JP2015070711A - 電力変換装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】放熱性の電気部品を収納したケース内の冷却効率の向上を目的とする。【解決手段】本発明の電力変換装置は、前面パネルと、この前面パネルが防水性（密閉性）を有して取り付けられる前面側が解放された箱状のケースと、このケース内側の上方に取り付けられ直流電力を交流電力に変換するインバータ部とを有し、このケースをアルミなど熱伝導性のある金属で一体成型すると共にインバータ部が取り付けられるケースの位置に相対向するケースの外側に構成される放熱フィンとを設け、少なくともこの放熱フィンに放射熱特性を有する塗料を塗布することを特徴とする。【選択図】図３
Description
本発明は電力変換装置において直流電力を交流電力へ変換するインバータ部の放熱に関す
るものである。
るものである。
従来、インバータ部などの発熱部品の放熱構造としては、この発熱部品を放熱用のフィ
ンを有するヒートシンクなどに取り付けて行われていたが、この発熱部品を防水性を有す
る密閉のケース内に収納した場合、この発熱部材のケース内への放熱にも対応するためヒ
ートシンクによる放熱量をより大きく設計する必要があり装置の小型化を阻害することが
あった。このためヒートシンクに放熱塗料を塗布して放熱効果を高めたものがあった。（
特許文献１）
ンを有するヒートシンクなどに取り付けて行われていたが、この発熱部品を防水性を有す
る密閉のケース内に収納した場合、この発熱部材のケース内への放熱にも対応するためヒ
ートシンクによる放熱量をより大きく設計する必要があり装置の小型化を阻害することが
あった。このためヒートシンクに放熱塗料を塗布して放熱効果を高めたものがあった。（
特許文献１）
特許文献１に記載のものはＬＥＤ電球の放熱構造であり、直流電力を交流電力に変換す
るインバータ部のような発熱量の大きなものを対象にしておらず、特に熱の対流を考慮す
ると高温の熱は上の方に集まるものであり、熱の対流と滞留を考慮する必要があった。
るインバータ部のような発熱量の大きなものを対象にしておらず、特に熱の対流を考慮す
ると高温の熱は上の方に集まるものであり、熱の対流と滞留を考慮する必要があった。
本発明の電力変換装置では、前面パネルと、この前面パネルが防水性を有して取り付け
られる前面側が解放された箱状のケースと、このケース内側の上方に取り付けられ直流電
力を交流電力に変換するインバータ部とを有し、このケースをアルミなど熱伝導性のある
金属で一体成型すると共に前記インバータ部が取り付けられるケースの位置に相対向する
ケースの外側に構成される放熱フィンとを設け、少なくともこの放熱フィンに放射熱特性
を有する塗料を塗布するものである。
られる前面側が解放された箱状のケースと、このケース内側の上方に取り付けられ直流電
力を交流電力に変換するインバータ部とを有し、このケースをアルミなど熱伝導性のある
金属で一体成型すると共に前記インバータ部が取り付けられるケースの位置に相対向する
ケースの外側に構成される放熱フィンとを設け、少なくともこの放熱フィンに放射熱特性
を有する塗料を塗布するものである。
本発明の電力変換装置では、インバータ部の周辺の放射熱特性が向上しケース内での空気
の対流が促進されてインバータ部に対する放熱特性を向上させることが可能になるもので
ある。
の対流が促進されてインバータ部に対する放熱特性を向上させることが可能になるもので
ある。
本発明は、密閉性を有する防水性のケース内側の上方にインバータ部を取り付け、少なく
ともこのインバータ部の周辺に放射熱特性を有する塗料を塗布するものである。
ともこのインバータ部の周辺に放射熱特性を有する塗料を塗布するものである。
図１に示す電気回路図は、直流出力を直流リアクトルＤＣＬ（ＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ）、
スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ等を用いて昇圧する昇圧回路３１（３１ａ乃
至３１ｅ）と、昇圧回路３１の出力する制御された直流電力をスイッチ素子ＩＰＭを用い
て交流電力に変換して出力するインバータ部３２と、インバータ部３２の出力する交流電
力から高周波成分を交流リアクトルＡＣＬ（第１リアクトル）とコンデンサとを用いて除
去するフィルタ回路３３とから構成されている。Ｓ（Ｓａ乃至Ｓｅ）は開閉スイッチであ
り太陽電池３４の直流出力を開閉するものである。
スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ等を用いて昇圧する昇圧回路３１（３１ａ乃
至３１ｅ）と、昇圧回路３１の出力する制御された直流電力をスイッチ素子ＩＰＭを用い
て交流電力に変換して出力するインバータ部３２と、インバータ部３２の出力する交流電
力から高周波成分を交流リアクトルＡＣＬ（第１リアクトル）とコンデンサとを用いて除
去するフィルタ回路３３とから構成されている。Ｓ（Ｓａ乃至Ｓｅ）は開閉スイッチであ
り太陽電池３４の直流出力を開閉するものである。
図１に示すように、太陽電池（ストリング）３４ａ乃至３４ｅは複数（ここでは最大５
つのストリングに対応可能になっているが、接続するストリングの数は変更可能である）
設けられ、この５つの太陽電池３４ａ乃至３４ｅの出力を夫々昇圧する昇圧回路３１ａ乃
至３１ｅを設けている。このため、直流リアクトルＤＣＬ（又は昇圧回路）も太陽電池（
ストリング）と同じ個数が必要となる（直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ（図示せず
））。
つのストリングに対応可能になっているが、接続するストリングの数は変更可能である）
設けられ、この５つの太陽電池３４ａ乃至３４ｅの出力を夫々昇圧する昇圧回路３１ａ乃
至３１ｅを設けている。このため、直流リアクトルＤＣＬ（又は昇圧回路）も太陽電池（
ストリング）と同じ個数が必要となる（直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ（図示せず
））。
昇圧回路３１、インバータ部３２、及びフィルタ回路３３の回路構成については既存のＤ
Ｃ／ＤＣのスイッチング型の昇圧回路、ＤＣ／ＡＣのＰＷＭに基づく変換回路や５０Ｈｚ
／６０Ｈｚを境界とするローパスフィルタの構成を用いることができるため詳細について
は省略する。昇圧回路３１ａ乃至３１ｅは昇圧回路３１ａと同等に構成されるので夫々の
構成要素は符号にｂ〜ｅを付記して記載を省略する。
Ｃ／ＤＣのスイッチング型の昇圧回路、ＤＣ／ＡＣのＰＷＭに基づく変換回路や５０Ｈｚ
／６０Ｈｚを境界とするローパスフィルタの構成を用いることができるため詳細について
は省略する。昇圧回路３１ａ乃至３１ｅは昇圧回路３１ａと同等に構成されるので夫々の
構成要素は符号にｂ〜ｅを付記して記載を省略する。
図２は収納ケースの前面図であり、１０は前面側が蓋で防水性（密閉性）を有して覆わ
れるように開口されたアルミダイカストによる略直方体の箱状の形状を有するケースであ
り、内側（ケース１０の内面）には、交流リアクトルＡＣＬと直流リアクトルＤＣＬａ乃
至ＤＣＬｅとを夫々配置する第１窪み１１、及び第２窪み１２が一体成型されている。第
１窪み１１と第２窪み１２は夫々のリアクトルの配置後に熱伝導性が高くかつ電気絶縁性
がある樹脂が流し込まれて、これらのリアクトルが窪み１１、１２に固定される。
れるように開口されたアルミダイカストによる略直方体の箱状の形状を有するケースであ
り、内側（ケース１０の内面）には、交流リアクトルＡＣＬと直流リアクトルＤＣＬａ乃
至ＤＣＬｅとを夫々配置する第１窪み１１、及び第２窪み１２が一体成型されている。第
１窪み１１と第２窪み１２は夫々のリアクトルの配置後に熱伝導性が高くかつ電気絶縁性
がある樹脂が流し込まれて、これらのリアクトルが窪み１１、１２に固定される。
ケース１０の内面の第１窪み１１と第２窪み１２との間の上方（ケース１０の内側の上方
）に平らな部分が構成され当該部分に複数のスイッチ素子ＩＰＭ（インバータ部３２の一
部を構成）が熱伝導性の良い部材を介して取り付けられている。複数のスイッチ素子ＩＰ
Ｍ、直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ、及び交流リアクトルＡＣＬと蓋との間には、
昇圧回路３１、インバータ部３２、及びフィルタ回路３３を成す電装基板が配置される（
図示せず）。
）に平らな部分が構成され当該部分に複数のスイッチ素子ＩＰＭ（インバータ部３２の一
部を構成）が熱伝導性の良い部材を介して取り付けられている。複数のスイッチ素子ＩＰ
Ｍ、直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ、及び交流リアクトルＡＣＬと蓋との間には、
昇圧回路３１、インバータ部３２、及びフィルタ回路３３を成す電装基板が配置される（
図示せず）。
また、直流リアクトルＤＣＬの下方には開閉スイッチＳａ乃至Ｓｅが設けられ、これらの
開閉スイッチを介して太陽電池の発電する直流電力が供給される。Ｔａ乃至Ｔｃは昇圧回
路３１ａ乃至３１ｅを構成するスイッチング素子を収納したパッケージでありパッケージ
Ｔａ乃至Ｔｃは夫々複数のスイッチング素子が収納されており、スイッチ素子ＩＰＭと同
様に熱伝導性の良い部材を介してケース１０に取り付けられている。
開閉スイッチを介して太陽電池の発電する直流電力が供給される。Ｔａ乃至Ｔｃは昇圧回
路３１ａ乃至３１ｅを構成するスイッチング素子を収納したパッケージでありパッケージ
Ｔａ乃至Ｔｃは夫々複数のスイッチング素子が収納されており、スイッチ素子ＩＰＭと同
様に熱伝導性の良い部材を介してケース１０に取り付けられている。
図３は収納ケースの背面図（ケース１０の背面図）であり、ケース１０の上部側に下方
から上方に向かって空気が流れる複数の風路を左右に渡って構成する複数のフィンＦを有
し、これら複数の風路を少なくとも３つの第１の風路群乃至第３の風路群４１、４２、４
３に分け、真ん中付近の風路４０を含む第１の風路群４１の上方側のスイッチ素子ＩＰＭ
（インバータ部３２の一部を構成）に相対応する部分４４を主にスイッチ素子ＩＰＭの放
熱に割り当て、第２の風路群４２の下方側でありかつ部分４４より下方側の交流リアクト
ルＡＣＬに対応する部分４５（第１の窪みに対応する部分）を主に交流リアクトルの放熱
に割り当て、第３の風路群４３の下方側でありかつ部分４５より下方側の直流リアクトル
ＤＣＬに対応する部分４６（第２の窪みに対応する部分）を主に直流リアクトルＤＣＬの
放熱に割り当てている。部分４７はパッケージＴａ乃至Ｔｃに対応する部分であり、パッ
ケージＴａ乃至Ｔｃの放熱に割り当てられている。
から上方に向かって空気が流れる複数の風路を左右に渡って構成する複数のフィンＦを有
し、これら複数の風路を少なくとも３つの第１の風路群乃至第３の風路群４１、４２、４
３に分け、真ん中付近の風路４０を含む第１の風路群４１の上方側のスイッチ素子ＩＰＭ
（インバータ部３２の一部を構成）に相対応する部分４４を主にスイッチ素子ＩＰＭの放
熱に割り当て、第２の風路群４２の下方側でありかつ部分４４より下方側の交流リアクト
ルＡＣＬに対応する部分４５（第１の窪みに対応する部分）を主に交流リアクトルの放熱
に割り当て、第３の風路群４３の下方側でありかつ部分４５より下方側の直流リアクトル
ＤＣＬに対応する部分４６（第２の窪みに対応する部分）を主に直流リアクトルＤＣＬの
放熱に割り当てている。部分４７はパッケージＴａ乃至Ｔｃに対応する部分であり、パッ
ケージＴａ乃至Ｔｃの放熱に割り当てられている。
部分４４、部分４７は半導体素子の放熱に対応する部分であり、部分４４及び部分４７付
近は温度的につながり全体で放熱に寄与する。尚、矢印４８乃至５０は空気の流れを示し
ている。
近は温度的につながり全体で放熱に寄与する。尚、矢印４８乃至５０は空気の流れを示し
ている。
放射熱特性を有する塗料は部分４４を含み図３に示すＡ-Ａの境界から上側に塗布され
ている。この塗料により部分４４は下側より放熱特性が向上するので、ケース１０の内側
のスイッチ素子ＩＰＭ（インバータ部３２に相当）の温度が下がり、ケース１０内で下方
へ下がる空気の量が増加しケース１０内での空気の対流が促進され、ケース１０内の冷却
が促進される。さらにケース１０の上面１０ａにも同様の放射熱特性を有する塗料を塗布
すれば、上面１０ａの内面側の温度も低下し、よりケース１０内の空気の対流が促進され
るものである。
ている。この塗料により部分４４は下側より放熱特性が向上するので、ケース１０の内側
のスイッチ素子ＩＰＭ（インバータ部３２に相当）の温度が下がり、ケース１０内で下方
へ下がる空気の量が増加しケース１０内での空気の対流が促進され、ケース１０内の冷却
が促進される。さらにケース１０の上面１０ａにも同様の放射熱特性を有する塗料を塗布
すれば、上面１０ａの内面側の温度も低下し、よりケース１０内の空気の対流が促進され
るものである。
尚、放射熱特性を有する塗料を塗布する部分は図３に示した実施例に限るものではなく
、少なくとも部分４４に塗布されていれば良いものである。
、少なくとも部分４４に塗布されていれば良いものである。
放射熱特性を有する塗料としては、電磁波放射（ふく射熱）による熱移動（放熱）に有
効なシリコーン系やアクリル系などの塗料を用いることができ、近赤外線領域から遠赤外
線領域に渡って熱の放射率が高い塗料が好ましく、インバータ部３２の発熱に対応する１
００℃付近において波長８００ｎｍ〜４０００ｎｍの領域において６０％以上の放射率を
有するものが適しており、放射率が低いものでは、一般塗装もしくは塗装なし（アルミの
状態）と比べて部分４４と周辺との温度差が不足しケース１０内での空気の対流効果が充
分に得られないものであった。すなわち冷却効果が不十分であった。
効なシリコーン系やアクリル系などの塗料を用いることができ、近赤外線領域から遠赤外
線領域に渡って熱の放射率が高い塗料が好ましく、インバータ部３２の発熱に対応する１
００℃付近において波長８００ｎｍ〜４０００ｎｍの領域において６０％以上の放射率を
有するものが適しており、放射率が低いものでは、一般塗装もしくは塗装なし（アルミの
状態）と比べて部分４４と周辺との温度差が不足しケース１０内での空気の対流効果が充
分に得られないものであった。すなわち冷却効果が不十分であった。
このような電力変換装置では、ケースの上方側の冷却効果を良くしたのでケース内での
空気の対流が促進されケース内の冷却効果が向上する。
空気の対流が促進されケース内の冷却効果が向上する。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
１０ ケース
１１ 第１窪み
１２ 第２窪み
３１ 昇圧回路
３２ インバータ部
３３ フィルタ回路
４１ 第１の風路群
４２ 第２の風路群
４３ 第３の風路群
ＡＣＬ 交流リアクトル
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＩＰＭ スイッチ素子
Ｆ フィン
１１ 第１窪み
１２ 第２窪み
３１ 昇圧回路
３２ インバータ部
３３ フィルタ回路
４１ 第１の風路群
４２ 第２の風路群
４３ 第３の風路群
ＡＣＬ 交流リアクトル
ＤＣＬ 直流リアクトル
ＩＰＭ スイッチ素子
Ｆ フィン
Claims (3)
- 前面パネルと、この前面パネルが防水性を有して取り付けられる前面側が解放された箱状
のケースと、このケース内側の上方に取り付けられ直流電力を交流電力に変換するインバ
ータ部とを有し、このケースをアルミなど熱伝導性のある金属で一体成型すると共に前記
インバータ部が取り付けられる前記ケースの位置に相対向する前記ケースの外側に構成さ
れる放熱フィンとを設け、少なくともこの放熱フィンに放射熱特性を有する塗料を塗布す
ることを特徴とする電力変換装置。 - 前記塗料は少なくとも１００℃付近において波長８００ｎｍ〜４０００ｎｍの赤外領域に
おいて６０％以上の放射率を有することを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。 - 前記塗料は少なくとも前記ケースの上面に塗布されていることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の電力変換装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013203350A JP2015070711A (ja) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 電力変換装置 |
| CN201420565843.1U CN204119054U (zh) | 2013-09-30 | 2014-09-28 | 电力转换装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013203350A JP2015070711A (ja) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 電力変換装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2015070711A true JP2015070711A (ja) | 2015-04-13 |
Family
ID=52336330
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013203350A Pending JP2015070711A (ja) | 2013-09-30 | 2013-09-30 | 電力変換装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2015070711A (ja) |
| CN (1) | CN204119054U (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2019207723A1 (ja) * | 2018-04-26 | 2021-04-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置および電力変換ユニット |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105828586A (zh) * | 2016-06-08 | 2016-08-03 | 苏州欧姆尼克新能源科技有限公司 | 小功率光伏逆变器 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS556433A (en) * | 1978-06-28 | 1980-01-17 | Nisshin Steel Co Ltd | Stainless steel radiator and production thereof |
| JP3139233U (ja) * | 2007-11-13 | 2008-02-07 | 禎圖 謝 | 電子素子のナノ炭伝熱構造 |
| JP2010192581A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 電磁波放射体・電磁波吸収体 |
| JP2012120381A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置及びこれを使用した電気駆動車両 |
| JP2012164878A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Sanyo Electric Co Ltd | パワーコンディショナ |
-
2013
- 2013-09-30 JP JP2013203350A patent/JP2015070711A/ja active Pending
-
2014
- 2014-09-28 CN CN201420565843.1U patent/CN204119054U/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS556433A (en) * | 1978-06-28 | 1980-01-17 | Nisshin Steel Co Ltd | Stainless steel radiator and production thereof |
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| JP2010192581A (ja) * | 2009-02-17 | 2010-09-02 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | 電磁波放射体・電磁波吸収体 |
| JP2012120381A (ja) * | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Fuji Electric Co Ltd | 電力変換装置及びこれを使用した電気駆動車両 |
| JP2012164878A (ja) * | 2011-02-08 | 2012-08-30 | Sanyo Electric Co Ltd | パワーコンディショナ |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2019207723A1 (ja) * | 2018-04-26 | 2021-04-22 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 電力変換装置および電力変換ユニット |
| EP3787173A4 (en) * | 2018-04-26 | 2022-04-13 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial Systems Corporation | POWER CONVERSION DEVICE AND POWER CONVERSION UNIT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN204119054U (zh) | 2015-01-21 |
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Legal Events
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|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160929 |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20170822 |
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