JP2008092628A - 太陽電池用電力変換装置および同装置とｄｃケーブルとの結線方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安全かつ簡単な設置／結線作業を短時間で行うことのできる太陽電池用電力変換装置および同装置とＤＣケーブルとの結線方法を提供する。
【解決手段】インバータ１には、直流電力の端子台７が３組、電気スイッチ９が３個備わっている。各組の端子台７において、端子台７と直流電力を供給するためのＤＣケーブル８とが電気スイッチ９を介して接続されている。また、各組の端子台７ごとに１個の電気スイッチ９が近接状に固定されている。これらの電力変換部４、端子台７および電気スイッチ９は、載置部１１に載置され固定されている。それぞれの電気スイッチ９は、端子台７に近接されて、ねじ１０で載置部１１に取り外し可能に固定されている。このインバータ１にあっては、端子台７の端子に電気的に接続されて載置部１１に固定されている電気スイッチ９を開状態にした後に結線作業を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池用電力変換装置および同装置とＤＣ（直流用）ケーブルとの結線方法に関し、特に、太陽電池からの直流電力を交流電力に変換する接続箱内蔵型の太陽電池用電力変換装置および同装置と太陽電池とを接続するＤＣケーブルとの結線方法に関する。

現行の太陽電池用電力変換システムでは、太陽電池で発電された直流電力は、電力変換装置（インバータ）へ供給され、インバータにより交流電力に変換された後に、所望の電気機器に使用されるか、商用の送電線に送電されることが一般的である。このため、太陽電池で発電された直流電力をインバータへ供給するＤＣケーブルは、接続箱を介してインバータに接続される。

接続箱の役割は、太陽電池からのＤＣケーブルを内蔵の電気スイッチに接続し、この電気スイッチとインバータとの間を別のＤＣケーブルで接続することにより、直流電力の供給経路を開閉可能にすることである。

最近では、省スペース化およびコストダウンを目的として、接続箱の機能を内蔵した太陽電池用インバータが開発されている。このようなインバータによれば、接続箱の機能が内蔵されていることで、筐体を１つにまとめることができる。

なお、太陽電池用電力変換装置としては他に、特許文献１に記載されたものもある。
特開2003−289626号公報

現行の接続箱内蔵型の太陽電池用電力変換装置においては、その設置／結線に際して、太陽電池からのＤＣケーブルの端部が電力変換装置の端子台の端子にビス止めされることで、結線が行われる。このような電力変換装置の設置／結線作業は、正常に設置／結線されたかどうかを確認するためにも日中に行うのがより好ましく、また、発電量の確認を併せて行うのがより好ましい。

しかしながら、日中の作業においては、太陽電池を何らかの遮蔽手段で遮蔽しない限り、太陽電池からのＤＣケーブルの端部に直流電圧が発生している状態で電力変換装置に結線するという状況が発生する。

このため、作業時にＤＣケーブルの扱い方を誤ると感電および／または地絡事故を引き起こす危険性があり、結線には細心の注意が必要である。また、この遮蔽手段による太陽電池の遮蔽作業は、煩雑で手間がかかる上、設置／結線に要する全作業時間が増大する一因にもなるため、あまり好ましくない。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その課題は、安全かつ簡単な設置／結線作業を短時間で行うことのできる太陽電池用電力変換装置および同装置とＤＣケーブルとの結線方法を提供することにある。

本発明の１つの観点によれば、太陽電池から供給された直流電力を交流電力に変換する太陽電池用電力変換装置であって、太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルが電気的に接続される電気スイッチと、この電気スイッチが電気的に接続される端子を有している端子台と、この端子台の端子に電気的に接続された電力変換部と、これらの電気スイッチ、端子台および電力変換部が載置される載置部とを備えてなり、電気スイッチが載置部に固定されていることを特徴とする太陽電池用電力変換装置が提供される。

本発明の別の観点によれば、太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルが電気的に接続される電気スイッチと、この電気スイッチが電気的に接続される端子を有している端子台と、この端子台の端子に電気的に接続された電力変換部と、これらの電気スイッチ、端子台および電力変換部が載置される載置部とを備えてなり、電気スイッチが載置部に取り外し可能に固定されている太陽電池用電力変換装置と、この電力変換装置へ太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルとの結線方法であって、閉状態にある電気スイッチを開状態にし、開状態にされた電気スイッチを端子台の端子との電気的接続が解除された状態で載置部から取り外し、開状態にある電気スイッチとＤＣケーブルとを、かつ、開状態にある電気スイッチと端子台の端子とを電気的に接続し、開状態にある電気スイッチを載置部に固定した後に、電気スイッチを開状態から閉状態にすることを特徴とする太陽電池用電力変換装置とＤＣケーブルとの結線方法が提供される。

本発明のさらに別の観点によれば、太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルが電気的に接続される電気スイッチと、この電気スイッチが電気的に接続される端子を有している端子台と、この端子台の端子に電気的に接続された電力変換部と、これらの電気スイッチ、端子台および電力変換部が載置される載置部とを備えてなり、電気スイッチが載置部に取り外し可能に固定されている太陽電池用電力変換装置と、この電力変換装置へ太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルとの結線方法であって、予め開状態にある電気スイッチを端子台の端子との電気的接続が解除された状態で載置部から取り外し、開状態にある電気スイッチとＤＣケーブルとを、かつ、開状態にある電気スイッチと端子台の端子とを電気的に接続し、開状態にある電気スイッチを載置部に固定した後に、電気スイッチを開状態から閉状態にすることを特徴とする太陽電池用電力変換装置とＤＣケーブルとの結線方法が提供される。

本発明の１つの観点による太陽電池用電力変換装置にあっては、端子台の端子に電気的に接続されて載置部に固定されている電気スイッチを開状態にした後に結線作業を行うことができる。従って、ＤＣケーブルと電気スイッチとの電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチと端子台の端子との電気的接続／結線（非活線作業）を安全かつ簡単な作業により短時間で行うことができる。

本発明の別の観点による太陽電池用電力変換装置とＤＣケーブルとの結線方法にあっては、端子台の端子に電気的に接続されて載置部に固定された電気スイッチを開状態にし、開状態にされた電気スイッチを端子台との電気的接続が解除された状態で載置部から取り外した後に結線作業を行う。このように、結線作業を行う際に電気スイッチが開状態にあることで、ＤＣケーブルと電気スイッチとの電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチと端子台の端子との電気的接続／結線（非活線作業）を安全かつ簡単な作業により短時間で行うことができる。

本発明のさらに別の観点による太陽電池用電力変換装置とＤＣケーブルとの結線方法にあっては、予め開状態にある電気スイッチを端子台の端子との電気的接続が解除された状態で載置部から取り外した後に結線作業を行う。このように、結線作業を行う際に電気スイッチが開状態にあることで、ＤＣケーブルと電気スイッチとの電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチと端子台の端子との電気的接続／結線（非活線作業）を安全かつ簡単な作業により短時間で行うことができる。

本発明の１つの観点による太陽電池用電力変換装置は、電気スイッチが載置部に取り外し可能に固定されているのがより好ましい。このような場合には、前記電気的接続／結線の前に電気スイッチを載置部から取り外しておくことで、ＤＣケーブルと電気スイッチとの電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチと端子台の端子との電気的接続／結線（非活線作業）をよりいっそう簡単な作業にすることができる。

本発明の１つの観点による太陽電池用電力変換装置は、載置部に取り外し可能に固定された電気スイッチが、ＤＣケーブルを介して太陽電池の＋極に接続される＋極部分と、この＋極部分とは別体であってＤＣケーブルを介して太陽電池の−極に接続される−極部分とからなり、＋極部分と−極部分とが、分離可能に一体化されているのがより好ましい。このような場合には、電気スイッチを＋極部分と−極部分とに分離して取り外し、それぞれの部分ごとに電気的接続／結線の作業を行うことが可能になるので、絶縁距離を確保した状態でいっそう容易に結線することができる。

本発明の１つの観点による太陽電池用電力変換装置は、載置部に取り外し可能に固定された電気スイッチが、＋極部分と、この＋極部分とは別体であってこの部分に分離可能に嵌合することのできる−極部分とからなり、＋極部分と−極部分とが、嵌合した状態で一体化されているのがより好ましい。このような場合には、電気スイッチを＋極部分と−極部分とに分離して取り外し、それぞれの部分ごとに電気的接続／結線の作業を行うことが可能になるので、絶縁距離を確保した状態でいっそう容易に結線することができる。また、電気スイッチは＋極部分と−極部分とが嵌合によって一体化されるので、電気的接続／結線において＋極部分と−極部分とが逆に接続された状態では再嵌合することができなくなり、逆接続のおそれを簡単に防止することができる。

以下に、本発明におけるいくつかの実施の形態を、添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施の形態によって限定されるものではない。また、以下の実施の形態において、共通する部材には同じ符号を用いて説明を行う。

〔実施の形態１〕
図１には、本発明の実施の形態１に係る、太陽電池用電力変換装置としてのインバータ１と太陽電池アレイ３とがＤＣケーブル８で結線されてなる太陽光発電システムのブロック図が示されている。

図１に示された太陽光発電システムにおけるインバータ１は定格出力が３ｋＷである。インバータ１は、１枚の定格出力が１００Ｗである３０枚の太陽電池モジュール２を１０直３並列（１０枚を直列接続したものを３列に並列接続）してなる太陽電池アレイ３からの直流電力を、インバータ１の内部における電力変換部４でＡＣ２００Ｖの交流電力に変換する。

変換により得られた交流電力は、電力変換部４に接続されている所望の電気機器における負荷５で消費されるか、あるいは商用系統（商用の送電線）６へ送電される。

インバータ１には、直流電力の端子台７が複数組、電気スイッチ９が複数個備わっている。この実施の形態では、端子台７は、太陽電池アレイ２が３並列されているので、正負対が３組備わっており、電気スイッチ９は３個備わっている。

各組の端子台７において、端子台７と直流電力を供給するためのＤＣケーブル８とが電気スイッチ９を介して接続されている。また、各組の端子台７ごとに１個の電気スイッチ９が近接状に固定されている。これらの電力変換部４、端子台７および電気スイッチ９は、載置部１１に載置され固定されている。３個の電気スイッチ９は取り外しできない型のものである。

以上のように構成されたインバータ１にあっては、端子台７の端子に電気的に接続されて載置部１１に固定されている電気スイッチ９を開状態にした後に結線作業を行うことができる。従って、ＤＣケーブル８と電気スイッチ９との電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチ９と端子台７の端子との電気的接続／結線（非活線作業）を安全かつ簡単な作業により短時間で行うことができる。

〔実施の形態２〕
本発明の実施の形態２に係る太陽光発電システム（図１を代用）におけるインバータ１は、実施の形態１に係る図１のインバータ１における３個の電気スイッチ９が、端子台７に近接されて載置部１１に取り外し可能に固定されているものである。

すなわち、図２に示されたように、それぞれの電気スイッチ９は、端子台７に近接されて、ねじ１０で載置部１１に取り外し可能に固定されている。このインバータ１における他の部分の構成は、実施の形態１のそれと同じである。

以上のように構成されたインバータ１にあっては、電気スイッチ９が載置部１１に取り外し可能に固定されているので、電気的接続／結線の前に電気スイッチ９を載置部１１から取り外しておくことで、ＤＣケーブル８と電気スイッチ９との電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチ９と端子台７の端子との電気的接続／結線（非活線作業）をよりいっそう簡単な作業にすることができる。

〔実施の形態３〕
図３には、本発明の実施の形態３に係る、＋極部分９ａと−極部分９ｂとに分離される構造の電気スイッチ９を備えた太陽電池用電力変換装置１としてのインバータと太陽電池アレイ３とがＤＣケーブル８で結線されてなる太陽光発電システムのブロック図が示されている。

図３に示された太陽光発電システムにおけるインバータ１には、電気スイッチ９が３組、設けられている。これらの電気スイッチ９は、端子台７に近接されて載置部１１に取り外し可能に固定されている。

すなわち、図４に示されたように、各組の電気スイッチ９は、ＤＣケーブル８を介して太陽電池モジュール２の＋極に接続される＋極部分９ａと、この＋極部分９ａとは別体であってＤＣケーブル８を介して太陽電池モジュール２の−極に接続される−極部分９ｂとからなっている。そして、＋極部分９ａと−極部分９ｂとは、端子台７に近接されて、ねじ１０で載置部１１に取り外し可能に固定されているとともに、互いに分離可能に一体化されている。

このインバータ１における他の部分の構成は、実施の形態２のそれと同じである。

以上のように構成されたインバータ１にあっては、電気スイッチ９が載置部１１に取り外し可能に固定されているので、電気的接続／結線の前に電気スイッチ９を載置部１１から取り外しておくことで、ＤＣケーブル８と電気スイッチ９との電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチ９と端子台７の端子との電気的接続／結線（非活線作業）をよりいっそう簡単な作業にすることができる。また、電気スイッチ９を＋極部分９ａと−極部分９ｂとに分離して取り外し、それぞれの部分９ａ・９ｂごとに電気的接続／結線の作業を行うことが可能になるので、絶縁距離を確保した状態でいっそう容易に結線することができる。

〔実施の形態４〕
図５には、本発明の実施の形態４に係る、＋極部分９ａと−極部分９ｂとで分離可能に嵌合される構造の電気スイッチ９を備えた太陽電池用電力変換装置としてのインバータ１と太陽電池アレイ３とがＤＣケーブル８で結線されてなる太陽光発電システムのブロック図が示されている。

図５に示された太陽光発電システムにおけるインバータ１には、電気スイッチ９が３組、設けられている。これらの電気スイッチ９は、端子台７に近接されて載置部１１に取り外し可能に固定されている。

すなわち、図６に示されたように、各組の電気スイッチ９は、凸状嵌合部を有する＋極部分９ａと、この＋極部分９ａとは別体であってこの＋極部分９ａに分離可能に嵌合することのできる、凹状嵌合部を有する−極部分９ｂとからなっている。そして、＋極部分９ａと−極部分９ｂとは、端子台７に近接されて、ねじ１０で載置部１１に取り外し可能に固定されているとともに、凹凸嵌合した状態で互いに分離可能に一体化されている。

このインバータ１における他の部分の構成は、実施の形態３のそれと同じである。

以上のように構成されたインバータ１にあっては、電気スイッチ９が載置部１１に取り外し可能に固定されているので、電気的接続／結線の前に電気スイッチ９を載置部１１から取り外しておくことで、ＤＣケーブル８と電気スイッチ９との電気的接続／結線（活線作業）および電気スイッチ９と端子台７の端子との電気的接続／結線（非活線作業）をよりいっそう簡単な作業にすることができる。また、電気スイッチ９は＋極部分９ａと−極部分９ｂとが凹凸嵌合によって一体化されるので、電気的接続／結線において＋極部分と−極部分とが逆に接続された状態では再嵌合することができなくなり、逆接続のおそれを簡単に防止することができる。

〔実施の形態５〕
図７には、本発明の実施の形態５に係る、太陽電池用電力変換装置としてのインバータ１と太陽電池アレイ３との結線方法のうち、図１のインバータ１から電気スイッチ９を取り外してＤＣケーブル８に接続した状態のブロック図が示されている。

実施の形態５では、以下の手順でインバータ１と太陽電池アレイ３とをＤＣケーブル８により結線する作業が日中に行われる。

すなわち、図７において太陽電池アレイ３には日光が当たっており、太陽電池アレイ３から伸びているＤＣケーブル８には直流電圧が発生している。初めに、インバータ１における取り外し可能な電気スイッチ９を載置部１１から取り外す。取り外した電気スイッチ９は、ＤＣケーブル８との結線作業を行う前に開状態（ＯＦＦ状態）にしておく。

次に、ＤＣケーブル８と取り外した開状態の電気スイッチ９とを電気的に接続する。この接続作業は活線作業となる。また、インバータ１の端子台７の端子と電気スイッチ９とを接続する。この作業は、電気スイッチ９を開状態にしているので非活線作業となる。従って、両者を安全に接続することができる。

次に電気スイッチ９を載置部１１に固定して、最後に電気スイッチ９を開状態から閉状態（ＯＮ状態）にすることで、ＤＣケーブル８の結線作業を終了する。

このような結線方法にあっては、開状態にある電気スイッチ９を、ＤＣケーブル８に電気的に結線（活線作業）するとともに載置部１１に固定（非活線作業）した後に閉状態にするので、電気的接続／結線を安全かつ簡単な作業により短時間で行うことができる。

図１は、本発明の実施の形態１および実施の形態２に係る、電気スイッチを備えた太陽電池用電力変換装置と太陽電池アレイとがＤＣケーブルで結線されてなる太陽光発電システムのブロック図である。 図２は、本発明の実施の形態２に係る太陽光発電システムにおいて電力変換装置の電気スイッチを載置部に固定する方法を示す斜視図である。 図３は、本発明の実施の形態３に係る、＋極部分と−極部分とで別々に分離される構造の電気スイッチを備えた太陽電池用電力変換装置と太陽電池アレイとがＤＣケーブルで結線されてなる太陽光発電システムのブロック図である。 図４は、図３の電力変換装置の電気スイッチを載置部に固定する方法を示す斜視図である。 図５は、本発明の実施の形態４に係る、＋極部分と−極部分とで分離可能に嵌合される構造の電気スイッチを備えた太陽電池用電力変換装置と太陽電池アレイとがＤＣケーブルで結線されてなる太陽光発電システムのブロック図である。 図６は、図５の電力変換装置の電気スイッチを載置部に固定する方法を示す斜視図である。 図７は、本発明の実施の形態５に係る、太陽電池用電力変換装置と太陽電池アレイとの結線方法のうち、図１の電力変換装置から電気スイッチを取り外してＤＣケーブルに接続した状態のブロック図である。

符号の説明

１・・・インバータ（電力変換装置）
２・・・太陽電池モジュール
３・・・太陽電池アレイ
４・・・インバータの電力変換部
５・・・負荷
６・・・商用系統
７・・・インバータの端子台
８・・・ＤＣケーブル
９・・・電気スイッチ
９ａ・・＋極部分
９ｂ・・−極部分
１０・・・ねじ
１１・・・載置部

Claims (6)

1. 太陽電池から供給された直流電力を交流電力に変換する太陽電池用電力変換装置であって、
   太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルが電気的に接続される電気スイッチと、この電気スイッチが電気的に接続される端子を有している端子台と、この端子台の端子に電気的に接続された電力変換部と、これらの電気スイッチ、端子台および電力変換部が載置される載置部とを備えてなり、電気スイッチが載置部に固定されていることを特徴とする太陽電池用電力変換装置。
2. 電気スイッチは、載置部に取り外し可能に固定されている請求項１に記載の電力変換装置。
3. 電気スイッチは、ＤＣケーブルを介して太陽電池の＋極に接続される＋極部分と、この＋極部分とは別体であってＤＣケーブルを介して太陽電池の−極に接続される−極部分とからなり、＋極部分と−極部分とが、分離可能に一体化されている請求項２に記載の電力変換装置。
4. 電気スイッチは、ＤＣケーブルを介して太陽電池の＋極に接続される＋極部分と、この＋極部分とは別体であってＤＣケーブルを介して太陽電池の−極に接続されるとともにこの＋極部分に分離可能に嵌合される−極部分とからなり、＋極部分と−極部分とが、嵌合した状態で一体化されている請求項２に記載の電力変換装置。
5. 請求項２に記載の太陽電池用電力変換装置と、この電力変換装置へ太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルとの結線方法であって、
   閉状態にある電気スイッチを開状態にし、
   開状態にされた電気スイッチを端子台の端子との電気的接続が解除された状態で載置部から取り外し、
   開状態にある電気スイッチとＤＣケーブルとを、かつ、開状態にある電気スイッチと端子台の端子とを電気的に接続し、
   開状態にある電気スイッチを載置部に固定した後に、
   電気スイッチを開状態から閉状態にする
   ことを特徴とする太陽電池用電力変換装置とＤＣケーブルとの結線方法。
6. 請求項２に記載の太陽電池用電力変換装置と、この電力変換装置へ太陽電池からの直流電力を供給するＤＣケーブルとの結線方法であって、
   予め開状態にある電気スイッチを端子台の端子との電気的接続が解除された状態で載置部から取り外し、
   開状態にある電気スイッチとＤＣケーブルとを、かつ、開状態にある電気スイッチと端子台の端子とを電気的に接続し、
   開状態にある電気スイッチを載置部に固定した後に、
   電気スイッチを開状態から閉状態にする
   ことを特徴とする太陽電池用電力変換装置とＤＣケーブルとの結線方法。

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