高速車両用機器装置
【課題】箱内が外部環境に通じていている機器は、車両が高速でトンネル内に突入すること等で圧力変動が生じた場合、ダクトの通路内に設けられた構造物の影響で、箱内壁に局部的に高い応力が発生しないようにする。
【解決手段】ダクト２の冷却風通路内壁と冷却器１に設けた放熱部１−１との間の空隙に、空気の流れを阻止する阻止手段を設ける。これにより、車両が高速走行でトンネル内に突入した際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止できるから、応力発生部１３に局部的に高い応力が発生することを防止することができる。
【解決手段】ダクト２の冷却風通路内壁と冷却器１に設けた放熱部１−１との間の空隙に、空気の流れを阻止する阻止手段を設ける。これにより、車両が高速走行でトンネル内に突入した際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止できるから、応力発生部１３に局部的に高い応力が発生することを防止することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば１８０ｋｍ／ｈ以上で走行する新幹線車両や磁気浮上車両等の高速車両に搭載される、電力変換装置等の高速車両用機器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線車両等の高速車両には、車両が高速でトンネル内に進入した場合や、車両同士が高速ですれ違った際に外部圧力変動が生じるため、例えば特許文献１には、車両用機器箱の外壁に外部圧力変動に追従して変位することのできる可動性部品を取付け、該可動性部品の変位により箱内の容積を変化させ箱内の圧力を変化させることにより、箱内外の圧力差を軽減させるようにしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０１１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１における技術は、箱内または箱外の圧力が変化する環境で使用され、かつ、箱内外の通気が少ない機器箱に関するものであり、例えば強制空冷装置のように、箱内が外部環境に通じていて、箱内をダクトのように冷却風通路として利用するような機器については、考慮されていなかった。
【０００５】
また、前述した箱内が外部環境に通じている機器においては、車両が高速でトンネル内に突入すること等で圧力変動が生じた場合、通路内に設けられた構造物の影響で、箱内壁に局部的に高い応力が発生することがあった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置全体の軽量化及び信頼性向上が図れる高速車両用機器装置及び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】
【０００７】
上記課題を解決するために、高速車両用機器装置の発明は、高速車両の車体の外部に筐体を装着し、該筐体内に、交流電力を直流電力に変換するコンバータあるいは前記コンバータの直流電力を三相交流電力に変換するインバータを備えた高速車両用機器装置において、冷却器を設けた前記高速車両用機器装置を前記筐体内に収納し、前記冷却器に設けた放熱部と、該放熱部が内部に設けられたダクトの冷却風通路内壁との間の空隙に、空気の流れを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記空気の流れを阻止する阻止手段が、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間に形成される冷却風流路内に、その断面積のほぼ全体を占有して配置した部材であることを特徴とする。
【０００９】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記空気の流れを阻止する阻止手段が、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間を通過する冷却風の流路を屈曲させた屈曲冷却風流路としたことを特徴とする
【００１０】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記阻止手段が、多孔質な発泡部材であることを特徴とする。
【００１１】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記阻止手段が、シリコーンゴムあるいはクロロプレンゴムあるいはウレタンゴムであることを特徴とする。
【００１２】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記阻止手段が、板ばね状の部材であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記高速車両用機器装置は、電力変換装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両が高速でトンネル内に突入すること等により、圧力変動が生じても、箱内壁（筐体内壁）に局部的に高い応力が発生することがない。このため、使用する材料の板厚を厚くしたり、補強材等を多く使用する必要が無くなるため、軽量な高速車両用機器装置又は電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係わるもので、電力変換装置の外観を示す斜視図。
【図２】実施例１に係わるもので、電力変換装置の基本構成を示す断面図。
【図３】実施例１に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図４】実施例１に係わるもので、応力発生時の模式図。
【図５】実施例２に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図６】実施例３に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図７】実施例４に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図８】実施例５に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図９】実施例６に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１０】実施例７に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１１】実施例８に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１２】実施例９に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１３】実施例１０に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１４】実施例１１に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１５】実施例１２に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１６】実施例１３に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１７】実施例１４に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１８】実施例１５に係わるもので、電力変換装置を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
先ず、高速車両用機器装置としての電力変換装置２０についてその構成を、図１、２により説明する。図１は、電力変換装置２０の外観を示す斜視図であり、図２は、電力変換装置２０の基本構成を示す断面図である。本実施形態における電力変換装置２０は、高速で移動（走行）する（例えば、１８０ｋｍ／ｈ以上。）新幹線車両や磁気浮上車両の車体床下の床下機器箱（筐体）１５に収納される。
【００１８】
電力変換装置２０は、単相交流から直流または直流から三相交流を発生させる装置であり、前者をコンバータ、後者をインバータと呼んでいるが、基本的に、フレーム３、パワースイッチング素子５とダイオード６からなる半導体群、冷却器１、ダクト２、接続導体４、フィルターコンデンサ７で構成されており、フレーム３は、電力変換装置２０を構成する基本骨格で、その機能は、車体１６の床下機器箱１５への電力変換装置１００の固定であり、図２に示すように、フレーム３には、放熱部１−１及び受熱部１−２からなる冷却器１、ダクト２、接続導体４、フィルターコンデンサ７、駆動回路８、電動送風機１４が保持され、受熱部１−２には、前述した半導体群が設けられている。
【００１９】
また、電力変換装置２０による単相交流から直流、または直流から三相交流への電力変換は、いずれも、複数のパワースイッチング素子５とダイオード６からなる半導体群を通電制御することで行なわれるようになっており、通電制御に際しては、別に設けられている制御装置から、光信号が出力されるのだが、電力変換装置２０のフレーム３に取付けられた駆動回路８によって、光信号を電気信号に変換して、パワースイッチング素子５を駆動する。
【００２０】
なお、本実施形態におけるパワースイッチング素子５としては、ＯＮ抵抗が小さく、且つ駆動電流が小さい、スイッチング速度が速い等の特徴を有するＩＧＢＴを使用している。
【００２１】
また、コンバータは、交流電源からの単相交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧平滑用のフィルターコンデンサ７を充電するもので、２相のレグで構成され、インバータは、フィルターコンデンサ７に充電された直流電圧をパワースイッチング素子５のＯＮ／ＯＦＦの比率を連続的に変化させることで交流電圧に変換するもので、三相のレグを構成することにより、三相交流を発生させ、車両に設置された電動機を駆動する。
【００２２】
フレーム３に保持されたダクト２は、電動送風機１４から供給される冷却風の通路になるとともに、車両の床下機器箱１５内を外気から隔てる隔壁となっており、また、ダクト２内には該ダクト２の壁を補強するための補強部材１７が設けられ、該ダクト２内の冷却風通路に冷却器１の放熱部１−１が突出して配置されている。なお、補強部材１７は、冷却器１の放熱部１−１により占拠される空間以外の任意の位置に配設されている。
【００２３】
また、パワースイッチング素子５とダイオード６は、通電及び遮断時に総量およそ２０ｋＷの大電力を消費し発熱することから、パワースイッチング素子５やダイオード６の放熱のために、冷却器１に一体に設けられる。なお、冷却器１としては、一般的にラジエータやヒートパイプが使用されるが、本発明ではラジエータを使用している。
【００２４】
ここで、パワースイッチング素子５とダイオード６に対し、通電及び遮断した時の発熱、及びその冷却方法について説明する。通電等によりパワースイッチング素子５とダイオード６が発熱すると、その発生した熱は、パワースイッチング素子５とダイオード６が固定されている冷却器１の受熱部１−２に伝えられる。すると、冷却器１に封入した冷媒が受熱部１−２で沸騰し気化することにより冷却される。
【００２５】
すると気化した冷媒は、電力変換装置２０のダクト２内に突出している冷却器１の放熱部１−１に移動され、電動送風機１４からダクト２内に供給される冷却風によって熱交換され、再び液化し、受熱部１−２に戻される（図４を参照）。そして、本サイクルが連続して行なわれる。
【００２６】
なお、電力変換装置２０には、外部機器との電気的接続のために、装置内に接続導体４が配置されているが、接続導体４についても、導体の発熱を抑えるために、その材料として体積抵抗率が小さな銅を用いるとともに、導体断面積を大きくしている。
【００２７】
次に、図３、４に基づきさらに説明する。図３は、電力変換装置２０を示す部分断面図であり、図４は、後述する応力発生時の模式図である。なお、図３の下図は、電力変換装置２０の側面全体を示し、且つダクト２を部分的に切り欠いた断面で示した図であり、上図はその部分断面部を拡大した図である。
【００２８】
前述したように、冷却器１の一部（放熱部１−１）は、図３に示すように電力変換装置２０のダクト２内に突出しているが、同図に示すように、ダクト２の内壁と冷却器１の放熱部１−１間には、製造上の寸法公差等を考慮して、間隙９を設けなければならない。
【００２９】
ところで、鉄道車両がトンネル内に突入する時には、走行速度にもよるが、特開平６−７２３２６号公報の段落［０００８］にも記載があるように、瞬間的に、外部から５００ｍｍＡｑ〜７００ｍｍＡｑの圧力が発生することが知られており、また、特開平５−２７０４０２号公報の段落［０００５］に記載があるように、その圧力は、走行速度の略二乗に比例して増加することが知られている。
【００３０】
そこで、車両が高速走行でトンネル内に突入すると、図４の模式図で符合１３で示したように、急峻な圧力波が発生し、電力変換装置２０が収納されている床下機器箱１５の密閉室と外気に繋がるダクト２の壁との境界に、圧力が発生するため、ダクト２内には補強部材１７を設け、強度を確保しているのだが、ダクト２内には冷却器１の放熱部１−１が突出して配置されているため、放熱部１−１が位置する部分に補強部材１７を設けることは、寸法制約上困難となっている。また、放熱部１−１は、素子の放熱バランス上、ダクト２のおよそ中央付近に配置されているが、ダクト２の中央付近は、発生する応力が最大になる位置でもある。
【００３１】
そのため、鉄道車両等の更なる高速化により、補強部材１７のみでは、ダクト２の強度を十分に確保できなくなることが考えられる。
【００３２】
このような課題に対しては、ダクト２に使用する材料の厚さを増やしたり、放熱部１−１近傍のダクト２の外部に補強部材を追加する対応が考えられるが、電力変換装置２０の重量増加や外形寸法拡大が避けられない。
【００３３】
そこで、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路の空気の流れを阻止する阻止手段を設けると、車両が高速でトンネル内に突入すること等により、圧力変動が生じても、応力発生部１３に発生する応力を低減でき、箱内壁に局部的に高い応力が発生することを抑制できることを見出した。ダクト−冷却器間の間隙９に空気の流れを阻止する阻止手段を設けた電力変換装置２０について実施例２として以下に説明する。なお、本願発明において「空気の流れを阻止する」との用語の技術的意味は、「空気の流れを１００％阻止する」という意味ではなく、車両が高速でトンネル内に突入すること等で圧力変動が生じた場合、通路内に設けられた構造物の影響で、箱内壁に局部的に高い応力が発生する際の問題点を解決する程度に、実質的に空気の流れを阻害することを意味するものである。
【実施例２】
【００３４】
実施例２について図５により説明する。実施例２の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例２では、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。
【００３５】
図５に示すように、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１との間には、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１０を挟み込むようにして設けている。そして、それにより、間隙９をなくし、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１との間に冷却風が通過しないようにすることができるから、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００３６】
なお、実施例２におけるスペーサ１０としては、柔軟なシート状の部材、例えば、シリコーン系やウレタン系、クロロプレン系のゴムシートを使用する。
【実施例３】
【００３７】
実施例３について図６により説明する。実施例３の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例３では、実施例２と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例３のスペーサ１０は、発泡性材料としたもので、実施例２と同様、発泡性材料のスペーサをダクト２と冷却器１の放熱部１−１との間挟み込むようにして設けることで、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００３８】
なお、実施例３におけるスペーサ１０としては、例えば、発泡性のゴムシートを使用することで実現できる。
【実施例４】
【００３９】
実施例４について図７により説明する。実施例４の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例４では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例４のスペーサ１０は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側に設けたもので、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、間隙９を通過する冷却風通路の空気の流れを抑制でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を可及的に抑制することができる。
【実施例５】
【００４０】
実施例５について図８により説明する。実施例５の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例５では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例５のスペーサ１０は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側ではなく、ダクト２側に設けたもので、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、間隙９を通過する冷却風通路の空気の流れを抑制でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を可及的に抑制することができる。
【実施例６】
【００４１】
実施例６について図９により説明する。実施例６の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例６では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例６は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００４２】
なお、実施例６におけるスペーサ１１としては、例えば、シリコーン系やウレタン系のシール剤を塗布したり、ゴムパッキンを装着することで実現できる。
【実施例７】
【００４３】
実施例７について図１０により説明する。実施例７の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例７では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例７は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００４４】
なお、実施例７におけるスペーサ１１としては、発泡性材料を使用することで実現できる。
【実施例８】
【００４５】
実施例８について図１１により説明する。実施例８の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例８では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例８は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、このスペーサ１１は間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例９】
【００４６】
実施例９について図１２により説明する。実施例９の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例９では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例９は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、このスペーサ１１は間隙９より薄くし、ダクト２側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１０】
【００４７】
実施例１０について図１３により説明する。実施例１０の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１０では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１０は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、このスペーサ１１は間隙９より薄くし、一方を冷却器１の放熱側１−１に設け、もう一方をダクト２側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１１】
【００４８】
実施例１１について図１４により説明する。実施例１１の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１１では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１１のスペーサ１１は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側に３ヶ所以上設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１２】
【００４９】
実施例１２について図１５により説明する。実施例１２の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１２では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１２のスペーサ１１は、間隙９より薄くし、ダクト２側に３ヶ所以上設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１３】
【００５０】
実施例１３について図１６により説明する。実施例１３の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１３では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１３のスペーサ１１は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側とダクト２側に交互あるいは任意の側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１４】
【００５１】
実施例１４について図１７により説明する。実施例１４の電力変換装置２０は、実施例１における構成をほぼ全て有しているが、実施例１４では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、板ばね状の部材１２が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１４ではスペーサ１１に代えて板ばね状の部材１２を設け、当該板ばね状の部材１２を、冷却器１の放熱部１−１の上面外周部に取付け、板ばね状の部材１２がダクト２に接触するようにして設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１５】
【００５２】
実施例１５について図１８により説明する。実施例１５の電力変換装置２０は、実施例１における構成をほぼ全て有しているが、実施例１５では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例１５のスペーサ１１は、流路を屈曲させたサーペンタイン状に配置したものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 冷却器
１−１ 放熱部
１−２ 受熱部
２ ダクト
３ フレーム
４ 接続導体
５ パワースイッチング素子
６ ダイオード
７ フィルターコンデンサ
８ 駆動回路
９ ダクト−冷却器間の間隙（空隙）
１０、１１ スペーサ（阻止手段）
１２ 板ばね状部材
１３ 最大応力発生部
１４ 電動送風機
１５ 床下機器箱（筐体）
１６ 車体
１７ 補強部材
２０ 電力変換装置（高速車両用機器装置）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば１８０ｋｍ／ｈ以上で走行する新幹線車両や磁気浮上車両等の高速車両に搭載される、電力変換装置等の高速車両用機器装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
新幹線車両等の高速車両には、車両が高速でトンネル内に進入した場合や、車両同士が高速ですれ違った際に外部圧力変動が生じるため、例えば特許文献１には、車両用機器箱の外壁に外部圧力変動に追従して変位することのできる可動性部品を取付け、該可動性部品の変位により箱内の容積を変化させ箱内の圧力を変化させることにより、箱内外の圧力差を軽減させるようにしたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０１１０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１における技術は、箱内または箱外の圧力が変化する環境で使用され、かつ、箱内外の通気が少ない機器箱に関するものであり、例えば強制空冷装置のように、箱内が外部環境に通じていて、箱内をダクトのように冷却風通路として利用するような機器については、考慮されていなかった。
【０００５】
また、前述した箱内が外部環境に通じている機器においては、車両が高速でトンネル内に突入すること等で圧力変動が生じた場合、通路内に設けられた構造物の影響で、箱内壁に局部的に高い応力が発生することがあった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、装置全体の軽量化及び信頼性向上が図れる高速車両用機器装置及び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】
【０００７】
上記課題を解決するために、高速車両用機器装置の発明は、高速車両の車体の外部に筐体を装着し、該筐体内に、交流電力を直流電力に変換するコンバータあるいは前記コンバータの直流電力を三相交流電力に変換するインバータを備えた高速車両用機器装置において、冷却器を設けた前記高速車両用機器装置を前記筐体内に収納し、前記冷却器に設けた放熱部と、該放熱部が内部に設けられたダクトの冷却風通路内壁との間の空隙に、空気の流れを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記空気の流れを阻止する阻止手段が、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間に形成される冷却風流路内に、その断面積のほぼ全体を占有して配置した部材であることを特徴とする。
【０００９】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記空気の流れを阻止する阻止手段が、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間を通過する冷却風の流路を屈曲させた屈曲冷却風流路としたことを特徴とする
【００１０】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記阻止手段が、多孔質な発泡部材であることを特徴とする。
【００１１】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記阻止手段が、シリコーンゴムあるいはクロロプレンゴムあるいはウレタンゴムであることを特徴とする。
【００１２】
また、高速車両用機器装置の発明は、前記阻止手段が、板ばね状の部材であることを特徴とする。
【００１３】
また、前記高速車両用機器装置は、電力変換装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、車両が高速でトンネル内に突入すること等により、圧力変動が生じても、箱内壁（筐体内壁）に局部的に高い応力が発生することがない。このため、使用する材料の板厚を厚くしたり、補強材等を多く使用する必要が無くなるため、軽量な高速車両用機器装置又は電力変換装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例１に係わるもので、電力変換装置の外観を示す斜視図。
【図２】実施例１に係わるもので、電力変換装置の基本構成を示す断面図。
【図３】実施例１に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図４】実施例１に係わるもので、応力発生時の模式図。
【図５】実施例２に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図６】実施例３に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図７】実施例４に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図８】実施例５に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図９】実施例６に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１０】実施例７に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１１】実施例８に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１２】実施例９に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１３】実施例１０に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１４】実施例１１に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１５】実施例１２に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１６】実施例１３に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１７】実施例１４に係わるもので、電力変換装置を示す断面図。
【図１８】実施例１５に係わるもので、電力変換装置を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例を、図面に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１７】
先ず、高速車両用機器装置としての電力変換装置２０についてその構成を、図１、２により説明する。図１は、電力変換装置２０の外観を示す斜視図であり、図２は、電力変換装置２０の基本構成を示す断面図である。本実施形態における電力変換装置２０は、高速で移動（走行）する（例えば、１８０ｋｍ／ｈ以上。）新幹線車両や磁気浮上車両の車体床下の床下機器箱（筐体）１５に収納される。
【００１８】
電力変換装置２０は、単相交流から直流または直流から三相交流を発生させる装置であり、前者をコンバータ、後者をインバータと呼んでいるが、基本的に、フレーム３、パワースイッチング素子５とダイオード６からなる半導体群、冷却器１、ダクト２、接続導体４、フィルターコンデンサ７で構成されており、フレーム３は、電力変換装置２０を構成する基本骨格で、その機能は、車体１６の床下機器箱１５への電力変換装置１００の固定であり、図２に示すように、フレーム３には、放熱部１−１及び受熱部１−２からなる冷却器１、ダクト２、接続導体４、フィルターコンデンサ７、駆動回路８、電動送風機１４が保持され、受熱部１−２には、前述した半導体群が設けられている。
【００１９】
また、電力変換装置２０による単相交流から直流、または直流から三相交流への電力変換は、いずれも、複数のパワースイッチング素子５とダイオード６からなる半導体群を通電制御することで行なわれるようになっており、通電制御に際しては、別に設けられている制御装置から、光信号が出力されるのだが、電力変換装置２０のフレーム３に取付けられた駆動回路８によって、光信号を電気信号に変換して、パワースイッチング素子５を駆動する。
【００２０】
なお、本実施形態におけるパワースイッチング素子５としては、ＯＮ抵抗が小さく、且つ駆動電流が小さい、スイッチング速度が速い等の特徴を有するＩＧＢＴを使用している。
【００２１】
また、コンバータは、交流電源からの単相交流電圧を直流電圧に変換し、直流電圧平滑用のフィルターコンデンサ７を充電するもので、２相のレグで構成され、インバータは、フィルターコンデンサ７に充電された直流電圧をパワースイッチング素子５のＯＮ／ＯＦＦの比率を連続的に変化させることで交流電圧に変換するもので、三相のレグを構成することにより、三相交流を発生させ、車両に設置された電動機を駆動する。
【００２２】
フレーム３に保持されたダクト２は、電動送風機１４から供給される冷却風の通路になるとともに、車両の床下機器箱１５内を外気から隔てる隔壁となっており、また、ダクト２内には該ダクト２の壁を補強するための補強部材１７が設けられ、該ダクト２内の冷却風通路に冷却器１の放熱部１−１が突出して配置されている。なお、補強部材１７は、冷却器１の放熱部１−１により占拠される空間以外の任意の位置に配設されている。
【００２３】
また、パワースイッチング素子５とダイオード６は、通電及び遮断時に総量およそ２０ｋＷの大電力を消費し発熱することから、パワースイッチング素子５やダイオード６の放熱のために、冷却器１に一体に設けられる。なお、冷却器１としては、一般的にラジエータやヒートパイプが使用されるが、本発明ではラジエータを使用している。
【００２４】
ここで、パワースイッチング素子５とダイオード６に対し、通電及び遮断した時の発熱、及びその冷却方法について説明する。通電等によりパワースイッチング素子５とダイオード６が発熱すると、その発生した熱は、パワースイッチング素子５とダイオード６が固定されている冷却器１の受熱部１−２に伝えられる。すると、冷却器１に封入した冷媒が受熱部１−２で沸騰し気化することにより冷却される。
【００２５】
すると気化した冷媒は、電力変換装置２０のダクト２内に突出している冷却器１の放熱部１−１に移動され、電動送風機１４からダクト２内に供給される冷却風によって熱交換され、再び液化し、受熱部１−２に戻される（図４を参照）。そして、本サイクルが連続して行なわれる。
【００２６】
なお、電力変換装置２０には、外部機器との電気的接続のために、装置内に接続導体４が配置されているが、接続導体４についても、導体の発熱を抑えるために、その材料として体積抵抗率が小さな銅を用いるとともに、導体断面積を大きくしている。
【００２７】
次に、図３、４に基づきさらに説明する。図３は、電力変換装置２０を示す部分断面図であり、図４は、後述する応力発生時の模式図である。なお、図３の下図は、電力変換装置２０の側面全体を示し、且つダクト２を部分的に切り欠いた断面で示した図であり、上図はその部分断面部を拡大した図である。
【００２８】
前述したように、冷却器１の一部（放熱部１−１）は、図３に示すように電力変換装置２０のダクト２内に突出しているが、同図に示すように、ダクト２の内壁と冷却器１の放熱部１−１間には、製造上の寸法公差等を考慮して、間隙９を設けなければならない。
【００２９】
ところで、鉄道車両がトンネル内に突入する時には、走行速度にもよるが、特開平６−７２３２６号公報の段落［０００８］にも記載があるように、瞬間的に、外部から５００ｍｍＡｑ〜７００ｍｍＡｑの圧力が発生することが知られており、また、特開平５−２７０４０２号公報の段落［０００５］に記載があるように、その圧力は、走行速度の略二乗に比例して増加することが知られている。
【００３０】
そこで、車両が高速走行でトンネル内に突入すると、図４の模式図で符合１３で示したように、急峻な圧力波が発生し、電力変換装置２０が収納されている床下機器箱１５の密閉室と外気に繋がるダクト２の壁との境界に、圧力が発生するため、ダクト２内には補強部材１７を設け、強度を確保しているのだが、ダクト２内には冷却器１の放熱部１−１が突出して配置されているため、放熱部１−１が位置する部分に補強部材１７を設けることは、寸法制約上困難となっている。また、放熱部１−１は、素子の放熱バランス上、ダクト２のおよそ中央付近に配置されているが、ダクト２の中央付近は、発生する応力が最大になる位置でもある。
【００３１】
そのため、鉄道車両等の更なる高速化により、補強部材１７のみでは、ダクト２の強度を十分に確保できなくなることが考えられる。
【００３２】
このような課題に対しては、ダクト２に使用する材料の厚さを増やしたり、放熱部１−１近傍のダクト２の外部に補強部材を追加する対応が考えられるが、電力変換装置２０の重量増加や外形寸法拡大が避けられない。
【００３３】
そこで、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路の空気の流れを阻止する阻止手段を設けると、車両が高速でトンネル内に突入すること等により、圧力変動が生じても、応力発生部１３に発生する応力を低減でき、箱内壁に局部的に高い応力が発生することを抑制できることを見出した。ダクト−冷却器間の間隙９に空気の流れを阻止する阻止手段を設けた電力変換装置２０について実施例２として以下に説明する。なお、本願発明において「空気の流れを阻止する」との用語の技術的意味は、「空気の流れを１００％阻止する」という意味ではなく、車両が高速でトンネル内に突入すること等で圧力変動が生じた場合、通路内に設けられた構造物の影響で、箱内壁に局部的に高い応力が発生する際の問題点を解決する程度に、実質的に空気の流れを阻害することを意味するものである。
【実施例２】
【００３４】
実施例２について図５により説明する。実施例２の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例２では、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。
【００３５】
図５に示すように、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１との間には、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１０を挟み込むようにして設けている。そして、それにより、間隙９をなくし、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１との間に冷却風が通過しないようにすることができるから、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００３６】
なお、実施例２におけるスペーサ１０としては、柔軟なシート状の部材、例えば、シリコーン系やウレタン系、クロロプレン系のゴムシートを使用する。
【実施例３】
【００３７】
実施例３について図６により説明する。実施例３の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例３では、実施例２と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例３のスペーサ１０は、発泡性材料としたもので、実施例２と同様、発泡性材料のスペーサをダクト２と冷却器１の放熱部１−１との間挟み込むようにして設けることで、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００３８】
なお、実施例３におけるスペーサ１０としては、例えば、発泡性のゴムシートを使用することで実現できる。
【実施例４】
【００３９】
実施例４について図７により説明する。実施例４の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例４では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例４のスペーサ１０は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側に設けたもので、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、間隙９を通過する冷却風通路の空気の流れを抑制でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を可及的に抑制することができる。
【実施例５】
【００４０】
実施例５について図８により説明する。実施例５の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例５では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１０が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例５のスペーサ１０は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側ではなく、ダクト２側に設けたもので、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、間隙９を通過する冷却風通路の空気の流れを抑制でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を可及的に抑制することができる。
【実施例６】
【００４１】
実施例６について図９により説明する。実施例６の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例６では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例６は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００４２】
なお、実施例６におけるスペーサ１１としては、例えば、シリコーン系やウレタン系のシール剤を塗布したり、ゴムパッキンを装着することで実現できる。
【実施例７】
【００４３】
実施例７について図１０により説明する。実施例７の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例７では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例７は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【００４４】
なお、実施例７におけるスペーサ１１としては、発泡性材料を使用することで実現できる。
【実施例８】
【００４５】
実施例８について図１１により説明する。実施例８の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例８では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例８は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、このスペーサ１１は間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例９】
【００４６】
実施例９について図１２により説明する。実施例９の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例９では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例９は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、このスペーサ１１は間隙９より薄くし、ダクト２側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１０】
【００４７】
実施例１０について図１３により説明する。実施例１０の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１０では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１０は、少なくとも、ダクト２と冷却器１の放熱部１−１が作る空間の外周部に、製造上の寸法公差を吸収できるような弾性を持つスペーサ１１を配置し、このスペーサ１１は間隙９より薄くし、一方を冷却器１の放熱側１−１に設け、もう一方をダクト２側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１１】
【００４８】
実施例１１について図１４により説明する。実施例１１の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１１では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１１のスペーサ１１は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側に３ヶ所以上設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１２】
【００４９】
実施例１２について図１５により説明する。実施例１２の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１２では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１２のスペーサ１１は、間隙９より薄くし、ダクト２側に３ヶ所以上設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１３】
【００５０】
実施例１３について図１６により説明する。実施例１３の電力変換装置２０は、実施例１における構成を全て有しているが、実施例１３では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１３のスペーサ１１は、間隙９より薄くし、冷却器１の放熱部１−１側とダクト２側に交互あるいは任意の側に設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１４】
【００５１】
実施例１４について図１７により説明する。実施例１４の電力変換装置２０は、実施例１における構成をほぼ全て有しているが、実施例１４では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、板ばね状の部材１２が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例２、３では、スペーサ１１がダクト２と冷却器１の放熱部１−１間全面を塞いでいたのに対し、実施例１４ではスペーサ１１に代えて板ばね状の部材１２を設け、当該板ばね状の部材１２を、冷却器１の放熱部１−１の上面外周部に取付け、板ばね状の部材１２がダクト２に接触するようにして設けたものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【実施例１５】
【００５２】
実施例１５について図１８により説明する。実施例１５の電力変換装置２０は、実施例１における構成をほぼ全て有しているが、実施例１５では、実施例２、３と同様、ダクト−冷却器間の間隙９に、空気の流れを阻止する阻止手段として、スペーサ１１が設けられている。その点を除いて実施例１の構成と同一であるため、同一部分には同一符号を示し、その詳細な説明は省略し説明する。そして、実施例１５のスペーサ１１は、流路を屈曲させたサーペンタイン状に配置したものであり、車両が高速走行でトンネル内に突入したり、車両同士が高速ですれ違った際に、ダクト−冷却器間の間隙９を通過する冷却風通路における空気の流れを阻止でき、図４で示されているような、応力発生部１３に発生する応力を抑制することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１ 冷却器
１−１ 放熱部
１−２ 受熱部
２ ダクト
３ フレーム
４ 接続導体
５ パワースイッチング素子
６ ダイオード
７ フィルターコンデンサ
８ 駆動回路
９ ダクト−冷却器間の間隙（空隙）
１０、１１ スペーサ（阻止手段）
１２ 板ばね状部材
１３ 最大応力発生部
１４ 電動送風機
１５ 床下機器箱（筐体）
１６ 車体
１７ 補強部材
２０ 電力変換装置（高速車両用機器装置）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高速車両の車体の外部に筐体を装着し、該筐体内に、交流電力を直流電力に変換するコンバータあるいは前記コンバータの直流電力を三相交流電力に変換するインバータを備えた高速車両用機器装置において、
冷却器を設けた前記高速車両用機器装置を前記筐体内に収納し、前記冷却器に設けた放熱部と、該放熱部が内部に設けられたダクトの冷却風通路内壁との間の空隙に、空気の流れを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項２】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記空気の流れを阻止する阻止手段は、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間に形成される冷却風流路内に、その断面積のほぼ全体を占有して配置した部材であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項３】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記空気の流れを阻止する阻止手段は、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間を通過する冷却風の流路を屈曲させた屈曲冷却風流路としたことを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項４】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記阻止手段は、多孔質な発泡部材であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項５】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記阻止手段は、シリコーンゴムあるいはクロロプレンゴムあるいはウレタンゴムであることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項６】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記阻止手段は、板ばね状の部材であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項７】
請求項１の記載において、前記高速車両用機器装置は、電力変換装置であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項１】
高速車両の車体の外部に筐体を装着し、該筐体内に、交流電力を直流電力に変換するコンバータあるいは前記コンバータの直流電力を三相交流電力に変換するインバータを備えた高速車両用機器装置において、
冷却器を設けた前記高速車両用機器装置を前記筐体内に収納し、前記冷却器に設けた放熱部と、該放熱部が内部に設けられたダクトの冷却風通路内壁との間の空隙に、空気の流れを阻止する阻止手段を設けたことを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項２】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記空気の流れを阻止する阻止手段は、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間に形成される冷却風流路内に、その断面積のほぼ全体を占有して配置した部材であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項３】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記空気の流れを阻止する阻止手段は、前記高速車両用機器装置の冷却風通路内に突出する放熱部と冷却風通路内壁との間を通過する冷却風の流路を屈曲させた屈曲冷却風流路としたことを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項４】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記阻止手段は、多孔質な発泡部材であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項５】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記阻止手段は、シリコーンゴムあるいはクロロプレンゴムあるいはウレタンゴムであることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項６】
請求項１記載の高速車両用機器装置において、前記阻止手段は、板ばね状の部材であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【請求項７】
請求項１の記載において、前記高速車両用機器装置は、電力変換装置であることを特徴とする高速車両用機器装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【公開番号】特開２０１２−１８３９８２（Ｐ２０１２−１８３９８２Ａ）
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５０２７１（Ｐ２０１１−５０２７１）
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
【公開日】平成２４年９月２７日（２０１２．９．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月８日（２０１１．３．８）
【出願人】（０００００５１０８）株式会社日立製作所 (27,607)
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