(57)【要約】  ヒートシンク部品（３ａ、３ｂ）の結合部は、ヒートシンク部品（３ａ）の底板（３ａ２）に、先端側が幅広な台形断面でリブ状に設けられた凸部（３ａ１）と、ヒートシンク部品（３ｂ）の底板（３ｂ２）に、凸部（３ａ１）が係合可能な断面形状を有する溝状に設けられた凹部（３ｂ１）とを備え、凸部（３ａ１）を凹部（３ｂ１）に係合させて、ヒートシンク部品（３ａ）の底板（３ａ２）とヒートシンク部品（３ｂ）の底板（３ｂ２）とを結合させた。
2014013593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面は発熱部品と接する伝熱面とされ、他方の面は放熱用のフィンが形成された放熱面とされた底板を有する複数のヒートシンク部品を、前記放熱面が同じ側に配置されるように結合したヒートシンクであって、
前記ヒートシンク部品同士の結合部は、一方の前記ヒートシンク部品の前記底板に、先端側が幅広な台形断面でリブ状に設けられた凸部と、他方の前記ヒートシンク部品の前記底板に、前記凸部が係合可能な断面形状を有する溝状に設けられた凹部とを備え、
前記凸部を前記凹部に係合させて、前記一方のヒートシンク部品の前記底板と前記他方のヒートシンク部品の前記底板とを結合させたことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記凹部は、前記凸部が部分的に接する状態で係合可能な断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記凹部は、前記凸部の断面と略同一形状の台形断面部分を、該台形断面部分の短い方の底辺が前記他方のヒートシンク部品の前記底板の表面内に配置されるように含み、
前記断面形状部分の短い方の底辺における前記凹部の幅は、前記凸部の付け根側の幅よりも大きく、
前記台形断面部分の長い方の底辺における前記凹部の幅は、前記凸部の先端側の幅よりも大きく、
前記凹部の前記台形断面部分の高さは、前記凸部の高さよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記凸部は、先端側から付け根側に向かって切り込まれたスリットを備えることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項５】
前記凸部及び前記凹部は、幅方向に対称な断面形状を有することを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項６】
前記一方のヒートシンク部品と前記他方のヒートシンク部品とで、前記フィンの長さが異なっており、
前記一方のヒートシンク部品の前記フィンの先端部と前記他方のヒートシンク部品の前記フィンの先端部とが概ね揃うように、前記一方のヒートシンク部品の前記底板と、前記他方のヒートシンク部品の前記底板とが段違いに配置されたことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項７】
外気取込口及び排気口を有する通風路が設けられた筐体を備え、前記凸部及び前記凹部の長手方向が鉛直方向を向き、かつ前記フィンが前記通風路の内部に配置されるように請求項１から６のいずれか一つに記載のヒートシンクを前記筐体に設置したパワーコンディショナであって、
太陽電池モジュールで発電された直流電力を交流電力に変換し、前記ヒートシンク部品の各々の前記伝熱面と接することによって前記ヒートシンクと熱的に接続された回路部と、
前記回路部を前記通風路と隔離する内外仕切板とを備え、
前記各ヒートシンク部品の前記底板は、前記内外仕切板の一部をなすことを特徴とするパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池によって発電し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及びこれに用いられるヒートシンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池モジュールでの発電によって得られた直流電力を家庭等で使用できる交流電力に変換するパワーコンディショナにあっては、内部の発熱素子を空冷するためにヒートシンクが用いられることが多い。また、パワーコンディショナを小容積とするために内部の部品の配置等に様々な工夫がなされており、ヒートシンクを複数のパーツで構成する手法がとられることもある。ヒートシンクを複数のパーツで構成する場合、パーツ同士の結合にはネジが用いられている。また、別々のヒートシンクを鉄製の別部材でネジを用いて繋ぎ合わせる手法がとられることもある。【０００３】
屋外に設置されるパワーコンディショナの場合、排気口などからヒートシンク部に雨水が浸入するおそれがあるが、本体内の電気部品や制御部の電子部品を収納する部分へは水を浸入させたくないため、ヒートシンクのパーツ同士の結合部やヒートシンクと繋ぎ部材との接合部などにはシール材を施すなどの防水対策が必要となる。例えば、特許文献１には、ヒートシンクの合わせ面やネジ穴部にシール材を施した構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２９４８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば、シール材の塗布などの作業やネジ加工が必要となり、製造・組立に時間や費用がかか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、製造や組立が容易であって電子部品を収納する部分への水の浸入を防止したヒートシンク及びパワーコンディショナ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、本発明は、一方の面は発熱部品と接する伝熱面とされ、他方の面は放熱用のフィンが形成された放熱面とされた底板を有する複数のヒートシンク部品を、放熱面が同じ側に配置されるように結合したヒートシンクであって、ヒートシンク部品同士の結合部は、一方のヒートシンク部品の底板に、先端側が幅広な台形断面でリブ状に設けられた凸部と、他方のヒートシンク部品の底板に凸部が係合可能な断面形状を有する溝状に設けられた凹部とを備え、凸部を凹部に係合させて、一方のヒートシンク部品の底板と他方のヒートシンク部品の底板とを結合させたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明にかかるヒートシンクは、製造や組立が容易であり、放熱面側から伝熱面側への水の浸入を防止できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施の形態にかかるパワーコンディショナの外観斜視図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかるパワーコンディショナの側面断面図である。
【図３】図３は、実施の形態にかかるパワーコンディショナの正面断面図である。
【図４】図４は、ヒートシンクの構成を示す図である。
【図５】図５は、ヒートシンクの設置状態を示す図である。
【図６Ａ】図６Ａは、ヒートシンク部品の凸部の拡大断面図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、ヒートシンク部品の凹部の拡大断面図である。
【図７】図７は、ヒートシンク部品同士の結合部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明にかかるヒートシンク及びパワーコンディショナの実施の形態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．
図１は、本発明の実施の形態にかかるパワーコンディショナの外観斜視図である。図２は、実施の形態にかかるパワーコンディショナの側面断面図である。図３は、実施の形態にかかるパワーコンディショナの正面断面図である。パワーコンディショナ１００は、太陽電池モジュールでの発電によって得られた直流電力を家庭等で使用される交流電力に変換する装置である。パワーコンディショナ１００は、回路部１、空冷用ファン２及び空冷用のヒートシンク３を備えており、これらは筐体４に収容されている。回路部１は、直流電力を交流電力に変換する回路がＩＧＢＴ（Insulated  Gate  Bipolar  Transistor）やリアクトルなどの電子部品・電気部品を用いて形成されている。筐体４は、外気取入口４ａ及び排気口４ｂが設けられた通風路４ｃを備えている。空冷用ファン２は、外気取入口４ａから筐体４内に入り、排気口４ｂから筐体４の外へ出る気流９を形成する。回路部１と通風路４ｃとは内外仕切板５によって隔てられており、外気取入口４ａや排気口４ｂから通風路４ｃに吹き込んだ雨水によって回路部１が濡れることを防ぐ構造になっている。
【００１２】
図４は、ヒートシンクの構成を示す図である。ヒートシンク３は、ヒートシンク部品３ａ、３ｂを連結して構成される。ヒートシンク部品３ａの底板３ａ２は、一方の面は放熱用のフィン３ａ３が形成された放熱面３ａ４となっており、底板３ａ２の放熱面３ａ４と反対側の面は、発熱部品と接する伝熱面３ａ５となっている。底板３ａ２の伝熱面３ａ５にはリブ状の凸部３ａ１が設けられている。一方、ヒートシンク部品３ｂの底板３ｂ２は、一方の面は放熱用のフィン３ｂ３が形成された放熱面３ｂ６となっており、底板３ｂ２の放熱面３ｂ６と反対側の面は、発熱部品と接する伝熱面３ｂ７となっている。底板３ｂ２の放熱面３ｂ６には、凸部３ａ１が部分的に接する状態で係合可能な断面形状で溝状に凹部３ｂ１が設けられている。図５は、ヒートシンクの設置状態を示す図であり、パワーコンディショナ１００の水平断面を部分的に示している。ヒートシンク部品３ａは、ネジ６によって筐体４に固定される。ヒートシンク部品３ａ、３ｂの伝熱面３ａ５、３ｂ７に接するように回路部１が配置され、回路部１を構成する電子部品や電気部品はヒートシンク３と熱的に接続される。長さの異なるフィン３ａ３、３ｂ３の先端部３ａ６、３ｂ８が概ね揃うよう底板３ａ２、３ｂ２を段違いに配置してヒートシンク部品３ａ、３ｂを結合することにより、ヒートシンク３が占める空間を小さくし、パワーコンディショナ１００の小型化を図れる。ヒートシンク部品３ａ、３ｂを結合させたヒートシンク３は、底板３ａ２、３ｂ２が内外仕切板５の一部をなすため、ヒートシンク部品３ａ、３ｂの結合部には、通風路４ｃに吹き込んだ雨水によって回路部１が水に濡れないように水の浸入を防止する防水性能が求められる。
【００１３】
図６Ａは、ヒートシンク部品の凸部の拡大断面図である。凸部３ａ１の断面形状は、先端側が幅広の台形となっており、先端側から付け根側に向かってスリット３２が形成されている。図６Ｂは、ヒートシンク部品の凹部の拡大断面図である。凹部３ｂ１の断面形状は、五角形形状（換言すると、台形断面部分３ｂ４と三角形断面部分３ｂ５とが組み合わされた五角形形状）となっており、台形断面部分３ｂ４の部分は凸部３ａ１の断面形状と概ね等しくなっている。台形断面部分３ｂ４の短い方の底辺は、ヒートシンク部品３ｂの底板３ｂ２の表面内に配置されている。なお、凸部３ａ１の断面形状を等脚台形とし、かつ、凹部３ｂ１の断面形状を幅方向に対称な五角形形状（換言すると、等脚台形と二等辺三角形とを合わせた五角形形状）とすることにより、凸部３ａ１と凹部３ｂ１とが偏ることなく係合し、ヒートシンク部品３ａ、３ｂの結合部における防水性能が向上する。また、凸部３ａ１や凹部３ｂ１を幅方向に非対称な断面形状とすることにより、ヒートシンク部品３ａ、３ｂを誤った向きで結合させることができない構造とすることができる。
【００１４】
ここで、凸部３ａ１や台形断面部分３ｂ４の断面形状が等脚台形であるとする。台形断面部分３ｂ４の短い方の底辺における幅（開口幅）をＡ１、台形断面部分３ｂ４の高さ（深さ）をＢ１、台形断面部分３ｂ４の長い方の底辺における幅をＣ１とする。また、凸部３ａ１の付け根部分の幅をＡ２、高さをＢ２、先端部分の幅をＣ２とする。凸部３ａ１及び凹部３ｂ１の各部は、Ａ１＞Ａ２、Ｂ１＞Ｂ２、Ｃ１＝Ｃ２、Ｃ１＞Ａ１、Ｃ２＞Ａ２の関係にある。
【００１５】
ヒートシンク部品３ａの凸部３ａ１は、先端側から付け根側に向かってスリット３２が形成されているため、幅が狭まる方向に弾性変形しやすくなっている。また、ヒートシンク部品３ｂの凹部３ｂ１は、断面形状が五角形であるため、開口幅が広がる方向（五角形の面積が広がる方向）に弾性変形しやすくなっている。スリット３２を省略した構成とすることも可能ではあるが、スリット３２を設けることにより、圧入機などを用いなくとも手作業でヒートシンク部品３ａ、３ｂを結合することが可能となるため、組立作業性が向上する。
【００１６】
図７は、ヒートシンク部品同士の結合部分の拡大図である。ヒートシンク部品３ａ、３ｂを結合する際には、凹部３ｂ１の長手方向の端部から凹部３ｂ１に凸部３ａ１を挿入する。この際、Ｂ１＞Ｂ２、かつ、Ｃ１＝Ｃ２であることから、凸部３ａ１は幅が狭まるように、凹部３ｂ１は開口幅が広がるようにそれぞれ弾性変形し、弾性変形した状態で凸部３ａ１が凹部３ｂ１に挿入される。ヒートシンク部品３ａ、３ｂを凸部３ａ１及び凹部３ｂ１の長手方向に沿って相対的にスライドさせることにより、ヒートシンク部品３ａ、３ｂが結合される。この際、凸部３ａ１が矢印７に示す方向に広がるように復元することにより、凸部３ａ１と凹部３ｂ１とは、金属接触面３６〜３９において部分的に接触し、他の部分には隙間が生じて空間３３〜３５が形成された状態となる。
【００１７】
ヒートシンク部品３ａ、３ｂの結合後は、弾性変形した凸部３ａ１及び凹部３ｂ１が復元しようとする力はヒートシンク部品３ａ、３ｂを引き合わせるように作用し、矢印８に示す方向に力を発生させるため、結合部が密着する。
【００１８】
ヒートシンク部品３ａ、３ｂを結合してヒートシンク３を構成することにより、ヒートシンク３の表面積を必要十分な大きさとすることができ、パワーコンディショナ１００を小型化できる。
【００１９】
このように、ヒートシンク３に金属接触面３６〜３９が形成されることにより、ネジ６などの締結部品やシール材を用いることなくヒートシンク３ａ、３ｂを結合できる。また、凸部３ａ１と凹部３ｂ１との間に空間３３、３４、３５が形成されるため、金属接触面３６〜３９で止水できなかった雨水等はこれらの空間内を流れ落ち、外気取入口４ａからパワーコンディショナ１００の外へ排出される。なお、凸部３ａ１にスリット３２を設けることにより、空間３３が拡大されるため、スリット３２を省略した構成と比較して排水性能を向上する。
【００２０】
上記の凸部３ａ１及び凹部３ｂ１の断面形状や寸法条件はあくまでも一例であり、ヒートシンク部品３ｂに設けられた凹部３ｂ１と他方のヒートシンク部品に設けられた凸部とが互いに弾性変形して係合するのであれば、上記の実施の形態とは異なる形状や寸法条件であっても良い。例えば、上記の実施の形態では、凸部３ａ１や台形断面部分３ｂ４の断面形状が等脚台形であるとしたが、これらは非等脚の台形形状であっても良い。また、凹部３ｂ１は、凸部３ａ１の断面と略同一形状の台形断面部分３ｂ４を、台形断面部分３ｂ４の短い方の底辺が底板３ｂ２の表面内に配置されるように含む断面形状であれば良く、断面は必ずしも五角形で無くても良い。
【００２１】
また、上記の実施の形態では、ヒートシンク部品３ａの底板３ａ２のフィン３ａ３と反対側の面にリブ状の凸部３ａ１が設けられており、ヒートシンク部品３ｂの底板３ｂ２のフィン３ｂ３と同じ側の面に溝状の凹部３ｂ１が設けられている構造を例としたが、ヒートシンク部品３ａの底板３ａ２のフィン３ａ３と同じ側の面にリブ状の凸部３ａ１を設け、ヒートシンク部品３ｂの底板３ｂ２のフィン３ｂ３と反対側の面に溝状の凹部３ｂ１を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上のように、本発明にかかるヒートシンク及びパワーコンディショナは、太陽電池によって発電した直流電力を交流電力に変換し、商用電源と系統連係を行って発電した電力を住宅内の負荷に供給あるいは商用電源側に売電する太陽光発電システムへの適用に適している。
【符号の説明】
【００２３】
１  回路部、２  空冷用ファン、３  ヒートシンク、３ａ，３ｂ  ヒートシンク部品、３ａ１  凸部、３ａ２，３ｂ２  底板、３ａ３，３ｂ３  フィン、３ａ４，３ｂ６  放熱面、３ａ５，３ｂ７  伝熱面、３ａ６，３ｂ８  先端部、３ｂ１  凹部、３ｂ４  台形断面部分、３ｂ５  三角形断面部分、４  筐体、４ａ  外気取入口、４ｂ  排気口、４ｃ  通風路、５  内外仕切板、６  ネジ、３２  スリット、３３，３４，３５  空間、３６，３７，３８，３９  金属接触面。
【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６Ａ】
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【図６Ｂ】
2014013593.tif 000009
【図７】
2014013593.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月2日(2014.9.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の面は発熱部品と接する伝熱面とされ、他方の面は放熱用のフィンが形成された放熱面とされた底板を有する複数のヒートシンク部品を、前記放熱面が同じ側に配置されるように結合したヒートシンクであって、
前記ヒートシンク部品同士の結合部は、一方の前記ヒートシンク部品の前記底板に、先端側が幅広な台形断面でリブ状に設けられた凸部と、他方の前記ヒートシンク部品の前記底板に、前記凸部が部分的に接する状態で係合可能な断面形状を有する溝状に設けられた凹部とを備え、
前記凸部を前記凹部に係合させて、前記一方のヒートシンク部品の前記底板と前記他方のヒートシンク部品の前記底板とを結合させたことを特徴とするヒートシンク。
【請求項２】
前記凹部は、前記凸部の断面と略同一形状の台形断面部分を、該台形断面部分の短い方の底辺が前記他方のヒートシンク部品の前記底板の表面内に配置されるように含み、
前記台形断面部分の短い方の底辺における前記凹部の幅は、前記凸部の付け根側の幅よりも大きく、
前記台形断面部分の長い方の底辺における前記凹部の幅は、前記凸部の先端側の幅よりも大きく、
前記凹部の前記台形断面部分の高さは、前記凸部の高さよりも大きいことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項３】
前記凸部は、先端側から付け根側に向かって切り込まれたスリットを備えることを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項４】
前記一方のヒートシンク部品と前記他方のヒートシンク部品とで、前記フィンの長さが異なっており、
前記一方のヒートシンク部品の前記フィンの先端部と前記他方のヒートシンク部品の前記フィンの先端部とが概ね揃うように、前記一方のヒートシンク部品の前記底板と、前記他方のヒートシンク部品の前記底板とが段違いに配置されたことを特徴とする請求項１に記載のヒートシンク。
【請求項５】
外気取込口及び排気口を有する通風路が設けられた筐体を備え、前記凸部及び前記凹部の長手方向が鉛直方向を向き、かつ前記フィンが前記通風路の内部に配置されるように請求項１から４のいずれか一つに記載のヒートシンクを前記筐体に設置したパワーコンディショナであって、
太陽電池モジュールで発電された直流電力を交流電力に変換し、前記ヒートシンク部品の各々の前記伝熱面と接することによって前記ヒートシンクと熱的に接続された回路部と、
前記回路部を前記通風路と隔離する内外仕切板とを備え、
前記各ヒートシンク部品の前記底板は、前記内外仕切板の一部をなすことを特徴とするパワーコンディショナ。
【国際調査報告】
2014013593.tif 000011
2014013593.tif 000012