(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却器の放熱部を、下向きにかつ装置本体の外周面より外部に突出させて取り付けてなる走行風冷却構成を有し、電力変換をするための２つの半導体素子を有し、車体の下部のレール方向の中央部に設けられた高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記高速鉄道車両用電力変換装置の本体である電力変換装置本体の枕木方向の中央部に、前記２つの半導体素子の間に介在するように、前記２つの半導体素子間を接続するための導体を収納する機器室と、
前記電力変換装置本体の底面部に、前記２つの半導体素子の裏面に位置するように各々配置して取り付けられた２つの冷却器とを有し、
前記各冷却器は、放熱部における放熱フィンの配列方向を、車両進行方向と平行となるように配置し、
前記各冷却器を配置した範囲における前記電力変換装置本体の底面部を、前記車体の底面である車体底面より上方に凹ませたこと
を特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記各冷却器の受熱ブロックの車側面より少なくとも１個のヒートパイプを挿入し、
前記ヒートパイプの車側先端部に複数個の放熱フィンを取り付けて、前記電力変換装置本体の両車側カウルカバー内側に前記放熱フィンを配置し、
前記ヒートパイプの車側先端部が、前記各冷却器の受熱ブロックより上方となるように前記各冷却器を配置し、前記各冷却器を配置したそれぞれの範囲における前記電力変換装置本体の底面部を、前記機器室側が下方となるように傾斜させたことを特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項３】
前記請求項１に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記各冷却器を配置したそれぞれの範囲における前記電力変換装置本体の底面部に対してレール方向の両方向にそれぞれ位置する前記冷却器が配置されていない底面部を、前記電力変換装置本体が設けられていない側の端部が前記車体底面とほぼ同一位置の高さとなるように下方に傾斜させたことを特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項４】
前記請求項１または請求項２に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記車体底面に艤装配置され、前記電力変換装置本体と前記電力変換装置本体のレール方向に対して両端部にそれぞれ隣接配置されている機器とをそれぞれ結び、前記機器室により区切られ、前記各冷却器を配置したそれぞれの範囲における前記電力変換装置本体の底面部の枕木方向の幅寸法とほぼ同一寸法の範囲で、前記電力変換装置本体側が上方となるようにそれぞれ傾斜させて設けられた４枚の機器間フサギ板と、
前記各機器間フサギ板を傾斜させたことにより、前記各機器間フサギ板の枕木方向両端部にできる前記車体底面に垂直な面の隙間をそれぞれ塞ぐ８枚の仕切り板とを有すること
を特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項５】
前記請求項４に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記８枚の仕切り板のうち、枕木方向の車体中心側に配置された４枚の前記仕切り板を、進行方向側の２枚の前記仕切り板及び進行方向と逆側の２枚の前記仕切り板の２組の前記仕切り板の機器側端部に対して、前記電力変換装置本体が前記機器に接している機器側平面と前記車体底面とが交差して形成される直線上の前記車体の枕木方向の中心点とほぼ同一位置に合さるように傾斜させて組み立てたこと
を特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項６】
前記請求項４または請求項５に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記各機器間フサギ板のほぼ全体的に、各辺が当該機器間フサギ板の各辺に対してほぼ平行となるような角形であって、中心部が当該機器間フサギ板の中心部と重なるように走行風取り込み口を設け、
前記各走行風取り込み口の放熱部側端部下面に、当該放熱部側端部より当該機器間フサギ板に対して当該走行風取り込み口側下方に傾斜したガイドを設置し、
前記各走行風取り込み口上部に、当該走行風取り込み口の機器側端部より当該機器間フサギ板に対して当該走行風取り込み口側上方に傾斜させたダクトを設置したことを特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項７】
前記請求項６に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記電力変換装置本体と当該電力変換装置のレール方向に対して両端部にそれぞれ隣接配置されている前記機器との間の、それぞれの両車側に艤装配置された４枚の機器間カウルカバーを有し、
前記各機器間カウルカバーのほぼ全体的に、各辺が当該機器間カウルカバーの各辺に対してほぼ平行となるような角形であって、中心部が当該機器間カウルカバーの中心部と重なるように走行風取り込み口を設け、
前記各走行風取り込み口の放熱フィン側端部車側面に、当該放熱フィン側端部より前記機器間カウルカバーに対して前記走行風取り込み口側車側方向に傾斜させたガイドを設置し、
前記機器間カウルカバーの走行風取り込み口内部に、当該走行風取り込み口の機器側端部より前記機器間カウルカバーに対して前記走行風取り込み口側内部に傾斜させたダクトを設置したことを特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項８】
前記請求項３乃至請求項７のいずれか１項に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記各冷却器の放熱部下面に、平板を配置したことを特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項９】
前記請求項８に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記各平板の、レール方向における両端部を下面に傾斜させたことを特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【請求項１０】
前記請求項９に記載の高速鉄道車両用電力変換装置において、
前記各平板に、少なくとも１個の穴をあけたことを特徴とする高速鉄道車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷却器の放熱部を、下向きにかつ装置本体の外周面より外部に突出させて取り付けてなる走行風冷却構成を有する高速鉄道車両用電力変換装置に係り、特に装置の軽量化、低騒音化、ならびに省メンテナンス化を図れるようにした高速鉄道車両用電力変換装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３５はこの種の従来の一般的な高速鉄道車両用電力変換装置の車体への艤装配置構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)、図３６は同高速鉄道車両用電力変換装置の車体への艤装配置構成例を示す正面図(図３５のＡ−Ａ断面図)、図３７は同高速鉄道車両用電力変換装置の車体への艤装配置構成例を示す上面図(図３６のＢ−Ｂ断面図)である。
【０００３】
図３６に示すように、一般的な高速鉄道車両（高速鉄道車両とは、通常、平均走行速度が１８０〜１９０ｋｍ／ｈ以上で走行する鉄道車両のことを言う）用電力変換装置における冷却構成としては、発熱体である半導体素子１を、冷却器２の受熱面３に取り付け、半導体素子１からの発熱を、冷媒４を介して放熱部５に伝熱する。
【０００４】
放熱部５は、電力変換装置本体６の内部に設けた風洞７内に設置され、電動送風機８により風洞７内の放熱部５に冷却風９を送風して、開放部１０に排熱するように構成されている。
【０００５】
このような一般的な高速鉄道車両用電力変換装置は、大容量であることから、半導体素子１からの発熱量が大きく、冷却器２には、高い冷却性能が必要とされるが、装置全体の小型軽量化に伴ない、冷却器２もコンパクトな外形および配置とすることが求められている。
【０００６】
そのため、限られたスペ−ス内において、冷却器２の放熱部５は、放熱面積を大きく取る必要があることから、放熱部５のフィンピッチが狭く、また風洞７内においては、図３７に示すように、放熱部５を冷却風９の送風方向に対して、複数段直列に配置することから、圧力損失が大きくなっている。
【０００７】
この結果、冷却器２の能を充分に引き出すための風量を確保するためには、動送風機８は大型のものでなければならず、重量が重く、騒音も大きいものとなっている。
【０００８】
さらに、電動送風機８は、回転部の定期的な点検、および部品交換等のメンテナンスも必要である。
【０００９】
また、冷却器２においても、前述したように、放熱部５のフィンピッチが狭いことから、塵挨等による目詰まりを起こすために清掃が必要であるが、放熱部５は風洞７内に設置されており、清掃時には電力変換装置本体６から冷却器２を取り外さねばならない。
【００１０】
一方、在来線においては、高速車両と比較して、小容量で半導体素子１の発熱量も小さいことから、冷却器２には高い冷却性能を必要とせず、放熱部５を車側１１または底面１２に配置して、自冷または冷却風９に走行風１３を利用しての電動送風機８を使用しない冷却構成が主流となっている。
【００１１】
高速車両においても、車体１４周囲に走行風１３は流れており、高速車両故に、その風量も現状の電動送風機８と相当量であることは確認されている。
【００１２】
また、図３５および図３６に示すように、近年の高速車両は、高い空力特性を得るために、車体１４断面は全体に丸みを帯びた形状となっており、電力変換装置本体６をはじめとする車両床下の機器１５、および機器間１６においての外観は、車側１１においては丸く湾曲したカウルカバー１７とし、底面に関しては車体底面１２とほぼ同一面とした平滑な構造としているため、車両全体として凹凸のない統一した車体１４断面形状となっている。
【００１３】
このため、車体周囲の流れは、車体壁面に沿った指向性が強い流れであり、現状の電力変換装置本体６における装置機器配置では、風洞７はレール１８に対しほぼ直角方向に配置され、前述したように、風洞７内の圧力損失も大きいため、冷却器２の性能を充分に引き出す風量の走行風１３を風洞７内に引き込むことは困難である。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、従来の高速鉄道車両用電力変換装置においては、大型の電動送風機８を利用した冷却構成であるため、装置全体の重量が重くなり、騒音も大きくなってしまうという問題点がある。
【００１５】
また、走行風を有効に利用した冷却構成とするためには、現状の装置機器配置では、充分な走行風を得ることができないという問題点もある。
【００１６】
さらに、電動送風機８の定期的なメンテナンス、および冷却器２の清掃時の取外し作業は、省メンテナンス性向上に対して大きな弊害でもある。
【００１７】
本発明の目的は、車体の高い空力特性を極力損なうことなく走行風を効率よく取り込むことにより、電動送風機を無くして装置の軽量化、低騒音化、ならびに省メンテナンス化を図ることが可能な高速鉄道車両用電力変換装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に対応する発明では、冷却器の放熱部を、下向きにかつ装置本体の外周面より外部に突出させて取り付けてなる走行風冷却構成を有し、電力変換をするための２つの半導体素子を有し、車体の下部のレール方向の中央部に設けられた高速鉄道車両用電力変換装置において、高速鉄道車両用電力変換装置の本体である電力変換装置本体の枕木方向の中央部に、２つの半導体素子の間に介在するように、２つの半導体素子間を接続するための導体を収納する機器室と、電力変換装置本体の底面部に、２つの半導体素子の裏面に位置するように各々配置して取り付けられた２つの冷却器とを有し、各冷却器は、放熱部における放熱フィンの配列方向を、車両進行方向と平行となるように配置し、各冷却器を配置した範囲における電力変換装置本体の底面部を、車体の底面である車体底面より上方に凹ませるようにしている。
【００１９】
従って、請求項１に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、冷却器の放熱部を、走行風が流れている車両床下底面部近傍に設置することにより、走行風を効率良く放熱部に取り込むことが可能となり、排熱させることができる。
また、これと共に、放熱部における放熱フィンの配列方向を、車両進行方向に対してほぼ平行に配置することにより、取り込んだ走行風が放熱フィンに沿って流れるため、放熱部での圧力損失が小さく、放熱部における走行風の風速低下を抑制することができる。
これにより、従来のように電動送風機を用いることなく充分な冷却器性能が得られるため、装置全体の軽量化、低騒音化、ならびに省メンテナンス性に配慮した装置とすることが可能となる。
また、放熱部を両車側底面部に配置することにより、冷却器を取り外すことなく放熱部を直接清掃可能となるため、冷却器のメンテナンス性においても優れた装置構成とすることができる。
さらに、電力変換装置本体の両車側に配置していた電力変換装置本体を構成する導体、他機器類を、電力変換装置本体のほぼ中央部に配置することにより、両車側底面部に冷却器を配置しても装置外形を大きくすることなく機器配置を構成することができる。
さらにまた、両車側底面部を上方に凹ませ冷却器を取り付けることにより、放熱部を艤装限界から突出させることなく、しかも車体の高い空力特性を極力損なうこともなく、走行風を効率良く放熱部に取り込むことができる。
【００２０】
また、請求項２に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、各冷却器の受熱ブロックの車側面より少なくとも１個のヒートパイプを挿入し、
ヒートパイプの車側先端部に複数個の放熱フィンを取り付けて、電力変換装置本体の両車側カウルカバー内側に放熱フィンを配置し、
ヒートパイプの車側先端部が、各冷却器の受熱ブロックより上方となるように各冷却器を配置し、各冷却器を配置したそれぞれの範囲における電力変換装置本体の底面部を、前記機器室側が下方となるように傾斜させるようにしている。
【００２１】
従って、請求項２に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項１に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、少なくとも１個のヒートパイプを用いることにより、低速時の冷却器の冷却効率低下分を補なうことができる。
また、ヒートパイプの放熱フィンをカウルカバー内側に設置することにより、車両走行中の飛石等から、ヒートパイプおよび放熱フィンを保護することもできる。
【００２２】
さらに、請求項３に対応する発明では、上記請求項１に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、各冷却器を配置したそれぞれの範囲における電力変換装置本体の底面部に対してレール方向の両方向にそれぞれ位置する冷却器が配置されていない底面部を、電力変換装置本体が設けられていない側の端部が車体底面とほぼ同一位置の高さとなるように下方に傾斜させるようにしている。
【００２３】
従って、請求項３に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項１に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、電力変換装置本体の両車側底面部を傾斜させることにより、車体底面壁面近傍に流れている走行風を放熱部全体に導くことが可能となるため、より多くの走行風を放熱部に取り込むことが可能となり、冷却器の冷却効率を向上することができる。
【００２４】
一方、請求項４に対応する発明では、上記請求項１または請求項２に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、車体底面に艤装配置され、電力変換装置本体と電力変換装置本体のレール方向に対して両端部にそれぞれ隣接配置されている機器とをそれぞれ結び、機器室により区切られ、各冷却器を配置したそれぞれの範囲における電力変換装置本体の底面部の枕木方向の幅寸法とほぼ同一寸法の範囲で、電力変換装置本体側が上方となるようにそれぞれ傾斜させて設けられた４枚の機器間フサギ板と、各機器間フサギ板を傾斜させたことにより、各機器間フサギ板の枕木方向両端部にできる車体底面に垂直な面の隙間をそれぞれ塞ぐ８枚の仕切り板とを有している。
【００２５】
従って、請求項４に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項１または請求項２に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、機器間フサギ板を傾斜させることにより、走行風を放熱部全体に導くことが可能となり、また傾斜させた機器間フサギ板の枕木方向両端部を仕切り板で塞ぐことにより、取り込んだ走行風が機器間内部に漏れることなく走行風を放熱部に取り込むことが可能となり、冷却器の冷却効率を向上することができる。
【００２６】
また、請求項５に対応する発明では、上記請求項４に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、８枚の仕切り板のうち、枕木方向の車体中心側に配置された４枚の仕切り板を、進行方向側の２枚の仕切り板及び進行方向と逆側の２枚の仕切り板の２組の仕切り板の機器側端部に対して、電力変換装置本体が機器に接している機器側平面と車体底面とが交差して形成される直線上の車体の枕木方向の中心点とほぼ同一位置に合さるように傾斜させて組み立てている。
【００２７】
従って、請求項５に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項４に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、電力変換装置本体の機器室下面の車体底面を流れている走行風を、傾斜させた機器間フサギ板の枕木方向両端部に配置した車体中心側の仕切り板に沿って、両車側底面部に配置した冷却器の放熱部に導くことが可能となるため、より多くの走行風を放熱部に取り込むことが可能となり、冷却器の冷却効率を向上することができる。
【００２８】
さらに、請求項６に対応する発明では、上記請求項４または請求項５に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、各機器間フサギ板のほぼ全体的に、各辺が当該機器間フサギ板の各辺に対してほぼ平行となるような角形であって、中心部が当該機器間フサギ板の中心部と重なるように走行風取り込み口を設け、
各走行風取り込み口の放熱部側端部下面に、当該放熱部側端部より当該機器間フサギ板に対して当該走行風取り込み口側下方に傾斜したガイドを設置し、
各走行風取り込み口上部に、当該走行風取り込み口の機器側端部より当該機器間フサギ板に対して当該走行風取り込み口側上方に傾斜させたダクトを設置するようにしている。
【００２９】
従って、請求項６に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項４または請求項５に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、走行風取り込み口の下面に設置したガイドが車体底面より突出することにより、当該ガイドによっても車体底面に流れる走行風を放熱部に取り込むことが可能となるため、冷却器の冷却効率を向上することができる。
【００３０】
さらにまた、請求項７に対応する発明では、上記請求項６に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、電力変換装置本体と当該電力変換装置のレール方向に対して両端部にそれぞれ隣接配置されている機器との間の、それぞれの両車側に艤装配置された４枚の機器間カウルカバーを有し、各機器間カウルカバーのほぼ全体的に、各辺が当該機器間カウルカバーの各辺に対してほぼ平行となるような角形であって、中心部が当該機器間カウルカバーの中心部と重なるように走行風取り込み口を設け、各走行風取り込み口の放熱フィン側端部車側面に、当該放熱フィン側端部より機器間カウルカバーに対して走行風取り込み口側車側方向に傾斜させたガイドを設置し、機器間カウルカバーの走行風取り込み口内部に、当該走行風取り込み口の機器側端部より機器間カウルカバーに対して走行風取り込み口側内部に傾斜させたダクトを設置するようにしている。
【００３１】
従って、請求項７に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項６に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、両車側に配置したヒートパイプの放熱フィンにも走行風を取り込むことが可能となるため、車両速度の低速域での冷却器の冷却効率を向上することができる。
【００３２】
一方、請求項８に対応する発明では、上記請求項３乃至請求項７のいずれか１項に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、各冷却器の放熱部下面に、平板を配置するようにしている。
【００３３】
従って、請求項８に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項３乃至請求項７に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、放熱部下面を平板で覆うことにより、車両走行中の車体底面における飛石等の衝突から、放熱部を保護することができる。
また、放熱部における放熱フィン先端部を平板に固定することにより、車体繰り返し振動等による放熱フィン根元への応力が緩和されて、放熱フィン落下事故の要因ともなり得る放熱フィン根元に生じる亀裂等の発生を防止することもできる。
【００３４】
また、請求項９に対応する発明では、上記請求項８に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、各平板の、レール方向における両端部を下面に傾斜させるようにしている。
【００３５】
従って、請求項９に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項８に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、平板端部を下面に傾斜させることにより、車体底面の走行風を平板端部の傾斜に沿って、放熱部に導くことが可能となるため、より多くの走行風を取り込むことが可能となり、冷却器の冷却効率を向上することができる。
【００３６】
さらに、請求項１０に対応する発明では、上記請求項９に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置において、各平板に、少なくとも１個の穴をあけるようにしている。
【００３７】
従って、請求項１０に対応する発明の高速鉄道車両用電力変換装置においては、上記請求項９に対応する発明の場合と同様の作用を奏することができるのに加えて、平板に少なくとも１個の穴を開けることにより、レール側から放熱部側に風上側での熱あおりを受けていない走行風を取り入れることが可能となるため、風下側での放熱部における熱あおりを低減させることができ、風下側放熱部の温度を低減することができる。
【００３８】
【発明の実施の形態】
本発明は、高速車両においては、電動送風機の風量と相当量の走行風が車体周囲に流れていることに着目し、冷却器の放熱部を、電力変換装置本体の両車側底面部および車側に配置する機器配置として、車体の高い空力特性を極力損なうことなく、走行風を効率よく取り込むようにすることにより、電動送風機を無くして、装置の軽量化および低騒音化、さらには省メンテナンス性を配慮した高速鉄道車両用電力変換装置の走行風冷却構成を実現するようにするものである。
【００３９】
以下、上記のような考え方に基づく本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００４０】
（第１の実施の形態）
図１は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)、図２は図１のＣ−Ｃ断面図、図３は図２のＤ−Ｄ断面図であり、図３５乃至図３７と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００４１】
図１乃至図３において、冷却器２の放熱部５を下向きとして、電力変換装置本体６の両車側底面部１９に冷却器２を取り付けている。
【００４２】
また、冷却器２の放熱部５における放熱フィン２３の配列方向を、車両進行方向４４とほぼ平行となるように配置している。
【００４３】
さらに、冷却器２を取り付けた電力変換装置本体６の両車側底面部１９を、車体底面１２より上方に凹ませている。
【００４４】
さらにまた、電力変換装置本体６のレール１８方向のほぼ中央部に、機器室２０を設けて組み立てている。
【００４５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の作用について説明する。
【００４６】
図１において、冷却器２には、放熱部５を下向きにできる冷却器２、例えば冷媒４を必要としないくし型フィンのような冷却器２を用いて、冷却器２の受熱面３に半導体素子１を取り付け、半導体素子１からの発熱は、受熱ブロック２１を介して放熱部５に伝熱される。
【００４７】
一方、車体底面１２全面に流れている走行風１３は、放熱部５に取り込まれ、当該取り込んだ走行風１３は、放熱部５における放熱フィン２３の配列方向に沿って流れ、半導体素子１の発熱が放熱部５で走行風１３により熱交換されて、開放部１０へ排熱される。
【００４８】
また、冷却器２を取り付けた電力変換装置本体６の両車側底面部１９を車体底面１２より上方に１凹ませ、艤装限界でもある車体底面１２より上方に放熱部５が配置されている。
【００４９】
さらに、電力変換装置本体６のレール１８方向のほぼ中央部分のスペ−スには、機器室２０が設けられており、導体または他ユニット類が収納されている。
【００５０】
上述したように、本実施の形態による走行風冷却構成を有する高速鉄道車両用電力変換装置では、従来の高速鉄道車両用電力変換装置と比較して、冷却器２の放熱部５を、走行風１３が流れている車両床下底面部１９近傍に設置するようにしているので、走行風１３を効率良く放熱部５に取り込むことができると共に、放熱部５における放熱フィン２３の配列方向を、車両進行方向４４に対してほぼ平行に配置するようにしているので、取り込んだ走行風１３が放熱フィン２３に沿って流れるため、放熱部５での圧力損失が小さく放熱部５における走行風１３の風速低下を抑制することができる。
【００５１】
これにより、従来のように電動送風機８を用いることなく充分な冷却器性能が得られるため、装置全体の軽量化、低騒音化、ならびに省メンテナンス性に配慮した装置とすることが可能となる。
【００５２】
また、放熱部５を両車側底面部１９に配置するようにしているので、冷却器２を取り外すことなく放熱部５を直接清掃できるため、冷却器２のメンテナンス性においても優れた装置構成とすることが可能となる。
【００５３】
さらに、電力変換装置本体６の両車側に配置していた電力変換装置本体６を構成する導体、他機器類を、電力変換装置本体６のほぼ中央部に配置するようにしているので、両車側底面部１９に冷却器２を配置しても、装置外形を大きくすることなく機器配置を構成することが可能となる。
【００５４】
さらにまた、両車側底面部１９を上方に凹ませ冷却器２を取り付けるようにしているので、放熱部５を艤装限界から突出させることなく、しかも車体１４の高い空力特性を極力損なうこともなく、走行風１３を効率良く放熱部５に取り込むことが可能となる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
図４は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す断面図、図５は図４のＥ−Ｅ断面図であり、図１乃至図３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００５６】
図４および図５において、冷却器２の受熱ブロック２１の車側１１面より、複数個のヒートパイプ２２を挿入している（本例では複数個であるが、少なくとも１個のヒートパイプ２２を挿入するようにすればよい）。
【００５７】
また、ヒートパイブ２２の車側１１先端部に複数個の放熱フィン２３を取り付けて、電力変換装置本体６の両車側１１に配置されたカウルカバー１７の内側に放熱フィン２３を配置している。
【００５８】
さらに、ヒートパイプ２２の車側１１先端部が、冷却器２の受熱ブロック２１より上方となるように冷却器２を配置し、両車側底面部１９を傾斜させて組み立てている。
【００５９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第１の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００６０】
また、車両速度が遅い時には、車体底面１２全面に流れている走行風１３の風速も小さく、電力変換装置本体６の両車側底面１９に下向きに配置されている冷却器２の放熱部５への走行風１３の取り込み量も少なくなり、冷却器２の冷却効率が低下することが考えられるが、この点本実施の形態では、ヒートパイプ２２を用いていることにより、低速時の冷却器２の冷却効率低下分を補なうことができる。
【００６１】
さらに、ヒートパイプ２２の放熱フィン２３をカウルカバー１７内に設置していることにより、車両走行中の飛石等から、ヒートパイプ２２および放熱フィン２３を保護することもできる。
【００６２】
（第３の実施の形態）
図６は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)、図７は図６のＦ−Ｆ断面図、図８は図７のＧ−Ｇ断面図であり、図１乃至図３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６３】
図６乃至図８において、電力変換装置本体６の冷却器２が配置されていない両車側底面部１９を、レール１８方向に対して電力変換装置本体６の両端部が車体底面１２とほぼ同一位置となるように、下方に傾斜させて組み立てている。
【００６４】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第１の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００６５】
また、電力変換装置本体６の両車側底面部１９を傾斜させていることにより、車体底面１２壁面近傍に流れている走行風１３を放熱部５全体に導くことが可能となるため、より多くの走行風１３を放熱部５に取り込むことが可能となり、冷却器２の冷却効率を向上することができる。
【００６６】
（第４の実施の形態）
図９は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)、図１０は図９のＨ−Ｈ断面図、図１１は図１０のＪ−Ｊ、Ｋ−Ｋ断面図、図１２は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの機器間フサギ板斜視図)であり、図１乃至図５と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００６７】
図９乃至図１２において、電力変換装置本体６と当該電力変換装置本体６のレール１８方向に対して両端部に隣接配置されている機器１５とを結ぶ、車体底面１２に艤装配置された機器間フサギ板２４を、電力変換装置本体６の冷却器２が取り付けられた両車側底面部１２の枕木方向２５の幅寸法２６とほぼ同一寸法の範囲で電力変換装置本体６側が上方となるように傾斜させ、当該傾斜させた機器間フサギ板２４の枕木方向両端部２７における車体底面１２に垂直な面を、仕切り板２９で塞いで組み立てている。
【００６８】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第１の実施の形態または第２の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００６９】
また、電力変換装置本体６の両車側底面部１９に配置した冷却器２が大きくなり、電力変換装置本体６の両単側底面部１９を傾斜することができない場合においても、機器間フサギ板２４を傾斜させていることにより、走行風１３を放熱部５全体に導くことが可能となる。
【００７０】
さらに、当該傾斜させた機器間フサギ板２４の枕木方向両端部２７を仕切り板２９で塞いでいることにより、取り込んだ走行風１３が機器間１６内部に漏れることなく走行風１３を放熱部５に取り込むことが可能となり、冷却器２の冷却効率を向上することができる。
【００７１】
（第５の実施の形態）
図１３は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)、図１４は図１３のＬ−Ｌ断面図、図１５は図１４のＭ−Ｍ断面図、図１６は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す底面図、図１７は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの機器間フサギ板斜視図)であり、図９乃至図１２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７２】
図１３乃至図１７において、傾斜させた機器間フサギ板２４の枕木方向両端部２７に配置された仕切り板２９のうち、車体中心３０側に配置された仕切り板２９'を、当該仕切り板２９'の機器側端部３１を機器側端部３１が機器１５に接している機器側平面３２と車体底面１２とが交差して形成される直線３３上にある車体中心点３４とほぼ同一位置に合せて傾斜させて組み立てている。
【００７３】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第４の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００７４】
また、電力変換装置本体６の機器室２０下面の車体底面１２を流れている走行風１３を、傾斜させた機器間フサギ板２４の枕木方向両端部２７に配置した車体中心３０側の仕切り板２９'に沿って、両車側底面部１９に配置した冷却器２の放熱部５に導くことが可能となるため、より多くの走行風１３を放熱部５に取り込むことが可能となり、冷却器２の冷却効率を向上することができる。
【００７５】
（第６の実施の形態）
図１８は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)、図１９は図１８のＮ−Ｎ断面図、図２０は図１９のＰ−Ｐ断面図、図２１は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す底面図、図２２は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの機器間フサギ板斜視図)、図２３は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体上面からの機器間フサギ板斜視図)であり、図９乃至図１７と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００７６】
図１８乃至図２３において、機器間フサギ板２４のほぼ中央部に、各辺が機器間フサギ板２４の各辺に対してほぼ平行となるような角形の走行風取り込み口３５を設けている。
【００７７】
また、走行風取り込み口３５の放熱部側端部３６下面に、当該放熱部側端部３６より機器間フサギ板２４に対して走行風取り込み口３５側下方に傾斜したガイド３７を設置している。
【００７８】
さらに、走行風取り込み口３５上部に、当該走行風取り込み口３５の機器側端部３１'より機器間フサギ板２４に対して走行風取り込み口３５側上方に傾斜したダクト３８を設置して組み立てている。
【００７９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第４の実施の形態または第５の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００８０】
また、走行風取り込み口３５の下面に設置したガイド３７が車体底面１２より突出していることにより、当該ガイド３７によっても車体底面１２に流れる走行風１３を放熱部５に取り込むことが可能となるため、冷却器２の冷却効率を向上することができる。
【００８１】
（第７の実施の形態）
図２４は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)、図２５は図２４のＱ−Ｑ断面図、図２６は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す側面図、図２７は図２６のＲ−Ｒ断面図、図２８は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車側面からの機器間カウルカバー斜視図)、図２９は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す斜視図(車体内部からの機器間カウルカバー斜視図)であり、図１８乃至図２３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８２】
図２４乃至図２９において、電力変換装置本体６と当該電力変換装置本体６のレール１８方向に対して両端部に隣接配置されている機器１５との間の、両車側に艤装配置された機器間カウルカバー３９のほぼ中央部に、各辺が機器間カウルカバー３９の各辺に対してほぼ平行となるような角形の走行風取り込み口３５'を設けている。
【００８３】
また、走行風取り込み口３５'の放熱フィン側端部４０車側１１面に、当該放熱フィン側端部４０より機器間カウルカバー３９に対して走行風取り込み口３５'側の車側１１方向に傾斜させたガイド３７'を設置している。
【００８４】
さらに、機器間カウルカバー３９の走行風取り込み口３５'内部に、当該走行風取り込み口３５'の機器側端部３１'より機器間カウルカバー３９に対して走行風取り込み口３５'側内部に傾斜させたダクト３８'を設置して組み立てている。
【００８５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第６の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００８６】
また、両車側１１に配置したヒートパイプ２２の放熱フィン２３にも走行風１３を取り込むことが可能となるため、車両速度の低速域での冷却器２の冷却効率を向上することができる。
【００８７】
（第８の実施の形態）
図３０は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す断面図(図９のＨ−Ｈ断面図相当)、図３１は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す断面図(図２４のＱ−Ｑ断面図相当)、図３２は図３０のＳ−Ｓ断面図であり、図６乃至図２９と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００８８】
図３０乃至図３２において、冷却器２の放熱部５下面に、平板４１を配置して組み立てている。
【００８９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第３乃至第７の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００９０】
また、放熱部５下面を平板４１で覆っていることにより、車両走行中の車体底面１２における飛石等の衝突から、放熱部５を保護することができる。
【００９１】
さらに、放熱部５における放熱フィン２３先端部を平板４１に固定していることにより、車体繰り返し振動等による放熱フィン２３根元への応力が緩和されて、放熱フィン２３落下事故の要因ともなり得る放熱フィン２３根元に生じる亀裂等の発生を防止することもできる。
【００９２】
なお、放熱部５における放熱フィン２３先端部と平板４１との距離は、特に限定されるものではない。
【００９３】
（第９の実施の形態）
図３３は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す断面図(図３０のＳ−Ｓ断面図相当)であり、図３０乃至図３２と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９４】
図３３において、平板４１の、レール１８方向における両端部を下面に傾斜させて組み立てている。
【００９５】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第８の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【００９６】
また、平板端部４２を下面に傾斜させていることにより、車体底面１２の走行風１３を平板端部４２の傾斜に沿って、放熱部５に導くことが可能となるため、より多くの走行風１３を取り込むことが可能となり、冷却器２の冷却効率を向上することができる。
【００９７】
（第１０の実施の形態）
図３４は本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置の構成例を示す断面図(図３０のＳ−Ｓ断面図相当)であり、図３３と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる部分についてのみ述べる。
【００９８】
図３４において、平板４２に、複数個の穴４３をあけて組み立てている（本例では複数個であるが、少なくとも１個の穴４３をあけて組み立てるようにすればよい）。
【００９９】
次に、以上のように構成した本実施の形態による高速鉄道車両用電力変換装置においては、前述した第９の実施の形態の場合と同様の作用効果を奏することができる。
【０１００】
また、平板端部４２を下方に傾斜させていることにより、車体底面１２の走行風１３を平板端部４２の傾斜に沿って、放熱部５に導くことが可能であるが、平板４１を境とした放熱部５側とレール１８側の走行風１３の風速は、放熱部５側の方が流速が速く、圧力が小さい。
【０１０１】
このため、平板４１に穴４３を開けていることにより、レール１８側から放熱部５側に風上側での熱あおりを受けていない走行風１３'を取り入れることが可能となるため、風下側での放熱部５における熱あおりを低減させることができ、風下側放熱部５の温度を低減することができる。
【０１０２】
（その他の実施の形態）
尚、本発明は、上記各実施の形態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、種々に変形して実施することが可能である。
また、各実施の形態は可能な限り適宜組合わせて実施してもよく、その場合には組合わせた作用効果を得ることができる。
さらに、上記各実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合わせにより、種々の発明を抽出することができる。
例えば、実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題（の少なくとも一つ）が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果（の少なくとも一つ）が得られる場合には、この構成要件が削除された構成を発明として抽出することができる。
【０１０３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の高速鉄道車両用電力変換装置によれば、冷却器の放熱部を電力変換装置本体の両車側底面部および車側に配置するようにしているので、車体の高い空力特性を極力損なうことなく走行風を効率よく取り込み、電動送風機を無くして装置の軽量化、低騒音化、ならびに省メンテナンス化を図ることが可能となる。
【０１０４】
さらに、電力変換装置本体の両車側に配置していた電力変換装置本体を構成する導体、他機器類を電力変換装置本体のほぼ中央部に配置するようにしているので、両車側底面部に冷却器を配置しても装置外形を大きくすることなく機器配置を構成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第１の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)。
【図２】図１のＣ−Ｃ断面図。
【図３】図２のＤ−Ｄ断面図。
【図４】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第２の実施の形態を示す断面図。
【図５】図４のＥ−Ｅ断面図。
【図６】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第３の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)。
【図７】図６のＦ−Ｆ断面図。
【図８】図７のＧ−Ｇ断面図。
【図９】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第４の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)。
【図１０】図９のＨ−Ｈ断面図。
【図１１】図１０のＪ−Ｊ、Ｋ−Ｋ断面図。
【図１２】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第４の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの機器間フサギ板斜視図)。
【図１３】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第５の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)。
【図１４】図１３のＬ−Ｌ断面図。
【図１５】図１４のＭ−Ｍ断面図。
【図１６】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第５の実施の形態を示す底面図。
【図１７】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第５の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの機器間フサギ板斜視図)。
【図１８】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第６の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)。
【図１９】図１８のＮ−Ｎ断面図。
【図２０】図１９のＰ−Ｐ断面図。
【図２１】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第６の実施の形態を示す底面図。
【図２２】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第６の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの機器間フサギ板斜視図)。
【図２３】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第６の実施の形態を示す斜視図(車体上面からの機器間フサギ板斜視図)。
【図２４】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第７の実施の形態を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)。
【図２５】図２４のＱ−Ｑ断面図。
【図２６】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第７の実施の形態を示す側面図。
【図２７】図２６のＲ−Ｒ断面図。
【図２８】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第７の実施の形態を示す斜視図(車側面からの機器間カウルカバー斜視図)。
【図２９】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第７の実施の形態を示す斜視図(車体内部からの機器間カウルカバー斜視図)。
【図３０】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第８の実施の形態を示す断面図(図９のＨ−Ｈ断面図相当)。
【図３１】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第８の実施の形態を示す断面図(図２４のＱ−Ｑ断面図相当)。
【図３２】図３０のＳ−Ｓ断面図。
【図３３】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第９の実施の形態を示す断面図(図３０のＳ−Ｓ断面図相当)。
【図３４】本発明による高速鉄道車両用電力変換装置の第１０の実施の形態を示す断面図(図３０のＳ−Ｓ断面図相当)。
【図３５】従来の一般的な高速鉄道車両用電力変換装置の車体への艤装配置構成例を示す斜視図(車体下面からの装置斜視図)。
【図３６】図３５のＡ−Ａ断面図。
【図３７】図３６のＢ−Ｂ断面図。
【符号の説明】
１…半導体素子
２…冷却器
３…受熱面
４…冷媒
５…放熱部
６…電力変換装置本体
７…風洞
８…電動送風機
９…冷却風
１０…開放部
１１…単側
１２…車体底面
１３…走行風
１４…車体
１５…機器
１６…機器間
１７…カウルカバー
１８…レール
１９…両車側底面
２０…機器室
２１…受熱ブロック
２２…ヒートパイプ
２３…放熱フィン
２４…機器間フサギ板
２５…枕木方向
２６…幅寸法垂
２７…枕木方向両端部
２８…レール方向両端部
２９…仕切り板
３０…車体中心
３１…機器側端部
３１'…機器側端部
３２…機器側平面
３３…直線
３４…車体中心点
３５…走行風取り込み口
３５'…走行風取り込み口
３６…放熱部側端部
３７…ガイド
３７'…ガイド
３８…ダクト
３８'…ダクト
３９…機器間カウルカバー
４０…放熱フィン側端部
４１…平板
４２…平板端部
４３…穴。
【図１】
0003959248.tif 000002
【図２】
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【図３】
0003959248.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003959248.tif 000007
【図７】
0003959248.tif 000008
【図８】
0003959248.tif 000009
【図９】
0003959248.tif 000010
【図１０】
0003959248.tif 000011
【図１１】
0003959248.tif 000012
【図１２】
0003959248.tif 000013
【図１３】
0003959248.tif 000014
【図１４】
0003959248.tif 000015
【図１５】
0003959248.tif 000016
【図１６】
0003959248.tif 000017
【図１７】
0003959248.tif 000018
【図１８】
0003959248.tif 000019
【図１９】
0003959248.tif 000020
【図２０】
0003959248.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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