JP6798036B2 - インバータ装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電システムのエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ）に貯蔵された直流電力を交流電力に変換して負荷に供給するインバータ装置に関する。

最近、化石エネルギーの無分別な使用によって化石エネルギーの枯渇及び環境問題等が深刻となり、新再生エネルギーに関する研究及び関心が集まっている。

従って、多様なる新再生エネルギーが開発されて実用的に活用されており、その中でも太陽光発電は、脚光を浴びているエネルギー源の一つである。

このような太陽光発電システムは、エネルギー源から得た直流電力を交流電力に変換するインバータ装置と、インバータ装置の出力を系統又は負荷に供給するための装備から構成される。

ここで、インバータ装置の直流入力端子は、通常、バッテリー又はエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に連結され、交流出力端子は、安定した電力供給のためフィルターと変圧器等の装置に連結されてもよい。

一方、図１は、従来技術によるインバータ装置の正面を示した分解斜視図であり、図２は、図１に示したインバータ装置の背面を示した図面である。図１〜図２を参照して従来のインバータ装置について説明すれば、次のとおりである。

図１〜図２に示したように、従来のインバータ装置１は、インバータモジュールを内部に収める筐体１０と、筐体１０の前面に設置される放熱ファン２０と、筐体１０の後面に設置された直流入力端子３０及び交流出力端子４０を含む。

かかる構造は、直流入力端子３０及び交流出力端子４０が筐体１０の後面に設置されているため、直流入力端子３０及び交流出力端子４０が壊れた場合、入れ替えが難しい問題があった。

また、直流入力端子３０及び交流出力端子４０が筐体１０の後面に設置されたことにより、空間確保のため放熱孔１０ａを筐体１０の上部に形成しなければならなかった。

しかし、放熱ファン２０が筐体１０の前面に配置されており、放熱ファン２０によって流入した空気は、筐体１０内の前方から後方へ移動することになるが、放熱孔１０ａは、筐体１０の上部に配置されているため、熱交換された空気が筐体１０の外部へ円滑に排出されない問題があった。

また、直流入力端子３０及び交流出力端子４０の内部にケーブルが挿入される形態からなるため、直流入力端子３０及び交流出力端子４０に異物が付着するか外部から力が加わると、接触不良を引き起こす問題があった。

本発明の課題は、入出力端子部及び放熱ファンを筐体の前面に露出するように設置し、補修が容易であり、放熱ファンと放熱孔が互いに向かい合うように配置し、放熱効率の向上したインバータ装置を提供することにある。

課題を解決しようとする手段

上記課題を達成するために本発明によるインバータ装置は、直流電源を交流電源に変換して負荷に供給するインバータモジュールを備えたインバータ装置において、筐体と、入出力端子部及び放熱ファンを含む。筐体は、内部にインバータモジュールを収め、後面に複数の放熱孔が形成される。入出力端子部は、第１の締結部材を介して筐体の前面上部に固定され、内側一面に第２の締結部材を介して複数のケーブルが通電可能に連結される。放熱ファンは、入出力端子部の下側に配置された状態で筐体の前面に固定され、インバータモジュールによって発生した熱を放熱孔を介して筐体の外部へ排出する。

本発明によれば、入出力端子部と放熱ファンが筐体の前面に露出するように設置されるため、入出力端子部と放熱ファンのメンテナンスが容易となる。

また、放熱ファンは、放熱孔と向かい合うように配置されているため、構造上、インバータモジュールと熱交換された空気を直接に排出させることができるようになり、放熱効率が向上する。

また、入出力端子部に複数のケーブルが締結部材を介して固定されるため、端子部に異物が付着するか外力によって入出力端子部からケーブルが分離されることを防ぐことができるようになる。

さらに、入出力端子部が複数の端子ブロックからなり、締結部材を介して筐体に固定されるため、端子ブロックがそれぞれ筐体から分離できるようになる。これによって、入出力端子部が壊れた場合、締結部材を分離すれば、壊れた端子ブロックのみ入れ替られるため、入れ替え費用を減らせるようになる。

従来技術によるインバータ装置の正面を示した斜視図。 図１に示したインバータ装置の背面を示した斜視図。 本発明の一実施形態によるインバータ装置を示した斜視図。 図３に示したインバータ装置の背面図。 図３において、入出力端子部を抜粹して示した斜視図。 図３に示したインバータ装置に取り付けるケーブル及びバスバーを示した図面。 図３において、他の実施形態によるインバータ装置を示した斜視図。

以下に添付する図面を参照して、好ましい実施形態によるインバータ装置について詳説すれば、次のとおりである。ここで、同一の構成に対しては同じ符号を付し、繰り返される説明、発明の要旨を曖昧にする公知機能及び構成に対する詳細な説明は省略する。発明の実施形態は、当業界で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。従って、図面における要素の形状及び大きさ等は、より明確な説明のため誇張してもよい。

図３は、本発明の一実施形態によるインバータ装置を示した斜視図であり、図４は、図３に示したインバータ装置の背面図である。そして、図５は、図３において、入出力端子部を抜粹して示した斜視図であり、図６は、図３に示したインバータ装置に取り付けるケーブル及びバスバーを示した図面である。

図３〜図６に示したように、インバータ装置１００は、筐体１１０と、入出力端子部１２０及び放熱ファン１３０を含む。ここで、インバータ装置１００は、太陽光集電板のエネルギー貯蔵装置（ＥＳＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｓｔｏｒａｇｅ Ｓｙｓｔｅｍ）に連結されたインバータモジュールを介して、エネルギー貯蔵装置の直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する役割を果たす。

筐体１１０は、内部にインバータモジュールを収める。ここで、インバータモジュールは、抵抗、ヒューズ（ｆｕｓｅ）、直流を交流に変換するスイッチング素子、出力電流を検出するＣＴ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）、スイッチング時に発生するスパイク性電圧を抑制するスナバ（ｓｎｕｂｂｅｒ）等から構成されてもよい。このようなインバータモジュールの構成及び動作は、既に周知した技術であるので、詳説は省略する。

このように、インバータモジュールが各種の発熱素子を備えることにより、インバータモジュールで発生する熱を外部へ排出させるために、筐体１１０の後面には複数の放熱孔１１０ａが形成されてもよい。

放熱孔１１０ａは、インバータモジュールで発生する熱を外部へ放出させるためのものであって、筐体１１０の後面を穿孔して形成してもよい。そして、放熱孔１１０ａは、筐体１１０の長さ方向にそれぞれ離隔して配置され、様々な形態に具現することができる。

入出力端子部１２０は、第１の締結部材１４０を介して筐体１１０の前面上部に固定される。

このため、入出力端子部１２０の一面には第１の締結孔１２０ａが形成され、筐体１１０の前面には第１の締結孔１２０ａと対応する部位に第２の締結孔（未図示）が形成されてもよい。これによって、第１の締結部材１４０を第１の締結孔１２０ａ及び第２の締結孔（未図示）に挿入した後、締結方向に回転させると、筐体１１０の前面に入出力端子部１２０が固定される。

入出力端子部１２０の内側一面には、第２の締結部材１５０を介して複数のケーブル１６０が通電可能に連結されてもよい。ここで、ケーブル１６０は、入力ケーブル及び出力ケーブルからなってもよく、各ケーブル１６０の端部には端子１６１を備えてもよい。このとき、ケーブル１６０の端子１６１は、中央に貫通孔１６１ａが形成された円環状からなってもよい。

具体的には、入出力端子部１２０は、前方及び上部が開口し、内部にスロット１２１ａが形成された複数の端子ブロック１２１を備えてもよい。

端子ブロック１２１の側部には、電圧が他の相に誘起されることを防ぐために絶縁部材１２２が設置されてもよい。そして、端子ブロック１２１のスロット１２１ａには、複数のケーブル１６０のうち一つのケーブル１６０のみ設置されてもよい。

端子ブロック１２１にケーブル１６０を固定させるために、各端子ブロック１２１の一面には第３の締結孔１２０ｂが形成されてもよい。これによって、第２の締結部材１５０をケーブル１６０端子の貫通孔１６１ａ及び第３の締結孔１２０ｂに挿入した後、締結方向に回転させると、端子ブロック１２１のスロット１２１ａ内にケーブル１６０が固定されるようになる。

端子ブロック１２１は、水平方向に配列され、筐体１１０にそれぞれ締結されてもよい。そして、端子ブロック１２１は、側部が互いに接触するように配置されてもよく、端子ブロック１２１の接触面には、第１の締結部材１４０が挿入される半球状の第１の締結孔１２０ａがそれぞれ形成されており、端子ブロック１２１の側部が互いに接触したとき、第１の締結孔１２０ａは、円状を成すように形成されてもよい。

すなわち、端子ブロック１２１は、第１の締結部材１４０を介して互いに結合されるとともに、筐体１１０に固定されてもよい。

例えば、図５〜図６に示したように、端子ブロック１２１を６個備えた場合には、先ず、一対の端子ブロック１２１の側部が互いに接触するように配列する。

ここで、端子ブロック１２１は、右側方向に交流３相（Ｒ相端子、Ｓ相端子、Ｔ相端子）、直流１（Ｐ（＋）端子）、中性（Ｎ相端子）、直流２（Ｐ（−）端子）からなってもよい。

そうすると、一つの端子ブロック１２１に形成された半球状の第１の締結孔１２０ａと、残り一つの端子ブロック１２１に形成された半球状の第１の締結孔１２０ａとが互いに向かい合うように配置される。

これによって、一対の端子ブロック１２１の接触部には円状の第１の締結孔１２０ａが形成される。この状態で、第１の締結孔１２０ａに第１の締結部材１４０を挿入した後、第１の締結部材１４０を締結方向に回転させると、一対の端子ブロック１２１は、筐体１１０に固定される。そして、このような方法で締結されていない残りの端子ブロック１２１等を筐体１１０にそれぞれ固定させることができる。

放熱ファン１３０は、入出力端子部１２０の下側に配置された状態で、筐体１１０の前面に固定され、インバータモジュールによって発生した熱を放熱孔１１０ａを介して筐体１１０の外部へ排出する。

前述したように、インバータモジュールが各種の発熱素子を備えることにより、インバータモジュールで発生する熱をより効率的に放出させるための放熱ファン１３０が筐体１１０の前面に設置されることである。

このように、放熱ファン１３０が筐体１１０の前面に露出するように配置されることにより、放熱ファン１３０と放熱孔１１０ａは、互いに向かい合う状態になる。これによって、放熱ファン１３０は、筐体１１０の外部空気をインバータモジュールに供給し、インバータモジュールの放熱を誘導するとともに、インバータモジュールで発生する熱を放熱孔１１０ａへ排出させることができる。

一方、インバータ装置１００は、図６に示したように、第２の締結部材１５０を介して入出力端子部１２０に締結されるバスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）１７０をさらに含んでいてもよい。

バスバー１７０は、ケーブル１６０端子と向かい合うように配置され、内部に第２の貫通孔１７１ａが形成された第１のプレート１７１と、第１のプレート１７１の下側端部からケーブル端子１６１の方向に伸びた第２のプレート１７２からなってもよい。

これによって、バスバー１７０の第２の貫通孔１７１ａと、ケーブル１６０端子の貫通孔１６１ａ、及び第３の締結孔１２０ｂに第２の締結部材１５０を挿入した後、第２の締結部材１５０を締結方向に回転させると、入出力端子部１２０にバスバー１７０及びケーブル１６０が固定される。

図７は、図３において、他の実施形態によるインバータ装置２００を示した斜視図である。本実施形態では、前述した実施形態と異なる内容を中心に説明する。

図７に示したように、インバータ装置２００は、入出力端子部１２０の前面に設置された端子カバー１８０をさらに含んでいてもよい。このように、入出力端子部１２０の前面に端子カバー１８０が設置されることにより、入出力端子部１２０の露出面を最少にして、入出力端子部１２０に異物等が付着することを防ぐことができる。

従って、異物によって入出力端子部１２０とケーブル１６０との間に発生する接触不良に対する事故を未然に防ぐことができる。

前述したように、インバータ装置１００は、筐体１１０の前面に入出力端子部１２０と放熱ファン１３０が露出するように設置されるため、入出力端子部１２０と放熱ファン１３０のメンテナンスが容易となる。

また、放熱ファン１３０は、放熱孔１１０ａと互いに向かい合うように配置されているため、構造上、インバータモジュールと熱交換された空気を直接に排出させることができるようになり、放熱効率が向上する。

また、入出力端子部１２０に複数のケーブル１６０が第２の締結部材１５０を介して固定されるため、端子部に異物が付着するか、外力によって入出力端子部１２０からケーブル１６０が分離されることを防ぐことができるようになる。

さらに、入出力端子部１２０が複数の端子ブロック１２１からなり、第１の締結部材１４０を介して筐体１１０に固定されるため、端子ブロック１２１がそれぞれ筐体１１０から分離できるようになる。これによって、入出力端子部１２０が壊れた場合、第１の締結部材１４０を分離すると、壊れた端子ブロック１２１のみ入れ替られるため、入れ替え費用を減らせるようになる。

本発明は、添付の図面に示した一実施形態を参考にして説明したが、これは例示的なものに過ぎず、該技術分野で通常の知識を有する者であれば、これから様々な変形及び均等な他の実施形態が可能である点を理解することができる。従って、本発明の真の保護範囲は、添付の請求範囲によって定めなければならない。

Claims (5)

1. 直流電源を交流電源に変換して負荷に供給するインバータモジュールを備えたインバータ装置において、
   内部に前記インバータモジュールを収め、後面に複数の放熱孔が形成された筐体；
   第１の締結部材を介して前記筐体の前面上部に固定され、内側一面に第２の締結部材を介して複数のケーブルが通電可能に連結される入出力端子部；及び、
   前記入出力端子部の下側に配置された状態で、前記筐体の前面に固定され、前記インバータモジュールによって発生した熱を前記放熱孔を介して筐体の外部へ排出する放熱ファン；
   を含むものであり、
   前記入出力端子部は、前方及び上部が開口し、内部にスロットが形成された複数の端子ブロックを備え、
   前記端子ブロックは、水平方向に配列され、前記筐体にそれぞれ締結される、インバータ装置。
2. 前記端子ブロックは、側部が互いに接触するように配置され、
   前記端子ブロックの接触面には、前記第１の締結部材が挿入される半球状の第１の締結孔がそれぞれ形成されており、前記端子ブロックの側部が互いに接触したとき、前記第１の締結孔は、円状を成す、
   請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記端子ブロックの側部には絶縁部材が設置される、
   請求項１に記載のインバータ装置。
4. 前記第２の締結部材を介して前記入出力端子部に締結されるバスバー（ｂｕｓ ｂａｒ）をさらに含む、
   請求項１に記載のインバータ装置。
5. 前記入出力端子部の前面に設置される端子カバーをさらに含む、
   請求項１に記載のインバータ装置。

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