(57)【要約】【課題】非接触通信による内部データの収集を可能とした電力変換装置を得ること。【解決手段】電力変換装置１００は、開口９を有する金属製の筐体１と、筐体１に収められており、直流電圧と交流電圧との変換を行う主回路部１０と、を備える。電力変換装置１００は、筐体１の内部にて開口９に向かい合わせられて配置され、筐体１の外部の機器との間の非接触通信を行う通信回路を備える。電力変換装置１００は、非接触通信による内部データの収集が可能となる。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口を有する金属製の筐体と、
前記筐体に収められており、直流電圧と交流電圧との変換を行う主回路部と、
前記筐体の内部にて前記開口に向かい合わせられて配置され、前記筐体の外部の機器との間の非接触通信を行う通信回路と、
を備えることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記通信回路が実装された基板のうち前記開口へ向けられた側以外の周囲を覆って前記筐体の内部から前記開口を塞ぐ金属製のカバー
を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。
【請求項３】
前記主回路部の駆動状態を表示するための表示回路
を備え、
前記通信回路と前記表示回路とは、共通の基板に実装されている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。
【請求項４】
前記主回路部の駆動を操作するためのスイッチ
を備え、
前記通信回路と前記スイッチとは、共通の基板に実装されている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。
【請求項５】
前記通信回路は、電磁波を送信または受信するアンテナを有し、
前記アンテナは、前記通信回路が実装された基板において、前記基板へ前記開口を投影した場合における前記開口の範囲内に収められていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【請求項６】
前記筐体の外側から前記開口を覆う樹脂製の意匠パネル
を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか１つに記載の電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧と交流電圧との変換を行う電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
直流電力を交流電力に変換して電力系統と連系するパワーコンディショナ等の電力変換装置は、装置の故障または保護機能の誤作動による運転の停止といった異常があった場合に、異常の原因に応じた処置が必要となる。電力変換装置の修理を行う作業者は、電力変換装置の内部の状況を示すデータである内部データの解析によって、異常の原因を正確に特定し得る。ただし、電力変換装置からの内部データの読み出しのために専用のケーブルといった部品の取り付けまたは特殊な工具の使用を要すると、内部データの収集に困難を伴うことになる。
【０００３】
特許文献１には、外部の機器との非接触通信を可能とする無線通信機能を備えた複合機が開示されている。外部の機器との非接触通信が可能とされていることで、専用の部品および特殊な工具を用いずに、複合機の内部からのデータの読み出しを容易に行うことができる。電力変換装置においても、非接触通信による内部データの読み出しが可能となることで、内部データを容易に収集し得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２６５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電力変換装置には、信頼性確保といった目的のために、電力変換装置の全体を囲う金属製の筐体が使用されている。特許文献１の非接触通信技術が電力変換装置に適用された場合に、電力変換装置では、金属製の筐体によって非接触通信が妨げられる。このため、電力変換装置は、非接触通信による内部データの収集が困難であるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、非接触通信による内部データの収集を可能とした電力変換装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
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、開口を有する金属製の筐体と、筐体に収められており、直流電圧と交流電圧との変換を行う主回路部と、筐体の内部にて開口に向かい合わせられて配置され、筐体の外部の機器との間の非接触通信を行う通信回路と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、非接触通信による内部データの収集が可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる電力変換装置の下面図
【図２】図１に示す電力変換装置の側面図
【図３】図１に示す電力変換装置の正面図
【図４】図１に示す電力変換装置から意匠パネルが外された状態を示す下面図
【図５】図１に示す電力変換装置から意匠パネルが外された状態を示す側面図
【図６】図１に示す電力変換装置から意匠パネルが外された状態を示す正面図
【図７】図１に示す電力変換装置のうち筐体の内部の構成を示す第１の図
【図８】図１に示す電力変換装置のうち筐体の内部の構成を示す第２の図
【図９】図１に示す電力変換装置のうち意匠パネルと表示基板とを含む部分の断面図
【図１０】図１に示す電力変換装置と、電力変換装置の外部の機器との非接触通信について説明する図
【図１１】図１に示す電力変換装置が有する表示基板の平面図
【図１２】図１に示す電力変換装置が有する通信回路と携帯端末とによる非接触通信が行われている様子を示す図
【図１３】実施の形態１の変形例にかかる電力変換装置が有するスイッチ基板の平面図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
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。
【００１１】
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１００の下面図である。図２は、図１に示す電力変換装置１００の側面図である。図３は、図１に示す電力変換装置１００の正面図である。
【００１２】
電力変換装置１００は、電力変換装置１００の外殻をなす金属製の筐体１を備える。筐体１は、前方が開放された直方体形状の箱体である金属製のケース３と、ケース３の前方を塞ぐ金属製の前面パネル２とからなる。なお、図１から図３に示すＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、電力変換装置１００が設置された場合における方向を表す。Ｘ軸方向は左右方向、Ｙ軸方向は前後方向、Ｚ軸方向は鉛直方向とする。
【００１３】
前面パネル２には、樹脂製の意匠パネル４が取り付けられている。意匠パネル４には、表示部７が設けられている。ケース３の下面をなす下面部３ａには、樹脂製の意匠パネル５が取り付けられている。意匠パネル５には、スイッチ６が設けられている。
【００１４】
図４は、図１に示す電力変換装置１００から意匠パネル４，５が外された状態を示す下面図である。図５は、図１に示す電力変換装置１００から意匠パネル４，５が外された状態を示す側面図である。図６は、図１に示す電力変換装置１００から意匠パネル４，５が外された状態を示す正面図である。
【００１５】
前面パネル２には、矩形の開口９が設けられている。意匠パネル４は、筐体１の外側から開口９を覆う。図１から図３に示す意匠パネル４のＸ軸方向の寸法は、開口９のＸ軸方向の寸法よりも大きく、かつ、意匠パネル４のＺ軸方向の寸法は、開口９のＺ軸方向の寸法よりも大きい。意匠パネル４は、前面パネル２の前方から開口９を塞いで取り付けられる。
【００１６】
ケース３の下面部３ａには、矩形の開口８が設けられている。意匠パネル５は、筐体１の外側から開口８を覆う。図１および図２に示す意匠パネル５のＸ軸方向の寸法は、開口８のＸ軸方向の寸法よりも大きく、かつ、意匠パネル５のＹ軸方向の寸法は、開口８のＹ軸方向の寸法よりも大きい。意匠パネル５は、下面部３ａの下方から開口８を塞いで取り付けられる。
【００１７】
図７は、図１に示す電力変換装置１００のうち筐体１の内部の構成を示す第１の図である。図８は、図１に示す電力変換装置１００のうち筐体１の内部の構成を示す第２の図である。図７には、ケース３のＸＺ断面と、筐体１の内部に設けられた各部を前方から見た状態とを示している。図８には、前面パネル２および筐体１のＸＹ断面と、筐体１の内部に設けられた各部を下方から見た状態とを示している。なお、図７では、図７に示す構成よりも前方に配置される開口９と意匠パネル４とを破線により表している。
【００１８】
電力変換装置１００は、筐体１に収められている主回路部１０を有する。主回路部１０は、直流電流を変更するコンバータ、直流電圧を交流電圧へ変換するインバータ、および交流電圧を直流電圧へ変換するインバータのうちの１つ以上を含む回路が実装されている基板１１を有する。主回路部１０は、コンバータ用またはインバータ用のリアクトル１２と、コンバータ用またはインバータ用のパワー半導体モジュール１３とを有する。
【００１９】
駆動によって高熱になる電子部品であるパワー半導体モジュール１３を有する主回路部１０が、金属製の筐体１に収められる。電力変換装置１００は、耐火性を備えた構造物である筐体１に主回路部１０を収めることができる。これにより、電力変換装置１００は、高い信頼性を確保することができる。
【００２０】
電力変換装置１００は、主回路部１０を制御するための制御回路が実装された制御基板１５と、制御回路と後述する表示回路とを駆動するための制御電源回路が実装された制御電源基板１４とを有する。制御電源基板１４と制御基板１５とは、基板１１のうち前方へ向けられた面に設けられている。
【００２１】
表示基板１６は、筐体１の内部にて開口９に向かい合わせられて配置されている。表示基板１６には、筐体１の外部の機器との間の非接触通信を行う通信回路と、図３に示す表示部７にて主回路部１０の駆動状態を表示するための表示回路とが実装されている。電力変換装置１００において異常が検出された場合に、表示回路は、異常が検出された項目を表すコードを表示部７にて表示する。表示回路は、その他、電力変換装置１００の運転状態などを表示部７にて表示する。
【００２２】
通信回路は、ＮＦＣ(Near  Field  Communication)規格の近距離無線通信機能を有する。近距離無線通信機能には、ＮＦＣ規格以外の規格を採用してもよい。表示基板１６は、通信回路および表示回路よりも大きい電流を扱うコンバータおよびインバータが実装される基板１１とは離して配置されている。制御電源基板１４と表示基板１６とは、配線２３を介して接続されている。
【００２３】
スイッチ基板１７は、筐体１の内部にて、図４に示す開口８に向かい合わせられて配置されている。スイッチ基板１７には、主回路部１０の駆動を操作するためのスイッチ６が実装されている。スイッチ基板１７は、基板１１とは離して配置されている。制御基板１５とスイッチ基板１７とは、配線２４を介して接続されている。
【００２４】
ベース板金２０とヒートシンク２１とは、筐体１の内部に設けられている。ヒートシンク２１は、ネジ２７によってベース板金２０に固定されている。基板１１は、ヒートシンク２１に支持されている。ヒートシンク２１は、リアクトル１２およびパワー半導体モジュール１３といった電子部品から発せられた熱を放熱させる。また、電力変換装置１００は、コンバータおよびインバータの入出力のための配線が接続される端子台１８と、かかる配線が通される入線口２２とを有する。端子台１８は、ベース板金２０に取り付けられている。
【００２５】
電力変換装置１００は、表示基板１６のうち開口９へ向けられた側である前側以外の周囲を覆って筐体１の内部から開口９を塞ぐ金属製のカバー２５を有する。カバー２５は、前面パネル２のうち筐体１内の側の面に取り付けられている。表示基板１６は、前面パネル２とカバー２５とによって囲われた空間に配置されている。表示基板１６が配置される空間は開口９において開放されており、意匠パネル４が開口９を覆うことによって閉ざされる。カバー２５は、主回路部１０が設けられている空間と表示基板１６が設けられている空間とを仕切る。なお、カバー２５は、前面パネル２に取り付けられる以外に、ケース３の下面部３ａに取り付けられても良い。カバー２５がケース３に取り付けられる場合も、前面パネル２とカバー２５とによって囲われる空間に表示基板１６を配置し得る。
【００２６】
電力変換装置１００は、スイッチ基板１７のうち開口８へ向けられた側である下側以外の周囲を覆って筐体１の内部から開口８を塞ぐ金属製のカバー２６を有する。カバー２６は、下面部３ａのうち筐体１内の側の面に取り付けられている。スイッチ基板１７は、下面部３ａとカバー２６とによって囲われた空間に配置されている。スイッチ基板１７が配置される空間は開口８において開放されており、意匠パネル５が開口８を覆うことによって閉ざされる。カバー２６は、筐体１の内部を、主回路部１０が設けられている空間とスイッチ基板１７が設けられている空間とを仕切る。電力変換装置１００は、カバー２５，２６により筐体１内の空間が仕切られることにより、主回路部１０が設けられる空間を、耐火性を備えた構造物によって封止することができる。
【００２７】
図９は、図１に示す電力変換装置１００のうち意匠パネル４と表示基板１６とを含む部分の断面図である。カバー２５は、支持体３２に取り付けられた表示基板１６を支持する。シール材３１は、カバー２５と前面パネル２との間に設けられる。シール材３１には、難燃性の樹脂であるパッキン等が使用される。図８に示すカバー２６にも、下面部３ａとの間にシール材３１が設けられる。電力変換装置１００は、シール材３１が設けられることにより、主回路部１０が設けられる空間を密閉することができる。主回路部１０が設けられる空間を密閉するため、シール材３１は、図７に示す入線口２２にも設けられる。
【００２８】
なお、前面パネル２にカバー２５を密着させることが可能である場合、カバー２５と前面パネル２との間のシール材３１は設けられなくても良い。下面部３ａにカバー２６を密着させることが可能である場合、カバー２６と下面部３ａとの間のシール材３１は設けられなくても良い。この場合も、電力変換装置１００は、前面パネル２にカバー２５を密着させることにより、または下面部３ａにカバー２６を密着させることにより、主回路部１０が設けられる空間を密封することができる。
【００２９】
図１０は、図１に示す電力変換装置１００と、電力変換装置１００の外部の機器との非接触通信について説明する図である。携帯端末４０は、電力変換装置１００の外部の機器の一例であって、ＮＦＣ規格の近距離無線通信機能を有する機器とする。携帯端末４０を把持している者が、図９に示す意匠パネル４の前に携帯端末４０をかざすことによって、通信回路との非接触通信が可能な位置に携帯端末４０が差し出される。これにより、表示基板１６の通信回路は、携帯端末４０との非接触通信を行い得る。
【００３０】
図１１は、図１に示す電力変換装置１００が有する表示基板１６の平面図である。図１２は、図１に示す電力変換装置１００が有する通信回路４２と携帯端末４０とによる非接触通信が行われている様子を示す図である。
【００３１】
表示基板１６には、表示回路４１と通信回路４２とが実装されている。表示回路４１は、図３に示す表示部７の後方に配置されている。通信回路４２は、携帯端末４０からの電磁波の取り込みと電磁波の放射とを行うアンテナ４３を有する。図１１では、表示基板１６のうち表示回路４１が実装されている領域と通信回路４２が実装されている領域とを破線により表している。また、図１１では、表示基板１６の前方に配置される開口９を破線により表している。なお、アンテナ４３は、電磁波を送信または受信するものであれば良い。
【００３２】
表示回路４１と通信回路４２とは、表示基板１６において、表示基板１６へ開口９を投影した場合における開口９の範囲内に収められている。電力変換装置１００は、表示回路４１が開口９の範囲内に設けられていることで、意匠パネル４の表示部７における表示を行い得る。
【００３３】
アンテナ４３が開口９の範囲内に設けられていることで、通信回路４２は、筐体１の外部からの電磁波の取り込みと筐体１の外部への電磁波の放射とを開口９を通じて行い得る。樹脂製の意匠パネル４は、電磁波を透過させることが可能であって、通信回路４２による非接触通信を妨げずに開口９を覆う。筐体１の外部と通信回路４２との間において非接触通信は妨げられないため、電力変換装置１００は、筐体１の外部の機器との間の非接触通信を行うことができる。これにより、電力変換装置１００は、非接触通信による内部データの収集が可能となる。
【００３４】
表示回路４１と通信回路４２とが共通の基板である表示基板１６に実装されることにより、１つの開口９の利用によって、表示回路４１による表示と通信回路４２による非接触通信とを行い得る。電力変換装置１００は、表示のための開口と非接触通信のための開口とが別々に設けられる場合に比べて、前面パネル２に開口を形成するための工程を少なくすることができ、製造コストを低減できる。
【００３５】
電力変換装置１００の故障または保護機能の誤作動による運転の停止といった異常は、筐体１の外部からのストレス、筐体１の内部でのトラブルの発生、電力変換装置１００の部品の劣化などのさまざまな要因によって起こり得る。作業者は、電力変換装置１００の内部データの解析によって、異常の原因に応じた処置を行う。作業者は、非接触通信が可能な機器を電力変換装置１００にかざすことによって、内部データの読み出しのための部品の取り付けまたは特殊な工具の使用によらず容易に内部データを読み出すことができる。作業者は、読み出された内部データの解析によって異常の原因を早期に解明し得る。表示部７に表示された項目の他に異常の原因が複数の項目に及んでいた場合、または、表示された項目とは異なる想定外の異常があった場合であっても、修理のための作業における手間を少なくすることができる。作業者は、表示部７に表示される情報に基づいた対応を行う場合に比べて、適切な処置を早期に行うことが可能となる。
【００３６】
非接触通信による内部データの読み出しは、ユーザによって行われても良い。この場合、ユーザが内部データの送付とともに修理を依頼しても良い。作業者は、ユーザによって送られた内部データの解析によって、修理に出向くよりも前に異常の原因を把握することができる。また、保護機能の正常な動作を故障とユーザが勘違いした場合のように、修理が不要であるにも関わらず作業者へ修理が依頼されることがあっても、作業者は、内部データを基に修理の要否を判断することができる。これにより、作業者による無駄な出向と不必要な費用の発生とを抑制することができる。
【００３７】
電力変換装置１００は、表示回路４１と通信回路４２とが実装された表示基板１６を有するものに限られない。通信回路４２は、表示回路４１が実装された基板以外の基板に実装されても良い。図１３は、実施の形態１の変形例にかかる電力変換装置１００が有するスイッチ基板１７の平面図である。図１３に示す変形例では、通信回路４２は、スイッチ基板１７に実装されている。図１３では、スイッチ基板１７の下方に配置される開口８を破線により表している。
【００３８】
図１０に示す携帯端末４０を把持している者が、図７に示す意匠パネル５の下に携帯端末４０をかざすことによって、通信回路４２との非接触通信が可能な位置に携帯端末４０が差し出される。これにより、通信回路４２は、携帯端末４０との非接触通信を行い得る。
【００３９】
スイッチ６と通信回路４２とは、スイッチ基板１７へ開口８を投影した場合における開口８の範囲内に収められている。アンテナ４３が開口８の範囲内に設けられていることで、通信回路４２は、筐体１の外部からの電磁波の取り込みと筐体１の外部への電磁波の放射とを開口８を通じて行い得る。樹脂製の意匠パネル５は、電磁波を透過させることが可能であって、通信回路４２による非接触通信を妨げずに開口８を覆う。筐体１の外部と通信回路４２との間において非接触通信は妨げられないため、電力変換装置１００は、筐体１の外部の機器との間の非接触通信を行うことができる。これにより、変形例においても、電力変換装置１００は、非接触通信による内部データの収集が可能となる。
【００４０】
通信回路４２とスイッチ６とが共通の基板であるスイッチ基板１７に実装されることにより、１つの開口８の利用によって、スイッチ６の配置と通信回路４２による非接触通信とを行い得る。電力変換装置１００は、スイッチ６の配置のための開口と非接触通信のための開口とが別々に設けられる場合に比べて、下面部３ａに開口を形成するための工程を少なくすることができ、製造コストを低減できる。
【００４１】
通信回路４２は、パワー半導体モジュール１３が実装される基板１１とは離れた基板に実装されていれば良く、表示基板１６およびスイッチ基板１７以外の基板に実装されても良い。電力変換装置１００は、表示回路４１と上記の制御回路とが共通の基板に実装されても良い。通信回路４２は、表示回路４１および制御回路と共通の基板に実装されても良い。
【００４２】
通信回路４２が実装された基板において、通信回路４２は、筐体１の開口８，９を当該基板へ投影した場合における開口８，９の範囲内に、少なくともアンテナ４３が収められていれば良い。通信回路４２に向かい合わせられる開口８，９の寸法は、少なくとも、通信回路４２の平面視におけるアンテナ４３の寸法よりも大きい。開口８，９の範囲内にアンテナ４３が収められていることで、アンテナ４３から出力された電磁波は、開口８，９を通って筐体１の外へ放射する。これにより、電力変換装置１００は、筐体１の外部の機器との非接触通信を行うことができる。
【００４３】
実施の形態１によると、電力変換装置１００は、開口８，９を有する筐体１と、開口８または開口９に向かい合わせられて配置された通信回路４２とを有することにより、筐体１の外部の機器との非接触通信を行うことができる。これにより、電力変換装置１００は、非接触通信による内部データの収集が可能となるという効果を奏する。
【００４４】
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。
【符号の説明】
【００４５】
１  筐体、２  前面パネル、３  ケース、３ａ  下面部、４，５  意匠パネル、６  スイッチ、７  表示部、８，９  開口、１０  主回路部、１１  基板、１２  リアクトル、１３  パワー半導体モジュール、１４  制御電源基板、１５  制御基板、１６  表示基板、１７  スイッチ基板、１８  端子台、２０  ベース板金、２１  ヒートシンク、２２  入線口、２３，２４  配線、２５，２６  カバー、２７  ネジ、３１  シール材、３２  支持体、４０  携帯端末、４１  表示回路、４２  通信回路、４３  アンテナ、１００  電力変換装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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