JPH07251737A - 車両用制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明の目的は、保守点検作業がし易く、信頼
性のある発熱機器の冷却が行える車両用制御装置を提供
することにある。 【構成】制御箱４を車体の床下に設置した車両用制御装
置において、前記制御箱４の車体幅方向の一側に制御回
路部品を収納する第１の収納室５を車体長手方向に沿っ
て設け、この第１の収納室に隣接して送風機を収納する
送風機室６を車体長手方向に沿って設け、かつ前記制御
箱の車体幅方向の他側に半導体制御素子や電圧吸収回路
部品及び冷却ユニットを収納する第２の収納室７を設
け、前記送風機による冷却風が前記第１の収納室５と送
風機室６との界面を車体進行方向に沿って導入され第２
の収納室７を通過して前記制御箱外に排出される冷却風
流路を形成したのである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用制御装置に係り、
特に例えば電車の車体床下に設置されるに好適な車両用
制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、駆動用主電動機を駆動するの
に、駆動用主電動機が誘導電動機の場合には、誘導電動
機に可変電圧，可変周波数（ＶＶＶＦ）の電力を供給す
る所謂ＶＶＶＦインバータや、架線が交流の場合にはコ
ンバータ、さらには関連する機器などの車両用制御装置
が必要となり、この車両用制御装置は車体床下の限られ
た空間を利用して設置されている。そして、この車両用
制御装置には、発熱機器が数多く用いられており、主な
発熱機器は強制的に冷却されている（特開平4−71303号
公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、保守
点検の作業性と、信頼性のある発熱機器の有効な冷却に
ついては何等配慮されていなかった。

【０００４】本発明の第１の目的は、保守点検作業がし
易い車両用制御装置を提供することにある。

【０００５】本発明の第２の目的は、信頼性のある発熱
機器の冷却が行える車両用制御装置を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、半導体制御素子と，電圧吸収回路部品と，制御回路
部品と，前記半導体制御素子の発熱を吸収する吸熱部と
吸収した熱を放熱する放熱部とを有する冷却ユニット
と，前記放熱部に冷却風を送る送風機などを制御箱内に
収納して車体の床下に設置した車両用制御装置におい
て、前記制御箱の車体幅方向の一側に前記制御回路部品
を収納する第１の収納室を車体長手方向に沿って設け、
この第１の収納室に隣接して前記送風機を収納する送風
機室を車体長手方向に沿って設け、かつ前記制御箱の車
体幅方向の他側に前記半導体制御素子や電圧吸収回路部
品及び前記冷却ユニットを収納する第２の収納室を設
け、前記送風機による冷却風が前記第１の収納室と送風
機室との界面を車体進行方向に沿って導入され第２の収
納室を通過して前記制御箱外に排出される冷却風流路を
形成したのである。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、保守点検を必要とし、清浄
な環境を必要とする制御回路部品は、外気の影響を受け
ないように第１の収納室内に収納して他の機器と隔離し
て車体の一側面側に配置しているので、保守点検作業は
車体の側面側から容易に行うことができる。一方、発熱
機器や放熱部を収納した第２の収納室を車体の他の側面
側に配置すると共に、第１と第２の収納室間に送風機室
を配置して第２の収納室を冷却するようにしたので、冷
却風は雨水や塵埃の影響が少ない車体床下から吸入する
ことができ、発熱機器の信頼性のある冷却を行うことが
できる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明による車両用制御装置を電車の
床下に設置した一実施例について図１〜図８について説
明する。電車の車体１の床２の下には横梁３があり、こ
れに車両用制御装置を収納する制御箱４が取付けられて
いる。この制御箱４は、大きく分けて車体１の幅方向の
一側に車体進行方向に沿って形成された第１の収納室５
と，それに車体進行方向に沿って隣接する送風機室６
と，車体１の幅方向の他側に車体進行方向に沿って形成
された第２の収納室７とからなる。

【０００９】前記第１の収納室５内には、プリント板や
リレー，接触器など保守・点検が必要で清浄な環境で使
用する制御回路部品８が収納されており、この第１の収
納室５の車体側面側には開閉可能なカバー９があり、部
品の保守・点検が車体側面側から楽な姿勢で行えるよう
になっている。

【００１０】また、この第１の収納室５の隣りの前記送
風機室６には、主送風機１０Ａ，１０Ｂ及び補助送風機
１１が収納されており、２種の送風機は仕切壁６Ｈによ
り仕切られている。

【００１１】さらに、この送風機室６に隣接する車体幅
方向の他側に配置された第２の収納室７内は、ゲート制
御機能をもった３端子半導体素子である半導体制御素子
１２と、これに接触する蒸発器１３及び凝縮器１４とを
有する冷却ユニット１５と、電圧吸収回路部品１６，１
７と、抵抗器１８とが納められている。尚、この第２の
収納室７内は、半導体制御素子１２，蒸発器１３，電圧
吸収回路部品１６，１７を収納する第１室１９と、前記
冷却ユニット１５の凝縮器１４と前記抵抗器１８を専用
に冷却するために風胴を形成する第２室２０が形成され
ている。この第２室２０は、第１室１９の上方に所謂上
下二段構造に形成され、複数のブロック２０Ａ〜２０Ｄ
に分けられている。そして、前記第２室２０には、前記
主送風機１０Ａ，１０Ｂによって冷却風が送風され、ま
た、前記第１室１９には前記補助送風機１１によって冷
却風が送風されている。

【００１２】前記送風機室６は、車体進行方向の両側に
吸気口２１Ａ，２１Ｂが形成され、平面的に見てその開
口位置はほぼ一対のレール２２Ａ，２２Ｂの間にある。
そして、第２室２０に送風された冷却風は、制御箱４の
車体側面側に設けた開口２３から排出される。さらに、
第１室１９に送風された冷却風は、制御箱４の車体側面
側に設けた開口２４から排出される。

【００１３】ところで、前記第１室１９内に送風する補
助送風機１１は、前述のように、前記主送風機１０Ａ，
１０Ｂとは仕切壁６Ｈで隔離されており、塵埃や雨水を
濾過した清浄な空気を吸込んで送風している。そのため
に、補助送風機１１の上部にサイクロンフィルタ２５を
設け、サイクロンフィルタ２５の空気の排出口２６が補
助送風機１１の吸気口２７に導かれる形をとっている。
サイクロンフィルタ２５は２重の円筒状のもので、内筒
２８の下端にある排出口２６から空気を排出するが、外
筒２９の入口３０が外筒の接線方向に沿っているため、
導入した空気は外筒２９の内側を旋回しながら上昇して
質量の大きい水や粉塵は外筒２９の近くを流れながら上
昇し、ダスト排出口３１からフィルタ外へと排出され
る。このダスト排出口３１は前記主送風機１０Ａ，１０
Ｂが収納されている送風機室６内に開口し、主送風機１
０Ａ，１０Ｂに吸われる形で水や粉塵が排出される。

【００１４】一方、質量の小さい空気も旋回しながら上
昇するが内側の円筒２８の外側を流れながら上昇し、上
部に達したところで内筒２８の内側に流路を変え補助送
風機１１に吸い出される形で排出される。

【００１５】このサイクロンフィルタ２５は、２７０メ
ッシュ以上の細かいダストを使用した実験では８０％以
上の集塵効率があり、又、ジョウロでの散水に対しては
99.9％程度の集水効率があり、無保守で効率の良いエア
フィルタである。

【００１６】また、サイクロンフィルタ２５が吸込む空
気中の水分や粉塵を事前に少なくしておくために、主送
風機１０Ａ，１０Ｂにシロッコファンを用い、その回転
羽根３２の中心に近い位置に吸込口３３を開口し、ダク
ト３４を介してサイクロンフィルタ２５の入口３０に連
通している。このように、吸込口３３を回転羽根３２の
中心に近い位置に開口させることにより、図７に示すよ
うに、質量の大きい塵埃を含んだ空気Ｌは慣性により回
転羽根３２の外径側を通るので、塵埃の含まない空気を
吸込むことができるのである。

【００１７】以上のように構成したので、電車の運転中
は、制御機箱４内の各電気部品に通電され、夫々通電に
より発熱する。例えば第２の収納室７内の第１室１９に
収納された部品のうち半導体制御素子１２は比較的大き
な発熱があるが、この熱は接触する蒸発器１３によって
吸熱され、凝縮器１４で放熱される。しかし、この第１
室１９内は他の部品とは隔離されているので、発熱の一
部が室内にこもり昇温するが、この第１室１９と隣接す
る第２室２０内を冷却風が通過しているので、第１室１
９と第２室２０との仕切壁から第１室１９内を間接的に
冷却することができる。さらに、第１室１９内にはサイ
クロンフィルタ２５で除塵された外気が送風されるの
で、電気機器に有害な塵埃や水滴或いは水霧の付着はな
く、信頼性のある冷却を行うことができる。

【００１８】また、風胴を形成する第１室２０内には凝
縮器１４や抵抗器があるが、これらは主送風機１０Ａ，
１０Ｂから送風される風速の高い外気により効率良く冷
却される。そして、主送風機１０Ａ，１０Ｂに入る外気
は、車体床下で平面的にレール２２Ａ，２２Ｂ間となる
位置に設けられた吸気口２１Ａ，２１Ｂから導入される
ので、車体側面に設けた吸気口に比べて塵埃や水滴の侵
入は少なく、信頼性がたかくなる。

【００１９】さらに、主送風機１０Ａ，１０Ｂに吸込ま
れる外気は、第１の収納室５の内側の壁に沿って吸込ま
れるので、発熱量は少ないが第１の収納室５に密閉され
ている制御回路部品８をも間接的に冷却することができ
る。

【００２０】次に、電車が運転を停止して、車両用制御
機装置の保守点検作業を行う場合、まず頻繁な保守点検
を必要とする制御回路部品８は車体側面側に配置されて
いるので、第１の収納室５のカバー９を開けて車体側面
側から楽な姿勢で行うことがなく、保守員の労力を低減
することができる。さらに、それほど頻繁な保守点検は
行わないが、定期点検など電車をピット上に移動させて
半導体制御素子１２の点検を行う場合、半導体制御素子
１２を平面的にレール２２Ａ，２２Ｂ間となる位置に設
置しているので、第２の収納室７の底部を開放すれば、
ピット内からそのまま作業を行うことができる。しか
し、半導体制御素子１２が平面的にレール２２Ａ，２２
Ｂと重なる位置に設置された場合、第２の収納室７の底
部を開放してもレール２２Ａ，２２Ｂが障害となってそ
の位置からの保守点検作業が行えず、レール２２Ａ，２
２Ｂを避けた位置にまで半導体制御素子１２を引出して
作業を行わなければならず、厄介な作業となる問題があ
る。

【００２１】以上のように、本実施例によれば、保守点
検作業がし易く、信頼性のある発熱機器の冷却が行える
車両用制御装置を得ることができる。

【００２２】ところで、上記実施例は、補助送風機１１
に導入する冷却風をサイクロンフィルタ２５を通して導
入することを説明した。そして、サイクロンフィルタ２
５に導入する空気を、主送風機１０Ａ，１０Ｂの回転羽
根３２の中心側から吐き出される空気を導入することを
説明した。その理由は、回転羽根３２の外径側から吐き
出される空気は、慣性のために質量の大きい塵埃が多く
含まれ、内径側に行くに従い質量の小さい塵埃や塵埃が
含まれていない空気が吐き出されることになるからであ
る。しかし、主送風機１０Ａ，１０Ｂの吐き出し空気を
利用せずに、既に空気清浄器を通過して除塵された電車
内に供給される清浄な空気の一部をバイパスを介して導
入するようにしても良い。

【００２３】さらに、サイクロンフィルタ２５の代り
に、ルーバタイプのフィルタでもよい。要するに、冷却
風の導入方向を急変させ、塵埃の慣性を利用して除塵す
る慣性分離型フィルタであれば、サイクロンフィルタ２
５でもルーバタイプのフィルタでもよく、網状フィルタ
や市販のフィルタを用いても良い。また、専用のフィル
タを設置する空間がない場合には、上述のように、既に
空気清浄器を通過して除塵された電車内に供給される清
浄な空気の一部をバイパスを介して直接補助送風機１１
に導入するようにしても良い。

【００２４】また、上記実施例は、制御箱４を床２下に
取付けているので、車体側面からは制御箱４の側面を見
ることができる。しかし、上記制御箱４の保護や電車の
高速化に伴って、車体の床２下にスカート３５を取付け
る場合もある。このような場合には、前記制御箱４の第
１の収納室５のカバー９に対向する位置にカバー（図示
せず）を設けて保守点検に支障がないようにする必要が
ある。さらに、第２の収納室７の第１室１９と第２室２
０の開口２３，２４からの排気をスカート３５と制御箱
４との間の空間に放出しても良いが、この空間に熱がこ
もらないように、各開口２３，２４に排気ダクト３６，
３７を連結してスカート３５外に排気するようにしても
良い。その場合、排気ダクト３６，３７を排気側が低位
置となるように、傾斜させることにより、塵埃や水滴の
第２の収納室７への侵入を防止することができる。

【００２５】尚、第１室１９の排気は殆ど塵埃を含んで
いないので、この排気のために専用の排気ダクトを設け
る必要はなく、第１室１９の排気を主送風機１０Ａ，１
０Ｂが設置されている送風機室６に放出しても良く、第
２室２０内に放出してもよい。

【００２６】次に、送風機室６の吸気口２１Ａ，２１Ｂ
を制御箱４の車体進行方向の前後となる位置に設けた
が、制御箱４の前後に隣接機器がない場合は、電車の進
行方向によって吸気風量が変わることが考えられる。こ
の場合には、吸気口２１Ａ，２１Ｂの開口位置を送風機
室６の真下にしたり、スカート３５がある場合には、ス
カート３５の内側から採風できるような風洞３８を設け
ることによって容易に解決できる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、保
守点検作業がし易く、発熱機器の信頼性のある冷却が行
える車両用制御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による車両用制御装置の一実施例を示す
縦断正面図。

【図２】図１の平面図。

【図３】本発明による車両用制御装置の一実施例を示す
図１とは異なる位置の縦断正面図。

【図４】図３の平面図。

【図５】本発明に用いるサイクロンフィルタと補助送風
機の組合わせを示す拡大平面図。

【図６】図５の側面図。

【図７】本発明による車両用制御装置の一実施例を示す
図１，図２とは異なる位置の縦断正面図。

【図８】図８は図７の平面図。

【符号の説明】

１…車体、２…床、４…制御箱、５…第１の収納室、６
…送風機室、７…第２の収納室、８…制御回路部品、１
０Ａ，１０Ｂ…主送風機、１１…補助送風機、１２…半
導体制御素子、１５…冷却ユニット、１６，１７…電圧
吸収回路部品、１８…抵抗器。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 角田 幸二 茨城県勝田市堀口832番地の２ 日立シス テムプラザ勝田 日立水戸エンジニアリン グ株式会社内 (72)発明者 佐藤 研一 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 宮下 友治 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 岩滝 雅人 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 堀江 哲 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 坪井 孝 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内 (72)発明者 北林 英朗 茨城県勝田市市毛1070番地 株式会社日立 製作所水戸工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】半導体制御素子と，電圧吸収回路部品と，
   制御回路部品と，前記半導体制御素子の発熱を吸収する
   吸熱部と吸収した熱を放熱する放熱部とを有する冷却ユ
   ニットと，前記放熱部に冷却風を送る送風機などを制御
   箱内に収納して車体の床下に設置した車両用制御装置に
   おいて、前記制御箱の車体幅方向の一側に前記制御回路
   部品を収納する第１の収納室を車体長手方向に沿って設
   け、この第１の収納室に隣接して前記送風機を収納する
   送風機室を車体長手方向に沿って設け、かつ前記制御箱
   の車体幅方向の他側に前記半導体制御素子や電圧吸収回
   路部品及び前記冷却ユニットを収納する第２の収納室を
   設け、前記送風機による冷却風が前記第１の収納室と送
   風機室との界面を車体進行方向に沿って導入され第２の
   収納室を通過して前記制御箱外に排出される冷却風流路
   を形成したことを特徴とする車両用制御装置。
2. 【請求項２】半導体制御素子と，電圧吸収回路部品と，
   制御回路部品と，前記半導体制御素子の発熱を吸収する
   吸熱部と吸収した熱を放熱する放熱部とを有する冷却ユ
   ニットと，前記放熱部に冷却風を送る送風機などを制御
   箱内に収納して車体の床下に設置した車両用制御装置に
   おいて、前記制御箱の車体幅方向の一側に前記制御回路
   部品を収納する第１の収納室を車体長手方向に沿って設
   け、この第１の収納室に隣接して前記送風機を収納する
   送風機室を車体長手方向に沿って設け、かつ前記制御箱
   の車体幅方向の他側に第２の収納室を設け、この第２の
   収納室に、前記半導体制御素子や電圧吸収回路部品及び
   前記冷却ユニットの吸熱部を収納する第１室と、この第
   １室に接して前記冷却ユニットの放熱部を収納する第２
   室とを設け、前記送風機による冷却風が前記第１の収納
   室と送風機室との界面を車体進行方向に沿って導入され
   第２の収納室の第２室を通過して前記制御箱外に排出さ
   れる冷却風流路を形成したことを特徴とする車両用制御
   装置。
3. 【請求項３】前記第２室は、前記第１室の上に形成され
   ていることを特徴とする請求項２記載の車両用制御装
   置。
4. 【請求項４】前記送風機は、前記第２室に送風する第１
   の送風機と，前記第１室に送風する第２の送風機からな
   ることを特徴とする請求項２記載の車両用制御装置。
5. 【請求項５】前記第２の送風機は、フィルタを通過した
   空気が吸入されるように前記冷却風流路が形成されてい
   ることを特徴とする請求項２記載の車両用制御装置。
6. 【請求項６】前記第１の収納室は、車体側面側に開閉可
   能な点検カバーが設けられていることを特徴とする請求
   項２記載の車両用制御装置。
7. 【請求項７】前記送風機室の吸気口は、前記制御箱の車
   体進行方向の前後部に開口していることを特徴とする請
   求項２記載の車両用制御装置。