JP2014166116A - Power converter - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、発電設備によって発電された電力の形式を変換して出力可能な電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power converter capable of converting and outputting a format of power generated by a power generation facility.
近年、環境に対する関心の高まりや、政府のエネルギー政策を受けて、太陽光エネルギーや風力等の所謂再生可能エネルギーや、燃料電池等を用いた発電システムが急速に普及している。そして、この種の発電システムは、発電設備（例えば、太陽光パネル、風力発電機、並びに、燃料電池等）において発電された直流電力を、商用系統に連系させる機能を具備した電力変換装置（所謂パワーコンディショナ）が備えられている。すなわち、この種の発電システムでは、パワーコンディショナにインバータ回路が備えられ、そのインバータ回路で直流電力を所定の周波数（例えば５０Ｈｚあるいは６０Ｈｚ）の交流電力に変換している。 In recent years, power generation systems using so-called renewable energy such as solar energy and wind power, fuel cells, and the like are rapidly spreading in response to increasing interest in the environment and government energy policies. And this kind of power generation system is a power conversion device having a function of linking DC power generated in a power generation facility (for example, a solar panel, a wind power generator, and a fuel cell) to a commercial system ( A so-called power conditioner) is provided. That is, in this type of power generation system, a power conditioner is provided with an inverter circuit, and the inverter circuit converts DC power into AC power having a predetermined frequency (for example, 50 Hz or 60 Hz).
また特に、太陽光パネル等を用いた発電システムでは、パネルの設計自由度（設置枚数等）を確保するべく、インバータ回路に加えて、コンバータ回路が備えられており、コンバータ回路で直流電力の電圧を所定の電圧まで昇圧している。
例えば、特許文献１には、インバータ回路や、コンバータ回路の双方を備えたパワーコンディショナの技術が開示されている。
In particular, in a power generation system using a solar panel or the like, a converter circuit is provided in addition to the inverter circuit in order to ensure the degree of freedom in design of the panel (number of installed panels, etc.). Is boosted to a predetermined voltage.
For example,
このように、パワーコンディショナは、発電設備で発電された直流電力を、単に交流電力に変換するだけのものではなく、商用系統に連系させたり、所定の電圧まで昇圧させる等の微妙な制御が必要不可欠である。すなわち、この種のパワーコンディショナは、これらの機能を好適に発揮させるべく、インバータ回路やコンバータ回路にスイッチング素子等が設けられ、それらが制御装置によって電子的に制御されている。 In this way, the power conditioner is not just for converting the DC power generated by the power generation facility into AC power, but also for delicate control such as linking to a commercial system or boosting to a predetermined voltage. Is indispensable. That is, this type of power conditioner is provided with a switching element or the like in an inverter circuit or a converter circuit, and is electronically controlled by a control device in order to suitably exhibit these functions.
ところで、特許文献１に開示されている様なパワーコンディショナのインバータ回路やコンバータ回路等は電力が入力されて稼働すると発熱する。そのため、パワーコンディショナには、熱を放散するための放熱器（ヒートシンク）が備えられている。
By the way, an inverter circuit, a converter circuit, and the like of a power conditioner disclosed in
パワーコンディショナの筐体には通気開口が設けられており、筐体の内外の通気性が確保されている。この通気開口から筐体内に流入した空気が放熱器から熱を奪って昇温し、昇温した空気が筐体の外に排出されることによって、筐体内の昇温が抑制されている。 The casing of the inverter is provided with a ventilation opening, and air permeability inside and outside the casing is ensured. The air that has flowed into the housing through the ventilation opening takes heat from the radiator and raises the temperature, and the heated air is discharged out of the housing, thereby suppressing the temperature rise in the housing.
このような構成を有する屋外設置機器（電力変換装置）が、例えば特許文献２に開示されている。特許文献２に開示されている屋外設置機器では、ケーシング本体（筐体）に複数のスリット状の通気孔が形成されている。このような構成を有する特許文献２の屋外設置機器では、ケーシング本体内で生じた熱をヒートシンクと通気孔を介して外部に排出することができる。
The outdoor installation apparatus (power converter device) which has such a structure is disclosed by
また、特許文献２の屋外設置機器のヒートシンクは、防水対策が施されている。なお、各フィンは、ヒートシンク本体の片面にしか設けられていない。
Moreover, the heat-sink of the outdoor installation apparatus of
ヒートシンクで冷却するためには、筐体に空気が流通する開口（通気孔）を設ける必要がある。本件出願人は、特許文献２の屋外設置機器よりも冷却効果を高めるために、ヒートシンクの本体の表裏面にリブ（フィン）を設ける構造を採用した。本体の表裏面にリブを設け、リブと開口とを連通させて冷却効果を高めると、開口からの異物や虫の侵入を防止するのは困難であり、開口から筐体内に虫が侵入するとショートする危険がある。
In order to cool with a heat sink, it is necessary to provide an opening (air hole) through which air flows in the housing. The present applicant has adopted a structure in which ribs (fins) are provided on the front and back surfaces of the main body of the heat sink in order to enhance the cooling effect as compared with the outdoor installation device of
そこで本発明は、発電システムに設けられ、直流電力を所定の電圧で且つ所定の周波数の交流電力に変換する電力変換装置の筐体内に、放熱器を介して外部から異物や虫が侵入するのを防ぐことができる電力変換装置を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a power generation system in which foreign matter or insects enter from the outside through a radiator into the casing of a power converter that converts DC power into AC power having a predetermined voltage and a predetermined frequency. It aims at providing the power converter device which can prevent.
上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、筐体内にインバータを含む複数の電子機器と、少なくとも一つの放熱器が設けられ、一又は複数の電子機器が前記放熱器に取り付けられていて電子機器を空冷する電力変換装置において、前記筐体は、対向する一対の壁面に通気開口が設けられ、前記放熱器は板状の本体部と、当該本体部の少なくとも一方の面に設けられた複数の冷却フィンを有し、冷却フィン同士の間に溝が形成されており、当該溝の両端が、前記通気開口が設けられた一対の壁面の近傍にあり、前記筐体の内部空間を、前記溝と前記一対の通気開口から隔離する遮蔽部材が設けられたことを特徴とする電力変換装置である。 According to a first aspect of the present invention for solving the above problem, a plurality of electronic devices including an inverter and at least one radiator are provided in a housing, and one or more electronic devices are attached to the radiator. In the power converter for air-cooling an electronic device, the casing is provided with a vent opening on a pair of opposing wall surfaces, and the radiator is provided on a plate-shaped main body and at least one surface of the main body. A plurality of cooling fins are formed, and a groove is formed between the cooling fins, and both ends of the groove are in the vicinity of the pair of wall surfaces provided with the ventilation openings, and the internal space of the housing The power conversion device is characterized in that a shielding member is provided that isolates the device from the groove and the pair of ventilation openings.
請求項１に記載の発明では、筐体は、対向する一対の壁面に通気開口が設けられているので、外部と筐体の内部とが連通している。
また、放熱器は板状の本体部と、当該本体部の少なくとも一方の面に設けられた複数の冷却フィンを有し、冷却フィン同士の間に溝が形成されているので、放熱器の表面積が大きく、冷却性能が高い。
さらに、当該溝の両端が、通気開口が設けられた一対の壁面の近傍にあるので、冷却フィンで加熱されて昇温した空気を筐体の外部に排出し易い。
そして、筐体の内部空間を、溝と前記一対の通気開口から隔離する遮蔽部材が設けられているので、通気開口から侵入した異物や虫は、遮蔽部材に遮られて電子機器側へ移動することができない。
In the first aspect of the present invention, the casing is provided with ventilation openings in a pair of opposing wall surfaces, so that the outside communicates with the inside of the casing.
Further, the radiator has a plate-like main body portion and a plurality of cooling fins provided on at least one surface of the main body portion, and a groove is formed between the cooling fins. The cooling performance is high.
Furthermore, since both ends of the groove are in the vicinity of the pair of wall surfaces provided with the ventilation openings, it is easy to discharge the air heated by the cooling fins and heated to the outside of the housing.
And since the shielding member which isolates the internal space of a housing | casing from a groove | channel and said pair of ventilation opening is provided, the foreign material and insect which penetrate | invaded from ventilation opening are shielded by the shielding member, and move to the electronic device side. I can't.
請求項２に記載の発明は、遮蔽部材は薄板で作られたカバーであり、断面形状が凹形であり、前記放熱器の本体部に取り付けられており、遮蔽部材の凹形部分と、放熱器の本体部と、前記冷却フィンとによって前記溝が包囲され、前記一対の通気開口を連通する通気路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置である。
According to the second aspect of the present invention, the shielding member is a cover made of a thin plate, the cross-sectional shape is concave, and the shield member is attached to the main body of the radiator. 2. The power conversion device according to
請求項２に記載の発明では、遮蔽部材は薄板で作られたカバーであるので、筐体内を仕切易い。遮蔽部材で筐体内を仕切ることにより、電子機器側への異物や虫の侵入経路を遮断することができる。遮蔽部材で遮蔽可能な範囲で、筐体の通気開口を大きく設定することができ、冷却効果を高く維持することができる。
遮蔽部材の断面形状が凹形であり、放熱器の本体部に取り付けられており、遮蔽部材の凹形部分と、放熱器の本体部と、冷却フィンとによって溝が包囲され、前記一対の通気開口を連通する通気路が形成されているので、溝内の昇温した空気が通気路に沿って排出され、冷却フィンの熱が外部へ排出され易い。
また、遮蔽部材によって電子機器側への遮熱効果が得られ、電子機器の低温状態を良好に保つことができる。
In the invention according to
The cross-sectional shape of the shielding member is concave, and is attached to the main body of the radiator. The groove is surrounded by the concave portion of the shielding member, the main body of the radiator, and the cooling fin. Since the air passage that communicates with the opening is formed, the heated air in the groove is discharged along the air passage, and the heat of the cooling fin is easily discharged to the outside.
Moreover, the heat shielding effect to the electronic device side is obtained by the shielding member, and the low temperature state of the electronic device can be kept good.
請求項３に記載の発明は、筐体は、電力変換装置が設置された姿勢を基準として、天面壁、底面壁、正面壁、背面壁、左右側面壁の６面を有し、前記天面壁と底面壁とに前記通気開口が設けられ、放熱器の板状の本体部は、前記背面壁と略平行に配され、本体部の前記正面壁側と背面壁側に前記冷却フィンがあり、背面壁側に設けられた冷却フィンは、その突端部が筐体の背面壁に当接していて背面壁側に設けられた冷却フィン同士の間の溝は筐体の背面壁によって閉塞されており、本体部の正面壁側に前記遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置である。
According to a third aspect of the present invention, the casing has six surfaces of a top wall, a bottom wall, a front wall, a back wall, and left and right side walls based on a posture in which the power converter is installed, and the top wall The vent opening is provided in the bottom wall and the plate-like main body portion of the radiator is disposed substantially parallel to the back wall, and the cooling fins are provided on the front wall side and the back wall side of the main body portion, The cooling fins provided on the back wall side are in contact with the back wall of the housing, and the grooves between the cooling fins provided on the back wall side are closed by the back wall of the housing. The power conversion device according to
請求項３に記載の発明では、筐体は、電力変換装置が設置された姿勢を基準として、天面壁、底面壁、正面壁、背面壁、左右側面壁の６面を有し、前記天面壁と底面壁とに前記通気開口が設けられているので、溝内の昇温した空気は、天面壁の通気開口から排出され、低温の外気が底面壁の通気開口から円滑に流入する。そのため、放熱器の冷却効果が高い。
放熱器の板状の本体部は、前記背面壁と略平行に配され、本体部の前記正面壁側と背面壁側に前記冷却フィンがあるので、放熱器の冷却効果が高い。
背面壁側に設けられた冷却フィンは、その突端部が筐体の背面壁に当接していて背面壁側に設けられた冷却フィン同士の間の溝は筐体の背面壁によって閉塞されているので、背面壁側に設けられた冷却フィンと通気開口は連続し、通気開口から侵入した異物や虫は、筐体内の電子機器側へ侵入することがない。
また、本体部の正面壁側には、遮蔽部材が設けられているので、筐体内の電子機器側へ異物や虫が侵入するのを防止することができる。
In the invention according to
The plate-like main body portion of the radiator is disposed substantially parallel to the rear wall, and the cooling fins are provided on the front wall side and the rear wall side of the main body portion, so that the radiator has a high cooling effect.
The cooling fins provided on the back wall side are in contact with the back wall of the housing, and the grooves between the cooling fins provided on the back wall side are closed by the back wall of the housing. Therefore, the cooling fin provided on the back wall side and the ventilation opening are continuous, and foreign matters and insects that have entered through the ventilation opening do not enter the electronic device side in the housing.
Moreover, since the shielding member is provided on the front wall side of the main body, it is possible to prevent foreign matters and insects from entering the electronic device in the housing.
また、前記天面壁と底面壁に通気開口が設けられ、当該通気開口は、複数の小窓によって構成され、各小窓が前記冷却フィンの間によって構成された前記溝に対応して開口させるのが好ましい（請求項４）。 Further, ventilation openings are provided in the top wall and the bottom wall, and the ventilation openings are constituted by a plurality of small windows, and each small window is opened corresponding to the groove formed between the cooling fins. (Claim 4).
本発明の電力変換装置は、筐体内の熱を良好に排出することができる上に、筐体の電子機器側への異物や虫の侵入を良好に防止することができる。 The power conversion device according to the present invention can discharge heat in the housing satisfactorily and can prevent foreign matter and insects from entering the electronic device side of the housing.
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。
まず、図９、図１０を参照しながら電力変換装置１が使用される発電システム７２と、電力変換装置１の電力変換に関わる装置構成を説明し、続いて本発明の実施形態に係る電力変換装置１について説明する。なお、本実施形態の電力変換装置１は、屋内に設置されるものである。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
First, a
本実施形態の電力変換装置１は、図９に示す様に、発電設備たる太陽光パネル７０と電気的に接続されて発電システム７２の一部を構成するものであり、太陽光パネル７０において発電された直流電力を、所定の周波数の交流電力に変換し、商用系統７１に連系させる機能を有する。
As shown in FIG. 9, the
すなわち、本実施形態の電力変換装置１は、筐体２内において、図１０に示すように、端子台７３と、ＤＣリアクトル６１と、主コンバータ回路６６と、インバータ回路６７と、ＡＣリアクトル６２と、主コンバータ回路６６とインバータ回路６７との間に配された電解コンデンサ６３と、系統リレー部６４と、制御基板６８と、主コンバータ回路６６とインバータ回路６７との間の電圧を制御基板６８に適した電圧に変換する制御用コンバータ回路６９が主要部として備えられ、それらの機器が電装線７６（基板に形成されたプリント配線を含む）を介して接続された構成である。
That is, the
端子台７３は、電力変換装置１と他の機器との電気的接続を可能とする接続手段であり、複数のターミナル７４が設けられている。なお、図１０に示す端子台７３は、作図の便宜上、入力側端子台７３ａと出力側端子台７３ｂとが分割されているが、実際は一体に形成された部材である。
The
ＤＣリアクトル６１は、インダクタ（コイル）であり、太陽光パネル７０から電力変換装置１に入力される入力電圧に含まれる高周波成分を除去する機器である。
The
主コンバータ回路６６は、昇圧を目的とした公知のＤＣ／ＤＣコンバータであり、図示しない変圧器を備え、太陽光パネル７０から供給される直流電力を所定の電圧（例えばＤＣ３２０〜４００Ｖ）に昇圧するものである。
The
インバータ回路６７は、図示しないスイッチング素子を複数有した公知のＤＣ／ＡＣインバータである。すなわち、インバータ回路６７は、主コンバータ回路６６によって昇圧された直流電力が入力されると、所定の周波数（例えば５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の交流電力に変換して商用系統７１に供給するものである。
The
ＡＣリアクトル６２は、インバータ回路６７の出力電圧に含まれる高周波成分を除去する機器であり、ＤＣリアクトル６１と同様の構成を有する。
The
電解コンデンサ６３は、公知のリード型電解コンデンサと同様のものが採用されており、主コンバータ回路６６で昇圧された直流電力を平滑化する機能が備えられている。
The
制御用コンバータ回路６９は、降圧を目的とした公知のＤＣ／ＤＣコンバータであり、変圧器（以下、絶縁トランスという）７５を備え、主コンバータ回路６６で昇圧された直流電力を、所定の電圧（例えば５Ｖ）まで降圧するものである。
The
系統リレー部６４は、公知のそれと同様であり、電気信号を受けて機械的にスイッチを開閉するものである。
The
制御基板６８は、マイコンを制御の中枢とするものであり、これにより電力変換装置１の各部が制御される。すなわち、制御基板６８は、電力変換装置１に入力された直流電力を、商用系統７１に連系させるべく、主コンバータ回路６６、インバータ回路６７、系統リレー部６４を制御し、電力変換装置１から出力される電力の周波数や電圧を調整可能なものである。
The
続いて、本発明の電力変換装置１の特徴的な構成について説明する。
電力変換装置１は、図１に示す筐体２を有し、図２に示す様に筐体２の中には、基板２３、ヒートシンク１６（放熱器）、配置板１５、左遮蔽部材２０、右遮蔽部材２１（図３）が内蔵されている。また、図３に示す様に、電力変換装置１は５層構造を成しており、正面壁５側から順に、正面壁５、基板２３，ヒートシンク１６、配置板１５、背面壁６が配置されている。
以下、順次説明する。
Then, the characteristic structure of the
The
Hereinafter, description will be made sequentially.
筐体２は、箱状の部材であり、本体と本体を開閉する蓋とで構成されている。筐体２の本体は、天面壁３、底面壁４、背面壁６、側面壁７、８が結合して一体化されて構成されている。なお、電力変換装置１は、図１に示す様に、筐体２の天面壁３が上側に、底面壁４が下側になるように建設物の壁や柱等に固定されており、図１に示す電力変換装置１の姿勢を基準としている。天面壁３と底面壁４は、この基準に基づいて命名している。すなわち、作図の関係上、図１以外の図の中には、図１に示す電力変換装置１の向きと相違している図があるが、電力変換装置１の各部材の名称は、図１に示す向きを基準に命名している。
The housing | casing 2 is a box-shaped member, and is comprised by the main body and the lid | cover which opens and closes a main body. The main body of the
筐体２の蓋は、正面壁５を構成するものであり、本体に対して着脱できるように構成されている。筐体２の外形は、天面壁３、底面壁４、正面壁５、背面壁６、側面壁７、８から成る略六面体形状を呈している。
The lid of the
図１に示す様に、天面壁３は、複数の主通気開口９（小窓）からなる主通気開口群８０と、複数の左副通気開口１０（小窓）からなる左副通気開口群８１と、複数の右副通気開口１１（小窓）からなる右副通気開口群８２とを有している。また、天面壁３の広い領域には、小孔２２が多数設けられている。
As shown in FIG. 1, the
主通気開口群８０を構成する各主通気開口９は、正面壁５側から背面壁６側へのびるスリット形状を呈する比較的長い小窓であり、平行で等間隔に配列されている。また、主通気開口群８０は、天面壁３における背面壁６側に偏った位置であって、且つ、側面壁７と側面壁８の間の中央部分に配置されている。図１、図３に示す様に、各主通気開口９の幅寸法はｄ１である。
Each
左副通気開口群８１を構成する各左副通気開口１０は、前記した主通気開口９よりも長さが短く、幅寸法がｄ２（図３）の開口からなる小窓である。各左副通気開口１０は、等間隔で配置されている。左副通気開口１０は、主通気開口９と隣接して列を成し、主通気開口９における背面壁６とは反対側に形成されている。すなわち、左副通気開口１０は、主通気開口９よりも背面壁６から遠い。また、左副通気開口１０の数は、主通気開口９の数よりも少なく、図１に示す様に、左副通気開口群８１は、側面壁７側に偏った位置（左側）に配置されている。
Each left sub vent opening 10 constituting the left sub
図１に示す様に、右副通気開口群８２は、左副通気開口群８１と同様の構成を有している。すなわち、右副通気開口群８２の各右副通気開口１１は、左副通気開口１０と同様の形状を有する小窓である。右副通気開口群８２の各右副通気開口１１は、天面壁３における側面壁８側に偏った位置（右側）に形成されている。また、各右副通気開口１１は、主通気開口９に沿って、各左副通気開口１０と同一直線上に配置されている。
As shown in FIG. 1, the right sub
小孔２２は、虫が通過できない程度の大きさの補助的な通気口であり、天面壁３の広い領域に分布するように設けられている。
The
底面壁４にも天面壁３と同様の主通気開口群８３、左副通気開口群８４、右副通気開口群８５が設けられている。主通気開口群８３は、複数の主通気開口１２（小窓）から構成されており、左副通気開口群８４、右副通気開口群８５は、各々複数の左副通気開口１３、右副通気開口１４（小窓）から構成されている。
底面壁４の各主通気開口１２は、天面壁３の各主通気開口９と対向している。同様に、底面壁４の各左副通気開口１３及び各右副通気開口１４は、天面壁３の各左副通気開口１０及び各右副通気開口１１と対向している。
The bottom wall 4 is also provided with a main
Each main ventilation opening 12 in the bottom wall 4 faces each
正面壁５は、筐体２の蓋を構成し、図１に示す様に、下部に操作ボタン２４や表示部２５を備えている。
The
背面壁６は、図３に示す様に、略四角形の薄板状の部材であり、その内面側にフック部２９、３０と、起立片３１、３２とを有する。
フック部２９、３０は、背面壁６における天面壁３側に偏った位置に設けられており、背面壁６の一部を略コの字形に切欠き、残った一辺を筐体２の内側へ突出するように折り曲げられており、さらにフック部２９、３０の先端は、天面壁３に向かって突出するように構成されている。
起立片３１、３２は、底面壁４側の縁に設けられている。起立片３１、３２は、背面壁６と直交する小片であり、各々にねじ孔３１ａ、３２ａが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
The
The standing
図１、図３に示す様に、側面壁７は、側面壁７ａ、７ｂで構成されている。側面壁７ａは、天面壁３と直交して連続しており、側面壁７ｂは、底面壁４と直交して連続している。側面壁７ａと側面壁７ｂが突き合わされて側面壁７（図１）が構成されている。
側面壁８も側面壁７と同様に側面壁８ａ、８ｂで構成されており、側面壁８ａは、天面壁３と直交して連続しており、側面壁８ｂは、底面壁４と直交して連続している。側面壁８ａと側面壁８ｂが突き合わされて側面壁８が構成されている。
As shown in FIGS. 1 and 3, the
Similarly to the
次に、筐体２内に配置される配置板１５について説明する。
配置板１５は、薄板状の四角形の部材であり、本体部１５ａを有する。
本体部１５ａにおける天面壁３側の部位には、係合片３３、３４が形成されている。
係合片３３、３４は、本体部１５ａを部分的にコの字形に切り欠いて残った一辺を折り曲げて形成されている。係合片３３、３４は、本体部１５ａに対して筐体２の外側（背面壁６側）へ滑らかな角度で突出するように折り曲げられて構成されている。また、係合片３３、３４は、底面壁４に向かって突出している。
本体部１５ａにおける底面壁４側の縁には、切り起こし部３５、３６が設けられている。切り起こし部３５、３６は、本体部１５ａと連続して直交する小片であり、各々孔３５ａ、３６ａを有している。
また、配置板１５の本体部１５ａには、４つのくぼみ部３７が設けられている。各くぼみ部３７は、本体部１５ａに対して背面壁６側へ突出するように構成されている。
さらに、配置板１５の本体部１５ａには、図３及び図４に示す様に、ねじ孔３９ａ、４０ａ、４１ａと、ねじ孔３９ｂ、４０ｂ、４１ｂが設けられている。これらの各ねじ孔は、後述のヒートシンク１６（放熱器）をねじ止めするためのねじ孔である。
Next, the
The arrangement | positioning
The engaging
Cut-and-raised
Further, four recessed
Furthermore, as shown in FIGS. 3 and 4, screw holes 39 a, 40 a, 41 a and screw holes 39 b, 40 b, 41 b are provided in the
基板２３には、図１０に示す回路を構成する各電子機器（ＤＣリアクトル６１、ＡＣリアクトル６２は除く）が配置されている。図１０に示す回路を構成する各電子機器の具体的なレイアウトの説明は省略する。
On the
ヒートシンク１６（放熱器）は、熱伝導性が良好な素材で構成されており、図３及び図５に示す様に、本体部２６と、側壁部５１、５２と、主フィン群７７と、左副フィン群７８と、右副フィン群７９とを有する。本体部２６は、方形の薄板形状を呈する部位である。また、側壁部５１、５２は、筐体２の側面壁７、８に近接する本体部２６の２辺に、本体部２６と直交するように設けられている。側壁部５１、５２には本体部２６と平行なフランジ部５３、５４が設けられている。すなわち、本体部２６の両側には、それぞれフランジ部５３、５４を有する側壁部５１、５２が連続して形成されている。フランジ部５３には、孔５５〜５７が設けられている。同様に、フランジ部５４にも孔（図示せず）が設けられている。
The heat sink 16 (heat radiator) is made of a material having good thermal conductivity. As shown in FIGS. 3 and 5, the
主フィン群７７は、側壁部５１、５２の間に配置されており、多数の主フィン１７（冷却フィン）から構成されている。各主フィン１７は、図３に示す様に、本体部２６の一方の面（背面壁６と対向する側の面）に設けられている。各主フィン１７は、側壁部５１、５２と平行に本体部２６の一方の縁（天面壁３側の縁）から反対側の縁（底面壁４側の縁）に至る長さを有しており、互いに平行で且つ等間隔に配置されている。
隣接する主フィン１７同士の間には、各々溝（空気通路）２７が形成されている。すなわち、複数の主フィン１７と本体部２６によって複数の溝２７が平行に形成されている。各溝２７の幅Ｄ１（図６）は、天面壁３の各主通気開口９の幅ｄ１（図３）と同じである。隣接する溝２７同士の間隔と、隣接する主通気開口９同士の間隔は同じである。また、溝２７の数は、主通気開口９の数と一致している。
各主フィン１７の高さＨ（図３、図８に示す本体部２６から先端までの長さ）は、天面壁３の主通気開口９の長さＴ（図１）と略一致している。
The
A groove (air passage) 27 is formed between the adjacent
The height H of each main fin 17 (the length from the
左副フィン群７８は、複数の左副フィン１８（冷却フィン）で構成されている。
各左副フィン１８は、本体部２６における主フィン群７７とは反対側の面（基板２３と対向する側の面）に設けられている。各左副フィン１８は、本体部２６に対して各主フィン１７とは逆方向に起立している。図３に示す様に左副フィン群７８は、幅ｗと長さＬを有する。幅ｗの間に各左副フィン１８が平行で且つ等間隔に配置されている。
隣接する左副フィン１８同士の間には、各々溝２８が形成されている。すなわち、複数の左副フィン１８と本体部２６によって複数の溝２８が平行に形成されている。溝２８の幅Ｄ２（図６）は、天面壁３の左副通気開口１０の幅ｄ２（図３）と同じである。隣接する溝２８同士の間隔と、天面壁３の隣接する左副通気開口１０同士の間隔は同じである。また、溝２８の数は、天面壁３の左副通気開口１０の数と一致している。
各左副フィン１８の高さ（本体部２６から先端までの長さ）は、天面壁３の左副通気開口１０の長さと略一致している。
The left
Each
A
The height of each left sub fin 18 (the length from the
右副フィン群７９は、複数の右副フィン１９（冷却フィン）で構成されている。
各右副フィン１９も、左副フィン群７８の各左副フィン１８と同様に本体部２６に設けられている。各右副フィン１９の間隔及び数は、天面壁３の各右副通気開口１１の間隔及び数と一致している。右副フィン１９における左副フィン１８と重複する説明は省略する。
The right
The
図３に示す様に、左遮蔽部材２０は、本体部４３、側壁部４３ａ、４３ｂ、フランジ部４４、４５を有する薄板で作られたたとえば樹脂で作られたカバーである。
本体部４３は、細長い長方形状の薄板であり、左副フィン群７８の全体に渡って拡がる板状の部位である。すなわち、本体部４３の全長Ｌ１（図３）は、左副フィン群７８の全長Ｌと一致しており、本体部４３の幅Ｗ１は、左副フィン群７８の幅ｗと同じか又は大きい。本体部４３の両側には、本体部４３と直交する側壁部４３ａ、４３ｂが連続形成されている。すなわち、本体部４３と、側壁部４３ａ、４３ｂによって、略コの字形を形成している。図８に示す様に、側壁部４３ａ、４３ｂの高さは、高さｈの副フィン１８を収容できるように設定されている。側壁部４３ａ、４３ｂの高さは、高さｈと同じか又は大きい。側壁部４３ａ、４３ｂの自由端側には、それぞれフランジ部４４、４５が設けられている。フランジ部４４、４５は、外向きのフランジである。
側壁部４３ａ、４３ｂの間には、左副フィン群７８をすっぽりと収容可能である。すなわち、左遮蔽部材２０の略コの字形の部分で、左副フィン群７８の全体を収容することができる。
As shown in FIG. 3, the
The
The left
右遮蔽部材２１は、左遮蔽部材２０と同様の構造を有しており、重複する説明は省略する。
The
次に、電力変換装置１の各部材の関係を説明する。
前述の様に、電力変換装置１は５層構造を成しており、正面壁５側から順に、正面壁５、基板２３，ヒートシンク１６、配置板１５、背面壁６が配置されている。
背面壁６側から説明すると、配置板１５の各くぼみ部３７が、背面壁６に当接しており、背面壁６のフック部２９、３０が、それぞれ配置板１５の係合片３３、３４に係合しており、背面壁６の各起立片３１、３２と配置板１５の切り起こし部３５、３６がねじ止めされている。すなわち、背面壁６と配置板１５は、図４に示す様に一体固着されている。配置板１５の本体部１５ａと背面壁６は、配置板１５のくぼみ部３７によって若干離間している。くぼみ部３７によって、筐体２側の主通気開口群８０（天面壁３）、左副通気開口群８１、右副通気開口群８２（天面壁３）、主通気開口群８３（底面壁４）、左副通気開口群８４、右副通気開口群８５（底面壁４）と、ヒートシンク１６の主フィン群７７、左副フィン群７８、右副フィン群７９の位置合わせが行われている。
Next, the relationship between the members of the
As described above, the
If it demonstrates from the
配置板１５の側面壁７側のねじ孔３９ａ、４０ａ、４１ａと、ヒートシンク１６の孔５５〜５７が一致しており、同様に、配置板１５の側面壁８側のねじ孔３９ｂ、４０ｂ、４１ｂと、ヒートシンク１６の対応する各孔が一致しており、ヒートシンク１６が配置板１５にねじ止めされている。すなわち、配置板１５の正面側にヒートシンク１６が固定されている。
ヒートシンク１６の正面側には、一定の距離をおいて基板２３が配置されており、さらに基板２３の正面側に一定の距離をおいて正面壁５（筐体２の蓋）がある。
基板２３上に搭載される電子機器や、基板２３に電装線等で接続される電子機器がヒートシンク１６の正面側に取り付けられている。
また、配置板１５上には、前述のＤＣリアクトル６１とＡＣリアクトル６２が、ヒートシンク１６と並んで配置されている。ＤＣリアクトル６１、ＡＣリアクトル６２は、通電されると発熱する。
The screw holes 39a, 40a, 41a on the
A
An electronic device mounted on the
Further, on the
ヒートシンク１６と配置板１５の関係は、次の様である。
ヒートシンク１６の主フィン群７７の各主フィン１７の突端部は、それぞれ配置板１５の本体部１５ａに当接している。よって、ヒートシンク１６の本体部２６と、主フィン群７７と配置板１５の本体部１５ａによって四方が囲まれた複数の空気通路が形成されている。換言すると、各溝２７の開放部分が配置板１５の本体部１５ａに閉塞されて複数の空気通路からなる空気通路群８６が構成されている。
The relationship between the
The protruding end portions of the
また、ヒートシンク１６と筐体２の関係を見ると、ヒートシンク１６の本体部２６の一方の辺は、図６に示す様に、筐体２内で天面壁３の内面３ａに当接している。本体部２６の他方の辺は、図５に示す様に、底面壁４の内面４ａに当接している。
Further, when viewing the relationship between the
そのため、筐体２の内側では、空気通路群８６（各空気通路２７）の上側の端部が、天面壁３の主通気開口群８０（各主通気開口９）と隙間なく接続されており、空気通路群８６（各空気通路２７）の下側の端部が、底面壁４の主通気開口群８３（各主通気開口１２）と隙間なく接続されている。
Therefore, inside the
次に、左副フィン群７８と他の部材との関係を説明する。
図６及び図７のＢ−Ｂ断面図である図８に示す様に、左副フィン群７８の全体が、左遮蔽部材２０によって覆われている。左遮蔽部材２０の側壁部４３ａ、４３ｂが、左副フィン群７８に沿って配置され、左遮蔽部材２０のフランジ部４４、４５がヒートシンク１６の本体部２６に接着固定されている。
Next, the relationship between the left
As shown in FIG. 8 which is a BB cross-sectional view of FIGS. 6 and 7, the entire left
図６、図７に示す様に、左遮蔽部材２０の一端４６（上側の端部）は、天面壁３の内面３ａに当接しており、他端４７（下側の端部）は、底面壁４の内面４ａに当接している。すなわち、左遮蔽部材２０と天面壁３の間には隙間がなく、同様に、左遮蔽部材２０と底面壁４の間にも隙間がない。
そのため、左遮蔽部材２０とヒートシンク１６の本体部２６によって、筐体２内に上下方向（天面壁３側から底面壁４側に向かう方向）にのびる空間４８（通気路）が形成されている。空間４８は、左遮蔽部材２０及びヒートシンク１６の本体部２６によって、筐体２内のその他の空間５０（図８）と仕切られている。空間５０には、基板２３に設置された各電子機器（主コンバータ回路６６、インバータ回路６７等）が配置されている。
As shown in FIGS. 6 and 7, one end 46 (upper end) of the
Therefore, the
左副フィン群７８の各左副フィン１８は、空間４８内に配置されている。また、空間４８は、左遮蔽部材２０によって、筐体２内の電子機器（基板２３）が配置されている空間５０と仕切られている。
Each
図７に示す様に、空間４８は、天面壁３に設けられた左副通気開口群８１の各左副通気開口１０と連通している。また、空間４８は、底面壁４に設けられた左副通気開口群８４の各左副通気開口１３とも連通している。そのため、筐体２の外部と、空間４８とは天面壁３の各左副通気開口１０と底面壁４の各左副通気開口１３で連通しており、外気（冷気）が空間４８内に流入することができる。すなわち、空間４８内の昇温した空気は、上側の天面壁３の左副通気開口群８１から筐体２の外部へ移動（排気）することができ、筐体２の外部の低温の空気が、下側の底面壁４の左副通気開口群８４から筐体２内（空間４８内）に流入する。
As shown in FIG. 7, the
ヒートシンク１６は、天面壁３の内面３ａと当接している。同様に、ヒートシンク１６は、底面壁４の内面４ａと当接している。そのため、左副通気開口群８１（各左副通気開口１０）又は左副通気開口群８４（各左副通気開口１３）を介して、筐体２の内部に侵入した異物や虫は、左遮蔽部材２０に遮られて空間４８からさらに基板２３側の空間５０へ移動することはできない。
The
また、空間４８は、筐体２内で上下方向にのびる直線状の空気通路であり、空間４８内の昇温した空気は、左遮蔽部材２０に遮られて空間４８から基板２３側の空間５０へ侵入することはできない。そのため、左遮蔽部材２０は、遮熱効果を奏することができる。
The
右副フィン群７９（各右副フィン１９）についても同様である。すなわち、右副フィン群７９を覆うように右遮蔽部材２１が配置され、右遮蔽部材２１とヒートシンク１６の本体部２６とで空間４９が形成されている。空間４９は、空間４８と同様の直線状の空気通路である。天面壁３の右副通気開口群８２（各右副通気開口１１）又は底面壁４の右副通気開口群８５（各右副通気開口１４）を介して、上下方向にのびる空間４９内に侵入した異物又は虫は、右遮蔽部材２１に遮られて空間４９から基板２３側の空間５０へ移動することはできない。また、空間４９内の昇温した空気は、空間５０側へ移動することができず、右遮蔽部材２１は、遮熱効果を奏することができる。
The same applies to the right sub fin group 79 (each right sub fin 19). That is, the
左遮蔽部材２０、右遮蔽部材２１は、各図に示す略コの字形に限らず、例えば図１１に示す様なかまぼこ状に突出した遮蔽部材９０であってもよい。すなわち、左遮蔽部材２０（２１）の側壁部４３ａ、４３ｂの正面壁５側の端辺同士を、本実施形態のように平板状の本体部４３と接続する以外に、正面壁５側へ湾曲するかまぼこ状の曲板９１と接続したり、その他の形状の板部材で接続することができる。
The
基板２３は、筐体２内において正面壁５及び背面壁６と平行に配置されており、図示しない固定手段によって筐体２内に固定されている。また、基板２３は、複数のディスタンスピース６０（図８）を介して前述のヒートシンク１６と近接している。
The board |
以上説明した電力変換装置１は、天面壁３が上側となり、底面壁４が下側となる様に建物の壁等に設置されて使用される。発電システム７２（図１０）が使用されると、太陽光パネル７０から電力変換装置１に直流電力が入力され、電力変換装置１の基板２３上の各電子機器が昇温する。
The
そして、基板２３側の熱が、基板２３上の電子機器や基板２３に接続される電子機器と接触するヒートシンク１６側へ伝達され、基板２３上の各電子機器および基板２３に接続される各電子機器が冷却される。
ヒートシンク１６が昇温すると、主フィン１７の溝２７内の空気や、左副フィン１８（右副フィン１９）の溝２８内の空気が加熱されて昇温する。
Then, the heat on the
When the
主フィン群７７の各溝（空気通路）２７内の昇温した空気は、上昇し、筐体２の上側の天面壁３の主通気開口群８０（各主通気開口９）から筐体２の外部に排出される。また、各溝２７（空気通路）内には、筐体２の下側の底面壁４の主通気開口群８３（各主通気開口１２）から外気（冷気）が流入する。すなわち、各溝２７内の昇温した空気が上方の天面壁３側から排出されると各溝２７内が負圧となるため、下方の底面壁４側から低温の外気が流入する。そのため、各溝２７では、昇温した空気が排出され、代わりに低温の空気が流入し、円滑に空気が入れ替わり、冷却効果が高い。
The heated air in each groove (air passage) 27 of the
また、左副フィン１８（１９）の各溝（空気通路）２８内の昇温した空気は空間４８（４９）内に拡がるが、空間４８（４９）内の昇温した空気は上昇し、天面壁３の左副通気開口群８１（８２）の左副通気開口１０（１１）から筐体２の外部に排出される。また、空間４８（４９）内には、底面壁４の左副通気開口１３（１４）から外気（冷気）が流入する。すなわち、空間４８（４９）内の昇温した空気が上方の天面壁３側から排出されると空間４８（４９）内が負圧となるため、下方の底面壁４側から低温の外気が流入する。そのため、空間４８（４９）では、昇温した空気が排出され、代わりに低温の空気が流入し、円滑に空気が入れ替わり、冷却効果が高い。
よって、ヒートシンク１６は円滑に冷却され、筐体２内の温度上昇が抑制される。
Further, the heated air in each groove (air passage) 28 of the left sub fin 18 (19) spreads in the space 48 (49), but the heated air in the space 48 (49) rises, and the sky The left sub vent opening 10 (11) of the left sub vent opening group 81 (82) of the
Therefore, the
左副フィン群７８、右副フィン群７９は、ヒートシンク１６の本体部２６における基板２３側の面に配置されており、基板２３と近接している。ところが、左遮蔽部材２０、右遮蔽部材２１が、左副フィン群７８、右副フィン群７９を覆っており、左副フィン群７８、右副フィン群７９側の空間４８、４９から基板２３側の空間５０への空気の移動（熱移動）が阻止されて遮熱効果を奏することができる。
The left
本実施の形態では、筐体２内に配置板１５を設けた例を示したが、配置板１５は省略することもできる。この場合には、ヒートシンク１６は背面壁６に固定し、主フィン群７７（各主フィン１７）を背面壁６の内面に当接させる。すなわち、主フィン群７７（各主フィン１７）によって形成される各溝２７は、背面壁６で閉塞されて細長い空間が形成される。また、主フィン群７７に形成される各溝２７は、天面壁３の主通気開口群８０の各主通気開口９と、底面壁４の主通気開口群８３の各主通気開口１２に隙間なく接続する。
In the present embodiment, an example in which the
１ 電力変換装置
２ 筐体
３、４ 天面壁、底面壁（一対の壁面）
６ 背面壁
９、１２ 主通気開口
１０、１１ 天面壁の副通気開口
１３、１４ 底面壁の副通気開口
１６ ヒートシンク（放熱器）
１７ 主フィン（冷却フィン）
１８、１９ 副フィン（冷却フィン）
２０ 左遮蔽部材
２１ 右遮蔽部材
２６ ヒートシンクの本体部
２７ 主フィンの溝
２８ 副フィンの溝
４８、４９ 空間（通気路）
６３ 電解コンデンサ（電子機器）
６４ 系統リレー部（電子機器）
６６ 主コンバータ回路（電子機器）
６７ インバータ回路（電子機器）
DESCRIPTION OF
6
17 Main fin (cooling fin)
18, 19 Sub fin (cooling fin)
20
63 Electrolytic capacitor (electronic equipment)
64 system relay (electronic equipment)
66 Main converter circuit (electronic equipment)
67 Inverter circuit (electronic equipment)
Claims (4)
前記筐体は、対向する一対の壁面に通気開口が設けられ、
前記放熱器は板状の本体部と、当該本体部の少なくとも一方の面に設けられた複数の冷却フィンを有し、冷却フィン同士の間に溝が形成されており、
当該溝の両端が、前記通気開口が設けられた一対の壁面の近傍にあり、前記筐体の内部空間を、前記溝と前記一対の通気開口から隔離する遮蔽部材が設けられたことを特徴とする電力変換装置。 In a power conversion device in which a plurality of electronic devices including an inverter in a housing and at least one heat radiator are provided, and one or a plurality of electronic devices are attached to the heat radiator to air-cool the electronic device,
The housing is provided with ventilation openings in a pair of opposing wall surfaces,
The radiator has a plate-shaped main body and a plurality of cooling fins provided on at least one surface of the main body, and a groove is formed between the cooling fins.
Both ends of the groove are in the vicinity of the pair of wall surfaces provided with the ventilation openings, and a shielding member is provided to isolate the internal space of the housing from the grooves and the pair of ventilation openings. Power converter.
放熱器の板状の本体部は、前記背面壁と略平行に配され、本体部の前記正面壁側と背面壁側に前記冷却フィンがあり、
背面壁側に設けられた冷却フィンは、その突端部が筐体の背面壁に当接していて背面壁側に設けられた冷却フィン同士の間の溝は筐体の背面壁によって閉塞されており、
本体部の正面壁側に前記遮蔽部材が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。 The housing has six surfaces, a top wall, a bottom wall, a front wall, a back wall, and left and right side walls, based on the posture in which the power converter is installed, and the ventilation openings are formed in the top wall and the bottom wall. Provided,
The plate-like main body portion of the radiator is arranged substantially parallel to the back wall, and the cooling fins are on the front wall side and the back wall side of the main body portion,
The cooling fins provided on the back wall side are in contact with the back wall of the housing, and the grooves between the cooling fins provided on the back wall side are closed by the back wall of the housing. ,
The power converter according to claim 1, wherein the shielding member is provided on a front wall side of the main body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013038014A JP2014166116A (en) | 2013-02-27 | 2013-02-27 | Power converter |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016209752A (en) * | 2016-09-21 | 2016-12-15 | 株式会社ニューギン | Game machine |
| JP2019165626A (en) * | 2015-06-30 | 2019-09-26 | 工機ホールディングス株式会社 | Charging device for power tool battery pack |
-
2013
- 2013-02-27 JP JP2013038014A patent/JP2014166116A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2016209752A (en) * | 2016-09-21 | 2016-12-15 | 株式会社ニューギン | Game machine |
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