(57)【要約】【課題】  スイッチング素子からのノイズの影響を抑制した電気機器を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明の電気機器は導電性を有する基台１０部分にスイッチングにより少なくとも直流／交流変換、交流／直流変換、直流／直流変換の何れかを行うスイッチング素子を単数もしくは複数取り付け、スイッチング素子をスイッチングさせるデジタル信号などの制御回路を実装する電装基板７０をスイッチング素子を覆う上方に設けると共に、電装基板７０に基台１０部分と実質的に同電位となる平面状の導電層７０ｄをスイッチング素子の側に積層するものである。【選択図】図５
2015012672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する基台部分にスイッチングにより少なくとも直流／交流変換、交流／直流変
換、直流／直流変換の何れかを行うスイッチング素子を単数もしくは複数取り付け、前記
スイッチング素子をスイッチングさせるデジタル信号などの制御回路を実装する電装基板
を前記スイッチング素子を覆う上方に設けると共に、前記電装基板に前記基台部分と実質
的に同電位となる平面状の導電層を前記スイッチング素子の側に積層することを特徴とす
る電気機器。
【請求項２】
前記電装基板の導電層は絶縁性を有する絶縁層で挟まれ積層されていることを特徴とする
請求項１に記載の電気機器。
【請求項３】
前記基台部分は電装部品を収納する筐体の一部であると共に前記スイッチング素子の放熱
を行うヒートシンクの構成を有することを特徴とする請求項２に記載の電気機器。
【請求項４】
前記導電層は網目を有する平面状であることを特徴とする請求項３に記載の電気機器。
【請求項５】
前記基台部分は接地されていることを特徴とする請求項４に記載の電気機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング素子を用いて直流／交流変換、交流／直流変換、直流／直流変
換などの電力変換を行う電気機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力変換を行う電気機器では小型化のためにスイッチング素子を覆う上方にデジ
タル信号を扱う電装基板が配置されているものがあり、スイッチング素子と電装基板との
距離が充分でないとスイッチング素子から放射されるノイズの影響が電装基板に現れるこ
とがあった。
【０００３】
特許文献１にはノイズ対策としてスイッチング素子と電装基板との間にノイズ低減用の
電磁シールド板を設けるものが記載されていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１００００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、特許文献１に記載のものでは、電磁シールド板を配置するための空間を
所定距離以上確保する必要があり、機器の小型化、薄型化に反するものであった。
【０００６】
本発明は、機器の小型化を妨げることなく電磁ノイズの伝達を抑制可能な電気機器を提
供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電気機器は、導電性を有する基台部分にスイッチングにより少なくとも直流／
交流変換、交流／直流変換、直流／直流変換の何れかを行うスイッチング素子を単数もし
くは複数取り付け、スイッチング素子をスイッチングさせるデジタル信号などの制御回路
を実装する電装基板をスイッチング素子を覆う上方に設けると共に、電装基板に基台部分
と実質的に同電位となる平面状の導電層をスイッチング素子の側に積層することを特徴と
するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スイッチング素子からの電磁ノイズが電装基板に伝達するのを抑制す
ることが可能になるものである。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に用いる電気機器の電気回路図である。
【図２】本実施形態の収納ケースの前面図である。
【図３】本実施形態の収納ケースの背面図である。
【図４】図３に示す収納ケースのＡ−Ａ断面図である。
【図５】図４に示す電装基板の拡大断面図である。
【図６】電装基板の構成の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１０】
図１に示す電気機器の電気回路図は、直流出力（太陽電池や風力発電などの再生可能エ
ネルギーによる出力、又は燃料電池などを用いることができる）を、直流リアクトルＤＣ
Ｌ（ＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ）、スイッチング素子、ダイオード、コンデンサ等を用いて昇
圧する昇圧回路３１（３１ａ乃至３１ｅ）と、昇圧回路３１の出力する直流電力をスイッ
チ素子ＩＰＭを用いて交流電力に変換して出力するインバータ回路３２と、インバータ回
路３２の出力する交流電力から高周波成分を交流リアクトルＡＣＬ（第１リアクトル）と
コンデンサとを用いて除去するフィルタ回路３３とから構成されている。Ｓ（Ｓａ乃至Ｓ
ｅ）は開閉スイッチであり太陽電池（直流電源）３４の出力を開閉するものである。
【００１１】
図１に示すように、太陽電池（ストリング）３４ａ乃至３４ｅは複数（ここでは最大５
つのストリングに対応可能になっているが、接続するストリングの数は変更可能である）
設けられ、この５つの太陽電池３４ａ乃至３４ｅの出力を夫々昇圧する昇圧回路３１ａ乃
至３１ｅを設けている。このため、直流リアクトルＤＣＬ（又は昇圧回路）も太陽電池（
ストリング）と同じ個数が必要となる（直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬｅ（図示せず
））。昇圧回路３１、インバータ回路３２、及びフィルタ回路３３の回路構成については
、既存のＤＣ／ＤＣのスイッチング型の昇圧回路（目標電圧と検出電圧との差に基づいて
スイッチング素子のスイッチング周期内のＯＮデューティを変化させるフィードバック型
の制御を用いるものなど）、既存のＤＣ／ＡＣのＰＷＭに基づく変換回路（主に４個又６
個のスイッチング素子をブリッジ状に接続し、夫々のスイッチング素子をスイッチング周
期内のＯＮデューティを変化させて疑似正弦波を生成する制御を用いたものなど）、系統
の周波数５０Ｈｚ／６０Ｈｚを境界とする既存のローパスフィルタやバンドパスフィルタ
ーの構成を用いることができるので回路の詳細については省略する。昇圧回路３１ｂ乃至
３１ｅは昇圧回路３１ａと同等に構成されるので夫々の構成要素は符号にｂ〜ｅを付記し
て記載を省略する。
【００１２】
これらのスイッチング素子は例えば２０ＫＨｚ〜３０ＫＨｚのスイッチング周期でＯＮ
／ＯＦＦを繰り返すものであり、このスイッチング周期により電磁ノイズが放射されやす
く、減衰対策が施されているが漏れを完全に防止することはできていない。電磁ノイズの
減衰対策を有さないスイッチング素子もある。
【００１３】
図２は収納ケースの前面図であり、１０は前面側が蓋７１（図４に記載）で覆われるよ
うに開口された導電性のアルミダイカストによる略直方体の形状を有する筐体であり、内
側（筺体１０の内面）には、交流リアクトルＡＣＬと直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬ
ｅとを夫々配置する第１窪み１１、及び第２窪み１２が一体成型されている。第１窪み１
１と第２窪み１２は夫々のリアクトルの配置後に熱伝導性が高くかつ電気絶縁性がある樹
脂が流し込まれて、これらのリアクトルが窪み１１、１２に固定される。窪み１１は直流
リアクトルＤＣＬａを先頭に筐体１０の下側から上側に向かって末広がり状に順に直流リ
アクトルＤＣＬｂ、直流リアクトルＤＣＬｃが配置され次いで直流リアクトルＤＣＬｄ、
直流リアクトルＤＣＬｅが配置される。太陽電池（ストリング）の接続される数が減少す
る際は逆順に直流リアクトルＤＣＬｅから直流リアクトルＤＣＬｄ側へ削減され、直流リ
アクトルＤＣＬａは最後に残るものである。
【００１４】
筐体１０の内面の第１窪み１１と第２窪み１２との間の上方に平らな部分（基台部分に相
当）が構成され当該部分に複数のスイッチ素子ＩＰＭが熱伝導性の良い部材を介して取り
付けられている。また、複数のスイッチ素子ＩＰＭ、直流リアクトルＤＣＬａ乃至ＤＣＬ
ｅと蓋７１との間には、昇圧回路３１、インバータ回路３２、及びフィルタ回路３３の一
部を成す電気回路やこれら回路の動作を制御するためのデジタル信号を出力する制御部品
などが取り付けられた電装基板７０（点線で外周を表示）が配置される。また、直流リア
クトルＤＣＬ（第２の窪み１２）の下方には開閉スイッチＳａ乃至Ｓｅが設けられ、これ
らの開閉スイッチを介して太陽電池の発電する直流電力が供給される。Ｔａ乃至Ｔｃは昇
圧回路３１ａ乃至３１ｅを構成するスイッチング素子を収納したパッケージでありパッケ
ージＴａ乃至Ｔｃは夫々複数のスイッチング素子が収納されており、スイッチ素子ＩＰＭ
と同様に熱伝導性の良い部材を介して筐体１０の取り付け部分（基台部分に相当）に取り
付けられている。
【００１５】
図３（図４は図３のＡ−Ａ付近の断面図）は収納ケースの背面図（筐体１０の背面図）
であり、筐体１０の上部側に下方から上方に向かって空気が流れる複数の風路を左右に渡
って構成する複数のフィンＦを有し、これら複数の風路を少なくとも３つの風路群４１、
４２、４３に分け、真ん中付近の風路４０を含む第１の風路群４１の上方側のスイッチ素
子ＩＰＭに対応する部分４４を主にスイッチ素子ＩＰＭの放熱に割り当て、第２の風路群
４２の下方側でありかつ部分４４より下方側の交流リアクトルＡＣＬに対応する部分４５
（第１の窪みに対応する部分）を主に交流リアクトルの放熱に割り当て、第３の風路群４
３の下方側でありかつ部分４５より下方側の直流リアクトルＤＣＬに対応する部分４６（
第２の窪みに対応する部分）を主に直流リアクトルＤＣＬの放熱に割り当てている。部分
４７はパッケージＴａ乃至Ｔｃに対応する部分であり、パッケージＴａ乃至Ｔｃの放熱に
割り当てられている。部分４４、部分４７は半導体素子の放熱に対応する部分であり、部
分４４及び部分４７付近は温度的につながり全体で放熱に寄与する。尚、矢印４８乃至５
０は空気の流れを示している。
【００１６】
第１の風路群４１の風路には筐体１０からの突出部はなくフィンの高さを維持した風路
が構成され空気の流れ４８は風路に沿って流れ筐体１０外へ排気される。第２の風路群４
２の風路には筐体１０から第１の窪み１１（窪みに対応する部分４５）が突出して、一部
の風路を除いて実質的なフィンの高さが低く抑えされている。空気の流れ５０は側の空気
取り入れ口５１から取り入れられ第１の窪み１１を冷却して上方へ流れる。この後部分４
４の放熱が第２の風路群まで広がっていればこの放熱も冷却した後に筐体１０外へ排気さ
れる。第３の風路群４３の風路には断面Ａ−Ａより下の部分に筐体１０から第２の窪み１
２が突出して、一部の風路を除いて実質的なフィンの高さが低く抑えされている。空気の
流れ４９は下方から取り入れられ第２の窪み１２を冷却して上方へ流れる。この後部分４
４、部分４７の放熱が第３の風路群まで広がっていればこの放熱も冷却した後に筐体１０
外へ排気される。
【００１７】
電装基板７０はスイッチング素子ＩＰＭ及びパッケージＴａ乃至Ｔｃと蓋７１との間に
所定のスペーサーや取り付け部材を介して取付けられている。電装基板７０にはスイッチ
ング素子ＩＰＭ内のスイッチング素子やパッケージＴａ乃至Ｔｃ内のスイッチング素子を
スイッチングさせるデジタル信号などの制御回路や電子部品及び電気部品が半田付けされ
ている。
【００１８】
図５は電装基板７０の説明図であり、電気的な絶縁性と適度な硬さを有する基板部分と
、電気的な導電性を有し電気回路を成す配線部分とから構成され、順に電気部品及び電子
部品が実装される基板部７０ａ、配線部分の配線パターン７０ｂ、基板部分となる絶縁層
７０ｃ、配線部分と同様の導電性を有し筐体１０と実質的に同電位になるように配線接続
される平面状（網目などのメッシュ状、部品の端子孔部分などを除いた平面状などでもよ
い）の導電層７０ｄ、絶縁層７０ｅから成っており、夫々一体に積層されている。
【００１９】
導電層７０ｄが筐体１０と配線接続されて実質的に同電位になっているのでスイッチング
素子ＩＰＭやパッケージＴａ乃至Ｔｃのスイッチング素子及び直流リアクトルＤＣＬなど
から放出される電磁ノイズがスイッチング素子の側に設けられた導電層７０ｄから筐体１
０に吸収され電気部品、電子部品や配線パターン７０ｂに影響するのを抑制できるもので
ある。
【００２０】
図６は電装基板７０のより具体的な説明図であり、８０ａは絶縁性を有するコア材であ
り、紙フェノール、紙エポキシ、ガラス・コンポジット、ガラス・エポキシなど公知のプ
リント基板の材料を用いることができる。８０ｂ、８０ｃは中間材料であり、例えばガラ
ス繊維に樹脂をしみこませたものを加熱してコア材８０ａを挟むようにして積層されてい
る。８０ｄは例えば３５μｍ程度の厚さの銅による配線パターンであり、コア材８０ａに
電気部品、電子部品８２の電気回路のパターンを成し、中間材料８０ｂの積層時にこの中
間材料８０ｂで覆われるように構成されている。８０ｅは導電層に相当する配線パターン
であり、配線パターン８０ｄと同様の構成を有し、同様に中間材料８０ｃが積層されてい
る。８０ｆは中間材料８０ｂ上に設けられた配線パターンであり、配線パターン８０ｄと
同様の構成を有し、電気回路のパターンを成している。８０ｇは配線パターン８０ｆ上に
皮膜状に設けられ絶縁性を有する絶縁被膜である。８３、８４は電気部品・電子部品８２
の端子を半田付けするためのスルーホールであり、スルーホール８３は配線パターン８０
ｆにつながり、スルーホール８４は配線パターン８０ｄにつながっている。
【００２１】
配線パターン８０ｅは図５に記載した導電層７０ｄと同様に筐体１０に配線接続され同
電位となっているため、スイッチング素子ＩＰＭやパッケージＴａ乃至Ｔｃのスイッチン
グ素子及び直流リアクトルＤＣＬなどから放出される電磁ノイズが吸収され電気部品、電
子部品や配線パターン８０ｄ、８０ｆに影響するのを抑制できるものである。
【００２２】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【符号の説明】
【００２３】
１０    筐体
３１    昇圧回路
３２    インバータ回路
３３    フィルタ回路
７０    電装基板
７０ａ  基板部
７０ｂ  配線パターン
７０ｃ  絶縁層
７０ｄ  導電層
７０ｅ  絶縁層
８０ａ  コア材
８０ｂ  中間材料
８０ｃ  中間材料
８０ｄ  配線パターン
８０ｅ  配線パターン
８０ｆ  配線パターン
８０ｇ  配線パターン
ＡＣＬ  交流リアクトル
ＤＣＬ  直流リアクトル
ＩＰＭ  スイッチ素子
Ｆ    フィン
【図１】
2015012672.tif 000003
【図２】
2015012672.tif 000004
【図３】
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【図４】
2015012672.tif 000006
【図５】
2015012672.tif 000007
【図６】
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