JP2019216535A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】サイズの縮小を図りつつ、発熱源である電子部品から生じた熱の放熱性の向上を図ることが可能な電力変換装置を提供する。【解決手段】発電システム１０００において、電力変換装置は、入力電圧を電力変換した出力電圧を出力する。第１の電子部品は、制御部により制御される複数の整流素子を有し且つ複数の整流素子により入力電圧を整流して出力する整流回路である。放熱フィンは、第２面上において、第１面の第１の電子部品が配置された第１部品領域から第２の電子部品が配置された第２部品領域に亘る領域に対して、収納ケースを介して対向するように、設けられている。複数の整流素子は、放熱フィンが延在する方向に沿って配置されている。【選択図】図１

Description

本発明は、電力変換装置に関する発明である。

従来、携帯型発電機等に用いられる発電機には、エンジンの駆動によりオルタネータに交流電圧を発生させ、発生した交流電圧を整流回路による整流および電解コンデンサによる平滑化によって直流電圧に変換し、変換された直流電圧をインバータで交流電圧に変換するものがある（例えば、特開２００３‐１０２２００号公報参照）。

さらに、上記従来の発電機においては、インバータで変換される交流電圧のノイズのレベルに応じて、インバータの出力側にノイズを低減するためのノイズフィルタが接続されている。

このような発電機において、電子部品を収納ケース内に収納された状態で樹脂封止して電力変換装置が構成されている。

そして、このような電力変換装置には、電子部品から生じた熱を放熱するため、収納ケースの外面に放熱フィンを設けたものがある（例えば、特開２０１６‐１４６７１４号公報参照）。

しかしながら、上記従来の電力変換装置では、当該電力変換装置のサイズの縮小を図りつつ電子部品から生じた熱の放熱の効率を向上させるための構成について検討されていない。

このように、従来の電力変換装置では、サイズの縮小を図りつつ、発熱源である電子部品から生じた熱の放熱性を向上できない問題がある。

そこで、本発明では、サイズの縮小を図りつつ、発熱源である電子部品から生じた熱の放熱性の向上を図ることが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る実施形態に従った電力変換装置は、
第１入力電圧を電力変換した出力電圧を出力する電力変換装置であって、
第１面および前記第１面の反対側の第２面を有する収納ケースと、
前記収納ケースの前記第１面上の第１部品領域に配置された、第１の発熱源である第１の電子部品と、
前記収納ケースの前記第１面上の第２部品領域に、前記第１の電子部品に隣接して配置された、第２の発熱源である第２の電子部品と、
前記収納ケースの前記第１面上の第３部品領域に、前記第２の電子部品に隣接して配置された、第３の発熱源である第３の電子部品と、
前記収納ケース内に配置され、前記収納ケースの前記第１面に対向する第３面および前記第３面の反対側の第４面を有する配線基板と、
前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記第１及び第２の電子部品の動作を制御する制御部と、
前記収納ケースの前記第１面上で、前記第１ないし第３の電子部品を封止するとともに、前記配線基板および前記配線基板の前記第４面上の前記制御部を封止する第１の封止部材と、
前記収納ケースの前記第２面上に配置された放熱フィンと、を備え、
前記第１の電子部品は、
前記制御部により制御される複数の整流素子を有し且つ前記複数の整流素子により前記前記第１入力電圧を整流して出力する整流回路であり、
前記放熱フィンは、
前記第２面上において、前記第１面の前記第１の電子部品が配置された前記第１部品領域から前記第２の電子部品が配置された前記第２部品領域に亘る領域に対して、前記収納ケースを介して対向するように、設けられており、
前記複数の整流素子は、
前記放熱フィンが延在する方向に沿って配置されている
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記第２の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量が前記第１の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、大きく、
前記第３の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量は、前記第１の電子部品及び前記第２の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、小さい
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記放熱フィンは、
前記第１面上で前記第１部品領域と前記第２部品領域とが隣接する第１の方向に平行な方向に延在するように、前記第２面上に設けられている
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記放熱フィンは、
前記第１の方向に平行な方向に延在するように、複数個設けられていることを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記放熱フィンは前記収納ケースの前記第２面から突出した平板状の形状を有することを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記放熱フィンは、前記第２面上において、前記第１面の前記第３の電子部品が配置された前記第３部品領域に対向する領域には、設けられていない
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記第１の電子部品が配置される前記第１面の前記第１部品領域は、前記収納ケースの前記第１面に凹むように形成された第１凹部であり、前記第１凹部の前記第２面側は、前記収納ケースの前記第２面から突出しており、
前記第２の電子部品が配置される前記第１面の前記第２部品領域は、前記収納ケースの前記第１面に凹むように形成された第２凹部であり、前記第２凹部の前記第２面側は、前記収納ケースの前記第２面から突出している
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記放熱フィンは、前記第１凹部及び前記第２凹部の前記第２面側に接していることを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記第３の電子部品が配置される前記第１面の前記第３部品領域は、前記収納ケースの前記第１面に凹むように形成された第３凹部であり、前記第３凹部の前記第２面側は、前記収納ケースの前記第２面から突出している
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記放熱フィンは、前記第３凹部の前記第２面側に接していないことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記収納ケースの前記第１面上において、前記第２の電子部品と前記第３の電子部品とが隣接する第２の方向は、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とが隣接する前記第１の方向と、異なる
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記放熱フィンは、外部から供給された気流により冷却されることで、少なくとも前記第１及び第２の電子部品が発する熱を外部に放出するように構成されるとともに、
前記放熱フィンにより誘導される気流の少なくとも一部が前記第３の電子部品が配置される前記第３凹部の前記第２面側を避けるように配置されている
ことを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記収納ケースと前記放熱フィンとは、一体成型されていることを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記第２の電子部品は、前記制御部により制御され、前記整流回路が整流した電圧を変換して出力するモジュールであり、
前記第３の電子部品は、前記モジュールが出力した電圧を調整して出力するリアクタであることを特徴とする。

前記電力変換装置において、
前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記配線基板の配線を介して前記整流回路の入力に接続され、前記第１の封止部材により前記配線基板との接続部分が封止され、前記第１入力電圧が供給される第１入力端子と、
前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記配線基板の配線を介して整流回路の出力に接続され、前記第１の封止部材により前記配線基板との接続部分が封止され、前記整流回路が出力した電圧を平滑化する平滑化キャパシタと、
前記配線基板１０の前記第４面上に配置され、前記リアクタを含むＬＣフィルタが出力した電圧をフィルタリングして出力するノイズフィルタと、
前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記配線基板に接続され、前記第１の封止部材により前記配線基板との接続部分が封止され、前記ノイズフィルタから供給された電圧を前記出力電圧として出力する出力端子と、をさらに備える
ことを特徴とする。

本発明の一態様に係る電力変換装置は、第１の電子部品は、制御部により制御される複数の整流素子（サイリスタ、ダイオード）を有し且つ当該複数の整流素子により入力電圧を整流して出力する整流回路であり、放熱フィンは、収納ケースの第２面（外面）上において、第１面（内面）の第１の電子部品が配置された前記第１部品領域から前記第２の電子部品が配置された第２部品領域に亘る領域に対して、収納ケースを介して対向するように、設けられており、当該複数の整流素子は、放熱フィンが延在する方向に沿って配置されている。

このように、発熱量が高い第２の電子部品（モジュール）と第１の電子部品（整流回路）とを隣接して配置して放熱フィンが配置される領域を縮小しつつ、第１の電子部品（整流回路）の整流素子（サイリスタ、ダイオード）を、放熱フィンが延在する方向に沿って配置している。

これにより、整流回路及びモジュールの熱を放熱する放熱フィンが、リアクタから離れるようにモジュール側から整流回路側に向かう方向に沿って設けられることとなり、気流（冷却風）は、第２の電子部品（モジュール）と第３の電子部品（リアクタ）から離れるように放熱フィンに沿って誘導され、第３の電子部品（リアクタからの煽り熱を避けながら第２の電子部品（モジュール）で生じた熱および第１の電子部品（整流回路）の整流素子（サイリスタ、ダイオード）で生じた熱を順に放熱する。

このように、本発明の電力変換装置によれば、サイズの縮小を図りつつ、発熱源である電子部品から生じた熱の放熱性の向上を図ることができる。

図１は、実施例１に係る電力変換装置１００が適用される発電システム１０００の構成の一例を示す図である。 図２は、図１に示す電力変換装置１００の主要な構成の一例を示すブロック図である。 図３は、図２に示す電力変換装置１００の外観の構成の一例を示す上面図である。 図４は、図３に示す電力変換装置１００の構成の一例を示すIV−IV線に沿った断面図である。 図５は、図３に示す電力変換装置１００の各部品を配置した配線基板１０の斜視図である。 図６は、図３に示す電力変換装置１００の収納ケースＨの下面図である。 図７は、図５に示す収納ケースＨの斜視図である。 図８は、図７に示す収納ケースＨに、第１ないし第３の電子部品Ｙ、Ｍ、Ｒを搭載した、封止前の状態の一例を示す斜視図である。 図９は、図３に示す電力変換装置１００の収納ケースＨの側面図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。

発電システム１０００は、例えば、図１に示すように、エンジンＥと、エンジンＥに接続されたオルタネータ（図示せず）により駆動するファンＸと、該オルタネータが出力した交流電圧（第１入力電圧ＶＩＮ１）を電力変換した交流電圧（出力電圧ＶＯＵＴ）を出力する電力変換装置１００とを備える。

この発電システム１０００において、ファンＸが駆動することにより、外部から冷却風である気流Ａが発電システム１０００の内部に流れ込み、電力変換装置１００及びエンジンＥの周囲に誘導される。これにより、電力変換装置１００及びエンジンＥが冷却風である気流Ａにより冷却され、電力変換装置１００及びエンジンＥが発した熱が気流Ｂとともに外部に放出されることとなる。

このような電力変換装置１００は、例えば、図２ないし図９に示すように、収納ケースＨと、放熱フィンＺと、第１の封止部材１１と、配線基板１０と、第１入力端子（主電源コネクタ）ＴＩＮ１と、第２入力端子（補助電源コネクタ）ＴＩＮ２と、出力端子ＴＯＵＴと、第１の電子部品（整流回路）Ｙと、第２の電子部品（モジュール）Ｍと、ＬＣフィルタ（第３の電子部品（リアクタ）Ｒと、キャパシタＣｆ1）ＬＣと、平滑化キャパシタＣと、ノイズフィルタＦと、制御部ＣＯＮと、補助電源Ｐと、を備える。

なお、図２においては、簡単のため、電力変換装置１００が第１、第２入力電圧ＶＩＮ１、ＶＩＮ２を出力端子ＴＯＵＴに電力変換するために必要な構成を示し、その他の構成については省略している。また、図３においては、電力変換装置１００の各電子部品及び配線基板１０が第１の封止部材１１により封止された状態を示している。なお、ノイズフィルタＦには、例えば、図３に示すように、キャパシタＣｆ２と、第４の電子部品Ｗと、が含まれる。

ここで、例えば、図３、図４、図６ないし図９に示すように、収納ケースＨは、当該収納ケースＨの内面（電子部品搭載面）である第１面（上面、内面）Ａ１および第１面Ａ１の反対側の第２面Ａ２（下面、外面）を有する。

この収納ケースＨと放熱フィンＺとは、例えば、アルミニウムにより構成されており、一体成型されている。

また、第１の電子部品Ｙは、例えば、図４、図８に示すように、収納ケースＨの第１面Ａ１上の第１部品領域Ｓ１に配置され、配線基板１０に電気的に接続されている。この第１の電子部品Ｙは、動作することにより発熱する第１の発熱源である。

この第１の電子部品Ｙは、例えば、図２に示すように、制御部ＣＯＮにより制御され、第１入力電圧（交流電圧）ＶＩＮ１を整流して出力する整流回路である。

特に、第１の電子部品Ｙは、制御部ＣＯＮにより制御される複数の整流素子（サイリスタ、ダイオード）ＹＡを有し且つ複数の整流素子ＹＡにより第１入力電圧ＶＩＮ１を整流して出力する整流回路である（図８）。

なお、当該複数の整流素子ＹＡは、例えば、図８に示すように、放熱フィンＺが延在する第１の方向ＤＺに沿って配置されている。

そして、この第１の電子部品Ｙの複数の整流素子ＹＡは当該第１の封止部材１１で封止されている。

そして、この第１の電子部品Ｙは、例えば、図３、図８に示すように、入力電圧ＶＩＮ、整流電圧、又は制御信号を入出力するための複数の端子ＹＴを備える。これらの端子ＹＴは、配線基板１０の電極１０Ｙに、はんだ材等により電気的に接続されている（図３）。

このように、第１の電子部品（整流回路）Ｙは、配線基板１０に電気的に接続されている。特に、この整流回路Ｙの入力（入力用の端子ＹＴ、電極１０Ｙ）は、配線基板１０の配線１０Ｙａを介して、入力端子ＴＩＮに接続され、整流回路Ｙの出力（出力用の端子ＹＴ、電極１０Ｙ）は、配線基板１０の配線１０Ｃａを介して、平滑化キャパシタＣに接続されている（図３）。

ここで、例えば、図７ないし図９に示すように、第１の電子部品（整流回路）Ｙが配置される第１面Ａ１の第１部品領域Ｓ１は、収納ケースＨの第１面Ａ１に凹むように形成された第１凹部Ｓ１ｂである。

そして、この第１凹部Ｓ１ｂの第２面Ａ２側は、収納ケースＨの第２面Ａ２から突出している凸部Ｓ１ａである（図６）。

また、第２の電子部品Ｍは、例えば、図７ないし図９に示すように、収納ケースＨの第１面Ａ１上の第２部品領域Ｓ２に、第１の電子部品（整流回路）Ｙに隣接して配置され、配線基板１０に電気的に接続されている。この第２の電子部品Ｍは、動作することにより発熱する第２の発熱源である。

この第２の電子部品Ｍは、例えば、図２に示すように、制御部ＣＯＮにより制御され、整流回路（第１の電子部品）Ｙが整流した電圧を変換して出力するモジュール（Ｈブリッジ回路）である。

そして、この第２の電子部品Ｍは、第１の封止部材１１とは異なる第２の封止部材（封止樹脂）によりモールドされている。すなわち、第２の電子部品Ｍは、第１の封止部材１１とは異なる第２の封止部材を有し、第２の電子部品Ｍの回路部分は当該第２の封止部材で封止されている。

そして、この第２の電子部品Ｍは、例えば、図３、図８に示すように、整流電圧、交流電圧、又は制御信号を入出力するための複数の端子ＭＴを備える。これらの端子ＭＴは、配線基板１０の電極１０Ｍに、はんだ材等により電気的に接続されている（図３）。

このように、第２の電子部品（モジュール）Ｍは、配線基板１０に電気的に接続されている。特に、このモジュールＭの入力（入力用の端子ＭＴ、電極１０Ｍ）は、配線基板１０の配線１０Ｃａ、１０Ｃｂを介して、整流回路Ｙの出力（出力用の端子ＭＴ、電極１０Ｙ）に接続され、ＨブリッジモジュールＭの出力（出力用の端子ＭＴ、電極１０Ｍ）は、配線基板１０の配線１０Ｒａを介して、リアクタＲの入力（入力用の端子ＭＴ、電極１０Ｒ）に接続されている（図３）。

なお、この第２の電子部品Ｍの動作時の単位時間当たりの発熱量が、第１の電子部品Ｙの動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、大きくなっている。

すなわち、モジュールＭの動作時の単位時間当たりの発熱量が、整流回路Ｙの動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、大きくなっている。

ここで、例えば、図７ないし図９に示すように、第２の電子部品（モジュール）Ｍが配置される第１面Ａ１の第２部品領域Ｓ２は、収納ケースＨの第１面Ａ１に凹むように形成された第２凹部Ｓ２ｂである。そして、この第２凹部Ｓ２ｂの第２面Ａ２側は、収納ケースＨの第２面Ａ２から突出している凸部Ｓ２ａである（図６）。

また、第３の電子部品（リアクタ）Ｒは、例えば、図７ないし図９に示すように、収納ケースＨの第１面Ａ１上の第３部品領域Ｓ３に、第２の方向Ｄに第２の電子部品Ｍと隣接するように配置され、配線基板１０に電気的に接続されている。この第３の電子部品Ｒは、動作することにより発熱する第３の発熱源である。

この第３の電子部品Ｒは、例えば、図２に示すように、モジュールＭが出力した電圧を調整して（高周波成分を除去して）出力するリアクタである。

この第３の電子部品Ｒは、例えば、図３、図８に示すように、モジュールＭが出力した電圧が入力され、調整した電圧を出力するための複数の端子ＲＴを備える。これらの端子ＲＴは、配線基板１０の電極１０Ｙにはんだ材等により電気的に接続されている（図３）。

このように、第３の電子部品（リアクタ）Ｒは、配線基板１０に電気的に接続されている。特に、このリアクタＲの入力（入力用の端子ＲＴ、電極１０Ｒ）は、配線基板１０の配線１０Ｒを介して、モジュールＭの出力に接続され、リアクタＲの出力（出力用の端子ＲＴ、電極１０Ｒ）は、配線基板１０の配線１０Ｒｂと配線基板１０の第４面Ａ４上に配置されたキャパシタＣｆ１を介し、ノイズフィルタＦの入力に接続されている（図３）。

なお、この第３の電子部品Ｒの動作時の単位時間当たりの発熱量は、第１の電子部品Ｙ及び第２の電子部品Ｍの動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、小さくなっている。

すなわち、リアクタＲの動作時の単位時間当たりの発熱量は、整流回路Ｙ及びモジュールＭの動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、小さくなっている。

特に、収納ケースＨの第１面上に配置された、整流回路Ｙ、モジュールＭ、及び、リアクタＲの動作時の単位時間当たりの発熱量は、配線基板１０の第４面上に配置された平滑化キャパシタ、及び、ノイズフィルタの動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、大きくなるように設定されている。

ここで、例えば、図７ないし図９に示すように、第３の電子部品Ｒが配置される第１面Ａ１の第３部品領域Ｓ３は、収納ケースＨの第１面Ａ１に凹むように形成された第３凹部Ｓ３ｂである。そして、この第３凹部Ｓ３ｂの第２面Ａ２側は、収納ケースＨの第２面Ａ２から突出している凸部Ｓ３ａである（図６）。

すなわち、リアクタＲが配置される第１面Ａ１の第３部品領域Ｓ３は、収納ケースＨの第１面Ａ１に凹むように形成された第３凹部Ｓ３ｂであり、第３凹部Ｓ３ｂの第２面Ａ２側は、収納ケースＨの第２面Ａ２から突出している凸部Ｓ３ａである。

また、第４の電子部品Ｗは、例えば、図３、図５に示すように、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置されている。この第４の電子部品Ｗは、ノイズフィルタＦを構成する巻線である。

このように、第１ないし第３の電子部品Ｙ、Ｍ、Ｒは、収納ケースＨの略矩形の第１面（内面）Ａ１の外周に沿って（すなわち、電流が流れる電流経路に沿って）配置されている。

これにより、収納ケースＨが第１ないし第３の電子部品Ｙ、Ｍ、Ｒを収納するためスペースを縮小して、電力変換装置１００のサイズの縮小を図ることができる。

また、配線基板１０は、例えば、図３、図４に示すように、収納ケースＨ内に配置されている。この配線基板１０は、収納ケースＨの第１面Ａ１に対向する第３面Ａ３（下面）および第３面Ａ３の反対側の第４面Ａ４（上面）を有する。

そして、この配線基板１０は、複数の配線１０Ｙａ、１０Ｃａ、１０Ｃｂ、１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｆａ、１０ａ、１０ｂと、複数の電極１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｒ、１０Ｆと、を備える。

また、第１入力端子ＴＩＮ１は、例えば、図３、図５に示すように、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置されている。この第１入力端子ＴＩＮ１は、配線基板１０の配線を介して整流回路（第１の電子部品Ｙ）の入力に接続されている。

この第１入力端子ＴＩＮ１は、封止部材１１により配線基板１０との接続部分が封止されている。この第１入力端子ＴＩＮ１は、第１入力電圧ＶＩＮ１が供給されるようになっている。

この第１入力端子ＴＩＮ１は、例えば、図３に示すように、配線基板１０の配線１０Ｙａを介して電極１０Ｙに電気的に接続されている。

また、第２入力端子ＴＩＮ２は、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置され、第１入力電圧よりも低い第２入力電圧（ＶＩＮ２）が供給される。

また、平滑化キャパシタＣは、例えば、図３、図５に示すように、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置されている。この平滑化キャパシタＣは、配線基板１０の配線１０Ｃａを介して整流回路（第１の電子部品）Ｙの出力（出力用の端子ＹＴ、電極１０Ｙ）に接続されている。

この平滑化キャパシタＣは、例えば、図３に示すように、封止部材１１により配線基板１０との接続部分が封止されている。この平滑化キャパシタＣは、整流回路（第１の電子部品）Ｙが出力した電圧を平滑化するようになっている。

この平滑化キャパシタＣは、例えば、図３に示すように、配線基板１０の配線１０Ｃａを介して電極１０Ｙに電気的に接続されている。さらに、この平滑化キャパシタＣは、例えば、図３に示すように、配線基板１０の配線１０Ｃｂを介して電極１０Ｍに電気的に接続されている。すなわち、この平滑化キャパシタＣは、配線基板１０の配線１０Ｃｂを介して、ＨブリッジモジュールＭの入力（入力用の端子ＭＴ、電極１０Ｍ）に接続されている。

また、ノイズフィルタＦは、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置され、配線基板１０の配線を介してリアクタＲを含むＬＣフィルタＦＸの出力に接続されている。

特に、このノイズフィルタＦのキャパシタＣＦ２は、例えば、図３に示すように、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置されている。

このノイズフィルタＦは、第３の電子部品（リアクタ）ＲとキャパシタＣＦ１で構成されるＬＣフィルタＦＸが出力した電圧をフィルタリングして、出力端子ＴＯＵＴに出力するようになっている。

このノイズフィルタＦの入力は、例えば、図３に示すように、配線基板１０の配線１０ＲｂとキャパシタＣｆ１を介してリアクタＲの出力（出力用の端子ＲＴ、電極１０Ｒ）に接続されている。そして、このノイズフィルタＦの出力は、配線基板１０の配線１０Ｆａを介して出力端子ＴＯＵＴに電気的に接続されている。

また、出力端子ＴＯＵＴは、例えば、図３、図５に示すように、配線基板１０の第４面（上面）Ａ４上の第１配線領域ＷＡ１に配置されている。この出力端子ＴＯＵＴは、配線基板１０に接続され、第１の封止部材１１により配線基板１０との接続部分が封止されている。

この出力端子ＴＯＵＴは、ノイズフィルタＦから供給された電圧を出力電圧ＶＯＵＴとして出力するようになっている。

また、制御部ＣＯＮは、例えば、図３、図５に示すように、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置されている。この制御部ＣＯＮは、例えば、図２に示すように、第１の電子部品（整流回路）Ｙ及び第２の電子部品（モジュール）Ｍの動作を制御するようになっている。

この制御部ＣＯＮは、図３に示す配線基板１０の配線１０ａ及び電極１０Ｙを介して制御信号を入出力して、第１の電子部品（整流回路）Ｙの動作を制御するようになっている。

さらに、制御部ＣＯＮは、図３に示す配線基板１０の配線１０ｂ及び電極１０Ｍを介して、制御信号を入出力して、第２の電子部品（モジュール）Ｍの動作を制御するようになっている。

また、補助電源Ｐは、例えば、図２に示すように、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置され、第２入力電圧ＶＩＮ２を電力変換した補助電源電圧を制御部ＣＯＮに供給するようになっている。

ここで、例えば、図３に示すように、第１入力端子ＴＩＮ１、第２入力端子ＴＩＮ２、補助電源Ｐおよび制御部ＣＯＮは、配線基板１０の第４面Ａ４のうちの配線基板１０の第１側端部１０１側の第１配線領域ＷＡ１上に配置され、ノイズフィルタＦ及び平滑化キャパシタＣは、配線基板１０の第４面Ａ４のうちの第１側端部１０１と反対側の第２側端部１０２側の第２配線領域ＷＡ２上に配置されている。

また、第１の封止部材１１は、例えば、図３、図４に示すように、収納ケースＨの第１面Ａ１上で、第１ないし第３の電子部品Ｙ、Ｍ、Ｒを封止するようになっている。

さらに、第２の封止部材１１ｂは、配線基板１０、配線基板１０の第４面Ａ４上の制御部ＣＯＮ、補助電源Ｐ、第１入力端子ＴＩＮ１の一部、第２入力端子ＴＩＮ２の一部、平滑化キャパシタＣの一部、キャパシタＣｆ１の一部、ノイズフィルタＦのキャパシタＣｆ２の一部、及び、出力端子ＴＯＵＴの一部を封止するようになっている。

すなわち、第１の封止部材１１は、収納ケースＨの第１面Ａ１上で、整流回路Ｙ、モジュールＭ、及び、リアクタＲを封止するとともに、配線基板１０、及び、配線基板１０の第４面Ａ４上の、制御部ＣＯＮ、平滑化キャパシタＣ、ノイズフィルタＦ、並びに、補助電源Ｐを封止するようになっている。

この封止部材１１は、例えば、エポキシ樹脂等の封止樹脂である。

また、放熱フィンＺは、例えば、図４、図６ないし図９に示すように、収納ケースＨの第２面（外面）Ａ２上に配置されている。

この放熱フィンＺは、発電システム１０００の外部から供給された気流により冷却されることで、少なくとも第１及び第２の電子部品（整流回路及びモジュール）Ｙ、Ｍが発する熱を外部に放出するように構成されている。

放熱フィンＺは、第２面Ａ２（外面）上において、第１面Ａ１（内面）の第１の電子部品Ｙが配置された第１部品領域Ｓ１から第２の電子部品Ｍが配置された第２部品領域Ｓ２に亘る領域に対して、収納ケースＨを介して対向するように、設けられている。

この放熱フィンＺは、例えば、図６、図７に示すように、第２面Ａ２上において、第１面Ａ１の第１の電子部品（整流回路）Ｙが配置された第１部品領域Ｓ１から第２の電子部品Ｍが配置された第２部品領域Ｓ２に亘る領域に対して、収納ケースＨを介して連続して対向するように、延在している。

すなわち、放熱フィンＺは、第１凹部Ｓ１ｂ及び第２凹部Ｓ２ｂの第２面Ａ２側の凸部Ｓ２ａ、Ｓ３ａに接している。

さらに、図７、図８に示すように、この放熱フィンＺは、第１面Ａ１上で第１部品領域Ｓ１と第２部品領域２とが隣接する第１の方向ＤＺに平行な方向に延在するように、第２面Ａ２上に設けられている。

また、この放熱フィンＺは、例えば、図６ないし図８に示すように、第１の方向ＤＺに平行な方向に延在するように、複数個設けられている。

そして、この放熱フィンＺは、例えば、図６ないし図８に示すように、収納ケースＨの第２面Ａ２から突出した平板状の形状を有する。

なお、放熱フィンＺは、例えば、図６ないし図８に示すように、放熱フィンＺは、第２面Ａ２上において、第１面Ａ１の第３の電子部品Ｒが配置された第３部品領域Ｓ３に対向する領域には、設けられていない。

そして、例えば、図６ないし図８に示すように、放熱フィンＺは、第３凹部Ｓ３ｂの第２面Ａ２側に接していない。言い換えれば、放熱フィンＺがリアクタである第３の電子部品Ｒ用には設けられていない。

ここで、既述のように、第２の電子部品Ｍの動作時の単位時間当たりの発熱量が第１の電子部品Ｙの動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、大きくなっている。

さらに、既述のように、第３の電子部品Ｒの動作時の単位時間当たりの発熱量は、第１の電子部品Ｙ及び第２の電子部品Ｍの動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、小さくなっている。

そこで、既述のように、発熱量が高い第２の電子部品（モジュール）Ｍと第１の電子部品（整流回路）Ｙとを第１の方向Ｄに隣接して配置している。そして、これら第１、第２の電子部品Ｙ、Ｍの熱を放熱する放熱フィンＺを、気流の誘導方向がリアクタＲから離れるようにモジュールＭ側から整流回路Ｙ側に向かう第１の方向ＤＺに沿うように、設けている。

そして、例えば、図６ないし図９に示すように、第２の電子部品Ｍと第３の電子部品Ｒとが隣接する第２の方向ＤＹは、収納ケースＨの第１面Ａ１上において、第１の電子部品（整流回路）Ｙと第２の電子部品（モジュール）Ｍとが隣接する第１の方向ＤＺと、異なる。そして、平滑化キャパシタＣは、整流回路Ｙに隣接し且つリアクタＲと反対側でモジュールＭと第２の方向ＤＹに隣接する領域の上方に、位置するように、配線基板１０の第４面Ａ４上に配置されている。

すなわち、放熱フィンＺは、放熱フィンＺにより誘導される気流の少なくとも一部が第３の電子部品Ｒが配置される第３凹部Ｓ３ｂの第２面Ａ２側を避けるように配置されている。

これにより、例えば、気流（冷却風）は、第２の電子部品（モジュール）Ｍに隣接する第３の電子部品（リアクタ）Ｒから離れるように放熱フィンＺに沿って誘導され、第３の電子部品（リアクタ）Ｒからの煽り熱を避けながら、発熱量が大きい第２の電子部品（モジュール）Ｍで生じた熱および第１の電子部品（整流回路）Ｙで生じた熱を順に放熱する。

これにより、電力変換装置１００の発熱源である電子部品から生じた熱の放熱性の向上を図ることができる。

既述の実施例１では、電力変換装置１００が適用される発電システム１０００の構成の一例について説明した。

この発電システム１０００は、例えば、携帯型発電機に適用されるようにしてもよい。

この場合においても、ファンＸが駆動することにより、外部から冷却風である気流Ａが発電システム１０００の内部に流れ込み、電力変換装置１００及びエンジンＥの周囲に誘導される。これにより、電力変換装置１００及びエンジンＥが冷却風である気流Ａにより冷却され、電力変換装置１００及びエンジンＥが発した熱が気流Ｂとともに外部に放出されることとなる。（図１）。

なお、この実施例２におけるその他の電力変換装置１００の構成は、実施例１と同様である。

すなわち、実施例２に係る電力変換装置１００によれば、サイズの縮小を図りつつ、発熱源である電子部品から生じた熱の放熱性の向上を図ることができる。

以上のように、本発明の一態様に係る電力変換装置において、第１の電子部品Ｙは、制御部ＣＯＮにより制御される複数の整流素子（サイリスタ、ダイオード）ＹＡを有し且つ当該複数の整流素子ＹＡにより入力電圧を整流して出力する整流回路であり、放熱フィンＺは、収納ケースＨの第２面（外面）上において、第１面（内面）の第１の電子部品が配置された第１部品領域から第２の電子部品が配置された第２部品領域に亘る領域に対して、収納ケースを介して対向するように、設けられており、当該複数の整流素子ＹＡは、放熱フィンＺが延在する方向DZに沿って配置されている。

このように、発熱量が高い第２の電子部品（モジュール）と第１の電子部品（整流回路）とを隣接して配置して放熱フィンＺが配置される領域を縮小しつつ、第１の電子部品（整流回路）の整流素子（サイリスタ、ダイオード）ＹＡを、放熱フィンが延在する方向に沿って配置している。

これにより、整流回路及びモジュールの熱を放熱する放熱フィンが、リアクタから離れるようにモジュール側から整流回路側に向かう方向に沿って設けられることとなり、気流（冷却風）は、第２の電子部品（モジュール）と第３の電子部品（リアクタ）から離れるように放熱フィンに沿って誘導され、第３の電子部品（リアクタからの煽り熱を避けながら第２の電子部品（モジュール）で生じた熱および第１の電子部品（整流回路）の整流素子（サイリスタ、ダイオード）で生じた熱を順に放熱する。

このように、本発明の電力変換装置によれば、サイズの縮小を図りつつ、発熱源である電子部品から生じた熱の放熱性の向上を図ることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１００ 電力変換装置
１０００ 発電システム
Ｅ エンジン
Ｘ ファン
Ａ、Ｂ 気流
Ｈ 収納ケース
Ｚ 放熱フィン
１１ 第１の封止部材
１０ 配線基板
ＴＩＮ１ 第１入力端子
ＴＩＮ２ 第２入力端子
ＴＯＵＴ 出力端子
Ｙ 第１の電子部品（整流回路）
Ｍ 第２の電子部品（モジュール）
Ｒ 第３の電子部品（リアクタ）
Ｗ 第４の電子部品
Ｃ 平滑化キャパシタ
ＦＸ ＬＣフィルタ
Ｆ ノイズフィルタ
ＣＯＮ 制御部
Ｃｆ１、Ｃｆ２ キャパシタ
１０Ｙａ、１０Ｃａ、１０Ｃｂ、１０Ｒａ、１０Ｒｂ、１０Ｆａ、１０ａ、１０ｂ 配線
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｒ、１０Ｆ 電極

Claims (15)

1. 第１入力電圧を電力変換した出力電圧を出力する電力変換装置であって、
   第１面および前記第１面の反対側の第２面を有する収納ケースと、
   前記収納ケースの前記第１面上の第１部品領域に配置された、第１の発熱源である第１の電子部品と、
   前記収納ケースの前記第１面上の第２部品領域に、前記第１の電子部品に隣接して配置された、第２の発熱源である第２の電子部品と、
   前記収納ケースの前記第１面上の第３部品領域に、前記第２の電子部品に隣接して配置された、第３の発熱源である第３の電子部品と、
   前記収納ケース内に配置され、前記収納ケースの前記第１面に対向する第３面および前記第３面の反対側の第４面を有する配線基板と、
   前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記第１及び第２の電子部品の動作を制御する制御部と、
   前記収納ケースの前記第１面上で、前記第１ないし第３の電子部品を封止するとともに、前記配線基板および前記配線基板の前記第４面上の前記制御部を封止する第１の封止部材と、
   前記収納ケースの前記第２面上に配置された放熱フィンと、を備え、
   前記第１の電子部品は、
   前記制御部により制御される複数の整流素子を有し且つ前記複数の整流素子により前記前記第１入力電圧を整流して出力する整流回路であり、
   前記放熱フィンは、
   前記第２面上において、前記第１面の前記第１の電子部品が配置された前記第１部品領域から前記第２の電子部品が配置された前記第２部品領域に亘る領域に対して、前記収納ケースを介して対向するように、設けられており、
   前記複数の整流素子は、
   前記放熱フィンが延在する方向に沿って配置されている
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記第２の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量が前記第１の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、大きく、
   前記第３の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量は、前記第１の電子部品及び前記第２の電子部品の動作時の単位時間当たりの発熱量よりも、小さい
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記放熱フィンは、
   前記第１面上で前記第１部品領域と前記第２部品領域とが隣接する第１の方向に平行な方向に延在するように、前記第２面上に設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記放熱フィンは、
   前記第１の方向に平行な方向に延在するように、複数個設けられていることを特徴とする請求項３に記載の電力変換装置。
5. 前記放熱フィンは前記収納ケースの前記第２面から突出した平板状の形状を有することを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記放熱フィンは、前記第２面上において、前記第１面の前記第３の電子部品が配置された前記第３部品領域に対向する領域には、設けられていない
   ことを特徴とする請求項５に記載の電力変換装置。
7. 前記第１の電子部品が配置される前記第１面の前記第１部品領域は、前記収納ケースの前記第１面に凹むように形成された第１凹部であり、前記第１凹部の前記第２面側は、前記収納ケースの前記第２面から突出しており、
   前記第２の電子部品が配置される前記第１面の前記第２部品領域は、前記収納ケースの前記第１面に凹むように形成された第２凹部であり、前記第２凹部の前記第２面側は、前記収納ケースの前記第２面から突出している
   ことを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
8. 前記放熱フィンは、前記第１凹部及び前記第２凹部の前記第２面側に接していることを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記第３の電子部品が配置される前記第１面の前記第３部品領域は、前記収納ケースの前記第１面に凹むように形成された第３凹部であり、前記第３凹部の前記第２面側は、前記収納ケースの前記第２面から突出している
   ことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記放熱フィンは、前記第３凹部の前記第２面側に接していないことを特徴とする請求項９に記載の電力変換装置。
11. 前記収納ケースの前記第１面上において、前記第２の電子部品と前記第３の電子部品とが隣接する第２の方向は、前記第１の電子部品と前記第２の電子部品とが隣接する前記第１の方向と、異なる
    ことを特徴とする請求項１０に記載の電力変換装置。
12. 前記放熱フィンは、外部から供給された気流により冷却されることで、少なくとも前記第１及び第２の電子部品が発する熱を外部に放出するように構成されるとともに、
    前記放熱フィンにより誘導される気流の少なくとも一部が前記第３の電子部品が配置される前記第３凹部の前記第２面側を避けるように配置されている
    ことを特徴とする請求項１１に記載の電力変換装置。
13. 前記収納ケースと前記放熱フィンとは、一体成型されていることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
14. 前記第２の電子部品は、前記制御部により制御され、前記整流回路が整流した電圧を変換して出力するモジュールであり、
    前記第３の電子部品は、前記モジュールが出力した電圧を調整して出力するリアクタであることを特徴とする請求項６に記載の電力変換装置。
15. 前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記配線基板の配線を介して前記整流回路の入力に接続され、前記第１の封止部材により前記配線基板との接続部分が封止され、前記第１入力電圧が供給される第１入力端子と、
    前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記配線基板の配線を介して整流回路の出力に接続され、前記第１の封止部材により前記配線基板との接続部分が封止され、前記整流回路が出力した電圧を平滑化する平滑化キャパシタと、
    前記配線基板１０の前記第４面上に配置され、前記リアクタを含むＬＣフィルタが出力した電圧をフィルタリングして出力するノイズフィルタと、
    前記配線基板の前記第４面上に配置され、前記配線基板に接続され、前記第１の封止部材により前記配線基板との接続部分が封止され、前記ノイズフィルタから供給された電圧を前記出力電圧として出力する出力端子と、をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１４に記載の電力変換装置。

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