JP5697561B2

JP5697561B2 - パワーコンディショナ装置および太陽光発電システム

Info

Publication number: JP5697561B2
Application number: JP2011161988A
Authority: JP
Inventors: 量彦野村; 野口　昭一; 昭一野口
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2015-04-08
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: JP2013026552A

Description

本発明は、パワーコンディショナ装置および太陽光発電システムに関する。

太陽光発電システムには、太陽電池のほか、太陽電池により発電された直流電力を交流電力に変換（ＤＣ／ＡＣ変換）するパワーコンディショナ装置が用いられる。このパワーコンディショナ装置は、屋外に設置されることが想定される。また、パワーコンディショナ装置は、筐体内に設置された内部装置を冷却するために、外部の空気を筐体内部に吸入する。

なお、特許文献１には、結露防止のために筐体内に加熱装置を備える、屋外配置型の電気機器収納装置が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００５−２２８７８０号公報

屋外に設置されるパワーコンディショナ装置は、様々な環境条件下において正常に動作し続けることが求められる。しかしながら、例えば低温や高湿の環境下においては、水蒸気を多く含む空気が筐体内に吸入され、その空気が筐体の内壁付近で冷やされる結果、結露による水滴が筐体の内壁に発生しやすくなる。特に筐体の上面の内側に発生した水滴は、放置すると自重により落下し、装置内の機器に付着してサビ等の原因になる。その結果、パワーコンディショナ装置の故障や性能低下につながるという問題がある。

特許文献１に開示された装置は筐体内に結露防止用の加熱装置を備えるが、パワーコンディショナ装置においては、消費電力を低減する観点から、筐体内に加熱装置を設けることは望ましくない。

そこで、本発明は、結露による水滴が筐体内に設置された内部装置に落下し付着することを防止可能なパワーコンディショナ装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るパワーコンディショナ装置は、
筐体と、
前記筐体内に設置された、内部装置と、
前記内部装置と、前記筐体の上面部との間に設けられ、かつ、結露により前記上面部の内側に発生し前記上面部から落下した水滴を受け止める、水切り板と、
を備えることを特徴とする。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記筐体に設けられ、かつ前記筐体の外部から内部に冷却用の空気を吸入するための開口部をさらに備え、
前記水切り板は、前記水切り板に落下した水滴を、前記開口部を介して前記筐体の外部に排水するようにしてもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水切り板は、四角形状の底板部と、前記底板部の４つの辺の各々に設けられた側壁部とを有し、
前記開口部と対向する側壁部には、前記水切り板に落下した水滴を前記水切り板の外部に排出させるための切り欠き部が設けられていてもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水切り板は、前記切り欠き部における前記底板部から延在し、かつ前記開口部から前記筐体の外部に突き出るように設けられた水滴ガイド部材を有してもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水滴ガイド部材は、前記開口部と対向する前記側壁部の少なくとも一部を外側に倒したものとして構成されてもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水切り板は、前記開口部に向かって下がるように水平に対して傾斜させて設置されてもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水切り板は、水平に対して２°傾斜させて設けられていてもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水切り板は、前記内部装置の横幅以上の横幅を有してもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水切り板は、断熱性の材料からなるようにしてもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記水切り板は、ポリカーボネートからなるようにしてもよい。

前記パワーコンディショナ装置において、
前記内部装置は、基板、前記基板に実装された電子部品、および前記電子部品を冷却するためのヒートシンクを含み、太陽電池から入力した直流電圧を交流電圧に変換するようにしてもよい。

本発明の一態様に係る太陽光発電システムは、
本発明によるパワーコンディショナ装置と、
前記パワーコンディショナ装置に直流電力を供給する太陽電池と、
前記パワーコンディショナ装置から供給される交流電力を変圧する変圧装置と、
を備える。

本発明の一態様に係るパワーコンディショナ装置は、筐体と、この筐体内に設置された内部装置とを備えるとともに、内部装置と、筐体の上面部との間に設けられた水切り板を備える。この水切り板は、結露により前記上面部の内側に発生し前記上面部から落下した水滴を受け止める。

このような構成により、結露により筐体の上面部の内側に水滴が発生し、自重により水滴が落下した場合であっても、水滴は水切り板によって受け止められるため、水切り板の下方にある内部装置に水滴が落下することは防止される。その結果、水滴の付着によるサビ等の発生が防止され、パワーコンディショナ装置の故障や性能低下を防ぐことができる。

（ａ）は、本発明の実施形態に係るパワーコンディショナ装置の内部の部分正面図であり、（ｂ）は、該パワーコンディショナ装置の内部の部分側面図である。（ａ）は本発明の実施形態に係るパワーコンディショナ装置内に設置される水切り板の平面図であり、（ｂ）は該水切り板の側面図である。水切り板に落下した水滴が筐体の外に流れ落ちる様子を説明するための斜視図である。パワーコンディショナ装置の背面斜視図である。太陽光発電システムの概略的な構成図である。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。なお、各図において同等の機能を有する構成要素には同一の符号を付し、同一符号の構成要素の詳しい説明は繰り返さない。

（太陽光発電システム）
まず、図５を用いて、パワーコンディショナ装置を含む太陽光発電システムの構成について説明する。図５に示すように、太陽光発電システム５００は、パワーコンディショナ装置１００と、このパワーコンディショナ装置１００に直流電力（例えばＤＣ２００〜５００Ｖ）を供給する太陽電池２００とを備える。パワーコンディショナ装置１００は、太陽電池２００から供給された直流電圧を三相交流（例えば２００Ｖ）に変換して出力する。この交流電力は、パワーコンディショナ装置１００の出力端と接続された変圧装置３００により高圧（例えば６６００Ｖ）に変圧されて商用配電網に供給される。

（パワーコンディショナ装置）
次に、図４を用いてパワーコンディショナ装置１００の外部の構成について説明する。図４は、パワーコンディショナ装置１００の背面側からみた斜視図を示している。

このパワーコンディショナ装置１００は、略直方体形状の筐体１０と、筐体１０の背面部１２に取り付けられたカバーボックス部１５と、筐体１０の下面部１３に設けられた排気口１９と、筐体１０の正面側に設けられた扉１４と、パワーコンディショナ装置を壁等に取り付けるための固定部材１８とを備えている。

図４に示すように、筐体１０の背面部１２には、筐体１０の外部から内部に冷却用の空気を吸入するための開口部１２ａが設けられている。カバーボックス部１５は、この開口部１２ａを覆うように背面部１２に取り付けられている。

また、図４に示すように、カバーボックス部１５の下面が吸気口１６となっており、この吸気口１６は外部の空気を吸入する。吸気口１６から吸入された空気は、カバーボックス部１５と背面部１２とで画成された吸気ダクトを通って、背面部１２に設けられた開口部１２ａから筐体１０の内部に吸入される。そして、筐体１０の内部に吸入された空気は、筐体１０内を下方向に流れ、筐体内に設置された内部装置を冷却した後、筐体下面の排気口１９から排気される。

次に、パワーコンディショナ装置１００の内部の構成について説明する。図１（ａ）は、パワーコンディショナ装置１００の内部を正面からみた図である。図１（ｂ）は、パワーコンディショナ装置１００の内部を側面からみた図である。図１（ａ）および（ｂ）ともに、筐体１０の上半分のみを示している。

図１（ａ）に示すように、筐体１０内の空間は、垂直方向に設けられた２つの内壁５３により、左右に並ぶ３つの空間に大きく分けられており、真ん中の空間に、内部装置３０およびファン４０が設置される。左側および右側の空間には、図示しないが、パワーコンディショナ装置１００の入力・出力インタフェース、ブレーカ、サージ保護回路などが設置される。これら左右の空間は、水平方向に設けられた内壁５４により、水切り板２０が設けられた筐体上部の空間と仕切られている。

次に、筐体１０内に設置された内部装置３０およびファン４０について説明する。

内部装置３０は、ＡＣ−ＤＣコンバータ回路を含み、太陽電池２００から入力した直流電圧を交流電圧に変換する。図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、この内部装置３０は、背面部１２の内側に、開口部１２ａを塞がないように設置されている。

内部装置３０は、基板３１Ａと、この基板３１Ａ上に実装された電子部品３２（パワーＭＯＳＦＥＴ、コンデンサ等）、および電子部品３２等の実装部品を冷却するためのヒートシンク３３とを含み、さらに、基板３１Ａと平行に配置された基板３１Ｂと、この基板３１Ｂ上に実装されたコンデンサ３４およびトランス３５とを含む。トランス３５は、ＡＣ−ＤＣコンバータにより生成された交流電圧を所定の電圧に変圧するために使用される。なお、ショートを防止するために、基板３１Ａと基板３１Ｂとの間に絶縁シート３８が設けられている。

また、上下から基板３１Ａおよび基板３１Ｂを挟むように、吸気板３６および排気板３７が設けられている。吸気板３６には、開口部１２ａから吸入した空気を下側に通す吸気口（図示せず）が設けられ、排気板３７には、吸気板３６の吸気口から吸入した空気を排気するための排気口（図示せず）が設けられている。

内部装置３０の下にはファン４０が設けられており、このファン４０は、排気板３７の排気口から排気された空気を吸引し、下側に排気する。

次に、結露による水滴が内部装置３０に落下することを防止するための水切り板２０について説明する。

まず水切り板２０の構成について、図２（ａ），（ｂ）を用いて詳細に説明する。図２（ａ）は水切り板２０の平面図であり、図２（ｂ）は水切り板２０の側面図である。

水切り板２０は、長方形形状の底板部２１と、この底板部２１の４つの辺の各々に設けられた側壁部２２Ａ、２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄを有する。水切り板２０が筐体１０内に設置された状態において、側壁部２２Ａは筐体１０の背面部１２と対向し、側壁部２２Ｂ及び２２Ｃは、筐体１０の側面部と対向する。側壁部２２Ｄは、正面部（扉１４）と対向する。

図２（ａ）に示すように、側壁部２２Ａのほぼ中央には、水切り板２０に落下した水滴を水切り板２０の外部に排出させるための切り欠き部２３が設けられている。

また、水切り板２０は、水切り板２０の底板部２１から筐体１０の外部に水滴を導くための水滴ガイド部材２４を有する。この水滴ガイド部材２４は、図１（ｂ）及び図２（ａ）に示すように、切り欠き部２３における底板部２１から延在し、かつ、開口部１２ａを通って筐体１０の外部に突き出るように設けられている。

水滴ガイド部材２４は、側壁部２２Ａの一部を外側に倒したものとして構成されている。なお、水滴ガイド部材２４は、側壁２２Ａ全体を外側に倒したものとして構成されてもよい。また、側壁２２Ａおよび水滴ガイド部材２４を設けず、底板部２１の一部が開口部１２ａから筐体１０外に突き出すようにしてもよい。

上記の構成を有する水切り板２０が、図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、スペーサ５１とネジ５２を用いて筐体１０の上面部１１の内側に固定されている。即ち、水切り板２０は、内部装置３０と、筐体１０の上面部１１との間に設置されている。結露により上面部１１の内側に発生し落下した水滴は、水切り板２０の底板部２１で受け止められる。

水切り板２０は、受け止めた水滴を吸気ダクト１７に排水するために、開口部１２ａに向かって下がるように設けられている。水切り板２０は、例えば２°だけ水平に対して傾斜させて設けられる。

なお、図１（ａ）に示すように、水切り板２０は、内部装置３０の横幅以上の横幅を有することが好ましい。これにより、水切り板２０は内部装置３０に落下する水滴を全て受け止めることができ、複数の水切り板を設ける必要がない。

また、水切り板２０の材料として、ポリカーボネート等の断熱性の材料を用いることが好ましい。これにより、環境温度が低い場合に、上面部１１付近の冷気が水切り板２０の下方の空間に伝わりにくくなるため、結露による水滴が水切り板２０の下面に発生することを防止することができる。

次に、図３を用いて、水切り板２０に落下した水滴が筐体１０の外に流れ落ちる様子を説明する。図３は、筐体１０の中に設置された水切り板２０を斜め下側からみた図を示している。図３中の矢印が示すように、水切り板２０に落下した水滴は、水切り板２０上を傾斜に沿って開口部１２ａの方向に流れ、側壁２２Ａの切り欠き部２３を通って水滴ガイド部材２４を流れた後、吸気ダクト１７に流れ落ちる。このように、水切り板２０に溜まった水滴は筐体１０の外部に随時排水されるため、筐体１０内の湿度の上昇を抑制しサビ等の発生を防止することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、結露による水滴が上面部１１の内側に発生し、その水滴が自重により落下しても、内部装置３０の上方に設けられた水切り板２０で受け止められる。その結果、サビ等に起因する装置の故障や性能低下が発生することを防止することができる。

また、水切り板２０が受け止めた水滴は、冷却用の空気を吸入するための開口部１２ａを介してパワーコンディショナ装置の外部に排出されるため、水滴を排水するための排水口を別途設ける必要がない。

上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した個々の実施形態に限定されるものではない。異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。

１０筐体
１１上面部
１２背面部
１２ａ開口部
１３下面部
１４扉
１５カバーボックス部
１６吸気口
１７吸気ダクト
１８固定部材
１９排気口
２０水切り板
２１底板部
２１ａ孔
２２Ａ側壁部（背面側）
２２Ｂ，２２Ｃ側壁部（側面側）
２２Ｄ側壁部（正面側）
２３切り欠き部
２４水滴ガイド部材
３０内部装置
３１Ａ，３１Ｂ基板
３２電子部品
３３ヒートシンク
３４コンデンサ
３５トランス
３６吸気板
３７排気板
３８絶縁シート
４０ファン
５１スペーサ
５２ネジ
５３，５４内壁
１００パワーコンディショナ装置
２００太陽電池
３００変圧装置
５００太陽光発電システム

Claims

筐体と、
前記筐体内に設置された、内部装置と、
前記内部装置と、前記筐体の上面部との間に設けられ、かつ、結露により前記上面部の内側に発生し前記上面部から落下した水滴を受け止める、水切り板と、
前記筐体に設けられ、かつ前記筐体の外部から内部に冷却用の空気を吸入するための開口部と、
を備え、
前記水切り板は、前記水切り板に落下した水滴を、前記開口部を介して前記筐体の外部に排水し、
前記水切り板は、四角形状の底板部と、前記底板部の４つの辺の各々に設けられた側壁部とを有し、
前記開口部と対向する側壁部には、前記水切り板に落下した水滴を前記水切り板の外部に排出させるための切り欠き部が設けられ、
前記水切り板は、前記切り欠き部における前記底板部から延在し、かつ前記開口部から前記筐体の外部に突き出るように設けられた水滴ガイド部材を有することを特徴とするパワーコンディショナ装置。
前記水滴ガイド部材は、前記開口部と対向する前記側壁部の少なくとも一部を外側に倒したものとして構成され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装置。
前記水切り板は、前記開口部に向かって下がるように水平に対して傾斜させて設置されていることを特徴とする請求項１または２に記載のパワーコンディショナ装置。
前記水切り板は、水平に対して２°傾斜させて設けられていることを特徴とする請求項３に記載のパワーコンディショナ装置。
前記水切り板は、前記内部装置の横幅以上の横幅を有することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載のパワーコンディショナ装置。
前記水切り板は、断熱性の材料からなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパワーコンディショナ装置。
前記水切り板は、ポリカーボネートからなることを特徴とする請求項６に記載のパワーコンディショナ装置。
前記内部装置は、基板、前記基板に実装された電子部品、および前記電子部品を冷却するためのヒートシンクを含み、太陽電池から入力した直流電圧を交流電圧に変換することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載のパワーコンディショナ装置。
請求項１ないし８のいずれかに記載のパワーコンディショナ装置と、
前記パワーコンディショナ装置に直流電力を供給する太陽電池と、
前記パワーコンディショナ装置から供給される交流電力を変圧する変圧装置と、
を備えることを特徴とする太陽光発電システム。