JP6048607B1 - 鉄道車両用電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の放熱フィンにより構成された冷却部の全体的な冷却性能（放熱性能）を向上させることが可能な鉄道車両用電力変換装置を提供する。【解決手段】この電力変換装置１００（鉄道車両用電力変換装置）は、鉄道車両１０の走行方向の一方側に走行方向に沿って延びるように配置され、鉄道車両１０に搭載された半導体装置２０の熱を放熱する放熱フィン３１と、走行方向の他方側でかつ放熱フィン３１に対して所定の間隔を隔てて走行方向に沿って延びるように配置され、半導体装置２０の熱を放熱する放熱フィン３２と、鉄道車両１０の走行時に、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の枕木方向の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓに導いて放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３１ｃ（端部３２ｃ）に導くように構成された導風ダクト４０とを備える。【選択図】図３

Description

この発明は、鉄道車両用電力変換装置に関し、特に、走行時に鉄道車両に搭載された機器の熱を放熱する複数の放熱フィンを備えた鉄道車両用電力変換装置に関する。

従来、走行時に鉄道車両に搭載された機器の熱を放熱する複数の放熱フィンを備えた鉄道車両用電力変換装置などが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、鉄道車両の床下に設置される車両駆動用電力変換装置に使用される複数の冷却器（放熱フィン）を備えた鉄道車両用半導体冷却装置が開示されている。この特許文献１に記載の鉄道車両用半導体冷却装置では、車両の床下空間において、冷却器（放熱フィン）が車両の走行方向に沿って３個に分割された状態で電力変換装置の側面に水平方向に並べられて配置されている。また、この冷却器群は、多数の通気孔が設けられた保護カバーにより外側が覆われている。なお、保護カバーの内部には、各々の冷却器側に傾けられた導風板が設けられている。これにより、車両走行に伴う走行風が保護カバーの通気孔を介して取り込まれるとともに直接的またはその一部が導風板に沿って流されて各々の冷却器（放熱フィン）に供給されるように構成されている。

特許第３４６９４７５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された鉄道車両用半導体冷却装置では、多数の通気孔を有する保護カバーの通気孔を介して取り込まれた走行風が導風板を介して個々の冷却器（放熱フィン）に供給される一方、個々の冷却器の配置関係や導風板の取付位置による保護カバー内の複雑な気流状態に起因して、保護カバー内に取り込まれた走行風の全てが各々の冷却器に供給されない状況も生じうると考えられる。そして、保護カバー内に取り込まれた空気の一部が冷却器との熱交換に用いられずに素通りして保護カバーの多数の通気孔を介して保護カバー外へ排出される状況下では、個々の冷却器への走行風の供給（導入）が不十分になるとともに、各冷却器の放熱性能を最大限に引き出すことができなくなる。このため、冷却器全体として見た場合の放熱性能が低下するという問題点がある。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、複数の放熱フィンにより構成された冷却部の全体的な冷却性能（放熱性能）を向上させることが可能な鉄道車両用電力変換装置を提供することである。

この発明の第１の局面による鉄道車両用電力変換装置は、鉄道車両の走行方向の一方側に走行方向に沿って延びるように配置され、鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第１放熱フィンと、走行方向の他方側でかつ第１放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて走行方向に沿って延びるように配置され、電力変換装置本体の熱を放熱する第２放熱フィンと、鉄道車両の走行時に、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に導いて第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成された導風ダクトと、を備え、導風ダクトでは、第１放熱フィンの側方に沿って延びるとともに領域内の中央部側に向かって傾斜している第１側面と、第２放熱フィンの側方に沿って延びるとともに領域内の中央部側に向かって傾斜している第２側面とが、領域内で互いに接続されている。また、この発明の第２の局面による鉄道車両用電力変換装置は、鉄道車両の走行方向の一方側に走行方向に沿って延びるように配置され、鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第１放熱フィンと、走行方向の他方側でかつ第１放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて走行方向に沿って延びるように配置され、電力変換装置本体の熱を放熱する第２放熱フィンと、鉄道車両の走行時に、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に導いて第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成された導風ダクトと、を備え、導風ダクトは、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の走行方向と直交する枕木方向における両側端部に設けられており、導風ダクトは、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を導風ダクトを介して領域内の中央部側に導いた状態で、空気を第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導入するように構成されており、導風ダクトは、両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を領域近傍で上方向に曲げた状態で領域内の中央部側に導くように構成されている。また、この発明の第３の局面による鉄道車両用電力変換装置は、鉄道車両の走行方向の一方側に走行方向に沿って延びるように配置され、鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第１放熱フィンと、走行方向の他方側でかつ第１放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて走行方向に沿って延びるように配置され、電力変換装置本体の熱を放熱する第２放熱フィンと、鉄道車両の走行時に、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に導いて第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成された導風ダクトと、を備え、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンは、鉄道車両の床下空間に設置されており、導風ダクトは、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気を排出するとともに、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれた空気を領域を介して第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成されており、導風ダクトは、領域において外部に開口する開口部を含み、導風ダクトは、開口部を介して第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気を外部に排出するとともに、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれた空気を領域を介して第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成されている。

この発明の第１、第２または第３の局面による鉄道車両用電力変換装置では、上記のように、鉄道車両の走行時に、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に導いて第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成された導風ダクトを備える。これにより、たとえば、鉄道車両が第１放熱フィンを先頭（風上側）として走行している場合に、第１放熱フィンの側方から導風ダクトを用いて取り込まれた走行風を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域を介して第２放熱フィンの走行方向の端部に直接的かつ確実に供給することができる。すなわち、導風ダクトを用いて取り込まれた空気（走行風）を下流側の第２放熱フィンに確実に（十分に）供給することができるので、第２放熱フィンの放熱性能を上流側（風上側）の第１放熱フィンの放熱性能と同等レベルに維持することができる。この結果、個々の放熱フィン（第１放熱フィンおよび第２放熱フィン）の放熱性能を最大限に得ることができるので、鉄道車両が有する冷却器の全体的な冷却性能（放熱性能）を向上させることができる。

上記第１、第２または第３の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、導風ダクトは、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に跨って設けられている。このように構成すれば、鉄道車両の走行方向に関係なく、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれた空気を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に確実に導いて第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に確実に供給することができる。

上記第１または第３の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、導風ダクトは、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の走行方向と直交する枕木方向における両側端部に設けられており、導風ダクトは、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を導風ダクトを介して領域内の中央部側に導いた状態で、空気を第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導入するように構成されている。このように構成すれば、第１放熱フィン（第２放熱フィン）の両側端部の空間を有効に利用して取り込まれた空気を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に確実に集めるとともに、集められた熱交換前の空気を第２放熱フィン（第１放熱フィン）の走行方向の端部に効率よく供給することができる。また、第１放熱フィン（または第２放熱フィン）の両側方から空気を取り込むことができるので、第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の走行方向の端部への空気の供給量を均一化（安定化）させることができる。これにより、第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の放熱性能を安定的に得ることができる。

上記導風ダクトが第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の枕木方向における両側端部に設けられている構成において、好ましくは、導風ダクトは、両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を領域近傍で上方向に曲げた状態で領域内の中央部側に導くように構成されている。このように構成すれば、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域において、第１放熱フィン（または第２放熱フィン）で熱交換されていない新鮮外気（低温空気）を、第１放熱フィン（または第２放熱フィン）で熱交換されて暖められた高温空気よりも上層を通過させた状態で領域内の中央部側に導くことができる。したがって、相対的に密度の大きい低温空気（新鮮外気）の重みによって高温空気が第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の走行方向の端部に顕著に導かれるのを抑制しつつ、この新鮮外気（低温空気）を第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の走行方向の端部に確実に供給することができる。

この場合、好ましくは、導風ダクトは、上記領域において導風ダクトの底面が上方に曲がることにより、空気を上記領域近傍で上方向に曲げた状態で上記領域内の中央部側に導くように構成されている。このように構成すれば、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域において、高温空気よりも上層を通過させて上記領域内の中央部側に導く低温空気（新鮮外気）の流れを容易に形成することができる。

上記第１または第２の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンは、鉄道車両の床下空間に設置されており、導風ダクトは、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気を排出するとともに、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれた空気を上記領域を介して第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成されている。このように構成すれば、第１放熱フィン（第２放熱フィン）で熱交換されて暖められた高温空気を第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域に排出するとともに、第１放熱フィン（第２放熱フィン）で熱交換されていない新鮮外気（低温空気）をこの領域に導入して第２放熱フィン（第１放熱フィン）の走行方向の端部に確実に供給することができる。このように、本発明の「導風ダクト」を用いることによって、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域において放熱済みの高温空気と新鮮外気とを入れ替えて、下流側の第２放熱フィン（または第１放熱フィン）に直接的に供給することができるので、上流側の第１放熱フィン（または第２放熱フィン）の放熱性能と、下流側の第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の放熱性能とを最大限に得つつ互いに同等レベルに維持することができる。

上記第１放熱フィンおよび第２放熱フィンが鉄道車両の床下空間に設置される構成において、好ましくは、導風ダクトは、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の下面の少なくとも一部を鉄道車両の下方に向けて露出させた状態で、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの走行方向に沿った側端部に沿って延びている。このように構成すれば、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの外部（外気）への露出面積を確保することができるので、鉄道車両の走行速度が減少して走行風が不足しがちな場合にも、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの放熱性能を維持することができる。

上記第１放熱フィンおよび第２放熱フィンが鉄道車両の床下空間に設置される構成において、好ましくは、導風ダクトは、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の走行方向に沿って延びる下端部を下方から覆うとともに下端部に沿って延びている。このように構成すれば、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の下端部を導風ダクトの下面により覆って第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの内部（隣接するフィン間の溝の部分）にも走行風の通風路を容易に確保することができるので、導風ダクトが第１放熱フィンおよび第２放熱フィンを覆わずに第１放熱フィンおよび第２放熱フィンが外部に露出（開放）されている場合と比較して、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンに対して鉄道車両の走行方向に沿って流通される空気の流れを確実に形成することができる。これにより、導風ダクトを介して供給される新鮮外気（低温空気）をより有効に利用して第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の放熱性能を確実に維持することができる。

上記第１放熱フィンおよび第２放熱フィンが鉄道車両の床下空間に設置される構成において、好ましくは、導風ダクトは、鉄道車両の走行時に空気が取り込まれる側の第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の端部よりも風上側に突出している。このように構成すれば、導風ダクトの先端部が第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の端部よりも風上側に延長される分、走行風（新鮮外気）をより確実に導風ダクトに取り込むことができる。

上記第１放熱フィンおよび第２放熱フィンが鉄道車両の床下空間に設置される構成において、好ましくは、導風ダクトは、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域を取り囲むように構成されており、導風ダクトは、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気と、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれるとともに上記領域に導かれた空気とを混合して、第１放熱フィンまたは第２放熱フィンのいずれか他方の走行方向の端部に導くように構成されている。このように構成すれば、導風ダクトにより取り囲まれた第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域において、第１放熱フィン（または第２放熱フィン）で熱交換された高温空気と第１放熱フィン（または第２放熱フィン）で熱交換されていない低温空気（新鮮外気）とが合算された流量を有する空気を、第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の走行方向の端部に直接的に供給することができる。これにより、導風ダクトを用いて取り込まれた空気（走行風）のみならず上流側の第１放熱フィン（または第２放熱フィン）を通過した空気をも下流側の第２放熱フィン（または第１放熱フィン）に供給することができるので、新鮮外気の温度よりも若干温度上昇した混合空気であっても、第２放熱フィン（または第１放熱フィン）の放熱性能が極度に低下するのが抑制されて放熱性能を維持することができる。

上記第１、第２または第３の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、導風ダクトは、第１放熱フィンから第２放熱フィンに亘って一体的に設けられている。このように構成すれば、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンに取り付けられる導風ダクトが一体構造部品となる分、鉄道車両用電力変換装置の部品点数が増加するのを抑制することができる。また、鉄道車両用電力変換装置まわりの構造を簡素化させることができるので、保守（メンテナンス）を容易に行うことができる。

上記導風ダクトが第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の枕木方向における両側端部に設けられている構成において、好ましくは、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンは、鉄道車両の下方に向かって延びており、導風ダクトは、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの各々の枕木方向における両側端部において走行方向に沿って延びている。このように構成すれば、鉄道車両の走行とともに鉄道車両下部の線路付近から取り込まれる走行風を効率よく利用して、複数の放熱フィン全体（冷却部全体）の放熱性能が低下するのを抑制することができる。

上記第１、第２または第３の局面による鉄道車両用電力変換装置において、好ましくは、導風ダクトは、第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域における走行方向と直交する枕木方向に沿った中心線に対して走行方向に対称な形状を有している。このように構成すれば、鉄道車両が第１放熱フィン側かまたは第２放熱フィン側のいずれの側を進行方向として走行する場合であっても、第１放熱フィンおよび第２放熱フィンの放熱量のばらつきを同様に抑制することができる。すなわち、鉄道車両の走行方向に関係なく、本発明の効果を十分に得ることができる。

本発明によれば、上記のように、複数の放熱フィンにより構成された冷却部の全体的な冷却性能（放熱性能）を向上させることができる。

本発明の第１実施形態による鉄道車両を示した側面図である。 本発明の第１実施形態による鉄道車両を斜め下方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した斜視図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した斜視図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した側面図である。 本発明の第３実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した斜視図である。 本発明の第３実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。 本発明の第４実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した斜視図である。 本発明の第５実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した側面図である。 本発明の第５実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した下面図である。 本発明の第６実施形態による電力変換装置の冷却構造を示した斜視図である。

以下、本発明を具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。

［第１実施形態］
まず、図１〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による鉄道車両１０用の電力変換装置１００の構成について説明する。なお、電力変換装置１００は、特許請求の範囲の「鉄道車両用電力変換装置」の一例である。以下では、鉄道車両１０の走行方向をＸ軸方向とし、線路１におけるＸ軸方向と直交する枕木方向をＹ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＹ軸方向に共に直交する上下方向をＺ軸方向として説明を行う。

本発明の第１実施形態による電力変換装置１００は、図１および図２に示すように、鉄道車両１０における車体１１の床下空間１１ａに設置されている。ここで、鉄道車両１０の概略構成を簡潔に説明する。鉄道車両１０は、図１に示すように、車体１１と、架線２に供給されている電力を受電（集電）するパンタグラフ１２と、架線２からの電力を利用して駆動輪１３を回転させる誘導電動機１４（破線で示す）と、空調機や制御機器などその他の複数の機器類１５とを備える。そして、電力変換装置１００は、鉄道車両１０用の走行時に架線２からの電力を半導体素子（図示せず）のスイッチングにより変換して誘導電動機１４の回転制御を行う役割を有している。

（電力変換装置の構成）
電力変換装置１００は、電力変換を行う半導体装置２０と、半導体装置２０内の半導体素子から発生する熱を外気に放熱するための冷却部３０とを備える。また、図２に示すように、電力変換装置１００は、車体１１の床下空間１１ａにおいて車体１１の下面１１ｂに吊り下げられて固定されている。また、下面１１ｂの側（Ｚ１側）に半導体装置２０が配置されるとともに、線路１の側（Ｚ２側）に冷却部３０が配置されている。また、冷却部３０は、車体１１の延びるＸ軸方向に沿って所定の間隔を隔てて配置された放熱フィン３１（Ｘ１側）および放熱フィン３２（Ｘ２側）を含んでいる。なお、放熱フィン３１および３２は、それぞれ、半導体装置２０の下面（Ｚ２側）から鉛直下方（線路１の側）に向かって延びるとともに、Ｘ軸方向に沿って薄板状に延びている。なお、半導体装置２０は、特許請求の範囲の「電力変換装置本体」の一例である。また、放熱フィン３１および３２は、それぞれ、特許請求の範囲の「第１放熱フィン」および「第２放熱フィン」の一例である。

そして、図１に示すように、鉄道車両１０が矢印Ｘ１方向に走行した場合、線路１付近の空気が相対的に矢印Ｘ２方向に流されて床下空間１１ａの冷却部３０に吹き付けられる。この場合、走行風がＸ軸方向に延びる放熱フィン３１および３２（図２参照）の隙間を矢印Ｘ２方向に流通される。これにより、冷却部３０の熱が大気に排熱されるように構成されている。なお、以降の説明では、鉄道車両１０が矢印Ｘ１方向に走行している場合を想定しており、走行方向（進行方向）における風上側（Ｘ１側）に放熱フィン３１が配置されるとともに、後段となる風下側（Ｘ２側）に放熱フィン３２が配置されているとする。

ここで、第１実施形態では、図２および図３に示すように、放熱フィン３１および３２に対して、導風ダクト４０が設置されている。なお、図３では、放熱フィン３１および３２と導風ダクト４０との配置関係を示すために、冷却部３０の上面（Ｚ１側）に取り付けられている半導体装置２０（図２参照）の図示を省略している。

（導風ダクトの構成）
導風ダクト４０は、図３に示すように、放熱フィン３１（３２）における枕木方向（Ｙ軸方向）に沿った一方側（Ｙ１側）の外側面３１ａ（３２ａ）に沿って連続的に配置されたダクト部４１と、放熱フィン３１（３２）における枕木方向に沿った他方側（Ｙ２側）の外側面３１ｂ（３２ｂ）に沿って連続的に配置されたダクト部４２とを含む。ダクト部４１および４２は、図５に示すように、車体１１のＸ軸方向に延びる中心線１５０（一点鎖線）に対して枕木方向に線対称構造となっている。すなわち、導風ダクト４０は、放熱フィン３１および３２の各々の枕木方向におけるＹ１側の外側面３１ａ（３２ａ）およびＹ２側の外側面３１ｂ（３２ｂ）の両方において走行方向に沿って延びている。以下に、Ｙ１側のダクト部４１について、その詳細な構造を説明するとともに、適宜、Ｙ２側のダクト部４２についても説明を加えて、導風ダクト４０の全体的な構成を説明する。なお、外側面３１ａ、３１ｂ、３２ａおよび３２ｂは、それぞれ、特許請求の範囲の「側端部」の一例である。

ダクト部４１は、放熱フィン３１の外側面３１ａに沿って延びるとともに幅Ｗ１を有する流路４１ａと、放熱フィン３２の外側面３２ａに沿って延びるとともに幅Ｗ１を有する流路４１ｂとを有する。そして、ダクト部４１は、放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓにおいて互いに接続されることにより一体化されている。また、流路４１ａの側面４１ｃは、外側面３１ｂに沿って放熱フィン３１のＸ１側の端部３１ｄからＸ２側の端部３１ｃまで直線的に延びた後、Ｘ２側の端部３１ｃにおいて、中心線１５０に向かって水平方向（枕木方向：矢印Ｙ２方向）に傾斜している。同様に、流路４１ｂの側面４１ｄは、外側面３２ｂに沿って放熱フィン３２のＸ２側の端部３２ｄからＸ１側の端部３２ｃまで直線的に延びた後、Ｘ１側の端部３２ｃにおいて、中心線１５０に向かって水平方向（枕木方向：矢印Ｙ１方向）に傾斜している。そして、側面４１ｃのＸ２側の端部と側面４１ｄのＸ１側の端部とが、空間Ｓにおいて継ぎ目なく接続されている。また、流路４１ａおよび流路４１ｂは、Ｘ軸方向（水平方向）に延びる底面４１ｅおよび４１ｆをそれぞれ有する。底面４１ｅおよび４１ｆは、空間Ｓにおいては側面４１ｃおよび４１ｄの傾斜形状に合わせてＹ軸方向（枕木方向）の幅Ｗ２が徐々に変化している。この場合、底面４１ｅおよび４１ｆは、互いに近づく方向に幅Ｗ２が減少している。また、空間ＳのＸ軸方向の長さＤ１（放熱フィン３１の端部３１ｃから放熱フィン３２の端部３２ｃまでの離間間隔）は、流路４１ａおよび４２ａの幅Ｗ１よりも大きい（Ｄ１＞Ｗ１）。なお、空間Ｓは、特許請求の範囲の「第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域」の一例である。また、端部３１ｃおよび３２ｃは、特許請求の範囲の「走行方向の端部」の一例である。

なお、ダクト部４２もダクト部４１と同様に構成されている。すなわち、ダクト部４２は、放熱フィン３１の外側面３１ｂに沿って設けられるとともに、放熱フィン３２の外側面３２ｂに沿って設けられている。また、ダクト部４２は、流路４２ａおよび４２ｂと、側面４２ｃおよび４２ｄと、底面４２ｅおよび４２ｆとを有する。そして、ダクト部４２は、放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓにおいて互いに接続されて一体化されている。これにより、導風ダクト４０は、全体として、放熱フィン３１から放熱フィン３２に亘って冷却部３０に一体的に設けられている。

これにより、第１実施形態では、導風ダクト４０が設けられることによって、鉄道車両１０（図１参照）が矢印Ｘ１方向に走行している際に、放熱フィン３１の側方となるダクト部４１および４２から空気（走行風）を取り込むとともに取り込んだ空気が放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓに導かれる。そして、空間Ｓに導かれた空気が、放熱フィン３２の走行方向の端部３２ｃに導かれるように構成されている。導風ダクト４０は、全体として、放熱フィン３１のＸ１側かつＹ１側およびＹ２側の両側方から空気（走行風）を取り込むとともに取り込んだ空気をダクト部４１および４２（流路４１ａおよび４２ａ）を介して空間Ｓ内の中央部側に導いた状態で、この空間Ｓ内の中央部側に導いた空気を放熱フィン３２の走行方向の端部３２ｃに導入する役割を有している。

また、ダクト部４１の側面４１ｃ（４１ｄ）は、空間Ｓへの入口近傍において中央部側（中心線１５０寄り）に曲がるとともに、ダクト部４２の側面４２ｃ（４２ｄ）は、空間Ｓへの入口近傍において中央部側（中心線１５０寄り）に曲がっている。これにより、鉄道車両１０（図１参照）が矢印Ｘ１方向に走行している際に、放熱フィン３１のＸ１側かつＹ１側およびＹ２側の両側方から取り込まれた空気を流路４１ａおよび４２ａを介して空間Ｓ内の中央部側（中心線１５０の近傍の領域）に導くとともに、放熱フィン３２の端部３２ｃに確実に導入するように構成されている。

また、導風ダクト４０は、空間Ｓに放熱フィン３１を冷却した空気を排出するとともに、放熱フィン３１の側方から取り込まれた空気を空間Ｓを介して放熱フィン３２の走行方向の端部３２ｃに導くように構成されている。より具体的には、導風ダクト４０には、空間Ｓにおいて外部（線路１の側）に開口する開口部４５が形成されている。そして、導風ダクト４０は、放熱フィン３１を冷却した空気を開口部４５を介して外部（線路１の側）に排出するとともに、放熱フィン３１の風上側の両側方（流路４１ａおよび４２ａ）から取り込まれた空気を空間Ｓを介して放熱フィン３２の走行方向の端部３２ｃに導くように構成されている。

また、第１実施形態では、図４および図５に示すように、ダクト部４１は、放熱フィン３１および３２の各々の下面領域３１ｅ（３２ｅ）を鉄道車両１０の下方（線路１の側）に向けて露出させた状態で、放熱フィン３１および３２の走行方向（Ｘ軸方向）に沿った外側面３１ａ（３２ａ）に沿って延びている。同様に、ダクト部４２は、放熱フィン３１および３２の各々の下面領域３１ｅ（３２ｅ）を鉄道車両１０の下方（線路１の側）に向けて露出させた状態で、放熱フィン３１および３２の外側面３１ｂ（３２ｂ）に沿って延びている。

これにより、鉄道車両１０が矢印Ｘ１方向に走行している場合には、放熱フィン３１の側方から導風ダクト４０（流路４１ａおよび４２ａ）を用いて取り込まれた空気（走行風）が空間Ｓを介して放熱フィン３２の走行方向の端部３２ｃに直接的かつ確実に（十分に）供給されるように構成されている。また、この際、放熱フィン３１により暖められた空気は、開口部４５を介して下方（線路１の側）に排出される。したがって、放熱フィン３１に供給される走行風（新鮮外気）と同じ温度条件の空気（新鮮外気）を端部３２ｃから放熱フィン３２の全体に亘って供給することができるので、下流側の放熱フィン３２の放熱性能を上流側（風上側）の放熱フィン３１の放熱性能と同等レベルに維持することが可能に構成されている。

また、第１実施形態では、図５に示すように、導風ダクト４０は、空間Ｓにおける走行方向（Ｘ軸方向）と直交する枕木方向（Ｙ軸方向）に沿った中心線１６０（一点鎖線）に対して走行方向に対称な形状を有している。したがって、上記の説明では、鉄道車両１０（図１参照）が矢印Ｘ１方向に走行している場合の導風ダクト４０内の空気の流れを説明しているが、鉄道車両１０が矢印Ｘ２方向に走行している場合には、走行風は、導風ダクト４０における冷却部３２（放熱フィン３２）の側から取り込まれて、風下側の冷却部３１（放熱フィン３１）の放熱性能の低下の抑制にも同様に寄与するように構成されている。第１実施形態による電力変換装置１００は、上記のように構成されている。

（第１実施形態の効果）
第１実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第１実施形態では、上記のように、鉄道車両１０の走行時に、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓに導いて放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３２ｃ（３１ｃ）に導くように構成された導風ダクト４０を備える。これにより、鉄道車両１０が放熱フィン３１を先頭側（風上側）として走行している場合に、放熱フィン３１の側方から導風ダクト４０を用いて取り込まれた走行風を放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓを介して放熱フィン３２の走行方向の端部３２ｃに直接的かつ確実に供給することができる。すなわち、導風ダクト４０を用いて取り込まれた空気（走行風）を下流側の放熱フィン３２に確実に（十分に）に供給することができるので、下流側の放熱フィン３２の放熱性能の低下を抑制して上流側（風上側）の放熱フィン３１の放熱性能と同等レベルに維持することができる。この結果、放熱フィン３１および３２の放熱性能を最大限に得ることができるので、鉄道車両１０が有する冷却部３０の全体的な冷却性能（放熱性能）を向上させることができる。

また、第１実施形態では、導風ダクト４０を放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓに跨って設ける。これにより、鉄道車両１０の走行方向に関係なく、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の側方から取り込まれた空気を空間Ｓに確実に導いて放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３１ｃ（３２ｃ）に確実に供給することができる。

また、第１実施形態では、導風ダクト４０を構成するダクト部４１を放熱フィン３１および３２の枕木方向における外側面３１ａおよび３２ａに設けるとともに、ダクト部４２を放熱フィン３１および３２の枕木方向における外側面３１ｂおよび３２ｂに設ける。そして、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を導風ダクト４０を介して空間Ｓ内の中央部側に導いた状態で、この空気を放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３１ｃ（３２ｃ）に導入するように導風ダクト４０を構成する。これにより、放熱フィン３１（放熱フィン３２）のＹ１側のダクト部４１およびＹ２側のダクト部４２を有効に利用して取り込まれた空気（走行風）を空間Ｓに確実に集めるとともに、集められた熱交換前の空気を放熱フィン３２（放熱フィン３１）の走行方向の端部３２ｃ（３１ｃ）に効率よく供給することができる。また、放熱フィン３１（または放熱フィン３２）の両側方から空気を取り込むことができるので、放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の端部３２ｃ（３１ｃ）への空気の供給量を均一化（安定化）させることができる。これにより、放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の放熱性能を安定的に得ることができる。

また、第１実施形態では、導風ダクト４０の側面４１ｃ（４１ｄ）を空間Ｓ内の中央部側（中心線１５０寄り）に曲げることにより、空気を空間Ｓ内の中央部側に導くとともに放熱フィン３１または３２のいずれかの走行方向の端部３１ｃ（３２ｃ）に導入するように導風ダクト４０を構成する。これにより、放熱フィン３１（放熱フィン３２）のＹ１側のダクト部４１およびＹ２側のダクト部４２をより有効に利用して取り込まれた空気（走行風）を、導風ダクト４０の中央部側に曲がる側面４１ｃ（４１ｄ）の部分に沿わせて放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓに確実に集めることができる。

また、第１実施形態では、放熱フィン３１および３２を鉄道車両１０の床下空間１１ａに設置し、放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓに放熱フィン３１または３２のいずれか一方を冷却した空気を排出するとともに、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の側方から取り込まれた空気を空間Ｓを介して放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３１ｃ（３２ｃ）に導くように導風ダクト４０を構成する。これにより、放熱フィン３１（または放熱フィン３２）で熱交換されて暖められた高温空気を放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓに排出するとともに、放熱フィン３１（または放熱フィン３２）で熱交換されていない新鮮外気（低温空気）をこの空間Ｓに導入して放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の端部３２ｃ（または端部３１ｃ）に確実に供給することができる。このように、導風ダクト４０を用いることによって、空間Ｓにおいて放熱済みの高温空気と新鮮外気とを入れ替えて、下流側の放熱フィン３２（または放熱フィン３１）に直接的に供給することができるので、上流側の放熱フィン３１（または放熱フィン３２）の放熱性能と、下流側の放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の放熱性能とを最大限に得つつ互いに同等レベルに維持することができる。

また、第１実施形態では、導風ダクト４０に空間Ｓにおいて外部に開口する開口部４５を設け、開口部４５を介して放熱フィン３１または３２のいずれか一方を冷却した空気を外部に排出するとともに、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の側方から取り込まれた空気を空間Ｓを介して放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３１ｃ（３２ｃ）に導くように導風ダクト４０を構成する。これにより、開口部４５を介して放熱済みの高温空気を容易に外部（大気）に排出することができるとともに、外部に排出される高温空気と入れ替えるようにして、導風ダクト４０を介して取り込まれた新鮮外気（低温空気）を放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の端部３２ｃ（または端部３１ｃ）に容易に導くことができる。

また、第１実施形態では、放熱フィン３１および３２の各々の下面領域３１ｅ（３２ｅ）の全ての領域を鉄道車両１０の下方に向けて露出させた状態で、放熱フィン３１および３２の走行方向に沿った外側面３１ａ（３１ｂ、３２ａ、３２ｂ）に沿って延びるように導風ダクト４０を構成する。これにより、放熱フィン３１および３２の外部（外気）への露出面積を確保することができるので、鉄道車両１０の走行速度が減少して走行風が不足しがちな場合にも、放熱フィン３１および３２の放熱性能を維持することができる。

また、第１実施形態では、導風ダクト４０を放熱フィン３１から放熱フィン３２に亘って一体的に設ける。これにより、放熱フィン３１および３２に取り付けられる導風ダクト４０が一体構造部品となる分、電力変換装置１００の部品点数が増加するのを抑制することができる。また、電力変換装置１００まわりの構造を簡素化させることができるので、保守（メンテナンス）を容易に行うことができる。

また、第１実施形態では、放熱フィン３１および３２は、鉄道車両１０の下方（線路１の側）に向かって延びており、放熱フィン３１および３２の各々の外側面３１ａ（３２ａ）において走行方向に延びるように導風ダクト４０を構成する。これにより、鉄道車両１０の走行とともに鉄道車両１０下部の線路１付近から取り込まれる走行風を効率よく利用して、冷却部３０（放熱フィン３１および３２）の全体的な放熱性能が低下するのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、空間Ｓにおける走行方向と直交する枕木方向に沿った中心線１６０に対して走行方向に対称な形状を有するように導風ダクト４０を構成する。これにより、鉄道車両１０が放熱フィン３１側（Ｘ１側）かまたは放熱フィン３２側（Ｘ２側）のいずれの側を進行方向として走行する場合であっても、放熱フィン３１および３２の放熱量のばらつきを同様に抑制することができる。すなわち、鉄道車両１０の走行方向に関係なく、第１実施形態の効果を十分に得ることができる。

［第２実施形態］
図１、図６および図７を参照して、第２実施形態について説明する。この第２実施形態では、空間Ｓにおける導風ダクト２４０の底面形状を上記第１実施形態と異ならせた例について説明する。なお、図中において、上記第１実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

本発明の第２実施形態による電力変換装置２００（図１参照）では、図６に示すように、冷却部２３０を備える。そして、冷却部２３０の一組となった放熱フィン３１および放熱フィン３２に対して導風ダクト２４０が設置されている。

ここで、第２実施形態では、図６および図７に示すように、導風ダクト２４０は、放熱フィン３１または３２の風上側の両側方から空気を取り込むとともに、取り込んだ空気を空間Ｓ近傍で斜め上方向（矢印Ｚ１方向）に曲げた状態で空間Ｓ内の中央部側に導くように構成されている。具体的には、図６に示すように、導風ダクト２４０を構成するＹ１側のダクト部２４１は、空間Ｓに対応した位置の底面２４１ｅが斜め上方向に曲げられて延びている。また、中心線１６０に対して対称な形状を有する底面２４１ｆも空間Ｓに対応した位置で斜め上方向に曲げられて延びている。同様に、図７に示すように、Ｙ２側のダクト部２４２は、空間Ｓに対応した位置の底面２４２ｅおよび２４２ｆが中心線１６０に対して対称な形状を有した状態で斜め上方向にそれぞれ曲げられて延びている。この場合、底面２４２ｅおよび２４２ｆ（底面２４１ｅおよび２４１ｆ（図６参照））は、互いに近づく方向にＺ軸方向の位置が徐々に上昇するように形成されている。

これにより、図６に示すように、導風ダクト２４０は、空間Ｓにおいて導風ダクト２４０の底面２４１ｅおよび２４１ｆ（底面２４２ｅおよび２４２ｆ）が斜め上方向に曲がることにより、空気を空間Ｓの入口近傍で斜め上方向（矢印Ｚ１方向）に曲げた状態で空間Ｓ内の中央部側に導くように構成されている。したがって、鉄道車両１０（図１参照）が矢印Ｘ１方向に走行した場合、空間Ｓにおいて、放熱フィン３１で熱交換されていない新鮮外気（低温空気）が、放熱フィン３１で熱交換されて暖められた高温空気よりも上層部分を通過させながら空間Ｓ内の中央部側に導くことが可能に構成されている。そして、放熱フィン３１で熱交換された（放熱済みの）高温空気は、上層部分を通過する低温空気流の重みによって下方（矢印Ｚ２方向）へと押し下げられて、空間Ｓに設けられた開口部４５を介して外部（線路１の側）に排出されるようになる。この結果、空間Ｓには放熱フィン３１で熱交換されていない新鮮外気（低温空気）が効率よく集められて放熱フィン３２の端部３２ｃに確実に供給されるように構成されている。

なお、鉄道車両１０が矢印Ｘ２方向に走行している場合には、走行風が、導風ダクト２４０における放熱フィン３２の側（Ｘ２側）から取り込まれて、風下側の放熱フィン３１の放熱性能の低下の抑制にも同様に寄与するように構成されている。なお、第２実施形態による電力変換装置２００のその他の構成は、上記第１実施形態と同様である。

（第２実施形態の効果）
第２実施形態では、上記のように、放熱フィン３１または３２の風上側の両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を空間Ｓ近傍で上方向に曲げた状態で空間Ｓ内の中央部側に導くように導風ダクト２４０を構成する。これにより、空間Ｓにおいて、放熱フィン３１（または放熱フィン３２）で熱交換されていない新鮮外気（低温空気）を、放熱フィン３１（または放熱フィン３２）で熱交換されて暖められた高温空気よりも上層を通過させた状態で空間Ｓ内の中央部側（中心線１５０の近傍の領域）に導くことができる。したがって、相対的に密度の大きい低温空気（新鮮外気）の重みによって高温空気が放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の端部３２ｃ（または端部３１ｃ）に顕著に導かれるのを抑制しつつ、この新鮮外気（低温空気）を放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の端部３２ｃ（または端部３１ｃ）に確実に供給することができる。

また、第２実施形態では、空間Ｓにおいて底面２４１ｅおよび２４１ｆ（底面２４２ｅおよび２４２ｆ）を上方に曲けるように形成することにより、空気を空間Ｓ近傍で上方向に曲げた状態で空間Ｓ内の中央部側に導くように導風ダクト２４０を構成する。これにより、放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓにおいて、高温空気よりも上層を通過させて空間Ｓ内の中央部側（中心線１５０の近傍の領域）に導く低温空気（新鮮外気）の流れを容易に形成することができる。なお、第２実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［第３実施形態］
図１、図８および図９を参照して、第３実施形態について説明する。この第３実施形態では、放熱フィン３１および３２の下面領域３１ｅ（３２ｅ）を覆うように導風ダクト３４０を構成した例について説明する。なお、図中において、上記第２実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

本発明の第３実施形態による電力変換装置３００（図１参照）は、図８に示すように、冷却部３３０を備える。そして、冷却部３３０の一組となった放熱フィン３１および３２に対して導風ダクト３４０が設置されている。

ここで、第３実施形態では、導風ダクト３４０は、図９に示すように、ダクト部３４１および３４２と、これらを接続する平板状の接続部３４３および３４４とによって構成されている。すなわち、導風ダクト３４０における接続部３４３は、放熱フィン３１の走行方向に沿って延びる複数本の下端部３１ｆを下方から覆い隠すとともに下端部３１ｆに沿って延びている。また、接続部３４４は、放熱フィン３２の走行方向に沿って延びる複数本の下端部３２ｆを下方から覆い隠すとともに下端部３２ｆに沿って延びている。なお、接続部３４３および３４４は、下面領域３１ｅ（３２ｅ）の全てを覆っているわけではなく、放熱フィン３１の端部３１ｃ付近の下端部３１ｆの部分および放熱フィン３２の端部３２ｃ付近の下端部３２ｆの部分を下方（線路１の側）に露出させた状態で、残りの領域を覆っている。また、導風ダクト３４０は、鉄道車両１０（図１参照）の走行時に空気が取り込まれる側の放熱フィン３１および３２の各々の端部３１ｄ（３２ｄ）よりも風上側に突出する先端部３４５および３４６を有している。

また、第３実施形態では、空間Ｓに対応した位置のダクト部３４１および３４２の部分に風向板４６が設けられている。この場合、導風ダクト３４０には、合計４個の風向板４６が設けられている。各々の風向板４６は、その外側に所定の間隔を隔てて並進する側面４１ｃ（４１ｄ、４２ｃ、４２ｄ）の曲がり形状に沿うようにして中心線１５０に向かって曲げられている。これにより、鉄道車両１０（図１参照）が矢印Ｘ１方向に走行している際に、放熱フィン３１の両側方から流路４１ａおよび４２ａを用いて空気（走行風）を取り込むとともに取り込んだ空気を空間Ｓにより確実に導くことが可能に構成されている。なお、図８および図９では、放熱フィン３１内および導風ダクト３４０を流通する空気の流れの図示を省略しているが、これらは、上記第２実施形態（図６および図７参照）における空気の流れと略同様である。なお、第３実施形態による電力変換装置３００のその他の構成は、上記第２実施形態と同様である。

（第３実施形態の効果）
第３実施形態では、上記のように、放熱フィン３１および３２の各々の走行方向に沿って延びる下端部３１ｆ（３２ｆ）を下方から覆うとともに下端部３１ｆ（３２ｆ）に沿って延びる接続部３４３および３４４を設けて導風ダクト３４０を構成する。これにより、放熱フィン３１および３２の下端部３１ｆ（３２ｆ）を導風ダクト３４０の接続部３４３および３４４により覆って放熱フィン３１および３２の内部（隣接するフィン間の溝の部分）にも走行風の通風路を容易に確保することができるので、導風ダクト３４０が放熱フィン３１および３２を覆わずに放熱フィン３１および３２が外部に露出（開放）されている場合と比較して、放熱フィン３１および３２に対して鉄道車両１０の走行方向に沿って流通される空気の流れを確実に形成することができる。これにより、導風ダクト３４０（ダクト部３４１および３４２）を介して供給される新鮮外気（低温空気）を有効に利用して放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の放熱性能を確実に維持することができる。

また、第３実施形態では、鉄道車両１０の走行時に空気が取り込まれる側の放熱フィン３１および３２の各々の端部３１ｄ（３２ｄ）よりも風上側に突出する先端部３４５および３４６を導風ダクト３４０を設ける。これにより、導風ダクト３４０の先端部３４５および３４６が放熱フィン３１および３２の各々の端部３１ｄ（３２ｄ）よりも風上側に延長される分、走行風（新鮮外気）をより確実に導風ダクト３４０（ダクト部３４１および３４２）に取り込むことができる。なお、第３実施形態のその他の効果は、上記第１実施形態と同様である。

［第４実施形態］
図１、図８、図１０を参照して、第４実施形態について説明する。この第４実施形態では、導風ダクト４４０の横幅（枕木方向）を上記第３実施形態における導風ダクト３４０（図８参照）よりも広く（大きく）構成した例について説明する。なお、図中において、上記第３実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

本発明の第４実施形態による電力変換装置４００（図１参照）は、図１０に示すように、冷却部４３０を備える。そして、冷却部４３０には、一組となった放熱フィン３１および３２に対して導風ダクト４４０が設置されている。

ここで、第４実施形態では、ダクト部４４１および４４２の枕木方向（Ｙ軸方向）の各々の幅Ｗ３が、上記第３実施形態におけるダクト部３４１および３４２の枕木方向の幅Ｗ１（図８参照）よりも大きく形成されている（Ｗ３＞Ｗ１）。すなわち、ダクト部４４１は、流路４１ａおよび４１ｂ（図８参照）の幅Ｗ１よりも横幅（幅Ｗ３）が大きい流路４４１ａおよび４４１ｂを有するとともに、ダクト部４４２は、流路４２ａおよび４２ｂ（図８参照）の幅Ｗ１よりも横幅（幅Ｗ３）が大きい流路４４２ａおよび４４２ｂを有している。また、開口部４５の開口面積は、上記第３実施形態における導風ダクト３４０と等しい。これにより、流路４４１ａおよび４４１ｂの各々の側面４４１ｃおよび４４１ｄは、空間Ｓの入口付近から中央線１５０に向かってより大きな傾斜角度で傾斜するとともに、流路４４２ａおよび４４２ｂの各々の側面４４２ｃおよび４４２ｄは、空間Ｓの入口付近から中央線１５０に向かってより大きな傾斜角度で傾斜している。したがって、底面４４１ｅおよび４４１ｆ（底面４４２ｅおよび４４２ｆ）は、空間Ｓの入口付近からその幅をより大きく減少させて中心線１６０に到達するように構成されている。なお、導風ダクト４４０には、上記第３実施形態において設けた風向板４６（４箇所）は設けられていない。そのかわり、導風ダクト４４０は、放熱フィン３１および３２の各々の端部３１ｄ（３２ｄ）よりも風上側に突出する先端部３４５および３４６を有している。

これにより、導風ダクト４４０では、放熱フィン３１または３２の風上側の両側方（流路４４１ａおよび４４２ａ、または、流路４４１ｂおよび４４２ｂ）から取り込まれる空気（走行風）の量を増加させることが可能に構成されている。なお、図１０では、放熱フィン３１内および導風ダクト４４０を流通する空気の流れの図示を省略しているが、これらは、上記第２実施形態（図６および図７参照）における空気の流れと略同様である。なお、第４実施形態による電力変換装置４００のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

（第４実施形態の効果）
第４実施形態では、上記のように、ダクト部４４１および４４２の幅Ｗ３を上記第３実施形態におけるダクト部３４１および３４２の幅Ｗ１よりも大きく形成する。これにより、走行速度が比較的低速で運行されるような鉄道車両１０において走行時の走行風が不足しがちな場合にも、空間Ｓに導入される空気量をより多く確保することができるので、放熱フィン３１および３２の放熱性能を維持することができる。なお、第４実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。

［第５実施形態］
図１、図９、図１１および図１２を参照して、第５実施形態について説明する。この第５実施形態では、導風ダクト５４０のＸ軸方向の長さＬ２を上記第３実施形態における導風ダクト３４０（図９参照）よりも短く構成した例について説明する。なお、図中において、上記第３実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

本発明の第５実施形態による電力変換装置５００（図１参照）は、図１１および図１２に示すように、冷却部５３０を備える。そして、冷却部５３０には、一組となった放熱フィン３１および３２に対して導風ダクト５４０が設置されている。

ここで、第５実施形態では、導風ダクト５４０を構成するダクト部５４１および５４２のＸ軸方向の長さＬ２が、上記第３実施形態におけるダクト部３４１および３４２（図９参照）の長さＬ１（図９参照）よりも小さく構成されている（Ｌ２＜Ｌ１）。すなわち、流路５４１ａおよび５４１ｂ（５４２ａおよび５４２ｂ）の長さは、上記第３実施形態における流路４１ａおよび４１ｂ（４２ａおよび４２ｂ）の長さよりも小さい。そして、放熱フィン３１の風上側に相当する端部３１ｄが、ダクト部５４１とダクト部５４２とを接続する接続部５４３よりも風上側（進行方向側）に露出するとともに、放熱フィン３２の風上側に相当する端部３２ｄが、ダクト部５４１とダクト部５４２とを接続する接続部５４４よりも風上側（進行方向側）に露出するように構成されている。

また、図１１に示すように、放熱フィン３１の下面領域３１ｅを部分的に覆う接続部５４３は、風上側（Ｘ１側）から風下側（Ｘ２側）に向かって緩やかな上り勾配を有する底面５４３ａを有している。反対に、放熱フィン３２の下面領域３２ｅを部分的に覆う接続部５４４は、風上側（Ｘ２側）から風下側（Ｘ１側）に向かって緩やかな上り勾配を有する底面５４４ａを有している。なお、接続部５４３と接続部５４４との間には、開口部４５が形成されている。なお、接続部５４３および５４４は、下面領域３１ｅ（３２ｅ）の全てを覆っているわけではなく、放熱フィン３１の端部３１ｃ付近の下端部３１ｆの部分および放熱フィン３２の端部３２ｃ付近の下端部３２ｆの部分を下方（線路１の側）に露出させた状態で、残りの領域を覆っている。

これにより、鉄道車両１０が矢印Ｘ１方向に走行している際には、斜め下方からの走行風（冷たい空気）を放熱フィン３１の下面領域３１ｅ（３２ｅ）に供給しやすくするとともに、この走行風（冷たい空気）を放熱フィン３１の風上側の両側方となるダクト部５４１（流路４１ａ）およびダクト部５４２（流路４２ａ）からも取り込みやすくするように構成されている。なお、第５実施形態による電力変換装置５００のその他の構成は、上記第３実施形態と同様である。

（第５実施形態の効果）
第５実施形態では、上記のように、導風ダクト５４０を構成するダクト部５４１および５４２のＸ軸方向の長さＬ２を上記第３実施形態におけるダクト部３４１および３４２（図９参照）の長さＬ１（図９参照）よりも小さく構成する。これにより、鉄道車両１０の走行時に、斜め下方からの冷たい走行風を放熱フィン３１（３２）の下面領域３１ｅ（３２ｅ）に供給しやすくするとともに、この走行風を放熱フィン３１（３２）の風上側の両側方となるダクト部５４１（流路４１ａ）およびダクト部５４２（流路４２ａ）からより容易に取り込みやすくすることができる。すなわち、放熱フィン３１（３２）の下面領域３１ｅ（３２ｅ）を部分的に線路１側に露出しつつ、接続部５４３（５４４）で覆われた下面領域３１ｅ（３２ｅ）に走行風の流路を確保して、風上側の放熱フィン３１（または放熱フィン３２）の放熱性能を向上させることができる。その上で、風下側の放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の放熱性能の低下も効率よく抑制することができる。なお、第５実施形態のその他の効果は、上記第３実施形態と同様である。

［第６実施形態］
図１、図３および図１３を参照して、第６実施形態について説明する。この第６実施形態では、導風ダクト６４０に開口部４５（図３参照）を設けない例について説明する。なお、図中において、上記第４実施形態と同様の構成の部分には、同一の符号を付している。

本発明の第６実施形態による電力変換装置６００（図１参照）は、図１３に示すように、冷却部６３０を備える。そして、冷却部６３０には、一組となった放熱フィン３１および３２に対して導風ダクト６４０が設置されている。

ここで、第６実施形態では、導風ダクト６４０は、放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓを取り囲むように構成されている。すなわち、導風ダクト６４０は、ダクト部６４１とダクト部６４２と、これらを接続する平板状の接続部６４３とによって構成されている。また、接続部６４３は、放熱フィン３１および３２の各々の走行方向に沿って延びる下端部３１ｆ（３２ｆ）を下方から完全に覆い隠すとともに下端部３１ｆ（３２ｆ）に沿って延びている。そして、接続部６４３は、放熱フィン３１および３２のみならず空間Ｓをも下方から覆っている。すなわち、導風ダクト６４０には、上記第１実施形態のような開口部４５が設けられていない。

これにより、第６実施形態では、導風ダクト６４０は、放熱フィン３１または３２のいずれか一方を冷却した空気と、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の側方から取り込まれるとともに領域に導かれた空気とを混合して、放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３２ｃ（３１ｃ）に導くように構成されている。すなわち、導風ダクト６４０により取り囲まれた放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓにおいて、放熱フィン３１（または放熱フィン３２）で熱交換された高温空気と放熱フィン３１（または放熱フィン３２）で熱交換されていない低温空気とが合算された流量を有する空気を、放熱フィン３２（または放熱フィン３１）に直接的に供給するように構成されている。なお、図１３では、放熱フィン３１内および導風ダクト６４０を流通する空気の流れの図示を省略しているが、これらは、下面が接続部６４３で覆われた空間Ｓにて合流して放熱フィン３２の端部３２ｃに供給されるようになる。

また、放熱フィン３１の端部３１ｃのＹ−Ｚ平面に沿った断面積と、放熱フィン３２の端部３２ｃのＹ−Ｚ平面に沿った断面積とは等しい。したがって、空間Ｓにて合流して風量が増加した空気が、端部３１ｃと同じ断面積を有する端部３２ｃから放熱フィン３２内に流通されるので、その分、流速が増加される。なお、第６実施形態による電力変換装置６００のその他の構成は、上記第４実施形態と同様である。

（第６実施形態の効果）
第６実施形態では、上記のように、放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓを取り囲む接続部６４３を導風ダクト６４０に設ける。そして、放熱フィン３１または３２のいずれか一方を冷却した空気と、放熱フィン３１または３２のいずれか一方の側方から取り込まれるとともに領域Ｓに導かれた空気とを混合して、放熱フィン３１または３２のいずれか他方の走行方向の端部３２ｃ（３１ｃ）に導くように導風ダクト６４０を構成する。これにより、導風ダクト６４０により取り囲まれた放熱フィン３１と放熱フィン３２との間の空間Ｓにおいて、放熱フィン３１（放熱フィン３２）で熱交換された高温空気と放熱フィン３１（放熱フィン３２）で熱交換されていない低温空気（新鮮外気）とが合算された流量を有する空気を、放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の端部３２ｃ（または端部３１ｃ）直接的に供給することができる。これにより、導風ダクト６４０を用いて取り込まれた空気（走行風）のみならず上流側の放熱フィン３１（または放熱フィン３２）を通過した空気をも下流側の放熱フィン３２（または放熱フィン３１）に供給することができるので、新鮮外気の温度よりも若干温度上昇した混合空気であっても、放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の放熱性能が極度に低下するのが抑制されて放熱性能を維持することができる。

また、第６実施形態では、領域Ｓにおける放熱フィン３１の端部３１ｃのＹ−Ｚ平面に沿った断面積と、放熱フィン３２の端部３２ｃのＹ−Ｚ平面に沿った断面積とを等しく構成する。これにより、空間Ｓにて合流して風量が増加した空気の流速を増加させた状態で放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の内部を通過させることができるので、新鮮外気の温度よりも若干温度上昇した混合空気であっても、放熱フィン３２（または放熱フィン３１）の放熱性能が極度に低下するのを容易に抑制することができる。なお、第６実施形態のその他の効果は、上記第４実施形態と同様である。

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１〜第６実施形態では、車体１１の床下空間１１ａに設置された電力変換装置１００〜６００に対して本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。たとえば、車体１１の屋根上に設置された「電力変換装置本体」の冷却に対して、本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、半導体装置２０の下面から鉛直下方（線路１の側）に延びる放熱フィン３１および３２に対して枕木方向（Ｙ軸方向）の両側において水平方向（走行方向）に延びる導風ダクト４０〜６４０を設けたが、本発明はこれに限られない。たとえば、半導体装置２０の側面から枕木方向に延びるように配置された冷却部（放熱フィン）に対して、この放熱フィンの上下方向（Ｚ軸方向）の両側（上面および下面）において水平方向（走行方向）に延びるように本発明の「導風ダクト」を設けてもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、架線２からの電力を利用して走行する架空電車線方式の鉄道車両１０の電力変換装置１００〜６００に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、走行用のレールとは別に並行して第三の給電用レール（第三軌条）が敷設され、この第三軌条に対して車体１１側に設けられた集電靴（コレクターシュー）が擦って集電する第三軌条方式の鉄道車両１０の電力変換装置の冷却に対して、本発明を適用してもよい。

また、上記第１〜第６実施形態では、架線２からの電力を利用して走行する架空電車線方式の鉄道車両１０の電力変換装置１００〜６００に本発明を適用したが、本発明はこれに限られない。すなわち、ディーゼル機関を直接的な駆動源とする気動車に搭載された機器の冷却や、ディーゼル機関の発電によって誘導電動機１４を回転させる電気式気動車などの鉄道車両１０の電力変換装置の冷却に対して、本発明を適用してもよい。

１０ 鉄道車両
１１ａ 床下空間
２０ 半導体装置（電力変換装置本体）
３０ 冷却部
３１ 放熱フィン（第１放熱フィン）
３１ａ、３１ｂ、３２ａ、３２ｂ 外側面（側端部）
３１ｃ、３２ｃ 端部（走行方向の端部）
３１ｄ、３２ｄ 端部
３１ｅ、３２ｅ 下面領域
３１ｆ、３２ｆ 下端部
３２ 放熱フィン（第２放熱フィン）
４０、２４０、３４０、４４０、５４０、６４０ 導風ダクト
４１、４２、２４１、２４２、３４１、３４２、４４１、４４２、５４１、５４２ ダクト部
４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂ、５４１ａ、５４１ｂ、５４２ａ、５４２ｂ 流路
４１ｃ、４１ｄ、４２ｃ、４２ｄ、４４１ｃ、４４１ｄ、４４２ｃ、４４２ｄ 側面
４１ｅ、４１ｆ、４２ｅ、４２ｆ、２４１ｅ、２４１ｆ、２４２ｅ、２４２ｆ、４４１ｅ、４４１ｆ、４４２ｅ、４４２ｆ 底面
４５ 開口部
４６ 風向板
１００、２００、３００、４００、５００、６００ 電力変換装置（鉄道車両用電力変換装置）
３４３、３４４、５４３、５４４、６４３ 接続部
３４５、３４６ 先端部
Ｓ 空間（第１放熱フィンと第２放熱フィンとの間の領域）
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３ 幅

Claims (15)

1. 鉄道車両の走行方向の一方側に前記走行方向に沿って延びるように配置され、前記鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第１放熱フィンと、
   前記走行方向の他方側でかつ前記第１放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて前記走行方向に沿って延びるように配置され、前記電力変換装置本体の熱を放熱する第２放熱フィンと、
   前記鉄道車両の走行時に、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の領域に導いて前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導くように構成された導風ダクトと、を備え、
   前記導風ダクトでは、前記第１放熱フィンの側方に沿って延びるとともに前記領域内の中央部側に向かって傾斜している第１側面と、前記第２放熱フィンの側方に沿って延びるとともに前記領域内の中央部側に向かって傾斜している第２側面とが、前記領域内で互いに接続されている、鉄道車両用電力変換装置。
2. 鉄道車両の走行方向の一方側に前記走行方向に沿って延びるように配置され、前記鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第１放熱フィンと、
   前記走行方向の他方側でかつ前記第１放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて前記走行方向に沿って延びるように配置され、前記電力変換装置本体の熱を放熱する第２放熱フィンと、
   前記鉄道車両の走行時に、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の領域に導いて前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導くように構成された導風ダクトと、を備え、
   前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの各々の前記走行方向と直交する枕木方向における両側端部に設けられており、
   前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を前記導風ダクトを介して前記領域内の中央部側に導いた状態で、空気を前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導入するように構成されており、
   前記導風ダクトは、前記両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を前記領域近傍で上方向に曲げた状態で前記領域内の中央部側に導くように構成されている、鉄道車両用電力変換装置。
3. 鉄道車両の走行方向の一方側に前記走行方向に沿って延びるように配置され、前記鉄道車両に搭載された電力変換装置本体の熱を放熱する第１放熱フィンと、
   前記走行方向の他方側でかつ前記第１放熱フィンに対して所定の間隔を隔てて前記走行方向に沿って延びるように配置され、前記電力変換装置本体の熱を放熱する第２放熱フィンと、
   前記鉄道車両の走行時に、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の領域に導いて前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導くように構成された導風ダクトと、を備え、
   前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンは、前記鉄道車両の床下空間に設置されており、
   前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の前記領域に前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気を排出するとともに、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれた空気を前記領域を介して前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導くように構成されており、
   前記導風ダクトは、前記領域において外部に開口する開口部を含み、
   前記導風ダクトは、前記開口部を介して前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気を外部に排出するとともに、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれた空気を前記領域を介して前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導くように構成されている、鉄道車両用電力変換装置。
4. 前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の前記領域に跨って設けられている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
5. 前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの各々の前記走行方向と直交する枕木方向における両側端部に設けられており、
   前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の両側方から空気を取り込むとともに取り込んだ空気を前記導風ダクトを介して前記領域内の中央部側に導いた状態で、空気を前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導入するように構成されている、請求項１または３に記載の鉄道車両用電力変換装置。
6. 前記導風ダクトは、前記導風ダクトの側面が前記領域内の中央部側に曲がることにより、空気を前記領域内の中央部側に導くとともに前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導入するように構成されている、請求項５に記載の鉄道車両用電力変換装置。
7. 前記導風ダクトは、前記領域において前記導風ダクトの底面が上方に曲がることにより、空気を前記領域近傍で上方向に曲げた状態で前記領域内の中央部側に導くように構成されている、請求項２に記載の鉄道車両用電力変換装置。
8. 前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンは、前記鉄道車両の床下空間に設置されており、
   前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の前記領域に前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気を排出するとともに、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれた空気を前記領域を介して前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導くように構成されている、請求項１または２に記載の鉄道車両用電力変換装置。
9. 前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの各々の下面の少なくとも一部を前記鉄道車両の下方に向けて露出させた状態で、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの前記走行方向に沿った側端部に沿って延びている、請求項３または８に記載の鉄道車両用電力変換装置。
10. 前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの各々の前記走行方向に沿って延びる下端部を下方から覆うとともに前記下端部に沿って延びている、請求項３または８に記載の鉄道車両用電力変換装置。
11. 前記導風ダクトは、前記鉄道車両の走行時に空気が取り込まれる側の前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの各々の端部よりも風上側に突出している、請求項３、８〜１０のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
12. 前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の前記領域を取り囲むように構成されており、
    前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方を冷却した空気と、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか一方の側方から取り込まれるとともに前記領域に導かれた空気とを混合して、前記第１放熱フィンまたは前記第２放熱フィンのいずれか他方の前記走行方向の端部に導くように構成されている、請求項８に記載の鉄道車両用電力変換装置。
13. 前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンから前記第２放熱フィンに亘って一体的に設けられている、請求項１〜１２のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
14. 前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンは、前記鉄道車両の下方に向かって延びており、
    前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンおよび前記第２放熱フィンの各々の前記枕木方向における両側端部において前記走行方向に沿って延びている、請求項５または６に記載の鉄道車両用電力変換装置。
15. 前記導風ダクトは、前記第１放熱フィンと前記第２放熱フィンとの間の前記領域における前記走行方向と直交する枕木方向に沿った中心線に対して前記走行方向に対称な形状を有している、請求項１〜１４のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。

Images