WO2021064988A1 - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

電力変換装置（１）は、第１貫通部（２３）が形成されている第１平面部（２１）と第１側面部（２２）とを有する第１筐体（２）と、箱部（６１）及び外周部（６２）を有する第２筐体（６）と、第１筐体（２）の内側に位置している電力変換器（８）と、電力変換器（８）によって得られる電力におけるノイズを抑制する機能を有していて第２筐体（６）の箱部（６１）の内側に位置しているリアクトル（９）とを有する。第２筐体（６）が有する外周部（６２）は、箱部（６１）の第２側面部（６４）の外部に設けられている。第２筐体（６）は、第２平面部（６３）が第１筐体（２）の外側に位置すると共に外周部（６２）が第１筐体（２）の内側に位置する状態で、第１筐体（２）の第１貫通部（２３）に位置している。

Description

電力変換装置

　本発明は、例えば蓄電池を充電するために用いられる電力変換装置に関する。

　従来、太陽光電池によって得られた直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナにおいて、リアクトルを収納するためのケースを製品の筐体の外側からネジで止め、ケースが配置された場所に形成されている当該筐体の貫通部に当該筐体の内側からリアクトルを挿入する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１５－７０２５４号公報

　従来の技術では、ケースを製品の筐体の外側から当該筐体に固定し、その後にリアクトルを当該筐体の内側から当該筐体の貫通部に挿入するため、パワーコンディショナを製造する際、当該筐体の内側と外側とを入れ替える必要がある。筐体の内側と外側とを入れ替えることは、手間も時間もかかるので生産性を低下させる。生産性を低下させることなく電力変換装置を製造することができる技術が要求されている。

　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、生産性を低下させることなく製造することができる電力変換装置を得ることを目的とする。

　上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１貫通部が形成されている第１平面部と第１側面部とを有する第１筐体と、箱部及び外周部を有する第２筐体と、交流電力を直流電力に変換する機能と直流電力を交流電力に変換する機能とのうちの少なくとも一方の機能を有していて第１筐体の内側に位置している電力変換器と、電力変換器によって得られる電力におけるノイズを抑制する機能を有していて第２筐体の箱部の内側に位置しているリアクトルとを有する。第１筐体には第１開口部が形成されていて、第１平面部と第１開口部とは対向している。第２筐体が有する箱部は第２平面部と第２側面部とを含み、箱部には第２開口部が形成されており、第２平面部と第２開口部とは対向していて、第２筐体が有する外周部は第２側面部の外部に設けられている。第２筐体は、第２平面部が第１筐体の外側に位置すると共に外周部が第１筐体の内側に位置する状態で、第１筐体の第１貫通部に位置している。

　本発明は、生産性を低下させることなく電力変換装置を製造することができるという効果を奏する。

実施の形態にかかる電力変換装置の構成を模式的に示す第１図 実施の形態にかかる電力変換装置の構成を模式的に示す第２図 実施の形態にかかる電力変換装置の構成を模式的に示す第３図 実施の形態にかかる電力変換装置によって得られる効果を説明するための第１図 実施の形態にかかる電力変換装置によって得られる効果を説明するための第２図 実施の形態にかかる電力変換装置によって得られる効果を説明するための第３図

　以下に、本発明の実施の形態にかかる電力変換装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
　まず、実施の形態にかかる電力変換装置１の構成を説明する。図１は、実施の形態にかかる電力変換装置１の構成を模式的に示す第１図である。具体的には、図１は、正面の側から見た場合の電力変換装置１の複数の構成要素が分解された様子を模式的に示す斜視図である。図１は、電力変換装置１が有する一部の構成要素及び部位を示していない。電力変換装置１は、例えば蓄電池を充電するために用いられる。

　図１に示す通り、電力変換装置１は、第１平面部２１と第１側面部２２とを有する第１筐体２を有する。第１筐体２は、例えば鉄で形成されている。第１平面部２１には、第１貫通部２３が形成されている。第１筐体２には第１開口部２４が形成されていて、第１平面部２１と第１開口部２４とは対向している。第１側面部２２の大部分は、第１平面部２１より正面の側に位置している。つまり、第１側面部２２の大部分は、第１平面部２１より第１開口部２４の側に位置している。

　電力変換装置１は、第１筐体２の第１平面部２１より背面の側に位置しているヒートシンク３と、第１平面部２１とヒートシンク３との間を埋めるシールド部材４とを更に有する。背面の側は、第１筐体２の外側である。電力変換装置１は、第１筐体２の外側とヒートシンク３とを覆う外側カバー５を更に有する。外側カバー５は、第１筐体２と共に、更に言うと第１筐体２の第１平面部２１と共に、冷却用ダクトを構成している。

　電力変換装置１は、第１筐体２の第１貫通部２３に位置している第２筐体６を更に有する。第２筐体６は、例えばアルミニウムで形成されている。第２筐体６は、箱部６１と外周部６２とを有する。箱部６１は第２平面部６３と第２側面部６４とを有し、箱部６１には第２開口部６５が形成されている。第２平面部６３と第２開口部６５とは、対向している。外周部６２は、第２側面部６４の外部に設けられている。詳細については図２を用いて後述するが、第２筐体６は、第２平面部６３が第１筐体２の外側に位置すると共に外周部６２が第１筐体２の内側に位置する状態で、第１筐体２の第１貫通部２３に位置している。

　電力変換装置１は、第１筐体２の第１平面部２１と第２筐体６の外周部６２との間を埋めるパッキン７と、第１筐体２の内側に位置している電力変換器８とを更に有する。電力変換器８は、交流電力を直流電力に変換する機能と直流電力を交流電力に変換する機能とのうちの少なくとも一方の機能を有している。例えば、電力変換器８は、電力変換装置１の外部から供給される交流電力を直流電力に変換する機能を有している。電力変換装置１は、電力変換器８によって得られる電力におけるノイズを抑制する機能を有しているリアクトル９を更に有する。例えば、リアクトル９は、電力変換器８によって得られる直流電力における高調波電流を抑制する。リアクトル９は、第２筐体６の箱部６１の内側に位置している。

　電力変換装置１は、リアクトル９が取り付けられている第１取付板１０を更に有する。第１取付板１０は、リアクトル９より第２筐体６の第２平面部６３から離れている。電力変換装置１は、第１取付板１０を第２筐体６の外周部６２に固定する複数の第１ネジ１１を更に有する。電力変換装置１は、電力変換装置１の正面の側を覆うカバーを有する。当該カバーは、図面には示されていない。

　図２は、実施の形態にかかる電力変換装置１の構成を模式的に示す第２図である。具体的には、図２は、第２筐体６及び電力変換器８を含むひとつの平面における電力変換装置１の構成を示す断面図である。図２では、一部の構成要素はハッチングされていない。図２は、電力変換装置１が有する一部の構成要素を示していない。

　図２に示す通り、第２筐体６は、第２平面部６３が第１筐体２の外側に位置すると共に外周部６２が第１筐体２の内側に位置する状態で、第１筐体２の第１貫通部２３に位置している。

　第１筐体２の第１貫通部２３を囲む縁部２５は、第１筐体２の内側から第１筐体２の外側への向きに見た場合に第１筐体２の内側から第１筐体２の外側に向かって凹んでいる。パッキン７は、第１筐体２の内側の部位であって縁部２５の第１筐体２の外側に向かって凹んでいる部位に位置している。外側カバー５の第１の端部の側には吸気窓５１が設けられており、外側カバー５の第２の端部の側には排気窓５２が設けられている。

　第１筐体２の第１平面部２１には、第２貫通部２６が形成されている。電力変換器８の一部が第２貫通部２６に位置する状態で、電力変換器８は第１筐体２の内側に位置している。ヒートシンク３は、外側カバー５と第１筐体２との間に位置していて電力変換器８が発生した熱を放散させる。更に言うと、ヒートシンク３は、電力変換器８に接していて電力変換器８が発生した熱を放散させる。

　電力変換装置１は、外側カバー５と第１筐体２との間でヒートシンク３より排気窓５２の側に位置しているファン１２を更に有する。

　電力変換装置１は、第１筐体２の第１平面部２１の外側であって第１平面部２１に接している複数の袋ナット１３を有する。複数の袋ナット１３の各々は複数の第１ネジ１１のいずれかひとつに対応しており、複数の第１ネジ１１の各々は複数の袋ナット１３のいずれかひとつに対応している。複数の第１ネジ１１の各々は、第１取付板１０と第２筐体６の外周部６２とを介して複数の袋ナット１３のうちの対応する袋ナットに挿入されて当該袋ナットに収められる。これにより、複数の第１ネジ１１は、複数の袋ナット１３と共に、リアクトル９が取り付けられている第１取付板１０と外周部６２とを密接させて第１筐体２の第１平面部２１に固定している。

　電力変換装置１は、電力変換器８が取り付けられている第２取付板１４と、第２取付板１４を第１筐体２の第１平面部２１に固定するための複数の第２ネジ１５とを更に有する。電力変換装置１は、第１筐体２の内側に位置していて複数の素子が配列されている基板１６を更に有する。

　図３は、実施の形態にかかる電力変換装置１の構成を模式的に示す第３図である。具体的には、図３は、図２の第２筐体６と第２筐体６に比較的近い場所に位置する構成要素とを示す断面図である。電力変換装置１は、第２筐体６の箱部６１の内側に位置していると共に箱部６１に接していて、箱部６１の内側の熱を箱部６１に伝導させる熱伝導シート１７を更に有する。熱伝導シート１７は、リアクトル９にも接している。

　次に、実施の形態にかかる電力変換装置１の製造方法の要部を、図１を用いて説明する。まず、第１筐体２の第１開口部２４を第１平面部２１より正面の側に位置させた状態で第１筐体２を作業台に置く。作業台は、図面には示されていない。次に、第１平面部２１の外側にシールド部材４を介してヒートシンク３を配置し、その後、第１筐体２の外側に外側カバー５を配置して、第１筐体２の外側とヒートシンク３とを外側カバー５で覆う。

　次に、第１筐体２の内側において、第１筐体２の第１貫通部２３を囲む縁部２５における第１筐体２の外側に向かって凹んでいる部位にパッキン７を配置する。その後、第１筐体２の内側から第１筐体２の外側の向きに、第２筐体６の箱部６１を第１筐体２の第１貫通部２３に挿入して第２筐体６を第１筐体２の第１貫通部２３に配置する。これにより、第２筐体６は、第２平面部６３が第１筐体２の外側に位置すると共に外周部６２が第１筐体２の内側に位置する状態で、第１筐体２の第１貫通部２３に配置される。

　次に、リアクトル９を第１取付板１０に取り付け、リアクトル９を第１筐体２の内側から箱部６１に挿入し、リアクトル９が取り付けられた第１取付板１０と第２筐体６の外周部６２とを複数の第１ネジ１１を用いて第１筐体２の第１平面部２１に固定する。次に、電力変換器８を第１筐体２の内側に配置し、その後、電力変換装置１の正面の側をカバーで覆う。これにより、電力変換装置１が製造される。なお、電力変換器８は、パッキン７及び第２筐体６を配置する前に配置されてもよい。

　次に、実施の形態にかかる電力変換装置１によって得られる効果を、図４、図５及び図６を用いて説明する。図４は、実施の形態にかかる電力変換装置１によって得られる効果を説明するための第１図である。図５は、実施の形態にかかる電力変換装置１によって得られる効果を説明するための第２図である。図６は、実施の形態にかかる電力変換装置１によって得られる効果を説明するための第３図である。具体的には、図４、図５及び図６は、電力変換装置１の製造方法の一部を示している。図４に示すように第１筐体２を配置した後、図５に示すように、第１筐体２の内側から第１筐体２の外側の向きに第２筐体６の箱部６１を第１筐体２の第１貫通部２３に挿入し、それにより第２筐体６を第１筐体２の第１貫通部２３に配置する。

　図５の工程が終了すると、第２筐体６は、第２平面部６３が第１筐体２の外側に位置すると共に外周部６２が第１筐体２の内側に位置する状態で、第１筐体２の第１貫通部２３に位置する。次に、図６に示すように、第１筐体２の内側から第１筐体２の外側の向きに第１取付板１０に取り付けられたリアクトル９を第２筐体６の箱部６１に挿入する。

　上述の通り、実施の形態にかかる電力変換装置１の製造方法では、第２筐体６を挿入する向きとリアクトル９を挿入する向きとはいずれも、第１筐体２の内側から第１筐体２の外側の向きであって同じである。つまり、実施の形態にかかる電力変換装置１の製造方法は、第１筐体２の内側と外側とを入れ替えることなく電力変換装置１を製造することを可能にする。そのため、当該製造方法は電力変換装置１の生産性を従来より向上させることができる。

　更に言うと、実施の形態にかかる電力変換装置１では、第２筐体６は、第２平面部６３が第１筐体２の外側に位置すると共に外周部６２が第１筐体２の内側に位置する状態で、第１筐体２の第１貫通部２３に位置している。つまり、第１筐体２の内側と外側とを入れ替えることなく電力変換装置１を製造することができる。したがって、実施の形態にかかる電力変換装置１は、生産性を低下させることなく電力変換装置１を製造することを可能にする。

　電力変換装置１の製造時において、複数の第１ネジ１１の各々は、第２筐体６及びリアクトル９が挿入される向きに、対応する袋ナット１３に挿入されて当該袋ナットに収められる。これにより、リアクトル９が取り付けられた第１取付板１０と第２筐体６の外周部６２とが密着する。電力変換装置１は、屋外、又は、雨が降った場合に屋外からの水が進入する可能性がある場所に配置される場合があるが、第１取付板１０と外周部６２とが密着するため、電力変換装置１は、第２筐体６の箱体６１の内部に水が進入することを抑制することができる。当該水は例えば雨である。

　電力変換装置１は、第１筐体２の第１平面部２１と第２筐体６の外周部６２との間を埋めるパッキン７を有する。そのため、電力変換装置１は、第１筐体２と外側カバー５とによって構成される冷却用ダクトの内部に水が進入することを抑制することができる。当該水は、例えば雨である。

　電力変換装置１は、第２筐体６の箱部６１の内側に位置している熱伝導シート１７を有する。そのため、電力変換装置１は、リアクトル９が発生した熱を第２筐体６に伝導させ、当該熱を、第２筐体６を介して第１筐体２の外側に効率よく放出することができる。

　電力変換装置１は、外側カバー５と第１筐体２との間でヒートシンク３より排気窓５２の側に位置しているファン１２を有する。ファン１２が回転することにより、風が、吸気窓５１から第１筐体２と外側カバー５とによって構成されている冷却用ダクトの内部に進入し、排気窓５２から電力変換装置１の外部に出る。これにより、電力変換器８が発生した熱はヒートシンク３と冷却用ダクトとを介して電力変換装置１の外部に排出される。すなわち、電力変換装置１は、ファン１２を回転させることにより、電力変換器８が発生した熱を電力変換装置１の外部に効率よく排出することができる。

　以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略又は変更することも可能である。

　１　電力変換装置、２　第１筐体、３　ヒートシンク、４　シールド部材、５　外側カバー、６　第２筐体、７　パッキン、８　電力変換器、９　リアクトル、１０　第１取付板、１１　第１ネジ、１２　ファン、１３　袋ナット、１４　第２取付板、１５　第２ネジ、１６　基板、１７　熱伝導シート、２１　第１平面部、２２　第１側面部、２３　第１貫通部、２４　第１開口部、２５　縁部、２６　第２貫通部、５１　吸気窓、５２　排気窓、６１　箱部、６２　外周部、６３　第２平面部、６４　第２側面部、６５　第２開口部。

Claims (5)

1. 　第１貫通部が形成されている第１平面部と第１側面部とを有する第１筐体と、
   　箱部及び外周部を有する第２筐体と、
   　交流電力を直流電力に変換する機能と直流電力を交流電力に変換する機能とのうちの少なくとも一方の機能を有していて前記第１筐体の内側に位置している電力変換器と、
   　前記電力変換器によって得られる電力におけるノイズを抑制する機能を有していて前記第２筐体の前記箱部の内側に位置しているリアクトルとを備え、
   　前記第１筐体には第１開口部が形成されていて、前記第１平面部と前記第１開口部とは対向しており、
   　前記第２筐体が有する前記箱部は第２平面部と第２側面部とを含み、前記箱部には第２開口部が形成されており、前記第２平面部と前記第２開口部とは対向していて、前記第２筐体が有する前記外周部は前記第２側面部の外部に設けられており、
   　前記第２筐体は、前記第２平面部が前記第１筐体の外側に位置すると共に前記外周部が前記第１筐体の内側に位置する状態で、前記第１筐体の前記第１貫通部に位置している
   　ことを特徴とする電力変換装置。
2. 　前記リアクトルが取り付けられていて前記リアクトルより前記第２筐体の前記第２平面部から離れている第１取付板と、
   　前記第１取付板を前記第２筐体の前記外周部に固定する複数の第１ネジと
   　を更に備え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筐体の前記第１貫通部を囲む縁部に位置するパッキンを更に備え、
   　前記縁部は、前記第１筐体の内側から前記第１筐体の外側に向かって凹んでおり、
   　前記パッキンは、前記第１筐体の内側であって前記縁部の前記第１筐体の外側に向かって凹んでいる部位に位置している
   　ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力変換装置。
4. 　前記第２筐体の前記箱部の内側に位置していると共に前記箱部に接していて、前記箱部の内側の熱を前記箱部に伝導させる熱伝導シート
   　を更に備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 　前記第１筐体の外側を覆うと共に第１端部の側に吸気窓が設けられていて第２端部の側に排気窓が設けられており前記第１筐体と共に冷却用ダクトを構成する外側カバーと、
   　前記外側カバーと前記第１筐体との間に位置していて前記電力変換器が発生した熱を放散させるヒートシンクと、
   　前記外側カバーと前記第１筐体との間で前記ヒートシンクより前記排気窓の側に位置しているファンと
   　を更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力変換装置。

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