パワーコンディショナ
【課題】複数のスイッチング素子のそれぞれをより効果的に冷却可能なパワーコンディショナを提供する。
【解決手段】パワーコンディショナは、直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクとを備え、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されている。
【解決手段】パワーコンディショナは、直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクとを備え、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を昇圧して交流電圧に変換するパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーコンディショナが備えるインバータなどに用いられるスイッチング素子は、駆動中に高温になるので、冷却されることが好ましい。特許文献１には、基板の外縁に沿って配置された複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子を冷却するヒートシンクとを備えるインバータ装置が開示されている。
特許文献１ 特開２０１０−２３９８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されたインバータ装置では、ヒートシンクを流通する空気の流通方向に沿って複数のスイッチング素子が配列されている。このような配列では、流通方向の上流側に配置されたスイッチング素子により熱せられた空気が、下流側に配置されたスイッチング素子に供給される。したがって、下流側に配置されたスイッチング素子は、上流側に配置されたスイッチング素子より冷却されにくい。
【０００４】
そこで、本発明は、複数のスイッチング素子のそれぞれをより効果的に冷却可能なパワーコンディショナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様において、パワーコンディショナは、直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクとを備え、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されている。
【０００６】
上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを有し、平滑コンデンサは、流通方向において複数の第１のスイッチング素子より上流側に配置されてもよい。
【０００７】
上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、リアクトルと、リアクトルに入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子とを有し、第２のスイッチング素子は、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれと流通方向において重ならない平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、ヒートシンクと熱交換してもよい。
【０００８】
上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、昇圧された直流電圧を整流するダイオードを有し、ダイオードは、複数の第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれと流通方向において重ならない平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、ヒートシンクと熱交換してもよい。
【０００９】
上記パワーコンディショナにおいて、平滑コンデンサが搭載された第１基板をさらに備え、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードのそれぞれは、第１基板より流通方向において下流側に配置されてもよい。
【００１０】
上記パワーコンディショナにおいて、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードは、熱拡散シートを介してヒートシンク上に配置されてもよい。
【００１１】
上記パワーコンディショナにおいて、平滑コンデンサは、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードの設置面と流通方向において重ならない設置面に配置されてもよい。
【００１２】
上記パワーコンディショナは、昇圧回路の昇圧およびインバータの直流交流変換を制御する制御回路が搭載された制御基板をさらに備え、制御基板は、流通方向において平滑コンデンサより下流側の第１基板上に第１基板に対して略垂直に配置されてもよい。
【００１３】
上記パワーコンディショナは、インバータから出力される交流電圧の波形が正弦波になるように交流電圧を平滑化するＬＣフィルタを構成する電解コンデンサと、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードのそれぞれより流通方向において下流側に配置され、電解コンデンサが搭載される第２基板をさらに備えてもよい。
【００１４】
上記パワーコンディショナにおいて、電解コンデンサは、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードの設置面と流通方向において重ならない設置面に配置されてもよい。
【００１５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】パワーコンディショナの回路構成を示す図である。
【図２】パワーコンディショナの外観斜視図を示す図である。
【図３】パワーコンディショナの分解斜視図を示す図である。
【図４】パワーコンディショナが備える一部の回路の平面図である。
【図５】パワーコンディショナが備える一部の回路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の回路構成を示す図である。パワーコンディショナ１００は、電解コンデンサ２、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ、ノイズフィルタ４０、および制御回路５０を備える。パワーコンディショナ１００の入力側は、直流電源１に接続される。パワーコンディショナ１００の出力側は、負荷５および系統電源６に接続される。直流電源１は、例えば太陽電池、燃料電池などの直流電圧を出力する分散型電源である。パワーコンディショナ１００は、直流電源１からの直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、負荷５に供給する。または、パワーコンディショナ１００は、交流電圧を系統電源６に逆潮流する。
【００１９】
電解コンデンサ２は、直流電源１から供給される直流電圧を平滑化する。昇圧回路１０は、リアクトル１２、スイッチング素子１４およびスイッチング素子１５、ダイオード１６、並びに平滑コンデンサ１８を有する。スイッチング素子１４およびスイッチング素子１５は、リアクトル１２に入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子の一例である。本実施形態では、昇圧回路１０が、第２のスイッチング素子として機能するスイッチング素子を二つ有する例について説明する。なお、昇圧回路１０は、第２のスイッチング素子として機能するスイッチング素子を一つ、または３つ以上有してもよい。
【００２０】
電解コンデンサ２は、直流電源１に並列に接続される。電解コンデンサ２の一端は、リアクトル１２の一端に接続される。リアクトル１２の他端は、並列に接続されたスイッチング素子１４および１５のそれぞれのコレクタに接続される。スイッチング素子１４および１５のそれぞれのコレクタは、ダイオード１６のアノードに接続される。スイッチング素子１４および１５のそれぞれのエミッタは、電解コンデンサ２の他端に接続される。ダイオード１６のカソードは、平滑コンデンサ１８の一端に接続される。平滑コンデンサ１８の他端は、スイッチング素子１４および１５のそれぞれのエミッタに接続される。このように構成された昇圧回路１０において、スイッチング素子１４および１５のそれぞれがオンすることで、リアクトル１２にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子１４および１５のそれぞれがオフすることで、昇圧回路１０に入力される直流電圧に、リアクトル１２に蓄積されたエネルギーが加算される。これにより、昇圧回路１０は、直流電圧を昇圧する。ダイオード１６は、昇圧された直流電圧を整流する。平滑コンデンサ１８は、ダイオード１６により整流された、昇圧された直流電圧を平滑化する。
【００２１】
インバータ２０は、例えば単相ブリッジインバータである。インバータ２０は、スイッチング素子２１、２２、２３および２４を有する。スイッチング素子２１、２２、２３および２４は、昇圧回路１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子２１およびスイッチング素子２２は直列に接続され、スイッチング素子２３およびスイッチング素子２４は直列に接続される。また、スイッチング素子２１およびスイッチング素子２２とスイッチング素子２３およびスイッチング素子２４とは並列に接続される。インバータ２０は、それぞれ対角線上に位置するスイッチング素子２１およびスイッチング素子２４のペアと、スイッチング素子２２およびスイッチング素子２３のペアとをそれぞれ交互にオンまたはオフすることで、昇圧回路１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換する。
【００２２】
ＬＣフィルタ３０は、インダクタ３１およびインダクタ３２と電解コンデンサ３４とを有する。ＬＣフィルタ３０は、インバータ２０から出力された交流電圧の波形が正弦波になるように交流電圧を平滑化する。ノイズフィルタ４０は、インダクタ４１およびインダクタ４２、コンデンサ４４、インダクタ４５およびインダクタ４６、並びにコンデンサ４８を有し、ＬＣフィルタ３０から出力される交流電圧のノイズを除去する。
【００２３】
制御回路５０は、昇圧回路１０の昇圧およびインバータ２０の直流交流変換を制御する。制御回路５０は、例えばマイクロコンピュータである。制御回路５０は、電流センサ３を介して昇圧回路１０に入力される入力電流の入力電流値を取得する。制御回路５０は、入力電流値に基づいて昇圧回路１０に入力される入力電圧値を算出し、算出された入力電圧値に基づいてスイッチング素子１４および１５のオンまたはオフのタイミングを制御する。また、制御回路５０は、電流センサ４を介してＬＣフィルタ３０から出力される出力電流の出力電流値を取得する。制御回路５０は、出力電流値に基づいてインバータ２０から出力される交流電圧の出力電圧値を算出する。さらに、制御回路５０は、系統電源６の周波数および位相を取得する。そして、制御回路は、系統電源６に同期させた交流電圧をインバータ２０ら出力させるべく、系統電源６の周波数および位相と、インバータ２０の出力電圧値とに基づいて、スイッチング素子２１、２２、２３および２４のオンまたはオフのタイミングを制御する。
【００２４】
このように構成されたパワーコンディショナ１００において、昇圧回路１０が有するスイッチング素子１４および１５、およびダイオード１６、並びにインバータ２０が有するスイッチング素子２１、２２、２３および２４は、スイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４のオンまたはオフの動作に伴い、発熱する。このようなスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４（以下、「複数の冷却対象素子」ともいう。）の発熱により、パワーコンディショナ１００が備える回路などに悪影響を与えるおそれがある。そこで、複数の冷却対象素子は、例えば空気などの冷却媒体が流通するヒートシンクにより効率的に冷却されることが望ましい。
【００２５】
図２は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の外観斜視図である。図３は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の分解斜視図である。パワーコンディショナ１００は、基台１０６、ヒートシンク１１０、サイドカバー１０８、端子カバー１１６、絶縁シート１７０、およびフロントカバー１８０を備える。パワーコンディショナ１００は、第１基板１２０、制御基板１２２、第２基板１３０、ＡＣフィルタ基板１４０、ＣＰＵ基板１５０、ＤＣフィルタ基板１６０をさらに備える。基台１０６、サイドカバー１０８、およびフロントカバー１８０は、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ３０、ノイズフィルタ４０、およびヒートシンク１１０を収容する収容部を構成する。パワーコンディショナ１００は、ヒートシンク１１０の冷却媒体の流通方向が地面に垂直な方向に略平行になるように設置される。なお、パワーコンディショナ１００は、下方（地面側）から上方（上空側）に空気が移動する程度に、上記流通方向が地面に垂直な方向に略平行に設置されればよい。
【００２６】
第１基板１２０上には、昇圧回路１０を構成する複数の平滑コンデンサ１８および制御基板１２２などが配置される。制御基板１２２は、第１基板１２０上に第１基板１２０に対して略垂直に配置される。制御基板１２２上には、制御回路５０が配置される。第２基板１３０上には、ＬＣフィルタ３０を構成する複数の電解コンデンサ３４およびＬＣフィルタ３０から出力される電流を検出する電流センサ４、制御回路５０などに電源を供給する電源回路などが配置される。ＡＣフィルタ基板１４０上には、インバータ２０から出力された交流電圧に含まれるノイズを除去するノイズフィルタ４０などのＡＣフィルタ回路などが設置される。さらに、ＡＣフィルタ基板１４０上には、直流電源１が接続される入力端子および負荷５および系統電源６が接続される出力端子が配置される。ＣＰＵ基板１５０上には、パワーコンディショナ１００が備える操作部および表示部などを制御するＣＰＵなどが配置される。ＤＣフィルタ基板１６０上には、直流電源１から入力された直流電圧に含まれるノイズを除去する複数の電解コンデンサ２などのＤＣフィルタ回路が配置される。
【００２７】
基台１０６は、パワーコンディショナ１００を壁などに取り付けるための取り付け板として機能する。基台１０６の壁などに取り付ける取り付け面とは反対側の面には、ヒートシンク１１０、ＡＣフィルタ基板１４０、昇圧回路１０を構成するリアクトル１２、およびＬＣフィルタ３０を構成するインダクタ３１および３２が配置される。ヒートシンク１１０は、ＡＣフィルタ基板１４０と、リアクトル１２並びにインダクタ３１および３２との間に配置される。言い換えれば、ＡＣフィルタ基板１４０は、基台１０６の面に平行でかつヒートシンク１１０を流通する冷却媒体の流通方向に垂直な方向に沿ってヒートシンク１１０に対して一方の側面側（右側）に配置される。リアクトル１２並びにインダクタ３１および３２は、当該垂直な方向に沿ってヒートシンク１１０に対して他方の側面側（左側）に配置される。また、リアクトル１２とインダクタ３１および３２とは、流通方向に沿って配置される。
【００２８】
ヒートシンク１１０は、複数のフィン１１２を有する。冷却媒体である空気は、複数のフィン１１２のそれぞれの間に形成された複数の溝を介して流通する。ヒートシンク１１０の複数の溝に沿った方向、つまり冷却媒体の流通方向において中央付近に、熱拡散シート１１４が配置される。熱拡散シート１１４上には、複数の冷却対象素子であるスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４がそれぞれ流通方向において重ならない同一平面上の位置に配置される。ヒートシンク１１０は、熱拡散シート１１４を介してスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４と熱交換する。熱拡散シート１１４は、複数の冷却対象素子のそれぞれから放射された熱を拡散させて、ヒートシンク１１０に伝達させる。これにより、複数の冷却対象素子からの熱を効率的にヒートシンク１１０に伝達させることができる。よって、複数の冷却対象素子を冷却しやすくできる。
【００２９】
ＤＣフィルタ基板１６０は、基台１０６の面に垂直な方向においてＡＣフィルタ基板１４０に対して重なる位置で、かつＡＣフィルタ基板１４０よりフロントカバー１８０側に配置される。ＣＰＵ基板１５０は、基台１０６の面に垂直な方向において第１基板１２０および第２基板１３０に対して重なる位置で、かつ第１基板１２０および第２基板１３０よりフロントカバー１８０側に配置される。
【００３０】
サイドカバー１０８は、パワーコンディショナ１００の側壁部を形成する。サイドカバー１０８が有する開口内に、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ３０、およびノイズフィルタ４０などのパワーコンディショナ１００を構成する複数の回路および素子、並びに当該複数の回路および素子が配置される複数の基板が収容される。サイドカバー１０８は、流通方向の両側面の、ヒートシンク１１０の複数の溝に対向する位置に、冷却媒体が流通する複数の貫通孔１０２を有する。さらに、サイドカバー１０８は、流通方向の両側面および流通方向に垂直な方向の両側面のそれぞれに、開口内に外部からの空気を取り込み、上記複数の回路および素子を冷却するための複数の給排気孔１０４を有する。
【００３１】
絶縁シート１７０は、サイドカバー１０８が有する開口を覆い、上記複数の回路および素子並びに複数の基板と、外部とを絶縁する。フロントカバー１８０は、絶縁シート１７０を介してサイドカバー１０８が有する開口を覆い、基台１０６およびサイドカバー１０８とともに収容部を構成する。
【００３２】
図４は、ヒートシンク１１０上に配置される第１基板１２０、第２基板１３０、スイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４の回路配置を示す平面図である。図５は、図４に示す回路配置のＡ−Ａ'断面図である。
【００３３】
上記の通り、複数の冷却対象素子であるスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３のそれぞれは、ヒートシンク１１０を流通する冷却媒体の流通方向２００において重ならない同一平面上の位置に配置されている。さらに言えば、複数の冷却対象素子のそれぞれは、流通方向２００に垂直で、かつヒートシンク１１０の設置面に平行な方向において重なる位置に配置されている。複数の冷却対象素子のそれぞれは、複数の機能を有する複数の部品を集約して一つの電子回路を構成する集積回路とは異なり、単一の機能を有する個別素子、いわゆるディスクリート素子でもよい。複数の冷却対象素子は、基板を介さず熱拡散シート１１４を介してヒートシンク１１０上に直接配置される。
【００３４】
上記のように配置されることで、例えば流通方向２００の上流側に配置されたスイッチング素子により熱せられた空気が下流側に配置されたスイッチング素子に供給されるということがない。また、このように配置されることで、一つの冷却対象素子により熱せられるヒートシンク１１０の部位が、他の冷却対象素子により熱せられていない冷却媒体により直接冷却されやすくなる。したがって、複数の冷却対象素子のそれぞれを効果的にヒートシンク１１０により冷却できる。また、複数の冷却対象素子のそれぞれをディスクリート素子で構成することで、パワーコンディショナ１００を構成する各回路および基板などの配置の自由度を高めることができる。
【００３５】
本実施形態では、複数の冷却対象素子のそれぞれは、流通方向２００に垂直で、かつヒートシンク１１０の設置面に平行な方向に沿って一列に配置されている。しかし、複数の冷却対象素子のそれぞれは、当該平行な方向に沿って一列ではなく、冷却媒体の流通方向２００において重ならない位置に、当該平行な方向に沿って千鳥状に配置されてもよい。
【００３６】
第１基板１２０のヒートシンク１１０側とは反対側の面に設置された複数の平滑コンデンサ１８は、流通方向２００において複数の冷却対象素子より上流側に配置されている。言い換えれば、複数の冷却対象素子は、複数の平滑コンデンサ１８より下流側に配置されている。さらに言えば、複数の冷却対象素子のそれぞれは、複数の平滑コンデンサ１８が搭載された第１基板１２０より流通方向２００において下流側に配置されている。
【００３７】
上記の通り、パワーコンディショナ１００は、ヒートシンク１１０の流通方向２００が地面に垂直な方向に略平行になるように設置される。したがって、複数の平滑コンデンサ１８が流通方向２００において複数の冷却対象素子より上流側に配置されることで、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が複数の平滑コンデンサ１８に供給されにくくなる。さらに、複数の平滑コンデンサ１８は、比較的温度の低い空気が流入しやすい地面に最も近い側面に形成された給排気孔１０４に隣接して配置される。これにより、比較的温度の低い空気により効率的に複数の平滑コンデンサ１８を冷却できる。
【００３８】
第１基板１２０および第２基板１３０は、ヒートシンク１１０の設置面の上方に支柱１２４を介して設置される。このように設置されることで、ヒートシンク１１０の設置面と、第１基板１２０および第２基板１３０のそれぞれのヒートシンク１１０側の面との間に空間が形成される。つまり、第１基板１２０および第２基板１３０のヒートシンク１１０側の面と、ヒートシンク１１０の複数の冷却対象素子の設置面とは、流通方向２００において重ならない。これにより、サイドカバー１０８の流通方向２００の上流側の側面に形成された給排気孔１０４から給気された空気が空間を介して複数の冷却対象素子に供給されやすくなる。よって、複数の冷却対象素子をより冷却しやすくできる。
【００３９】
加えて、複数の冷却対象素子のそれぞれの設置面と、複数の平滑コンデンサ１８の設置面とは、流通方向２００において重ならない。つまり、平滑コンデンサ１８は、複数の複数の冷却対象素子の設置面と流通方向２００において重ならない設置面に配置されている。したがって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が、下流側に配置された複数の冷却対象素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が複数の冷却対象素子に与える悪影響を抑制できる。
【００４０】
さらに、複数の冷却対象素子と、複数の平滑コンデンサ１８との間には、制御基板１２２が、第１基板１２０上に第１基板１２０に対して略垂直に配置されている。ここで、制御基板１２２が第１基板１２０に対して略垂直に配置される状態には、第１基板１２０の実装スペースが有効活用できる程度に制御基板１２２が第１基板１２０に対して傾いて配置される状態を含む。また、複数の平滑コンデンサ１８の第１基板１２０に対する高さは、制御基板１２２の第１基板１２０に対する高さと略同一である。このように制御基板１２２が配置されることで、複数の平滑コンデンサ１８により熱せされた空気が、制御基板１２２により遮られ、下流側に配置された複数の冷却対象素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が、複数の冷却対象素子に対して与える悪影響をより抑制できる。
【００４１】
第２基板１３０は、複数の冷却対象素子より流通方向２００おいて下流側に配置されている。また、第２基板１３０の素子の設置面と、複数の冷却対象素子の設置面とは、流通方向２００において重ならない。したがって、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が、第２基板１３０上の電解コンデンサ３４、電流センサ４、電源回路などの各素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が、第２基板１３０上の各素子に与える悪影響を抑制できる。
【００４２】
さらに、複数の冷却対象素子は、ヒートシンク１１０の設置面の略中央に配置されている。このように配置することで、複数の冷却対象素子をヒートシンク１１０の流通方向の周縁に配置するよりも複数の冷却対象素子からヒートシンク１１０に熱を伝達しやすくできる。したがって、ヒートシンク１１０により複数の冷却対象素子を冷却しやすくできる。
【００４３】
加えて、制御基板１２２を第１基板１２０に対して垂直に配置することで、スイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４と制御基板１２２との間の距離を短くできる。よって、制御基板１２２上の制御回路５０からスイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４に供給される制御信号などに生じるノイズを抑制できる。また、このように配置することで、制御基板１２２を第１基板１２０に対して平行に配置する場合に比べて、昇圧回路１０を構成するスイッチング素子１４および１５並びにダイオード１６と、昇圧回路１０を構成する複数の平滑コンデンサ１８との間の距離を短くできる。これにより、スイッチング素子１４および１５並びにダイオード１６と、複数の平滑コンデンサ１８とを電気的に接続するラインを短くできる。よって、それぞれの素子の距離が長い場合に比べて、ラインを短くできるので、昇圧回路１０の電気的損失を抑制できる。
【００４４】
また、複数の平滑コンデンサ１８および複数の冷却対象素子のそれぞれによりも下流側に配置された第２基板上に、比較的温度による悪影響を受けにくい素子が配置されている。これにより、比較的温度による悪影響を受けやすい平滑コンデンサ１８および複数の冷却対象素子をより優先的に冷却できる。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 昇圧回路
１２ リアクトル
１４，１５，２１，２２，２３，２４ スイッチング素子
１６ ダイオード
１８ 平滑コンデンサ
２０ インバータ
３４ 電解コンデンサ
３０ ＬＣフィルタ
３１，３２ インダクタ
３４ 電解コンデンサ
５０ 制御回路
１００ パワーコンディショナ
１１０ ヒートシンク
１１４ 熱拡散シート
１２０ 第１基板
１２２ 制御基板
１３０ 第２基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電圧を昇圧して交流電圧に変換するパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
パワーコンディショナが備えるインバータなどに用いられるスイッチング素子は、駆動中に高温になるので、冷却されることが好ましい。特許文献１には、基板の外縁に沿って配置された複数のスイッチング素子と、複数のスイッチング素子を冷却するヒートシンクとを備えるインバータ装置が開示されている。
特許文献１ 特開２０１０−２３９８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に開示されたインバータ装置では、ヒートシンクを流通する空気の流通方向に沿って複数のスイッチング素子が配列されている。このような配列では、流通方向の上流側に配置されたスイッチング素子により熱せられた空気が、下流側に配置されたスイッチング素子に供給される。したがって、下流側に配置されたスイッチング素子は、上流側に配置されたスイッチング素子より冷却されにくい。
【０００４】
そこで、本発明は、複数のスイッチング素子のそれぞれをより効果的に冷却可能なパワーコンディショナを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１の態様において、パワーコンディショナは、直流電圧を昇圧する昇圧回路と、昇圧回路から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクとを備え、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されている。
【０００６】
上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、昇圧された直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを有し、平滑コンデンサは、流通方向において複数の第１のスイッチング素子より上流側に配置されてもよい。
【０００７】
上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、リアクトルと、リアクトルに入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子とを有し、第２のスイッチング素子は、複数の第１のスイッチング素子のそれぞれと流通方向において重ならない平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、ヒートシンクと熱交換してもよい。
【０００８】
上記パワーコンディショナにおいて、昇圧回路は、昇圧された直流電圧を整流するダイオードを有し、ダイオードは、複数の第１のスイッチング素子および第２のスイッチング素子のそれぞれと流通方向において重ならない平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、ヒートシンクと熱交換してもよい。
【０００９】
上記パワーコンディショナにおいて、平滑コンデンサが搭載された第１基板をさらに備え、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードのそれぞれは、第１基板より流通方向において下流側に配置されてもよい。
【００１０】
上記パワーコンディショナにおいて、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードは、熱拡散シートを介してヒートシンク上に配置されてもよい。
【００１１】
上記パワーコンディショナにおいて、平滑コンデンサは、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードの設置面と流通方向において重ならない設置面に配置されてもよい。
【００１２】
上記パワーコンディショナは、昇圧回路の昇圧およびインバータの直流交流変換を制御する制御回路が搭載された制御基板をさらに備え、制御基板は、流通方向において平滑コンデンサより下流側の第１基板上に第１基板に対して略垂直に配置されてもよい。
【００１３】
上記パワーコンディショナは、インバータから出力される交流電圧の波形が正弦波になるように交流電圧を平滑化するＬＣフィルタを構成する電解コンデンサと、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードのそれぞれより流通方向において下流側に配置され、電解コンデンサが搭載される第２基板をさらに備えてもよい。
【００１４】
上記パワーコンディショナにおいて、電解コンデンサは、複数の第１のスイッチング素子、第２のスイッチング素子、およびダイオードの設置面と流通方向において重ならない設置面に配置されてもよい。
【００１５】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】パワーコンディショナの回路構成を示す図である。
【図２】パワーコンディショナの外観斜視図を示す図である。
【図３】パワーコンディショナの分解斜視図を示す図である。
【図４】パワーコンディショナが備える一部の回路の平面図である。
【図５】パワーコンディショナが備える一部の回路の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００１８】
図１は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の回路構成を示す図である。パワーコンディショナ１００は、電解コンデンサ２、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ、ノイズフィルタ４０、および制御回路５０を備える。パワーコンディショナ１００の入力側は、直流電源１に接続される。パワーコンディショナ１００の出力側は、負荷５および系統電源６に接続される。直流電源１は、例えば太陽電池、燃料電池などの直流電圧を出力する分散型電源である。パワーコンディショナ１００は、直流電源１からの直流電圧を昇圧し、昇圧された直流電圧を交流電圧に変換して、負荷５に供給する。または、パワーコンディショナ１００は、交流電圧を系統電源６に逆潮流する。
【００１９】
電解コンデンサ２は、直流電源１から供給される直流電圧を平滑化する。昇圧回路１０は、リアクトル１２、スイッチング素子１４およびスイッチング素子１５、ダイオード１６、並びに平滑コンデンサ１８を有する。スイッチング素子１４およびスイッチング素子１５は、リアクトル１２に入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子の一例である。本実施形態では、昇圧回路１０が、第２のスイッチング素子として機能するスイッチング素子を二つ有する例について説明する。なお、昇圧回路１０は、第２のスイッチング素子として機能するスイッチング素子を一つ、または３つ以上有してもよい。
【００２０】
電解コンデンサ２は、直流電源１に並列に接続される。電解コンデンサ２の一端は、リアクトル１２の一端に接続される。リアクトル１２の他端は、並列に接続されたスイッチング素子１４および１５のそれぞれのコレクタに接続される。スイッチング素子１４および１５のそれぞれのコレクタは、ダイオード１６のアノードに接続される。スイッチング素子１４および１５のそれぞれのエミッタは、電解コンデンサ２の他端に接続される。ダイオード１６のカソードは、平滑コンデンサ１８の一端に接続される。平滑コンデンサ１８の他端は、スイッチング素子１４および１５のそれぞれのエミッタに接続される。このように構成された昇圧回路１０において、スイッチング素子１４および１５のそれぞれがオンすることで、リアクトル１２にエネルギーが蓄積される。そして、スイッチング素子１４および１５のそれぞれがオフすることで、昇圧回路１０に入力される直流電圧に、リアクトル１２に蓄積されたエネルギーが加算される。これにより、昇圧回路１０は、直流電圧を昇圧する。ダイオード１６は、昇圧された直流電圧を整流する。平滑コンデンサ１８は、ダイオード１６により整流された、昇圧された直流電圧を平滑化する。
【００２１】
インバータ２０は、例えば単相ブリッジインバータである。インバータ２０は、スイッチング素子２１、２２、２３および２４を有する。スイッチング素子２１、２２、２３および２４は、昇圧回路１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子の一例である。スイッチング素子２１およびスイッチング素子２２は直列に接続され、スイッチング素子２３およびスイッチング素子２４は直列に接続される。また、スイッチング素子２１およびスイッチング素子２２とスイッチング素子２３およびスイッチング素子２４とは並列に接続される。インバータ２０は、それぞれ対角線上に位置するスイッチング素子２１およびスイッチング素子２４のペアと、スイッチング素子２２およびスイッチング素子２３のペアとをそれぞれ交互にオンまたはオフすることで、昇圧回路１０から出力された直流電圧を交流電圧に変換する。
【００２２】
ＬＣフィルタ３０は、インダクタ３１およびインダクタ３２と電解コンデンサ３４とを有する。ＬＣフィルタ３０は、インバータ２０から出力された交流電圧の波形が正弦波になるように交流電圧を平滑化する。ノイズフィルタ４０は、インダクタ４１およびインダクタ４２、コンデンサ４４、インダクタ４５およびインダクタ４６、並びにコンデンサ４８を有し、ＬＣフィルタ３０から出力される交流電圧のノイズを除去する。
【００２３】
制御回路５０は、昇圧回路１０の昇圧およびインバータ２０の直流交流変換を制御する。制御回路５０は、例えばマイクロコンピュータである。制御回路５０は、電流センサ３を介して昇圧回路１０に入力される入力電流の入力電流値を取得する。制御回路５０は、入力電流値に基づいて昇圧回路１０に入力される入力電圧値を算出し、算出された入力電圧値に基づいてスイッチング素子１４および１５のオンまたはオフのタイミングを制御する。また、制御回路５０は、電流センサ４を介してＬＣフィルタ３０から出力される出力電流の出力電流値を取得する。制御回路５０は、出力電流値に基づいてインバータ２０から出力される交流電圧の出力電圧値を算出する。さらに、制御回路５０は、系統電源６の周波数および位相を取得する。そして、制御回路は、系統電源６に同期させた交流電圧をインバータ２０ら出力させるべく、系統電源６の周波数および位相と、インバータ２０の出力電圧値とに基づいて、スイッチング素子２１、２２、２３および２４のオンまたはオフのタイミングを制御する。
【００２４】
このように構成されたパワーコンディショナ１００において、昇圧回路１０が有するスイッチング素子１４および１５、およびダイオード１６、並びにインバータ２０が有するスイッチング素子２１、２２、２３および２４は、スイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４のオンまたはオフの動作に伴い、発熱する。このようなスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４（以下、「複数の冷却対象素子」ともいう。）の発熱により、パワーコンディショナ１００が備える回路などに悪影響を与えるおそれがある。そこで、複数の冷却対象素子は、例えば空気などの冷却媒体が流通するヒートシンクにより効率的に冷却されることが望ましい。
【００２５】
図２は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の外観斜視図である。図３は、本実施形態に係るパワーコンディショナ１００の分解斜視図である。パワーコンディショナ１００は、基台１０６、ヒートシンク１１０、サイドカバー１０８、端子カバー１１６、絶縁シート１７０、およびフロントカバー１８０を備える。パワーコンディショナ１００は、第１基板１２０、制御基板１２２、第２基板１３０、ＡＣフィルタ基板１４０、ＣＰＵ基板１５０、ＤＣフィルタ基板１６０をさらに備える。基台１０６、サイドカバー１０８、およびフロントカバー１８０は、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ３０、ノイズフィルタ４０、およびヒートシンク１１０を収容する収容部を構成する。パワーコンディショナ１００は、ヒートシンク１１０の冷却媒体の流通方向が地面に垂直な方向に略平行になるように設置される。なお、パワーコンディショナ１００は、下方（地面側）から上方（上空側）に空気が移動する程度に、上記流通方向が地面に垂直な方向に略平行に設置されればよい。
【００２６】
第１基板１２０上には、昇圧回路１０を構成する複数の平滑コンデンサ１８および制御基板１２２などが配置される。制御基板１２２は、第１基板１２０上に第１基板１２０に対して略垂直に配置される。制御基板１２２上には、制御回路５０が配置される。第２基板１３０上には、ＬＣフィルタ３０を構成する複数の電解コンデンサ３４およびＬＣフィルタ３０から出力される電流を検出する電流センサ４、制御回路５０などに電源を供給する電源回路などが配置される。ＡＣフィルタ基板１４０上には、インバータ２０から出力された交流電圧に含まれるノイズを除去するノイズフィルタ４０などのＡＣフィルタ回路などが設置される。さらに、ＡＣフィルタ基板１４０上には、直流電源１が接続される入力端子および負荷５および系統電源６が接続される出力端子が配置される。ＣＰＵ基板１５０上には、パワーコンディショナ１００が備える操作部および表示部などを制御するＣＰＵなどが配置される。ＤＣフィルタ基板１６０上には、直流電源１から入力された直流電圧に含まれるノイズを除去する複数の電解コンデンサ２などのＤＣフィルタ回路が配置される。
【００２７】
基台１０６は、パワーコンディショナ１００を壁などに取り付けるための取り付け板として機能する。基台１０６の壁などに取り付ける取り付け面とは反対側の面には、ヒートシンク１１０、ＡＣフィルタ基板１４０、昇圧回路１０を構成するリアクトル１２、およびＬＣフィルタ３０を構成するインダクタ３１および３２が配置される。ヒートシンク１１０は、ＡＣフィルタ基板１４０と、リアクトル１２並びにインダクタ３１および３２との間に配置される。言い換えれば、ＡＣフィルタ基板１４０は、基台１０６の面に平行でかつヒートシンク１１０を流通する冷却媒体の流通方向に垂直な方向に沿ってヒートシンク１１０に対して一方の側面側（右側）に配置される。リアクトル１２並びにインダクタ３１および３２は、当該垂直な方向に沿ってヒートシンク１１０に対して他方の側面側（左側）に配置される。また、リアクトル１２とインダクタ３１および３２とは、流通方向に沿って配置される。
【００２８】
ヒートシンク１１０は、複数のフィン１１２を有する。冷却媒体である空気は、複数のフィン１１２のそれぞれの間に形成された複数の溝を介して流通する。ヒートシンク１１０の複数の溝に沿った方向、つまり冷却媒体の流通方向において中央付近に、熱拡散シート１１４が配置される。熱拡散シート１１４上には、複数の冷却対象素子であるスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４がそれぞれ流通方向において重ならない同一平面上の位置に配置される。ヒートシンク１１０は、熱拡散シート１１４を介してスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４と熱交換する。熱拡散シート１１４は、複数の冷却対象素子のそれぞれから放射された熱を拡散させて、ヒートシンク１１０に伝達させる。これにより、複数の冷却対象素子からの熱を効率的にヒートシンク１１０に伝達させることができる。よって、複数の冷却対象素子を冷却しやすくできる。
【００２９】
ＤＣフィルタ基板１６０は、基台１０６の面に垂直な方向においてＡＣフィルタ基板１４０に対して重なる位置で、かつＡＣフィルタ基板１４０よりフロントカバー１８０側に配置される。ＣＰＵ基板１５０は、基台１０６の面に垂直な方向において第１基板１２０および第２基板１３０に対して重なる位置で、かつ第１基板１２０および第２基板１３０よりフロントカバー１８０側に配置される。
【００３０】
サイドカバー１０８は、パワーコンディショナ１００の側壁部を形成する。サイドカバー１０８が有する開口内に、昇圧回路１０、インバータ２０、ＬＣフィルタ３０、およびノイズフィルタ４０などのパワーコンディショナ１００を構成する複数の回路および素子、並びに当該複数の回路および素子が配置される複数の基板が収容される。サイドカバー１０８は、流通方向の両側面の、ヒートシンク１１０の複数の溝に対向する位置に、冷却媒体が流通する複数の貫通孔１０２を有する。さらに、サイドカバー１０８は、流通方向の両側面および流通方向に垂直な方向の両側面のそれぞれに、開口内に外部からの空気を取り込み、上記複数の回路および素子を冷却するための複数の給排気孔１０４を有する。
【００３１】
絶縁シート１７０は、サイドカバー１０８が有する開口を覆い、上記複数の回路および素子並びに複数の基板と、外部とを絶縁する。フロントカバー１８０は、絶縁シート１７０を介してサイドカバー１０８が有する開口を覆い、基台１０６およびサイドカバー１０８とともに収容部を構成する。
【００３２】
図４は、ヒートシンク１１０上に配置される第１基板１２０、第２基板１３０、スイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４の回路配置を示す平面図である。図５は、図４に示す回路配置のＡ−Ａ'断面図である。
【００３３】
上記の通り、複数の冷却対象素子であるスイッチング素子１４および１５、ダイオード１６、並びにスイッチング素子２１、２２、２３のそれぞれは、ヒートシンク１１０を流通する冷却媒体の流通方向２００において重ならない同一平面上の位置に配置されている。さらに言えば、複数の冷却対象素子のそれぞれは、流通方向２００に垂直で、かつヒートシンク１１０の設置面に平行な方向において重なる位置に配置されている。複数の冷却対象素子のそれぞれは、複数の機能を有する複数の部品を集約して一つの電子回路を構成する集積回路とは異なり、単一の機能を有する個別素子、いわゆるディスクリート素子でもよい。複数の冷却対象素子は、基板を介さず熱拡散シート１１４を介してヒートシンク１１０上に直接配置される。
【００３４】
上記のように配置されることで、例えば流通方向２００の上流側に配置されたスイッチング素子により熱せられた空気が下流側に配置されたスイッチング素子に供給されるということがない。また、このように配置されることで、一つの冷却対象素子により熱せられるヒートシンク１１０の部位が、他の冷却対象素子により熱せられていない冷却媒体により直接冷却されやすくなる。したがって、複数の冷却対象素子のそれぞれを効果的にヒートシンク１１０により冷却できる。また、複数の冷却対象素子のそれぞれをディスクリート素子で構成することで、パワーコンディショナ１００を構成する各回路および基板などの配置の自由度を高めることができる。
【００３５】
本実施形態では、複数の冷却対象素子のそれぞれは、流通方向２００に垂直で、かつヒートシンク１１０の設置面に平行な方向に沿って一列に配置されている。しかし、複数の冷却対象素子のそれぞれは、当該平行な方向に沿って一列ではなく、冷却媒体の流通方向２００において重ならない位置に、当該平行な方向に沿って千鳥状に配置されてもよい。
【００３６】
第１基板１２０のヒートシンク１１０側とは反対側の面に設置された複数の平滑コンデンサ１８は、流通方向２００において複数の冷却対象素子より上流側に配置されている。言い換えれば、複数の冷却対象素子は、複数の平滑コンデンサ１８より下流側に配置されている。さらに言えば、複数の冷却対象素子のそれぞれは、複数の平滑コンデンサ１８が搭載された第１基板１２０より流通方向２００において下流側に配置されている。
【００３７】
上記の通り、パワーコンディショナ１００は、ヒートシンク１１０の流通方向２００が地面に垂直な方向に略平行になるように設置される。したがって、複数の平滑コンデンサ１８が流通方向２００において複数の冷却対象素子より上流側に配置されることで、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が複数の平滑コンデンサ１８に供給されにくくなる。さらに、複数の平滑コンデンサ１８は、比較的温度の低い空気が流入しやすい地面に最も近い側面に形成された給排気孔１０４に隣接して配置される。これにより、比較的温度の低い空気により効率的に複数の平滑コンデンサ１８を冷却できる。
【００３８】
第１基板１２０および第２基板１３０は、ヒートシンク１１０の設置面の上方に支柱１２４を介して設置される。このように設置されることで、ヒートシンク１１０の設置面と、第１基板１２０および第２基板１３０のそれぞれのヒートシンク１１０側の面との間に空間が形成される。つまり、第１基板１２０および第２基板１３０のヒートシンク１１０側の面と、ヒートシンク１１０の複数の冷却対象素子の設置面とは、流通方向２００において重ならない。これにより、サイドカバー１０８の流通方向２００の上流側の側面に形成された給排気孔１０４から給気された空気が空間を介して複数の冷却対象素子に供給されやすくなる。よって、複数の冷却対象素子をより冷却しやすくできる。
【００３９】
加えて、複数の冷却対象素子のそれぞれの設置面と、複数の平滑コンデンサ１８の設置面とは、流通方向２００において重ならない。つまり、平滑コンデンサ１８は、複数の複数の冷却対象素子の設置面と流通方向２００において重ならない設置面に配置されている。したがって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が、下流側に配置された複数の冷却対象素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が複数の冷却対象素子に与える悪影響を抑制できる。
【００４０】
さらに、複数の冷却対象素子と、複数の平滑コンデンサ１８との間には、制御基板１２２が、第１基板１２０上に第１基板１２０に対して略垂直に配置されている。ここで、制御基板１２２が第１基板１２０に対して略垂直に配置される状態には、第１基板１２０の実装スペースが有効活用できる程度に制御基板１２２が第１基板１２０に対して傾いて配置される状態を含む。また、複数の平滑コンデンサ１８の第１基板１２０に対する高さは、制御基板１２２の第１基板１２０に対する高さと略同一である。このように制御基板１２２が配置されることで、複数の平滑コンデンサ１８により熱せされた空気が、制御基板１２２により遮られ、下流側に配置された複数の冷却対象素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の平滑コンデンサ１８により熱せられた空気が、複数の冷却対象素子に対して与える悪影響をより抑制できる。
【００４１】
第２基板１３０は、複数の冷却対象素子より流通方向２００おいて下流側に配置されている。また、第２基板１３０の素子の設置面と、複数の冷却対象素子の設置面とは、流通方向２００において重ならない。したがって、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が、第２基板１３０上の電解コンデンサ３４、電流センサ４、電源回路などの各素子に直接あたりにくくできる。よって、複数の冷却対象素子により熱せられた空気が、第２基板１３０上の各素子に与える悪影響を抑制できる。
【００４２】
さらに、複数の冷却対象素子は、ヒートシンク１１０の設置面の略中央に配置されている。このように配置することで、複数の冷却対象素子をヒートシンク１１０の流通方向の周縁に配置するよりも複数の冷却対象素子からヒートシンク１１０に熱を伝達しやすくできる。したがって、ヒートシンク１１０により複数の冷却対象素子を冷却しやすくできる。
【００４３】
加えて、制御基板１２２を第１基板１２０に対して垂直に配置することで、スイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４と制御基板１２２との間の距離を短くできる。よって、制御基板１２２上の制御回路５０からスイッチング素子１４および１５並びにスイッチング素子２１、２２、２３および２４に供給される制御信号などに生じるノイズを抑制できる。また、このように配置することで、制御基板１２２を第１基板１２０に対して平行に配置する場合に比べて、昇圧回路１０を構成するスイッチング素子１４および１５並びにダイオード１６と、昇圧回路１０を構成する複数の平滑コンデンサ１８との間の距離を短くできる。これにより、スイッチング素子１４および１５並びにダイオード１６と、複数の平滑コンデンサ１８とを電気的に接続するラインを短くできる。よって、それぞれの素子の距離が長い場合に比べて、ラインを短くできるので、昇圧回路１０の電気的損失を抑制できる。
【００４４】
また、複数の平滑コンデンサ１８および複数の冷却対象素子のそれぞれによりも下流側に配置された第２基板上に、比較的温度による悪影響を受けにくい素子が配置されている。これにより、比較的温度による悪影響を受けやすい平滑コンデンサ１８および複数の冷却対象素子をより優先的に冷却できる。
【００４５】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００４６】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００４７】
１０ 昇圧回路
１２ リアクトル
１４，１５，２１，２２，２３，２４ スイッチング素子
１６ ダイオード
１８ 平滑コンデンサ
２０ インバータ
３４ 電解コンデンサ
３０ ＬＣフィルタ
３１，３２ インダクタ
３４ 電解コンデンサ
５０ 制御回路
１００ パワーコンディショナ
１１０ ヒートシンク
１１４ 熱拡散シート
１２０ 第１基板
１２２ 制御基板
１３０ 第２基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路から出力された前記直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、
前記複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクと
を備え、
前記複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、前記ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されているパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記昇圧回路は、
昇圧された前記直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを有し、
前記平滑コンデンサは、前記流通方向において前記複数の第１のスイッチング素子より上流側に配置されている請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記昇圧回路は、
リアクトルと、
前記リアクトルに入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子と
を有し、
前記第２のスイッチング素子は、前記複数の第１のスイッチング素子のそれぞれと前記流通方向において重ならない前記平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、前記ヒートシンクと熱交換する請求項２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記昇圧回路は、
昇圧された前記直流電圧を整流するダイオードを有し、
前記ダイオードは、前記複数の第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれと前記流通方向において重ならない前記平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、前記ヒートシンクと熱交換する請求項３に記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
前記平滑コンデンサが搭載された第１基板をさらに備え、
前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードのそれぞれは、前記第１基板より前記流通方向において下流側に配置されている請求項４に記載のパワーコンディショナ。
【請求項６】
前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードは、熱拡散シートを介して前記ヒートシンク上に配置されている請求項５に記載のパワーコンディショナ。
【請求項７】
前記平滑コンデンサは、前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードの設置面と前記流通方向において重ならない設置面に配置されている請求項５または請求項６に記載のパワーコンディショナ。
【請求項８】
前記昇圧回路の昇圧および前記インバータの直流交流変換を制御する制御回路が搭載された制御基板をさらに備え、
前記制御基板は、前記流通方向において前記平滑コンデンサより下流側の前記第１基板上に前記第１基板に対して略垂直に配置されている請求項５から請求項７のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
【請求項９】
前記インバータから出力される交流電圧の波形が正弦波になるように前記交流電圧を平滑化するＬＣフィルタを構成する電解コンデンサと、
前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードのそれぞれより前記流通方向において下流側に配置され、前記電解コンデンサが搭載される第２基板をさらに備える請求項４から請求項８のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
【請求項１０】
前記電解コンデンサは、前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードの設置面と前記流通方向において重ならない設置面に配置されている請求項９に記載のパワーコンディショナ。
【請求項１】
直流電圧を昇圧する昇圧回路と、
前記昇圧回路から出力された前記直流電圧を交流電圧に変換する複数の第１のスイッチング素子を有するインバータと、
前記複数の第１のスイッチング素子と熱交換するヒートシンクと
を備え、
前記複数の第１のスイッチング素子のそれぞれは、前記ヒートシンクを流通する冷却媒体の流通方向において重ならない位置に配置されているパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記昇圧回路は、
昇圧された前記直流電圧を平滑化する平滑コンデンサを有し、
前記平滑コンデンサは、前記流通方向において前記複数の第１のスイッチング素子より上流側に配置されている請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記昇圧回路は、
リアクトルと、
前記リアクトルに入力される直流電圧をオンまたはオフする第２のスイッチング素子と
を有し、
前記第２のスイッチング素子は、前記複数の第１のスイッチング素子のそれぞれと前記流通方向において重ならない前記平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、前記ヒートシンクと熱交換する請求項２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記昇圧回路は、
昇圧された前記直流電圧を整流するダイオードを有し、
前記ダイオードは、前記複数の第１のスイッチング素子および前記第２のスイッチング素子のそれぞれと前記流通方向において重ならない前記平滑コンデンサより下流側の位置に配置され、前記ヒートシンクと熱交換する請求項３に記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
前記平滑コンデンサが搭載された第１基板をさらに備え、
前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードのそれぞれは、前記第１基板より前記流通方向において下流側に配置されている請求項４に記載のパワーコンディショナ。
【請求項６】
前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードは、熱拡散シートを介して前記ヒートシンク上に配置されている請求項５に記載のパワーコンディショナ。
【請求項７】
前記平滑コンデンサは、前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードの設置面と前記流通方向において重ならない設置面に配置されている請求項５または請求項６に記載のパワーコンディショナ。
【請求項８】
前記昇圧回路の昇圧および前記インバータの直流交流変換を制御する制御回路が搭載された制御基板をさらに備え、
前記制御基板は、前記流通方向において前記平滑コンデンサより下流側の前記第１基板上に前記第１基板に対して略垂直に配置されている請求項５から請求項７のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
【請求項９】
前記インバータから出力される交流電圧の波形が正弦波になるように前記交流電圧を平滑化するＬＣフィルタを構成する電解コンデンサと、
前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードのそれぞれより前記流通方向において下流側に配置され、前記電解コンデンサが搭載される第２基板をさらに備える請求項４から請求項８のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
【請求項１０】
前記電解コンデンサは、前記複数の第１のスイッチング素子、前記第２のスイッチング素子、および前記ダイオードの設置面と前記流通方向において重ならない設置面に配置されている請求項９に記載のパワーコンディショナ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２５３９６６（Ｐ２０１２−２５３９６６Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２６３１６（Ｐ２０１１−１２６３１６）
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月２０日（２０１２．１２．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月６日（２０１１．６．６）
【出願人】（０００００２９４５）オムロン株式会社 (3,542)
【Ｆターム（参考）】
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