JP2018121525A - パワーコンディショナ - Google Patents

Abstract

【課題】外気を取り入れることによる不都合を解消しつつ、収納盤内部の冷却を行うことができるパワーコンディショナを提供する。【解決手段】パワーコンディショナＢにおいて、密閉される収納盤６と、収納盤６内部の空気を吸入し、外部から吸入した空気に放熱させて温度を低下させ、収納盤６内部に排出する熱交換器７とを備えた。密閉された収納盤６内部の空気が熱交換器７によって冷却される。したがって、外気が収納盤６の内部に入らない。これにより、塩害地域に配置された場合でも、塩分を含んだ外気により収納盤６内部や内部に配置されたリアクトル３１などの部材が腐食することを防止することができる。また、塵や埃が収納盤６内部に取り入れられることも防止することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、パワーコンディショナに関する。

従来、太陽電池などによって生成される直流電力を交流電力に変換して、電力系統に供給するパワーコンディショナが開発されている。

パワーコンディショナは、インバータ回路のスイッチング素子やリアクトルなどの発熱する部材を備えているので、これらの発熱部材を冷却するための冷却機能を備えている。一般的には、複数の冷却ファンによって外気を取り入れ、収納盤内部を循環させて外部に放出することで、収納盤内部の冷却を行う。また、冷却ファンを用いずに、吸気口から取り入れた空気を、自然対流によって循環させて排出するパワーコンディショナも開発されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−６４４６７号公報

しかしながら、冷却ファンを用いない場合でも外気を取り入れて冷却するので、収納盤の内部やリアクトルなどが外気にさらされることになる。したがって、海岸近くなどの塩害地域にパワーコンディショナを配置した場合、塩分を含んだ外気により収納盤内部や内部に配置されたリアクトルなどの部材が腐食する恐れが高くなる。また、外気と共に塵や埃が、収納盤内部に取り入れられる。

本発明は上述した事情のもとで考え出されたものであって、外気を取り入れることによる不都合を解消しつつ、収納盤内部の冷却を行うことができるパワーコンディショナを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供されるパワーコンディショナは、密閉される収納盤と、前記収納盤内部の空気を吸入し、外部から吸入した空気に放熱させて温度を低下させ、前記収納盤内部に排出する熱交換器とを備えていることを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記パワーコンディショナは、前記熱交換器において前記収納盤内部に空気を排出する内部排出口から排出された空気を、前記収納盤内を循環させて、前記熱交換器において前記収納盤内部の空気を吸入する内部吸入口に誘導する循環誘導部材をさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記循環誘導部材は、前記熱交換器の内部排出口と内部吸入口とを隔てるための第１部材と、前記内部排出口から排出された空気を前記収納盤内を循環させるための第２部材とを備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記循環誘導部材は、前記第１部材と前記第２部材とが略直交するように固定されており、断面の形状が略Ｔ字型状である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記熱交換器の内部排出口は、内部吸入口より下方に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記パワーコンディショナは、リアクトルと、インバータ回路と、前記インバータ回路のスイッチング素子を冷却するためのヒートシンクとをさらに備え、前記リアクトルは、前記収納盤の下部で、前記内部排出口の近辺に配置され、前記ヒートシンクは、前記内部吸入口の近辺に配置される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記ヒートシンクの上流側に配置され、前記ヒートシンクに送風する送風ファンをさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記循環誘導部材と前記収納盤の内面との間に配置される隙間用部材をさらに備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記収納盤は略直方体形状であり、前記循環誘導部材は、前記収納盤内部を正面側と裏面側とに分けて、空気が循環する流路を形成し、前記収納盤の側面との間に隙間ができないように接している。

本発明によると、密閉された収納盤内部の空気が熱交換器によって冷却される。したがって、外気が収納盤の内部に入らない。これにより、塩害地域に配置された場合でも、塩分を含んだ外気により収納盤内部や内部に配置されたリアクトルなどの部材が腐食することを防止することができる。また、塵や埃が収納盤内部に取り入れられることも防止することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係るパワーコンディショナの回路構成を示す図である。 第１実施形態に係るパワーコンディショナの外観を示す図である。 第１実施形態に係るパワーコンディショナの扉を開けた状態の概略図である。 図２（ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。 （ａ）は図４におけるＶａ−Ｖａ線断面図であり、（ｂ）は図４におけるＶｂ−Ｖｂ線断面図であり、（ｃ）は図５（ｂ）におけるＶｃ−Ｖｃ線断面図である。 図２（ａ）におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。 第１実施形態に係るパワーコンディショナの他の実施例である。 第１実施形態に係るパワーコンディショナの他の実施例である。 第１実施形態に係るパワーコンディショナの他の実施例である。 第２実施形態に係るパワーコンディショナを説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、第１実施形態に係るパワーコンディショナの回路構成を示す図である。

図１（ａ）は、パワーコンディショナＢの全体構成を示している。パワーコンディショナＢは、直流電源Ａから入力される直流電力を交流電力に変換して、接続された負荷や電力系統Ｃに出力するものである。また、パワーコンディショナＢは、過電圧や単独運転などの異常を検出した場合に、電力系統Ｃとの接続を切り離す機能も備えている。図１（ａ）に示すように、パワーコンディショナＢは、直流遮断器１、インバータ回路２、フィルタ３、交流遮断器４、および、制御装置５を備えている。本実施形態では、パワーコンディショナＢは、直流遮断器１、インバータ回路２、フィルタ３および交流遮断器４からなるユニット（図１（ａ）において破線で囲まれた部分）を２つ備えている。各ユニットは、それぞれ直流電源Ａから直流電力を入力され、交流電力に変換して出力する。なお、２つのユニットを並列接続して、１つの直流電源Ａに接続するようにしてもよい。なお、図１（ａ）においては、一方のユニット（下側のユニット）の各構成の記載を省略している。

直流電源Ａは、直流電力を出力するものであり、例えば太陽電池を備えている。太陽電池は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することで、直流電力を生成する。本実施形態では、直流電源Ａは、複数の太陽電池モジュールを接続した太陽電池アレイを複数接続したものである。直流電源Ａは、生成された直流電力を、インバータ回路２に出力する。なお、直流電源Ａは、太陽電池により直流電力を生成するものに限定されない。例えば、直流電源Ａは、燃料電池、蓄電池、電気二重層コンデンサやリチウムイオン電池であってもよいし、ディーゼルエンジン発電機、マイクロガスタービン発電機や風力タービン発電機などにより生成された交流電力を直流電力に変換して出力する装置であってもよい。

インバータ回路２は、直流電源Ａから入力される直流電力を交流電力に変換して出力するものである。インバータ回路２は、三相のＰＷＭ制御型インバータである。インバータ回路２は、制御装置５から入力されるＰＷＭ信号に基づいて、各スイッチング素子のオンとオフとを切り替えることで、直流電源Ａから入力される直流電力を交流電力に変換する。

図１（ｂ）に示すように、インバータ回路２は、６個のスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６、６個の還流ダイオード、３個のスナバ回路Ｃ１〜Ｃ３、および、平滑コンデンサＣを備えている。本実施形態では、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６としてＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor : 絶縁ゲート・バイポーラトランジスタ）を使用している。なお、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６はＩＧＢＴに限定されず、バイポーラトランジスタ、ＭＯＳＦＥＴ、逆阻止サイリスタなどであってもよい。また、還流ダイオード、スナバ回路Ｃ１〜Ｃ３およびコンデンサＣの種類も限定されない。

スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４とは、スイッチング素子ＳＷ１のエミッタ端子とスイッチング素子ＳＷ４のコレクタ端子とが接続されて、直列接続されている。スイッチング素子ＳＷ１のコレクタ端子は直流電源Ａの正極側に接続され、スイッチング素子ＳＷ４のエミッタ端子は直流電源Ａの負極側に接続されて、ブリッジ構造を形成している。同様に、スイッチング素子ＳＷ２とＳＷ５とが直列接続されてブリッジ構造を形成し、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ６とが直列接続されてブリッジ構造を形成している。各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のゲート端子には、それぞれ、制御装置５から出力されるＰＷＭ信号が入力される。スイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４で形成されているブリッジ構造をＵ相アームとし、スイッチング素子ＳＷ２とＳＷ５で形成されているブリッジ構造をＶ相アームとし、スイッチング素子ＳＷ３とＳＷ６で形成されているブリッジ構造をＷ相アームとする。Ｕ相アームのスイッチング素子ＳＷ１とＳＷ４との接続点にはＵ相の出力ラインが接続され、Ｖ相アームのスイッチング素子ＳＷ２とＳＷ５との接続点にはＶ相の出力ラインが接続され、Ｗ相アームのスイッチング素子ＳＷ３とＳＷ６との接続点にはＷ相の出力ラインが接続されている。各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６は、ＰＷＭ信号に基づいて、オン状態とオフ状態とを切り替えられる。

還流ダイオードは、各スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のコレクタ端子とエミッタ端子との間に、それぞれ逆並列に接続されている。すなわち、還流ダイオードのアノード端子はそれぞれスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のエミッタ端子に接続され、還流ダイオードのカソード端子はそれぞれスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６のコレクタ端子に接続されている。還流ダイオードは、スイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６の切り替えによって発生する逆起電力による逆方向の高い電圧がスイッチング素子ＳＷ１〜ＳＷ６に印加されないようにするためのものである。

スナバ回路Ｃ１は、Ｕ相アームの両端に並列接続されている。同様に、スナバ回路Ｃ２はＶ相アームの両端に、スナバ回路Ｃ３はＷ相アームの両端に、それぞれ並列接続されている。本実施形態では、スナバ回路Ｃ１〜Ｃ３は、それぞれ６つのコンデンサを３直列２並列に接続したものである。スナバ回路Ｃ１〜Ｃ３は、スイッチング時に発生するサージ電圧を吸収するためのものである。

本実施形態において、スイッチング素子ＳＷ１、ＳＷ４および還流ダイオードは、１つのＩＧＢＴモジュールとして、パワーコンディショナＢに配置されている。同様に、スイッチング素子ＳＷ２、ＳＷ５および還流ダイオードを備えるＩＧＢＴモジュールと、スイッチング素子ＳＷ３、ＳＷ６および還流ダイオードを備えるＩＧＢＴモジュールも、パワーコンディショナＢに配置されている。各ＩＧＢＴモジュールにはヒートシンクが取り付けられている。また、スナバ回路Ｃ１〜Ｃ３も各ＩＧＢＴモジュールに接続されている。以下に説明するパワーコンディショナＢの内部配置においては、これらのＩＧＢＴモジュールおよびスナバ回路をまとめてインバータ回路２として記載している。本実施形態では、２つのユニットを備えているので、パワーコンディショナＢは、２個のインバータ回路２を備えている。

なお、インバータ回路２の構成は上記に限定されず、例えば、マルチレベルインバータなどであってもよい。

フィルタ３は、インバータ回路２の出力からスイッチングによる高周波成分を除去するものであり、リアクトル３１およびコンデンサ３２を備えたローパスフィルタである。インバータ回路２の出力は三相なので、フィルタ３は、３個のリアクトル３１と、３個のコンデンサ３２を備えている。本実施形態では、２つのユニットを備えているので、パワーコンディショナＢは、６個のリアクトル３１と６個のコンデンサ３２とを備えている。なお、６個のコンデンサ３２は、１つにまとめたモジュールとして、パワーコンディショナＢに配置されており、以下に説明するパワーコンディショナＢの内部配置においては、当該モジュールをコンデンサ３２として記載している。

直流遮断器１は、パワーコンディショナＢと直流電源Ａとの接続を遮断するものである。直流遮断器１は通常時は閉路されており、パワーコンディショナＢは直流電源Ａに接続している。しかし、直流電源Ａの異常が検出された場合などには、制御装置５からの遮断信号に基づいて直流遮断器１が開放され、パワーコンディショナＢと直流電源Ａとの接続が遮断される。本実施形態では、２つのユニットを備えているので、パワーコンディショナＢは、２個の直流遮断器１を備えている。

交流遮断器４は、パワーコンディショナＢと電力系統Ｃとの接続を遮断するものである。交流遮断器４は通常時は閉路されており、パワーコンディショナＢは電力系統Ｃに接続している。しかし、系統電圧の異常や単独運転が検出された場合などには、制御装置５からの遮断信号に基づいて交流遮断器４が開放され、パワーコンディショナＢと電力系統Ｃとの接続が遮断される。本実施形態では、２つのユニットを備えているので、パワーコンディショナＢは、２個の交流遮断器４を備えている。

制御装置５は、パワーコンディショナＢを制御するものである。制御装置５は、各電流センサおよび各電圧センサより入力される信号に基づいてＰＷＭ信号を生成して、インバータ回路２に出力する。また、各信号から異常を検出して、直流遮断器１や交流遮断器４に遮断信号を出力して、接続を遮断させる。以下に説明するパワーコンディショナＢの内部配置においては、制御装置５のうち各ユニットのインバータ回路２を制御するための回路を、それぞれ制御装置５（本実施形態では、２つのユニットを備えているので、制御装置５が２個ある）として記載している。

次に、パワーコンディショナＢの外観、内部構造および内部配置について、図２〜図６を参照して、説明する。

図２は、パワーコンディショナＢの外観を示す図である。同図（ａ）は正面側から見た斜視図であり、同図（ｂ）は背面側から見た斜視図である。なお、扉が設けられている面を正面としている。図３は、扉を開けた状態の概略図である。図４〜図６は、パワーコンディショナＢの概略断面図である。図４は、図２（ａ）におけるＩＶ−ＩＶ線断面図である。図５（ａ）は、図４におけるＶａ−Ｖａ線断面図である。図５（ｂ）は、図４におけるＶｂ−Ｖｂ線断面図である。図５（ｃ）は、図５（ｂ）におけるＶｃ−Ｖｃ線断面図である。図６は、図２（ａ）におけるＶＩ−ＶＩ線断面図である。

パワーコンディショナＢは、例えば太陽光発電所などに設置されるものであり、屋外収納盤の中に設置されるのではなく、屋外に直接設置される。また、海岸近くの塩害地域などに設置されることも考慮して、内部に外気が入り込まないように、密閉状態で運転される。

パワーコンディショナＢは、収納盤６を備えている（図２参照）。収納盤６は、正面側が開口した箱形の筐体に、扉６１〜６４が取り付けられたものである。上述した直流遮断器１、インバータ回路２、フィルタ３、交流遮断器４および制御装置５などは、収納盤６の内部に配置されている。本実施形態においては、収納盤６を構成する筐体および扉６１〜６４は、例えば、ステンレスなどの金属製である。なお、収納盤６の素材は金属に限定されず、所定の強度を有し、密閉性を確保できるものであればよい。例えば、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ:carbon-fiber-reinforced plastic）などの合成樹脂製などであってもよい。

収納盤６の底面（図２（ａ）における下方の面）には、入力側配線口６７および出力側配線口６８が設けられている。なお、図２（ａ）においては、実際には見えないので、破線で示している。入力側配線口６７は、入力側の配線（直流電源Ａに接続される配線など）を収納盤６の外部から引きこむための穴である。出力側配線口６８は、出力側の配線（電力系統Ｃに接続される配線など）を収納盤６の外部から引きこむための穴である。入力側の配線の方が出力側の配線より多いので、入力側配線口６７の方が出力側配線口６８より広くなっている。入力側配線口６７および出力側配線口６８は、それぞれ配線を通した後は、隙間がないように閉鎖される。

扉６１および扉６２は、収納盤６の筐体の正面の左側に、いわゆる観音開きができるように取り付けられている。すなわち、扉６１は、左端辺を軸にして回動可能に、収納盤６の筐体開口部の左端の位置に固定されている。また、扉６２は、右端辺を軸にして回動可能に、収納盤６の筐体開口部の左右方向中央の位置に固定されている。扉６３および扉６４は、収納盤６の筐体の正面の右側に、いわゆる観音開きができるように取り付けられている。すなわち、扉６３は、左端辺を軸にして回動可能に、収納盤６の筐体開口部の左右方向中央の位置に固定されている。また、扉６４は、右端辺を軸にして回動可能に、収納盤６の筐体開口部の右端の位置に固定されている。図３（ａ）は、扉６１〜６４を開いた状態を示しており、図３（ａ）は、扉６１および扉６３を閉じて、扉６２および扉６４を開いた状態を示している。

出力側配線口６８は、扉６２の裏、すなわち、収納盤６の底面の手前側であって左右方向中央より左側に配置されている。また、入力側配線口６７は、扉６４の裏、すなわち、収納盤６の底面の手前側の右端に配置されている。本実施形態では、扉６２の幅の寸法（図２（ａ）における左右方向の寸法）は、扉６１の幅の寸法より小さくなっている。これは、扉６２の幅の寸法を、出力側配線口６８の幅の寸法に合わせたためである。また、本実施形態では、扉６４の幅の寸法は、扉６３の幅の寸法より大きくなっている。これは、扉６４の幅の寸法を、入力側配線口６７の幅の寸法に合わせたためである。また、扉６１〜６４は、閉じたときに、収納盤６の筐体との間に隙間ができないようになっている。

収納盤６の上面（図２（ａ）における上方の面）の上には、屋根６５が配置されている。屋根６５は、断熱材を備えており、直射日光による熱が収納盤６の上面に伝わることを抑制する。収納盤６の底面と地面との間には、台６６が配置されている。つまり、収納盤６は、地面に台６６を設置して、その上に設置される。台６６は、収納盤６を固定するものであり、また、地面からの熱が収納盤６の底面に伝わることを抑制するものである。扉６３には、操作パネル６９が取り付けられている。実際には、操作パネル６９が収納された操作盤が取り付けられており、操作パネル６９を操作しないときは操作盤の扉を閉じておき、操作パネル６９を操作するときに操作盤の扉を開けた状態で操作を行う。図２（ａ）においては、操作盤を省略して記載している。なお、図２（ａ）に記載の様に、操作盤を設けずに、操作パネル６９を直接、扉６３に取り付けるようにしてもよい。また、操作パネル６９は、扉６１に取り付けるようにしてもよい。

また、図２（ｂ）に示すように、収納盤６の背面の下方には、４つの矩形状の孔が設けられており、各孔にはそれぞれ熱交換器７が嵌め込まれている。つまり、収納盤６には４つの熱交換器７が取り付けられている。パワーコンディショナＢの製造工程においては、熱交換器７は最後に取り付けられる。熱交換器７が取り付けられるまでは、収納盤６に設けられた４つの矩形状の孔から、収納盤６の内部の背面側に配置される部材の取り付け作業や調整作業を行うことができる。各熱交換器７は、収納盤６の矩形状の孔を完全に塞ぐように（隙間ができないように）取り付けられる。

熱交換器７は、収納盤６内部の空気を冷却するためのものであり、収納盤６内部の空気を吸入し、外部から吸入した空気に放熱させて温度を低下させ、収納盤６内部に排出する。図４に示すように、熱交換器７の内部は、放熱部材７１によって、受熱空間７２および放熱空間７３に分けられている。受熱空間７２には、内部吸入口７２ａから、収納盤６内部の空気が吸入され、内部排出口７２ｂから排出される（図４に示す左側の一点鎖線矢印参照）。内部吸入口７２ａにはファンが設けられており、当該ファンによって、内部吸入口７２ａから収納盤６内部の空気が受熱空間７２に吸入され、内部排出口７２ｂから受熱空間７２内部の空気が収納盤６内部に排出される。なお、ファンは、内部吸入口７２ａに代えて、または、加えて、内部排出口７２ｂに設けるようにしてもよい。放熱空間７３には、外部吸入口７３ａから外気が吸入され、外部排出口７３ｂから排出される（図４に示す右側の一点鎖線矢印参照）。外部吸入口７３ａにはファンが設けられており、当該ファンによって、外部吸入口７３ａから外気が放熱空間７３に吸入され、外部排出口７３ｂから放熱空間７３内部の空気が外部に排出される。なお、ファンは、外部吸入口７３ａに代えて、または、加えて、外部排出口７３ｂに設けるようにしてもよい。受熱空間７２に吸入された収納盤６内部の空気の熱は、放熱部材７１によって、放熱空間７３に吸入された外気に排出される。放熱により温度が低下した受熱空間７２内の空気が、収納盤６内部に排出される。なお、実際には、熱エネルギーの交換をより効率的に行えるように、放熱部材７１、受熱空間７２および放熱空間７３が複雑な形状をしているが、図４においては簡略化した記載としている。

熱交換器７の内部において、受熱空間７２と放熱空間７３とは放熱部材７１によって隔てられているので、外気が受熱空間７２に侵入することはなく、熱交換器７を介して、外気が収納盤６内部に侵入することはない。また、入力側配線口６７および出力側配線口６８は、それぞれ配線を通した後は、隙間がないように閉鎖される。扉６１〜６４は、パワーコンディショナＢが設置された後は、メンテナンス時や故障の発生時などを除いて、閉じられている。扉６１〜６４は、閉じられたときに、収納盤６の筐体との間に隙間ができないようになっている。したがって、パワーコンディショナＢの運転中などで、扉６１〜６４を閉じた状態では、収納盤６は密閉されており、内部に外気や塵、埃などが浸入することがない。

図４に示すように、収納盤６の内部には、循環誘導部材８が配置されている。循環誘導部材８は、収納盤６内部の空気の流れを循環させるためのものである。循環誘導部材８は、矩形の板状の第１部材８ａの一方端を、矩形の板状の第２部材８ｂの一方の面に、互いに略直交するように固定したものであり、断面が略Ｔ字形状になっている。本実施形態においては、循環誘導部材８は、収納盤６と同様、スチールなどの金属製である。なお、循環誘導部材８の素材は収納盤６と同じものでなくてもよく、例えば、合成樹脂などであってもよい。

循環誘導部材８は、第２部材８ｂが収納盤６の正面に対して略平行になるように、かつ、第１部材８ａの他方端が内部吸入口７２ａと内部排出口７２ｂとの間の位置で熱交換器７に接するように、収納盤６に固定されている。第２部材８ｂの上端と収納盤６の上面の内側との間、および、第２部材８ｂの下端と収納盤６の底面の内側との間には、それぞれ隙間が設けられている。

また、循環誘導部材８の側端（収納盤６に配置されたときの、収納盤６の正面から見た左端および右端）は、それぞれ収納盤６の側面（図２（ａ）における左右の面）の内側に接するのが望ましい。循環誘導部材８の側端と収納盤６の側面の内側との間に隙間があると、内部排出口７２ｂから排出された冷却された空気が、当該隙間を通って内部吸入口７２ａに吸入されてしまい、収納盤６の内部を冷却する機能が低下するからである。本実施形態では、収納盤６の筐体が直方体形状に組み立てられたフレームに外壁を固定することで形成されているので、第２部材８ｂの側端が収納盤６の側面の内側の中央の上下方向のフレーム９１に接するようにしている。しかし、第１部材８ａの側端が収納盤６の側面の内側に接することができない（図５（ｂ）参照）。したがって、第１部材８ａの側端と収納盤６の側面の内側との間の、２本のフレーム（フレーム９１と収納盤６の側面の内側の背面側の上下方向のフレーム）の間に、隙間用のフレーム９２を配置することで、隙間ができないようにしている（図５（ｂ）および（ｃ）参照）。なお、本実施形態では、隙間用のフレーム９２を他のフレームと同様の断面がロの字形状のフレームとしているが、これに限られない。隙間ができなければいいので、断面コの字形状のフレームや断面Ｌ字形状のアングルであってもよいし、板であってもよい。なお、循環誘導部材８の側端と収納盤６の側面の内側との間に隙間ができなければよいので、隙間用のフレーム９２を配置するのではなく、第１部材８ａの側端と収納盤６の側面の内側とが直接接するように、第１部材８ａの側端が第２部材８ｂの側端より出っ張った形状としてもよい。

第１部材８ａは、熱交換器７の内部排出口７２ｂと内部吸入口７２ａとを隔てて、内部排出口７２ｂから排出された冷却された空気が、すぐに内部吸入口７２ａに吸入されることを防ぐ役割を果たす。第２部材８ｂは、収納盤６の内部を正面側と背面側とに分けて、空気の流路（図４に示す破線矢印参照）を形成して、内部排出口７２ｂから排出された空気を前記収納盤６内で循環させる役割を果たす。

熱交換器７の内部吸入口７２ａに設けられているファンは、常時稼働している。これにより、収納盤６内の空気の循環が行われる。一方、外部吸入口７３ａに設けられているファンは収納盤６の内部の温度が所定の温度以上の間だけ稼働して、この間、収納盤６の内部の空気の冷却が行われる。これにより、収納盤６の内部の温度が低いときには、熱交換器７の放熱空間７３に外気が取り入れられることを抑制でき、外部吸入口７３ａに設けられているフィルタ（図示しない）の汚れを抑制することができる。なお、外部吸入口７３ａに設けられているファンも、常時稼働するようにしてもよい。

リアクトル３１は、図４に示すように、収納盤６の最下部の背面寄りに配置されている。リアクトル３１は、発熱量が多く温度が高くなりやすいので、最も冷却が必要な部材である。したがって、熱交換器７の内部排出口７２ｂから排出される空気が最初に当たるように、内部排出口７２ｂの近くに配置される。また、リアクトル３１は重量が大きいので、パワーコンディショナＢの重心を低くして安定させるためにも、収納盤６の最下部に配置する意味がある。上述したように、パワーコンディショナＢは６個のリアクトル３１を備えている。本実施形態では、図５（ａ）に示すように、６個のリアクトル３１は、収納盤６の正面側から見て横方向に、間隔を空けて一列に配置されている。また、各リアクトル３１の長手方向が熱交換器７の内部排出口７２ｂから空気が排出される方向に対して略平行となり、内部排出口７２ｂから排出される空気が各リアクトル３１の間を通りやすいようになっている。これにより、内部排出口７２ｂから排出される空気の流路がリアクトル３１によって遮られ、空気の流量が少なくなってしまうことを抑制することができる。

上述したように、本実施形態では、パワーコンディショナＢは２つのユニットを備えている。一方のユニット（以下では、「第１ユニット」とする）の３個のリアクトル３１は、収納盤６の正面側から見て左側に配置されており、他方のユニット（以下では、「第２ユニット」とする）の３個のリアクトル３１は、収納盤６の正面側から見て右側に配置されている。後述するように、第１ユニットのインバータ回路２が左側に配置され、第２ユニットのインバータ回路２が右側に配置されているので、第１ユニットの各リアクトル３１とインバータ回路２との配線、および、第２ユニットの各リアクトル３１とインバータ回路２との配線を短くすることができる。また、各リアクトル３１は、インバータ回路２に接続するための接続端子３１ａが収納盤６の背面側になり、交流遮断器４に接続するための接続端子３１ｂが収納盤６の正面側になるように配置されている（図６参照）。したがって、各リアクトル３１と、循環誘導部材８の第２部材８ｂの裏側の面（収納盤６の背面側の面）に配置されているインバータ回路２とを接続するための配線を短くすることができる。また、各リアクトル３１と、循環誘導部材８の第２部材８ｂの表側の面（収納盤６の正面側の面）に配置されている交流遮断器４とを接続するための配線を短くすることができる。

コンデンサ３２（６個のコンデンサ３２を１つにまとめたモジュール）は、図５（ａ）に示すように、収納盤６の最下部の正面から見て左端の正面寄りに配置されている。コンデンサ３２は各リアクトル３１と接続する必要があるので、リアクトル３１の近辺に配置されている。なお、入力側配線口６７と出力側配線口６８との間に配置するようにしてもよい。

インバータ回路２（ＩＧＢＴモジュールおよびスナバ回路）は、図４に示すように、循環誘導部材８の第２部材８ｂの裏側の面に配置されている。インバータ回路２（ＩＧＢＴモジュール）にはヒートシンク２１が取り付けられており、ヒートシンク２１に送風するための送風ファン２２が、ヒートシンク２１の上方に配置されている。送風ファン２２が下方のヒートシンク２１に向けて送風することによって、収納盤６の内部を循環する空気の流量はより大きくなる。なお、熱交換器７の内部吸入口７２ａに設けられているファンによる空気の流れがあるので、送風ファン２２を設けないようにしてもよい。リアクトル３１から熱を奪うことで温度が高くなった空気は、収納盤６に放熱することで、ヒートシンク２１に達する時点では適度に温度が低下している。したがって、ヒートシンク２１で熱を奪うことができる。ヒートシンク２１で熱を奪うことで温度が高くなった空気は、内部吸入口７２ａから吸入され、熱交換器７で冷却される。インバータ回路２は各ユニットごとに設けられているので、収納盤６には２つのインバータが配置されている。第１ユニットのインバータ回路２は、収納盤６の正面から見て左側に配置されており、第２ユニットのインバータ回路２は、収納盤６の正面から見て右側に配置されている。

制御装置５は、図４に示すように、循環誘導部材８の第２部材８ｂの表側の面に配置されている。また、図３に示すように、第１ユニットのインバータ回路２を制御する制御装置５は、収納盤６の正面から見て左側に配置されており、第２ユニットのインバータ回路２を制御する制御装置５は、収納盤６の正面から見て右側に配置されている。これにより、各インバータ回路２と制御装置５との配線を短くすることができる。なお、制御装置５を１つにまとめて、２つのインバータ回路２を制御するようにしてもよい。

直流遮断器１（第１ユニット、第２ユニットともに）は、図３に示すように、循環誘導部材８の第２部材８ｂの表側の面の、閉じた状態の扉６４の裏面に向かい合う位置に配置されている。これにより、収納盤６の底面に設けられた入力側配線口６７（図２（ａ）参照）から引きこまれる入力側の配線（直流電源Ａに接続される配線など）を接続しやすくなっている。また、扉６４の幅の寸法が入力側配線口６７の幅の寸法に合わせてあり、直流遮断器１が扉６４の裏面に向かい合う位置に配置されているので、図３（ｂ）に示すように、扉６３を閉じたまま、扉６４のみを開いた状態で、入力側の配線作業を行うことができる。

交流遮断器４（第１ユニット、第２ユニットともに）は、図３に示すように、循環誘導部材８の第２部材８ｂの表側の面の、閉じた状態の扉６２の裏面に向かい合う位置に配置されている。これにより、収納盤６の底面に設けられた出力側配線口６８（図２（ａ）参照）から引きこまれる出力側の配線（電力系統Ｃに接続される配線など）を接続しやすくなっている。また、扉６２の幅の寸法が出力側配線口６８の幅の寸法に合わせてあり、交流遮断器４が扉６２の裏面に向かい合う位置に配置されているので、図３（ｂ）に示すように、扉６１を閉じたまま、扉６２のみを開いた状態で、出力側の配線作業を行うことができる。

また、図２（ａ）に示すように、操作パネル６９が扉６３に取り付けられているので、出荷設定時などに、扉６２および扉６４のみを開いた状態で、操作パネル６９の操作を行いながら（モニタを見ながら）、作業を行うことができる（図３（ｂ）参照）。

次に、本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態によると、パワーコンディショナＢの運転中などで、扉６１〜６４を閉じた状態では、収納盤６は密閉されている。したがって、収納盤６内部に外気や塵、埃などが浸入することがない。これにより、塩害地域に配置された場合でも、塩分を含んだ外気により収納盤６内部や内部に配置されたリアクトル３１などの部材が腐食することを防止することができる。また、塵や埃が収納盤６内部に取り入れられることも防止することができる。

また、本実施形態によると、循環誘導部材８が、熱交換器７の内部排出口７２ｂから収納盤６の内部を循環して内部吸入口７２ａに至る空気の流路を形成する。したがって、内部排出口７２ｂから排出された冷却された空気がすぐに内部吸入口７２ａに吸入されることによる、冷却機能の低下を抑制することができる。さらに、第１部材８ａの側端と収納盤６の側面の内側との間の、２本のフレーム（フレーム９１と収納盤６の側面の内側の背面側の上下方向のフレーム）の間に、隙間用のフレーム９２が配置されている。したがって、第１部材８ａの側端と収納盤６の側面の内側との間の隙間を空気が通ることを防いで、冷却機能の低下をさらに抑制することができる。

また、本実施形態によると、リアクトル３１が熱交換器７の内部排出口７２ｂの近辺に配置され、インバータ回路２に取り付けられたヒートシンク２１が内部吸入口７２ａの近辺に配置されている。リアクトル３１から熱を奪うことで温度が高くなった空気は、収納盤６内部に形成された流路を流れている間に、収納盤６で放熱し、ヒートシンク２１に達する時点では適度に温度が低下している。したがって、冷却が必要なリアクトル３１およびインバータ回路２を、効率よく冷却することができる。

また、本実施形態によると、循環誘導部材８が収納盤６の内部を正面側と背面側とに分けて空気の流路を形成している。したがって、空気の流路を形成するためのダクトを別途設ける必要がない。これにより、別途ダクトを設ける場合と比べて、収納盤６の大きさ、特に奥行き（収納盤の正面と背面との距離）を小さくすることができる。

また、本実施形態によると、リアクトル３１は、収納盤６の最下部に配置されている。重量が大きいリアクトル３１が最下部に配置されることで、パワーコンディショナＢの重心が低くなり、安定させることができる。また、６個のリアクトル３１は、収納盤６の正面側から見て横方向に一列に、各リアクトル３１の長手方向が熱交換器７の内部排出口７２ｂから空気が排出される方向に対して略平行となるように配置されている。また、内部排出口７２ｂから排出される空気が各リアクトル３１の間を通りやすいように、各リアクトル３１は、間隔をあけて配置されている。これにより、内部排出口７２ｂから排出される空気の流路がリアクトル３１によって遮られ、空気の流量が少なくなってしまうことを抑制することができる。これにより、熱交換器７からの風量を多くすることなく、効率的にリアクトル３１を冷却することができる。また、各リアクトル３１は、インバータ回路２に接続するための接続端子３１ａが収納盤６の背面側になり、交流遮断器４に接続するための接続端子３１ｂが収納盤６の正面側になるように配置されている。したがって、各リアクトル３１と、インバータ回路２および交流遮断器４とを接続するための配線を短くすることができる。また、各リアクトル３１が最下部に間隔を空けて配置され、各リアクトル３１の手前（収納盤６の正面側）に空間が確保されているので、作業性がよい。

また、本実施形態によると、出力側配線口６８が扉６２の裏に配置されており、扉６２の幅の寸法は出力側配線口６８の幅の寸法に合わせている。また、入力側配線口６７が扉６４の裏に配置されており、扉６４の幅の寸法は入力側配線口６７の幅の寸法に合わせている。したがって、扉６１および扉６３を閉じたまま、扉６２または扉６４のみを開放することで、作業効率を低下させることなく、配線作業を行うことができる。また、直流遮断器１は扉６４の裏面に向かい合う位置に配置され、交流遮断器４は、扉６２の裏面に向かい合う位置に配置されている。したがって、直流遮断器１や交流遮断器４の再投入も、扉６１および扉６３を閉じたまま、扉６２または扉６４のみを開放することで、行うことができる。これにより、配線作業時や各遮断器の再投入時の開放部分を小さくすることができるので、パワーコンディショナＢが塩害地域に設置された場合でも、収納盤６の内部が、塩分を含んだ外気にさらされることを抑制することができる。また、扉６１および扉６３を開放した場合、扉６１および扉６３が作業の邪魔になる。扉６１および扉６３を閉じたまま作業を行うことができるので、作業の効率が向上する。また、操作パネル６９が、開放する必要のない扉６３に取り付けられている。したがって、出荷設定時などに、扉６２および扉６４のみを開いた状態で、操作パネル６９の操作を行いながら（モニタを見ながら）、作業を行うことができる。

また、本実施形態によると、パワーコンディショナＢの製造工程において、熱交換器７は最後に取り付けられる。したがって、熱交換器７が取り付けられるまでは、収納盤６に設けられた４つの矩形状の孔から、収納盤６の内部の背面側に配置される部材の取り付け作業や調整作業を行うことができる。これにより、製造工程における作業効率が向上する。

なお、本実施形態においては、循環誘導部材８が断面略Ｔ字形状である場合について説明したが、循環誘導部材８の形状は限定されない。循環誘導部材８は、熱交換器７の内部排出口７２ｂから収納盤６の内部を循環して内部吸入口７２ａに至る空気の流路を形成するものであればよい。例えば、図７（ａ）に示すように、第２部材８ｂに略直交する第１部材８ａをもう１つ追加し、断面が略Ｆ字形状になるようにしてもよい。第１部材８ａが１つだけの場合、第１部材８ａと内部吸入口７２ａとの間、および、第１部材８ａと内部排出口７２ｂとの間で、空気が停滞する場合があるが、本実施例の場合、各第１部材８ａがそれぞれ内部吸入口７２ａおよび内部排出口７２ｂの近くで熱交換器７に接するので、内部吸入口７２ａおよび内部排出口７２ｂ付近で空気が停滞することを抑制することができる。また、２つの第１部材８ａが第２部材８ｂに略直交するのではなく、図７（ｂ）に示すように、傾斜を設けるように固定した場合、空気の流れがよりスムーズになる。また、循環誘導部材８は、第１部材８ａと第２部材８ｂとを組み合わせたものに限定されず、図７（ｃ）および（ｄ）に示すように、１つの部材としてもよい。なお、図７（ｃ）および（ｄ）においては、収納盤６内部に配置されている他の部材の記載を省略している。

本実施形態においては、扉６２の幅の寸法を出力側配線口６８の幅の寸法に合わせ、扉６４の幅の寸法を入力側配線口６７の幅の寸法に合わせた場合について説明したが、これに限られない。例えば、出力側配線口６８の幅の寸法を配線を通すには充分な大きさとした場合、扉６２の幅の寸法を出力側配線口６８の幅の寸法に合わせてしまうと、作業性が悪くなってしまう場合がある。このような場合には、扉６２の幅の寸法を、作業性が悪くならない程度に、出力側配線口６８の幅の寸法より大きくしてもよい。また、同様に、扉６４の幅の寸法を入力側配線口６７の幅の寸法より大きくしてもよい。これらの場合でも、扉６１および扉６３を閉じたまま、扉６２または扉６４のみを開放することで、配線作業を行うことができる。また、直流遮断器１や交流遮断器４の再投入も、扉６１および扉６３を閉じたまま、扉６２または扉６４のみを開放することで、行うことができる。したがって、配線作業時や各遮断器の再投入時の開放部分を小さくすることができ、収納盤６の内部が外気にさらされることを抑制することができる。また、扉６１および扉６３を閉じたまま作業を行うことができるので、作業の効率が向上する。

本実施形態においては、内部排出口７２ｂが２個設けられた熱交換器７を４個設けた場合の、各リアクトル３１の配置について説明したが、これに限られない。各リアクトル３１は、熱交換器７および内部排出口７２ｂの配置に応じて、適宜配置すればよい。図８（ａ）は、内部排出口７２ｂが２個設けられた熱交換器７を２個設けた場合の、各リアクトル３１の配置の例について示している。また、図８（ｂ）は、内部排出口７２ｂが３個設けられた熱交換器７を２個設けた場合の、各リアクトル３１の配置の例について示している。各リアクトル３１は、内部排出口７２ｂから排出される空気の流路を遮らないように配置されていればよい。

本実施形態においては、各リアクトル３１が収納盤６の最下部に配置されている場合について説明したが、これに限られない。各リアクトル３１は、熱交換器７の内部排出口７２ｂの位置に応じて配置すればよい。ただし、パワーコンディショナＢの重心を低くして安定させるためには、各リアクトル３１は収納盤６の最下部に配置されるのが望ましいので、熱交換器７の内部排出口７２ｂが収納盤６の下方に配置されるように設計するのが望ましい。

本実施形態においては、熱交換器７で収納盤６内部の空気を冷却する場合について説明したが、これに限られない。例えば、熱交換器７に代えて、エアコンを用いるようにしてもよい。ただし、エアコンを稼働させるための電力が必要になり、発電効率が低下してしまう。また、パワーコンディショナＢが塩害地域に設置されるのではない場合などには、熱交換器７に代えて、外気を取り入れるための送風ファンを用いるようにしてもよい。ただし、外気から塵や埃を取り除くためのフィルタを設け、定期的に取り換えるなどのメンテナンスが必要になる。したがって、熱交換器７を用いるのが望ましい。

本実施形態においては、入力側配線口６７および出力側配線口６８を収納盤６の底面に配置した場合について説明したが、収納盤６の上面に配置するようにしてもよい。また、本実施形態においては、入力側配線口６７を扉６４の裏に配置し、出力側配線口６８を扉６２の裏に配置した場合について説明したが、これに限られない。例えば、入力側配線口６７を扉６３の裏に配置してもよい。この場合、扉６３の幅の寸法を入力側配線口６７の幅の寸法に合わせる必要がある。また、出力側配線口６８を扉６１の裏に配置してもよい。この場合、扉６１の幅の寸法を出力側配線口６８の幅の寸法に合わせる必要がある。

本実施形態においては、扉６１および扉６３も開放できるようになっているが、パワーコンディショナＢの製造後は、ほとんど開閉する必要がない。したがって、図９（ａ）に示すように、扉６１および扉６３の代わりに、収納盤６の筐体に固定した外壁６１’および６３’を設けるようにしてもよい。また、図９（ｂ）に示すように、収納盤６の筐体の正面側に外壁６１”を設け、扉６２および扉６４の上下方向の寸法を小さくした扉６２’および扉６４’を、外壁６１”の下方（横方向の位置は扉６２および扉６４の場合と同様）に設けるようにしてもよい。この場合でも、扉６２’および扉６４’を開放すれば、配線作業や各遮断器の再投入を行うことができる。扉６２’および扉６４’の場合、扉６２および扉６４の場合より開放される面積が小さくなる。したがって、収納盤６の内部が外気にさらされることを、より抑制することができる。

上記第１実施形態においては、パワーコンディショナＢが２つのユニット（第１ユニットおよび第２ユニット）を備えている場合について説明したが、これに限られない。パワーコンディショナＢは、ユニットを１つだけ備えていてもよいし、３つ以上備えていてもよい。以下では、ユニットが１つだけであるパワーコンディショナについて、第２実施形態として説明する。

図１０は、第２実施形態に係るパワーコンディショナＢ’を説明するための図である。図１０（ａ）は図２（ａ）に対応する図であり、図１０（ｂ）は図３（ａ）に対応する図であり、図１０（ｃ）は図５（ａ）に対応する図である。同図において、第１実施形態に係るパワーコンディショナＢと同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

図１０に示すパワーコンディショナＢ’は、ユニットを１つだけ備えている点で、第１実施形態に係るパワーコンディショナＢと異なる。

図１０（ａ）に示すように、パワーコンディショナＢ’の収納盤６には、扉６１および扉６４のみが取り付けられている。収納盤６の底面には、１つの配線口６７’のみが設けられている。出力側の配線も入力側の配線も配線口６７’から引きこまれる。扉６４の幅の寸法は、配線口６８’の幅の寸法に合わせられている。図１０（ｂ）に示すように、パワーコンディショナＢ’は、リアクトル３１を３個、コンデンサ３２、直流遮断器１、交流遮断器４および制御装置５を、それぞれ１個ずつ備えている。なお、図示しないが、インバータ回路２も１個のみ備えている。また、図１０（ｃ）に示すように、パワーコンディショナＢ’は、熱交換器７を２個備えている。

扉６４の幅の寸法は配線口６７’の幅の寸法に合わせている。また、直流遮断器１および交流遮断器４は、扉６４の裏面に向かい合う位置に配置されている。したがって、扉６１を閉じたままで、配線作業を行うことができる。また、直流遮断器１や交流遮断器４の再投入も、扉６１を閉じたままで、行うことができる。これにより、配線作業時や各遮断器の再投入時の開放部分を小さくすることができるので、パワーコンディショナＢが塩害地域に設置された場合でも、収納盤６の内部が、塩分を含んだ外気にさらされることを抑制することができる。

パワーコンディショナＢ’のその他の構成は、第１実施形態に係るパワーコンディショナＢと同様なので、本実施形態においても、第１実施形態と同様の効果を奏することができる。

本発明に係るパワーコンディショナは、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係るパワーコンディショナの各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ 直流電源
Ｂ，Ｂ’ パワーコンディショナ
１ 直流遮断器
２ インバータ回路
ＳＷ１〜ＳＷ６ スイッチング素子（ＩＧＢＴ）
Ｃ コンデンサ
Ｃ１〜Ｃ３ スナバ回路
２１ ヒートシンク
２２ 送風ファン
３ フィルタ
３１ リアクトル
３１ａ，３１ｂ 接続端子
３２ コンデンサ
４ 交流遮断器
５ 制御装置
６ 収納盤
６１〜６４，６２’，６４’ 扉
６１’，６３’，６１” 外壁
６５ 屋根
６６ 台
６７ 入力側配線口
６７’ 配線口
６８ 出力側配線口
６９ 操作パネル
７ 熱交換器
７１ 放熱部材
７２ 受熱空間
７２ａ 内部吸入口
７２ｂ 内部排出口
７３ 放熱空間
７３ａ 外部吸入口
７３ｂ 外部排出口
８ 循環誘導部材
８ａ 第１部材
８ｂ 第２部材
９１ フレーム
９２ 隙間用のフレーム（隙間用部材）
Ｃ 電力系統

Claims (3)

1. 密閉される収納盤と、
   前記収納盤内部の空気を吸入し、外部から吸入した空気に放熱させて温度を低下させ、前記収納盤内部に排出する熱交換器と、
   前記熱交換器において前記収納盤内部に空気を排出する内部排出口から排出された空気を、前記収納盤内を循環させて、前記熱交換器において前記収納盤内部の空気を吸入する内部吸入口に誘導する循環誘導部材と、
   を備え、
   前記循環誘導部材は、
   前記熱交換器の内部排出口と内部吸入口とを隔てるための第１部材と、
   前記内部排出口から排出された空気を前記収納盤内を循環させるための第２部材と、
   を備えている、
   ことを特徴とするパワーコンディショナ。
2. 前記循環誘導部材は、前記第１部材と前記第２部材とが略直交するように固定されており、断面の形状が略Ｔ字型状である、
   請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 前記熱交換器の内部排出口は、内部吸入口より下方に配置されている、
   請求項１または２に記載のパワーコンディショナ。

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