JP6347192B2 - パワーコンディショナ - Google Patents

Description

本発明は、たとえばソーラパネルなどにおいて発電された直流電力を所定周波数の交流電力に変換し、商用系統に連系させるなどの用途に用いられるパワーコンディショナに関する。

パワーコンディショナは、たとえば特許文献１に記載されているように、電気回路を構成する多くの電気部品が筐体内に組み込まれた構成を有している。
前記電気回路としては、たとえば電源回路、コンバータ回路、インバータ回路、および出力回路などがある。電源回路は、商用電源からパワーコンディショナにたとえば１００Ｖで入力された交流電源を変圧し、パワーコンディショナの各部に適合する電力に変換する回路である。コンバータ回路は、ソーラパネルから供給される直流電力を所定の電圧に昇圧する回路である。インバータ回路は、コンバータ回路によって昇圧された直流電力を所定周波数の交流電力に変換する回路である。出力回路は、インバータ回路から出力される交流電力を系統端子台を介して安定的に系統側へ出力可能とする回路である。また、筐体内に組み込まれる電気部品として、リアクトルもある。リアクトル（コンバータ側）は、コンバータ回路での昇圧の際、共振に用いられる。リアクトル（インバータ側）は、インバータ回路からの出力電圧の高周波成分を除去し、パルス状の波形を、滑らかな正弦波に整えることに用いられる。

パワーコンディショナの小型化を図るには、前記したような各種の電気回路を構成している回路基板（たとえば、電源回路基板、インバータ回路基板、出力回路基板など）や、リアクトルなどの電気部品をスペース効率よく筐体内に組み込む必要がある。ただし、リアクトルや電源回路のトランスなどからは比較的多くの電磁ノイズが放出される。このような電磁ノイズ（放射電磁ノイズ）が、たとえば出力回路基板に到達すると、系統に出力される電力にノイズが重畳するなどの不具合を生じてしまう。したがって、このようなことを適切に防止することが望まれる。

特開２０１３−１９８１７５号公報

本発明は、前記したような事情のもとで考え出されたものであり、特定の電気回路をスペース効率良く筐体内に組み込むことができるとともに、電磁ノイズに起因する不具合を好適に防止または抑制することが可能なパワーコンディショナを提供することを、その課題としている。

上記の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。

本発明により提供されるパワーコンディショナは、電源回路基板、出力回路基板、およびリアクトルを備えており、かつこれらが筐体内の所定の電的部品用の取り付け面部に取り付けられている、パワーコンディショナであって、前記電源回路基板および前記出力回路基板のうち、一方の第１の回路基板は、前記取り付け面部の面方向において前記リアクトルと並ぶようにして前記取り付け面部に取り付けられているとともに、前記電源回路基
板および前記出力回路基板のうち、他方の第２の回路基板が組み付けられる基板組み付け部材と、この基板組み付け部材を前記第１の回路基板および前記リアクトルの双方または一方の手前側にオーバラップさせた配置に取り付けるためのブラケットと、を備えており、前記基板組み付け部材および前記ブラケットは、電磁ノイズ遮蔽機能を有する壁部として、前記第１の回路基板と前記リアクトルとの間を仕切る第１の壁部、前記第２の回路基板と前記リアクトルとの間を仕切る第２の壁部、および前記第１および第２の回路基板の相互間を仕切る第３の壁部を有していることを特徴としている。
前記した第１ないし第３の壁部は、前記基板組み付け部材および前記ブラケットのそれぞれに設けられている必要はなく、前記基板組み付け部材および前記ブラケットの全体として、前記第１ないし第３の壁部を有する構成であればよい。

このような構成によれば、次のような効果が得られる。
まず、電源回路基板および出力回路基板のうちの一方の第１の回路基板と、リアクトルとの二者は、筐体内の取り付け面部に並んだ状態に取り付けられており、かつ電源回路基板および出力回路基板のうちの他方の第２の回路基板については、第１の回路基板およびリアクトルの双方または一方の手前側にオーバラップした配置とされているために、前記した電源回路基板、出力回路基板、およびリアクトルの三者については、互いに接近させるようにし、しかも取り付け面部に対する占有面積の縮小化を図り、スペース効率良く筐体内に組み込んだ構成とすることができる。したがって、パワーコンディショナ全体の小型化を促進する上で好ましいものとなる。
一方、基板組み付け部材およびブラケットが有する第１ないし第３の壁部は、電源回路基板、出力回路基板、およびリアクトルの三者の相互間において電磁ノイズを遮蔽する機能を発揮する。このため、リアクトルから放出されたノイズが、電源回路や出力回路に悪影響を及ぼすことや、電源回路から放射されたノイズが出力回路に悪影響を及ぼすようなことも好適に回避される。
このように、本発明によれば、電気回路をスペース効率良く配置しながらも、それらの間に電磁ノイズに起因する不具合を生じないようにすることが可能である。
さらに、本発明においては、前記した電磁ノイズ遮蔽用の壁部は、基板組み付け部材やブラケットが有する構成とされているために、電磁ノイズを遮蔽するための専用の部材を別途用いる必要はない。したがって、構成の簡素化ならびに合理化を好適に図ることもできる。

本発明において、好ましくは、前記第１の回路基板は、前記出力回路基板であり、かつ前記第２の回路基板は、前記電源回路基板であり、前記ブラケットは、前記出力回路基板にハーネスを介して接続される系統端子台が取り付けられる台座部を有しており、かつこの台座部は、前記第３の壁部よりも前記取り付け面部寄りにオフセットされた高さとされ、前記ハーネスと前記電源回路基板との相互間に前記第３の壁部が介在する構成とされている。

このような構成によれば、系統端子台の取り付けを、前記ブラケットを利用して簡易に行なうことが可能になるとともに、電源回路から放射される電磁ノイズが、系統端子台に接続されたハーネスに到達することも、第３の壁部によって適切に防止または抑制することができる。

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なう発明の実施の形態の説明から、より明らかになるであろう。

本発明に係るパワーコンディショナの一例を示す斜視図である。 図１に示すパワーコンディショナの分解斜視図である。 図１に示すパワーコンディショナの内部構造を示す平面断面図である。 （ａ）は、図１に示すパワーコンディショナの内部構造の側面断面図であり、（ｂ）は、（ａ）の分解断面図である。

以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１および図２に示すパワーコンディショナＡは、たとえば家屋の外壁などに壁掛け状態に取り付けられて使用される屋外設置型である。このパワーコンディショナＡは、既存のパワーコンディショナと同様に、ソーラパネルなどにおいて発電された直流電力を５０Ｈｚまたは６０Ｈｚなどの所定周波数の交流電力に変換し、商用系統に連系させる機能を有するものである。

このパワーコンディショナＡは、フロントパネル２によって前面部が塞がれる筐体１内に、出力回路基板Ｃ１、電源回路基板Ｃ２、系統端子台３、インバータ回路基板Ｃ３、左右一対のリアクトル４（４ａ，４ｂ）、およびその他の電気部品が収容されている。前記各回路および電気部品のうち、電源回路、インバータ回路、出力回路、およびリアクトルなどの機能については、「背景技術」の欄で既に述べたとおりであり、重複説明は省略する。なお、インバータ回路基板Ｃ３にコンバータ回路をも搭載した構成とすることもできる。

筐体１の背面部には、筐体１内の熱を外部に逃がすためのヒートシンク６（６ａ，６ｂ）、およびこのヒートシンク６を囲む補助筐体５が組み付けられている。図３に示すように、ヒートシンク６は、プレート状の本体部６０と放熱用の複数のフィン６１とを有しており、筐体１の背板部１１に取り付けられている。インバータ回路基板Ｃ３およびリアクトル４は、ヒートシンク６への効率のよい熱伝導を生じるようにヒートシンク６に直接または間接的に取り付けられている。

図２に示すように、補助筐体５は、上壁部５０ａおよび左右両側壁部５０ｂを有するフレーム５０と、背面板部５１ａおよび下壁部５１ｂを有する背面パネル５１とを組み合わせたものである。これらの部材には、複数の通気孔５２ａ〜５２ｃが設けられ、ヒートシンク６を冷却するための空気（外気）が補助筐体５内に流入出可能となっている。補助筐体５の内部には、通気孔５２ａ〜５２ｃから雨水などが浸入する虞があるため、ヒートシンク６は耐水性に優れたものとされている。

筐体１は、各種の電気部品を収容するものであるため、補助筐体５とは異なり、その内部にはできる限り外部から内部への雨水などの浸入が生じ難い構造とされている。筐体１の内部と補助筐体５の内部とは、ヒートシンク６の本体部６０、およびこの本体部６０が取り付けられる背板部１１によって仕切られている。この背板部１１およびヒートシンク６の本体部６０のうち、筐体１の正面を向く前面部は、電気部品を取り付けるための取り付け面部１０（本発明でいう電気部品用の取り付け面部の一例）である。この取り付け面部１０は、全体がフラットでなくてもよく、多少の段差があってもよい。

電源回路基板Ｃ２および出力回路基板Ｃ１は、筐体１内のうち、インバータ回路基板Ｃ３の一側方に配されており、これらの取り付け構造は、一方のリアクトル４（４ａ）との関係において、図４に示すような取り付け構造となっている。以下、この点を説明する。

図４において、出力回路基板Ｃ１および電源回路基板Ｃ２は、出力回路および電源回路をそれぞれ構成する複数の電気機器８０ａ，８０ｂが基板本体８１，８２に搭載されたものである。ただし、出力回路基板Ｃ１は、取り付け面部１０に対していわゆる直付け、ま
たはこれに近い状態とされているのに対し、電源回路基板Ｃ２は、基板組み付け部材７Ａおよびブラケット７Ｂを利用して取り付け面部１０に間接的に取り付けられた構造とされている。

より具体的には、出力回路基板Ｃ１は、リアクトル４と上下に並ぶようにリアクトル４の下方に配され、かつ取り付け面部１０に取り付けられている。出力回路基板Ｃ１の取り付け手段としては、たとえば取り付け面部１０に突設された支持部１２に基板本体８１を当接させ、かつこの基板本体８１をネジ体９１を用いて締結する手段が採用されている。これに対し、電源回路基板Ｃ２は、基板本体８２が基板組み付け部材７Ａにネジ体９２を用いて組み付けられ、かつこの基板組み付け部材７Ａは、ブラケット７Ｂに取り付けられている。基板組み付け部材７Ａおよびブラケット７Ｂは、ともに金属板にプレス加工を施して形成されたものである。

ブラケット７Ｂは、取り付け面部１０にネジ体９３を用いて取り付けられており、取り付け面部１０に対する取り付け部分から筐体１の前方に向けて起立する一対の起立壁部７０ａ，７０ｂと、これら一対の起立壁部７０ａ，７０ｂの先端部の相互間に跨がるようにしてこれらに繋がった前板部７１とを有している。基板組み付け部材７Ａは、ネジ体９４を介してブラケット７Ｂの前板部７１に取り付けられている。このことにより、基板組み付け部材７Ａおよび電源回路基板Ｃ２は、出力回路基板Ｃ１の手前（筐体１の前方側）、または出力回路基板Ｃ１とリアクトル４との双方の手前側にオーバラップした配置とされている。
本実施形態においては、出力回路基板Ｃ１が、本発明でいう第１の回路基板に相当し、電源回路基板Ｃ２が、本発明でいう第２の回路基板に相当している。

基板組み付け部材７Ａおよびブラケット７Ｂは、電磁ノイズ遮蔽機能を有する壁部として、第１ないし第３の壁部Ｗ１〜Ｗ３を有している。第１の壁部Ｗ１は、出力回路基板Ｃ１とリアクトル４との間を仕切る壁部であり、ブラケット７Ｂの起立壁部７０ａが第１の壁部Ｗ１に相当する。第２の壁部Ｗ２は、電源回路基板Ｃ２とリアクトル４との間を仕切る壁部であり、基板組み付け部材７Ａの底壁部７２、およびこの底壁部７２の上縁部から筐体１の前方に突出した突出壁部７３の双方が相当する。第３の壁部Ｗ３は、電源回路基板Ｃ２と出力回路基板Ｃ１との間を仕切る壁部であり、基板組み付け部材７Ａの底壁部７２およびブラケット７Ｂの前板部７１の双方またはいずれか一方が相当する。底壁部７２および前板部７１のうち、いずれか一方を十分な面積をもつ電磁ノイズ遮蔽機能を備えた第３の壁部Ｗ３とした場合、他方については、たとえば開口部などが設けられた形状とし、十分な電磁ノイズ遮蔽機能を有しないものとすることが可能である。

ブラケット７Ｂは、出力回路基板Ｃ１にハーネスＨを介して接続される系統端子台３が取り付けられる台座部７４を起立壁部７０ｂの上部に形成している。この台座部７４は、第３の壁部Ｗ３よりも取り付け面部１０寄りに適当な寸法Ｌａだけオフセットされた高さとされ、ハーネスＨと電源回路基板Ｃ２との相互間に第３の壁部Ｗ３が介在するようになっている。系統端子台３は、家屋の分電盤と配線接続するための複数の端子部（図２の符号３０）をも有しており、この端子部から分電盤への電力供給がなされる。

次に、前記したパワーコンディショナＡの作用について説明する。

まず、リアクトル４と出力回路基板Ｃ１とは上下に並び、かつ電源回路基板Ｃ２は、それらリアクトル４や出力回路基板Ｃ１の手前側にオーバラップした配置とされている。このため、リアクトル４、出力回路基板Ｃ１、および電源回路基板Ｃ２の三者については、互いに接近させ、かつ取り付け面部１０に対する占有面積の縮小化を図るようにして、スペース効率良く筐体１内に組み込んだ構成とすることができる。したがって、パワーコン
ディショナＡの全体の小型化を促進する上で好ましいものとなる。なお、リアクトル４は、多くの熱を発生させるが、このリアクトル４が取り付け面部１０に取り付けられていることにより、前記の熱をヒートシンク６を利用して効率良く外部へ逃がし、筐体１内が高温雰囲気になることを防止することが可能である。

基板組み付け部材７Ａおよびブラケット７Ｂの第１ないし第３の壁部Ｗ１〜Ｗ３は、リアクトル４、出力回路基板Ｃ１、および電源回路基板Ｃ２の相互間において、電磁ノイズを遮蔽する機能を発揮する。具体的には、リアクトル４からは比較的多くの電磁ノイズが放出されるが、この電磁ノイズが出力回路基板Ｃ１や電源回路基板Ｃ２に到達することは、第１および第２の壁部Ｗ１，Ｗ２により防止される。また、電源回路基板Ｃ２（とくにトランス）からも電磁ノイズが放出されるが、このノイズが出力回路基板Ｃ１に到達することは、第３の壁部Ｗ３により防止される。さらに、電源回路基板Ｃ２からのノイズやリアクトル４からの電磁ノイズが、系統端子台３に接続されたハーネスＨなどに到達することも、第３の壁部Ｗ３や第１の壁部Ｗ１により防止される。

このように、本実施形態のパワーコンディショナＡにおいては、リアクトル４、電源回路基板Ｃ２、出力回路基板Ｃ１、および系統端子台３をスペース効率良く配置しながらも、電磁ノイズによる悪影響を受けないようにし、系統端子台３から適切な出力を行なわせることができる。電磁ノイズ遮蔽機能を発揮する第１ないし第３の壁部Ｗ１〜Ｗ３は、基板組み付け部材７Ａやブラケット７Ｂに具備された構成とされているために、電磁ノイズ遮蔽専用の部材を別途用いる必要はなく、構成の簡易化を図ることが可能である。

本発明は、上述した実施形態の内容に限定されない。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、本発明の意図する範囲内において種々に設計変更自在である。

上述した実施形態においては、電気部品用の取り付け面部１０に出力回路基板Ｃ１を取り付け、かつ基板組み付け部材７Ａに電源回路基板Ｃ２を取り付けた構成としたが、本発明はこれに限定されない。本発明においては、上述した実施形態とは反対に、電気部品用の取り付け面部１０に電源回路基板Ｃ２を取り付け、かつ基板組み付け部材７Ａに出力回路基板Ｃ１を取り付けた構成としてもよい。電気部品用の取り付け面部１０に出力回路基板Ｃ１または電源回路基板Ｃ２を取り付ける場合、電気部品用の取り付け面部１０の面方向においてリアクトル４と並んだ状態にあればよく、その取り付け位置はリアクトル４の下方に限定されない。たとえば、リアクトル４の側方または上方などに配置することもできる。

本発明における基板組み付け部材およびブラケットの具体的な形状、サイズ、材質などは限定されない。電磁ノイズ遮蔽機能を有する第１ないし第３の壁部の具体的な形状、位置、サイズなども限定されない。本発明は、リアクトル、電源回路基板、出力回路基板などの配置構造に主眼をおくものであり、これら以外の回路基板や電気部品の具体的な配置を問うものではない。本発明に係るパワーコンディショナは、壁掛け型や屋外設置型に限定されないことは言うまでもない。

Ａ パワーコンディショナ
Ｃ１ 出力回路基板
Ｃ２ 電源回路基板
Ｈ ハーネス
Ｗ１〜Ｗ３ 第１ないし第３の壁部（電磁ノイズ遮蔽機能を有する壁部）
１ 筐体
１０ 取り付け面部（電気部品用の）
３ 系統端子台
４ リアクトル
７Ａ 基板組み付け部材
７Ｂ ブラケット

Claims (2)

1. 電源回路基板、出力回路基板、およびリアクトルを備えており、かつこれらが筐体内の所定の電気部品用の取り付け面部に取り付けられている、パワーコンディショナであって、
   前記電源回路基板および前記出力回路基板のうち、一方の第１の回路基板は、前記取り付け面部の面方向において前記リアクトルと並ぶようにして前記取り付け面部に取り付けられているとともに、
   前記電源回路基板および前記出力回路基板のうち、他方の第２の回路基板が組み付けられる基板組み付け部材と、
   この基板組み付け部材を前記第１の回路基板および前記リアクトルの双方または一方の手前側にオーバラップさせた配置に取り付けるためのブラケットと、
   を備えており、
   前記基板組み付け部材および前記ブラケットは、電磁ノイズ遮蔽機能を有する壁部として、前記第１の回路基板と前記リアクトルとの間を仕切る第１の壁部、前記第２の回路基板と前記リアクトルとの間を仕切る第２の壁部、および前記第１および第２の回路基板の相互間を仕切る第３の壁部を有していることを特徴とする、パワーコンディショナ。
2. 請求項１に記載のパワーコンディショナであって、
   前記第１の回路基板は、前記出力回路基板であり、かつ前記第２の回路基板は、前記電源回路基板であり、
   前記ブラケットは、前記出力回路基板にハーネスを介して接続される系統端子台が取り付けられる台座部を有しており、かつこの台座部は、前記第３の壁部よりも前記取り付け面部寄りにオフセットされた高さとされ、前記ハーネスと前記電源回路基板との相互間に前記第３の壁部が介在する構成とされている、パワーコンディショナ。

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