(57)【要約】【課題】冷却ユニット内の冷却器に流れ込む微風の影響を受けることなく、電力変換回路から発生する熱を効率良く放熱することを可能とすることにある。【解決手段】電力変換回路は、半導体素子のスイッチングによって直流電力から交流電力へあるいは交流電力から直流電力へ変換する。冷却器４は、電力変換回路に固定され、電力変換回路により発生する熱を放熱する。防風板６は、冷却器４に進入する風を遮る。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力から交流電力へあるいは交流電力から直流電力へ変換する電力変換手段と、
前記電力変換手段に固定され、前記電力変換手段により発生する熱を放熱する冷却手段と、
前記冷却手段に進入する風を遮る防風手段と
を具備することを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
箱体をさらに具備し、
前記電力変換手段及び冷却手段は、
前記箱体に設けられており、
前記防風手段は、
前記箱体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項３】
前記冷却手段は、網カバーによって覆われており、
前記防風手段は、
前記網カバーに固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記防風手段は、
前記冷却手段に固定されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
【請求項５】
前記防風手段は、
前記冷却手段に対して車両の進行方向側及び進行方向の逆側に設けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記防風手段は、
前記防風手段の一部に通風手段を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【請求項７】
前記防風手段は、
防風板によって構成されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道等の車両に設置されて、電力を供給する電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、鉄道等の車両には、電力を供給する電力変換装置が設置されている。
【０００３】
電力変換装置は、通常、鉄道車両の床下に設置されており、鉄道架線から直流端子に入力される直流電力を半導体素子のスイッチングにより交流電力に変換し、この交流電力を交流端子から出力して車両駆動用の電動機に供給する電力変換回路を有する。
【０００４】
上記電力変換回路は、直流電力を交流電力に変換する際、特に半導体素子から熱を発生する。そこで、当該熱を効率よく除去するために冷却ユニットが設けられている。
【０００５】
冷却ユニットは、車両の下に取り付けられた箱体に設けられており、内部に１つまたは複数の冷却器を有している。当該冷却器は、上記電力変換回路で発熱した熱を外部に放熱する（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−２３５１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した電力変換装置は鉄道車両の床下に設置されているため、車両の走行によって生じる風（以下、走行風と表記）、特に車両の徐行時等に生じる微量な走行風（以下、微風と表記）が車両の進行方向（風上）から冷却ユニット内の冷却器に流れ込む。
【０００７】
これにより、冷却器の風下側は、冷却ユニット内の風上側で電力変換回路から発生した熱によって温められた微風の熱のあおりを受ける。すなわち、冷却ユニット内に流れ込んだ風が、冷却器の風下側に悪影響を及ぼし、電力変換回路から発生する熱を放熱する効率が悪くなるという問題がある。
【０００８】
また、冷却器に微風が流れ込まない場合には、電力変換回路から発生する熱は、自然対流によって放熱される。しかしながら、微風が流れ込んだ場合、その自然対流による放熱が阻害され、風が全く流れていないときより冷却ユニット内の風下側の温度が高くなり、冷却器の冷却性能が低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、冷却ユニット内の冷却器に流れ込む微風の影響を受けることなく、電力変換回路から発生する熱を効率良く放熱す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】
【００１０】
上記課題は、直流電力から交流電力へあるいは交流電力から直流電力へ変換する電力変換手段と、前記電力変換手段に固定され、前記電力変換手段により発生する熱を放熱する冷却手段と、前記冷却手段に進入する風を遮る防風手段とを具備することを特徴とする電力変換装置によって達成することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、冷却ユニット内の冷却器に流れ込む微風の影響を受けることなく、電力変換回路から発生する熱を効率良く放熱することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して、本発明の各実施形態について説明する。
【００１３】
［第１の実施形態］
まず、図１，２及び３を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図である。図２は、図１の冷却ユニット３の概略を示す図である。図３は、図１の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図である。
【００１４】
図１に示すように、車体１には、箱体２が取り付けられており、この箱体２には、冷却ユニット３及び防風板６が取り付けられている。箱体２は、車体１の例えば床下に取り付けられている。また、冷却ユニット３は、後述する冷却器４を有する。矢印１００は、車両の進行方向を示す。
【００１５】
次に、図２に示すように、冷却ユニット３は、電力変換回路３１及び冷却器４を有する。電力変換回路３１は、半導体素子のスイッチングによって直流電力から交流電力へ、または交流電力から直流電力へ変換する。電力変換回路３１は、箱体２の密閉部に配置されており、三相ブリッヂ接続された半導体素子と、各層に接続された相コンデンサと、直流端子間に接続されたフィルタコンデンサを備えた回路である。当該電力変換回路３１によって直流電力が交流電力に、または交流電力が直流電力に変換される際、電力変換回路３１内の特に半導体素子は、熱を発生する。
【００１６】
冷却器４は、箱体２の外部の開放部に配置されており、電力変換回路３１に固定され、電力変換回路３１により発生する熱を放熱する。冷却器４は、放熱しやすいように網カバー５によって覆われている。冷却器４は、車両の床下に当該熱がこもり、床下の配線、配管等を加熱することがないよう、車体の側方側に配置されている。
【００１７】
冷却器４は、ヒートパイプ４１及び放熱フィン４２を有する。ヒートパイプ４１は、電力変換回路３１側が下方となるように傾けて設置され、ヒートパイプ４１内部に封入された冷媒は電力変換回路３１側から発生する熱により蒸発し、放熱フィン４２側で凝縮して大気へ熱放散を行う。凝縮した冷媒はヒートパイプ４１内部を重力により電力変換回路３１側へ戻るサイクルを繰り返す。放熱フィン４２は自然冷却により大気へ熱放散を行うため、地面に対しほぼ垂直に設置され、放熱フィン４２の間を上昇気流が通りやすくなっている。
【００１８】
防風板６は、冷却器４に対して車両の進行方向側及び進行方向の逆側（以下、車両進行方向両側と表記）に箱体２と固定した状態で取り付けられ、冷却器４に進入する風、例えば車両の走行によって生じる風（以下、走行風と表記）、特に車両の徐行時等に生じる微量な走行風（以下、微風と表記）を遮る。図３に示すように、防風板６は、冷却ユニット３の車両進行方向両側から冷却器４に微風が進入することがない大きさの板であり、例えばプラスチック等で構成されている。
【００１９】
車両の走行に際し、微風は、車両の進行方向から車両の床下に設置された電力変換装置に向かって吹く。防風板６は、冷却器４の車両進行方向両側に取り付けられているため、微風は冷却器４に到達する前に遮断される。よって、微風が、冷却器４に到達することはない。
【００２０】
なお、防風板６は、車両進行方向両側のみに取り付けられており、また、冷却器４から離されて取り付けられているため、冷却器４が電力変換回路３１から発生する熱を放熱することを妨げない。
【００２１】
上記したように本実施形態においては、電力変換装置の箱体２に防風板６を取り付けることによって、微風が、冷却器４に進入することを防ぐことができるため、冷却器４に微風が流れ込むことによる冷却器４の冷却性能が低下することを防ぐことが可能となる。
【００２２】
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、本実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図である。図５は、図４の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図である。なお、図１，２及び３と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明は省略する。ここでは、図１，２及び３と異なる部分について主に述べる。以下の各実施形態についても同様にして重複した説明を省略する。
【００２３】
図４の電力変換装置の特徴は、防風板６が冷却器４を覆っている網カバー５に固定した状態で取り付けられている点にある。防風板６は、網カバー５の車両進行方向両側に取り付けられる。なお、防風板６は、網カバー５と一体とした構成であっても構わない。
【００２４】
車両の走行に際し、微風は、車両の進行方向から車両の床下に設置された電力変換装置に向かって吹く。防風板６は、冷却器４を覆っている網カバー５の車両進行方向両側に取り付けられているため、微風は網カバー５より内に進入することはない。よって、微風が、冷却器４に到達することはない。
【００２５】
また、防風板６は、第１の実施形態に比べ、冷却器４を覆っている網カバー５と防風板６との隙間がないため、冷却ユニット３内への微風の進入を、より防ぐことが可能となる。
【００２６】
なお、防風板６は、車両進行方向両側のみに取り付けられているため、冷却器４が電力変換回路３１から発生する熱を放熱することを妨げない。
【００２７】
上記したように本実施形態においては、冷却器４を覆っている網カバー５に防風板６を取り付けることによって、微風が、冷却ユニット３の冷却器４に進入することを防ぐことができるため、冷却器４に微風が流れ込むことによる当該冷却器４の冷却性能が低下することを防ぐことが可能となる。
【００２８】
［第３の実施形態］
次に、本発明の第３の実施形態について説明する。図６は、本実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図である。図７は、図６の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図である。図８は、図７の冷却ユニット３を覆っている網カバー５を省略した図である。
【００２９】
図６の電力変換装置の特徴は、防風板６が冷却器４に固定した状態で取り付けられている点にある。防風板６は、冷却器４の車両進行方向両側に取り付けられる。なお、防風板６は、冷却器４と一体とした構成であっても構わない。
【００３０】
車両の走行に際し、微風は、車両の進行方向から車両の床下に設置された電力変換装置に向かって吹く。図７に示すように、冷却ユニット３の外部には防風板６は設けられていないため、冷却ユニット３には、微風が進入してしまう。
【００３１】
しかしながら、冷却器４の冷却性能の低下を招くのは、冷却器４に微風が流れ込んだときである。図８に示すように、防風板６は、冷却器４に直接取り付けられているため、微風は冷却器４に到達する前に遮断される。
【００３２】
したがって、上記した第１または第２の実施形態に比べ、微風が冷却ユニット３に進入した場合であっても、当該微風が冷却器４に流れ込むことをより確実に防ぐことが可能となる。
【００３３】
なお、上記した第１または第２の実施形態と同様に、防風板６は、車両進行方向両側のみに取り付けられているため、冷却器４が電力変換回路３１から発生する熱を放熱することを妨げない。
【００３４】
上記したように本実施形態においては、冷却器４に防風板６を取り付けることによって、微風が冷却ユニット３に進入した場合であっても、冷却器４に流れ込むことを防ぐことができるため、冷却器４に微風が流れ込むことによる冷却器４の冷却性能が低下することを防ぐことが可能となる。
【００３５】
［第４の実施形態］
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図９は、本実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図である。図１０は、図９の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図である。
【００３６】
図９の電力変換装置の特徴は、例えば冷却器４の車両進行方向両側に箱体２と固定した状態で取り付けられた防風板６の例えば上部に、微風を通す通風部６１を有する点にある。通風部６１は、２枚の防風板６とも同一箇所に設けられている。
【００３７】
車両の走行に際し、微風は、車両の進行方向から車両の床下に設置された電力変換装置に向かって吹く。図１０に示すように、防風板６の上部には微風を通す通風部６１が設けられている。そのため、冷却ユニット３の上部には微風が進入する。
【００３８】
さて、冷却器４は、自然対流によって電力変換回路３１から発生した熱を放熱している。よって、電力変換回路３１から発生した熱は、冷却器４の上部から放熱される。このとき、冷却ユニット３の上部に進入した微風によって、自然対流した空気が引っ張られる。すなわち、冷却ユニット３の上部を微風が通ることによって、熱が放熱されやすくなる。
【００３９】
また、冷却器４の車両進行方向両側の通風部６１以外の部分については、前述した第１の実施形態同様に、防風板６によって冷却ユニット３内に微風が進入することを防ぐことができる。
【００４０】
上記したように本実施形態においては、防風板６の上部の通風部６１から冷却ユニット３の上部に進入した微風によって、冷却器４による電力変換回路３１により発生する熱の放熱を促進し、かつ冷却器４に微風が流れ込むことによる冷却器４の冷却性能が低下することを防ぐことが可能となる。
【００４１】
［第５の実施形態］
次に、本発明の第５の実施形態について説明する。図１１は、本実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図である。図１２は、図１１の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図である。
【００４２】
図１１の電力変換装置の特徴は、前述した第４の実施形態における通風部６１を例えば防風板６の下部に有する点にある。
【００４３】
車両の走行に際し、微風は、車両の進行方向から車両の床下に設置された電力変換装置に向かって吹く。図１２に示すように、防風板６の下部には微風を通す通風部６１が設けられている。そのため、冷却ユニット３の下部には微風が進入する。
【００４４】
電力変換回路３１から発生した熱が自然対流によって放熱するとき、冷却ユニット３の下部に進入した微風によって、冷却ユニット３の下部にある当該対流した空気が引っ張られる。すなわち、冷却ユニット３の下部を微風が通ることによって、熱が放熱されやすくなる。
【００４５】
また、前述した第４の実施形態と同様に、通風部６１以外の部分においては、防風板６によって冷却ユニット３内に微風が進入することを防ぐことができる。
【００４６】
上記したように本実施形態においては、防風板６の下部の通風部６１から冷却ユニット３の下部に進入した微風によって、冷却器４による電力変換回路３１により発生する熱の放熱を促進し、かつ冷却器４に微風が流れ込むことによる冷却器４の冷却性能が低下することを防ぐことが可能となる。
【００４７】
なお、本発明は、上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図。
【図２】図１の冷却ユニット３の概略を示す図。
【図３】図１の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図。
【図５】図４の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図。
【図７】図６の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図。
【図８】図７の冷却器４を覆っている網カバー５を省略した図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図。
【図１０】図９の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図。
【図１１】本発明の第５の実施形態に係る電力変換装置の概略を車両の側方側から示す図。
【図１２】図１１の電力変換装置の概略を車両の進行方向側から示す図。
【符号の説明】
【００４９】
１…車体、２…箱体、３…半導体冷却ユニット、４…冷却器、５…網カバー、６…防風板、３１…発熱部、６１…通風部。
【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】
2007244130.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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