(57)【要約】【課題】壁構造内部におけるヒートシンクの好適配置を実現させ得る機器配置構造を提供する。【解決手段】第１の構造用面材１ａと、これに間隙空間Ｘａを形成する状態で略平行に設けられた第２の構造用面材１ｂと、筐体及びヒートシンクを具備するパワーコンディショナー用機器と、から構成される機器配置構造であって、パワーコンディショナー用機器は、ヒートシンクのうち筐体から露出する放熱部位１３０の全領域が間隙空間へ収容され、筐体の少なくとも一部が間隙空間以外の外部空間Ｙａへ露出する状態で、第１の構造用面材１ａに直接的に又は間接的に固定される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の構造用面材と、これに間隙空間を形成する状態で略平行に設けられた第２の構造用面材と、筐体及びヒートシンクを具備するパワーコンディショナー用機器と、から構成される機器配置構造であって、
前記パワーコンディショナー用機器は、前記ヒートシンクのうち前記筐体から露出する放熱部位の全領域が前記間隙空間へ収容され、前記筐体の少なくとも一部が前記間隙空間以外の外部空間へ露出する状態で、前記第１の構造用面材に直接的に又は間接的に固定されることを特徴とする機器配置構造。
【請求項２】
前記パワーコンディショナー用機器は、太陽光電池の各出力を統合させる接続箱，前記接続箱の出力電力を電力変換させて出力するパワーコンディショナー，前記パワーコンディショナーの出力電力によって充電される蓄電池，の何れかの機器であることを特徴とする請求項１に記載の機器配置構造。
【請求項３】
前記放熱部位は、前記間隙空間に設けられた断熱材によって包囲されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の機器配置構造。
【請求項４】
前記放熱部位は、建築構造鉄筋に直接又は間接的に熱接触されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の機器配置構造。
【請求項５】
前記筐体は、前記外部空間へ蓋部が配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の機器配置構造。
【請求項６】
前記筐体は、防振材を介して前記第１の構造用面材に固定されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の機器配置構造。
【請求項７】
前記第２の構造用面材は、外壁構造体，又は，通気ダクトを形成する構造体とされることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載の機器配置構造。
【請求項８】
前記第１の構造用面材及び前記第２の構造用面材は、建築物の壁構造を形成していることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか一項に記載の機器配置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築構造物と電機的機器によって形成される機器配置構造に関し、特に、電機的機器がパワーコンディショナー用部品とされる機器配置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）又はＢＥＭＳ（Bill Energy Management System）等の具体的実施が進み、これに関する製品が広く市場流通されるに至っている。かかるシステムは、自然エネルギーの発電電力をパワーコンディショナーによって変換し、蓄電電力又は売電電力を生成するものである。
【０００３】
例えば、特開２０１３−２５４７７３号公報（特許文献１）では、電子機器の配置構造が紹介されている。かかる技術では、２面の石膏ボードによって壁構造が形成され、その内部空間（間隙空間）に電子機器が配置される。そして、其の石膏ボードの一方では、上記電子機器に相当する部位に開閉扉が設けられ、電子部品の内部へ設けられた各種回路の点検が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−２５４７７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、パワーコンディショナーは、パワートランジスタといった発熱部品で生じた熱量をヒートシンクによって筐体外部へ放熱させなければならない。このため、ヒートシンクのレイアウトは、所期の放熱性能を維持させる上で非常に重要となる。しかしながら、特許文献１の技術では、パワーコンディショナーを壁構造の間隙空間へ配置させる点について言及されているものの、ヒートシンクの好ましいレイアウトについて何ら説明されていない。
【０００６】
また、点検扉を設ける場合、これによって塞がれる点検口の大きさ又は位置によっては、構造用面材の著しい強度低下が懸念される。しかしながら、特許文献１では、この点検口周辺に係る補強構造について何ら検討されていない。
【０００７】
本発明は上記課題に鑑み、壁構造内部におけるヒートシンクの好適配置を実現させ得る機器配置構造の提供を第１の目的とし、パワーコンディショナー機器の収容箇所における強度劣化を抑制させ得る機器配置構造の提供を第２の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明では次のような機器配置構造の構成とずる。即ち、第１の構造用面材と、これに間隙空間を形成する状態で略平行に設けられた第２の構造用面材と、筐体及びヒートシンクを具備するパワーコンディショナー用機器と、から構成される機器配置構造であって、
前記パワーコンディショナー用機器は、前記ヒートシンクのうち前記筐体から露出する放熱部位の全領域が前記間隙空間へ収容され、前記筐体の少なくとも一部が前記間隙空間以外の外部空間へ露出する状態で、前記第１の構造用面材に直接的又は間接的に固定されることとする。
【０００９】
好ましくは、前記パワーコンディショナー用機器は、太陽光電池の各出力を統合させる接続箱，前記接続箱の出力電力を電力変換させて出力するパワーコンディショナー，前記パワーコンディショナーの出力電力によって充電される蓄電池，の何れかの機器であることとする。
【００１０】
好ましくは、前記放熱部位は、前記間隙空間に設けられた断熱材によって包囲されていることとする。また、前記放熱部位は、建築構造鉄筋に直接又は間接的に熱接触されているようにしても良い。
【００１１】
好ましくは、前記筐体は、前記外部空間へ蓋部が配置されることとする。また、前記筐体は、防振材を介して前記第１の構造用面材に固定されても良い。
【００１２】
好ましくは、前記第２の構造用面材は、外壁構造体，又は，通気ダクトを形成する構造体とされることとする。更に好ましくは、前記第１の構造用面材及び前記第２の構造用面材は、建築物の壁構造を形成して成ることとする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る機器配置構造によると、構造用面材からなる建築構造組成体に対してパワーコンディショナー用機器を設ける際、筐体の一部を構造用面材から外部空間へ露出するよう配置される。このため、パワーコンディショナー用機器の放熱部位は、建築構造組成体内の間隙空間にて所望のポジションに配置される自由度が向上し、好ましいポジショニングの実現が図られる。
【００１４】
また、当該機器配置構造によると、パワーコンディショナー用機器の筐体は、建築構造組成体の外部空間へ突出する状態で配置され且つ構造用面材に固定されるので、当該建築構造組成体における断面係数の向上に寄与し、当該機器の配置箇所での強度低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】系統連系型の太陽光発電システムの構成を説明する図。
【図２】フル機能型の太陽光発電システムの構成を説明する図。
【図３】実施の形態に係る壁構造の機器配置構造を説明する図。
【図４】実施例に係る壁構造の機器配置構造を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る実施の形態につき図面を参照して具体的に説明する。図１は、系統連系式の太陽光発電システムが示されている。当該太陽光発電システム１０は、太陽光発電パネルＰＶＰと、この各セルの出力を結合させる接続箱３００と、発電電力を調整（回路１１０の機能）し３相交流電力へ変換して出力（回路１２０の機能）するパワーコンディショナー１００とから構成され、パワーコンディショナー１００の出力が家庭内負荷ＬＤ１〜Ｌ３，商用電源ケーブルＥＬＬへ接続されている。
【００１７】
また、図２に示す如く、フル機能式の太陽光発電システム２０では、上述したシステム１０の構成に加え、蓄電池２００が追加構成されている。また、パワーコンディショナー１００では、蓄電池２００の追加に伴い、双方向型ＤＣ／ＤＣコンバータ１３０が追加構成されている。当該コンバータ１３０は、パワートランジスタＴ３ａ，Ｔ３ｂが制御されることで、蓄電池に電力を供給させる機能（蓄電機能）と、蓄電池の電荷を放電させる機能（放電機能）とを実現させる。本実施の形態に係るシステム２０では、蓄電池２００から供給された電力は家庭用負荷ＬＤ１〜ＬＤ３で消費されることとなる。
【００１８】
また、太陽光発電システムには、上述したシステムの他、系統連系されていない独立蓄電式のものも存在する。かかるタイプのシステムでは、太陽光発電パネルで生じた電力の全てを蓄電池２００で充電させ、この全ての電力を負荷ＬＤ１〜ＬＤ３で消費させる。
【００１９】
パワーコンディショナー１００，蓄電池２００，及び，接続箱３００については、これらの筐体部からヒートシンクが露出しているものにつきパワーコンディショナー用機器と称される。即ち、パワーコンディショナー１００，蓄電池２００，及び，接続箱３００は、各々が単独でパワーコンディショナー用機器とされる場合もあり、これらの適宜な組合せによってパワーコンディショナー用機器とされる場合もある。
【００２０】
以下、図３を参照して、パワーコンディショナー用機器の具体的な配置例について説明する。図３（ａ）は、パワーコンディショナー用機器としてパワーコンディショナー１００が単独で構成された例（機器配置構造の一例）である。図示の如く、パワーコンディショナー１００は、筐体１０１とこれから露出するヒートシンクとを具備する。このうち、筐体は、上述したように、パワートランジスタ及びこれを制御する制御回路等が収容されている。ヒートシンクは、アルミ材等の好伝熱性材料から成り、筐体内部に収容される部位（受熱部位）と筐体外部に露出する部位（放熱部位）とが一体物として形成されている。かかるヒートシンクは、受熱部位にてパワートランジスタで生じた熱量を受け、これを自身の構造内で伝熱させ、放熱部位にて其の熱量が放熱される。
【００２１】
図３（ａ）によれば、パワーコンディショナー１００は、第１の構造用面材１ａに筐体部が直接的又は間接的に固定される。この第１の構造用面材１ａは、所定間隔を隔てた第２の構造用面材１ｂを伴って建築構造用組成体を形成する。即ち、第１の構造用面材及び第２の構造用面材は、間隙空間を形成する状態で略平行に設置される建築構造用組成体である。この建築構造用組成体は、建築物の壁構造であっても良く、床部又は天井部の構造であっても良い。また、双方の面材１ａ及び１ｂは、互いに同一の材質・形状であっても良く、其の材質・形状の何れかが異なっていても良い。尚、双方の面材によって形成される間隙空間以外の空間、即ち、建築構造用組成体の外方の空間のことを外部空間と呼ぶこととする。
【００２２】
図３（ａ）によると、筐体のうち建築構造用組成体の内部に収容される部位（非露出部位１２０），及び，ヒートシンクの放熱部位１３０の全てが、建築構造用組成体のデッドスペースに収められ好適な空間利用が図られる。
【００２３】
図３（ｂ）は、パワーコンディショナー用機器としてパワーコンディショナー１００が単独で構成された機器配置構造に、蓄電池２００が追加されたものである。かかる場合、パワーコンディショナー１００と併せて蓄電池２００についても、建築構造用組成体におけるデッドスペースの有効活用が図られる。尚、蓄電池２００の代わりに接続箱３００を同位置へ配置させ、これについての無駄なスペース占有を解消させても良い。また、これら蓄電池２００又は接続箱３００にあっては、パワーコンディショナー１００と同様の放熱部位１３０（ヒートシンクの露出部）が設けられたものであれば、これらはパワーコンディショナー用機器に属することは言うまでもない。
【００２４】
図４は、機器配置構造の断面視図が示されている。ここでは、建築構造用組成体が壁構造であるとし、各種の実施例について説明することとする。図４（ａ）では、パワーコンディショナー１００の筐体１０１が第１の構造用面材１ａに直接固定された例が示されている。図示の如く、筐体１０１は、構造用面材１ａの開口箇所へ固定され、其の開口を塞ぐ状態で配置される。特に、筐体１０１の一部（又は全部）は、第１の外部空間Ｙａに突出した状態で露出している。これによれば、壁構造に何らかの曲げモーメントが生じる際、その時の中立軸に対し面材１ａより外部方向（Ｙａの方向）へ筐体１０１による断面が追加形成される。即ち、筐体１０１の断面構造は、かかる中立軸に対して断面係数を向上させることとなる。
【００２５】
上述の如く、本実施例に係る機器配置構造によると、パワーコンディショナー用機器の筐体１０１は、建築構造組成体の外部空間へ突出する状態で配置され且つ構造用面材に固定されるので、当該建築構造組成体における断面係数の向上に寄与し、当該機器の配置箇所での強度低下を防ぐことができる。
【００２６】
また、本実施例では、筐体部の一部を外部空間Ｙａへ露出させることが許されるので、間隙空間Ｘａに配されるヒートシンク（放熱部位１３０）は、筐体１０１の露出部位１１０の寸法設定によって、その配置位置が適宜に設定されることになる。即ち、筐体１０１の露出部位１１０の突出寸法を十分にとれば、筐体１０１の収容部１２０が図面左側にシフトされ、これに連動してヒートシンクは第１の構造用面材１ａの方向へ配置される。また、筐体の露出部位１１０の突出寸法を抑えれば、筐体１０１の収容部１２０が図面右側へシフトされ、これに連動してヒートシンクは第２の構造用面材１ｂの方向へ配置される。
【００２７】
本実施例に係る機器配置構造によると、パワーコンディショナー用機器の放熱部位１３０は、建築構造組成体内の間隙空間にて所望のポジションに配置される自由度が向上するので、好ましいポジショニングが実現される。例えば、第１の外部空間Ｙａ及び第２の外部空間Ｙｂが居住空間とされる場合、これらの空間を冷却したい季節では、ヒートシンクの熱量が両面材１ａ，１ｂに伝わるのは好ましくない。
【００２８】
このため、図４（ａ）の実施例では、放熱部位１３０の全領域が間隙空間Ｘａへ収容されつつ、当該放熱部位１３０を双方の面材１ａ，１ｂに接触しない位置へ配置させることで、ヒートシンクの熱量が居住空間へ伝達し難い構造を実現させている。また、かかる壁構造では、間隙空間Ｘａに空気の流れが形成されるので、放熱部位１３０での熱交換が効果的に行なわれる。また、図４（ｂ）の実施例のように、間隙空間に断熱材Ｘｂを設けて放熱部位１３０の周囲を断熱材によって包囲し、構造用面材とヒートシンクとの熱的な接触を断つようにしても良い。
【００２９】
また、図４（ｃ）に示す如く、第２の構造用面材１ｂが外壁（例えば、コンクリート壁のような外壁構造体）である場合、ヒートシンクから伝達される熱量を外壁へ積極的に伝達させることで、パワーコンディショナー１００の放熱性を向上させることが可能となる。この場合には、放熱部位１３０の一部領域を外壁に接触させるのが効果的である。このような作用を享受したくば、第２の構造用面材１ｂとしては、外壁に限らず、換気用のダクト壁，その他，床下の鉄筋コンクリート又は鉄骨材であっても有利となる。
【００３０】
また、図４（ｄ）に示す如く、放熱部位１３０は、アングル等の骨材Ｓ２を介して壁構造の鉄骨Ｓ１（建築構造鉄筋）に接続されても良い。かかる構造によると、放熱部位１３０は、骨材Ｓ２を介して鉄骨Ｓ１へ間接的に熱接触され（間接的に熱接触されること）、これによる伝熱経路が形成される。また、骨材Ｓ２を用いることなく、放熱部位１３０と建築用骨材Ｓ１とを直接的に接続・接触（熱接触）させても同様の効果が期待できる。
【００３１】
また、図４（ｅ）に示す如く、筐体１０１の露出部位１１０には、蓋部１１１を形成させると良い。これによれば、開閉可能な蓋部１１１が外部空間Ｙａへ配置されるので、居住空間からの修理作業等が容易に行われる。
【００３２】
また、図４（ｆ）に示す如く、筐体１０１と第１の構造用面材１ａとの間に防振材（エラストマ―等の弾性体）を設けるのが好ましい。これによると、筐体は、防振材を介して第１の構造用面材１ａに間接的に固定され、その弾性力が振動を吸収するように機能する。特に、パワーコンディショナー１１０にあっては、所定の周波数にてパワートランジスタが駆動されるところ、当該駆動周波数に共振してしまうような建築構造物が用いられていることも考えられる。このため、本実施例では、かかる共振現象を回避するよう対策が施されている。
【００３３】
尚、本発明に係る機器配置構造は、双方の板の間に形成された間隙空間の有効利用を前提とした上で、ヒートシンクの配置について深く検討されたものである。この配置構造については、基礎上に複数の柱を設け此処に面材を両側から取付けた構造、即ち、建築構造における壁構造に有用であることは言うまでもない。そして、この構造に対して、ヒートシンクを適切に配置させ、最も有利なレイアウトの提供を可能とさせているのである。
【符号の説明】
【００３４】
１ａ  第１の構造用面材，    １ｂ  第２の構造用面材，    Ｘａ  間隙空間，    Ｙａ  外部空間，    １００  パワーコンディショナー，    １０１  筐体，    １３０  ヒートシンクの放熱部位。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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