(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
受熱板の一方面に発熱部品が装着され、この受熱板の他方面に冷却フィンが取付けられた冷却器を備え、
前記冷却フィンは、冷却風が流れる方向に沿う面を有する長方形状の板状フィンであって、冷却風の流れと直交する方向に複数並行配置されており、
前記冷却器は、さらに、前記複数の冷却フィンの最外端に跨って取り付けられる第１の導風板を備え、
前記第１の導風板は、冷却風の流れと直交する略長方形状の面を備え、該面の少なくとも一部が、前記冷却フィンの最外端よりも外側に位置し、
前記第１の導風板は、前記冷却フィンの各々に嵌合する凹部をさらに備えている、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記第１の導風板は、断面がＩ字状に形成されるとともに、前記冷却フィンの各々に嵌合する前記凹部を、前記Ｉ字状の断面を有する前記第１の導風板の先端に備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項３】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
前記第１の導風板は、断面がＴ字頭部とＴ字脚部とからなるＴ字状に形成されるとともに、前記冷却フィンの各々に嵌合する前記凹部を前記Ｔ字脚部の先端に備えていることを特徴とする電力変換装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電力変換装置であって、
前記第１の導風板の前記Ｔ字頭部の前記冷却フィン側を面取りしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項５】
請求項３に記載の電力変換装置であって、
前記第１の導風板の前記Ｔ字頭部の両端を半円形状としたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項６】
請求項５に記載の電力変換装置であって、
前記第１の導風板の前記Ｔ字頭部を流線型にしたことを特徴とする電力変換装置。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、
前記第１の導風板の両端は、ろう付け又は溶接、若しくは、リベット又はネジ止めにより前記冷却フィンの最外端に固定されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項８】
請求項１に記載の電力変換装置であって、
冷却風の方向に沿って複数の前記冷却器が配置されており、
前記冷却器と冷却器との間に、冷却風の流れと直交する略長方形状の面を有する第２の導風板が備えられ、該第２の導風板の該面の少なくとも一部が、前記冷却フィンの最外端よりも外側に位置する、ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力変換装置であって、
前記第２の導風板は、前記略長方形状の面の断面がＩ字状に形成されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１０】
請求項８に記載の電力変換装置であって、
前記第２の導風板は、前記略長方形状の面の断面がＴ字状に形成されている、
ことを特徴とする電力変換装置。
【請求項１１】
鉄道車両の床下に取り付けられる請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、該電力変換装置は直方体形状の筐体内に収納され、該直方体形状の底面において、
前記冷却フィンが前記鉄道車両の下方に向かうように配置されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１２】
鉄道車両の床下に取り付けられる請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、該電力変換装置は直方体形状の筐体内に収納され、該直方体形状の底面において、
前記冷却フィンが前記鉄道車両の床面に向かうように配置されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１３】
鉄道車両の床下に取り付けられる請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の電力変換装置であって、該電力変換装置は直方体形状の筐体内に収納され、該直方体形状の側面において、
前記冷却フィンが前記鉄道車両の側方に向かうように配置されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の電力変換装置であって、
前記冷却フィンが前記鉄道車両の両側方に向かうように配置されることを特徴とする電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却フィン内部への冷却風量を確保することができる電力変換装置の冷却構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道車両に搭載される電力変換装置においては、小型軽量化および省メンテナンス化のために、半導体素子等で構成されるパワーユニットを冷却する冷却体の放熱フィンに車両の走行に伴って発生する走行風を当てて冷却する走行風冷却方式が採られている。
【０００３】
図１０は、下記特許文献１に記載された、電力変換装置の冷却器の構成例を示す図であり、冷却器１の保護カバー１９内に断面が山型の導風板２０を取り付けるとともに保護カバー１９の適所に孔を穿けて、保護カバー１９の孔から冷却風(曲線矢印参照)を取り入れるように構成している。すなわち、
横に並んだ複数個の冷却器１の内中央の冷却器１ｕは、その両端の隣り合う冷却器１よりも小さく（放熱フィンの高さが低く）、保護カバー１９の内側に設けられた断面が山型の導風板２０の凸部にあわせて、中央部分の冷却器１ｕの放熱フィン高さが他の部分の放熱フィン高さよりも低くなっている。
【０００４】
このように構成することで、図示の左側方向からの風、すなわち走行方向からの風（走行風）に対し、走行風が最も届きにくい最後部にあたる冷却器１に、導風板２０の向き（傾斜）が合っていることに加え、すぐ前に位置する冷却器１ｕが小さく（放熱フィンの高さが低く）、導風板２０の傾斜により向きが変えられた走行風が入りやすくなっていることから、最後部における冷却器１による走行風冷却が効率的に行われる。
【０００５】
図１１及び図１２は、下記特許文献２に記載された、鉄道車両用電力変換装置の冷却構造を示す図で、冷却体１の高熱伝導材で形成された平板状の基板（受熱板）１１の上面に、パワーユニットを構成する複数の半導体モジュール２が熱伝導的に載置搭載され、下面に複数の薄平板状の放熱フィン１２が所定の間隔をおいて平行に植設されている。
【０００６】
図１２は、図１１に示された、フィン押え板の構造を示す図であり、図１２において、フィン押え板３３に冷却体の各放熱フィン間の溝内に入り込む突出部３３ｂが設けられており、このフィン押え板３３の車両走行方向の端面が前後側に傾斜し、中央部が台形状になっている。
【０００７】
図１１の例では、冷却体１の放熱フィン１２の先端面（図１１（ｂ）における下端側）に基板１１の幅方向（図１１(ａ)の上下方向）に平板状のフィン押え板３３を渡して、ろう付けなどにより結合し、全放熱フィンを連結する。
【０００８】
例えば、フィン押え板３３を放熱フィン１２の先端に結合するときは、図１２に示されるように各放熱フィン１２の先端を、部分的にフィン押え板３３の突出部３３ｂ間の間隙３３ｃにそれぞれ挿入して平坦部３３ａに接合し、接合部分を金属ろうなどにより結合し、フィン押え板３３により複数の放熱フィン１２を連結結合する。
【０００９】
フィン押え板３３は、図１１（ｂ）に示されるように、放熱フィン１２の長さ方向（走行風の流れ方向）の前端、後端および中間点の３ケ所に設けられている。
放熱フィン１２の先端をフィン押え板３３により連結結合すると、フィン押え板３３が走行風の流れ方向に並置されることにより整風作用が生じる。
【００１０】
すなわち、車両の走行に伴う走行風が、各フィン押え板３３により放熱フィンの外側への流れが押さえ込まれるとともに、フィン押え板３３の突出部３３ｂにより流速を増して流れる。
【００１１】
これによって放熱フィン１２の外側を流れる走行風が、それぞれ前端と中間点のフィン押え板３３の間および中間点と後端のフィン押え板３３の間から放熱フィン間の溝内に吸い込まれて流れるようになるため、冷却体１の基板１１の全長に渡る冷却効果をより均等にすることができ、基板１１の走行風の下流側（後端側）の位置における温度上昇を抑えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第３４６９４７５号公報（図２１）
【特許文献２】特開２００７−１３４４７１号公報（図９、図１０）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記特許文献１に記載された技術では、保護カバーにより、内部流動抵抗が増加し、十分な冷却風を取り込むことが難しい、という課題があった。
また上記特許文献２に記載された技術では、フィン押え板を介して走行風を取込むことで、冷却効果を均一化しようとするものであるが、走行速度が低いときには、走行風をフィン内部に取り込めず、十分な冷却効果が得られない、という課題があった。
【００１４】
そこで本発明の目的は、冷却フィン内部へ冷却風を効果的に取り込むことができる電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記の課題を解決するために本発明は、受熱板の一方面に発熱部品が装着され、この受熱板の他方面に冷却フィンが取付けられた冷却器を備える電力変換装置であって、
前記冷却フィンは、冷却風が流れる方向に沿う面を有する長方形状の板状フィンであって、冷却風の流れと直交する方向に複数並行配置されており、
前記冷却器は、さらに、前記複数の冷却フィンの最外端に跨って取り付けられる第１の導風板を備え、
前記第１の導風板は、冷却風の流れと直交する方向に略長方形状の面を備える、
ことを特徴とする。
【００１６】
また、前記第１の導風板は、Ｉ字形状もしくはＴ字形状であることを特徴とする。
また、冷却風が流れる方向に複数の冷却器が配置される場合、冷却器と冷却器の間に第２の導風板が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、冷却風の動圧を効果的に利用し、冷却フィン根本方向へ温度が低い空気を押し込むことが可能となる。これにより、冷却フィン間を流れる冷却風量の低下を抑制し、また冷却フィン間の風より温度が低い空気を取り入れることで、冷却フィンの冷却性能の低下を抑制することができる。
【００１８】
また本発明によれば、第１の導風板をろう付け等により冷却フィンの端部に固定するので、フィンの脱落を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る電力変換装置の冷却器(導風板あり)における冷却風の流れの様子を示す図である。
【図２】従来の電力変換装置の冷却器(導風板なし)における冷却風の流れの様子を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置への冷却器及び導風板の取付けの様子を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る第１の導風板及び第２の導風板の構成を拡大して示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係る第２の導風板の構成を示す拡大図である。
【図６】第１の実施形態に係る第１の導風板の複数の構成例を示す正面断面図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置への冷却器及び導風板の取付けの様子を示す図である。
【図８】第１の導風板の取付け方法(その１)を示す斜視図である。
【図９】第１の導風板の取付け方法(その２)を示す斜視図である。
【図１０】特許文献１に記載された、電力変換装置の冷却構造を示す図である。
【図１１】特許文献２に記載された、鉄道車両用電力変換装置の冷却構造を示す図である。
【図１２】図１１に記載された、フィン押え板の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る電力変換装置６０の冷却器４０(導風板あり)における冷却風の流れを示す図である。図２は、従来の電力変換装置６１０の冷却器５０(導風板なし)における冷却風の流れを示す図である。
【００２１】
図１、図２に示す冷却器４０、５０は、一方面に半導体素子４１、５１が取付けられる受熱板４５、５５と、この受熱板４５、５５の他方面に取り付けられる複数の冷却フィン４２、５２とで構成されている。
【００２２】
冷却フィン４２、５２は、冷却風が流れる方向に沿う面を有する長方形状の板状フィンである。この冷却フィン４２、５２が、冷却風の流れと直交する方向に複数並行配置されている（図３参照）。
【００２３】
各図において、このように構成された２組の冷却器４０、５０が、冷却風が流れる方向に沿って配置されている。また、各図において、冷却器４０、５０は冷却フィン４２、５２が電力変換装置６０、６１０の下方（大気側）に露出するように、電力変換装置６０、６１０の底面４６、５６に取り付けられている。
【００２４】
以下では、両者を比較しながら、本発明の実施形態に係る電力変換装置６０の冷却フィン４２を流れる冷却風の流れを説明する。
図２の従来の電力変換装置６１０の冷却器５０(導風板なし)では、冷却フィン５２に導風板が取付けられていない。そのため、冷却フィン５２内を流れる冷却風にとって、冷却フィン５２内は流路抵抗が大きく、冷却フィン５２の下方（大気側）は流路抵抗が小さくなる。したがって、風上側の冷却フィン５２内を流れる冷却風の一部は、風下に行くほど冷却フィン５２の下方（大気側）に流れ出す。
【００２５】
その結果、風上側の冷却フィン５２を通過する冷却風が減少し、風上側の冷却フィン５２の冷却性能が低下する。同様に、風下側の冷却フィン５２を通過する冷却風も減少する。したがって、風下側の冷却フィン５２の冷却性能も、同様に低下する。
【００２６】
また、２組の冷却器５０の間には導風板が設けられていない。そして、風上側の冷却フィン５２を通過した冷却風にとっては、２組の冷却器５０の間にも大きな流路抵抗が存在する。
【００２７】
したがって、風上側の冷却フィン５２を通過した冷却風の一部は、風下側の冷却フィン５２に流入する前に、大気側に流れ出すことになる。それゆえ風下側の冷却フィン５２に流れる冷却風がさらに減少し、風下側の冷却フィン５２の冷却性能は、風上側の冷却フィン５２の冷却性能よりもさらに低下する。
【００２８】
また、冷却フィン５２内を流れる冷却風は、冷却フィン５２に導風板が取付けられていないため、冷却フィン５２内の流路抵抗により、下流に行くほど下方（大気側）に流れ出す。
【００２９】
また、風上側の冷却フィン５２を通過する冷却風の温度は半導体素子５１の熱によって上昇する。この温度が上昇した冷却風が、風下側の冷却フィン５２に流入する。そのため、風下側に配置された冷却フィン５２の冷却性能がさらに低下する。
【００３０】
一方、図１の本発明の実施形態に係る電力変換装置６０の冷却器４０(導風板あり)では、導風板４３（第１の導風板）が冷却フィン４２の先端に取付けられている。また、２つの冷却器４０の間に導風板４４（第２の導風板）が電力変換装置６０の底面に取付けられている。
【００３１】
導風板４３及び導風板４４は、後述するように、それぞれ冷却風と直交する略長方形状の面を備えている。さらに、この面は冷却フィン４２の先端部よりも下方（大気側）に飛び出している。
【００３２】
そのため、図１に示す冷却風の流れ(曲線矢印参照)に示されるように、冷却フィン４２の外部を流れる風の一部が導風板４３により、冷却フィン４２の内部に向かうようになる。すなわち、冷却フィン４２の外部を流れる風の一部が、導風板４３の面に沿って上昇し、冷却フィン４２内を流れる冷却風となる。また、この風の流れにより、冷却フィン４２内を流れている冷却風の冷却フィン４２外への流れ出しが抑制される。
【００３３】
また、冷却器４０の間に導風板４４が存在することにより、外部を流れる風の一部が風下の冷却器４０に向かうようになる。
すなわち、風上側の冷却フィン４２の外部を流れる風の一部が導風板４４の面に沿って上昇し、風下側の冷却フィン４２内を流れる冷却風となる。
【００３４】
さらに、この風の流れにより、風上側の冷却フィン４２内を通過した冷却風の多くを、風下側の冷却フィン４２に導くことができる。
上記のとおり、導風板４３，４４は、冷却風の動圧を効果的に利用して、冷却フィン４２内を流れる冷却風の減少を抑制し、さらには、温度が低い外気を冷却フィン４２内に取り込むことができる。
【００３５】
したがって、導風板４３，４４を備える電力変換装置６０は、冷却フィン４２の冷却性能の低下を抑制することができる。
また導風板４３を複数の冷却フィン４２に跨って設けているので、冷却フィン４２の脱落を防止することができる。
【００３６】
図１に示した例では、導風板４３が半導体素子４１の設置位置と対応するように示されているが、これは単なる例であって半導体素子４１の設置位置に対応させなくても良い。
なお、図１，２に示した例において、受熱板４５、５５に取り付けられる半導体素子４１、５１は発熱部品の一例である。受熱板４５、５５に取り付けられる発熱部品は、半導体素子に限られず、抵抗器、コンデンサ等の通電によって熱を発生する電気部品であってもよい。
【００３７】
また、図２に示した例では、冷却器５０は電力変換装置６１０の底面５６に取り付けられており、冷却フィン５２が電力変換装置６１０の下方に露出するように配置されている。
【００３８】
しかし本発明の実施形態は、冷却フィン４２が電力変換装置６０の下方に露出するように配置される場合に限られず、冷却フィン４２が電力変換装置６０の側方もしくは上方に露出するように配置されるようにしても良い。この場合、冷却フィン４２の側方もしくは上方の温度が低い空気が、導風板４３を取り付けることによって冷却フィン４２の内部に向かうことになる。これについては後でも触れることにする。
【００３９】
図３は、本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置への冷却器及び導風板の取付けの様子を示す図である。
図３(ａ)は、一例として、鉄道車両床下部に設置され、直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０の下部に２つの冷却器４０が取り付けられている例を示す斜視図である。２つの冷却器４０は冷却風が流れる方向に沿って配置されており、それぞれの冷却フィン４２が電力変換装置６０の下部から大気側に露出している。なお、上記筐体の上面は車体７０の下面に取り付けられている。
【００４０】
図３(ｂ)は、図３(ａ)に示した冷却器４０の取付けの様子を拡大して示す斜視図であり、図３(ａ)よりも更に下側から冷却フィン４２の様子を明らかにしたものである。
電力変換装置６０の冷却器４０には、導風板４３(第１の導風板)が備えられている。導風板４４(第２の導風板)は、２つの冷却器４０の間に設けられている。なお、冷却フィン４２は受熱板４５（図１参照）の他方の面にカシメもしくはろう付けなどによって取り付けられている。
【００４１】
図３(ｃ)は、図３(ｂ)に示した冷却フィン４２および導風板４３，４４の構成を示す正面図である。電力変換装置６０の下部に設けられる受熱板４５に冷却フィン４２を含む２つの冷却器４０が、冷却風が流れる方向に沿って取り付けられている。冷却フィン４２は、長方形状の板状フィンである。
【００４２】
冷却フィン４２には、断面Ｔ字形状の導風板４３が取付けられ、また２つの冷却器４０の冷却フィン４２の間には、導風板４４が取付けられている。導風板４４の先端は、冷却フィン４２の先端よりも下方（大気側）に位置している。
【００４３】
図３(ｃ)では、それぞれの冷却フィン４２に、３つの導風板４３が取付けられているが、上述したように冷却フィン４２に取付けられる導風板４３の数は単なる例であり、この例に限定されるものではない。
【００４４】
図３(ｄ)は、図３(ｃ)に示したＡ−Ａ断面から見た冷却フィン４２及び導風板４３の構成を示す側面図である。図３(ｄ)の右側に導風板４３の構造図およびこの構造図のＢ−Ｂ断面図を示している。受熱板４５の他方の面に複数の冷却フィン４２が所定間隔で取り付けられている。また、導風板４３は、この複数の冷却フィン４２の先端に跨って取り付けられている。
【００４５】
導風板４３のＢ−Ｂ断面は、Ｔ字頭部４３１とＴ字脚部４３２とからなるＴ字形状である。導風板４３のＴ字脚部４３２（冷却風が当たる長方形状の面）の一方の端部が櫛歯状に形成されている。この櫛歯と櫛歯の間の切込みに冷却フィン４２の先端を嵌合し、導風板４３の両端部を冷却フィン４２の最端部にそれぞれ固着する。Ｔ字脚部４３２の他方の端部にはＴ字頭部４３１が取付けられており、Ｔ字脚部４３２の一部とＴ字頭部４３１が冷却フィン４２の下方（大気側）に飛び出すように配置されている。
【００４６】
上記では、一例として、鉄道車両の床下に取り付けられ、直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０の下部に露出する冷却フィン４２に対して導風板４３，４４を設け、冷却風を効果的に冷却フィン４２内に導く例を説明した。このようにして冷却フィン４２の根本方向へ温度が低い空気を導くことが可能となる。
【００４７】
なお、鉄道車両の床下に取り付けられ、直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０の上部は、上述したように電力変換装置６０に取り付けられた受熱板４５（図１参照）の他方の面にカシメもしくはろう付けなどによって取り付けられている。
【００４８】
図４は、第１の実施形態に係る導風板４３及び導風板４４の構成を拡大して示す斜視図である。
図示されているように、導風板４３は、冷却風が当たる面の断面がＴ字形状またはＩ字形状(後述する)にされている。またＴ字脚部４３２の端部が図３(ｄ)の右部に示されているように、櫛歯状に形成され、櫛歯と櫛歯の間の切込みに冷却フィン４２の先端が嵌合されるようになっている。導風板４３の固定方法及びその拡大構成については後述する。
【００４９】
また導風板４４は、全体形状がコの字形に形成され、コの字形の開放側が電力変換装置６０の底面、すなわち筐体の底面６２、に溶接、ろう付けまたはねじ等により固定される。導風板４４の断面は、導風板４３の断面と同様に、Ｔ字形状に形成されている。
【００５０】
図５は、本発明の実施形態に係る導風板４４の構成を示す拡大図である。図５のＣ−Ｃ断面に示すように、コの字形に形成された導風板４４の三辺の断面がＴ字頭部４４１とＴ字脚部４４２とからなるＴ字形(凸形)に形成されている。導風板４４の各辺のＴ字脚部４４２はコの字状に形成された導風板４４の内側に向いている。
【００５１】
また、導風板４４の底辺４４３は、電力変換装置６０の底面、すなわち筐体の底面６２、に対し並行であって、冷却風の流れと直交する方向に長方形状の面を有する。
そして、導風板４４の底辺４４３は、Ｔ字頭部４４１が冷却フィン４２の先端の外側（大気側）に位置し、Ｔ字脚部４４２がＴ字頭部４４１の位置から冷却フィン４２の先端よりも上部にまで伸びるように構成されている。
【００５２】
すなわち、このＴ字脚部４４２の底辺４４３の面が冷却風と直交するように配置され、かつＴ字頭部４４１が冷却フィン４２の外側に位置するように配置されている。
鉄道車両が走行するとき、図１に示されるように、冷却風の風上側に位置する冷却フィン４２を通過した冷却風は、導風板４４の底辺４４３のＴ字脚部４４２に当たって、風下側に位置する冷却フィン４２の内部に向かうようになる。
【００５３】
また、冷却風の風上側に位置する冷却フィン４２の外側を通過した冷却風は、導風板４４に当たって、風下側に位置する冷却フィン４２の内部に向かうようになる。なお、断面をＴ字形状とするのは、少なくとも導風板４４の底辺部であればよい。
【００５４】
また、導風板４４の２つの側辺４４４（電力変換装置６０の底面に対し直交する辺）の上端は、電力変換装置６０の底面、すなわち筐体の底面６２、に溶接、ろう付けまたはねじ等により固定されることは上述したとおりである。
【００５５】
また、導風板４４の形状はコの字状に限定されるものではなく、電力変換装置６０の底面、すなわち筐体の底面６２、に並行かつ冷却風の流れに直交する方向に面を有していればよい。
【００５６】
図６は、第１の実施形態に係る導風板４３の複数の構成例を示す正面断面図である。図６では、構成例を(１)〜(５)として、導風板４３の構成を説明している。以下、導風板４３の構成を項分けして説明する。
(１)導風板４３の断面をＩ字形にする。また導風板４３の構成自体は、図３(ｄ)に示されるように櫛歯状にされ、櫛歯と櫛歯の間の切込みに冷却フィン４２の先端が嵌合する。
【００５７】
このように冷却フィン４２の先端に導風板４３を備えることで、冷却フィン４２の外側（大気側）を流れる冷却風の流れが二つに分かれる。
一方の流れは、導風板４３の面に沿って上昇し、冷却フィン４２の内部に向かう。他方の流れは導風板４３の面に沿って下降し、冷却フィン４２の外側(大気側)に向かうことになる。
(２)導風板４３の断面をＴ字形(凸形)にする。すなわち、導風板４３は、後記する（３）〜（５）構成例と同様に、断面がＴ字頭部４３１と断面がＴ字脚部４３２とで構成される（図３(ｄ)参照）。またＴ字脚部４３２の先端は、図３(ｄ)に示されるように櫛歯状にされ、櫛歯と櫛歯の間の切込みに冷却フィン４２の先端が嵌合する。
【００５８】
この構成例では、冷却風の流れが三つに分かれる。一つ目の流れは、冷却フィン４２の内部に向かう風となり、二つ目の流れが導風板４３のＴ字頭部４３１からＴ字脚部４３２に沿って上昇し冷却フィン４２の内部に向かう風となり、三つ目の流れが導風板４３のＴ字頭部４３１に沿って外気(大気)と同じ向きの風となって流れる。
(３)導風板４３の基本的構成は、上記(２)と同じで導風板４３の断面をＴ字形(凸形)にしている。そして、Ｔ字頭部４３１の両端上部（冷却フィン４２側）に面取りを施す。
【００５９】
この構成例では、冷却風の流れは基本的に上記(２)と同じである。Ｔ字頭部４３１の両端上部の面取りにより、流体抵抗が減少し、上記(２)の形状とする場合より冷却フィン４２の下部すなわち外気(大気)側への風の流れが減少する。一方、Ｔ字頭部４３１からＴ字脚部４３２に沿って上昇し冷却フィン４２の内部に向かう風の流れ（冷却風の量）が増加する。
(４)導風板４３の基本的構成は、上記(３)と同じで導風板４３の断面をＴ字形(凸形)にしている。そして、Ｔ字頭部４３１の両端を半円形状に加工する。この構成例では、冷却風の流れは基本的に上記(３)と同じである。Ｔ字頭部４３１の両端を半円形状に加工したことに伴い、流体抵抗は上記(３)よりさらに減少する。これにより、Ｔ字頭部４３１からＴ字脚部４３２に沿って上昇し、冷却フィン４２の内部に向かう風の流れ（冷却風の量）がさらに増加する。
(５)導風板４３の基本的構成は、上記(４)と同じで導風板４３の断面をＴ字形(凸形)にし、かつＴ字頭部４３１の両端上部（冷却フィン４２側）に面取りを施す。さらに、Ｔ字頭部４３１の底面を流線型に加工する。これにより、Ｔ字頭部４３１の下部を流れる風が導風板４３を通過後に後方の冷却フィン４２の内部に向かうようになる。これにより低温の外気(大気)を冷却風として後方の冷却フィン４２の内部に向かわすことが可能となる。
【００６０】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置への冷却器及び導風板の取付けの様子を示す図である。
図７(ａ)は、鉄道車両床下部に設置され、直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０の側面に２つの冷却器４０が取り付けられている例を示す斜視図である。２つの冷却器４０は、それぞれ受熱板４５と冷却フィン４２１とを備え、冷却風が流れる方向に沿って配置されている。それぞれの冷却フィン４２１は、直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０の側面から大気側に露出している。なお、側面とは、鉄道車両が進行する方向に対し上記電力変換装置６０が納められる直方体形状の筐体の面が直交する面（車体の側面側の面）である。
【００６１】
図７(ｂ)は、図７(ａ)に示した冷却器４０の取付けの様子を拡大して示す斜視図であり、図７(ａ)に示す筐体の側面６４を車体７０の上方右から見た冷却器４０及び導風板４３，４４の取付けの様子を示すものである。
【００６２】
本実施形態では、電力変換装置６０の冷却器４０には、導風板４３(第１の導風板)と導風板４４(第２の導風板)が設けられており、導風板４４は、２つの冷却器４０の間に設けられている。
【００６３】
なお、冷却フィン４２１は直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０の側面側に設けられる受熱板４５の他方の面にカシメもしくはろう付けなどによって取り付けられる。なお、直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０のもう一方の側面側に冷却フィン４２１を設けることも可能である。
【００６４】
また電力変換装置６０の側面に冷却フィン４２１を含む２つの冷却器４０が、冷却風が流れる方向に沿って取り付けられている。図３に示した冷却フィン４２と同様に、冷却フィン４２１は、長方形状の板状フィンである。
【００６５】
また冷却フィン４２１には、図３に示した冷却フィン４２と同様に、断面Ｔ字形状の導風板４３（第１の導風板）が取付けられる。また２つの冷却器４０の冷却フィン４２１の間には、導風板４４（第２の導風板）が取付けられている。導風板４４の先端は、冷却フィン４２１の先端よりも側方（大気側）に位置している。
【００６６】
図７（ｂ）では、それぞれの冷却フィン４２１に、３つの導風板４３が取付けられているが、冷却フィン４２１に取付けられる導風板４３の数は単なる例であり、この例に限定されるものではない。
【００６７】
以上のように、鉄道車両の床下に取り付けられ、直方体形状の筐体内に収納される電力変換装置６０の側面に露出する冷却フィン４２１に対して導風板４３，４４を設けることで、冷却風を効果的に冷却フィン４２１内に導くことができる。このように構成することで、冷却フィン４２１の根本方向へ温度が低い空気を導くことが可能となる。
【００６８】
図８は、第１および第２の実施形態に係る導風板４３の取付け方法(その１)を示す斜視図である。図８では、導風板４３の下部から冷却フィン４２の端部に視点を当てて示したもので、冷却フィン４２の最端部と導風板４３のＴ字脚部４３２とをろう付けして固定する例である。ろう付けは一例に過ぎず、ろう付けに代わり溶接等により固定しても良い。
【００６９】
図９は、第１および第２の実施形態に係る導風板４３の取付け方法(その２)を示す斜視図である。図９(ａ)では、図８と同様に、導風板４３の下部から冷却フィン４２の端部に視点を当てて示したもので、導風板４３のＴ字脚部４３２側の切込みに冷却フィン４２の最端部を嵌合し、図９(ｂ)の正面図に示されるように、導風板４３のＴ字脚部４３２と冷却フィン４２の最端部とをリベットで固定する例である。リベットは一例に過ぎず、リベットに代わりねじ等により固定しても良い。
【００７０】
以上のとおりであるが本発明は、鉄道車両の床下に取り付けられる電力変換装置の冷却構造に限られるものではない。本発明の冷却構造は、鉄道車両以外の車両に搭載される電力変換装置にも適用することができる。
【００７１】
また、本発明の冷却構造は、屋内もしくは屋外に設置される電力変換装置にも適用することができる。
いずれの電力変換装置に適用した場合であっても、冷却風を冷却フィンの内部に導くことができるとともに、冷却フィンの外側を流れる温度が低い空気を冷却フィンの内部に導くことが可能となる。
【符号の説明】
【００７２】
４０  冷却器
４１  半導体素子
４２、４２１  冷却フィン
４３  導風板（第１の導風板）
４４  導風板（第２の導風板）
４５、５５  受熱板
４６、５６  底面
５１  半導体素子
５２  冷却フィン
６０  電力変換装置
６２  筐体の底面
６４  筐体の側面
４３１、４４１  Ｔ字頭部
４３２、４４２  Ｔ字脚部
【図１】
0006414187.tif 000002
【図２】
0006414187.tif 000003
【図３】
0006414187.tif 000004
【図４】
0006414187.tif 000005
【図５】
0006414187.tif 000006
【図６】
0006414187.tif 000007
【図７】
0006414187.tif 000008
【図８】
0006414187.tif 000009
【図９】
0006414187.tif 000010
【図１０】
0006414187.tif 000011
【図１１】
0006414187.tif 000012
【図１２】
0006414187.tif 000013