JP6051766B2 - 電気機器、および電気機器の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器、および電気機器の製造方法に関する。

特許文献１には、複数の入出力端子台を備えるパワーコンディショナが開示されている。
特許文献１ 特開２００４−３１４８１号公報

パワーコンディショナには、いわゆる接続箱内蔵型のパワーコンディショナと、接続箱非内蔵型のパワーコンディショナとがある。接続箱内蔵型のパワーコンディショナおよび接続箱非内蔵型のパワーコンディショナにおいて、可能な限り部品を共通化することが望まれている。

本発明に係る電気機器は、電力源からの電力が入力される電気機器であって、筐体と、筐体の内部に配置されている回路基板と、回路基板の第１の部分を覆い、回路基板を電磁的にシールドする第１電磁シールド板と、回路基板の第２の部分を覆い、第１電磁シールド板と独立して筐体に対して着脱可能に設けられ、回路基板を電磁的にシールドする第２電磁シールド板と、第２電磁シールド板の外側面に固定され、電力源からの電力を回路基板に入力する入力端子ユニットとを備える。

上記電気機器において、第１電磁シールド板は、筐体の内面に接触することによって、筐体を支持してもよい。第１電磁シールド板は、電力源と入力端子ユニットとを接続するケーブルが配設される経路と回路基板との間に設けられてもよい。

上記電気機器は、回路基板上に配置され、入力端子ユニットに接続可能な複数対の接続端子と、複数対の接続端子を並列に接続する並列接続回路と、複数対の接続端子のうちの２対以上の接続端子のそれぞれと並列接続回路との間に接続される逆流防止回路とをさらに備え、複数対の接続端子のうちの他の１対の接続端子と並列接続回路との間には、逆流防止回路が接続されていない。

上記電気機器は、回路基板上に配置され、入力端子ユニットに接続可能な複数対の接続端子と、複数対の接続端子を並列に接続する並列接続回路とをさらに備え、複数対の接続端子のうちの２対以上の接続端子のそれぞれの容量は、他の１対の接続端子の容量より小さくてもよい。

上記電気機器において、複数対の接続端子のうちの少なくとも一部は、回路基板の第２の部分に配置されてもよい。入力端子ユニットは、複数の入力端子を有し、複数の入力端子は、２対以上の接続端子のそれぞれに接続されてもよい。入力端子ユニットは、１つの入力端子を有し、１つの入力端子は、他の１対の接続端子に接続されてもよい。

本発明に係る電気機器の製造方法は、電力源からの電力が入力される電気機器の製造方法であって、筐体の内部に回路基板を配置する工程と、回路基板の第１の部分を覆うように、回路基板を電磁的にシールドする第１電磁シールド板を筐体の内部に配置する工程と、電力源からの電力を回路基板に入力する入力端子ユニットが一面に設けられた、回路基板を電磁的にシールドする第２電磁シールド板を用意する工程と、第２電磁シールド板の他面を回路基板に対向させて、回路基板の第２の部分を覆うように、第２電磁シールド板を筐体の内部に配置する工程とを含む。

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

本実施形態に係るパワーコンディショナの斜視図である。 パワーコンディショナに内蔵される部品の配置状態を示す図である。 各種部品が収容された状態の収容箱の正面側から見た斜視図である。 第１回路基板に配置される電気回路の回路構成を示す図である。 第１回路基板の斜視図である。 第１回路基板の表面から見た図である。 複数の端子ユニットを有する入力端子ユニットが固定された第２電磁シールド板が、第１回路基板の表面側に配置された状態を示す斜視図を示す。 単一の端子ユニットを有する入力端子ユニットが固定された第２電磁シールド板が、第１回路基板の表面側に配置された状態を示す斜視図を示す。 パワーコンディショナの製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

図１は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の斜視図である。図２は、パワーコンディショナ１００に内蔵される部品の配置状態を示す図である。パワーコンディショナ１００は、太陽電池、燃料電池などの電力源からの直流電力を交流電力に変換する。パワーコンディショナ１００は、電気機器の一例である。パワーコンディショナ１００は、各種部品を収容する収容箱１０２および収容箱１０２の開口部分を覆うカバー１０４を有する筐体を備える。

パワーコンディショナ１００は、複数の太陽電池などの複数の電力源からのそれぞれの直流電力を並列接続するいわゆる接続箱の機能を有する接続箱内蔵型のパワーコンディショナとして使用することができる。さらに、パワーコンディショナ１００は、入力端子ユニットを付け替えることにより、接続箱非内蔵型のパワーコンディショナとしても使用することができる。

収容箱１０２は、入力側フィルタ回路、インバータ回路および出力側フィルタ回路を収容する。入力側フィルタ回路は、電力源からの直流電力のノイズを低減する。インバータ回路は、入力側フィルタ回路から出力された直流電力を交流電力に変換する。出力側フィルタ回路は、インバータ回路から出力された交流電力のノイズを低減する。収容箱１０２は、回路基板１４０および回路基板１５０を収容する。入力側フィルタ回路は、回路基板１４０上に配置されている。出力側フィルタ回路は、回路基板１５０上に配置されている。また、収容箱１０２は、太陽電池などの電力源からの電力を回路基板１４０に入力する入力端子ユニット１２０を収容する。収容箱１０２は、回路基板１５０から出力される交流電力を外部に出力する出力端子ユニット１５２を収容する。

回路基板１４０および回路基板１５０のカバー１０４側には、回路基板１４０および回路基板１５０など筐体内に収容される各回路基板を電磁的にシールドする電磁シールド板１１０，１１２、１１４、および１１６が配置されている。電磁シールド板１１０は、電力源と入力端子ユニット１２０とを接続するケーブルが配設される経路１０８と回路基板１４０との間に設けられる。これにより、ケーブルから発生する電磁的なノイズから回路基板１４０をシールドすることができる。なお、経路１０８に配置されるケーブルは、収容箱１０２の底面に設けられた複数の挿入孔１０６から収容箱１０２内に挿入される。

電磁シールド板１１４の裏面側には、インバータ回路が配置されている。電磁シールド板１１２の外側面、つまりカバー１０４側には、入力端子ユニット１２０が固定されている。電磁シールド板１１６の外側面には、出力端子ユニット１５２が固定されている。

電磁シールド板１１０、１１４、および１１６は、筐体の内面１０３に接触することによって、筐体を支持している。電磁シールド板１１０、１１４、および１１６は一体となり、筐体を支持している。なお、電磁シールド板１１０、１１４、および１１６は、一枚の電磁シールド板で構成してもよい。

電磁シールド板１１０と電磁シールド板１１２とを一枚の電磁シールド板で構成した場合、その一枚の電磁シールド板が取り外された状態では、筐体の内面の一部が電磁シールド板によって支持されなくなる。よって、電磁シールド板１１０と電磁シールド板１１２とを一枚の電磁シールドで構成した場合、一枚の電磁シールドを取り外した状態では、筐体の強度が減少してしまう。つまり、当該一枚の電磁シールドが取り外された状態で筐体を搬送する場合、筐体が変形するおそれがある。一方、本実施形態によれば、電磁シールド板１１２が固定されていない状態においても、他の電磁シールド板が筐体のそれぞれの内面を支持している。よって、入力端子ユニット１２０が固定された電磁シールド板１１２が取り外された状態で筐体を搬送する場合でも、筐体の強度が減少しないので、筐体の変形を防止できる。

また、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００によれば、接続箱内蔵型のパワーコンディショナおよび接続箱非内蔵型のパワーコンディショナにおいて、より多くの部品を共通化できる。よって、作業工程の簡素化およびコストの削減を図ることができる。

図３は、接続箱内蔵型のパワーコンディショナおよび接続箱非内蔵型のパワーコンディショナのそれぞれで共用できる各種共通部品が収容された状態の収容箱１０２の正面側から見た斜視図である。

電磁シールド板１１２または１１８は、電磁シールド板１１０と独立して筐体に対して着脱可能に設けられる。入力端子ユニットとして、複数の入力端子を有する入力端子ユニット１２０が固定された電磁シールド板１１２を電磁シールド板１１０に固定することができる。これにより、パワーコンディショナ１００は、複数の太陽電池などの電力源からのそれぞれの直流電力を並列接続するいわゆる接続箱の機能を有する接続箱内蔵型のパワーコンディショナとして使用することができる。

一方、電磁シールド板１１０には、入力端子ユニットとして、１つの入力端子を有する入力端子ユニット１３０が固定された電磁シールド板１１８を固定することもできる。電磁シールド板１１０に、電磁シールド板１１２の代わりに電磁シールド板１１８を固定することができる。入力端子ユニット１３０は、一対のケーブルを介して接続箱に電気的に接続できる。これにより、パワーコンディショナ１００は、接続箱非内蔵型のパワーコンディショナとして使用することができる。

図４は、回路基板１４０に配置される電気回路の回路構成を示す図である。回路基板１４０上には、入力端子ユニット１２０に接続可能な複数対の接続端子１４１と、入力端子ユニット１３０に接続可能な一対の接続端子１４２と、一対の接続端子１４７とが配置されている。複数対の接続端子１４１および一対の接続端子１４２には、複数対の接続端子１４１および一対の接続端子１４２を並列接続する並列接続回路１４５が電気的に接続されている。

また、複数対の接続端子１４１と並列接続回路１４５との間には、逆流防止回路１４４が接続されている。逆流防止回路１４４は、複数対の接続端子１４１に接続される複数の逆流防止ダイオード１４３が接続されている。一方、１対の接続端子１４２と並列接続回路１４５との間には、逆流防止回路１４４は接続されていない。一対の接続端子１４７と並列接続回路１４５との間には、入力側フィルタ回路１４６が接続されている。一対の接続端子１４７は、一対のケーブルを介してインバータ回路に接続される。

ここで、一対の接続端子１４２には、複数の太陽電池などの複数の電力源からの直流電力が接続箱を介して一括して入力される。一方、複数対の接続端子１４１には、複数の太陽電池などの複数の電力源からのそれぞれの直流電力が個別に入力される。よって、複数対の接続端子１４１のそれぞれの容量（端子容量）は、一対の接続端子１４２の容量より小さくできる。

図５は、回路基板１４０の表面側、つまりカバー側から見た斜視図である。図６は、回路基板１４０の表面側から見た図である。回路基板１４０の第１の部分２０１の上方を覆うように電磁シールド板１１０は配置される。つまり、電磁シールド板１１０は、パワーコンディショナ１００が設置された状態において水平方向に沿って配置される逆流防止ダイオード１４３の上方を覆うように配置される。また、回路基板１４０の第２の部分２０２の上方を覆うように電磁シールド板１１２または１１８は配置される。

複数対の接続端子１４１および一対の接続端子１４２の少なくとも一部は、第１回路基板の第２の部分２０２に配置されている。電磁シールド板１１２または１１８が電磁シールド板１１０に固定されていない状態において、複数対の接続端子１４１および一対の接続端子１４２の上方は、いずれの電磁シールド板によっても覆われていない。よって、電磁シールド板１１０がすでに筐体に固定されている状態において、複数対の接続端子１４１および一対の接続端子１４２と、入力端子ユニット１２０または１３０とをケーブルで接続する場合でも、電磁シールド板１１０が、それらのケーブルを接続する作業工程の障壁となることがない。したがって、ユーザは、入力端子ユニット１２０または１３０と複数対の接続端子１４１または一対の接続端子１４２とをケーブルで接続した後に、入力端子ユニット１２０または１３０が固定された電磁シールド板１１２または１１８を電磁シールド板１１０に固定する作業を容易に行うことができる。

図７は、複数の端子ユニットを有する入力端子ユニット１２０が固定された電磁シールド板１１２が、回路基板１４０の表面側に配置された状態を示す斜視図を示す。電磁シールド板１１０と電磁シールド板１１２とは、絶縁ボルト１２４で固定することにより、複数の入力端子を有する入力端子ユニット１２０と回路基板１４０とを絶縁してもよい。

図８は、単一の端子ユニットを有する入力端子ユニット１３０が固定された電磁シールド板１１８が、回路基板１４０の表面側に配置された状態を示す斜視図を示す。一対のケーブル１３２は、入力端子ユニット１３０と一対の接続端子１４２とに接続される。

図９は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。

筐体の内部に回路基板１４０および回路基板１５０を含む各種回路基板を配置する（Ｓ１００）。各種回路基板は、接続箱内蔵型のパワーコンディショナおよび接続箱非内蔵型のパワーコンディショナのいずれの場合にも使用できる共通回路基板を用いることができる。次いで、各種回路基板を覆い、かつ筐体のそれぞれの内面に接触させて筐体に固定されるように、電磁シールド板１１０、電磁シールド板１１４、および電磁シールド板１１６を筐体内に配置する。電磁シールド板１１０は、回路基板１４０上の逆流防止ダイオード１４３が配置された第１の部分２０１を覆うように配置される（Ｓ１０２）。

次いで、入力端子ユニット１２０が一面に設けられた電磁シールド板１１２、または入力端子ユニット１３０が一面に設けられた電磁シールド板１１８を用意する（Ｓ１０４）。入力端子ユニット１２０または入力端子ユニット１３０には回路基板１４０に設けられた複数対の接続端子１４１または一対の接続端子１４２と接続するためのケーブルを接続しておく。

入力端子ユニット１２０または入力端子ユニット１３０に接続されたケーブルを回路基板１４０に設けられた複数対の接続端子１４１または一対の接続端子１４２に接続する。より具体的には、入力端子ユニット１２０が有する複数の入力端子と、複数対の接続端子１４１とを複数対のケーブル１２２で接続する。または、入力端子ユニット１３０が有する１つの入力端子と、一対の接続端子１４２とを一対のケーブル１３２で接続する。その後、電磁シールド板１１２または１１８の他面を回路基板１４０の表面に対向させて、第１回路基板の第２の部分２０２を覆うように、電磁シールド板１１２または１１８を筐体の内部に配置する（Ｓ１０６）。電磁シールド板１１２または１１８は、電磁シールド板１１０の同一箇所に固定されてもよい。

本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の製造方法によれば、入力端子ユニット１２０または入力端子ユニット１３０の設置工程以外の工程を、接続箱内蔵型のパワーコンディショナおよび接続箱非内蔵型のパワーコンディショナにおいて共通化できる。また、接続箱内蔵型のパワーコンディショナおよび接続箱非内蔵型のパワーコンディショナにおいて、より多くの部品を共通化できる。よって、作業工程の簡素化およびコストの削減を図ることができる。

また、入力端子ユニット１２０または１３０が固定されている電磁シールド板１１２または１１８が筐体内に配置されていない状態でも、筐体は、その他の電磁シールド板によってそれぞれの内面が支持されている。よって、電磁シールド板１１２または１１８が配置されていない状態の筐体を運搬する場合に、筐体が変形することを防止できる。

加えて、筐体がその他の電磁シールド板によってそれぞれの内面が支持されている場合でも、入力端子ユニット１２０または１３０に接続されたケーブル１２２または１３２と接続される回路基板１４０上の接続端子１４１および１４２は、その他の電磁シールド板によって覆われていない。よって、入力端子ユニット１２０または１３０が固定された電磁シールド板１１２または１１８以外の共通部品を筐体内に収めた状態でも、回路基板１４０上の接続端子１４１または１４２とケーブルとの接続作業を容易に行うことができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

１００ パワーコンディショナ
１０２ 収容箱
１０４ カバー
１０８ 経路
１１０，１１２，１１４，１１６，１１８ 電磁シールド板
１２０，１３０ 入力端子ユニット
１２２，１３２ ケーブル
１４０，１５０ 回路基板
１４１，１４２，１４７ 接続端子
１４３ 逆流防止ダイオード
１４４ 逆流防止回路
１４５ 並列接続回路
１４６ 入力側フィルタ回路
１５２ 出力端子ユニット

Claims (10)

1. 電力源からの直流電力を交流電力に変換する接続箱内蔵型または接続箱非内蔵型のパワーコンディショナであって、
   筐体と、
   前記筐体の内部に配置されている回路基板と、
   前記回路基板の第１の部分を覆い、前記回路基板を電磁的にシールドする第１電磁シールド板と、
   前記回路基板の第２の部分を覆い、前記第１電磁シールド板と独立して前記筐体に対して着脱可能に設けられ、前記回路基板を電磁的にシールドする第２電磁シールド板と、
   前記第２電磁シールド板の外側面に固定され、前記電力源からの電力を前記回路基板に入力する入力端子ユニットと
   前記回路基板上に配置され、前記入力端子ユニットに接続可能な複数対の接続端子と、
   前記複数対の接続端子を並列に接続する並列接続回路と、
   前記複数対の接続端子のうちの２対以上の接続端子のそれぞれと前記並列接続回路との間に接続される逆流防止回路と
   を備え、
   前記複数対の接続端子のうちの他の１対の接続端子と前記並列接続回路との間には、逆流防止回路が接続されていない、パワーコンディショナ。
2. 前記回路基板上に配置され、前記入力端子ユニットに接続可能な複数対の接続端子と、
   前記複数対の接続端子を並列に接続する並列接続回路と
   をさらに備え、
   前記複数対の接続端子のうちの２対以上の接続端子のそれぞれの容量は、他の１対の接続端子の容量より小さい、請求項１に記載のパワーコンディショナ。
3. 電力源からの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナであって、
   筐体と、
   前記筐体の内部に配置されている回路基板と、
   前記回路基板の第１の部分を覆い、前記回路基板を電磁的にシールドする第１電磁シールド板と、
   前記回路基板の第２の部分を覆い、前記第１電磁シールド板と独立して前記筐体に対して着脱可能に設けられ、前記回路基板を電磁的にシールドする第２電磁シールド板と、
   前記第２電磁シールド板の外側面に固定され、前記電力源からの電力を前記回路基板に入力する入力端子ユニットと
   前記回路基板上に配置され、前記入力端子ユニットに接続可能な複数対の接続端子と、
   前記複数対の接続端子を並列に接続する並列接続回路と
   をさらに備え、
   前記複数対の接続端子のうちの２対以上の接続端子のそれぞれの容量は、他の１対の接続端子の容量より小さい、パワーコンディショナ。
4. 前記第１電磁シールド板は、前記筐体の内面に接触することによって、前記筐体を支持する、請求項１から３のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
5. 前記第１電磁シールド板は、前記電力源と前記入力端子ユニットとを接続するケーブルが配設される経路と前記回路基板との間に設けられる、請求項１から４のいずれか1つに記載のパワーコンディショナ。
6. 前記複数対の接続端子のうちの少なくとも一部は、前記回路基板の前記第２の部分に配置されている、請求項１から５のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
7. 前記入力端子ユニットは、複数の入力端子を有し、
   前記複数の入力端子は、前記２対以上の接続端子のそれぞれに接続される、請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
8. 前記入力端子ユニットは、１つの入力端子を有し、
   前記１つの入力端子は、前記他の１対の接続端子に接続される、請求項１から請求項６のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
9. 電力源からの直流電力を交流電力に変換する接続箱内蔵型または接続箱非内蔵型のパワーコンディショナの製造方法であって、
   入力端子ユニットに接続可能な複数対の接続端子と、前記複数対の接続端子を並列に接続する並列接続回路と、前記複数対の接続端子のうちの２対以上の接続端子のそれぞれと前記並列接続回路との間に接続される逆流防止回路とを有し、前記複数対の接続端子のうちの他の１対の接続端子と前記並列接続回路との間には、逆流防止回路が接続されていない回路基板を、筐体の内部に配置する工程と、
   前記回路基板の第１の部分を覆うように、前記回路基板を電磁的にシールドする第１電磁シールド板を前記筐体の内部に配置する工程と、
   前記電力源からの直流電力を前記回路基板に入力する前記入力端子ユニットとして、前記２対以上の接続端子のそれぞれに接続される複数の入力端子を有する第１入力端子ユニット、または前記他の１対の接続端子に接続される１つの入力端子を有する第２入力端子ユニットが一面に設けられた、前記回路基板を電磁的にシールドする第２電磁シールド板を用意する工程と、
   前記第２電磁シールド板の他面を前記回路基板に対向させて、前記回路基板の第２の部分を覆うように、前記第２電磁シールド板を前記筐体の内部に配置する工程と
   を含む、パワーコンディショナの製造方法。
10. 電力源からの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナの製造方法であって、
    入力端子ユニットに接続可能な複数対の接続端子と、前記複数対の接続端子を並列に接続する並列接続回路とを有し、前記複数対の接続端子のうちの２対以上の接続端子のそれぞれの容量が、他の１対の接続端子の容量より小さい回路基板を、筐体の内部に配置する工程と、
    前記回路基板の第１の部分を覆うように、前記回路基板を電磁的にシールドする第１電磁シールド板を前記筐体の内部に配置する工程と、
    前記電力源からの直流電力を前記回路基板に入力する前記入力端子ユニットとして、前記２対以上の接続端子のそれぞれに接続される複数の入力端子を有する第１入力端子ユニット、または前記他の１対の接続端子に接続される１つの入力端子を有する第２入力端子ユニットが一面に設けられた、前記回路基板を電磁的にシールドする第２電磁シールド板を用意する工程と、
    前記第２電磁シールド板の他面を前記回路基板に対向させて、前記回路基板の第２の部分を覆うように、前記第２電磁シールド板を前記筐体の内部に配置する工程と
    を含む、パワーコンディショナの製造方法。

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