されるパッキン１４１により、水などの浸入経路１０１は遮断される。図７に示す左端面パッキン１４３は受熱板６の左端面に設置され、同様に右端面パッキン１４２は受熱板６の右端面に設置され、車両または車体１の側面より見て左側板１０に設けられた仕切り板９、および右側板１１に設けられた仕切り板９の上面と接触することにより、水などの浸入経路１０２が遮断される。
【０００６】
奥端面パッキン１４４は受熱板６の奥端面に設置され、車両側面より見て奥部に設けられた仕切り板９の上面と接触することにより、水などの浸入経路１０３が遮断される。また、パワーユニットは車両側面より脱着可能な構造とすることから、パワーユニットのラッチ受けフレーム１２と装置の仕切り板９との間には隙間１３（ａ）が開いており、この隙間に防水シールを施工することで水などの浸入経路１０４が遮断される。なお、ラッチ受けフレーム１２にはラッチ受け４１が形成されている（図６参照）。
以上により、機器室の防水，防塵性が確保される。
【０００７】
図８に、防水，防塵構造の別の従来例を示す。図９は図８のＥ方向から見た側面図である。
受熱板６の上面にパワーユニット回路部品５を密閉収納できるパワーユニット密閉カバー３４を設置し、この密閉カバー３４には側カウル３を開けたときに、ゲートユニット７の点検ができるように、車両側面に開口部３６を設けてある。側カウル３にはこの開口部３６とほぼ同一の大きさのダクト３５を設け、ダクト３５の先端にはパッキン１４６を設けてある。これにより、側カウル３を閉めるとパッキン１４６と密閉カバー３４の開口部端面が接触することで、水などの浸入経路１０１が遮断される。
【０００８】
また、パワーユニット密閉カバー３４と受熱板６の接触面の全面にわたってパッキン１４５が設けてあることにより、水などの浸入経路１０２，１０３および１０４が遮断される。パワーユニット密閉カバー３４には、パワーユニット回路部品５と電力変換装置の回路部品とを機器室内で接続するために、車両中央側にも開口部３７を設けてある。電力変換装置にはこの開口部３７とほぼ同一の大きさの開口部を設けてあり、開口部の先端にはパッキン１４７を設けてあり、パワーユニットを電力変換装置に収納するとパッキン１４７が密閉カバー３４に接触することにより、水などの浸入経路１０５が遮断される。
以上により、機器室の防水，防塵性が確保される。
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−１８９１５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図６の電力変換装置では、装置の仕切り板とパワーユニットとの隙間に水や塵埃の浸入防止のためにシ−ルを施工するため、シール作業不良による水などの浸入やパワーユニットの交換作業時間が増加するという問題がある。
図８の電力変換装置では、パワーユニットに密閉カバーを設ける必要があり、その分だけ質量が大きくなる。また側カウルにもパッキン付きダクトを設けるため、その分質量が大きくなる、素子やフィルタコンデンサの点検や交換時には密閉カバーを取り外す必要があるため、点検や交換のための作業時間が増加するなどの問題がある
【００１１】
したがって、この発明の課題は、１）パワーユニットの脱着時にパワーユニットと装置の間に防水用のシール施工を行なわなくても機器室の防水，防塵性を確保すること、２）パワーユニットに密閉カバーを設けず、また側カウルにダクトを設けずに電力変換装置の構造を簡単にし、パワーユニットや電力変換装置の小型，軽量化を実現すること、３）パワーユニットの素子やフィルタコンデンサやゲート回路の点検または交換の作業時間を低減すること、にある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決するため、請求項１の発明では、鉄道車両用電力変換装置を構成するコンバータ部とインバータ部とからなるパワーユニット回路部品を受熱板の一方の面に配置して密閉部に収納するとともに、受熱板の他方の面には放熱フィンを配置し、密閉部に設けた開口部を覆う開閉可能な側カウルを有し、前記パワーユニットを開口部から出し入れ可能にした鉄道車両用電力変換装置において、
前記受熱板の出し入れ方向の左右両端面と奥端面にそれぞれパッキンを設置し、これらパッキンは前記受熱板の出し入れ方向の左右両側板と奥部のそれぞれの仕切り板の上面に接触し、前記開口部の左右両辺および上辺をシールするパッキンを設置し、前記左右両仕切り板には箱側パッキンを設置し、前記側カウルには左右方向に側カウルパッキンを設置するとともにこの側カウルパッキンを取り付けるパッキン枠に前記箱側パッキンを押さえる側カウルパッキン受けを設置し、前記受熱板端部には前記側カウルパッキンを押さえるパッキン押えを設置したことを特徴とする。
この請求項１の発明においては、前記側カウルを閉めることにより、まず、前記側カウルパッキンに前記パッキン押えが接触し、次いで、前記箱側パッキンに側カウルパッキン受けが接触する構成とすることができる（請求項２の発明）。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、
１）パワーユニットの脱着時に、パワーユニットと装置との間に防水用のシール施工を行なわなくても機器室の防水，防塵性を確保できる。
２）パワーユニットに密閉カバーや側カウルのダクトを要することなく電力変換装置の構造が簡単にでき、パワーユニットや電力変換装置の小型，軽量化を実現できる。
３）パワーユニットの素子やフィルタコンデンサやゲート回路の点検または交換の作業時間を低減できる。
などの利点が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１はこの発明の実施の形態を示す部分断面図である。これは、車体中心線の左半分の構成を示すが、右半分が左半分と同様に構成される場合と、異なった構造にされる場合とがある。図２は図１をＡ方向から見た側面図、図３は図１のＢ−Ｂ断面図、図４は図１のＣ部拡大図である。
電力変換装置２は、車体１の側面側に方形の開口部２ａが設けられており、この開口部２ａを開閉可能な側カウル３で覆うことにより、密閉部となる機器室を形成している。側カウル３は図１に示すように上部にヒンジ７０を持ち、車両または車体１の側面方向にヒンジ７０を軸に開閉できるが、ロック金具（以下、ラッチ４とも言う）により完全に閉めた状態では、パワーユニット回路部品５が収納される機器室に、外部から水や塵埃の浸入を防止するように設計されている。
【００１５】
受熱板６の一方の面（図１では上面）には、ゲートユニット７、半導体素子，フィルタコンデンサ等のパワーユニット回路部品５が装着され、他方の面（図１では下面）には、放熱フィン８が取り付けられている。パワーユニット３１は、受熱板６とともに車両側面方向３２（黒太矢印）へ脱着可能に構成されている。仕切り板９は、車両側面より見て左側板１０と右側板１１（図２参照）および奥部に設けられ、それぞれの側板に溶接され、シール等で水密化されている。仕切り板９上に受熱板６が後述のパッキン１４２，１４３，１４４を介して載置され、ボルト締めされることによりパワーユニット３１が固定される。
【００１６】
防水，防塵（単に防水ともいう）構造について説明する。
水や塵埃が機器室に浸入する経路として、第１は電力変換装置２の車両側面の開口部２ａと側カウル３の隙間であり、これを浸入経路１０１とする。次に、受熱板６の左端面および右端面と仕切り板９の隙間、これを浸入経路１０２とし、受熱板６の奥端面と仕切り板９の隙間、これを浸入経路１０３とする。また、パワーユニットは車両側面から脱着可能に構成されていることから、ラッチ受けフレーム１２と装置の仕切り板９の間には図２に示すように隙間１３（ａ）が開いており、これを浸入経路１０４，１０５とする。
【００１７】
次に、水や塵埃（水など）の遮断方法を説明する。
側カウル３を閉めた状態では、電力変換装置２の開口部２ａと側カウル３との隙間は、その上辺が側カウル３あるいは電力変換装置２に設置されるパッキン１４１ａ（図１参照）により遮断され、その左右両辺が側カウル３あるいは電力変換装置２に設置されるパッキン１４１ｂ（図２参照）により遮断され、浸入経路１０１は遮断される。右端面パッキン１４２は受熱板６の右端下面に設置され（図３参照）、同様に左端面パッキン１４３は受熱板６の左端下面に設置され、これらパッキンは車両側面より見て右側板１１に設けられた仕切り板９、および左側板１０に設けられた仕切り板９の上面と接触することにより、浸入経路１０２が遮断される。なお、左端面パッキン１４３，左側板および仕切り板は右側と左右対称であるが、図示は省略されている。奥端面パッキン１４４は受熱板６の奥端下面に設置され（図１のパワーユニットの取り外し状態参照）、車両側面より見て奥部に設けられた仕切り板９の上面と接触することにより、浸入経路１０３が遮断される。
【００１８】
側カウル３には、車両側面より見て左右方向に側カウル３の全幅にわたってパッキン枠１９が形成され、パッキン枠１９内に側カウル３の全幅にわたって側カウルパッキン１７が嵌め込まれている（特に、図４参照）、パワーユニット３１には車両側面より見て左右方向に受熱板６の全幅にわたってパワーユニット側パッキン押え１８を設置している（図２，図４参照）。図４に示すようにパワーユニット側パッキン押え１８は、先端部が車両側面より見て手前側に向けて突出するように受熱板６に取り付けられている。側カウル３を閉めることにより、側カウルパッキン１７にパワーユニット側パッキン押え１８の先端部が接触して電力変換装置２の開口部２ａの下辺が遮断され、浸入経路１０４が遮断される。
【００１９】
また、側カウルパッキン１７を取り付けるパッキン枠１９には、下側に延びる側カウルパッキン受け１９ａをパッキン枠１９に一体に設け、電力変換装置２の仕切り板９には、左側板１０および右側板１１から箱側パッキン２０を設置している（図２，図４参照）。この箱側パッキン２０は、図２に示すように、その上部に位置するパワーユニット側方向にパッキン押え１８の左右両端の一部と箱側パッキン２０の一部とが左右方向に重なる位置に配置されている。側カウル３を閉めることにより、側カウルパッキン受け１９ａが箱側パッキン２０に接触し、車両側面より見て手前側の受熱板６と仕切り板９の隙間を遮断し、浸入経路１０５が遮断される。
すなわち、側カウル３を閉めることにより、まず側カウルパッキン１７にパワーユニット側パッキン押え１８が接触し、次いで、箱側パッキン２０に側カウルパッキン受け１９ａが接触し、浸入経路１０４および１０５が遮断される。
以上により、パワーユニットに密閉カバーを設けることなく、また、パワーユニットを電力変換装置に取り付ける際にもシール施工を必要とせずに、パワーユニットを固定することができ、側カウルを閉めるだけで機器室の防水，防塵性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態を示す部分断面図
【図２】図１のＡ方向から見た側面図
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図
【図４】図１のＣ部拡大図
【図５】交流電車システムを示す電気回路図
【図６】防水構造の従来例を示す部分断面図
【図７】図６のＤ方向から見た側面図
【図８】防水構造の別の従来例を示す部分断面図
【図９】図８のＥ方向から見た側面図
【符号の説明】
【００２１】
１…車体（車両）、２…電力変換装置、３…側カウル、４…ラッチ、４１…ラッチ受け、５…パワーユニット回路部品、６…受熱板、７…ゲートユニット、８…放熱フィン、９…仕切り板、１０…左側板、１１…右側板、１２…ラッチ受けフレーム、１３…隙間（ａ）、１４１…パッキン、１４２…右端面パッキン、１４３…左端面パッキン、１４４…奥端面パッキン、１７…側カウルパッキン、１８…パワーユニット側パッキン押え、１９…パッキン枠、１９ａ…側カウルパッキン受け、２０…箱側パッキン、３１…パワーユニット、３２…パワーユニット取り外し方向、７０…ヒンジ、１０１〜１０５…浸入経路。
【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】
0004715456.tif 000008
【図８】
0004715456.tif 000009
【図９】
0004715456.tif 000010