JPWO2015029087A1 - インバータ装置 - Google Patents

Abstract

直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換するインバータ装置（１）において、放熱部分（３３）を熱伝達性を有する金属または合金で放熱フィン（３４）を備えて構成し、この放熱フィン（３４）の先端側から挿入される螺子（３５）を備え、この螺子（３５）の頭部を螺子の胴部の直径より大きい第１の円筒部（５２）とこの第１の円筒部より直径が大きくかつ高さの小さい第２の円筒部（５３）とから構成し、この頭部を取り付け板の所定の位置に掛けすることを特徴とする。

Description

本発明はインバータ装置を壁やボックス内に取り付ける際の取り付け構造に関するものである。

従来のインバータ装置の取り付け構造としては、家屋の外壁に取付板を螺子止めし、この取付板の上部に形成された引っ掛け部に本体（インバータ装置に相当）を引っ掛けることで、本体が取付板に保持されるものがあった。（特許文献１）

また、壁にねじでねじ締めされる取付板の上辺の上方に、壁から離れて平行な取付板フックを延設させ、この取付板フックに機器（インバーター装置に相当）のフックを係合保持し、この取付板の保持板を機器の下部に固定ねじでネジ締めするものがあった。（特許文献２）

特開２０１２−２３１６４３号公報 特開平０８−３２２４７号公報

従来のインバータ装置の取り付けは、建屋の外壁などに予めネジ等により固定された取付板の上方先端にインバータ装置を引っ掛けるものであり、この取付板の先端部分とインバータ装置の引掛け部分とが重なり合う部分（引っ掛かり合う部分が短いと左右上下の揺れ等に対して設置が不安定になる問題点があった。

一般にインバータ装置の放熱部分は背面（建屋の壁面側）にアルミやアルミ合金によるダイキャストで成形される場合が多く、引掛け部分はこの放熱部分の上部側に構成される。この場合、ダイキャスト成形であれば取付板の先端部分と重なり合う長さがその成形上から長くすることが難しく、この長さを確保するためには放熱部分（背面）に別途引掛け板を取り付ける必要があった。

本発明は、ダイキャスト成形の際の金型を複雑にすることなく、また別途引掛け板を用いることなくインバータ装置を安定的に取り付け板に設置できるようにするものである。

本発明のインバータ装置は、直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換するインバータ装置において、発熱する部品の熱が容易に伝達可能に構成される放熱部分を熱伝達性を有する金属または合金で放熱フィンを備えて構成し、この放熱フィンの先端側から前記部品側へ向かって挿入される螺子を備え、この螺子の頭部を当該螺子の胴部の直径より大きい第１の円筒部とこの第１の円筒部より直径が大きくかつ高さの小さい第２の円筒部とから構成し、この頭部を壁面等の支持部に取り付けられた取り付け板の所定の位置に掛けて前記インバータ装置の設置を可能とするものである。

本発明は、放熱部分に挿入される螺子の頭部を取り付け板の所定の位置に掛けてインバータ装置を設置するものであり、取り付け板の所定の位置の深さを調整することによって頭部の掛り量を確保でき安定した設定を可能とするものである。

本発明の実施例に用いることができる電気回路を示す図である。 本発明の実施例を示す斜視図である。 図２に示したケースの背面図である。 図２に示したケースの上面図である。 図４に示したスペーサ部の断面図である。 本発明の実施例を示す取り付け板の正面図である。 図６に示した取り付け板の側面図である。

本発明インバータ装置は、発熱する部品に対応する放熱フィンに設けられ頭部を螺子の胴部の直径より大きい第１の円筒部とこの第１の円筒部より直径が大きくかつ高さの小さい第２の円筒部とから構成する螺子と、この螺子の頭部を掛ける取り付け板とを備えるものである。

図１は、本発明の一実施例に用いることができる電気回路の図であり、Ａ乃至Ｅは太陽電池ストリングであり、複数の太陽電池を電気的に直列／並列に接続して単一のモジュールとしたもの、またはこのモジュールを電気的に直列／並列に接続して単一のストリングとしたものである。以下、単にストリングＡ乃至Ｅとして実施例を説明する。図１において、１はインバータ装置であり、このインバータ装置１は交流電力を出力し、この交流電力は系統Ｇへ重畳することができる。

ストリングＡ乃至Ｅは夫々が対応する入力回路２ａ乃至２ｅの仕様（定格）に合致するように複数の太陽電池パネルを並列及び／又は直列に接続して構成したものである。尚、接続するストリングの数はＡ乃至Ｅの５台に限るものではない。

入力回路２ａ乃至２ｅは同じ回路を用いることができるので入力回路２ａを説明し入力回路２ｂ乃至２ｅの説明は省略する。入力回路２ａには太陽電池のストリングＡが正極及び負極の入力端子を介して接続され、入力回路２ａの（直流）入力電圧（ストリングＡの出力電圧に相当）を電圧検出器３で検出し、入力回路２ａの（直流）入力電流（ストリングＡの出力電流に相当）を電流検出器４で検出する。

電圧検出器３は印加される電圧を必要に応じて分圧し、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換した後、デジタルの電圧値として制御部５へ供給する。尚、制御部５もしくは制御部５のマイクロプロセッサ等の制御素子がＡ／Ｄ変換部を有している場合は、この電圧検出器３は抵抗分圧による分圧部の構成でも良い。

電流検出器４は供給される電流を検出するものであり、シャント抵抗による電圧降下を検出するもの、ホール効果を利用する非接触型のものなどがあり検出した電流量に相当する電圧を出力するものである。この電圧は電圧検出器３の出力と同様に制御部５へ供給される。

入力回路２ａは直流電圧の昇圧部（昇圧回路）を備え、この昇圧部としては少なくともリアクタ６、スイッチング素子７、ダイオード８、コンデンサ９から構成され、コンデンサ９の端子電圧が目標電圧になるようにスイッチング素子７のオンデューティ比（例えばスイッチング周期は１〜３Ｋｚ）をフィードバック制御する一般的なＤＣ／ＤＣコンバータを用いることができる。ダイオード１０は入力回路を複数用いた際の逆流防止に用いられている。

このような昇圧部において、リアクタ６の銅損及び鉄損による発熱、及びスイッチング素子７のＯＮ抵抗による発熱が生じるが、その発熱量は電流量の増加に応じて大きくなる。リアクタ６及びスイッチング素子７は発熱部品として放熱フィンを有するヒートシンク部（後記）に熱が伝わるように取り付けられる。

ダイオード１０を介して出力された直流電力は他の入力回路２ｂ乃至２ｅの出力とまとめられて中間電圧を供給するコンデンサ１１へ供給される。この中間電圧は４個のスイッチング素子を単相ブリッジ状に接続してＤ／Ａ（デジタル／アナログ）変換を行うインバータ部１２へ供給される。

インバータ部１２は、例えば系統Ｇの周波数と同等の周波数の変調波と搬送波との大小を比較して得られるスイッチング信号に基づいて夫々のスイッチング素子をＯＮ／ＯＦＦさせて系統Ｇと実質的に同一周波数の疑似正弦波の交流電力を出力する。この疑似正弦波はリアクタ１３、１４及びコンデンサ１５から成るフィルタ回路で高周波成分を減衰させた後系統Ｇへ重畳されるものである。尚、この疑似正弦波の波形成形はこの方式に限るものでなく、中性点クランプ方式など他の方式を用いることが可能である。

インバータ部１２は例えば、単相の全波ブリッジを構成していれば、少なくとも４個のスイッチング素子が必要であり、また中性点クランプ方式を用いていれば少なくとも直列に４個のスイッチング素子が必要である。このようにインバータ部１２は昇圧部と同様にスイッチング素子が必要であり、同様に発熱部品としてヒートシンク部に取り付けられる。尚、リアクタ１３、１４もリアクタ６と同様に発熱部品を成すものである。

１６は表示部であり、汎用の７セグメント／８セグメントの表示器や液晶表示器など数字、記号、文字などを表示できるものであればよく、制御部５からの信号に基づき、数字、記号、文字を組み合わせて特定のコードを表示するものである。

図２は本発明の実施例を示すインバータ装置の斜視図であり、前面パネル２１を前面開放の箱体形状のケース２２に防水用のパッキン材を介して螺子２３ａ乃至２３ｆを用いて前面側からネジ止めしている。ケース２２はアルミもしくはアルミ合金など熱伝達性の良い材料を用いて一体に成形（例えばダイキャスト成形）したものである。前面パネル２１はケース２２と同じ材料の成形物、金属板をプレス加工した物、または合成樹脂の成形物などを用いることができる。２４はこのインバータ装置を持ち上げる際の取手部分であり、２５はこのインバータ装置へ外部配線を引き込むための接続部であり、２６はこのインバータ装置の背面を流れる空気の取り入れ口である。

図３はケース２２の背面図、図４は同上面図であり、背面からケース外側へ突出して成形されフィルタ回路のリアクタ１３、１４を収納する交流リアクタ収納部３１、同様に突出して成形され入力回路２ａ乃至２ｅのリアクタ６を収納する直流リアクタ収納部３２、ケース２２の内側に取り付けられるインバータ部１２と対応する位置でありケース２２の背面側に少し突出して成形されている放熱部分３３を有している。

交流リアクタ収納部３１、直流リアクタ収納部３２、放熱部分３３は、ケース２２から突出しかつ背面に上下に渡って空気の流れる風路を成すように設けた複数の放熱フィン３４ａ乃至３４ｌに背面側から食い込むように突出して成形されおり、この食い込む量が少ない放熱部分３３に対応する放熱フィン３４ｅ乃至３４ｈの高さは高く、この食い込む量が大きい交流リアクタ収納部３１に対応する放熱フィン３４ｌの高さは低くなっている。直流リアクタ収納部３２に対応する放熱フィン３４ａ乃至３４ｄの高さはこれら放熱フィンの中間の高さである。

尚、放熱フィンの高さはこれらの高さに限るものではなく収納部の突出量や発熱量に応じて任意に設定できるものであり、放熱フィンの間隔もしくは数も本実施例に限るものではなく任意に設定できるものである。従って、ケース２２をアルミ又はアルミ合金などの熱が容易に伝達する部材で成形することにより放熱部分３３にはインバータ部１２（発熱する部品）の熱が容易に伝達可能となり、同じ部材で成形される放熱フィンにも容易に熱が伝達可能になるものである。尚、発熱する部品に相当するリアクタやスイッチング素子の発熱も同様に放熱フィンに熱伝達されるものである。

放熱フィン３４ｂ及び３４ｊには、この放熱フィンの先端側からケース２２の背面側（ケース２２の部品の取り付けられる側）へ向かって螺子３５ａ、３５ｃが挿入されている。放熱フィン３４ｂ及び３４ｊには夫々螺子３５ａ、３５ｃの胴部が挿入されるように拡張したスペーサ部４１ａ、４１ｃがある。尚、螺子３５ｂの胴部は放熱部分３３から立錐させたスペーサ部４１ｂに挿入される。

この螺子３５ｂは図５のスペーサ部４１ｂの断面図に示すように頭部を当該螺子３５ｂの胴部５１の直径より大きい第１の円筒部５２とこの第１の円筒部５２より直径が大きくかつ高さの小さい第２の円筒部５３とから構成している。螺子３５ａ、３５ｃも同様の形状を成している。この螺子３５ａ、３５ｂ、３５ｃはケース２２の背面から第１の円筒部５２及び第２の円筒部５３との高さ分突出する。尚、第１の円筒部５２、第２の円筒部５３の形状は円筒形に限るものではなく取り付け板の切り欠き部の形状を加味して本発明の意図から逸脱しない形状であればよい。

図６は取り付け板６１の正面図（支持部と接する面）、図７は側面図であり、この取り付け板６１は建屋の内壁又は外壁に限らず倉庫や専用のボックスなどの壁面、すなわちインバータ装置を取り付けるための支持部に固定することができる。取り付け板６１の取り付けは、上側の円弧の直径を小さくした略瓢箪型の孔６２を予め位置決めを行った螺子に掛けて仮付を行った後ネジ穴６３を用いて支持部に固定する。

尚、ネジ穴６３（一部に符号を付記）は取り付け板６１のほぼ全面に渡って均等に配置され、取り付けの際は支持部の強度が得られる場所に対応するネジ穴を用いて複数個所取り付けることができる。このネジ穴６３の配置は図６に示す配置に限るものではなく、取り付け板の形状等に応じて適選変更することができる。

６４ａ乃至６４ｃは夫々螺子３５ａ乃至３５ｃの頭部が引っ掛かる用に取り付け板６１の所定の位置に設けられた切り欠き部であり、例えば切り欠き部６４ｂは取り付け板６１の上側から少なくとも螺子３５ｂの第１の円筒部５２の直径より大きくかつ第２の円筒部の５３の直径より小さい幅を有し、第１の円筒部の５２の直径のより充分に大きい深さ（長さ）を有しいている。尚切り欠き分６４ａの入り口は螺子３５ｂの第１の円筒部５２を入れやすくするために広げている。

切り欠き部６４ｂの幅は第１の円筒部５２の直径の１．１倍〜１．２倍程、深さは同直径の２倍〜３倍程度としているがインバータ装置の取り付けの作業性と安定性を考慮すればこの大きさに限るものでない。

切り欠き部６４ｂには螺子３５ｂが引っ掛かるので螺子３５ｂの第２の円筒部５３の厚み分支持部側からケース２２の背面側に突出しており、この突出部分は第２の円筒部５３の直径より大きい幅を有している。尚、切り欠き部６４ａ、切り欠き部６４ｃも同様な構成を有しているので詳細な説明は省略する。

取り付け板６１の下部は段部６５で支持部側からケース２２の背面側に突出し雌ネジを切った雌ネジ部６６を有し、この雌ネジ部６６にはケース２２の貫通孔３６を貫通した固定用螺子が嵌る。この固定用螺子は前記放熱部分またはこの放熱部分の周辺の前記部品の側、すなわちケース２２の内側から貫通孔３６を介して雌ネジ部６６に嵌りケース２２がケース２２の上下移動が規制されることにより、ケース２２の螺子３５ａ乃至３５ｃが切り欠き部６４ａ乃至６４ｃから外れるのを抑制している。

尚、この固定用螺子は、ケース２２の螺子３５ａ乃至３５ｃを切り欠き部６４ａ乃至６４ｃに掛けた後、前面パネル２１を外して外部配線を接続部２５を介して行う際に取り付けることができるものである。

このような構造のインバータ装置では、螺子を取り付け板に掛けることによって容易に取り付けることができるものである。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

１ インバータ装置
６ リアクタ
７ スイッチング素子
１２ インバータ部
１３ リアクタ
１４ リアクタ
２１ 前面パネル
２２ ケース
３１ 交流リアクタ収納部
３２ 直流リアクタ収納部
３３ 放熱部分
３４ａ〜３４ｌ 放熱フィン
３５ａ〜３５ｃ 螺子
４１ａ〜４１ｃ スペーサ部
５２ 第１の円筒部
５３ 第２の円筒部
６１ 取り付け板
６４ａ〜６４ｃ 切り欠き部

Claims (3)

1. 直流電力を所定の周波数の交流電力へ変換するインバータ装置において、発熱する部品の熱が容易に伝達可能に構成される放熱部分を熱伝達性を有する金属または合金で放熱フィンを備えて構成し、この放熱フィンの先端側から前記部品側へ向かって挿入される螺子を備え、この螺子の頭部を当該螺子の胴部の直径より大きい第１の円筒部とこの第１の円筒部より直径が大きくかつ高さの小さい第２の円筒部とから構成し、この頭部を壁面等の支持部に取り付けられた取り付け板の所定の位置に掛けて前記インバータ装置の設置を可能とすることを特徴とするインバータ装置。
2. 前記取り付け板の所定の位置は第１の円筒部の直径より大きく第２の円筒部の直径より小さい幅を持つ切り欠きで構成されていることを特徴とする請求項１に記載のインバータ装置。
3. 前記取り付け板の雌ネジ部に嵌り、かつ前記放熱部分またはこの放熱部分の周辺の前記部品の側から貫通させる固定用螺子を備えることを特徴とする請求項２に記載のインバータ装置。

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