鉄道車両用電力変換装置

【課題】本発明は、飛び石への防護性能を大幅に落とすことなく、冷却性能の向上をする
ことが出来る鉄道車両用電力変換装置を提供することを目的とする。
【解決手段】鉄道車両の車体の床下に懸架され、半導体素子と、前記半導体素子が一方の
面に取り付けられた受熱部と、この受熱部の他方の面に取り付けられた放熱フィンとから
構成される冷却器を備え、前記冷却器の一部が当該鉄道車両用電力変換装置の筐体に収納
され、前記半導体素子のスイッチングにより電力を変換する鉄道車両用電力変換装置にお
いて、前記冷却器の近傍に、前記冷却器に飛び石が衝突するのを防ぐ飛び石防護手段とを
有し、前記放熱フィンが取り付けられる前記受熱部の他方の面とほぼ対向する面の少なく
とも一部には、前記飛び石防護手段が設けられていないことを特徴とする鉄道車両用電力
変換装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道車両用電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄道車両用電力変換装置の冷却構造について、図を参照し詳細に説明する。図５
（ａ）は従来のカバー９を取り外した状態の鉄道車両用電力変換装置の斜視図である。図
５（ｂ）は、図５（ａ）の鉄道車両用電力変換装置において、カバー９を取り付けた状態
のＡ−Ａ断面図である。図６は、車体に搭載された状態の従来の鉄道車両用電力変換装置
の上面図である。尚、図中の点線の矢印は走行風の流れを示している。
【０００３】
従来の鉄道車両用電力変換装置は、側面に開口部を有する筐体７と、半導体素子２を含
み筐体７の開口部に取り付けられ一部が筐体７内に収納され、一部が車体の側面側に飛び
出した冷却器１と、筐体７と接続され車体の側面側に飛び出した冷却器４を覆い飛び石等
から保護するために設けられたカバー９とから構成される。
【０００４】
冷却器１は、スイッチングにより架線電力を交流電力に変換する複数個の半導体素子２と
、半導体素子２が取り付けられる受熱部３と、受熱部３と接続され半導体素子２のスイッ
チングにより発生する熱を大気へ熱放散する放熱部４とで構成される。尚、放熱部４は、
複数の板状の放熱フィン６により構成される。
【０００５】
カバー９は、冷却器の上面、底面、レール方向の両側面（車両進行方向の前後面）、正
面に、格子状に複数の穴を有する金属板であるハンチングメタルカバーを配置し、構成さ
れる。
【０００６】
このように構成された従来の鉄道車両用電力変換装置は、図示しないパンタグラフを介
して供給される架線電力を、複数個の半導体素子２のスイッチングにより交流電力に変換
し、図示しない駆動用電動機を制御する。半導体素子２のスイッチングにより発生する熱
は、受熱部３を介して放熱部４へと伝熱される。放熱部４において放熱フィン６は、車両
進行方向の前側のカバー側面から流れ込んだ走行風と熱交換を行い、半導体素子２から伝
熱された熱を冷却する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−９２８１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年、鉄道車両用電力変換装置についても、小型軽量化の要求が高く、そのため鉄道車両
用電力変換装置の中で大きな割合を占める冷却器の冷却性能の向上が求められている。
従来の鉄道車両用電力変換装置において、装置の大きさを大きくすることなく、冷却性能
を上げる方法としては、カバー９を取り外し、放熱フィン６間を流れる走行風の流量を増
やすということが考えられる。
【０００９】
しかしながら、カバー９を取り外した場合、レール方向に飛び跳ねる石から放熱部４の車
両進行方向の前側を守るものがなくなるため、飛び石への防護性能が大幅に落ちてしまう
ので、放熱部４の放熱フィン６に飛び石が衝突し、放熱フィン６が折れ曲がったり、最悪
の場合には放熱フィン６が折れ落ちると可能性もある。
【００１０】
そこで、本発明は、飛び石への防護性能を大幅に落とすことなく、冷却性能の向上をする
ことが出来る鉄道車両用電力変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、鉄道車両の車体の床下に懸架され、半導体素子と、前記半導体素子が一方
の面に取り付けられた受熱部と、この受熱部の他方の面に取り付けられた放熱フィンとか
ら構成される冷却器を備え、前記冷却器の一部が当該鉄道車両用電力変換装置の筐体に収
納され、前記半導体素子のスイッチングにより電力を変換する鉄道車両用電力変換装置に
おいて、前記冷却器の近傍に、前記冷却器に飛び石が衝突するのを防ぐ飛び石防護手段と
を有し、前記放熱フィンが取り付けられる前記受熱部の他方の面とほぼ対向する面の少な
くとも一部には、前記飛び石防護手段が設けられていないことによって達成することが出
来る。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、飛び石への防護性能を大幅に落とすことなく、冷却性能の向上をすること
が出来る鉄道車両用電力変換装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の上面図である。
【図２】本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の断面図である。
【図３】本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の上面図である。
【図４】本発明に基づく第３の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の断面図である。
【図５】（ａ）従来のカバー９を取り外した状態の鉄道車両用電力変換装置の斜視図である。（ｂ）は、図４（ａ）の鉄道車両用電力変換装置において、カバー９を取り付けた状態のＡ−Ａ断面図である。
【図６】車体に搭載された状態の従来の鉄道車両用電力変換装置の上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（第１の実施の形態）
本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置について、図を参照し詳細
に説明する。図１は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の上面
図である。図２は、本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の断面図
である。尚、図５および図６に記載したものと、同一のものについては同符号を付して説
明を省略する。図中の点線の矢印は走行風の流れを示している。
【００１５】
本発明に基づく第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置は、側面に開口部を有する
筐体７と、半導体素子２を含み筐体７の開口部に取り付けられ一部が筐体７内に収納され
、一部が車体の側面側に飛び出した冷却器２と、筐体７と接続され車体の側面側に飛び出
した冷却器２を覆い飛び石等から保護するために設けられたカバー１０とから構成される
。
【００１６】
冷却器１は、スイッチングにより架線電力を交流電力に変換する複数個の半導体素子２と
、半導体素子２が一方の面に取り付けられた取り付けられる受熱部３と、受熱部３の他方
の面に取り付けられ半導体素子２のスイッチングにより発生する熱を大気へ熱放散する放
熱部４とで構成される。尚、放熱部４は、複数の板状の放熱フィン６により構成される。
放熱フィン６は冷却器１に、上下方向に所定の間隔を持って配置され、かつ放熱フィンの
長手方向がレール方向となるように冷却器１に取り付けられている。
【００１７】
カバー１０は、飛び石防護手段であるが、冷却器１の車両進行方向の前面、後面、天井
面と底面側に各々格子状に複数の穴を有する金属板であるハンチングメタルカバーを配置
し、受熱部３の他方の面に対向する面（図５、６の正面）は、ハンチングメタルカバーは
配置されず開口部となっている。
【００１８】
このように構成された本実施の形態の鉄道車両用電力変換装置において、図示しないパン
タグラフを介して供給される架線電力を、複数個の半導体素子２のスイッチングにより交
流電力に変換し、図示しない駆動用電動機を制御する。半導体素子２のスイッチングによ
り発生する熱は、受熱部３を介して放熱部４へと伝熱され、走行風により冷却される。
【００１９】
カバー１０は、受熱部３の他方の面に対向する面にハンチングメタルを配置していないた
め、従来の鉄道車両用電力変換装置のように走行風が一方向に整流される正面のハンチン
グメタルと放熱フィン６により形成される流路が形成されないため、走行風は車両進行方
向前面のカバーや正面の開口部から流入し、正面の開口部や車両進行方向の後面のカバー
から流出する。
【００２０】
また、本実施の形態の鉄道車両用電力変換装置は、冷却器の前面、後面、底面にカバーが
設けられているため、主に車両の進行方向に飛び跳ねる石を防ぐことが出来る。
【００２１】
一般的には、鉄道車両は高速で走行するため、車両の走行により生じる走行風は層流と
なり一方向にのみ流れると考えられていたが、実際は鉄道車両には様々な突起物があるた
め、走行風は乱流となる傾向にある。また放熱フィン６は、層流の状態よりも乱流の状態
のほうが冷却性能が向上する。
【００２２】
そのため、本実施の形態の鉄道車両用電力変換装置は、従来の鉄道車両用電力変換装置で
は冷却性能には関連がないと考えられていた正面側にカバーを、あえて設けないことによ
り、飛び石への防護性能を大幅に落とすことなく冷却性能の向上を達成することが出来る
。
【００２３】
（第２の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置について図を参照し詳細に
説明する。図１及び図２に記載したものと同一のものについては同符号を付して説明を省
略する。図中の点線の矢印は走行風の流れを示している。図３は、本発明に基づく第２の
実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の上面図である。
【００２４】
本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置は、冷却器の正面の一部（
車両進行方向前側と後側）にカバーが設けられ、中央部に開口部が設けられている点で、
第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置とは異なる。
【００２５】
このように構成された鉄道車両用電力変換装置は、冷却器の正面の両端にカバー１０を
設けているため、第１の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置に比べ、飛び石への防護性
能を向上することが出来る。
【００２６】
（第３の実施の形態）
本発明に基づく第２の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置について図を参照し詳細に説
明する。図１及び図２に記載したものと同一のものについては同符号を付して説明を省略
する。図中の点線の矢印は走行風の流れを示している。図４は、図３は、本発明に基づく
第３の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置の断面図である。
【００２７】
本発明に基づく第３の実施の形態は、冷却器１が下向きに配置されている点で第１及び第
２の実施の形態の鉄道車両用電力変換装置とは異なる。
【００２８】
本実施の形態の鉄道車両用電力変換装置は、走行風が流れやすいように車体の最下面より
も上方に設けられた流路１３内に、冷却器１が配置される。複数の放熱フィン６は枕木方
向に所定の間隔を持って冷却器１に配置され、かつ放熱フィン６の長手方向がレール方向
となるように受熱部３に取り付けられている。カバー１２は、冷却器１の前後（車両進行
方向）の流路１３への開口部をふさぐように、前後各々に設けられ、受熱部３の他方の面
とほぼ対向する面にはカバー１２は設けられていない。
【００２９】
このように構成された鉄道車両用電力変換装置は、冷却器１の前後にカバー１２を設けて
いるので、飛び石の衝突を軽減することが出来る。また、走行風は受熱部３の他方の面と
ほぼ対向する面にはカバー１２を設けていないため、冷却器内の走行風の流れも乱流とな
り、冷却性能が向上する。
【００３０】
なお、この発明は、前記実施の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、前記実施の形態に開
示されている複数の構成要素を適宜組み合わせることによって種々の発明を形成できる。
例えば、実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に
、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００３１】
１・・・冷却器、２・・・半導体素子、３・・・受熱部、４・・・放熱部、６・・・放熱
フィン、７・・・筐体、１０・・・カバー

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄道車両の車体の床下に懸架され、
半導体素子と、前記半導体素子が一方の面に取り付けられた受熱部と、この受熱部の他
方の面に取り付けられた放熱フィンとから構成される冷却器を備え、前記冷却器の一部が
当該鉄道車両用電力変換装置の筐体に収納され、前記半導体素子のスイッチングにより電
力を変換する鉄道車両用電力変換装置において、
前記冷却器の近傍に、前記冷却器に飛び石が衝突するのを防ぐ飛び石防護手段とを有し、
前記放熱フィンが取り付けられる前記受熱部の他方の面とほぼ対向する面の少なくとも一
部には、前記飛び石防護手段が設けられていないことを特徴とする鉄道車両用電力変換装
置。
【請求項２】
前記請求項１に記載の鉄道車両用電力変換装置において、
前記飛び石防護手段は、前記冷却器に対して、車両進行方向前後に設けられたことを特徴
とする鉄道車両用電力変換装置。
【請求項３】
前記請求項２記載の電力変換装置において、
前記飛び石防護手段は、前記冷却器に対して下側に設けられたことを特徴とする鉄道車両
用電力変換装置。
【請求項４】
前記請求項３記載の鉄動車両用電力変換装置において、
前記飛び石防護手段は、ハンチングメタルカバーであることを特徴とする鉄道車両用電力
変換装置。
【請求項５】
前記請求項１乃至４記載の電力変換装置において、
前記冷却器は、車体の側面側に飛び出して配置されることを特徴とする鉄道車両用電力変
換装置。
【請求項６】
前記請求項１乃至４記載の電力変換装置において、
前記冷却器は、車体の底面側に飛び出して配置されることを特徴とする鉄道車両用電力変
換装置。

【図１】