JP2018174611A

JP2018174611A - 電力変換装置

Info

Publication number: JP2018174611A
Application number: JP2017069643A
Authority: JP
Inventors: 聖史森田; Satoshi Morita
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2018-11-08

Abstract

【課題】筐体本体の背壁背方面側において、ヒートシンク部からの放熱を行うための通風
路を適切に確保しつつ、筐体取付板に係止された筐体を安定的に支持可能な部材を含む電
力変換装置の提供を目的とする。
【解決手段】本発明に係る電力変換装置１は、背壁３Ｅを含む中空箱形の筐体本体３と、
背壁３Ｅの前方面側に配置される電力変換回路と、背壁３Ｅの背方面側であって、背壁３
Ｅを挟んで電力変換回路と対向するよう配置されるヒートシンク部１４と、背周囲カバー
部２０の高さと略同一の高さを有すると共に、背壁３Ｅの背方面から背方に向けて突設さ
れる一対の板状部材１５と、を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置に関する。

従来から、太陽電池を屋根部等に設置し、太陽電池で発電された電力を自家発電又は売
電向けのエネルギーとして利用可能な住宅用発電システムが、一般住宅に代表される家屋
に導入されている。また近年、太陽電池と電気的に接続されると共に、太陽電池で発電さ
れた電力を蓄電可能な蓄電池を更に備える住宅用発電システムが、開発されている。

前記住宅用発電システムにおいて、太陽電池及び蓄電池は、各々家屋内の電気負荷や商
用電力系統ＧＲＩＤ（以下、これらを総称して「負荷等」と言う場合がある。）と電気的
に接続される。しかしながら、太陽電池や蓄電池から供給される電力は直流であるため、
そのままの状態では、これを負荷等に供給することができない。そのため、住宅用発電シ
ステムにおいて、太陽電池又は蓄電池と負荷等との間に電力変換装置を介在させている。

具体的には、電力変換装置は、中空箱形の本体を含む筐体内に、昇圧回路（ＤＣ／ＤＣ
コンバータ）、インバータ回路（ＤＣ／ＡＣインバータ）等の電力変換回路を構成する電
気部品や各種配線が収容される。電力変換装置が家屋外壁面に設置される場合、家屋外壁
面の所定箇所に設けられた筐体取付板が用いられる。筐体取付板を用いた電力変換装置の
壁面取付構造に関して、例えば特許文献１に記載の技術などが開示されている。

特開２０１２−２３１６４３号公報

一般に、電力変換装置の筐体が筐体取付板に取り付けられる際、筐体本体に備わる背壁
の背方面（背壁において電力変換回路の設置面の逆面）と筐体取付板とが対向する位置関
係となる。そのため、筐体本体の背壁背方面側には、筐体取付板に筐体を係止するための
係止手段や、係止された筐体を筐体取付板に安定的に支持する手段などが設けられる。そ
れに加えて、筐体本体の背壁前方面（背壁における本体内部側の面）に配置される電力変
換回路からの生成熱を放熱するヒートシンク部なども、背壁背方面側に設けられる。

このように、筐体本体背壁の背方面側には、異なる機能を奏する種々の部材が配置され
る。従って、各種機能（筐体取付板への係止機能、筐体の安定支持機能、電力変換回路か
らの生成熱の放熱機能等）を発揮させるため、これを構成する各部材の適正配置を図るこ
との他、用いる部材の設計等に工夫を施す必要が生じる。特に、電力変換装置と接続され
る外部装置（太陽電池、蓄電池等）によって、電力変換回路の構成や、背壁前方面側の回
路配置が異なる場合があり、それに応じて背壁背方面側のヒートシンク部の位置や大きさ
を適宜変更する必要がある。それに合わせて、背壁背方面に配置される各部材を適宜配置
させ、ヒートシンク部からの効率的な放熱を行うための通風路を確保することの他、上記
した各機能が十分に発揮されるよう各部材を設計する必要がある。

上記課題に鑑み、本発明は、筐体本体の背壁背方面側において、ヒートシンク部からの
放熱を行うための通風路を適切に確保できる電力変換装置の提供を目的とする。

本発明に係る電力変換装置は、
背壁を含む中空箱形の本体と、
前記背壁の前方面側に配置される電力変換回路と、
前記背壁の背方面側であって、前記電力変換回路と対向するよう配置され、複数のフィ
ンが立設して前記複数のフィン間に通風路が形成されるヒートシンク部と、
前記通風路の一端側に設けられ、本体背壁の背方面から背方に向けて突設される一対の
板状部材と、
を備え、
前記一対の板状部材は、前記ヒートシンク部の両側に各々配置され、前記一対の板状部
材間を通った空気が前記通風路を通って前記ヒートシンクの冷却が行われることを特徴と
する。

本発明によれば、ヒートシンク部からの放熱を行う通風路を適切に確保することができ
る。

本発明の実施形態に係る電力変換装置を前方側から見た斜視図。本発明の実施形態に係る電力変換装置を背方側から見た斜視図。筐体取付板を備えた状態の本発明の実施形態に係る電力変換装置を背方側から見た斜視図。筐体取付板と筐体係止部との係合関係を説明するための本発明の実施形態に係る電力変換装置の断面図。

以下、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１について図面を参照して説明する。こ
こで、本実施形態に係る電力変換装置１は、リチウム電池等の蓄電池と接続され、蓄電池
の充放電が可能なＤＣ／ＤＣコンバータ回路を収容するものであるが、収容される回路は
、これに限られるものではない。なお、電力変換装置１に収容されるＤＣ／ＤＣコンバー
タ回路で変換された直流電力は、他の電力変換装置に収容されるＤＣ／ＡＣインバータ回
路へ出力されるものである。

本実施形態に係る電力変換装置１は、電力変換回路ＩＮＶと、この電力変換回路ＩＮＶ
を収容する筐体２とを含む。電力変換回路ＩＮＶは、蓄電池の充放電が可能なＤＣ／ＤＣ
コンバータ回路を少なくとも含む。初めに、図１及び図２を用いて、本実施形態に係る電
力変換装置１の構成概略を説明する。図１は、本実施形態に係る電力変換装置１を前方側
から見た斜視図である。また、図２は、本実施形態に係る電力変換装置１を背方側から見
た斜視図である。

まず、図１を用いて、前方側から見た本実施形態に係る電力変換装置１の構成を説明す
る。本実施形態における筐体２は、接地電位に接続されていると共に、金属製の本体３と
金属製の蓋体４を含む。本体３は、鋼板の一方の面がカラー塗装されたカラー鋼板で構成
される。図示していないが、電力変換回路ＩＮＶを構成する電気部品（回路素子）は、本
体３の内部に収容される。

本体３は、カラー塗装された面を外側として、背壁３Ｅの周縁端部に上壁３Ａ、下壁３
Ｂ、左壁３Ｃ、右壁３Ｄで形成する周囲壁３Ｓで囲まれた前面開口３Ｆを有する内部中空
で略直方体状の箱を備える。ここで、図示していないが、上記背壁３Ｅの前方面３Ｅ１（
本体３の内側の面）には、電力変換回路ＩＮＶを構成する電気部品（回路素子）が取付配
置される。

また、本実施形態における筐体２は、背壁３Ｅの背方周縁３Ｇに取り付けられる背周囲
カバー部２０を含むことが好ましい。本実施形態に係る背周囲カバー部２０は、上部カバ
ー部２０Ａと下部カバー部２０Ｂを含み、それぞれ背方周縁３Ｇから背方に向かうよう設
けられる。上部カバー部２０Ａと下部カバー部２０Ｂの各々は、コの字型の形状を有する
と共に、それぞれの左右壁が重合状態でＮＪ３にネジ止めされる。

なお、上部カバー部２０Ａ及び下部カバー部２０Ｂによって構成される背周囲カバー部
２０は、上下左右に、平板片をそれぞれ１つずつ有する。そのうちの任意の片を一片とす
る場合、この一片と対向する片を他片とする。本実施形態では、上部カバー部２０Ａのう
ち、背方周縁３Ｇの上端３Ｇ１と接する平板片を一片とし、下部カバー部２０Ｂのうち、
背方周縁３Ｇの下端３Ｇ２と接する平板片を他片とする。また、本実施形態において、上
記の一片は、図の上方側にあるため「上片２０Ａ１」と言う場合がある。上記の他片は、
図の下方側にあるため「下片２０Ｂ１」と言う場合がある。ただし、「上片」や「下片」
の名称は、説明の便宜上用いられるものである。そのため、必ずしも背周囲カバー部２０
の一片は、上方側に設けられるとは限らない。他片についても同様に、下方側に設けられ
るとは限らない。

図１に示されるように、背周囲カバー部２０の上片２０Ａ１に、後述するヒートシンク
部１４への空気流通を行うための複数の貫通孔２１が形成されている。同様に、背周囲カ
バー部２０の下片２０Ｂ１にも、ヒートシンク部１４への空気流通を行うための複数の貫
通孔２１が形成されている。

蓋体４は、鋼板の一方の面がカラー塗装されたカラー鋼板で構成され、カラー塗装され
た面を外側とし、本体３の前面開口３Ｆを塞ぐように取り付けネジによって本体３に着脱
自在に取り付けられる。本体３と蓋体４との間は、周囲壁３Ｓを巡るように取り付けたパ
ッキン５で液密状態に保たれる。

次に、図２を用いて、背方側から見た本実施形態に係る電力変換装置１の構成を説明す
る。図２に示されるように、本体３の背方側には、ヒートシンク部１４、一対の板状部材
１５Ａ，１５Ｂ等が配置される。これらの部材は、本体３の背壁３Ｅの背方面３Ｅ２に取
り付けられている。

ヒートシンク部１４は、背壁３Ｅを挟んで電力変換回路ＩＮＶと対向するよう配置され
る。これにより、電力変換回路ＩＮＶの動作によって生成される生成熱がヒートシンク部
１４に伝達され、ヒートシンク部１４によって伝達された熱の放熱が行われる。本実施形
態におけるヒートシンク部１４は、図の上下方向に伸びる板状の放熱フィン１４１を複数
含む。図２に示されるように、複数の放熱フィン１４１は、各々平行するよう所定の隙間
を介在させて配置される。この隙間は、放熱風路として機能する（以下、放熱風路を「通
風路Ｔ」と称する場合がある。）。本実施形態において複数の放熱フィン１４１は、背方
側に突出するよう立設される。

本実施形態におけるヒートシンク部１４の一端１４２は、背周囲カバー部２０の上片２
０Ａ１に設けられた貫通孔２１に近接されるように配置される。また、ヒートシンク部１
４の他端１４３は、隙間空間Ｓ１を介して、背周囲カバー部２０の下片２０Ｂ１に設けら
れた貫通孔２１と向き合う。

一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの各々は、ヒートシンク部１４の他端１４３の両側付近
に各々配置されると共に、背壁３Ｅの背方面３Ｅ２から背方に向けて突設される。図２に
示されるように、本実施形態において、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの各々は、複数の
放熱フィン１４１間に形成される通風路Ｔの一端Ｔ１側に設けられる。より詳しくは、上
記他端１４３の側部下方域と板状部材１５Ａ（１５Ｂ）の上方域とが、各々重なり合うよ
う配置される。

図２に示されるように、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの各々は、板状の基部１５１、
基部１５１の前端から屈曲延設される第１屈曲片１５２、基部１５１の上端及び下端から
屈曲延設される第２屈曲片１５３及び第３屈曲片１５４、基部１５１の背端略中央から突
出する突片１５５を含む。

ここで、上記第１屈曲片１５２は、背壁３Ｅと対向するよう配置されるため、以下「背
壁対向片１５２」と言う場合がある。また、上記第３屈曲片１５４は、背周囲カバー部２
０（より正確には、背周囲カバー部２０の下片２０Ｂ１）と対向するよう配置されるため
、以下「背周囲カバー部対向片１５４」と言う場合がある。

図２に示されるように、背壁対向片１５２は、背壁３Ｅの所定位置にネジ止めされる。
これにより、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの各々は、背壁３Ｅに係止される。ここで、
本実施形態において、背壁対向片１５２と背壁３Ｅとの間に、ヒートシンク部１４の側端
部１４４が介在されている。背壁対向片１５２を背壁３Ｅに取り付けるためのネジ（取付
手段）は、背壁対向片１５２に嵌装された後、ヒートシンク部１４の側端部１４４に嵌装
される。これにより、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの各々に加えて、ヒートシンク部１
４が、背壁３Ｅに取り付けられる。
なお、図２に示されるように、上記とは異なる他のネジ（取付手段）が、ヒートシンク部
１４の側端部１４４の上方側にも嵌装され、ヒートシンク部１４は、この他のネジによっ
ても背壁３Ｅに取り付けられる。

本実施形態における背周囲カバー部対向片１５４は、背周囲カバー部２０の下片２０Ｂ
１の所定位置にネジ止めされる。すなわち、背周囲カバー部対向片１５４は、背周囲カバ
ー部２０の下片２０Ｂ１に接続される。これにより、下片２０Ｂ１を含む背周囲カバー部
２０の下部カバー部２０Ｂが、本体３に係止固定される。

図２に示されるように、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂによって、隙間空間Ｓ１は、通
風領域１６１と非通風領域１６２とに隔てられる。隙間空間Ｓ１の通風領域１６１（一対
の板状部材１５Ａ，１５Ｂ間）を通過した空気が、上記した通風路Ｔを通過することで、
電力変換回路ＩＮＶで生成された生成熱が放散される。本実施形態において、このような
通風域が適切に確保されることで、効率的な放熱を行うことが可能となる。

また、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの高さ（背壁３Ｅと接触する基部１５１の前端か
ら突片１５５の背端までの長さ）は、ヒートシンク部１４の背壁３Ｅからの高さよりも高
い。更に、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの高さは、上記背周囲カバー部２０の高さと略
同一である。すなわち、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂの突片１５５は、筐体２を建物壁
面に取り付けるための筐体取付板２２に当接する。これにより、筐体取付板２２に取り付
けられた筐体２が、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂによって安定的に支持されるようにな
る。なお、筐体取付板２２の詳細に関しては、後述する。

上記のように、一対の板状部材１５Ａ，１５Ｂが設けられることで、放熱のための通風
路が確保されることに加えて、背周囲カバー部２０の本体３への取り付け、及び筐体取付
板２２に係止される筐体２の安定支持を同時に果たすことができる。

次に、図３及び図４を用いて、筐体取付板２２を備えた状態の電力変換装置１を説明す
る。図３に示されるように、筐体取付板２２は、鋼板の一方の面がカラー塗装されたカラ
ー鋼板で構成され、筐体２からはみ出ないように、筐体２の背壁３Ｅに収まる大きさであ
る。筐体２が横長矩形状である場合、それに合わせるように筐体取付板２２は、横長矩形
状を成す。ただし、筐体取付板２２の大きさや形状は、これに限られるものではない。

図４に示されるように、筐体取付板２２は、取り付け孔２３に挿通されるネジ２４によ
って建物の壁面Ｋに取り付けられる。筐体取付板２２の上端部には、係止受部２２Ａが設
けられる。更に、係止受部２２Ａの上端部は、前方側へ屈曲した後、上方に向けて延伸さ
れる形状を有する。これにより、壁面Ｋとの間に隙間Ｓ２が設けられる。当該隙間Ｓ２を
含む部分によって、係止受溝２２Ｍが形成される。なお、図示していないが、係止受溝２
２Ｍは、正面視において左右方向に略水平に延びる形状を有する。

これに対して、図３に示されるように、筐体２は筐体係止部２５を備える。ここで、筐
体係止部２５は、筐体取付板２２の係止受部２２Ａに係合される部材である。本実施形態
において、筐体係止部２５は、略コの字型の板部材であり、背壁３Ｅの背方面３Ｅ２の上
方側に配置される（本実施形態において筐体係止部２５は、ヒートシンク部１４の上方部
分に覆い被さるように配置される。）。また、筐体係止部２５の左右端部が、ヒートシン
ク部１４の側端部１４４の上方位置に各々ネジ止めされて、背壁３Ｅに取り付けられる。

図４に示されるように、筐体係止部２５は、係止受溝２２Ｍの上方から内部に嵌め込ま
れる（係合される）。これにより、筐体係止部２５が、係止受部２２Ａに引っ掛け係止さ
れる。それに伴い、筐体２が、筐体取付板２２を介して壁面Ｋに係止される。

１・・・・・・・・電力変換装置
２・・・・・・・・筐体
３・・・・・・・・本体
３Ｅ・・・・・・・本体の背壁
３Ｅ１・・・・・・背壁の前方面
３Ｅ２・・・・・・背壁の背方面
３Ｇ・・・・・・・背方周縁
４・・・・・・・・蓋体
１４・・・・・・・ヒートシンク部
１４１・・・・・・放熱フィン
１５Ａ，１５Ｂ・・一対の板状部材
１６１・・・・・・通風領域
１６２・・・・・・非通風領域
２０・・・・・・・背周囲カバー部
２１・・・・・・・貫通孔
２２・・・・・・・筐体取付板
２２Ａ・・・・・・係止受部
２２Ｍ・・・・・・係止受溝
２５・・・・・・・筐体係止部

Claims

背壁を含む中空箱形の筐体と、
前記背壁の前方面側に配置される電力変換回路と、
前記背壁の背方面側であって、前記電力変換回路と対向するよう配置され、複数のフィ
ンが立設して前記複数のフィン間に通風路が形成されるヒートシンク部と、
前記通風路の一端側に設けられ、筐体背壁の背方面から背方に向けて突設される一対の
板状部材と、
を備え、
前記一対の板状部材は、前記ヒートシンク部の両側に各々配置され、前記一対の板状部
材間を通った空気が前記通風路を通って前記ヒートシンクの冷却が行われることを特徴と
する電力変換装置。
前記背壁の背方周縁に設けられるカバー部を備え、
前記カバー部は、一片と、前記一片に対向する他片とを少なくとも含み、
前記一片及び他片の各々は、所定位置に設けられる貫通孔を含み、
前記ヒートシンク部の一端は、前記一片の貫通孔に近接されるよう配置され、
前記ヒートシンク部の他端は、前記一対の板部材間を介して前記他片の貫通孔と向き合
うよう配置され、
前記一片及び他片の各々に設けられる双方の貫通孔と、前記ヒートシンク部の通風路と
、前記一対の板部材間とを空気が通って前記ヒートシンクの冷却が行われることを特徴と
する請求項１に記載の電力変換装置。
前記筐体を建物壁面に取り付けるための筐体取付板と、
前記背壁の背方側に取り付けられ、前記筐体を前記筐体取付板に係止するための筐体係
止部と、
を備え、
前記筐体取付板は、前記筐体係止部と係合する係止受部を含み、
前記筐体が、前記取付板に係止された状態において、前記一対の板状部材の各々が、前
記筐体取付板に当接することを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
前記一対の板状部材の各々は、
前記背壁の背方面と対向する背壁対向片と、
前記カバー部の前記他片と対向するカバー部対向片と、
を含み、
前記背壁対向片が前記背壁に取り付けられると共に、前記カバー部対向片が前記他片に
接続されることを特徴とする請求項２又は３に記載の電力変換装置。
前記ヒートシンク部の側端部が、前記背壁と、前記板状部材の前記背壁対向片との間に
挿入され、
前記背壁対向片を前記背壁に取り付けられるための取付手段が、前記背壁対向片及び前
記ヒートシンク部の側端部の双方に嵌装されることで、前記板状部材及び前記ヒートシン
ク部が、前記背壁に取り付けられることを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
前記一対の板状部材の各々は、前記ヒートシンク部の前記背壁からの高さより高いこと
を特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の電力変換装置。