JP2012049231A - 表示手段を備えた太陽光発電パネル又は太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電装置の動作状況を屋外にて容易に確認することができ、また、単独運転時にはユーザや工事作業者等が太陽光発電装置の発電状況を屋外にて容易に確認することができ、また、前記インバータの単独運転検出機能と合わせて電気安全を確保できる太陽光発電装置を提供すること。
【課題を解決するための手段】太陽電池セルを複数接続して構成した太陽光発電パネルや太陽電池アレイの動作状態を表示する動作表示手段を、該太陽光発電パネル若しくは該太陽光発電パネル近傍、太陽電池アレイ若しくは太陽電池アレイ近傍に設けて構成したことを特徴とする太陽光発電装置を構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光が照射されることにより発電を行う太陽光発電装置に関し、特に太陽光発電装置の動作状態を屋外にて視認できる機能を有した太陽光発電パネル又は太陽電池アレイに係る。

昨今、商業施設や住宅等においてユーザ負荷に近接した分散電源の設置が進んでいる。取分け太陽光発電装置は、発電のための立地条件など地域的な制限が少ないため広範囲で利用できる分散電源として普及が進んでいる。一般的に太陽光発電装置は、電力事業者等が供給する商用電力の電力系統に連系されて使用される。

太陽光発電装置においては、太陽光発電パネルによって発電した直流電力を交流電力に変換するインバータを内蔵したパワーコンディショナを備えている。そして、得られた交流電力はユーザ負荷に供給される一方、ユーザ負荷の消費電力を上回る発電が行われた場合には、前記太陽光発電装置が連系される電力系統に逆潮流させて売電される。例えば、特許文献１に記載されたように、発電した電力や売電した電力は、宅内に設けられた表示器に表示され、ユーザはこれら発電した電力や売電した電力を把握することができる。

特許文献１の発明においては、従来の太陽光発電システムにおける表示手段では、発電電力や積算発電電力量等が数値やアルファベット程度での表現しかされておらず、住宅内の電力状況を直感的に把握し難かったことに鑑み、前記発電電力等を表示器にバー表示等グラフ化して表示することにより、発電電力等の電力情報をより判り易く使用者に伝えることができる表示手段を有する太陽光発電システムが開示されている。

また、特許文献２には、太陽光発電装置における単独運転を検出する機能について開示されている。太陽光発電装置に備えられるインバータは、内包される制御回路によりインバータの交流側出力電圧を一定電圧に制御する機能、即ち電圧上昇を抑制する機能、および単独運転を検出する機能を有している。

インバータの単独運転を検出する機能については、インバータの出力電圧が電力系統に接続された状態で、工事等のために系統停電が発生した場合に、インバータを停止させるものである。仮に、インバータが運転状態のままであるとすると、インバータの単独運転により電力系統の工事区間にインバータの出力電圧が印加され、工事作業者等が感電する危険性がある。そのため、単独運転を検出する機能は、系統停電状態において、インバータの出力電圧が印加されたことによる電圧の変化を検出して、インバータを停止させるものである。

単独運転の検出機能について、特に、電力系統における同一の柱上変圧器に複数の自家発電装置が接続されている場合には、この検出機能が有効に働くか否かは重要な課題である。即ち、電力系統の柱上変圧器を同じくする地域（「バンク」という）内に２つの自家発電装置が設置されている場合、系統停電が発生しても、一方の自家発電装置から電力系統に電力が供給されることにより、他方のインバータは、出力電圧が印加されたことによる電圧の変化を検出してインバータを停止させることが困難となる場合がある。そのため、同一バンク内の既存の自家発電装置と新設の自家発電装置との間で、単独運転を検出する機能が確実に働くか否かを事前に確認しておく必要がある。この確認作業は、専ら、電力事業者により行われることが多い。

特開２００４−１２３７６号公報 特開２００８−７７３６９号公報

太陽光発電装置においては、発電電力や積算発電電力量等が宅内の表示手段に表示されるから、ユーザは宅内においては自身が使用している太陽光発電装置の発電電力や積算発電電力量等の電力情報を把握することができる。
しかしながら、屋外においては、自身が使用している太陽光発電装置が動作しているか否か、発電電力がいか程であるのかといった電力情報を簡易に把握することはできない。太陽光発電装置の表示手段は宅内に設置されているからである。

一方、太陽光発電装置に備えられるインバータは、内包される制御回路によりインバータの交流側出力電圧を一定電圧に制御する機能、即ち電圧上昇を抑制する機能、および単独運転を検出する機能を有しているが、電力系統の柱上変圧器を同じくする地域（「バンク」という）内に２つの自家発電装置が設置されている場合、系統停電が発生しても、一方の自家発電装置から電力系統に電力が供給されることにより、他方のインバータは、出力電圧が印加されたことによる電圧の変化を検出してインバータを停止させることが困難となる場合がある。そのため、同一バンク内の既存の自家発電装置と新設の自家発電装置との間で、単独運転を検出する機能が確実に働くか否かを事前に確認しておく必要があるが、この確認作業は、専ら、電力事業者により行われることが多く、太陽光発電装置の設置にあたって、手間やコストの増加につながっていた。また、インバータが停止しない場合には、系統停電中において復旧作業を行う工事作業者等が誤って感電してしまう虞がある。

このように、従来の太陽光発電装置にあっては、太陽光発電装置が動作しているのか否か屋外において簡単に把握することができない。また、単独運転時に屋外においてすぐに太陽光発電装置が発電を行っている状態であることを把握することができず、インバータが停止していない場合には工事作業者等が感電する危険がある。また、設置の手間やコストが増加する、という課題があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、太陽光発電装置の動作状況を屋外にて容易に確認することができ、また、単独運転時にはユーザや工事作業者等が太陽光発電装置の発電状況を屋外にて容易に確認することができ、また、前記インバータの単独運転検出機能と合わせて電気安全を確保できる太陽光発電装置を提供することを目的とする。

本発明に係る太陽光発電パネルは、上述の課題を解決すべく構成されたもので、住宅等に用いられる太陽光発電装置に用いられる、太陽電池セルを複数接続して構成した太陽光発電パネルの動作状態を表示する動作表示手段を、該太陽光発電パネル若しくは該太陽光発電パネル近傍に設けて構成したことを特徴として、動作表示手段を備えた太陽光発電パネルを構成するとよい。

かかる構成によれば、動作表示手段が太陽光発電パネル若しくは該太陽光発電パネル近傍に設けられるため、屋外など太陽光発電パネルを眺められるところから太陽光発電パネルの動作状況を確認することができ、太陽光発電パネル動作がしているか否か容易に判別がつく。また、単独運転時においては、工事作業者等が屋外にて容易に太陽光発電パネルの動作状況を把握することができるから、感電事故などの電気事故の予防に役立つ太陽光発電パネルを提供できる。

また、住宅等に用いられる太陽光発電装置に用いられる、太陽光発電パネルを複数接続して構成した太陽電池アレイの動作状態を表示する動作表示手段を、該太陽電池アレイ若しくは該太陽電池アレイ近傍に設けて構成したことを特徴として動作表示手段を備えた太陽電池アレイを構成するとよい。

かかる構成によれば、動作表示手段が太陽電池アレイ若しくは該太陽電池アレイ近傍に設けられるため、屋外など太陽電池アレイを眺められるところから太陽電池アレイの動作状況を確認することができ、太陽電池アレイを外部から眺めるだけで動作しているか否か判別がつく。また、単独運転時においては、工事作業者等が屋外にて容易に太陽電池アレイの動作状況を把握することができるから、感電事故などの電気事故の予防に役立つ太陽電池アレイを提供できる。

また、本発明に係る太陽光発電パネル又は太陽電池アレイにおける前記動作表示手段は、前記太陽光発電パネル近傍に設けられた該太陽光発電パネルの発電電圧若しくは発電電流を検出する発電状態検出手段と電気的に接続されて、該発電状態検出手段からの検出信号が入力されて前記動作表示手段の表示を制御する表示制御演算手段を備えて構成されることを特徴として構成するとよい。

かかる構成によれば、太陽光発電パネル又は太陽電池アレイにおける発電電圧や電流が動作表示手段に表示されることにより、前記動作状況に加えてより詳しい情報を容易に把握することができる。

また、本発明に係る太陽光発電パネル又は太陽電池アレイにおける前記動作表示手段は、前記太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの外周に設けられる枠部に備えられて構成されたことを特徴として構成するとよい。

かかる構成によれば、太陽光発電パネル又は太陽電池アレイ外周における枠部に前記動作表示手段が設けられるため、太陽電池への日照の妨げになることなく、また、確認対象となる太陽光発電パネル又は太陽電池アレイ毎に動作表示手段を設けることにより、太陽光発電パネル又は太陽電池アレイ毎に個別に動作状態の確認を行うことができる。

また、本発明に係る太陽光発電パネル又は太陽電池アレイにおける前記動作表示手段は、該動作表示手段を駆動させるための操作スイッチ部を更に備え、該操作スイッチ部が操作されたときに動作表示手段が駆動されて動作状態の表示がなされることを特徴として構成するとよい。

かかる構成によれば、前記操作スイッチ部を操作したときに動作表示手段を駆動させるため、必要なときに動作状況を把握することができ、発電した電力を常には表示することなく発電電力を効率的に使用できる動作表示手段を設けることができる。

以上の如く、本発明によれば、太陽光発電装置の動作状況を屋外にて容易に確認することができ、また、単独運転時にはユーザや工事作業者等が太陽光発電装置の発電状況を屋外にて容易に確認することができ、また、前記インバータの単独運転検出機能と合わせて電気安全を確保できる太陽光発電装置を提供することができる。

本発明に係る太陽光発電装置のブロック図を示す。 第１の実施形態に係る太陽電池パネルを示す。 第２の実施形態に係る太陽電池アレイを示す。 同実施形態に係る太陽電池アレイの他の例を示す。 第３の実施形態に係る太陽光発電装置のブロック図を示す。 同実施形態に係る太陽光発電装置を示す。 同実施形態に係る太陽光発電装置を示す。 第４の実施形態に係る太陽光発電装置を示す。 第４の実施形態に係る太陽光発電装置を示す。 第５の実施形態に係る太陽光発電装置を示す。 第５の実施形態に係る太陽光発電装置を示す。 第５の実施形態に係る太陽光発電装置を示す。

次に本発明の実施形態を図１乃至図１２を用いて詳細に説明する。

（第１の実施形態）
（太陽光発電装置の全体像）
図１は、本発明における太陽光発電パネル、該太陽光発電パネルを複数接続して構成した太陽電池アレイを用いて構成した太陽光発電装置の全体像を示したブロック構成図である。
１００は太陽光発電パネル、１０１は前記太陽光発電パネルにて発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ、２００は電力事業者から供給される商用電源、３００は前記太陽電池パネル並びに前記商用電源から電力が供給されて負荷回路に電力を分配する分電盤である。分電盤３００には、前記商用電源から電力が供給される主開閉器３０１と、前記太陽光発電パネルから電力を供給される主開閉器３０２とを備え、これら主開閉器から電力が供給される分岐開閉器３０３を備えている。

（動作表示手段の構造）
太陽光発電パネルの近傍に動作表示手段を備えた実施形態を図２に示した。
図２は、太陽光発電パネル１００の表面の一部に前記動作表示手段１１０を設けたものである。

太陽光発電パネル１００は、複数接続された太陽電池セル１２０を備えている。図中の各々のマス目が太陽電池セルを表している。本実施形態では、前記動作表示手段１１０を、一つの太陽電池セルの表面に設けて構成している。また、前記動作表示手段１１０はＬＥＤを用いて形成した発光体であり、前記太陽光発電パネル１００の出力端子（電極）に設けた定電流回路と電気的に接続して電源を得る構成としている。

このような構成によれば、前記太陽光発電パネル１００が太陽光の照射により発電を行うと、パワーコンディショナ１０１に電源が供給されるとともに、前記動作表示手段であるＬＥＤにも電源が供給され発光する。

このため、屋外など太陽光発電パネルを眺められるところから太陽光発電パネルの動作状況を確認することができ、太陽光発電パネルが動作しているか否か容易に判別がつく。

（第２の実施形態）
図３には、前記太陽光発電パネル１００を複数枚組み合わせて構成した太陽電池アレイ１２０を示している。夫々の太陽光発電パネル１００は、電気的に直並列に接続されており、太陽電池アレイ全体としての出力端子から発電電力をパワーコンディショナ１０１に供給する。

夫々の太陽光発電パネル１００には、前述の動作表示手段１１０が夫々設けられており、太陽電池アレイを構成している太陽光発電パネルごとの動作状況が確認できる。本実施形態においては、太陽光発電パネル１００を６枚組み合わせて一つの太陽電池アレイを構成しており、全部で６個の動作表示手段１１０により太陽電池アレイの動作状況を把握することができる。動作表示手段の全てが点灯している場合は、夫々の太陽光発電パネルの動作は正常であることが把握でき、他の動作表示手段１１０が点灯しているにも関わらず、消灯している動作表示手段がある場合には、消灯している動作表示手段がある太陽光発電パネルに何らかの異常が発生しているものと把握することができる。

また、前述した定電流回路を用いず、太陽電池パネルの出力に応じて、ＬＥＤの適正電流範囲内で電流が変化する回路を構成した場合には、全ての動作表示手段の明るさが一様であれば、何れの太陽光発電パネルの出力も同等であることが把握でき、他の動作表示手段に比べて明るさが暗いものは、その太陽光発電パネルの発電能力が落ちていることが把握できる。

このため、屋外など太陽光発電パネルを眺められるところから太陽光発電パネルの動作状況を確認することができ、太陽光発電パネル動作がしているか否か、太陽電池アレイを構成する太陽光発電パネル毎に発電状態に変化がないか容易に判別がつく。

また、図４には、第２の実施形態の他の形態として、太陽電池アレイ１２０全体として一つの動作表示手段１１０を設けた例を示している。この場合は、太陽電池アレイ全体としての出力端子に動作表示手段を電気的に接続して該動作表示手段の電源を得るよう構成してもよいし、太陽電池アレイ１２０を構成している太陽光発電パネル１００のうち、図中左下の太陽光発電パネルにおける出力端子に動作表示手段を電気的に接続して該動作表示手段の電源を得るよう構成してもよい。

以上説明した実施形態において、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの出力端子と動作表示手段との接続は電線により行ってもよいし、接続バーを用いて行ってもよい。

（第３の実施形態）
第３の実施形態は、太陽光発電パネル若しくは該太陽光発電パネル近傍に、該太陽光発電パネルの発電電圧若しくは発電電流を検出する発電状態検出手段１０２を設けて構成した形態である。図５に本実施形態における太陽光発電装置の全体像を表したブロック構成図の全体構成図を示している。

前記発電状態検出手段１０２は動作表示手段と接続されて、該動作表示手段は発電状態の検出信号を受信する。より具体的には、本実施形態における動作表示手段１１１は、前述した実施形態における動作表示手段１１０に代えて、液晶ディスプレイを用いて構成し、太陽電池セルの表面に配置している。該液晶ディスプレイを太陽電池セルの表面に配置した図を図６に示した。

発電状態検出手段１０２は、太陽電池パネルの発電電力を出力する出力線からパワーコンディショナ１０１に至る電路に設けられて、変流器（ＣＴ）や変圧器（ＰＴ）、又は電力検出ＩＣ等により構成されるものである。該発電状態検出手段１０２により検出された電流、電圧、電力情報は、発電状態検出手段と電気的に接続された動作表示手段１１１に向けて検出信号として伝送される。

なお、本実施形態では、前記動作表示手段１１１は液晶ディスプレイを用いて構成しているから、該動作表示手段１１１は、該液晶ディスプレイの表示を制御するための液晶駆動ドライバを設けて構成される表示制御演算手段を備えている。

前記発電状態検出手段１０２と動作表示手段１１１は電線にて接続して構成してもよいし、太陽光発電パネルからパワーコンディショナに至る電路を通信線として利用する、ＰＬＣ（電力線搬送通信）により前記発電状態検出手段１０２による検出信号を前記動作表示手段１１１に伝送させるよう構成してもよい。なお、前記電路を通信線として利用する場合には、前記発電状態検出手段１０２と動作表示手段１１１には電力線に信号を注入／読取するＰＬＣによる通信を行うための電力線搬送通信手段を夫々設けて構成するとよい。

このように構成することにより、前述した実施形態により得られる発電しているか否かという動作状態の把握に加え、太陽光発電パネルや太陽電池アレイがどの程度の電圧や電流又は電力を発生しているのかという動作状態をより詳しく数値で把握することができる。

なお、必要に応じて、図７に示したように、夫々の太陽光発電パネル毎に前記発電状態検出手段１０２と前記動作表示手段１１１を設けて構成してもよいし、図６に示したように、太陽電池アレイ全体で一つの前記発電状態検出手段と前記動作表示手段を設けて構成してもよい。

（第４の実施形態）
第４の実施形態は、前記動作表示手段１１０、１１１を太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの外周に設けられる枠部に設けて構成した形態である。本実施形態においては、太陽電池セル１２０の表面に動作表示手段１１０、１１１を設けることに代えて、前記枠部１３０に動作表示手段を設けて、外部から動作表示手段を視認できるようにしたものである。

前記枠部１３０は、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの外周を覆うように設けられる囲いであり、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの周囲を破損から守るため金属で形成されることが多い。

図８には、枠部１３０に発光体としてＬＥＤを用いて構成した前記動作表示手段１１０を設けた形態を示したものである。この場合には、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの出力端子から、電線を動作表示手段１１０まで枠部背面を伝うように設けて施工するとよい。

若しくは、枠部１３０自体の所定位置に、前記出力端子の夫々の極と接触導通させる接点部と、動作表示手段１１０への配線部と、動作表示手段１１０の配設部を予め設けておき、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの施工時に枠部を取付けることにより動作表示手段１１０と前記出力端子とが電気的に接続されるように構成してもよい。

また、図９には、枠部１３０に、液晶ディスプレイを用いて構成した前記動作表示手段１１１を設けた形態を示したものである。該動作表示手段１１１は第３の実施形態で示したものと同様のものであり、本実施形態の場合には、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの出力端子からパワーコンディショナに至る電路に設けられた発電状態検出手段１０２と動作表示手段１１１とを電気的に接続するとともに、出力端子から電源を得る電線を動作表示手段１１１まで枠部背面を伝うように設けて施工するとよい。

若しくは、枠部１３０自体の所定位置に、前記出力端子の夫々の極と接触導通させる接点部と、前記発電状態検出手段からの信号線を接続する接続端子部と、前記接点部並びに接続端子部から動作表示手段１１０に至る配線部と、動作表示手段１１１の配設部と、を予め設けておき、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの施工時に枠部を取付けることにより動作表示手段１１１と前記出力端子とが電気的に接続されるように構成してもよい。

（第５の実施形態）
第５の実施形態は、第１の実施形態乃至第４の実施形態において、前記動作表示手段１１０、１１１を駆動させるための操作スイッチ１４０を更に備えて構成したものである。

図１０、図１１には、本実施形態の外観図を示したものである。前記操作スイッチ１４０は、動作表示手段１１０、１１１の近傍に設けられ、押しボタンスイッチにより構成されたものである。該操作スイッチ１４０は、前記出力端子と動作表示手段１１０の電路に介在するよう、また、前記出力端子と動作表示手段１１１の電路に介在するように枠部１４０に設けられる。

そして、操作スイッチ１４０を操作したときに、動作表示手段１１０、１１１に電源が供給されて、電源が供給される場合には、動作表示手段が点灯／表示動作するように設けている。

また、図１２に示したように、操作スイッチ１４０を枠部に設ける他、操作スイッチ１４０を外部に引き出して、地上にて操作できるように配線を行い、地上から操作スイッチ１４０を操作できるように構成してもよい。これにより、太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの近傍以外にからでも動作状態を確認することができ利便性が増す。

また、操作スイッチを操作することにより動作表示手段１１１に電源が供給されるものの他、動作表示手段１１１には常には電源が供給されるが、操作スイッチ１４０が操作されたときのみ表示が行われるように動作表示手段１１１を構成してもよい。

尚、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、動作表示手段に音声や電子音などによる報知機能を加えて、聴覚的に動作状態を把握することができるよう構成してもよい。スピーカを太陽光発電パネル近傍に設けて、前記動作表示手段に記憶部を設けて、音声データや報知データを記憶させておき、周囲に音声や電子音を報知させるよう構成してもよい。これにより、周囲に「動作中です」「○○ワット発電しています」といった動作状態を伝えることができ、視覚的な表示と相まってより動作状態を把握しやすい太陽光発電装置を提供することができる。

また、この他、操作スイッチに代えて、若しくは操作スイッチに加えて、人感センサを設けて、該人感センサからの出力信号が動作表示手段に入力されることにより表示が行われる、即ち、前記ＬＥＤの点灯や液晶ディスプレイにおける表示が行われるように構成し、前記人感センサからの出力信号が入力されたときに動作表示を行うように動作表示手段を構成してもよい。これにより、常時は動作表示が行われないが、人感センサに人が近づくなどして人感センサが人を検出動作したときには動作表示が行われることにより、操作スイッチを押すことなく動作状態を適宜把握することができる。

１００ 太陽光発電パネル
１０１ パワーコンディショナ
１０２ 発電状態検出手段
２００ 商用電源
１１０ 動作表示手段
１１１ 動作表示手段
１２０ 太陽電池セル
１３０ 枠部
１４０ 操作スイッチ
３００ 分電盤
３０１ 主開閉器
３０２ 主開閉器
３０３ 分岐開閉器

Claims (5)

1. 太陽電池セルを複数接続して構成した太陽光発電パネルの動作状態を表示する動作表示手段を、該太陽光発電パネル若しくは該太陽光発電パネル近傍に設けて構成したことを特徴とする動作表示手段を備えた太陽光発電パネル。
2. 太陽光発電パネルを複数接続して構成した太陽電池アレイの動作状態を表示する動作表示手段を、該太陽電池アレイ若しくは該太陽電池アレイ近傍に設けて構成したことを特徴とする動作表示手段を備えた太陽電池アレイ。
3. 前記動作表示手段は、
   前記太陽光発電パネル若しくは該太陽光発電パネル近傍に設けられた該太陽光発電パネルの発電電圧若しくは発電電流を検出する発電状態検出手段と電気的に接続されて、
   該発電状態検出手段からの検出信号が入力されて前記動作表示手段の表示を制御する表示制御演算手段を備えて構成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽光発電パネル又は太陽電池アレイ。
4. 前記動作表示手段は、
   前記太陽光発電パネル若しくは太陽電池アレイの外周に設けられる枠部に備えられて構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３記載の内何れか１項に記載の太陽光発電パネル又は太陽電池アレイ。
5. 前記動作表示手段は、
   該動作表示手段を駆動させるための操作スイッチ部を更に備え、
   該操作スイッチ部が操作されたときに動作表示手段が駆動されて動作状態の表示がなされることを特徴とする請求項１乃至請求項４記載の内何れか１項に記載の太陽光発電パネル又は太陽電池アレイ。
   

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