JP2018068091A - パワーコンディショナ - Google Patents

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Abstract

【課題】リモコンの配置の自由度を高めるパワーコンディショナを提供する。
【解決手段】パワーコンディショナ100は、開口部110aを有する本体ケース110(筺体)と、開口部110aを覆うフロントパネル120と、備える。フロントパネル120は、リモコン200の表示部210を光学的に露出させる表示窓部130と、リモコン200の操作部220に対して、外部からの操作を物理的に禁止する操作禁止領域部140と、を備える。
【選択図】図1

Description

本発明は、パワーコンディショナに関する。
太陽光発電システム等に使用されるパワーコンディショナは、太陽光パネルが出力する直流電力を交流電力に変換して商用系統に出力する。パワーコンディショナは、一般に屋外に設置される。また、パワーコンディショナに、別体のリモートコントローラ(以下、リモコンという)を接続し、リモコンによりパワーコンディショナの状態を表示するとともに、パワーコンディショナを遠隔操作する。
特許文献1には、任意に設定した単位期間毎のパワーコンディショナの出力データを算出手段で算出して表示手段(リモコンの表示部に対応)に表示するパワーコンディショナが記載されている。
特許文献2には、太陽電池の出力を交流電力に変換し系統電力線に連系出力するインバータ装置本体と該インバータ装置本体を遠隔より操作するとともにインバータ装置本体の情報を表示する遠隔操作部とを有する系統連系インバータ装置が記載されている。
屋外に設置されたパワーコンディショナから屋内まで信号線を引き込み、この信号線にリモコンを接続することで、一般使用者(ユーザ)は、リモコンの表示部にパワーコンディショナの状態を表示することができ、また操作部によりパワーコンディショナを遠隔操作することができる。リモコンは、パワーコンディショナとの間で長期に亘って常時接続される要請があるため、電源(バッテリ)や各種設定を必要としない有線接続が用いられる。一方で、リモコンを使用してまでパワーコンディショナを操作しない一般使用者(ユーザ)も多い。このため、リモコンは、通常、別売で提供される。リモコンを接続する場合、前記のように有線接続となる。なお、点検作業者は、パワーコンディショナのフロントパネルを開放して、内部基板上に設置された7セグメント表示部等を確認し、点検操作を行うことができる。
特開平11−119847号公報 特開平10−150778号公報
一般使用者(ユーザ)は、屋内においてリモコンの操作部を操作することでパワーコンディショナを運転操作することができる。しかしながら、当該一般使用者(ユーザ)は、屋外に設置されたパワーコンディショナの前では、パワーコンディショナの状態を確認したり、操作を行うことは一切できない。このため、リモコンがある屋内に一旦戻って操作を行わざるを得ない。パワーコンディショナにあらかじめ表示部を設けておくことが考えられるが、使用頻度の低い、あるいは全く使用されない可能性のある表示部を設けることは、費用対効果の点で好ましくない。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、リモコンの配置の自由度を高めるパワーコンディショナを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明によるパワーコンディショナは、開口部を有する筺体と、前記開口部を塞ぐフロントパネルと、本体を遠隔操作するリモコンと、を備え、前記リモコンは、前記筺体に収容可能なリモコン筺体と、本体の運転を操作する操作部と、本体の運転状況を表示する表示部と、を備え、前記フロントパネルは、前記表示部を露出させる表示窓部と、前記操作部に対して、外部からの操作を物理的に禁止する操作禁止領域部と、を備えることを特徴とする。
本発明によれば、リモコンの配置の自由度を高めるパワーコンディショナを提供することができる。
本発明の実施形態に係るパワーコンディショナの構造を示す斜視図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの右底部から見た斜視図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの構成図であり、(a)はその正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの底面図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナのフロントパネルの構成図であり、(a)はその正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの表示窓部の斜視図であり、図1の表示窓部の要部拡大図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの表示窓部の透過板の構成を示す平面図であり、(a)はフロントパネル表側透過板を示す図、(b)はフロントパネル裏側透過板を示す図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナのフロントパネルを取り外した本体ケースの機械的構成を示す斜視図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの本体ケースを前面から見た正面図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの端子台部に設けられたリモコン壁掛け用取付板を示す斜視図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの運転切替スイッチを説明する図であり、(a)は運転切替スイッチの設置場所を示す斜視図、(b)は運転切替スイッチの蓋を示す斜視図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの運転切替スイッチの構造を示す斜視図であり、(a)は運転切替スイッチおよび樹脂ケースの斜視図、(b)は樹脂ケースを取り外した場合の運転切替スイッチの斜視図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナの運転切替スイッチおよび樹脂ケースを含む本体ケースの底部の要部断面図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナのリモコンの構成を示す図であり、(a)はリモコンの正面図、(b)はリモコンおよびリモコン壁掛け用取付板の分解斜視図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナおよびリモコンを使用した太陽光発電システムの構成を示す図である。 上記実施形態に係るパワーコンディショナのおよびリモコンの使用方法を説明する図であり、(a)はリモコンが屋内に設置されている場合の使用例、(b)はリモコンがパワーコンディショナ内に収容されている場合の使用例である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係るパワーコンディショナ100の構造を示す斜視図である。図2は、パワーコンディショナ100の右底部から見た斜視図である。図3は、パワーコンディショナ100の構成図であり、(a)はその正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。図4は、パワーコンディショナ100の底面図である。
[パワーコンディショナ]
パワーコンディショナ100は、太陽光発電システム等に使用され、太陽光パネルから供給された直流電力を交流電力に変換し、外部の負荷または商用電源系統に供給する。
図1〜図4に示すように、本実施形態のパワーコンディショナ100は、各種部品を収容する略直方体形状の本体ケース110(筺体)と、本体ケース110の前面の開口部110a(図8参照)を覆うフロントパネル120と、備える。フロントパネル120には、パワーコンディショナ100内に収容されたリモコン200の表示部210(図3参照)を露出させる長方形状の表示窓部130が形成されている。また、表示窓部130の下方は、パワーコンディショナ100内に収容されたリモコン200の操作部220(図3参照)に対して、外部からの操作を物理的に禁止する操作禁止領域部140となっている。
また、本体ケース110の底部110bには、ケーブル配線用の円形の貫通孔111(図2および図4参照)と、運転切替スイッチ150(運転切替部)(図9および図12
)を塞ぐ蓋112(図2および図4参照)が取り付けられている。運転切替スイッチ150については、図12〜図14により後記する。
<フロントパネル>
図5は、フロントパネル120の構成図であり、(a)はその正面図、(b)は(a)のA−A断面図である。
図1〜図5に示すように、フロントパネル120は、本体ケース110の開口部110a(図8参照)を覆う板部材であり、平面視して略矩形に形成された圧延鋼板等の金属板からなる。フロントパネル120は、本体ケース110の外壁部と同色の塗装が施されている。
フロントパネル120は、前面視して中央側で前方向に凸となるように湾曲する矩形のパネル部121と、パネル部121の外周部を形成する縁部122と、を有する。パネル部121は、縁部122との境界部122aから前方に突出し、さらに幅方向に亘って同じ曲率で僅かに湾曲することによって前側に凸となる。縁部122は、フロントパネル120の取付け部として後方に延出する枠部122bを有し、枠部122bが本体ケース110に嵌め込まれる。
<表示窓部>
図1〜図4に示すように、フロントパネル120の右下側には、パワーコンディショナ100内に収容されたリモコン200の表示部210を光学的に露出させる表示窓部130が形成されている。
図6は、表示窓部130の斜視図であり、図1の表示窓部130の要部拡大図である。
図5および図6に示すように、表示窓部130は、フロントパネル120の右下側の板厚を矩形状に開口した表示窓枠120aと、表示窓枠120aをフロントパネル表側から覆うフロントパネル表側透過板131(透過板)(後記図7(a)参照)と、フロントパネル裏側から覆うフロントパネル裏側透過板132(透過板)(後記図7(b)参照)と、これら透過板131,132(後記図7(b)参照)を表示窓枠120aの外周部に貼り付ける構造用接合テープ133,134(固定部材)(図7参照)と、を有する。構造用接合テープ133,134には、例えばアクリルフォームが使用される。
図6に示すように、パネル部121は、表示窓枠120aの外周側を周回して形成された凹形状となる凹部121aと、凹部121aの表示窓枠120a側から前方に傾斜しながら突出する傾斜部121bと、傾斜部121bの頂部から内側に延びる平坦面部121cと、平坦面部121cから本体ケース110側に窪んで透過板131の取付面となる平坦面部121dと、を有する。透過板131は、平坦面部121dの表面に構造用接合テープ133で貼り付けられる。透過板131が平坦面部121dに貼り付けられた後には、平坦面部121cと透過板131は面一で揃う。また、平坦面部121dの裏面には、透過板132が、構造用接合テープ134で貼り付けられる。このように、表示窓枠120aは、平坦面部121dの表面と裏面の両面から、構造用接合テープ133,134によって透過板131と透過板132がそれぞれ貼り付けられる。
平坦面部121cおよび表示窓枠120aは、図5(b)に示すように、断面視して直線となっている。これに対して、フロントパネル120のパネル部121は、中央側で前方向に凸となるように僅かに湾曲している。すなわち、フロントパネル120は、湾曲したパネル部121の一部領域に、断面視して直線的な表示窓枠120aが形成された構成となっている。このため、直線的な表示窓枠120aと湾曲したパネル部121との間で隙間が生じることが考えられる。本実施形態では、このような隙間の発生要因を、凹部121aの凹形状の変化、および/または傾斜部121bのテーパ面の変化を用いて徐々に(段階的に)吸収して表示窓部130の密閉を保つように構成する。具体的には、パネル部121の中央部側では、その周辺部側よりも、凹部121aから傾斜して立ち上がる傾斜部121bのテーパ面のスロープの角度(プロファイル)を段階的により大きくする。このとき、凹部121aの凹形状をパネル部121の中央部側とその周辺部側とで徐々に変化させてもよい。
図6に示すように、パワーコンディショナ100内にリモコン200が収容された場合、リモコン200の表示部210の表示が表示窓部130の透過板131,132(後記図7(b)参照)を通して目視できる。後記するように、表示窓部130には、フロントパネル表側透過板131(後記)にスモーク印刷131b(後記)を施すことで、あえてリモコン200の表示部210の表示画面にスモークを掛けているが、それでも鮮明に表示窓部130に表示することができる。
また、フロントパネル120の右下側に形成された矩形の表示窓枠120aを取り囲む凹部121aおよび傾斜部121bのうち、下辺の凹部121aおよび傾斜部121bは、操作禁止領域部140の一部を形成している。
<フロントパネル表側透過板およびフロントパネル裏側透過板>
図7は、表示窓部の透過板の構成を示す平面図であり、(a)はフロントパネル表側透過板を示す図、(b)はフロントパネル裏側透過板を示す図である。
図1〜図4に示すように、フロントパネル表側透過板131は、フロントパネル120の外側から、構造用接合テープ133によって、表示窓部130を構成する表示窓枠120aの外周部に貼り付けられる。
図7(a)に示すように、フロントパネル表側透過板131は、ポリカーボネート(PC)プレートからなる半透明樹脂板であり、窓部(図7(a)破線囲み参照)131a内がスモーク印刷131bされ、窓部131aの外周側が目隠し印刷131cされている。フロントパネル表側透過板131の目隠し印刷131c側の背面には、構造用接合テープ133が貼り付けられる。窓部131aは、パワーコンディショナ100内に収容されたリモコン200の表示部210の表示画面に対応している。
図7(b)に示すように、フロントパネル裏側透過板132は、ポリカーボネート(PC)プレートからなる透明樹脂板であり、フロントパネル表側透過板131のような印刷は施されていない。フロントパネル裏側透過板132の背面には、構造用接合テープ134が貼り付けられる。
フロントパネル表側透過板131にスモーク印刷131bが施されているので、前記図6に示すように、パワーコンディショナ100内にリモコン200が収容された場合、リモコン200の表示部210の表示画面は、スモークが掛けられてややトーンを落として表示窓部130に表示される。トーンは落とされているが、表示窓部130から目視できる表示自体は鮮明である。また、トーンが落とされていることで、パワーコンディショナ100内にリモコン200が収容された場合、リモコン200の表示部210の表示画面がフロントパネル120の表側から極端に目立って表示されることを抑制することができる。屋外に設置されたパワーコンディショナ100では、収容されたリモコン200の表示部210の表示画面を誰でも見ることができる。この際、個人情報にかかる表示画面の内容を極端に目立たせたくない要請がある。また、表示画面が明るく表示されていると、第三者にとって、光害となる虞もある。さらに、パワーコンディショナ100の設置場所を第三者に積極的に知らせる必要性がない(いたずら防止など)にもかかわらず、表示画面が明るく表示されていると、パワーコンディショナ100の設置場所を強調することになる。本実施形態では、表示窓部130に表示されるリモコン200の表示部210の表示画面のトーンを落とすことで、必要な視認性は確保しつつ、上記懸念材料を払拭することができる。
前記図7(a)に示すように、フロントパネル120の外側から、構造用接合テープ133によってフロントパネル表側透過板131を表示窓枠120aの外周部に貼り付け、かつ、フロントパネル120の内側から、構造用接合テープ134によってフロントパネル裏側透過板132を表示窓枠120aの外周部に貼り付けた場合、表示窓枠120aは、両面配置されたフロントパネル表側透過板131とフロントパネル裏側透過板132とによって密閉される。表示窓部130の表側のフロントパネル表側透過板131と表示窓部130の裏側のフロントパネル裏側透過板132との間で空気層を形成する。この空気層によって、パワーコンディショナ100の本体外側と内側との温度差により生じる結露防止を図る。
また、フロントパネル120の外側と内側の両面から、構造用接合テープ133,134によってフロントパネル表側透過板131とフロントパネル裏側透過板132を貼り付けた透過板の二重構成とすることで、防水の確度を上げることができる。
<操作禁止領域部>
操作禁止領域部140(図1等参照)は、パワーコンディショナ100内に収容されたリモコン200の操作部220に対して、外部からの操作を物理的に禁止する領域であり、表示窓部130の下方のパネル部121に形成されている。操作禁止領域部140は、パネル部121に形成された凹部121a(図6参照)および傾斜部121bのうち、下辺の凹部121aおよび傾斜部121bを含んでいる。操作禁止領域部140が凹部121aおよび傾斜部121bを含むことで、パネル部121の曲げ剛性を高めることができ、パワーコンディショナ100外からの不正押圧操作を防止することができる。なお、フロントパネル120は、パネル部121が前側に凸で湾曲しているので、外部から押圧力がかかっても容易に変形することはない。しかしながら、パネル部121には、表示窓部130用の表示窓枠120aが開口しているので、この部分の剛性が低下している。また、リモコン200の表示部210の下方の操作部220の不正操作をより確実に防止したい。凹部121aおよび傾斜部121bを操作禁止領域部140の一部に含むことで、上記2点の要請を満たすことができる。ちなみに、パネル部121の凹部121aと傾斜部121bとは、直線的な表示窓枠120aを湾曲したパネル部121に徐々に繋いで隙間を防止する機能を兼ねている。
<本体ケースおよび端子台部>
図8は、パワーコンディショナ100のフロントパネル120を取り外した本体ケース110の機械的構成を示す斜視図である。図9は、パワーコンディショナ100の本体ケース110を前面から見た正面図である。図10は、端子台部2に設けられたリモコン壁掛け用取付板250を示す斜視図である。
図8および図9に示すように、本体ケース110は、各種部品を収容する収容箱である。本体ケース110は、横長の略直方体枠状に形成され、その前面の全体が開放される。本体ケース110の下部には、ケーブル配線用の円形の貫通孔111が複数形成されている。
端子台部2は、図示しないDC端子台を介して太陽光パネル310(図16参照)に接続されるDCスイッチ部24と、図示しないAC端子台を介して商用電源系統の配電盤(図示省略)に接続されるヒューズホルダ26と、リモコン壁掛け用取付板250(図10参照)と、を備える。DCスイッチ部24には、各太陽光パネル310毎に電流をオン/オフする複数のスイッチが設けられている。ヒューズホルダ26には、図示せぬヒューズが装着される。
図10に示すように、端子台部2の前面には、リモコン壁掛け用取付板250がネジ止め固定されている。リモコン壁掛け用取付板250は、外付け可能(取外し可能)なリモコン200(図8参照)本体をパワーコンディショナ100内の所定位置に収容するための位置決め/取付部材である。図10および後記図14(b)に示すように、リモコン壁掛け用取付板250は、リモコン200の背面板を兼ねている。リモコン壁掛け用取付板250は、板状部材251と、板状部材251の上端部に設けられリモコン200本体の上部を係止するフック252と、板状部材251の下端部に設けられリモコン200本体の下部をネジ止め固定する固定部253と、端子台部2や屋内壁面等にネジ止めするためのネジ穴254と、を備える。板状部材251は、大口径の開口部251aと、開口部251aの周囲をU字形で囲む凸部251bと、を有する。なお、凸部251bは、板状部材251とは別部材の例えば弾性部材であってもよい。
リモコン壁掛け用取付板250は、開口部251aが端子台部2のリモコン信号線配線用開口部2aに連通するように取り付けられる。リモコン200(図8参照)とパワーコンディショナ100とは、有線接続され、リモコン200がパワーコンディショナ100内に収容された場合でもリモコン200と通信インターフェース部9および制御部8(図8、図9、図15参照)とは同様の有線接続である。このため、図示は省略するが、リモコン200本体からの信号線は、リモコン壁掛け用取付板250の開口部251aおよびリモコン信号線配線用開口部2aに通される。
ここで、リモコン壁掛け用取付板250を、パワーコンディショナ100内の端子台部2に取り付けるのではなく、後記する図16(a)に示すように、屋内の壁等に取り付けてもよい。あるいは、図10のリモコン壁掛け用取付板250と同一のリモコン壁掛け用取付板250を別途、屋内の壁等に取り付けてもよい。このようにすれば、リモコン200(図8参照)本体をパワーコンディショナ100内または屋内の壁等に自由に設置することができる。
<電気的構成>
図8および図9に示すように、パワーコンディショナ100の内部において、端子台部2には、図示しないDC端子台とAC端子台とが設けられている。DC端子台は、太陽光パネル310(後記図15参照)に接続され、AC端子台は商用電源系統320(後記図15参照)に接続される。DCスイッチ部24には、各太陽光パネル310毎に電流をオン/オフする複数のスイッチが設けられている。接続箱機能部32aは、DCスイッチ部24を介して供給された直流電流を逆流防止用のダイオード(図示省略)を介して合成する。DCフィルタ部34aは、合成された直流電圧・電流から脈動成分を除去する。接続箱機能部32aとDCフィルタ部34aとは、DCフィルタ基板3に搭載されている。
DCリアクトル4は、鉄心を有するリアクトルであり、DCフィルタ基板3から出力された直流電流が通過する。DC/AC変換基板5は、DC−DCコンバータ52(図15参照)、インバータ54(図15参照)、電解コンデンサ56を搭載する。DC−DCコンバータ52(図15参照)は、DCリアクトル4から供給された直流電圧によって所定の直流電圧を生成し、電解コンデンサ56を充電する。ここで、DCリアクトル4およびDC−DCコンバータ52(図15参照)は、昇圧チョッパ回路を構成しており、電解コンデンサ56の端子電圧は、300〜400V程度になる。
インバータ54(図15参照)は、電解コンデンサ56の端子電圧をスイッチングすることにより、PWM変調波である交流電圧を出力する。すなわち、この交流電圧は、方形波パルス状の波形を有し、そのデューティ比は正弦波状に変動する。
ACリアクトル6は鉄心を有するリアクトルであり、インバータ54(図15参照)の出力電圧から高調波成分を除去する。ただし、ACリアクトル6のみでは高調波成分を充分に除去しきれないため、後段のACフィルタ部72aにおいて、さらに高調波成分が除去される。図示しないACリレー部は、ACフィルタ部72aと商用電源系統との接続状態(オン/オフ状態)を切り替える。すなわち、ACフィルタ部72aと商用電源系統とを接続するためには、両者の電圧差、位相差等について所定の条件が満たされている必要がある。
電圧差、位相差等の条件が満たされた場合は、ACリレー部(図示省略)はオン状態に設定され、これにより、ACフィルタ部72aの出力電力は、ACリレー部(図示省略)、ヒューズホルダ26、AC端子台(図示省略)を介して商用電源系統に供給される。
パワーコンディショナ100は、表示部8aおよび操作部8bを有する制御部8と、通信インターフェース部9と、を備える。制御部8および通信インターフェース部9は、制御基板に備えられている。制御部8は、CPU(Central Processing Unit)やメモリ等を有し、メモリに格納された制御プログラムに基づいて、パワーコンディショナ100内の各部を制御する。なお、表示部8aおよび操作部8bは、点検作業を行う操作者のみが、する。点検作業者は、パワーコンディショナ100のフロントパネル120を開放して、基板上に設置された7セグメントなどの表示部8a等を確認し、操作部8bによる点検作業を行う。
ヒートシンク14(図3参照)は、背面窓(図示省略)よりもやや小サイズの略長方形板状に形成され、その前面は平面状に形成されるとともに、背面には複数のフィンが形成されている。ヒートシンク14は、その前面が背面窓(図示省略)から露出し、後面は背面カバー16によって覆われる。ヒートシンク14の前面中央部分には、DC/AC変換基板5が装着される。DC/AC変換基板5の裏面には、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:絶縁ゲートバイポーラトランジスタ)等の複数のパワー半導体素子(図示省略)が搭載されており、これらパワー半導体素子がヒートシンク14に衝合しつつ取り付けられる。この結果、DC/AC変換基板5は、ヒートシンク14に対して前方に若干(数mm程度)隔てた位置に固定される。
電解コンデンサ56は、実際には複数の電解コンデンサ56aを直並列接続して構成されている。これら電解コンデンサ56aは、DC/AC変換基板5の下辺および右辺に沿って装着されている。上述したパワー半導体素子は、電解コンデンサ56aの装着位置を除いた領域の裏面に装着されている。また、ヒートシンク14の左上隅および右上隅には、DCリアクトル4およびACリアクトル6が絶縁シート(図示省略)を介して装着される。
パワー半導体素子、DCリアクトル4、ACリアクトル6は、発熱量が大きいためにヒートシンク14に装着されているが、これらの部品から放出される熱は、パワーコンディショナ100の筺体内にも放射され、対流によって他の部品にも伝搬される。「他の部品」のうち、電解コンデンサ56aは熱による劣化が特に生じやすいため、パワー半導体素子、DCリアクトル4、ACリアクトル6の上方には位置しないように配置されている。
DCフィルタ基板3は、略L字状に形成され、DCリアクトル4の下方に配置される。DCフィルタ基板3の前面には、インダクタ等、DCフィルタ部34a(図8参照)の構成部品が配置されている。また、DCフィルタ基板3には、縦長形状のヒートシンク(図示省略)が装着されている。このヒートシンク(図示省略)は、接続箱機能部32a(図8参照)に含まれる逆流防止用のダイオードを冷却する。
ACフィルタ基板7(図8参照)は、略逆L字状に形成され、ACリアクトル6の下方に配置される。ACフィルタ基板7の前面には、インダクタ(図示省略)等、ACフィルタ部72a(図8参照)の構成部品が配置されている。
DCリアクトル4およびACリアクトル6の下方にDCフィルタ基板3およびACフィルタ基板7を取り付けた後、本体ケース110の前面には、その左右端を繋ぐように、補強板12と端子台部2とが装着される。端子台部2の中央部分には、後側に凹んだ凹部が形成されており、その凹部にDCスイッチ部24とヒューズホルダ26とが装着されている。さらに、補強板12には、制御部8が取り付けられる。そして、本体ケース110の前面に、フロントパネル120(図1等参照)を装着すると、防滴構造を有し屋外設置可能なパワーコンディショナ100が完成する。
DCスイッチ部24の後方には、DCフィルタ基板3に装着されたヒートシンク(図示省略)が位置している。ヒートシンク(図示省略)は、電解コンデンサ56aよりも若干左側に配置されている。これにより、ヒートシンク(図示省略)にて発生した熱気は、電解コンデンサ56aには当たらないように上方向に上昇する。
本実施形態では、横長の(上下方向の幅よりも、左右方向の幅が長い)本体ケース110を適用し、その左上隅および右上隅に、DCリアクトル4およびACリアクトル6を配置している。DCリアクトル4およびACリアクトル6は、それぞれ強い磁束を発生するため、両者を近接させると、相互インダクタンスにより影響を及ぼし合い、電波障害を起こす原因になり得る。この場合、電波障害を軽減するためには、DCフィルタ部34aおよびACフィルタ部72aとして高性能なものを適用せざるを得なくなり、コストアップにつながる。したがって、DCリアクトル4およびACリアクトル6の距離をなるべく離すことが、安価に電波障害を軽減するために有効な手段である。
また、DCリアクトル4およびACリアクトル6は、発熱量が大きいため、他の部品の温度上昇を抑制するためには、本体ケース110内でなるべく上部に配置することが望ましい。このような事情に鑑みれば、本体ケース110として横長のものを採用し、その左上隅および右上端にDCリアクトル4およびACリアクトル6を配置することが最適であると考えられる。
また、DC−DCコンバータ52(図15参照)およびインバータ54(図15参照)は、電解コンデンサ56に対する充放電を行うものであるため、これらの要素をなるべく近接させると、不要輻射や電力損失を抑制できる。これらの要素をDC/AC変換基板5として、まとめて実装することが望ましい。そして、DC/AC変換基板5をDCリアクトル4とACリアクトル6との間に配置すると、電流が流れる順序(DCリアクトル4→DC/AC変換基板5→ACリアクトル6)に従って、これらの構成要素4,5,6を配置することができる。これにより、構成要素4,5,6間を接続するケーブルを短くすることができるから、ケーブルのコストを削減できるとともに、組立性を高めることができ、ケーブルにおける不要輻射や電力損失も抑制することができる。
また、DCリアクトル4の下方にDCフィルタ基板3を配置し、ACリアクトル6の下方にACフィルタ基板7を配置すると、それぞれを接続するためのケーブルを短くすることができ、不要輻射や電力損失を一層抑制できる点で望ましい。以上のように、DCフィルタ基板3、DCリアクトル4、DC/AC変換基板5、ACリアクトル6、ACフィルタ基板7を略コ字状をなすように配置することにより、不要輻射や電力損失を抑制しつつ、各要素の温度上昇(特に電解コンデンサ56aの温度上昇)を抑制できる。
<運転切替スイッチ>
図9に示すように、本体ケース110の底部には、運転切替スイッチ150が設置されている。運転切替スイッチ150は、リモコン200の操作部220による操作をパワーコンディショナ100側で行うために設置される。上述したように、フロントパネル120には、収容されたリモコン200の操作部220による操作を物理的に禁止する操作禁止領域部140(図1等参照)が設けられている。したがって、パワーコンディショナ100内にリモコン200を収容してしまうと、パワーコンディショナ100の外からリモコン200の操作を行うことはできない。ただし、この場合でもリモコン200の操作部220に対応する操作(例えば、「連系」「抑制」の切替え操作)を行いたい場合が考えられる。そこで、本体ケース110の底部に、運転切替スイッチ150を設ける。運転切替スイッチ150は、操作バー151が下方を向くように設置され、運転切替スイッチ150の操作領域が蓋112により密閉される。本体ケース110の底面110bに蓋112が取り付けられた状態では、底面110bと蓋112表面は面一で揃う(図2参照)。
図11は、運転切替スイッチ150を説明する図であり、(a)は運転切替スイッチ150の設置場所を示す斜視図、(b)は運転切替スイッチ150の蓋を示す斜視図である。図12は、運転切替スイッチ150の構造を示す斜視図であり、(a)は運転切替スイッチ150および樹脂ケースの斜視図、(b)は樹脂ケースを取り外した場合の運転切替スイッチ150の斜視図である。図13は、運転切替スイッチ150および樹脂ケースを含む本体ケース110の底部の要部断面図である。
図11および図13に示すように、本体ケース110の底面110bには、運転切替スイッチ150の蓋112を収容するための凹部110cと、凹部110cから更に内部側に窪んで開口して運転切替スイッチ150の取付面となる取付面部110dと、が形成されている。凹部110cの形状は、蓋112の外形形状に揃えられており、蓋112を凹部110cに隙間や段差なく取付けることができる。図11に示すように、蓋112は、長方形状の板状部112aと、板状部112aの一方の端部に開口したネジ穴112bと、板状部112aの他方の端部に開口した切欠き形状ネジ穴112cと、板状部112aの裏面に固着された第1防水パッキン113(図12(b)および図13参照)と、を備える。第1防水パッキン113は、ゴム等の弾性部材からなり板状部112aに合わせて略長方形に形成される。
図11(a)に示すように、ネジ穴112bは、脱落防止用のワッシャ付ネジ114の径よりもやや大きく形成されており、ネジ穴112bをワッシャ付ネジ114で遊嵌しながら締結される。蓋112は、取付または取外時のいずれの場合であっても一方のワッシャ付ネジ114によって、本体ケース110の底面110bに取り付けられたままの状態である。ここで、蓋112のネジ穴112bは、ワッシャ付ネジ114に遊嵌されているので、蓋112は、取付または取外時には当該ワッシャ付ネジ114の周方向および軸方向に遊びを持って動かすことができる。取付時、他方のワッシャ付ネジ114に切欠き形状ネジ穴112cの案内部を係合させ、締結位置まで移動させた後、切欠き形状ネジ穴112cのワッシャ付ネジ114、およびネジ穴112bのワッシャ付ネジ114を締結する。取外時は、上記とは逆手順で、ワッシャ付ネジ114から切欠き形状ネジ穴112cが開放される。
本実施形態では、ワッシャ付ネジ114を用いるとともにワッシャ付ネジ114を本体ケース110の底面110bに残存させる構成を採るので、蓋112の取付または取外時に、蓋112およびワッシャ付ネジ114を落下させたり、紛失させることを未然に防止することができる。また、蓋112を一方のワッシャ付ネジ114に遊嵌させた状態で、取付または取外しするので、簡単に作業を行うことができる。特に、本体ケース110の底面110bでは、目視しずらい作業となるが、いわゆる手先の感覚によって取付または取外し作業を行うことができるので、作業効率を高めることができる。
図12(b)および図13に示すように、運転切替スイッチ150は、操作バー151、および取付ナット152を備え、樹脂ケース155に取付ナット152でネジ止め固定される。樹脂ケース155は、埋め込みネジ止め部155a(図12(a)参照)を備え、樹脂ケース155は、図示しないネジにより、第2防水パッキン157を挟んで取付面部110dに固定される。第2防水パッキン157は、ゴム等の弾性部材を略長方形枠状に形成してなる。
また、図12に示すように、本体ケース110の底面110bの凹部110cの裏面には、蓋固定用ナット156がスポット溶接されている。切欠き形状ネジ穴112cのワッシャ付ネジ114、およびネジ穴112bのワッシャ付ネジ114は、蓋固定用ナット156,156にネジ止めされている。
図13に示すように、運転切替スイッチ150の内部は、蓋112の裏面と凹部110cとの間の第1防水パッキン113と、樹脂ケース155と取付面部110dとの間の第2防水パッキン157の、二箇所のパッキンによって二重に防水が施される。このため、高い水密性を確保することができる。
パワーコンディショナ100は、屋外に設置されるので、風雨にさらされることは避けられない。運転切替スイッチ150は、本体ケース110の底面110bに向かって操作領域が開口しており、通常時は蓋112で塞がれている。パワーコンディショナ100に付着した雨水は、本体ケース110の側面を流下して底面110bから滴下する。したがって、底面110bの蓋112の周囲は、雨水が浸入しやすい箇所となっている。また、運転切替スイッチ150は、フロントパネル120に操作禁止領域部140を設けた関係で、本体ケース110に新たに設置したものである。新たに導入した運転切替スイッチ150を覆う蓋112の周囲について、特に防水機能を完全にしたい要請がある。本実施形態では、蓋112の裏面と凹部110cとの間の第1防水パッキン113と、樹脂ケース155と取付面部110dとの間の第2防水パッキン157とによる防滴構造を採ることで、雨水の浸入を遮断することができる。
[リモコン]
図14は、リモコン200の構成を示す図であり、(a)はリモコン200の正面図、(b)はリモコン200およびリモコン壁掛け用取付板250の分解斜視図である。
図14(a)に示すように、リモコン200は、パワーコンディショナ100に収容可能な直方体形状のリモコン筺体200aと、リモコン筺体200aの表面の上部に配置された表示部210と、表示部210の下部に配置された操作部220と、を備える。
表示部210は、LCDディスプレイ(Liquid Crystal Display)、7セグメントおよび各ドライバ等により構成される。7セグメントは、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子であってもよい。表示部210は、「連系」「自立」「抑制」の運転状況と交流電力出力データである発電量とを表示する。運転状況表示は、運転切替後の運転状況に連動して表示される。また、発電量表示は、7セグメント表示を利用して、数字、英文字の組み合わせでコード表示が可能である。
操作部220は、例えばメンブレンスイッチ(membrane switch)により構成される。操作部220は、「連系」「自立」「停止」のスイッチを備え、押下により操作する。「連系」は、パワーコンディショナ100は、直流電力を交流電力に変換し、外部の負荷または商用電源系統に供給する。「停止」は、パワーコンディショナ100は、連系動作を停止する。「自立」は、パワーコンディショナ100は、系統との連系を行わない。例えば、停電時などで「自立」を選択すると、直流電力を交流電力に変換するものの、外部の負荷または商用電源系統に供給せず、自家で消費・蓄積する。
なお、操作部220の「連系」「自立」「停止」は一例であり、「連系」「停止」のみであってもよい。また、その他の操作、例えば「点検作業」を設けてもよい。このような場合、上記表示部210は、操作部220の操作に対応する表示とする。さらに、運転切替スイッチ150(図11〜13参照)ついても、操作部220の操作に対応した切替スイッチとすることが好ましい。
[システム構成]
図15は、パワーコンディショナ100およびリモコン200を使用した太陽光発電システム300の構成を示す図である。
図15に示すように、太陽光発電システム300は、太陽光パネル310と、パワーコンディショナ100と、パワーコンディショナ100に有線ケーブル330を介して有線接続されたリモコン200と、を備える。
太陽光パネル310およびパワーコンディショナ100は、屋外に設置される。
リモコン200は、リモコン壁掛け用取付板250(図示省略)の取付場所に設置される。リモコン壁掛け用取付板250は、パワーコンディショナ100の本体ケース110の内部、または屋内の壁など任意の場所に取り付け可能である。したがって、リモコン200は、パワーコンディショナ100内に収納されて使用する場合と、パワーコンディショナ100外に設置されて、パワーコンディショナ100を外から操作する場合とがある。また、これら使用方法の変更も可能である。
パワーコンディショナ100は、DC−DCコンバータ52(図8および図9参照)と、インバータ54(図8および図9参照)と、表示部8aおよび操作部8bを有する制御部8と、通信インターフェース部9と、を備える。
通信インターフェース部9は、パワーコンディショナ100とリモコン200とを有線ケーブル330により接続するためのインターフェース部である。
DC−DCコンバータ52およびインバータ54は、太陽光パネル310が出力する直流電力を交流電力に変換して商用電源系統320に出力する。
以下、上述のように構成されたパワーコンディショナ100およびリモコン200の使用方法について説明する。
<リモコンの屋内設置>
図16は、パワーコンディショナ100およびリモコン200の使用方法を説明する図であり、(a)はリモコン200が屋内に設置されている場合の使用例、(b)はリモコン200がパワーコンディショナ100内に収容されている場合の使用例である。
図16(a)に示すように、家屋301の屋根302には、太陽光パネル310が設置されている。パワーコンディショナ100は、屋外(家屋301の外壁)に設置され、図示しない電源ケーブル(電力線)によって太陽光パネル310に接続されている。また、パワーコンディショナ100の出力側は、商用電源系統320(図15参照)に接続されている。なお、パワーコンディショナ100は、屋根裏や階段下倉庫等に配置される場合もある。
一方、リモコン200は、家屋301の屋内の内壁に固定されたリモコン壁掛け用取付板250に取り付けられている。リモコン200は、居間等のユーザが表示確認しやすい位置に配置される。リモコン200とパワーコンディショナ100内の通信インターフェース部9および制御部8とは、有線ケーブル330により接続されている。
リモコン200の操作部220が「連系」となっている場合、表示部210は運転状況「連系」および発電量を表示する。パワーコンディショナ100は、太陽光パネル310から供給された直流電力を交流電力に変換し、商用電源系統320に供給する。リモコン200の操作部220が「停止」となっている場合、表示部210は「抑制」を表示して、上記「連系」の運転操作を停止する。
このように、一般使用者(ユーザ)は、パワーコンディショナ100の状態をリモコン200の表示部210で確認することができ、また操作部220によりパワーコンディショナ100を遠隔操作することができる。
<パワーコンディショナ内リモコン収容>
図16(b)に示すように、パワーコンディショナ100内にリモコン200を収容することができる。パワーコンディショナ100内にリモコン200を収容する場合、あらかじめ、リモコン200がパワーコンディショナ100内に収容されて提供される場合と、図16(a)に示す屋内のリモコン200が、屋外のパワーコンディショナ100内に移設される場合とがある。
図16(b)に示すように、パワーコンディショナ100内にリモコン200を備える場合について考察する。
パワーコンディショナ100内にリモコン200を収容した場合、前記図1、図3(a)および図6に示すように、リモコン200の表示部210の表示内容が、フロントパネル120のパネル部121の表示窓部130にそのまま表示される。ここでは、リモコン200の表示部210が表示している運転状況(「連系」「自立」「抑制」)と発電量の7セグメント表示が表示窓部130にそのまま表示される。
一般使用者(ユーザ)は、パワーコンディショナ100の状態を、パワーコンディショナ100内に収容されたリモコン200の表示部210によって、直接確認することができる。
換言すれば、パワーコンディショナ100内にリモコン200を収容した場合、収容したリモコン200の表示部210と操作部220のうち、表示部210のみを外部から見えるようにする。
本実施形態では、表示窓部130(図7参照)を構成するフロントパネル表側透過板131には、スモーク印刷131bが施されているので、鮮明ではあるもののトーンを落とした状態で表示される。また、トーンが落とされていることで、必要な視認性は確保しつつ、リモコン200の表示部210の表示画面がフロントパネル120の表側から極端に目立って表示されることを抑制することができる。また、表示窓部130のフロントパネル表側透過板131にスモーク印刷131bが施されていることで、パワーコンディショナ100内にリモコン200を収容していない場合に(例えば、図5(a)参照)、パワーコンディショナ100の内部を適度に目隠しすることができ、パワーコンディショナ100の外観の審美性を向上させることができる。
パワーコンディショナ100は、パワーコンディショナ100内に収容されたリモコン200の操作部220に対して、外部からの操作を物理的に禁止する操作禁止領域部140を備える。本実施形態では、操作禁止領域部140は、表示窓部130の下方のパネル部121に形成されている。表示窓部130は、開口部であるためその直下の操作禁止領域部140はより変形に留意する必要がある。
外部からの操作を物理的に禁止するためには、外部からの押圧力や衝撃があってもパネル部121の操作禁止領域部140が容易に変形しないことが求められる。その具体的構造として、本実施形態では、下記構造を採る。
(1)パネル部121が、前面視して中央側で前方向に凸となるように湾曲していること。
パネル部121が中央側で凸となるように湾曲していることで、フロントパネル120前後方向の曲げ剛性を向上させることができ、パネル部121の操作禁止領域部140の曲げ剛性を高めることができる。
(2)操作禁止領域部140が、パネル部121に形成された凹部121aおよび傾斜部121bのうち、下辺の凹部121aおよび傾斜部121bを含んでいること。
凹部121aおよび傾斜部121bの稜線方向の支持力向上によりパネル部121の曲げ剛性を高めることができる。
本実施形態では、上記(1)(2)の構造を併用しているので、操作禁止領域部140の押圧力や衝撃に対する剛性をより一層高めることができる。ただし、上記(1)(2)のいずれか1つでもよい。
なお、上記(1)(2)の構造のほか、フロントパネル120全体の板厚を厚くする、より曲げ剛性の強い強靭な材料を用いる、別途補強部材を用いて補強する、該当部分の板厚を厚くするなどの方法が考えられる。これらの方法ではコストアップとなる懸念があるが、採用を妨げるものではない。
また、上記凹部121aおよび傾斜部121bは、湾曲したパネル部121に、直線的な表示窓部130を設ける関係で必要な構造である。このため、上記(2)の構造を採ることで、操作禁止領域部140の剛性を高めることができ、コストアップを避けることができる。
以上説明したように、本実施形態に係るパワーコンディショナ100は、開口部110aを有する本体ケース110(筺体)と、開口部110aを覆うフロントパネル120と、備える。フロントパネル120は、リモコン200の表示部210を光学的に露出させる表示窓部130と、リモコン200の操作部220に対して、外部からの操作を物理的に禁止する操作禁止領域部140と、を備える。
この構成により、パワーコンディショナ100内でリモコン200利用の際は、リモコン200の表示部210のみが表から見えるようにすることができ、かつ、パワーコンディショナ100外からの不正押圧操作を防止することができる。リモコン200をパワーコンディショナ100内や屋内など様々な場所で利用することができ、リモコン200の配置の自由度を高めることができる。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
上記実施形態は本発明をわかりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。
上記実施形態では、屋外設置機器の一例として太陽光発電用のパワーコンディショナ100に本発明を適用した例を説明したが、パワーコンディショナ100は屋外設置機器全般、例えば非常用電源設備、空調機器、通信機器、照明機器、道路表示板等であってもよい。
100 パワーコンディショナ
110 本体ケース(筺体)
112 蓋
113 第1防水パッキン
120 フロントパネル
120a 表示窓枠
121a 凹部
121b 傾斜部
130 表示窓部
131 フロントパネル表側透過板(透過板)
132 フロントパネル裏側透過板(透過板)
133,134 構造用接合テープ(固定部材)
140 操作禁止領域部
150 運転切替スイッチ(運転切替部)
157 第2防水パッキン
200 リモコン
200a リモコン筺体
210 表示部
220 操作部
250 リモコン壁掛け用取付板
310 太陽光パネル
320 商用電源系統
330 有線ケーブル

Claims (4)

  1. 開口部を有する筺体と、
    前記開口部を塞ぐフロントパネルと、
    本体を遠隔操作するリモコンと、を備え、
    前記リモコンは、
    前記筺体に収容可能なリモコン筺体と、
    前記本体の運転を操作する操作部と、
    前記本体の運転状況を表示する表示部と、を備え、
    前記フロントパネルは、
    前記表示部を露出させる表示窓部と、
    前記操作部に対して、外部からの操作を物理的に禁止する操作禁止領域部と、を備える
    ことを特徴とするパワーコンディショナ。
  2. 前記表示窓部は、
    前記フロントパネルに開口した表示窓枠と、
    前記表示窓枠を覆う透過板と、
    前記透過板を表示窓枠の外周部に固定する固定部材と、
    前記表示窓枠の外周側を周回して形成された凹形状となる凹部と、
    前記凹部の前記表示窓枠側から前方に傾斜しながら突出する傾斜部と、
    前記傾斜部の頂部において前記透過板の取付面となる平面的な平坦面部と、を備える
    ことを特徴とする請求項1に記載のパワーコンディショナ。
  3. 前記フロントパネルは、
    中央側で凸となるように湾曲し、
    前記操作禁止領域部は、前記フロントパネルに形成された前記凹部および前記傾斜部を含んでいる
    ことを特徴とする請求項2に記載のパワーコンディショナ。
  4. 前記筺体は、
    前記リモコンの前記操作部による操作を前記本体側で行う運転切替部を備える
    ことを特徴とする請求項1に記載のパワーコンディショナ。
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