JP7418657B2

JP7418657B2 - 冷却装置および車載機器

Info

Publication number: JP7418657B2
Application number: JP2023505017A
Authority: JP
Inventors: 宏和高林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2021-03-11
Filing date: 2021-03-11
Publication date: 2024-01-19
Anticipated expiration: 2041-03-11
Also published as: DE112021007253T5; WO2022190325A1; JPWO2022190325A1

Description

本開示は、冷却装置および冷却装置を備える車載機器に関する。

車載機器には、電子部品の通電時の発熱による損傷を防ぐため、電子部品に熱的に接続される冷却装置を備えるものがある。冷却装置は、電子部品から伝達された熱を、冷却装置の周囲の空気に放熱する。その結果、電子部品が冷却される。冷却装置の一例として、送風機によって車載機器のダクトに取り入れられた冷却風に対し、電子部品から伝達された熱を放熱することで電子部品を冷却する冷却装置がある。この種の冷却装置を備える車載機器の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１に開示されている床下機器は、冷却風を通すためのダクトと、ダクトに冷却風を送風する送風機と、ダクトに配置されている放熱部を有する冷却装置と、を備える。

特開２０１２－１８３９８２号公報

特許文献１に開示されている床下機器は、外部の空気の流入が抑制されている密閉室の内部に、外部から取り入れられた冷却風を流すためのダクトを備える。また、この床下機器は、ダクト内に配置される放熱部を有し、密閉室に収容された電子部品から伝達される熱を冷却風に放熱する冷却装置を備える。このため、床下機器には、ダクトを設け、ダクトの内部に冷却装置の一部である放熱部を配置する必要があり、構造が複雑である。この課題は、床下機器に限られず、冷却装置を備える機器で起こり得る。

本開示は上述の事情に鑑みてなされたものであり、車載機器の構造を簡易化することが可能な冷却装置および構造が簡易な車載機器を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本開示の冷却装置は、車載機器の筐体であって、内部が仕切り部材によって第１空間と第２空間とに分けられる筐体の第１空間に、発熱体である電子部品とともに全体が収容される冷却装置であって、受熱ブロックと、放熱部材と、流路形成部と、を備える。受熱ブロックの第１主面に発熱体が取り付けられる。複数の放熱部材は、受熱ブロックの第１主面の反対に位置する第２主面に互いに隙間を空けて固定され、発熱体から受熱ブロックを介して伝達された熱を、隙間を通る空気に放熱する。流路形成部は、複数の放熱部材を覆って受熱ブロックの第２主面に固定され、複数の放熱部材の隙間を通る空気の流路であって、筐体の外部に連通する流路を形成する。流路形成部には、空気を流路に流入させ、流路に流入した空気を流出させるための複数の通風口が形成される。流路形成部は、一対の側壁部材と、蓋部材と、を有する。一対の側壁部材は、板状の形状を有し、主面が複数の放熱部材を挟んで互いに対向する向きで受熱ブロックに固定される。蓋部材は、板状の形状を有し、受熱ブロックの第２主面に複数の放熱部材を挟んで面する向きで一対の側壁部材に固定される。流路形成部には、一対の側壁部材、蓋部材および受熱ブロックのそれぞれの一方の端部に囲まれた空間が形成する通風口と、一対の側壁部材、蓋部材および受熱ブロックのそれぞれの他方の端部に囲まれた空間が形成する通風口が形成される。流路形成部が形成する流路は、互いに対向する一対の側壁部材に沿って延びる。受熱ブロックおよび流路形成部は、流路と第１空間とを隔て、第１空間における冷却装置と筐体の間の空間に、筐体の外部の空気が流入することを抑制する。

本開示に係る冷却装置によれば、冷却装置が複数の放熱部材の隙間を通る流路を形成するため、冷却装置を備える車載機器にダクトを設ける必要がない。このため、車載機器の構造を簡易化することが可能となる。

実施の形態１に係る車載機器の断面図実施の形態１に係る車載機器の図１におけるＩＩ－ＩＩ線での矢視断面図実施の形態１に係る冷却装置の斜視図実施の形態１に係る冷却装置の斜視図実施の形態１に係る冷却装置の分解斜視図実施の形態２に係る車載機器の断面図実施の形態２に係る車載機器の図６におけるＶＩＩ－ＶＩＩ線での矢視断面図実施の形態に係る車載機器の第１変形例の断面図実施の形態に係る車載機器の第２変形例の断面図

以下、本開示の実施の形態に係る冷却装置および車載機器について図面を参照して詳細に説明する。なお図中、同一または同等の部分には同一の符号を付す。

（実施の形態１）
実施の形態１では、鉄道車両に搭載される車載機器を例にして、車載機器１について説明する。図１および図１におけるＩＩ－ＩＩ線での矢視断面図である図２に示す車載機器１は、鉄道車両に取り付けられる筐体２０と、筐体２０に収容される電子部品２１と、筐体２０に全体が収容され、電子部品２１を冷却する冷却装置１０と、を備える。図１および図２において、Ｚ軸は鉛直方向を示す。Ｙ軸は、鉄道車両の進行方向を示し、Ｘ軸は、鉄道車両の幅方向を示す。Ｘ軸、Ｙ軸、およびＺ軸は互いに直交する。

車載機器１は、例えば、架線から供給される電力を鉄道車両の推進力を生じさせる電動機に供給するための三相交流電力に変換して、三相交流電力を主電動機に供給する電力変換装置である。電力変換装置である車載機器１は、発熱体である電子部品２１として、例えば、スイッチング素子を有する。電子部品２１の通電時の発熱による故障を防止するために設けられている冷却装置１０は、内部に流路を形成するため、車載機器１は、ダクトを設ける必要がない。このため、車載機器１の構造は、ダクトを備える車載機器に比べて簡易である。

車載機器１の各部について詳細に説明する。
筐体２０は、図示しない取り付け部材によって、鉄道車両の床下に取り付けられる。筐体２０のＺ軸方向に対向する二面にはそれぞれ、第１開口２０ａ，２０ｂが形成される。詳細には、筐体２０の鉛直方向下面に第１開口２０ａが形成される。筐体２０の鉛直方向上面に第１開口２０ｂが形成される。
電子部品２１は、筐体２０の内部に収容される。

図３および図４に示すように、冷却装置１０は、電子部品２１を含む発熱体が第１主面１１ａに取り付けられる受熱ブロック１１と、受熱ブロック１１の第２主面１１ｂに互いに隙間を空けて固定される複数の放熱部材１２と、複数の放熱部材１２の隙間を通る空気の流路１４を形成する流路形成部１３と、を備える。図３は、筐体２０に収容された状態の冷却装置１０を鉛直方向下部から見た図である。図４は、筐体２０に収容された状態の冷却装置１０を鉛直方向上部から見た図である。

受熱ブロック１１は、第１主面１１ａと、第１主面１１ａの反対に位置する第２主面１１ｂとを有する。受熱ブロック１１は、平らな板状部材であることが好ましい。実施の形態１では、第１主面１１ａと第２主面１１ｂは、Ｙ軸方向に対向する。受熱ブロック１１は、熱伝導率の高い材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属で形成される。

複数の放熱部材１２は、受熱ブロック１１の第２主面１１ｂに、互いに隙間を空けて固定される。各放熱部材１２は、電子部品２１から受熱ブロック１１を介して伝達された熱を、隙間を通る空気に放熱する。実施の形態１では、各放熱部材１２は、フィンの形状を有する。詳細には、各放熱部材１２は、主面がＹＺ平面に沿ったフィンの形状を有し、Ｘ軸方向に間隔を空けて第２主面１１ｂに固定される。

各放熱部材１２は、熱伝導率の高い材料、例えば、銅、アルミニウム等の金属で形成される。各放熱部材１２は、嵌合、ろう付け、溶接、接着剤を用いた接着、締結部材を用いた締結等の任意の取り付け方法で受熱ブロック１１の第２主面１１ｂに固定される。具体的には、各放熱部材１２は、鉄道車両の走行時の振動を受けて、各放熱部材１２と受熱ブロック１１との位置関係が変化しない程度の強度で受熱ブロック１１に固定されればよい。

流路形成部１３は、複数の放熱部材１２を覆って受熱ブロック１１の第２主面１１ｂに固定され、複数の放熱部材１２の隙間を通る空気の流路１４を形成する。詳細には、流路形成部１３は、Ｚ軸方向に延びる流路１４を形成する。流路形成部１３には、複数の通風口、具体的には、空気を流路１４に流入させる通風口１３ａと、流路１４に流入した空気を流出させる通風口１３ｂが形成される。実施の形態１では、通風口１３ａ，１３ｂは、互いにＺ軸方向に対向する位置に形成される。通風口１３ａは、通風口１３ｂより鉛直方向下側に位置する。

上記構成を有する冷却装置１０は、図１に示すように、流路形成部１３の通風口１３ａ，１３ｂがそれぞれ、筐体２０の第１開口２０ａ，２０ｂに対向する向きで筐体２０に取り付けられる。第１開口２０ａは、通風口１３ａより小さく、ＸＹ平面において第１開口２０ａの縁は、通風口１３ａの縁より内側に位置することが好ましい。第２開口２０ｂは、通風孔１３ｂより小さく、ＸＹ平面において第１開口２０ｂの縁は、通風孔１３ｂの縁より内側に位置することが好ましい。上述のように冷却装置１０が筐体２０に取り付けられることで、第１開口２０ａが通風口１３ａに接続され、第１開口２０ｂが通風口１３ｂに接続される。この結果、流路形成部１３が形成する流路１４は、第１開口２０ａ，２０ｂを介して筐体２０の外部に連通する。流路１４が鉛直方向に延びているため、送風機を用いなくても、第１開口２０ａから流路１４を通って第１開口２０ｂに向かう鉛直方向上向きの空気の流れが生じる。この結果、電子部品２１を自然空冷式に冷却することが可能となる。

流路形成部１３の構造の詳細について以下に説明する。
図３および図４に示すように、実施の形態１では、流路形成部１３は、一対の側壁部材１５と、蓋部材１６と、を有する。
図３の分解斜視図である図５に示すように、一対の側壁部材１５は、板状の形状を有し、主面１５ａが複数の放熱部材１２を挟んで互いに対向する向きで受熱ブロック１１に固定される。詳細には、各側壁部材１５は、長手方向に沿った２つの側面の内、一方の側面１５ｂが第２主面１１ｂに当接した状態で、受熱ブロック１１に固定される。各側壁部材１５は、鉄道車両の走行時の振動を受けて、各側壁部材１５と受熱ブロック１１との位置関係が変化しない程度の強度で受熱ブロック１１に固定されればよい。

各側壁部材１５は、鉄道車両の走行時の振動を受けて変形しない程度の強度を有する。例えば、各側壁部材１５は、少なくとも１０ミリメートルの厚みを有するアルミニウム板で形成される。

蓋部材１６は、板状の形状を有し、受熱ブロック１１の第２主面１１ｂに複数の放熱部材１２を挟んで面する向きで一対の側壁部材１５に固定される。詳細には、蓋部材１６は、主面１６ａが、各側壁部材１５の長手方向に沿った２つの側面の内、他方の側面１５ｃに当接した状態で、各側壁部材１５に固定される。換言すれば、蓋部材１６は、第２主面１１ｂとの間に複数の放熱部材１２および一対の側壁部材１５を挟み、一対の側壁部材１５に固定される。各側壁部材１５において、側面１５ｃは、側面１５ｂと反対に位置する。蓋部材１６は、鉄道車両の走行時の振動を受けて、蓋部材１６と各側壁部材１５との位置関係が変化しない程度の強度で各側壁部材１５に固定されればよい。

蓋部材１６は、鉄道車両の走行時の振動を受けて変形しない程度の強度を有する。例えば、蓋部材１６は、少なくとも１０ミリメートルの厚みを有するアルミニウム板で形成される。

各側壁部材１５の端部１５１、蓋部材１６の端部１６１、および受熱ブロック１１の端部１１１に囲まれた空間は、通風口１３ａを形成する。端部１５１は、側壁部材１５のＺ軸方向の一端を含む部分である。端部１５１に含まれ、Ｚ軸方向に交差する面を端面１５ｄとする。端部１６１は、蓋部材１６のＺ軸方向の一端を含む部分である。端部１６１に含まれ、Ｚ軸方向に交差する面を端面１６ｂとする。端部１１１は、受熱ブロック１１のＺ軸方向の一端を含む部分である。端部１１１に含まれ、Ｚ軸方向に交差する面を端面１１ｃとする。

各側壁部材１５の端部１５２、蓋部材１６の端部１６２、および受熱ブロック１１の端部１１２に囲まれた空間は、通風口１３ｂを形成する。端部１５２は、側壁部材１５のＺ軸方向の他端を含む部分である。端部１５２に含まれ、Ｚ軸方向に交差する面を端面１５ｅとする。端部１６２は、蓋部材１６のＺ軸方向の他端を含む部分である。端部１６２に含まれ、Ｚ軸方向に交差する面を端面１６ｃとする端部１１２は、受熱ブロック１１のＺ軸方向の他端を含む部分である。端部１１２に含まれ、Ｚ軸方向に交差する面を端面１１ｄとする。

上述したように受熱ブロック１１、一対の側壁部材１５および蓋部材１６を設けることで、通風口１３ａから放熱部材１２の隙間を通って通風口１３ｂに向かう流路１４が形成される。図１に示すように、通風口１３ａ，１３ｂがそれぞれ、筐体２０の第１開口２０ａ，２０ｂに対向する向きで筐体２０に取り付けられることで、筐体２０の第１開口２０ａから流入した筐体２０の外部の空気は、流路１４を通って、第１開口２０ｂから筐体２０の外部に排出される。電子部品２１で発生した熱が、受熱ブロック１１および放熱部材１２を介して、流路１４を通る空気に放熱されることで、電子部品２１が冷却される。図２に示すように、流路１４と電子部品２１が収容されている筐体２０の内部空間とは、受熱ブロック１１、一対の側壁部材１５、および蓋部材１６によって隔てられているため、流路１４から電子部品２１が収容されている筐体２０の内部に空気が流入することが抑制される。

上述したように、流路１４には、筐体２０の外部の空気が流れる。車載機器１には、電子部品２１が収容される筐体２０の内部空間に筐体２０の外部の空気が流入することが抑制可能な程度の密閉性が求められる。

このため、筐体２０に当接する冷却装置１０の各部は滑らかな平面であることが好ましい。詳細には、図５に示す各側壁部材１５の端面１５ｄ，１５ｅは、滑らかな平面であって、筐体２０に面で当接することが好ましい。受熱ブロック１１の端面１１ｃ，１１ｄは、滑らかな平面であることが好ましい。蓋部材１６の端面１６ｂ，１６ｃは、滑らかな平面であって、筐体２０に面で当接することが好ましい。

さらに、通風口１３ａを形成する各側壁部材１５の端面１５ｄおよび受熱ブロック１１の端面１１ｃは互いに滑らかに接続されることが好ましい。滑らかに接続されるとは、接平面の傾きが連続していることを意味する。実施の形態１では、端面１５ｄおよび端面１１ｃは同一平面上に位置する。通風口１３ａを形成する各側壁部材１５の端面１５ｄおよび蓋部材１６の端面１６ｂは互いに滑らかに接続されることが好ましい。実施の形態１では、端面１５ｄおよび端面１６ｂは同一平面上に位置する、換言すれば、端面１５ｄ、端面１１ｃ、および端面１６ｂは、同一平面上に位置する。

同様に、通風口１３ｂを形成する各側壁部材１５の端面１５ｅおよび受熱ブロック１１の端面１１ｄは互いに滑らかに接続されることが好ましい。実施の形態１では、端面１５ｅおよび端面１１ｄは同一平面上に位置する。通風口１３ｂを形成する各側壁部材１５の端面１５ｅおよび蓋部材１６の端面１６ｃは互いに滑らかに接続されることが好ましい。実施の形態１では、端面１５ｅおよび端面１６ｃは同一平面上に位置する。換言すれば、端面１５ｅ、端面１１ｄ、および端面１６ｃは、同一平面上に位置する。

車載機器１の密閉性を高めるため、冷却装置１０は、受熱ブロック１１に固定された状態の流路形成部１３を、通風口１３ａ，１３ｂを残して密閉する流路密閉部材をさらに備えることが好ましい。流路密閉部材が設けられることで、流路１４は、通風口１３ａ，１３ｂを残して密閉される。換言すれば、通風口１３ａ，１３ｂを介さずに、流路１４へ空気が流入することおよび流路１４から空気が流出することが抑制される。この結果、流路１４を流れる空気が、電子部品２１が収容される筐体２０の内部空間に流入することが抑制され、車載機器１の密閉性を高めることが可能となる。

詳細には、冷却装置１０は、各側壁部材１５の側面１５ｂと受熱ブロック１１の第２主面１１ｂとの間に充填されて密閉性を有する第１流路密閉部材を備えることが好ましい。第１流路密閉部材は、例えば、防水性および防塵性を有する樹脂である。例えば、各側壁部材１５の側面１５ｂと受熱ブロック１１の第２主面１１ｂが当接する部分に対して樹脂を塗布する防水防塵処理を行った上で、各側壁部材１５を締結部材によって受熱ブロック１１に固定すればよい。上述のように各側壁部材１５の側面１５ｂと受熱ブロック１１の第２主面１１ｂとが当接する部分に対して、密閉性を確保するための防水防塵処理が行われることで、車載機器１の密閉性を高めることが可能となる。

さらに、冷却装置１０は、各側壁部材１５の側面１５ｃと蓋部材１６の主面１６ａとの間に充填されて密閉性を有する第２流路密閉部材を備えることが好ましい。第２流路密閉部材は、例えば、防水性および防塵性を有する樹脂である。例えば、各側壁部材１５の側面１５ｃと蓋部材１６の主面１６ａが当接する部分に対して樹脂を塗布する防水防塵処理を行った上で、各側壁部材１５と蓋部材１６を締結部材によって締結すればよい。上述のように各側壁部材１５の側面１５ｃと蓋部材１６の主面１６ａとが当接する部分に対して、密閉性を確保するための防水防塵処理が行われることで、車載機器１の密閉性を高めることが可能となる。

以上説明した通り、実施の形態１に係る冷却装置１０によれば、冷却装置１０の内部に空気が流れる流路１４が形成されるため、車載機器１に冷却風を流すためのダクトを設ける必要がない。このため、車載機器１の構造は、ダクトを備える車載機器に比べて簡易である。

ダクトを設ける場合には、ダクトの全体に亘って、防水防塵処理を施す必要がある。特に鉄道車両に設けられる機器では、機器が大きいため、ダクトの距離が長い。このため、防水防塵処理が必要となる箇所が多く、製造工程が煩雑である。一方、実施の形態１に係る車載機器１は、ダクトは必要でないため、防水防塵処理が必要となる箇所が少なく、製造工程が簡易である。

（実施の形態２）
実施の形態１に開示される車載機器１は、外部の空気を流路１４に通し、電子部品２１で生じた熱を、受熱ブロック１１および放熱部材１２を介して空気に放熱させることで電子部品２１を冷却する自然風冷式の冷却を行うが、強制風冷式の冷却を行ってもよい。強制風冷式の車載機器２について実施の形態２で説明する。

図６に示すように、車載機器２は、実施の形態１に係る車載機器１の構成に加えて、筐体２０の内部を第１空間２３と第２空間２４とに分ける仕切り部材２２と、第２空間２４に設けられた送風機２５と、をさらに備える。冷却装置１０の全体および電子部品２１は、第１空間２３に収容される。

仕切り部材２２は、主面がＹ軸方向に直交する向きで筐体２０の内部に設けられ、筐体２０の内部を第１空間２３と第２空間２４とに分ける。仕切り部材２２には、第１空間２３に収容される冷却装置１０が有する流路形成部１３の通風口１３ａに対向する第２開口２２ａが形成される。第２開口２２ａは、通風口１３ａより小さく、ＸＺ平面において第２開口２２ａの縁は、通風口１３ａの縁より内側に位置することが好ましい。

筐体２０のＹ軸方向に対向する二面にはそれぞれ、吸排気口２０ｃおよび第１開口２０ｄが形成されている。詳細には、第２空間２４に接し、Ｙ軸に直交する筐体２０の面に吸排気口２０ｃが形成される。吸排気口２０ｃは、第２空間２４に筐体２０の外部の空気を流入させ、または、第２空間２４の空気を筐体２０の外部に流出させる。第１空間２３に接し、Ｙ軸に直交する筐体２０の面に第１開口２０ｄが形成される。第１開口２０ｄは、第１空間２３に収容される冷却装置１０が有する流路形成部１３の通風口１３ｂに対向する。第１開口２０ｄは、通風口１３ｂより小さく、ＸＺ平面において第１開口２０ｄの縁は、通風口１３ｂの縁より内側に位置することが好ましい。

図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線における矢視断面図である図７に示すように、車載機器２が備える冷却装置１０は、受熱ブロック１１の面積が蓋部材１６の面積より大きい点を除いて、車載機器１が備える冷却装置１０と同じ構成である。詳細には、受熱ブロック１１のＸ軸方向の幅は、蓋部材１６のＸ軸方向の幅より長い。

図６に示すように、冷却装置１０は、流路形成部１３の通風口１３ａが仕切り部材２２に形成された第２開口２２ａに対向し、流路形成部１３の通風口１３ｂが筐体２０に形成された第１開口２０ｄに対向する向きで筐体２０と仕切り部材２２に取り付けられる。これにより、第２開口２２ａが通風口１３ａに接続され、第１開口２０ｄが通風口１３ｂに接続される。この結果、流路形成部１３が形成する流路１４は、第２開口２２ａ、第２空間２４、および吸排気口２０ｃを介して筐体２０の外部に連通する。流路１４は、第１開口２０ｄを介して筐体２０の外部に連通する。

冷却装置１０は、図６および図７に示すように、受熱ブロック１１の第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂのそれぞれに連続する３つの面が筐体２０に当接し、他の１つの側面が仕切り部材２２に当接した状態で筐体２０に固定される。詳細には、冷却装置１０は、第１主面１１ａおよび第２主面１１ｂのそれぞれに連続する４つの面の内、端面１１ｃが仕切り部材２２に当接し、端面１１ｄを含む残りの３つの面が筐体２０に当接した状態で、筐体２０に固定される。この場合に、蓋部材１６の端面１６ｂは、仕切り部材２２に当接し、蓋部材１６の端面１６ｃは筐体２０に当接している。

上述のように冷却装置１０が筐体２０に固定されることで、第１空間２３における冷却装置１０と筐体２０の間の空間に、筐体２０の外部の空気が流入することが抑制される。筐体２０の外部の空気は、吸排気口２０ｃを介して第２空間２４に流入する。

図６に示す送風機２５は、筐体２０に形成された吸排気口２０ｃから第２空間２４に流入した筐体２０の外部の空気を、冷却装置１０の流路１４に送風する。詳細には、送風機２５の排出口は、第２開口２２ａに接続される。送風機２５は、第２空間２４に流入した筐体２０の外部の空気を吸気して、第２開口２２ａを介して冷却装置１０の流路１４に排気する。

筐体２０の吸排気口２０ｃから第２空間２４に流入した筐体２０の外部の空気は、送風機２５によって吸気され、送風機２５の排出口を介して流路１４に排気される。送風機２５から排気されて流路１４に流入した空気は、流路１４を通って、筐体２０の第１開口２０ｄから筐体２０の外部に排出される。電子部品２１で発生した熱が、受熱ブロック１１および放熱部材１２を介して、流路１４を通る空気に放熱されることで、電子部品２１が冷却される。図６および図７に示すように、流路１４と電子部品２１が収容されている筐体２０の第１空間２３とは、受熱ブロック１１、一対の側壁部材１５、および蓋部材１６によって隔てられているため、第１空間２３における冷却装置１０と筐体２０の間の空間に、筐体２０の外部の空気が流入することが抑制される。この結果、第１空間２３における冷却装置１０と筐体２０の間の空間に、塵埃、水分等が流入することが抑制される。

以上説明した通り、実施の形態２に係る冷却装置１０によれば、冷却装置１０の内部に空気が流れる流路１４が形成されるため、車載機器２に冷却風を流すためのダクトを設けずに強制風冷式の冷却が可能となる。このため、車載機器２の構造は、ダクトを備える車載機器に比べて簡易である。

ダクトを設ける場合には、ダクトの全体に亘って、防水防塵処理を施す必要がある。特に鉄道車両に設けられる機器では、機器が大きいため、ダクトの距離が長い。このため、防水防塵処理が必要となる箇所が多く、製造工程が煩雑である。一方、実施の形態２に係る車載機器２は、ダクトは必要でないため、防水防塵処理が必要となる箇所が少なく、製造工程が簡易である。

本開示の実施の形態は、上述の例に限られない。上述の実施の形態は組み合わせることができる。一例として、車載機器１の筐体２０の内部は、車載機器２と同様に、主面がＹ軸方向に直交する仕切り部材２２によって、第１空間２３と第２空間２４とに分けられてもよい。この場合、仕切り部材２２に第２開口２２ａは形成される必要はない。第１空間２３に接し、Ｚ軸方向に対向する筐体２０の二面に、第１開口２０ａ，２０ｂが形成されればよい。

仕切り部材２２の配置の仕方は上述の例に限られない。一例として、車載機器２の筐体２０において、仕切り部材２２は、主面がＺ軸方向に直交する向きで筐体２０の内部に設けられてもよい。この場合、例えば、鉛直方向下側に第２空間２４が位置し、鉛直方向上側に第１空間２３が設けられればよい。

上述の実施の形態において、固定とは、一体に形成されることを含む。例えば、放熱部材１２と受熱ブロック１１は、一体に形成されてもよい。放熱部材１２と受熱ブロック１１を一体に形成することで、電子部品２１で発生した熱は、受熱ブロック１１および放熱部材１２を介して、より効率的に流路１４を流れる空気に伝達される。

一対の側壁部材１５と蓋部材１６は、一体に形成されてもよい。一対の側壁部材１５と蓋部材１６とが一体に形成されることで、流路１４から筐体２０の内部に塵埃、水分等が流入することがより確実に防止される。この結果、車載機器１，２の密閉性を高めることが可能となる。

放熱部材１２の形状は、上述の実施の形態の例に限られず、流路１４を流れる空気に熱を伝達することが可能な形状であれば任意である。一例として、各放熱部材１２は、第２主面１１ｂから離隔する方向に延びる突起でもよい。この場合、各放熱部材１２の先端を第２主面１１ｂに固定されている部分よりも細くすることが好ましい。

放熱部材１２はヒートパイプでもよい。この場合、放熱部材１２は、受熱ブロック１１に埋め込まれて流路１４における空気の流れに沿って延びる母管と、母管に連通し、受熱ブロック１１から離隔する方向に延びる支管と、を有することが好ましい。さらに支管に固定されるフィンが設けられてもよい。

通風口１３ａ，１３ｂの個数は２つに限られない。例えば、流路形成部１３は、分岐を有する流路１４を形成し、空気を流路１４に流入させる１つの通風口１３ａと、流路１４の空気を流出させる複数の通風口１３ｂとを有してもよい。

各側壁部材１５および蓋部材１６の形状は、流路１４を形成することができる形状であれば任意である。蓋部材１６は、各側壁部材１５の主面１５ａに固定されてもよい。

さらに車載機器１，２の密閉性を高めるため、冷却装置１０と筐体２０が当接する部分に対して、密閉性を確保するための防水防塵処理が行われることが好ましい。同様に、冷却装置１０と仕切り部材２２が当接する部分に対して、密閉性を確保するための防水防塵処理が行われることが好ましい。

車載機器１，２の密閉性を高めるため、冷却装置１０と筐体２０との間の空間を塞ぐ部材が設けられてもよい。図８に示す車載機器３は、車載機器１の構成に加えて、冷却装置１０と第１開口２０ａの周囲とに当接する第１筐体密閉部材１７ａをさらに備える。詳細には、第１筐体密閉部材１７ａは、図５に示す、受熱ブロック１１の端面１１ｃ、各側壁部材１５の端面１５ｄ、および蓋部材１６の端面１６ｂに当接し、第１開口２０ａの周囲の筐体２０に当接する。第１筐体密閉部材１７ａが冷却装置１０および筐体２０に挟まれて押圧され、変形すると、冷却装置１０と筐体２０との間に生じる隙間が第１筐体密閉部材１７ａによって塞がれる。

図８に示す車載機器３は、冷却装置１０と第１開口２０ｂの周囲とに当接する第１筐体密閉部材１７ｂをさらに備える。詳細には、第１筐体密閉部材１７ｂは、図５に示す、受熱ブロック１１の端面１１ｄ、各側壁部材１５の端面１５ｅ、および蓋部材１６の端面１６ｃに当接し、第１開口２０ｂの周囲の筐体２０に当接する。第１筐体密閉部材１７ｂが冷却装置１０および筐体２０に挟まれて押圧され、変形すると、冷却装置１０と筐体２０との間に生じる隙間が第１筐体密閉部材１７ｂによって塞がれる。

第１筐体密閉部材１７ａ，１７ｂは、例えばパッキンである。第１筐体密閉部材１７ａ，１７ｂを設けることで、流路１４から筐体２０の内部に筐体２０の外部の空気が流入することが抑制される。

車載機器２の密閉性を高めるため、冷却装置１０と仕切り部材２２との間の空間を塞ぐ部材が設けられてもよい。図９に示す車載機器４は、車載機器２の構成に加えて、冷却装置１０と第１開口２０ｄの周囲とに当接する第１筐体密閉部材１７ｃをさらに備える。詳細には、第１筐体密閉部材１７ｃは、図５に示す、受熱ブロック１１の端面１１ｄ、各側壁部材１５の端面１５ｅ、および蓋部材１６の端面１６ｃに当接し、第１開口２０ｄの周囲の筐体２０に当接する。第１筐体密閉部材１７ｃが冷却装置１０および筐体２０に挟まれて押圧され、変形すると、冷却装置１０と筐体２０との間に生じる隙間が第１筐体密閉部材１７ｃによって塞がれる。

図９に示す車載機器４は、冷却装置１０と第２開口２２ａの周囲とに当接する第２筐体密閉部材１８をさらに備える。詳細には、第２筐体密閉部材１８は、図５に示す、受熱ブロック１１の端面１１ｃ、各側壁部材１５の端面１５ｄ、および蓋部材１６の端面１６ｂに当接し、第２開口２２ａの周囲の仕切り部材２２に当接する。第２筐体密閉部材１８が冷却装置１０および仕切り部材２２に挟まれて押圧され、変形すると、冷却装置１０と仕切り部材２２との間に生じる隙間が第２筐体密閉部材１８によって塞がれる。

第１筐体密閉部材１７ｃおよび第２筐体密閉部材１８は、例えばパッキンである。第１筐体密閉部材１７ｃおよび第２筐体密閉部材１８を設けることで、流路１４から第１空間２３に筐体２０の外部の空気が流入することが抑制される。

図５に示す各側壁部材１５を受熱ブロック１１に固定する方法は、実施の形態１で説明した締結部材による締結に限られない。例えば、各側壁部材１５を受熱ブロック１１にろう付けによって固定してもよい。この場合、ろう材が、流路１４から電子部品２１が収容される筐体２０の内部への空気の流入を抑制するため、各側壁部材１５の側面１５ｂと受熱ブロック１１の第２主面１１ｂが当接する部分に対する防水防塵処理は不要となる。

同様に、蓋部材１６を各側壁部材１５に固定する方法は、実施の形態１で説明した締結部材による締結に限られない。例えば、蓋部材１６を各側壁部材１５にろう付けによって固定してもよい。この場合、ろう材が、流路１４から電子部品２１が収容される筐体２０の内部への空気の流入を抑制するため、蓋部材１６の主面１６ａと各側壁部材１５の側面１５ｃが当接する部分に対する防水防塵処理は不要となる。

第１開口２０ａ，２０ｂ，２０ｄおよび吸排気口２０ｃは、上述の例に限られず、冷却装置１０の流路１４に空気を流入させ、流入した空気を流出させることができる任意の位置に形成されればよい。一例として、図６に示す車載機器２が備える筐体２０の第２空間２４に接し、Ｘ軸方向に直交する面に吸排気口２０ｃが形成されてもよい。送風機を遠心送風機とすることで、送風機の軸方向、すなわちＸ軸方向に筐体２０の外部の空気が吸排気口２０ｃを通って第２空間２４に流入し、送風機によって吸気された空気が流路１４に排気される。

送風機２５は、送風機２５の吸気方向および排気方向に応じて、任意の向きで筐体２０に収容されればよい。送風機２５は、筐体２０の外部に設けられてもよい。例えば、筐体２０の外部で第１開口２０ｄに隣接した位置に送風機２５が設けられ、送風機２５が筐体２０の外部の空気を第１開口２０ｄを介して流路１４に送風してもよい。この場合、第１開口２０ｄから流路１４に流入した空気は、第２開口２２ａを通って第２空間２４に流入し、吸排気口２０ｃから筐体２０の外部に流出する。

車載機器１－４は、架線から供給される電力を主電動機に供給するための三相交流電力に変換する電力変換装置に限られず、発熱体を有し、車両に搭載される機器であれば任意である。車載機器１－４は、鉄道車両に限られず、自動車、航空機、船舶等の任意の移動体に搭載されることができる。

筐体２０は、鉄道車両の屋根上に取り付けられてもよい。
筐体２０を鉄道車両に取り付ける向きは、上述の例に限られない。一例として、車載機器１は、放熱部材１２の主面がＹ軸方向に直交する向きで、鉄道車両に搭載されてもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、この開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。すなわち、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、この開示の範囲内とみなされる。

１，２，３，４車載機器、１０冷却装置、１１受熱ブロック、１１ａ第１主面、１１ｂ第２主面、１１ｃ，１１ｄ，１５ｄ，１５ｅ，１６ｂ，１６ｃ端面、１２放熱部材、１３流路形成部、１３ａ，１３ｂ通風口、１４流路、１５側壁部材、１５ａ，１６ａ主面、１５ｂ，１５ｃ側面、１６蓋部材、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ第１筐体密閉部材、１８第２筐体密閉部材、２０筐体、２０ａ，２０ｂ，２０ｄ第１開口、２０ｃ吸排気口、２１電子部品、２２仕切り部材、２２ａ第２開口、２３第１空間、２４第２空間、２５送風機、１１１，１１２，１５１，１５２，１６１，１６２端部。

Claims

車載機器の筐体であって、内部が仕切り部材によって第１空間と第２空間とに分けられる前記筐体の前記第１空間に、発熱体である電子部品とともに全体が収容される冷却装置であって、
前記発熱体が第１主面に取り付けられる受熱ブロックと、
前記受熱ブロックの前記第１主面の反対に位置する第２主面に互いに隙間を空けて固定され、前記発熱体から前記受熱ブロックを介して伝達された熱を、前記隙間を通る空気に放熱する複数の放熱部材と、
前記複数の放熱部材を覆って前記受熱ブロックの前記第２主面に固定され、前記複数の放熱部材の前記隙間を通る前記空気の流路であって、前記筐体の外部に連通する前記流路を形成する流路形成部と、
を備え、
前記流路形成部には、前記空気を前記流路に流入させ、前記流路に流入した前記空気を流出させるための複数の通風口が形成され、
前記流路形成部は、
板状の形状を有し、主面が前記複数の放熱部材を挟んで互いに対向する向きで前記受熱ブロックに固定される一対の側壁部材と、
板状の形状を有し、前記受熱ブロックの前記第２主面に前記複数の放熱部材を挟んで面する向きで前記一対の側壁部材に固定される蓋部材と、
を有し、
前記流路形成部には、前記一対の側壁部材、前記蓋部材および前記受熱ブロックのそれぞれの一方の端部に囲まれた空間が形成する通風口と、前記一対の側壁部材、前記蓋部材および前記受熱ブロックのそれぞれの他方の端部に囲まれた空間が形成する通風口が形成され、
前記流路形成部が形成する前記流路は、互いに対向する前記一対の側壁部材に沿って延び、
前記受熱ブロックおよび前記流路形成部は、前記流路と前記第１空間とを隔て、前記第１空間における前記冷却装置と前記筐体の間の空間に、前記筐体の外部の空気が流入することを抑制する、
冷却装置。
前記側壁部材のそれぞれと前記受熱ブロックとの間に充填されて密閉性を有する第１流路密閉部材と、
前記側壁部材のそれぞれと前記蓋部材との間に充填されて密閉性を有する第２流路密閉部材と、をさらに備える、
請求項１に記載の冷却装置。
同一の前記通風口を形成する前記一対の側壁部材および前記受熱ブロックのそれぞれの前記端部が有する端面は互いに滑らかに接続される、
請求項１または２に記載の冷却装置。
同一の前記通風口を形成する前記一対の側壁部材および前記受熱ブロックのそれぞれの前記端部が有する端面は同一平面上に位置する、
請求項３に記載の冷却装置。
前記一対の側壁部材は、前記受熱ブロックと一体に形成されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載の冷却装置。
同一の前記通風口を形成する前記一対の側壁部材および前記蓋部材のそれぞれの前記端部が有する端面は互いに滑らかに接続される、
請求項１から５のいずれか１項に記載の冷却装置。
同一の前記通風口を形成する前記一対の側壁部材および前記蓋部材のそれぞれの前記端部が有する端面は同一平面上に位置する、
請求項６に記載の冷却装置。
前記複数の放熱部材はそれぞれ、前記一対の側壁部材が対向する方向に主面が交差して配置されるフィンである、
請求項１から７のいずれか１項に記載の冷却装置。
前記複数の放熱部材は、前記受熱ブロックと一体に形成されている、
請求項１から８のいずれか１項に記載の冷却装置。
車両に搭載される車載機器であって、
請求項１から９のいずれか１項に記載の冷却装置と、
前記冷却装置が備える前記受熱ブロックの前記第１主面に取り付けられる前記発熱体である電子部品と、
前記冷却装置の全体および前記電子部品を収容し、前記流路形成部の前記複数の通風口のいずれかに接続される第１開口が少なくとも１つ形成される筐体と、
前記筐体の内部を、前記冷却装置の全体および前記電子部品が収容される第１空間と、第２空間とに分ける仕切り部材と、
前記冷却装置が備える前記流路形成部の前記複数の通風口のいずれかの縁と前記筐体の前記第１開口のいずれかの縁とに当接する第１筐体密閉部材と、を備え、
前記流路形成部が形成する前記流路は、前記第１開口を介して前記筐体の外部に連通し、
前記第１空間における前記冷却装置と前記筐体の間の空間に、前記筐体の外部の空気が流入することが抑制されている、
車載機器。
車両に搭載される車載機器であって、
請求項１から９のいずれか１項に記載の冷却装置と、
前記冷却装置が備える前記受熱ブロックの前記第１主面に取り付けられる前記発熱体である電子部品と、
前記冷却装置の全体および前記電子部品を収容する筐体と、
前記筐体の内部を、前記冷却装置の全体および前記電子部品が収容される第１空間と、第２空間とに分ける仕切り部材と、を備え、
前記流路形成部が形成する前記流路は、前記筐体の外部に連通し、
前記第１空間における前記冷却装置と前記筐体の間の空間に、前記筐体の外部の空気が流入することが抑制されている、
車載機器。
前記仕切り部材に前記流路形成部の前記複数の通風口のいずれかに接続される第２開口が形成され、
前記流路形成部が形成する前記流路は、前記第２開口を介して前記第２空間に接続され、
前記第２空間に接する前記筐体の面に、前記第２空間に前記筐体の外部の空気を流入させる、または、前記第２空間の空気を前記筐体の外部に流出させる吸排気口が形成される、
請求項１０または１１に記載の車載機器。
前記流路形成部の前記複数の通風口のいずれかの縁と前記仕切り部材の前記第２開口の縁とに当接する第２筐体密閉部材をさらに備える、
請求項１２に記載の車載機器。
前記流路形成部が形成する前記流路に前記筐体の外部の空気を流入させる送風機をさらに備える、
請求項１０から１３のいずれか１項に記載の車載機器。