(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、
モジュール化されたパワーユニットと、
該パワーユニットを搭載する枠体と、
床下収納部に設けた案内手段に案内される枠体に固定した移動手段と、
床下収納部に設けた車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、
前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンと、
を設けたことを特徴とする車両用半導体装置。
【請求項２】
車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、
床下収納部に設けた案内手段に案内される移動手段と、
前記車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、
前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンと、
を有し、
半導体装置を案内手段によって床下収納部の固定位置と床下収納部外の取外位置との間で移動させ、固定手段によって床下収納部の固定位置に収納固定するとともに、固定位置で電気品側コネクタと車体側コネクタを接続することを特徴とする車両用半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、鉄道車両用インバータ装置にかかり、特に、床下電気品の収納箱を鉄道車両の床下に一体化して設けるボディマウント方式に適応するインバータ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉄道車両における床下電気品の車体実装方式は、図６に示すように、インバータ装置を構成するパワーユニット１１’、制御部２１’、オイルフィルタコンデンサ２２’などのその他の床下電気品を収納固定した電気装置収納箱９を車体５の床下に取り付け、その後電気品を車体側の配線と接続している。
【０００３】
このような電気品の取付構造では、各電気装置のメンテナンスに当たっては、電気装置収納箱に収納された電気品と車体側の配線の接続を車側側および車体内側を往来しながらはずした後、電気装置を取り外し、場合によっては電気品収納箱を車体床下から取り外すなどの工数のかかる作業を行っていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決することを目的とし、各半導体装置の収納部位への実装工数を低減することを目的とする。さらに、本発明は、半導体装置のメンテナンスを片面からのアクセスで可能とすることにより、半導体装置のメンテナンスや交換作業時の作業を容易にするとともに、作業時間を短縮することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、交換頻度が高い部品を最小限にまとめモジュール化されたパワーユニットと、該パワーユニットを搭載する枠体と、床下収納部に設けた案内手段に案内される枠体に固定した移動手段と、床下収納部に設けた車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンと、を設けた。
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、車体外側面に電気品が通過できる電気品挿入開口部が、車体中央側面に電気品の発熱を放散させる冷却フィンが露出する冷却用開口部がそれぞれ設けられ、ユニット単位に形成した半導体装置を案内支持する案内手段と、半導体装置に設けた電気品側コネクタに対応する車体側コネクタと、半導体装置を床下収納部に固定する固定手段とを有する車体の床下に車体の長手方向に車体の一部として車体の左右に一対、中央に空間を形成するように構成した床下収納部を設けた車体に実装する車両用半導体装置において、床下収納部に設けた案内手段に案内される移動手段と、前記車体側コネクタに対応する電気品側コネクタと、前記冷却用開口部から車体中央側に形成される空間に突出する冷却用フィンとを有し、半導体装置を案内手段によって床下収納部の固定位置と床下収納部外の取外位置との間で移動させ、固定手段によって床下収納部の固定位置に収納固定するとともに、固定位置で電気品側コネクタと車体側コネクタを接続する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の鉄道車両用床下電気品の車体実装方式について、図を用いて説明する。図１は半導体装置のパワーユニットを車体の床下に車体の一部として一体化して設けたぎ装部に搭載する例を説明する部分斜視図である。図２は図１に示したぎ装部の車体長手方向に直交する面での断面図である。図３は図２の左手方向からの断面図である。図４は本発明の実装方法における床下電気品の保守時の流れを説明する図である。
【０００８】
図１に示すように、本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式は、車体５の床下に設けた床下収納部５１内に、半導体装置を構成するパワーユニット１１、制御部２１、乾式フィルタコンデンサ２２などの床下電気品を収納固定する方式である。
【０００９】
床下収納部５１は、車体５と一体に構成され、車体の床下に車体の長手方向に設けられており、内部空間に床下電気品を収納するとともに、車体の剛性を増大させる働きをも有している。
【００１０】
床下収納部５１の車体外側面には、電気品を通過させる電気品挿入開口部５２と、床下収納部の車体中央側面に電気品の一部が露出する冷却用開口部５３が設けられている。電気品挿入開口部５２は、該開口部に着脱自在または開閉自在に設けた蓋５９（図２）によって閉じられる。
【００１１】
図２および図３に示すように、床下収納部５１は、車体５の床下に一体的に構成され、車体外側面に電気品を通過させる電気品挿入開口部５２が、車体中央側の壁面５５に電気品の後背部に設けた冷却フィン１１４が露出する冷却用開口部５３が設けられている。床下収納部５１は、車体５の床下の左右に設けられており、中央に形成される空間を機器の冷却空間として使用することができる。
【００１２】
蓋５９によって閉じられる電気品挿入開口部５２は、図示を省略した鎖錠手段によって、気密かつ液密に閉鎖される。
【００１３】
冷却用開口部５３と、電気品の後背面周囲は図示を省略したパッキングによって気密構造とされ、内部空間に水が進入することを防いでいる。
【００１４】
床下収納部５１に設けた隔壁５７には、第１のスライドレール保持部材５４が固定されている。第１のスライドレール保持部材５４には、案内手段として働くスライドレール３０の固定レール３２が固定される。
【００１５】
床下収納部５１の内部底面には、支持案内手段として働くレール５６と、電気品を固定位置に固定する電気品固定手段５８が固定されている。電気品固定手段５８の鎖錠機構は、任意の機構でよく、図示を省略している。
【００１６】
床下電気品であるパワーユニット１１は、枠体１１１に電気部品を固定して形成され、支持部材１１２と、第２のスライドレール保持部材１１３と、冷却フィン１１４と、電気品側コネクタ１１５と、移動手段として働く車輪１１６と、固定部材１１７と、固定部材１１８とを有している。
【００１７】
支持部材１１２は、枠体１１１を第２のスライドレール保持部材１１３の上面で支持する働きを有している。
【００１８】
第２のスライドレール保持部材１１３は、枠体１１１の固定部材１１８に固定され、スライドレール３０の移動レール３１が取りつけられる。
【００１９】
冷却フィン１１４は、電気品の後背面に設けられ、電気品の発熱を冷却空間に放散させる。
【００２０】
電気品側コネクタ１１５は、直流電源に接続される＋−端子と、電動機などの負荷に接続される三相交流端子および接地端子などであり、パワーユニットの側面に突出して設けられる。電気品側コネクタ１１５は、パワーユニットが固定位置に配置されたときに、床下収納部５１内に設けられた車体側コネクタ５９１の受け部にその先端が挿入接続される位置に設けられる。
【００２１】
車輪１１６は、パワーユニット１１を支える車輪であり、パワーユニット１１を車体から取外したり取りつけるときの移動作業を容易にする働きを有するとともに、パワーユニット１１を固定位置に固定したときに、車体に設けたレール５６上に支持する働きをも有している。
【００２２】
固定部材１１７は、図示を省略した鎖錠手段によって電気品固定手段５８と共同して電気品を床下収納部５１の固定位置に固定するための部材である。
【００２３】
固定部材１１８は、第２のスライドレール保持部材１３３を枠体１１に固定するための手段である。
【００２４】
スライドレール３０は、例えば断面コ字状の固定レール３２と、固定レール内を移動可能に設けた移動レール３１とから構成され、固定レール３２と移動レール３１との間にはローラ軸受３３などが設けられて、移動を容易にしている。
【００２５】
このような構成において、車体５に電気品を搭載固定する場合には、蓋５９を開いた電気品挿入開口部５２の前に図示を省略したリフトに搭載したパワーユニット１１を配置し、スライドレール３０の移動レール３１を引き出して、移動レール３１に固定された第２のスライドレール保持部材１１３の先端部に固定部材を当てて図示を省略した鎖錠手段によって固定する。このときパワーユニット１１の支持部材１１２の下面が第２のスライドレール保持部材１１３の上面に位置して、パワーユニット１１は第２のスライドレール保持部材１１３に固定される。
【００２６】
その後、パワーユニット１１を床下収納部５１内に押し込み、電気品側コネクタ１１５が車体側コネクタ５９１に接続されて電気的接続が完了し、固定位置に達する。その後、固定部材１１７と電気品固定部材５８を図示を省略した鎖錠手段によって鎖錠することによって、パワーユニット１１が固定位置に固定される。このとき、パワーユニット１１の冷却フィン１１４は、冷却用開口部５３から冷却空間にさらされる。電気品挿入開口部５２を蓋５９で閉じてパワーユニットの車体への実装作業を終了する。
【００２７】
このように、本発明によれば、電気的な接続作業や電気装置収納箱の車体への取りつけ作業などを行わずに、極めて簡単にパワーユニット１１を車体５に実装することができる。
【００２８】
同様に、車体からパワーユニットを取外す場合には、蓋５９を開けた後、固定部材１１７と電気品固定手段５８の鎖錠を解いて、パワーユニット１１を床下収納部５１から図示を省略したリフト上に引き出し、固定部材１１８を第２のスライドレール保持部材１１３から開放することによって、取外すことができる。
【００２９】
このように、車体からパワーユニットを取外す作業も、電気的な接続の取外し作業や電気装置収納箱の車体からの取外し作業などを行わずに、極めて簡単にパワーユニット１１を車体５から取外すことができる。
【００３０】
図４に示すように、取り外したパワーユニット１１は、リフト上に載置され、トラックなどに搭載して検査・整備工場に搬送され、ここで所定の整備検査を終了して再度車体に実装される。
【００３１】
図５を用いて、本発明の他の実施の形態を説明する。この実施の形態はパワーユニット１１の枠体１１１を床下収納部５１の電気品挿入開口部５２近傍まで延長し、その先端部に蓋５９を取りつけている。このような構成とすることによって、パワーユニットを床下収納部５１の固定部へ挿入した後、蓋５９に設けた図示を省略した鎖錠手段を用いて開口部５２に固定することによって、パワーユニット１１を車体５に実装することができる。
【００３２】
以上の説明では、床下電気品が半導体装置のパワーユニットである場合特にインバータ装置のパワーユニットである場合を説明したが、床下電気品としては、半導体装置のパワーユニットに限らず、フィルタコンデンサや制御装置等であってもよく、また、その他の電気品、例えば補助インバータ装置や、ＳＩＶモジュール等であってもよい。
【００３３】
また、以上の説明では、床下電気品の収納箱を鉄道車両の床下に一体化して設けるボディマウント方式について説明したが、収納箱を従来のように、車体とは別に設け、車体床下にぎ装される方式において本発明が適用されてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、以下のような効果を奏することができる。
【００３５】
保守時にパワーユニット取り外し作業を容易化することができ、保守交換作業時のリードタイムを短縮することとができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する斜視図
【図２】  本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する断面図（その１）
【図３】  本発明にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する断面図（その２）
【図４】  パワ―ユニットの点検・修理の工程の概要を説明する図
【図５】  本発明の第２の実施の形態にかかる鉄道車両用床下電気品の車体実装方式の概要を説明する断面図
【図６】  従来の鉄道車両用床下電気品の実装方式を説明する斜視図
【符号の説明】
１１  パワーユニット
１１１  枠体
１１２  支持部材
１１３  第２のスライドレール保持部材
１１４  冷却フィン
１１５  電気品側コネクタ
１１６  車輪
１１７  固定部材
１１８  固定部材
２１  制御装置
２２  フィルタコンデンサ
３０  スライドレール
３１  移動レール
３２  固定レール
３３  ベアリング
５  車体
５１  床下収納部
５２  電気品挿入開口部
５３  冷却用開口部
５４  第１のスライドレール保持部材
５５  車体中央側壁面
５６  レール
５７  隔壁
５８  電気品固定手段
５９  主回路ハーネス
５９１  車体側コネクタ
【図１】
0004163404.tif 000002
【図２】
0004163404.tif 000003
【図３】
0004163404.tif 000004
【図４】
0004163404.tif 000005
【図５】
0004163404.tif 000006
【図６】
0004163404.tif 000007