JP2014203914A - 太陽電池システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池に異常が生じた際に、太陽電池の発電を停止させる機能を備えた太陽電池システムを提供すること。
【解決手段】太陽電池１の表面上に、電気制御によって太陽電池１の発電を停止させる発電防止部７を備えた。また、前記発電防止部７は、太陽電池１に対して遠隔となる位置に形成した非常停止ボタン８によって動作制御されることが望ましく、さらに、電圧の印加により透過率を制御するフィルムによって構成することもできる。なお、前記電気制御は、太陽電池ストリング毎に行うことがより好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池の発電を停止させる機能を備えた太陽電池システムに関するものである。

近年、太陽光エネルギーを電力に変換する太陽電池は、温室効果ガスを排出しないことから、環境への負荷が小さい発電装置として家屋に設置されるようになった。また、太陽電池の普及が進む中で、短絡事故等の発生が問題視されていたが、特許文献１に示すように、非常停止開路を形成することにより、負荷側に短絡電流等が流れないよう遮断する技術が開示された。

しかしながら、負荷側への電流を遮断しても、太陽電池自体は発電を継続するため、太陽電池が発火する問題があった。さらに、太陽電池から生じるアークによって、家屋火災が発生する恐れもあり、加えて発電を停止させるために太陽電池の破壊を試みたとしても、感電する恐れがあった。

特開平９−１８２２７９号公報

本発明の目的は前記した従来の問題点を解決し、太陽電池の発電を停止させる機能を備えた太陽電池システムを提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、太陽光エネルギーによって発電する太陽電池を、少なくとも１つ備えた太陽電池システムであって、前記太陽電池の表面上に、電気制御によって該太陽電池の発電を停止させる発電防止部を備えたことを特徴とするものである。なお本明細書中において、表面上とは、表面に接触したもののほかに、上方や外周に設けたものも含む。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の太陽電池システムにおいて、前記発電防止部は、非常停止ボタンによって動作制御されることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の太陽電池システムにおいて、前記非常停止ボタンを、該太陽電池に対して遠隔となる位置に設置したことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の太陽電池システムにおいて、前記電気制御は、２つ以上の該太陽電池と、各太陽電池の表面上に形成された該発電防止部とからなる太陽電池ストリング毎に行うことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の太陽電池システムにおいて、前記発電防止部は、電圧の印加により太陽光の透過率を制御するフィルムからなることを特徴とするものである。

本発明に係る太陽電池システムは、太陽電池の表面上に、電気制御によって太陽電池の発電を停止させる発電防止部を備えたことにより、太陽電池の発電を速やかに停止させ、太陽電池の短絡事故等の異常に起因する太陽電池の発火や、太陽電池の発火による家屋の火災を防止することが可能となる。

請求項２、および請求項３記載の発明によれば、発電防止部を動作制御する非常停止ボタンを太陽電池に対して遠隔となる位置に設置したことにより、太陽電池に近づくことなく安全に太陽電池の発電を停止させることが可能となる。

請求項４記載の発明によれば、太陽電池ストリング毎に発電防止部の電気制御が可能となることから、例えば大型の発電設備を形成する場合、太陽電池毎に制御を行う場合と比較して、より容易に、かつ安価に管理をすることが可能となる。また、異常が発生していない太陽電池ストリング箇所は、継続して使用することが可能となる。

請求項５記載の発明によれば、発電防止部は、電圧の印加により透過率を制御するフィルムにより構成されることから、大型の設備を必要とせず、安価に太陽電池の発電を停止させる太陽電池システムを提供することが可能となる。

本実施形態の全体構成を示すブロック図である。 （ａ）本実施形態の発電防止部の動作システムを示すブロック図である。（ｂ）その他の発電防止部の動作システムを示す図である。 本実施形態の発電防止部のフィルム構造を示す図である。 本実施形態の発電防止部のフィルム構造の拡大図である。 第２の実施形態を示す図である。 第３の実施形態を示す図である。 第４の実施形態を示す図である。 第５の実施形態を示す図である。 第６の実施形態を示す図である。 その他の実施形態を示す図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
図１に示すように、本実施形態において、太陽電池１は太陽光エネルギーを直流電圧に変換し、太陽電池１に接続された接続箱２に直流電圧が集約され、パワーコンディショナ４に入力されることにより、パワーコンディショナ４内で交流電圧に変換され、負荷５に給電、または系統６に逆潮流する。太陽電池１の表面上には、電気制御によって太陽電池１の発電を停止させる発電防止部７を備えている。なお、接続箱２の内部には各太陽電池１から負荷５等への給電を開閉する開閉器２ａ、太陽電池１が発電していない時に、太陽電池１へ逆流しないように逆流防止ダイオード２ｂが形成されている。

図２（ａ）に示すように、発電防止部７は、太陽電池１に形成され、太陽電池１の短絡事故等の異常を検知する検出装置９からの信号を受信する、異常検知部１０を備えている。さらに、異常検知部１０に入力された信号に応答して、開閉部１２が閉じることにより、動作部１３が作動し、発電防止部７による太陽電池１の発電停止が実行される。これにより、太陽電池１の短絡事故等の異常に起因する太陽電池１の発火や、太陽電池１の発火による家屋の火災等を防止することが可能となる。なお、動作部１３の動力は、太陽電池１もしくは発電防止用電源１４から供給されるものとする。また、発電防止部７の他の作動方法として、図２（ｂ）に示すように、発電防止部７の開閉動作を接続箱２内部に形成した監視部３において、各回路に接続した電流、電圧等を検出する検出装置９からの情報を取り出し、異常値を示した場合には、監視部３から信号を送り発電防止部７を作動し、発電防止部７による太陽電池１の発電停止が実行されるようにするものでも良い。ここで、本文においては、開閉部１２を閉じることにより発電防止部７により太陽電池１の発電を停止させるものとして説明するものであるが、開閉部１２を開くことによって、発電防止部７により太陽電池１の発電を停止させるものとしても良いことは勿論である。

また、発電防止部７は、図１および図２に示すように、太陽電池１に対して遠隔となる位置に配置された非常停止ボタン８によって動作制御することもできる。なお、非常停止ボタン８は機械的に操作する押しボタン、電気信号によるリレー又は半導体スイッチ等によるものである。太陽電池１に異常が発生したとき、非常停止ボタン８の押圧による信号が、通信部１１へと入力される。さらに、通信部１１への信号の入力に応答して、開閉部１２が閉じることにより、動作部１３が作動し、発電防止部７による太陽電池１の発電停止が実行される。これにより太陽電池１に近づくことなく、安全に太陽電池１の発電を停止させることが可能となる。

発電防止部７は、図３に示すように、太陽電池１の表面上に、電圧の印加により太陽光の透過を抑制するフィルム１５を貼り付けることにより構成することができる。なお、電圧印加時におけるフィルム１５の太陽光の透過率については、０％であることが望ましいが、太陽電池１が発電しない値であれば差し支えない。太陽電池システムが正常作動している場合、図２の開閉部１２は開いており、このときフィルム１５には電圧が印加されておらず、太陽光は図３（ａ）のようにフィルム１５を透過し、発電が実行される。他方、太陽電池１に短絡事故等の異常が発生した場合、前述の通り、図２の開閉部１２が閉じることにより、動作部１３が作動し、フィルム１５に電圧が印加される。フィルム１５は電圧の印加によって、図３（ｂ）のように表面が太陽光を反射または吸収する状態に切り替わる素材であるため、太陽光はフィルム１５を透過することができず、太陽電池１の発電が停止するため、太陽電池１に異常など生じた場合でも速やかに太陽電池１の動作を停止させ発火等を防止することが可能となる。なお、フィルム１５の素材は、電圧を印加しない状態で太陽光を透過でき、電圧の印加時に太陽光の透過を反射または吸収によって抑制することができる素材であればよい。

本実施形態において、フィルム１５は、破損防止のため、図４（ａ）に示すようにガラス層１６によって上下方向を保護する構造や、図４（ｂ）のようにガラス層１６によってフィルム１５の上面のみを保護する構造とすることもできる。

発電防止部７の第２の実施形態として、図５に示すように、太陽電池１の表面上に、電圧の印加によって開閉する羽根状のシャッタ１７を有する構造とすることもできる。太陽電池１に短絡事故等の異常が発生した場合、開閉部１２が閉じることにより、動作部１３が作動し、シャッタ１７が閉じることによって太陽光を遮断し、これにより太陽電池１の発電を停止することが可能となる。なお、シャッタ１７の素材は閉じた時に太陽光によって太陽電池１が発電しない素材であれば差し支えない。

発電防止部７の第３の実施形態として、図６に示すように、太陽電池１の外周に、ベルトローラ１８の駆動により透光部１９と遮蔽部２０とが入れ替わる構造を有するものとすることができる。太陽電池システムが正常作動している場合、図２の開閉部１２は開いており、このときベルトローラ１８には電圧が印加されておらず、太陽光は図６（ａ）のように太陽電池１の表面上に形成された透光部１９を透過し、太陽電池１の発電が実行される。他方、太陽電池１に短絡事故等の異常が発生した場合、図２の開閉部１２が閉じることにより、動作部１３が作動し、ベルトローラ１８に電圧が印加される。ベルトローラ１８は電圧の印加により矢印方向に駆動し、図６（ｂ）のように、太陽電池１を挟んで透光部１９の反対側に設置されている遮蔽部２０が太陽電池１の上面側に移動し、遮蔽部２０の表面が太陽光を遮蔽するため、太陽電池１の発電が停止し、太陽電池１の発火等を防止することが可能となる。なお、遮蔽部２０の素材は遮蔽時に太陽光によって太陽電池１が発電しない素材であれば差し支えない。

第４の実施形態として、図７に示すように、２つ以上の太陽電池１と、それぞれの太陽電池１の表面上に形成された発電防止部７とからなる太陽電池ストリング２１毎に非常停止ボタン８を形成し、複数の発電防止部７を一括で電気制御を行うこともできる。このとき、各接続箱２に出力された直流電力は、各接続箱２に接続される集電箱２２に集約され、パワーコンディショナ４へと入力される。これにより、太陽電池ストリング２１毎に発電防止部７の電気制御が可能となることから、例えば大型の発電設備を形成する場合、太陽電池１毎に発電防止部７の電気制御を行う場合と比較して、より容易に、かつ安価に管理をすることが可能となる。また、異常が発生していない太陽電池ストリング２１箇所は、継続して使用することが可能となる。

第５の実施形態として、図８に示すように、１つの非常停止ボタン８の押圧によって、すべての発電防止部７を一括で電気制御する構造とすることもできる。これにより、簡易かつ安価な構造で太陽電池１の発電を停止させることが可能となる。

さらに、図９に示すように、第６の実施形態として、非常停止ボタン８を太陽電池１に隣接する位置に設置する構造としてもよい。また、発電防止部７の電力を専用系統の発電防止用電源１４から供給する構造とすることもできる。これにより、異常が発生した太陽電池１からの電力供給と併用する場合と比較して、より安全に発電防止部７へ電力を供給することが可能となる。なお、この実施形態において、遠隔位置にも非常停止ボタン８を併設して形成しておくものであっても良い。

また、その他の実施形態として、図１０に示すように、太陽電池１毎に非常停止ボタン８を形成してもよく、これにより異常のない太陽電池１を継続して使用することが可能となる。

１ 太陽電池
２ 接続箱
２ａ 開閉器
２ｂ 逆流防止ダイオード
３ 監視部
４ パワーコンディショナ
５ 負荷
６ 系統
７ 発電防止部
８ 非常停止ボタン
９ 検出装置
１０ 異常検知部
１１ 通信部
１２ 開閉部
１３ 動作部
１４ 発電防止用電源
１５ フィルム
１６ ガラス層
１７ シャッタ
１８ ベルトローラ
１９ 透光部
２０ 遮蔽部
２１ 太陽電池ストリング
２２ 集電箱

Claims (5)

1. 太陽光エネルギーによって発電する太陽電池を、少なくとも１つ備えた太陽電池システムであって、前記太陽電池の表面上に、電気制御によって該太陽電池の発電を停止させる発電防止部を備えたことを特徴とする太陽電池システム。
2. 前記発電防止部は、非常停止ボタンによって動作制御さ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。
3. 前記非常停止ボタンを、該太陽電池に対して遠隔となる位置に設置したことを特徴とする請求項２記載の太陽電池システム。
4. 前記電気制御は、２つ以上の該太陽電池と、各太陽電池の表面上に形成された該発電防止部とからなる太陽電池ストリング毎に行うことを特徴とする請求項１記載の太陽電池システム。
5. 前記発電防止部は、電圧の印加により太陽光の透過率を制御するフィルムからなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池システム。