JP6733285B2 - 鉄道車両用電力変換装置 - Google Patents

Description

この発明は、鉄道車両用電力変換装置に関する。

従来、鉄道車両に取り付けられる鉄道車両用電力変換装置の筐体が知られている（たとえば、特許文献１参照）。

上記特許文献１には、鉄道車両の底部に配置されるとともに、電力変換装置本体が収納される電力変換装置用筐体であって、側端部に断面Ｌ字状の第１当接部を有する第１天板パネル部と、側端部に第１当接部と当接する断面Ｌ字状の第２当接部を有する第２天板パネル部と、を含む筐体本体を備える電力変換装置用筐体が開示されている。この電力変換装置用筐体の断面Ｌ字状の第１当接部および第２当接部は、筐体本体の天面から外側に突出するように、端面に沿って折り曲げられることにより形成されている。そして、この電力変換装置用筐体では、断面Ｌ字状の第１当接部と第２当接部とが当接された状態でへり溶接されることによって、第１天板パネル部と第２天板パネル部とが互いに接合されている。ここで、断面Ｌ字状の第１当接部と第２当接部とが溶接されたへり溶接部は、筐体本体の外側に突出するとともに、鉄道車両の進行方向と直交する方向に延びている。

なお、近年、電力変換装置本体の小型化および高集積化により、電力変換装置において、熱を筐体から効率的に放出することが特に要求されている。

特開２０１５−１０６９８５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載された電力変換装置用筐体（筐体）では、筐体本体の外側に突出するへり溶接部が、鉄道車両の進行方向と直交する方向に延びているため、へり溶接部が、鉄道車両の進行方向に沿って流れる走行風を阻害してしまうという不都合がある。このため、へり溶接部よりも進行方向の後方側の天面に、走行風が当たりにくくなるため、後方側の天面における放熱量が減少する。この結果、電力変換装置用筐体（筐体）の放熱量が減少するため、走行風により筐体の冷却を効率的に行うことが困難であ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、走行風により筐体の冷却を効率的に行う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。

上記目的を達成するために、この発明の第１の局面による鉄道車両用電力変換装置では、電力変換装置本体と、内部に電力変換装置本体が配置され、鉄道車両に取り付けられる筐体と、を備え、筐体は、外表面に一体的に形成され、鉄道車両の進行方向に沿って延びる凸状または凹状の放熱部を含み、電力変換装置本体の熱を放出する放熱フィンをさらに備え、凸状または凹状の放熱部は、放熱フィンとは別個に設けられており、凸状の放熱部の突出高さまたは凹状の放熱部の窪み深さは、放熱フィンの突出高さよりも小さい。
この発明の第２の局面による鉄道車両用電力変換装置では、電力変換装置本体と、内部に電力変換装置本体が配置され、鉄道車両に取り付けられる筐体と、を備え、筐体は、外表面に一体的に形成され、鉄道車両の進行方向に沿って延びる凸状または凹状の放熱部を含み、筐体は、筐体の上面部よりも上方に突出するように形成され、筐体を鉄道車両の底部に取り付けるための取付部をさらに含み、凸状または凹状の放熱部は、進行方向から見て、取付部に重ならない位置に形成されている。
この発明の第３の局面による鉄道車両用電力変換装置では、電力変換装置本体と、内部に電力変換装置本体が配置され、鉄道車両に取り付けられる筐体と、を備え、筐体は、筐体が曲げられるように加工されることにより外表面に一体的に形成され、鉄道車両の進行方向に沿って延びる凸状または凹状の放熱部を含む。なお、「進行方向に沿って延びる」には、凸状または凹状の放熱部が進行方向に平行に延びる場合に限られず、凸状または凹状の放熱部が進行方向に対して若干傾斜しつつ、進行方向に沿って延びる場合も含まれている。

この発明の第１の局面による鉄道車両用電力変換装置では、上記のように、筐体に、外表面に一体的に形成され、鉄道車両の進行方向に沿って延びる凸状または凹状の放熱部を設ける。これにより、鉄道車両の進行方向に直交する方向に放熱部を設けた場合と異なり、放熱部が、鉄道車両の進行方向に沿って流れる走行風を阻害するのを抑制することができるので、筐体における放熱量の減少を抑制することができる。さらに、凸状または凹状の放熱部を設けることにより、筐体の表面積を大きくすることができるので、筐体からの放熱量を増加させることができる。これらの結果、走行風により筐体の冷却を効率的に行うことができる。したがって、鉄道車両用電力変換装置の小型化が行われて熱が外部に放出されにくくなる場合、および、電力変換装置本体の高集積化が行われて熱が発生しやすくなる場合においても、電力変換装置本体の冷却を十分に行うことができるので、電力変換装置本体の小型化および高集積化を図ることができる。

また、上記第１〜第３の局面による鉄道車両用電力変換装置では、放熱部が、鉄道車両の進行方向に沿って流れる走行風を阻害するのを抑制することができるので、鉄道車両の走行の際の抵抗が大きくなるのを抑制することができる。

上記第２および第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、電力変換装置本体の熱を放出する放熱フィンをさらに備え、凸状または凹状の放熱部は、放熱フィンとは別個に設けられている。このように構成すれば、鉄道車両用電力変換装置に一般的に設けられる放熱フィンに加えて、凸状または凹状の放熱部からも電力変換装置本体の熱を放出することができるので、走行風による筐体（電力変換装置本体）の冷却をより効率的に行うことができる。

この場合、好ましくは、放熱フィンは、下方に突出するように形成されており、凸状の放熱部の突出高さまたは凹状の放熱部の窪み深さは、放熱フィンの突出高さよりも小さい。このように構成すれば、凸状の放熱部の突出高さが放熱フィンの突出高さよりも大きい場合と異なり、鉄道車両用電力変換装置を鉄道車両に取り付ける際の障害になるのを抑制することができる。また、凹状の放熱部の窪み深さが放熱フィンの突出高さよりも大きい場合と比べて、放熱部が設けられたことに起因して電力変換装置本体の配置空間が過度に小さくなるのを抑制することができる。

上記第１および第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、筐体は、鉄道車両の底部の下方に間隔を隔てて取り付けられており、凸状または凹状の放熱部は、鉄道車両の底部に対向する筐体の上面部の外表面に一体的に形成されている。このように構成すれば、筐体の上面部と鉄道車両の底部と間を流れる走行風を用いて、筐体の上面部の外表面に設けられた凸状または凹状の放熱部から、放熱をより効率的に行うことができるので、走行風による筐体の冷却をより効率的に行うことができる。

この場合、好ましくは、筐体は、筐体の上面部よりも上方に突出するように形成され、筐体を鉄道車両の底部に取り付けるための取付部をさらに含み、凸状または凹状の放熱部は、進行方向から見て、取付部に重ならない位置に形成されている。このように構成すれば、走行風の流れが阻害される取付部を避けて、凸状または凹状の放熱部を設けることができるので、凸状または凹状の放熱部において、確実に放熱を行うことができる。

上記第１〜第３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、凸状または凹状の放熱部は、進行方向における筐体の一方端部近傍から他方端部近傍まで、進行方向に沿って直線状に延びるように形成されている。このように構成すれば、走行風の流れを阻害するのを抑制した状態で、広範囲に凸状または凹状の放熱部を設けることができるので、筐体の放熱量をより増加させて、走行風による筐体の冷却をより一層効率的に行うことができる。

この場合、好ましくは、凸状または凹状の放熱部は、紐出し加工により形成されている紐出し加工部を有する。このように構成すれば、紐出し加工部により筐体の強度を向上させつつ、筐体の進行方向における一方端部近傍から他方端部近傍まで、進行方向に沿って直線状に延びる凸状または凹状の放熱部を、容易に形成することができる。

上記第１〜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、筐体は、鉄道車両の進行方向に沿って延びる端部において外側に折り曲げられている折り曲げ部を各々有する複数の板状部材を含み、折り曲げ部同士が互いに対向した状態で接合されていることによって、凸状の放熱部としての接合部が構成されている。このように構成すれば、折り曲げ部同士を対向させた状態で接合することにより、複数の板状部材を接合させつつ、凸状の放熱部としての接合部を設けることができるので、筐体が複数の板状部材から構成される場合において、凸状の放熱部を容易に形成することができる。

この場合、好ましくは、筐体は、電力変換装置本体の一部が各々配置される、複数の機器室に区分けされており、複数の板状部材は、一の機器室の一部を構成する第１の板状部材と、他の一の機器室の一部を構成する第２の板状部材とを有し、接合部は、第１の板状部材の折り曲げ部と、第２の板状部材の折り曲げ部とが互いに対向した状態で接合されることによって、形成されている。このように構成すれば、筐体において機器室を区分けしつつ、凸状の放熱部としての接合部を容易に形成することができる。
上記第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、筐体は、鉄道車両の底部の下方に間隔を隔てて取り付けられており、凸状または凹状の放熱部は、鉄道車両の底部に対向する筐体の上面部の外表面に一体的に形成されている。

本発明によれば、上記のように、走行風により筐体の冷却を効率的に行うことができる。

本発明の第１および第２実施形態による編成状態の高速鉄道車両を示した側面図である。 本発明の第１実施形態による高速鉄道車両を下方から見た斜視図である。 本発明の第１実施形態による高速鉄道車両を下方から見た拡大斜視図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の側面図である。 本発明の第１実施形態による電力変換装置の上面図である。 本発明の第２実施形態による高速鉄道車両を下方から見た斜視図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置の本体部の分解斜視図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置の側面図である。 本発明の第２実施形態による電力変換装置の上面図である。 本発明の第１実施形態の第１変形例による電力変換装置における凹状の紐出し加工部を示した断面図である。 本発明の第１実施形態の第２変形例による電力変換装置の側面図である。

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）
［高速鉄道車両の構成］
図１〜図３を参照して、本発明の第１実施形態による鉄道車両用電力変換装置１００（以下、電力変換装置１００と称する）が設置される高速鉄道車両１０の構成について説明する。

高速鉄道車両１０は、複数の車両が編成された状態で、たとえば、１８０ｋｍ／ｈ以上で走行する高速鉄道車両である。高速鉄道車両１０は、図１に示すように、交流電源としての架線１から供給される電力により走行するように構成されている。なお、本実施形態では、高速鉄道車両１０が進行方向（Ｘ方向）のうち、Ｘ１方向側からＸ２方向側に向かって走行する場合について説明する。また、高速鉄道車両１０は、特許請求の範囲の「鉄道車両」の一例である。

高速鉄道車両１０は、図１および図２に示すように、車体１１と、パンタグラフ１２と、電力変換装置１００と、誘導電動機および空調機器などの電気機器１３とを備えている。

図３に示すように、車体１１の底部１１ａには、電力変換装置１００を吊り下げた状態で取り付けるための、一対のレール１１ｂ（図４参照）が設けられている。この一対のレール１１ｂは、共に、枕木方向（Ｙ方向）に延びるように形成されている。また、一対のレール１１ｂは、進行方向（Ｘ方向）に所定の間隔を隔てて設けられている。パンタグラフ１２は、図１に示すように、架線１から電力を受け取る役割を有する。電力変換装置１００は、図示しない変圧器により変圧されたパンタグラフ１２からの交流電圧を、所望の３相交流電圧および周波数に変換して電気機器１３などに出力する役割を有する。

電力変換装置１００および電気機器１３は、図２および図３に示すように、高速鉄道車両１０の車体１１の底部１１ａの下方（Ｚ２方向）に所定の間隔（隙間Ｇ）を隔てて取り付けられている。なお、隙間Ｇの上下方向（Ｚ方向）の長さＬは、約６００ｍｍ以上約１０００ｍｍ以下である。これにより、高速鉄道車両１０の走行に伴なって、車体１１の底部１１ａに対向する電力変換装置１００の上側表面２１ａおよび電気機器１３の上面部１３ａと、車体１１の底部１１ａとの間の隙間Ｇを、走行風が流れるように構成されている。なお、上側表面２１ａは、特許請求の範囲の「外表面」の一例である。

［電力変換装置の構成］
次に、図３〜図５を参照して、本発明の第１実施形態による電力変換装置１００の構成について説明する。

電力変換装置１００は、図４および図５に示すように、３つの機器室２０ａ、２０ｂおよび２０ｃに区分けされた金属製の筐体２０と、筐体２０の内部に配置される電力変換装置本体３０と、筐体２０を車体１１の底部１１ａに取り付けるための複数（８個）の取付部４０とを含んでいる。機器室２０ａは、筐体２０の枕木方向（Ｙ方向）の中央に位置し、機器室２０ｂは、筐体２０の枕木方向の一方側（Ｙ１側）に位置し、機器室２０ｃは、筐体２０の枕木方向の他方側（Ｙ２側）に位置している。

電力変換装置本体３０は、機器室２０ａに配置される主回路部３１と、機器室２０ｂに配置される機器群３２と、機器室２０ｃに配置される機器群３３とを含んでいる。主回路部３１、機器群３２および３３は、通電されることにより発熱する。この結果、機器室２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ内の空気は、それぞれ、主回路部３１、機器群３２および３３の熱により暖められる。

主回路部３１は、コンバータおよびインバータなどを含む主回路３１ａと、上側（Ｚ１側）に主回路３１ａが設けられ、主回路３１ａを冷却する冷却部３１ｂとを有している。冷却部３１ｂの下側（Ｚ２側）には、下方（Ｚ２方向）に延びる複数の放熱フィン３１ｃが設けられている。この複数の放熱フィン３１ｃは、図３に示すように、枕木方向（Ｙ方向）から見て、進行方向（Ｘ方向）に長い長方形形状を有する板状部材である。また、複数の放熱フィン３１ｃは、枕木方向に所定の間隔を隔てて並ぶように配置されている。なお、複数の放熱フィン３１ｃは、冷却部３１ｂから下方へ突出高さＨ１（図４参照）だけ突出している。

複数の取付部４０は、図５に示すように、筐体２０における進行方向（Ｘ方向）の両側にそれぞれ同数（４個）取り付けられている。また、複数の取付部４０は、進行方向（Ｘ方向）から見て、筐体２０のＸ１側に取り付けられる取付部４０の枕木方向（Ｙ方向）における位置と、筐体２０のＸ２側に取り付けられる取付部４０の枕木方向における位置とが略重なるように、筐体２０に取り付けられている。

また、複数の取付部４０には、ねじ挿入孔４０ａが設けられている。そして、Ｘ１側に取り付けられる複数の取付部４０は、各々、ねじ挿入孔４０ａに挿入された図示しないねじにより、Ｘ１側のレール１１ｂ（図３参照）にねじ止めされている。同様に、Ｘ２側に取り付けられる複数の取付部４０は、各々、ねじ挿入孔４０ａに挿入された図示しないねじにより、Ｘ２側のレール１１ｂ（図３参照）にねじ止めされている。これにより、電力変換装置１００は、取付部４０およびレール１１ｂにより、車体１１の底部１１ａの下方に吊り下げた状態で取り付けられている。

筐体２０は、図３〜図５に示すように、上側（Ｚ１側）に配置され、筐体２０の上面部を構成する天板２１と、進行方向側（Ｘ方向側）にそれぞれ設けられ、筐体２０の側面部を構成する側板２２および２３と、枕木方向側（Ｙ方向側）にそれぞれ設けられ、筐体２０の側面部を構成する側板２４および２５とを含んでいる。

天板２１と、側板２２および２３とは、溶接により接合されている。側板２４および２５は、枕木方向（Ｙ方向）に取り外し可能に構成されている。そして、側板２４および２５を取り外すことによって、それぞれ、機器室２０ｂ内の機器群３２および機器室２０ｃ内の機器群３３を点検することが可能である。また、側板２２および２３には、それぞれ、機器室２０ａ内の主回路部３１を点検するための複数の窓部２２ａおよび２３ａが形成されている。この複数の窓部２２ａおよび２３ａは、それぞれ、取り外し可能な覆い部材２２ｂおよび２３ｂにより覆われている。

また、筐体２０は、図４に示すように、機器室２０ａと機器室２０ｂとを仕切る仕切り板２６ａと、機器室２０ａと機器室２０ｃとを仕切る仕切り板２６ｂとをさらに含んでいる。なお、仕切り板２６ａおよび２６ｂは、折り曲げ加工されることによって、それぞれ、機器室２０ｂおよび２０ｃの底板を兼ねている。

ここで、第１実施形態では、図５に示すように、天板２１の上側表面２１ａには、複数の凸状の紐出し加工部２１ｂが一体的に形成されている。この紐出し加工部２１ｂは、天板２１に一般的な紐出し加工を行うことによって、形成されている。また、紐出し加工部２１ｂは、天板２１のＸ１側の一方端部２１ｃ近傍からＸ２側の他方端部２１ｄ近傍まで、高速鉄道車両１０の進行方向（Ｘ方向）に略平行に、かつ、直線状に延びるように形成されている。また、紐出し加工部２１ｂは、枕木方向（Ｙ方向）に沿った断面において、逆Ｕ字状の凸形状を有している。これらの結果、筐体２０では、紐出し加工部２１ｂを設けない場合と比べて、紐出し加工部２１ｂを設けた分、表面積が大きくされている。なお、紐出し加工部２１ｂは、特許請求の範囲の「放熱部」の一例である。

また、紐出し加工部２１ｂの進行方向（Ｘ方向）の両端部は、共に、丸み加工が行われている。これにより、紐出し加工部２１ｂの進行方向の両端部に走行風が当たった際に、走行風をＹ方向に逃がすことができるので、紐出し加工部２１ｂが、高速鉄道車両１０の走行において、抵抗となるのが抑制されている。

また、紐出し加工部２１ｂは、放熱フィン３１ｃとは別個に設けられているとともに、紐出し加工部２１ｂの上方（Ｚ１方向）への突出高さＨ２は、放熱フィン３１ｃの突出高さＨ１よりも小さい。また、突出高さＨ２は、隙間Ｇの長さＬよりも小さい。これにより、電力変換装置１００では、紐出し加工部２１ｂの上方の隙間Ｇを走行風が流通可能なように構成されている。なお、突出高さＨ２は、約５ｍｍ以上約８ｍｍ以下であるのが好ましい。

また、複数の紐出し加工部２１ｂは、枕木方向（Ｙ方向）に並ぶように配置されている。さらに、複数の紐出し加工部２１ｂは、進行方向（Ｘ方向）から見て、取付部４０と重ならない位置に形成されており、取付部４０と重なる位置には形成されていない。

この結果、第１実施形態の電力変換装置１００では、電力変換装置本体３０（主回路部３１、機器群３２および３３）の熱により暖められた筐体２０内（機器室２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ内）の空気の熱は、筐体２０の外表面から放出される。その際、筐体２０の上側表面２１ａにおいて、走行風の流れる進行方向（Ｘ方向）に沿って延びる、複数の凸状の紐出し加工部２１ｂにより、走行風との接触面積が増加されて、筐体２０における放熱量が増加する。この結果、放熱フィン３１ｃに加えて、筐体２０からも熱が効果的に放出されるので、電力変換装置本体３０が十分に冷却されて、電力変換装置本体３０に熱に起因する不具合が生じるのが抑制される。

［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、筐体２０に、外表面（上側表面２１ａ）に一体的に形成され、高速鉄道車両１０の進行方向（Ｘ方向）に沿って延びる凸状の紐出し加工部２１ｂを設ける。これにより、高速鉄道車両１０の進行方向に直交する方向（枕木方向、Ｙ方向）に紐出し加工部２１ｂを設けた場合と異なり、紐出し加工部２１ｂが、高速鉄道車両１０の進行方向に沿って流れる走行風を阻害するのを抑制することができるので、筐体２０における放熱量の減少を抑制することができる。さらに、凸状の紐出し加工部２１ｂを設けることにより、筐体２０の表面積を大きくすることができるので、筐体２０からの放熱量を増加させることができる。これらの結果、走行風により筐体２０の冷却を効率的に行うことができる。したがって、電力変換装置本体３０の小型化が行われて熱が外部に放出されにくくなる場合、および、電力変換装置本体３０の高集積化が行われて熱が発生しやすくなる場合においても、電力変換装置本体３０の冷却を十分に行うことができるので、電力変換装置本体３０の小型化および高集積化を図ることができる。

また、第１実施形態では、上記のように、紐出し加工部２１ｂが、高速鉄道車両１０の進行方向に沿って流れる走行風を阻害するのを抑制することができるので、高速鉄道車両１０の走行の際の抵抗が大きくなるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、凸状の紐出し加工部２１ｂを、放熱フィン３１ｃとは別個に設ける。これにより、電力変換装置１００に一般的に設けられる放熱フィン３１ｃに加えて、凸状の紐出し加工部２１ｂからも電力変換装置本体３０の熱を放出することができるので、走行風による筐体２０（電力変換装置本体３０）の冷却をより効率的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、凸状の紐出し加工部２１ｂの突出高さＨ２を、放熱フィン３１ｃの突出高さＨ１よりも小さくすることによって、凸状の紐出し加工部２１ｂの突出高さＨ２が放熱フィン３１ｃの突出高さＨ１よりも大きい場合と異なり、電力変換装置１００を高速鉄道車両１０に取り付ける際の障害になるのを抑制することができる。

また、第１実施形態では、上記のように、筐体２０を、高速鉄道車両１０の底部１１ａの下方に間隔（隙間Ｇ）を隔てて取り付けるとともに、凸状の紐出し加工部２１ｂを、高速鉄道車両１０の底部１１ａに対向する筐体２０の天板２１の上側表面２１ａに一体的に形成する。これにより、筐体２０の天板２１と高速鉄道車両１０の底部１１ａと間を流れる走行風を用いて、筐体２０の天板２１の上側表面２１ａに設けられた凸状の紐出し加工部２１ｂから、放熱をより効率的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、進行方向から見て、筐体２０の天板２１よりも上方に突出するように形成された取付部４０に重ならない位置に、凸状の紐出し加工部２１ｂを形成する。これにより、走行風の流れが阻害される取付部４０を避けて、凸状の紐出し加工部２１ｂを設けることができるので、凸状の紐出し加工部２１ｂにおいて、確実に放熱を行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、凸状の紐出し加工部２１ｂを、筐体２０の進行方向における一方端部２１ｃ近傍から他方端部２１ｄ近傍まで、進行方向と略平行に直線状に延びるように形成する。これにより、走行風の流れを阻害するのを確実に抑制した状態で、広範囲に凸状の紐出し加工部２１ｂを設けることができるので、筐体２０の放熱量をより増加させて、走行風による筐体２０の冷却をより一層効率的に行うことができる。

また、第１実施形態では、上記のように、凸状の紐出し加工部２１ｂを、紐出し加工により形成することによって、紐出し加工部２１ｂにより筐体２０の強度を向上させつつ、筐体２０の一方端部２１ｃ近傍から他方端部２１ｄ近傍まで、進行方向に沿って直線状に延びる凸状の紐出し加工部２１ｂを、容易に形成することができる。

（第２実施形態）
図１および図６〜図９を参照して、本発明の第２実施形態による鉄道車両用電力変換装置２００（以下、電力変換装置２００と称する）の構成について説明する。この第２実施形態の電力変換装置２００では、上記第１実施形態による電力変換装置１００と異なり、筐体１２０が複数の板状部材１２１、１２２および１２３から構成されている場合について説明する。

［電力変換装置の構成］
第２実施形態における電力変換装置２００は、図６に示すように、上記第１実施形態の筐体２０とは異なり、筐体１２０を含んでいる。筐体１２０は、本体部１２０ｄと、筐体１２０の側面部を構成し、本体部１２０ｄに枕木方向（Ｙ方向）から取り付けられる側板２４および２５とを含んでいる。本体部１２０ｄは、上記第１実施形態における天板２１、側板２２および２３を兼ねている。

本体部１２０ｄは、図７に示すように、本体部１２０ｄの枕木方向（Ｙ方向）における中央を構成する板状部材１２１と、本体部１２０ｄのＹ１側を構成する板状部材１２２と、本体部１２０ｄのＹ２側を構成する板状部材１２３とを有している。そして、板状部材１２１、１２２および１２３が溶接により接合されることによって、本体部１２０ｄが構成されている。また、板状部材１２１は、特許請求の範囲の「第１の板状部材」の一例であり、板状部材１２２および１２３は、特許請求の範囲の「第２の板状部材」の一例である。

また、板状部材１２１、１２２および１２３では、各々、高速鉄道車両１０（図１参照）の進行方向（Ｘ方向）の両側が下方側（Ｚ２方向側）に折り曲げ加工されている。これにより、板状部材１２１、１２２および１２３は、それぞれ、機器室２０ａ、２０ｂおよび２０ｃ（図８参照）の一部（上面部および進行方向の両側面部）を構成している。また、図６に示すように、板状部材１２１、１２２および１２３の進行方向の両側で折り曲げ加工された部分が、本体部１２０ｄの側面部１２０ｅおよび１２０ｆを構成している。また、板状部材１２１、１２２および１２３の進行方向の中央で折り曲げ加工されていない部分が、本体部１２０ｄの上面部１２０ｇを構成している。

ここで、第２実施形態では、図７に示すように、板状部材１２１において、進行方向（Ｘ方向）に沿って延びるＹ１側の端部１２１ａおよびＹ２側の端部１２１ｂには、外側に向かって折り曲げ加工されることによって、それぞれ、折り曲げ部１２１ｃおよび１２１ｄが形成されている。同様に、板状部材１２２において、進行方向に沿って延びるＹ２側の端部１２２ａ、および、板状部材１２３において、進行方向に沿って延びるＹ１側の端部１２３ａには、外側に向かって折り曲げ加工されることによって、それぞれ、折り曲げ部１２２ｂおよび１２３ｂが形成されている。折り曲げ部１２１ｃ、１２１ｄ、１２２ｂおよび１２３ｂは、進行方向の全体に亘って、折り曲げ加工されている。なお、折り曲げ部１２１ｃおよび１２１ｄは、断面Ｌ字状で外側に突出するように、板状部材１２１に設けられている。同様に、折り曲げ部１２２ｂおよび１２３ｂは、断面Ｌ字状で外側に突出するように、板状部材１２２および１２３にそれぞれ設けられている。

そして、折り曲げ部１２１ｃと折り曲げ部１２２ｂとが互いに対向した状態で、折り曲げ部１２１ｃおよび１２２ｂの全体に亘ってへり溶接されることによって、接合部１２０ｈが形成されている。同様に、折り曲げ部１２１ｄと折り曲げ部１２３ｂとが互いに対向した状態で、折り曲げ部１２１ｄおよび１２３ｂの全体に亘ってへり溶接されることによって、接合部１２０ｉが形成されている。これらの結果、板状部材１２１、１２２および１２３が接合されている。また、筐体１２０では、接合部１２０ｈおよび１２０ｉを設けない場合と比べて、接合部１２０ｈおよび１２０ｉが設けられた分、表面積が大きくされている。

また、第２実施形態では、図６、図８および図９に示すように、接合部１２０ｈおよび１２０ｉは、筐体１２０の外表面１２０ｊから外側に向かって突出するように形成されているとともに、外表面１２０ｊに一体的に形成されている。また、接合部１２０ｈおよび１２０ｉのうち、筐体１２０の上面部１２０ｇにそれぞれ位置する接合部１２０ｋおよび１２０ｌは、進行方向（Ｘ方向）に沿って凸状に延びている。なお、接合部１２０ｋおよび１２０ｌは、特許請求の範囲の「放熱部」の一例である。

また、接合部１２０ｈおよび１２０ｉ（接合部１２０ｋおよび１２０ｌ）は、図８に示すように、放熱フィン３１ｃとは別個に設けられている。また、接合部１２０ｈおよび１２０ｉ（接合部１２０ｋおよび１２０ｌ）の突出高さＨ３は、放熱フィン３１ｃの突出高さＨ１よりも小さい。また、突出高さＨ３は、隙間Ｇの長さＬよりも小さい。これにより、電力変換装置２００では、接合部１２０ｋおよび１２０ｌの上方の隙間Ｇを、走行風が流通可能なように構成されている。なお、突出高さＨ３は、約５ｍｍ以上約８ｍｍ以下であるのが好ましい。

また、接合部１２０ｋおよび１２０ｌは、図９に示すように、進行方向（Ｘ方向）から見て、取付部４０と重ならない位置に形成されており、取付部４０と重なる位置には形成されていない。

この結果、第２実施形態の電力変換装置２００では、電力変換装置本体３０の熱により暖められた筐体１２０内の空気の熱は、筐体１２０の外表面１２０ｊから放出される。その際、走行風の流れる進行方向（Ｘ方向）に沿って延びる、接合部１２０ｋおよび１２０ｌにより、走行風との接触面積が増加されて、筐体１２０における放熱量が増加する。この結果、放熱フィン３１ｃに加えて、筐体１２０からも熱が効果的に放出されるので、電力変換装置２００に熱に起因する不具合が生じるのが抑制される。なお、第２実施形態の電力変換装置２００のその他の構成は、上記第１実施形態の電力変換装置１００の構成と同様である。

［第２実施形態の効果］
第２実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

第２実施形態では、上記のように、筐体１２０に、外表面１２０ｊに一体的に形成され、高速鉄道車両１０の進行方向（Ｘ方向）に沿って延びる接合部１２０ｋおよび１２０ｌを設ける。これにより、上記第１実施形態と同様に、走行風により筐体１２０の冷却を効率的に行うことができる。

また、第２実施形態では、上記のように、折り曲げ加工することによって、筐体１２０の板状部材１２１において、高速鉄道車両１０の進行方向に沿って延びるＹ１側の端部１２１ａおよびＹ２側の端部１２１ｂに、それぞれ、折り曲げ部１２１ｃおよび１２１ｄを形成する。また、折り曲げ加工することによって、筐体１２０の板状部材１２２において、進行方向に沿って延びるＹ２側の端部１２２ａに、折り曲げ部１２２ｂを形成する。また、折り曲げ加工することによって、筐体１２０の板状部材１２３において、進行方向に沿って延びるＹ１側の端部１２３ａに、折り曲げ部１２３ｂを形成する。そして、折り曲げ部１２１ｃと折り曲げ部１２２ｂとを互いに対向させた状態で、折り曲げ部１２１ｃおよび１２２ｂにへり溶接することによって、接合部１２０ｋを形成する。同様に、折り曲げ部１２１ｄと折り曲げ部１２３ｂとを互いに対向させた状態で、折り曲げ部１２１ｄおよび１２３ｂにへり溶接することによって、接合部１２０ｌを形成する。これにより、板状部材１２１、１２２および１２３を接合させつつ、凸状の放熱部としての接合部１２０ｋおよび１２０ｌを設けることができるので、筐体１２０が複数の板状部材１２１、１２２および１２３から構成される場合において、凸状の放熱部（接合部１２０ｋおよび１２０ｌ）を容易に形成することができる。

また、第２実施形態では、上記のように、機器室２０ａの一部を構成する板状部材１２１の折り曲げ部１２１ｃと、機器室２０ｂの一部を構成する板状部材１２２の折り曲げ部１２２ｂとを互いに対向させた状態で、折り曲げ部１２１ｃおよび１２２ｂにへり溶接することによって、接合部１２０ｋを形成する。また、機器室２０ａの一部を構成する板状部材１２１の折り曲げ部１２１ｄと、機器室２０ｃの一部を構成する板状部材１２３の折り曲げ部１２３ｂとを互いに対向させた状態で、折り曲げ部１２１ｄおよび１２３ｂにへり溶接することによって、接合部１２０ｌを形成する。これにより、筐体１２０において機器室２０ａ、２０ｂおよび２０ｃを区分けしつつ、凸状の放熱部としての接合部１２０ｋおよび１２０ｌを容易に形成することができる。なお、第２実施形態の電力変換装置２００のその他の効果は、上記第１実施形態の電力変換装置１００の効果と同様である。

[変形例]
なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって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、上記した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すべての変更（変形例）が含まれる。

たとえば、上記第１実施形態では、筐体２０（天板２１）の上側表面２１ａに、複数の凸状の紐出し加工部２１ｂを一体的に形成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図１０に示す第１実施形態の第１変形例のように、筐体２２０において、天板２２１の上側表面２２１ａに、複数の凹状の紐出し加工部２２１ｂを一体的に形成してもよい。これにより、筐体２２０の表面積を大きくすることが可能である。なお、紐出し加工部２２１ｂの窪み深さＤは、放熱フィン３１ｃの突出高さＨ１（図４参照）よりも小さい。また、窪み深さＤは、隙間Ｇの長さＬよりも小さい。これにより、凹状の放熱部の窪み深さが放熱フィン３１ｃの突出高さＨ１よりも大きい場合と異なり、紐出し加工部２２１ｂが設けられたことに起因して電力変換装置本体３０（図４参照）の配置空間が過度に小さくなるのを抑制することが可能である。なお、窪み深さＤは、約５ｍｍ以上約８ｍｍ以下であるのが好ましい。また、天板２２１および上側表面２２１ａは、それぞれ、特許請求の範囲の「上面部」および「外表面」の一例である。また、紐出し加工部２２１ｂは、特許請求の範囲の「放熱部」の一例である。

また、上記第１実施形態では、筐体２０の天板２１（上面部）に凸状の紐出し加工部２１ｂ（凸状の放熱部）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、たとえば、図１１に示す第１実施形態の第２変形例の電力変換装置３００のように、仕切り板３２６ａおよび３２６ｂの筐体３２０の底部を構成する部分の外表面に、下方に突出する凸状の紐出し加工部３２６ｃを進行方向（Ｘ方向）に延びるように設けてもよい。なお、この際、天板２１に、凸状の紐出し加工部２１ｂを設けてもよいし、設けなくてもよい。また、紐出し加工部３２６ｃは、特許請求の範囲の「放熱部」の一例である。

また、本発明では、筐体の底部を構成する部分の外表面に、凹状の放熱部を進行方向に延びるように設けてもよい。これにより、筐体の底部の下方を流れる走行風による筐体の冷却をより効率的に行うことが可能である。さらに、本発明では、筐体の側面部を構成する部分（たとえば、第１および第２実施形態の側板２４および２５）の外表面に、凸状または凹状の放熱部を進行方向に延びるように設けてもよい。これにより、筐体の側面部を流れる走行風による筐体の冷却をより効率的に行うことが可能である。

また、上記第２実施形態では、３枚の板状部材１２１、１２２および１２３が、それぞれ、機器室２０ａ、２０ｂおよび２０ｃの一部を構成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、複数の板状部材の折り曲げ部同士が互いに対向した状態で接合されることによって、凸状の放熱部としての接合部が構成されていればよく、複数の板状部材が機器室の一部を構成しなくてもよい。

また、上記第２実施形態では、３枚の板状部材１２１、１２２および１２３により本体部１２０ｄを構成した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、２枚または４枚以上の板状部材により本体部を構成してもよい。

また、上記第２実施形態では、折り曲げ部１２１ｃおよび１２２ｂをへり溶接することによって、接合部１２０ｋを形成するとともに、折り曲げ部１２１ｄおよび１２３ｂをへり溶接することによって、接合部１２０ｌを形成する例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、へり溶接ではなく、たとえば、ねじ止めや接着などによって、折り曲げ部同士を接合することによって、接合部を形成してもよい。

また、上記第１実施形態および第１変形例では、特許請求の範囲の「放熱部」の一例として、それぞれ、進行方向（Ｘ方向）に延びる凸状の紐出し加工部２１ｂおよび凹状の紐出し加工部２２１ｂを示し、上記第２実施形態では、特許請求の範囲の「放熱部」の一例として、進行方向に延びる接合部１２０ｋおよび１２０ｌを示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、特許請求の範囲の「放熱部」は、鉄道車両の進行方向に沿って延びるように、筐体の外表面に一体的に形成されていればよく、形成方法は紐出し加工および溶接接合に限られない。

また、上記第１および第２実施形態では、それぞれ、凸状の紐出し加工部２１ｂならびに接合部１２０ｋおよび１２０ｌ（放熱部）が、高速鉄道車両１０の進行方向に略平行に延びる例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、放熱部は、進行方向に沿って延びるように形成されていればよく、略平行に形成されていなくてもよい。

また、上記第１実施形態では、筐体２０に紐出し加工部２１ｂを設け、上記第２実施形態では、筐体１２０に接合部１２０ｋおよび１２０ｌを設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、筐体に紐出し加工部と接合部とを共に設けてもよい。

また、上記第１および第２実施形態では、それぞれ、複数の凸状の紐出し加工部２１ｂおよび一対の接合部（接合部１２０ｋおよび１２０ｌ）を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、放熱部は、１個だけ設けてもよい。

１０ 高速鉄道車両（鉄道車両）
１１ａ 底部
２０、１２０、２２０ 筐体
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ 機器室
２１、２２１ 天板（上面部）
２１ａ、２２１ａ 上側表面（外表面）
２１ｂ、２２１ｂ、３２６ｃ 紐出し加工部（放熱部）
３０ 電力変換装置本体
３１ｃ 放熱フィン
３２ｃ 放熱フィン
４０ 取付部
１００、２００、３００ 鉄道車両用電力変換装置
１２０ｇ 上面部
１２０ｊ 外表面
１２０ｋ、１２０ｌ 接合部（放熱部）
１２１ 板状部材（第１の板状部材）
１２１ｃ、１２１ｄ、１２２ｂ、１２３ｂ 折り曲げ部
１２２、１２３ 板状部材（第２の板状部材）

Claims (12)

1. 電力変換装置本体と、
   内部に前記電力変換装置本体が配置され、鉄道車両に取り付けられる筐体と、を備え、
   前記筐体は、外表面に一体的に形成され、前記鉄道車両の進行方向に沿って延びる凸状または凹状の放熱部を含み、
   前記電力変換装置本体の熱を放出する放熱フィンをさらに備え、
   前記凸状または凹状の放熱部は、前記放熱フィンとは別個に設けられており、
   凸状の前記放熱部の突出高さまたは凹状の前記放熱部の窪み深さは、前記放熱フィンの突出高さよりも小さい、鉄道車両用電力変換装置。
2. 電力変換装置本体と、
   内部に前記電力変換装置本体が配置され、鉄道車両に取り付けられる筐体と、を備え、
   前記筐体は、外表面に一体的に形成され、前記鉄道車両の進行方向に沿って延びる凸状または凹状の放熱部を含み、
   前記筐体は、前記筐体の上面部よりも上方に突出するように形成され、前記筐体を前記鉄道車両の底部に取り付けるための取付部をさらに含み、
   前記凸状または凹状の放熱部は、前記進行方向から見て、前記取付部に重ならない位置に形成されている、鉄道車両用電力変換装置。
3. 電力変換装置本体と、
   内部に前記電力変換装置本体が配置され、鉄道車両に取り付けられる筐体と、を備え、
   前記筐体は、前記筐体が曲げられるように加工されることにより外表面に一体的に形成され、前記鉄道車両の進行方向に沿って延びる凸状または凹状の放熱部を含む、鉄道車両用電力変換装置。
4. 前記電力変換装置本体の熱を放出する放熱フィンをさらに備え、
   前記凸状または凹状の放熱部は、前記放熱フィンとは別個に設けられている、請求項２または３に記載の鉄道車両用電力変換装置。
5. 前記放熱フィンは、下方に突出するように形成されており、
   凸状の前記放熱部の突出高さまたは凹状の前記放熱部の窪み深さは、前記放熱フィンの突出高さよりも小さい、請求項１または４に記載の鉄道車両用電力変換装置。
6. 前記筐体は、前記鉄道車両の底部の下方に間隔を隔てて取り付けられており、
   前記凸状または凹状の放熱部は、前記鉄道車両の底部に対向する前記筐体の上面部の前記外表面に一体的に形成されている、請求項１、３〜５のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
7. 前記筐体は、前記筐体の上面部よりも上方に突出するように形成され、前記筐体を前記鉄道車両の底部に取り付けるための取付部をさらに含み、
   前記凸状または凹状の放熱部は、前記進行方向から見て、前記取付部に重ならない位置に形成されている、請求項６に記載の鉄道車両用電力変換装置。
8. 前記凸状または凹状の放熱部は、前記進行方向における前記筐体の一方端部近傍から他方端部近傍まで、前記進行方向に沿って直線状に延びるように形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
9. 前記凸状または凹状の放熱部は、紐出し加工により形成されている紐出し加工部を有する、請求項８に記載の鉄道車両用電力変換装置。
10. 前記筐体は、前記鉄道車両の進行方向に沿って延びる端部において、外側に折り曲げられている折り曲げ部を各々有する複数の板状部材を含み、
    前記折り曲げ部同士が互いに対向した状態で接合されていることによって、前記凸状の放熱部としての接合部が構成されている、請求項１〜９のいずれか１項に記載の鉄道車両用電力変換装置。
11. 前記筐体は、前記電力変換装置本体の一部が各々配置される、複数の機器室に区分けされており、
    前記複数の板状部材は、一の前記機器室の一部を構成する第１の板状部材と、他の一の前記機器室の一部を構成する第２の板状部材とを有し、
    前記接合部は、前記第１の板状部材の前記折り曲げ部と、前記第２の板状部材の前記折り曲げ部とが互いに対向した状態で接合されることによって、形成されている、請求項１０に記載の鉄道車両用電力変換装置。
12. 前記筐体は、前記鉄道車両の底部の下方に間隔を隔てて取り付けられており、
    前記凸状または凹状の放熱部は、前記鉄道車両の底部に対向する前記筐体の上面部の前記外表面に一体的に形成されている、請求項２に記載の鉄道車両用電力変換装置。

Images