JP6840342B2 - 小規模太陽光発電用の分電盤装置 - Google Patents

Description

本発明は、数十ワットから数キロワットといった比較的小規模の太陽光発電装置を一般家庭で使用するための分電盤装置に関する。小規模の太陽光パネルで一定時間に安定的な太陽光発電を利用するためには、蓄電装置を利用するが、本発明は必ずしもこれを前提とはしない。

定額電力買取制度ＦＩＴに基づく売電を目的に大規模な太陽光システムが導入されているが、一般家庭では家の築年数や屋根面積、向き（東西南北）、屋根の形状、家や庭の形態（一戸建て、集合住宅等）によっては、太陽光パネルを多数設置することが困難である。売電を目的とはしないでも災害時やエコ対策を考慮して一般家庭に小規模の太陽光発電を導入したいという要求がある。

小規模の太陽光発電を独立系発電として非常灯などに使用する例はあるが、商用電源の停電時は家庭内の通常の照明等が使えなくなり不便である。また、パワーコンディショナーには自立運転時に使用できるコンセントがあるが、発電した電力を家庭内の通常の電力負荷に活用する効果的な手段がない。
小規模の太陽光発電を家庭需要に使用する場合、負荷の対象を玄関、トイレ、照明具など、局所に限定するとともに、夜間や長期の雨等で太陽光発電が断となった場合に外部電力（商用電力）に切り替える手段が必要がある。

太陽光発電からの電力と外部電力系統からの電力を分岐ブレーカ単位で切り替え供給する分電盤装置であって、太陽光発電用の主幹バス５と外部電力系統用の主幹バス４を有し、主幹バス４と主幹バス５は太陽光発電からの電力が断となったときに主幹バス４と主幹バス５を自動的に接続するようにスイッチ６により接続し、複数の分岐ブレーカは、分岐ブレーカ毎に太陽光発電用の主幹バス５に接続するか、外部電力系統用の主幹バス４に接続するかを選択するように構成された分電盤装置である。

小規模の太陽光発電システムを発電能力に応じて家庭の電力負荷に使用することができる。災害時などで商用電力が停電時は居間やトイレなど緊急時に生活上必要な選択された負荷のみに太陽光発電の電力を供給できる。商用電力が利用できる場合で太陽光発電電力が断となった場合は商用電力に切り替えることで、継続して電力を使用することができる。

本発明の分電盤装置の構成を示す図である。 本発明の分電盤１と分電盤２とで構成する分電盤装置の図である。 本発明のスイッチ１の構成を示す図である。

図１に本分電盤装置の構成を示す。
太陽光発電からの電力と外部電力系統からの電力を分岐ブレーカ単位で切り替え供給する分電盤装置であって、太陽光発電用の主幹バス５と外部電力系統用の主幹バス４を有し、主幹バス４と主幹バス５は太陽光発電からの電力が断となったときに主幹バス４と主幹バス５を自動的に接続するようにスイッチ６により接続し、複数の分岐ブレーカは、分岐ブレーカ毎に太陽光発電用の主幹バス５に接続するか、外部電力系統用の主幹バス４に接続するかを選択するように構成された分電盤装置である。
図１に示すように、分電盤１は外部電源系統に接続される配線２から主幹ブレーカ３を通して外部電源系統用の主幹バス４に接続され、分岐ブレーカが主幹バス４に接続される。主幹バス５は太陽光発電の電力を優先的に接続する分岐ブレーカが接続され、スイッチ６は太陽光発電の電力が受電される間は太陽光発電系統と主幹バス５を接続し、太陽光発電の電力が断となった場合は、主幹バス４と主幹バス５を接続することで、外部電源系統の電力を主幹バス５の分岐ブレーカに供給する。
分岐ブレーカ８は、主幹バスに接続するための刃８１を有し、主幹バスに押し込むことで刃がバスに緊結される。刃の反対側には部屋毎のクーラや部屋毎の照明、コンセント等の負荷に接続される電線ケーブル８２（図はでは２本であるが、３線負荷も含む）が接続される。図１ではレーンＢ１からＢ６まで６個の分岐ブレーカが接続可能であり、レーンＢ１に示すように各分岐ブレーカは上向きに刃を挿せば主幹バス４に接続され、下向きに刃を挿せば主幹バス５に接続される。これにより、電線ケーブルを外したり、延長ケーブルを接続したりすることなく、各分岐ブレーカを外部電源系統に接続するか、太陽光発電に優先接続するかを選択することができる。主幹バス４と主幹バス５は図１では上下に位置するが、これを左右に位置するようにしても良い。図１ではＢ１レーンを除いて、３つの分岐ブレーカが主幹バス４に接続され、２つの分岐ブレーカが主幹バス５に接続されている。例えば、トイレや居間に電気を供給する分岐ブレーカを主幹バス５に接続すれば、通常は太陽光の電力を優先的に使用して自然エネルギによるエコ対策、省エネ対策（ピークカット等）を図り、太陽光からの電力が断となった場合は外部電力系統に切り替えることで、継続して電力を使用できる。また、災害等で外部電源が断となった場合は太陽光の電力を給電でき、完全な断（全停電）状態を避けることができる。
図３は、スイッチ６の基本的な構成を示しており、パワーリレーＸ１が太陽光発電系統からの電力でオンの場合は主幹バス５と太陽光発電系統がリレー接点ｘ１のメークにより接続され、パワーリレーＸ１がオフになると、リレー接点ｘ１がブレークすることで、外部電源系統の電力が主幹バス５に接続され、継続して主幹バス５に電力が供給される。
太陽光発電系統が復電した場合、パワーリレーＸ１はオンとなり、主幹バス５への給電は太陽光発電系統から行われる。
スイッチ６はオプションでタイマー機能を有し、例えば深夜時間帯（２３時から翌日５時など）は太陽光からの（蓄電）電力が供給されていても外部電源系統からの給電があれば、主幹バス４と主幹バス５を接続するようにリレーロジックを構成しても良い。これはスイッチ６にタイマーリレーを外部電源系統の線間に配置し、タイマーがオン（操作対象の時間帯）となった場合にリレーＸ１を強制的にオフとするようにＸ１と直列にタイマーリレーのブレーク接点を接続することで実現できる。
図２は図１と等価な回路を２つの分電盤で構成する例である。分電盤１０は従来の分電盤と同じ構成であるが、分岐ブレーカの１つまたは複数から分電盤２に外部電源系統からの電力を配線し、分電盤２はスイッチ６を経由して主幹バス５に接続される。分電盤９の分岐ブレーカには太陽光発電系統を優先的に接続する負荷が接続される。動作は図１と同様であるが、分電盤１０の負荷から太陽光発電優先する負荷を選定し、接続する分岐ブレーカを分電盤１０から分電盤９に接続替えするため、配線工事が必要となる。

本発明は、、数十ワットから数キロワットといった比較的小規模の太陽光発電を一般家庭で外部電源系統（電力会社の供給する電力）より優先的に使用するための分電盤装置に関するもので、大規模に太陽光パネルを設置できないような一般家庭でも自然エネルギーを積極的に使用することでエコを推進し、災害等で外部電源断となっても電力の全断を招かないことで、従来に増して利便性の向上を図ることができる。

１ 分電盤
２ 外部電源系統へのケーブル
３ 主幹ブレーカ
４ 外部電源系統の主幹バス
５ 太陽光発電系統の主幹バス
６ スイッチ
７ 太陽光発電系統へのケーブル
８ 分岐ブレーカ
８１ 分岐ブレーカの刃
８２ 分岐ブレーカから各負荷への電線ケーブル
９ 分電盤の分電盤２
１０ 分電盤の分電盤１

Claims (3)

1. 太陽光発電からの電力と外部電力系統からの電力を分岐ブレーカ単位で切り替えて供給する分電盤装置であって、太陽光発電用の主幹バス５と外部電力系統用の主幹バス４を有し、主幹バス４と主幹バス５は太陽光発電からの電力が断となったときに主幹バス４と主幹バス5を自動的に接続するようにスイッチ６により接続し、複数の分岐ブレーカは、分岐ブレーカ毎に太陽光発電用の主幹バス５に接続するか、外部電力系統用の主幹バス４に接続するかを選択するように構成され、前記分岐ブレーカは負荷接続用の電線を接続したままで、主幹バス４と主幹バス５への接続を選択できるように前記分岐ブレーカの有する主幹バスに接続するための刃８１の向きを上下または左右に向けることで、前記分岐ブレーカの同一レーンで主幹バス４または主幹バス５に接続することができる分電盤装置。
2. 前記スイッチ６に接続される主幹バス４と主幹バス５は太陽光発電からの電力が復電したときに主幹バス４と主幹バス５の接続を自動的に切断し、太陽光発電用の主幹バス５に太陽光発電からの電力を接続するように構成した請求項１に記載の分電盤装置。
3. 前記スイッチ６はさらに時間により主幹バス４と主幹バス５を自動的に接続するとともに主幹バス５と太陽光発電からの接続を断とするように構成された請求項１に記載の分電盤装置。