JP2006347309A - 車両用電力変換装置の冷却構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 高速走行時においても、騒音を増大させることなく、ラジエータを通過する冷却風の風量を確保することが可能な車両用電力変換装置の冷却構造を提供する。
【解決手段】 走行風の一部を冷却風として用いるラジエータ５の下部に、車両底面４から突出しない範囲に板部材１０とガイド１１より構成される整流機構９を備え、ラジエータ５の下方の外側に車両底面４よりも床板３側に凹んだ窪み１２を形成した。車両１の走行に起因して車両底面４と地面２との間に発生した走行風の一部は、窪み１２の中に流入し、排気口７の前部において、整流機構９のガイド１１により地面２方向に偏向される。これにより、車両走行時の排気口７における圧力を低減させ、ラジエータ５を通過する冷却風の流動抵抗を低減することができる。よって、車両の高速走行時においても、騒音を増大させることなく、十分な冷却風量を確保でき、高い冷却性能を得ることが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鉄道等の高速車両に搭載される車両用電力変換装置の冷却構造に関し、特に車両の走行により発生する走行風を冷却風としてラジエータへ導くための吸排気効率向上策に関する。

鉄道車両において、駆動電圧を変換するための電力変換装置は通常、車両床下に設置される。電力変換装置の冷却構造としては、車両の走行により発生する走行風の一部を冷却風として用いるラジエータが一般に使用されている。このため、ラジエータの前後における車両底面には二つの通気口が設けられ、車両の進行方向において、その前方側の通気口がラジエータに冷却風を導入する吸気口となり、その後方側の通気口が冷却風を排出する排気口となる。

ラジエータを用いた冷却構造の動作原理について簡単に説明する。車両の走行に起因して、車両底面と地面との間に車体速度に近い風速の走行風が発生する。走行風の一部は、吸気口から導風路内に導入され、さらに導風路内に配置されたラジエータに導入される。一方、電力変換装置で発生した熱は、エチレングリコール等の冷媒を介してラジエータに輸送され、ラジエータ内部に形成されたフィンにより冷却風に放散される。すなわち、ラジエータに導入された冷却風は、フィンを介して冷媒との間で熱交換された後、排気口から車外へ排出される。

以上のように構成された従来の冷却構造では、走行風の速度の増大に伴い排気口での圧力が急激に増加するため、導風路内の流動抵抗すなわちラジエータを通過する冷却風の流動抵抗も増大することになる。このため、車両の高速走行時においては、ラジエータを通過する冷却風の風量が十分確保できず、冷却機能に支障をきたすという問題があった。

このような問題点を解消するため、例えば特許文献１では、排気口の最前部および最後部の塞ぎ板下面に、車両走行中の塞ぎ板下側の気流に対する整流部材を突出させて設け、塞ぎ板下側の気流をレール方向に整流する冷却構造が提案されている。しかしながら、吸気口または排気口の近傍に車両底面から走行風中に突出するガイドや突起を設けた場合には、気流に大きな乱れが発生し、騒音が増大するという課題があった。
実開平７−２８７７３号公報

本発明は、上記のような問題点を改善するためになされたもので、高速走行時においても騒音を増大させることなく、ラジエータを通過する冷却風の風量を確保することが可能な車両用電力変換装置の冷却構造を提供することを目的とする。

本発明に係わる車両用電力変換装置の冷却構造は、車両床板と車両底面との間に設置され、車両の走行により発生する走行風の一部を冷却風として用い、車両用電力変換装置を冷却するラジエータと、ラジエータの前後における車両底面に配置された二つの通気口、およびラジエータの下部に車両底面から突出しない範囲に設けられた整流機構を備え、二つの通気口は、車両の進行方向において、その前方側の通気口が吸気口、その後方側の通気口が排気口となり、整流機構は、排気口の前部において、ラジエータの下方の外側を排気口側へ流れる走行風を、地面方向へ偏向するものである。

本発明によれば、ラジエータの下部に車両底面から突出しない範囲に整流機構を設け、排気口の前部において、ラジエータの下方の外側を流れる走行風を地面方向に偏向するようにしたので、車両走行時の排気口における圧力を低減させ、ラジエータを通過する冷却風の流動抵抗を低減することができた。これにより、高速走行時においても、騒音を増大させることなく、十分な冷却風量を確保でき、高い冷却性能を得ることが可能である。

以下に、本発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明するが、最初に本発明による車両用電力変換装置の冷却構造の基本構造について、図１を流用して説明する。この基本構造は、下記実施の形態１〜実施の形態５に共通する構造であり、その構成要素および動作について説明する。

本発明における車両用電力変換装置（図示せず）は、車両１の床板３下部に設置されており、電力変換装置にて発生した熱はラジエータ５により冷却風に放熱される。ラジエータ５は、車両１の最下部である車両底面４と床板３との間に設置されている。なお、図１において、矢印Ａは車両１の進行方向を示し、矢印Ｂは車両１の走行により車両底面４と地面２との間に発生する走行風の流れを示している。

ラジエータ５は、車両１の走行により発生する走行風の一部を冷却風として用い、車両用電力変換装置を冷却する。このため、ラジエータ５の前後における車両底面４近傍には、二つの通気口６、７が配置されており、車両１の進行方向（矢印Ａ）において、その前方側の通気口６がラジエータ５に冷却風を導入する吸気口、その後方側の通気口７がラジエータ５からの冷却風を排出する排気口７となる。吸気口となる通風口６から導入された冷却風は、矢印Ｃで示されるように、導風路８によりラジエータ５に導かれた後、排気口となる通風口７より排出される。なお、車両１の進行方向が変われば導風路８内の冷却風の流れも逆方向になり、通風口６が排気口、通風口７が吸気口となる。

本発明における車両用電力変換装置の冷却構造の動作について説明する。電力変換装置で発生した熱は、冷媒を介してラジエータ５に輸送される。このため、ラジエータ５の温度は通常、外気温度より高くなっている。なお、冷媒としては一般にエチレングリコールのような不凍液が使用される。ラジエータ５内部にはフィン（図示せず）が形成されており、ラジエータ５内部を空気（冷却風）が通り抜けることでフィンと空気の間で熱交換が行なわれる。フィンの形態は特に限定するものではなく、プレートフィン、コルゲートフィン、ウエーブフィン等を用いることができる。さらに、フィンの材料としてはアルミが一般に使用されるが、熱伝導率の高い材料であれば特に限定されるものではない。

また、車両１の走行に起因して、車両底面４と地面２との間に車体速度に近い風速の走行風（矢印Ｂ）が発生する。走行風は、通気口（吸気口）６の近傍を通るときに、その一部が冷却風として通気口（吸気口）６より導風路８内に導入され（矢印Ｃ）、さらにラジエータ５内に導入される。ラジエータ５に導入された冷却風は、フィンを介して冷媒との間で熱交換された後、通気口（排気口）７から車外へ排出される。

さらに、本発明における冷却構造では、ラジエータ５の下部に、車両底面４から突出しない範囲に整流機構９が設けられていることを特徴とする。この整流機構９は、車両１の走行時に、ラジエータ５の下方の外側を通気口（排気口）７側へ流れる走行風Ｂの一部を窪み１２内に取り込み、通気口（排気口）７の前部において、矢印Ｄで示すように地面２方向に偏向するものである。この整流機構９により、車両１の高速走行時においても、騒音を増大させることなく、通気口（排気口）７における圧力を低減させ、導風路８内に配置されたラジエータ５を通過する冷却風の流動抵抗を低減することが可能である。
以上は、本発明の請求項１に係わる車両用電力変換装置の冷却構造の基本構造であるが、請求項２〜請求項６に係わる整流機構９について、以下の実施の形態１〜実施の形態５で詳細に説明する。

実施の形態１．
以下に、本発明の請求項２に係わる車両用電力変換装置の冷却構造の実施の形態である実施の形態１について図面を用いて説明する。図１は、本発明の実施の形態１における車両用電力変換装置の冷却構造（以下、冷却構造と略す）を示す要部断面図、図２は本実施の形態１における冷却構造を下側から見た斜視図である。

本実施の形態１における冷却構造は、ラジエータ５下部にラジエータ下面５ａと略平行に設けられた板部材１０と、この板部材１０の縁部に沿って車両１の幅方向に連続して設けられたガイド１１より構成される整流機構９を備え、ラジエータ５の下方の外側に、車両底面４よりも床板３側に凹んだ窪み１２を形成していることを特徴としている。

本実施の形態１における整流機構９を構成する板部材１０およびガイド１１は、車両底面４から下方に突出しない範囲に設けられている。これにより、車両４と地面２との間に発生する走行風の流れを大きく乱さないようにし、騒音の増大を防止している。板部材１０およびガイド１１の材料としては、走行時の飛石などの衝突によって破損しない十分な硬度を有する材料であればよく、特に限定されるものではないが、例えば鉄などの金属材料を使用することができる。また、板部材１０とガイド１１は一体形成されているか、または十分な接合強度で接合されている。

本実施の形態１における整流機構９の作用について説明する。図１に示すように、車両１が矢印Ａの方向に走行する時、車両底面４と地面２との間に発生する走行風（矢印Ｂ）の一部は、冷却風として通気口（吸気口）６から導風路８内に導入される（矢印Ｃ）。この導風路８は、板部材１０とガイド１１の上面側に形成されて、整流機構９は、ラジエータ５の冷却風に対する案内機能を有するものである。具体的には、走行風が通気口（吸気口）６側のガイド１１に当たることで効率良く冷却風を導入し、また通気口（排気口）７側のガイド１１により排出される冷却風を整流し、乱流の発生を防止する。

一方、走行風の別の一部は、ラジエータ５の下方の外側すなわち整流機構９の窪み１２内を流れる。この時、空気が持つ粘性によって、窪み１２内に走行風に並行する流れが誘引され、この誘引流の発生によって窪み１２内の圧力は低くなり、最終的に走行風の一部が窪み１２の中に流入し、窪み１２内に矢印Ｄに示すような気流が生じる。

このラジエータ５の下方の窪み１２内の気流は、通気口（排気口）７の前部において、整流機構９のガイド１１により地面２方向に偏向される。具体的には整流機構９は、ラジエータ５の下方の外側の走行風を通気口（排気口）７の前部において地面２方向に偏向するものである。このように、整流機構９は、ラジエータ５の冷却風に対する案内機能と、ラジエータ５の下方の外側の走行風を地面２方向に偏向する偏向機能の二つの機能を有するものである。なお、車両１の走行方向が反対になった場合、通気口６が排気口、通気口７が吸気口に入れ替わるため、ガイド１１は通気口６側および通気口７側の両方に、左右対称に設けられている。これにより、車両１がどちらの方向に走行しても、同様の作用および効果を得ることができる。

本実施の形態１による冷却構造の通気口（排気口）７近傍における気流について、従来例と比較しながら説明する。図３は、本実施の形態１による冷却構造の排気口近傍における気流を説明する図、図１４は、比較例である従来の車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図、図１５は比較例による冷却構造の排気口近傍における気流を説明する図であり、図中、同一、相当部分には同一符号を付している。図１４に示すように、従来の車両１００における冷却構造は、ラジエータ５の下部にラジエータ底板１６を有するのみで整流機構を備えておらず、ラジエータ５の下方の外側に窪みが形成されていない。その他の構造については本実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。

まず、比較例である従来の冷却構造の排気口７近傍における気流について図１５を用いて説明する。図中●で示す排気口７近傍における圧力（全圧）Ｐ_TOTALは、Ｐ₀を静圧、ρを空気密度、Ｖを風速とした場合、Ｐ_TOTAL＝Ｐ₀＋（1/２）ρＶ²となる。このため、矢印Ｂで示す走行風の風速Ｖの増大に伴い、排気口７での圧力は急激に増加し、ラジエータ５が配置された導風路８内を通過する冷却風の流動抵抗も増大する。従って、比較例の冷却構造においては、走行風の風速Ｖが大きくなる高速走行時には、排気口７での圧力増大により導風路８内の流動抵抗が増大し、その結果、導風路８内に配置されたラジエータ５を通過する冷却風の風量が十分確保できず、冷却機能に支障をきたしていた。

これに対し、本実施の形態１による冷却構造では、図３に示すように、矢印Ｂで示す走行風の一部が、ラジエータ５の下方の外側に形成された窪み１２の中に流入し、窪み１２内に矢印Ｄに示すような気流が生じており、この矢印Ｄで示す気流は通気口（排気口）７の前部で整流機構９のガイド１１により地面方向に偏向される。このため、通気口（排気口）７近傍の風速Ｖ１は、比較例における風速Ｖよりも小さくなり、図中●で示す通気口（排気口）７近傍における圧力（全圧）Ｐ_TOTALは、Ｐ_TOTAL＝Ｐ₀＋（1/２）ρＶ１²となる。すなわち、比較例と比べて通気口（排気口）７近傍での圧力を（1/２）ρＶ²−（1/２）ρＶ１²だけ低下させることができる。これにより、導風路８内に配置されたラジエータ５を通過する冷却風の流動抵抗を低減することができ、冷却に十分な風量を確保することができる。

次に、本実施の形態１における整流機構９の窪み１２の寸法について、図４および図５を用いて説明する。整流機構９の窪み１２の深さＨは、大きいほど効果があるが、車両底面４と床板３との間隔は一般に６５０ｍｍ程度で制約があるため、Ｈを大きくするためにはラジエータ５の高さを小さくしなければならない。また、Ｈが小さすぎる場合には窪み１２内の流れを十分確保できず、効果が得られない。このため、窪み１２の深さＨは、２５ｍｍ＜Ｈ＜１００ｍｍであることが望ましい。

図５は、車両の走行方向における窪み１２の幅Ｗを変えた場合のラジエータ５を通過する冷却風の風量に関するシミュレーション結果を示している。ここでは窪み１２の深さＨは２５ｍｍとし、図中、実線はラジエータ５を通過する冷却風の必要風量である。図から明らかなように、Ｗ＜１００ｍｍでは十分な風量が得られないが、幅Ｗが４００ｍｍ以上であれば必要風量以上の風量が得られ、幅Ｗが大きくなるほど効果がある。ただし、ラジエータ５の流方向幅は一般に１０００ｍｍ以下であるため、幅Ｗの最大値には制約がある。従って、窪み１２の幅Ｗは、４００ｍｍ＜Ｗ＜１０００ｍｍであることが望ましい。また、板部材１０とガイド１１の角度θについては、ラジエータ５の下方の外側の気流を地面２方向に偏向することができる角度であれば特に制限されるものではなく、窪み１２の深さＨと幅Ｗを考慮しながら適宜設定すればよい。

さらに、本実施の形態１における整流機構９のガイド１１の形状は、図１に示すような板状のものの他に、図６および図７に示すような形状であってもよい。図６に示すガイド１１ａは、板部材１０の縁部に沿って車両１の幅方向に連続する三角柱であり、ガイド１１ａは窪み１２内でほぼ垂直方向に延びている。図７に示すガイド１１ｂは窪み１２内に曲線を描くように丸みをおびた板状のものである。ただし、これらのガイド１１、１１ａ、１１ｂの形状は、ラジエータ５の下方の外側の気流を地面２方向に偏向することができ、車両底面４から突出しない範囲に設けられるものであればこの他の形状であってもよく、特に限定されるものではない。

以上のように、本実施の形態１における冷却構造によれば、ラジエータ５の下部に車両底面４から突出しない範囲に板部材１０とガイド１１より構成される整流機構９を設け、通気口（排気口）７の前部において、ラジエータ５の下方の外側を排気口７側へ流れる走行風を整流機構９のガイド１１により地面２方向に偏向するようにしたので、車両走行時の通気口（排気口）７における圧力を低減させ、導風路８内に配置されたラジエータ５を通過する冷却風の流動抵抗を低減することができる。これにより、高速走行時においても、騒音を増大させることなく、十分な冷却風量を確保でき、高い冷却性能を得ることが可能である。

実施の形態２．
以下に、本発明の請求項３に係わる車両用電力変換装置の冷却構造の実施の形態である実施の形態２について図面を用いて説明する。図８は、本発明の実施の形態２における車両用電力変換装置の冷却構造（以下、冷却構造と略す）を示す要部断面図である。図中、実施の形態１と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

本実施の形態２における冷却構造は、ラジエータ下面５ａと、ラジエータ下面５ａの縁部に沿って車両１の幅方向に連続して設けられたガイド１１ｃより構成される整流機構９を備えている。この整流機構９は、ラジエータ５の下方の外側を通気口（排気口）７側へ流れる走行風の一部を窪み１２内に取り込み（矢印Ｄ）、通気口（排気口）７の前部に設けられたガイド１１ｃにより地面２方向に偏向する偏向機構を有するものである。また、上記実施の形態１と同様に、ラジエータ５の冷却風に対する案内機能も有している。なお、本実施の形態２における冷却構造の詳細については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

さらに、本実施の形態２では、ラジエータ下面５ａにガイド１１ｃを直接取り付けており、上記実施の形態１（図１）で用いた板部材１０を配置していない。このため、窪み１２内に導風された走行風の一部が、ラジエータ下面５ａに直接衝突し、ラジエータ５を冷却する。すなわち、導風路８内に導入された冷却風（矢印Ｃ）のみならず、窪み１２内の気流（矢印Ｄ）とラジエータ５との間でも熱交換がなされ、上記実施の形態１よりさらに良好な冷却性能を得ることができる。なお、窪み１２内の気流とラジエータ５との間でなされる熱交換の効率を向上させるため、ラジエータ下面５ａにフィンなどを形成してもよい。

以上のように、本実施の形態２における冷却構造によれば、上記実施の形態１よりも部品点数が少なく簡単な構造で、上記実施の形態１よりもさらに良好な冷却性能を得ることができる。

実施の形態３．
以下に、本発明の請求項４に係わる車両用電力変換装置の冷却構造の実施の形態である実施の形態３について図面を用いて説明する。図９は、本発明の実施の形態３における車両用電力変換装置の冷却構造（以下、冷却構造と略す）を示す要部断面図、図１０は本実施の形態３における冷却構造を下側から見た斜視図である。図中、実施の形態１と同一、相当部分には同一符号を付し、説明を省略する。

本実施の形態３における冷却構造は、上記実施の形態１と同様の板部材１０およびガイド１１より構成される整流機構９を備えており、整流機構９は、ラジエータ５の冷却風に対する案内機能と、ラジエータ５の下方の外側の走行風を地面２方向に偏向する偏向機能の二つの機能を有するものである。本実施の形態３では、整流機構９がさらに、通気口（吸気口）６および通気口（排気口）７に取り付けられた、１枚ないし複数枚の板からなるベーン１３を含む。

本実施の形態３における冷却構造では、車両１の走行に起因して発生した走行風（矢印Ｂ）が通気口（吸気口）６の近傍を通るときに、走行風の一部が通気口（吸気口）６に設けられたベーン１３に衝突し、導風路８内に冷却風として導入される。すなわち、通気口（吸気口）６にベーン１３を設けることにより、通気口（吸気）６における流動抵抗（吸い込み抵抗）を低減でき、冷却風を効率よく取り込むことができる。すなわち、実施の形態１の整流機構９に比べて、ラジエータ５の冷却風に対する案内機能がさらに向上する。なお、車両１の走行方向が反対になった場合、通気口６が排気口、通気口７が吸気口に入れ替わるため、ベーン１３は通気口６、７の両方に設けられている。なお、本実施の形態３における冷却構造の詳細については、ベーン１３を取り付けたこと以外は上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

本実施の形態３において、ベーン１３を構成する板の枚数や間隔は、特に限定されるものではなく、適宜設定することができる。ただし、通気口（吸気口）６での吸い込み抵抗は、車体速度が速くなるほど、さらにベーン１３を構成する板の枚数が多いほど小さくなるが、板の間隔が狭すぎる場合には、ベーン１３通過時の流動抵抗が大きくなるため、ベーン１３を構成する板の間隔は通常１０ｍｍ以上とすることが望ましい。

また、ベーン１３の材料としては、走行時の飛石などの衝突によって破損しない十分な硬度を有する材料であればよく、特に限定されるものではないが、例えば鉄などの金属材料を使用することができる。また、本実施の形態３では、図９に示すように、ベーン１３を板状の形態としたが、通気口（吸気口）６で効率よく走行風を吸い込むことができ、さらに飛石などの衝突によって破損しない形態であれば板状でなくてもよく、例えばブロックで堅固に形成されたベーンを用いてもよい。

さらに、ベーン１３の取り付け位置は、図９に示すように車両底面４と平行である必要はなく、通気口（吸気口）６やラジエータ５などの形態に合わせ、効率良く走行風を吸い込むことができる配置であればよい。例えば図１１に示すように、ベーン１３ａを通気口（吸気口）６および通気口（排気口）７内部の導風路８の傾きに沿うよう配置してもよい。

以上のように、本実施の形態３における冷却構造によれば、上記実施の形態１と同様の効果に加え、通気口６、７にベーン１３を取り付けることにより、吸気口６における流動抵抗（吸い込み抵抗）をさらに低減することができ、上記実施の形態１より良好な冷却性能を得ることができる。

なお、本実施の形態３では、上記実施の形態１における冷却構造（図１）の通気口（吸気口）６および通気口（排気口）７にベーン１３を取り付けたが、上記実施の形態２における冷却構造（図８）の通気口（吸気口）６および通気口（排気口）７にも同様にベーン１３を取り付けることができ、同様の効果が得られることは言うまでもない。

実施の形態４．
以下に、本発明の請求項５に係わる車両用電力変換装置の冷却構造の実施の形態である実施の形態４について図面を用いて説明する。図１２は、本発明の実施の形態４における車両用電力変換装置の冷却構造（以下、冷却構造と略す）を示す要部断面図である。なお、図中、実施の形態１と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

本実施の形態４における冷却構造は、ラジエータ５の下部にラジエータ下面５ａと略平行に設けられた板部材１０と、通気口６、７に取り付けられた１枚ないし複数枚の板からなるベーン１４より整流機構９を構成したものである。この整流機構９は、上記実施の形態１〜実施の形態３で用いたガイド１１（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）を備えていないが、ベーン１４とその側面１５により、上記実施の形態と同様に、ラジエータ５の冷却風に対する案内機能と、ラジエータ５の下方の外側の走行風を地面２方向に偏向する偏向機能の二つの機能を果たすものである。なお、本実施の形態４における冷却構造の詳細については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

本実施の形態４における整流機構９では、板部材１０とベーン側面１５によりラジエータ５の下方の外側に窪み１２が形成されており、窪み１２内の気流（矢印Ｄ）は、通気口（排気口）７の前部においてベーン側面１５により地面２方向に偏向される。なお、本実施の形態４における冷却構造は、特に、ラジエータ５の流れ方向幅が大きい場合に適している。このように、本発明による冷却構造は、ラジエータ５の寸法や形態によって、ガイド１１やベーン１４の配置を適宜変更することができる。

以上のように、本実施の形態４における冷却構造によれば、上記実施の形態３よりも部品点数が少なく簡単な構造で、上記実施の形態１〜実施の形態３と同様の効果を得ることが可能である。

実施の形態５．
以下に、本発明の請求項６に係わる車両用電力変換装置の冷却構造の実施の形態である実施の形態５について図面を用いて説明する。図１３は、本発明の実施の形態５における車両用電力変換装置の冷却構造（以下、冷却構造と略す）を示す要部断面図である。なお、図中、実施の形態１と同一、相当部分には同一符号を付し説明を省略する。

本実施の形態５における冷却構造は、ラジエータ下面５ａと、通気口（吸気口）６および通気口（排気口）７に取り付けられた１枚ないし複数枚の板からなるベーン１４ａより構成される整流機構９を備え、この整流機構９は、上記実施の形態１〜実施の形態４と同様に、ラジエータ５の冷却風に対する案内機能と、ラジエータ５の下方の外側の走行風を地面２方向に偏向する偏向機能の二つの機能を有するものである。

本実施の形態５における整流機構９は、ラジエータ下面５ａとベーン側面１５ａによりラジエータ５の下方の外側に窪み１２が形成されており、ラジエータ５の下方の外側を通気口（排気口）７側へ流れる走行風の一部は、窪み１２内を流れ（矢印Ｄ）、通気口（排気口）７の前部においてベーン側面１５ａにより地面２方向に偏向される。なお、本実施の形態５における冷却構造の詳細については、上記実施の形態１と同様であるので説明を省略する。

さらに、本実施の形態５では、ラジエータ下面５ａに上記実施の形態４（図１２）で用いた板部材１０を配置していない。このため、窪み１２内に導風された走行風の一部が、ラジエータ下面５ａに直接衝突し、ラジエータ５を冷却する。すなわち、導風路８内に導入された冷却風（矢印Ｃ）のみならず、窪み１２内の気流（矢印Ｄ）とラジエータ５との間でも熱交換がなされ、上記実施の形態４よりさらに良好な冷却性能を得ることができる。なお、窪み１２内の気流とラジエータ５との間でなされる熱交換の効率を向上させるため、ラジエータ下面５ａにフィンなどを形成してもよい。

以上のように、本実施の形態５における冷却構造によれば、上記実施の形態４よりも部品点数が少なく簡単な構造で、上記実施の形態４よりもさらに良好な冷却性能を得ることができる。

本発明は、鉄道等の高速車両に搭載される車両用電力変換装置の冷却構造として利用することができる。

本発明の実施の形態１における車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態１における車両用電力変換装置の冷却構造を下側から見た斜視図である。 本発明の実施の形態１による車両用電力変換装置の冷却構造の排気口近傍における気流を説明する図である。 本発明の実施の形態１における整流機構の窪みの寸法を説明する図である。 本発明の実施の形態１における整流機構の窪みの幅と、ラジエータを通過する冷却風の風量との関係を示す図である。 本発明の実施の形態１における整流機構を構成するガイドの形状例を示す断面図である。 本発明の実施の形態１における整流機構を構成するガイドの形状例を示す断面図である。 本発明の実施の形態２における車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態３における車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態３における車両用電力変換装置の冷却構造を下側から見た斜視図である。 本発明の実施の形態３における車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態４における車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図である。 本発明の実施の形態５における車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図である。 比較例における車両用電力変換装置の冷却構造を示す要部断面図である。 比較例による車両用電力変換装置の冷却構造の排気口近傍における気流を説明する図である。

符号の説明

１、１００ 車両、２ 地面、３ 床板、４ 車両底面、５ ラジエータ、５ａ ラジエータ下面、６ 吸気口、７ 排気口、８ 導風路、９ 整流機構、１０ 板部材、
１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ ガイド、１２ 窪み、１３、１３ａ、１４、１４ａ ベーン、１５、１５ａ ベーン側面、１６ ラジエータ底板。

Claims (6)

1. 車両床板と車両底面との間に設置され、車両の走行により発生する走行風の一部を冷却風として用い、車両用電力変換装置を冷却するラジエータ、
   前記ラジエータの前後における前記車両底面に配置された二つの通気口、および
   前記ラジエータの下部に前記車両底面から突出しない範囲に設けられた整流機構を備え、
   前記二つの通気口は、車両の進行方向において、その前方側の通気口が吸気口、その後方側の通気口が排気口となり、前記整流機構は、前記排気口の前部において、前記ラジエータの下方の外側を前記排気口側へ流れる走行風を、地面方向へ偏向することを特徴とする車両用電力変換装置の冷却構造。
2. 請求項1記載の車両用電力変換装置の冷却構造であって、前記整流機構は、前記ラジエータの下部に前記ラジエータ下面と略平行に設けられた板部材と、この板部材の縁部に沿って車両の幅方向に連続して設けられたガイドより構成されることを特徴とする車両用電力変換装置の冷却構造。
3. 請求項1記載の車両用電力変換装置の冷却構造であって、前記整流機構は、前記ラジエータ下面と、前記ラジエータ下面の縁部に沿って車両の幅方向に連続して設けられたガイドより構成されることを特徴とする車両用電力変換装置の冷却構造。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の車両用電力変換装置の冷却構造であって、前記通気口に１枚ないし複数枚の板からなるベーンを取り付けたことを特徴とする車両用電力変換装置の冷却構造。
5. 請求項1記載の車両用電力変換装置の冷却構造であって、前記整流機構は、前記ラジエータの下部に前記ラジエータ下面と略平行に設けられた板部材と、前記通気口に取り付けられた１枚ないし複数枚の板からなるベーンより構成されることを特徴とする車両用電力変換装置の冷却構造。
6. 請求項1記載の車両用電力変換装置の冷却構造であって、前記整流機構は、前記ラジエータ下面と、前記通気口に取り付けられた１枚ないし複数枚の板からなるベーンより構成されることを特徴とする車両用電力変換装置の冷却構造。

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