JP5951360B2 - 屋外設置機器 - Google Patents

Description

本発明は、屋外設置機器に関する。

従来、屋外設置機器として、ヒートシンクに発熱体を直接接触させ、発熱体を含む各種電気部品が筐体によって覆われているものがある。屋外設置機器は、筐体の内部の電気部品への雨水などの浸入を防止するための防水対策が講じられている。防水対策の一つとして、ヒートシンクと筐体との間に、止水のための封止部材を貼り付けるものがある。例えば、屋外設置機器として、ヒートシンクと筐体との間の接続部分にパッキンを貼り付け、ヒートシンクと筐体とをネジ止めする構造を備えるものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第４８５０９３３号公報

特許文献１の屋外設置機器は、ヒートシンクが筐体内に収納されている。筐体のうちヒートシンクの周囲には、筐体外部への放熱を促すための通気孔としてのスリットが設けられている。ヒートシンクによる放熱性を高めるには、ヒートシンクを完全に筐体の外に配置することがある。いずれの構成においても、ヒートシンクは外気に晒される場所に配置されるため、筐体内部の各種電気部品や、電子回路の収納箇所などへの水の浸入を確実に防ぐことが必要とされる。

ヒートシンクと筐体との間の接続部分にブチルゴム等の封止部材を貼り付けて、ヒートシンクと筐体とをネジ止めする構造において、ネジの周囲を空けて封止部材が形成されるものがある。ネジの周囲を空隙として封止部材が形成されている構成において、ネジを締めていくと、ヒートシンクと筐体とにより圧縮された封止部材がネジ穴まで引き伸ばされることがあり得る。封止部材がネジにまで到達すると、ネジに封止部材が噛み込まれることにより、ネジが緩み易くなることが問題となる。ネジが緩んだ場合、筐体とヒートシンクとの接続部分の防水性の維持が困難になるばかりでなく、屋外設置機器の堅牢性を維持することも困難となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、筐体とヒートシンクとを強固に固定可能とし、高い防水性および堅牢性を維持可能とする屋外設置機器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、発熱体を含む電気部品を収納する筐体と、前記発熱体からの熱を前記筐体の外部へ放出させるヒートシンクと、前記筐体に前記ヒートシンクを固定する固定部と、前記筐体と前記ヒートシンクとの間に設けられ、前記筐体および前記ヒートシンクによって囲まれた内部空間を封止する封止部材と、を有し、前記筐体のうち前記ヒートシンクと対向する部分には、前記ヒートシンクの側へ突出させてなる突出部が形成され、前記固定部は、前記筐体のうちの前記突出部を前記ヒートシンクに当接させて固定し、前記封止部材は、前記突出部の周囲において、前記筐体および前記ヒートシンクの間の隙間を充填することを特徴とする。

本発明によれば、筐体に形成された突出部をヒートシンクに当接させた状態として、固定部が筐体とヒートシンクとを固定することで、突出部は、固定部の位置への封止部材の入り込みを阻止する。固定部までの封止部材の入り込みを突出部によって阻止可能とすることで、固定部に封止部材が噛み込まれることを抑制させ、固定部の緩みを防止することができる。これにより、屋外設置機器は、固定部によって筐体とヒートシンクとを強固に固定可能とし、高い防水性および堅牢性を維持できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる屋外設置機器の概略構成を示す断面図である。 図２は、図１に示す筐体の内部の構成を示す上面図である。 図３は、図１に示す構成のうち、ネジにより筐体およびヒートシンクが固定された部分を拡大して示す図である。 図４は、筐体およびヒートシンクが固定された部分についての比較例を示す図である。 図５は、実施の形態の変形例にかかる屋外設置機器の概略構成を示す断面図である。 図６は、屋外設置機器の一例である系統連系インバータを備える太陽光発電システムの概略構成を示すブロック図である。

以下に、本発明にかかる屋外設置機器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は以下の記述に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、平面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付す場合がある。

実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態にかかる屋外設置機器の概略構成を示す断面図である。屋外設置機器は、発熱体である半導体部品３をヒートシンク２に直接接触させ、半導体部品３を含む各種電気部品が筐体１によって覆われている。なお、各種電気部品のうち、半導体部品３以外については、図示を省略している。

筐体１は、金属製の板部材を箱状に組み立てて構成されている。筐体１を構成する箱体のうち一面側には、開口４が設けられている。ヒートシンク２は、複数の放熱フィン５と、放熱フィン５を支持するベース板６とを有する。ヒートシンク２は、ベース板６のうち放熱フィン５が形成されている側とは反対側の面によって、開口４の全体を塞ぐ。

半導体部品３は、ベース板６のうち放熱フィン５が設けられた側とは反対側の面に配置されている。半導体部品３を含む各種電気部品は、筐体１とヒートシンク２とによって外部からは隔離されて囲まれた内部空間に収納されている。

ヒートシンク２は、発熱体である半導体部品３で生じた熱をベース板６から放熱フィン５へ伝播させる。ヒートシンク２は、放熱フィン５と空気との熱交換により、筐体１の外部へ熱を放出させる。屋外設置機器は、ヒートシンク２のうち放熱フィン５を完全に筐体１の外に配置することで、ヒートシンク２による筐体１外への放熱を促進させている。

突出部９は、筐体１のうち開口４の周囲の、ベース板６に対向する部分に形成されている。突出部９は、筐体１の内部側からベース板６の側へ突出させて構成されている。突出部９は、例えば、開口４がなす矩形の角部付近にそれぞれ配置されている。

図２は、図１に示す筐体の内部の構成を示す上面図である。固定部であるネジ７は、開口４の周辺に形成されている突出部９において、筐体１にヒートシンク２を固定する。図１に示すように、ネジ７は、筐体１の内部側からベース板６の側まで突出部９を貫通し、先端部がベース板６に埋め込まれている。ネジ７が挿入されているネジ穴は、突出部９を貫通させ、かつベース板６にまで入り込ませて形成されている。

突出部９は、筐体１を構成する板部材のうち、開口４の周辺となる部分の所望の位置に、例えば絞り加工を施すことにより形成されたものとする。突出部９は、筐体１を構成する板部材に対する絞り加工の追加により、簡易に形成することができる。なお、突出部９は、絞り加工により形成されるものに限られず、いずれの加工方法により形成されるものとしても良い。

封止部材８は、筐体１のうち開口４の周囲の部分と、ヒートシンク２のベース板６との間に設けられている。封止部材８は、筐体１の内部を封止する。封止部材８は、圧縮に対抗する反発力により隙間を十分に密閉でき、かつ耐水性を備える部材とする。封止部材８としては、例えば、ブチルゴムを使用する。封止部材８は、外部から筐体１内部への水の浸入を阻止するべく防水性を発揮可能であれば良く、ブチルゴム以外の部材であっても良い。

封止部材８は、筐体１およびヒートシンク２の接続部分から筐体１内部への雨水等の浸入を防止する機能を果たす。屋外設置機器は、封止部材８を用いた防水構造により、筐体１内部の各種電気部品などへの水の浸入を防ぐ。また、封止部材８は、筐体１およびヒートシンク２の接続部分から筐体１内部への粉塵等の入り込みを防止する防塵の機能も果たしている。

防水構造は、例えば、筐体１およびヒートシンク２の間にシート状の封止部材８を挟み、ネジ７を締めることにより構成される。封止部材８は、筐体１およびヒートシンク２により挟み付ける前において筐体１およびヒートシンク２の間の隙間よりも厚みを持たせたものとする。これにより、封止部材８は、筐体１およびヒートシンク２による圧縮に対抗する反発力により筐体１およびヒートシンク２の双方に密着する。筐体１およびヒートシンク２の接続部分を封止部材８によって十分に密閉することで、屋外設置機器は、高い防水性および防塵性を確保できる。

図３は、図１に示す構成のうち、ネジにより筐体およびヒートシンクが固定された部分を拡大して示す図である。ネジ７は、筐体１のうちの突出部９を、ヒートシンク２のベース板６に当接させて固定する。封止部材８は、突出部９の周囲において、筐体１およびベース板６の間の隙間を充填する。

図４は、筐体およびヒートシンクが固定された部分についての比較例を示す図である。比較例では、筐体３１のうちベース板６に対向する部分は、略平坦に形成されている。封止部材３２は、筐体３１およびベース板６の間の隙間のうち、ネジ７の周囲に空隙３３を設けて貼り付けられている。

比較例では、封止部材３２に対しネジ７側に空隙３３が残されていることから、ネジ７を締めていくことにより、筐体３１とベース板６とにより圧縮された封止部材３２が空隙３３に入り込み、ネジ穴にまで引き延ばされることがあり得る。封止部材３２がネジ７にまで到達した場合に、ネジ７がさらに締められると、封止部材３２がネジ７に噛み込まれることとなる。

ネジ７は、封止部材３２を噛み込んだ状態とされると、屋外設置機器の輸送等による振動や熱サイクルなどの影響により容易に緩むようになってしまう。これにより、屋外設置機器は、筐体３１とベース板６との接続部分において高い防水性を維持することが困難となる。さらに、ネジ７が緩むことで、筐体３１からヒートシンク２が脱落することにもなりかねない。このような不都合を防ぐためには、ネジ穴にまで封止部材３２が到達しないように調整を別途要することにもなる。

これに対し、図３に示す本実施の形態の構成によると、突出部９をベース板６に当接させることで、ネジ７を締めていく過程において、封止部材８の伸張は突出部９により阻止されることとなる。ネジ７までの封止部材８の入り込みを突出部９によって阻止可能とすることで、ネジ７に封止部材８が噛み込まれることを抑制させ、ネジ７の緩みを効果的に防止することができる。これにより、屋外設置機器は、固定部の緩みを抑制させ、高い防水性および堅牢性を維持できるという効果を奏する。

屋外設置機器において、固定部および突出部９を配置する態様は、本実施の形態で説明するものに限られず、適宜変更可能であるものとする。例えば、ネジ７および突出部９は、筐体１のうち開口４の角部に対峙する位置以外の位置に設けることとしても良い。また、ネジ７および突出部９の数は、それぞれ４つである場合に限られず、適宜変更しても良い。固定部としては、封止部材８を圧縮させながら筐体１およびヒートシンク２を固定し得るいずれの構造物を適用しても良い。

屋外設置機器は、ヒートシンク２のうち放熱フィン５を外気に晒して配置するものであれば良く、筐体１に対しヒートシンク２を配置する位置や、筐体１に対しヒートシンク２が占める範囲などは任意であるものとする。筐体１とヒートシンク２との接続部分の構成は、筐体１の突出部９をヒートシンク２に当接させていれば良く、適宜変形しても良い。

図５は、実施の形態の変形例にかかる屋外設置機器の概略構成を示す断面図である。筐体１１は、金属製の板部材を箱状に組み立て、かつ箱体のうちの一面を開放させて構成されている。ヒートシンク２は、筐体１１のうち、かかる開放部分に嵌め込まれている。

ヒートシンク２は、ベース板６に対し垂直に立設された側板１２を有する。側板１２は、ヒートシンク２の外郭を構成し、放熱フィン５を囲っている。ヒートシンク２は、放熱フィン５を筐体１１の外側に向けた状態で、筐体１１に接続されている。本変形例においても、屋外設置機器は、ヒートシンク２のうち放熱フィン５を筐体１１の外側に配置することで、ヒートシンク２による筐体１１外への放熱を促進させている。

突出部９は、筐体１１のうち開放側端部付近の、側板１２に対向する部分に形成されている。突出部９は、筐体１１の外部側から側板１２の側へ突出させて構成されている。突出部９は、例えば、図２と同様に筐体１１を平面視した場合における、筐体１１の四隅の近傍にそれぞれ配置されている。

固定部であるネジ７は、突出部９において、筐体１１にヒートシンク２を固定する。ネジ７は、筐体１１の外部側から側板１２の側まで突出部９を貫通し、先端部が側板１２に埋め込まれている。ネジ７が挿入されているネジ穴は、突出部９を貫通させ、かつ側板１２にまで入り込ませて形成されている。

突出部９は、筐体１１のうち開放側端部付近の所望の位置に、例えば絞り加工を施すことにより形成されたものとする。突出部９は、筐体１１を構成する板部材に対する絞り加工の追加により、簡易に形成することができる。

封止部材８は、筐体１１のうち開放側端部付近の部分と、ヒートシンク２の側板１２との間に設けられている。封止部材８は、筐体１１の内部を封止する。封止部材８は、筐体１１およびヒートシンク２の接続部分から筐体１１内部への雨水等の浸入を防止する機能を果たす。屋外設置機器は、封止部材８を用いた防水構造により、筐体１１内部の各種電気部品などへの水の浸入を防ぐ。また、封止部材８は、筐体１１およびヒートシンク２の接続部分から筐体１内部への粉塵等の入り込みを防止する防塵の機能も果たしている。

本変形例においても、封止部材８としては、例えば、ブチルゴムを使用する。本変形例においても、封止部材８は、外部から筐体１１内部への水の浸入を阻止するべく防水性を発揮可能ないずれの部材としても良い。

ネジ７は、筐体１１のうちの突出部９を、ヒートシンク２の側板１２に当接させて固定する。封止部材８は、突出部９の周囲において、筐体１１および側板１２の間の隙間を充填する。

本変形例の構成によると、突出部９を側板１２に当接させることで、ネジ７を締めていく過程において、封止部材８の伸張は突出部９により阻止される。ネジ７までの封止部材８の入り込みを突出部９によって阻止可能とすることで、ネジ７に封止部材８が噛み込まれることを抑制させ、ネジ７の緩みを効果的に防止することができる。これにより、本変形例においても、屋外設置機器は、固定部の緩みを抑制させ、高い防水性を維持できるという効果を奏する。

本変形例において、固定部および突出部９を配置する位置および数は、任意に決定可能であるものとする。固定部としては、封止部材８を圧縮させながら筐体１１およびヒートシンク２を固定し得るいずれの構造物を適用しても良い。

屋外設置機器は、ヒートシンク２のうち放熱フィン５を完全に筐体１１の外に配置するものであれば良く、筐体１１に対しヒートシンク２を配置する位置や、筐体１１に対しヒートシンク２が占める範囲などは任意であるものとする。筐体１１とヒートシンク２との接続部分の構成は、筐体１１の突出部９をヒートシンク２に当接させるように構成されていれば良く、適宜変形しても良い。

図６は、屋外設置機器の一例である系統連系インバータを備える太陽光発電システムの概略構成を示すブロック図である。太陽光発電システムは、主たる構成として、複数の太陽電池モジュール２１、接続箱２２、系統連系インバータ２３を有する。

太陽電池モジュール２１は、太陽光の入射により直流電力を発生する。接続箱２２は、太陽電池モジュール２１と系統連系インバータ２３の間に介在し、各太陽電池モジュール２１の出力を並列に接続する。太陽電池モジュール２１からの直流電力は、接続箱２２で集電されて系統連系インバータ２３に取り込まれる。系統連系インバータ２３は、太陽電池モジュール２１で発生させた電力の総和を交流電力に変換する。

系統連系インバータ２３は、コンバータ回路２５、インバータ回路２６および出力リレー２７を有する。系統連系インバータ２３の直流入力端には接続箱２２が接続され、交流出力端には系統２４が接続されている。系統２４は、５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚの電力を供給する。

コンバータ回路２５は、太陽電池モジュール２１からの電力量を制御して入力電圧を一定の直流電圧に変換する。インバータ回路２６は、コンバータ回路２５からの直流電圧を、系統電圧に同期した交流電圧に変換する。出力リレー２７は、インバータ回路２６の出力を系統２４に伝達するか否かの切り換え動作を実行する。

例えば、インバータ回路２６に設けられた半導体部品であるパワーモジュール（図示省略）は、系統連系インバータ２３における主な発熱体である。屋外設置機器である系統連系インバータ２３は、パワーモジュールをヒートシンク２（図１および図５参照）に接触させて、上記の説明のように構成可能とする。実施の形態で説明するいずれかの構成を採用することで、系統連系インバータ２３は、筐体１、１１とヒートシンク２とを強固に固定可能とし、高い防水性および堅牢性を維持することができる。

屋外設置機器は、系統連系インバータ２３のほか、太陽光発電用の接続箱や、昇圧機能内蔵の接続箱等、発熱体を含む各種電気部品を筐体内部に収納して屋外に設置されるいずれの機器であっても良い。

１、１１ 筐体
２ ヒートシンク
３ 半導体部品
４ 開口
５ 放熱フィン
６ ベース板
７ ネジ
８ 封止部材
９ 突出部
１２ 側板
２１ 太陽電池モジュール
２２ 接続箱
２３ 系統連系インバータ
２４ 系統
２５ コンバータ回路
２６ インバータ回路
２７ 出力リレー

Claims (2)

1. 発熱体を含む電気部品を収納する筐体と、
   前記発熱体を直接接触させ、前記発熱体からの熱を前記筐体の外部へ放出させるヒートシンクと、
   前記筐体を構成する板部材を貫通する穴に挿入され、前記筐体に前記ヒートシンクを固定する固定部と、
   前記筐体と前記ヒートシンクとの間に設けられ、前記筐体および前記ヒートシンクによって囲まれた内部空間を封止する封止部材と、を有し、
   前記板部材のうち前記穴を中心とする部分を前記筐体の内部側から前記ヒートシンクの側へ突出させた形状をなす突出部が、前記筐体のうち前記ヒートシンクと対向する部分に形成され、
   前記固定部は、前記筐体のうちの前記突出部を前記ヒートシンクの平面部に当接させて固定し、
   前記封止部材は、前記突出部の周囲において、前記筐体および前記ヒートシンクの間の隙間を充填することを特徴とする屋外設置機器。
2. 前記封止部材は、前記筐体のうち前記突出部の周囲の部分と前記ヒートシンクとの間隔よりも厚みを持たせた部材からなることを特徴とする請求項１に記載の屋外設置機器。

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