JP6629524B2

JP6629524B2 - 火災検出システム

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Publication number: JP6629524B2
Application number: JP2015111867A
Authority: JP
Inventors: 浩志上野
Original assignee: Nohmi Bosai Ltd
Current assignee: Nohmi Bosai Ltd
Priority date: 2015-06-02
Filing date: 2015-06-02
Publication date: 2020-01-15
Anticipated expiration: 2035-06-02
Also published as: JP2016224780A

Description

本発明は、斜めに設置される太陽光パネルの発熱を検知することのできる火災検知システム、火災用検知線の設置方法および太陽光発電システムに関する。

一般的な住宅用太陽光発電システムでは、住宅の屋根に、直並列に接続された太陽電池モジュールからなる太陽光パネル（本願では、太陽電池アレイのことを「太陽光パネル」と称す）が設置されている。そして、太陽光パネルからの出力は、中継端子箱を介してパワーコンディショナに接続されており、交流化して電力が得られるように構成されている（たとえば、特許文献１参照）。
このような太陽光発電システムが普及する一方で、太陽光発電システムに起因する火災が問題となってきている。太陽光パネルは、光が照射されている状態では常に発電するため、故障により発熱が生じて火災発生につながることがある。

この太陽光パネルの火災を検知するには、たとえば、赤外線カメラを用いることができるが、それよりも安価に監視する装置として、熱検出シートを用いた火災検出装置が提案されている（特許文献２参照）。この火災検出装置は、所定の低融点で溶融する被覆を備えた１組の電線を面全体に引きまわした熱検出シートを、太陽光パネルの一面に貼付したものである。この火災検出装置では、太陽光パネルの発熱に起因して被覆が溶融すると１組の電線が短絡状態となるので、電線間の電圧を監視することで火災等を検知する。

特開２０１３−１１０２９０号公報特開２０１５−０１４９１８号公報

特許文献２の火災検出装置は、太陽光パネルの面においてどの場所で発熱や火災が生じても検出することができる。しかしながら、熱検出シートを太陽光パネルの面全体に貼付するため、太陽光パネルとほぼ同じ大きさの熱検出シートを用いなければならない。そのため、装置が大がかりとなって高コストとなるとともに、屋根上の施設が重くなるという課題があった。

本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、太陽光パネルが傾いて設置されることを利用して安価で簡易な構成を用いて迅速に検出することのできる火災検知システム、火災用検知線の設置方法および太陽光発電システムを提供することを目的とする。

（１）本発明は、複数の太陽電池モジュールからなる太陽光パネルが、取付台を介して、棟側が高く軒側が低い状態で傾いて屋根に設置され、該太陽光パネルの火災を検知する火災検出システムであって、火災用検知線と、前記火災用検知線により、前記太陽光パネルの火災を検知する火災検知装置と、を備え、前記取付台は、前記太陽電池モジュールと前記屋根との間に空間が形成されるように設けられ、前記火災用検知線は、前記太陽電池モジュールの裏側において、軒側から棟側に向かう燃焼の熱を捉えることができるように、前記取付台に沿って横向きに配線されている、ことを特徴とする火災検出システムである。

（２）また、本発明は、一つの太陽電池モジュールには、太陽電池モジュールの上端部または下端部の近傍にのみ横向きに配線された前記火災用検知線が設けられることを特徴とする（１）記載の火災検出システムである。

（３）また、本発明は、前記火災用検知線は、火災の熱で溶融する可溶性絶縁体と、前記可溶性絶縁体により隔てられた１組の導線からなり、前記１組の導線は、前記可溶性絶縁体からなる溶融被覆で覆われた内側導線と、前記溶融被覆に螺旋状に巻きつけた外側導線である、（１）又は（２）の火災検出システムである。

（４）また、本発明は、前記火災用検知線は、傾斜方向に複数傾斜して設置された前記太陽電池モジュールにおいて、前記太陽電池モジュールの下端部に設置することにより、傾斜方向の下側の前記太陽電池モジュールの上端部近傍に設けられた、（２）の火災検出システムである。

（５）また、本発明は、前記太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルからなる太陽電池板と、前記太陽電池板の周囲に設けられたモジュール枠を有し、前記火災用検知線は、前記モジュール枠のうち横枠の裏側に配線されている、（１）乃至（４）のいずれかの火災検出システムである。

（６）また、本発明は、前記太陽電池モジュールは、複数の太陽電池セルからなる太陽電池板と、前記太陽電池板の側方から裏面の方向にわたって設けられたモジュール枠を有し、前記モジュール枠は両側部に穴を有し、前記火災用検知線は、前記穴に挿通されて前記太陽電池板の裏側に配線されている、（１）乃至（４）のいずれかの火災検出システムである。

（７）また、本発明は、前記太陽電池モジュールは、傾斜方向に隙間をあけて並設され、前記火災用検知線は、前記隙間の中で前記太陽電池モジュールの裏側の位置に配線されている、（１）乃至（４）のいずれかの火災検出システムである。

（８）また、本発明は、傾斜した太陽電池モジュールを傾斜方向に複数並設した太陽光パネルの火災を検知する火災用検知線の設置方法であって、前記火災用検知線を、傾けて設置された前記太陽電池モジュールの裏側において、横向きに配線する、火災用検知線の設置方法である。

（９）また、本発明は、傾斜した太陽電池モジュールを傾斜方向に複数並設した太陽光パネルと、前記太陽光パネルに設置される火災用検知線と、前記太陽光パネルの火災に起因して、前記火災用検知線により、前記太陽光パネルの火災を検知する火災検知装置とを備え、前記火災用検知線は、傾けて設置された前記太陽電池モジュールの裏側において、横向きに配線されている、太陽光発電システムである。

本発明の請求項１に記載の構成によると、傾けて設置された太陽電池モジュールの裏側で斜め上方へ延焼するという太陽光パネルの火災の特徴を利用することにより、熱検出シートのように太陽電池モジュール全体に設置しなくても、火災用検知線を、傾けて設置された太陽電池モジュールの裏側において、横向きに配線することによって、火災を検知することができる。その結果、低コストであり、屋根の上に設置する場合には軽量であるという利点を有する。

本発明の請求項２に記載の構成によると、火災用検知線が横向きで、傾けて設置された太陽電池モジュールの裏側の上端部近傍に配線されることにより、傾けて設置された太陽電池モジュールの裏側で斜め上方へ延焼するという太陽光パネルの火災の特徴によって、火災を確実に捉えることができ、他の太陽電池モジュールへ延焼する前に火災を検知することができる。

本発明の請求項３に記載の構成によると、簡単な構造の火災用検知線により太陽光パネルの火災を検知することができる。

本発明の請求項４に記載の構成によると、太陽電池モジュールの下端部に設置することにより、傾斜方向の下側の太陽電池モジュールの上端部近傍に設けられた火災用検知線によっても太陽光パネルの火災を検知できる。

本発明の請求項５に記載の構成によると、火災用検知線がモジュール枠のうち横枠の裏側に配線されているため、横枠を回り込んで斜め上方へ移動する火災を検知することができる。

本発明の請求項６に記載の構成によると、火災用検知線を太陽電池モジュールの裏側近くに配線することができるため、より早期に太陽光パネルの火災を検知することができる。

本発明の請求項７に記載の構成によると、太陽光パネルを設置した後に火災用検知線を上から配線することができる。したがって、既存の設備として傾斜方向に隙間をあけて太陽電池モジュールを並設した太陽光パネルが設置されていれば、施工の際に太陽電池モジュール１１を取り外す必要が無く、後から火災検出システムを構築することが極めて容易である。

本発明の請求項８に記載の構成によると、太陽電池モジュールの裏側を延焼するという太陽光パネルの火災の特徴を利用することにより、熱検出シートのように太陽電池モジュール全体に設置しなくても、火災用検知線を、傾けて設置された太陽電池モジュールの裏側において、横向きに配線することによって、火災を検知する設置方法を提供することができる。その結果、低コストであり、屋根の上に設置する場合には軽量であるという利点を有する。

本発明の請求項９に記載の構成によると、太陽電池モジュールの裏側を延焼するという太陽光パネルの火災の特徴を利用することにより、熱検出シートのように太陽電池モジュール全体に設置しなくても、火災用検知線を、傾けて設置された太陽電池モジュールの裏側において、横向きに配線することによって、火災を検知する設置方法を提供することができる。その結果、低コストであり、屋根の上に設置する場合には軽量である太陽光発電システムを提供することができる。

本発明で用いる火災用検知線の一例を説明するための図。太陽電池モジュールからなる太陽光パネルを屋根に設置した状態。太陽電池モジュール１１の断面と実施例１における火災用検知線１の位置。実施例１における火災用検知線１を屋根の上の太陽光パネル１０に設置した状態。太陽電池モジュール１１の断面と実施例２における火災用検知線１の位置。実施例２における火災用検知線１を屋根の上の太陽光パネル１０に設置した状態。太陽電池モジュール１１の断面と実施例２における火災用検知線１の位置。実施例３における火災用検知線１を屋根の上の太陽光パネル１０に設置した状態。実施例４における火災用検知線１を屋根の上の太陽光パネル１０に設置した状態。実施例５における火災用検知線１を屋根の上の太陽光パネル１０に設置した状態。

本発明では、太陽光パネル、火災用検知線及び火災検知装置により太陽光発電システムを形成する。
図１は、本発明で用いる火災用検知線の一例を説明するための図である。１は火災用検知線、２は芯線、３は内側導線、４は溶融被覆、５は外側導線、６は耐熱シースを示す。内側導線３と外側導線５により溶融被覆４により隔てられた一組の導線を構成し、この一組の導線間の短絡を図示しない火災検知装置で監視することにより太陽光パネルの火災を検知する。なお、短絡を検出する方法としては、例えば電圧値を監視する方法、電流値を監視する方法、抵抗値を監視する方法がある。

芯線２は火災用検知線１に引張強度を与える。内側導線３は芯線２の外側に螺旋状に巻き回して設けられている。これにより、火災用検知線１の中心からある程度太い半径で内側導線３が配置されるため、火災の際に外側導線５と接触しやすくなっている。溶融被覆４は内側導線３の外側を筒状に覆って設けられ、外側導線５は溶融被覆４の外周に螺旋状に巻き回して設けられる。溶融被覆４は可溶性絶縁体により形成され、通常時は内側導線３と外側導線５を絶縁している。一方、火災時には溶融被覆４が熱により溶融して、外側導線５が内側導線３に接触し、電気的な短絡を生じる。外側導線５の巻き回し方向は、内側導線３の巻き回し方向と逆方向になっており、火災時に接触しやすくなっている。耐熱シース６は外側導線５の外側を筒状に覆って設けられる。内側導線３と外側導線５は、それぞれ複数の導線により形成されているため、断線し難く、火災時に短絡する場所も多い。そのため、火災用検知線１により確実に火災を検知することができる。この複数の導線による形成は、内側導線３と外側導線５の一方だけとし、他方は一つの導線としても良く、火災を検知するためであれば、少なくとも内側導線３と外側導線５を共に一つの導線とすれば足りる。

芯線２を耐熱樹脂により形成すれば、火災の際に火災用検知線１が簡単には断線することがない。また、溶融被覆４は火災の熱により溶融する絶縁性の物質であればよく、１００〜２００°Ｃで溶融する絶縁性物質が好ましい。耐熱シース６は、溶融被覆４が溶融して火災を検知する温度以下では溶融や燃焼しない材質であることが好ましい。

各部材の材質としては、たとえば芯線２は難燃性であるアラミド繊維（パラ系アラミド繊維等）、内側導線３と外側導線５は銅、溶融被覆４はナイロン１２、耐熱シース６は黒色のポリ塩化ビニルを用いることができる。耐熱シース６を黒色とすることにより遠赤外線を吸収して、火災用検知線１が早期に火災を感知することができる。なお、耐熱シース６は黒色系統や暗色が好ましいが、それだけに限らず、熱吸収性の高い色（茶色、緑色、等）であれば良い。
また、火災用検知線１は図１の構成に限らず、火災の熱を電気的な信号に変えるものであればよい。たとえば、２本のピアノ線の間に可溶性絶縁体を挟んで撚りをかけた構成としてもよい。

図２は、直並列に接続された複数の太陽電池モジュールからなる太陽光パネルを、屋根に設置した状態を示す。図２（ａ）は太陽光パネルを設置状態で横から見た図であり、図２（ｂ）は太陽光パネルを表側から見た図である。１０は太陽光パネル、１１は太陽電池モジュール、１２は取付台、１３は屋根であり、複数の太陽電池モジュール１１と取付台１２により太陽光パネル１０が形成される。屋根１３の上に取付台１２を設け、その上に複数の太陽電池モジュール１１が取り付けられている。

図２（ａ）に示すように一般的に屋根１３は傾いている。太陽光パネル１０は傾いた屋根１３に沿って設置するため、太陽光パネル１０も棟側が高く軒側が低い状態で傾いている。また、図２（ｂ）のように太陽電池モジュール１１は屋根１３に平行な面で傾斜方向に複数傾斜して並設される。取付台１２は一般的に、太陽電池モジュール１１と屋根１３の間を塞ぐものではなく、太陽電池モジュール１１と屋根１３の間には軒側から棟側にかけて連続的な空間があるため、火災はこの空間、即ち、太陽光パネル１０の裏側（背面側）を伝わって図２（ａ）に直線矢印で示すように軒側から棟側へ延焼する。

本発明が用いられる太陽光パネルは、住宅の屋根の上に設置されても良いが工場等の屋根に設置されてもよい。また、屋根の上でなくても、たとえば広大な土地に太陽光パネル１０を並べる、いわゆるメガソーラーのようなものであっても、太陽光パネルの面が斜めに設置されていれば、太陽電池モジュールの裏側をその上端部の方向に向かって火災が延焼するので、本発明を用いることができる。

図３は、太陽電池モジュール１１の断面と実施例１における火災用検知線１の位置を示す。図３（ａ）は図２（ｂ）の棟軒方向Ｙでの断面を横から見た図、図３（ｂ）は棟軒方向Ｙと直交する横方向Ｘでの断面を軒側から見た図である。１１１は上側封止樹脂、１１２は複数の太陽電池セルが並べられた太陽電池板、１１３は下側封止樹脂、１１４はバックシートを示す。太陽電池板１１２は、構造体として全体を支持するバックシート１１４の上で、上側封止樹脂１１１と下側封止樹脂１１３の間に封入されている。１１５は断面コの字型のモジュール枠であり、太陽電池板１１２の周囲の４面に設けて曲げに耐え得る丈夫な太陽電池モジュール１１を形成している。そして、図３（ａ），図３（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１１の裏側であるモジュール枠１１５の下側であって太陽電池モジュール１１の棟側（上端部１１ａ）に火災用検知線１が横向きに配線されている。なお、本願では、図３（ａ）の太陽電池モジュール１１を例にとると、右上である棟側の端部を上端部１１ａ、左下である軒側の端部を下端部１１ｂといい、パネルの上面側を表側、下面側（背面側）を裏側という。

太陽光パネル１０に故障が生じると、太陽電池モジュール１１に埋め込まれた太陽電池板１１２が部分的に発熱する。そして発熱の温度が一定以上になると上側封止樹脂１１１、下側封止樹脂１１３が発火し、バックシート１１４が燃焼する。太陽電池モジュール１１の裏側における燃焼は、図３（ａ）の矢印のように斜め上方（棟側）へ向かい、モジュール枠１１５の上端部１１ａの下側を超えて更に斜め上方へ、即ち、１つ上段の太陽電池モジュール１１へ向かおうとする。そのため、太陽電池モジュール１１の裏側における燃焼は、火災用検知線１に達して検知される。検知は、太陽光パネル１０の火災に起因して、火災用検知線１の溶融被覆４が溶融することにより内側導線３と外側導線５が短絡したことを検出することにより行われる。

図４は、実施例１における火災用検知線１を屋根１３の上の太陽光パネル１０に設置した状態を示す図である。図４（ａ）は太陽光パネルを屋根に設置した状態で横から見た図であり、図４（ｂ）は太陽光パネルを表側から見た図である。火災用検知線１は、各太陽電池モジュール１１の裏側であって、斜めに設置された太陽電池モジュール１１の上端部１１ａ（図３参照）に連続的に配線されている。図４（ｂ）の点線は、火災用検知線１が太陽電池モジュール１１の裏側にあることを示す。図２で説明したように、太陽電池モジュール１１と屋根１３の間には、一般的に軒側から棟側にかけて連続的な空間があり、火災用検知線１はこの空間を伝わる延焼を確実に検知することができる。なお、図４に記載した実施例１の火災用検知線１の配線位置では、太陽電池モジュール１１と屋根１３の間の空間が取付台１２で塞がれている設置状況でも炎や熱が火災用検知線１に達するため、火災を火災用検知線１で検知することができる。

図５は、太陽電池モジュール１１の断面と実施例２における火災用検知線１の位置を示す。図５（ａ）は図２（ｂ）の棟軒方向Ｙでの断面を横から見た図、図５（ｂ）は棟軒方向Ｙと直交する横方向Ｘでの断面を軒側から見た図である。図５（ａ）において、火災用検知線１は上段（右上側）の太陽電池モジュール１１において裏側の下端部１１ｂに配線されているが、下段（左下側）の太陽電池モジュール１１の上端部１１ａ近傍に位置する。したがって、矢印のように軒側から棟側（斜め上方）へ向かう燃焼の熱を火災用検知線１で捉えることができる。

図６は、実施例２における火災用検知線１を屋根１３の上の太陽光パネル１０に設置した状態を示す図である。図６（ａ）は太陽光パネル１０を屋根１３に設置した状態で横から見た図であり、図６（ｂ）は太陽光パネル１０を表側から見た図である。火災用検知線１は太陽電池モジュール１１の裏側の下端部１１ｂに配線されているが、この位置は軒側の太陽電池モジュール１１の上端部１１ａ近傍である。そして、太陽光パネル１０の軒側（斜め下方）からの延焼を検知することができる。最も棟側（最上段）の太陽電池モジュール１１に対してはさらに棟側の位置に横向きに火災用検知線１が配線されている。なお、最上段の太陽電池モジュール１１は、下端部１１ｂに加えて、上端部１１ａに沿うように配線しても良い。

図７は、太陽電池モジュール１１の断面と実施例３における火災用検知線１の位置を示す。図７（ａ）は図２（ｂ）の棟軒方向Ｙでの断面を横から見た図、図７（ｂ）は棟軒方向Ｙと直交する横方向Ｘでの断面を軒側から見た図である。太陽電池板１１２等の側方には、断面コ字型のモジュール枠１１５が設けられているが、実施例３ではそのモジュール枠１１５の両側部に穴を設け、隣り合うモジュール枠１１５の穴同士が対向している。そして、図７（ａ），図７（ｂ）に示すように、火災用検知線１は左右のモジュール枠１１５の穴を通過して太陽電池モジュール１１の上端部１１ａ近傍に配線されている。これにより、図７（ａ）に示すようにバックシート１１４に近い位置に火災用検知線１が配置され、高い検知感度を得ることができる。

図８は、実施例３における火災用検知線１を屋根１３の上の太陽光パネル１０に設置した状態を示す図である。図８（ａ）は太陽光パネル１０を屋根１３に設置した状態で横から見た図であり、図８（ｂ）は太陽光パネル１０を表側から見た図である。実施例３の位置に火災用検知線１を配線するために、モジュール枠１１５の両側部に穴を設けて火災用検知線１を挿通し、横向きに配線している。また、太陽電池モジュール１１の幅と同等の長さを有する火災用検知線１を予めモジュール枠１１５の両側部の間に配線し、太陽電池モジュール１１の発電電力取り出し用配線と一緒に裏面から配線を取り出して隣接する太陽電池モジュール１１と接続したり、火災検知装置（図示せず）と接続したりすれば、モジュール枠１１５の穴に火災用検知線１を挿通する必要はない。

上記の実施例１乃至３では全ての太陽電池モジュール１１の上端部１１ａ近傍に火災用検知線１を配線したが、火災を捉えることができれば必ずしもすべての太陽電池モジュール１１に火災用検知線１を設けなくてもよい。図９は、実施例４における火災用検知線１を屋根１３の上の太陽光パネル１０に設置した状態を示す図である。図９（ａ）は太陽光パネル１０を屋根１３に設置した状態で横から見た図であり、図９（ｂ）は太陽光パネル１０を表側から見た図である。実施例４では棟軒方向に並設された太陽電池モジュール１１の裏側に１つ飛ばしで火災用検知線１を横向きに配線している。

各太陽電池モジュール１１の間に隙間がある場合は、隙間に火災用検知線１を配線してもよい。図１０は、実施例５における火災用検知線１を屋根１３の上の太陽光パネル１０に設置した状態を示す図である。図１０（ａ）は太陽光パネル１０を屋根１３に設置した状態で横から見た図であり、図１０（ｂ）は太陽光パネル１０を表側から見た図である。傾斜方向（棟軒方向）に並設した太陽電池モジュール１１の間には隙間があり、その隙間の中で太陽電池モジュール１１の裏側の位置に火災用検知線１が横向きに配線されている。このような配線位置にすれば、太陽光パネル１０を設置した後に火災用検知線１を上から配線することができる。したがって、既存の設備としてこのような太陽光パネル１０が設置されていれば、施工の際に太陽電池モジュール１１を取り外す必要が無く、後から火災検出システムを構築することが極めて容易である。

太陽電池モジュール１１の隙間よりも火災用検知線１が細いと、火災用検知線１と太陽電池モジュール１１の間に隙間が残る。火災時には、この場所から炎や熱が表側へ上昇して火災用検知線１が強く加熱されるため、検知がより確実になる。

実施例１乃至５により火災用検知線１を取り付けた太陽光パネル１０について説明したが、この構成となるように設置する設置方法も本発明である。太陽光パネル１０を施工する際には、屋根１３の上に取付台１２を設け、火災用検知線１を配線した後に複数の太陽電池モジュール１１を取り付ける工程が一般的である。しかし、これに限らず、既設の太陽電池モジュール１１を一度取り外して火災用検知線１を設置しても良いし、太陽電池モジュール１１が取り付けられた状態で側方から火災用検知線１を挿入して固定しても良い。太陽光パネル１０が既設であるか否かに限らず、実施例５の位置に火災用検知線１を配線することもできる。また、実施例３の火災用検知線１の配線位置に限らず、他の実施例における火災用検知線１の配線位置であっても、太陽電池モジュール１１の幅と同等の長さを有する火災用検知線１を太陽電池モジュール１１の裏側に取り付けておき、太陽電池モジュール１１の発電電力取り出し用配線と一緒にして隣接する太陽電池モジュール１１と接続したり、火災検知装置（図示せず）に接続したりしてもよい。
実施例１乃至５では火災用検知線１を太陽電池モジュール１１の上端部近傍に設置したが、上端部近傍に限らず、傾けて設置された前記太陽電池モジュール１１の裏側において、火災用検知線１を横向きに配線すれば、傾けて設置された太陽電池モジュールの裏側で斜め上方へ延焼する火災を検知することができる。

１火災用検知線、２芯線、３内側導線、４溶融被覆、５外側導線、６耐熱シース、１０太陽光パネル、１１太陽電池モジュール、１１ａ上端部、１１ｂ下端部、１１１上側封止樹脂、１１２太陽電池板、１１３下側封止樹脂、１１４バックシート、１１５モジュール枠、１２取付台、１３屋根

Claims

複数の太陽電池モジュールからなる太陽光パネルが、取付台を介して、棟側が高く軒側が低い状態で傾いて屋根に設置され、該太陽光パネルの火災を検知する火災検出システムであって、
火災用検知線と、前記火災用検知線により、前記太陽光パネルの火災を検知する火災検
知装置と、を備え、
前記取付台は、前記太陽電池モジュールと前記屋根との間に空間が形成されるように設けられ、
前記火災用検知線は、前記太陽電池モジュールの裏側において、軒側から棟側に向かう燃焼の熱を捉えることができるように、前記取付台に沿って横向きに配線されている、
ことを特徴とする火災検出システム。
一つの太陽電池モジュールには、太陽電池モジュールの上端部または下端部の近傍にのみ横向きに配線された前記火災用検知線が設けられることを特徴とする請求項１記載の火災検出システム。