JP2014175593A - 電力変換装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電源からの電力を変換して出力する電力変換ユニットを複数台並列に接続した電力装置において、ユニット幅に対する制限をなくすることができる。
【解決手段】本発明の電力変換装置は、１の側面が開口し、箱状に形成されたマザーボードと、前記マザーボードの開口部から前記マザーボード内に挿入される電力変換ユニットとを備える電力変換装置であって、前記マザーボードの前記電力変換ユニットが挿入される方向の壁面の内部側には、幅方向に直線状に伸びた電力バスが取り付けられ、前記電力変換の前記マザーボードに挿入される方向の面の前記電力バスに相対する高さの位置には、電力コネクタが取り付けられ、前記電力変換ユニットが前記マザーボードに完全に挿入されたとき、前記電力バスが前記電力コネクタに挟まれ、前記電力バスと前記電力コネクタが電気的に接続されることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力変換装置に関し、より詳細には、電力変換ユニットを複数台並列に接続する電力変換装置に関する。

電力変換装置は、電源からの電力を、電力変換ユニットを介して、マザーボードに供給するものであるが、この場合、マザーボード内に、個々の電源が接続された電力変換ユニットを複数台並列に接続して、並列運転する方法が用いられている。従来の並列接続型電力変換装置は、マザーボード背面に設けられた電力供給用のバスから配線を引き出し、その先端にコネクタを取り付け、マザーボード内に挿入される電力変換ユニットのコネクタと接続する形状のものが多く、このため、電力変換装置は一定の間隔で装着されることが多かった。

ここで、従来の電力変換装置に電源を内蔵させた電源装置を例にして説明する。図５は、特許文献１に記載の電源装置の構成を表す斜視図である。電源装置ユニット１は架（マザーボード）３１に複数台搭載されて、各々の電源装置ユニット１の入力端子と出力端子は、それぞれコネクタを介して互いに電気的に接続される。図５において電源装置ユニット１の構成は、正面パネル３と、これに結合する側面１１、底面１２、側面１３、上面１４および背面１５から外周は形成される。また正面３には抜け止め機構を有する正面把手７が設けられている。背面１５のやや下側にはコネクタのプラグ１９が設けられていて、このプラグ１９には電源装置ユニット１の入力、出力のすべての線が接続される。また背面１５の上側には把手１７が取り付けられている。この把手１７は丸棒をＵ字型に曲げ、背面１５に２点で固定されている。

架３１は、電源装置ユニット１を複数個収納できる構造である、図５はそのうちの１個について示してあるが、ガイドレール３３、３５の上に電源ユニット１を滑らせておくに進める。

図６は、電力変換装置６２０のマザーボード６３０の正面図であり、図７は図５の電源装置の架（マザーボード）への装着方法を利用した電力変換装置６２０の断面の側面図である。図６及び図７の電力変換装置６２０は、マザーボード６３０及び１又は複数の電力変換ユニット６４０から構成される。電力変換ユニット６４０は、図５の電源装置１と同様にマザーボード６３０に設けられたガイドレール６３４に従ってマザーボード内に挿入され、電力変換ユニット６４０背面に設けられた電力コネクタ６４４がマザーボード６３０内の電力コネクタ６３３に接続され、また、通信接続コネクタ６４３がマザーボード６３０内の通信接続部６３２に接続されるものである。ここで、図７の装置は電力変換装置であるため、電源を備えていない。そのため、個々の電源から電力変換装置６２０に給電された電力が電力変換部６４２により変換され、電力コネクタ６４４、６３３、電力線６３５を介してマザーボード６３０背面のカバー６３６内に配置された電力装置の電力バス６３４に給電される。具体的にはマザーボード６３０の背面に備えられた電力バス６３４から電力線６３５を引き出して、その先端に電力コネクタ６３３を取り付け、電力変換ユニット６４０の電力コネクタ６４４と電気的に接続させることにより、電力変換ユニット６４０から電力バス６３４に、変換された電力を供給する。

特許第３６３８７３３号明細書

しかしながら、図６及び７に記載の電力変換装置６２０（又は図５に記載の電源装置１）は、マザーボード６３０（架３１）内に電力コネクタ６３３（プラグ１９）が一定間隔で固定配置されており、さらにユニット搭載用に使用するガイドレール６３４（３３、３５）を設けているため、規定のサイズの電力変換ユニット６４０（電源ユニット１）しか搭載することができなかった。そのため、サイズが異なる電力変換ユニットを挿入し、搭載することが不可能であるという問題があった。

また、図５に記載の電源装置ユニット１のように、操作性向上のために背面側に把手１７を設けた場合、架３１（マザーボード）に把手１７を通すための穴を設けなければならず、さらにユニットのサイズが限定されてしまうことになる。

本発明の電力変換装置は、マザーボードの幅方向に直線的に伸びた電力バスを、マザーボードの電力変換ユニットとの接続部に設置し、電力変換ユニットをマザーボードに完全に挿入した際に、電力変換ユニットの電力変換バスと相対する高さに配置された電力コネクタが、電力バスの任意の位置を挟み込むことにより、マザーボードと電力変換ユニットが電気的に接続されることを特徴とする。

具体的には、本発明の電力変換装置は、１の側面が開口し、箱状に形成された１つのマザーボードと、前記マザーボードの開口部から前記マザーボード内に挿入される電力変換ユニットとを備える１つ又は複数の電力変換装置であって、前記マザーボードの前記電力変換ユニットが挿入される方向の壁面の内部側には、幅方向に直線状に伸びた電力バスが取り付けられ、前記電力変換ユニットの前記マザーボードに挿入される方向の面の前記電力バスに相対する高さの位置には、電力コネクタが取り付けられ、前記電力変換ユニットが前記マザーボードに完全に挿入されたとき、前記電力バスが前記電力コネクタに挟まれ、前記電力バスと前記電力コネクタが電気的に接続されることを特徴とする。

また、本発明の電力変換装置が前記電力変換ユニットを複数個有する場合、それぞれの前記電力変換ユニットの少なくとも２つの容量が互いに異なることを特徴とする。

また、本発明の電力変換装置が前記電力変換ユニットを複数個有する場合、それぞれの前記電力変換ユニットの少なくとも２つの幅が互いに異なることを特徴とする。

また、本発明の電力変換装置の前記電力バスは、棒状に形成されることを特徴とする。

また、本発明の電力変換装置の前記電力バスは、板状に形成されることを特徴とする。

また、本発明の電力変換装置の前記マザーボードの前記電力変換ユニットが挿入される方向の内部側には、幅方向に直線状に伸びた通信接続部が取り付けられ、前記電力変換の前記マザーボードに挿入される方向の面の前記通信接続部に相対する高さの位置には、通信接続コネクタが取り付けられ、前記電力変換ユニットが前記マザーボードに完全に挿入されたとき、前記通信接続コネクタが前記通信接続部に差し込まれ、前記通信接続部と前記通信接続コネクタが電気的に接続されることを特徴とする。

電源からの電力を変換して出力する電力変換ユニットを複数台並列に接続した電力変換装置において、ユニット幅に対する制限をなくすることができる。これによりユニットの大きさに対する設計自由度が向上するため、さまざまな容量の電力変換ユニットを作成することが可能になる。また、電力変換装置のスペースを効率よく使うことができる。

本発明の１実施形態にかかる母線直結型電力変換装置１００の全体構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態にかかる電力変換装置１００の構成を示す斜視図である。 電力変換装置１００のマザーボード１１０の正面図である。 本発明の一実施形態にかかる電力変換装置１００の構成を示す断面図である。 特許文献１に記載の電源装置の構成を表す斜視図である。 図１の電源装置の架（マザーボード）への装着方法を利用した電力変換装置６２０のマザーボード６３０の正面図である。 電力変換装置６２０の断面図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の１実施形態にかかる母線直結型電力変換装置１００の全体構成を示すブロック図である。母線直結型電力変換装置１００は、１又は複数の電源１１０と、電力変換装置１２０から構成される。電力変換装置１２０は、１のマザーボード１３０と、１又は複数の電力変換ユニット１４０を有する。電力変換装置１２０は、電源１１０と同数だけ設けられ、各電力変換ユニット１４０は、それぞれ電源１１０と接続されている。

電力変換ユニット１４０は、電源１１０から供給された、例えばある周波数の交流の電流を、他の周波数の交流または直流に変換し、マザーボード１３０に送るものである。なお、電力変換ユニット１４０は、電力容量が異なるものであってもかまわない。

図２は、本発明の一実施形態にかかる電力変換装置１２０の構成を示す斜視図である。本発明の電力変換装置１２０は、マザーボード１３０と、マザーボード１３０内に挿入される電力変換ユニット１４０とにより構成される。

マザーボード１３０は、１の側面が開口した箱状に形成されており、電力変換ユニット１４０は、マザーボード１３０の開口部から挿入される。マザーボード１３０内に挿入される電力変換ユニット１４０は、高さと奥行きのサイズはマザーボード１３０の寸法により決定されるが、幅については制限がない。例えば、大容量の電力変換ユニットは幅を広くして製造しなければならないが、小容量の電力変換ユニットは幅を狭くして製造することが可能である。このようなさまざまな幅を有する電力変換装置でも、図２のようにマザーボード１３０の幅の範囲内に収まる幅であれば、自由に挿入することができ、特に挿入する電力変換ユニット１４０の個数も制限がない。

これは、マザーボード１３０内に電力変換ユニット１４０を誘導するガイドレールがないため、電力変換ユニット１４０の幅がマザーボード１３０内のガイドレール幅に制限されることがなく、電力変換ユニット１４０を規定の幅に製造する必要がないからである。

図３は、電力変換装置１２０のマザーボード１３０の正面図であり、図４は、本発明の一実施形態にかかる電力変換装置１２０の断面図である。

電力変換装置１２０のマザーボード１３０は、筐体部１３１と、通信接続部１３２と、電力バス１３３と、カバー１３４とを有する。筐体部１３１の開口部に相対する側面、つまり筐体部１３１の奥側には、通信接続部１３２と電力バス１３３が、容体内部側に取り付けられている。通信接続部１３２は、マザーボード１３０の幅方向に全長に渡って直線状に設けられおり、電力変換ユニット１４０との接続部分はブレッドボートの形状をしている。電力バス１３３も、マザーボード１３０の幅方向に全長に渡って直線状に数本設けられており、棒状または板状に形成されている。

電力変換ユニット１４０は、制御部１４１と、電力変換部１４２と、通信接続コネクタ１４３と、電力コネクタ１４４と、通信線１４５と、電力線１４６を有している。制御部１４１は、電力変換部１４２と通信線１４５を介して接続されている。

電力変換部１４２は、電源１１０から供給された、例えばある周波数の交流の電流を、他の周波数の交流または直流に変換して、電力バス１３３に供給する。制御部１４１は、電力変換部１４２を制御し、電力変換装置１２０の起動・停止・出力電力の変更をおこなう。例えば、電源１１０が蓄電池を含む分散電源である場合、制御部１４１が電源１１０の充放電量を管理することにより、エネルギーを有効に利用する。

通信接続コネクタ１４３は、制御部１４１と通信線１４５で接続され、電力変換ユニット１４０の背面の、マザーボード１３０の通信接続部１３２と相対する高さに設けられている。通信接続コネクタ１４３は、電力変換ユニット１４０がマザーボード１３０に完全に差し込まれたときに、通信接続部１３２に差し込まれ、電気的に接続されるように構成される。ここで、通信接続部１３２は、ブレッドボート状に形成されているため、無数の穴がけられている。さらに、その無数の穴は等間隔で行方向および列方向に配列され、行方向に配列された穴は各行ごとにすべて内部で電気的に接続されるように構成されている。そのため、通信接続コネクタ１４３を差し込む高さ及び方向が同一であれば、差し込む位置は制限されない。従って、電力変換ユニット１４０はマザーボード１３０の任意の位置に挿入した場合であっても、通信接続コネクタを通信接続部１３２の任意の位置に差し込むことが可能となる。

電力コネクタ１４４は、電力変換部１４２に電力線１４６により接続されており、電力変換ユニット１４０の背面の、マザーボード１３０の電力バス１３３と相対する高さに取り付けられている。電力コネクタ１４４は、電力変換ユニット１４０がマザーボード１１０に完全に挿入されたときに、電力バス１３３に電気的に接続するように構成され、電力バス１３３と接触する部分の形状は、棒状もしくは板状に形成された電力バス１３３を、任意の位置で挟むことができるように形成されている。

電力変換ユニット１４０は、背面に取り付けられた通信接続コネクタ１４３がマザーボート１３０の通信接続部１３２の任意の位置に差し込むことができる用に構成されており、また、同じく背面に取り付けられた電力コネクタ１４４がマザーボード１３０の電力バス１３３を任意の位置で挟むように形成されているため、通信接続コネクタ１４３および電力コネクタ１４４は、マザーボード１３０の通信接続部１３２および電力バス１３３と、高さ方向において一致していれば、背面の取り付ける位置に制限がない。さらに、電力変換ユニット１４０を挿入する方向が同一であれば、マザーボード内の挿入する位置に特に制限はない。従って、電力変換ユニット１４０を、マザーボード１３０の任意の位置に挿入することができ、任意の幅を有する電力変換ユニット１４０を、任意の位置に、任意の個数だけ挿入することができる。

また、図７の従来の電力変換ユニットのマザーボードのように背面に電力バス６３４を設けて、電力バス６３４からマザーボード６２０内側に配線を引き出し、その先端に電力コネクタ６３３を取り付ける必要がなく、電力変換ユニット１４０をマザーボード１３０内の電力バス１３３と直結するように構成されているため、マザーボード１３０内に直接電力バス１３３を設けることができる。そのため、マザーボードをコンパクトに設計でき、電力変換装置を小型化することも可能である。

１ 電源装置ユニット
３ 正面パネル
７ 正面把手
１１、１３ 側面
１２ 底面
１４ 上面
１５ 背面
１７ 背面把手
１９ プラグ
３１ 架
３３、３５、６３４ ガイドレール
１００ 母線直結型電力変換装置
１１０ 電源
１２０、６２０ 電力変換装置
１３０、６３０ マザーボード
１３１、６３１ 筐体部
１３２、６３２ 通信接続部
１３３、６３４ 電力バス
１３４、６３６ カバー
１４０、６４０ 電力変換ユニット
１４１、６４１ 制御部
１４２、６４２ 電力変換部
１４３、６４３ 通信接続コネクタ
１４４、６３３、６４４ 電力コネクタ
１４５、６４５ 通信線
１４６、６３５、６４６ 電力線

Claims (6)

1. １の側面が開口し、箱状に形成された１つのマザーボードと、前記マザーボードの開口部から前記マザーボード内に挿入される１つ又は複数の電力変換ユニットとを備える電力変換装置であって、
   前記マザーボードの前記電力変換ユニットが挿入される方向の壁面の内部側には、幅方向に直線状に伸びた電力バスが取り付けられ、
   前記電力変換ユニットの前記マザーボードに挿入される方向の面の前記電力バスに相対する高さの位置には、電力コネクタが取り付けられ、
   前記電力変換ユニットが前記マザーボードに完全に挿入されたとき、前記電力バスが前記電力コネクタに挟まれ、前記電力バスと前記電力コネクタが電気的に接続されることを特徴とする電力変換装置。
2. 前記電力変換装置が前記電力変換ユニットを複数個有する場合、それぞれの前記電力変換ユニットの少なくとも２つの容量が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
3. 前記電力変換装置が前記電力変換ユニットを複数個有する場合、それぞれの前記電力変換ユニットの少なくとも２つの幅が互いに異なることを特徴とする請求項１に記載の電力変換装置。
4. 前記電力バスは、棒状に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
5. 前記電力バスは、板状に形成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力変換装置。
6. 前記マザーボードの前記電力変換ユニットが挿入される方向の内部側には、幅方向に直線状に伸びた通信接続部が取り付けられ、
   前記電力変換の前記マザーボードに挿入される方向の面の前記通信接続部に相対する高さの位置には、通信接続コネクタが取り付けられ、
   前記電力変換ユニットが前記マザーボードに完全に挿入されたとき、前記通信接続コネクタが前記通信接続部に差し込まれ、前記通信接続部と前記通信接続コネクタが電気的に接続されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の電力変換装置。

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