JP6094772B2 - 電力変換装置、電力変換装置の製造方法、電気機器 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、電力変換装置、電力変換装置の製造方法、電気機器に関する。

特許文献１には、基板上に実装された端子台の発熱を検出する方式が記載されている。この検出方式は、一端側が端子台に、他端側が基板にそれぞれ固定されて端子台の発熱を基板へ伝達する熱伝達端子板と、基板上における熱伝達端子板の近傍に配置されて基板へ伝達された熱を検出してそれに対応した感熱出力を出力する感熱素子と、感熱素子の出力から端子台の発熱を検出する検出部とを具備する。

特開２０１２−０１４８４８号公報

基板上には、端子台の他にも複数の電子部品が実装される。上記従来技術では、基板の同一面上に上記の端子台、熱伝達端子板及び感熱素子が配置されるので、その他の部品の配置が制約を受ける可能性があり、基板の設計の自由度が低下するという課題がある。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、基板の設計の自由度を向上できる電力変換装置、電力変換装置の製造方法、電気機器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、基板と、前記基板の第１の面に配置された第１の電子部品と、前記基板の前記第１の面とは反対側である第２の面に配置され、前記第１の電子部品の熱を検出する温度センサと、を有する電力変換装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、基板と、前記基板の第１の面に配置された第１の電子部品と、前記第１の面に配置された、直流電力を交流電力に変換する電子部品と、前記基板の前記第１の面とは反対側である第２の面に配置され、前記第１の電子部品の熱を検出する温度センサと、を有する電力変換装置が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、複数の端子を備えた端子台が第１の面に配置された基板を有する電力変換装置の製造方法であって、前記端子台の熱を検出する複数の温度ヒューズを温度ヒューズカバーに取り付けることと、前記複数の温度ヒューズの各々が前記基板の前記第１の面とは反対側である第２の面において前記複数の端子の各々に対応する位置にそれぞれ配置されるように、前記温度ヒューズカバーを前記基板の前記第２の面側に配置することと、を有する電力変換装置の製造方法が適用される。

また、本発明の別の観点によれば、基板と、前記基板の第１の面に配置された第１の電子部品と、直流電力を交流電力に変換する電子部品と、前記基板の前記第１の面とは反対側である第２の面に配置され、前記第１の電子部品の熱を検出する温度センサと、を有する電気機器が適用される。

本発明によれば、電気機器の基板の設計の自由度を向上できる。

実施形態に係るパワーコンディショナ装置の概略構成の一例を表す斜視図である。 太陽光発電システムのシステム構成の一例を表す説明図である。 パワーコンディショナ装置の内部構造の一例を表す分解斜視図である。 温度ヒューズを取り付けた温度ヒューズカバーの基板に取り付けられる面である基板取付面側の構造の一例を表す斜視図である。 温度ヒューズを取り付けた温度ヒューズカバーの基板取付面とは反対側の面である反対面側の構造の一例を表す斜視図である。 温度ヒューズと温度ヒューズカバーの反対面側の構造の一例を表す分解斜視図である。 端子台と温度ヒューズとの間の熱伝導経路の一例を表す説明図である。 プリント基板の裏面に形成された導体パターンと温度ヒューズとの位置関係の一例を表す説明図である。 温度ヒューズカバーをプリント基板の裏面側に直接固定する変形例の構造の一例を表す斜視図である。

以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、以下において、電気機器等の構成の説明の便宜上、上下左右等の方向を適宜使用する場合があるが、電気機器等の各構成の位置関係を限定するものではない。

＜１．パワーコンディショナ装置＞
本実施形態においては、電力変換装置の一例として、パワーコンディショナ装置を例にとって説明する。

図１に示すように、本実施形態のパワーコンディショナ装置１は、外郭を構成する筐体３を有する。なお、図１では内部構造を示すために筐体３を想像線で示している。筐体３の内部には、プリント基板５（基板の一例）と、プリント基板５を支持固定するプリント基板支えブラケット７が収容されている。プリント基板５の一方側（この例では上側）の面である表面９（第１の面の一例）には、複数の電子部品が実装されている。複数の電子部品には、２つの端子台１１，１３（第１の電子部品の一例）と、端子台１１に近接する位置（この例では後側に近接する位置）に配置されたＤＣ側サージ抑制回路１５及びＡＣ側サージ抑制回路１７等が含まれる。なお、プリント基板５の表面９には上記以外の電子部品も実装されるが、図１では図示を省略している。

端子台１１は系統連系に関わる端子台であり、端子台１３は自立運転に関わる端子台である。ここで「系統連系」とは、太陽光発電で発電した電力と商用電源とを接続することをいい、「自立運転」とは、商用電源の停電時に太陽光発電で発電した電力を使用することをいう。なお、詳細は後述するが、プリント基板５の表面９とは反対側（この例では下側）の面である裏面１９（第２の面の一例）には、端子台１１，１３の熱を検出する複数の温度ヒューズ２１（温度センサの一例）が設けられている。

＜２．太陽光発電システム＞
次に、図２を用いて、パワーコンディショナ装置１を備えた太陽光発電システム２３のシステム構成の一例について説明する。

図２に示すように、太陽光発電システム２３は、太陽電池アレイ２５と、接続箱２７と、パワーコンディショナ装置１と、分電盤２９と、電力センサユニット３１とを有する。

太陽電池アレイ２５は、直流発電装置である複数の太陽電池モジュール２５ａ，２５ｂを有する。なお、図２は太陽電池モジュールの数が２である場合を一例として示しているが、太陽電池モジュールの数は１でもよいし、３以上でもよい。接続箱２７は、太陽電池アレイ２５からの配線を２本の配線にまとめる。パワーコンディショナ装置１は、接続箱２７を介して供給される太陽電池アレイ２５からの直流電力を交流電力に変換する。分電盤２９は、パワーコンディショナ装置１の出力側に設けられ、電力センサユニット３１は、分電盤２９を流れる電力を検出する。このように構成される太陽光発電システム２３は、太陽電池アレイ２５で発電した電力を商用電源系統３３に逆潮流させることができる。

パワーコンディショナ装置１は、端子台１１と、フィルタ回路３５と、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７と、系統連系インバータ３９と、フィルタ回路４１と、系統連系リレー４３と、ＤＣ側サージ抑制回路１５と、ＡＣ側サージ抑制回路１７と、温度ヒューズ２１と、制御部４５とを備えている。なお、図２では自立運転に関わる構成（端子台１３を含む）の図示を省略している。

端子台１１には、太陽電池アレイ２５からの配線が接続されるとともに、分電盤２９等への配線が接続される。フィルタ回路３５は、太陽電池アレイ２５から端子台１１を介して供給される直流出力電力の電気的雑音を抑える。ＤＣ−ＤＣコンバータ３７は、フィルタ回路３５が出力する直流出力電圧を昇圧する。系統連系インバータ３９（直流電力を交流電力に変換する電子部品の一例）は、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７からの直流出力電圧を商用電源系統３３の周波数に対応した交流電力に変換する。フィルタ回路３５は、系統連系インバータ３９から出力される交流電力の電気的雑音を抑える。系統連系リレー４３は、パワーコンディショナ装置１と商用電源系統３３との接続をＯＮ／ＯＦＦする。

ＤＣ側サージ抑制回路１５は、端子台１１とフィルタ回路３５との間に設けられ、太陽電池アレイ２５からの配線を介した雷等のサージを抑制する。ＡＣ側サージ抑制回路１７は、端子台１１と系統連系リレー４３との間に設けられ、商用電源系統３３からの配線を介した雷等のサージを抑制する。温度ヒューズ２１は、プリント基板５の裏面１９において端子台１１，１３に対応する位置に設けられ、端子台１１，１３の温度が所定値以上になった時に断線する。制御部４５は、温度ヒューズ２１の断線を検出した場合に、ＤＣ−ＤＣコンバータ３７及び系統連系インバータ３９に停止信号を出力して動作を停止させ、端子台１１，１３の過熱保護等を図る。

図示は省略するが、ＤＣ側サージ抑制回路１５及びＡＣ側サージ抑制回路１７は、例えばバリスタ、ヒューズ、アレスタ等の電子部品（第２の電子部品の一例）を備えた回路構成とすることができる。

＜３．パワーコンディショナ装置の内部構造＞
次に、図３を用いて、パワーコンディショナ装置１の内部構造の一例について説明する。なお、図３では端子台１１，１３以外のプリント基板実装部品の図示を省略している。

図３に示すように、パワーコンディショナ装置１は、プリント基板５と、プリント基板支えブラケット７と、温度ヒューズカバー４７等を内部に有する。プリント基板５は例えば略矩形状であり、温度ヒューズカバー４７を間に挟んで、例えば略矩形状のプリント基板支えブラケット７の上方に載置され固定される。

プリント基板５の表面９における端部近傍、この例では右側前方の角部近傍に、端子台１１，１３が配置されている。端子台１１は、複数の端子、この例ではＤＣ側の入力端子４９，５１、アース端子５３，５５、及びＡＣ側の出力端子５７，５９，６１を有する。入力端子４９，５１には、接続箱２７でまとめられた太陽電池アレイ２５からの直流電力を入力するための２本の配線が接続される。アース端子５３，５５には、２本のアース配線が接続される。出力端子５７，５９，６１には、直流電力を変換して生成した交流電力を分電盤２９へ出力するためのＵ相、Ｏ相及びＷ相の３本の配線が接続される。

端子台１３は、複数の端子、この例ではＡＣ側の出力端子６３，６５を有する。出力端子６３，６５には、自立運転時の交流電力を非常用コンセントへ出力するための２本の配線が接続される。なお、本実施形態では、端子台１１と端子台１３とを別体としているが、一体としてもよい。

端子台１１，１３は、配線の固定にネジが使用されない、いわゆるスクリューレス型の端子台である。これにより、例えばネジの締め込み不足や緩み等に起因した端子の発熱を防止できる。端子台１１は、絶縁材料（例えば樹脂）で構成された筐体６７を有しており、筐体６７の前部には各端子に対応する位置にそれぞれ配線挿入用の開口６９が形成されている。同様に、端子台１３は、絶縁材料（例えば樹脂）で構成された筐体７１を有しており、筐体７１の前部には各端子に対応する位置にそれぞれ配線挿入用の開口７３が形成されている。

端子台１１の各端子４９，５１，５３，５５，５７，５９，６１は、略同一構造を有する。後述の図７に示すように、例えば端子６１は、レバー７５と、板ばね７７と、導電板７９とを有する。レバー７５は、筐体６７に対して回動可能に設けられる。レバー７５が下方に押し下げられると、開口６９から挿入された電線８５（リード線等の導体部分）は、板ばね７７の弾性力により導電板７９に押し付けられ、電線８５と導電板７９との接触状態が保持される。一方、レバー７５が上方に押し上げられると、板ばね７７による電線８５の導電板７９に対する押圧が解除され、電線８５が開放される。

導電板７９は、例えば銅などの導電性の高い金属材料から構成されている。導電板７９は、その下部に複数（この例では各端子ごとに４本）の導電ピン８７を一体に備える。導電ピン８７は、プリント基板５を表面９から裏面１９に貫通して、裏面１９に形成された導体パターン８９にはんだ９１により電気的に接続される。このように、各端子ごとに設けられた複数の導電ピン８７がプリント基板５に貫通して固定されることにより、端子台１１はプリント基板５に固定される。つまり、導電ピン８７は、端子台１１をプリント基板５に固定する固定部材として機能すると共に、端子台１１の導電板７９とプリント基板５の裏面１９に形成された導体パターン８９とを電気的に接続する導電部材として機能する。

なお、図示は省略するが、端子台１３の各端子６３，６５も、上記端子６１と同様の構造である。但し、本実施形態では、端子６３，６５の導電ピンの数は各々１本ずつとなっている（後述の図８参照）。なお、各端子の導電ピンの数は特に限定されるものではない。

温度ヒューズカバー４７は、プリント基板５の裏面１９側に配置され、複数の温度ヒューズ２１を保持する。温度ヒューズカバー４７は、絶縁材料（例えば樹脂）で構成され、端子台１１，１３の表面９上での設置面積に略対応する大きさの例えば矩形板状に形成されている。温度ヒューズカバー４７は、プリント基板支えブラケット７のカバー設置領域９３に、プリント基板５に取り付けられる面である（プリント基板５の裏面１９に対向する面である）基板取付面４７ａが上側となるように取り付けられる。カバー設置領域９３は、プリント基板支えブラケット７のベース板９５における端子台１１，１３に対応する位置に、温度ヒューズカバー４７等の形状に応じた凹部として形成されている。

プリント基板支えブラケット７は、例えば略矩形状のベース板９５と、ベース板９５の周囲を囲む壁部９７とを有する。ベース板９５の四隅には、ボス９９が設けられている。これらボス９９のねじ穴に、プリント基板５の四隅の対応する位置に形成された穴部５ａに挿通された図示しないねじがねじ込まれることで、プリント基板５がプリント基板支えブラケット７に取り付けられる。また、ベース板９５には、カバー設置領域９３以外の領域に、ガイドポスト１０１と、複数の支持突起１０３が設けられている。ガイドポスト１０１は、プリント基板５に設けられた図示しない穴部を貫通することで、プリント基板５を位置決めする。複数の支持突起１０３は、プリント基板５の裏面１９に接触することで、ベース板９５とプリント基板５との間に温度ヒューズカバー４７の設置スペースを確保しつつプリント基板５を支持する。

また、プリント基板支えブラケット７は、温度ヒューズ２１用のコネクタ１２３を保持するホルダ１０４を右端部に備える。図１に示すように、コネクタ１２３の弾性片１２３ａが弾性変形しつつホルダ１０４に係合することにより、コネクタ１２３はホルダ１０４に対して下方から容易に着脱することが可能である。

＜４．温度ヒューズカバーの詳細構造＞
次に、図４乃至図６を用いて、温度ヒューズカバー４７の詳細構造の一例について説明する。

図４乃至図６に示すように、温度ヒューズカバー４７は、前端部に前方に向かって突出した複数（この例では２つ）の突片１０５を備えると共に、基板取付面４７ａとは反対側の面である（プリント基板支えブラケット７のベース板９５に対向する面である）反対面４７ｂの後部に下方に向かって突出した複数（この例では３つ）の突片１０７を備える。温度ヒューズカバー４７は、突片１０５がプリント基板支えブラケット７のカバー設置領域９３の前端部に形成された係合孔１０９に挿入され、突片１０７がカバー設置領域９３の後部に形成された係合孔１１１に挿入されることにより、プリント基板支えブラケット７に取り付けられる。

温度ヒューズカバー４７は、複数（この例では４つ）の温度ヒューズ２１を保持している。各温度ヒューズ２１は、温度ヒューズカバー２０の後部に左右方向に沿って配置される。温度ヒューズ２１は、感温部１１３と、感温部１１３から導出された２本のリード線１１５とを有し、感温部１１３が扁平な矩形状に形成されたいわゆるラジアルタイプの温度センサである。なお、ラジアルタイプ以外の温度ヒューズ（例えばアキシャルタイプ等）を使用してもよい。

図４に示すように、温度ヒューズカバー４７は、各温度ヒューズ２１の感温部１１３を上方側、すなわちプリント基板５の裏面１９側に露出させつつ、４つの温度ヒューズ２１を保持する。感温部１１３の上面は温度ヒューズカバー４７の基板取付面４７ａから若干量突出しており、プリント基板５の導体パターン８９との接触の確実性を向上させている。

４つの温度ヒューズ２１のうち、最も左側に位置する温度ヒューズ２１Ａは、入力端子４９，５１に対応する位置に配置されている。温度ヒューズ２１Ａの右側に位置する温度ヒューズ２１Ｂは、出力端子５７，５９に対応する位置に配置されている。温度ヒューズ２１Ｂの右側に位置する温度ヒューズ２１Ｃは、出力端子５９，６１に対応する位置に配置されている。４つの温度ヒューズ２１のうち最も右側に前後方向に対して斜めに配置された温度ヒューズ２１Ｄは、出力端子６３，６５に対応する位置に配置されている。なお、本実施形態において各温度ヒューズ２１Ａ〜２１Ｄを区別しない場合には、単に「温度ヒューズ２１」と称する。

温度ヒューズカバー４７の後部には、基板取付面４７ａ側から見て凹んだ形状且つ反対面４７ｂ側から見て突出した形状である複数（この例では４つ）の収容部１１７（第１位置決め部の一例）が形成されている。各収容部１１７は、温度ヒューズ２１の各々の感温部１１３をプリント基板５の裏面１９側に露出させつつ収容し、所定の位置にそれぞれ位置決めする。また図６に示すように、各収容部１１７の前側に隣接する位置には、温度ヒューズカバー４７を貫通する導出穴１１９が形成されており、温度ヒューズ２１の２本のリード線１１５は導出穴１１９から温度ヒューズカバー４７の反対面４７ｂ側に導かれる（後述の図７も参照）。

図４に示すように、温度ヒューズカバー４７の基板取付面４７ａの各端子に対応する位置には、複数の凹部１２０ａ，１２０ｂが形成されている。凹部１２０ａは端子台１１の導電ピン８７に対応した位置に形成されており、凹部１２０ｂは端子台１３の導電ピン８７に対応した位置に形成されている。これら凹部１２０ａ，１２０ｂにより、後述の図７に示すように、プリント基板５の裏面１９から突出する複数の導電ピン８７及びはんだ９１と温度ヒューズカバー４７との接触を回避しつつ、各温度ヒューズ２１の感温部１１３を裏面１９に接触させることができる。

図６に示すように、４つの温度ヒューズ２１Ａ〜２１Ｄは、隣り合う温度ヒューズ２１の片方のリード線１１５同士が接続されることで直列に接続されており、両端の温度ヒューズ２１Ａ，２１Ｄの片方のリード線１１５がそれぞれコネクタリード線１２１ａ，１２１ｂを介してコネクタ１２３に接続される。リード線１１５同士は接続部１２５により接続される。接続部１２５では、例えば被覆から剥き出した導体同士を同一方向に突出させて重ね合わせてスリーブ等を用いたかしめで結合されるか、例えば被覆から剥き出した導体同士を対向方向に突出させて重ね合わせてスリーブ等を用いたかしめで結合される。

図５及び図６に示すように、温度ヒューズカバー４７の反対面４７ｂには、例えば略Ｌ字状の複数のフック部１２７（第３の位置決め部の一例）が形成されている。各フック部１２７は、対応する温度ヒューズ２１の各々のリード線１１５を内側に引っ掛けて保持することにより、リード線１１５の配線経路を所定の位置にそれぞれ位置決めする。また、反対面４７ｂには、例えば略四角形状の枠の一部を構成する複数の保持枠１２９（第２の位置決め部の一例）が形成されている。各保持枠１２９は、対応する接続部１２５を内側に収容して保持することにより、接続部１２５をプリント基板５の裏面１９側を被覆しつつ所定の位置にそれぞれ位置決めする。これらフック部１２７及び保持枠１２９は、温度ヒューズカバー４７と一体成形されてもよいし、別体として設けてもよい。

＜５．熱伝導部材＞
次に、図７及び図８を用いて、端子台１１，１３と温度ヒューズ２１との間に配置された熱伝導部材の構成の一例について説明する。図７は、端子台１１の右側の端面部分においてプリント基板５、プリント基板支えブラケット７及び温度ヒューズカバー４７等を切断した断面図である。また、図８は、プリント基板５の裏面１９に形成された導体パターン８９と温度ヒューズ２１との位置の対応関係を表す説明図である。

図７に示すように、端子台１１の端子６１の導電板７９は、その下部に複数（この例では４本）の導電ピン８７を一体に備えており、これらの導電ピン８７は、プリント基板５を貫通して裏面１９に形成された導体パターン８９にはんだ９１により電気的に接続されている。そして、各温度ヒューズ２１の感温部１１３は、導体パターン８９に接触するように配置されている。一般に、導電ピン８７や導体パターン８９は導電性の高い金属材料（例えば銅）で構成され、はんだ９１も例えばスズを主成分とする合金で構成されるので、熱伝導率が高い。このため、例えば端子６１において電線８５の被覆材の噛み込み等に起因して導電板７９が発熱した場合には、導電ピン８７、はんだ９１及び導体パターン８９が熱伝導部材となって、その熱が温度ヒューズ２１Ｃの感温部１１３に効率良く伝熱される。端子台１１の他の端子４９，５１，５３，５５，５７，５９や、端子台１３の端子６３，６５についても同様である。

つまり、プリント基板５において、温度ヒューズ２１は端子台１１，１３が実装される表面９とは反対側である裏面１９に配置されるので、端子台１１，１３から物理的には遠い位置に配置されるが、導電ピン８７、はんだ９１及び導体パターン８９を含む熱伝導部材により効率良く伝熱できるので、温度ヒューズ２１は端子台１１，１３の各端子に熱的には近い位置に配置されている、と言うことができる。

なお、はんだ９１及び導体パターン８９が、第１の電子部品と温度センサとの間に配置された第１の熱伝導部材の一例であり、導電ピン８７が、プリント基板を貫通して裏面ではんだにより固定される第２の熱伝導部材の一例である。

前述のように、温度ヒューズ２１は、プリント基板５の裏面１９において端子台１１，１３に対応する位置に配置されている。ここで、「対応する位置」の定義について説明する。ある電子部品がプリント基板の第１の面に配置されている場合に、上記第１の面とは反対側の面を第２の面というとき、上記電子部品に「対応する位置」とは、上記第１の面における上記電子部品の配置領域に対応する第２の面の領域の範囲内の位置である。より詳細には、例えば、上記電子部品に「対応する位置」とは、上記第１の面または上記第２の面に平行な方向において上記電子部品の配置領域に重複する領域を含む、上記第２の面の領域の範囲内の位置である。本実施形態において、端子台に対応する位置は、図８に示すように、表面９における端子台１１，１３の配置領域に対応する裏面１９の領域の範囲内の位置である。より詳細には、例えば、端子台に対応する位置は、表面９または裏面１９に平行な方向において端子台１１，１３の配置領域に重複する領域を含む、裏面１９の領域の範囲内の位置である。

温度ヒューズ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄは、端子台１１，１３の各端子の種別ごとに対応する位置にそれぞれ配置されている。すなわち、温度ヒューズ２１ＡはＤＣ側の入力端子４９，５１に対応する位置、温度ヒューズ２１ＢはＡＣ側の出力端子５７，５９に対応する位置、温度ヒューズ２１ＣはＡＣ側の出力端子５９，６１に対応する位置、温度ヒューズ２１Ｄは自立運転に係るＡＣ側の出力端子６３，６５に対応する位置にそれぞれ配置されている。

具体的には、温度ヒューズ２１Ａの感温部１１３は、入力端子４９と電気的に接続される導体パターン８９と、入力端子５１と電気的に接続される導体パターン８９の両方に接触するように、それらに跨って配置されている。これにより、温度ヒューズ２１Ａは入力端子４９，５１の熱をそれぞれ検出できる。また、温度ヒューズ２１Ｂの感温部１１３は、出力端子５７と電気的に接続される導体パターン８９と、出力端子５９と電気的に接続される導体パターン８９の両方に接触するように、それらに跨って配置されている。これにより、温度ヒューズ２１Ｂは出力端子５７，５９の熱をそれぞれ検出できる。また、温度ヒューズ２１Ｃの感温部１１３は、出力端子５９と電気的に接続される導体パターン８９と、出力端子６１と電気的に接続される導体パターン８９の両方に接触するように、それらに跨って配置されている。これにより、温度ヒューズ２１Ｃは出力端子５９，６１の熱をそれぞれ検出できる。同様に、温度ヒューズ２１Ｄの感温部１１３は、出力端子６３と電気的に接続される導体パターン８９と、出力端子６５と電気的に接続される導体パターン８９の両方に接触するように、それらに跨って配置される。これにより、温度ヒューズ２１Ｄは出力端子６３，６５の熱をそれぞれ検出できる。

なお、温度ヒューズ２１の配置態様は上記に限定されるものではない。例えば、上記ではアース端子５３，５５に電気的に接続される導体パターン８９上には温度ヒューズ２１は配置されていないが、アース端子に対しても温度ヒューズ２１を配置してもよい。また、上記では１つの温度ヒューズ２１が複数の端子に対応するように配置されているが、温度ヒューズ２１を各端子ごとに配置してもよい。

＜６．パワーコンディショナ装置の製造方法＞
上記構成であるパワーコンディショナ装置１は、概略次のようにして組み立てられる。まず、上記端子台１１，１３の熱を検出する複数の温度ヒューズ２１が、温度ヒューズカバー４７に取り付けられる。具体的には、図６に示すように、複数の温度ヒューズ２１が互いに直列に接続されると共に、コネクタ１２３とも接続される。その後、各温度ヒューズ２１の感温部１１３が、温度ヒューズカバー４７の反対面４７ｂ側から収容部１１７にそれぞれ挿入されて、プリント基板５の裏面１９側に露出される。また、各リード線１１５がフック部１２７にそれぞれ引っ掛けられると共に、各接続部１２５が保持枠１２９にそれぞれ保持される。

次に、複数の温度ヒューズ２１の各々がプリント基板５の裏面１９において複数の端子の各々に対応する位置にそれぞれ配置されるように、温度ヒューズカバー４７がプリント基板５の裏面１９側に配置される。具体的には、上記のようにして温度ヒューズ２１が取り付けられた温度ヒューズカバー４７が、プリント基板支えブラケット７のカバー設置領域９３に基板取付面４７ａが上側となるように取り付けられる。このとき、コネクタ１２３がホルダ１０４に装着される。その後、温度ヒューズカバー４７を間に挟むように、プリント基板５が表面９が上側となるようにプリント基板支えブラケット７上に取り付けられる。なお、プリント基板５の表面９には端子台１１，１３を含む複数の電子部品が予め実装されている。

その後、組み上げられたプリント基板支えブラケット７、温度ヒューズカバー４７及びプリント基板５等が筐体３に収容されて、パワーコンディショナ装置１が製造される。

＜７．実施形態の効果＞
以上説明したように、本実施形態のパワーコンディショナ装置１は、プリント基板５と、プリント基板５の表面９に配置された端子台１１，１３と、プリント基板５の表面９とは反対側の面である裏面１９に配置され、端子台１１，１３の熱を検出する温度ヒューズ２１とを有する。ここで、仮にプリント基板の表面に端子台と温度ヒューズの両方を配置する構成の場合、表面におけるその他の部品の配置が制約を受ける可能性があり、基板の設計の自由度が低下するという課題がある。また、温度ヒューズと、導体パターンあるいはその他の部品との絶縁距離を確保するため、基板の設計の自由度が低下するという課題がある。さらに、温度ヒューズが端子台から離れることにより、熱検出精度が下がる課題がある。本実施形態では、温度ヒューズ２１が裏面１９側に配置されるので、上記課題が解決され、温度ヒューズ２１が表面９の電子部品配置へ及ぼす影響を低減でき、プリント基板５の設計の自由度を向上できると共に、熱検出精度を上げることができる。

また、本実施形態では特に、端子台１１，１３と温度ヒューズ２１との間に、はんだ９１及び導体パターン８９が配置される。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、はんだ９１及び導体パターン８９により、表面９に配置された端子台１１，１３の熱を裏面１９に配置された温度ヒューズ２１に効率よく伝熱させることができる。つまり、熱伝導部材として機能するはんだ９１及び導体パターン８９によって温度ヒューズ２１を端子台１１，１３に熱的に近い位置に配置することができる。その結果、温度ヒューズ２１による検出精度（感熱精度）を向上できるので、過熱保護等の機能の確実性を向上できる。

また、本実施形態では特に、温度ヒューズ２１が、プリント基板５の裏面１９において導体パターン８９上に配置されている。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、一般にプリント基板５に形成される導体パターン８９は熱伝導率の高い銅等により形成されるので、導体パターン８９を熱伝導部材として利用することにより、別途熱伝導部材を設ける必要がなくなり、部品数やコストの増大を抑えつつ良好な熱伝導性を確保できる。また、導体パターン８９は裏面１９において所定の面積を有する平面状に形成されるので、熱伝導部材と温度ヒューズ２１との間の伝熱面積を拡大できる。また、温度ヒューズ２１の配置の自由度を向上できる効果もある。

また、本実施形態では特に、温度ヒューズ２１は、プリント基板５の裏面１９において端子台１１，１３に対応する位置に配置されている。これにより、端子台１１，１３と温度ヒューズ２１との物理的な距離を小さくできるので、熱抵抗を低減でき、温度ヒューズ２１による検出精度（感熱精度）をより向上できる。

また、本実施形態では特に、端子台１１，１３は、プリント基板５を貫通して裏面１９ではんだ９１により固定される導電ピン８７を有する。導電ピン８７は導電材料で構成されるので、熱伝導率も比較的高い。このため、導電ピン８７を熱伝導部材として利用することにより、別途熱伝導部材を設ける必要がなくなり、部品数やコストの増大を抑えつつ良好な熱伝導性を確保できる。

また、本実施形態では特に、端子台１１，１３をプリント基板５に固定する固定部材としての導電ピン８７を熱伝導部材として利用する。これにより、固定部材と熱伝導部材とを兼用できるので、部品数やコストの増大を抑えつつ良好な熱伝導性を確保できる。

また、本実施形態では特に、端子台１１，１３とプリント基板５の裏面１９に形成された導体パターン８９とを電気的に接続する導電部材としての導電ピン８７を熱伝導部材として利用する。これにより、導電部材と熱伝導部材とを兼用できるので、部品数やコストの増大を抑えつつ良好な熱伝導性を確保できる。

また、本実施形態では特に、はんだ９１及び導体パターン８９が金属材料で構成されている。一般に金属材料は熱伝導率が高いので、温度ヒューズ２１による検出精度（感熱精度）をより向上できる。

また、本実施形態では特に、温度ヒューズ２１で熱を検出する検出対象となる電子部品が複数の端子を備えた端子台１１，１３であり、温度ヒューズ２１は、裏面１９において端子に対応する位置に配置されている。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、一般に端子台においては、例えばネジ式端子台ではネジの締め込み不足や緩み等に起因して、また例えばスクリューレス端子台では電線の被覆の噛み込み等に起因して、端子が発熱する場合があり、端子が所定温度以上となった場合にパワーコンディショナ装置の動作を停止する等により、端子台の過熱保護が図られる。このとき、例えば温度ヒューズ等の温度センサを内蔵した端子台を用いる場合には、各パワーコンディショナ装置に対応した専用品の端子台を使用することとなり、コストが増大する。また、端子台はそのパワーコンディショナ装置の専用品となるので、部品の汎用性も低い。

本実施形態では、温度ヒューズ２１を端子台１１，１３に対して外付けするので、端子台１１，１３には汎用品を用いることが可能となり、コストを低減できる。また、外付けの温度ヒューズ２１を異なる端子台間で使い回すことが可能となるので、部品の汎用性を向上できる。

他方、例えば温度ヒューズを端子台の表面に取り付ける等によって外付けする構成も考えられるが、この場合にはその配置スペースによりプリント基板の表面の電子部品配置が制約を受ける可能性がある。また、表面に例えばノイズ源となるインバータ回路等の電子部品（スイッチング素子等）が配置される場合には、温度ヒューズの検出信号がそのノイズの影響を受ける可能性がある。

本実施形態では、温度ヒューズ２１がプリント基板５の裏面１９に配置されるので、上述のようにプリント基板５の設計の自由度を向上できると共に、温度ヒューズ２１を系統連系インバータ３９等のノイズ源となる電子部品から物理的に遠ざけることができるので、検出信号へのノイズの影響を低減できる。

また、本実施形態では特に、端子台１１，１３の熱を検出する温度センサが感温部１１３を備えた温度ヒューズ２１であり、感温部１１３は裏面１９において端子に対応する位置に配置されている。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、端子台１１，１３の熱を検出する温度センサとしては、例えば温度ヒューズやサーミスタ等が考えられる。仮にサーミスタを用いる場合、検出箇所が複数の場合にはそれぞれを並列な回路として個別に抵抗値を検出することとなり、回路構成が複雑となる。

本実施形態では温度センサとして温度ヒューズ２１を用いるので、検出箇所が複数の場合でも、複数の温度ヒューズ２１を直列に接続して導通が遮断されたか否かを検出すればよく、回路構成を簡素化できる。

また、例えば温度ヒューズを内蔵した端子台を用いる場合、端子台をプリント基板５にはんだ付けする際の熱により内蔵した温度ヒューズが切れる可能性があるが、本実施形態では端子台１１，１３をプリント基板５に固定した後に温度ヒューズ２１を取り付けることができるので、端子台１１，１３の取り付け時の熱により温度ヒューズ２１が切れるのを防止できる。

また、本実施形態では特に、パワーコンディショナ装置１は、プリント基板５の裏面１９に配置され、複数の温度ヒューズ２１を保持する、絶縁材料で構成された温度ヒューズカバー４７を有し、温度ヒューズカバー４７は、温度ヒューズ２１の感温部１１３を裏面１９側に露出させ、複数の温度ヒューズ２１のリード線１１５同士が接続される接続部１２５の裏面１９側を被覆するように、複数の温度ヒューズ２１を保持する。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、温度ヒューズ２１を含む制御系統の電気回路は、端子台１１，１３を含む電源系統の電気回路から絶縁する必要がある。特に、温度ヒューズ２１のリード線１１５同士が接続される接続部１２５では導体が被覆から露出されるので、導電ピン８７やはんだ９１が設置され導体パターン８９等が形成される裏面１９との間で絶縁を確保するのが好ましい。

温度ヒューズカバー４７は、温度ヒューズ２１の感温部１１３を裏面１９側に露出させる一方で、リード線１１５の接続部１２５についてはその裏面１９側を被覆する。これにより、感温部１１３による熱の検出機能を確保しつつ、接続部１２５と裏面１９との絶縁を確保することができる。したがって、パワーコンディショナ装置１の信頼性を向上できる。

また、端子台１１，１３の種類に応じて温度ヒューズカバー４７を用意すれば、汎用の温度ヒューズ２１を異なる端子台間で使い回すことができる。温度ヒューズカバー４７は温度ヒューズ内蔵型端子台に比べて大幅に安価となるので、各パワーコンディショナ装置１に対応した専用の温度ヒューズ内蔵型端子台を用いる場合に比べて、コストを大幅に低減できる。

また、本実施形態では特に、温度ヒューズカバー４７は、複数の温度ヒューズ２１の各々の感温部１１３を所定の位置にそれぞれ位置決めする複数の収容部１１７と、複数の接続部１２５を裏面１９側を被覆しつつ所定の位置にそれぞれ位置決めする複数の保持枠１２９と、複数の温度ヒューズ２１の各々のリード線１１５の配線経路を所定の位置にそれぞれ位置決めする複数のフック部１２７とを有する。

これにより、各温度ヒューズ２１の感温部１１３や接続部１２５、リード線１１５の配線経路を所定の位置に位置決めすることができる。これにより、感温部１１３による検出精度や絶縁の信頼性、各温度ヒューズ２１の保持の確実性を向上できる。

また、本実施形態では特に、パワーコンディショナ装置１は、プリント基板５の表面９において、端子台１１に近接して配置されたＤＣ側サージ抑制回路１５及びＡＣ側サージ抑制回路１７を構成するバリスタ、ヒューズ、アレスタ等の電子部品を有する。これにより、次の効果を奏する。

すなわち、例えば落雷等により発生するサージ（過電流や過電圧）を抑制するサージ抑制回路は、パワーコンディショナ装置１の内部の回路保護の観点から、サージが外部から入力される端子台１１の近傍に配置されるのが好ましい。

本実施形態では、前述のように温度ヒューズ２１を裏面１９側に配置することによりプリント基板５の設計の自由度を向上できることから、サージ抑制回路１５，１７を構成する電子部品を端子台１１に近接して配置することが可能である。これにより、サージの抑制効果を高めることができる。

また、前述したように、本実施形態のパワーコンディショナ装置１は、端子台１１，１３の熱を検出する複数の温度ヒューズ２１を温度ヒューズカバー４７に取り付け、当該温度ヒューズカバー４７をプリント基板５の裏面１９側に配置することにより製造される。

本実施形態によれば、温度ヒューズカバー４７をプリント基板５に対して着脱することで、複数の温度ヒューズ２１を一度に着脱することができるので、温度ヒューズ２１の取り付け及び取り外しの作業性を向上できる。

＜８．変形例＞
なお、開示の実施形態は、上記に限られるものではなく、その趣旨及び技術的思想を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。以下、そのような変形例を説明する。

（８−１．プリント基板支えブラケットを使用しない場合）
上記実施形態では、プリント基板５を支持するプリント基板支えブラケット７に温度ヒューズ２１を設置した温度ヒューズカバー４７を取り付けることで、プリント基板５の裏面１９側に温度ヒューズ２１を配置したが、プリント基板支えブラケット７を使用せずに、温度ヒューズカバーをプリント基板５の裏面１９側に直接固定してもよい。本変形例の一例を図９に示す。図９において、前述の図３等と同様の構成については同一の符号を付して適宜説明を省略する。

図９に示すように、本変形例の温度ヒューズカバー１３１は、表面１３１ａの四隅に立設された連結具１３３を有する。連結具１３３は、図９中の拡大図に示すように、例えば円柱１３５の上端に円錐台状の係合突起１３７を有する中実の柱体である。連結具１３３は、係合突起１３７の上端から円柱１３５の上部にかけて切欠き状の溝１３９が形成されており、溝１３９によって係合突起１３７に弾性が付与されている。

本変形例では、温度ヒューズカバー１３１がプリント基板５の裏面１９側に直接取り付けられることにより、温度ヒューズ２１がプリント基板５の裏面１９側に配置される。具体的には、温度ヒューズカバー１３１の四隅の連結具１３３が、プリント基板５の端子台１１，１３の設置領域の四隅に形成された貫通穴１４１に裏面１９側から挿入される。このとき、連結具１３３は、係合突起１３７が弾性変形することにより貫通穴１４１を通過し、係合突起１３７の下面１４３がプリント基板５の貫通穴１４１の周囲の表面９に係合することで、プリント基板５に連結される。これにより、温度ヒューズカバー１３１に設置した温度ヒューズ２１をプリント基板５の裏面１９において端子台１１，１３に対応する位置に配置することができる。温度ヒューズカバー１３１が取り付けられたプリント基板５は、パワーコンディショナ装置１の筐体３内に設けられた適宜の支持部材により支持される。

温度ヒューズカバー１３１の上記以外の構成は、前述の温度ヒューズカバー４７と同様である。

本変形例によれば、プリント基板支えブラケット７が不要となるので、パワーコンディショナ装置１をよりコンパクトにすることができる。

（８−２．その他）
以上では、温度ヒューズにより熱を検出する電子部品が端子台である場合を一例として示したが、検出対象となる電子部品はこれに限定されるものではない。例えば、コンデンサ、スイッチング素子、リアクトル、ＣＰＵ等、発熱する電子部品であれば何でもよい。特に、リレー（系統連系リレー４３等）やコネクタ等の、接続不良等の原因により予知されない発熱が突発的に生じる電子部品の場合に有効である。

また以上では、電子部品の熱を検出する温度センサとして温度ヒューズを用いる場合を一例として示したが、温度ヒューズ以外の温度センサ（例えばサーミスタ等）を使用してもよい。

また以上では、電力変換装置がパワーコンディショナ装置である場合を一例として示したが、これに限定されるものではない。例えば、インバータ装置やコンバータ装置等の他の電力変換装置でもよく、さらには、モータやロボット等を制御する制御装置等、電子部品が配置されたプリント基板を備えた電気機器であればよい。

なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。

また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。

また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態や各変形例による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。

その他、一々例示はしないが、上記実施形態や各変形例は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。

１ パワーコンディショナ装置（電気機器、電力変換装置の一例）
５ プリント基板（基板の一例）
９ 表面（第１の面の一例）
１１ 端子台（第１の電子部品の一例）
１３ 端子台（第１の電子部品の一例）
１５ ＤＣ側サージ抑制回路
１７ ＡＣ側サージ抑制回路
１９ 裏面（第２の面の一例）
２１ 温度ヒューズ（温度センサの一例）
３９ 系統連系インバータ（直流電力を交流電力に変換する電子部品の一例）
４７ 温度ヒューズカバー
４９ 端子
５１ 端子
５３ 端子
５５ 端子
５７ 端子
５９ 端子
６１ 端子
６３ 端子
６５ 端子
８７ 導電ピン（第２の熱伝導部材、固定部材、導電部材の一例）
８９ 導体パターン（第１の熱伝導部材の一例）
９１ はんだ（第１の熱伝導部材の一例）
１１３ 感温部
１１５ リード線
１１７ 収容部（第１の位置決め部の一例）
１２５ 接続部
１２７ フック部（第３の位置決め部の一例）
１２９ 保持枠（第２の位置決め部の一例）
１３１ 温度ヒューズカバー

Claims (12)

1. 基板と、
   前記基板の第１の面に配置された第１の電子部品と、
   前記基板の前記第１の面とは反対側である第２の面に配置され、前記第１の電子部品の熱を検出する温度センサと、
   を有する電力変換装置であって、
   前記第１の電子部品は、
   複数の端子を備えた端子台であり、
   前記温度センサは、
   前記第２の面において前記端子に対応する位置に配置された温度ヒューズであり、
   前記電力変換装置は、さらに、
   前記基板の前記第２の面側に配置され、複数の前記温度ヒューズを保持する温度ヒューズカバーを有する
   ことを特徴とする電力変換装置。
2. 前記第１の電子部品と前記温度センサとの間に配置された第１の熱伝導部材をさらに有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記第１の熱伝導部材は、
   前記基板の前記第２の面に形成された導体パターンを含み、
   前記温度センサは、
   前記第２の面において前記導体パターン上に配置されている
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
4. 前記第１の電子部品は、
   前記基板を貫通して前記第２の面で固定される第２の熱伝導部材を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記第２の熱伝導部材は、
   前記第１の電子部品を前記基板に固定する固定部材を含む
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力変換装置。
6. 前記第２の熱伝導部材は、
   前記第１の電子部品と前記基板の前記第２の面に形成された導体パターンとを電気的に接続する導電部材を含む
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載の電力変換装置。
7. 前記温度ヒューズは、感温部を備えており、
   前記感温部は、
   前記第２の面において前記端子に対応する位置に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
8. 前記温度ヒューズカバーは、絶縁材料で構成されるとともに、
   前記温度ヒューズの前記感温部を前記第２の面側に露出させ、前記複数の温度ヒューズのリード線同士が接続される接続部の前記第２の面側を被覆するように、前記複数の温度ヒューズを保持する
   ことを特徴とする請求項７に記載の電力変換装置。
9. 前記温度ヒューズカバーは、
   前記複数の温度ヒューズの各々の前記感温部を前記第２の面側に露出させつつ所定の位置にそれぞれ位置決めする複数の第１の位置決め部と、
   複数の前記接続部を前記第２の面側を被覆しつつ所定の位置にそれぞれ位置決めする複数の第２の位置決め部と、
   前記複数の温度ヒューズの各々の前記リード線の配線経路を所定の位置にそれぞれ位置決めする複数の第３の位置決め部と、を有する
   ことを特徴とする請求項８に記載の電力変換装置。
10. 前記基板の前記第１の面において、前記端子台に近接して配置されたサージ抑制回路を構成する第２の電子部品をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電力変換装置。
11. 複数の端子を備えた端子台が第１の面に配置された基板を有する電力変換装置の製造方法であって、
    前記端子台の熱を検出する複数の温度ヒューズを温度ヒューズカバーに取り付けることと、
    前記複数の温度ヒューズの各々が前記基板の前記第１の面とは反対側である第２の面において前記複数の端子の各々に対応する位置にそれぞれ配置されるように、前記温度ヒューズカバーを前記基板の前記第２の面側に配置することと、を有することを特徴とする電力変換装置の製造方法。
12. 基板と、
    前記基板の第１の面に配置された第１の電子部品と、
    直流電力を交流電力に変換する電子部品と、
    前記基板の前記第１の面とは反対側である第２の面に配置され、前記第１の電子部品の熱を検出する温度センサと、
    を有する電気機器であって、
    前記第１の電子部品は、
    複数の端子を備えた端子台であり、
    前記温度センサは、
    前記第２の面において前記端子に対応する位置に配置された温度ヒューズであり、
    前記電気機器は、さらに、
    前記基板の前記第２の面側に配置され、複数の前記温度ヒューズを保持する温度ヒューズカバーを有する
    ことを特徴とする電気機器。
    

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