WO2016076214A1 - パワーコンディショナ - Google Patents

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WO2016076214A1
WO2016076214A1 PCT/JP2015/081278 JP2015081278W WO2016076214A1 WO 2016076214 A1 WO2016076214 A1 WO 2016076214A1 JP 2015081278 W JP2015081278 W JP 2015081278W WO 2016076214 A1 WO2016076214 A1 WO 2016076214A1
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power conditioner
insertion hole
opening
circuit board
power
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Inventor
岡田雅信
植木浩一
三輪隆行
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株式会社村田製作所
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/66—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal
    • H02M7/68—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters
    • H02M7/72—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/79—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/797—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output with possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
    • H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/003—Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections

Definitions

  • the present invention relates to a power conditioner that connects a functional unit of a DC power system including solar power generation, fuel cell power generation, a rechargeable battery and the like and a functional unit of an AC power system including a commercial power source.
  • the power conditioner has, for example, a shape as shown in Non-Patent Document 1, and is installed on the wall of a house.
  • FIG. 10 is a perspective view showing a state in which a conventional power conditioner is installed on a wall.
  • FIG. 11 is a plan view of a conventional power conditioner. 10 and 11 show a state where the lid of the inverter is removed. 10 and 11, illustration of circuit elements such as capacitors, coils, resistors, switch ICs, and control ICs mounted on the circuit board is omitted.
  • the conventional power conditioner 10P includes a heat dissipation member 20P, circuit boards 31P, 32P, 33P, 34P, and a frame body 40P.
  • Circuit elements constituting the PV converter are mounted on the circuit board 31P.
  • Circuit elements constituting a bidirectional DC / DC converter are mounted on the circuit board 32P.
  • the circuit board 33P is mounted with circuit elements constituting a system linkage inverter.
  • Circuit elements constituting the system controller are mounted on the circuit board 34P.
  • the circuit boards 31P, 32P, 33P, 34P are mounted on the top surface of the heat dissipation member 20P.
  • a heat radiating fin is formed on the back surface of the heat radiating member 20P.
  • a frame 40P is installed on the top surface of the heat dissipation member 20P.
  • the frame body 40P is disposed so as to surround the circuit boards 31P, 32P, 33P, 34P.
  • Recesses 42 and 43 for handles are provided on the first wall and the second wall facing each other of the frame body 40P.
  • a through hole 41 is formed in the third wall of the frame body 40P.
  • a cable connected to the connector 311 of the circuit board 31P, a cable connected to the connector 321 of the circuit board 32P, and a cable connected to the connector 331 of the circuit board 33P are inserted through the through hole 41 and connected to an external functional unit.
  • a cable connected to the connector 311 is connected to a solar cell.
  • the cable connected to the connector 321 is connected to the rechargeable battery and the fuel cell.
  • a cable connected to the connector 331 is connected to a distribution board connected to a commercial power source.
  • the operator uses the concave portions 42 and 43 as handles. That is, the operator puts his hands into the recesses 42 and 43, lifts the power conditioner 10P, and fixes it to the wall Wall.
  • the conventional power conditioner 10P since there is one through hole 41 through which the cable is inserted, the DC power system cable and the AC power system cable must be routed toward the through hole 41. Therefore, the routing of the cable in the power conditioner 10P is complicated. For this reason, the heat radiation path is obstructed by the cable (for example, the heat radiation hole formed in the frame body 40P is blocked), and the heat radiation efficiency may be lowered.
  • the DC power system cable and the AC power system cable are routed through the frame 40P for a long time. For this reason, each cable becomes a noise source for the circuit elements mounted on the circuit boards 31P, 32P, 33P, and 34P, the performance of each functional unit is lowered, and the performance as the power conditioner 10P is lowered. There is.
  • the power conditioner 10P has a very heavy weight of several tens of kg.
  • the frame 40 is often made of resin aesthetically, the concave portions 42 and 43 serving as handles are required to have a considerable mechanical strength. For this reason, many screws are used.
  • the depths of the recesses 42 and 43 become deep, and the power conditioner 10P becomes larger than necessary.
  • An object of the present invention is to provide a small-sized power conditioner having high heat dissipation efficiency and reliability and good performance as a power conditioner.
  • the power conditioner of the present invention includes a heat dissipation member, a DC power system circuit board and an AC power system circuit board mounted on the top surface of the heat dissipation member, and a DC power system circuit installed on the top surface of the heat dissipation member.
  • a frame body disposed so as to surround a region including the circuit board and the circuit board of the AC power system.
  • the heat dissipating member includes a first opening having an opening on a first side surface and a top surface closer to the AC power system circuit board than the DC power system circuit board, and a DC power system circuit than the AC power system circuit board.
  • a second opening having an opening in the second side surface close to the substrate and the top surface.
  • the cable connected to the AC power system circuit board is inserted into the first opening, and the cable connected to the DC power system circuit board is inserted into the second opening. It is possible to simplify the routing of the cable. Moreover, since the 1st, 2nd opening part is opened in the side surface of an apparatus, it can utilize also as a handle. Further, the positions of the first and second openings do not coincide with the circuit elements on the circuit board in the height direction of the device on the back side of the circuit board. Thereby, even if it puts a hand in a 1st, 2nd opening part, it can prevent contacting a circuit element.
  • the heat dissipating member is rectangular in plan view, and the first side surface and the second side surface are opposed to each other.
  • the first opening and the second opening are arranged at both ends of the apparatus, it is easy to use as a handle. Further, the distance between the cable inserted into the first opening (AC power system cable) and the cable inserted into the second opening (DC power system cable) can be separated.
  • the first opening and the second opening have a shape having an opening on the back surface of the heat dissipation member.
  • the cable inserted through the first opening and the second opening can be directly drawn out to the back surface of the apparatus.
  • a power conditioner having high heat dissipation efficiency and high reliability can be realized in a small size.
  • 1 is an external perspective view of a power conditioner according to a first embodiment of the present invention.
  • 1 is a plan view of a power conditioner according to a first embodiment of the present invention. It is the side view and the block diagram which looked at the power conditioner which concerns on the 1st Embodiment of this invention. It is the elements on larger scale of the insertion hole of the power conditioner which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • It is a functional block diagram of the power conditioner which concerns on the 1st Embodiment of this invention.
  • It is a perspective view which shows the state which installed the power conditioner which concerns on the 1st Embodiment of this invention in the wall.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view and a side view of the power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a partially enlarged view of the insertion hole of the power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a functional block diagram of the power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view of the power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view of the power conditioner according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a side view and a side view of the power conditioner according to the first
  • FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the power conditioner according to the first embodiment of the present invention is installed on a wall. 1 to 5 and 7, the illustration of the lid of the power conditioner is omitted. Moreover, the thick line in FIG. 7 shows a cable.
  • the power conditioner 10 includes a PV converter F31, a bidirectional DC / DC converter F32, a bidirectional DC / AC inverter F331, an AC line filter F332, and a system controller F34.
  • the PV converter F31 and the bidirectional DC / DC converter F32 correspond to the circuit unit of the DC power system of the present invention.
  • the bidirectional DC / AC inverter F331 and the AC line filter F332 correspond to the circuit unit of the AC power system of the present invention.
  • PV converter F31, bidirectional DC / DC converter F32, and bidirectional DC / AC inverter F331 are connected to an HVDC (high voltage direct current) bus.
  • the AC line filter F332 is connected between the bidirectional DC / AC inverter F331 and a commercial power supply system.
  • the PV converter F31 is connected to the photovoltaic panel 91.
  • the bidirectional DC / DC converter F ⁇ b> 32 is connected to the storage battery 92. Note that a bidirectional DC / DC converter may be further provided and connected to the fuel cell.
  • the system controller F34 controls operations of the PV converter F31, the bidirectional DC / DC converter F32, and the bidirectional DC / AC inverter F331 while monitoring the voltage of the HVDC bus.
  • the power conditioner 10 having such a circuit configuration has a structure shown in FIGS.
  • the power conditioner 10 includes a heat radiating member 20, circuit boards 31, 32, 33, and 34, and a frame body 40.
  • the heat radiation member 20 includes a main plate 21, heat radiation fins 22, and leg portions 22Ed.
  • the main plate 21, the heat radiating fins 22, and the leg portions 22Ed are integrally formed.
  • the heat radiating member 20 is made of a material having high thermal conductivity.
  • the material of the heat dissipation member 20 is an alloy mainly composed of aluminum Al.
  • the main plate 21 is rectangular in plan view.
  • the top surface 211 of the main plate 21 is flat.
  • a plurality of heat radiation fins 22 and leg portions 22Ed are formed on the bottom surface 212 of the main plate 21.
  • the plurality of heat radiating fins 22 and the leg portions 22Ed have a shape extending in parallel to the first side surface 213 and the second side surface 214 facing each other in the main plate 21.
  • the plurality of heat radiating fins 22 are disposed at intervals along the third side surface 215 and the fourth side surface 216 that are orthogonal to the top surface 211, the bottom surface 212, the first side surface 213, and the second side surface 214 of the main plate and face each other. Has been.
  • the two leg portions 22Ed are disposed at both ends in the arrangement direction of the plurality of heat radiation fins 22, respectively.
  • the side surfaces of the two leg portions 22Ed opposite to the radiation fins 22 are flush with the first side surface 213 and the second side surface 214, respectively.
  • the width of the leg 22Ed is wider than the width of the heat radiating fins 22.
  • the heat dissipating member 20 is provided with a first insertion hole 23 and a second insertion hole 24.
  • the first insertion hole 23 corresponds to the “first opening” of the present invention
  • the second insertion hole 24 corresponds to the “second opening” of the present invention.
  • the first insertion hole 23 is provided in the region of the leg portion 22Ed on the first side surface 213 side in plan view.
  • the first insertion hole 23 includes holes 231 and 232 that are inserted into each other.
  • the hole 231 opens in the top surface 211.
  • the hole 232 opens in the first side surface 213.
  • the first insertion hole 23 is a through hole that has one opening on the top surface 211 of the heat radiating member 20, bends substantially at a right angle in the middle, and has the other opening on the first side surface 213. Further, the first insertion hole 23 is also opened on the bottom surface 212 side (the surface of the leg portion 22Ed opposite to the main plate 21).
  • the second insertion hole 24 is provided in the region of the leg portion 22Ed on the second side surface 214 side in plan view.
  • the second insertion hole 24 includes holes 241 and 242 that are inserted into each other.
  • the hole 241 opens in the top surface 211.
  • the hole 242 opens in the second side surface 214.
  • the second insertion hole 24 is a through hole that has one opening on the top surface 211 of the heat radiating member 20, bends substantially at a right angle, and has the other opening on the second side surface 214.
  • the second insertion hole 24 is also opened on the bottom surface 212 side (the surface on the opposite side of the main plate 21 in the leg portion 22Ed).
  • the circuit boards 31, 32, 33 and 34 are mounted on the top surface 211 of the main plate 21 in the heat radiating member 20.
  • circuit elements and connectors 311 constituting the PV converter F31 are mounted on the circuit board 31 .
  • circuit elements and connectors 321 constituting the bidirectional DC / DC converter F32 are mounted on the circuit board 32.
  • circuit elements and connectors 331 constituting the bidirectional DC / AC inverter F331 and the AC line filter F332 are mounted.
  • Circuit elements constituting the system controller F34 are mounted on the circuit board 34.
  • the circuit boards 31 and 32 are disposed closer to the second side surface 214 than the first side surface 213, in other words, closer to the second insertion hole 24 than the first insertion hole 23.
  • the circuit boards 33 and 34 are disposed at a position closer to the first side surface 213 than the second side surface 214, in other words, a position closer to the first insertion hole 23 than the second insertion hole 24.
  • the frame body 40 is installed on the top surface 211 side of the heat dissipation member 20. Although not shown, the frame body 40 is provided with a plurality of heat dissipation slits.
  • the frame body 40 is disposed along the first, second, third, and fourth side surfaces 213, 214, 215, and 216 of the heat radiating member 20. That is, the frame body 40 is disposed so as to include the circuit boards 31, 32, 33, and 34 therein.
  • the opening on the opposite side of the heat dissipation member 20 in the frame body 40 is covered with a lid (not shown). At this time, an insulating protective sheet may be disposed inside the lid. In this case, it is preferable from the viewpoint of workability and safety that the protective sheet has a low translucency and has a shape in which only the connector is exposed.
  • the power conditioner 10 having such a configuration has a wall wall so that the heat dissipating member 20 is on the wall wall side, the third side surface 215 is the top surface, and the fourth side surface 216 is the bottom surface. Fixed to. In the case of such a fixed configuration, the operator can use the first insertion hole 23 and the second insertion hole 24 as handles. As a result, the power conditioner 10 can be easily lifted up to a desired position on the wall Wall and placed and fixed. At this time, the first insertion hole 23 and the second insertion hole 24 are disposed below the circuit boards 31, 32, 33, and 34 in the thickness direction of the power conditioner 10.
  • the cable connected to the connector 311 of the circuit board 31 and the cable connected to the connector 321 of the circuit board 32 are the second close to these circuit boards. It is pulled out through the insertion hole 24. Further, the cable connected to the connector 331 of the circuit board 33 and the cable connected to the connector 341 of the circuit board 34 are drawn out to the outside through the first insertion holes 23 close to these circuit boards. As a result, the cable can be drawn to the outside by simple routing without wiring the cable in a complicated manner. Therefore, it can suppress that a cable block
  • the cables from the DC power system circuit boards 31 and 32 and the cable from the AC power system circuit board 33 are pulled out to the outside, so the noise of the power conditioner 10 due to noise is reduced. A decrease in performance can be suppressed.
  • the system controller F34 is not a power system, the input / output signal is an AC signal and a rectangular wave signal, and a malfunction may be caused by a ripple component being induced in the HVDC bus.
  • the circuit board 34 may be pulled out from the first insertion hole 23 that is the same as the circuit board 33 of the AC power system.
  • the power conditioner 10 serves both as a handle and a hole for drawing out the cable, the power conditioner can be realized in a small size with a simple configuration as compared with the case where each is formed individually. .
  • the first and second insertion holes 23 and 24 are also opened on the bottom surface 212 side of the heat radiating member 20. With this configuration, the cable can be routed to the wall wall side without planarizing the power conditioner 10 and protruding outside.
  • the connector of each circuit board is preferably mounted on the circuit board at a position close to the insertion hole through which the cable connected to each connector is inserted.
  • FIG. 8 is an exploded perspective view of a power conditioner according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a plan view of a power conditioner according to the second embodiment of the present invention.
  • the power conditioner 10A according to the present embodiment differs from the power conditioner 10 according to the first embodiment in the shape of the heat dissipation member 20A.
  • the other parts of the power conditioner 10A are the same as those of the power conditioner 10, and a description thereof will be omitted.
  • the heat dissipation member 20 ⁇ / b> A has a configuration in which a third insertion hole 25 and a fourth insertion hole 26 are added to the heat dissipation member 20.
  • the other structure of the heat radiating member 20A is the same as that of the heat radiating member 20, and a description thereof will be omitted.
  • the third insertion hole 25 is provided in the region of the leg portion 22Ed on the first side surface 213 side in plan view.
  • the third insertion hole 25 includes holes 251 and 252 that are inserted into each other.
  • the hole 251 opens in the top surface 211.
  • the hole 252 opens in the fourth side surface 216.
  • the third insertion hole 25 is a through hole that has one opening on the top surface 211 of the heat radiating member 20 ⁇ / b> A, bends substantially at a right angle, and has the other opening on the fourth side surface 216.
  • the third insertion hole 25 is also opened on the bottom surface 212 side (the surface of the leg portion 22Ed on the side opposite to the main plate 21).
  • the fourth insertion hole 26 is provided in the region of the leg portion 22Ed on the second side surface 214 side in plan view.
  • the fourth insertion hole 26 includes holes 261 and 262 that are inserted into each other.
  • the hole 261 opens in the top surface 211.
  • the hole 262 opens in the fourth side surface 216.
  • the fourth insertion hole 26 is a through hole having one opening on the top surface 211 of the heat radiating member 20 ⁇ / b> A, being bent at a substantially right angle in the middle, and having the other opening on the fourth side surface 216.
  • the fourth insertion hole 26 is also opened on the bottom surface 212 side (the surface on the side opposite to the main plate 21 in the leg portion 22Ed).
  • the power conditioner 10 ⁇ / b> A includes a third insertion hole 25 and a fourth insertion hole 26 that open on a side surface different from the side surface on which the first insertion hole 23 and the second insertion hole 24 open.
  • the hole which can be used as a handle is increased, and the ease of holding the power conditioner 10A and the ease of grounding are improved.
  • the power conditioner 10A when the power conditioner 10A is taken out of the box, the power conditioner 10A is pulled out of the box using the first insertion hole 23 and the second insertion hole 24.
  • the first operator holds the first insertion hole 23 and the third insertion hole 25, and the second insertion hole 24 and the fourth insertion hole 26 are in the second operation. The person holds it.
  • the boxing and installation of the power conditioner 10A can be performed stably and easily.
  • the third insertion hole 25 and the fourth insertion hole 26 are opened on the same side surface, so that it is easy to support when installing the opening surface side as the bottom surface side, and the weight is large. Even the power conditioner 10A can be stably installed.
  • the wiring drawn out from the first insertion hole 23 in the first embodiment can be drawn out from the third insertion hole 25, The degree of freedom in wiring is improved.
  • the wiring drawn out from the second insertion hole 24 in the first embodiment can also be drawn out from the fourth insertion hole 26. The degree of freedom in routing the wiring is improved.

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Abstract

パワーコンディショナ（１０）は、放熱部材（２０）と、放熱部材（２０）の天面（２１１）に実装された直流電力系の回路基板（３１，３２）および交流電力系の回路基板（３３）と、放熱部材の天面（２１１）に設置され、直流電力系の回路基板（３１，３２）および交流電力系（３３）の回路基板を含む領域を囲むように配置された枠体（４０）と、を備える。放熱部材（２０）は、直流電力系の回路基板（３１，３２）よりも交流電力系の回路基板３３に近い第１側面（２１３）と天面（２１１）とに開口を有する第１挿通孔（２３）と、交流電力系の回路基板（３３）よりも直流電力系の回路基板（３１，３２）に近い第２側面（２１４）と天面（２１１）とに開口を有する第２挿通孔（２４）と、を備える。

Description

パワーコンディショナ
　本発明は、太陽光発電、燃料電池発電、充電池等を含む直流電力系の機能部と商用電源を含む交流電力系の機能部とを連結するパワーコンディショナに関する。
　現在、太陽光発電、燃料電池発電が一般家庭にも多く採用されてきている。太陽光発電、燃料電池発電は、直流電力系である。一方、商用電源は交流電力系である。
　したがって、太陽光発電や燃料電池発電と商用電源とを利用する家庭には、直流電力系と交流電力系とを連結するパワーコンディショナを装備する必要がある。パワーコンディショナは、例えば、非特許文献１に示すような形状からなり、家屋の壁に設置される。
　図１０は従来のパワーコンディショナを壁に設置した状態を示す斜視図である。図１１は従来のパワーコンディショナの平面図である。図１０、図１１では、パワーコンディショナの蓋を外した状態を表している。図１０、図１１では、回路基板に実装されているコンデンサ、コイル、抵抗、スイッチＩＣ、制御ＩＣ等の回路素子の図示を省略している。
　従来のパワーコンディショナ１０Ｐは、放熱部材２０Ｐ、回路基板３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐ，３４Ｐ、枠体４０Ｐを備える。回路基板３１Ｐには、ＰＶコンバータを構成する回路素子が実装されている。回路基板３２Ｐには、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータを構成する回路素子が実装されている。回路基板３３Ｐは、系統連係インバータを構成する回路素子が実装されている。回路基板３４Ｐは、システムコントローラを構成する回路素子が実装されている。
　回路基板３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐ，３４Ｐは、放熱部材２０Ｐの天面に実装されている。放熱部材２０Ｐの裏面には放熱フィンが形成されている。
　放熱部材２０Ｐの天面には、枠体４０Ｐが設置されている。枠体４０Ｐは、回路基板３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐ，３４Ｐを囲むように配置されている。枠体４０Ｐの対向する第１壁と第２壁には、取手用の凹部４２，４３が設けられている。枠体４０Ｐの第３壁には、貫通孔４１が形成されている。
　回路基板３１Ｐのコネクタ３１１に接続するケーブル、回路基板３２Ｐのコネクタ３２１に接続するケーブル、回路基板３３Ｐのコネクタ３３１に接続するケーブルは、貫通孔４１を挿通して、外部の機能部に接続される。例えば、コネクタ３１１に接続するケーブルは、太陽電池に接続される。コネクタ３２１に接続するケーブルは、充電池、燃料電池に接続される。コネクタ３３１に接続するケーブルは、商用電源に通ずる分電盤に接続される。
　従来のパワーコンディショナ１０Ｐを壁Ｗａｌｌに固定する場合、作業者は、凹部４２，４３を取手として利用する。すなわち、作業者は、凹部４２，４３に手を入れて、パワーコンディショナ１０Ｐを持ち上げて、壁Ｗａｌｌに固定する。
東芝ウェブサイト　http://www.toshiba.co.jp/sis/h-solar/pcs/in.htm，太陽光発電システムカタログ
　従来のパワーコンディショナ１０Ｐでは、ケーブルを挿通させる貫通孔４１が一つであるので、直流電力系のケーブルと交流電力系のケーブルを貫通孔４１に向けて引き回さなければならない。したがって、パワーコンディショナ１０Ｐ内のケーブルの引き回しが複雑になる。このため、ケーブルによって、放熱経路が阻害され（例えば、枠体４０Ｐに形成された放熱用の孔をふさぐ）、放熱効率が低下してしまうことがある。
　また、従来のパワーコンディショナ１０Ｐでは、直流電力系のケーブルと交流電力系のケーブルが枠体４０Ｐ内を長く引き回される。このため、各ケーブルが回路基板３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐ，３４Ｐに実装された回路素子に対するノイズ源となり、各機能部の性能が低下してしまい、パワーコンディショナ１０Ｐとしての性能が低下してしまうことがある。
　また、従来のパワーコンディショナ１０Ｐでは、取手となる凹部４２，４３が枠体４０Ｐに設けられているが、枠体４０Ｐの内側には、各種の回路素子が配置されている。したがって、パワーコンディショナ１０Ｐは重量が数十ｋｇと非常に重い。しかしながら、枠体４０は美観的に樹脂製のものが多いため、取手となる凹部４２，４３には相当な機械的強度が求められる。このため、多くのネジが使われる。また、凹部４２，４３も十分に指がかかる必要があるので、凹部４２，４３の深さが深くなり、パワーコンディショナ１０Ｐが必要以上に大きくなってしまう。
　本発明の目的は、放熱効率および信頼性が高く、パワーコンディショナとしての性能が良い小型のパワーコンディショナを提供することにある。
　この発明のパワーコンディショナは、放熱部材と、放熱部材の天面に実装された直流電力系の回路基板および交流電力系の回路基板と、放熱部材の天面に設置され、直流電力系の回路基板および交流電力系の回路基板を含む領域を囲むように配置された枠体と、を備える。放熱部材は、直流電力系の回路基板よりも交流電力系の回路基板に近い第１側面と天面とに開口を有する第１開口部と、交流電力系の回路基板よりも直流電力系の回路基板に近い第２側面と天面とに開口を有する第２開口部と、を備える。
　この構成では、交流電力系の回路基板に接続するケーブルを第１開口部に挿通し、直流電力系の回路基板に接続するケーブルを第２開口部に挿通することで、装置内（枠体内）でのケーブルの引き回しを簡素化できる。また、第１、第２開口部は装置の側面に開口しているので、取手としても利用することができる。また、第１、第２開口部の位置が回路基板の裏側で、装置の高さ方向において、回路基板上の回路素子と一致しない。これにより、第１、第２開口部に手を入れても、回路素子に接触することを防止できる。
　また、この発明のパワーコンディショナでは、放熱部材は、平面視して矩形であり、第１側面と第２側面は対向していることが好ましい。
　この構成では、第１開口部と第２開口部が装置の両端に配置されるので、取手として利用しやすい。また、第１開口部に挿通するケーブル（交流電力系のケーブル）と第２開口部に挿通するケーブル（直流電力系のケーブル）の距離を離間できる。
　また、この発明のパワーコンディショナでは、第１開口部および第２開口部は、放熱部材の裏面にも開口を有する形状であることが好ましい。
　この構成では、第１開口部および第２開口部に挿通するケーブルを装置の裏面に直接引き出すことができる。
　この発明によれば、放熱効率および信頼性が高いパワーコンディショナを小型に実現することができる。
本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの分解斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの外観斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの平面図である。 本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの側面図および側面視した構成図である。 本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの挿通孔の部分拡大図である。 本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの機能ブロック図である。 本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナを壁に設置した状態を示す斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るパワーコンディショナの分解斜視図である。 本発明の第２の実施形態に係るパワーコンディショナの平面図である。 従来のパワーコンディショナを壁に設置した状態を示す斜視図である。 従来のパワーコンディショナの平面図である。
　本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナについて、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの分解斜視図である。図２は、本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの外観斜視図である。図３は、本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの平面図である。図４は、本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの側面図および側面視した構成図である。図５は、本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの挿通孔の部分拡大図である。図６は、本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナの機能ブロック図である。図７は、本発明の第１の実施形態に係るパワーコンディショナを壁に設置した状態を示す斜視図である。なお、図１から図５、図７では、パワーコンディショナの蓋の図示を省略している。また、図７における太線はケーブルを示す。
　まず、本実施形態に係るパワーコンディショナ１０の機能ブロックの構成について、図６を参照して説明する。パワーコンディショナ１０は、ＰＶコンバータＦ３１、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータＦ３２、双方向型ＤＣ／ＡＣインバータＦ３３１、ＡＣラインフィルタＦ３３２、システムコントローラＦ３４を備える。ＰＶコンバータＦ３１、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータＦ３２が本発明の直流電力系の回路部に相当する。双方向型ＤＣ／ＡＣインバータＦ３３１、ＡＣラインフィルタＦ３３２が本発明の交流電力系の回路部に相当する。
　ＰＶコンバータＦ３１、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータＦ３２、および双方向型ＤＣ／ＡＣインバータＦ３３１は、ＨＶＤＣ（高圧直流）バスに接続されている。ＡＣラインフィルタＦ３３２は、双方向型ＤＣ／ＡＣインバータＦ３３１と商用電源の系統との間に接続されている。ＰＶコンバータＦ３１は、光発電パネル９１に接続されている。双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータＦ３２は、蓄電池９２に接続されている。なお、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータをさらに備え、燃料電池に接続してもよい。また、システムコントローラＦ３４は、ＨＶＤＣバスの電圧をモニタしながら、ＰＶコンバータＦ３１、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータＦ３２、双方向型ＤＣ／ＡＣインバータＦ３３１の動作を制御する。
　このような回路構成からなるパワーコンディショナ１０は、図１から図５に示す構造からなる。
　パワーコンディショナ１０は、放熱部材２０、回路基板３１，３２，３３，３４、および枠体４０を備える。
　放熱部材２０は、主板２１、放熱フィン２２、および脚部２２Ｅｄを備える。主板２１、放熱フィン２２、および脚部２２Ｅｄは一体形成されている。放熱部材２０は、熱伝導率の高い材料からなる。例えば、放熱部材２０の材料は、アルミニウムＡｌを主成分とする合金である。
　主板２１は、平面視して矩形である。主板２１の天面２１１は平坦である。主板２１の底面２１２には、複数の放熱フィン２２および脚部２２Ｅｄが形成されている。複数の放熱フィン２２および脚部２２Ｅｄは、主板２１における互いに対向する第１側面２１３および第２側面２１４に平行に延びる形状である。複数の放熱フィン２２は、主板における天面２１１、底面２１２、第１側面２１３、および第２側面２１４に直交し、互いに対向する第３側面２１５および第４側面２１６に沿って間隔をおいて配置されている。
　二つの脚部２２Ｅｄは、複数の放熱フィン２２の配列方向の両端に、それぞれ配置されている。二つの脚部２２Ｅｄにおける放熱フィン２２と反対側の側面は、第１側面２１３および第２側面２１４とそれぞれ面一になっている。脚部２２Ｅｄの幅は、放熱フィン２２の幅よりも広い。
　放熱部材２０には、第１挿通孔２３および第２挿通孔２４が設けられている。この第１挿通孔２３が本発明の「第１開口部」に相当し、第２挿通孔２４が本発明の「第２開口部」に相当する。
　第１挿通孔２３は、平面視して第１側面２１３側の脚部２２Ｅｄの領域内に設けられている。第１挿通孔２３は、互いに挿通する孔２３１，２３２からなる。孔２３１は、天面２１１に開口している。孔２３２は、第１側面２１３に開口している。この構成により、第１挿通孔２３は、放熱部材２０の天面２１１に一方の開口を有し、途中で略直角に曲がり、第１側面２１３に他方の開口を有する貫通孔である。さらに、第１挿通孔２３は、底面２１２側（脚部２２Ｅｄにおける主板２１と反対側の面）にも開口している。
　第２挿通孔２４は、平面視して第２側面２１４側の脚部２２Ｅｄの領域内に設けられている。第２挿通孔２４は、互いに挿通する孔２４１，２４２からなる。孔２４１は、天面２１１に開口している。孔２４２は、第２側面２１４に開口している。この構成により、第２挿通孔２４は、放熱部材２０の天面２１１に一方の開口を有し、途中で略直角に曲がり、第２側面２１４に他方の開口を有する貫通孔である。さらに、第２挿通孔２４は、底面２１２側（脚部２２Ｅｄにおける主板２１と反対側の面）にも開口している。
　回路基板３１，３２，３３，３４は、放熱部材２０における主板２１の天面２１１に実装されている。回路基板３１には、ＰＶコンバータＦ３１を構成する回路素子およびコネクタ３１１が実装されている。回路基板３２には、双方向ＤＣ／ＤＣコンバータＦ３２を構成する回路素子およびコネクタ３２１が実装されている。回路基板３３には、双方向型ＤＣ／ＡＣインバータＦ３３１およびＡＣラインフィルタＦ３３２を構成する回路素子およびコネクタ３３１が実装されている。回路基板３４には、システムコントローラＦ３４を構成する回路素子が実装されている。
　回路基板３１，３２は、第１側面２１３よりも第２側面２１４に近い位置、言い換えれば、第１挿通孔２３よりも第２挿通孔２４に近い位置に配置されている。回路基板３３，３４は、第２側面２１４よりも第１側面２１３に近い位置、言い換えれば第２挿通孔２４よりも、第１挿通孔２３に近い位置に配置されている。
　枠体４０は、放熱部材２０の天面２１１側に設置されている。枠体４０には、図示していないが、放熱用のスリットが複数設けられている。枠体４０は、放熱部材２０の第１、第２、第３、第４側面２１３，２１４，２１５，２１６に沿って配置されている。すなわち、枠体４０は、回路基板３１，３２，３３，３４を内部に含むように配置されている。枠体４０における放熱部材２０と反対側の開口は、図示しない蓋によって覆われている。この際、蓋の内側に絶縁性の保護シートを配置するとよい。この際、保護シートは、透光性が低く、コネクタのみが露出する形状であると、作業性および安全性から好ましい。
　このような構成からなるパワーコンディショナ１０は、図７に示すように、放熱部材２０が壁Ｗａｌｌ側となり、第３側面２１５が天面、第４側面２１６が底面となるにように、壁Ｗａｌｌに固定される。このような固定構成とする場合、作業者は、第１挿通孔２３および第２挿通孔２４を取手として利用することができる。これにより、パワーコンディショナ１０を壁Ｗａｌｌの所望の位置まで容易に持ち上げて配置、固定することができる。この際、第１挿通孔２３および第２挿通孔２４は、パワーコンディショナ１０の厚み方向において、回路基板３１，３２，３３，３４よりも下側に配置されている。そして、作業者の手は、パワーコンディショナ１０の底面側から第１挿通孔２３および第２挿通孔２４に入れられる。したがって、第１挿通孔２３および第２挿通孔２４に作業者の手が入っても、回路基板３１，３２，３３，３４に触れない。これにより、パワーコンディショナ１０の固定作業時に生じる信頼性の低下を防止できる。
　また、図７に示すように、パワーコンディショナ１０では、回路基板３１のコネクタ３１１に接続されるケーブル、および、回路基板３２のコネクタ３２１に接続されるケーブルは、これらの回路基板に近い第２挿通孔２４を介して外部に引き出される。また、回路基板３３のコネクタ３３１に接続されるケーブル、および、回路基板３４のコネクタ３４１に接続されるケーブルは、これらの回路基板に近い第１挿通孔２３を介して外部に引き出される。これにより、ケーブルを複雑に配線することなく、簡素な引き回しで外部にケーブルを引き出すことができる。したがって、ケーブルが枠体４０の放熱用のスリットを塞ぐことを抑制でき、放熱効率の低下を抑制できる。
　また、パワーコンディショナ１０では、直流電力系の回路基板３１，３２からのケーブルと交流電力系の回路基板３３からのケーブルが別の挿通孔が外部に引き出されるので、ノイズによるパワーコンディショナ１０の性能の低下を抑制することができる。なお、システムコントローラＦ３４は、電力系ではないものの、入出力信号が交流信号、矩形波信号であり、ＨＶＤＣバスにリップル成分が誘導されることによる誤動作の可能性があるので、図７に示すように、回路基板３４は、交流電力系の回路基板３３と同じ第１挿通孔２３からケーブルを引き出すとよい。
　また、パワーコンディショナ１０では、取手とケーブルの引き出し用の孔を兼用しているので、それぞれを個別に形成する場合と比較して、簡素な構成で小型にパワーコンディショナを実現することができる。
　また、パワーコンディショナ１０では、第１、第２挿通孔２３，２４が放熱部材２０の底面２１２側にも開口している。この構成により、パワーコンディショナ１０を平面して外部にはみ出すことなく、ケーブルを壁Ｗａｌｌ側に引き回すこともできる。
　なお、上述の各図に示したように、各回路基板のコネクタは、それぞれのコネクタに接続されるケーブルが挿通する挿通孔に近い位置で回路基板に実装されているとよい。これにより、ケーブルの引き回しをさらに簡素且つ短くでき、放熱効率の向上、性能低下の抑制の効果がさらに得られる。
　次に、本発明の第２の実施形態に係るパワーコンディショナについて、図を参照して説明する。図８は、本発明の第２の実施形態に係るパワーコンディショナの分解斜視図である。図９は、本発明の第２の実施形態に係るパワーコンディショナの平面図である。
　本実施形態に係るパワーコンディショナ１０Ａは、第１の実施形態に係るパワーコンディショナ１０に対して、放熱部材２０Ａの形状において異なる。パワーコンディショナ１０Ａにおける他の部分は、パワーコンディショナ１０と同じであり、説明は省略する。
　放熱部材２０Ａは、放熱部材２０に対して、第３挿通孔２５、第４挿通孔２６を追加した構成である。放熱部材２０Ａの他の構成は、放熱部材２０と同じであり、説明は省略する。
　図８、図９に示すように、第３挿通孔２５は、平面視して第１側面２１３側の脚部２２Ｅｄの領域内に設けられている。第３挿通孔２５は、互いに挿通する孔２５１，２５２からなる。孔２５１は、天面２１１に開口している。孔２５２は、第４側面２１６に開口している。この構成により、第３挿通孔２５は、放熱部材２０Ａの天面２１１に一方の開口を有し、途中で略直角に曲がり、第４側面２１６に他方の開口を有する貫通孔である。さらに、第３挿通孔２５は、底面２１２側（脚部２２Ｅｄにおける主板２１と反対側の面）にも開口している。
　図８、図９に示すように、第４挿通孔２６は、平面視して第２側面２１４側の脚部２２Ｅｄの領域内に設けられている。第４挿通孔２６は、互いに挿通する孔２６１，２６２からなる。孔２６１は、天面２１１に開口している。孔２６２は、第４側面２１６に開口している。この構成により、第４挿通孔２６は、放熱部材２０Ａの天面２１１に一方の開口を有し、途中で略直角に曲がり、第４側面２１６に他方の開口を有する貫通孔である。さらに、第４挿通孔２６は、底面２１２側（脚部２２Ｅｄにおける主板２１と反対側の面）にも開口している。
　この構成により、パワーコンディショナ１０Ａは、第１挿通孔２３と第２挿通孔２４が開口する側面と異なる側面に開口する第３挿通孔２５と第４挿通孔２６を備える。これにより、取手として利用可能な孔を増やし、パワーコンディショナ１０Ａの持ち易さ、接地し易さが改善される。
　例えば、パワーコンディショナ１０Ａを箱から取り出すときには、第１挿通孔２３と第２挿通孔２４を用いて、箱からパワーコンディショナ１０Ａを引き出す。そして、パワーコンディショナ１０Ａを壁に設置するときには、第１挿通孔２３と第３挿通孔２５を第１の作業者が把持し、第２挿通孔２４と第４挿通孔２６を第２の作業者が把持する。これにより、パワーコンディショナ１０Ａの箱出し、設置を安定して容易に行うことが可能になる。特に、パワーコンディショナ１０Ａのように、第３挿通孔２５と第４挿通孔２６が同じ側面に開口していることによって、この開口面側を底面側として設置する際に支えやすく、重量が大きなパワーコンディショナ１０Ａであっても安定して設置することができる。
　また、第３挿通孔２５が第１挿通孔２３に近接していることにより、第１の実施形態で第１挿通孔２３から引き出した配線を、第３挿通孔２５からも引き出すことができ、配線の引き回しの自由度が向上する。同様に、第４挿通孔２６が第２挿通孔２４に近接していることにより、第１の実施形態で第２挿通孔２４から引き出した配線を、第４挿通孔２６からも引き出すことができ、配線の引き回しの自由度が向上する。
１０，１０Ａ，１０Ｐ：パワーコンディショナ
２０，２０Ａ：放熱部材
２１：主板
２２：放熱フィン
２２Ｅｄ：脚部
２３：第１挿通孔
２４：第２挿通孔
２５：第３挿通孔
２６：第４挿通孔
３１，３２，３３，３４，３１Ｐ，３２Ｐ，３３Ｐ，３４Ｐ：回路基板
４０，４０Ｐ：枠体
４１：貫通孔
４２，４３：凹部
９１：光発電パネル
９２：蓄電池
２１１：天面
２１２：底面
２１３：第１側面
２１４：第２側面
２１５：第３側面
２１６：第４側面
３１１，３２１，３３１：コネクタ
Ｆ３１：ＰＶコンバータ
Ｆ３２：双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ
Ｆ３３１：双方向型ＤＣ／ＡＣインバータ
Ｆ３３２：ＡＣラインフィルタ
Ｆ３４：システムコントローラ

Claims (3)

  1. 　放熱部材と、
    　前記放熱部材の天面に実装された直流電力系の回路基板および交流電力系の回路基板と、
    　前記放熱部材の天面に設置され、前記直流電力系の回路基板および前記交流電力系の回路基板を含む領域を囲むように配置された枠体と、を備え、
    　前記放熱部材は、
    　前記直流電力系の回路基板よりも前記交流電力系の回路基板に近い第１側面と前記天面とに開口を有する第１開口部と、
    　前記交流電力系の回路基板よりも前記直流電力系の回路基板に近い第２側面と前記天面とに開口を有する第２開口部と、を備える、
    　パワーコンディショナ。
  2. 　前記放熱部材は、平面視して矩形であり、
    　前記第１側面と前記第２側面は、対向している、
    　請求項１に記載のパワーコンディショナ。
  3. 　前記第１開口部および前記第２開口部は、前記放熱部材の裏面にも開口を有する形状である、
    　請求項１または請求項２に記載のパワーコンディショナ。
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