JP6051703B2 - 逆流防止装置およびこれを備えた太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は逆流防止装置、例えば、太陽光発電システムに使用される逆流防止装置に関する。

従来、太陽光発電システムでは、蓄電池からの電流の逆流を防止するため、電磁継電器に逆流防止ダイオードを接続して構成した太陽電池保護装置がある（特許文献１参照）。

特開平６−７０４８４号公報

しかしながら、前記太陽電池保護装置では、前記ダイオードに太陽電池から大電流が流れると、自己発熱によってダイオードが劣化，破損するおそれがある。このため、前記ダイオードから生じた熱を放散する放熱板を設ける必要があり、装置が大型化しやすい。特に、前記ダイオードをプリント基板に実装すると、前記プリント基板にも放熱板を設ける必要があり、装置がより一層大型化するという問題点がある。
本発明に係る逆流防止装置は、ダイオードを保護するとともに、装置が大型化しない逆流防止装置を提供することを課題とする。

本発明に係る逆流防止装置は、前記課題を解決すべく、
ベースの上面に設置した電磁石ブロックのコイルに対する電流の印加によって回動する可動鉄片で、接点機構部の接点を開閉するとともに、前記接点機構部の接点に並列接続したダイオードを、前記コイルの出力側に直列接続する逆流防止装置であって、
底面に凹所を設けた前記ベースと、
前記凹所の天井面に連続する内側面から前記天井面に沿うように延在した接続部を有し、かつ、前記接続部の片面が前記天井面に対向するように並設された一対の接続端子と、
前記接続部の先端から延在方向に沿って設けたスリットに、両端部を直接接続することにより、一対の前記接続端子の間に架け渡され、かつ、前記天井面と前記接続端子との間に配置されたダイオードと、
を備えた構成としてある。

本発明によれば、ダイオードの両端が接続端子に直接接続されているので、前記ダイオードが発熱しても、前記接続端子を介して放熱できる。このため、前記ダイオードの劣化，破損を防止できるとともに、放熱板が不要となり、小型化できる。また、本発明によれば、ダイオードを接続端子に直接接続するので、プリント基板に接続する必要がなく、装置を小型化できるとともに、設計の自由度が広がる。

本発明によれば、ダイオードの両端を接続端子のスリットに圧入するだけ直接接続でき、接続作業に熟練を必要とせず、作業性が向上する。

本発明によれば、ダイオードの発熱によって半田が溶融，流出しても、ダイオードが脱落することがなく、故障の発生を未然に防止できる。

本発明の実施形態としては、前記接続端子の接続部に折り曲げ加工を施して段差を設けることにより、前記スリットを一段高い位置に配置しておいてもよい。
本実施形態によれば、接続端子のスリットに対するダイオードの両端部の位置決めが容易になり、接続作業が容易になる。

本発明の別の実施形態としては、前記接続部の基部に、前記スリットの延在方向に直交する接続用長孔を設けておいてもよい。
本実施形態によれば、複数本のリード線を異なる位置で配線でき、接続作業しやすい逆流防止装置が得られる。

本発明の異なる実施形態としては、前記ベースの底面開口部を底板で密閉してもよい。
本実施形態によれば、ダイオードの発熱によって前記底板が溶融しても、ベースの内部空間が密封され、酸素の侵入を遮断できるので、発火の可能性を低減できる。

本発明に係る太陽光発電システムは、前述の逆流防止装置を太陽電池保護装置として備えた構成としてある。

本発明によれば、ダイオードの両端が接続端子に直接接続されているので、前記ダイオードが発熱しても、前記接続端子を介して放熱できる。このため、前記ダイオードの劣化，破損を防止できるとともに、放熱板が不要となり、小型化できる。また、本発明によれば、ダイオードを接続端子に直接接続するので、プリント基板に接続する必要がない。このため、装置を小型化できるとともに、設計の自由度が大きい太陽光発電システムを得られるという効果がある。

本発明に係る逆流防止装置の実施形態を示す斜視図である。 図２Ａ，２Ｂ，２Ｃは図１で示した逆流防止装置の正面図、右側面図および平面図である。 図１で示した逆流防止装置の分解斜視図である。 図１で示した逆流防止装置の異なる角度から視た分解斜視図である。 図５Ａ，５Ｂは図１で示した逆流防止装置の底板を外した状態を示す底面図、部分拡大斜視図である。 図１で示した逆流防止装置の中央断面図である。 図１で示した逆流防止装置の接点機構部を説明するための断面図である。 図１で示した逆流防止装置の内部回路図である。 本発明に係る異なる逆流防止装置の内部回路図である。

本発明に係る逆流防止装置の実施形態を図１ないし図９の添付図面に従って説明する。
逆流防止装置は、図３，４に示すように、大略、底板３０を備えた平面長方形の箱形のベース１０と、前記ベース１０の上面に組み付けられる電磁石ブロック４０と、前記電磁石ブロック４０に搭載される接点機構部５０と、前記電磁石ブロック４０および接点機構部５０を被覆するように前記ベース１０に取り付けられる箱形カバー６０と、で構成されている。

前記ベース１０は、その上面に一対の位置決め用突部１１，１１を突設する一方、その両端縁部に接続用凹部１２を所定の間隔で隣り合うように設け、絶縁性能を高めている。そして、前記接続用凹部１２には、座金２０ａを備えた接続ネジ２０を配置してある。また、前記ベース１０は、前記位置決め用突部１１と前記接続用凹部１２，１２との間に、位置決め溝１３を設けてある。さらに、前記ベース１０は、その両側側面の上方縁部に係止爪１４を突設してある。
一方、前記ベース１０は、前記接続用凹部１２の直下に位置する下面に入力用接続端子２１，２２および出力用接続端子２３，２５をそれぞれ配置し、前記接続ネジ２０と螺合可能となっている。また、図５に示すように、前記出力用接続端子２３，２５の間には冷却用中継接続端子２４を配置してある。

前記入力用接続端子２１ないし２５は、熱伝導率の高い銅材からなり、その一端側から延在した接続部２６に接続用スリット２６ａを延在方向に沿って設けてあるとともに、前記接続部２６の基部に接続用長孔２６ｂを前記延在方向に直交するように設けてある。また、前記接続部２６は、折り曲げ加工を施し、前記接続用スリット２６ａと前記接続用長孔２６ｂとの間に段差を設けてある。さらに、前記接続用スリット２６ａは、後述する複数本のリード線を保持しやすくするために切り欠き部を備えた不均一な巾寸法を有するが、均一な巾寸法であってもよいことは勿論である。

底板３０は、図３および図４に示すように、前記ベース１０の底面開口部を被覆可能な平面形状を有するとともに、点対称に位置する角部に取り付け孔３１ａを備えた突部３１を側方に突設してある。また、前記底板３０は、その上面のうち、前記冷却用中継接続端子２４と対応する位置に押圧用枠部３２ａを設けてあるとともに、その対向する両側側面に係止爪３２ｂを突設してある。さらに、底板３０は、図４に示すように、その一端側の底面に図示しないスライドレールに係合するための係合爪３３を設けてある一方、その他端側に後述するスライドレール用保持具３５をスライド係合するために一対の係合溝３４ａを並設してある。そして、前記係合溝３４ａの間には係止孔３４ｂを設けてある。

スライドレール用保持具３５は、図３に示すように、その対向する両側面に前記底板３０の係合溝３４ａ，３４ａにスライド係合可能な突条３６を突設してある。また、前記スライドレール用保持具３５は、その中央に前記底板３０の係止孔３４ｂに係止可能な弾性爪３７を設けてある。このため、前記スライドレール用保持具３５の突条３６を前記底板３０の係合溝３４ａにスライド係合するとともに、前記スライドレール用保持具３５の弾性爪３７を前記底板３０の係止孔３４ｂに係止する。これにより、前記スライドレール用保持具３５の先端部に設けた係合爪３８が前記底板３０の係合爪３３に対向する（図２Ａ）。

電磁石ブロック４０は、図６および図７に示すように、コイル４１を巻回したスプール４２の中心孔に断面Ｔ字形状の鉄芯４３を挿通し、突出する一端部４３ａを断面略コ字形状のヨーク４４の垂直部４４ａにカシメ固定する一方、突出する他端部を磁極部４３ｂとしてある。また、前記ヨーク４４の上方水平部４４ｂの先端には可動鉄片４５が支持バネ４６を介して回動可能に支持してある。そして、前記可動鉄片４５にカシメ固定され、かつ、遮磁機能を有する当接部材４７が、前記鉄芯４３の磁極部４３ｂに接離可能に対向する。

接点機構部５０は、図７に示すように、上面にダミー用固定接点５２ａを備えたダミー固定接触片５２を設けた下方絶縁台５１と、下面に固定接点５４ａを備えた固定接触片５４を設けた上方絶縁台５３と、自由端部に可動接点５６ａを有する可動接触片５６を回動可能に支持する支持台５５とからなる。前記支持台５５は前記可動鉄片４５の上端部に固定されている。
そして、前記ヨーク４４の上方水平部４４ｂの上面に、絶縁シート４８を介し、前記下方絶縁台５１および前記上方絶縁台５３を順次、積み重ね、固定ネジ５０ａを前記ヨーク４４の上方水平部４４ｂに螺合して固定する。また、前記下方絶縁台５１および前記上方絶縁台５３との間に、前記可動接触片５６を配置することにより、前記可動接点５６ａが前記ダミー用固定接点５２ａおよび固定接点５４ａに交互に接離可能に対向する。前記支持台５５は、図６に示すように、復帰用コイルばね５７を介して前記可動接触片５６を下方側に付勢力している。このため、復帰時には前記可動接点５６ａが前記ダミー用固定接点５２ａに接触している（図１）。
また、前記上方絶縁台５３の上面縁部に固定された中継接続端子５８，５８が、図示しないリード線を介して可動接触片５６，５６にそれぞれ接続されているとともに、リード線２８ｂ，２８ｃを介して冷却用中継接続端子２４に接続されている。さらに、前記固定接触片５４，５４がリード線２８ｄ，２８ｅを介して出力用接続端子２５にそれぞれ接続されている。

箱形カバー６０は、前記電磁石ブロック４０および接点機構部５０を被覆可能な立体形状を有し、その開口縁部に係止孔６１を設けてある。

前述の構成部品からなる逆流防止装置の組立方法について説明する。
まず、電磁石ブロック４０を構成するヨーク４４の上方水平部４４ｂに絶縁シート４８を介して接点機構部５０の下方絶縁台５１を位置決めする。ついで、可動鉄片４５の上端部に可動接触片５６を一体化した支持台５５を固定し、前記可動鉄片４５を支持バネ４６を介して前記ヨーク４４の上方水平部４４ｂに回動可能に支持する。そして、前記支持台５５に復帰用コイルばね５７を位置決めするとともに、前記下方絶縁台５１に上方絶縁台５３を積み重ねる。その後、固定ネジ５０ａでヨーク４４の上方水平部４４ｂに前記下方絶縁台５１および上方絶縁台５３を固定する。さらに、中継接続端子５８と可動接触片５６とを図示しないリード線を介して電気接続する。

一方、前記ベース１０に入力用接続端子２１、リード線２８ａを介して接続された入力用接続端子２２および出力用接続端子２３、リード線２８ｄ，２８ｅを接続した出力用接続端子２５を、前記ベース１０の底面に配置し、接続ネジ２０で固定する。さらに、前記ベース１０にリード線２８ｂ，２８ｃを接続した冷却用中継接続端子２４を位置決めする。そして、ダイオード２９の両端を前記冷却用中継接続端子２４および出力用接続端子２５に接続する。このとき、前記ダイオード２９は前記ベース１０の天井面と前記冷却用中継接続端子２４，前記出力用接続端子２５との間に配置されている。また、前記リード線２８ｂないし２８ｅは前記ベース１０の上面に引き出されている。

そして、ベース１０の位置決め用突部１１に前記電磁石ブロック４０を載置し、固定ネジ２７でベース１０に下方側から固定する。

ついで、前記コイル４１の引き出し線４１ａ，４１ｂを入力用接続端子２１，冷却用中継接続端子２４の接続用スリット２６ａにそれぞれ圧入して半田付けする。さらに、前記リード線２８ｂ，２８ｃを中継接続端子５８，５８にそれぞれ接続するとともに、リード線２８ｄ，２８ｅを固定接触片５４，５４にそれぞれ接続する。

したがって、本実施形態に係る逆流防止装置は、図８に示すように、ダイオード２９が２枚の可動接触片５６，５６に並列接続されているとともに、コイル４１の出力側に直列接続されている。このため、本実施形態では、２枚の可動接触片５６，５６で２重のバイパス回路を構成している。この結果、一方側の可動接触片５６が閉回路を形成しない場合であっても、他方の可動接触片５６が閉回路を形成することにより、過電流によるダイオード２９の破損を防止でき、信頼性の高い逆流防止装置が得られるという利点がある。
なお、本実施形態では、図９に示すように、ダイオード２９に対して１枚の可動接触片５６を並列に接続してもよいことは勿論である。

そして、前記ベース１０の下面開口縁部に、スライドレール用保持具３５を取り付けた底板３０を嵌合し、その係止爪３２ｂを介して抜け止めする。最後に、前記ベース１０の上面に設けた位置決め溝１３に前記箱形カバー６０の開口縁部を挿入し、前記箱形カバー６０の係止孔６１を前記ベース１０の係止爪１４に係止することにより、組立作業が完了する。

本実施形態によれば、ダイオード２９の両端が冷却用中継接続端子２４および出力用接続端子２５にそれぞれ接続されている。このため、ダイオード２９に過電流が流れて発熱しても、前記冷却用中継接続端子２４，前記出力用接続端子２５を介して効率的に放熱でき、ダイオード２９を保護できる。
また、本実施形態では、図６，７に示すように、前記ダイオード２９がベース１０の天井面と冷却用中継接続端子２４，出力用接続端子２５との間に位置している。このため、前記ダイオード２９の発熱で半田が溶融，流失しても、前記ダイオード２９が脱落することがなく、故障しにくい。
さらに、本実施形態によれば、前記ダイオード２９をプリント基板に実装していない。このため、プリント基板の厚さ寸法、銅箔の厚さ寸法、配線パターンの巾寸などを検討する必要がなく、設計の自由度が広がるという利点がある。

次に、前記逆流防止装置を、太陽光発電システムに使用した場合について説明する。
例えば、図８に示す逆流防止装置を、その入力側に太陽電池７０を接続する一方、その出力側に負荷として蓄電池７１を接続する。そして、太陽電池７０が所定の電力を発電して電流、例えば、３Ａ以下の電流を流している場合には、コイル４１に電流が流れても、復帰用コイルばね５７のバネ力で可動鉄片４５は動作できない。このため、可動接触片５６の可動接点５６ａが固定接点５４ａに接触せず、太陽電池７０が発電した電流はダイオード２９を介して蓄電池７１に流れる。

そして、太陽電池が３Ａ以上の電流を流し始めた場合には、コイル４１に流れる電流によって生じた磁力により、復帰用コイルばね５７のバネ力に抗し、鉄芯４３の磁極部４３ｂが可動鉄片４５を吸引し、可動鉄片４５が回動する。このため、前記可動鉄片４５に一体化された支持台５５が回動し、可動接触片５６の可動接点５６ａがダミー用固定接点５２ａから固定接点５４ａに切り替わり、２枚の可動接触片５６を介して電流が太陽電池７０から蓄電池７１に流れる。このため、大電流が流れるときにはダイオード２９に大電流が流れず、ダイオード２９が発熱しない。この結果、エネルギーロスが少なく、ダイオード２９が劣化しにくい太陽光発電システムが得られる。

ついで、太陽電池７０の発電量が低下し、流れる電流が３Ａ以下になると、コイル４１に流れる電流が少なくなり、復帰用コイルばね５７のバネ力によって可動鉄片４５が押し戻され、前述と逆方向に回動する。このため、可動接触片５６の可動接点５６ａが固定接点５４ａから離れてダミー用固定接点５２ａに接触する。この結果、太陽電池７０が発電した電流はダイオード２９を介して流れるが、大電流でないので、ダイオード２９が自己発熱で破損するおそれがない。また、太陽電池７０の発電量が著しく低下しても、ダイオード２９が蓄電池７１からの電流の逆流を防止する。

本実施形態では、太陽光発電システムに適用する場合について説明したが、必ずしもこれに限らず、例えば、ハイブリット自動車の自己発電システムなどの他の発電システムに適用してもよいことは勿論である。

１０：ベース
１１：位置決め用突部
１２：接続用凹部
１３：位置決め溝
２１，２２：入力用接続端子
２３，２５：出力用接続端子
２４：冷却用中継接続端子
２６：接続部
２６ａ：接続用スリット
２６ｂ：接続用長孔
２８ａ〜２８ｅ：リード線
２９：ダイオード
３０：底板
３５：スライドレール用保持具
４０：電磁石ブロック
４１：コイル
４２：スプール
４３：鉄芯
４４：ヨーク
４５：可動鉄片
４８：絶縁シート
５０：接点機構部
５１：下方絶縁台
５３：上方絶縁台
５４：固定接触片
５４ａ：固定接点
５５：支持台
５６：可動接触片
５６ａ：可動接点
５７：復帰用コイルばね
５８：中継接続端子
６０：箱形カバー
７０：太陽電池
７１：蓄電池

Claims (5)

1. ベースの上面に設置した電磁石ブロックのコイルに対する電流の印加によって回動する可動鉄片で、接点機構部の接点を開閉するとともに、前記接点機構部の接点に並列接続したダイオードを、前記コイルの出力側に直列接続する逆流防止装置であって、
   底面に凹所を設けた前記ベースと、
   前記凹所の天井面に連続する内側面から前記天井面に沿うように延在した接続部を有し、かつ、前記接続部の片面が前記天井面に対向するように並設された一対の接続端子と、
   前記接続部の先端から延在方向に沿って設けたスリットに、両端部を直接接続することにより、一対の前記接続端子の間に架け渡され、かつ、前記天井面と前記接続端子との間に配置されたダイオードと、
   を備えたことを特徴とする逆流防止装置。
2. 前記接続端子の接続部に折り曲げ加工を施して段差を設けることにより、前記スリットを一段高い位置に配置したことを特徴とする請求項１に記載の逆流防止装置。
3. 前記接続部の基部に、前記スリットの延在方向に直交する接続用長孔を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の逆流防止装置。
4. 前記ベースの底面開口部を底板で密閉したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の逆流防止装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項の記載の逆流防止装置を備えたことを特徴とする太陽光発電システム。

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