[发明专利]液冷式电力转换装置以及铁道车辆

说明书

本申请是以2011年9月26日提出申请的在先日本专利申请第2011－209994号作为优先权的基础而提出的，且在此谋求享有优先权的利益，上述日本专利申请的全部内容通过引用被包含于本发明。

技术领域

此处说明的实施方式涉及液冷式电力转换装置以及铁道车辆。

背景技术

通常，从架线对铁道车辆供给电力，铁道车辆用的电力转换装置将该电力转换成能够驱动搭载于车辆的马达的电力。马达接收所转换的电力并进行旋转，由此能够在铁道上行驶。在上述的铁道用电力转换装置内，内置有由半导体元件及其周边电路的电气部件构成的半导体模块。通过该半导体元件的开关动作进行电力转换。由于半导体元件的开关动作会产生大量的热损失，因此需要一种将该热量高效地朝电力转换装置外部排出，将半导体元件的温度保持在动作容许温度范围的冷却技术。

在电力转换装置内，除了收纳有上述的半导体模块外，还收纳有送风机、控制装置等电气设备，从该电气设备也会产生热损失。由于该热损失，设备室以及装置内的温度上升，所搭载的电气设备暴露在高温环境下。电气设备若不在用于正常动作的使用温度范围中使用则会成为发生故障的原因，寿命比所预想的期间短。因此，为了保护收纳于铁道车辆用电力转换装置的半导体模块、电气设备，必须抑制温度上升。

作为半导体元件的冷却所需要的技术，存在承受从半导体元件产生的热损失的受热部、和将该热损失朝半导体模块外部排出的散热部。作为冷却该散热部的方法，存在液冷方式。对于该液冷式为，将铁道车辆用电力转换装置内的受热部、和设置于铁道车辆用电力转换装置外部的散热部之间用配管连接，通过使用泵使配管内的冷却液强制循环来输送热，由此得到高冷却效率。

并且，作为半导体模块的其他电气设备、配线等的冷却技术，以往，存在在铁道车辆用电力转换装置的箱体表面开设通气口、将外部气体引入装置内的技术。利用通风抑制装置内的温度上升。还能够举出如下的结构：在上述结构的铁道车辆用电力转换装置内追加设置风扇，对装置内的空气强制地进行换气。以下，对该现有结构详细地进行说明。

使用图15对现有装置具体地进行说明。图15是以往的液冷式电力转换装置的结构图。图15中的实线箭头表示电力转换装置1的取入设备室201内的空气，虚线箭头表示冷却装置100所取入的外部气体。在车辆200中存在设备室201，在设备室201中设置有电力转换装置1、主变压器之类的控制装置50、冷却装置100。车辆200利用受电弓301从架线300接受电力，并经由控制装置50、电力转换装置1朝设置于台车302的轴的电动机303供给电力，从而在轨道304上行驶。在电力转换装置1中，多个半导体元件2a～2f安装于冷却体3a～3c，在冷却体3a～3c的内部存在供冷却液流动的流路4，且与电力转换装置1所具备的配管7连接。在冷却装置100中，从外部气体进风口101取入外部气体，对管道102～106通风，并使外部气体从外部气体排风口107排出。在管道103中具有电动送风机110，在管道105中具有换热器111。配管60将电力转换装置1的冷却液入口8、换热器111、泵10以闭环连接，冷却体借助泵10在该闭环内循环，由此来输送热。即，由半导体元件2产生的热损失由冷却体3受热，热传递至在冷却体3内部的流路4中强制地流动的冷却液，借助在配管7的内部流动的冷却液，从换热器111的散热部分将热朝大气排出，由此，将从半导体元件2产生的热损失高效地朝大气排出，将半导体元件2的温度上升保持在容许温度范围内。为了提高换热器111与大气之间的热交换效率，通常利用电动送风机110强制通风。此处引用下述文献，且通过引用将其所有内容包含于本发明。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－62694

发明内容

发明所要解决的课题

然而，在前述的以往的铁道车辆用电力转换装置中，具有取入用于对电气设备进行冷却的空气的通气口，并非密闭构造。由于在该空气中含有尘埃，因此存在内部污损的问题。作为装置内的污损防止对策，存在在通气口设置过滤器的情况，但是，不仅利用过滤器无法将尘埃完全除去，而且过滤器会因尘埃而逐渐堵塞过滤器网眼，因此产生定期更换或者清扫过滤器等维护增加的问题。

本发明是鉴于上述的状况而完成的，提供一种能够抑制铁道车辆用电力转换装置内的温度上升、且能够防止装置内的污损的液冷式电力转换装置。

用于解决课题的手段