JP2013154758A - 車両用制御装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】実施形態によれば、車両用制御装置10は、車両床下に配置される箱状の筐体12と、前記筐体内に配設され、電力変換用の半導体素子22と半導体素子を冷却するための冷却器24とを備えた1群以上の電力変換ユニット14と、前記筐体内に配設され前記半導体素子の発熱に対して、前記筐体内の空気を撹拌する冷却ファン16と、を備えている。電力変換ユニットは、冷却器に接合され前記筐体内に位置する内側放熱フィン30bと、前記冷却器に接合され前記筐体の外方に延出する外側放熱フィン30aと、備えている。
【選択図】図2
Description
以上のように、2方式どちらにおいても装置形状が複雑化し、装置外形、質量が増加してしまう不利な点があり、小型・軽量化を実現する装置の構成が困難である。
(第1の実施形態)
図1、図2、図3は、第1の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置10を示す断面図および斜視図である。図1ないし図3に示すように、制御装置10は、例えば、直流電力を交流電力に変換して電動機、空調装置等に供給する電力変換装置として構成されている。制御装置10は、矩形箱状のほぼ密閉された筐体12、この筐体内に配置された複数、例えば、3つの電力変換ユニット14、筐体内に配設された複数、例えば、4つの小型冷却ファン16、電力変換ユニットにスイッチング信号を送受信する制御部17、その他、電流あるいは電圧を検出する検出器、電源部19等を備えている。
なお、各小型冷却ファン16は、例えば、120×120mm程度の大きさであり、従来のブロアい比較して、充分小型に形成されている。
これにより、走行条件や機器の艤装条件によらず、安定した冷却性能が得られ、小型、軽量化が実現可能な車両用の制御装置が得られる。
図4および図5は、第2の実施形態に係る制御装置10の走行方向に沿った断面図および走行方向と直交する方向に沿った断面図である。
2つの小型冷却ファン16は、走行方向Aに沿って放熱フィン30bの上流側および下流側に設けられている。
このように構成された第2の実施形態に係る制御装置10においても、前述した第1の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
図6および図7は、第3の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置を示している。本実施形態によれば、第1の実施形態に対して、制御装置10は、筐体12内において、筐体の底部に風洞40を備え、風洞内に、各電力変換ユニット14の受熱ブロック26および内側放熱フィン30bが配置されている。すなわち、風洞40は、筐体12の底壁と、この底壁内面に隙間を置いて対向する複数の仕切り板41とにより形成されている。仕切り板41は、隣合う受熱ブロック26間、および筐体12の各側壁と受熱ブロックとの間、に底壁とほぼ平行に設けられている。2つの小型冷却ファン16は、風洞40の流入側端部内および流出側端部内に設けられ、放熱フィン30bの両側に位置している。
図8および図9は、第4の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置を示している。本実施形態によれば、第3の実施形態に対して、制御装置10は、筐体12内において、筐体の両側面部に形成された風洞(第2風洞)42を更に備え、これらの風洞42は、底壁側の風洞40の上流端および下流端に連通している。各風洞42は、筐体12の側壁と、この側壁内面に隙間を置いて対向する複数の仕切り板43とにより形成されている。2つの小型冷却ファン16は、風洞42の流入側端および他方の風洞42の流出側端に対向して設けられている。小型冷却ファン16を作動させることにより、筐体12内の空気は、一方の風洞42、風洞40を通って内側放熱フィン30bの周囲を流れた後、他方の風洞42から再び筐体12内へ送られる。そして、風洞40および42内を流れる空気は、筐体12の底壁および側壁を介して冷却される。
図10および図11は、第5の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置10を示している。本実施形態によれば、第3の実施形態に対して、制御装置10は、風洞40内で、隣合う内側放熱フィン30bの間に設けられた2つの小型冷却ファン48を更に備えている。これらの小型冷却ファン48は、風洞40の流入端および流出端に設けられた小型冷却ファン16と送風方向が同一となるように配置されている。このように、風洞40に対して、小型冷却ファン16、50の設置数を増加することにより、風洞40内の冷却風を加速させることで内側放熱フィン30bの発熱による筐体12内温度上昇をより効率的に低減することができる。また、隣合う電力変換ユニット14間に冷却ファン48を設置することにより、装置全体の寸法を増大させることなく、冷却ファンを増加することができる。
図12および図13は、第6の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置10を示している。本実施形態によれば、図8および図9に示した第4の実施形態に加えて、制御装置10は、風洞40内で、隣合う内側放熱フィン30bの間に設けられた2つの小型冷却ファン48を更に備えている。これらの小型冷却ファン48は、風洞40の流入端および流出端に設けられた小型冷却ファン16と送風方向が同一となるように配置されている。このように、風洞40に対して、小型冷却ファン16、50の設置数を増加することにより、風洞40内の冷却風を加速させることで内側放熱フィン30bの発熱による筐体12内温度上昇をより効率的に低減することができる。また、隣合う電力変換ユニット14間に冷却ファン48を設置することにより、装置全体の寸法を増大させることなく、冷却ファンを増加することができる。
図14および図15は、第7の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置10を示している。本実施形態によれば、図10および図11に示した第5の実施形態に加えて、制御装置10は、風洞40の流入口近傍および流出口近傍に設けられた整風板50a、50bを備えている。整風板50aは、小型冷却ファン16の上流側で、筐体12内の角部に斜めに傾斜して設けられている。整風板50bは、小型冷却ファン16の下流側で、筐体12内の角部に斜めに傾斜して設けられている。
本実施形態において、その他の構成は、第5の実施形態と同一であり、第5の実施形態と同様の効果が実現される。
図16および図17は、第8の実施形態に係る鉄道車両用の制御装置10を示している。本実施形態によれば、図12および図13に示した第6の実施形態に加えて、制御装置10は、風洞40の流入口近傍および流出口近傍に設けられた整風板50a、50bと、風洞42の流入口近傍および流出口近傍に設けられた整風板50c、50dと、を備えている。整風板50aは、風洞40の流入口近傍で、筐体12内の角部に斜めに傾斜して設けられている。整風板50bは、風洞40の流出口近傍で、筐体12内の角部に斜めに傾斜して設けられている。また、整風板50cは、風洞42の流入口に設けられた小型冷却ファン16の上流側で、筐体12内の角部に斜めに傾斜して設けられている。整風板50dは、風洞42の流出口に設けられた小型冷却ファン16の下流側で、筐体12内の角部に斜めに傾斜して設けられている。
16、48…小型冷却ファン、20…車両、22…半導体素子、24…冷却器、
26…受熱ブロック、30a…放熱フィン(外側放熱フィン)、
30b…放熱フィン(内側放熱フィン)、40、42…風洞、41、43…仕切り板、
50a、50b、50c、50d…整風板
Claims (6)
- 鉄道車両床下に配置される箱状の筐体と、
前記筐体内に配設され、電力変換用の半導体素子と半導体素子を冷却するための冷却器とを備えた電力変換ユニットと、
前記筐体内に配設され、前記筐体内の空気を撹拌する冷却ファンと、を備え、
前記電力変換ユニットは、前記冷却器に接合され前記筐体内に位置する内側放熱フィンと、前記冷却器に接合され前記筐体の外方に延出する外側放熱フィンと、を備える車両用制御装置。 - 前記筐体は、前記筐体内で筐体の底壁に対向して配置され風洞を形成する仕切り板を有し、前記電力変換ユニットの内側放熱フィンは、前記風洞内に配置され、前記冷却ファンは、前記筐体内の空気を前記風洞内へ誘導または風洞内から排出するように少なくとも前記風洞の流入口および流出口に設けられている請求項1に記載の車両用制御装置。
- 前記筐体は、前記筐体内で筐体の側壁に対向して配置され前記風洞の流入口および流出口に連通する第2風洞を形成する第2仕切り板を有し、前記冷却ファンは、前記筐体内の空気を前記第2風洞内へ誘導または第2風洞内から排出するように少なくとも前記第2風洞の流入口および流出口に設けられている請求項2に記載の車両用制御装置。
- 前記風洞内に配置された他の冷却ファンを更に備え、前記他の冷却ファンは、その風向きが前記風洞の流入口および流出口に配置された冷却ファンの風向きと同方向になるように配置される請求項2又は3に記載の車両用制御装置。
- 前記筐体内で、前記風洞内、前記風洞の流入口近傍、および前記風洞の流出口近傍の少なくとも1つに配置され、前記冷却ファンによる冷却風を整風する整風板を備える請求項2ないし4のいずれか1項に記載の車両用制御装置。
- 前記電力変換ユニットの冷却器は、前記半導体素子が載置された複数の受熱面を有する受熱ブロックを備え、前記受熱ブロックは、前記筐体の底壁内面上に設置され、前記外側放熱フィンは、前記受熱ブロックから前記筐体の底壁の外側に延出し、前記内側放熱フィンは、前記受熱ブロックから前記筐体内に延出している請求項1ないし5のいずれか1項に記載の車両用制御装置。
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JP2021172171A (ja) * | 2020-04-22 | 2021-11-01 | 富士電機株式会社 | 鉄道車両用電力変換装置 |
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2012
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