JP6433180B2 - 端子台およびパワーコンディショナー - Google Patents

Description

本発明は、端子台およびパワーコンディショナーに係り、特に端子台の端子部の配列構造に関する。

従来、太陽光発電システムにおいてパワーコンディショナーに用いられる端子台としては、太陽電池からの入力配線と系統への出力配線とを接続する接続部を備えるものが開示されている。従来、端子台には、入力配線が接続される複数の入力端子と、出力配線が接続される複数の出力端子とが、並設されているものが多い。

例えば特許文献１の端子台においては、端子台には同色及び同形状の直流ＤＣの入力端子であるＤＣ入力端子と、交流ＡＣの出力端子であるＡＣ出力端子が垂直あるいは水平方向に併設されて並んだものが開示されている。そこで接続すべき端子を間違えないようにするために、ＤＣ入力とＡＣ出力の区分は識別用のラベル表示によってなされている。あるいはダミー端子などによって入出力相互を離隔するものも用いられている。

特許第４６９３６１１号公報

しかしながら、上記技術によれば端子台には同色及び同形状の入力端子と出力端子が垂直あるいは水平方向に併設されて並んでいる。以上のように同色、同形状であるため、配線を本来接続するべき端子以外の端子に間違って繋いでしまうというミスが発生することがある、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、入力および出力端子間の識別を確実にできるようにし、誤配線を防止し、入力端子および出力端子を正確に接続することのできる端子台を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、それぞれ配線が接続される複数個の第１の端子締結部を有し、第１の組に属する第１の端子部と、それぞれ配線が接続される複数個の第２の端子締結部を有し、第２の組に属する第２の端子部と、前記第１および第２の端子部を保持する端子台本体とを備え、前記第１の端子部と前記第２の端子部は、隔壁を有する分離領域を隔てて離間して配列され、前記隔壁の幅は、前記第１の端子締結部同士間の距離よりも長く、かつ前記第２の端子締結部同士間の距離よりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、組毎の識別が視覚的に明確となり、各配線を正確に繋げることができるという効果を奏する。

実施の形態１の端子台を示す概念説明図 実施の形態１の端子台を用いた太陽光発電システムを示す図 実施の形態１の端子台を示す斜視図 実施の形態１の端子台を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図 実施の形態２の端子台を示す概念説明図

以下に、本発明にかかる端子台の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態により本発明が限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更可能である。また、以下に示す図面においては、理解の容易のため、各部材の縮尺が実際とは異なる場合がある。各図面間においても同様である。また、断面図であっても、図面を見易くするためにハッチングを付さない場合もある。

実施の形態１．
図１は、実施の形態１の端子台を示す概念説明図、図２は、実施の形態１の端子台を用いた太陽光発電システムを示す図である。図３は、実施の形態１の端子台を示す斜視図である。図４は、実施の形態１の端子台を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。実施の形態に係る端子台の端子台本体１は、それぞれ複数本の配線が接続される複数個の端子を有する端子部を複数組備えて一体構造とされ、複数組の端子部が、組毎に分離領域を隔てて分離されたことを特徴とするものである。端子台本体１は、例えば直方体で形成され、長手方向に外部配線接続面ＳＡおよび内部配線接続面ＳＢを有している。端子台は、それぞれ配線が接続される複数個の端子締結部を有し、第１の組に属する第１の端子部である入力端子部２と、第２の組に属する第２の端子部である出力端子部３とを備える。端子台本体１は外部配線接続面ＳＡにおいて、入力端子部２と出力端子部３とが、組間の分離領域Ｃを隔てて、分離されたことを特徴とする。端子台本体１は、長手方向の中心よりも左側に太陽電池モジュール５からのＤＣ入力配線が接続される２対の一次側および二次側端子締結部１２ａ，１２ｂを有する入力端子部２を有し、長手方向の中心よりも右側に単相あるいは３相の電圧を出力するためのＡＣ出力配線が接続される３対の一次側および二次側端子締結部１２ａ，１２ｂを有する出力端子部３を有している。なお内部配線接続面ＳＢには、筐体内の配線接続のための端子部が形成されている。以下では説明を簡略化するために外部配線接続面ＳＡに設けられた一次側端子締結部についてのみ言及する場合もある。

太陽光発電システムにおいては、直流側はプラス、マイナスの２極、交流側は、単相３線式または、３相３線式配電線と接続されることが多い。従って、本実施の形態のパワーコンディショナーの端子台では、直流側２極、交流側を３極として２つの組に分け、組間に隔壁４を設け、分離領域Ｃとしている。分離領域Ｃの中央に端子台固定部４１を設けている。配線数が２本である直流側と、配線数が３本である交流側とでは、配線数が異なり、かつ隔壁４を備えた組間の分離領域Ｃにより分離されている構造により接続ミスを防止し正確に接続できることが期待できる。

図２を参照して、太陽光発電システムについて簡単に説明する。太陽光発電システムは、太陽電池モジュール５と、端子台を備えたパワーコンディショナー６と、交流電力系統である系統電源１０とを備える構成である。パワーコンディショナー６は、太陽電池モジュール５に接続される２つのＤＣ入力端子からなる入力端子部２と、系統電源１０に接続される３つのＡＣ出力端子からなる出力端子部３と、ＤＣ／ＡＣ変換部７と、制御回路８と、連系リレー９とを有する。太陽電池モジュール５により発電された直流電力が、パワーコンディショナー６に取り付けられた端子台の端子台本体１のＤＣ入力端子２から入力される。直流電力はＤＣ／ＡＣ変換部７により交流電力に変換され、連系リレー９を介して、端子台のＡＣ出力端子３から負荷（図示せず）または系統電源１０に出力される。系統電源１０に出力される分の電力は売電電力となる。

系統電源１０は単相３線式２００Ｖであり、端子台のＡＣ出力端子からなる出力端子部３は３極となる。なお、系統電源は３相２００Ｖであってもよい。

制御回路８はＤＣ／ＡＣ変換部７の変換動作および、連系リレー９の開閉動作を制御する。

太陽光発電システムのパワーコンディショナー６は、図２においては、破線が筐体の外郭に相当し、２つのＤＣ入力端子からなる入力端子部２の外面側と、３つのＡＣ出力端子からなる出力端子部３の外面側とが、外部配線接続面ＳＡを構成している。図２に示すように、入力端子部２の２つのＤＣ入力端子に、ＤＣ配線が接続されるとともに、出力端子部３の３つのＡＣ出力端子にＡＣ配線が筐体外部から接続される。破線の内側に相当する内部配線接続面ＳＢでは、入力端子部２の２つのＤＣ入力端子の内部側がＤＣ／ＡＣ変換部７に接続されるとともに、出力端子部３の３つのＡＣ出力端子の内部側が連系リレー９に接続される。入力端子部２および出力端子部３は実際には、分離領域Ｃを挟んで、１列に配列されているが、図２では、わかりやすくするために、相対向する側に配置されている。

ＤＣ入力端子２とＡＣ出力端子３との間に隔壁４を設けることで、入出力が視覚的に明確となり、入力ケーブルと出力ケーブルの接続を正確に行うことができる。なお、入力ケーブルと出力ケーブルは図示しないが、図２において入力ケーブルは入力端子部２と太陽電池モジュール５との間の配線部に相当し、出力ケーブルは出力端子部３と系統電源１０との間の配線部に相当する。

本実施の形態１の端子台は、図３、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、樹脂成型体からなる端子台本体１と、端子台本体１の一次側端子に接続される一次側端子締結部１２ａと、二次側端子に接続される二次側端子締結部１２ｂと、一次側端子締結部１２ａと二次側端子締結部１２ｂとをつなぐ導電板１７とを有する。１８は樹脂性のカバーである。

また、端子台本体１の外部配線接続面ＳＡに配された一次側端子締結部１２ａでは、ワッシャー１３ａを介して一次側圧着端子１４ａと導電板１７とが端子螺子１１ａによって締結される。一次側圧着端子１４ａは一次側配線１６ａに圧着により接続され、一次側配線１６ａの他方は図２に示す太陽電池モジュール５に接続される。一方、端子台本体１の内部配線接続面ＳＢに配された二次側端子締結部１２ｂでは、ワッシャー１３ｂを介して二次側圧着端子１４ｂと導電板１７とが端子螺子１１ｂによって締結される。二次側圧着端子１４ｂは二次側配線１６ｂに圧着により接続され、二次側配線１６ｂの他方はパワーコンディショナー６内部のＤＣ／ＡＣ変換部７に接続される。ここでは一次側配線部は、一次側圧着端子１４ａと一次側配線１６ａとを備え、二次側配線部は、二次側圧着端子１４ｂと二次側配線１６ｂとを備える。そして導電板１７を介して一次側配線部と二次側配線部とが接続されている。

図４（ｂ）においては、一次側配線１６ａが、入力ケーブルあるいは出力ケーブルに相当し、二次側配線１６ｂが、内部配線に相当する。一次側配線１６ａは、一次側圧着端子１４ａを介して導電板１７に接続される。また、二次側配線１６ｂは、二次側圧着端子１４ｂを介して導電板１７に接続される。

省スペース等の理由によりパワーコンディショナーの筐体に設ける入線孔や端子台は一箇所にまとめるのが好ましい。一箇所にまとめると識別がしにくく、誤配線の心配があるが、上述したようなＤＣ側とＡＣ側が明確に分離領域Ｃによって分離された本実施の形態の端子台の構成にすれば、ＤＣ配線、ＡＣ配線と端子台との誤配線が防止できる。

なお、ＤＣ入力端子部とＡＣ出力端子部との分離は、形状がそのまま隔壁となるものであってもよいし、入力端子部２と出力端子部３との距離Ｌを入力端子部２あるいは出力端子部３の中のそれぞれの端子間の距離よりも大きくすることによってなされてもよい。

分離領域を構成する隔壁の幅は、視覚的な効果、螺子止めのための物理的強度確保および絶縁の確保のため４ｍｍ以上とする。

具体的な分離領域の幅あるいは隔壁の幅としては下記の理由により、１２ｍｍ程度が好適である。本実施の形態に示すパワーコンディショナー６においてはＤＣ入力端子、ＡＣ出力端子とも１０〜３０Ａ程度の大電流が流れ、また、数１００Ｖの電圧を印加する仕様となるため、１端子部が１０ｍｍ前後の幅を有する端子台が多く使われる。組間の分離領域Ｃの幅Ｌが、当該１端子部の幅１０ｍｍ以上の値となるように、隔壁４を形成することにより、視覚的にＤＣ入力端子部とＡＣ出力端子部とを分離、認識しやすくなる。ところで、分離領域であることを認識しやすくするためには、組間の分離領域Ｃの端子配列方向の幅は、第１および第２の端子部内の隣接する端子締結部の端子間の距離よりも大きくするのが望ましい。つまり組間の分離領域に隣接する第１および第２の端子部の端子間の距離は、第１および第２の端子部内の隣接する端子間の距離よりも大きい。また、組間の分離領域Ｃに螺子などによる端子台固定部４１を設ける場合、強度・成形性を確保するための寸法としても１２ｍｍ程度は必要である。なお、組間の分離領域Ｃの幅Ｌの寸法を余分に大きく取れば端子台のサイズが大きくなり、結果的にパワーコンディショナー６のサイズも大きくなってしまう。以上の理由から具体的な隔壁４を含む分離領域Ｃの幅として１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度が望ましく、１２ｍｍ程度がより望ましい。

本実施の形態では、分離領域Ｃの隔壁４で囲まれた部分の中央に、螺子固定による端子台固定部４１を設けることで視覚的な入出力の明確化とともに、端子台の小型化を図ることが可能となる。螺子固定により、固定した後、カバー１８が装着される。図３に示すように、組間の分離領域Ｃでは２枚の隔壁４間に空間が存在している。

入力、出力間である直流、交流間は、視覚的な入出力端子締結部の明確な差別化ができるとともに、隔壁により絶縁を確保することができる。

実施の形態２．
図５は、実施の形態２の端子台を示す概念説明図である。実施の形態１では、隔壁４の中央に端子台固定部４１を設けたが、本実施の形態では、組間の分離領域Ｃの両端部にそれぞれ１つ固定螺子４Ｓを装着し、固定する構成である。固定螺子４Ｓによって組間の分離領域Ｃで端子台本体１を図示しないパワーコンディショナーの筐体に接続した構成である。他部については実施の形態１と同様であるので説明を省略する。固定螺子４Ｓは一次側および二次側端子締結部１２ａ,１２ｂの端子締結用の螺子と大きさおよび位置を異にするものを用いている。パワーコンディショナー６の組み立て時に、固定螺子４Ｓを装着して端子台を固定している。

実施の形態２の端子台においては、入力端子部２および出力端子部３をそれぞれ接続する際、まず、組間の分離領域Ｃで固定螺子４Ｓが目に入る。固定螺子４Ｓを目印にして、固定螺子４Ｓよりも左側に入力端子部２に接続するための太陽電池モジュール５からの２本の配線を接続する。次いで、固定螺子４Ｓを目印にして、固定螺子４Ｓよりも右に位置する、系統配線１０に接続される３本の出力端子部３で配線を接続する。

上記構成により、入力端子部と出力端子部との間である直流端子部と交流端子部との間は、視覚的および触覚的な入出力端子締結部の明確な差別化ができるとともに、隔壁により絶縁を確保することができる。

なお、実施の形態１，２では、２つのＤＣ入力端子からなる入力端子部２と、３つのＡＣ出力端子からなる出力端子部３とが、分離領域Ｃで分離された構成について説明したが、ＡＣ１００ＶおよびＡＣ２００ＶとＤＣの３組を必要とする分電盤の端子台など、３組以上の端子部に分離する場合にも適用可能である。

また、実施の形態１，２では、２つのＤＣ入力端子からなる入力端子部２と、３つのＡＣ出力端子からなる出力端子部３とが、分離領域Ｃで分離され、端子締結部が一列に配列された構成について説明したが、端子締結部が、分離領域Ｃで分離され、複数列となるように配置された構造にも適用可能である。

本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、上記実施の形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上記新規な実施の形態は、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、置き換え、変更を行うことができる。実施の形態や変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明及び当該発明の均等の範囲に含まれる。

１ 端子台本体、２ 入力端子部、３ 出力端子部、Ｃ 組間の分離領域、４ 隔壁、４１ 端子台固定部、４Ｓ 固定螺子、５ 太陽電池モジュール、６ パワーコンディショナー、７ ＤＣ／ＡＣ変換部、８ 制御回路、９ 連系リレー、１０ 系統電源(単相３線式)、ＳＡ 外部配線接続面、ＳＢ 内部配線接続面、１１ａ，１１ｂ 端子螺子、１２ａ 一次側端子締結部、１２ｂ 二次側端子締結部、１３ａ，１３ｂ ワッシャー、１４ａ 一次側圧着端子、１４ｂ 二次側圧着端子、１６ａ 一次側配線、１６ｂ 二次側配線。

Claims (6)

1. それぞれ配線が接続される複数個の第１の端子締結部を有し、第１の組に属する第１の端子部と、
   それぞれ配線が接続される複数個の第２の端子締結部を有し、第２の組に属する第２の端子部と、
   前記第１および第２の端子部を保持する端子台本体と、
   を備え、
   前記第１の端子部と前記第２の端子部は、
   隔壁を有する分離領域を隔てて離間して配列され、
   前記隔壁の幅は、前記第１の端子締結部同士間の距離よりも長く、かつ前記第２の端子締結部同士間の距離よりも長いことを特徴とする端子台。
2. 前記複数個の第１の端子締結部および前記複数個の第２の端子締結部は、それぞれ
   一次側配線部が接続される一次側端子締結部と、
   二次側配線部が接続される二次側端子締結部と、
   前記一次側端子締結部と前記二次側端子締結部とをつなぐ導電板とを具備することを特徴とする請求項１に記載の端子台。
3. 前記分離領域に端子台固定構造を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の端子台。
4. 前記第１の端子部は、２本の配線が接続される直流用の２極の端子部を含み、前記第２の端子部は、３本の配線が接続される交流用の３極の端子部を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の端子台。
5. 前記第１の端子部、前記第２の端子部および前記端子台本体は、一体構造とされていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の端子台。
6. 太陽電池モジュールからの配線が接続される２極の端子を有する入力端子部と、負荷もしくは系統電源と３本の配線で接続される３極の端子を有する出力端子部と、隔壁を有し、前記入力端子部と前記出力端子部との間を分離する分離領域と、前記分離領域に設けられた端子台固定部と、前記入力端子部および前記出力端子部を保持する端子台本体とを有する端子台と、
   前記入力端子部から入力した太陽電池モジュールの直流電力を交流電力に変換する変換部とを具備し、
   前記隔壁の幅は、前記２極の端子間距離よりも長く、かつ前記３極の端子間距離よりも長いことを特徴とする太陽光発電システムのパワーコンディショナー。

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