JP2016174466A - 太陽光発電システム及びａｃモジュール - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロインバータの点検を容易にする。
【解決手段】ＡＣモジュール２及び太陽光発電システム１００は、受光面と裏面とを有するパネル状の太陽電池モジュール２０と、太陽電池モジュール２０の裏面に取り付けられ、太陽電池モジュール２０の出力制御を行うＭＩＣ１２と、太陽電池モジュール２０を建物の屋根上に設置した状態で、ＭＩＣ１２の外観を撮像可能なカメラ２５と、を備えている。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、太陽光発電システム及びＡＣモジュールに関する。

近年の再生可能エネルギーへの注目により、太陽光発電システムを一戸建てやマンション等の一般住宅やオフィスビルなどに導入して太陽光発電を行うことが着目されている。

太陽光発電システムにおいて、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽電池セルを複数個直列に接続して太陽電池モジュールが構成される。複数の太陽電池モジュールはケーブルによって直列又は並列に接続されている。各太陽電池モジュールが発電した電力は、太陽電池モジュールの後段に設けられたＰＣＳ（Power Conditioning System）で適切な電力に変換される。

特開２０１４−５２２６２７号公報

近年、ＰＣＳに代わって、複数の太陽電池モジュールを個別に制御するマイクロインバータ（ＭＩＣ）を用いることが提案されている。ＭＩＣは通常、建物の屋根上に設置された太陽電池モジュールの裏面や太陽電池モジュールを支持する架台に取り付けることが多い。ＭＩＣは、発火や発煙等の異常が無いかを目視で点検する必要があるが、建物の屋根上という高い位置にあり、しかも太陽電池モジュールに隠れてしまうＭＩＣを目視で点検することは容易ではない。

本実施形態は、上述のような問題を鑑みてなされたものであり、マイクロインバータの点検を容易にする、利便性の高い太陽光発電システムとＡＣモジュールを提供することを目的とする。

本実施形態の太陽光発電システムは、受光面と裏面とを有するパネル状の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの裏面に取り付けられ、前記太陽電池モジュールの出力制御を行うマイクロインバータと、前記マイクロインバータの外観を撮像可能なカメラと、を備える。

また、本実施形態のＡＣモジュールは、受光面と裏面とを有するパネル状の太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの裏面に取り付けられ、前記太陽電池モジュールの出力制御を行うマイクロインバータと、前記マイクロインバータの外観を撮像可能なカメラと、を備える。

第１の実施形態に係る太陽光発電システムの全体構成を示す図である。 （Ａ）は太陽電池モジュールと架台の構成例を示す斜視図であり、（Ｂ）は太陽電池モジュールと架台の構成例を示す断面図である。 （Ａ）はＡＣモジュールの構成を示す図であり、（Ｂ）はマイクロインバータの外観を示す図である。 カメラによるマイクロインバータの撮像の態様を示す模式図である。 カメラによるマイクロインバータの撮像の態様を示す模式図である。 カメラによるマイクロインバータの撮像の態様を示す模式図である。 （Ａ）は第２の実施形態に係る太陽光発電システムの全体構成を示し、（Ｂ）は一部構成を示す図である。 第３の実施形態に係る太陽光発電システムにおけるマイクロインバータの外観を示す図である。

以下、実施形態に係る太陽光発電システムについて、図面を参照して説明する。

１．第１の実施形態
（１）構成
図１は、第１の実施形態に係る太陽光発電システム１００の概略構成図である。本実施形態の太陽光発電システム１００は、太陽電池モジュール２０を備えたＡＣモジュール２を複数備えたものである。太陽光発電システム１００は、ＡＣモジュール２に備えられている太陽電池モジュール２０が発電した直流電力を交流電力に変換して宅内の主回路に供給し、あるいは外部の電力系統に逆潮流するシステムである。

太陽電池モジュール２０は、太陽電池セル２２を縦横に複数個並べて、受光面側をガラス板、反受光面側をバックシート２３で挟み込み、周囲をフレームで囲って矩形のパネルとして構成したものである。本明細書では、受光面を表面ともいい、反受光面を裏面ともいう。

太陽電池モジュール２０は、受光量を確保するために、太陽光を遮る障害物の少ない場所に設置することが望ましい。そのような設置個所として、建物の屋根、屋上、上部壁面等が考えられる。あるいは、周囲に大きな建造物のない平野等が考えられる。ここでは、建物の屋根Ｒに設置する例を説明する。

太陽電池モジュール２０が複数ある場合は、各太陽電池モジュール２０を隣接させて配列する。例えば、１２枚の太陽電池モジュール２０を配置する場合には、図１に示すように、３段×４列で配列することができる。太陽電池モジュール２０は屋根Ｒに架台４を使って固定されている。架台４の構成は様々なものがあるが、例えば、図２（Ａ）に示すように、太陽電池モジュール２０の裏面の両端付近を、２本の平行な柱状の支持部材４０で支持し、図２（Ｂ）に示すように支持部材４０を固定金具４１で屋根Ｒに固定する。また、同じ列の太陽電池モジュール２０は、同じ支持部材４０で支持すると良い。

図３にＡＣモジュール２の概略構成を示している。ＡＣモジュール２は、上述した太陽電池モジュール２０と、マイクロインバータ（ＭＩＣ１２）１２及びジャンクションボックス１３を備えている。ジャンクションボックス１３は、太陽電池モジュール２０の出力電力を取り出す端子であり、ＭＩＣ１２とケーブルで接続され、太陽電池モジュール２０で発電された電力をＭＩＣ１２に送る。

ＭＩＣ１２は、電力変換機能と最大電力点追従（ＭＰＰＴ:Maximum power point tracking）機能を組み合わせたものとなっている。ＭＩＣ１２は、ＤＣ／ＤＣ変換器、トランス、整流器及びＤＣ／ＡＣ変換器等の電力変換用の部品と、電力変換機能及びＭＰＰＴ機能を実現する制御装置として、マイクロコントローラ（ＭＣＵ: micro control unit）を備えている。これらの部品は、図３（Ｂ）に示すように、金属の筐体１４内部に収容されている。筐体１４内部にはエポキシ等の封止材が充填されている。ＭＩＣ１２は、他のＡＣモジュール２のＭＩＣ１２とケーブルで並列に接続されている。

ＭＩＣ１２はまた、通信装置を備えており、有線又は無線で太陽光発電システム１００の遠隔監視装置であるゲートウェイと通信を行う。ゲートウェイは、管理事業者等の操作端末やユーザの操作端末と通信を行う。操作端末からの指示はゲートウェイを介してＭＩＣ１２に送信され、またＭＩＣ１２が取得した情報はゲートウェイを介して操作端末に送信される。

ＭＩＣ１２とジャンクションボックス１３は、太陽電池モジュール２０の裏面のバックシート２３に取り付けられている。ＭＩＣ１２とジャンクションボックス１３の設置位置は、特定の箇所に限定されないが、例えば、図３（Ａ）に示すように、ＭＩＣ１２を、バックシート２３の隅に配置し、太陽電池モジュール２０のフレームに挟み込むように設置しても良い。ジャンクションボックス１３は、例えば、バックシート２３の中心部とＭＩＣ１２の間に配置する。

本実施形態のＡＣモジュール２は、さらに、図３及び図２（Ｂ）に示すように、ＭＩＣ１２の外観を撮像するカメラ２５を備えている。このカメラ２５を設置することによって、太陽電池モジュール２０を屋根Ｒに設置した状態でも、ＭＩＣ１２に発火や発煙等の異常が無いか点検することができる。

カメラ２５の種類は特定のものに限定されないが、太陽電池モジュール２０と屋根Ｒの間の狭いスペースに存在するＭＩＣ１２を撮像するために、小型のものであると良い。カメラ２５の設置位置も、ＭＩＣ１２の外観を撮像できれば良く、特定の場所に限定されない。ここでは、カメラ２５をＭＩＣ１２に取り付け、自身のＭＩＣ１２ではなく、隣接する太陽電池モジュール２０のＭＩＣ１２を撮像する例を説明する。カメラ２５をＭＩＣ１２に取り付けた場合、カメラ２５とＭＩＣ１２の電源を同じにすることができるため、設備コストを削減することができるが、カメラ２５は取り付けられているＭＩＣ１２を撮像することはできない。そこで、カメラ２５のレンズの方向を調節して、隣接する太陽電池モジュール２０に取り付けられているＭＩＣ１２を撮像するように構成した。

図１の配置例では、例えば図４に示すように、各太陽電池モジュール２０のＭＩＣ１２に設けられたカメラ２５が、右隣の太陽電池モジュール２０のＭＩＣ１２を撮像すると良い。すなわち、各段の一列目のＭＩＣ１２に取り付けられたカメラ２５は、各段の二列目のＭＩＣ１２を撮像する。各段の二列目のＭＩＣ１２に取り付けられたカメラ２５は、各段の三列目のＭＩＣ１２を撮像する。このようにカメラ２５を配置することによって、カメラ２５は右隣のＭＩＣ１２だけでなく、自身が設置されているＡＣモジュール２のジャンクションボックス１３も撮像することができる。これによって、ジャンクションボックス１３についても、発火や発煙等の異常を発見することができる。

なお、各段の一列目のＭＩＣ１２のみ、隣接するＭＩＣ１２のカメラ２５で撮像することができないため、各段の一列目の太陽電池モジュール２０には、それぞれカメラ２５をもう一台ずつ取り付けて、ＭＩＣ１２を撮像できるようにすると良い。また、各段の三列目のカメラ２５は、右隣のＭＩＣ１２が存在しないため、それぞれの太陽電池モジュール２０に設置されたジャンクションボックス１３のみを撮像すると良い。

もちろん、図４に示したのは一例に過ぎない。例えば、ＭＩＣ１２のカメラ２５は、右隣でなく、左隣に位置するＭＩＣ１２を撮像するようにしても良い。また、例えば、図５の矢印で示すように、各ＭＩＣ１２のカメラ２５は、右隣に加えて、下方、上方、斜め下、斜め上に位置するＭＩＣ１２及びジャンクションボックス１３を撮像するようにしても良い。また、撮像対象も、ＭＩＣ１２、ジャンクションボックス１３に限られず、カメラ２５の撮像可能な範囲にあるものを適宜撮像対象として良く、例えば、他のＭＩＣ１２に取り付けられたカメラ２５を撮像しても良い。また、例えば、図６の矢印で示すように、自身が取り付けられた太陽電池モジュール２０や、隣接する太陽電池モジュール２０の裏面全体を撮像しても良い。カメラ２５の撮像対象は、太陽電池モジュール２０の設置態様に応じて適宜決定することができる。また、カメラ２５の数も、個々のＭＩＣ１２全てに取り付ける必要は無く、カメラ２５の撮像範囲に応じて、適宜増減することができる。

各ＭＩＣ１２においてカメラ２５で撮像された画像はゲートウェイを介して管理事業者やユーザの操作端末に送信され、管理事業者やユーザは画像を確認することで、ＭＩＣ１２やジャンクションボックス１３に異常が発生していないかを確認することができる。

（２）作用効果
上述したように、本実施形態のＡＣモジュール２及び太陽光発電システム１００は、受光面と裏面とを有するパネル状の太陽電池モジュール２０と、太陽電池モジュール２０の裏面に取り付けられ、太陽電池モジュール２０の出力制御を行うＭＩＣ１２と、ＭＩＣ１２の外観を撮像可能なカメラ２５と、を備えている。これによって、ＭＩＣ１２が建物の屋根上という高い位置にあり、しかも太陽電池モジュール２０に隠れてしまう状態でも、ＭＩＣ１２の外観を容易に確認することができる。太陽光発電システム１００の点検作業の効率を向上させることができるため、利便性が高い。また、カメラ２５によって常時ＭＩＣ１２の外観を撮像することができるため、定期点検に囚われず、柔軟に安全確認を行うことができ、柔軟性があり、かつ信頼性の高い太陽光発電システム１００を提供することができる。

また、本実施形態では、複数の太陽電池モジュール２０が隣接して配列され、ＭＩＣ１２をそれぞれの太陽電池モジュール２０の裏面に取り付け、カメラ２５を、各ＭＩＣ１２に取り付けている。カメラ２５は、取り付けられたＭＩＣ１２の太陽電池モジュール２０と隣接する太陽電池モジュール２０に取り付けられたＭＩＣ１２を撮像する。これによってカメラ２５をＭＩＣ１２の電源を同じにすることができ、設備コストを削減することができる。

２．第２の実施形態
（１）構成
第２の実施形態に係る太陽光発電システム１００について、図７を用いて説明する。なお、以降の実施形態では、前述の実施形態とは異なる点のみを説明し、前述の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

第２の実施形態では、ＡＣモジュール２にカメラ２５を設置していない。代わりに、架台４に先端にカメラを取り付けたケーブル（以降、カメラ付きケーブル２６と称する）を挿入することができるガイド４２を設けた。

架台４は、上述したように様々な構成のものがあるが、例えば、太陽電池モジュール２０の裏面の両端付近を、２本の平行な支持部材４０で支持し、支持部材４０を固定金具４１で屋根Ｒに固定している。そして、同じ列の太陽電池モジュール２０は、同じ支持部材４０で支持している。そのため、図７（Ａ）に示すように、この架台４の支持部材４０に沿ってカメラ付きケーブル２６を移動させれば、一列の太陽電池モジュール２０の裏面を、先端のカメラでまとめて撮像することができる。そこで、図７（Ｂ）に示すように、支持部材４０にカメラ付きケーブル２６を通すことができるガイド４２を設けた。

ガイド４２の構造は様々なものが考えられる。例えば、支持部材４０を角柱で構成している場合には、支持部材４０の側面に長手方向の溝を作り、この溝にカメラ付きケーブル２６を通すようにしても良い。溝は、例えば、ＭＩＣ１２から離れている方の支持部材４０に設けると良い。これによって、一方の支持部材４０の側面に設けた溝を通るカメラ付きケーブル２６は、他方の支持部材４０の近くに設置されたＭＩＣ１２を撮像することができる。また、ＭＩＣ１２近傍に設けられたジャンクションボックス１３も撮像可能となる。

ガイド４２となる溝は、ケーブルを挿入し、かつケーブルがぶれずにガイド４２内を真っ直ぐに移動することができるように、ケーブルよりも若干大きな幅を持つものであると良い。あるいは、ケーブルがぶれないように、溝の底面にレールを設けて、ケーブルをこのレールに沿って摺動させるようにしても良い。

ガイド４２の構成や設置位置は上述のものに限られず、太陽電池モジュールの設置態様に応じて適宜決定することができる。例えば、ガイド４２を、支持部材４０とは別体の部材として構成し、さらにＭＩＣ１２に近い方の支持部材４０に設置しても良い。具体的には、ガイド４２を上面が開口した凹状の部材として構成し、ＭＩＣ１２に近い方の支持部材４０に取り付ける。カメラ付きケーブル２６をこの凹上の部材に挿通させると、上面の開口を介して、ＭＩＣ１２とＭＩＣ１２の近傍にあるジャンクションボックス１３を撮像することができる。

ガイド４２に挿入するカメラ付きケーブル２６は、特定のものに限定されないが、例えば、医療等において使用される内視鏡を応用して、ケーブルの先端にＣＣＤを取り付けたものを使用することができる。

（２）作用効果
上述したように、本実施形態では、カメラを常時設置する代わりに、太陽電池モジュール２０を支持し、建物の屋根Ｒ等の設置個所に固定される架台４に、カメラ付きケーブル２６を挿入可能なガイド４２を設けた。これによって、カメラの設置コストを削減すると同時に、点検時には容易にカメラ付きケーブル２６を太陽電池モジュール２０の裏面に設置されたＭＩＣ１２に近づけて撮像することができ、高い利便性を提供することができる。

また、ガイド４２を、太陽電池モジュール２０の裏面を支持する支持部材４０に設けられた溝とし、溝にケーブルが摺動可能なレールを設けても良い。支持部材４０に溝を設けることによって、別途ガイド４２を設置する必要がなく、経済的である。また、溝にレールを設けることによって、ケーブルがぶれずに溝内を移動するため、操作性が良い。

３．第３の実施形態
第３の実施形態に係る太陽光発電システム１００について、図８を用いて説明する。第３の実施形態は、ＭＩＣ１２のバリエーションを示すものであり、第１及び第２の実施形態のいずれにも適用可能である。第１の実施形態で説明したように、ＭＩＣ１２は通常、金属の筐体１４で覆われている。そのため、カメラでＭＩＣ１２の外観を撮像することによって、発火や発煙等の異常を確認することはできるが、筐体１４内部の異常を確認することができない。そこで、本実施形態ではＭＩＣ１２の内部の異常を確認することができる種々の態様を説明する。

（１）図８に示すように、ＭＩＣ１２の電子回路を透明な封止材で覆い、透明な筐体１４に収容することで、内部の異常も確認することができる。筐体１４は、例えば、アクリル等の透明材料で構成することができる。内部の封止材としては、シリコーンやフッ素系材料等の透明な材料を用いることができる。

ＭＩＣ１２全体を透明な封止材で覆わなくても良い。内部の異常の点検には、ＭＩＣ１２の内部の一部を確認できれば良いため、例えば筐体１４内部の半分をエポキシ系等の透明でない材料で多い、残り半分をシリコーンやフッ素系材料等の透明に透明な材料で覆っても良い。また、例えば、点検に重要な箇所のみを透明にしても良い。例えば、ＭＩＣ１２を構成する端子台等の接続部や、パワーデバイス、コンデンサ等の点検対象となる部品周辺のみを、シリコーン、フッ素系材料等の透明になる素材でコーティングしても良い。

（２）ＭＩＣ１２の外部接続端子やケーブルを、熱による変色が視認しやすい色の塗料でコーティングしても良い。あるいは、温度変化により変色する塗料でコーティングしても良い。これによって、カメラ２５やカメラ付ケーブル２６でＭＩＣ１２の外部接続端子やケーブルを撮像したときに、内部の異常も発見することができる。

（３）筐体１４を透明でない金属で構成した場合に、内部を確認することができる穴を設けても良い。また、穴に広角レンズを取り付けて、内部をより広範囲に視認できるようにしても良い。この場合は、内部の封止材はシリコーンやフッ素系材料等の透明な材料を用いると良い。

（４）筐体１４にＭＩＣ１２内部の温度を示すサーモラベルを付しても良い。サーモラベルの変化によって、ＭＩＣ１２内部に異常が発生しているかどうかを確認することができる。

（５）ＭＩＣ１２や、第１実施形態のＭＩＣ１２に取り付けたカメラ２５に、熱感知又は煙感知式のセンサを内蔵しても良い。さらに、これらのセンサが異常を検出した際に発光するＬＥＤライト等の発光装置を設置しても良い。ＬＥＤライトの発光はカメラ２５からも確認できるが、屋根下から肉眼で確認することもできるため、より簡易に異常の発生を確認することができる。なお、肉眼でＬＥＤライトの発光を確認する場合には、太陽電池モジュール２０ごとに、ＭＩＣ１２の設置位置あるいはＬＥＤライトの設置位置をずらしても良い。これによって、どのＭＩＣ１２に異常が発生しているのか、肉眼で容易に視認可能となる。なお、上述した構成は、ＭＩＣ１２だけでなくジャンクションボックス１３にも適用可能である。

４．その他の実施形態
（１）本発明のいくつかの複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

（２）上述の実施形態では、複数のＡＣモジュール２を備えた太陽光発電システム１００を例に挙げて説明したが、ＡＣモジュール２は単数であっても良い。その場合は、カメラ２５はＭＩＣ１２ではなくバックシート２３のＭＩＣ１２を撮像可能な位置に取り付けると良い。複数のＡＣモジュール２を用いた場合でも、その数や配置態様は上述の例に限られない。カメラ２５の数や設置位置は、ＡＣモジュール２の数や配置態様に応じて適宜決定することができる。例えば、カメラ２５のレンズを可動にして、一つのカメラ２５で複数のＭＩＣ１２を撮像しても良い。

（３）上述の実施形態では、ＡＣモジュール２を建物の屋根Ｒに設置する例を説明したが、設置場所はこれに限られない。建物の屋上や上部壁面に設けても良い。あるいは、周囲に大きな建造物のない平野に設けても良い。

２ ＡＣモジュール
４ 架台
１２ マイクロインバータ（ＭＩＣ）
１３ ジャンクションボックス
１４ 筐体
２０ 太陽電池モジュール
２２ 太陽電池セル
２３ バックシート
２５ カメラ
２６ カメラ付ケーブル
４０ 支持部材
４１ 固定金具
４２ ガイド
１００ 太陽光発電システム
Ｒ 屋根

Claims (11)

1. 受光面と裏面とを有するパネル状の太陽電池モジュールと、
   前記太陽電池モジュールの裏面に取り付けられ、前記太陽電池モジュールの出力制御を行うマイクロインバータと、
   前記マイクロインバータの外観を撮像可能なカメラと、を備えた太陽光発電システム。
2. 前記太陽電池モジュールが複数隣接して配列され、前記マイクロインバータは複数の前記太陽電池モジュールのそれぞれの裏面に取り付けられ、
   前記カメラは各マイクロインバータに取り付けられ、当該マイクロインバータが取り付けられた太陽電池モジュールと隣接する太陽電池モジュールのマイクロインバータを撮像する請求項１記載の太陽光発電システム。
3. 受光面と裏面とを有するパネル状の太陽電池モジュールと、
   前記太陽電池モジュールの裏面に取り付けられ、前記太陽電池モジュールの出力制御を行うマイクロインバータと、
   前記太陽電池モジュールを支持して設置個所に固定する架台と、
   前記架台に設けられ、先端に前記マイクロインバータを撮像するカメラを備えたケーブルを挿入可能なガイドと、を備えた太陽光発電システム。
4. 前記ガイドは、前記太陽電池モジュールの裏面を支持する支持部材に設けられた溝と、当該溝に設けられ、前記ケーブルが摺動可能なレールを有する請求項３記載の太陽光発電システム。
5. 前記マイクロインバータは、電子回路を透明な封止材で覆って透明な筐体に収容した構成である請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
6. 前記マイクロインバータの外部接続端子又はケーブルを、熱により変色が視認しやすい色の塗料でコーティングした請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
7. 前記マイクロインバータの外部接続端子又はケーブルを、熱により変色する塗料でコーティングした請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
8. 前記マイクロインバータは、電子回路を金属筐体に収容した構成であり、前記金属筐体には、内部を視認可能な穴が設けられている請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
9. 前記マイクロインバータに内部の温度を示すサーモラベルを筐体に付した請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
10. 前記マイクロインバータは、内部の異常を検出するセンサと、前記センサが異常を検出した際に発光する発光装置を備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽光発電システム。
11. 受光面と裏面とを有するパネル状の太陽電池モジュールと、
    前記太陽電池モジュールの裏面に取り付けられ、前記太陽電池モジュールの出力制御を行うマイクロインバータと、
    前記マイクロインバータの外観を撮像可能なカメラと、を備えるＡＣモジュール。