WO2021070244A1 - 電力変換装置 - Google Patents

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WO2021070244A1
WO2021070244A1 PCT/JP2019/039641 JP2019039641W WO2021070244A1 WO 2021070244 A1 WO2021070244 A1 WO 2021070244A1 JP 2019039641 W JP2019039641 W JP 2019039641W WO 2021070244 A1 WO2021070244 A1 WO 2021070244A1
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power conversion
conversion device
housing
cable
air
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PCT/JP2019/039641
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English (en)
French (fr)
Inventor
松尾 洋一
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion 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

Definitions

  • the present invention relates to a power conversion device having a heat dissipation structure that dissipates heat generated in electronic components.
  • Power that is connected to an external device such as an electric vehicle equipped with a storage battery and performs power conversion when charging the storage battery from a commercial power source and power conversion when supplying power from the storage battery to a load such as in a house.
  • a converter is known.
  • the power conversion device may be provided with a heat dissipation structure that dissipates heat from electronic components by flowing air.
  • Patent Document 1 has a base plate joined to an electronic component, a heat radiation fin integrated with the base plate, and a fan for discharging air from the inside of the housing, and is transmitted from the electronic component to the base plate and the heat radiation fin.
  • a quick charger that releases the heat to the outside of the housing by an air flow is disclosed.
  • exhaust ports are provided in the upper part of the right side panel and the upper part of the back panel in the housing composed of the front, back, right side, left side and ceiling surfaces. Is provided.
  • the power conversion device may be installed around a structure such as a wall.
  • An input means for receiving an operation from an operator who operates the power conversion device or an operator who maintains the power conversion device is often provided on the front surface of the housing. Therefore, it is assumed that the power conversion device is installed with the back surface of the housing facing the structure so that the operator or the operator can face the front surface of the housing. Further, in order to make effective use of space, it is desirable that the power conversion device be installed as close to the structure as possible. If the power converter connected to the electric vehicle is installed in a parking lot, the power converter should be installed as close to the structure as possible so that as much space as possible can be used for parking. Is desired.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a power conversion device capable of installing the back surface of a housing close to a structure.
  • the power conversion device has an electronic component for power conversion and a heat dissipation structure that dissipates heat generated in the electronic component by flowing air.
  • the power conversion device has a first portion in which electronic components are housed and a second portion in which air flows inside, adjacent to the first portion in the first direction perpendicular to the vertical direction.
  • a housing having and is provided. Air discharged from the inside of the second portion passes through the first side surface of the second portion located at one end in the second direction perpendicular to the vertical direction and perpendicular to the first direction.
  • An exhaust port is provided.
  • An intake port through which air sucked into the inside of the second portion passes is provided on the second side surface of the second portion located at the other end in the second direction.
  • the power conversion device according to the present invention has the effect that the back surface of the housing can be placed close to the structure.
  • Cross-sectional view of the housing in the XI-XI line shown in FIG. A first plan view showing the appearance of the power conversion device according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 1 is a first perspective view showing the appearance of the power conversion device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a second perspective view showing the appearance of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a plan view showing the appearance of the power conversion device according to the first embodiment.
  • the power conversion device 1 is connected to an electric vehicle which is an external device equipped with a storage battery.
  • the power conversion device 1 performs power conversion from alternating current to direct current when charging a commercial power source to a storage battery, and power conversion from direct current to alternating current when supplying power from the storage battery to a load in a house.
  • An electric vehicle is a vehicle such as an electric vehicle or a plug-in hybrid vehicle.
  • the load is a home appliance or the like. The load is not limited to the load inside the house, and may be a load other than the house.
  • the power conversion device 1 is installed in a parking lot where an electric vehicle is parked.
  • the external device to which the power conversion device 1 is connected may be an electric device other than the electric vehicle.
  • the power conversion device 1 may be installed in a place other than the parking lot where the electric vehicle is parked.
  • the power conversion device 1 has a housing 2 that constitutes the outer shell of the power conversion device 1.
  • the housing 2 has a first portion 3 and a second portion 4.
  • the first portion 3 has a rectangular parallelepiped shape.
  • the first portion 3 contains electronic components for power conversion.
  • the second portion 4 has a rectangular parallelepiped shape smaller than that of the first portion 3.
  • a heat radiating structure is housed in the second portion 4. Air flows inside the second part 4.
  • the first part 3 and the second part 4 are integrated with each other. The electronic components and heat dissipation structure will be described later.
  • the surface opposite to the side on which the second portion 4 is provided is composed of the removable cover 5.
  • the screw 5a is passed through the cover 5 and tightened to the fixing portion provided inside the first portion 3.
  • the cover 5 is removed by loosening the screw 5a.
  • the cover 5 is removed during maintenance of the power conversion device 1.
  • the illustration of the fixed part is omitted.
  • the direction in which the outer surface of the housing 2 of the cover 5 faces in the state where the power conversion device 1 is installed may be referred to as the front.
  • the direction opposite to the front may be referred to as the rear.
  • the front-rear direction in the state where the power conversion device 1 is installed may be referred to as a first direction D1.
  • the front-facing surface of the cover 5 is the front surface 1a of the housing 2.
  • the surface of the second portion 4 facing rearward is the back surface 1b of the housing 2.
  • the operator who operates the power conversion device 1 and the operator who maintains the power conversion device 1 face the front surface 1a of the power conversion device 1.
  • FIG. 1 shows a state in which the power conversion device 1 is viewed obliquely from the rear.
  • FIG. 2 shows a state in which the power conversion device 1 is viewed obliquely from the front.
  • FIG. 3 shows a state in which the power conversion device 1 installed on the installation surface 20 is viewed from the rear.
  • the left and right directions when the installed power conversion device 1 is viewed from the front may be referred to as a second direction D2.
  • the second direction D2 is a direction perpendicular to the first direction D1.
  • the first direction D1 and the second direction D2 are both directions parallel to the horizontal direction.
  • the right side surface 3a is the right side surface of the first portion 3.
  • the left side surface 3b is the left side surface of the first portion 3.
  • the right side surface 4a is the right side surface of the second portion 4.
  • the left side surface 4b is the left side surface of the second portion 4.
  • the first portion 3 and the second portion 4 are adjacent to each other in the first direction D1.
  • the vertical direction when the installed power conversion device 1 is viewed from the front may be referred to as a third direction D3.
  • the first direction D1, the second direction D2, and the third direction D3 are perpendicular to each other.
  • the length of the second portion 4 in the second direction D2 is shorter than the length of the first portion 3 in the second direction D2.
  • the length of the second portion 4 in the third direction D3 is shorter than the length of the first portion 3 in the third direction D3.
  • the second portion 4 is hidden by the first portion 3.
  • Two leg portions 6 are provided on the lower surface of the housing 2, that is, the lower surface of the first portion 3 and the lower surface of the second portion 4.
  • the legs 6 support the housing 2 on the installation surface.
  • the number of legs 6 provided in the power conversion device 1 is not limited to two, and may be changed as appropriate.
  • the position where the leg portion 6 is provided in the power conversion device 1 is not limited to the position shown in the drawing, and may be appropriately changed.
  • the power conversion device 1 includes a charge / discharge cable 7 that connects the power conversion device 1 and the external device when charging the external device and discharging from the external device, and a connector 8 provided at the tip of the charge / discharge cable 7. And have.
  • the connector 8 is inserted into the insertion port of the external device.
  • a holder 9 on which the charge / discharge cable 7 is hung is provided on the right side surface 3a.
  • the power conversion device 1 has a power cable that is electrically connected to a commercial power source. The power cable is pulled out from the inside of the housing 2 to the outside of the housing 2. In the first embodiment, the illustration of the power cable is omitted.
  • the length of the power conversion device 1 in the first direction D1 is shorter than the length of the power conversion device 1 in the second direction D2. Since the power conversion device 1 is thin in the first direction D1 in this way, when the power conversion device 1 is installed with the back surface 1b close to a structure such as a wall, the power conversion device 1 is parked or It is possible to reduce situations that hinder the passage of people.
  • FIG. 4 is a first plan view showing a housing and legs of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a second plan view showing a housing and legs of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 4 shows a state in which the housing 2 and the legs 6 are viewed from the right.
  • FIG. 5 shows a state in which the housing 2 and the legs 6 are viewed from the left.
  • the charge / discharge cable 7, the connector 8, and the holder 9 are omitted.
  • an exhaust port 11 through which air discharged from the inside of the second portion 4 passes is provided on the right side surface 4a of the second portion 4.
  • the right side surface 4a is the first side surface of the second portion 4 located at one end in the second direction D2.
  • the exhaust port 11 is provided with a net for preventing foreign matter from entering the inside of the second portion 4.
  • the exhaust port 11 is provided on the entire right side surface 4a.
  • the exhaust port 11 may be provided on a part of the right side surface 4a.
  • an intake port 12 through which air sucked into the inside of the second portion 4 passes is provided on the left side surface 4b of the second portion 4.
  • the left side surface 4b is a second side surface of the second portion 4 located at the other end in the second direction D2.
  • the intake port 12 is provided with a net for preventing foreign matter from entering the inside of the second portion 4.
  • the intake port 12 is provided on the entire left side surface 4b.
  • the intake port 12 may be provided on a part of the left side surface 4b.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the housing in the VI-VI line shown in FIG.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the housing taken along the line VII-VII shown in FIG.
  • the cross section shown in FIG. 6 is a cross section parallel to the first direction D1 and the second direction D2.
  • the cross section shown in FIG. 7 is a cross section parallel to the first direction D1 and the third direction D3.
  • an electronic component 13 for power exchange is provided inside the first part 3.
  • the electronic component 13 is a component that constitutes an inverter circuit that converts DC power into AC power, or a component that constitutes a converter circuit that converts AC power into DC power.
  • the electronic component 13 includes a switching element, an inductor, a rectifying element, and the like. Some electronic components 13 are mounted on a substrate.
  • the electronic component 13 is a component that generates more heat than other components mounted on the substrate. Of the components provided inside the first portion 3, components other than the electronic component 13 and the substrate are not shown.
  • a base 14 which is a flat plate having thermal conductivity is provided inside the first portion 3.
  • the electronic component 13 is directly joined to the front-facing surface of the base 14.
  • a material having thermal conductivity may be provided between the electronic component 13 and the base 14.
  • a plurality of fins 15 are provided on the surface of the base 14 facing rearward. Each of the plurality of fins 15 is a flat plate having thermal conductivity.
  • the surface of the first portion 3 facing rearward is provided with an opening through which a plurality of fins 15 are passed.
  • the base 14 closes the opening from the front.
  • the second portion 4 covers the plurality of fins 15 behind the first portion 3.
  • the base 14 and the fins 15 may have an integral shape.
  • a plurality of fins 15 and a fan 16 for flowing air are provided inside the second part 4.
  • the fan 16 is arranged inside the second portion 4 adjacent to the exhaust port 11.
  • the fan 16 is fixed to the second portion 4.
  • two fans 16 arranged in the third direction D3 are arranged inside the second portion 4.
  • the number of fans 16 provided inside the second portion 4 may be one or more than two.
  • the air outside the housing 2 is sucked into the inside of the second portion 4 through the intake port 12.
  • the air sucked into the inside of the second portion 4 flows in the second direction D2 through the space composed of the plurality of fins 15 and the inner wall of the second portion 4.
  • the air that has flowed inside the second portion 4 is discharged to the outside of the housing 2 through the exhaust port 11.
  • the heat generated in the electronic component 13 is transferred to each fin 15 via the base 14.
  • the heat transferred to the fin 15 is transferred from the surface of the fin 15 to the air inside the second portion 4. Inside the second portion 4, air flows by rotating the fan 16.
  • the heat is discharged to the outside of the housing 2 by taking in the air into the second portion 4 and discharging the air to the outside of the second portion 4.
  • the base 14, the plurality of fins 15, and the fan 16 dissipate the heat generated in the electronic component 13 by flowing air.
  • the base 14, the plurality of fins 15, and the fan 16 function as a heat dissipation structure.
  • the length from the right side surface 4a to the center C is shorter than the length from the right side surface 3a to the center C.
  • the center C is the center of the housing 2 in the second direction D2.
  • the right side surface 3a is an end located on the downstream side of the air flow among the right side surface 3a and the left side surface 3b, which are the two ends of the first portion 3 in the second direction D2.
  • a step is formed in the housing 2 because the right side surface 4a is recessed toward the center C side with respect to the right side surface 3a.
  • the length from the left side surface 4b to the center C is shorter than the length from the left side surface 3b to the center C.
  • the left side surface 3b is an end of the right side surface 3a and the left side surface 3b located on the upstream side of the air flow.
  • a step is formed in the housing 2 because the left side surface 4b is recessed toward the center C side with respect to the left side surface 3b.
  • FIG. 8 is a diagram showing a first installation example of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 8 shows a state in which the power conversion device 1 installed with the back surface 1b close to the wall 17 of the building is viewed from above.
  • the power conversion device 1 shown in FIG. 8 is installed with almost no gap between the wall 17 and the back surface 1b.
  • the air sucked into the inside of the second portion 4 from the intake port 12 provided on the left side surface 4b flows in the second direction D2, and flows from the exhaust port 11 provided on the right side surface 4a to the second. It is discharged to the outside of the part 4.
  • the power conversion device 1 can be installed with almost no gap between the wall 17 and the back surface 1b.
  • FIG. 9 is a diagram showing a second installation example of the power conversion device according to the first embodiment.
  • FIG. 9 shows a state in which the power conversion device 1 installed with the left side surface 3b close to the wall 18 of the building is viewed from the rear.
  • the power conversion device 1 shown in FIG. 9 is installed with almost no gap between the wall 18 and the left side surface 3b.
  • the power conversion device 1 shown in FIG. 9 is installed with the back surface 1b close to the wall 17 as in the case shown in FIG. That is, the power conversion device 1 shown in FIG. 9 is installed close to the wall 17 and the wall 18.
  • the power conversion device 1 allows the air discharged from the exhaust port 11 to escape between the charge / discharge cable 7 and the exhaust port 11. Space can be secured. As a result, the power conversion device 1 can suppress deterioration of the charge / discharge cable 7 due to the hot air discharged from the exhaust port 11 staying around the charge / discharge cable 7. Further, the power conversion device 1 can suppress a decrease in heat dissipation efficiency due to the charge / discharge cable 7 obstructing the flow of air.
  • the power conversion device 1 can suppress deterioration of the electric wire as in the case of the charge / discharge cable 7. Further, the power conversion device 1 can suppress a decrease in heat dissipation efficiency due to the electric wire obstructing the flow of air.
  • the power conversion device 1 Since the left side surface 4b is recessed toward the center C side with respect to the left side surface 3b, the power conversion device 1 secures a space between the wall 18 and the intake port 12 for the air sucked into the intake port 12 to pass through. be able to. As a result, the power conversion device 1 can suppress a decrease in heat dissipation efficiency due to a decrease in the amount of air sucked into the intake port 12.
  • the power conversion device 1 Since the dimension of the second portion 4 is smaller than the dimension of the first portion 3 in the second direction D2 and the third direction D3, the power conversion device 1 is viewed from an oblique front as shown in FIG. In some cases, the second part 4 is hidden by the first part 3. Since the power conversion device 1 looks thinner when the power conversion device 1 is viewed obliquely from the front, it is possible to reduce the feeling of oppression due to the installation of the power conversion device 1.
  • the exhaust port 11 is provided on the right side surface 4a of the second portion 4, and the intake port 12 is provided on the left side surface 4b of the second portion 4.
  • the back surface 1b can be brought closer to the structure around the power conversion device 1 and installed.
  • the power conversion device 1 has an effect that the back surface 1b of the housing 2 can be placed close to the structure.
  • FIG. 10 is a plan view showing the appearance of the power conversion device according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of the housing on the XI-XI line shown in FIG.
  • FIG. 10 shows a state in which the power conversion device 1 installed on the installation surface 20 is viewed from the rear.
  • the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and the configurations different from those in the first embodiment will be mainly described.
  • the lower surface 3c of the first portion 3 is provided with a cable outlet 21a through which the power cable 21 is passed from the inside of the housing 2 to the outside of the housing 2.
  • the power cable 21 is pulled out downward from the cable outlet 21a, and is further bent rearward of the power conversion device 1.
  • the power cable 21 may be bent in a direction other than the rear direction.
  • the length of the leg portion 6 in the third direction D3 allows the power cable 21 to be bent with a bending radius larger than the minimum bending radius of the power cable 21 when the power cable 21 is in contact with the installation surface 20.
  • the power conversion device 1 can prevent the power cable 21 from being bent at a bending radius equal to or less than the minimum bending radius between the installation surface 20 and the lower surface 3c. As a result, the power conversion device 1 can prevent the power cable 21 from being damaged due to the power cable 21 being bent at a bending radius equal to or less than the minimum bending radius. Further, since the power cable 21 can be arranged between the installation surface 20 and the lower surface 3c, it is not necessary to bury the power cable 21 pulled out from the housing 2 below the installation surface 20. Therefore, the worker who installs the power conversion device 1 can install the power conversion device 1 by a simple operation.
  • FIG. 12 is a first plan view showing the appearance of the power conversion device according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 13 is a second plan view showing the appearance of the power conversion device according to the first modification of the second embodiment.
  • FIG. 12 shows a state in which the power conversion device 1 installed on the installation surface 20 is viewed from the rear.
  • FIG. 13 shows a state in which the power conversion device 1 installed on the installation surface 20 is viewed from the left.
  • the power conversion device 1 is installed with the back surface 1b close to the wall 17.
  • Two legs 6 and 22 are provided on the lower surface of the housing 2, that is, the lower surface 3c of the first portion 3 and the lower surface of the second portion 4.
  • One leg 22 located on the left side of the two legs 6 and 22 is provided with a hole 22a through which the power cable 21 is passed.
  • the power cable 21 is pulled out downward from the cable outlet 21a and passed through the hole 22a.
  • the power cable 21 is pulled out from the power conversion device 1 to the left by passing through the hole 22a.
  • FIG. 14 is a first plan view showing the appearance of the power conversion device according to the second modification of the second embodiment.
  • FIG. 15 is a second plan view showing the appearance of the power conversion device according to the second modification of the second embodiment.
  • FIG. 14 shows a state in which the power conversion device 1 installed on the installation surface 20 is viewed from the rear.
  • FIG. 15 shows a state in which the power conversion device 1 installed on the installation surface 20 is viewed from the right.
  • the power conversion device 1 is installed with the back surface 1b close to the wall 17.
  • the charge / discharge cable 7, the connector 8, and the holder 9 are omitted.
  • Two legs 6 and 22 are provided on the lower surface of the housing 2, that is, the lower surface 3c of the first portion 3 and the lower surface of the second portion 4.
  • One leg 22 located to the right of the two legs 6 and 22 is provided with a hole 22a through which the power cable 21 is passed.
  • the hole 22a penetrates the leg 22 in the second direction D2.
  • the power cable 21 is pulled out downward from the cable outlet 21a and passed through the hole 22a.
  • the power cable 21 is pulled out from the power conversion device 1 to the right by passing through the hole 22a.
  • the power cable 21 is passed from the housing 2 to the power conversion device 1 by passing the power cable 21 through the hole 22a provided in one leg 22. It is placed in a direction other than the rear.
  • the power conversion device 1 By moving the back surface 1b to the wall 17 and preventing the power cable 21 from entering between the power conversion device 1 and the wall 17, the power conversion device 1 can be installed as close to the wall 17 as possible.
  • the configuration shown in the above-described embodiment shows an example of the content of the present invention, can be combined with another known technique, and is one of the configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
  • 1 Power converter 1a front, 1b back, 2 housing, 3 first part, 3a, 4a right side, 3b, 4b left side, 3c bottom, 4 second part, 5 cover, 5a screw, 6, 22 legs, 7 charge / discharge cables, 7a, 21a cable outlets, 8 connectors, 9 holders, 11 exhaust ports, 12 intake ports, 13 electronic components, 14 bases, 15 fins, 16 fans, 17, 18 walls, 20 installations Surface, 21 power cable, 22a hole, C center, D1 first direction, D2 second direction, D3 third direction.

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Abstract

電力変換装置は、電力変換のための電子部品(13)と、空気を流動させることによって、電子部品(13)に発生した熱を放散させる放熱構造と、電子部品(13)が収容されている第1の部分(3)と、第1の方向において第1の部分(3)と隣り合い、内部にて空気が流れる第2の部分(4)とを有する筐体(2)と、を備える。第2の部分(4)のうち、第2の方向における一方の端に位置する第1の側面である右側面(4a)には、第2の部分(4)の内部から排出される空気が通る排気口(11)が設けられている。第2の部分(4)のうち、第2の方向における他方の端に位置する第2の側面である左側面(4b)には、第2の部分(4)の内部へ吸い込まれる空気が通る吸気口(12)が設けられている。

Description

電力変換装置
 本発明は、電子部品に発生した熱を放散させる放熱構造を有する電力変換装置に関する。
 蓄電池が搭載されている電動車両などの外部機器に接続されて、商用電源から蓄電池への充電の際における電力変換と、蓄電池から住宅内などの負荷への給電の際における電力変換とを行う電力変換装置が知られている。電力変換装置には、空気を流動させることによって電子部品の放熱を行う放熱構造が設けられることがある。
 特許文献1には、電子部品に接合されているベースプレートと、ベースプレートと一体とされた放熱フィンと、筐体の内部から空気を排出させるファンとを有し、電子部品からベースプレートおよび放熱フィンへ伝わった熱を、空気流によって筐体の外へ放出させる急速充電器が開示されている。特許文献1に記載の急速充電器では、正面、背面、右側面、左側面および天井面の各パネルにより構成される筐体のうち、右側面パネルの上部と、背面パネルの上部とに排気口が設けられている。
特開2018-50380号公報
 電力変換装置は、壁などの構造物の周囲に設置される場合がある。電力変換装置を操作する操作者、あるいは電力変換装置をメンテナンスする作業者からの操作を受け付ける入力手段は、筐体の正面に設けられることが多い。したがって、操作者あるいは作業者が筐体の正面に対峙することができるように、電力変換装置は、筐体のうち背面が構造物へ向けられて設置されることが想定される。また、スペースを有効に利用するために、電力変換装置は、できるだけ構造物へ寄せて設置されることが望まれる。電動車両に接続される電力変換装置が駐車場に設置される場合は、できるだけ多くのスペースを駐車のために利用できるようにするために、電力変換装置は、できるだけ構造物に寄せて設置されることが望まれる。
 上記特許文献1の従来技術に開示されるように筐体の背面に排気口が設けられている場合、筐体から排出される空気を逃がすためのスペースが筐体の背面側に必要となる。このため、上記従来技術によると、電力変換装置は、筐体の背面を構造物に寄せて設置することができないという問題があった。
 本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、筐体の背面を構造物に寄せて設置することが可能な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、本発明にかかる電力変換装置は、電力変換のための電子部品と、空気を流動させることによって、電子部品に発生した熱を放散させる放熱構造と、を備える。本発明にかかる電力変換装置は、電子部品が収容されている第1の部分と、鉛直方向に垂直な第1の方向において第1の部分と隣り合い、内部にて空気が流れる第2の部分とを有する筐体を備える。第2の部分のうち、鉛直方向に垂直かつ第1の方向に垂直な第2の方向における一方の端に位置する第1の側面には、第2の部分の内部から排出される空気が通る排気口が設けられている。第2の部分のうち、第2の方向における他方の端に位置する第2の側面には、第2の部分の内部へ吸い込まれる空気が通る吸気口が設けられている。
 本発明にかかる電力変換装置は、筐体の背面を構造物に寄せて設置することができるという効果を奏する。
本発明の実施の形態1にかかる電力変換装置の外観を示す第1の斜視図 実施の形態1にかかる電力変換装置の外観を示す第2の斜視図 実施の形態1にかかる電力変換装置の外観を示す平面図 実施の形態1にかかる電力変換装置が有する筐体および脚部を示す第1の平面図 実施の形態1にかかる電力変換装置が有する筐体および脚部を示す第2の平面図 図4に示すVI-VI線における筐体の断面図 図6に示すVII-VII線における筐体の断面図 実施の形態1にかかる電力変換装置の第1の設置例を示す図 実施の形態1にかかる電力変換装置の第2の設置例を示す図 本発明の実施の形態2にかかる電力変換装置の外観を示す平面図 図10に示すXI-XI線における筐体の断面図 実施の形態2の変形例1にかかる電力変換装置の外観を示す第1の平面図 実施の形態2の変形例1にかかる電力変換装置の外観を示す第2の平面図 実施の形態2の変形例2にかかる電力変換装置の外観を示す第1の平面図 実施の形態2の変形例2にかかる電力変換装置の外観を示す第2の平面図
 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1.
 図1は、本発明の実施の形態1にかかる電力変換装置の外観を示す第1の斜視図である。図2は、実施の形態1にかかる電力変換装置の外観を示す第2の斜視図である。図3は、実施の形態1にかかる電力変換装置の外観を示す平面図である。
 電力変換装置1は、蓄電池が搭載されている外部機器である電動車両に接続される。電力変換装置1は、商用電源から蓄電池への充電の際における交流から直流への電力変換と、蓄電池から住宅内の負荷への給電の際における直流から交流への電力変換とを行う。電動車両は、電気自動車あるいはプラグインハイブリッド自動車といった車両である。負荷は、家電機器などである。負荷は、住宅内の負荷に限られず、住宅以外の負荷であっても良い。電力変換装置1は、電動車両が駐車される駐車場に設置される。電力変換装置1が接続される外部機器は、電動車両以外の電気機器であっても良い。電力変換装置1は、電動車両が駐車される駐車場以外の場所に設置されるものであっても良い。
 電力変換装置1は、電力変換装置1の外殻を構成する筐体2を有する。筐体2は、第1の部分3と第2の部分4とを有する。第1の部分3は、直方体形状である。第1の部分3には、電力変換のための電子部品が収容されている。第2の部分4は、第1の部分3よりも小さい直方体形状である。第2の部分4には、放熱構造が収容されている。第2の部分4の内部にて、空気が流れる。第1の部分3と第2の部分4とは、互いに一体とされている。電子部品および放熱構造については後述する。
 第1の部分3のうち、第2の部分4が設けられている側とは逆側の面は、着脱可能なカバー5により構成される。ねじ5aは、カバー5を通されて、第1の部分3の内部に設けられている固定部に締め付けられる。カバー5は、ねじ5aが緩められることによって取り外される。カバー5は、電力変換装置1のメンテナンスなどの際に取り外される。固定部の図示は省略する。
 なお、実施の形態1にて、電力変換装置1が設置された状態においてカバー5のうち筐体2の外側の面が向いている方向を前方と称することがある。前方とは逆の方向を、後方と称することがある。また、電力変換装置1が設置された状態における前後の方向を、第1の方向D1と称することがある。カバー5のうち前方へ向けられている面が、筐体2の正面1aである。第2の部分4のうち後方へ向けられている面が、筐体2の背面1bである。電力変換装置1を操作する操作者、および電力変換装置1をメンテナンスする作業者は、電力変換装置1の正面1aに対峙する。なお、図1には、電力変換装置1を後方斜めから見た様子を示している。図2には、電力変換装置1を前方斜めから見た様子を示している。図3には、設置面20に設置されている電力変換装置1を後方から見た様子を示している。
 実施の形態1にて、設置された状態の電力変換装置1を前方から見た場合における左右の方向を、第2の方向D2と称することがある。第2の方向D2は、第1の方向D1に垂直な方向である。電力変換装置1が設置されている状態において、第1の方向D1および第2の方向D2は、いずれも水平方向に平行な方向である。右側面3aは、第1の部分3のうち右側の側面である。左側面3bは、第1の部分3のうち左側の側面である。右側面4aは、第2の部分4のうち右側の側面である。左側面4bは、第2の部分4のうち左側の側面である。第1の部分3と第2の部分4とは、第1の方向D1において互いに隣り合う。
 また、実施の形態1にて、設置された状態の電力変換装置1を前方から見た場合における鉛直方向を、第3の方向D3と称することがある。第1の方向D1と第2の方向D2と第3の方向D3とは、互いに垂直である。
 第2の方向D2における第2の部分4の長さは、第2の方向D2における第1の部分3の長さよりも短い。第3の方向D3における第2の部分4の長さは、第3の方向D3における第1の部分3の長さよりも短い。なお、図2では、第2の部分4が第1の部分3に隠れている。
 筐体2の下面、すなわち第1の部分3の下面および第2の部分4の下面には、2つの脚部6が設けられている。脚部6は、設置面上にて筐体2を支える。なお、電力変換装置1に設けられる脚部6の数は2つに限られず、適宜変更しても良い。電力変換装置1において脚部6が設けられる位置は図示する位置に限られず、適宜変更しても良い。
 電力変換装置1は、外部機器への充電および外部機器からの放電の際に電力変換装置1と外部機器とを接続する充放電ケーブル7と、充放電ケーブル7の先端に設けられているコネクタ8とを有する。コネクタ8は、外部機器の差し込み口へ差し込まれる。第1の部分3の右側面3aには、筐体2の内部から筐体2の外部へ充放電ケーブル7が通されるケーブル引出口7aが設けられている。右側面3aには、充放電ケーブル7が掛けられるホルダ9が設けられている。また、電力変換装置1は、商用電源と電気的に接続される電源ケーブルを有する。電源ケーブルは、筐体2の内部から筐体2の外部へ引き出されている。実施の形態1では、電源ケーブルの図示を省略する。
 第1の方向D1における電力変換装置1の長さは、第2の方向D2における電力変換装置1の長さよりも短い。電力変換装置1は、このように第1の方向D1において薄型であることによって、壁などの構造物に背面1bを寄せて電力変換装置1が設置された場合において、電力変換装置1が駐車あるいは人の通行において妨げとなる事態を低減させることができる。
 図4は、実施の形態1にかかる電力変換装置が有する筐体および脚部を示す第1の平面図である。図5は、実施の形態1にかかる電力変換装置が有する筐体および脚部を示す第2の平面図である。図4には、筐体2および脚部6を右から見た様子を示している。図5には、筐体2および脚部6を左から見た様子を示している。なお、図4および図5では、充放電ケーブル7、コネクタ8およびホルダ9を省略している。
 図4に示すように、第2の部分4の右側面4aには、第2の部分4の内部から排出される空気が通る排気口11が設けられている。右側面4aは、第2の部分4のうち、第2の方向D2における一方の端に位置する第1の側面である。排気口11には、第2の部分4の内部への異物の入り込みを防止するための網が設けられている。図4では、右側面4aの全体に排気口11が設けられている。排気口11は、右側面4aの一部に設けられていても良い。
 図5に示すように、第2の部分4の左側面4bには、第2の部分4の内部へ吸い込まれる空気が通る吸気口12が設けられている。左側面4bは、第2の部分4のうち、第2の方向D2における他方の端に位置する第2の側面である。吸気口12には、第2の部分4の内部への異物の入り込みを防止するための網が設けられている。図5では、左側面4bの全体に吸気口12が設けられている。吸気口12は、左側面4bの一部に設けられていても良い。
 図6は、図4に示すVI-VI線における筐体の断面図である。図7は、図6に示すVII-VII線における筐体の断面図である。図6に示す断面は、第1の方向D1および第2の方向D2に平行な断面である。図7に示す断面は、第1の方向D1および第3の方向D3に平行な断面である。
 第1の部分3の内部には、電力交換のための電子部品13が設けられている。電子部品13は、直流電力を交流電力に変換するインバーター回路を構成する部品、または交流電力を直流電力に変換するコンバーター回路を構成する部品である。電子部品13は、スイッチング素子、インダクタおよび整流素子などを含む。電子部品13には、基板に実装されているものがある。電子部品13は、基板に実装されている他の部品よりも多くの熱を発生させる部品である。第1の部分3の内部に設けられている部品のうち電子部品13以外の部品と、基板との図示は省略する。
 第1の部分3の内部には、熱伝導性を有する平板であるベース14が設けられている。電子部品13は、ベース14のうち前方へ向けられている面に直接接合されている。電子部品13とベース14との間には、熱伝導性を有する材料が設けられていても良い。ベース14のうち後方へ向けられている面には、複数のフィン15が設けられている。複数のフィン15の各々は、熱伝導性を有する平板である。第1の部分3のうち後方へ向けられている面には、複数のフィン15が通される開口が設けられている。ベース14は、当該開口を前方から塞ぐ。第2の部分4は、第1の部分3よりも後方において複数のフィン15を覆う。なお、ベース14とフィン15とは、一体形状であっても良い。
 第2の部分4の内部には、複数のフィン15と、空気を流動させるファン16とが設けられている。ファン16は、排気口11に隣接して第2の部分4の内部に配置されている。ファン16は、第2の部分4に固定されている。第2の部分4の内部には、第3の方向D3へ並べられた2つのファン16が配置されている。第2の部分4の内部に設けられるファン16の数は、1つであっても良く、2つよりも多くても良い。
 ファン16が回転することによって、筐体2の外の空気は、吸気口12を通って第2の部分4の内部へ吸い込まれる。第2の部分4の内部へ吸い込まれた空気は、複数のフィン15と第2の部分4の内壁とによって構成される空間を通って、第2の方向D2へ流れる。第2の部分4の内部を流れた空気は、排気口11を通って、筐体2の外へ排出される。
 電子部品13に発生した熱は、ベース14を経て各フィン15へ伝わる。フィン15へ伝わった熱は、フィン15の表面から、第2の部分4の内部の空気へ伝わる。第2の部分4の内部では、ファン16を回転させることによって空気が流れる。第2の部分4の内部へ空気が取り込まれるとともに、第2の部分4の外へ空気が排出されることによって、筐体2の外へ熱が排出される。このように、ベース14と複数のフィン15とファン16とは、空気を流動させることによって、電子部品13に発生した熱を放散させる。ベース14と複数のフィン15とファン16とは、放熱構造として機能する。
 右側面4aから中心Cまでの長さは、右側面3aから中心Cまでの長さよりも短い。中心Cは、第2の方向D2における筐体2の中心とする。右側面3aは、第2の方向D2における第1の部分3の2つの端である右側面3aおよび左側面3bのうち、空気流の下流側に位置する端である。筐体2には、右側面3aに対して右側面4aが中心C側へ凹んでいることによる、いわば段差が形成される。
 左側面4bから中心Cまでの長さは、左側面3bから中心Cまでの長さよりも短い。左側面3bは、右側面3aおよび左側面3bのうち、空気流の上流側に位置する端である。筐体2には、左側面3bに対して左側面4bが中心C側へ凹んでいることによる、いわば段差が形成される。
 図8は、実施の形態1にかかる電力変換装置の第1の設置例を示す図である。図8には、建造物の壁17に背面1bを寄せて設置されている電力変換装置1を上方から見た様子を示している。図8に示す電力変換装置1は、壁17と背面1bとの間隙がほとんど無い状態で設置されている。左側面4bに設けられている吸気口12から第2の部分4の内部へ吸い込まれた空気は、第2の方向D2へ流れて、右側面4aに設けられている排気口11から第2の部分4の外へ排出される。
 背面1bに排気口11が設けられていないことから、電力変換装置1の後方には、第2の部分4の内部から排出される空気を逃がすためのスペースは無くても良い。また、背面1bに排気口11および吸気口12が設けられていないことから、電力変換装置1の後方には、排気口11および吸気口12の清掃作業のためのスペースも無くても良い。このため、電力変換装置1は、壁17と背面1bとの間隙がほとんど無い状態で設置することができる。
 図9は、実施の形態1にかかる電力変換装置の第2の設置例を示す図である。図9には、建造物の壁18に左側面3bを寄せて設置されている電力変換装置1を後方から見た様子を示している。図9に示す電力変換装置1は、壁18と左側面3bとの間隙がほとんど無い状態で設置されている。なお、図9に示す電力変換装置1は、図8に示す場合と同様に、壁17に背面1bを寄せて設置されている。すなわち、図9に示す電力変換装置1は、壁17と壁18とに寄せて設置されている。
 ホルダ9に充放電ケーブル7が掛けられている状態において、充放電ケーブル7の一部が排気口11と対向することがあり得る。右側面3aに対して右側面4aが中心C側へ凹んでいることによって、電力変換装置1は、充放電ケーブル7と排気口11との間に、排気口11から排出される空気を逃がすためのスペースを確保することができる。これにより、電力変換装置1は、排気口11から排出される熱風が充放電ケーブル7の周りに停滞することによる充放電ケーブル7の劣化を抑制することができる。また、電力変換装置1は、充放電ケーブル7が空気の流れを妨げることによる放熱効率の低下を抑制することができる。なお、右側面3aの付近に充放電ケーブル7以外の電線がある場合、電力変換装置1は、充放電ケーブル7の場合と同様に、当該電線の劣化を抑制することができる。また、電力変換装置1は、当該電線が空気の流れを妨げることによる放熱効率の低下を抑制することができる。
 左側面3bに対して左側面4bが中心C側へ凹んでいることによって、電力変換装置1は、壁18と吸気口12との間に、吸気口12へ吸い込まれる空気が通るスペースを確保することができる。これにより、電力変換装置1は、吸気口12へ吸い込まれる空気が少なくなることによる放熱効率の低下を抑制することができる。
 第2の方向D2と第3の方向D3とにおいて第2の部分4の寸法が第1の部分3の寸法よりも小さいことによって、図2に示すように電力変換装置1を前方斜めから見た場合に、第2の部分4が第1の部分3に隠される。電力変換装置1を前方斜めから見たときに電力変換装置1がより薄型に見えることから、電力変換装置1が設置されていることによる圧迫感の低減が可能となる。
 実施の形態1によると、電力変換装置1は、第2の部分4の右側面4aに排気口11が設けられており、かつ第2の部分4の左側面4bに吸気口12が設けられていることによって、電力変換装置1の周囲の構造物に背面1bを寄せて設置することができる。これにより、電力変換装置1は、筐体2の背面1bを構造物に寄せて設置することができるという効果を奏する。
実施の形態2.
 実施の形態2では、電力変換装置1のうち、電源ケーブルの配置について説明する。図10は、本発明の実施の形態2にかかる電力変換装置の外観を示す平面図である。図11は、図10に示すXI-XI線における筐体の断面図である。図10には、設置面20に設置されている電力変換装置1を後方から見た様子を示している。実施の形態2では、上記の実施の形態1と同一の構成要素には同一の符号を付し、実施の形態1とは異なる構成について主に説明する。
 第1の部分3の下面3cには、筐体2の内部から筐体2の外へ電源ケーブル21が通されるケーブル引出口21aが設けられている。電源ケーブル21は、ケーブル引出口21aから下方へ引き出されており、さらに電力変換装置1の後方へ曲げられている。なお、電源ケーブル21は、後方以外の方向へ曲げられても良い。
 第3の方向D3における脚部6の長さは、設置面20に電源ケーブル21が接触した状態において、電源ケーブル21の最小曲げ半径よりも大きい曲げ半径で電源ケーブル21を曲げさせることが可能な長さである。電力変換装置1は、設置面20と下面3cとの間において最小曲げ半径以下の曲げ半径で電源ケーブル21が曲げられることを抑制できる。これにより、電力変換装置1は、最小曲げ半径以下の曲げ半径で電源ケーブル21が曲げられることによる電源ケーブル21の破損を防ぐことができる。また、設置面20と下面3cとの間に電源ケーブル21を配置できるため、筐体2から引き出された電源ケーブル21を設置面20よりも下方へ埋めなくても済む。このため、電力変換装置1を設置する作業者は、簡易な作業によって電力変換装置1を設置することができる。
 次に、実施の形態2の変形例について説明する。図12は、実施の形態2の変形例1にかかる電力変換装置の外観を示す第1の平面図である。図13は、実施の形態2の変形例1にかかる電力変換装置の外観を示す第2の平面図である。図12には、設置面20に設置されている電力変換装置1を後方から見た様子を示している。図13には、設置面20に設置されている電力変換装置1を左から見た様子を示している。図13に示すように、電力変換装置1は、壁17に背面1bを寄せて設置されている。
 筐体2の下面、すなわち第1の部分3の下面3cおよび第2の部分4の下面には、2つの脚部6,22が設けられている。2つの脚部6,22のうち左に位置する1つの脚部22には、電源ケーブル21が通される孔22aが設けられている。
 電源ケーブル21は、ケーブル引出口21aから下方へ引き出されており、かつ孔22aを通されている。電源ケーブル21は、孔22aを通されることによって、電力変換装置1から左向きに引き出されている。
 図14は、実施の形態2の変形例2にかかる電力変換装置の外観を示す第1の平面図である。図15は、実施の形態2の変形例2にかかる電力変換装置の外観を示す第2の平面図である。図14には、設置面20に設置されている電力変換装置1を後方から見た様子を示している。図15には、設置面20に設置されている電力変換装置1を右から見た様子を示している。図15に示すように、電力変換装置1は、壁17に背面1bを寄せて設置されている。なお、図15では、充放電ケーブル7、コネクタ8およびホルダ9を省略している。
 筐体2の下面、すなわち第1の部分3の下面3cおよび第2の部分4の下面には、2つの脚部6,22が設けられている。2つの脚部6,22のうち右に位置する1つの脚部22には、電源ケーブル21が通される孔22aが設けられている。孔22aは、第2の方向D2において脚部22を貫いている。
 電源ケーブル21は、ケーブル引出口21aから下方へ引き出されており、かつ孔22aを通されている。電源ケーブル21は、孔22aを通されることによって、電力変換装置1から右向きに引き出されている。
 実施の形態2の変形例1または2によると、1つの脚部22に設けられている孔22aに電源ケーブル21が通されることによって、電源ケーブル21が、筐体2から電力変換装置1の後方以外の方向へ向けて配置される。壁17に背面1bを寄せて電力変換装置1と壁17との間に電源ケーブル21を入り込ませないことにより、壁17にできるだけ寄せて電力変換装置1を設置することができる。
 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、変更することも可能である。
 1 電力変換装置、1a 正面、1b 背面、2 筐体、3 第1の部分、3a,4a 右側面、3b,4b 左側面、3c 下面、4 第2の部分、5 カバー、5a ねじ、6,22 脚部、7 充放電ケーブル、7a,21a ケーブル引出口、8 コネクタ、9 ホルダ、11 排気口、12 吸気口、13 電子部品、14 ベース、15 フィン、16 ファン、17,18 壁、20 設置面、21 電源ケーブル、22a 孔、C 中心、D1 第1の方向、D2 第2の方向、D3 第3の方向。

Claims (5)

  1.  電力変換のための電子部品と、
     空気を流動させることによって、前記電子部品に発生した熱を放散させる放熱構造と、
     前記電子部品が収容されている第1の部分と、鉛直方向に垂直な第1の方向において前記第1の部分と隣り合い、内部にて空気が流れる第2の部分とを有する筐体と、を備え、
     前記第2の部分のうち、鉛直方向に垂直かつ前記第1の方向に垂直な第2の方向における一方の端に位置する第1の側面には、前記第2の部分の内部から排出される空気が通る排気口が設けられており、
     前記第2の部分のうち、前記第2の方向における他方の端に位置する第2の側面には、前記第2の部分の内部へ吸い込まれる空気が通る吸気口が設けられていることを特徴とする電力変換装置。
  2.  前記第2の方向における前記第1の部分の2つの端のうち空気流の下流側に位置する端から前記第2の方向における前記筐体の中心までの長さよりも、前記第1の側面から前記中心までの長さのほうが短い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2の方向における前記第1の部分の2つの端のうち空気流の上流側に位置する端から前記第2の方向における前記筐体の中心までの長さよりも、前記第2の側面から前記中心までの長さのほうが短いことを特徴とする請求項1または2に記載の電力変換装置。
  4.  前記筐体の下面に設けられており、前記電力変換装置が設置される設置面上にて前記筐体を支持する脚部と、
     前記下面から前記筐体の外へ引き出されているケーブルと、を備え、
     前記第1の方向と前記第2の方向とに垂直な第3の方向における前記脚部の長さは、前記設置面に前記ケーブルが接触した状態において、前記ケーブルの最小曲げ半径よりも大きい曲げ半径で前記ケーブルを曲げさせることが可能な長さであることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の電力変換装置。
  5.  前記筐体の下面に設けられており、前記電力変換装置が設置される設置面上にて前記筐体を支持する脚部と、
     前記筐体の下面から前記筐体の外へ引き出されているケーブルと、を備え、
     前記脚部には、前記ケーブルが通される孔が設けられていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の電力変換装置。
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