JP2003274671A

JP2003274671A - 車両用電力変換装置

Info

Publication number: JP2003274671A
Application number: JP2002071278A
Authority: JP
Inventors: Takashi Hashimoto; 隆橋本; Masaki Miyairi; 正樹宮入
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-03-15
Filing date: 2002-03-15
Publication date: 2003-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明の目的は、車両用電力変換装置の冷却
効率を向上させることである。【解決手段】車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、この
第１の受熱部の車体中央側の側面と係合する半導体素子
と、前記第１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複
数の放熱フィンと、前記電力変換装置の底面と係合する
第２の受熱部と、この第２の受熱部の上面と係合する半
導体素子と、前記第２の受熱部内にその片端が埋め込ま
れた略L字型のヒートパイプとを有し、前記ヒートパイ
プが前記複数の放熱フィンと係合することを特徴とする
車両用電力変換装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、車両用電力変換装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉄道車体の構成について、図を参照し詳
細に説明する。図３２は、鉄道車体の正面図である。図
３３は、鉄道車体の正面図である。図３２において、鉄
道車両は、パンタグラフ１，車体２，窓ガラス３，ライ
ト４，車輪５，電力変換装置６，誘導電動機７により構
成されている。パンタグラフ１は、車体２の上面に接続
されている。窓ガラス３は、車体２にはめ込まれてい
る。ライト４は、車体２にはめこまれ接続されている。
電力変換装置６と誘導電動機７は、車体２の床下に吊り
下げられている。電力変換装置６の車体２の側面側の側
面には、放熱フィン８が接続されている。このように構
成された鉄道車体において、パンタグラフ１は、電力を
架線８から供給される。電力変換装置６は、パンタグラ
フ１より電力を供給される。電力変換装置６は、パンタ
グラフ１より供給された電力を変換し、誘導電動機７に
電力を供給する。誘導電動機７は、電力変換装置６によ
り供給された電力により駆動し回転する。誘導電動機７
は、その回転力を車輪５に伝える。電力変換装置６は、
電力変換装置６の側面に取り付けられた放熱フィン８を
介して大気と熱交換し冷却される。

【０００３】図３３記載の鉄道車体は、パンタグラフ
１，車体２，窓ガラス３，ライト４，車輪５，誘導電動
機７，電力変換装置１０により構成されている。電力変
換装置１０は、車体２の中心に電力変換装置１０の中心
が合わさるように設置されている。現在鉄道車両用の電
力変換装置では、図３２に記載の電力変換装置６のよう
に車体の中心の左側と右側に二台設置する方法と図３３
に記載の電力変換装置10のように、車体の中心に一台設
置する方法の２種類の設置方法がある。このように構成
された鉄道車体において、車両用電力変換装置とは、電
力変換装置の中で、特に半導体を冷却するための装置の
ことである。従来の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３４は、車体床下に設置された
従来の車両用電力変換装置の斜視図である。図３５は、
従来の車両用電力変換装置の正面図である。図３６は、
従来の車両用電力変換装置の上面図である。従来の車両
用電力変換装置は、受熱部である金属ブロック１１，複
数のヒートパイプ12，複数の放熱フィン13，冷媒１４に
より構成されている。このように構成された車両用電力
変換装置において、金属ブロック１１の孔にヒートパイ
プ１２がはめ込まれ固定される。ヒートパイプ１２に
は、複数の放熱フィン13が等間隔で接続されている。冷
媒１４は、ヒートパイプ１２の内部に封入される。

【０００４】このように構成された車両用電力変換装置
において、金属ブロック１１は銅やアルミニウムなど熱
伝導性の良い材料で作られている。金属ブロック１１
は、平板状になっており、一方の側面にヒートパイプ１
２を挿入するための孔（図示しない）があけられてい
る。このように構成された車両用電力変換装置におい
て、ヒートパイプ１２は、銅やアルミニウムなど熱伝導
性の良い材料で作られている。ヒートパイプ１２は、両
端が閉じている中空状の棒のような形状をしている。こ
のように構成された車両用電力変換装置において、放熱
フィン13は、銅やアルミニウムなど熱伝導性の良い材料
で作られている。放熱フィン13は、薄板である。このよ
うに構成された車両用電力変換装置において、冷媒１４
は、水やフロリナートなど沸点が比較的低いものであれ
ばよい。このように構成された車両用電力変換装置にお
いて、電力変換装置６内の複数の半導体素子１５は、金
属ブロック１１の電力変換装置6の内部側の一面にコン
パウンドを介してねじ止めされている。このように構成
された車両用電力変換装置において、半導体素子１５か
ら発生した熱は、金属ブロック１１に伝熱される。金属
ブロック１１に伝たえられた熱は、ヒートパイプ１２に
伝わる。ヒートパイプ１２に伝えられた熱は、ヒートパ
イプ１２内部の冷媒１４に伝わる。冷媒１４は、ヒート
パイプ１２より伝えられた熱により液体から気体へと相
変化を起こす。気体となった冷媒１４は、ヒートパイプ
１２の先端部へと移動する。冷媒１４は、ヒートパイプ
１２と係合する放熱フィン１３を介して大気と熱交換を
し、気体から液体へ相変化を起こす。液体となった冷媒
１４は、ヒートパイプ１２の金属ブロック１１側へと移
動する。

【０００５】このように構成された車両用電力変換装置
は、電力変換装置３の外側に放熱フィン13を配置したこ
とにより、効果的に走行風を冷却に使用することができ
るといった利点がある。このように構成された車両用電
力変換装置において、ヒートパイプ１２の内部に封入さ
れた冷媒１４の相変換により熱輸送を行なっているた
め、ヒートパイプ１２の先端部と受熱部側の温度差が少
ない。そのため、ヒートパイプ１２の先端側でも充分な
冷却性能が得られる。そのためヒートパイプ式の冷却方
式は、冷媒を使用しないヒートシンク型の冷却装置に比
べて冷却効率が良いというメリットも考えられる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の車両用
電力変換装置では、風上にある放熱フィン13ａと風下側
にある放熱フィン13Cでは、通風量に大きな差が出てし
まうという欠点がある。風上側にある放熱フィン13ａと
風下にある放熱フィン13Ｃの通風量に大きな差が出てし
まうため、車体進行方向に車両用電力変換装置を複数並
べた場合、走行風を充分に利用できないといった事態が
起こった。そのため、従来の車両用電力変換装置を使用
し、冷却効率を更に上げようとした場合、装置自体を大
きくさせるという方法しかない。装置を大きくすること
は、鉄道車体の性質上難しいため、近年の電力変換装置
の大容量化に伴ない冷却効率の向上を求められたとき
に、装置を置くスペースの限られる鉄道車体用には、対
応することができなかった。そこで、本発明の目的は、
冷却効率を向上させた車両用電力変換装置を提供するこ
とである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に基づく車両用電
力変換装置は、車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記
第１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複数の放熱
フィンと、前記電力変換装置の底面と係合する第２の受
熱部と、前記第２の受熱部内にその片端側が埋め込まれ
た略L字型のヒートパイプとをし、前記ヒートパイプの
他端側が前記複数の放熱フィンと係合することを特徴と
する。本発明に基づく車両用電力変換装置は、車体床下
に吊設された車両用電力変換装置の車体側面側の側面と
係合する第１の受熱部と、前記第１の受熱部の車体側面
側の側面と係合する複数の細管式ヒートパイプと、前記
電力変換装置の底面と係合する第２の受熱部と、前記第
２の受熱部内にその片端側が埋め込まれた略L字型のヒ
ートパイプとを有し、前記ヒートパイプの他端側が前記
複数の細管式ヒートパイプと係合することを特徴とす
る。本発明に基づく車両用電力変換装置は、車体床下に
吊設された車両用電力変換装置の車体側面側の側面と係
合する第１の受熱部と、前記第１の受熱部の車体側面側
の側面と係合する複数の細管式ヒートパイプと、前記第
１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複数の放熱フ
ィンと、前記電力変換装置の底面と係合する第２の受熱
部と、前記第２の受熱部内にその片端側が埋め込まれた
略L字型のヒートパイプとを有し、前記ヒートパイプの
他端側が前記複数の細管式ヒートパイプと前記複数の放
熱フィンと係合することを特徴とする。

【０００８】本発明に基づく車両用電力変換装置は、車
体床下に吊設された車両用電力変換装置の車体側面側の
側面と係合する第１の受熱部と、前記第１の受熱部の車
体側面側の側面と係合する複数の放熱フィンと、前記電
力変換装置の底面と係合する第２の受熱部と、前記第２
の受熱部内にその片端側が埋め込まれた略L字型の第１
のヒートパイプと前記第１の受熱部と前記第２の受熱部
を連結するL字型の第２のヒートパイプとを有し、前記
第１のヒートパイプの他端側が前記複数の放熱フィンと
係合することを特徴とする。本発明に基づく車両用電力
変換装置は、電力変換装置の側面と係合する受熱部と、
この受熱部の電力変換装置側の側面と係合する半導体素
子と、前記受熱部の反電力変換装置側と係合する複数の
放熱フィンと、この複数の放熱フィンを連結するヒート
パイプとを備えることを特徴とする。本発明に基づく車
両用電力変換装置は、電力変換装置の側面と係合する受
熱部と、前記受熱部の反電力変換装置側と係合する複数
の放熱フィンと、前記受熱部の反電力変換装置側と係合
する複数の細管ヒートパイプと、この複数の細管ヒート
パイプと前記複数の放熱フィンとを連結するヒートパイ
プとを備えることを特徴とする。

【０００９】本発明に基づく車両用電力変換装置は、電
力変換装置の内部に設置された受熱部と、前記受熱部内
にその片端側をはめ込まれたL字状のヒートパイプと、
このヒートパイプの他端側と係合する複数の放熱フィン
と、を有する車両用電力変換装置において、前記ヒート
パイプの他端と、前記放熱フィンが電力変換装置外にあ
ることを特徴とする。本発明に基づく車両用電力変換装
置は、車体床下に吊設された車両用電力変換装置の車体
側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記第１の受
熱部の車体側面側の側面と係合する第１の放熱フィン群
と、前記電力変換装置の底面と係合する第２の受熱部
と、前記第２の受熱部の下面と係合する第２の放熱フィ
ン群と前記第２の受熱部内にその片端側が埋め込まれた
略L字型のヒートパイプとを有し、前記ヒートパイプの
他端側が前記第１の放熱フィン群と係合することを特徴
とする。本発明に基づく車両用電力変換装置は、車体床
下に吊設された車両用電力変換装置の両側面と係合する
第１の受熱部と、前記第１の受熱部の車体側面側の側面
と係合する複数の放熱フィンと、前記電力変換装置の底
面と係合する第２の受熱部と、前記第２の受熱部内に埋
め込まれ前記第２の受熱部内を貫通する略Ｕ字型のヒー
トパイプとを有し、前記ヒートパイプの両端側が前記複
数の放熱フィンと係合することを特徴とする。

【００１０】本発明に基づく車両用電力変換装置は、車
体床下に吊設された車両用電力変換装置の車体側面側の
側面と係合する第１の受熱部と、前記第１の受熱部の車
体側面側の側面と係合する複数の第１の放熱フィンと、
電力変換装置の底面と係合する第２の受熱部と、この第
２の受熱部の底面と係合する第２の放熱フィンと、前記
第２の受熱部内にその片端側が埋め込まれた略L字型の
ヒートパイプと電力変換装置の反車体側面側の側面と係
合する第３の受熱部と、この第３の受熱部の側面と係合
する複数の第３の放熱フィンとを有し、前記ヒートパイ
プの両端側が前記複数の第１の放熱フィンと前記複数の
第３の放熱フィンと係合することを特徴とする。

【００１１】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）本発明に基
づく第１の実施の形態の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の車両用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図であ
る。図２は、本発明に基づく第１の車両用電力変換装置
の斜視図である。図３は、本発明に基づく第１の車両用
電力変換装置の断面図である。なお、図３４及び図３５
記載のものと構造上同一のものについては、同符号を付
して説明を省略する。本発明に基づく第１の実施形態の
車両用電力変換装置は、車体２の床下に設置された電力
変換装置６の半導体素子１５を冷却するための装置であ
る。本発明に基づく第１の実施形態の車両用電力変換装
置は、冷媒１４，第１の受熱部である金属ブロック１
６，放熱フィン１７，第２の受熱部である金属ブロック
１８，略L字型のヒートパイプ１９から構成されてい
る。図１及び図２及び図３において、電力変換装置６の
車体２の側面側の側面を６ａ，電力変換装置６の底面を
６ｂ，電力変換装置の側面６ａの反対側の側面を６ｃ，
電力変換装置の上面を６ｄと定義する。本発明に基づく
第１の実施形態の車両用電力変換装置において、金属ブ
ロック１６は、電力変換装置６の側面６ａと接続され
る。複数の放熱フィン１７は、電力変換装置６と伝熱さ
れるように係合する。金属ブロック１８は、電力変換装
置６の底面６ｂと接続される。ヒートパイプ１９の片端
側は、電力変換装置の側面６ａと平行かつ側面６ａ側の
側面に設けられた孔にはめ込まれ固定されている。ヒー
トパイプ１９の他端側は、複数の放熱フィン１７それぞ
れに設けられた孔と係合している。

【００１２】このように構成された車両用電力変換装置
において、金属ブロック16は、平板で、電力変換装置６
の側面６ａと並行かつ反電力変換装置６側の側面に設け
られた溝が掘られている。このように構成された車両用
電力変換装置において、放熱フィン１７は、薄板で銅や
アルミニウムなど熱伝導性の高いものであれば良いので
特に限定はしない。このように構成された車両用電力変
換装置において、金属ブロック１８は、平板で、電力変
換装置の側面６ａと平行かつ側面６ａ側の側面に金属ブ
ロック長手方向に伸びた孔が設けられている。なお、金
属ブロック１８の電力変換装置の側面６ａと平行かつ側
面６ａ側の側面に金属ブロック長手方向に伸びた孔の径
については、使用するヒートパイプ１９の径によって変
えるため、特に限定はしない。このように構成された車
両用電力変換装置において、ヒートパイプ１９の形状
は、略L字型になっている。ヒートパイプ１９は、筒の
両端を閉じたような形状になっている。ヒートパイプ１
９の材料としては、熱伝導性が良いものであれば良いの
で銅やアルミニウムのみに限定はしない。このように構
成された車両用電力変換装置において、半導体素子１５
は第１の受熱部である金属ブロック１６の反放熱フィン
側の側面と第２の受熱部である金属ブロック１８の上面
にコンパウンドを介してねじ止めにより接続される。半
導体素子１５は、導体２０により相互に接続される。

【００１３】このように構成された車両用電力変換装置
において、金属ブロック１６と接続された半導体素子を
１５ａ，金属ブロック１８と接続された半導体素子を１
５ｂと定義する。半導体素子１５ａから発生した熱は、
金属ブロック１６に伝熱される。金属ブロック１６に伝
たえられた熱は、放熱フィン１７に伝わる。放熱フィン
１７に伝熱された半導体素子１５ａの発した熱は、主に
放熱フィン１７の金属ブロック１６側を介して大気と熱
交換をする。半導体素子１５ｂから発生した熱は金属ブ
ロック１８に伝熱される。半導体素子１５ｂから発生し
た熱は、金属ブロック１８からヒートパイプ１９に伝え
られる。ヒートパイプ１９に伝えられた熱は、ヒートパ
イプ１９内部の冷媒１４に伝わる。冷媒１４は、ヒート
パイプ１９より伝えられた熱により液体から気体へと相
変化を起こす。気体となった冷媒１４は、ヒートパイプ
１９の先端部へと移動する。気体化した冷媒１４がヒー
トパイプ先端部へと移動するさいには、放熱板１７の先
端部へ均等に熱を伝えていく。冷媒１４は、主にヒート
パイプ１９と係合する放熱フィン１７の先端側を介して
大気と熱交換をし、気体から液体へ相変化を起こす。液
体となった冷媒１４は、ヒートパイプ１９の金属ブロッ
ク１８側へと移動する。

【００１４】このように構成された車両用電力変換装置
は、半導体１５ａ及び半導体１５ｂから発生される熱
を、ヒートパイプ１９により放熱板１７に均等に伝熱さ
れるように構成することで、フィン全域が効率よく熱拡
散を行なうことができる。フィン全域が効率よく熱拡散
を行なうことができるため、本実施形態の車両用電力変
換装置において、半導体素子の冷却能力が格段に向上さ
せることができた。このように構成された車両用電力変
換装置において、半導体素子１５ａと１５ｂを立体的に
配置することが可能なため、半導体素子１５同士を接続
するために必要な最小距離を従来の車両用電力変換装置
に比べ短くすることができる。半導体素子１５間の距離
を短くすることができるため、本実施形態の車両用電力
変換装置では、低インダクタンスを実現した実装が可能
となる。低インダクタンスを実現した半導体素子１５の
実装を可能とするので、電流遮断時に半導体素子１５に
印加される跳ね上がり電圧が抑えられる。半導体素子１
５に印加される跳ね上がり電圧を抑えることができるの
で、良好な電気的特性を得ることができる。また、半導
体素子１５に印加される跳ね上がり電圧を低く抑えられ
るため、ゲート抵抗値を小さくして、電圧上昇を急峻に
することも可能である。電圧上昇を急峻にすると、半導
体素子１５からの発生熱損失を低減することができる。
半導体素子１５からの発生熱損失を低減できるため、冷
却器の小型化を実現することができる。

【００１５】また、このように構成された車両用電力変
換装置において、半導体素子１５ａと半導体素子１５ｂ
が別々の金属ブロックに接続されているため、従来同じ
金属ブロックに接続していた車両用電力変換装置に比
べ、金属ブロックでの熱密度を下げることができる。金
属ブロックの熱密度を下げることができるため、冷却効
率を向上させることができる。このように構成された車
両用電力変換装置において、金属ブロック１８の底面が
直接外部に露出しているため、金属ブロック１８の表面
からの放熱効果も期待することができる。このように構
成された車両用電力変換装置において、放熱フィン１７
は、電力変換装置６の底面６ｂと平行になるように、金
属ブロック１６に接続されているため、走行風が入りや
すいといったメリットもある。このように構成された車
両用電力変換装置において、金属ブロック１８は、電力
変換装置６底面としての役割も持っているため、従来の
車両用電力変換装置よりも、重量を軽減することができ
る。（第２の実施形態）本発明に基づく第２の実施形態の車
両用電力変換装置について、図を参照して詳細に説明す
る。図４は、本発明に基づく第２の実施形態の車両用電
力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。図５は、
本発明に基づく第２の実施形態の車両用電力変換装置の
断面図である。図６は、本発明に基づく第２の実施形態
の車両用電力変換装置の下面図である。図１及び図２及
び図３に記載のものと構造上同一のものには、同符号を
付して説明を省略する。

【００１６】本発明に基づく第２の実施形態の車両用電
力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換装置
６の半導体素子１５を冷却するための装置である。本発
明に基づく第２の実施形態の車両用電力変換装置は、冷
媒１４，第１の受熱部である金属ブロック１６，放熱フ
ィン１７，第２の受熱部である金属ブロック１８，略L
字型の第１のヒートパイプ１９，略L字型の第２のヒー
トパイプ２１から構成されている。図４及び図５及び図
６において、電力変換装置６の車体２の側面側の側面を
６ａ，電力変換装置６の底面を６ｂ，電力変換装置の側
面６ａの反対側の側面を６ｃ，電力変換装置の上面を６
ｄと定義する。このように構成された車両用電力変換装
置において、長さの違う２種類のヒートパイプ１９とヒ
ートパイプ２１の片端側は、第２の受熱部である金属ブ
ロック１８の電力変換装置の側面６ａと平行かつ側面６
ａ側の側面に設けられた孔に交互にはめ込まれ固定され
ている。ヒートパイプ１９の他端側は、複数の放熱フィ
ン１７の金属ブロック１６側に設けられた孔と係合して
いる。ヒートパイプ２１の他端側は、複数の放熱フィン
１７の先端部側に設けられた孔と係合している。

【００１７】このように構成された車両用電力変換装置
において、ヒートパイプ１９とヒートパイプ２１は長さ
が異なる。またヒートパイプ１９とヒートパイプ２１
は、上方に曲がる個所も異なる。このように構成された
車両用電力変換装置において、放熱板１７の金属ブロッ
ク１６側は、ヒートパイプ２１と係合し、放熱板１７の
先端部側はヒートパイプ１９と係合している構成となっ
ている。そのため、本実施形態の車両用電力変換装置
は、第１の実施形態の車両用電力変換装置に比べコスト
は高くなるが、放熱フィン１７のより広範囲な個所に均
等に熱が伝わるため冷却効率が向上する。本発明に基づ
く第２の実施形態の車両用電力変換装置では、長さの違
う２種類のヒートパイプ１９とヒートパイプ２１を使用
していたが、３種類や４種類などでも良いため、長さの
違うヒートパイプの種類を２種類に限定しない。（第３の実施形態）本発明に基づく第３の実施形態の車
両用電力変換装置について、図を参照して詳細に説明す
る。図７は、本発明に基づく第３の実施形態の車両用電
力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。図８は、
本発明に基づく第３の実施形態の車両用電力変換装置の
断面図である。図９は、本発明に基づく第３の実施形態
の車両用電力変換装置の上面図である。図１及び図２及
び図３に記載のものと構造上同一のものには、同符号を
付して説明を省略する。

【００１８】本発明に基づく第３の実施形態の車両用電
力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換装置
６の半導体素子１５を冷却するための装置である。本発
明に基づく第２の実施形態の車両用電力変換装置は、冷
媒１４，第１の受熱部である金属ブロック１６，放熱フ
ィン１７，第２の受熱部である金属ブロック１８，略L
字型の第１のヒートパイプ１９，板状放熱フィン２２か
ら構成されている。図７及び図８及び図９において、電
力変換装置６の車体２の側面側の側面を６ａ，電力変換
装置６の底面を６ｂ，電力変換装置の側面６ａの反対側
の側面を６ｃ，電力変換装置の上面を６ｄと定義する。
このように構成された車両用電力変換装置において、板
状放熱フィン２２は、金属ブロック１６と伝熱が行なわ
れるように係合する。ヒートパイプ１９は、板状放熱フ
ィン２２の冷媒流路２２ａに接触しないように板状放熱
フィン２２と係合する。板状放熱フィンは２２の間に
は、放熱フィン１７を三枚があるように配置されてい
る。このように構成された車両用電力変換装置におい
て、板状放熱フィン２２内部には、冷媒流路２２ａが設
けられている。冷媒流路２２ａの内部には、冷媒１４と
空気が封入されている。板状放熱フィン２２は、冷媒流
路内の気泡（空気）が振動することにより冷媒を介して
熱輸送を行なう。板状放熱フィン２２は、液化した冷媒
を重力により受熱部に戻す一般のヒートパイプとは動作
原理が違うため、配置状の制約（上向きにおかなければ
いけない事など）がない。

【００１９】このように構成された車両用電力変換装置
において、半導体素子１５から発生する熱は、受熱ブロ
ック１６を介して放熱板１７及び板状放熱板２２に伝え
られる。ヒートパイプ１９を介して、板状放熱板２２に
伝えられた熱は、放熱板１７の先端部に伝えられる。こ
のように構成された車両用電力変換装置において、板状
放熱板２２を第１の受熱部である金属ブロック１６に設
置したことにより放熱板１７の先端部側にも均等に熱が
伝わるため、冷却効率を向上させることができる。本発
明に基づく第３の実施形態の車両用電力変換装置では、
板状放熱板２２は、放熱フィン１７の３枚が板状放熱板
２２の間に存在するように配置していたが、放熱フィン
１７と板状放熱板２２が、交互に並べられていても冷却
効率は向上するため、放熱フィンと板状放熱板の配置に
ついては、第３の実施形態の車両用電力変換装置のみに
限定はしない。（第４の実施形態）本発明に基づく第４の実施形態の車
両用電力変換装置について、図を参照して詳細に説明す
る。図１０は、本発明に基づく第４の実施形態の車両用
電力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。図１１
は、本発明に基づく第４の実施形態の車両用電力変換装
置の断面図である。図１２は、本発明に基づく第３の実
施形態の車両用電力変換装置の上面図である。図１及び
図２及び図３に記載のものと構造上同一のものには、同
符号を付して説明を省略する。

【００２０】本発明に基づく第４の実施形態の車両用電
力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換装置
６の半導体素子１５を冷却するための装置である。本発
明に基づく第４の実施形態の車両用電力変換装置は、冷
媒１４，第１の受熱部である金属ブロック１６，放熱フ
ィン１７，第２の受熱部である金属ブロック１８，略L
字型の第１のヒートパイプ１９，略L字型の細管型ヒー
トパイプ２３から構成されている。図１０及び図１１及
び図１２において、電力変換装置６の車体２の側面側の
側面を６ａ，電力変換装置６の底面を６ｂ，電力変換装
置の側面６ａの反対側の側面を６ｃ，電力変換装置の上
面を６ｄと定義する。このように構成された車両用電力
変換装置において、金属ブロック１６と金属ブロック１
８とを細管型ヒートパイプ２３により連結している。細
管型ヒートパイプ２３の片端側は、電力変換装置６の底
面６ｂと平行かつ電力変換装置６の反側面６ａ側にある
金属ブロック１６の側面に設けられた孔にはめ込まれ固
定されている。細管型ヒートパイプ２３の他端側は、電
力変換装置の側面６ａと平行かつ側面６ａ側の金属ブロ
ック１８の側面に設けられた孔にはめ込まれ固定されて
いる。

【００２１】このように構成された車両用電力変換装置
において、細管型ヒートパイプ２３は、その内壁が格子
状に加工されたウィック構造になっている。ウィック構
造になっているため、毛細管現象が細管型ヒートパイプ
２３内部で起こり、液還流が起こる。なお、本実施形態
の車両用電力変換装置において、細管型ヒートパイプの
内部構造は、ウィック構造となっているが、グルーブ構
造などもあるため、ウィック構造のみに限定しないこと
はいうまでもない。このように構成された車両用電力変
換装置において、細管型ヒートパイプ２３が、金属ブロ
ック１６と金属ブロック１８とを連結している。金属ブ
ロック１６と金属ブロック１８とが細管型ヒートパイプ
２３を介して連結されているため、金属ブロック１６と
金属ブロック１８の温度は等しくなる。金属ブロック１
６と金属ブロック１８の温度が等しくなると、放熱板１
７の先端部側と金属ブロック側の温度も均一になるた
め、冷却効率が向上する。本発明に基づく第４の実施形
態の車両用電力変換装置では、ヒートパイプ１９とヒー
トパイプ２３を交互に金属ブロック１８に配置していた
が、配置の仕方は無数にあるため、第４の実施形態の車
両用電力変換装置のヒートパイプ１９とヒートパイプ２
３の配置のみに限定はされない。

【００２２】本発明に基づく第４の実施形態の車両用電
力変換装置では、金属ブロック１６に放熱フィン１７の
みをはめ込んでいたが、板状ヒートパイプを埋め込んで
さらに冷却効率を向上させてもよいので、基づく第４の
実施形態の車両用電力変換装置では、金属ブロック１６
にはめ込む部材を放熱フィン１７のみに限定はしない。（第５の実施形態）本発明に基づく第５の実施形態の車
両用電力変換装置について、図を参照して詳細に説明す
る。図１３は、本発明に基づく第５の実施形態の車両用
電力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。図１４
は、本発明に基づく第５の実施形態の車両用電力変換装
置の断面図である。図１及び図２及び図３に記載のもの
と構造上同一のものには、同符号を付して説明を省略す
る。本発明に基づく第５の実施形態の車両用電力変換装
置は、車体２の床下に設置された電力変換装置６の半導
体素子１５を冷却するための装置である。本発明に基づ
く第５の実施形態の車両用電力変換装置は、冷媒１４，
第１の受熱部である金属ブロック１６，放熱フィン１
７，第２の受熱部である金属ブロック１８，略L字型の
第１のヒートパイプ１９，板状細管ヒートパイプ２４か
ら構成されている。

【００２３】図１３及び図１４において、電力変換装置
６の車体２の側面側の側面を６ａ，電力変換装置６の底
面を６ｂ，電力変換装置の側面６ａの反対側の側面を６
ｃ，電力変換装置の上面を６ｄと定義する。このように
構成された車両用電力変換装置において、板状細管型ヒ
ートパイプ２４の片端は、電力変換装置６の側面６ａと
接している金属ブロック１６の側面と固着している。板
状細管型ヒートパイプ２４の他端は、電力変換装置６の
底面６ｂと係合する金属ブロック１８の上面と固着して
いる。半導体素子１５は、本実施形態の車両用電力変換
装置の板状細管型ヒートパイプ２４の電力変換装置内部
側の面と固着される。このように構成された車両用電力
変換装置において、板状細管型ヒートパイプ２４が、金
属ブロック１６と金属ブロック１８の両方と固着してい
るため、金属ブロック１６と金属ブロック１８の温度は
等しくなる。金属ブロック１６と金属ブロック１８の温
度が等しくなると、放熱板１７の先端部側と金属ブロッ
ク側の温度も均一になるため、冷却効率が向上する。本
発明に基づく第５の実施形態の車両用電力変換装置で
は、金属ブロック１６に放熱フィン１７のみをはめ込ん
でいたが、板状ヒートパイプを埋め込んでさらに冷却効
率を向上させてもよいので、基づく第５の実施形態の車
両用電力変換装置では、金属ブロック１６にはめ込む部
材を放熱フィン１７のみに限定はしない。

【００２４】（第６の実施形態）本発明に基づく第６の
実施形態の車両用電力変換装置について、図を参照して
詳細に説明する。図１５は、本発明に基づく第６の実施
形態の車両用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図で
ある。図１６は、本発明に基づく第６の実施形態の車両
用電力変換装置の断面図である。図１及び図２及び図３
に記載のものと構造上同一のものには、同符号を付して
説明を省略する。本発明に基づく第６の実施形態の車両
用電力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換
装置６の半導体素子１５を冷却するための装置である。
本発明に基づく第６の実施形態の車両用電力変換装置
は、冷媒１４，金属ブロック１６，放熱フィン１７，棒
状の細管型ヒートパイプ２５から構成されている。図１
５及び図１６において、電力変換装置６の車体２の側面
側の側面を６ａ，電力変換装置６の底面を６ｂ，電力変
換装置の側面６ａの反対側の側面を６ｃ，電力変換装置
の上面を６ｄと定義する。図１５及び図１６において、
電力変換装置６の上面６ｄ側の半導体素子を１５ｃ，電
力変換装置６の底面６ｂ側の半導体素子を１５ｄと定義
する。このように構成された車両用電力変換装置におい
て、細管型ヒートパイプ２５は、放熱板１７の先端部側
に設けられた孔と係合している。

【００２５】従来の車両用電力変換装置では、半導体素
子１５ｃと１５ｄからの熱を伝えられる金属ブロック１
６上下方向の中央部分に設けられている放熱フィンの温
度と金属ブロック１６上下方向の両端部分に設けられて
いる放熱フィンの温度では、差が生じる。しかし、本実
施形態の車両用電力変換装置は、細管型ヒートパイプ２
５を、放熱フィンの先端部側と係合させているため、金
属ブロック１６上下方向の中央部分に設けられている放
熱フィン１７と、金属ブロックの長手方向の両端部に設
けられている放熱フィン１７の間には、温度差が生じな
い。放熱フィン１７に、均等に熱が伝えられるため、本
実施形態の車両用電力変換装置は、冷却効率が向上す
る。このように構成された車両用電力変換装置におい
て、第１の実施形態の車両用電力変換装置に比べ、部品
点数が少ないため、重量が軽いといったメリットがあ
る。本発明に基づく第６の実施形態の車両用電力変換装
置では、金属ブロック１６に放熱フィン１７のみをはめ
込んでいたが、板状ヒートパイプを埋め込んでさらに冷
却効率を向上させてもよいので、基づく第６の実施形態
の車両用電力変換装置では、金属ブロック１６にはめ込
む部材を放熱フィン１７のみに限定はしない。

【００２６】（第７の実施形態）本発明に基づく第７の
実施形態の車両用電力変換装置について、図を参照して
詳細に説明する。図１７は、本発明に基づく第７の実施
形態の車両用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図で
ある。図１８は、本発明に基づく第７の実施形態の車両
用電力変換装置の断面図である。図１及び図２及び図３
に記載のものと構造上同一のものには、同符号を付して
説明を省略する。本発明に基づく第７の実施形態の車両
用電力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換
装置６の半導体素子１５を冷却するための装置である。
本発明に基づく第７の実施形態の車両用電力変換装置
は、冷媒１４，金属ブロック１６，放熱フィン１７，板
状ヒートパイプ２２，棒状の細管型ヒートパイプ２５か
ら構成されている。図１７及び図１８において、電力変
換装置６の車体２の側面側の側面を６ａ，電力変換装置
６の底面を６ｂ，電力変換装置の側面６ａの反対側の側
面を６ｃ，電力変換装置の上面を６ｄと定義する。図１
５及び図１６において、電力変換装置６の上面６ｄ側の
半導体素子を１５ｃ，電力変換装置６の底面６ｂ側の半
導体素子を１５ｄと定義する。このように構成された車
両用電力変換装置において、板状ヒートパイプ２２は、
電力変換装置６の側面６ａと平行かつ側面６ａと接して
いない金属ブロック１６の側面にはめ込まれ固定されて
いる。板状ヒートパイプ２２は、電力変換装置の側面６
ａに接している金属ブロック１６の側面に接続される半
導体素子１５の長手方向の中心部分と合わさるように、
位置決めされている。

【００２７】このように構成された車両用電力変換装置
において、板状ヒートパイプ２２の固定される金属ブロ
ック１６上下方向の位置が、半導体素子１５ｃ及び半導
体素子１５ｄの長手方向の中心部分と合わさるように位
置決めされているため、第６の実施形態の車両用電力変
換装置に比べ、半導体素子１５ｃ及び半導体素子１５ｄ
からの熱が細管型ヒートパイプ２５に伝わりやすい。そ
のため、本実施形態の車両用電力変換装置は、第６の実
施形態の車両用電力変換装置より、冷却効率が良い。本
実施形態の車両用電力変換装置において、板状ヒートパ
イプ２２を半導体素子１５ｃ及び半導体素子１５ｄの長
手方向の中心部分と合わさるように設置したが、板状ヒ
ートパイプ２２と放熱フィン１７を交互に配置したり、
金属ブロック長手方向の中心部分に複数の板状ヒートパ
イプ２２を配置することなど、無数に組合せがあるた
め、板状ヒートパイプ２２の配置については本実施形態
の車両用電力変換装置のみに限定はしない。（第８の実施の形態）本発明に基づく第８の実施形態の
車両用電力変換装置について、図を参照して詳細に説明
する。図１９は、本発明に基づく第８の実施形態の車両
用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。図２
０は、本発明に基づく第８の実施形態の車両用電力変換
装置の断面図である。図２１は、本発明に基づく第８の
車両用電力変換装置の下面図である。図１及び図２及び
図３に記載のものと構造上同一のものには、同符号を付
して説明を省略する。

【００２８】本発明に基づく第８の実施形態の車両用電
力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換装置
６の半導体素子１５を冷却するための装置である。本発
明に基づく第８の実施形態の車両用電力変換装置は、冷
媒１４，金属ブロック１６，放熱フィン１７，円型ヒー
トパイプ２６，円型ヒートパイプ２７から構成されてい
る。図１９及び図２０及び図２１において、電力変換装
置６の車体２の側面側の側面を６ａ，電力変換装置６の
底面を６ｂ，電力変換装置の側面６ａの反対側の側面を
６ｃ，電力変換装置の上面を６ｄと定義する。このよう
に構成された車両用電力変換装置において、円型ヒート
パイプ２６は、電力変換装置６の側面６ａと平行かつ側
面６ａと接していない金属ブロック１６の側面に設けら
れた溝にはめ込まれ固定されている。円型ヒートパイプ
２６は、放熱フィン１７に設けられた孔と係合する。円
型ヒートパイプ２７は、電力変換装置６の側面６ａと平
行かつ側面６ａと接していない金属ブロック１６の側面
に設けられた溝にはめ込まれ固定されている。円型ヒー
トパイプ２７は、放熱フィン１７に設けられた孔と係合
する。円型ヒートパイプ２６と円型ヒートパイプ２７
は、金属ブロック１６に交互に配置され接続される。

【００２９】このように構成された車両用電力変換装置
において、円型ヒートパイプ２６は、円型形状をした細
管型ヒートパイプである。そのため、自励振動により液
還流が行なわれる。円型ヒートパイプ２７は、円型ヒー
トパイプ２６よりも横手方向の長さが長い円型形状をし
た細管型ヒートパイプである。円型ヒートパイプ２７は
放熱フィン１７と、円型ヒートパイプ２６よりも放熱フ
ィン１７の先端部側で係合する。このように構成された
車両用電力変換装置において、最も高温となる金属ブロ
ック１６に直接円型ヒートパイプ２６及び円型ヒートパ
イプ２７が接続されているため、放熱フィン１７の先端
部側と金属ブロック１６側の温度がほぼ均一になる。そ
のため、放熱フィン１７の冷却効率が向上し装置の小型
化を実現することができる。本発明に基づく第８の実施
形態の車両用電力変換装置では、金属ブロック１６に放
熱フィン１７を係合させていたが、板状ヒートパイプを
係合させてさらに冷却効率を向上させてもよいので、基
づく第８の実施形態の車両用電力変換装置では、金属ブ
ロック１６と係合する部材を放熱フィン１７のみに限定
はしない。（第９の実施の形態）本発明に基づく第９の実施形態の
車両用電力変換装置について、図を参照して詳細に説明
する。図２２は、本発明に基づく第９の実施形態の車両
用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。図２
３は、本発明に基づく第９の実施形態の車両用電力変換
装置の断面図である。図１及び図２及び図３に記載のも
のと構造上同一のものには、同符号を付して説明を省略
する。

【００３０】本発明に基づく第９の実施形態の車両用電
力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換装置
６の半導体素子１５を冷却するための装置である。本発
明に基づく第９の実施形態の車両用電力変換装置は、冷
媒１４，放熱フィン１７，略Ｌ字型のヒートパイプ１
９，金属ブロック３０から構成されている。図２２及び
図２３において、電力変換装置６の車体２の側面側の側
面を６ａ，電力変換装置６の底面を６ｂ，電力変換装置
の側面６ａの反対側の側面を６ｃ，電力変換装置の上面
を６ｄと定義する。このように構成された車両用電力変
換装置において、金属ブロック２８は、電力変換装置６
内部金属ブロック６ｂと水平に設置される。略L字型の
ヒートパイプ１９の片端側は、金属ブロック２８の側面
に設けられた孔にはめ込まれ固着される。略L字型のヒ
ートパイプ１９の他端側は、外部に露出される。ヒート
パイプ１９の他端側には、複数の放熱フィン１７が接続
される。半導体素子１５は、金属ブロック２８の両面に
接続される。電力変換装置６内において、ゲートアンプ
２９を金属ブロック２８より電力変換装置の側面６Ｃ側
に配置することができる。コンデンサ他周辺部品３０を
金属ブロック２８よりも、電力変換装置の上面６ｄ側に
配置することができる。ゲートアンプ２９やコンデンサ
他周辺部品３０を半導体素子１５の近傍に配置すること
ができるため、低インダクタンス実装を可能とする。

【００３１】このように構成された車両用電力変換装置
は、比較的単純な構成となり、保守しやすい個所に、ゲ
ートアンプ２９及びコンデンサ他周辺部品３０が配置さ
れているため保守性が向上する。（第１０の実施の形態）本発明に基づく第１０の実施形
態の車両用電力変換装置について、図を参照して詳細に
説明する。図２４は、本発明に基づく第１０の実施形態
の車両用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図であ
る。図２５は、本発明に基づく第９の実施形態の車両用
電力変換装置の断面図である。図１及び図２及び図３に
記載のものと構造上同一のものには、同符号を付して説
明を省略する。本発明に基づく第１０の実施形態の車両
用電力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換
装置６の半導体素子１５を冷却するための装置である。
本発明に基づく第１０の実施形態の車両用電力変換装置
は、冷媒１４，金属ブロック１６，放熱フィン１７，金
属ブロック１８，略Ｌ字型のヒートパイプ１９，放熱フ
ィン３１から構成されている。図２４及び図２５におい
て、電力変換装置６の車体２の側面側の側面を６ａ，電
力変換装置６の底面を６ｂ，電力変換装置の側面６ａの
反対側の側面を６ｃ，電力変換装置の上面を６ｄと定義
する。

【００３２】このように構成された車両用電力変換装置
において、放熱フィン３１は、第２の金属ブロック１８
と伝熱がおこなわれるように係合している。このように
構成された車両用電力変換装置において、放熱フィン３
１は、銅製の薄板である。しかし放熱フィン３１の材料
としては、銅やアルミニウムなど熱伝導性の高いもので
あれば良いので特に限定はしないこのように構成された
車両用電力変換装置において、第２の受熱部である金属
ブロック１８に放熱フィン３１を取り付けたことによ
り、第１の実施形態の車両用電力変換装置よりも冷却効
率が向上する。本発明に基づく第１０の実施形態の車両
用電力変換装置では、金属ブロック１６と金属ブロック
１８に放熱フィン１７及び放熱フィン３１のみをはめ込
んでいたが、板状ヒートパイプを埋め込んでさらに冷却
効率を向上させてもよいので、基づく第１０の実施形態
の車両用電力変換装置では、金属ブロック１６及び金属
ブロック１８と係合する部材を放熱フィン１７及び放熱
フィン３１のみに限定はしない。（第１１の実施の形態）本発明に基づく第１1の実施形
態の車両用電力変換装置について、図を参照して詳細に
説明する。図２６は、本発明に基づく第１１の実施形態
の車両用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図であ
る。図２７は、本発明に基づく第１１の実施形態の車両
用電力変換装置の断面図である。図２４及び図２５に記
載のものと構造上同一のものには、同符号を付して説明
を省略する。

【００３３】本発明に基づく第１１の実施形態の車両用
電力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換装
置６の半導体素子１５を冷却するための装置である。本
発明に基づく第１１の実施形態の車両用電力変換装置
は、冷媒１４，金属ブロック１６，放熱フィン１７，放
熱フィン３１，第２の金属ブロック３２，略Ｕ字型のヒ
ートパイプ３３，から構成されている。図２６及び図２
７において、電力変換装置６の車体２の側面側の側面を
６ａ，電力変換装置６の底面を６ｂ，電力変換装置の側
面６ａの反対側の側面を６ｃ，電力変換装置の上面を６
ｄと定義する。図２６及び図２７において、図の右側の
電力変換装置を電力変換装置６１，図の左側の電力変換
装置を電力変換装置６２と定義する。このように構成
された車両用電力変換装置において、第２の金属ブロッ
ク３２は、電力変換装置の底面６ｂに固着されている。
略U字型ヒートパイプ３３の中心部分は、電力変換装置
６ａと平行な金属ブロック３２の側面に空けられた孔と
係合する。略U字型ヒートパイプ３３の両端側では、放
熱フィン１７と係合する。このように構成された車両用
電力変換装置において、第２の金属ブロック３２の側面
には、金属ブロック３２を貫通する孔が空けられてい
る。第２の金属ブロック３２の材料としては、熱伝導性
の良いものであれば適しているため特に限定はしない。

【００３４】このように構成された車両用電力変換装置
において、略Ｕ字型ヒートパイプ３３は、電力変換装置
６１と６２を連結している。電力変換装置６１と６２が
連結しているため、どちらか一つの放熱フィンの破損な
どがあった場合にも対応することができる。また、略Ｕ
字型ヒートパイプは、細管型ヒートパイプや板状ヒート
パイプのような自己循環型ヒートパイプでも良いため、
限定はしない。このように構成された車両用電力変換装
置は、片方の電力変換装置が壊れもう片方の電力変換装
置でその不足分を補うさいには、大量の熱が半導体素子
１５から発生する。しかし、本実施形態の車両用電力変
換装置は、電力変換装置同士を連結しているため、片方
からの発生熱量が増えても問題なく冷却することができ
る。（第１２の実施の形態）本発明に基づく第１２の実施形
態の車両用電力変換装置について、図を参照して詳細に
説明する。図２８は、本発明に基づく第１２の実施形態
の車両用電力変換装置を組み込んだ電車の構成図であ
る。図２９は、本発明に基づく第１２の実施形態の車両
用電力変換装置の断面図である。図２７及び図２８に記
載のものと構造上同一のものには、同符号を付して説明
を省略する。

【００３５】本発明に基づく第１２の実施形態の車両用
電力変換装置は、車体２の床下に設置された電力変換装
置６の半導体素子１５を冷却するための装置である。本
発明に基づく第１１の実施形態の車両用電力変換装置
は、冷媒１４，金属ブロック１６，放熱フィン１７，放
熱フィン３１，第２の金属ブロック３２，略Ｕ字型のヒ
ートパイプ３３から構成されている。このように構成さ
れた車両用電力変換装置において、金属ブロック３２
は、電力変換装置１０の底面に接続されている。略Ｕ字
型ヒートパイプ３３の中心部側は、金属ブロック３２に
設けられた孔と係合する。略U字型ヒートパイプ３３の
両端部側は放熱フィン１７と係合する。このように構成
された車両用電力変換装置において、金属ブロック３２
と金属ブロック１６と係合する放熱フィンとを略Ｕ字型
ヒートパイプ３３を介して熱的に連結させたため、従来
の車両用電力変換装置にくらべ冷却効率が向上する。ま
た、第１１の実施形態の車両用電力変換装置と比べ本実
施形態の車両用は導体冷却装置は、部品点数が少ないた
め組立てがしやすいといった利点がある。本発明に基づ
く第１２の実施形態の車両用電力変換装置では、金属ブ
ロック１６及び金属ブロック３２に放熱フィン１７のみ
をはめ込んでいたが、板状ヒートパイプを埋め込んでさ
らに冷却効率を向上させてもよいので、基づく第１２の
実施形態の車両用電力変換装置では、金属ブロック１６
及び金属ブロック３２にはめ込む部材を放熱フィン１７
のみに限定はしない。

【００３６】（第１３の実施の形態）本発明に基づく第
１３の実施形態の車両用電力変換装置について、図を参
照して詳細に説明する。図３０は、本発明に基づく第１
３の実施形態の車両用電力変換装置を組み込んだ電車の
構成図である。図３１は、本発明に基づく第１３の実施
形態の車両用電力変換装置の断面図である。図３０及び
図３１に記載のものと構造上同一のものには、同符号を
付して説明を省略する。本発明に基づく第１３の実施形
態の車両用電力変換装置は、車体２の床下に設置された
電力変換装置６の半導体素子１５を冷却するための装置
である。本発明に基づく第１３の実施形態の車両用電力
変換装置は、冷媒１４，金属ブロック１６，放熱フィン
１７，放熱フィン３１，第２の金属ブロック３２，略Ｕ
字型のヒートパイプ３３から構成されている。図３０及
び図３１において、電力変換装置６の車体２の側面側の
側面を６ａ，電力変換装置６の底面を６ｂ，電力変換装
置の側面６ａの反対側の側面を６ｃ，電力変換装置の上
面を６ｄと定義する。このように構成された車両用電力
変換装置において、金属ブロック１６が、電力変換装置
の側面６ｃと係合している。電力変換装置の側面６ａと
係合する金属ブロック１６と第１の放熱フィン１７は係
合する。電力変換装置の側面６ｂと係合する金属ブロッ
ク１６と第２の放熱フィン１７は係合する。電力変換装
置の側面６ｃと係合する金属ブロック１６と第３の放熱
フィン１７は係合する。

【００３７】このように構成された車両用電力変換装置
において、電力変換装置の両側面と底面に金属ブロック
１６及び金属ブロック３２及び放熱フィン１７を配置し
ため、従来の車両用電力変換装置と比べ、冷却効率が大
幅に向上する。本発明に基づく車両用電力変換装置で
は、細管型ヒートパイプの代りにヒートパイプを使用す
ることもできるし、ヒートパイプの代りに細管型ヒート
パイプを使用することができるため、本明細書に記載し
た組合せのみに限定はされない。本発明に基づく車両用
電力変換装置では、L字型ヒートパイプの代りにU字型ヒ
ートパイプを使用することもできるため、本明細書に記
載した実施形態のみに限定されない。本発明に基づく車
両用電力変換装置は、１台の鉄道車両に１台の電力変換
装置１０が搭載される場合も多く、本発明に基づく車両
用電力変換装置を搭載できるため、１台の鉄道車両に２
台搭載される電力変換装置６のみに限定されない。

【００３８】

【発明の効果】冷却効率を向上させることの出来る車両
用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】

【図１】本発明に基づく第１の車両用電力変換装置を組
み込んだ電車の構成図である。

【図２】本発明に基づく第１の車両用電力変換装置の斜
視図である。

【図３】本発明に基づく第１の車両用電力変換装置の断
面図である

【図４】本発明に基づく第２の実施形態の車両用電力変
換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図５】本発明に基づく第２の実施形態の車両用電力変
換装置の断面図である。

【図６】本発明に基づく第２の実施形態の車両用電力変
換装置の下面図である。

【図７】本発明に基づく第３の実施形態の車両用電力変
換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図８】本発明に基づく第３の実施形態の車両用電力変
換装置の断面図である。

【図９】本発明に基づく第３の実施形態の車両用電力変
換装置の上面図である。

【図１０】本発明に基づく第４の実施形態の車両用電力
変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図１１】本発明に基づく第４の実施形態の車両用電力
変換装置の断面図である。

【図１２】本発明に基づく第４の実施形態の車両用電力
変換装置の上面図である。

【図１３】本発明に基づく第５の実施形態の車両用電力
変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図１４】本発明に基づく第５の実施形態の車両用電力
変換装置の断面図である。

【図１５】本発明に基づく第６の実施形態の車両用電力
変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図１６】本発明に基づく第６の実施形態の車両用電力
変換装置の断面図である。

【図１７】本発明に基づく第７の実施形態の車両用電力
変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図１８】本発明に基づく第７の実施形態の車両用電力
変換装置の断面図である。

【図１９】本発明に基づく第８の実施形態の車両用電力
変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図２０】本発明に基づく第８の実施形態の車両用電力
変換装置の断面図である。

【図２１】本発明に基づく第８の車両用電力変換装置の
下面図である。

【図２２】本発明に基づく第９の実施形態の車両用電力
変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図２３】本発明に基づく第９の実施形態の車両用電力
変換装置の断面図である。

【図２４】本発明に基づく第１０の実施形態の車両用電
力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図２５】本発明に基づく第９の実施形態の車両用電力
変換装置の断面図である。

【図２６】本発明に基づく第１１の実施形態の車両用電
力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図２７】本発明に基づく第１１の実施形態の車両用電
力変換装置の断面図である。

【図２８】本発明に基づく第１２の実施形態の車両用電
力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図２９】本発明に基づく第１２の実施形態の車両用電
力変換装置の断面図である。

【図３０】本発明に基づく第１３の実施形態の車両用電
力変換装置を組み込んだ電車の構成図である。

【図３１】本発明に基づく第１３の実施形態の車両用電
力変換装置の断面図である。

【図３２】鉄道車体の正面図である。

【図３３】鉄道車体の正面図である。

【図３４】車体床下に設置された従来の車両用電力変換
装置の斜視図である。

【図３５】従来の車両用電力変換装置の正面図である。

【図３６】従来の車両用電力変換装置の上面図である。

【符号の説明】

１・・・パンタグラフ２・・・車体３・・・窓ガラス４・・・ランプ５・・・車輪６・・・電力変換装置７・・・誘導電動機８・・・放熱フィン９・・・架線１０・・・電力変換装置１１・・・金属ブロック１２・・・ヒートパイプ１３・・・放熱フィン１３ａ・・・風上にある放熱フィン１３ｂ・・・受熱部の中心部分にある放熱フィン１３ｃ・・・風下にある放熱フィン１４・・・冷媒１５・・・半導体素子１６・・・金属ブロック１７・・・放熱フィン１８・・・金属ブロック１９・・・ヒートパイプ２０・・・導体２１・・・ヒートパイプ２２・・・板状ヒートパイプ２２ａ・・・冷媒流路２３・・・細管型ヒートパイプ２４・・・板状細管型ヒートパイプ２５・・・細管型ヒートパイプ２６・・・円型ヒートパイプ２７・・・円型ヒートパイプ２８・・・金属ブロック２９・・・ゲートアンプ３０・・・コンデンサ他周辺部品３１・・・放熱フィン３２・・・金属ブロック３３・・・Ｕ字型ヒートパイプ

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体床下に吊設された車両用電力変換装置
の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記第
１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複数の放熱フ
ィンと、前記電力変換装置の底面と係合する第２の受熱
部と、前記第２の受熱部内にその片端側が埋め込まれた
略L字型のヒートパイプとを有し、前記ヒートパイプの
他端側が前記複数の放熱フィンと係合することを特徴と
する車両用電力変換装置。
【請求項２】前記請求項１記載の車両用電力変換装置に
おいて、前記ヒートパイプの中の一群は、前記放熱フィ
ンの受熱部側と係合し、前記ヒートパイプの中の他群
は、前記放熱フィンの先端部側と係合することを特徴と
する車両用電力変換装置。
【請求項３】前記請求項１記載の車両用電力変換装置に
おいて、前記複数のヒートパイプが、数種類のヒートパ
イプから構成されることを特徴とする車両用電力変換装
置。
【請求項４】車体床下に吊設された車両用電力変換装置
の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記第
１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複数の細管式
ヒートパイプと、前記電力変換装置の底面と係合する第
２の受熱部と、前記第２の受熱部内にその片端側が埋め
込まれた略L字型のヒートパイプとを有し、前記ヒート
パイプの他端側が前記複数の細管式ヒートパイプと係合
することを、特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項５】前記請求項４載の車両用電力変換装置にお
いて、前記細管式ヒートパイプが直方体であることを、
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項６】車体床下に吊設された車両用電力変換装置
の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記第
１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複数の細管式
ヒートパイプと、前記第１の受熱部の車体側面側の側面
と係合する複数の放熱フィンと、前記電力変換装置の底
面と係合する第２の受熱部と、前記第２の受熱部内にそ
の片端側が埋め込まれた略L字型のヒートパイプとを有
し、前記ヒートパイプの他端側が前記複数の細管式ヒー
トパイプと前記複数の放熱フィンと係合することを、特
徴とする車両用電力変換装置。
【請求項７】車体床下に吊設された車両用電力変換装置
の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記第
１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複数の放熱フ
ィンと、前記電力変換装置の底面と係合する第２の受熱
部と、前記第２の受熱部内にその片端側が埋め込まれた
略L字型の第１のヒートパイプと前記第１の受熱部と前
記第２の受熱部を連結するL字型の第２のヒートパイプ
とを有し前記第１のヒートパイプの他端側が前記複数の
放熱フィンと係合することを、特徴とする車両用電力変
換装置。
【請求項８】前記請求項７記載の車両用電力変換装置に
おいて、前記第２のヒートパイプが、細管式ヒートパイ
プであることを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項９】前記請求項７記載の車体用電力変換装置に
おいて、前記第２のヒートパイプが、細管式ヒートパイ
プであることと、前記第２のヒートパイプの一端が、前
記第１の受熱部と半導体素子の間に設置され、前記第２
のヒートパイプの他端が、前記第２の受熱部と半導体素
子の間に設置されていることを、特徴とする車両用電力
変換装置。
【請求項１０】車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の側面と係合する受熱部と、この受熱部の電力変換装
置側の側面と係合する半導体素子と、前記受熱部の反電
力変換装置側と係合する複数の放熱フィンと、この複数
の放熱フィンを連結するヒートパイプと、を備えること
を特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１１】車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の側面と係合する受熱部と、前記受熱部の反電力変換
装置側と係合する複数の放熱フィンと、前記受熱部の反
電力変換装置側と係合する複数の細管ヒートパイプと、
この複数の細管ヒートパイプと前記複数の放熱フィンと
を連結するヒートパイプと、を備えることを特徴とする
車両用電力変換装置。
【請求項１２】前記請求項１0及び請求項１１記載の車
両用電力変換装置において、前記ヒートパイプが、円形
状になっていることを特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１３】前記請求項１０及び請求項１１記載の車
両用電力変換装置において、前記ヒートパイプが、長さ
の違う数種類のヒートパイプから構成されていること
を、特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１４】車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の内部に設置された受熱部と、前記受熱部内にその片
端側をはめ込まれたL字状のヒートパイプと、このヒー
トパイプの他端側と係合する複数の放熱フィンとを有
し、前記ヒートパイプの他端と、前記放熱フィンが電力
変換装置外にあることを、特徴とする車両用電力変換装
置。
【請求項１５】車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記
第１の受熱部の車体側面側の側面と係合する第１の放熱
フィン群と、前記電力変換装置の底面と係合する第２の
受熱部と、前記第２の受熱部の下面と係合する第２の放
熱フィン群と前記第２の受熱部内にその片端側が埋め込
まれた略L字型のヒートパイプとを有し、前記ヒートパ
イプの他端側が前記第１の放熱フィン群と係合すること
を特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１６】前記請求項１５記載の車両用電力変換装
置において、前記第１の受熱部と前期第２の受熱部を連
結するヒートパイプを有することを特徴とする車両用電
力変換装置。
【請求項１７】前記請求項１及び前記請求項４及び前記
請求項６及び前記請求項７及び前記請求項１４及び前記
請求項１５記載の車両用電力変換装置において、前記略
L字型のヒートパイプがU字であることを、特徴とする車
両用電力変換装置。
【請求項１８】車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の両側面と係合する第１の受熱部と、前記第１の受熱
部の車体側面側の側面と係合する複数の放熱フィンと、
前記電力変換装置の底面と係合する第２の受熱部と、前
記第２の受熱部内に埋め込まれ前記第２の受熱部内を貫
通する略Ｕ字型のヒートパイプとを有し、前記ヒートパ
イプの両端側が前記複数の放熱フィンと係合することを
特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項１９】前記請求項１８記載の車両用電力変換装
置において、前記略Ｕ字型のヒートパイプが、２台の電
力変換装置の前記第２の受熱部内を貫通することを、特
徴とする車両用電力変換装置。
【請求項２０】前記請求項１９記載の車両用電力変換装
置において、前記略Ｕ字型のヒートパイプが、複数の電
力変換装置の前記第２の受熱部内を貫通することを、特
徴とする車両用電力変換装置。
【請求項２１】前記請求項１９記載の車両用電力変換装
置において、前記略U字型のヒートパイプが、複数の電
力変換装置の前記第１の受熱部内と前記第２の受熱部内
とを貫通することを、特徴とする車両用電力変換装置。
【請求項２２】前記請求項１９記載の車両用電力変換装
置において、前記略Ｕ字型のヒートパイプが、複数の電
力変換装置の前記第１の受熱部内を貫通することを、特
徴とする車両用電力変換装置。
【請求項２３】車体床下に吊設された車両用電力変換装
置の車体側面側の側面と係合する第１の受熱部と、前記
第１の受熱部の車体側面側の側面と係合する複数の第１
の放熱フィンと、電力変換装置の底面と係合する第２の
受熱部と、この第２の受熱部の底面と係合する第２の放
熱フィンと、前記第２の受熱部内にその片端側が埋め込
まれた略L字型のヒートパイプと電力変換装置の反車体
側面側の側面と係合する第３の受熱部と、この第３の受
熱部の側面と係合する複数の第３の放熱フィンとを有
し、前記ヒートパイプの両端側が前記複数の第１の放熱
フィンと前記複数の第３の放熱フィンと係合することを
特徴とする車両用電力変換装置。