(57)【要約】【課題】本発明は、例えば建物外壁Ｗなどへの設置スペースを削減すると共に、設置作業時間・作業工程を少なくすることが可能な電力変換装置を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る電力変換装置は、発電装置に接続されるインバータ回路部と、蓄電装置に接続されるコンバータ回路部と、前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とを接続する配線と、前記インバータ回路部、前記コンバータ回路部、及び前記配線を収容する筐体とを含み、前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とは、所定方向に並設されるよう前記筐体内に収容されることを特徴とする。【選択図】図１
2019047664.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置に接続されるインバータ回路部と、
蓄電装置に接続されるコンバータ回路部と、
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とを接続する配線と、
前記インバータ回路部、前記コンバータ回路部、及び前記配線を収容する筐体と、を含
み、
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とは、所定方向に並設されるよう前記筐
体内に収容されることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とは、前記筐体の奥行き方向に並設され
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】
前記筐体は、周壁部と、上蓋部と、を含み、
更に前記上蓋部は、筐体の奥行き方向にスライド移動するよう前記周壁部に装着される
ことを特徴とする請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記上蓋部は、
正面部と、前記正面部から背方側に向けて延設され且つ前記周壁部と相対するよう配置
される側面部とを含み、
前記側面部が、前記周壁部に装着され、
前記側面部は、少なくとも一つの貫通孔を含むことを特徴とする請求項３に記載の電力
変換装置。
【請求項５】
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とは、前記筐体の幅方向に並設されるこ
とを特徴とする請求項１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、発電装置及び蓄電装置から入力される電力の電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
環境問題への意識の高まりから、自然エネルギーを利用した発電手段への関心が高まっ
ている。その代表として、太陽から照射される光エネルギーを電気エネルギーに変換する
太陽電池が挙げられる。太陽電池は、比較的コンパクトで設置の自由度が高く、且つ発電
効率が高いという利点を有する。そのため、政府による政策の後押しも相まって、太陽電
池を屋根部等に設けた住宅が増加している。住宅に設けられた太陽電池は、家屋内に設置
された電気負荷や商用の電力系統ＧＲＩＤ（以下、単に「負荷等」という場合がある。）
と接続されており、太陽電池から生成された電力が、自家発電又は売電向けのエネルギー
として利用される。
【０００３】
また、近年、太陽電池と共に、当該太陽電池と接続される蓄電池を含む住宅用発電シス
テムが増加している。このタイプの住宅用発電システムでは、太陽電池で発電された電力
が蓄電池に蓄電可能となっている。蓄電池は、太陽電池と同じく住宅内の負荷等とも電気
的に接続されている。蓄電池に蓄電された電力が、夜間や停電時に放電され、負荷等に供
給される。
【０００４】
しかしながら、太陽電池や蓄電池から供給される電力は直流であるため、そのままの状
態では、これを負荷等に供給することができない。そのため、例えば住宅用発電システム
において、太陽電池又は蓄電池と負荷等との間に、所謂パワーコンディショナと称される
電力変換装置を介在させる。電力変換装置は、入力される直流電力を所定の電圧値に昇圧
（又は降圧）し、これを交流電力に変換する機能を有する。これにより、太陽電池又は蓄
電池からの直流電力が、負荷へ供給可能な交流電力に変換される。このような電力変換装
置として、例えば特許文献１及び２のような技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−２８９８２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６５２１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述したタイプの電力変換装置の多くは、例えば太陽電池からの直流電力を交流電力に
変換するインバータ回路部と、蓄電池の充放電を行うコンバータ回路部とを、別々の筐体
に収容している。しかしながら、そのような構成の場合、例えば電力変換装置を取り付け
る建物外壁Ｗに、少なくとも二筐体分の設置スペースが必要となる。それに加えて、二筐
体を別々に建物外壁Ｗに取り付けなければならないため、その分、設置の作業時間・作業
工程も増えることとなる。更に、各筐体間に配設される配線（一の筐体内のインバータ回
路部と、他の筐体内のコンバータ回路部とを電気的に接続する配線）が外部に露出する状
態となる。従って、そのままでは、配線が雨水に直接さらされる、あるいは配線に何らか
の物体が衝突するなどの事態が生じ得るところ、これを防ぐため、配線の外部露出領域全
体をプラスチック性の保護部材で被覆するなどの措置が施される。しかし、その場合、当
該保護部材を別途用意し、取り付けなればならないため、原価や作業コストが嵩むという
課題も考えられる。
【０００７】
上記課題に鑑み、本発明は、例えば建物外壁Ｗなどへの設置スペースを削減すると共に
、設置に掛かる作業時間・作業工程を少なくすることが可能な電力変換装置の提供を目的
とする。また、筐体外部に露出する配線を少なくすることが可能な電力変換装置の提供を
目的とする。なお、以下において、太陽電池などの発電機能を備える装置を総称して「発
電装置」と言い、蓄電池などの蓄電機能を備える装置を総称して「蓄電装置」と言う場合
がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電力変換装置は、
発電装置に接続されるインバータ回路部と、
蓄電装置に接続されるコンバータ回路部と、
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とを接続する配線と、
前記インバータ回路部、前記コンバータ回路部、及び前記配線を収容する筐体と、
を含み、
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とは、所定方向に並設されるよう前記筐
体内に収容される、
ことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明に係る電力変換装置は、
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とが、前記筐体の奥行き方向に並設され
るか、又は前記筐体の幅方向に並設されることが好ましい。
【００１０】
更に、本発明に係る電力変換装置は、
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とが、前記筐体の奥行き方向に並設され
る場合において、
前記筐体は、周壁部と、上蓋部と、を含み、
更に前記上蓋部は、筐体の奥行き方向にスライド移動するよう前記周壁部に装着される
ことが好ましい。
【００１１】
更に、本発明に係る電力変換装置は、
前記インバータ回路部と前記コンバータ回路部とが、前記筐体の奥行き方向に並設され
る場合において、
前記上蓋部は、
正面部と、前記正面部から背方側に向けて延設され且つ前記周壁部と相対するよう配置
される側面部とを含み、
前記側面部が、前記周壁部に装着され、
前記側面部は、少なくとも一つの貫通孔を含むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、例えば建物外壁Ｗなどへの設置スペースを削減すると共に、設置作業
時間・作業工程を少なくすることが可能な電力変換装置を提供することが可能である。ま
た、本発明によれば、筐体外部に露出する配線を少なくすることが可能な電力変換装置を
提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る電力変換装置の正面斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る電力変換装置に備わる蓋体の分解斜視図。
【図３】本発明の実施形態に係る電力変換装置の配線システム概略図。
【図４】本発明の実施形態に係る電力変換装置の内部構成概略図。
【図５】本発明の実施形態に係る電力変換装置に備わる筐体の動作を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施形態の一つとして、太陽電池等からなる発電装置からの直流電力お
よびリチウム電池等からなる蓄電装置からの直流電力を商用電力系統と同期した所定の交
流電力に変換する電力変換装置に一実施形態について、図面を用いて説明する。
【００１５】
まず、図１及び図２を用いて、本発明の一実施形態に係る電力変換装置１の構成概略を
説明する。図１は、本実施形態に係る電力変換装置１の正面斜視図である。また、図２は
、電力変換装置１に備わる筐体２の分解斜視図である。
【００１６】
本実施形態に係る電力変換装置１は、内部中空で略直方体状の箱型形状を有する筐体２
を備える。筐体２内に、発電装置に接続されるインバータ回路部１１と、蓄電装置に接続
されるコンバータ回路部１２と、インバータ回路部１１及びコンバータ回路部１２とを電
気的に接続する配線１３とが含まれる。なお、インバータ回路部１１の出力側が、負荷等
（商用電力系統ＧＲＩＤ）に接続される。すなわち、インバータ回路部１１で変換された
交流電力が、負荷等へ供給されることとなる。
【００１７】
なお、本実施形態において、インバータ回路部１１及びコンバータ回路部１２に含まれ
る電気部品（回路素子）は、実装基板上に設けられる。当該実装基板は、後述する筐体２
内に収容される。ただし、インバータ回路部１１及びコンバータ回路部１２の筐体２内へ
の収容方法は、これに限られない。
【００１８】
図１及び図２に示されるように、本実施形態における筐体２は、接地電位に接続されて
いると共に、周壁部２１、上蓋部２２、底板部２３（図示せず）を含む。ここで、本実施
形態において、周壁部２１、上蓋部２２、底板部２３は、一面がカラー塗装されたカラー
鋼板で構成される。ここで、底板部２３には、電気部品が実装された実装基板等が取り付
けられる。
【００１９】
上蓋部２２は、正面部（天板）２２１と、正面部の例えば周縁部分から背方側に延設さ
れる側面部２２２を含む。側面部２２２は、上側面２２２Ａ、下側面２２２Ｂ、左側面２
２２Ｃ、右側面２２２Ｄから構成される。上蓋部２２の背方側は開口する。これにより、
上蓋部２２は、内部中空で略直方体状の箱型形状を備える。
【００２０】
後述するように、本実施形態における上蓋部２２は、筐体２の奥行き方向にスライド移
動可能な状態で、側面部２２２に装着される。上記スライド機構の構造等は任意であるが
、本実施形態では、上蓋部２２の例えば左側面２２２Ｃ及び右側面２２２Ｄの各々の内面
に、そこから略垂直に伸びる突部を設けると共に、周壁部２１の所定位置（図１に示され
る上蓋部２２が周壁部２１に覆い重なる場合の、突部と相対する周壁部２１の位置：図１
及び図２では、周壁部２１の両側部）に突部を挿入可能な二つの貫通孔２１１を設けるよ
うにしている。貫通孔２１１は、奥行き方向に沿って細長状に形成されており、貫通孔２
１１に挿入された突部は、貫通孔２１１にガイドされる形で奥行き方向の手前側及び奥側
に移動可能である。突部を備える上蓋部２２も、それに伴い奥行き方向にスライド移動す
る。
【００２１】
このような筐体２の奥行き方向にスライド移動可能な上蓋部２２を備えることで、筐体
２内の内部空間を奥行き方向に拡張させることができる。例えば、筐体２内に先にインバ
ータ回路部１１のみを配設し、当初、コンバータ回路部１２を筐体２内に配設しない場合
（コンバータ回路部１２を後付けするような場合）、初期位置として上蓋部２２を奥行き
方向奥側に配置しておけば、その分筐体２の奥行き寸法を短くできる。これに対して、コ
ンバータ回路部１２を後付けする段階で、上蓋部２２を奥行き方向手前側にスライド移動
させれば、筐体２内にコンバータ回路部１２を配設する十分な領域を確保することができ
る。
【００２２】
ただし、上蓋部２２をスライド移動させなくても、筐体２内にコンバータ回路部１２を
収容できる空間が既に確保されている場合、上記スライド機構を設けなくてもよい。その
場合、筐体２は、図１に示されるような、周壁部２１と上蓋部２２とが分離されていなく
てもよい。すなわち、背方側開口の箱状部材を一つ備える構成であってもよい（周壁部と
、周壁部の手前側開口領域を塞ぐ正面部（天板）によって構成される筐体）。
【００２３】
なお、図２に示されるように、本実施形態における電力変換装置１は、ヒートシンク部
（図示しない）、背方カバー部３、取付板４を更に含む。ヒートシンク部は、筐体２の底
板部２３の裏側に配設される。すなわち、ヒートシンク部は、底板部２３を挟んで、イン
バータ回路部１１及びコンバータ回路部１２と相対するよう配設される。ヒートシンク部
を配設することで、インバータ回路部１１及びコンバータ回路部１２の動作により生じる
熱が放熱される。また、背方カバー部３は、ヒートシンク部の周囲を覆うよう設けられる
。背方カバー部３は、例えば周壁部２１の裏側周縁部分から筐体２の背方側に延設される
よう設けられる。更に、取付板４は、電力変換装置１を建物外壁Ｗに取り付けるために設
けられる。本実施形態において、取付板４は、底板部２３と略平行となるよう、背方カバ
ー部３の背側周縁に取付支持される。
【００２４】
次に、図３を用いて、本実施形態に係る電力変換装置１に含まれる回路構成について説
明する。図３は、本実施形態に係る電力変換装置１の配線システム概略図である。具体的
には、発電装置として太陽電池ＰＶを採用する場合の電力変換装置１において、太陽電池
ＰＶが１系統である場合の単相２線式の電力変換回路１００の概略図である。
【００２５】
太陽電池ＰＶは、第１配線１１０及び開閉器ＳＷを介して第１バス１２０に接続される
。第１バス１２０中には、第１ノイズフィルタ回路ＮＦ１及び昇圧回路ＢＳが介在されて
おり、太陽電池ＰＶで発電した直流電力は、昇圧回路ＢＳに供給される。昇圧回路ＢＳは
、直流用リアクトルＤＣＬ、スイッチング素子Ｓ１、ダイオードＤＤ、コンデンサＣＤか
らなるチョッパ回路により構成され、スイッチング素子Ｓ１を所定の周波数でＯＮ／ＯＦ
Ｆすることにより、入力された直流電力の電圧を所定の電圧に昇圧する。昇圧回路ＢＳで
昇圧した電力は、第１バス１２０を介してインバータ回路部１１へ出力される。第１バス
１２０は、昇圧回路ＢＳが介在され、太陽電池ＰＶとインバータ回路部１１との接続を担
うバスである。
【００２６】
これに対して、蓄電装置ＥＳは、第２配線１３０及び前記したコンバータ回路部（ＤＣ
／ＤＣコンバータ）１２を介して第２バス１４０に接続される。コンバータ回路部１２は
、主に、蓄電装置ＥＳの充放電を調整する役割を担う。第２バス１４０は、第１バス１２
０とも接続され、第２バス１４０を介して、蓄電装置ＥＳから出力される直流電力を第１
バス１２０へと供給する、或いは第１バス１２０の直流電力を蓄電装置ＥＳに供給するこ
とが可能となる。第２バス１４０の一部（インバータ回路部１１とコンバータ回路部１２
の接続部分）は、配線１３である。第２バス１４０中には、コンバータ回路部１２から供
給される直流電力の電気ノイズを減衰させるための第２ノイズフィルタ回路ＮＦ２が配置
されており、蓄電装置ＥＳから放電される直流電力は、ノイズフィルタ回路ＮＦ２を経た
後、インバータ回路部１１へ供給される。
【００２７】
インバータ回路部１１は、複数のスイッチング素子Ｓ２をフルブリッジ接続した回路で
ある。これらのスイッチング素子Ｓ２は、ＰＷＭ制御により周期的にＯＮ／ＯＦＦされる
。これにより、第１バス１２０の直流電力が、商用電力系統ＧＲＩＤの周波数に同期する
疑似正弦波の交流電力に変換される。この変換された交流電力は、交流リアクトルＡＣＬ
及びコンデンサＣＡからなるフィルタ回路ＮＦ３にて高周波成分を減衰させて正弦波状に
成形される。高周波成分が減衰された交流電力は、リレー接点ＲＹを介して商用電力系統
ＧＲＩＤへ重畳される。
【００２８】
制御回路ＰＣは、マイコン等からなり、昇圧回路ＢＳのスイッチング素子Ｓ１やインバ
ータ回路部１１のスイッチング素子Ｓ２のＯＮ／ＯＦＦ動作の制御等を行う。また、太陽
電池ＰＶまたは蓄電装置ＥＳといった直流供給切替のためのスイッチング回路等を適宜備
える。
【００２９】
なお、図３は、電力変換回路１００に太陽電池が１つ接続される例を示しているが、電
力変換回路１００に接続される太陽電池の数は、これに限られない。例えば、ＰＶ２、Ｐ
Ｖ３、ＰＶ４・・・ＰＶｎのｎ個の太陽電池が、前記した太陽電池ＰＶ１と並列されるよ
う、インバータ回路部１１に接続されてもよい。
【００３０】
建物内の電気負荷は、商用電力系統ＧＲＩＤと電力変換装置１で作られた電力のいずれ
かで稼働する仕組みであり、その詳細は省略している。昇圧回路ＢＳ、直流・交流変換回
路ＤＡ及びリレー接点ＲＹは、制御回路ＰＣによって動作が制御される構成である。なお
、上記配線システムにおいて、商用電力系統ＧＲＩＤが単相３線式（ＵＯＷ）の場合は、
直流・交流変換回路ＤＡ以降の回路を単相３線式（ＵＯＷ）とすることで対応することが
できる。
【００３１】
次に、図４を参照して、インバータ回路部１１及びコンバータ回路部１２を収容する筐
体２内部の状態について説明する。ここで、図４（ａ）は、筐体２内において、インバー
タ回路部１１とコンバータ回路部１２とが、筐体奥行き方向に並設された態様を示す。図
４（ａ）の上方側の図は、本実施形態に係る電力変換装置１の側断面図であり、図４（ａ
）の下方側の図は、電力変換装置１の上蓋部２２が外された状態の正面図である。また、
図４（ｂ）は、筐体２内において、インバータ回路部１１とコンバータ回路部１２とが、
筐体幅方向に並設された態様を示す。図４（ｂ）の上方側の図は、本実施形態に係る電力
変換装置１の側断面図であり、図４（ｂ）の下方側の図は、電力変換装置１の上蓋部２２
が外された状態の正面図である。
【００３２】
まず、図４（ａ）に示される、各回路部が奥行き方向に並設される態様の電力変換装置
１を説明する。インバータ回路部１１は、コンバータ回路部１２に対して筐体２の奥行き
方向奥側に配置される。インバータ回路部１１は、プリント基板に実装された状態で筐体
２の底板部２３上に配設される。インバータ回路部用の実装基板は、ボスなどの部材によ
って、底板部２３上に支持されることが好ましい。
【００３３】
また、底板部２３は、少なくとも一つ（好ましくは複数）の貫通孔を備える。インバー
タ回路部１１と電力系統ＧＲＩＤとを接続する配線Ｌ１が、当該貫通孔に通される。配線
Ｌ１は、コネクタ１６１を介して、インバータ回路部１１と電力系統ＧＲＩＤとを接続す
る。また、インバータ回路部１１と太陽電池ＰＶとを接続する配線Ｌ２が、例えば、先に
述べた貫通孔とは別に設けられた貫通孔に通される。配線Ｌ２は、コネクタ１６２を介し
て、インバータ回路部１１と太陽電池ＰＶとを接続する。
【００３４】
コンバータ回路部１２は、インバータ回路部１１に対して筐体２の奥行き方向手前側に
配置される。コンバータ回路部１２は、例えば、インバータ回路部１１のすぐ手前側に設
けられる中間板２４上に配設される。本実施形態におけるコンバータ回路部１２は、プリ
ント基板に実装された状態で中間板２４上に設けられる。コンバータ回路部用の実装基板
は、ボスなどの部材によって中間板２４上に支持されることが好ましい。
【００３５】
中間板２４は、少なくとも一つ（好ましくは複数）の貫通孔を備える。インバータ回路
部１１とコンバータ回路部１２とを接続する配線１３が、当該貫通孔に通される。配線１
３は、コネクタ１６０を介して、インバータ回路部１１とコンバータ回路部１２とを接続
する。また、コンバータ回路部１２と蓄電装置ＥＳとを接続する配線Ｌ３が、例えば、先
に述べた貫通孔とは別の貫通孔に通される。配線Ｌ３は、コネクタ１６３を介して、コン
バータ回路部１２と蓄電装置ＥＳとを接続する。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示される、各回路部が幅方向に並設される態様の電力変換装置１を
説明する。インバータ回路部１１は、コンバータ回路部１２に対して筐体２の幅方向左側
に配置される。それに対して、コンバータ回路部１２は、インバータ回路部１１に対して
筐体２の幅方向右側に配置される。ただし、インバータ回路部１１とコンバータ回路部１
２の左右の位置関係は、これに限られない。インバータ回路部１１が、幅方向右側に配置
される場合、コンバータ回路部１２は、幅方向左側に配置される。インバータ回路部１１
とコンバータ回路部１２とは、筐体２に収容される配線１３によって接続される。配線１
３は、コネクタ１６０を介して、インバータ回路部１１とコンバータ回路部１２とを接続
する。
【００３７】
インバータ回路部１１及びコンバータ回路部１２が配設される底板部２３は、少なくと
も一つ（好ましくは複数）の貫通孔を備える。インバータ回路部１１と電力系統ＧＲＩＤ
とを接続する配線Ｌ１（図示しない）、インバータ回路部１１と太陽電池ＰＶ（図示しな
い）とを接続する配線Ｌ２（図示しない）、コンバータ回路部１２と蓄電装置ＥＳとを接
続する配線Ｌ３等が、貫通孔に通される。貫通孔が複数設けられる場合、例えば、各貫通
孔に一本ずつ配線が通されるようにしてもよい。
【００３８】
図４（ａ）、（ｂ）において、筐体２内に予めコンバータ回路部１２が収容された状態
が示されている。しかしながら、コンバータ回路部１２は、前述のように、既に使用中の
電力変換装置１内（筐体２内）に後付けされてもよい。
【００３９】
次に、図５を参照して、本実施形態における筐体２（上蓋部２２）のスライド移動を説
明する。ここで、図５（ａ）は、筐体２の上蓋部２２がスライド移動する前の電力変換装
置１の側面図である。また、図５（ｂ）は、筐体２の上蓋部２２がスライド移動した後の
電力変換装置１の側面図である。
【００４０】
図５（ａ）に示されるように、スライド移動前の上蓋部２２は、周壁部２１に覆い重な
るような状態で配設される。例えば、コンバータ回路部１２を後付けするような場合、筐
体２内にコンバータ回路部１２の収容空間を設ける必要がないため、上蓋部２２は、初期
状態としてこのように配設される。
【００４１】
これに対して、図５（ｂ）に示されるように、上蓋部２２は、例えば手動等によって奥
行き方向手前側にスライド移動される。上蓋部２２がスライド移動することで、筐体２の
内部スペースが増加する。これにより、インバータ回路部１１の奥行き方向手前側領域に
、コンバータ回路部１２を並設するための領域が確保される。
【００４２】
ここで、上蓋部２２の上側面２２２Ａ、下側面２２２Ｂ、左側面２２２Ｃ、右側面２２
２Ｄに貫通孔２２３を設けることが好ましい。このような貫通孔２２３を設けることで、
上蓋部２２が奥行き方向手前側にスライド移動した際、それまで周壁部２１によって遮ら
れていた筐体２の外側と内側とが連通するようになる。これにより、筐体２内に新たな空
気流通経路が形成される。すなわち、例えば、コンバータ回路部１２の動作によって生成
された熱の放熱用経路が、新しく確立される。これにより、一層効率的に筐体２内の熱を
放熱することが可能となる。
【符号の説明】
【００４３】
１・・・・・・・・電力変換装置
１１・・・・・・・インバータ回路部
１２・・・・・・・コンバータ回路部
２・・・・・・・・筺体
２１・・・・・・・周壁部
２２・・・・・・・上蓋部
３・・・・・・・・背方カバー部
４・・・・・・・・取付板
【図１】
2019047664.tif 000003
【図２】
2019047664.tif 000004
【図３】
2019047664.tif 000005
【図４】
2019047664.tif 000006
【図５】
2019047664.tif 000007