特許第6950249号(P6950249)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2015.5.11 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6950249
(24)【登録日】2021年9月28日
(45)【発行日】2021年10月13日
(54)【発明の名称】鉄道車両用電力変換装置
(51)【国際特許分類】
   H01L 23/467 20060101AFI20210930BHJP
   H05K 7/20 20060101ALI20210930BHJP
   B61C 17/00 20060101ALI20210930BHJP
【FI】
   H01L23/46 C
   H05K7/20 B
   H05K7/20 G
   B61C17/00 E
   B61C17/00 A
【請求項の数】11
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2017-75648(P2017-75648)
(22)【出願日】2017年4月6日
(65)【公開番号】特開2018-37642(P2018-37642A)
(43)【公開日】2018年3月8日
【審査請求日】2020年3月13日
(31)【優先権主張番号】特願2016-163533(P2016-163533)
(32)【優先日】2016年8月24日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000005234
【氏名又は名称】富士電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104433
【弁理士】
【氏名又は名称】宮園 博一
(72)【発明者】
【氏名】松本 悟史
(72)【発明者】
【氏名】植原 義久
【審査官】 豊島 洋介
(56)【参考文献】
【文献】 特開昭54−065908(JP,A)
【文献】 米国特許出願公開第2013/0312940(US,A1)
【文献】 特開2007−013223(JP,A)
【文献】 特開平6−163771(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B61C 1/00 −17/12
B61D 1/00 −15/12
B61G 1/00 −11/18
B61J 1/00 −99/00
B61K 1/00 −13/04
H01L23/29
23/34 −23/36
23/373−23/427
23/44
23/467−23/473
H05K 7/20
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄道車両の走行方向に沿って複数のフィン部分が延びるように設けられ、前記鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第1放熱フィンと、
前記第1放熱フィンに対して前記走行方向に所定の間隔を隔てて配置され、前記走行方向に沿って複数のフィン部分が延びるように設けられ、前記電力変換装置本体の熱を放熱する第2放熱フィンと、
前記第1放熱フィンと前記第2放熱フィンとの間において、前記第1放熱フィンの前記走行方向と直交し前記フィン部分が並ぶ整列方向における一方側の端部またはその近傍と、前記第2放熱フィンの前記整列方向における他方側の端部またはその近傍とを接続するように配置され、前記鉄道車両の走行時に、前記第1放熱フィンを前記走行方向に沿って通過する空気と前記第2放熱フィンを前記走行方向に沿って通過する空気とを仕切るように構成された仕切り部材と、を備え
前記仕切り部材は、前記第1放熱フィンの前記整列方向における一方側を覆うように配置され、前記鉄道車両の走行時に、前記第1放熱フィンを前記走行方向に沿って通過する空気と前記第1放熱フィンの前記整列方向における一方側を通過する空気とを仕切るように構成された、前記第1放熱フィンと別個に設けられる第1部分と、前記第2放熱フィンの前記整列方向における他方側を覆うように配置され、前記鉄道車両の走行時に、前記第2放熱フィンを前記走行方向に沿って通過する空気と前記第2放熱フィンの前記整列方向における他方側を通過する空気とを仕切るように構成された、前記第2放熱フィンと別個に設けられる第2部分と、を含む、鉄道車両用電力変換装置。
【請求項2】
前記仕切り部材は、前記第1放熱フィンの前記整列方向における一方側の端部またはその近傍から前記第2放熱フィンの前記整列方向における他方側の端部またはその近傍までを直線状に延びるように構成されている、請求項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項3】
前記仕切り部材とは別個に前記整列方向における一方側に設けられ、前記走行方向のうちの第1方向への走行時に、前記第1放熱フィンの近傍を通過した空気を前記第2放熱フィンに導く第1導風部材と、
前記仕切り部材とは別個に前記整列方向における他方側に設けられ、前記走行方向のうち第2方向への走行時に、前記第2放熱フィンの近傍を通過した空気を前記第1放熱フィンに導く第2導風部材とをさらに備える、請求項1または2に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項4】
前記第1導風部材および前記第2導風部材は、それぞれ、少なくとも一部が前記仕切り部材に対向するように配置されている、請求項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項5】
前記第1導風部材は、前記第1放熱フィンの前記整列方向における一方側に前記第1放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて配置され、
前記第2導風部材は、前記第2放熱フィンの前記整列方向における他方側に前記第2放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて配置され、
前記第1導風部材の前記第2放熱フィン側は、前記第1放熱フィンおよび前記第2放熱フィンの前記整列方向における一方側の端部同士を接続する線分上まで少なくとも延びており、
前記第2導風部材の前記第1放熱フィン側は、前記第1放熱フィンおよび前記第2放熱フィンの前記整列方向における他方側の端部同士を接続する線分上まで少なくとも延びている、請求項またはに記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項6】
前記第1放熱フィンおよび前記第2放熱フィンは、前記鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、前記第1放熱フィンおよび前記第2放熱フィンの各々に設けられた前記複数のフィン部分は、前記鉄道車両の下方に向かって延びている、請求項のいずれか1項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項7】
前記第1放熱フィンおよび前記第2放熱フィンは、前記鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、前記第1放熱フィンおよび前記第2放熱フィンの各々に設けられた前記複数のフィン部分は、前記鉄道車両の側方に向かって延びている、請求項のいずれか1項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項8】
前記第1導風部材または前記第2導風部材のうちの上側の導風部材は、前記鉄道車両の下方を向いた面に取り付けられるとともに、前記第1放熱フィンまたは前記第2放熱フィンと、前記鉄道車両の下方を向いた面および前記上側の導風部材とにより、前記第1放熱フィンおよび前記第2放熱フィンの上側の近傍を通過する走行風の風路が形成されている、請求項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項9】
前記電力変換装置本体の内部を点検するための前記電力変換装置本体の側面に形成された開口部を覆うように着脱可能に設けられたカバー部材をさらに備えており、
前記カバー部材は、前記仕切り部材の設置箇所に設けられている、請求項またはに記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項10】
前記仕切り部材は、前記カバー部材と一体的に形成されている、請求項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【請求項11】
前記第1放熱フィンの前記整列方向における中心を通り前記走行方向に沿った線と、前記第2放熱フィンの前記整列方向における中心を通り前記走行方向に沿った線とは、略一致している、請求項1〜10のいずれか1項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、鉄道車両用電力変換装置に関し、特に、走行時に鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する複数の放熱フィンを備えた鉄道車両用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、走行時に鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する複数の放熱フィンを備えた鉄道車両用電力変換装置が知られている(たとえば、特許文献1参照)。
【0003】
上記特許文献1には、鉄道車両の床下に設置される車両駆動用電力変換装置に使用される複数の冷却器(放熱フィン)を備えた鉄道車両用電力変換装置が開示されている。この上記特許文献1に記載の鉄道車両用電力変換装置では、車両の床下空間において、複数個の冷却器が車両の走行方向に沿って電力変換装置本体の側面に並べられるように配置されている。また、車両の床下空間には、車両の走行方向の両側に複数の冷却器を挟み込むように開閉扉が設けられている。この開閉扉は、鉄道車両の走行に伴う走行風が強くなると開くように開閉自在に取り付けられている。この構成により、走行風が強い場合には、走行風は、上流側(走行風における風上側)に配置された冷却器に放熱フィンの方向に沿って新鮮外気(低温空気)として勢いよく取り込まれ、下流側(風下側)に配置された冷却器を経て暖められた状態で外部に排出される。この結果、上記特許文献1では、走行風の温度上昇が抑制される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2001−24124号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、上記特許文献1に記載された鉄道車両用電力変換装置では、開閉扉が開いた状態であっても、上流側の冷却器を通過した走行風がそのまま下流側の冷却器に取り込まれるため、冷却器の熱を奪って暖められた空気が、隣接する下流側の冷却器に取り込まれてしまう。また、上流側の冷却器と下流側の冷却器とが走行方向に沿って隣接して配置されているため、下流側の冷却器に取り込まれる走行風のほとんどが上流側の冷却器を通過して暖められた空気となってしまう。このため、下流側の冷却器における冷却性能が低くなり、冷却器全体としての冷却性能(放熱性能)を十分に高めることが難しいという問題点があった。
【0006】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の1つの目的は、車両の走行時に新鮮外気を効率的に利用しながら、複数の放熱フィンの各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることが可能な鉄道車両用電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
この発明の一の局面による鉄道車両用電力変換装置は、鉄道車両の走行方向に沿って複数のフィン部分が延びるように設けられ、鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第1放熱フィンと、第1放熱フィンに対して走行方向に所定の間隔を隔てて配置され、走行方向に沿って複数のフィン部分が延びるように設けられ、電力変換装置本体の熱を放熱する第2放熱フィンと、第1放熱フィンと第2放熱フィンとの間において、第1放熱フィンの走行方向と直交しフィン部分が並ぶ整列方向における一方側の端部またはその近傍と、第2放熱フィンの上記整列方向における他方側の端部またはその近傍とを接続するように配置され、鉄道車両の走行時に、第1放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気と第2放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気とを仕切るように構成された仕切り部材と、を備え、仕切り部材は、第1放熱フィンの整列方向における一方側を覆うように配置され、鉄道車両の走行時に、第1放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気と第1放熱フィンの整列方向における一方側を通過する空気とを仕切るように構成された、第1放熱フィンと別個に設けられる第1部分と、第2放熱フィンの整列方向における他方側を覆うように配置され、鉄道車両の走行時に、第2放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気と第2放熱フィンの整列方向における他方側を通過する空気とを仕切るように構成された、第2放熱フィンと別個に設けられる第2部分と、を含む
【0008】
この発明の一の局面による鉄道車両用電力変換装置は、上記のように、第1放熱フィンと第2放熱フィンとの間において、第1放熱フィンの上記整列方向における一方側の端部またはその近傍と、第2放熱フィンの上記整列方向における他方側の端部またはその近傍とを接続するように配置され、鉄道車両の走行時に、第1放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気と第2放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気とを仕切るように構成された仕切り部材を備える。これにより、たとえば、鉄道車両が第1放熱フィンを先頭(風上側)として走行している場合に、相対的に温度の低い走行風(新鮮外気)との熱交換が第1放熱フィンで行われ第1放熱フィンの冷却性能が発揮された後、相対的に温度の高い空気(排出空気)を、仕切り部材より後段(下流側)の第2放熱フィンの近傍を通過させ外部に排出することができる。同時に、第1放熱フィンの近傍を通過した走行風を後段(下流側)の第2放熱フィンに供給することができる。すなわち、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンのいずれにおいても新鮮外気による熱交換を行うことができる。その結果、新鮮外気を効率的に利用しながら、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることができる。
【0009】
また、仕切り部材は、第1放熱フィンの上記整列方向における一方側を覆うように配置され、鉄道車両の走行時に、第1放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気と第1放熱フィンの上記整列方向における一方側を通過する空気とを仕切るように構成された第1部分と、第2放熱フィンの上記整列方向における他方側を覆うように配置され、鉄道車両の走行時に、第2放熱フィンを走行方向に沿って通過する空気と第2放熱フィンの上記整列方向における他方側を通過する空気とを仕切るように構成された第2部分と、を含む。これにより、たとえば、鉄道車両が第1放熱フィンを先頭(風上側)として走行している場合に、第1部分により、第1放熱フィンを通過して暖められた空気が、第1放熱フィンの上記整列方向における一方側から漏れ出すことがなくなる。また、第2部分により、第1放熱フィンを通過して暖められた空気が、第2放熱フィンの上記整列方向における他方側から第2放熱フィンの中に取り込まれることがなくなる。したがって、第1部分および第2部分が無い場合と比較して、第1放熱フィンを通過する空気と第2放熱フィンを通過する空気とをより確実に仕切ることができる。その結果、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンのいずれにおいても新鮮外気による熱交換を効率的に行うことができる。
【0010】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、仕切り部材は、第1放熱フィンの上記整列方向における一方側の端部またはその近傍から第2放熱フィンの上記整列方向における他方側の端部またはその近傍までを直線状に延びるように構成されている。このように構成すれば、たとえば、湾曲した仕切り部材を設ける場合と異なり、仕切り部材を湾曲させる手間を省くことができる。その結果、上流側の放熱フィンを通過する空気と下流側の放熱フィンを通過する空気とを仕切る仕切り部材を容易に設けることができる。
【0011】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、仕切り部材とは別個に上記整列方向における一方側に設けられ、鉄道車両の第1方向への走行時に、第1放熱フィンの近傍を通過した空気を第2放熱フィンに導く第1導風部材と、仕切り部材とは別個に上記整列方向における他方側に設けられ、鉄道車両の第2方向への走行時に、第2放熱フィンの近傍を通過した空気を第1放熱フィンに導く第2導風部材とをさらに備える。このように構成すれば、仕切り部材とは別個に第1導風部材および第2導風部材を設けることによって、仕切り部材だけが設けられている場合よりも、下流側の放熱フィンへ新鮮外気を効率的に送り込むことができる。
【0012】
上記鉄道車両用電力変換装置が第1導風部材と第2導風部材とを含む構成において、好ましくは、第1導風部材および第2導風部材は、それぞれ、少なくとも一部が仕切り部材に対向するように配置されている。このように構成すれば、鉄道車両の第1方向への走行時には、第1放熱フィンの近傍を通過した走行風が、仕切り部材と第1導風部材とが対向することによって形成された風路を通過するので、第2放熱フィンへ効率良く導かれる。また、鉄道車両の第2方向への走行時には、第2放熱フィンの近傍を通過した走行風が、仕切り部材と第2導風部材とが対向することによって形成された風路を通過するので、第1放熱フィンへ効率良く導かれる。したがって、下流側の放熱フィンへ新鮮外気を導く効果を向上させることができる。
【0013】
上記鉄道車両用電力変換装置が第1導風部材と第2導風部材とを含む構成において、好ましくは、第1導風部材は、第1放熱フィンの上記整列方向における一方側に第1放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて配置され、第2導風部材は、第2放熱フィンの上記整列方向における他方側に第2放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて配置され、第1導風部材の第2放熱フィン側は、平面視で、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの上記整列方向における一方側の端部同士を接続する線分上まで少なくとも延びており、第2導風部材の第1放熱フィン側は、平面視で、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの上記整列方向における他方側の端部同士を接続する線分上まで少なくとも延びている。このように構成すれば、鉄道車両の第1方向への走行時に、第1放熱フィンの近傍を通過した走行風が、第1放熱フィンと第1導風部材との間を通った後、第1放熱フィンと第2放熱フィンとの間で仕切り部材の方向(上記整列方向における内側)に曲げられて導かれるため、走行風が第2放熱フィンへ導かれやすくなる。また、鉄道車両の第2方向への走行時に、第2放熱フィンの近傍を通過した走行風が、第2放熱フィンと第2導風部材との間を通った後、第2放熱フィンと第1放熱フィンとの間で仕切り部材の方向(上記整列方向における内側)に曲げられて導かれるため、走行風が第1放熱フィンに導かれやすくなる。したがって、下流側の放熱フィンへ新鮮外気を導く効果を一層向上させることができる。
【0014】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンは、鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの各々に設けられた複数のフィン部分は、鉄道車両の下方に向かって延びている。このように構成すれば、電力変換装置本体の下方に第1放熱フィンおよび第2放熱フィンを設置するための空間が十分にある場合に、電力変換装置本体を冷却する第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることが可能な第1放熱フィンおよび第2放熱フィンを容易に設置することができる。
【0015】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンは、鉄道車両の床下空間に設置されるとともに、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの各々に設けられた複数のフィン部分は、鉄道車両の側方に向かって延びている。このように構成すれば、電力変換装置本体の側方に第1放熱フィンおよび第2放熱フィンを設置するための空間が十分にある場合に、電力変換装置本体を冷却する第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることが可能な第1放熱フィンおよび第2放熱フィンを容易に設置することができる。また、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンを電力変換装置本体の側方に設けることにより、鉄道車両の走行時に、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンが鉄道車両の側方に露出した状態となる。これにより、他の装置などが取り付けられる鉄道車両の下から新鮮外気を取り込む場合と比べて、乱れの少ない走行風を取り込むことができるので、鉄道車両の側方からの新鮮外気を第1放熱フィンおよび第2放熱フィンにより容易に取り込むことができる。この結果、冷却部の冷却性能(放熱性能)をより向上させることができる。
【0016】
上記複数のフィン部分が鉄道車両の側方に向かって延びている構成において、好ましくは、第1導風部材または第2導風部材のうちの上側の導風部材は、鉄道車両の下方を向いた面に取り付けられるとともに、第1放熱フィンまたは第2放熱フィンと、鉄道車両の下方を向いた面および上側の導風部材とにより、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンの上側の近傍を通過する走行風の風路が形成されている。このように構成すれば、上記上側の導風部材の一部を鉄道車両の下方を向く面で代用することができるので、鉄道車両の下方を向く面を代用できない場合と比較して、必要となる上記上側の導風部材を小さくすることができる。また、板状の導風部材よりも相対的に機械的強度の高い鉄道車両の表面を風路の壁として使用することにより、走行風による導風部材の経年劣化に起因する部品の取り換え頻度を減らすことができる。
【0017】
上記複数のフィン部分が鉄道車両の側方に向かって延びている構成において、好ましくは、電力変換装置本体の内部を点検するための電力変換装置本体の側面に形成された開口部を覆うように着脱可能に設けられたカバー部材をさらに備えており、カバー部材は、仕切り部材の設置箇所に設けられている。このように構成すれば、仕切り板およびカバー部材を電力変換装置本体から取り外すことにより、仕切り部材の設置箇所から電力変換装置本体の内部にアクセスすることができる。その結果、冷却性能を向上させるために仕切り部材を設けた電力変換装置においても、冷却部の近傍から電力変換装置本体の内部にアクセスすることにより、電力変換装置本体のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【0018】
上記カバー部材が仕切り部材の設置箇所に設けられている構成において、好ましくは、仕切り部材は、カバー部材と一体的に形成されている。このように構成すれば、仕切り部材およびカバー部材を電力変換装置本体から容易に取り外すことができるので、電力変換装置本体のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【0019】
上記一の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、第1放熱フィンの上記整列方向における中心を通り走行方向に沿った線と、第2放熱フィンの上記整列方向における中心を通り走行方向に沿った線とは、略一致している。このように、第1放熱フィンと第2放熱フィンとが走行方向にオーバーラップしており、新鮮外気が下流側に供給されにくい場合であっても、本発明では、仕切り部材により、第1放熱フィンおよび第2放熱フィンのいずれにおいても新鮮外気による熱交換を行うことができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば、上記のように、車両の走行時に新鮮外気を効率的に利用しながら、複数の放熱フィンの各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0021】
図1】本発明の第1実施形態による鉄道車両を示した側面図である。
図2】本発明の第1実施形態による鉄道車両を斜め下方から見た斜視図である。
図3】本発明の第1実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。
図4】本発明の第1実施形態の第1変形例による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。
図5】本発明の第1実施形態の第2変形例による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。
図6】本発明の第1実施形態の第3変形例による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。
図7】本発明の第1実施形態の第4変形例による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。
図8】本発明の第1実施形態の第5変形例による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。
図9】本発明の第2実施形態による鉄道車両を示した側面図である。
図10】本発明の第2実施形態による鉄道車両を斜め下方から見た斜視図である。
図11】本発明の第2実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した側面図である。
図12】本発明の第2実施形態の第1変形例による電力変換装置の冷却構造を示した側面図である。
図13】本発明の第2実施形態の第2変形例による電力変換装置の冷却構造を示した側面図である。
図14】本発明の第2実施形態の第2変形例による電力変換装置の冷却構造を示した側面図である。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。
【0023】
[第1実施形態]
まず、図1図3を参照して、本発明の第1実施形態による鉄道車両10用の電力変換装置100の構成について説明する。なお、電力変換装置100は、特許請求の範囲の「鉄道車両用電力変換装置」の一例である。以下では、鉄道車両10の走行方向をX軸方向とし、X軸方向と直交する枕木方向をY軸方向とし、X軸方向およびY軸方向に共に直交する上下方向をZ軸方向として説明を行う。
【0024】
本発明の第1実施形態による電力変換装置100は、図1および図2に示すように、鉄道車両10における車体11の床下空間11aに設置されている。ここで、鉄道車両10の概略構成を簡潔に説明する。鉄道車両10は、図1に示すように、車体11と、架線2に供給されている電力を受電(集電)するパンタグラフ12と、架線2からの電力を利用して駆動輪13を回転させる誘導電動機14(破線で示す)と、空調機や制御機器などその他の複数の機器類15と、を備える。そして、電力変換装置100は、鉄道車両10の走行時に、架線2からの電力を半導体素子(図示せず)のスイッチングにより変換して、誘導電動機14の回転制御を行う役割を有している。
【0025】
(電力変換装置の構成)
電力変換装置100は、電力変換を行う半導体装置20と、半導体装置20内の半導体素子から発生する熱を外気に放熱するための冷却部30と、を備える。また、図2に示すように、電力変換装置100は、車体11の床下空間11aにおいて車体11の下面11bに吊り下げられて固定されている。また、車体11の下面11bの側(Z1側)に半導体装置20が配置されるとともに、線路1の側(Z2側)に冷却部30が配置されている。冷却部30は、車体11の延びるX軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された、X1側の放熱フィン31およびX2側の放熱フィン32を含んでいる。なお、半導体装置20は、特許請求の範囲の「電力変換装置本体」の一例である。また、放熱フィン31および32は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1放熱フィン」および「第2放熱フィン」の一例である。
【0026】
放熱フィン31および32は、それぞれ、半導体装置20の下面から鉛直下方(線路1の側)に向かって延びるとともに、X軸方向に沿って薄板状に延びる複数のフィン部分31aおよび32aを含んでいる。複数のフィン部分31a同士およびフィン部分32a同士は、それぞれ、フィンピッチP1を有してY軸方向に並ぶように隣接配置されている。すなわち、複数のフィン部分31aおよび32aは、それぞれ、走行方向(X軸方向)と直交するY軸方向に整列するように配置されるとともに、鉄道車両10の下方(Z2方向)に向かって延びている。フィン部分31aの枚数とフィン部分32aの枚数とは等しく、放熱フィン31および32は、互いに同一の構造を有している。なお、以降の説明では、複数のフィン部分31aおよび32aが並ぶY軸方向を「整列方向」と呼ぶ場合がある。
【0027】
また、放熱フィン31および32は、図3に示すように、半導体装置20における整列方向(Y軸方向)の中央において走行方向(X軸方向)に延びる中心線90に対して、Y1側およびY2側に対称な形状を有している。また、放熱フィン31および32は、半導体装置20の走行方向(X軸方向)の中央において整列方向(Y軸方向)に延びる中心線91に対してX1側およびX2側に対称に配置されている。これにより、放熱フィン31と放熱フィン32との間には、走行方向(X軸方向)に所定の間隔を有する空間Sが形成されている。
【0028】
そして、図1に示すように、鉄道車両10が矢印X1方向に走行した場合、線路1付近の空気が相対的に矢印X2方向に流されて床下空間11aの冷却部30に吹き付けられる。この場合、走行風は、X軸方向に延びる放熱フィン31(複数のフィン部分31a)および放熱フィン32(複数のフィン部分32a)(図2参照)の隙間を矢印X2方向に通過する。また、鉄道車両10が矢印X2方向に走行した場合も、矢印X1方向に走行した場合と同様に、走行風が放熱フィン32および放熱フィン31の隙間を矢印X1方向に通過する。これにより、冷却部30の熱が大気に排熱されるように構成されている。なお、以降の説明では、鉄道車両10が矢印X1方向に走行している場合、および、鉄道車両10が矢印X2方向に走行している場合を、それぞれ、特許請求の範囲における「第1方向」および「第2方向」とする。また、図面において、放熱フィン31および32を通過する空気の流れを白抜き矢印で、走行風と放熱フィン31および32から排出された排出空気とを鎖線矢印で示している。なお、鉄道車両10が第2方向へ走行する場合は、鉄道車両10が第1方向へ走行する場合とは逆方向であるので、鉄道車両10が第1方向へ走行する場合のみを図示し、鉄道車両10が第2方向へ走行する場合は省略している。
【0029】
ここで、第1実施形態では、図2および図3に示すように、電力変換装置100には、放熱フィン31および放熱フィン32に対して、放熱フィン31を通過する空気と放熱フィン32を通過する空気を仕切るように配置された仕切り板50と、仕切り板50に対向するように配置された導風板60および導風板70と、が設置されている。なお、仕切り板50は、特許請求の範囲の「仕切り部材」の一例である。また、導風板60および70は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1導風部材」および「第2導風部材」の一例である。以下に、仕切り板50、導風板60および70の詳細な構成を説明する。
【0030】
(仕切り板の詳細な構成)
仕切り板50は、図2に示すように、放熱フィン31および32と同様に、半導体装置20の下面(Z2側)から鉛直下方(線路1の側)に向かって延びるように配置されている。また、仕切り板50は、鉛直方向における長さが、放熱フィン31および32と略等しいか放熱フィン31および32よりも若干高くなるように形成されている。
【0031】
仕切り板50は、図3に示すように、仕切り部51と、側板部52と、側板部53と、により構成されている。また、仕切り板50は、板状の部材であり、仕切り部51、側板部52および側板部53が一体的に形成されている。仕切り部51は、X軸方向において、放熱フィン31と放熱フィン32との間に配置されている。側板部52は、放熱フィン31の整列方向の一方側(Y1側)に配置されている。側板部53は、放熱フィン32の整列方向の他方側(Y2側)に配置されている。なお、側板部52および53は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1部分」および「第2部分」の一例である。
【0032】
仕切り部51は、図3に示すように、放熱フィン31のX2側の面31cにおけるY1側の端部と、放熱フィン32のX1側の面32cにおけるY2側の端部と、を平面視において1本の直線状に接続するように配置されている。すなわち、仕切り部51により、放熱フィン31と放熱フィン32との間に形成された空間Sが、放熱フィン31のX2側の面31cと接し放熱フィン31と接続する空間S1と、放熱フィン32のX2側の面32cと接し放熱フィン32と接続する空間S2とに仕切られている。この構成により、放熱フィン31を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン32を走行方向に沿って通過する空気とを仕切ることが可能である。
【0033】
側板部52は、放熱フィン31のY1側の側面に沿うように配置されている。また、側板部52は、X2側の一方端が仕切り部51のX1側の端部と連続するように配置され、X1側の他方端が放熱フィン31のX1側の面31dよりもX1方向に突出した突出部52aを有するように配置されている。すなわち、側板部52は、放熱フィン31のY1側の側面を覆うように配置されている。この構成により、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン31を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン31のY1側を通過する空気とを仕切ることが可能である。
【0034】
側板部53は、放熱フィン32のY2側の側面に沿うように配置されている。また、側板部53は、X1側の一方端が仕切り部51のX2側の端部と連続するように配置され、X2側の他方端が放熱フィン32のX2側の面32dよりもX2方向に突出した突出部53aを有するように配置されている。すなわち、側板部53は、放熱フィン32のY2側の側面を覆うように配置されている。この構成により、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン32を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン32のY2側を通過する空気とを仕切ることが可能である。
【0035】
以上のように、第1実施形態の仕切り板50においては、仕切り部51が、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン31を通過する空気と放熱フィン32を通過する空気とを仕切るように構成されている。これにより、鉄道車両10が第1方向へ走行する場合、放熱フィン31から排出された排出空気は、図3に示すように、放熱フィン31と放熱フィン32との間に仕切り部51によって形成された空間S1を通過した後、放熱フィン32のY2側を通過しながら外部へと排出される。すなわち、放熱フィン31で暖められた排出空気が放熱フィン32へ直接取り込まれなくなる。また、鉄道車両10が第2方向へ走行する場合、放熱フィン32から排出された排出空気は、放熱フィン32と放熱フィン31との間に仕切り部51によって形成された空間S2を通過した後、放熱フィン31のY1側を通過しながら外部へと排出される。すなわち、放熱フィン32で暖められた排出空気が放熱フィン31へ直接取り込まれなくなる。したがって、第1実施形態のように仕切り板50を構成することにより、放熱フィン31および32のいずれにおいても新鮮外気による熱交換を行わせることが可能である。
【0036】
また、第1実施形態の仕切り板50においては、仕切り部51が、放熱フィン31のX2側の面31cにおけるY1側の端部と、放熱フィン32のX1側の面32cにおけるY2側の端部と、を平面視において1本の直線状に接続するように配置されるように構成されている。
【0037】
また、第1実施形態の仕切り板50においては、側板部52が、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン31を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン31のY1側を通過する空気とを仕切るように構成されている。これにより、鉄道車両10が第1方向へ走行する場合、放熱フィン31を通過する空気が、放熱フィン31のY1側から漏れ出すことがなくなる。したがって、側板部52がない構成と比較して、放熱フィン31で暖められた排出空気が、空間S2を通過して放熱フィン32へ取り込まれる走行風(新鮮外気)に混ざり合うことを確実に防ぐことが可能である。また、鉄道車両10が第2方向へ走行する場合、放熱フィン32で暖められた排出空気が、放熱フィン31のY1側を通過する際に、放熱フィン31のY1側から取り込まれることがなくなる。したがって、側板部52が無い場合と比較して、放熱フィン31を通過する空気と放熱フィン32を通過する空気とをより確実に仕切ることが可能である。
【0038】
また、第1実施形態の仕切り板50においては、側板部53が、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン32を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン32のY2側を通過する空気とを仕切るように構成されている。これにより、鉄道車両10が第1方向へ走行する場合、放熱フィン31で暖められた排出空気が、放熱フィン32のY2側を通過する際に、放熱フィン32のY2側から取り込まれることがなくなる。したがって、側板部53がない構成と比較して、放熱フィン31で暖められた排出空気が、放熱フィン31の近傍を通過して放熱フィン32を通過する走行風(新鮮外気)に混ざり合うことを確実に防ぐことが可能である。また、鉄道車両10が第2方向へ走行する場合、放熱フィン32を通過する空気が、放熱フィン32のY2側から漏れ出すことがなくなる。したがって、側板部53が無い場合と比較して、放熱フィン31を通過する空気と放熱フィン32を通過する空気とをより確実に仕切ることが可能である。
【0039】
(導風板の詳細な構成)
導風板60および70は、図2および図3に示すように、仕切り板50とは別個に設けられ、仕切り板50に対向するように配置されている。また、導風板60および70は、図2に示すように、仕切り板50と同様に、鉛直方向における長さが、放熱フィン31および32と略等しいか放熱フィン31および32よりも若干高くなるように形成されている。また、導風板60および70は、仕切り板50と略等しい厚みを有する板状に形成されている。
【0040】
導風板60は、平行部61と、傾斜部62と、により構成されている。平行部61は、側板部52およびX1側の仕切り部51に対して、Y1側に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。傾斜部62は、仕切り部51に対して、Y1側に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。
【0041】
平行部61は、平面視で、側板部52と略平行になるように、放熱フィン31および32のY1側の端部同士を結ぶ線分92よりもY1側の線分94上に配置されている。また、平行部61は、X1側の端部が、側板部52とX軸方向で同じ位置となるように配置されている。また、平行部61は、X2側の端部が、仕切り部51のX1側の端部よりもX2側、かつ、中心線91よりもX1側に配置されている。この構成により、放熱フィン31のY1側の側板部52と平行部61との間には、鉄道車両10の走行時に空気が通過する、X軸方向に延びる導風路A1が形成されている。
【0042】
傾斜部62は、X1側の端部が平行部61の端部と連続するように配置されている。また、傾斜部62は、X2側の端部が、線分92上、かつ、中心線91よりも若干X2側(放熱フィン31と放熱フィン32との間の中央近傍)となるように配置されている。また、傾斜部62は、X1側の端部が放熱フィン31のX2側の面31cと中心線91との間、かつ線分94上に配置されている。また、傾斜部62は、X1側からX2方向へいくにしたがって、Y1側からY2方向へ向かうように傾斜して配置されている。また、傾斜部62は、X2側の端部が、空間S2のY1側の端部(線分92上)まで至るように配置されている。この構成により、導風路A1は、導風路A1のX2側の端部で空間S2の方向に向きを変えながら空間S2と接続されている。
【0043】
導風板70は、平行部71と、傾斜部72と、により構成されている。平行部71は、側板部53およびX2側の仕切り部51に対して、Y2側に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。傾斜部72は、仕切り部51に対して、Y2側に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。
【0044】
平行部71は、平面視で、側板部53と略平行になるように、放熱フィン31および32のY2側の端部同士を結ぶ線分93よりもY2側の線分95上に配置されている。また、平行部71は、X2側の端部が、側板部53とX軸方向で同じ位置となるように配置されている。また、平行部71は、X1側の端部が、仕切り部51のX2側の端部よりもX1側、かつ、中心線91よりもX2側に配置されている。この構成により、放熱フィン32のY2側の側板部53と平行部71との間には、鉄道車両10の走行時に空気が通過する、X軸方向に延びる導風路A2が形成されている。
【0045】
傾斜部72は、X2側の端部が平行部71の端部と連続するように配置されている。また、傾斜部72は、X1側の端部が、線分93上、かつ、中心線91よりも若干X1側(放熱フィン31と放熱フィン32との間の中央近傍)となるように配置されている。すなわち、傾斜部72は、X2側の端部が放熱フィン32のX1側の面32cと中心線91との間、かつ線分95上に配置されている。また、傾斜部72は、X2側からX1側の方向へいくにしたがって、Y2側からY1側の方向へ向かうように配置されている。また、傾斜部72は、X1側の端部が、空間S1のY2側の端部まで至るように配置されている。この構成により、導風路A2は、導風路A2のX1側の端部で空間S1の方向に向きを変えながら空間S2と接続されている。
【0046】
以上のように、第1実施形態の導風板60は、仕切り板50とは別個に設けられ、仕切り板50に対向するように配置されている。これにより、鉄道車両10の第1方向への走行時に、放熱フィン31のY1側を通過した走行風(新鮮外気)が、導風板60によって放熱フィン32へ導かれる。したがって、仕切り板50だけが設けられている場合よりも、鉄道車両10の第1方向への走行時に、下流側の放熱フィン32へ走行風(新鮮外気)を効率的に送り込むことが可能である。
【0047】
また、第1実施形態の導風板60においては、平行部61が、側板部52に対してY1側に所定の間隔を隔てて対向するように配置され、傾斜部62が、仕切り部51に対してY1側に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。これにより、鉄道車両10の第1方向への走行時に、放熱フィン31のY1側を通過した走行風(新鮮外気)が、平行部61と側板部52と(および、傾斜部62と仕切り部51と)によって形成された導風路A1を通過するので、放熱フィン32へ効率よく導かれる。したがって、鉄道車両10の第1方向への走行時に、下流側の放熱フィン32へ走行風(新鮮外気)を導く効果を向上させることが可能である。
【0048】
また、第1実施形態の導風板60においては、導風路A1が、導風路A1のX2側の端部で空間S2の方向に向きを変えながら空間S2と接続されるように構成されている。これにより、鉄道車両10の第1方向への走行時に、放熱フィン31のY1側を通過した走行風(新鮮外気)が、導風路A1(放熱フィン31と導風板60との間)を通過した後、放熱フィン31と放熱フィン32との間で仕切り板50の方向(整列方向における内側)に曲げられて導かれるため、走行風が放熱フィン31へ導かれやすくなる。したがって、鉄道車両10の第1方向への走行時に、下流側の放熱フィン32へ走行風(新鮮外気)を導く効果を一層向上させることが可能である。
【0049】
また、第1実施形態の導風板70は、仕切り板50とは別個に設けられ、仕切り板50に対向するように配置されている。これにより、鉄道車両10の第2方向への走行時に、放熱フィン32のY2側を通過した走行風(新鮮外気)が、導風板70によって放熱フィン31へ導かれる。したがって、仕切り板50だけが設けられている場合よりも、鉄道車両10の第1方向への走行時に、下流側の放熱フィン31へ走行風(新鮮外気)を効率的に送り込むことが可能である。
【0050】
また、第1実施形態の導風板70においては、平行部71が、側板部53に対してY2側に所定の間隔を隔てて対向するように配置され、傾斜部72が、仕切り部51に対してY2側に所定の間隔を隔てて対向するように配置されている。これにより、鉄道車両10の第2方向への走行時に、放熱フィン32のY2側を通過した走行風(新鮮外気)が、平行部71と側板部53と(および傾斜部72と仕切り部51と)によって形成された導風路A2を通過するので、放熱フィン31へ効率よく導かれる。したがって、鉄道車両10の第2方向への走行時に、下流側の放熱フィン31へ走行風(新鮮外気)を導く効果を向上させることが可能である。
【0051】
また、第1実施形態の導風板70においては、導風路A2が、導風路A2のX1側の端部で空間S1の方向に向きを変えながら空間S1と接続されるように構成されている。これにより、鉄道車両10の第2方向への走行時に、放熱フィン32のY2側を通過した走行風(新鮮外気)が、導風路A2(放熱フィン31と導風板70との間)を通過した後、放熱フィン32と放熱フィン31との間で仕切り板50の方向(整列方向内側)に曲げられて導かれるため、走行風が放熱フィン32へ導かれやすくなる。したがって、鉄道車両10の第2方向への走行時に、下流側の放熱フィン31へ走行風(新鮮外気)を導く効果を一層向上させることが可能である。
【0052】
(第1実施形態の効果)
第1実施形態では、以下のような効果を得ることができる。
【0053】
第1実施形態では、上記のように、電力変換装置100は、放熱フィン31と放熱フィン32との間において、放熱フィン31の走行方向と直交しフィン部分31aが並ぶ整列方向(Y軸方向)における一方側(Y1側)の端部と、放熱フィン32の上記整列方向における他方側(Y2側)の端部とを接続するように配置され、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン31を走行方向(X軸方向)に沿って通過する空気と放熱フィン32を走行方向に沿って通過する空気とを仕切るように構成された仕切り板50を備える。これにより、たとえば、鉄道車両10が放熱フィン31を先頭(風上側)として走行している場合に、相対的に温度の低い走行風(新鮮外気)との熱交換が放熱フィン31で行われ放熱フィン31の冷却性能が発揮された後、相対的に温度の高い空気(排出空気)を仕切り板50より後段(下流側)の放熱フィン32の近傍を通過して外部に排出することができる。同時に、放熱フィン31の近傍を通過した走行風を後段(下流側)の放熱フィン32に供給することができる。すなわち、放熱フィン31および放熱フィン32のいずれにおいても新鮮外気による熱交換を行うことができる。その結果、新鮮外気を効率的に利用しながら、放熱フィン31および放熱フィン32の各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることができる。
【0054】
また、第1実施形態では、仕切り板50は、放熱フィン31の上記整列方向における一方側(Y1側)を覆うように配置され、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン31を走行方向(X軸方向)に沿って通過する空気と放熱フィン32の上記整列方向における一方側(Y1側)を通過する空気とを仕切るように構成された側板部52と、放熱フィン32の上記整列方向における他方側(Y2側)を覆うように配置され、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン32を走行方向(X軸方向)に沿って通過する空気と放熱フィン32の上記整列方向における他方側(Y2側)を通過する空気とを仕切るように構成された側板部53と、を含む。これにより、鉄道車両10が放熱フィン31を先頭(風上側)として走行している場合に、側板部52により、放熱フィン31を通過して暖められた空気が、放熱フィン31の上記整列方向における一方側(Y1側)から漏れ出すことがなくなる。また、側板部53により、放熱フィン31を通過して暖められた空気が、放熱フィン32の上記整列方向における他方側(Y2側)から放熱フィン32の中に取り込まれることがなくなる。したがって、側板部52および53が無い場合と比較して、放熱フィン31を通過する空気と放熱フィン32を通過する空気とをより確実に仕切ることができる。その結果、放熱フィン31および放熱フィン32のいずれにおいても新鮮外気による熱交換を効率的に行うことができる。
【0055】
また、第1実施形態では、放熱フィン31の上記整列方向における一方側(Y1側)の端部またはその近傍から放熱フィン32の上記整列方向における他方側(Y2側)の端部またはその近傍までを直線状に延びるように仕切り板50を構成する。これにより、たとえば、湾曲した仕切り板を設ける場合と異なり、仕切り板50を湾曲させる手間を省くことができる。その結果、上流側の放熱フィンを通過する空気と下流側の放熱フィンを通過する空気とを仕切る仕切り板50を容易に設けることができる。
【0056】
また、第1実施形態では、電力変換装置100は、仕切り板50とは別個に上記整列方向における一方側(Y1側)に設けられ、鉄道車両10の第1方向(X1方向)への走行時に、放熱フィン31の近傍を通過した空気を放熱フィン32に導く導風板60と、仕切り板50とは別個に上記整列方向における他方側(Y2側)に設けられ、鉄道車両10の第2方向(X2方向)への走行時に、放熱フィン32の近傍を通過した空気を放熱フィン31に導く導風板70とをさらに備える。これにより、鉄道車両10の第1方向(X1方向)への走行時には、放熱フィン31の近傍を通過した走行風が、仕切り板50および導風板60によって放熱フィン32へ導かれる。また、鉄道車両10の第2方向(X2方向)への走行時に、放熱フィン32の近傍を通過した走行風が、仕切り板50および導風板70によって放熱フィン31へ導かれる。したがって、仕切り板50とは別個に導風板60および導風板70を設けることによって、仕切り板50だけが設けられている場合よりも、下流側の放熱フィンへ新鮮外気を導く効果を向上させることができる。
【0057】
また、第1実施形態では、導風板60および導風板70は、それぞれ、少なくとも一部が仕切り板50に対向するように配置される。これにより、鉄道車両10の第1方向(X1方向)への走行時には、放熱フィン31の近傍を通過した走行風が、仕切り板50と導風板60とが対向することによって形成された導風路A1を通過するので、放熱フィン32へ効率良く導かれる。また、鉄道車両10の第2方向(X2方向)への走行時には、放熱フィン32の近傍を通過した走行風が、仕切り板50と導風板70とが対向することによって形成された導風路A2を通過するので、放熱フィン31へ効率良く導かれる。したがって、下流側の放熱フィンへ新鮮外気を導く効果を更に向上させることができる。
【0058】
また、第1実施形態では、導風板60は、放熱フィン31の上記整列方向における一方側(Y1側)に放熱フィン31に対して所定の間隔を隔てて配置され、導風板70は、放熱フィン32の上記整列方向における他方側(Y2側)に放熱フィン32に対して所定の間隔を隔てて配置され、導風板60の放熱フィン32側(X2側)は、平面視で、放熱フィン31および放熱フィン32の上記整列方向における一方側(Y1側)の端部同士を接続する線分92上まで少なくとも延びており、導風板70の放熱フィン31側(X1側)は、平面視で、放熱フィン31および放熱フィン32の上記整列方向における他方側(Y2側)の端部同士を接続する線分92上まで少なくとも延びる。これにより、鉄道車両10の第1方向(X1方向)への走行時に、放熱フィン31の近傍を通過した走行風が、放熱フィン31と導風板60との間に形成された導風路A1を通った後、放熱フィン31と放熱フィン32との間で仕切り板50の方向(上記整列方向における内側、Y2側)に曲げられて導かれるため、走行風が放熱フィン32へ導かれやすくなる。また、鉄道車両10の第2方向(X2方向)への走行時に、放熱フィン32の近傍を通過した走行風が、放熱フィン32と導風板70との間に形成された導風路A2を通った後、放熱フィン32と放熱フィン31との間で仕切り板50の方向(上記整列方向における内側、Y1側)に曲げられて導かれるため、走行風が放熱フィン31に導かれやすくなる。したがって、下流側の放熱フィンへ新鮮外気を導く効果を一層向上させることができる。
【0059】
また、第1実施形態では、放熱フィン31および放熱フィン32は、鉄道車両10の床下空間11aに設置されるとともに、放熱フィン31および放熱フィン32の各々に設けられた複数のフィン部分31aおよび32aは、鉄道車両10の下方(Z2方向)に向かって延びている。これにより、半導体装置20の下方に放熱フィン31および放熱フィン32を設置するための空間が十分にある場合に、半導体装置20を冷却する放熱フィン31および放熱フィン32の各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることが可能な放熱フィン31および放熱フィン32を容易に設置することができる。
【0060】
また、第1実施形態では、放熱フィン31の上記整列方向における中心を通り走行方向(X軸方向)に沿った線と、放熱フィン32の上記整列方向における中心を通り走行方向(X軸方向)に沿った線とは、中心線90で略一致している。このように、放熱フィン31と放熱フィン32とが走行方向(X軸方向)にオーバーラップしており、新鮮外気が下流側に供給されにくい場合であっても、仕切り板50により、放熱フィン31および放熱フィン32のいずれにおいても新鮮外気による熱交換を行うことができる。
【0061】
(第1変形例)
次に、図4を参照して、第1実施形態の第1変形例について説明する。この第1実施形態の第1変形例では、導風板60および70を設けない例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【0062】
第1実施形態の第1変形例の電力変換装置では、上記第1実施形態の構成から、導風板60および70を省いた構成となっている。すなわち、第1実施形態の第1変形例の電力変換装置は、図4に示すように、冷却部30の一組の放熱フィン31および32に対して、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン31を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン32を走行方向に沿って通過する空気とを仕切るように構成された仕切り板50を備える。また、仕切り板50は、鉄道車両10の走行時に、放熱フィン31を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン31のY1側を通過する空気とを仕切るように構成された側板部52と、放熱フィン32を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン32のY2側を通過する空気とを仕切るように構成された側板部53とを備えている。したがって、第1実施形態の第1変形例の電力変換装置では、上記第1実施形態と同様に、放熱フィン31および32のいずれにおいても新鮮外気による熱交換を効率的に行うことが可能である。また、第1実施形態の第1変形例の電力変換装置では、導風板60および70が設けられていないため、導風板60および70を設置する手間を省くことが可能である。
【0063】
(第2変形例)
次に、図5を参照して、第1実施形態における第2変形例について説明する。この第1実施形態の第2変形例では、導風板の形状および配置を、上記第1実施形態とは異ならせた例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【0064】
第1実施形態の第2変形例の電力変換装置では、上記第1実施形態における導風板60および70とは形状および配置が異なる、導風板260および導風板270が設けられている。導風板以外の構成については、上記第1実施形態と同様である。以下に、導風板260および270の詳細を説明する。
【0065】
導風板260は、図5に示すように、仕切り板50とは別個に設けられ、仕切り板50に対向するように配置されている。また、導風板260は、仕切り部51に対してY1側に所定の間隔を隔てるように配置された傾斜部261を含む。また、導風板260は、X2側の端部が放熱フィン32のX1側の面32cのY1側の端部に配置されている。また、導風板260は、X1側の端部が中心線91上、かつ、線分92に対してY1側に所定の間隔を隔てるとともに線分92と平行な線分294上に配置されている。この構成により、仕切り板50と導風板260との間には、鉄道車両10の第1方向(X1方向)への走行時に、放熱フィン31のY1側を通過する空気を、放熱フィン32のX1側の面32cの方向へ導くように空間S2と接続された導風路A21が形成されている。
【0066】
導風板270は、仕切り板50とは別個に設けられ、仕切り板50に対向するように配置されている。また、導風板270は、仕切り部51に対してY2側に所定の間隔を隔てるように配置された傾斜部271を含む。また、導風板270は、X1側の端部が放熱フィン31のX2側の面31cのY2側の端部に配置されている。また、導風板270は、X2側の端部が中心線91上、かつ、線分93に対してY1側に所定の間隔を隔てるとともに線分92と平行な線分295上に配置されている。この構成により、仕切り板50と導風板270との間には、鉄道車両10の第2方向(X2方向)への走行時に、放熱フィン32のY2側を通過する空気を、放熱フィン31のX2側の面32cの方向へ導くように空間S1と接続された導風路A22が形成されている。
【0067】
以上のように、第1実施形態の第2変形例における電力変換装置においては、導風板260によって、鉄道車両10の第1方向への走行時に、放熱フィン31のY1側を通過する空気を放熱フィン32のX1側の面32cの方向へ導くように構成されている。また、導風板270によって、鉄道車両10の第2方向への走行時に、放熱フィン32のY2側を通過する空気が放熱フィン31のX2側の面31cの方向へ導くように構成されている。したがって、第1実施形態の第2変形例における電力変換装置においても、上記第1実施形態と同様に、鉄道車両10の走行時に、下流側の放熱フィンへ走行風(新鮮外気)を効率的に導くことができる。なお、仕切り板50による効果は、上記第1実施形態と同様である。
【0068】
(第3変形例)
次に、図6を参照して、第1実施形態における第3変形例について説明する。この第1実施形態の第3変形例では、導風板の形状および配置を、上記第1実施形態および上記第1実施形態の第2変形例とは異ならせた例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態および上記第1実施形態の第2変形例と同様の構成には、同一の符号を付している。
【0069】
本発明の第1実施形態の第3変形例の電力変換装置では、第1実施形態の第2変形例における導風板260および270と若干異なる形状および配置を有する、導風板360および導風板370が設けられている。導風板以外の構成については、上記第1実施形態および上記第1実施形態の第2変形例と同様である。以下に、導風板360および370の詳細を説明する。
【0070】
導風板360は、図6に示すように、上記第1実施形態の第2変形例と同様に構成された傾斜部261と、傾斜部261のX1側の端部からX1方向へ延びるように形成された平行部362と、を備える。具体的には、平行部362は、X1側の端部が、放熱フィン31のX2側の面31cと中心線91との中央付近において、線分294上に配置されている。この構成により、仕切り板50と導風板360との間には、鉄道車両10の第1方向(X1方向)への走行時に、放熱フィン31のY1側を通過する空気を、放熱フィン32のX1側の面32cの方向へ導くように空間S2と接続された導風路A31が形成されている。
【0071】
また、導風板370は、上記第1実施形態の第2変形例と同様に構成された傾斜部271と、傾斜部271のX2側の端部からX2方向へ延びるように形成された平行部372と、を備える。具体的には、平行部372は、X2側の端部が、放熱フィン32のX1側の面32cと中心線91との中央付近において、線分295上に配置されている。この構成により、仕切り板50と導風板370との間には、鉄道車両10の第2方向(X2方向)への走行時に、放熱フィン32のY2側を通過する空気を、放熱フィン31のX2側の面31cの方向へ導くように空間S2と接続された導風路A32が形成されている。
【0072】
以上のように、第1実施形態の第3変形例における電力変換装置においては、導風板360によって、鉄道車両10の第1方向への走行時に、放熱フィン31のY1側を通過する空気を放熱フィン32のX1側の面32cの方向へ導くように構成されている。また、導風板370によって、鉄道車両10の第2方向への走行時に、放熱フィン32のY2側を通過する空気が放熱フィン31のX2側の面31cの方向へ導くように構成されている。したがって、第1実施形態の第3変形例における電力変換装置においても、上記第1実施形態および上記第1実施形態の第2変形例と同様に、鉄道車両10の走行時に、下流側の放熱フィンへ走行風(新鮮外気)を効率的に導くことができる。なお、仕切り板50による効果は、上記第1実施形態と同様である。
【0073】
(第4変形例)
次に、図7を参照して、第1実施形態の第4変形例について説明する。この第1実施形態の第4変形例では、放熱フィン31の整列方向の中心を通る線490と、放熱フィン32の整列方向の中心を通る線496と、が整列方向で一致しないように放熱フィン31および32が配置される例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【0074】
第1実施形態の第4変形例では、図7に示すように、冷却部430は、放熱フィン31の整列方向の中心を通る線490と、放熱フィン32の整列方向の中心を通る線496と、が整列方向で一致しないように放熱フィン31および32が配置されている。この構成においては、仕切り板450は、上記第1実施形態と比較すると、X軸方向に対して緩やかに傾斜する仕切り部451を備える。これにより、放熱フィン31と放熱フィン32との間の空間S4が、放熱フィン31のX2側の面31cと接し放熱フィン31と接続する空間S41と、放熱フィン32のX1側の面32cと接し放熱フィン32と接続する空間S42とに仕切られる。この構成によっても、仕切り板450によって、放熱フィン31を通過する空気と放熱フィン32を通過する空気とを仕切ることができるので、上記第1実施形態と同様の効果を得ることが可能である。
【0075】
(第5変形例)
次に、図8を参照して、第1実施形態の第5変形例について説明する。この第1実施形態の第5変形例では、上記第1実施形態の第1変形例の構成に加えて、放熱フィン33を備えた例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態の第1変形例と同様の構成には、同一の符号を付している。
【0076】
第1実施形態の第5変形例では、図8に示すように、冷却部530は、放熱フィン31と、放熱フィン32と、放熱フィン33と、を備えている。放熱フィン33は、フィン部分31aおよび32aと同じ枚数のフィン部分33aを含み放熱フィン31および32と同一の構造を有する。また、放熱フィン32と放熱フィン33との間には、放熱フィン31および32に対する仕切り板50と同様に構成された仕切り板550が配置される。すなわち、仕切り板550は、仕切り部551と、側板部552と、側板部553と、で構成される。この仕切り板550によって、放熱フィン32と放熱フィン33との間に形成された空間S5は、放熱フィン32のX2側の面32dと接し放熱フィン32と接続する空間S51と、放熱フィン33のX1側の面33cと接し放熱フィン33と接続する空間S52とに仕切られる。そして、放熱フィン32と放熱フィン33との間に設けられた仕切り板550による効果は、放熱フィン31と放熱フィン32との間に設けられた仕切り板50による上記第1実施形態の効果と同様である。
【0077】
[第2実施形態]
次に、図9図11を参照して、第2実施形態について説明する。この第2実施形態では、上記第1実施形態の放熱フィン31および32と同様の構成の放熱フィン631および632を、半導体装置620の側方に延びるように設けた例について説明する。なお、図中において、上記第1実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【0078】
本発明の第2実施形態による電力変換装置600は、図9および図10に示すように、半導体装置620と、冷却部630と、を備える。また、車体11の下面11bにて固定された半導体装置620の側方(Y2側)に冷却部630が配置されている。冷却部630は、車体11の延びるX軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された、X1側の放熱フィン631およびX2側の放熱フィン632を含んでいる。放熱フィン631および632は、それぞれ、半導体装置620の側面から側方(矢印Y2の側)に向かって延びるとともに、X軸方向に沿って薄板状に延びる複数のフィン部分631aおよび632aを含んでいる。また、複数のフィン部分631aおよび632aは、それぞれ、走行方向(X軸方向)と直交するZ軸方向に整列されるように配置されている。なお、以降の説明では、複数のフィン部分631aおよび632aが並ぶZ軸方向を「整列方向」と呼ぶ場合がある。なお、半導体装置620は、特許請求の範囲の「電力変換装置本体」の一例である。また、放熱フィン631および632は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1放熱フィン」および「第2放熱フィン」の一例である。
【0079】
図9に示すように、鉄道車両610が矢印X1方向に走行した場合、線路1付近の空気が相対的に矢印X2方向に流されて床下空間11aの冷却部630に吹き付けられる。この場合、走行風は、X軸方向に延びる放熱フィン631(複数のフィン部分631a)および放熱フィン632(複数のフィン部分632a)(図10参照)の隙間を矢印X2方向に通過する。これにより、冷却部630の熱が大気に排熱されるように構成されている。なお、以降の説明では、鉄道車両610が矢印X1方向に走行している場合、および、鉄道車両610が矢印X2方向に走行している場合を、それぞれ、特許請求の範囲における「第1方向」および「第2方向」とする。
【0080】
ここで、第2実施形態では、図10および図11に示すように、電力変換装置600には、放熱フィン631および放熱フィン632に対して、放熱フィン631を通過する空気と放熱フィン632を通過する空気を仕切るように配置された仕切り板650と、仕切り板650に対向するように配置された導風板660および導風板670と、が設置されている。なお、仕切り板650は、特許請求の範囲の「仕切り部材」の一例である。また、導風板660および670は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1導風部材」および「第2導風部材」の一例である。
【0081】
仕切り板650は、図10に示すように、放熱フィン631および632と同様に、半導体装置620の側面(Y2側)から半導体装置620の側方に向かって延びるように配置されている。仕切り板650は、図11に示すように、仕切り部651と、側板部652と、側板部653と、により構成されている。また、仕切り板650は、仕切り部651、側板部652および側板部653が一体的に形成されている。仕切り部651は、X軸方向において、放熱フィン631と放熱フィン632との間に配置されている。側板部652は、放熱フィン631の整列方向の一方側(Z2側)に配置されている。側板部653は、放熱フィン632の整列方向の他方側(Z1側)に配置されている。なお、側板部652および653は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1部分」および「第2部分」の一例である。
【0082】
仕切り部651は、図11に示すように、放熱フィン631のX2側の面631cにおけるZ2側の端部と、放熱フィン632のX1側の面632cにおけるZ1側の端部と、を側面視において1本の直線状に接続するように配置されている。すなわち、仕切り部651により、放熱フィン631と放熱フィン632との間に形成された空間S60が、放熱フィン631のX2側の面631cと接し放熱フィン631と接続する空間S61と、放熱フィン632のX2側の面632cと接し放熱フィン632と接続する空間S62とに仕切られている。この構成により、放熱フィン631を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン632を走行方向に沿って通過する空気とを仕切ることが可能である。
【0083】
側板部652は、放熱フィン631のZ2側の側面に沿うように配置されている。また、側板部652は、X2側の一方端が仕切り部651のX1側の端部と連続するように配置され、X1側の他方端が放熱フィン631のX1側の面631dよりもX1方向に突出するように配置されている。すなわち、側板部652は、放熱フィン631のZ2側の下面を覆うように配置されている。この構成により、鉄道車両610の走行時に、放熱フィン631を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン631のZ2側を通過する空気とを仕切ることが可能である。
【0084】
側板部653は、放熱フィン632のZ1側の側面に沿うように配置されている。また、側板部653は、X1側の一方端が仕切り部651のX2側の端部と連続するように配置され、X2側の他方端が放熱フィン32のX2側の面632dよりもX2方向に突出有するように配置されている。すなわち、側板部653は、放熱フィン632のZ1側の上面を覆うように配置されている。この構成により、鉄道車両610の走行時に、放熱フィン632を走行方向に沿って通過する空気と放熱フィン632のZ1側を通過する空気とを仕切ることが可能である。
【0085】
以上のように、第2実施形態の仕切り板650においては、仕切り部651が、鉄道車両610の走行時に、放熱フィン631を通過する空気と放熱フィン632を通過する空気とを仕切るように構成されている。これにより、鉄道車両610が第1方向へ走行する場合、放熱フィン631から排出された排出空気は、図11に示すように、放熱フィン631と放熱フィン632との間に仕切り部651によって形成された空間S61を通過した後、放熱フィン632のZ1側を通過しながら外部へと排出される。すなわち、放熱フィン631で暖められた排出空気が放熱フィン632へ直接取り込まれなくなる。また、鉄道車両610が第2方向へ走行する場合、放熱フィン632から排出された排出空気は、放熱フィン632と放熱フィン631との間に仕切り部651によって形成された空間S62を通過した後、放熱フィン631のZ2側を通過しながら外部へと排出される。すなわち、放熱フィン632で暖められた排出空気が放熱フィン631へ直接取り込まれなくなる。したがって、第2実施形態のように仕切り板650を構成することにより、放熱フィン631および632のいずれにおいても新鮮外気による熱交換を行わせることが可能である。
【0086】
導風板660および670は、図10および11に示すように、仕切り板650とは別個に設けられ、仕切り板650に対向するように配置されている。
【0087】
導風板660は、平行部661と、傾斜部662と、により構成されている。そして、放熱フィン631のZ2側の側板部652と平行部661との間には、鉄道車両610の走行時に空気が通過する、X軸方向に延びる導風路A61が形成されている。また、傾斜部662は、X1側からX2方向へいくにしたがって、Z2側からZ1方向へ向かうように傾斜して配置されている。そして、導風路A61は、導風路A61のX2側の端部で空間S62の方向に向きを変えながら空間S62と接続されている。
【0088】
導風板670は、平行部671と、傾斜部672と、により構成されている。そして、放熱フィン632のZ1側の側板部653と平行部671との間には、鉄道車両610の走行時に空気が通過する、X軸方向に延びる導風路A62が形成されている。また、傾斜部672は、X2側からX1側の方向へいくにしたがって、Z1側からZ2側の方向へ向かうように配置されている。そして、導風路A62は、導風路A62のX1側の端部で空間S61の方向に向きを変えながら空間S62と接続されている。
【0089】
以上のように、第2実施形態の導風板660は、仕切り板650とは別個に設けられ、仕切り板650に対向するように配置されている。これにより、鉄道車両610の第1方向への走行時に、放熱フィン631のZ2側を通過した走行風(新鮮外気)が、導風板660によって放熱フィン632へ導かれる。したがって、仕切り板650だけが設けられている場合よりも、鉄道車両610の第1方向への走行時に、下流側の放熱フィン632へ走行風(新鮮外気)を効率的に送り込むことが可能である。
【0090】
なお、電力変換装置600のその他の構成は、上記第1実施形態と同様である。
【0091】
(第2実施形態の効果)
第2実施形態では、上記のように、電力変換装置600は、放熱フィン631と放熱フィン632との間において、放熱フィン631の走行方向と直交しフィン部分631aが並ぶ整列方向(Z軸方向)における一方側(Z2側)の端部と、放熱フィン632の上記整列方向における他方側(Z1側)の端部とを接続するように配置され、鉄道車両610の走行時に、放熱フィン631を走行方向(X軸方向)に沿って通過する空気と放熱フィン632を走行方向に沿って通過する空気とを仕切るように構成された仕切り板650を備える。これにより、第1実施形態と同様に、新鮮外気を効率的に利用しながら、放熱フィン631および放熱フィン632の各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることができる。
【0092】
また、第2実施形態では、放熱フィン631および放熱フィン632は、鉄道車両610の床下空間11aに設置されるとともに、放熱フィン631および放熱フィン632の各々に設けられた複数のフィン部分631aおよび632aは、鉄道車両610の側方(Y2方向)に向かって延びている。これにより、半導体装置620の側方に放熱フィン631および放熱フィン632を設置するための空間が十分にある場合に、半導体装置620を冷却する放熱フィン631および放熱フィン632の各々が有する冷却性能(放熱性能)を十分に発揮させることが可能な放熱フィン631および放熱フィン632を容易に設置することができる。また、放熱フィン631および放熱フィン632を半導体装置620の側方に設けることにより、鉄道車両610の走行時に、放熱フィン631および放熱フィン632が鉄道車両610の側方に露出した状態となる。これにより、他の装置などが取り付けられる鉄道車両610の下から新鮮外気を取り込む場合と比べて、乱れの少ない走行風を取り込むことができるので、鉄道車両610の側方からの新鮮外気を放熱フィン631および放熱フィン632により容易に取り込むことができる。この結果、冷却部630の冷却性能(放熱性能)をより向上させることができる。
【0093】
なお、第2実施形態のその他の効果については、上記第1実施形態と同様である。
【0094】
(第1変形例)
次に、図12を参照して、第2実施形態の第1変形例について説明する。この第2実施形態の第1変形例では、上記第2実施形態の構成とは異なり、仕切り板650と、上側の導風板770および鉄道車両610の下面11bとにより、X軸方向に延びる導風路A72が形成されている例について説明する。なお、図中において、上記第2実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。
【0095】
第2実施形態の第1変形例の電力変換装置700では、上記第2実施形態の導風板670に代えて、一部を鉄道車両610の下面で代用するように構成された導風板770を備えている。なお、導風板770は、特許請求の範囲の「第2導風部材」および「上側の導風部材」の一例である。
【0096】
導風板770は、X1側からX2側の方向へいくにしたがって、Z2側からZ1側の方向へ向かうように配置された傾斜部772により構成されている。また、傾斜部772のX2側の端部は、鉄道車両610の下面11bと接続されている。そして、仕切り板650と、傾斜部772および鉄道車両610の下面11bとにより、鉄道車両610の走行時に空気が通過する、X軸方向に延びる導風路A72が形成されている。これにより、上側の導風板670の一部を鉄道車両610の下方を向く面(下面11b)で代用することができるので、鉄道車両610の下方を向く面(下面11b)を代用できない場合と比較して、必要となる上側の導風板670を小さくすることができる。また、板状の導風部材よりも相対的に機械的強度の高い鉄道車両610の表面を風路の壁として使用することにより、走行風による導風部材の経年劣化に起因する部品の取り換え頻度を減らすことができる。なお、導風路A72は、特許請求の範囲の「走行風の風路」の一例である。なお、仕切り板650による効果は、上記第2実施形態と同様である。
【0097】
(第2変形例)
次に、図13および図14を参照して、第2実施形態における第2変形例について説明する。この第2実施形態の第2変形例では、上記第2実施形態の構成に加えて、仕切り板850の設置箇所に、半導体装置820から着脱できるメンテナンス用カバー21が配置された例について説明する。なお、図中において、上記第2実施形態と同様の構成には、同一の符号を付している。なお、仕切り板850は、特許請求の範囲の「仕切り部材」の一例である。また、半導体装置820は、特許請求の範囲の「電力変換装置本体」の一例である。また、メンテナンス用カバー21は、特許請求の範囲の「カバー部材」の一例である。
【0098】
第2実施形態の第2変形例の電力変換装置800では、図13に示すように、放熱フィン631および放熱フィン632に対して、放熱フィン631を通過する空気と放熱フィン632を通過する空気を仕切るように配置された仕切り板850と、仕切り板850に対向するように配置された導風板860および導風板870と、メンテナンス用カバー21が設置されている。なお、導風板860および導風板870は、それぞれ、特許請求の範囲の「第1導風部材」および「第2導風部材」の一例である。
【0099】
仕切り板850は、メンテナンス用カバー21の外表面にメンテナンス用カバー21と一体的に形成された仕切り部851を備えている。導風板860および導風板870は、それぞれ、側面視において、メンテナンス用カバー21とオーバーラップしないように、第2実施形態の導風板660が有する傾斜部662および導風板670が有する傾斜部672よりも短く形成された傾斜部862および傾斜部872をそれぞれ有する。
【0100】
メンテナンス用カバー21は、半導体装置820の側面に形成された開口22を覆うように着脱可能に設けられている。そして、図14に示すように、メンテナンス用カバー21を半導体装置820の側面から取り外すと、開口22が露出した状態となる。このとき、メンテナンス用カバー21と一体的に形成された仕切り板850も、半導体装置820の側面から取り外されている。開口22から半導体装置820の内部にアクセスすることで、ユーザは、半導体装置820のメンテナンス作業を行うことが可能である。なお、開口22は、特許請求の範囲の「開口部」の一例である。
【0101】
以上のように、第2実施形態の第2変形例の電力変換装置800では、半導体装置820の内部を点検するための半導体装置820の側面に形成された開口22を覆うように着脱可能に設けられたメンテナンス用カバー21をさらに備えており、メンテナンス用カバー21は、仕切り板850の設置箇所に設けられている。これにより、仕切り板850およびメンテナンス用カバー21を半導体装置820から取り外すことにより、仕切り板850の設置箇所から半導体装置820の内部にアクセスすることができる。その結果、冷却性能を向上させるために仕切り板850を設けた電力変換装置800においても、冷却部の近傍から半導体装置820の内部にアクセスすることにより、半導体装置820のメンテナンス作業を容易に行うことができる。
【0102】
また、第2実施形態の第2変形例の電力変換装置800では、仕切り板850は、メンテナンス用カバー21と一体的に形成されている。これにより、仕切り板850およびメンテナンス用カバー21を半導体装置820から容易に取り外すことができるので、半導体装置820のメンテナンス作業を容易に行うことができる。なお、仕切り板850による効果は、上記第2実施形態と同様である。
【0103】
[その他の変形例]
今回開示された実施形態および変形例は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態および変形例の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更(変形例)が含まれる。
【0104】
上記第1実施形態の第1変形例では、導風板60および70を設けない例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、上記第2実施形態および上記第2実施形態の変形例において、導風板660(680)および670(770、870)を設けなくてもよい。
【0105】
また、上記第1実施形態の第2変形例および第3変形例の導風板60および70の形状および配置は、上記第1実施形態とは異なる例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、上記第2実施形態および上記第2実施形態の変形例に対して適用されてもよい。
【0106】
また、上記第1実施形態の第4変形例では、放熱フィン31の整列方向の中心を通る線と放熱フィン32の整列方向の中心を通る線とが一致しないように配置された例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、第1放熱フィンの整列方向の中心を通る線と第2放熱フィンの整列方向の中心を通る線とが一致しないように配置された構成は、上記第1実施形態、上記第1実施形態の第1〜第3および第5変形例、上記第2実施形態、ならびに、上記第2実施形態の第1および第2変形例に対して適用されてもよい。
【0107】
また、上記第1実施形態の第5変形例では、放熱フィン31と、放熱フィン32と、放熱フィン33と、の3つの放熱フィンを備えた例を示したが、本発明はこれに限らない。本発明では、冷却部に3つの放熱フィンが設けられる構成は、上記第1実施形態、上記第1実施形態の第1〜第4変形例、上記第2実施形態、ならびに、上記第2実施形態の第1および第2変形例に対して適用されてもよい。また、冷却部に設けられる放熱フィンは2つまたは3つに限らず、4つ以上としてもよい。
【0108】
上記第1実施形態、上記第1実施形態の変形例、上記第2実施形態および上記第2実施形態の変形例では、仕切り部51,451(651、851)が、放熱フィン31(631)のX2側の面31c(631c)におけるY1側(Z2側)の端部と、放熱フィン32(632)のX1側の面32c(632c)におけるY2側(Z1側)の端部と、を平面視(側面視)において1本の直線状に接続するように配置された例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、仕切り部は、平面視(側面視)で、複数の線分から構成されたジグザグ状や、円弧状に接続するように仕切り板を構成してもよい。
【0109】
また、上記第1実施形態、上記第1実施形態の変形例、上記第2実施形態および上記第2実施形態の変形例では、仕切り部51,451(651、851)が、放熱フィン31(631)のX2側の面31c(631c)におけるY1側(Z2側)の端部と、放熱フィン32(632)のX1側の面32c(632c)におけるY2側(Z1側)の端部と、を接続するように配置された例を示したが、本発明は、仕切り板が第1放熱フィンの端部と第2放熱フィンの端部とを接続する場合に限られない。本発明では、たとえば、仕切り板は、放熱フィン31(631)のX2側の面31c(631c)におけるY2側(Z1側)の端部の近傍と、放熱フィン32(632)のX1側の面32c(632c)におけるY1側(Z2側)の端部の近傍と、を接続するように構成してもよい。
【0110】
上記第2実施形態の第2変形例では、仕切り板850がメンテナンス用カバー21と一体的に形成されており、メンテナンス用カバー21を取り外す際に、仕切り板850の全体が半導体装置820の側面から取り外される例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、仕切り板850のうち、仕切り板850とオーバーラップする部分だけを取り外せるように構成してもよい。この場合、たとえば、仕切り部851を側板部652および653と分離可能に形成することにより、メンテナンス用カバー21を取り外す際に、メンテナンス用カバー21とともに仕切り部851のみが取り外されるように構成すればよい。
【0111】
上記第2実施形態の第2変形例では、仕切り板850は、メンテナンス用カバー21と一体的に形成されていた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、仕切り板850だけでなく、導風板860、870もメンテナンス用カバー21と一体的に形成されるように構成してもよい。この場合、導風板860、870を、側面視で、メンテナンス用カバー21とオーバーラップしないように配置する必要がないので、導風板860、870またはメンテナンス用カバー21の大きさを大きくすることが可能である。
【0112】
また、上記第2実施形態および上記第2実施形態の変形例では、放熱フィン631および632を、半導体装置620、820の一方(Y2側)の側面に設けるように構成したが、本発明はこれに限られない。本発明では、放熱フィン631および632を、半導体装置620、820の他方(Y1側)の側面に設けてもよい。また、半導体装置620,820の両側の側面に設けてもよい。
【0113】
また、上記第1実施形態、上記第1実施形態の変形例、上記第2実施形態および上記第2実施形態の変形例では、放熱フィン31(631)、32(632)および33を、半導体装置20(620、820)の側面または下面のいずれかに設けるように構成したが、本発明はこれに限らない。本発明では、複数の放熱フィンを、半導体装置の側面および下面の両方に設けてもよい。
【符号の説明】
【0114】
10、610 鉄道車両
20、620、820 半導体装置(電力変換装置本体)
21 メンテナンス用カバー(カバー部材)
22 開口(開口部)
31、631 放熱フィン(第1放熱フィン)
31a,32a,33a、631a、632a フィン部分(複数のフィン部分)
32、632 放熱フィン(第2放熱フィン)
50,450,550、650、850 仕切り板(仕切り部材)
52,552、652 側板部(第1部分)
53,553、653 側板部(第2部分)
60,260,360、660、860 導風板(第1導風部材)
70,270,370、670、770、870 導風板(第2導風部材)
90 中心線
92 (放熱フィン31および放熱フィン32の枕木方向の一方側(Y1側)の端部同士を接続する)線分
93 (放熱フィン31および放熱フィン32の枕木方向の他方側(Y2側)の端部同士を接続する)線分
100、600、700、800 電力変換装置(鉄道車両用電力変換装置)
770 導風板(上側の導風部材)
A72 導風路(走行風の風路)
図1
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