(57)【要約】【課題】効率的な配置及び構成の簡易化を図ることによって十分な艤装スペースを確保し、かつ、車両を軽量化することのできる交直電車用電力変換システムを提供する。【解決手段】強制空冷を必要とする機器として、交流区間を走行するためのメイントランス５及びコンバータ２と、直流区間を走行するためのフィルタリアクトル４とを備え、フィルタリアクトル４を、強制風冷を必要とする交流区間を走行するための機器（２，５）と同一の冷却風通路に配置する。【選択図】  図１
2005001598.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強制空冷を必要とする機器として、交流区間を走行するためのメイントランス及びコンバータと、直流区間を走行するためのフィルタリアクトルとを備え、前記フィルタリアクトルを、強制風冷を必要とする交流区間を走行するための機器と同一の冷却風通路に配置した交直電車用電力変換システム。
【請求項２】
前記フィルタリアクトルを、前記コンバータと同一の冷却風通路に配置した請求項１に記載の交直電車用電力変換システム。
【請求項３】
前記コンバータ又はフィルタリアクトルを介して得られる直流を交流に変換するインバータを備え、前記コンバータ、インバータ及びフィルタリアクトルを共通の筐体に収納して電力変換装置を形成した請求項２に記載の交直電車用電力変換システム。
【請求項４】
前記コンバータ又はフィルタリアクトルを介して得られる直流を交流に変換するインバータを備え、前記コンバータ及びインバータを共通の筐体に収納して電力変換装置を形成し、前記フィルタリアクトルを前記電力変換装置の排風口にダクトを介して前記コンバータの風下側に配置した請求項２に記載の交直電車用電力変換システム。
【請求項５】
前記コンバータ又はフィルタリアクトルを介して得られる直流を交流に変換するインバータを備え、前記コンバータ及びインバータを共通の筐体に収納して電力変換装置を形成し、前記フィルタリアクトルを前記電力変換装置の入風口にダクトを介して前記コンバータの風上側に配置した請求項２に記載の交直電車用電力変換システム。
【請求項６】
前記電力変換装置と前記フィルタリアクトルとをダクトで繋いだ請求項４又は５に記載の交直電車用電力変換システム。
【請求項７】
前記フィルタリアクトルを、前記メイントランスと同一の冷却風通路に配置した請求項１に記載の交直電車用電力変換システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、強制風冷を必要とする機器を複数個備えた交直電車用電力変換システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
交直鉄道車両の駆動用電力を供給する電力変換システムは、強制風冷を必要とする機器として、交流区間を走行するためのメイントランス及びコンバータと、直流区間を走行するための断流器及びフィルタリアクトルと、コンバータ又はフィルタリアクトルを介して得られる直流を交流に変換するインバータとを備え、特に、コンバータ及びインバータが共通の筐体に収納されて電力変換装置としてこれらの機器が車両の底部に装着されている。
【０００３】
図６はこの種の従来の交直電車用電力変換システムの概略構成図であり、車両１０の底部に電力変換装置１、フィルタリアクトル４及びメイントランス５が走行方向に並べて配置されている。このうち、電力変換装置１はコンバータ２及びインバータ３を含み、コンバータ２には送風機６Ａが結合され、インバータ３には送風機６Ｂが結合され、それぞれ矢印９で示す風の流れを生じさせることによって強制風冷が行われる。また、フィルタリアクトル４には送風機６Ｃが結合され、メイントランス５には送風機６Ｄが結合され、同じく矢印９で示す風の流れを生じさせることによって強制風冷が行われる（例えば、特許文献１参照。）。なお、断流器については図面及び説明の簡単化のために図示を省略している。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−７９１６２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
交直電車用電力変換システムは、交流区間走行時用電力変換システムと、直流区間走行時用電力変換システムとを備えた構成であるため、交流電車用電力変換システムあるいは直流電車用電力変換システムと比較して、艤装のスペース的な制約が厳しく、小型化もさることながら、効率的な配置、構成の簡易化及び車両の軽量化が強く望まれていた。
【０００６】
本発明は上記の事情を考慮してなされたもので、効率的な配置及び構成の簡易化を図ることによって十分な艤装スペースを確保し、かつ、車両を軽量化することのできる交直電車用電力変換システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、強制空冷を必要とする機器として、交流区間を走行するためのメイントランス及びコンバータと、直流区間を走行するためのフィルタリアクトルとを備え、フィルタリアクトルを、強制風冷を必要とする交流区間を走行するための機器と同一の冷却風通路に配置したものである。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の交直電車用電力変換システムにおいて、フィルタリアクトルを、コンバータと同一の冷却風通路に配置する。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の交直電車用電力変換システムにおいて、コンバータ又はフィルタリアクトルを介して得られる直流を交流に変換するインバータを備え、コンバータ、インバータ及びフィルタリアクトルを共通の筐体に収納して電力変換装置を形成する。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項２に記載の交直電車用電力変換システムにおいて、コンバータ又はフィルタリアクトルを介して得られる直流を交流に変換するインバータを備え、コンバータ及びインバータを共通の筐体に収納して電力変換装置を形成し、フィルタリアクトルを電力変換装置の排風口にダクトを介してコンバータの風下側に配置する。
【００１１】
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の交直電車用電力変換システムにおいて、コンバータ又はフィルタリアクトルを介して得られる直流を交流に変換するインバータを備え、コンバータ及びインバータを共通の筐体に収納して電力変換装置を形成し、フィルタリアクトルを電力変換装置の入風口にダクトを介してコンバータの風上側に配置する。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項４又は５に記載の交直電車用電力変換システムにおいて、電力変換装置とフィルタリアクトルとをダクトで繋いだものである。
【００１３】
請求項７に係る発明は、請求項１に記載の交直電車用電力変換システムにおいて、フィルタリアクトルを、メイントランスと同一の冷却風通路に配置する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。図１は本発明に係る交直電車用電力変換システムの第１の実施形態の概略構成図であり、図中、従来装置を示す図５と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。この実施形態は、強制風冷を必要とするコンバータ２及びインバータ３の他に、同じく強制風冷を必要とするフィルタリアクトル４を、強制空冷を必要としない他の機器と併せて同一の筐体に収納して、一体型の電力変換装置１Ａを構成している。ここで、電力変換装置１Ａの内部に送風機６Ａ、コンバータ２及びフィルタリアクトル４が縦に配置され、このうち、コンバータ２及びフィルタリアクトル４は風洞とも呼ばれる冷却風通路７Ａ内に設置され、この冷却風通路７Ａの風上側の端部に送風機６Ａが連結されている。また、インバータ３は冷却風通路７Ｂ内に装着され、この冷却風通路７Ｂの風上側の端部に送風機６Ｂが連結されている。送風機６Ａ及び６Ｂはそれぞれ電力変換装置１Ａの一端部から空気を取り込み、冷却風通路７Ａ及び７Ｂ内に矢印９で示した風の流れを生じさせて電力変換装置１Ａの他端部から排風するように構成されている。
【００１５】
第１の実施形態は、フィルタリアクトル４を交流区間を走行するためのコンバータ２と同一の冷却風通路７Ａに配置したことに特徴があり、送風機６Ａによって、直流区間ではフィルタリアクトル４が冷却され、交流区間ではコンバータ２が冷却されることとなり、これによって、効率的に必要風量が確保されると共に、フィルタリアクトル４を電力変換装置と並設した場合と比較して構成が簡易化され、さらに、設置スペースの縮小及び車両の軽量化が図られる。
【００１６】
かくして、第１の実施形態によれば、効率的な配置及び構成の簡易化を図ることによって十分な艤装スペースを確保し、かつ、車両を軽量化することができる。また、送風機の数が減ることにより定期的なメンテナンスの作業量を減らすことができるという効果もある。
【００１７】
なお、上記第１の実施形態では冷却風通路７Ａの上流側にコンバータ２を配置し、下流側にフィルタリアクトル４を配置したが、これらの順序を逆にしても上述したと同様な効果が得られる。
【００１８】
図２は本発明に係る交直電車用電力変換システムの第２の実施形態の概略構成図であり、図中、第１の実施形態を示す図１と同一の符号を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。この実施形態は、強制風冷を必要とするコンバータ２及びインバータ３を、強制風冷を必要としない他の機器と併せて同一の筐体に収納して、電力変換装置１Ｂを構成し、フィルタリアクトル４を電力変換装置１Ｂの排風口にダクトを介してコンバータ２の風下側に配置したものである。この場合、コンバータ２は冷却風通路７Ａ内に設置され、この冷却風通路７Ａの風上側の端部に送風機６Ａが連結され、冷却風通路７Ａの風下側の端部にダクト８Ａを介してフィルタリアクトル４が装着されている。また、インバータ３は冷却風通路７Ｂ内に装着され、この冷却風通路７Ｂの風上側の端部に送風機６Ｂが連結されている。
【００１９】
この第２の実施形態もまた、フィルタリアクトル４を交流区間を走行するためのコンバータ２と同一の冷却風通路に配置したことに特徴があり、送風機６Ａが電力変換装置１Ｂの一端部から空気を取り込み、冷却風通路７Ａ内に矢印９で示した風の流れを生じさせる。そして、直流区間ではフィルタリアクトル４が冷却され、交流区間ではコンバータ２が冷却されることとなり、これによって、効率的に必要な風量が確保されると共に、フィルタリアクトル４を電力変換装置と並設した場合と比較して構成が簡易化され、さらに、設置スペースの縮小及び車両の軽量化が図られる。
【００２０】
かくして、第２の実施形態によっても、効率的な配置及び構成の簡易化を図ることによって十分な艤装スペースを確保し、かつ、車両を軽量化することができる。また、送風機の数が減ることにより定期的なメンテナンスの作業量を減らすことができるという効果もある。
【００２１】
図３は本発明に係る交直電車用電力変換システムの第３の実施形態の概略構成図であり、図中、第２の実施形態を示す図２と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略する。この実施形態はコンバータ２及びインバータ３を共通の筐体に収納して電力変換装置１Ｂを形成し、フィルタリアクトル４を電力変換装置１Ｂの入風口にダクトを介してコンバータ２の風上側に配置した点が第２の実施形態と異なるだけで、これ以外は第２の実施形態と全て同一に構成されている。この場合、フィルタリアクトル４は送風機６Ａが連結される部分の入風口に、ダクト８Ｂを介してフィルタリアクトル４が装着されている。
【００２２】
この第３の実施形態においても、フィルタリアクトル４を交流区間を走行するためのコンバータ２と同一の冷却風通路に配置したことに特徴があり、送風機６Ａが電力変換装置１Ｂの一端部から空気を取り込むに当たり、これらの空気の全てがフィルタリアクトル４を通過してこれを冷却するため、直流区間ではフィルタリアクトル４が冷却され、交流区間ではコンバータ２が冷却されることとなり、これによって、効率的に必要風量が確保されると共に、フィルタリアクトル４を電力変換装置と並設した場合と比較して構成が簡易化され、さらに、設置スペースの縮小及び車両の軽量化が図られる。
【００２３】
かくして、第３の実施形態によっても、効率的な配置及び構成の簡易化を図ることによって十分な艤装スペースを確保し、かつ、車両を軽量化することができる。また、送風機の数が減ることにより定期的なメンテナンスの作業量を減らすことができるという効果もある。
【００２４】
なお、第１から第３の実施形態では、送風機６Ａ，６Ｂをそれぞれ個別に配置しているが、図４の第４の実施形態に示したように、一般に両扇形送風機と称されている送風機６Ｅをコンバータ２とインバータ３の風上側に配置しても上記各実施形態と同様な効果が得られる。
【００２５】
図５は本発明に係る交直電車用電力変換システムの第５の実施形態の概略構成図であり、強制風冷を必要とするフィルタリアクトル４を、同じく強制風冷を必要とする交流区間を走行するためのメイントランス５と同一の冷却風通路に配置した構成になっている。この場合、最上流にフィルタリアクトル４を、中間部に送風機６Ｄを、最下流にメイントランス５を配置し、このうち、フィルタリアクトル４と送風機６Ｄとをダクト８Ｃで連結し、送風機６Ｄ及びメイントランス５をダクト８Ｄで連結している。そして、送風機６Ｄのみによって矢印９で示した風の流れを生じさせる。
【００２６】
この構成によれば、直流区間で発熱するフィルタリアクトル４と交流区間で発熱するメイントランス５とが１台の送風機６Ｄによって冷却が図られるため、効率的に必要風量が確保されると共に、フィルタリアクトル４をメイントランス５と並設した場合と比較して構成が簡易化され、さらに、設置スペースの縮小及び車両の軽量化が図られる。
【００２７】
かくして、第５の実施形態によっても、効率的な配置及び構成の簡易化を図ることによって十分な艤装スペースを確保し、かつ、車両を軽量化することができる。また、送風機の数が減ることにより定期的なメンテナンスの作業量を減らすことができるという効果もある。
【００２８】
【発明の効果】
以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、効率的な配置及び構成の簡易化を図ることによって十分な艤装スペースを確保し、かつ、車両を軽量化することのできる交直電車用電力変換システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る交直電車用電力変換システムの第１の実施形態の概略構成図。
【図２】本発明に係る交直電車用電力変換システムの第２の実施形態の概略構成図。
【図３】本発明に係る交直電車用電力変換システムの第３の実施形態の概略構成図。
【図４】本発明に係る交直電車用電力変換システムの第４の実施形態の概略構成図。
【図５】本発明に係る交直電車用電力変換システムの第５の実施形態の概略構成図。
【図６】従来の交直電車用電力変換システムの概略構成図。
【符号の説明】
１，１Ａ，１Ｂ  電力変換装置
２  コンバータ
３  インバータ
４  フィルタリアクトル
５  メイントランス
６Ａ〜６Ｅ  送風機
７Ａ，７Ｂ  冷却風通路
８Ａ〜８Ｄ  ダクト
１０  車両
【図１】
2005001598.tif 000003
【図２】
2005001598.tif 000004
【図３】
2005001598.tif 000005
【図４】
2005001598.tif 000006
【図５】
2005001598.tif 000007
【図６】
2005001598.tif 000008