JP3749169B2

JP3749169B2 - 電源装置

Info

Publication number: JP3749169B2
Application number: JP2001395809A
Authority: JP
Inventors: 英之高山
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2006-02-22
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003199360A

Description

【０００１】
【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

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。