(57)【要約】【課題】特に屋内設置型電力変換装置において、室内空間を侵食せず、省スペース化を実現する。【解決手段】直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、前記電力変換回路が発する熱を放熱するヒートシンクと、を備える電力変換装置において、前記ヒートシンクは、前記電力変換回路の発熱部品が熱伝導状態に所定面に配置される基盤部と、前記所定面の裏面から伸びる放熱フィンとを有し、前記電力変換回路が背面側に前記放熱フィンが前面側になるように、且つ前記電力変換回路の少なくとも一部を建造物の壁内部に位置させるように前記壁に取付可能に構成される。【選択図】図５
2017184417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を交流電力に変換する電力変換回路と、
前記電力変換回路が発する熱を放熱するヒートシンクと、を備える電力変換装置におい
て、
前記ヒートシンクは、前記電力変換回路の発熱部品が熱伝導状態に所定面に配置される
基盤部と、前記所定面の裏面から伸びる放熱フィンとを有し、
前記電力変換回路が背面側に前記放熱フィンが前面側になるように、且つ前記電力変換
回路の少なくとも一部を建造物の壁内部に位置させるように前記壁に取付可能に構成され
ることを特徴とする電力変換装置。
【請求項２】
前記ヒートシンクを前記壁の外部に位置させた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】
電力変換装置の操作するための操作部又は状態を表示するための表示部を備え、
前記操作部又は表示部を、前記ヒートシンクの高さより低い位置としたことを特徴とす
る請求項１又は請求項２に記載の電力変換装置。
【請求項４】
前記電力変換回路を収容する筐体を備え、
前記筐体に、前記電力変換回路が発する熱を放熱するものであって、内部への異物の侵
入を防ぐ侵入防止部を備えた放熱孔を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３に記
載の電力変換装置。
【請求項５】
前記放熱フィンを覆う蓋体を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに
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、太陽電池などの外部直流電源から得られた直流電力を交流電力に変換する電
力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システム用の電力変換装置（パワーコンディショナと称する）は、その筐体
内に、電力変換回路として、太陽電池が発電する直流電力を入力として昇圧回路で昇圧し
、商用電力系統と実質的に同期した所定の交流電力にインバータ回路で変換し、この変換
された交流電力を商用電力系統へ重畳可能とする回路を収容している。この電力変換回路
には、半導体のスイッチング素子やリアクトル等の発熱部品を備えており、それらの発熱
する熱はヒートシンクの基板部に熱伝導状態に取り付けられ、ヒートシンクの放熱フィン
から放熱される仕組みである（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６４８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような電力変換装置は、建造物の壁に配置されることになるが、生活空間の邪魔に
ならないように、省スペース化が求められているところ、電力変換装置は、筐体内に多数
の各種回路やリアクトル等の比較的大型でかつ発熱部品を収容しており、また、その発熱
に対処するためのヒートシンクをある程度の備える必要があるため、小型化にも限りがあ
り、生活空間において邪魔になることが多かった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題に鑑み本発明はなされてものであり、直流電力を交流電力に変換する電力変換
回路と、前記電力変換回路が発する熱を放熱するヒートシンクと、を備える電力変換装置
において、前記ヒートシンクは、前記電力変換回路の発熱部品が熱伝導状態に所定面に配
置される基盤部と、前記所定面の裏面から伸びる放熱フィンとを有し前記電力変換回路が
背面側に前記放熱フィンが前面側になるように建造物の壁に取付可能に構成されることを
特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電力変換装置は、各種回路や部品からなる前記電力変換回路が背面側に前記放
熱フィンが前面側になるように、且つ前記電力変換回路の少なくとも一部を前記建造物の
前記壁の内部に位置させるように前記壁に取付可能に構成されるものであるので、前面側
に張り出す部分が少なくなり、省スペース化が図れると共に、ヒートシンクによる放熱機
能を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明に係る電力変換装置内部の各種回路および部品等の電力変換回路の配置の一例を示す説明図である。
【図２】本発明に係る電力変換装置においてヒートシンクに電力変換回路を設置した状態の一例を示す上面視の説明図である。
【図３】本発明に係る電力変換装置の回路構成図である。
【図４】本発明に係る電力変換装置の取り付けの様子を示す斜視図である。
【図５】本発明に係る電力変換装置を設置した状態の側面側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態は、太陽電池などの外部の直流電源から得られた直流電力を交流電力に変換
する電力変換回路が収容され、当該電力変換回路が発する熱を放熱するためのヒートシン
クを備える電力変換装置において、ヒートシンク側を家屋等の建造物の壁外部に位置させ
ると共に、当該電力変換回路の少なくとも一部を建造物の壁内部に位置させる構造に係る
ものである。以下にその実施例を図に基づき説明する。
【０００９】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る電力変換装置１には、太陽電池ＰＶなど
の外部の直流電源から得られた直流電力を交流電力に変換する電力変換回路ＩＮＶを構成
する電気回路部品６が内部に収容される。
【００１０】
本体３内には電力変換回路ＩＮＶが収容されており、図２に示すように、電力変換回路
ＩＮＶを構成する複数の電気回路部品６を取り付けるためのシャーシ５が、支柱部材１２
を介して熱伝導状態にヒートシンク８の基盤部８Ａに取り付けられる。
【００１１】
図３には電力変換回路ＩＮＶの構成を示しており、電力変換回路ＩＮＶは、太陽電池Ｐ
Ｖで発電した直流電力を、直流用リアクトルＬ１、スイッチング素子Ｓ１、ダイオードＤ
１、平滑用のコンデンサＣ１を含む昇圧回路ＢＳで所定電圧に昇圧し、昇圧回路ＢＳで昇
圧した電力を複数のスイッチング素子Ｓ２で構成する直流・交流変換回路ＤＡで商用電力
系統ＧＲＩＤの周波数に同期する正弦波交流に変換し、交流用リアクトルＬ２、コンデン
サＣ２を含むローパスフィルタＬＰＦで高周波成分をカットまたは充分に減衰させた状態
で、リレー接点ＲＹを介して商用電力系統ＧＲＩＤへ出力する構成である。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ＣＰによって動作が制御され
る構成である。
【００１２】
電力変換回路ＩＮＶを構成する電気部品のうち、直流用リアクトルＬ１、交流用リアク
トルＬ２、コンデンサＣ１やコンデンサＣ２等の大きな部品以外の主たる電気回路部品６
は、大きな平面積を有するプリント配線基板に配置され、直流用リアクトルＬ１、交流用
リアクトルＬ２、コンデンサＣ１やコンデンサＣ２等も、メイン基板７に形成される配線
パターンと電気的に接続される。
【００１３】
また、電力変換回路ＩＮＶは、太陽電池ＰＶから電力変換回路ＩＮＶへの入力電流を検
出する入力側電流センサＣＴ１を備え、電力変換回路ＩＮＶの出力電流を検出する出力側
電流センサＣＴ２を備える。入力側電流センサＣＴ１と出力側電流センサＣＴ２は、共通
化を図るため、直流電流及び交流電流の両方の検出に用いることができるホール素子式の
電流センサであり、メイン基板７に取り付けるサブ基板７１、７２にそれぞれ取り付けら
れている。
【００１４】
端子台１１は、電力変換回路ＩＮＶと太陽電池ＰＶとの接続端子、電力変換回路ＩＮＶと
商用電力系統ＧＲＩＤとの接続端子、アース端子、及び自立端子を含むものであり、端子
台１１と電力変換回路ＩＮＶとの接続線１３を備える。
【００１５】
前記自立端子は、商用電力系統ＧＲＩＤが災害等により動作不能状態になったとき、太陽
電池ＰＶで発電した直流電力を電力変換回路ＩＮＶで変換した交流電力で以って、家屋内
の電気器具を動作させるための非常時用コンセント接続用である。
【００１６】
筐体２には、太陽電池ＰＶ、商用電力系統ＧＲＩＤ、及び非常時用コンセントとの配線が
端子台１１に接続されるために、配線用開口１２が端子台１１に対応して形成される。コ
ンデンサＣ１とコンデンサＣ２は、それぞれ単一構成のもの、または複数の小コンデンサ
で群構成される構成であってよい。
【００１７】
電力変換回路ＩＮＶの中でスイッチング素子Ｓ１、Ｓ２は発熱して高温となるため、そ
の発熱を放散するために、一つまたは別個のパッケージに収容される形態でモジュール化
される。これをＩＰＭ（インテリジェントパワーモジュール）と称する。
【００１８】
ＩＰＭは、アルミニウム等の熱伝導良好なヒートシンク８に取り付ける。図２に示すよう
に、ヒートシンク８は、基盤部８Ａと基盤部８Ａに対して略垂直方向であって互いが略平
行に位置するように演出された複数の放熱フィン８Ｂを有する。
【００１９】
蓋体４は、少なくとも放熱フィン８Ｂを覆うように備えられる。蓋体４は、ヒートシンク
８からの放熱を促すため外部から空気を流入、流出させるための空気孔４Ａを備える（図
４）。蓋体４が放熱フィン８Ｂ（発熱部分）を覆うことにより、放熱フィン８Ｂ（発熱部
分）へのユーザのアクセスを抑制することができる。
【００２０】
続いて、図４および図５に基づき、本発明に係る電力変換装置の取り付けについて説明
する。図２に示したように、ヒートシンク８の基盤部８Ａにおいて、一方の側面（所定面
）には、電気回路部品６等の電力変換回路ＩＮＶおよびＩＰＭ（発熱部品）が設置され、
他方の側面（所定面の裏面）には複数の放熱フィン８Ｂが形成される（伸びている）。こ
の電力変換回路ＩＮＶ側は筐体２に収容されるように位置し、放熱フィン８Ｂは蓋体４に
て収容されるように位置する。
【００２１】
図４に示すように、蓋体４は、放熱フィン８Ｂ間へ空気を流入させて放熱させるためのス
リット状に形成された空気孔４Ａを備える。空気孔４Ａは、蓋体４の平面側、底面側およ
び左右側面側に適宜設けられる。なお、以下の説明においては、ヒートシンク８側を前面
側とし、電力変換回路ＩＮＶ側を背面側として説明する。
【００２２】
蓋体４は、本発明に係る電力変換装置１を操作し、状態を確認するための操作表示部２
２を備える。ここで、操作表示部２２は、ヒートシンク８の高さより低い位置（下方）に
備えるのが望ましい。ヒートシンク８が発する熱により、蓋体４内には上昇気流が発生し
ているため、ヒートシンク８より低い位置に操作表示部２２を位置させることで、その熱
の影響を受け難くでき、操作表示部２２およびこれに連結する配線等の熱による劣化を防
ぐことができる。
【００２３】
筐体２には、筐体２内部の電力変換回路ＩＮＶや特にＩＰＭが発する熱を放熱するため
の放熱孔２Ａを備える。後述するように、背面側にあたる筐体２は、家屋等の建造物の壁
内部に収容されるように設置されるものであるため、筐体２内部に虫や小動物が入り込む
ことによる故障や誤動作の発生を防ぐため、放熱孔２Ａは、網状部材やフィルター部材と
いった侵入防止部を備えるのがよい。
【００２４】
また、筐体２の上壁の放熱孔２Ａ上方にはダクト９が設けられる。ダクトには放熱孔２
Ａから放出される電気回路部品６を放熱する際に暖められた空気が導かれる。ダクトへ侵
入した空気はダクトに沿って、電力変換装置が配置される壁の電力変換装置の上方へ設け
られた壁の開口へと導かれ電力変換装置の放熱が促進される。
【００２５】
図５に示すように、電力変換装置１の背面側は、建造物の壁部材に形成された開口３０
Ａに挿入されるように設置される。設置部３０は、筐体２を挿入収容するための開口３０
Ａと、ヒートシンク８の基盤部８Ａとをビス止め等により建造物の壁に取り付けて固定す
るためのネジ穴等を備えた取付手段３０Ｂとからなる。このように、電力変換回路が背面
側に放熱フィンが前面側になるように電力変換装置が建造物の壁に取り付けられる。
【００２６】
取付手段３０Ｂは別部材として備えてもよいし、壁内部における家屋等の間柱が使用で
きる場合は、その間柱を取付手段３０Ｂとしてもよい。また、本説明においては特に図示
しないが、ヒートシンク８の基盤部８Ａは、内部機器の発熱により高温になり得るため、
取付手段３０Ｂへの取り付けにおいては、断熱性を有する部材を介して取り付けされるこ
とが望ましい。
【００２７】
設置された電力変換装置１は、図５に示すように、蓋体４側、つまり正面側が壁外部に
露出し、背面側が壁内部に収容されるように設置される。このように、壁外部にあたる室
内側に張り出る部分は、蓋体４に係る正面側部分だけであるので、従来の屋内設置型電力
変換装置と比較して、室内利用者にとって邪魔にならず、省スペース化を図ることができ
る。
【００２８】
充分な放熱による冷却機能を得るために、ヒートシンク８の少なくとも放熱フィン８Ｂ
は、図４および図５に示すように、壁内部に位置させるようにせず、壁外部に位置するよ
うにさせるのが望ましい。また、ヒートシンク８（の基盤部８Ａ）は空間３０Ａ全面を覆
う程度のものとするのが望ましい。このようにすることで、電力変換回路が壁の内側へ位
置すると共に、基盤部８Ａによって開口を塞いで密閉構造にすることができるので、例え
ば浴室の近くなど湿度の高い部屋に置くことも可能になる。
【００２９】
これまでの説明および図５においては、本発明に係る電力変換装置１の背面側にあたる
筐体２を壁内部に完全に収容する構成としているが、必ずしもこのように筐体２全体を壁
内部に位置させる必要はない。設置する建築物の壁部材の厚みや壁内部の空間の広さ等を
勘案し、適宜設定すればよい。尚、放熱の許す限りであればヒートシンク８のフィン８Ｂ
が壁の内部に位置することも問題はない。
【００３０】
以上の説明において、壁とは、風雨が建築物内部に侵入することを防止するために設け
られている部材であれば何でもよく、複数の板状ないし柱上部材から成り内部に空間を有
するものであってもよいし、コンクリート等で埋められ一枚板状になっているものなどを
含む。
【００３１】
その壁内部とは、上記のような壁の一部に設けられた開口を有する一定の空間であれば
よく、また、壁外部とは、その壁内部とした一定の空間外のことであってよい。
【００３２】
操作表示部２２は、正面カバー２０に備えるとしているが、これに限られない。正面カ
バー２０は、ヒートシンク８の放熱フィン８Ｂを覆うためだけとし、操作表示部２２は別
途、正面カバー２０の外に備えてもよい。
【００３３】
外部直流電源として、太陽電池を取り上げたが、この他に燃料電池、風力発電機、波動
発電機などが本発明に適用できる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・・・電力変換装置
２・・・・・筐体
２Ａ・・・・放熱孔
４・・・・・蓋体
４Ａ・・・・空気孔
６・・・・・電気回路部品
８・・・・・ヒートシンク
９・・・・・ダクト
ＩＮＶ・・・電力変換回路
ＰＶ・・・・太陽電池
【図１】
2017184417.tif 000003
【図２】
2017184417.tif 000004
【図３】
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【図４】
2017184417.tif 000006
【図５】
2017184417.tif 000007