JP7332422B2 - 冷却装置、及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力変換装置用の冷却装置、及びその製造方法に関するものである。

電気鉄道車両には、車両を駆動する電動機を制御するために、コンバータやインバータ等の電力変換装置が搭載される。これらの電力変換装置は、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＧＴＯ（Gate Turn-Off Thyristor）等の半導体素子により、高周波数でスイッチングを行うことで電力変換を行う。

半導体素子においては、通電時及びスイッチング時に熱が発生する。この熱により半導体素子が高温になると変換効率が低下し、場合によっては素子破壊が発生するおそれがあるため、半導体素子を所定の温度範囲になるように冷却する必要がある。電力変換装置は主に搭載スペースの限られた車両床下等に搭載されるために、小型の装置構成で複数個の半導体素子を効率良く冷却する必要がある。

特許文献１に従来の鉄道車両の電力変換装置の一例が記載されている。受熱部材を車体下部に鉛直方向に設置し、当該受熱部材の一面側にパワー半導体素子を取付け、受熱部材の反対面側にヒートパイプを取付け、車両の走行により生じる風をヒートパイプに設けたフィンに当てることにより、パワー半導体素子の熱を空気に放熱する構造が知られている。また、特許文献２には、発熱体の冷却を小空間で有効に行うため、自励振動ヒートパイプ（ＰＨＰ:Pulsating Heat Pipe／ＯＨＰ:Oscillating Heat Pipe）を鉄道車両の電力変換装置に適用した冷却構造が示されている。

特開２０１１－５０１６６号公報 特開２０１８－８８７４４号公報

鉄道車両が走行する際、冷却器は走行風に晒される。そのため、走行風によって冷却器の表面には変動する風圧が発生し、これに起因して冷却器の構造振動が発生する。例えば特許文献２の冷却器では、受熱板に固定された片持ち梁構造の複数のフィンが別部材のフィンで相互に結合された構造となっているため、長手方向の一方である固定された基端部を中心に、長手方向の他方である端部が振動する基本振動モードが発生する。その結果、冷却器を構成する複数のフィン及び別部材のフィンには繰り返し応力が発生し、場合によっては疲労破壊に至る懸念がある。

そこで、冷却器の剛性を高め、走行風の振動で発生する応力を抑制することにより、冷却器の長期信頼性を確保することが望まれていた。また、集風作用を高めて冷却効率を向上し、結果的に冷却器を小型化することも望まれていた。本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、走行風で生じる振動に対する剛性を高めて長期信頼性を確保するとともに、冷却効率を向上して小型化も可能にする冷却装置を提供することにある。

かかる課題を解決するため本発明は、受熱板に固定された片持ち梁構造の複数のフィンが別部材のフィンで相互に結合された構造の冷却装置において、直方体の基本外形の１面を形成する４辺のうち、通風口に割り当てられた片持ち梁構造の放熱体により形成された通風縁部を形成する片持ち梁構造のフィンと、受熱板と、の両方に接続された板状部材を備え、板状部材が、通風縁部から離れるにしたがって通風口よりも広い通風領域が形成されるようにしたものである。

本発明のように板状部材(リブ)を通風縁部に配置することで、集風作用が得られる。これにより、冷却器の放熱フィンに効果的に冷却風を導入できるため、冷却効率が向上し、冷却器を小型化できる。さらに、板状部材（リブ）によって複数のフィンや別部材のフィンからなる冷却器の剛性を高めることができ、走行風の振動で発生する応力を抑制できるため、冷却器の長期信頼性を確保できる。

図１は、本発明の実施例１における、鉄道車両に搭載された電力変換装置の断面図である。 図２は、実施例１における、冷却装置を示す斜視図である。 図３は、実施例１における、冷却装置を示す斜視図である。 図４は、実施例２における、冷却装置を示す斜視図である。 図５は、実施例３における、冷却装置を示す斜視図である。 図６は、実施例４における、冷却装置を示す斜視図である。 図７は、実施例５における、冷却装置を示す斜視図である。 図８Ａは、板状部材の形状例を示す図である。 図８Ｂは、板状部材の形状例を示す図である。 図９Ａは、実施例６における、保護カバーを分解した状態での冷却装置を鉄道車両の進行方向から見た図である。 図９Ｂは、実施例６における、保護カバーを取り付けた冷却装置を鉄道車両の進行方向から見た図である。

以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。すなわち、実施例１の冷却装置５Ａを図１～図３に示し、実施例２の冷却装置５Ｂを図４に示し、実施例３の冷却装置５Ｃを図５に示し、実施例４の冷却装置５Ｄを図６に示し、実施例５の冷却装置５Ｅを図７に示している。これら各実施例に係る冷却装置５Ａ～５Ｅをまとめて冷却装置５と称する。

図１は、実施例１における、鉄道車両に搭載された電力変換装置の断面図である。電力変換装置１は、鉄道車両２の床下等に設置され、鉄道車両２を駆動する電動機（図示せず）に供給する電力の周波数を調整することにより、電動機の回転速度を制御する。電力変換装置１の内部には、電力変換回路を構成する複数の半導体素子３と、電気部品群４が設置される。半導体素子３は、通電時及びＯＮ／ＯＦＦ切替時に熱を発生する。半導体素子３は高温になると変換効率が悪化するため、半導体素子３は冷却装置５Ａに取り付けられて冷却される。

冷却装置５Ａには、鉄道車両２が走行した際に発生する走行風８が、図１の紙面に対する垂直方向に供給され、半導体素子３から発生する熱を放出する。なお、鉄道車両２は、前後何れの方向にも移動するので、紙面垂直方向に対する両方向に走行風が生じることになる。また、ここで半導体素子３とは、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）や、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）等のことである。

冷却装置５Ａについて説明する。図２及び図３は、実施例１の冷却装置５Ａを示す斜視図である。冷却装置５Ａは、受熱板６、自励振動ヒートパイプ７、コルゲートフィン９、板状部材（その機能から「リブ」とも呼ばれる）１０で構成される。受熱板６、自励振動ヒートパイプ７、コルゲートフィン９、板状部材は、例えば、アルミニウム合金や銅、その他の金属、又はそれらのうち何れかを組み合わせた合金から成る。なお、コルゲートタイプのフィン形状は、一例に過ぎず、必ずしもそれに限定されない。そのため、フィン９と呼んでコルゲートタイプでないものを含むものとしている。ただし、図２～図７、及び図９において、コルゲートフィン９を図示しているので、同一符号を用いた。

ここで、用語を定義しておく。冷却装置５Ａは、突出部を含まない基本外形が直方体である。この直方体は、６つの面と、８つの頂点と、１２の辺（以下、「稜線」、「稜部」又は、ある面に対する「縁部」ともいう）と、を有する。直方体の６面のうち通風可能な一対の面が、それぞれ通風口１３である。１つの通風口１３を形成する４辺（縁部）のうち、片持ち梁構造により受熱板６に付設された自励振動ヒートパイプ７の長手方向に沿った２辺（縁部）を通風縁部１４と呼ぶ。

この通風縁部１４は、自励振動ヒートパイプ７に限らず、片持ち梁構造の放熱体であれば、同じ呼称とする。換言すると、通風縁部１４とは、基本外形が直方体の冷却装置５において、通風口１３に割り当てられた直方体の１面を形成する４辺（縁部）のうち、片持ち梁構造の放熱体をいう。この通風縁部１４は、片持ち梁構造により受熱板６に付設された自励振動ヒートパイプ７の長手方向に沿った２辺（縁部）も該当する。

さらに、関連する用語も定義しておく。２つの通風縁部１４を含んで、走行風８に平行な面を通風側面１５という。換言すると、通風側面１５とは、基本外形が直方体の冷却装置５において、通風口１３とは直角に交わるとともに、２つの通風縁部１４を含む面であり、走行風８に平行な面をいう。また、通風領域とは、通風口１３につながる通風路の断面を含む領域をいう。通風面とは、通風口１３につながる通風路の断面をいう。その通風路の断面を含む領域を通風領域という。

複数の半導体素子３が、グリース等の部材（図示せず）を介して、ねじ等（図示せず）によって、受熱板６の一方の面に固定される。受熱板６の他方の面には、自励振動ヒートパイプ７及び板状部材１０がロウ付け等により接合される。この板状部材１０の風上側は、空冷用の風を通風口１３より広域から集中させる導風翼として集風作用を発揮する。そのため、板状部材１０は、導風翼の翼端を通風口１３より広域に展開するように配設されている。その結果、通風縁部１４から風上側へ遠ざかるにつれて通風口１３よりも広い通風面を有する通風領域が形成される。

自励振動ヒートパイプ７は複数の流路が長手方向に形成された板状の構造をしており、長手方向に向かって交互に折り曲げられて波形を形成している。自励振動ヒートパイプ７は折り曲げることにより向かい合う表面を有し、この表面同士を連結するようにして、コルゲートフィン９がロウ付け等により接合される。

このような構成とすることで、自励振動ヒートパイプ７には、受熱板６と接する部分である受熱部と、コルゲートフィン９と接する部分である放熱部とが交互に設けられることとなる。また、通風縁部１４に位置する自励振動ヒートパイプ７には、板状部材１０がロウ付け等で付設されている。

図２及び図３に示した実施例１の冷却装置５Ａは、板状部材１０を介して、自励振動ヒートパイプ７と受熱板６が付設された構造である。このような構造にすることで、冷却装置５Ａは、自励振動パイプ７の基本振動モードによる振動を抑えることができ、自励振動パイプ７やコルゲートフィン９に発生する応力を低減することができる。

なお、冷却装置５Ａにおいて、板状部材１０をロウ付けによって付設する場合は、自励振動ヒートパイプ７とコルゲートフィン９をロウ付けする工程や、自励振動ヒートパイプ７と受熱板６を付設する工程を活用して、複数のロウ付け工程を同時進行できる。このため、新たな工程を追加することなく製造することができる。

図４は、実施例２における冷却装置５Ｂの構造を示す。図４の実施例２は、図１～図３の実施例１に対し、紙面後方に隠れたもう一方の通風口１３の通風縁部１４にも板状部材１０を付設した構造である。走行風８は、鉄道車両２の走行方向に応じて、図４に矢印で示す２方向に発生する。図４の走行風８と直交する面を通風口１３という。実施例２のように、前後で合計２つの通風口１３の両方にそれぞれ板状部材１０を配置することで、鉄道車両２の走行方向に依存せず、集風効果を得ることができる。

図５は、実施例３における冷却装置５Ｃの構造を示す。図５の実施例３の冷却装置５Ｃは、図３の実施例１に対し、通風側面１５にも１組の板状部材１０を追加して設けた構造である。すなわち、冷却装置５Ｃは、図５の前方の通風縁部１４に係る自励振動ヒートパイプ７に配設された板状部材１０に加え、通風側面１５にも、１組の板状部材１０を追加して設け構造である。通風側面１５とは、走行風８の前後にわたって２つの通風縁部１４の間に形成された面である。

すなわち、実施例３の冷却装置５Ｃは、実施例１の冷却装置５Ａに対し、板状部材１０を増強している。これにより、複数ある板状部材１０のうち、何れかを主に集風装置として活用し、その他を冷却装置５Ｃの剛性向上に寄与する部材として特化させることも可能となる。その場合、冷却装置５Ｃの性能向上と信頼性向上を効率良く実現できる。つまり、通風縁部１４に位置する自励振動ヒートパイプ７は、走行風８の影響を受け易く、激しく振動する傾向があるので、その対策として有効である。

そこで、実施例３のように、板状部材１０を複数配置することで、実施例１と比べて自励振動ヒートパイプ７の剛性を高めることができ、自励振動ヒートパイプ７やコルゲートフィン９に発生する応力を低減することができる。また、２組ある板状部材１０のうち、１組を主に集風装置として活用し、もう１組を自励振動ヒートパイプ７の剛性向上に寄与する部材として特化させることで、冷却装置５の性能向上と信頼性向上を効率良く実現できる。

図６は、実施例４における冷却装置５Ｄの構造を示す。図６の実施例４は、図４の実施例２に対し、２つの通風口１３それぞれの両側の通風縁部１４に配置された合計４つの自励振動ヒートパイプ７に、板状部材１０を１組ずつ追加した構造である。実施例４により、鉄道車両２の走行方向を問わず、実施例２に比べて、通風縁部１４に位置する自励振動ヒートパイプ７やコルゲートフィン９に発生する応力を低減できる。

図７は、実施例５における冷却装置５Ｅの構造を示す。図７の実施例５は、図６の実施例４に対し、２つの通風口１３それぞれ両側の通風縁部１４の間、すなわち、通風側面１５を形成するように配置された自励振動ヒートパイプ７それぞれに、板状部材１０を追加した構造である。実施例５により、走行風の影響を受け易く、激しく振動する通風縁部１４にある自励振動ヒートパイプ７に加えて、通風側面１５に位置する自励振動ヒートパイプ７についても剛性を高めることができる。その結果、それらの自励振動ヒートパイプ７やコルゲートフィン９についても、発生する応力を低減することができる。

図８Ａ、及び図８Ｂを用いて、板状部材１０の構造について説明する。図８Ａに示すように、板状部材１０としては、平板から切り出した部材を活用してもよい。平板自体の固有振動数を高めるため、受熱板６から離れるにつれて幅が狭くなる構造とするのが望ましい。板状部材１０の固有振動数を高めることで、板状部材１０の振動を抑えることができ、信頼性を向上することができる。

さらに、図８Ｂに示すように、板状部材１０Ｂは、他の部材に接続される接続部以外の外縁部を折り込むことで、板状部材１０Ｂ自体の剛性を高めることができるとともに、固有振動数をさらに高めることができる。なお、板状部材１０，１０Ｂの固有振動数を高める構造は、これらの構造に限らず、例えば板状部材１０，１０Ｂの板厚を厚くしたり、別部材を板状部材１０，１０Ｂに貼り付けたりすることも考えられる。

図９Ａ、及び図９Ｂは、実施例６における、保護カバー１１を備えた冷却装置５を、鉄道車両の進行方向から見た図である。実施例６の冷却装置には、自励振動ヒートパイプ７の全体を覆い、受熱板６に取り付けられる筐体状の保護カバー１１が設置されている。保護カバー１１には、冷却風の流れ方向（鉄道車両の進行方向）の投影面上に、所定寸法の通風孔１２を複数設けている。鉄道車両２の走行時に生じる走行風８は、通風孔１２を通過して自励振動ヒートパイプ７及びコルゲートフィン９に供給される。

このように保護カバー１１を設けることで、自励振動ヒートパイプ７への飛来物の衝突を抑制することができ、自励振動ヒートパイプ７の信頼性が向上する。また、適切な寸法の通風孔１２を設けることで、保護カバー１１の飛来物に対する強度と、走行風８の通風性とを両立することができる。

また、図９の保護カバー１１には、上下面(紙面の上下方向に位置する面)にも通風孔１２が設けられている。このような構成とすることで、鉄道車両２が走行して冷却装置５の温度が上昇し、その後停車した際に、自然対流により保護カバー１１の下面の通風孔１２から上面の通風孔１２に向かう空気の流れが促進される。この効果により、その後、鉄道車両２が走行を再開するまでに冷却装置５の温度をより低くできるため、走行中に達する最高温度を下げることができる。

一方、図９に記載の保護カバー１１において、受熱板６に接している側とは反対側（対向する側）の面には、通風孔１２は設けられていない。この面は、走行風８及び自然対流の流れ方向と直交していることから、冷却風の取り込み量よりも飛来物に対する強度を優先した方が鉄道車両２に搭載した際に好適であり、冷却性能を損なうことなく信頼性を向上させることができる。また、この面に通風孔１７などの開口を設けないことにより、太陽光が冷却装置５に直接照射されるのを防ぎ、晴天時の冷却装置５の温度上昇を小さくすることができる。

本発明の実施形態に係る冷却装置５（５Ａ～５Ｅ）は、以下のように総括できる。
［１］冷却装置５は、受熱板６に固定された片持ち梁構造の複数のフィン９が別部材のフィン９で相互に結合された構造である。この冷却装置５は、片持ち梁構造のフィン９と、板状部材１０と、を備えている。この冷却装置５は、直方体の基本外形の１面を形成する４辺のうち、通風口１３に割り当てられた片持ち梁構造の放熱体により形成された通風縁部１４を形成する片持ち梁構造のフィン９と、受熱板６と、の両方に接続された板状部材１０を備える。つまり、片持ち梁構造のフィン９は、冷却装置５の通風縁部１４を形成する。また、板状部材１０は、受熱板６と、通風縁部１４と、にかけ渡されるように付設されたリブを形成する。この板状部材１０の風上側の面は、空冷用の風を通風口１３より広域から集中させる導風翼として機能する。

すなわち、板状部材１０は、通風口１３の通風縁部１４から離れるに従って、通風口１３より広い領域に翼端を展開し、通風口１３よりも広い通風領域が形成されるように配設されている。この構成により得られた集風作用により、冷却装置５の放熱フィンに効果的に冷却風を導入できるので、冷却効率を向上して小型化も可能となる。また、板状部材１０は、受熱板６に付設されたリブを形成するので、走行風で生じる振動に対し、複数のフィンや別部材のフィンからなる冷却器の剛性を高めて長期信頼性を確保することができる。

［２］上記［１］において、冷却装置５Ａは、通風縁部１４に付設された板状部材１０のほかにも、２つの通風縁部１４の間に形成された通風側面１５に立設するように、複数の板状部材１０が追加された。これにより、複数ある板状部材１０のうち、何れかを主に集風装置として活用し、その他を冷却装置５Ａの剛性向上に寄与する部材として特化させることも可能となる。その場合、冷却装置５Ａにおいて、冷却機能の性能向上と、機構維持の信頼性向上と、をそれぞれ効率良く実現できる。また、鉄道車両２の走行方向に依存せず、集風効果を高めることができる。

［３］上記［１］において、冷却装置５は、配置された複数の板状部材１０の形状が、受熱板６から離れた位置であるほど細くなる。これにより、板状部材１０の固有振動数を高めることになるため、板状部材１０の振動が抑えられる。その結果、冷却装置５の信頼性を向上することができる。

［４］上記［１］～［３］の何れかにおいて、冷却装置５は、ロウ付けにより、片持ち梁構造の複数のフィン９が別部材のフィン９と相互に結合され、さらに板状部材１０が片持ち梁構造のフィン９と受熱板６に結合されている。このように、板状部材１０をロウ付けによって付設する場合は、片持ち梁構造の複数のフィン９をロウ付けする工程や、それらのフィン９と受熱板６を付設する工程を活用して、複数のロウ付け工程を同時進行できる。このため、新たな工程を追加することなく製造することができる。

［５］上記［１］～［３］の何れかにおいて、冷却装置５は、ロウ付けにより、片持ち梁構造の複数のフィン９と受熱板６が結合され、さらに板状部材１０が片持ち梁構造のフィン９と受熱板６に結合されている。これも、片持ち梁構造の複数のフィン９と受熱板６を付設する工程を活用して、複数のロウ付け工程を同時進行できる。このため、新たに製造設備を増強したり、工程を追加したりすることなく、板状部材１０をロウ付けによって付設することができる。なお、上記［１］～［５］で説明したフィン９の形状は、必ずしもコルゲートタイプのフィン形状に限定されない。

［６］冷却装置５は、受熱板６に対し、複数の自励振動ヒートパイプ７が、それぞれ片持ち梁構造を形成して固定されたものである。これらの自励振動ヒートパイプ７の間を相互に結合するように、コルゲートフィン９が設置されている。この冷却装置５において、自励振動ヒートパイプ７は、冷却装置５の通風縁部１４を形成する。

受熱板６には、板状部材１０が付設されている。この板状部材１０は導風面を有する。この導風面は、通風縁部１４から離れるに従って、通風口１３より広がる構造である。すなわち、導風面が広がるだけ通風のための開口面積も広がる構造である。

［７］上記［６］において、冷却装置５Ｃ～５Ｅは、板状部材１０をさらに増強しても良い。板状部材１０は、通風縁部１４に付設されたものに加えて、走行風８に平行な通風側面１５上に立設して追加しても良い。通風側面１５は、基本外形が直方体の冷却装置５において、通風口１３とは直角に交わるとともに、２つの通風縁部１４を含んでいる。このように、２つの通風縁部１４の間に、複数の板状部材１０を追加して配置することにより、冷却装置５の性能向上と信頼性向上を効率良く実現できる。また、鉄道車両２の走行方向を問わず、取り込み口にある自励振動ヒートパイプ７やコルゲートフィン９に発生する応力を低減できる。

［８］上記［６］において、冷却装置５は、配置された複数の板状部材１０の形状が、受熱板６から離れた位置ほど細くなる。これにより、板状部材１０の固有振動数を高めることで、板状部材１０の振動を抑えることができ、信頼性を向上することができる。
［９］上記［６］～［８］の何れかにおいて、冷却装置５は、ロウ付けにより、片持ち梁構造の自励振動ヒートパイプ７が自励振動ヒートパイプ７の間に設置されたコルゲートフィン９と相互に結合され、さらに板状部材１０が自励振動ヒートパイプ７と受熱板６に結合されている。

［1０］上記［６］～［８］の何れかにおいて、冷却装置５は、ロウ付けにより、片持ち梁構造の自励振動ヒートパイプ７が受熱板６と相互に結合され、さらに板状部材１０が片持ち梁構造のフィン９と受熱板６に結合されている。上記［９］，［１０］により、板状部材１０をロウ付けによって付設する工程について、新たな工程を追加することなく製造することができる。

［１１］上記［６］において、冷却装置５Ｅは、自励振動ヒートパイプ７に対し、冷却風の流れ方向から見た投影面上に通風孔１２を備えた保護カバー１１を設けている。これにより、冷却装置５Ｅへの飛来物の衝突を抑制することができ、信頼性が向上する。

［１２］上記［１１］において、冷却装置５Ｅは、移動体用であり、保護カバー１１には、自励振動ヒートパイプ７に対し上面及び下面に通風孔１２を備えている。これにより、鉄道車両２の停車中において、自然対流により保護カバー１１の下面の通風孔１２から上面の通風孔１２に向かう空気の流れが促進されて冷却効果を高められる。また、保護カバー１１の飛来物に対する強度と、走行風８の通風性とを両立できる。

また、本発明の実施形態に係る冷却装置製造方法を次のように総括できる。
［１３］この冷却装置製造方法は、基本外形を直方体に形成し、直方体の６面のうち通風可能な一対の面に通風口１３を形成する方法である。この方法において、まず、受熱板６に固定された片持ち梁構造の複数のフィン９を別部材のフィン９で相互に結合する工程を実行する。つぎに、フィン９のうち通風口１３の両側の通風縁部１４を形成する片持ち梁構造のフィン９と、受熱板６と、を結合して補強するリブを形成するように板状部材１０を付設する工程を実行する。この工程において、板状部材１０は、通風縁部１４から離れるに従って、通風口１３よりも広い通風領域を形成するように配設される。

この冷却装置製造方法によれば、板状部材１０を付設することにより、片持ち梁構造のフィン９と、受熱板６と、を結合して補強するリブが形成される。このリブは、走行風で生じる振動に対し、複数のフィンや別部材のフィンからなる冷却器の剛性を高めて長期信頼性を確保することができる。板状部材１０は、通風縁部１４から離れるに従って、通風口１３よりも広い通風領域を形成するので、集風作用が得られる。この集風作用により、冷却装置５の放熱フィンに効果的に冷却風を導入できるので、冷却効率を向上して小型化も可能となる。

［１４］上記［１３］の方法において、さらに、片持ち梁構造の複数のフィン９をロウ付けする第１のロウ付け工程と、板状部材１０をフィン９と受熱板６とにロウ付けする第２のロウ付け工程と、を有することが好ましい。これら、第１のロウ付け工程と、第２のロウ付け工程と、を同時進行することができる。

この方法により、第１のロウ付け工程と、第２のロウ付け工程と、を１工程で同時進行する方が、大量生産における流れ作業の製造ラインを簡略化できる設備効率と、作業時間の短縮による組立時間の効率化と、を期待できる。

［１５］上記［１３］の方法において、図８Ｂに示すように、板状部材１０Ｂの外縁のうち付設部を除く外縁部を折り込む工程を有するようにしても良い。これにより、板状部材１０自体の剛性を高めるので長寿命化に寄与できる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かり易く説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例における構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例における構成の一部について、他の構成の追加、削除、又は置換をすることも可能である。例えば、本発明は鉄道車両のみならず、自動車、航空機、又は船舶などの移動体用の冷却装置に適用可能である。

１：電力変換装置、２：鉄道車両、３：半導体素子、４：電気部品群、５（５Ａ～５Ｅ）：冷却装置、６：受熱板、７：自励振動ヒートパイプ、８：走行風、９：コルゲートフィン、１０：板状部材、１１：保護カバー、１２：通風孔、１３：通風面、１４：通風縁部、１５：通風側面

Claims (15)

1. 受熱板に固定された片持ち梁構造の複数のフィンが別部材のフィンで相互に結合された構造の冷却装置において、
   直方体の基本外形の１面を形成する４辺のうち、通風口に割り当てられた前記片持ち梁構造の放熱体により形成された通風縁部を形成する前記片持ち梁構造のフィンと、前記受熱板と、の両方に接続された板状部材を備え、
   当該板状部材が、前記通風縁部から離れるに従って通風口よりも広い通風領域が形成される冷却装置。
2. 前記通風縁部に加え、２つの前記通風縁部の間に、複数の前記板状部材が配置された
   請求項１に記載の冷却装置。
3. 配置された複数の前記板状部材の形状が、前記受熱板から離れた位置ほど細くなる
   請求項１に記載の冷却装置。
4. ロウ付けにより、前記片持ち梁構造の複数のフィンが別部材のフィンと相互に結合され、さらに前記板状部材が前記片持ち梁構造のフィンと前記受熱板に結合されている
   請求項１～３の何れか一項に記載の冷却装置。
5. ロウ付けにより、前記片持ち梁構造の複数のフィンと前記受熱板が結合され、さらに前記板状部材が前記片持ち梁構造のフィンと前記受熱板に結合されている
   請求項１～３の何れか一項に記載の冷却装置。
6. 受熱板に固定された片持ち梁構造である複数の自励振動ヒートパイプが前記自励振動ヒートパイプの間に設置されたコルゲートフィンで相互に結合された冷却装置において、
   直方体の基本外形の１面を形成する４辺のうち、通風口に割り当てられた前記片持ち梁構造の放熱体により形成された通風縁部を形成する前記片持ち梁構造のフィンと、前記受熱板と、の両方に接続された板状部材を備え、
   前記自励振動ヒートパイプと、前記通風縁部を形成し、
   前記受熱板には、板状部材が付設され、
   当該板状部材が、前記通風縁部から離れるに従って通風口よりも広い通風領域が形成される冷却装置。
7. 前記通風縁部に加え、２つの前記通風縁部の間に、複数の前記板状部材が配置された
   請求項６に記載の冷却装置。
8. 配置された複数の前記板状部材の形状が、前記受熱板から離れた位置ほど細くなる
   請求項６に記載の冷却装置。
9. ロウ付けにより、片持ち梁構造の前記自励振動ヒートパイプが前記自励振動ヒートパイプの間に設置された前記コルゲートフィンと相互に結合され、さらに前記板状部材が前記自励振動ヒートパイプと前記受熱板に結合されている
   請求項６～８の何れか一項に記載の冷却装置。
10. ロウ付けにより、片持ち梁構造の前記自励振動ヒートパイプが前記受熱板と相互に結合され、さらに前記板状部材が前記片持ち梁構造のフィンと前記受熱板に結合されている
    請求項６～８の何れか一項に記載の冷却装置。
11. 前記自励振動ヒートパイプに対し、冷却風の流れ方向から見た投影面上に通風孔を備えた保護カバーを設けている
    請求項６に記載の冷却装置。
12. 移動体用であり、前記保護カバーには、前記自励振動ヒートパイプに対し上面及び下面に通風孔を備えている
    請求項１１に記載の冷却装置。
13. 基本外形を直方体に形成し、該直方体の６面のうち通風可能な一対の面に通風口を形成する冷却装置製造方法において、
    受熱板に固定された片持ち梁構造の複数のフィンを別部材のフィンで相互に結合する工程と、
    前記フィンのうち前記通風口の両側の通風縁部を形成する前記片持ち梁構造のフィンと、前記受熱板と、を結合して補強するリブを形成するように板状部材を付設する工程と、
    を有し、
    前記板状部材は、前記通風縁部から離れるに従って、前記通風口よりも広い通風領域を形成するように配設される冷却装置製造方法。
14. 前記片持ち梁構造の複数のフィンをロウ付けする第１のロウ付け工程と、
    前記板状部材を前記フィンと前記受熱板とにロウ付けする第２のロウ付け工程と、
    を有し、
    前記第１のロウ付け工程と、前記第２のロウ付け工程と、を同時進行する、
    請求項１３に記載の冷却装置製造方法。
15. 前記板状部材の外縁のうち付設部を除く外縁部を折り込む工程を有する、
    請求項１３に記載の冷却装置製造方法。