JP3749169B2 - 電源装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、直流電力を商用電源系統の周波数に対応した交流電力に変換して上記系統へ供給可能とする電源装置に係り、特に、基板の取付け構造を改良した電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、太陽光をエネルギー源として発電した電力を自家使用するのみならず、自家で使用しなかった余剰電力を商用電源系統へ供給可能とする系統連系型発電装置としての太陽光発電装置が普及しつつある。
【0003】
このような太陽光発電装置では、太陽電池によって発電した直流電力を電源装置を用いて、商用電源系統の周波数に対応した交流電力に変換している。
【0004】
上記電源装置では、図11に示すように、図示しない外装ケース内に複数枚の基板(メイン基板101、サブ基板102、表示基板103)が、積層状態で配置されている。
【0005】
上記メイン基板101には、直流電力を交流電力に変換するインバータ装置や電解コンデンサ等の発熱体となる電子部品が実装されている。このため、このメイン基板101は、ヒートシンク104に複数本の六角支柱105(図12)を用いて固定して取り付けられる。このメイン基板101に上記サブ基板102が、同じく六角支柱105を用いて固定して取り付けられ、このサブ基板102に表示基板103が、同様に六角支柱105を用いて固定して取り付けられる。
【0006】
表示基板103には、各種の操作ボタン106等が実装されている。更に、この表示基板103に、オーナメント108が接着された表示部金具107が、六角支柱105を用いて積層して固定して取り付けられる。表示基板103の操作ボタン106は、表示部金具107、オーナメント108にそれぞれ形成されたのボタン挿通穴109、110内に挿通される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のように構成された複数の電源装置では、メイン基板101、サブ基板102、表示基板103及び表示部金具107の取付け時または取外し時に、複数本の六角支柱105を取付けまたは取り外さなければならない。このため、作業工数が多く、基板等の取付け・取外し性が低下して、電源装置のサービス性やメンテナンス性が低下してしまう。
【0008】
また、六角支柱105を挿通するためにメイン基板101、サブ基板102、表示基板103、表示部金具107に形成された挿通穴の位置がずれると、六角支柱105から作用する力によってメイン基板101、サブ基板102、表示基板103にストレスが発生し、これらのメイン基板101、サブ基板102、表示基板103に不具合が生ずる恐れがある。
【0009】
更に、メイン基板101、サブ基板102、表示基板103及び表示部金具107が六角支柱105を用いて一体化されているので、これらメイン基板101、サブ基板102、表示基板103、表示部金具107のいずれかに、衝撃力等の力が作用すると、その力がこれらの全てに伝達されてしまい、基板に悪影響を及ぼす恐れがある。
【0010】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、基板の取付け・取外し性を向上させることができる電源装置を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、直流電力をインバータ装置により商用電源系統の周波数に対応した交流電力に変換して上記系統へ供給可能とし、上記インバータ装置を実装した第1の基板とマイクロコンピュータ等を含む各種の電子機器を実装した第2の基板とが外装ケース内に配置された電源装置において、上記外装ケースが、底面部及び側面部が一体化された本体パネルにリアパネル及びトップパネルを固定するとともに、上記本体パネルの前部にフロントパネルを配置して構成され、第1の基板が上記外装ケースのリアパネルに固定して取り付けられるとともに、第2の基板が、上記第1の基板と間隔をあけて当該第1の基板を覆う基板取付部材を介して、上記外装ケースのリアパネル及びトップパネル間に固定して取り付けられたことを特徴とするものである。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、上記基板取付部材には、第1の基板を熱的に遮蔽する遮蔽部材が形成されたことを特徴とするものである。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、上記第1の基板は、放熱部材を介して外装ケースに固定して取り付けられたことを特徴とするものである。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1乃至3のいずれかに記載の発明において、上記直流電力は、太陽電池により発電されたものであることを特徴とするものである。
【0015】
請求項1、3または4に記載の発明には、次の作用がある。
【0016】
外装ケース内に配置される第1の基板が上記外装ケースに固定して取り付けられ、第2の基板が、上記第1の基板を覆う基板取付部材を介して、上記外装ケースに固定して取り付けられたことから、第2の基板が、例えば複数本の六角支柱を用いて第1の基板に取り付けられる場合に比べ、これら第1及び第2の基板の取付け・取外し性を向上させることができ、メンテナンス性及びサービス性を向上させることができる。
【0017】
また、第1の基板が外装ケースに固定して取り付けられるとともに、第2の基板が、第1の基板を覆う基板取付部材を介して、外装ケースに固定して取り付けられたことから、これらの基板のいずれか一方に力(衝撃力など)が作用しても、その力は他方の基板へは伝達されないので、基板の信頼性を向上させることができる。
【0018】
更に、第2の基板を固定して取り付ける基板取付部材が、第1の基板を覆った状態で外装ケース内に固定されることから、この基板取付部材により外装ケースの剛性を高めることができ、電源装置の強度を向上させることができる。
【0019】
請求項2に記載の発明には、次の作用がある。
【0020】
基板取付部材には、第1の基板を熱的に遮蔽する遮蔽部材が形成されたことから、この遮蔽部材により、第1の基板の実装部品を、基板取付部材の外側に設置された発熱体(例えばリアクトルなど)の熱から保護することができる。
【0021】
また、基板取付部材が第1の基板を覆い、且つ遮蔽部材を備えたことから、この基板取付部材によって、第1の基板を収納する部屋を、他の部材(例えば発熱体)を収納する部屋から区画でき、これらそれぞれの部屋で、熱による空気の自然対流を発生させて放熱効果を生じさせることができる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づき説明する。
【0023】
図1は、本発明に係る電源装置の一実施形態を示し、(A)が平面図、(B)が正面図、(C)が底面図、(D)が左側面図、(E)が右側面図である。図2は、図1の電源装置において、フロントパネルを取り除いたときの正面図である。
系統連系発電装置としての太陽光発電装置は、発電手段としての太陽電池(不図示)と、系統連系型の電源装置10とを有して構成される。この電源装置10は、商用電源系統に接続(連系)され、太陽電池により発電された直流電力を、商用電源系統の交流電力に対応した交流電力に変換して、この商用電源系統へ供給(回生)可能とする。
【0024】
上記電源装置10は、図4にも示すように、外装ケース11及びフロントパネル12内に、複数枚の基板(第1の基板としてのメイン基板13、第2の基板としてのサブ基板14、及び表示基板15)が積層状態で配置されて構成される。この電源装置10は、建物の壁34に取り付けられた壁掛板35を介して上記壁34に取り付けられる。この取付け状態で、メイン基板13、サブ基板14及び表示基板15等は、熱による空気の自然対流(矢印A)の方向に平行に積層される。
【0025】
上記外装ケース11は、図4及び図5に示すように、底面部16及び側面部17が一体化された本体パネル18の背面側、上面側にリアパネル19、トップパネル20がそれぞれビス止めなどにより固定されて成る。この本体パネル18の前部開口21を閉塞すべく、上記フロントパネル12が本体パネル18の底面部16とトップパネル20とにビス止め固定される。
【0026】
また、リアパネル19には放熱体としてのヒートシンク22がビス止め等により固定され、このヒートシンク22にメイン基板13が、複数本の六角支柱23等を用いて固定して取り付けられる。つまり、メイン基板13は、ヒートシンク22を介して外装ケース11のリアパネル19に固定して取り付けられる。
【0027】
このメイン基板13には、インバータ装置24や電解コンデンサ25等の発熱電子部品が主に実装されている。上記インバータ装置24は、単相ブリッジ状に接続された複数のスイッチング素子をモジュール化したものであり、直流電力を交流電力に変換する。このインバータ装置24は、ヒートシンク22に直接接触して固着されて、スイッチング素子からの放熱が効率的に実施される。
【0028】
サブ基板14には、マイクロコンピュータ26等を含む各種の電子機器が実装されている。このマイクロコンピュータは、例えばインバータ装置24におけるスイッチング素子のON/OFF動作を制御して、このインバータ装置24が、太陽電池により発電された直流電力を、商用電源系統の周波数に対応した交流電力に変換するよう制御する。
【0029】
このサブ基板14は、図2、図3及び図4に示すように、メイン基板13を覆うようにして設置された基板取付部材としてのサブ基板取付金具27を介して、外装ケース11に固定して取り付けられる。つまり、このサブ基板取付金具27は、図7に示すように、略平面形状のベース面28の一側縁から側壁面29が一体に延設されたものであり、ベース面28にサブ基板14が固定して取り付けられる。そして、図2及び図3に示すように、ベース面28がビス30を用いてトップパネル20に、また側壁面29がビス30を用いてリアパネル19にそれぞれ固定される。
【0030】
サブ基板取付金具27の上記側壁面29は、リアパネル19に固定されたリアクトル31からの熱を遮断して、メイン基板13の電解コンデンサ25等をその熱から保護する機能を有する。また、サブ基板取付金具27は、ベース面28及び側壁面29によって、メイン基板13を収納する部屋32(図4)を、リアクトル31を収納する部屋33(図2)から区画し、それぞれの部屋32、33で熱による空気の自然対流(図4の(矢印A))を発生させる。これにより、部屋32ではメイン基板13の、部屋33ではリアクトル31の、それぞれの放熱効果が促進される。
【0031】
前記表示基板15は、図4及び図5に示すように、複数の操作ボタン36及び表示部37を備え、ビス30を用いて表示部取付部材としての表示部金具38に固定して取り付けられる。この表示部金具38はオーナメント39を接着するものであり、図3及び図6に示すように、その両端部がビス30を用いてサブ基板取付金具27に固定される共に、その中央部がビス30及びブッシュ43を用いて本体パネル18の底面部16に固定される。
【0032】
このような表示基板15、表示部金具38及びオーナメント39の取付け状態において、表示基板15の操作ボタン36は、表示部金具38、オーナメント39のそれぞれのボタン挿通穴40、41に挿通され、オーナメント39から突設される。また、このオーナメント39は、図1及び図4に示すように、フロントパネル12が外装ケース11(つまり、トップパネル20及び本体パネル18の底面部16)にビス30を用いて固定された時に、フロントパネル12の開口42内に収容される。
【0033】
上述のように、表示基板15及びオーナメント39が表示部金具38に固定して取り付けられ、この表示部金具38が本体パネル18の底面部16に固定されたことから、フロントパネル12が外装ケース11における本体パネル18の底面部16及びトップパネル20に固定された時には、これらの表示基板15、オーナメント39、表示部金具38、外装ケース11及びフロントパネル12は一体化される。更に、表示基板15は、表示部金具38に取り付けられてサブ基板14とは一体化されず、このサブ基板14に対し、表示部金具38及びサブ基板取付金具27を介して連結される。
【0034】
また、オーナメント39を固着し、且つ表示基板15を固定して取り付けた表示部金具38が、外装ケース11における本体パネル18の底面部16に固定されると共にサブ基板取付金具27にも固定され、しかも、このサブ基板取付金具27が、外装ケース11におけるリアパネル19及びトップパネル20に固定されることから、これらの表示部金具38及びサブ基板取付金具27によって外装ケース11の剛性が高められる。
【0035】
また、図6に示すように、表示部金具38をサブ基板取付金具27に固定し、このサブ基板取付金具27にサブ基板14を、表示部金具38に表示基板15及びオーナメント39をそれぞれ取り付けた状態で、サブ基板取付金具27をリアパネル19及びトップパネル20から脱着させ、表示部金具38を本体パネル18の底面部16から脱着させ得るよう構成される。更に、表示部金具38に表示基板15及びオーナメント39が取り付けられた状態で、この表示部金具38をサブ基板取付金具27及び本体パネル18の底面部16から脱着させ得るよう構成されて、表示基板15及びオーナメント39の位置決め等が容易化される。
【0036】
図1(A)、(C)及び図8に示すように、本体パネル18の底面部16にスリット形状の多数の下通気口44Aが形成され、また、トップパネル20に略正方形状の複数の上通気口44Bが形成されている。下通気口44Aは、図4に示すように、本体パネル18の底面部16において、ヒートシンク22からメイン基板13を経てサブ基板取付金具27に到る対応領域に形成される。また、上通気口44Bは、この上通気口44Bを通ってメイン基板13及びサブ基板14等にゴミが侵入しないように、トップパネル20において、ヒートシンク22及びリアクトル31に対応する部分に形成される。
【0037】
本体パネル18の底面部16における下通気口44Aの総開口面積とトップパネル20における上通気口44Bの総開口面積との比は、ほぼ15:13となるよう構成される。これにより、下通気口44Aから流入した空気は、ヒートシンク22やメイン基板13の電子部品等からの熱により上昇して自然対流し、これらヒートシンク22や電子部品等から熱を奪って上通気口44Bから流出し、これらヒートシンク22及びメイン基板13の電子部品等を冷却する。
【0038】
なお、本体パネル18の底面部16及びトップパネル20の内面には、図1及び図5に示すように、それぞれ下通気口44A、上通気口44Bを覆う防虫用の網45が設置されている。
【0039】
図2に示す端子台46は、リアパネル19において、メイン基板13を境にリアクトル31と反対位置に配置される。この端子台46は、図9及び図10に示すように、端子台取付板47の挿入穴48に挿入された状態で、この端子台取付板47にビス止め固定される。この端子台取付板47は、図2及び図5に示すように、端子台46を取り付けた状態で、外装ケース11のリアパネル19にビス30を用いて3点で着脱自在に取り付けられる。
【0040】
端子台46の裏側(リアパネル19側)にメイン基板13、サブ基板14、表示基板15からの配線が接続され、端子台46の表側(フロントパネル12側)に太陽電池からの配線が接続される。このように端子台46に配線が接続された後に、配線カバー49が、これらの端子台46及び端子台取付板47を覆うようにして、本体パネル18の側面部17の切り欠き部分に装着される。
【0041】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果▲1▼〜▲5▼を奏する。
【0042】
▲1▼外装ケース11内に配置されるメイン基板13が、外装ケース11のリアパネル19にヒートシンク22を介して固定して取り付けられ、サブ基板14が、メイン基板13を覆うサブ基板取付金具27を介して、外装ケース11のリアパネル19及びトップパネル20にビス30を用いて固定して取り付けられ、更に、サブ基板取付金具27が表示部金具38を介して、外装ケース11の本体パネル18の底面部16にビス30及びブッシュ43を用いて固定されたことから、サブ基板14が、例えば複数本の六角支柱23を用いてメイン基板13に取り付けられる場合に比べ、これらメイン基板13及びサブ基板14の取付け・取外し性を向上させることができ、電源装置10のメンテナンス性及びサービス性を向上させることができる。
【0043】
▲2▼また、メイン基板13が外装ケース11のリアパネル19にヒートシンク22を介して固定して取り付けられると共に、サブ基板14が、メイン基板13を覆うサブ基板取付金具27を介して、外装ケース11のリアパネル19及びトップパネル20にビス30を用いて固定して取り付けられ、更に、サブ基板取付金具27が表示部金具38を介して、外装ケース11の本体パネル18の底面部16にビス30及びブッシュ43を用いて固定されたことから、これらのメイン基板13及びサブ基板14のいずれか一方に力(衝撃力等)が作用しても、その力は他の基板へは伝達されないので、メイン基板13及びサブ基板14の信頼性を向上させることができる。
【0044】
▲3▼サブ基板14を固定して取り付けるサブ基板取付金具27が、メイン基板13を覆った状態で外装ケース11のリアパネル19及びトップパネル20に直接固定され、更に、表示部金具38を介して外装ケース11の本体パネル18の底面部16に固定されたことから、このサブ基板取付金具27により外装ケース11の剛性を高めることができ、電源装置10の強度を向上させることができる。
【0045】
▲4▼サブ基板取付金具27には、メイン基板13を熱的に遮蔽する側壁面29が形成されたことから、この側壁面29により、メイン基板13に実装された電子部品(特に電解コンデンサ25)を、サブ基板取付金具27の側壁面29の外側に設置されたリアクトル31等の熱から保護することができる。
【0046】
▲5▼サブ基板取付金具27がメイン基板13を覆い、且つ側壁面29を備えたことから、このサブ基板取付金具27によって、メイン基板13を収納する部屋32を、リアクトル31を収納する部屋33から区画でき、これらそれぞれの部屋32、33で、熱による空気の自然対流を発生させて放熱効果を促進させることができる。
【0047】
以上、本発明を上記実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0048】
【発明の効果】
本発明に係る電源装置によれば、基板の取付け・取外し性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電源装置の一実施の形態を示し、(A)が平面図、(B)が正面図、(C)が底面図、(D)が左側面図、(E)が右側面図である。
【図2】図1の電源装置において、フロントパネルを取り除いたときの正面図である。
【図3】図2の電源装置の斜視図である。
【図4】図2のIV−IV線に沿う断面図である。
【図5】図1の電源装置の分解斜視図である。
【図6】図2の電源装置における一体化されたサブ基板、サブ基板取付金具、表示基板及び表示部金具等を示す斜視図である。
【図7】図2のサブ基板取付金具を示し、(A)が正面図、(B)が左側面図である。
【図8】トップパネルの取付け状態を示す平面図である。
【図9】図2の端子台及び端子台取付板を示す分解図である。
【図10】図2の端子台及び端子台取付板を示す斜視図である。
【図11】従来の電源装置における基板取付構造を示す側面図である。
【図12】図11の六角支柱を示す斜視図である。
【符号の説明】
10 電源装置
11 外装ケース
12 フロントパネル
13 メイン基板
14 サブ基板
15 表示基板
16 底面部
18 パネル本体
22 ヒートシンク(放熱部材)
24 インバータ装置
27 サブ基板取付金具(基板取付部材)
29 側壁面(遮蔽部材)
31 リアクトル(発熱体)
36 操作ボタン
38 表示部金具(表示部取付部材)
39 オーナメント
41 ボタン挿通穴
42 フロントパネルの開口
Claims (4)
- 直流電力をインバータ装置により商用電源系統の周波数に対応した交流電力に変換して上記系統へ供給可能とし、上記インバータ装置を実装した第1の基板とマイクロコンピュータ等を含む各種の電子機器を実装した第2の基板とが外装ケース内に配置された電源装置において、上記外装ケースが、底面部及び側面部が一体化された本体パネルにリアパネル及びトップパネルを固定するとともに、上記本体パネルの前部にフロントパネルを配置して構成され、第1の基板が上記外装ケースのリアパネルに固定して取り付けられるとともに、第2の基板が、上記第1の基板と間隔をあけて当該第1の基板を覆う基板取付部材を介して、上記外装ケースのリアパネル及びトップパネル間に固定して取り付けられたことを特徴とする電源装置。
- 上記基板取付部材には、第1の基板を熱的に遮蔽する遮蔽部材が形成されたことを特徴とする請求項1に記載の電源装置。
- 上記第1の基板は、放熱部材を介して外装ケースに固定して取り付けられたことを特徴とする請求項1または2に記載の電源装置。
- 上記直流電力は、太陽電池により発電されたものであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の電源装置。
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