JP5565932B2 - 配電システム - Google Patents
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Description
電流ヒューズが動作する付近の電流においては電流ヒューズが溶断するまでに時間を要する場合があるので故障電流により直流機器が発熱する場合があり危険である。
本発明は、前記実情に鑑みてなされたものであり、誤接続時には、電流ヒューズを溶断させ、安全な状態を保持することの可能な誤接続保護装置を提供することを目的とする。
また本発明は、誤接続時には、電流ヒューズを溶断させ、安全な状態を保持することの可能な誤接続保護装置を備えた電源装置を提供することを目的とする。
また本発明は、誤接続時には、電流ヒューズを溶断させ、安全な状態を保持することの可能な誤接続保護装置を備えた直流機器を提供することを目的とする。
また、本発明の配電システムは、前記直流分電盤の出力側に、前記直流機器保護装置としてのプロテクタを設け、前記直流負荷用配電路に接続される直流負荷を保護することを特徴とする。
この構成によれば、分電盤内で常に誤接続保護機能を持たせることが可能となる。
この直流機器保護装置は、大別して、以下の3通りの使用が可能である。
(1)直流機器の入力端子部に、この直流機器保護装置を接続して、直流機器保護機能付きの直流機器を構成する。
(2)直流機器に電流を供給するための電源装置の出力端子部にこの直流機器保護装置を接続して、直流機器保護機能付きの電源装置を構成する。
(3)直流機器保護装置と、ハイブリッド分電盤に接続される入力端子部と、直流機器に接続される出力端子部と、前記直流機器保護装置を収納するパッケージと具備し、ハイブリッド給電住宅用保護装置を構成する。
この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図1にブロック図を示すように、入力端子10Tと、直流機器本体10との間に、この直流機器本体10に対して並列接続された直流機器保護装置20aを具備したものである。この直流機器保護装置20aは、入力端子10Tに直列接続された電流ヒューズ21と、この電流ヒューズ21と直流機器本体10との間に、直流機器本体10に対して並列接続されたスイッチング部22とを具備したことを特徴とする。
つまりこの直流機器保護装置20aは、直流機器本体10と並列にスイッチング部22を接続し、その並列回路と直列に電流ヒューズ21を接続したものである。
このように、本実施の形態によれば、誤接続時には瞬時に電流ヒューズを溶断させ安全な状態を保持する誤接続保護回路を提供することができる。
次に本発明の実施の形態2について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図2にブロック図を示すように、スイッチング部22に代えて、異常時に順方向電流が流れるように構成されたダイオード23を用いたことを特徴とする。
他の構成については前記実施の形態1と同様であり、この直流機器保護装置20bは、入力端子10Tに直列接続された電流ヒューズ21と、この電流ヒューズ21と直流機器本体10との間に、直流機器本体10に対して並列接続されたダイオード23とを具備している。
次に本発明の実施の形態3について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図3にブロック図を示すように、ダイオード23に、入力電圧を検出する入力電圧検出回路25と、前記入力電圧が所定の電圧を超えたときに、電流が流れるように構成されたスイッチ26の並列接続体を直列接続したものである。
他の構成については前記実施の形態2と同様であり、この直流機器保護装置20cは、入力端子10Tに直列接続された電流ヒューズ21と、この電流ヒューズ21と直流機器本体10との間に、直流機器本体10に対して並列接続されたスイッチング部として、入力電圧検出回路25とスイッチ26との並列接続体にダイオード23を直列接続したものである。
一方、正しい極性が印加されている場合はノイズ等の誤動作によってスイッチが導通しても過電流が流れることがないので誤って電流ヒューズが切れるのを防止することができる。
次に本発明の実施の形態4について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100において、前記実施の形態3の直流機器保護機能付きの直流機器100と異なるのは、ダイオード23を除いた点である。本発明の実施の形態4の直流機器保護機能付きの直流機器100は、図4にブロック図を示すように、入力電圧を検出する入力電圧検出回路25と、前記入力電圧が所定の電圧を超えたときに、電流が流れるように構成されたスイッチ26の並列接続体を、直流機器本体10と並列接続するとともに、この並列接続体と入力端子10Tとの間に電流ヒューズ21を直列接続したものである。
次に本発明の実施の形態5について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図5にブロック図を示すように、前記実施の形態4の直流機器保護装置に加え、直流機器本体10の入力部に逆接続保護用ダイオード27を付加したものである。
次に本発明の実施の形態6について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図6にブロック図を示すように、前記実施の形態3の直流機器保護装置20cにおいて、スイッチング部として用いられている、入力電圧検出回路25とスイッチ26との並列接続体を、入力電圧検出回路としてのツェナーダイオード24と、サイリスタ28で構成し、直流機器保護装置20fを構成したものである。
なお、前記実施の形態ではサイリスタ28を用いたが、サイリスタに代えて他の単方向の半導体スイッチング素子を用いるようにしてもよいことはいうまでもない。
次に本発明の実施の形態7について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図7にブロック図を示すように、前記実施の形態4の直流機器保護装置20dにおいて、スイッチング部として用いられている、入力電圧検出回路25とスイッチ26との並列接続体を、入力電圧検出回路としてのツェナーダイオード24と、トライアック29で構成し、直流機器保護装置20gを構成したものである。
なお、前記実施の形態ではトライアック29を用いたが、トライアックに代えて他の双方向の半導体スイッチング素子を用いるようにしてもよいことはいうまでもない。
次に本発明の実施の形態8について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図8にブロック図を示すように、前記実施の形態3の直流機器保護装置に加え、入力電圧検出回路25とスイッチ26との並列接続体において、スイッチ26に直列にサーミスタからなる限流素子30を付加したものである。
次に本発明の実施の形態9について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図9にブロック図を示すように、前記実施の形態8の直流機器保護装置に加え、直流機器本体10の入力ライン間にサージアブソーバとしてのバリスタ31を接続するとともに、逆接続保護用ダイオード27を接続したものである。ここでも前記実施の形態8と同様に、入力電圧検出回路25とスイッチ26との並列接続体において、スイッチ26に直列にサーミスタからなる限流素子30が付加されている。
すなわちAC100VやAC200Vの誤接続やサージなどの過電圧に対して直流機器に印加される電圧を低減することができるので安全である。
なお、このサージアブソーバは、前記実施の形態1乃至8のいずれの構成にも適用可能である。また、単体で用いても、誤接続時やサージなどの過電圧に対して直流機器本体に印加される電圧を低減することができるため安全である。
次に本発明の参考形態について説明する。この直流機器保護機能付きの直流機器100は、図10にブロック図を示すように、直流機器本体10の入力部に電流ヒューズ21と直列に逆接続保護用ダイオード27を接続し、直流機器保護装置20jを形成したものである。ここでは、前記実施の形態5から、入力電圧検出回路25とスイッチ26との並列接続体を除き、逆接続保護用ダイオード27のみとし、電流ヒューズ21を溶断させるのではなく、逆接続の場合に電流を流さないようにしたものである。
次に本発明の実施の形態10について説明する。
本実施の形態では、直流機器保護装置を電源装置に内蔵した例について説明する。
つまり図11に示すように、この電源装置本体130は、直流機器保護装置20を出力端子部301に配設している。
このように直流機器保護機能付きの電源装置300を用いることにより、たとえば電源装置から誤って交流を出力しようとした場合は、交流電圧がダイオードに順方向に流れる極性のとき電流ヒューズ21には過大な電流が流れるため、瞬時に電流ヒューズが溶断して、出力端子部10Sには電流が流れず、安全である。また、直流電圧源の極性が逆接続された場合においても電流ヒューズには過大な電流が流れるため、瞬時に電流ヒューズが溶断し、出力端子部10Sへの電流が遮断されるため、この出力端子部10Sに接続される直流機器を保護することができる。
なお、ここで用いる直流機器保護装置20の構成については、前記実施の形態1乃至10のいずれの構成を用いても良いことはいうまでもない。
次に本発明の実施の形態11について説明する。
前記実施の形態10では、直流機器保護装置を電源装置に内蔵した例について説明したが、本実施の形態では、直流機器保護装置単体として、電源装置と直流機器との間に接続可能に構成したものである。例えば図11に示した電源装置300と図1に示したような直流機器100との間に接続される。
つまり図12に示すように、この直流機器保護装置20は、入力端子部401に直列接続された電流ヒューズ21と、この電流ヒューズ21と出力端子部402との間に、並列接続されたダイオード23とを具備している。つまり、前記実施の形態2で用いた直流機器保護装置20bに入力端子部401と出力端子部402とを配設したものである。
このように直流機器保護装置20を用いることにより、たとえば直流機器の入力にAC100VやAC200Vの商用交流電源線が誤接続された場合は、交流電圧がダイオードに順方向に流れる極性のとき電流ヒューズ21には過大な電流が流れるため、瞬時に電流ヒューズ21が溶断して、出力端子部402には電流が流れず、安全である。また、直流電圧源の極性が逆接続された場合においても電流ヒューズ21には過大な電流が流れるため、瞬時に電流ヒューズ21が溶断し、出力端子部402への電流が遮断されるため、この出力端子部402に接続される直流機器を保護することができる。
なお、ここでも用いる直流機器保護装置20の構成については、前記実施の形態1乃至10のいずれの構成を用いても良いことはいうまでもない。
次に本発明の実施の形態12の配電システムについて説明する。
以下、本発明に係る直流機器保護装置を用いた配電装置を戸建て住宅に適用した実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。但し、本発明に係る配電システムが適用可能な建物は戸建て住宅に限定されるものではなく、集合住宅の各住戸や事務所等にも適用可能である。
図13は本発明の実施の形態に係る配電装置を示す外観概要図、図14は同配電装置の分電盤を示す斜視図、図15は同配電装置を用いた配電システムの構成を示すブロック図である。
本実施の形態の配電システムは、太陽電池及び蓄電池を備え交流電力と直流電力を配電可能としたハイブリッド配電システムに適用した構成例である。
ここで蓄電池102は、直流分電盤110に装着されているが、外部に増設し、付加電源として用いることも可能である。蓄電池102を外部に増設する例については後述する。太陽電池101は、太陽光を受光して光電変換することで発電を行い、直流電力を出力するもので、直流発電設備の一例としての太陽光発電装置を構成している。蓄電池102は、直流電力の蓄電及び蓄電した直流電力の出力が可能な二次電池により構成される。直流分電盤110は、入力端に太陽電池101、交流分電盤104が接続され、出力端に直流負荷用配電路107が接続されている。直流分電盤110は、出力用コンバータとして太陽電池用コンバータ111、蓄電池用コンバータ112、AC/DCコンバータ113を備え、さらに制御部114、表示部115を有して構成される。
この構成によれば、分電盤内で常に誤接続保護機能を持たせることが可能となる。
10S 出力端子
10T 入力端子
20,20a,22b,20c,20d,20e,20f,20g,20h,20i,20j 直流機器保護装置
21 電流ヒューズ
22 スイッチング部
23 ダイオード
24 ツェナーダイオード
25 入力電圧検出回路
26 スイッチ
27 逆接続保護用ダイオード
28 サイリスタ
29 トライアック
30 限流素子
31 バリスタ
100 直流機器保護機能付きの直流機器
101 太陽電池
102 蓄電池
103 パワーコンディショナ
105 商用電源(交流電力系統)
107 直流負荷用配電路
110 直流分電盤
111 第1のDC/DCコンバータ(太陽電池用コンバータ)
112 第2のDC/DCコンバータ(蓄電池用コンバータ)
113 AC/DCコンバータ
114 制御部
115 表示部
116 プロテクタ
121 蓄電池ケース
122 係止部
130 電源装置本体
132 コネクタ
200 蓄電池用コネクタ
201 直流電力源からの配電路
205 交流電力源からの交流配電路
210 蓄電池ユニット
211 蓄電池ユニット用コネクタ
300 直流機器保護装置付き電源装置
301 第3の端子台
305 第2の端子台
307 第1の端子台
310 DLC端子
400 放熱フィン
500 容器
600 操作部
Claims (2)
- 商用交流電源に接続される交流分電盤と、
直流電力源に接続されるDC/DCコンバータと、前記交流分電盤に接続されるAC/DCコンバータと、前記DC/DCコンバータおよび前記AC/DCコンバータの各々に接続される直流機器保護装置と、前記DC/DCコンバータ、前記AC/DCコンバータならびに前記直流機器保護装置を収納する容器と、を備える直流分電盤と、
前記直流機器保護装置に一端が接続され、他端が前記直流分電盤から導出される直流負荷用配電路と、
を有し、
前記直流機器保護装置は、
第1の電源線および第2の電源線と、
前記第1の電源線に挿入される電流ヒューズと、
前記電流ヒューズの一端と前記第2の電源線との間に接続されるスイッチング部と、を具備する配電システム。 - 請求項1に記載の配電システムであって、
前記直流分電盤の出力側に、前記直流機器保護装置としてのプロテクタを設け、前記直流負荷用配電路に接続される直流負荷を保護する配電システム。
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