JP2010056149A - 太陽電池システム用接続箱およびこれを用いた太陽電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】部品の点検を簡単に行うことができ、部品の交換を簡単に行うことができる太陽電池システム用接続箱を提供する。
【解決手段】入力される直流電力の正極に接続される直流入力正極端子４と負極に接続される直流入力負極端子５とを備えた直流入力端子台３と、直流入力端子台の直流入力負極端子５と接地極３０に接続される端子１２との間に直列に接続されたサージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６を含む部品が取り付けられた部品取り付けベース８ａと、部品取り付けベースに取り付けられたサージ保護素子と放電型サージ保護素子との接続点に設けられた端子に接続された点検端子２４を備えた直流出力端子台９ａを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池システムにおいて、太陽電池アレイを構成する複数の太陽電池ストリングを接続するための太陽電池システム用接続箱およびこれを用いた太陽電池システムに関する。

図７は、従来の太陽電池システム用の接続箱１の構成を示す図である。この接続箱１には、複数の太陽電池ストリング２および図示しないインバータ（パワーコンディショナ）が接続されている。太陽電池ストリング２は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されて構成されている。

なお、以下、３個の太陽電池ストリング２が接続箱１に接続されている例について説明するが、接続箱１に接続される太陽電池ストリング２の数は任意である。接続箱１は、直流入力端子台３、３個の直流開閉器６、３個の逆流防止ダイオード７、部品取り付けベース８および直流出力端子台９を備えている。

直流入力端子台３には、３個の直流入力正極端子４および３個の直流入力負極端子５が設けられている。各直流入力正極端子４には、太陽電池ストリング２の正極が接続され、直流入力負極端子５には、太陽電池ストリング２の負極が接続されている。これら３対の直流入力正極端子４と直流入力負極端子５との間に、３個の太陽電池ストリング２からの直流電力がそれぞれ入力される。

３個の直流入力正極端子４は、さらに、３個の直流開閉器６にそれぞれ接続され、３個の直流入力負極端子５は、部品取り付けベース８で１つに纏められて直流出力端子台９に接続されている。

３個の直流開閉器６の一方の端子は、上述したように、３個の直流入力正極端子４にそれぞれ接続され、他方の端子は、３個の逆流防止ダイオード７のアノードにそれぞれ接続されている。これらの直流開閉器６は、例えば点検作業などの際に、太陽電池ストリング２からインバータへ流れる電流を遮断するために使用される。

３個の逆流防止ダイオード７のカソードは、部品取り付けベース８で１つに纏められて直流出力端子台９に接続されている。３個の逆流防止ダイオードは、太陽電池ストリング２のいずれかの出力電力が故障などによって低下した場合に、出力電力が低下した太陽電池ストリング２に電流が逆流するのを防止する機能を有する。

部品取り付けベース８には、３個の逆流防止ダイオード７のカソードが共通に接続される端子１０、３個の直流入力負極端子５が共通に接続される端子１１および接地極に接続するための端子１２が設けられている。端子１０と端子１１との間には、サージ保護素子１３およびヒューズ１４が直列に接続されて配置されている。サージ保護素子１３としては、例えばバリスタが使用される。バリスタは、高電圧が印加されることにより抵抗が小さくなる非線形抵抗素子であり、抵抗が小さくなって貫通電流が増加することにより、雷サージまたはノイズサージ電圧などが発生した場合に、インバータに高電圧が印加されることを防止する。

また、端子１１と端子１２との間にはサージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６が直列に接続されている。サージ保護素子１５は、上述したサージ保護素子１３と同様に、例えばバリスタから構成されている。また、放電型サージ保護素子１６としては、例えばギャップ式放電管から成るギャップ式アレスタが使用されている。

直流出力端子台９には、直流出力正極端子２１、直流出力負極端子２２および接地端子２３が設けられている。

直流出力正極端子２１は、部品取り付けベース８の端子１０に接続されるとともに、インバータの正極側入力に接続される。直流出力負極端子２２は、部品取り付けベース８の端子１１に接続されるとともに、インバータの負極側入力に接続される。接地端子２３は、部品取り付けベース８の端子１２に接続されるとともに、接地極３０に接続される。

なお、接続箱に関連する技術として、特許文献１は、特定のセルに逆起電力が生じた場合の有効な対応が可能な太陽電池モジュール用接続箱を開示している。この太陽電池モジュール用接続箱は、次のように構成されている。すなわち、太陽電池モジュールは複数のセル群によって構成され、各セル群には中継ケーブルが接続されている。一方、接続箱内には複数の中継端子が並列して収容され、それぞれ中継ケーブルと接続されている。また、隣接する中継端子間には各セル群に並列となるようにバイパスダイオードが接続されている。

また、特許文献２は、太陽電池の出力をパワーコンディショナに送る際に設けられる接続箱内の機器の組み付けが容易となり、しかも接続箱の小型化を図ることができる太陽電池開閉器を開示している。この太陽電池開閉器は、電源側端子および負荷側端子を有し、開閉レバーおよび開閉機構部を設けた箱状本体と、本体背部に連結されて上下方向に開口した筒状の金属台とで構成され、金属台に逆流防止ダイオードが装着され、本体の背面から引き出された接続線により接続され、本体内には開閉機構部に隣接してサージアブソーバが設けられている。
特開２００４−２８９１８１号公報 特開２０００−１７３３７６号公報

上述した従来の接続箱では、サージ保護素子１３、サージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６の点検は、漏れ電流を測定することにより行われる。サージ保護素子１３の点検は、直流出力正極端子２１と直流出力負極端子２２との間を絶縁抵抗計（メガー）で測定することにより実施できるので、容易である。

しかしながら、サージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６の点検は、これらの端子に直接にメガーを接続する必要があり、点検作業が難しいという問題がある。

また、一般に、サージ保護素子１３、サージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６といった部品は、部品取り付けベース８に半田付けで固定されているので、部品の交換が難しいという問題もある。

本発明の課題は、部品の点検を簡単に行うことができ、また、部品の交換を簡単に行うことができる太陽電池システム用接続箱およびこれを用いた太陽電池システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、第１の発明の太陽電池システム用接続箱は、入力される直流電力の正極に接続される直流入力正極端子と負極に接続される直流入力負極端子とを備えた直流入力端子台と、直流入力端子台の直流入力負極端子と接地極に接続される端子との間に直列に接続されたサージ保護素子および放電型サージ保護素子を含む部品が取り付けられた部品取り付けベースと、部品取り付けベースに取り付けられたサージ保護素子と放電型サージ保護素子との接続点に設けられた端子に接続された点検端子を備えた直流出力端子台を備えたことを特徴とする。

また、第２の発明は、第１の発明において、部品取り付けベースは、スリットを有する複数の極板を備え、サージ保護素子および放電型サージ保護素子を含む部品は、隣り合った極板のスリットに該部品のリードを挟み込むことにより取り付けられることを特徴とする
また、第３の発明は、第２の発明において、部品取り付けベースを覆う部品ボックスを備えたことを特徴とする。

また、第４の発明は、第３の発明において、部品ボックスの蓋には、収容されている部品により構成された回路の回路図および点検時の基準となる漏れ電流の電流値が記載された表示シートが貼付されていることを特徴とする。

第５の発明の太陽電池システムは、直流電力を発生する太陽電池アレイと、太陽電池アレイからの直流電力を集電して出力する接続箱と、接続箱から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを備え、接続箱は、太陽電池アレイから入力される直流電力の正極に接続される直流入力正極端子と負極に接続される直流入力負極端子とを備えた直流入力端子台と、直流入力端子台の直流入力負極端子と接地極に接続される端子との間に直列に接続されたサージ保護素子および放電型サージ保護素子を含む部品が取り付けられた部品取り付けベースと、部品取り付けベースに取り付けられたサージ保護素子と放電型サージ保護素子との接続点に設けられた端子に接続された点検端子を備えた直流出力端子台を備えたことを特徴とする。

第１の発明によれば、サージ保護素子および放電型サージ保護素子の点検を、直流出力端子台に設けられた端子を用いて行うことができるので、点検作業が容易になる。

第項２の発明によれば、サージ保護素子および放電型サージ保護素子を含む部品は、隣り合った極板のスリットに部品のリードを挟み込むことにより取り付けられるので、部品を半田付けする必要がなく、部品の交換を容易に行うことができる。

第３〜第４の発明によれば、部品取り付けベースを覆う、蓋を有する部品ボックスを備え、部品ボックスの蓋には、収容されている部品により構成された回路の回路図および点検時の基準となる漏れ電流の電流値が記載された表示シートが貼付するので、点検作業が簡単になるとともに、部品ボックスに収容されている部品が破裂して飛散するような事態が発生しても、被害は部品ボックスの内部にとどまるので、接続箱に収容されている他の部品に損害が発生するのを抑止することができる。

第５の発明によれば、第１の発明と同様の効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明の実施例１に係る太陽電池システム用接続箱が適用された太陽電池システムの概略の構成を示す図である。この太陽電池システムは、３個の太陽電池ストリング２から成る太陽電池アレイ、接続箱１およびインバータ４０を備えている。３個の太陽電池ストリング２の各々は、複数の太陽電池モジュールが直列に接続されて構成されている。接続箱１は、詳細は後述するが、３個の太陽電池ストリング２からの直流電力を集合してインバータ４０に送る。インバータ４０は、太陽電池アレイから接続箱１を介して送られてくる直流電力を交流電力に変換して出力する。

インバータ４０の出力は、分岐ブレーカ４１を介して主幹漏電ブレーカ４２および個別ブレーカ４４に送られ、個別ブレーカ４４に電気機器が接続される。主幹漏電ブレーカ４１は、サービスブレーカ４３、買電用電力計４５、売電用電力計４６を経由して電力会社の電源４７に接続されている。これにより、系統連系システムが構築されている。

次に、接続箱１の詳細を説明する。図２は、本発明の実施例１に係る太陽電池システム用接続箱の構成を示す図である。なお、以下においては、図７に示した従来の接続箱と同一または相当する構成部分には、図７で使用した符号と同一の符号を付して説明を省略する。

部品取り付けベース８ａは、従来の部品取り付けベース８に、端子１７および端子１８が追加されて構成されている。端子１７は、サージ保護素子１３とヒューズ１４との間に設けられ、端子１８は、サージ保護素子１５と放電型サージ保護素子１６との間に設けられている。

また、直流出力端子台９ａは、従来の直流出力端子台９に点検端子２４が追加されて構成されている。この点検端子２４は、配線によって、部品取り付けベース８ａの端子１８に接続されている。

上記のように構成される接続箱１の点検は、以下のように実施される。すなわち、サージ保護素子１３の点検は、直流出力正極端子２１と直流出力負極端子２２との間にメガーを接続して漏れ電流を測定することにより行われる。サージ保護素子１５の点検は、直流出力負極端子２２と点検端子２４との間にメガーを接続して漏れ電流を測定することにより行われる。放電型サージ保護素子１６の点検は、点検端子２４と接地端子２３との間にメガーを接続して漏れ電流を測定することにより行われる。

以上説明したように本発明の実施例１に係る太陽電池システム用接続箱によれば、サージ保護素子１３、サージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６の全ての点検を、直流出力端子台９ａに設けられた端子（直流出力正極端子２１、直流出力負極端子２２、接地端子２３および点検端子２４）を用いて行うことができるので、点検作業が容易になる。

図３は、本発明の実施例２に係る太陽電池システム用接続箱の構成を示す図である。この実施例２に係る太陽電池システム用接続箱は、実施例１に係る太陽電池システム用接続箱のように、部品を部品取り付けベース８ａに直接に半田付けで固定するのではなくて、図４におけるスリット８０を有する図４における極板８１が取り付けられた部品取り付けベース８ｂを構成し、このスリット８０に部品のリードを挟み込んで取り付けるようにしたものである。

図４は、部品取り付けベース８ｂの詳細を示す図である。部品取り付けベース８ｂは、スリット８０を有する極板８１が固定板８２に取り付けられて構成されている。サージ保護素子１３、ヒューズ１４、サージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６といった部品は、図５に示すように、そのリードＬが隣り合った極板８１のスリット８０に挟み込まれて部品取り付けベース８ｂに取り付けられる。なお、図５では、サージ保護素子１３が取り付けられた例を示しているが、ヒューズ１４、サージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６も同様にして取り付けられる。

極板８１の両端部（図４では一端のみを示している）には、差し込み端子８３が差し込まれ、この差し込み端子８３から配線ケーブル８４が引き出され、直流入力端子台３の直流入力負極端子５、逆流防止ダイオード７のカソード、および、直流出力端子台９ａの直流出力正極端子２１、直流出力負極端子２２、接地端子２３および点検端子２４に接続されている。

実施例２に係る太陽電池システム用接続箱によれば、サージ保護素子１３、ヒューズ１４、サージ保護素子１５および放電型サージ保護素子１６といった部品を半田付けする必要がないので、部品の交換を容易に行うことができる。

図６は、本発明の実施例３に係る太陽電池システム用接続箱の構成を示す図である。実施例３に係る太陽電池システム用接続箱は、実施例２に係る太陽電池システム用接続箱の部品取り付けベース８ｂを覆う部品ボックス８ｃを備えている。部品ボックス８ｃは、蓋８５を有し、この蓋８５の上には、部品ボックス８ｃに収容されている部品により構成された回路の回路図および点検時の基準となる漏れ電流の電流値が記載された表示シート８６が貼付されている。

実施例３に係る太陽電池システム用接続箱によれば、蓋８５の上に貼付された表示シート８６を参照することにより、メガーを接続すべき端子およびメガーで計測された電流値の適否を一目で知ることができるので、点検作業が簡単になる。

また、サージ保護素子１３、ヒューズ１４、サージ保護素子１５、放電型サージ保護素子１６といった部品は、蓋８５を有する部品ボックス８ｃに収容されているので、仮に、部品が破裂して飛散するような事態が発生しても、被害は部品ボックス８ｃの内部にとどまるので、接続箱１に収容されている他の部品に損害は発生しない。

本発明は、点検および保守の容易性が求められる太陽電池システムに適用可能である。

本発明の実施例１に係る太陽電池システム用接続箱が適用された太陽電池システムの概略の構成を示す図である。 本発明の実施例１に係る太陽電池システム用接続箱の構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る太陽電池システム用接続箱の構成を示す図である。 本発明の実施例２に係る太陽電池システム用接続箱の部品取り付けベースの詳細を示す図である。 本発明の実施例２に係る太陽電池システム用接続箱の部品取り付けベースに部品を取り付ける状態を説明するための図である。 本発明の実施例３に係る太陽電池システム用接続箱の構成を示す図である。 従来の太陽電池システム用接続箱の構成を示す図である。

符号の説明

１ 接続箱
２ 太陽電池ストリング
２ａ 太陽電池モジュール
３ 直流入力端子台
４ 直流入力正極端子
５ 直流入力負極端子
６ 直流開閉器
７ 逆流防止ダイオード
８ａ、８ｂ 部品取り付けベース
８ｃ 部品ボックス
９ａ 直流出力端子台
１０、１１、１２ 端子
１３、１５ サージ保護素子
１４ ヒューズ
１６ 放電型サージ保護素子
２１ 直流出力正極端子
２２ 直流出力負極端子
２３ 接地端子
２４ 点検端子
３０ 接地極
４０ インバータ
８０ スリット
８１ 極板
８２ 固定板
８３ 差し込み端子
８４ 配線ケーブル
８５ 蓋
８６ 表示シート
Ｌ リード

Claims (5)

1. 入力される直流電力の正極に接続される直流入力正極端子と負極に接続される直流入力負極端子とを備えた直流入力端子台と、
   前記直流入力端子台の直流入力負極端子と接地極に接続される端子との間に直列に接続されたサージ保護素子および放電型サージ保護素子を含む部品が取り付けられた部品取り付けベースと、
   前記部品取り付けベースに取り付けられたサージ保護素子と放電型サージ保護素子との接続点に設けられた端子に接続された点検端子を備えた直流出力端子台と、
   を備えたことを特徴とする太陽電池システム用接続箱。
2. 前記部品取り付けベースは、スリットを有する複数の極板を備え、
   前記サージ保護素子および放電型サージ保護素子を含む部品は、隣り合った極板のスリットに該部品のリードを挟み込むことにより取り付けられることを特徴とする請求項１記載の太陽電池システム用接続箱。
3. 前記部品取り付けベースを覆う部品ボックスを備えたことを特徴とする請求項２記載の太陽電池システム用接続箱。
4. 前記部品ボックスの蓋には、収容されている部品により構成された回路の回路図および点検時の基準となる漏れ電流の電流値が記載された表示シートが貼付されていることを特徴とする請求項３記載の太陽電池システム用接続箱。
5. 直流電力を発生する太陽電池アレイと、
   前記太陽電池アレイからの直流電力を集電して出力する接続箱と、
   前記接続箱から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータとを備え、
   前記接続箱は、
   前記太陽電池アレイから入力される直流電力の正極に接続される直流入力正極端子と負極に接続される直流入力負極端子とを備えた直流入力端子台と、
   前記直流入力端子台の直流入力負極端子と接地極に接続される端子との間に直列に接続されたサージ保護素子および放電型サージ保護素子を含む部品が取り付けられた部品取り付けベースと、
   前記部品取り付けベースに取り付けられたサージ保護素子と放電型サージ保護素子との接続点に設けられた端子に接続された点検端子を備えた直流出力端子台と、
   を備えたことを特徴とする太陽電池システム。

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