JP2005261082A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ソーラパネルをコンバータに接続する時の誤配線から、コンバータを確実に保護する。
【解決手段】 ソーラパネルが接続されるコンバータには、保護回路１２４が設けられている。保護回路１２４は、入力端子１２６Ａが負極となり入力端子１２６Ｂが正極となるように直流電力が入力されると、フォトカプラ１３２がオンして、リレーコイル１３４Ａが励磁されるため、ダイオードブリッジ１３０によって極性変換を行う。また、保護回路１２４は、適正な極性で直流電力が入力されたときには、フォトカプラがオフしている。これにより、直流電力は、ダイオードブリッジを介さずに出力されるので、不必要な電力消費、発熱などが確実に防止される。
【選択図】 図５

Description

本発明は、太陽光をエネルギー源として発電した電力を電力負荷へ供給可能とする太陽光発電装置に係り、詳細には、例えば、空気調和機に接続することにより、発電電力を空気調和機の運転電力として用いることができる太陽光発電装置に関する。

室内の空気調和を図る空気調和機（以下、エアコンという）は、例えば、室内ユニットと室外ユニットの間に冷凍サイクルが形成され、冷凍サイクル中を循環される冷媒との間で熱交換を行うことにおり、室内ユニットが設けられている被空調室内の空気調和を図るようになっている。

近年、太陽エネルギーを利用して発電する太陽光発電装置が普及しており、太陽エネルギーによって発電した電力によって被空調室内の空調を行うソーラエアコンも普及しつつある。

ソーラエアコンでは、エアコンに設けているマイクロコンピュータによって太陽光発電装置を併せて制御することにより、太陽光発電装置の発電電力を有効に利用して、被空調室内の空調が可能となるようにしている。

このようなソーラエアコンの太陽光発電装置は、多数の太陽電池によって形成されるソーラパネルと、太陽電池によって発電されてソーラパネルから出力される直流電力を、所定電圧の交流電力に変換するインバータ機能を備えたコンバータによって構成されており、コンバータから室外ユニットへ交流電力が供給される。

ソーラエアコンの室外ユニットでは、コンバータから供給される交流電力を用いて、圧縮機（コンプレッサー）を駆動する。このときに、空調条件に合わせたコンプレッサーのインバータ制御が行われる。

ここから、ソーラエアコンでは、室外ユニットの筐体にコンバータユニットを設け、このコンバータユニットにソーラパネルからの配線を接続するのが一般的となっている。

ところで、太陽光発電装置を接続するときには、接続間違いが生じることがある。例えば、太陽光発電装置の発電電力を商用電源へ回生するときに、太陽光発電装置に設けているインバータを商用電源へ接続する。このとき、接続間違いが生じると、インバータが適正に作動しなくなる。

これを防止するために、インバータの交流出力の一方と対地間の電圧を測定して誤配線の有無を検出し、誤配線を検出したときにインバータを停止させる提案がなされている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、ソーラパネルでは、極性を有する直流電力を発電し、この直流電力をコンバータへ供給するようにしている。このために、ソーラパネルとコンバータとの間で配線間違いが生じることがあり、ソーラパネルの接続間違いが生じると、ソーラパネルが発電した電力によってコンバータを破損させてしまうことがある。

一般に、接続間違いを防止するために、接続用の端子台に接続する極性を明示する方法が用いられるが、これでは、必ずしも配線間違いを防止しえるものではなく、配線間違いからのコンバータの保護が困難であった。特に、ソーラパネルは、常に所定以上の電力を発電可能な状態であると限らず、実際に太陽光発電装置が発電を開始したときに、配線間違いがあることが判明することがあり、保護手段が必要となっているが、高価な保護手段を用いると、装置のコストアップ等を招いてしまうことになる。

このために、最も簡単な保護回路として、コンバータの入力側にダイオードブリッジを設け、配線間違いによって逆極性で直流電力が供給されてしまったときに、このダイオードブリッジによってコンバータを保護するのが一般的に考えられる。
特開２０００−２３４７０号公報

しかしながら、ダイオードブリッジは、配線間違いが生じたときには、的確にコンバータを保護することができるが、配線間違いがないときには、ダイオードに流れる電流によって発熱が生じてしまう。

この発熱は、コンバータユニット内の温度上昇を生じさせると共に、ソーラパネルから供給された電力を不要に消費してしまうという問題がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、配線間違いがないときに不要な電力消費や発熱を抑えることができる太陽光発電装置を提案することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、直流電力を発電する太陽電池が設けられたソーラパネルと、ソーラパネルから供給される直流電力を所定電圧の電力に変換するコンバータと、前記コンバータに設けられて、前記ソーラパネルに一端が接続された配線の正極側及び負極側のそれぞれが接続されることにより、ソーラパネルの発電電力をコンバータへ供給可能とする入力接続部と、前記入力接続部に設けられて、前記ソーラパネルが逆極性で接続されたときに正規の極性に切換えて出力するダイオードブリッジと、前記ソーラパネルが正規に接続されたときに前記ダイオードブリッジをバイパスするバイパス手段と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、保護手段としてダイオードブリッジに加えてバイパス手段を設け、ソーラパネルが逆接続されたときには、ダイオードブリッジによって極性を切換えて出力されるようにする。また、バイパス手段は、ソーラパネルが正規に接続されたときに、ダイオードブリッジがバイパスされるようにする。

これにより、正規にソーラパネルが接続された状態では、ダイオードブリッジがバイパスされるので、ソーラパネルの発電電力が、ダイオードブリッジを流れて不要に消費されたり、発熱が生じるのを確実に防止することができる。

請求項２に係る発明は、前記バイパス手段が、前記入力接続部に接続される前記ソーラパネルの逆接続によってオンするスイッチ手段と、前記スイッチ手段のオン動作によって前記ダイオードブリッジをバイパスする接点を開放する開閉器と、を含むことを特徴とする。

この発明によれば、フォトカプラなどのスイッチ手段を用い、ソーラパネルが逆接続されたときに、スイッチ手段がリレーなどの開閉器を作動させて、ダイオードブリッジが非バイパス状態となるようにする。

このときには、ソーラパネルが逆接続されたときに、スイッチ手段がオンするようにソーラパネルが接続される一対の端子間にスイッチ手段を接続する。開閉器は、スイッチ手段がオンしたときにコイルが励磁されて接点を開放するようにするものであれば良い。

このような本発明においては、前記バイパス手段が前記ダイオードブリッジの非バイパス状態であることを表示する表示手段を含むことができ、これにより、逆接続されていることを的確に報知して、配線間違いの改修を促すことができる。

以上説明したように本発明によれば、ダイオードブリッジを用いてソーラパネルの誤配線によるコンバータの保護を図ることができると共に、ソーラパネルが正規に接続されたときに、ダイオードブリッジによる不要な電力消費や発熱を確実に防止することができるという優れた効果が得られる。

以下に，図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。なお、本実施の形態では、被空調室内を空調する空気調和機に、本発明を適用した太陽光発電装置を設けるものとして説明するが、本発明の太陽光発電装置は、空気調和機に限らず、任意の負荷設備に電力を供給することができる。

図１及び図２には、実施の形態に適用した空気調和機（以下「エアコン１０」とする）の概略構成を示している。このエアコン１０は、被空調室内に設置される室内ユニット１２及び、屋外に設置される室外ユニット１４を備えている。

図２に示すように、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間は、太管の冷媒配管１６Ａと、細管の冷媒配管１６Ｂとによって接続されている。また、室内ユニット１２には、熱交換器１８が設けられており、冷媒配管１６Ａ、１６Ｂのそれぞれが熱交換器１８に接続されている。

室外ユニット１４には、バルブ２０Ａ、２０Ｂが設けられ、冷媒配管１６Ａがバルブ２０Ａに接続し、冷媒配管１６Ｂがバルブ２０Ｂに接続している。バルブ２０Ａには、マフラ２２Ａを介して四方弁２４が接続している。

また、室外ユニット１４には、コンプレッサー２６、熱交換器２８が設けられており、コンプレッサー２６に接続しているアキュムレータ３０及びマフラー２２Ｂのそれぞれが、四方弁２４に接続していると共に、熱交換器２８の一端が四方弁２４に接続している。

さらに、熱交換器２８の他端は、キャピラリチューブ３２、ストレーナ３４、電動膨張弁３６及びもモジュレータ３８を介してバルブ２０Ｂに接続している。

これにより、エアコン１０では、室内ユニット１２と室外ユニット１４の間に、冷媒を循環する冷凍サイクルが形成されている。なお、この冷凍サイクルは一例を示すものであり、空気調和機の構成を限定するものではない。

エアコン１０では、四方弁２４の切換えによって暖房モードでの運転又はドライモード（除湿モード）を含む冷房モードでの運転が可能となっている。なお、図２では、矢印で冷房モード、暖房モードでの冷媒の流れを示している。

室内ユニット１２には、クロスフローファン（図示省略）が設けられており、このクロスフローファンが作動することにより、室内ユニット１２が設けられている被空調室内の空気を吸引し、熱交換器１８を通過させた後に、被空調室内へ吹出す。このとき、熱交換器１８を通過する空気と冷凍サイクル中を循環される冷媒との間で熱交換が行われることにより、空調された空気として被空調室内へ吹出される。

なお、エアコン１０は、換気機能を含むものであってもよく、例えば、排気を行うときには、クロスフローファンによって吸引した被空調室内の空気を、熱交換器１８を通さずに室外へ排出し、新鮮な外気の吸気を行うときには、外気を吸引し、吸引した外気を、熱交換器１８に通して被空調室内に吹出されるようにすればよい。

図３には、室内ユニット１２に設けられている制御部４０と、室外ユニット１４に設けられている制御部４２の概略構成を示している。室内ユニット１２の制御部４０は、電源基板４４及びコントロール基板４６を備えている。

エアコン１０では、商用電源から例えば単相１００Ｖの交流電力によって運転可能となっており、この交流電力が電源基板４４に供給される。電源基板４４では、この交流電力からコントロール基板４６の動作電源、図示しないクロスフローファンやフラップモータ等を駆動する電力等を生成する。

なお、本実施の形態では、エアコン１０を、一例として単相１００Ｖの交流電力で運転されるものとして説明するが、空気調和機としては、単相２００Ｖで運転されるものであっても良い。

コントロール基板４６には、マイクロコンピュータ（マイコン４８）と共に、各種の駆動回路、表示回路、通信回路等が形成され、また、各種のセンサが接続されている。コントロール基板４６に設けられているマイコン４８は、リモコンスイッチ５０（図１参照）からの操作信号と、各種のセンサの検出信号に基づいて、電源基板４４の作動制御、各種のモータ等の作動制御を行う。

また、コントロール基板４６には、シリアル通信回路などの通信回路が設けられており、マイコン４８は、この通信回路を介して、室外ユニット１４の作動を制御するようになっている。

すなわち、エアコン１０では、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって運転／停止、運転モードの設定、空調温度、風向、風量の設定がなされることにより、この設定に基づいた空調運転が可能となっている。

なお、エアコン１０には、換気機能を設けることができる。このときには、換気ユニット５２がコントロール基板４６に接続されるようになっており、これにより、マイコン４８が、電源基板４４などから供給される電力を、換気ユニット５２に設けられている吸気ファン５４及び排気ファン５６に供給し吸気ファン５４及び排気ファン５６の作動を制御する。

エアコン１０では、室内ユニット１２に供給される電力が、図示しないパワーリレーの接点５８を介して、室外ユニット１４へ供給されるようになっている。コントロール基板４６に設けているマイコン４８は、パワーリレーを制御して接点５８の開閉を行うことにより、室外ユニット１４の運転／停止を行う。

室外ユニット１４の制御部４２は、コントロール基板６０を備えている。このコントロール基板６０には、室外ユニット１４の作動を制御するマイクロコンピュータ（マイコン６２）が設けられている。また、コントロール基板６０には、電源回路６４及びインバータ回路６６等が形成されている。

電源回路６４は、フィルタ回路、全波整流回路及び平滑回路等（何れも図示省略）を備えており、室内ユニット１２を介して供給される交流電力から、コントロール基板６０の作動に用いる電力を生成すると共に、交流電力を所定電圧の直流電力に変換して、インバータ回路６６へ供給する。

インバータ回路６６には、スイッチング素子が設けられており、このスイッチング素子の駆動によって、電源回路６４から入力される直流電力を交流電力に変換して、コンプレッサー２６（コンプレッサーモータ）へ供給する。これにより、コンプレッサー２６が駆動される。

マイコン６２は、スイッチング素子のスイッチングを制御することにより、コンプレッサー２６を所定の運転周波数で駆動する。すなわち、マイコン６２は、スイッチング制御によってコンプレッサー２６の運転周波数を制御している。

また、室内ユニット１２のコントロール基板４６と室外ユニット１４のコントロール基板６０は、例えばシリアル通信用の通信線によって接続されており、これにより、コントロール基板４６（マイコン４８）とコントロール基板６０（マイコン６２）との間でシリアル通信が可能となっている。

室内ユニット１２に設けられているマイコン４８は、この通信によって室外ユニット１４の作動を制御する。すなわち、マイコン６２は、マイコン４８から入力される信号に応じて、運転モードに基づいた四方弁２４（図２参照）の切換え、要求される空調能力に基づいたコンプレッサ２６の運転周波数の制御等を行うようになっている。

このように構成されているエアコン１０では、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって空調運転の運転／停止が行われると共に、リモコンスイッチ５０のスイッチ操作によって設定された運転モードや設定温度等の運転条件に基づいて、被空調室内が設定された空調状態となるように、空調運転を行う。このようなエアコン１０の基本的構成は、任意の構成を適用することができる。

ところで、図１及び図３に示すように、エアコン１０には、太陽光発電装置７０が設けられている。この太陽光発電装置７０は、太陽光を受光することにより、受光した太陽光のエネルギーに応じた直流電力を発生するソーラパネル７２及び、ソーラパネル７２によって発電した電力を所定電圧の電力に変換するパワーコントローラ７４（図１では図示省略）を備えている。

図１に示すように、ソーラパネル７２は、例えば屋外に設置される室外ユニット１４の上部に、図示しないブラケットを介して取り付けられる。また、これに限らず、建物の屋上、屋根、ベランダ等に取り付けられるものであっても良い。このとき、ソーラパネル７２は、受光面（採光面）７２Ａに効率的に太陽光があたるように、所定の角度及び方向へ向けられて取り付けられる。

図３に示すように、ソーラパネル７２は、太陽電池モジュール７６が設けられている。この太陽電池モジュール７６は、それぞれが太陽光を受光することにより発電する多数の太陽電池セルによって形成されており、ソーラパネル７２は、多数の太陽電池モジュール７６によって形成された一般的構成となっている。

パワーコントローラ７４には、ＤＣ−ＤＣインバータ機能を備えたコンバータ基板（以下、「コンバータ７８」とする）が設けられている。コンバータ７８には、入力端子８０が形成されており、ソーラパネル７２は、コンバータ７８の入力端子８０に接続される。

これにより、コンバータ７８は、太陽電池モジュール（太陽電池セル）７６によって発電された電力（直流電力）が、入力端子８０に入力される。本実施の形態に適用したコンバータ７８は、この直流電力に対して、電圧変換を行い、予め設定されている電圧の直流電力を出力する。

なお、本実施の形態に適用した太陽光発電装置７０では、一例として、室外ユニット１４のコンプレッサー２６の駆動に用いる直流電圧（例えばＤＣ３００Ｖ程度の予め設定された電圧）と、室内ユニット１４に設けられる換気ユニット５２の吸気ファン５４及び排気ファン５６などの駆動に利用可能な直流電圧（例えばＤＣ１２Ｖ〜１４Ｖ程度の予め設定された電圧）の出力が可能となっている。

コンバータ７８には、室外ユニット１４向けの電力を出力する出力端子８２と、室内ユニット１２向けの電力を出力する出力端子８４が設けられている。また、エアコン１０に取り付けられる太陽光発電装置７０は、室外ユニット１４のマイコン６２によってコンバータ７８の作動（運転／停止）が制御されるようになっており、コンバータ７８には、この室外ユニット１４との接続用の制御用端子８６が設けられている。

なお、コンバータ７８が収容されるパワーコントローラ７４の筐体は、室外ユニット１４の筐体に取り付けられるが、このとき、例えば、室外ユニット１４の図示しない冷却ファンが作動して筐体内に冷却用の外気が吸引されるときに、この外気の通路に取り付けられ、室外ユニット１４のコンプレッサー２６などと同時に冷却されるなどの任意の取り付け構造を適用することができる。

室内ユニット１２のコントロール基板４６には、入力端子８８が設けられており、エアコン１０に太陽光発電装置７０が取り付けられるときに、コンバータ７８の出力端子８４と、室内ユニット１２のコントロール基板４６に設けている入力端子８８が接続される。

これにより、太陽光発電装置７０によって発電した電力がコントロール基板４６に供給可能となる。コントロール基板４６のマイコン４８は、入力端子８８に所定電圧の直流電力が入力されると、この直流電力を用いて、換気ユニット５２の吸気ファン５４、排気ファン５６等の負荷を駆動するようにしている。

室外ユニット１４のコントロール基板６０には、入力端子９０と共に、制御用端子９２が設けられている。入力端子９０は、コントロール基板６０内で、インバータ回路６６への配線に接続し、また、この入力端子９０は、コンバータ７８の出力端子８２へ接続されるようになっている。

これにより、室外ユニット１４では、太陽光発電装置７０によって発電した電力を用いたコンプレッサー２６の駆動が可能となっている。

また、制御用端子９２には、コンバータ７８の制御用端子８６からの配線が接続されるようになっており、これにより、室外ユニット１４のマイコン６２によるパワーコントローラ７４の作動制御が可能となるようにしている。

図４には、コンバータ７８の概略構成を示している。コンバータ７８は、入力端子８０とし、ソーラパネル７２（図４では図示省略）の正極側が接続される端子８０Ａと負極側が接続される端子８０Ｂが設けられている。

また、コンバータ７８は、フィルタ回路１００、スイッチング回路１０２、変圧回路１０４及び整流回路１０６を含んで形成されている。入力端子８０から入力された直流電力は、フィルタ回路１００を通過することによりノイズ成分が除去される。

スイッチング回路１０２には、例えばＦＥＴ（パワーＭＯＳＦＥＴ）を用いたスイッチング素子１０８と、このスイッチング素子１０８を駆動するスイッチング信号を発生する発振回路１１０を含んでいる。

このスイッチング回路１０２では、スイッチング素子１０８をスイッチング駆動（オン／オフ駆動）することにより、フィルタ回路１００を通過した直流電力を、オン／オフしながら変圧回路１０４へ供給する。

変圧回路１０４は、変圧器１１２を備えており、スイッチング回路１０２を通過した電力が変圧器１２２の一次側に入力される。このとき、スイッチング素子１０８がオン／オフすることにより、変圧器１１２の一次側に入力された電圧及びオン／オフ周期に応じて、変圧器１１２の二次側に電圧が発生する。

なお、変圧器１１２では、出力端子８２、８４への出力電圧及び発振回路１１０の駆動電圧を発生するようになっている。

整流回路１０６は、低圧出力用の整流回路１０６Ａと高圧出力用の整流回路１０６Ｂを備えている。整流回路１０６Ａは、変圧器１１２と出力端子８４との間に設けられ、変圧器１１２の出力電圧を整流平滑化する。これにより、コンバータ７８では、出力端子８４に、例えばＤＣ１４Ｖの電力が発生する。

また、整流回路１０６Ｂは、変圧器１１２と出力端子８２との間に設けられて、変圧器１１２の出力電圧を整流平滑化する。これにより、コンバータ７８では、出力端子８２に例えばＤＣ３００Ｖの直流電力が発生するようにしている。

一方、コンバータ７８には、フィルタ回路１００とスイッチング回路１０２の間に、電圧判定回路１１４が設けられている。コンバータ７８では、ソーラパネル７２の発電電圧（コンバータ７８への入力電圧）が所定電圧ＶＨを越えると作動を開始し、入力電圧が電圧ＶＬ（ＶＨ＞ＶＬ）より低下すると作動を停止するようにしている。

電圧判定回路１１４では、ソーラパネル７２から入力される電圧が、電圧ＶＬを越えると電圧信号ＶＩＮ−Ｌを出力し、さらに、入力される電圧が、電圧ＶＨを越えると電圧信号ＶＩＮ−Ｈを出力する。なお、本実施の形態では、一例として、電圧ＶＬを１０Ｖとし、電圧ＶＨを２０Ｖに設定している。

また、コンバータ７８には、保護回路１１６が設けられている。電圧判定回路１１４から出力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌは、この保護回路１１６に入力される。また、保護回路１１６には、端子１１８が設けられており、この端子１１８に、スイッチング素子１０８の温度検出用のサーミスタ（図示省略）が接続されるようになっている。

保護回路１１６は、スイッチング素子１０８に温度上昇が生じていないときには、電圧判定回路１１４から入力される電圧信号ＶＩＮ−Ｌをそのまま出力するが、スイッチング素子１０８に温度上昇が生じ、予め設定している保護温度に達すると、電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフするようになっている。

コンバータ７８の制御用端子８６には、作動用の電力（本実施の形態では一例としてＤＣ５Ｖ）が入力される端子８６Ａ、８６Ｂと、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈの出力用の端子８６Ｃ、８６Ｄと、オン／オフ信号が入力される端子８６Ｅを備えている。

コンバータ７８は、この制御用端子８６が、室外ユニット１４のコントロール基板６０（図３参照）に接続されることにより、コントロール基板６０から駆動用の電力が供給される。また、コンバータ７８は、ソーラパネル７２の発電電力に応じた電圧信号ＶＩＮ−Ｌ、ＶＩＮ−Ｈを出力する。

室外ユニット１４のコントロール基板６０に設けているマイコン６２は、端子８６Ｄから電圧信号ＶＩＮ−Ｌ及び電圧信号ＶＩＮ−Ｈが入力されることにより、オン信号を出力する。コンバータ７８では、端子８６Ｅを介してオン信号が入力されることにより、発振回路１１０が作動して、スイッチング素子１０８のスイッチングを開始する。

また、マイコン６２は、オン信号を出力している状態で、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすると、オフ信号を出力する。コンバータ７８は、オフ信号が入力されることにより、発振回路１１０が停止する。

一方、コンバータ７８には、太陽電池最適電圧保持回路（以下、「入力電圧保持回路１２０」とする）と、出力電圧保持回路１２２が設けられている。

入力電圧保持回路１２０は、スイッチング回路１０２の入力側に接続しており、スイッチング回路１０２への入力電圧の変化に応じてトリガー信号ＴＧ１を、出力電圧保持回路１２２へ出力する。

出力電圧保持回路１２２は、変圧器１１２と整流回路１０６Ｂの間に設けられ、出力端子８２からの出力電圧の変化と、入力電圧保持回路１２０から入力されるトリガー信号ＴＧ１に基づいたフィードバック信号を、発振回路１１０へ出力する。

発振回路１１０では、このフィードバック信号に基づいて、スイッチング信号のオンデューティを制御する。これにより、コンバータ７８では、ソーラパネル７２の発電電力に応じた電力を出力するようにしている。

すなわち、ソーラパネル７２の発電電力は、日射量に応じて変化するが、太陽電池（太陽電池モジュール７６）の発電特性は、発電電圧に応じて発電電流が変化する。このときに、発電電流のピークとなる電圧を入力電圧（最適動作ポイント）とすることにより、最大電力が得られる。

コンバータ７８では、スイッチング回路１０２への入力電圧の変化と、出力電圧の変化をフィードバックしてスイッチング素子１０８を駆動するようにしており、これにより、太陽電池モジュール７６の最適動作ポイント（発電電流のピーク）で、発電電力を抽出して電圧変換する最大電力追尾制御（ＭＰＰＴ：Maximum Power Point Tracking）が行われるようにしている。

一方、コンバータ７８には、ソーラパネル７２からの配線が接続される端子８０Ａ、８０Ｂの間に、誤配線用の保護手段として保護回路１２４が設けられており、ソーラパネル７２の発電電力は、この保護回路１２４を介してコンバータ７８（フィルタ回路１００）に入力される。

保護回路１２４は、一対の入力端子１２６Ａ、１２６Ｂが入力端子８０Ａ、８０Ｂに接続され、一対の出力端子１２８Ａ、１２８Ｂがフィルタ回路１００に接続される。なお、以下では、保護回路１２４に入力端子１２６Ａ、１２６Ｂ及び出力端子１２８Ａ、１２８Ｂを設けて説明するが、これらを省略して入力端子８０Ａ、８０Ｂ及びフィルタ回路１００に直接接続されるものであっても良い。

図５（Ａ）に示すように、保護回路１２４は、ダイオードブリッジ１３０を備えている。ダイオードブリッジ１３０は、４個のダイオード１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄがブリッジ状に接続されており、これにより、保護回路１２４では、入力端子１２６Ａ、１２６Ｂに入力される直流電力の極性にかかわらず、出力端子１２８Ａが正極で、出力端子１２８Ｂが負極となる直流電力を出力する。

この保護回路１２４には、入力端子１２６Ａと出力端子１２６Ｂの間に、スイッチ手段としてフォトカプラ１３２が設けられている。フォトカプラ１３２は、アノードＡが入力端子１２６Ｂ側に接続し、カソードＫが入力端子１２６Ａ側に接続されている。

これにより、フォトカプラ１３２は、入力端子１２６Ａが正極で入力端子１２６Ｂが負極となる直流電力が入力されたときにはオフしているが、入力端子１２６Ａが負極で、入力端子１２６Ｂが正極となるように直流電力が入力されたときにオンする。

すなわち、保護回路１２４は、入力端子８０Ａが正極となり入力端子８０Ｂが負極となるようにソーラパネル７２が接続された正規の接続状態では、フォトカプラ１３２がオフ状態となるが、入力端子８０Ａが負極となり入力端子８０Ｂが正極となるようにソーラパネル７２が接続された誤配線状態では、フォトカプラ１３２がオンする。

また、保護回路１２４には、開閉器としてリレー１３４が設けられている。このリレー１３４は、リレーコイル１３４Ａと共に、リレーコイル１３４Ａが非励磁状態では閉じられている接点（ノーマルクローズ接点）１３４Ｂ、１３４Ｃが設けられている。

保護回路１２４では、フォトカプラ１３２がオンすると、リレーコイル１３４Ａが励磁され、接点１３４Ｂ、１３４Ｃが開かれる。

リレー１３４は、接点１３４Ｂがダイオードブリッジ１３０のダイオード１３０Ｃをバイパスするように、入力端子１２６Ｂと出力端子１２８Ｂを接続している。また、リレー１３４は、接点１３４Ｃがダイオードブリッジ１３０のダイオード１３０Ａをバイパスするように、入力端子１２６Ａと出力端子１２８Ａを接続している。

これにより、保護回路１２４では、リレー１３４のリレーコイル１３４Ａが非励磁状態では、ダイオードブリッジ１３４がバイパスされて、入力端子１２６Ａと出力端子１２８Ａ及び入力端子１２６Ｂと出力端子１２８Ｂが直結され、リレー１３４のリレーコイル１３４Ａが励磁されることにより、入力端子１２６Ａ、１２６Ｂに入力された直流電力がブリッジダイオード１３０を介して出力端子１２８Ａ、１２８Ｂから出力される。

すなわち、保護回路１２４では、ソーラパネル７２が、入力端子８０Ａ、８０Ｂに適正な極性で接続されたときには、ソーラパネル７２によって発電した電力を、ダイオードブリッジ１３０を介さずに出力する。

これに対して、保護回路１２４では、ソーラパネル７２を入力端子８０Ａ、８０Ｂに接続するときに誤配線（誤接続）が生じ、入力端子８０Ａが負極となると共に入力端子８０Ｂが正極となると、フォトカプラ１３２がオンして、リレーコイル１３４Ａが励磁される。これにより、保護回路１２４は、ソーラパネル７２から入力された直流電力を、ブリッジダイオード１３０によって極性変換を施して出力し、コンバータ７８の入力端子８０への誤配線が生じたときに、コンバータ７８の保護を図るようにしている。

一方、保護回路１２４には、ソーラパネル７２の接続に誤配線が生じたことを報知する表示手段を設けることができる。図５（Ｂ）には、表示手段の一例を示している。この例では、表示手段として発光ダイオード（ＬＥＤ１３６）を用いている。この表示手段を設けるときには、リレー１３４として、接点１３４Ｂ、１３４Ｃに加えて、リレーコイル１３４Ａが非励磁状態で開かれ、リレーコイル１３４Ａが励磁されることにより閉じられる接点（ノーマルオープン接点）１３４Ｄを備えたものを用い、この接点１３４ＤにＬＥＤ１３６を接続する。

これにより、ソーラパネル７２の誤配線が生じたときに、ＬＥＤ１３６を点灯して、誤配線が発生していることを表示できるようにしている。

このように構成されている太陽光発電装置７０では、エアコン１０が運転を開始することにより、室外ユニット１４のコントロール基板６０からコンバータ７８に作動用の電力が供給され、コンバータ７８が作動を開始する。このときに、コンバータ７８は、電圧判定回路１１４で、ソーラパネル７２から入力される発電電圧が電圧ＶＨを越えたか否かを検出する。

一方、太陽光発電装置７０では、ソーラパネル７２の太陽電池モジュール７６に太陽光が照射されると、太陽電池モジュール７６が発電を開始し、発電電力がソーラパネル７２からコンバータ７８の入力端子８０に入力される。

コンバータ７８では、入力端子８０に入力された発電電力に応じた電圧が電圧判定回路１１４に入力される。電圧判定回路１１４は、この入力電圧が、電圧ＨＬを越えると、電圧信号ＶＩＮ−Ｌを出力し、さらに、入力電圧が電圧ＶＨを越えると、電圧信号ＶＩＮ−Ｈを出力する。

室外ユニット１４のマイコン６２は、コンバータ７８から電圧信号ＶＩＮ−Ｌ及び電圧信号ＶＩＮ−Ｈが入力されると、コンバータ７８にオン信号を出力する。

コンバータ７８では、マイコン６２からオン信号が入力されると、発振回路１１０が作動を介してし、スイッチング素子１０８へスイッチング信号を出力する。コンバータ７８では、スイッチング素子１０８がスイッチング駆動されることにより、出力端子８２、８４から所定電圧の電力が出力する。

これにより、エアコン１０の室内ユニット１２では、太陽光発電装置７０の発電電力によって換気ユニット５２の吸気ファン５４、排気ファン５６などの駆動が可能となる。また、室外ユニット１４では、太陽光発電装置７０の発電電力によってコンプレッサー２６の駆動が可能となる。

また、コンバータ７８では、スイッチング素子１０８のスイッチング駆動を開始すると、入力電圧保持回路１２０及び出力電圧保持回路１２２によって入力電圧及び出力電圧の変化を検出し、この変化に応じてスイッチング信号のフィードバック制御を行う。

これにより、コンバータ７８では、ソーラパネル７２の発電電力に応じた、最大電力追尾制御（ＭＰＰＴ）を行い、発電電力を最適効率で出力するようにしている。

一方、ソーラパネル７２への日射量が低下するなどして発電電力が低下すると、電圧判定回路１１４によって検出する入力電圧も低下する。これにより、入力電圧が電圧ＶＬよりも低下すると、電圧判定回路１１４は、電圧信号ＶＩＮ−Ｌをオフする。また、コンバータ７８では、図示しないサーミスタによってスイッチング素子１０８の温度上昇等を検出している。

ここで、保護回路１１６では、スイッチング素子１０８の温度上昇を検出したとき、又は、電圧判定回路１４４の電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすると、電圧信号ＶＩＮ−Ｌ信号をオフする。

マイコン６２は、オン信号を出力している状態で、電圧信号ＶＩＮ−Ｌがオフすると、オフ信号を出力する。これにより、コンバータ７８では、発振回路１１０が停止してスイッチング素子１０８のスイッチングが停止することにより、電圧出力を停止する。

このように、太陽光発電装置７０では、コンバータ７８が接続される室外ユニット１４のマイコン６２によって、発電電力に応じて作動が制御される。また、コンバータ７８では、入力電圧及び出力電圧の変化を検出して、この検出結果を発振回路１１０にフィードバックする簡単な構成で、的確な最大電力追尾制御が可能となっている。

ところで、太陽光発電装置７０を設置するときには、ソーラパネル７２から引き出した配線を、コンバータ７８の入力端子８０（入力端子８０Ａ、８０Ｂ）に接続する。このとき、極性を間違える誤配線を起こすと、ソーラパネル７２が発電を開始したときに、端子８０Ｂ側が正極となり、端子８０Ａ側が負極となり、これにより、コンバータ７８に損傷（破損）を生じさせてしまうことがある。

コンバータ７８には、ソーラパネル７２の誤配線に対する保護用として保護回路１２４が設けられている。

保護回路１２４は、ダイオードブリッジ１３０、フォトカプラ１３２及びリレー１３４を備えており、ソーラパネル７２が適正に接続された状態では、フォトカプラ１３２がオフしている。

これにより、保護回路１２４では、リレー１３４の接点１３４Ｂ、１３４Ｃが閉じられているため、入力端子１２６Ａ、１２６Ｂに入力された直流電力が、ダイオードブリッジ１３０をバイパスして、出力端子１２８Ａ、１２８Ｂから出力される。

したがって、ダイオードブリッジ１３０の各ダイオード１３０Ａ、１３０Ｂ、１３０Ｃ、１３０Ｄに電流が流れず、ダイオードブリッジ１３０で電流消費や発熱などが生じることがない。

すなわち、保護回路１２４では、ソーラパネル７２が正規に接続されることにより、ソーラパネル７２の発電電力を、ダイオードブリッジ１３０を通さずに出力するために、不要な電力消費や発熱を確実に防止することができる。

これに対して、ソーラパネル７２が入力端子８０Ａ、８０Ｂに誤接続されたとき、すなわち、極性が間違えられて入力端子８０Ａが負極となり、入力端子８０Ｂが正極となるように接続されると、保護回路１２４では、発電電力が入力されると、フォトカプラ１３２がオンし、リレー１３４のリレーコイル１３４Ａが励磁される。

リレー１３４は、リレーコイル１３４Ａが励磁されることにより、ダイオードブリッジ１３０をバイパスさせている接点１３４Ｂ、１３４Ｃが開放され、ダイオードブリッジ１３０による入力電力の極性変換が行われる。

これにより、出力端子１２８Ａが正極となり出力端子１２８Ｂが負極となるので、フィルタ回路１００には、適正な極性でソーラパネル７２の発電電力が入力される。

したがって、コンバータ７８は、損傷などが生じることなく、発電電力に応じた電力変換及び変換した電力の出力が行われる。

一方、保護回路１２４には、表示手段が形成されており、ソーラパネル７２の誤配線が生じると、ＬＥＤ１３６が発光する。これにより、ソーラパネル７２の誤配線が生じたことを的確に判断することができる。

すなわち、保護回路１２４が設けられているコンバータ７８では、ソーラパネル７２の誤配線が生じたときにも、ソーラパネル７２の発電電力に応じた電力を出力するため、誤配線の発生を確認することが困難となる。

このときに、ＬＥＤ１３６が点灯しているか否かから、誤配線の発生の有無を確実に判断することができる。

このように、太陽光発電装置７０では、コンバータ７８に保護回路１２４を設けることにより、コンバータ７８を誤配線から確実に保護することができると共に、誤配線が生じたときにも、発電電力に応じた電力の出力が可能となっている。

また、コンバータ７８では、ソーラパネル７２が適正に接続されたときに、ソーラパネル７２の発電電力がダイオードブリッジ１３０で不要に消費されてしまうことがなく、また、発電電電力が不要に消費されることに伴う発熱も生じることなく、適正に作動する。

なお、以上説明した本実施の形態では、保護手段として、フォトカプラ１３２とリレー１３４を備えた保護回路１２４を用いて説明したが、本発明は、これに限定するものではなく、任意のスイッチ手段及び開閉器を用いて構成したものであれば良い。

また、本実施の形態では、表示手段としてリレー１３４の接点１３４ＤとＬＥＤ１３６とを用いて説明したが、表示手段は、誤配線の発生を的確に報知ないし表示可能であれば、ＬＥＤ１３６に限らず任意の構成を適用することができる。また、表示手段は、リレー１３４と別に設けたリレー等によって作動するものであっても良い。

また、本実施の形態では、太陽光発電装置７０を例に説明したが、本発明は、太陽光発電装置７０に限らず、太陽電池モジュール７６等によって発電した直流電力を所望の電圧に変換する任意の構成の太陽光発電装置に適用することができる。

また、本実施の形態では、発電電力をエアコン１０に供給する太陽発電装置７０を例に説明したが、本発明は、エアコン１０などの空気調和機に限らず、任意の電力負荷へ発電電力を供給する太陽光発電装置に適用することができる。

さらに、本発明は、電力負荷に限らず、商用電力へ発電電力を供給する系統連系発電装置に適用することもできる。

本実施の形態に適用したエアコンを示す概略図である。 エアコンの冷凍サイクルを示す概略構成図である。 エアコンとエアコンに設けられる太陽光発電装置の概略構成図である。 太陽光発電装置のコンバータの一例を示す概略配線図である。 （Ａ）はコンバータに設ける保護回路の一例を示す概略図、（Ｂ）は表示手段の一例を示す概略図である。

符号の説明

１０ エアコン（空気調和機）
１２ 室内ユニット
１４ 室外ユニット
４０、４２ 制御部
４６、６０ コントロール基板
４８、６２ マイコン
７０ 太陽光発電装置
７２ ソーラパネル
７６ 太陽電池モジュール
７８ コンバータ
８０ 入力端子
８０Ａ、８０Ｂ 端子
１２４ 保護回路
１３０ ダイオードブリッジ
１３２ フォトカプラ（スイッチ手段）
１３４ リレー（開閉器）
１３６ ＬＥＤ（表示手段）

Claims (3)

1. 直流電力を発電する太陽電池が設けられたソーラパネルと、
   ソーラパネルから供給される直流電力を所定電圧の電力に変換するコンバータと、
   前記コンバータに設けられて、前記ソーラパネルに一端が接続された配線の正極側及び負極側のそれぞれが接続されることにより、ソーラパネルの発電電力をコンバータへ供給可能とする入力接続部と、
   前記入力接続部に設けられて、前記ソーラパネルが逆極性で接続されたときに正規の極性に切換えて出力するダイオードブリッジと、
   前記ソーラパネルが正規に接続されたときに前記ダイオードブリッジをバイパスするバイパス手段と、
   を含むことを特徴とする太陽光発電装置。
2. 前記バイパス手段が、前記入力接続部に接続される前記ソーラパネルの逆接続によってオンするスイッチ手段と、
   前記スイッチ手段のオン動作によって前記ダイオードブリッジをバイパスする接点を開放する開閉器と、
   を含むことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記バイパス手段が前記ダイオードブリッジの非バイパス状態であることを表示する表示手段を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電装置。

Images