JPH08192654A - 車両用半導体制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】タンクの取付と取外しが容易で、冷却の不均衡
を防ぐことができる車両用半導体制御装置を得ること。 【構成】車体のスカートの内側に車体の長手方向と直交
方向に一対のコンデンサユニット３を並設する。このコ
ンデンサユニット３の両側の中央部に送風機２を配置す
る。これらの送風機の外側にタンク１をそれぞれ隣接す
る。送風機２の両側から冷却空気を吐出して、外側のタ
ンク１の内部の電力用半導体素子を個別に冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、鉄道車両に搭載される
車両用半導体制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来の車両用半導体制御装置の
一例を示す平面図、図８は、図７の前面図、図９は、図
７の左側面図（ただし、90°方向を変えて示している）
で、紙面の左右方向が車両の長手方向である。

【０００３】図７、図８及び図９において、図示しない
車両の車体の下部の車側に垂設された車体スカートの内
部には、右端にインバータ制御部４が収納されている。
このインバータ制御部４の左側には、図７において後方
に送風機２が仕切板を介して設置され、この送風機２の
内側には、電力用半導体素子とこの電力用半導体素子を
冷却する図示しないヒートパイプを収納したタンク１が
２個連続して配置されている。

【０００４】これらの送風機２及び各タンク１の対向間
には、送風機２から吹き出される冷却風を導くダクト12
Ａ，12Ｂが接続されている。これらの送風機２及び一対
のタンク１の左側には、前述した電力用半導体素子に接
続される複数の電解コンデンサを収納した一対のコンデ
ンサユニット３が対称的に収納されている。

【０００５】この一対のコンデンサユニット３の更に左
側には、これらのコンデンサユニット３の右側に配置さ
れた送風機２及び一対のタンク１と同一の送風機２と一
対のタンク１が対称的に収納されている。

【０００６】このうち、各タンク１は、これらの各タン
ク１の上端に取り付けられた図示しない取付金具によっ
て、車両の床の下部にボルトで固定され、床の下面に懸
架されている。各送風機２及びコンデンサユニット３の
取付も同様である。

【０００７】このように構成された車両用制御装置にお
いては、車両の側面から図７の矢印６で示すように送風
機２によって吸入され各タンク１に向けて排出された冷
却空気によって、各タンク６の内部に収納された図示し
ないヒートパイプの放熱板が冷却される。

【０００８】この各放熱板が冷却されることによって、
各放熱板に貫設されたヒートパイプの基端の熱伝達ブロ
ックは冷却され、この熱伝達ブロックの側面に固定され
た図示しない電力用半導体素子は、所定の温度以下に冷
却される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このように
構成された車両用半導体制御装置においては、図７及び
この図７の左側面図を示す図９にも示すように、送風機
２の下流側にダクトを介して直接接続されたタンク１の
内部の電力用半導体素子は、外部から吸入された冷却空
気によって冷却されるので、効率よく冷却されるが、こ
のタンクの更に下流側に並設されたタンク１の内部の電
力用半導体素子は、上流側のタンク１を通過した冷却空
気によって冷却されるので、上流側のタンク１に収納さ
れた電力用半導体素子と比べて温度上昇が高くなる。す
ると、インバータの容量は、温度上昇の高い電力用半導
体素子によって決まるので、インバータの定格が低下す
るおそれがある。

【００１０】一方、図７に示したタンク１のうち、送風
機２の下流側に隣接されたタンク１は、保守・点検のた
めに取り外すときには、車両の中央部の下側から上向き
の姿勢でボルトを外し、図９の二点鎖線で示すように、
下方に設置したリフタなどに下ろす作業となる。また、
図９において、下流側に位置するタンク１を取り外すと
きにも、車両の片側の下方から上向きの作業となる。

【００１１】このタンク１は、保守・点検が完了して取
り付けるときも同様で、車両の中央部の下方の線路上に
リフタを搬入し、徐々に持ち上げ、タンク１を固定する
ボルト穴が車両側のボルト穴の位置と一致したことを確
認して、上向きの作業で締付を行う。したがって、組み
付け及び保守・点検作業の作業性が悪い。

【００１２】そこで、本発明の目的は、タンクの取り付
けと取り外しが容易で、冷却の不均衡による定格の低下
を防ぐことのできる車両用半導体制御装置を得ることで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、電力用半導体素子が収納されたタンクを車両の床下
の両側面に設け、両側から冷却風をタンクに排出する送
風機をタンクの間に配置したことを特徴とする。

【００１４】また、請求項２に記載の発明の車両用半導
体制御装置は、タンクと送風機を二組配置し、この二組
の間にコンデンサスユニットを配置し、このコンデンサ
ユニットの上部に、送風機に吸入される冷却空気の通風
路を車両の進行方向に形成したことを特徴とする。

【００１５】また、請求項３に記載の発明の車両用半導
体制御装置は、通風路の外周に放熱板を設けたことを特
徴とする。さらに、請求項４に記載の発明の車両用半導
体制御装置は、タンクの外側に冷却空気を排出する排出
ダクトを突設したことを特徴とする。

【００１６】

【作用】請求項１に記載の発明の車両用半導体制御装置
においては、タンクの内部に収納された電力用半導体素
子は、各タンクの間に設けられた送風機の両側から吐出
される冷却空気によって、個別且つ均等に冷却される。

【００１７】また、請求項２に記載の発明の車両用半導
体制御装置においては、一対のタンクの内部に収納され
た電力用半導体素子は、各タンクの間に設けられた送風
機の両側から吐出される冷却空気によって、個別且つ均
等に冷却されるとともに、通風路から吸入されれる冷却
空気によって、コンデンサユニットも冷却される。

【００１８】また、請求項３に記載の発明の車両用半導
体制御装置においては、一対のタンクの内部に収納され
た電力用半導体素子は、各タンクの間に設けられた送風
機の両側から吐出される冷却空気によって、個別且つ均
等に冷却されるとともに、放熱板によって冷却される通
風路の側板の冷却に伴い、コンデンサユニットも冷却さ
れる。

【００１９】さらに、請求項４に記載の発明の車両用半
導体制御装置においては、一対のタンクの内部に収納さ
れた電力用半導体素子は、各タンクの間に設けられた送
風機の両側から吐出される冷却空気によって、個別且つ
均等に冷却されるとともに、タンクの外側に排出される
冷却空気は、排出ダクトによって送風機に吸入される冷
却空気への混入が阻止される。

【００２０】

【実施例】以下、本発明の車両用半導体制御措置の一実
施例を図面を参照して説明する。図１は、請求項１に記
載の発明の車両用半導体制御装置の一例を示す平面図
で、従来の技術で示した図７に対応する図である。但
し、図７とは、図２との関係上90°方向を変えて示し、
紙面の前後方向が車両の長手方向である。また、図２
は、図１の前面図で、同じく、従来の技術で示した図９
に対応する図である。

【００２１】図１及び図２において、従来の技術で示し
た図７，図８及び図９と異なるところは、送風機２とタ
ンク１の配置で、他は、図７，図８及び図９と同一であ
る。したがって、図７，図８及び図９と同一部分には、
同一符号を付して説明を省略する。

【００２２】図１及び図２において、車両の床下の車両
進行方向の片側には、中央部に対して送風機２が設けら
れ、この送風機２の両側にタンク１が設けられている。
これらの送風機２及び一対のタンク１の他側には、一対
のコンデンサユニット３が従来の技術で示した図７，図
８及び図９と同様に配置されている。これらのコンデン
サユニット３の更に他側には、中央部に対して送風機２
が設置され、この送風機２の両側（すなわち、車側側）
にタンク１が対称的に配置されている。

【００２３】このうち、送風機２の片側には、コンデン
サユニット３に隣接した側に対して、送風機の翼２ａが
配置され、反対側に対して、この翼２ａから吹き付けら
れた冷却空気を左右のタンク１の内部に導く整風板２ｂ
が設けられている。

【００２４】このよう構成された車両用半導体制御装置
においては、図１の矢印Ａ，Ｂで示すように、送風機２
から吹き付けられる冷却空気をこの送風機２に内蔵した
整風板２ｂによって、送風機２の左右に隣接されたタン
ク１に均等に供給することで、このタンク１の内部に収
納された電力用半導体素子を冷却するための図示しない
ヒートパイプの放熱フィンを冷却する。したがって、送
風機２の両側のタンク１の内部の電力用半導体素子は、
均一に冷却される。

【００２５】一方、保守点検のために車両からタンク１
を取り外すときには、車両の床下に図示しない引出レー
ルを設けることで、図１及び図２の矢印Ｃに示すよう
に、車両の左右に引き出して、図示しない運搬車に移載
することができる。したがって、タンク１を組み込むと
きには、図示しない引出レールを介して運搬車からタン
ク１を挿入することで、容易に組み込むこともできる。

【００２６】次に、図３は、請求項２に記載の発明の車
両用半導体制御装置の一例を示す平面図で、従来の技術
で示した図７及び請求項１に記載の発明の車両用半導体
制御装置で示した図１に対応する図である。同様に、図
４は、図３のＨ−Ｈ断面図である。

【００２７】図３及び図４において、図１及び図２と異
なるところは、一対のコンデンサユニット３の上部に対
して、図４に示す通風路６を形成したことで、他は、図
１及び図２で示した車両用半導体制御装置と同一であ
る。したがって、図１及び図２と同一要素には、同一符
号を付して説明を省略する。図３及び図４において、一
対のコンデンサユニット３の上方には、図４に示すよう
に通風路６が形成されている。

【００２８】このように構成された車両用半導体制御装
置においては、図４に示すように、車両の両側から矢印
Ｄに示すように通風路６の両側から侵入した冷却空気
は、送風機２によって、矢印Ｅに示すように送風機２の
内部に吸入される。すると、この冷却空気は、矢印Ｆに
示すように左右のタンク１の内部に送り込まれた後、こ
のタンク１の外側から矢印Ｇに示すように排出される。

【００２９】したがって、このように構成された車両用
半導体制御装置においては、矢印Ｄに示すように各コン
デンサユニット３の上方から、矢印Ｅに示すように各送
風機２に侵入する冷却風によって、各コンデンサユニッ
ト３は冷却されるので、各コンデンサユニット３の内部
に収納された電解コンデンサの特性の劣化を長期に亘っ
て防ぐことができる。

【００３０】また、図１及び図２で示した車両用半導体
制御装置と同様に、各タンク１を組み込む場合と、保守
・点検のために取り外すときには、図示しない引出レー
ルを利用して容易、かつ、安全に作業を行うことができ
る。

【００３１】次に、図５は、請求項３に記載の発明の車
両用半導体制御装置の一実施例を示す図で、図２及び図
４に対応する図である。図５において、図４と異なると
ころは、通風路６の底板に対して短冊状の複数の放熱フ
ィン７が縦に紙面と直交方向に貫設されていることで、
他は、図４と同一である。

【００３２】このように構成された車両用半導体制御装
置においては、図３及び図４で示した車両用半導体制御
装置と同様に、一対のコンデンサユニット３の外側から
侵入し、矢印Ｆで示すように図３で示した送風機２に吸
入される冷却空気によって、放熱フィン７は冷却され
る。

【００３３】すると、この放熱フィン７が溶接された通
風路６の底板が冷却されるので、この底板の下部に配置
されたコンデンサユニット３の内部の電解コンデンサの
温度上昇を抑えることができるだけでなく、図５におい
て右端に設けられインバータ制御部４を構成する箱体も
冷却することができるので、この箱体の内部に収納され
た抵抗器などの温度上昇を抑えることもできる。

【００３４】次に、図６は、請求項４に記載の発明の車
両用半導体制御装置の一実施例を示す図で、図２と同様
に車両の長手方向から見た図を示す。図６においては、
送風機２からタンク１を経て車両のスカート８の外部に
排出する冷却空気を、スカート８の下部から排出するた
めの排気ダクト９が、左右のタンク１の外側から突設さ
れている。

【００３５】このように構成された車両用半導体制御装
置においては、図４及び図６で示した通風路６に矢印Ｊ
に示すように吸入される冷却空気と、左右のタンク１の
外側から矢印Ｋに示すように排出される冷却空気の位置
を、上下に分離することで、通風路６に吸入される冷却
空気に対して、タンク１から排出される高温の空気の混
入を防ぐことができる。

【００３６】

【発明の効果】以上、請求項１に記載の発明によれば、
電力用半導体素子が収納されたタンクを車両の床下の両
側面に設け、両側からタンクに冷却風を排出する送風機
をタンクの間に配置することで、タンクの内部に収納さ
れた電力用半導体素子を各タンクの間に設けられた送風
機の両側から吐出される冷却空気によって、個別に冷却
したので、タンクの取り付けと取り外しが容易で、冷却
の不均衡による容量の低下を防ぐことのできる車両用半
導体制御装置を得ることができる。

【００３７】また、請求項２に記載の発明によれば、コ
ンデンサユニットの上部に、送風機に吸入される冷却空
気の通風路を車両の進行方向と直交方向に形成すること
で、一対のタンクの内部に収納された電力用半導体素子
を各タンクの間に設けられた送風機の両側から吐出され
る冷却空気によって、個別に冷却するとともに、通風路
から吸入される冷却空気によって、コンデンサユニット
も冷却したので、タンクの取り付けと取り外しが容易
で、冷却の不均衡による容量の低下を防ぐことのできる
車両用半導体制御装置を得ることができる。

【００３８】また、請求項３に記載の発明によれば、通
風路の外周に放熱板を設けることで、一対のタンクの内
部に収納された電力用半導体素子を各タンクの間に設け
られた送風機の両側から吐出される冷却空気によって、
個別に冷却するとともに、放熱板によって冷却される通
風路の側板の冷却に伴い、コンデンサユニットも冷却し
たので、タンクの取り付けと取り外しが容易で、冷却の
不均衡による容量の低下を防ぐことのできる車両用半導
体制御装置を得ることができる。

【００３９】さらに、請求項４に記載の発明によれば、
タンクの外側に冷却空気を排出する排出ダクトを突設す
ることで、一対のタンクの内部に収納された電力用半導
体素子を各タンクの間に設けられた送風機の両側から吐
出される冷却空気によって、個別に冷却するとともに、
タンクの外側に排出される冷却空気は、排出ダクトによ
って送風機に吸入される冷却空気への混入を阻止したの
で、タンクの取り付けと取り外しが容易で、冷却の不均
衡による容量の低下を防ぐことのできる車両用半導体制
御装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１に記載の発明の車両用半導体制御装置
の一実施例を示す平面図。

【図２】図１の前面図。

【図３】請求項２に記載の発明の車両用半導体制御装置
の一実施例を示す平面図。

【図４】図３の前面図。

【図５】請求項３に記載の発明の車両用半導体制御装置
の一実施例を示す側面図。

【図６】請求項４に記載の発明の車両用半導体制御装置
の一実施例を示す前面図。

【図７】従来の車両用半導体制御装置の一例を示す平面
図。

【図８】図７の前面図。

【図９】図７の左側面図。

【符号の説明】

１…タンク、２…送風機、３…コンデンサユニット、４
…インバータ制御部、６…通風路、７…放熱フィン、８
…スカート、９…排気ダクト。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 福田 和明 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の床下の車側の両側に電力用半導体
   素子が収納されたタンクを配置し、このタンクの間に両
   側から前記タンクに冷却風を排出する送風機を配置した
   車両用半導体制御装置。
2. 【請求項２】 タンクと送風機を二組配置し、この二組
   の間にコンデンサユニットを配置し、このコンデンサユ
   ニットの上部に、送風機に吸入される冷却空気の通風路
   を車両の進行方向と直交方向に形成したことを特徴とす
   る請求項１に記載の車両用半導体制御装置。
3. 【請求項３】 通風路の外周に放熱板を設けたことを特
   徴とする請求項２に記載の車両用半導体制御装置。
4. 【請求項４】 タンクの外側に冷却空気を排出する排出
   ダクトを突設したことを特徴とする請求項１乃至３のい
   ずれかに記載の車両用半導体制御装置。