JP6528083B2 - Power converter - Google Patents
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Description
本発明は、電力変換装置に関するものである。 The present invention relates to a power converter.
従来から、例えば、太陽電池や蓄電池などの直流電源の出力する直流電力を交流電力に
変換し、変換した交流電力を商用電力系統へ重畳する電力変換装置が提案されている。
BACKGROUND ART Conventionally, for example, a power conversion device has been proposed which converts DC power output from a DC power source such as a solar cell or a storage battery into AC power and superimposes the converted AC power on a commercial power system.
このような電力変換装置は、DCリアクトルやスイッチング素子からなり直流電力の電
圧を昇圧する昇圧回路、複数のスイッチング素子をフルブリッジ接続し直流電力を交流電
力に変換するインバータ回路、ACリアクトルを有しインバータ回路の出力する交流電力
の高周波成分を除去するフィルタ回路等により構成され、また、様々な電子部品が基板な
どに実装されてなる。
Such a power conversion device includes a DC reactor or a switching element, a booster circuit for boosting a voltage of DC power, an inverter circuit for converting DC power into AC power by full bridge connection of a plurality of switching elements, and an AC reactor. It is comprised by the filter circuit etc. which remove the high frequency component of the alternating current power which an inverter circuit outputs, and various electronic components are mounted in a board | substrate etc.
また、電力変換装置の結露を防止するために密閉された筐体に防水透湿性フィルタを有
するファンつきの吸気口及び排気口をもうけ、筐体内の温度と筐体外の温度との差が一定
以上であり且つ筐体内の湿度が所定以上の場合に、ファンを起動(或いは回転数を増加)
させて筐体外から筐体内へ及び筐体内から筐体外へ流れる空気の量を増やす技術が提案さ
れている。(特許文献2参照)。
In addition, in order to prevent condensation of the power conversion device, a sealed case is equipped with a fan-equipped inlet and outlet with a waterproof moisture permeable filter, and the difference between the temperature inside the case and the temperature outside the case is at a certain level or more. Start the fan (or increase the number of rotations) if the humidity inside the case is above a certain level
There has been proposed a technique for increasing the amount of air flowing from the outside of the case to the inside of the case and from the inside of the case to the outside of the case. (See Patent Document 2).
ところで、電力変換装置は、スイッチング素子を高周波で動作させたり、交流電力がA
Cリアクトルを通る際などに、スイッチング周波数や商用電力系統の周波数帯域のノイズ
(音)を発生させてしまう。このため、電力変換装置を屋内に配置する場合、電力変換装
置を普段活動するようなリビングや寝室などの部屋ではなく、洗面所や脱衣所といった普
段活動の場から少し遠い箇所に配置して音を遠ざけたいというニーズが存在する。
By the way, in the power converter, the switching element is operated at high frequency, AC power is
When passing through the C reactor, noise (sound) of the switching frequency or the frequency band of the commercial power system is generated. For this reason, when arranging a power conversion device indoors, the power conversion device is not placed in a room such as a living room or a bedroom where it is usually active, but is arranged in a place slightly away from the place of daily activities such as a washroom or a dressing room There is a need to move away.
しかしながら、上述のような電力変換装置では、温度差による結露は防止できるかもし
れないが、お湯を利用することの多い洗面所やお風呂場などでは、筐体外の空気を筐体内
に取り入れてしまうと、筐体内の湿度が上がり筐体内の電子部品(例えば、基板など)が
腐食、或いはショートして故障してしまうという問題があった。
However, although the above-mentioned power conversion device may be able to prevent condensation due to a temperature difference, the air outside the housing will be taken into the housing in the washroom or bath room where hot water is often used Also, there has been a problem that the humidity in the case increases and the electronic components (for example, the substrate and the like) in the case may be corroded or shorted to cause failure.
本発明の電力変換装置は、このような問題に鑑みてなされた発明であり、例えば、洗面
所や脱衣所などお風呂場の近くにおいても故障する可能性の低い設置自由度の高い電力変
換装置を提供することを目的とする。
The power conversion device of the present invention is an invention made in view of such a problem, and, for example, a power conversion device having a high degree of freedom of installation with low possibility of failure near baths such as washrooms and dressing rooms. Intended to provide.
本発明の電力変換装置は、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置において、前記
直流電力を前記交流電力に変換する際に発熱する電子部品と、前記電子部品を収容し、下
部に第1の孔が設けられると共に上部に第2の孔が設けられる筐体と、前筐体の第1の孔
の周囲に設けられる壁と、前記壁に配置され、空気中の水分を吸収する第1吸湿性部材と
、を備え、前記電子部品の発熱により筐体内が温められて前記筐体外の空気が前記第1の
孔、第1吸湿性部材、前記第2の孔を通って対流するように第1吸湿性部材を配置し、当
該対流により第1吸湿性部材を乾燥して第1吸湿性部材に吸収されていた水分を前記筐体
外へ排出することを特徴とする電力変換装置。
A power conversion device according to the present invention is a power conversion device for converting direct current power into alternating current power, containing an electronic component that generates heat when converting the direct current power into the alternating current power, and the electronic component. A housing provided with a second hole at the top, a wall provided around the first hole of the front housing, and a wall disposed on the wall to absorb moisture in the air A hygroscopic member such that the heat generated by the electronic component warms the inside of the housing so that the air outside the housing is convected through the first hole, the first hygroscopic member, and the second hole A power conversion device, comprising: arranging a first hygroscopic member; drying the first hygroscopic member by the convection; and discharging the water absorbed by the first hygroscopic member to the outside of the casing.
本発明の電力変換装置は、設置自由度の高い電力変換装置を提供することができる。 The power converter of the present invention can provide a power converter with a high degree of freedom in installation.
本実施例の電力変換装置は、湯気にさらされても、故障する可能性が低くなるように、
筐体内に吸湿性部材を配置し、湯気などの湿気を吸湿性部材に吸湿させ、電力変換装置を
動作させる際に吸湿性部在を乾燥させるようにする。
Even if the power converter of this embodiment is exposed to steam, it is less likely to fail.
A hygroscopic member is disposed in the housing, moisture such as steam is absorbed by the hygroscopic member, and the hygroscopic portion is dried when the power conversion device is operated.
電力変換装置1は、太陽電池30(直流電源)に接続され、太陽電池30の出力する直
流電力を交流電力に変換し、変換した交流電力を商用電力系統40へと重畳する。
The
電力変換装置1は、太陽電池の直流電圧を所定の電圧に昇圧する昇圧回路36、昇圧回
路36の昇圧した直流電力を交流電力に変換するインバータ回路37、インバータ回路3
7の出力する交流電力の高周波成分を減衰するフィルタ回路38、及び商用電力系統との
接続/解列を行うリレー回路26を備えている(図1参照)。
The
A filter circuit 38 for attenuating the high frequency component of the AC power output from 7 and a
昇圧回路36は、非絶縁型の昇圧チョッパ回路からなり、直流リアクトルDCL、スイ
ッチ素子36a、ダイオード36b及びコンデンサCONからなる。尚、ダイオード36
bは、スイッチ素子36aに逆並列に接続される寄生ダイオードを利用している。スイッ
チ素子36aのデューティー比を調整してスイッチ素子36aを周期的にON/OFF動
作することにより昇圧回路36は太陽電池の直流電圧を昇圧する。
The booster circuit 36 is composed of a non-insulated boost chopper circuit, and is composed of a DC reactor DCL, a switch element 36a, a diode 36b and a capacitor CON. In addition, diode 36
b uses a parasitic diode connected in anti-parallel to the switch element 36 a. The boost circuit 36 boosts the DC voltage of the solar cell by adjusting the duty ratio of the switch element 36a and periodically turning on / off the switch element 36a.
インバータ回路37は、複数のスイッチ素子37a(4つ)をフルブリッジ接続してな
り、直流側が昇圧回路36と接続され、交流側がフィルタ回路38と接続される。複数の
スイッチ素子にPWM信号(Pulse Width Modulation)をあたえ
、周期的にON/OFF動作させることで直流電力を交流電力に変換する。
The inverter circuit 37 is formed by full bridge connection of a plurality of switch elements 37 a (four), the DC side is connected to the booster circuit 36, and the AC side is connected to the filter circuit 38. A PWM signal (Pulse Width Modulation) is given to a plurality of switch elements, and DC power is converted into AC power by periodically turning ON / OFF.
フィルタ回路38は、2つの交流リアクトルACLとコンデンサCN2からなり、リレ
ー回路26を介して商用電力系統40へと接続される。リレー回路26は電力変換装置1
が連系運転する際に接続状態になり、電力変換装置が停止する際には解列状態になる。
The filter circuit 38 includes two AC reactors ACL and a
Become connected when the system is linked, and become disconnected when the power converter stops.
これらの昇圧回路36、インバータ回路37、フィルタ回路38、及びリレー回路26
は、適宜、基板20に実装されるなりして筐体10へと収容される。
The booster circuit 36, the inverter circuit 37, the filter circuit 38, and the
Is appropriately mounted on the
筐体10は、前面カバー2と、背面パネル3と、上側パネル4、下側パネル5、右側パ
ネル7及び左側パネル8構成される枠体とにより構成され、背面パネル3の周囲(端部)
から枠体が立ち上がり直方体の箱体を成している。箱体の前面側には前面開口が形成され
、電子部品などの部品は前面開口から収容される。
The housing 10 includes a
The frame rises up to form a rectangular box. A front opening is formed on the front side of the box, and components such as electronic components are accommodated from the front opening.
また、背面パネル3にはベース部21bと複数のフィン21aからなるヒートシンク2
1が取り付けられており、複数のフィン21aがベース部21bから背面パネル3方向へ
延びるように形成され、この複数のフィン21aの間には通風路Fが形成されている。ヒ
ートシンク21は、この通風路Fが上下方向(上側パネル4から下側パネル5方向)とな
るように背面パネル3に配置される。
In addition, the back panel 3 includes a
A plurality of
昇圧回路36、及びインバータ回路37のダイオードやスイッチ素子などの電子部品は
ひとつのモジュールIPMにまとめられている。このモジュールIPMは特に発熱が多い
ため、ヒートシンク21のベース部21bに取り付けられ、モジュールIPMの熱をヒー
トシンク21のフィン21aを介して外部へ放出するようにしている。ヒートシンク21
にはいくつかのスペーサ23が取り付けられており、その上には基板20が取り付けられ
る。また、直流リアクトルDCLや交流リアクトルACLがヒートシンク21の左側の背
面パネル3に配置され、リレー回路26がヒートシンク21の右側の背面パネル3に配置
される。
Electronic components such as the booster circuit 36 and the diodes and switch elements of the inverter circuit 37 are integrated into one module IPM. Since the module IPM generates a particularly large amount of heat, it is attached to the base portion 21 b of the
There are a number of
前面カバー2の裏側には、つめ部2aが4箇所形成されており、このつめ部2aに第2
吸湿性シート27(第2吸湿性部材)が嵌め込まれて配置される(図5参照)。第2吸湿
性シート27には高吸湿性ポリマーやシリカゲルを含むシートを用いる。尚、第2吸湿性
シートに含まれる材料として、シリカゲル以外のもの(例えば、生石灰、ナチュラソーブ
など)を利用しても良い。
Four
The hygroscopic sheet 27 (second hygroscopic member) is fitted and disposed (see FIG. 5). As the second
第2吸湿性シート27は前面カバー2に配置されるため、前面カバー2を箱体へ取り付
けると、第2吸湿性シート27はスイッチ素子37aや直流リアクトルDCL、交流リア
クトルACLなどの電子部品と相対向して配置されることになる。
The second
電力変換装置1は、背面パネル3側が建物の壁などに取り付けられて使用される。下側
パネル5には、電子部品の配置箇所へと通じる複数の第1の孔5aと、通風路Fの入口と
相対向する複数の第3の孔5bとが形成される(図3参照)。上側パネル4には、電子部
品の配置箇所へと通じる複数の第2の孔4aと通風路Fの出口と相対向する複数の第4の
孔4bとが形成されている(図4参照)。
The
また、下側パネル5の第1の孔5aの箇所に筐体10の外から入り込む空気を導くダク
ト29を設ける(図6参照)。このダクト29は、第1の孔5aが分布する形状と同じ断
面をもつ柱状体を利用している(本実施例では断面L字型)。ダクト29は中空形状であ
り、下側パネル5と相対向する面にスリット29aが形成されている。また、第2吸湿性
シート27と同じ物性の第1湿性性シート28(第1吸湿性部材)が第1の孔5aの周囲
を囲うダクトの壁(壁の一例)に貼り付けて設けられている。尚、第1吸湿性シート28
と第2吸湿性シートの物性は異なっても良い。
Further, a
The physical properties of the second hygroscopic sheet may be different.
このようなダクト29を設けることにより、スリット29aを通って入ってくる湯気の
水分が筐体10内へ進入する前に第1吸湿性シート28により吸収されてから筐体10内
へ進入するため、筐体10内を乾燥でき湯気により故障する可能性が低くなる。
By providing such a
また、電力変換装置1が動作し電子部品が熱を持つようになると、ダクト29を通る筐
体外の空気が第1吸湿性シート28(或いは、その付近)を通り、下側パネル5に設けら
れた第1の孔5aから取り入れられて、第1の孔5a、筐体内部(電子部品の配置箇所で
あり、電子部品と第2吸湿性シート27との間)、第2の孔4aを順に通る空気の対流(
自然対流)が生まれ、電子部品の熱が外部へと放出される。また、第3の孔5b、通風路
F、第4の孔4bを順に通る空気の対流(自然対流)も生まれ、これによっても電子部品
の熱が外部へと放出される。この際に、第1吸湿性シート28に吸収されていた水分が電
子部品の熱により第1吸湿性シート28から放出され第1の孔5a、第2の孔4aを通っ
て筐体外へ排出される。
In addition, when the
Natural convection is created, and the heat of the electronic component is released to the outside. In addition, convection (natural convection) of air passing through the
電力変換装置1が洗面所や脱衣所(お風呂場の近く)に配置された場合、第1の孔5a
を通って湯気(湿度が高く多くの水分を含む空気)が筐体内へ進入したとしても、第2吸
湿性シート27により湯気の湿度が吸収され、筐体の内部を乾燥した状態に保ちやすくな
る。
When the
Even if steam (air with high humidity and much moisture) enters the inside of the housing through the second
また、電力変換装置1が動作すると、電子部品から熱が発せされ筐体内が暖められるた
め、第2吸湿性シート27に吸収された水分(水蒸気)及び第1吸湿性シート28に吸収
された水分が夫々のシートから放出され、放出された水分は空気の対流によって第2の孔
4a(第1吸湿性シート28から放出される水分は第1の孔5aも通る)から筐体の外部
へと放出され、再び第1吸湿性シート28及び第2吸湿性シート27が水分を吸収しやす
くなると共に、筐体内も乾燥した状態に保ちやすくなる。このように、電力変換装置1の
内部を乾燥した状態に保ちやすくなるため、洗面所や脱衣所などお風呂場の近くに電力変
換装置1を置いても湯気により故障する可能性が低くなる。尚、この際に第1吸湿性シー
ト28や第2吸湿性シート27から放出される水分は微々たるものであり、また、徐々に
第1、第2吸湿性シートから放出されるので、筐体内の電子部品へ悪影響を与えることは
ない。
Further, when the
また、第2吸湿性シート27を前面カバー2に配置しているため、発熱する電子部品と
第2吸湿性シート27との間に隙間が生まれ、湯気の通り道や、電力変換装置1が動作す
ることにより生まれる空気の対流の通り道になるため、湯気の水分が吸収しやすくなり、
また、第2吸湿性シートの乾燥もしやすくなる。
Further, since the second
In addition, the second hygroscopic sheet can be easily dried.
また、第2吸湿性シート27と発熱する電子部品とが相対向して配置されるため第2吸
湿性シート27と電子部品との間の距離が縮まり、電力変換装置1の熱が伝わりやすくな
り、第2吸湿性シートの乾燥がしやすくなる。
Further, since the second
以上、本発明の一実施形態について説明したが、以上の説明は本発明の理解を容易にす
るためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱すること
なく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, the above description is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. It goes without saying that the present invention can be modified and improved without departing from the gist thereof and includes the equivalents thereof.
例えば、本実施形態では筐体の下側パネル5の外側にダクト29を設けたが、下側パネ
ル5から内側(内部)に向かって延びるダクト29を設けても良い。
For example, although the
例えば、本実施形態ではダクトに第1吸湿性シート28を設けたが、ヒートシンク21
のベース部21bの下側パネル5側に第1吸湿性シート28を貼り付けて設けるようにし
ても良い。ヒートシンク21のベース部21bもまた、第1の孔5aの周囲(周辺)に設
けられている壁であるので、湯気(筐体外の空気)の水分が筐体10内へ進入する前に第
1吸湿性シート28により吸収されて筐体内を乾燥した状態にすることができる。また、
ヒートシンクは電力変換装置が動作する際には発熱するため、第1吸湿性シート28がそ
の熱により放湿しやすくなる。
For example, in the present embodiment, the first hygroscopic sheet 28 is provided in the duct.
The first hygroscopic sheet 28 may be attached to the lower panel 5 side of the base portion 21b. The base portion 21 b of the
The heat sink generates heat when the power conversion device operates, so the first hygroscopic sheet 28 is likely to be dehumidified by the heat.
また、筐体10外までヒートシンクを延ばし、延ばした先へ第1吸湿性シート28を設
けても良い。さらに、ダクト29で延ばしたヒートシンクを隠すようにダクト29を構成
し、ダクト29の壁にも第1吸湿性シート28を設けより多くの湿気を吸収できるように
しても良い。
Alternatively, the heat sink may be extended to the outside of the housing 10 and the first hygroscopic sheet 28 may be provided to the extended end. Furthermore, the
本実施例の電力変換装置1は太陽電池30を有する電力変換システムとしても利用する
ことができる。
The
1 電力変換装置
2 前面カバー
3 背面パネル
4 上側パネル
4a 第2の孔
4b 第4の孔
5 下側パネル
5a 第1の孔
5b 第3の孔
7 右側パネル
8 左側パネル
10 筐体
20 基板
21 ヒートシンク
21a フィン
21b ベース部
23 スペーサ
IPM モジュール
26 リレー回路
27 第2吸湿性シート
28 第1吸湿性シート
29 ダクト
30 太陽電池
36 昇圧回路
36a スイッチ素子
36b ダイオード
37 インバータ回路
37a スイッチ素子
38 フィルタ回路
40 商用電力系統
ACL 交流リアクトル
DCL 直流リアクトル
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記直流電力を前記交流電力に変換する際に発熱する電子部品と、
前記電子部品を収容し、下部に第1の孔が設けられると共に上部に第2の孔が設けられ
る筐体と、
前筐体の第1の孔の周囲に設けられる壁と、
前記壁に配置され、空気中の水分を吸収する第1吸湿性部材と、を備え、
前記電子部品の発熱により筐体内が温められて前記筐体外の空気が前記第1の孔、第1
吸湿性部材、前記第2の孔を通って対流するように第1吸湿性部材を配置し、当該対流に
より第1吸湿性部材を乾燥して第1吸湿性部材に吸収されていた水分を前記筐体外へ排出
することを特徴とする電力変換装置。 In a power converter that converts DC power into AC power,
An electronic component that generates heat when converting the DC power into the AC power;
A housing that accommodates the electronic component and is provided with a first hole in the lower portion and a second hole in the upper portion;
A wall provided around the first hole of the front case;
A first hygroscopic member disposed on the wall and absorbing moisture in the air;
The inside of the case is warmed by the heat generation of the electronic component, and the air outside the case is the first hole, the first
A hygroscopic member, the first hygroscopic member is disposed so as to convect through the second hole, and the moisture absorbed by the first hygroscopic member by drying the first hygroscopic member by the convection is said to be A power converter characterized by discharging to the outside of a case.
トシンクを備え、
前記ヒートシンクのベース部は前記第1の孔の周囲に設けられて前記壁を成すことを特
徴とする請求項1に記載の電力変換装置。 A heat sink having a base portion on which the electronic component is disposed and fins for radiating the heat of the electronic component;
The power converter according to claim 1, wherein a base portion of the heat sink is provided around the first hole to form the wall.
を成す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。 The power conversion device according to claim 1 or 2, wherein a duct for guiding air outside the housing to the first hole of the housing is provided, and a wall of the duct forms the wall.
前記前面カバーには第2吸湿性部材が設けられることを特徴とする請求項1乃至請求項
3の何れかに記載の電力変換装置。 The housing comprises a box having a front opening and a front cover closing the front opening,
The power conversion device according to any one of claims 1 to 3, wherein the front cover is provided with a second hygroscopic member.
記載の電力変換装置。
The power converter according to claim 4, wherein the second hygroscopic member and the electronic component are disposed to face each other.
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