JP2010016957A - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】特に放熱が必要な半導体素子を確実に放熱させ、効率良く直流電力を家庭用の交流電力に変換すること。
【解決手段】ファンカバー２１の後側面２１Ｂ中央部には後方に突出するように放熱用の送風機２３が内蔵されたファンケース２２が固定されているので、ファンカバー２１の後側面２１Ｂと家屋の外壁面１８との間から外気が導入されて送風機２３により吸い込まれて、放熱体１５の各放熱フィン１７間、特に左右の中央部に位置する各放熱フィン１７間に、しかもその上下の中央部に初めに導入され、この左右の中央部に位置する各放熱フィン１７とファンカバー２１の後側面２１Ｂとの間の空間に沿って上下方向に分岐しつつ、インバータ装置２外へ導出するので、徐々に複数の放熱フィン１７に伝わって放熱体１５全体を冷却する。
【選択図】図６

Description

本発明は、箱体内に太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を内蔵したインバータ装置に関する。

パワーモジュールなどの電子機器を冷却するためのヒートシンクは、例えば特許文献１等に開示されているように、前記インバータ装置のインバータ回路を構成する特に放熱が必要な半導体素子を効率よく、どのように放熱させるかまでは、考慮していない。
特開２００６−２３７３６６号公報

従って、特に放熱が必要な半導体素子を放熱させるのに、十分なものとはいえず、効率良く直流電力を交流電力に変換することができないという問題があった。特に、家屋の外壁面に設置すると塵埃や雨水等が装置内部に入りやすいので、これらを入りにくい構造にしなければならないが、そのような構造にすると、なおさら半導体素子を放熱させにくくなるという問題がある。

そこで本発明は、前述の問題点に鑑み、インバータ回路を構成する特に放熱が必要な半導体素子を確実に放熱させ、効率良く直流電力を家庭用の交流電力に変換することを目的とする。

このため第１の発明は、箱体内に太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を内蔵したインバータ装置において、前記インバータ回路を構成する半導体素子を冷却するために前記箱体の後面開口を閉塞するように配設され放熱ベース体とこの放熱ベース体に並設された複数の放熱フィンとを備えた放熱体と、この放熱体を収納すると共に収納されたこの放熱体に外気を送風するための送風機が配設されたファンカバーとを設けたことを特徴とする。

第２の発明は、箱体内に太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を内蔵したインバータ装置において、前記インバータ回路を構成する半導体素子を冷却するために前記箱体の後面開口を閉塞するように配設され放熱ベース体とこの放熱ベース体に並設された複数の放熱フィンとを備えた放熱体と、この放熱体を収納すると共に収納されたこの放熱体との間に形成された空気流通路内に外気を導入した後装置外へ導出するための送風機が配設されたファンカバーとを設けたことを特徴とする。

第３の発明は、箱体内に太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を内蔵したインバータ装置において、前記インバータ回路を構成する半導体素子を冷却するために前記箱体の後面開口を閉塞するように配設され放熱ベース体とこの放熱ベース体に長手方向が上下方向になるように並設された複数の放熱フィンとを備えた放熱体と、この放熱体を収納すると共に収納されたこの放熱体との間に形成された空気流通路内に外気を導入するための送風機が配設されて熱交換後の空気を上面開口及び下面開口より装置外へ導出するファンカバーとを設けたことを特徴とする。

第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記送風機により吸い込まれた外気が直接当てられる前記放熱体の一定領域の裏面側に特に放熱が必要な半導体素子を接触するか又は僅かの間隔を存して配設したことを特徴とする。

第５の発明は、第１乃至第３の発明において、前記放熱体を収納する収納空間を減ずることなく前記ファンカバーに形成したファンケース内に前記送風機を配設したことを特徴とする。

本発明によれば、特に放熱が必要な半導体素子を確実に放熱させ、効率良く直流電力を家庭用の交流電力に変換することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。先ず、図１において、１は発電手段として太陽電池で、２は太陽電池１で発電した直流電力を家庭用の交流電力に変換するインバータ回路３を備えたインバータ装置で、このインバータ装置２で交流電力に変換して商用電源系統４へ供給可能としている。そして、インバータ回路３には、特に発熱して放熱が必要なパワーモジュール素子などの半導体素子５が含まれる。

次に、図２乃至図８に基づいて、インバータ装置２について詳述する。１１は前面を開口すると共にその後面パネル１４の一部を開口させる箱体で、この箱体１１の前面開口は前面パネル１２を箱体１１にネジＢＳ１により取り付けることにより閉塞される。

１５は放熱体で、平板状の放熱ベース体１６と、この放熱体１６の一方の面上に左右両端部を除いて所定間隔を存して平行に長手方向が上下方向になるように立設された複数の放熱フィン１７とから構成され、この放熱フィン１７が家屋の外壁面１８側となるように且つ縦方向となるようにして後面パネル１４に取り付けられ、後面パネル１４の開口を閉塞する。この放熱体１５の放熱ベース体１６の他方の面にはインバータ回路３を構成する半導体素子５及びその他電子部品が搭載されたプリント基板１９が一端が放熱ベース体１６にネジ止めされる複数のスペーサ２０を介して取り付けられ、しかも特に放熱が必要な半導体素子５は放熱ベース体１６の他方の面に接触するように（又は僅かに離れるようにしてもよい。）、プリント基板１９が取り付けられる。なお、半導体素子５には放熱ベース体１６への接触面に放熱性を有する熱伝導パテを塗って、放熱性を高めても良い。また、プリント基板１９は、放熱ベース体１６の他方の面に限らず、後面パネル１４に取り付けてもよい。

２１は横断平面が概ねコ字形状を呈するファンカバーで、放熱体１５を収納する収納空間が形成されると共にこのファンカバー２１の後側面２１Ｂ中央部には開口が形成され、この開口を閉塞するように後方に突出するように放熱用の送風機２３が内蔵されたファンケース２２がファンカバー２１に取り付けられる。このファンケース２２は、前面が外気吹出しのために開口すると共に後面の外気吸い込用の開口にはファンガードが設けられた四側面にて形成され、しかもこの四側面は放熱体を収納する収納空間を減ずることなく、ファンカバー２１より後方に突出するように形成されており、この四側面にて囲まれた空間内に放熱用の送風機２３が配設される。

そして、前述した送風機２３と半導体素子５とは位置合わせして、両者は配設される。即ち、送風機２３により吸い込まれた外気が直接当てられる放熱体１５の放熱ベース体１６及び放熱フィン１７の一定領域（一定エリア）の裏面側に、特に放熱が必要な半導体素子５が接触するように（又は僅かに離れるようにしてもよい。）、前述したプリント基板１９がスペーサ２０を介して取り付けられる。

また、ファンカバー２１の家屋の外壁面１８側の上部には横断平面が概ねコ字形状の支持部２４が固定され、ファンカバー２１（インバータ装置２）は支持部２４を介して家屋の外壁面１８に固定される断面がクランク形状の取付け板２５に吊下げ支持される。即ち、取付け板２５が家屋の外壁面１８に固定された際には、その上部には外壁面１８との間に空間Ｓが形成されるように段差部２６が形成され、この取付け板２５の横幅寸法より左右の側片２１Ａ間の間隔が長いファンカバー２１を上方より被せるようにして、段差部２６上に支持部２４の後下端部２４Ａを載置させて、ファンカバー２１（インバータ装置２）を取付け板２５に吊下げ支持させる。

また、ファンカバー２１の下端部は家屋の外壁面１８側に直角に折り曲げてから、支持部２４の後側面２４Ｂと同じ面一となるように再度上方に僅かの長さ分折り曲げて間隔形成部２７を形成している。即ち、ファンカバー２１を取付け板２５に吊下げ支持させたときに、本インバータ装置２の重心の関係から、ファンカバー２１の間隔形成部２７が家屋の外壁面１８に当接し、必ずファンカバー２１の後側面２１Ｂと家屋の外壁面１８との間には一定の間隔が形成されることとなる。なお、ファンカバー２１の間隔形成部２７には、複数の水落し孔２８が形成され、間隔形成部２７上に落ちた雨水や塵埃などが水落し孔２８から地面などに落下する構成である。

従って、放熱体１５の放熱ベース体１６の他方の面（前面）にインバータ回路３を構成する半導体素子５及びその他電子部品が搭載されたプリント基板１９をスペーサ２０を介して取り付ける。また、放熱ベース１６とファンカバー２１とをビスＢＳ２にて固定し、放熱ベース体１６とファンカバー２１と支持部２４とをビスＢＳ３にて共締めして固定する。そして、箱体１１の後面パネル１４の開口を閉塞するように、後面パネル１４と放熱ベース体１６とを前方からビス（図示せず）にて固定する。そして、前面パネル１２を箱体１１にネジＢＳ１により取り付け、この箱体１１の前面開口を閉塞する。

このようにした状態のインバータ装置２を、予め家屋の外壁面１８に固定された取付け板２５にファンカバー２１を上方より被せるようにして、この取付け板２５の段差部２６上に支持部２４の後下端部２４Ａを載置させて、ファンカバー２１を取付け板２５に吊下げ支持させる。

すると、支持部２４の後側面２４Ｂとファンカバー２１の間隔形成部２７とは、同じ面一となり、ファンカバー２１を取付け板２５に吊下げ支持させたときに、本インバータ装置２の重心の関係から、ファンカバー２１の間隔形成部２７を家屋の外壁面１８に当接させ、必ずファンカバー２１の後側面２１Ｂと家屋の外壁面１８との間には一定の間隔が形成される。

従って、ファンカバー２１の後側面２１Ｂ中央部には後方に突出するように放熱用の送風機２３が内蔵されたファンケース２２が固定されているので、ファンカバー２１の後側面２１Ｂと家屋の外壁面１８との間から外気が導入されてファンケース２２に設けられたファンガードに開設された外気吸い込用開口を介して送風機２３により吸い込まれて、放熱体１５の各放熱フィン１７間、特に左右の中央部に位置する各放熱フィン１７間に、しかもその上下の中央部に初めに導入され、この左右の中央部に位置する各放熱フィン１７とファンカバー２１の後側面２１Ｂとの間の空間（空気通路）に沿って上下方向に分岐しつつ、ファンカバー２１と放熱体１５とで形成された上面開口及び下面開口よりインバータ装置２外へ熱交換後の空気を導出するので、徐々に複数の放熱フィン１７に伝わって放熱体１５全体を冷却し、放熱体１５全体の温度上昇を抑えることができる。

また、送風機２３により吸い込まれた外気が直接当てられる放熱体１５の放熱ベース体１６及び放熱フィン１７の一定領域（一定エリア）の裏面側に特に放熱が必要な半導体素子５が接触するようにプリント基板１９が配設されているので、この半導体素子５を確実に効率よく熱交換できて冷却することができる。また、放熱体１５の放熱ベース体１６及び放熱フィン１７に当てられて熱交換されて温められた空気を確実に各放熱フィン１７とファンカバー２１の後側面２１Ｂとの間の空間に沿って上下方向に分岐しつつ、インバータ装置２外へ導出させるので、熱交換されて温められた空気を吸い込まないで、冷却効果を持った外気を送風機２３に吸い込ませることができるから、放熱効果を高めることができる。即ち、ファンカバー２１の放熱体１５を収納する空間内に送風機２３を配設すると、熱交換後の空気をも吸い込むこととなって、放熱効果を十分高めることができなかったが、上述するように、冷却効果を持った外気を送風機２３に吸い込ませることができるから、放熱効果を高めることができる。

以上のように本発明によれば、インバータ回路を構成する特に放熱が必要な半導体素子を確実に放熱させ、効率良く直流電力を家庭用の交流電力に変換することができる。

以上本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

インバータ装置を含む電力変換に係るシステムの概略構成図である。 インバータ装置の正面図である。 インバータ装置の背面図である。 インバータ装置の左側面図である。 インバータ装置の斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 インバータ装置の分解右側面図である。

符号の説明

２ インバータ装置
３ インバータ回路
５ 半導体素子
１１ 箱体
１４ 後面パネル
１５ 放熱体
１６ 放熱ベース体
１７ 放熱フィン
１８ 家屋の外壁面
１９ プリント基板
２１ ファンカバー
２２ ファンケース
２３ 送風機
２４ 支持部
２５ 取付け板

Claims (5)

1. 箱体内に太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を内蔵したインバータ装置において、前記インバータ回路を構成する半導体素子を冷却するために前記箱体の後面開口を閉塞するように配設され放熱ベース体とこの放熱ベース体に並設された複数の放熱フィンとを備えた放熱体と、この放熱体を収納すると共に収納されたこの放熱体に外気を送風するための送風機が配設されたファンカバーとを設けたことを特徴とするインバータ装置。
2. 箱体内に太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を内蔵したインバータ装置において、前記インバータ回路を構成する半導体素子を冷却するために前記箱体の後面開口を閉塞するように配設され放熱ベース体とこの放熱ベース体に並設された複数の放熱フィンとを備えた放熱体と、この放熱体を収納すると共に収納されたこの放熱体との間に形成された空気流通路内に外気を導入した後装置外へ導出するための送風機が配設されたファンカバーとを設けたことを特徴とするインバータ装置。
3. 箱体内に太陽電池で発電した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を内蔵したインバータ装置において、前記インバータ回路を構成する半導体素子を冷却するために前記箱体の後面開口を閉塞するように配設され放熱ベース体とこの放熱ベース体に長手方向が上下方向になるように並設された複数の放熱フィンとを備えた放熱体と、この放熱体を収納すると共に収納されたこの放熱体との間に形成された空気流通路内に外気を導入するための送風機が配設されて熱交換後の空気を上面開口及び下面開口より装置外へ導出するファンカバーとを設けたことを特徴とするインバータ装置。
4. 前記送風機により吸い込まれた外気が直接当てられる前記放熱体の一定領域の裏面側に特に放熱が必要な半導体素子を接触するか又は僅かの間隔を存して配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインバータ装置。
5. 前記放熱体を収納する収納空間を減ずることなく前記ファンカバーに形成したファンケース内に前記送風機を配設したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のインバータ装置。

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