(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電源からの電源線が接続される複数の端子間の絶縁不良に伴う異常を検する異常検出システムであって、
前記直流電源がグランドに地絡したことを検出する地絡検出部と、
前記複数の端子を有する端子台と
を備え、
前記端子台は、前記複数の端子間に設けられ、絶縁性を有する樹脂材料で形成された仕切り壁部によって被覆されている金属部分を有し、
前記金属部分は、前記グランドに接続され、
前記電源線と前記端子との接触抵抗が増大した場合、前記仕切り壁部が溶解することによって前記金属部分が露出し、且つ溶解後は、前記金属部分を用いて地絡電流が検出される異常検出システム。
【請求項２】
前記金属部分は、互いに隣接する端子間において、前記隣接する端子を結ぶ直線上に設けられる請求項１に記載の異常検出システム。
【請求項３】
前記金属部分は、平板状の金属板であり、
前記金属板の平面は、前記直線と略直交するように設けられる請求項２に記載の異常検出システム。
【請求項４】
直流電源からの電源線が接続される端子台であって、
前記端子台は、前記複数の端子間に設けられ、絶縁性を有する樹脂材料で形成された仕切り壁部によって被覆されている金属部分を有し、
前記金属部分は、前記グランドに接続され、
前記電源線と前記端子との接触抵抗が増大した場合、前記仕切り壁部が溶解することによって前記金属部分が露出し、且つ溶解後は、前記金属部分を用いて地絡電流が検出される端子台。
【請求項５】
前記金属部分は、互いに隣接する端子間において、前記隣接する端子を結ぶ直線上に設けられる請求項４に記載の端子台。
【請求項６】
前記金属部分は、平板状の金属板であり、
前記金属板の平面は、前記直線と略直交するように設けられる請求項５に記載の端子台。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池アレイなどの直流電源からの電源線が接続される複数の端子間の絶縁不良に伴う異常を検出する異常検出システム及び端子台に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池アレイによって発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ（系統連系インバータ）には、一般的に、太陽電池アレイの地絡を検出する地絡検出機能を備えることが義務付けられている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
地絡検出機能は、太陽電池アレイ〜パワーコンディショナ〜系統〜グランド〜太陽電池アレイで構成される回路に流れる直流地絡電流を検出する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２７５２５９号公報（第４頁、第１図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、太陽電池アレイなどの直流電源の場合、太陽電池アレイの接続ユニットからの電源線が接続されるパワーコンディショナの端子部において、アーク放電が起きるような異常状態、具体的にはNP端子間の絶縁不良が発生した場合でも、一定値以上の電流が流れない特性を有している。このため、過電流の検出によって当該異常状態を判定することは難しい。
【０００６】
そこで、本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、太陽電池アレイなどの直流電源の場合でも、電源線が接続されるNP端子間の絶縁不良を確実に検出できる異常検出システム及び端子台を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の特徴は、直流電源（太陽電池アレイ10）からの電源線が接続される複数の端子間の絶縁不良に伴う異常を検出する異常検出システム（直流電流センサ130、判定部140及び端子台200）であって、前記直流電源がグランドに地絡したことを検出する地絡検出部（直流電流センサ130及び判定部140）と、前記複数の端子を有する端子台（端子台200）とを備え、前記複数の端子間に設けられ、絶縁性を有する樹脂材料で形成された仕切り壁部（仕切り壁部220）によって被覆されている金属部分（金属板230）を有し、前記金属部分は、前記グランドに接続され、前記電源線と前記端子との接触抵抗が増大した場合、前記仕切り壁部が溶解することによって前記金属部分が露出し、且つ溶解後は、前記金属部分を用いて地絡電流が検出されることを要旨とする。
【０００８】
上述した本発明の第１の特徴において、前記金属部分は、互いに隣接する端子間において、前記隣接する端子を結ぶ直線（直線L1）上に設けられてもよい。
【０００９】
上述した本発明の第１の特徴において、前記金属部分は、平板状の金属板であり、前記金属板の平面は、前記直線と略直交するように設けられてもよい。
【００１１】
本発明の第２の特徴は、直流電源からの電源線が接続される端子台であって、前記端子台は、前記複数の端子間に設けられ、絶縁性を有する樹脂材料で形成された仕切り壁部によって被覆されている金属部分を有し、前記金属部分は、前記グランドに接続され、前記電源線と前記端子との接触抵抗が増大した場合、前記仕切り壁部が溶解することによって前記金属部分が露出し、且つ溶解後は、前記金属部分を用いて地絡電流が検出されることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の特徴によれば、太陽電池アレイなどの直流電源の場合でも、電源線が接続されるNP端子間の絶縁不良を確実に検出できる異常検出システム及び端子台を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る異常検出システムを含む太陽光発電システムの全体概略構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る端子台200の斜視図である。
【図３】本発明の実施形態に係る端子台200の側部断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る端子台200の平面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るパワーコンディショナ100による太陽電池アレイ10の地絡を検出する動作例を示す図である。
【図６】本発明の変更例に係る端子台200Aの概略平面図である
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の図面の記載において、同一または類似の部分には、同一または類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。
【００１５】
したがって、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
【００１６】
（１）太陽光発電システムの全体概略構成
図１は、本実施形態に係る異常検出システムを含む太陽光発電システムの全体概略構成図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態に係る太陽光発電システムは、太陽電池アレイ10とパワーコンディショナ100とによって構成される。
【００１８】
太陽電池アレイ10は、複数の太陽電池モジュールによって構成される。太陽電池アレイ10は、接続ユニット（不図示）を介してパワーコンディショナ100に接続される。太陽電池アレイ10（直流電源）は、例えば、DC100V/5Aを超える電力を発生するのが一般的である。
【００１９】
パワーコンディショナ100は、インバータ110、連系リレー120、直流電流センサ130及び判定部140を備える。
【００２０】
インバータ110は、太陽電池アレイ10によって発電された直流電力を交流電力に変換する。例えば、パワーコンディショナ100は、当該直流電力をAC200Vの交流電力に変換する。また、インバータ110は、太陽電池アレイ10からの電源線が接続される端子台200を有する。
【００２１】
連系リレー120は、インバータ110の後段（系統側）に設けられる。連系リレー120は、判定部140からの指示に基づいてリレーを作動させ、太陽電池アレイ10を系統から解列する。
【００２２】
直流電流センサ130は、直流の地絡電流を検出する。地絡のない状態では、直流電流センサ130を通過する電流は出力電流（交流）だけのため、直流電流センサ130は、何ら信号を出力しない。一方、直流回路（図１の点線）が地絡すると、直流電流センサ130を地絡電流が通過するため、直流電流センサ130は、判定部140に信号を出力する。
【００２３】
判定部140は、直流電流センサ130から出力された信号に基づいて、直流の地絡の有無を判定する。判定部140は、地絡が発生したと判定した場合、インバータ110に対して作動停止を指示するとともに、連系リレー120に対してリレーの開放を指示する。
【００２４】
端子台200は、太陽電池アレイ10からの電源線が接続される複数の端子（N端子及びP端子）を有する。本実施形態では、直流電流センサ130、判定部140及び端子台200によって、当該複数の端子間の絶縁不良に伴う異常を検出する異常検出システムが構成される。
【００２５】
また、直流電流センサ130及び判定部140によって、太陽電池アレイ10がグランドに地絡したことを検出する地絡検出部が構成される。
【００２６】
（２）端子台の構成
次に、図２〜図４を参照して端子台200の構成について説明する。図２は、端子台200の斜視図である。図３は、端子台200の側部断面図である。図４は、端子台200の平面図である。なお、本実施形態では、「グランド」は、アースが接続されている（接地されている）部分を意味するものとする。
【００２７】
図２〜図４に示すように、端子台200は、ネジ部210、仕切り壁部220、金属板230、及びグランド部240を備える。
【００２８】
端子台200は、複数のネジ部210（端子）を有する。ネジ部210には、太陽電池アレイ10からの電源線が接続される。４つのネジ部210のうち、何れかがN端子として用いられ、N端子と異なる他の何れかがP端子として用いられる。或いは、４つのネジ部210は、２組のN端子及びP端子として用いてもよい。
【００２９】
仕切り壁部220は、複数の端子間、つまり、隣接するネジ部210間に設けられる。仕切り壁部220は、隣接するネジ部210を仕切ることによって、各端子に接続される電源線の接触などを防止する。
【００３０】
なお、仕切り壁部220は、絶縁性を有する樹脂材料によって形成されることが好ましい。仕切り壁部220には、例えば、フェノール樹脂やエポキシ樹脂などを用いることができる。
【００３１】
また、仕切り壁部220の内部には、金属板230が設けられる。つまり、金属板230も複数のネジ部210間に設けられる。
【００３２】
金属板230（金属部分）は、金属、すなわち導電率が高い部材で形成される平板状である。金属板230には、例えば、銅板などを用いることができ、或いはアルミ板、鉄板、真鍮板、さらには表面を金属メッキした板であってもよい。
【００３３】
金属板230は、グランド（図１参照）に接続される。具体的には、金属板230のそれぞれは、端子台200の長手方向に沿って設けられたグランド部240と電気的に導通するように接続される。また、本実施形態では、グランド部240は、端子台200の長手方向の側部に設けられた金属板242と電気的に導通している。また、端子台200を基板などに取り付ける樹脂製の取付部241と、取付部241に接合された金属板242には、取付用のネジ孔が形成されている。
【００３４】
金属板230は、グランド部240、金属板242、及び金属板242のネジ孔に挿入されたネジ（不図示）を介してグランドに接続する（すなわち、アースする）形態である。なお、全ての金属板230がグランドに接続される構成であれば、必ずしも本実施形態のような構造でなくても構わない。例えば、金属板230の一部を仕切り壁部220（樹脂モールド）から露出させた構造とし、当該露出した部分を直接グランドに接続してもよい。
【００３５】
金属板230は、互いに隣接するネジ部210（端子）間において、当該隣接する端子を結ぶ直線L1（図３及び図４参照）上に設けられる。具体的には、金属板230は、端子台200の側面視（図３参照）及び平面視（図４参照）において、直線L1と重なるように設けられる。つまり、金属板230は、当該隣接する端子間の最短距離上の位置に設けられる。また、金属板230の平面は、端子台200の側面視（図３参照）及び平面視（図４参照）において、直線L1と略直交するように設けられる。
【００３６】
（３）異常検出システムの動作
次に、パワーコンディショナ100の動作について説明する。具体的には、端子台200への電源線の接触不良に起因してパワーコンディショナ100が太陽電池アレイ10の地絡を検出する動作について説明する。
【００３７】
図５は、パワーコンディショナ100による太陽電池アレイ10の地絡を検出する動作例を示す。
【００３８】
図５に示すように、ここでは、太陽電池アレイ10からの電源線と、端子（ネジ部210）との接触が不良であるものとする（ステップS10）。
【００３９】
このため、電源線とネジ部210との接触抵抗が増大し、接触部分を含む端子台200が発熱する。端子台200が発熱すると、隣接するネジ部210間に設けられた仕切り壁部220が溶解する（ステップS20）。
【００４０】
仕切り壁部220が溶解すると、仕切り壁部220内部の金属板230が露出する。この結果、電源線と金属板230との間において地絡放電が生じる。この放電電流は、金属板230及びグランド部240を経由してグランドに流れる。このため、太陽電池アレイ10が地絡する（ステップS30）。
【００４１】
太陽電池アレイ10が地絡すると、地絡検出部（直流電流センサ130及び判定部140）は、太陽電池アレイ10がグランドに地絡放電したことを検出する（ステップS40）。
【００４２】
この結果、連系リレー120が開放され、太陽電池アレイ10が系統から解列される（ステップS50）。また、インバータ110は、その作動を停止する。
【００４３】
（４）作用・効果
以上説明した本実施形態に係るパワーコンディショナ100によれば、複数のネジ部210（端子）の間には、グランド部240に接続された金属板230が設けられる。
【００４４】
このため、図５に示したように、太陽電池アレイ10からの電源線と、端子（ネジ部210）との接触不良に伴って端子台200が発熱しても、仕切り壁部220が溶解することによって金属板230が露出し、太陽電池アレイ10は、金属板230を介して地絡放電する。
【００４５】
つまり、N端子とP端子との間に、グランドに接続されている金属部分を介在させることによって、端子台200の溶解に伴ってN端子とP端子との間でアーク放電が発生する前に必ず太陽電池アレイ10が地絡放電することとなる。このため、地絡検出部（直流電流センサ130及び判定部140）を用いて、確実に太陽電池アレイ10からの電力を停止させることができる。このように、パワーコンディショナ100の地絡検出機能を利用してインバータ110の作動を停止させることによって、N端子〜P端子間の絶縁不良の進行を食い止め、アーク放電を未然に防ぐことができる。
【００４６】
本実施形態では、金属板230は、互いに隣接するネジ部210間において、隣接するネジ部210を結ぶ直線L1上に設けられる。また、金属板230の平面は、直線L1と略直交するように設けられる。このため、さらに確実に、N端子とP端子との間でアーク放電が発生する前に必ず太陽電池アレイ10の地絡を発生させることができる。
【００４７】
本実施形態では、金属板230は、樹脂材料で形成された仕切り壁部220によって被覆されているため、通常時（仕切り壁部220の非溶解時）において電源線が金属板230と接触してしまい、太陽電池アレイ10が地絡してしまうことを防止できる。
【００４８】
（５）その他の実施形態
上述したように、本発明の一実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態が明らかとなる。
【００４９】
例えば、上述した実施形態に係る端子台200は、以下のように変更してもよい。図６は、本発明の変更例に係る端子台200Aの概略平面図である。
【００５０】
図６に示すように、端子台200Aは、プリント基板150に設けられる。端子台200Aは、N端子251及びP端子252を有する。N端子251及びP端子252には、電源線21及び電源線22がそれぞれ接続される。
【００５１】
また、N端子251とP端子252との間には、プリント基板150にエッジングにより形成されたグランドパターン235が設けられる。グランドパターン235は、上述した金属板230と同様の機能を有する。グランドパターン235の一端は、グランドに接続される。一方、グランドパターン235の他端（N端子251及びP端子252側）は、開放されており、何にも接続されていない。つまり、グランドパターン235は、N端子251とP端子252との間に設けるために敢えて形成されたパターンである。N端子251とP端子252との間を通過する同様のパターンでも、両端が何らかに接続されているようなパターンは、グランドパターン235とは異なり、本発明の範囲には含まれない。
【００５２】
また、上述した実施形態では、金属板230は、樹脂材料によって形成された仕切り壁部220によって被覆されていたが、金属板230は、このような樹脂材料によって必ずしも被覆されていなくても構わない。
【００５３】
上述した実施形態では、グランド部240は棒状であったが、平板状であってもよい。
【００５４】
上述した実施形態では、太陽電池アレイ10を例として説明したが、本発明が適用可能な直流電源は、太陽電池に限定されるものではなく、例えば、リチウム電池などにも適用し得る。
【００５５】
このように、本発明は、ここでは記載していない様々な実施の形態などを含むことは勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
10…太陽電池アレイ
21, 22…電源線
100…パワーコンディショナ
110…インバータ
120…連系リレー
130…直流電流センサ
140…判定部
150…プリント基板
200, 200A…端子台
210…ネジ部
220…壁部
230…金属板
235…グランドパターン
240…グランド部
241…取付部
242…金属板
251…N端子
252…P端子
【図１】
0005610434.tif 000002
【図２】
0005610434.tif 000003
【図３】
0005610434.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
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