(57)【要約】【課題】接続箱機能が内蔵されたパワーコンディショナのメンテナンスを行う際、太陽電池モジュールを遮蔽するなどの大がかりな作業を行わずに活線部での感電の恐れを低減することのできる筐体構造を得ること。【解決手段】筐体構造は、一面側が開口５０ａとされた筐体５０と、外部電源からの出力ケーブル８１が接続されて外部電源を取り込む端子台２１〜２５と、端子台からの出力が接続される開閉器３１〜３３，３５とが搭載されて、端子台と開閉器が搭載される搭載面６０ａを開口側に向けて筐体内に収容された入力板６０と、開閉器からの出力が接続されてその出力により動作する制御機器９０が搭載されて、制御機器が搭載される搭載面７０ａを開口側に向けるとともに開口に対して入力板よりも奥となる筐体内に収容された基板７０と、を備え、入力板は、筐体に対して一辺を軸として開口側に回動可能に支持される。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面側が開口とされた筐体と、
外部電源からの出力ケーブルが接続されて外部電源を取り込む端子台と、前記端子台からの出力が接続される開閉器とが搭載されて、前記端子台と前記開閉器が搭載される搭載面を前記開口側に向けて前記筐体内に収容された入力板と、
前記開閉器からの出力が接続されてその出力により動作する制御機器が搭載されて、前記制御機器が搭載される搭載面を前記開口側に向けるとともに前記開口に対して前記入力板よりも奥となる前記筐体内に収容された基板と、を備え、
前記入力板は、前記筐体に対して一辺を軸として前記開口側に回動可能に支持されることを特徴とする筐体構造。
【請求項２】
請求項１に記載の筐体構造を備え、
前記外部電源は、太陽電池モジュールであり、
前記制御機器には、直流電力を交流電力に変換するインバータが含まれることを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記入力板の搭載面の背面側は絶縁されることを特徴とする請求項２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記入力板の回動を所定の範囲に規制するストッパをさらに備えることを特徴とする請求項２または３に記載のパワーコンディショナ。
【請求項５】
前記端子台は、前記入力板の搭載面のうち、回動可能に支持される一辺側に寄せて設けられることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１つに記載のパワーコンディショナ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筐体構造およびパワーコンディショナに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球温暖化の原因となるＣＯ２の排出量削減問題や、いずれ枯渇が予想される化石燃料に対する代替エネルギーへの関心が高まってきている中で、クリーンでかつ無尽蔵のエネルギー源である太陽光による太陽光発電システムが注目を集めている。
【０００３】
太陽光発電システムにおいては、複数枚を直列に接続した太陽電池モジュール列(ストリングス)によって発電された直流電力を、パワーコンディショナに入力して一般の電気機器で使用可能な交流電力に変換している。この太陽電池モジュール列が複数ある場合は、複数対の出力ケーブルを接続箱で並列に接続し、集電すなわち１対のケーブルにしてからパワーコンディショナに入力する構成が一般的であった。
【０００４】
しかし最近では、省スペース化およびコストダウンを目的として接続箱を廃止し、特許文献１に示されるような接続箱の機能を内蔵したパワーコンディショナも開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−９２６２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
このような接続箱機能内蔵のパワーコンディショナにおいては、太陽電池モジュール列(ストリングス)からの出力ケーブルが複数対、直接パワーコンディショナに接続されることになる。なお、出力ケーブルは、特許文献１の例ではパワーコンディショナ内の電気スイッチに接続されているが、一般的にはパワーコンディショナ内の端子台に接続される。
【０００７】
いずれにしても、太陽電池モジュール列(ストリングス)からの出力ケーブルは、接続箱が省略されているので、直接パワーコンディショナに接続されており、その接続部(特許文献１では電気スイッチの一次側、一般的には端子台部)が、太陽電池が発電している日中は活線状態になっている。
【０００８】
したがって、パワーコンディショナをメンテナンスする際は内部に活線部があるため、作業者は感電しないように細心の注意を要する。パワーコンディショナの筐体の奥のほうに基板が配置されている場合には、その基板を修理あるいは交換する際に、その手前にある端子台や開閉器等が載っている板（以下、入力板ともいう。）を外す必要が生じる。なお、端子台や開閉器は、設置工事や緊急遮断したい時に扱う箇所なので、これらが搭載された入力板は、筐体内の操作しやすい場所、すなわち、筐体の開口に対して手前側に配置されることが多い。
【０００９】
したがって、入力板の取り外しを行う場合には、感電をより確実に防ぐために、太陽電池モジュールの全面に光を遮蔽するシートを被せて発電できない状態にしてから、端子台や開閉器に接続されている太陽電池モジュールからの出力ケーブルを外したり、端子台や開閉器の載っている板を取り外したりするという作業が必要になる。しかしながら、太陽電池モジュールの全面にシートを被せる等の作業は極めて大がかりで時間のかかるものであるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、接続箱機能が内蔵されたパワーコンディショナのメンテナンスを行う際、太陽電池モジュールを遮蔽するなどの大がかりな作業を行わずに活線部での感電の恐れを低減することのできる筐体構造を得ることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、一面側が開口とされた筐体と、外部電源からの出力ケーブルが接続されて外部電源を取り込む端子台と、端子台からの出力が接続される開閉器とが搭載されて、端子台と開閉器が搭載される搭載面を開口側に向けて筐体内に収容された入力板と、開閉器からの出力が接続されてその出力により動作する制御機器が搭載されて、制御機器が搭載される搭載面を開口側に向けるとともに開口に対して入力板よりも奥となる筐体内に収容された基板と、を備え、入力板は、筐体に対して一辺を軸として開口側に回動可能に支持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、太陽電池モジュールを遮蔽するなどの大がかりな作業を行わずに活線部での感電の恐れを低減することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係るパワーコンディショナを含む太陽光発電システムの構成を示した回路ブロック図である。
【図２】図２は、パワーコンディショナの外観斜視図である。
【図３】図３は、筐体カバーを外した状態のパワーコンディショナの外観斜視図である。
【図４】図４は、パワーコンディショナを側方から見た断面図である。
【図５】図５は、パワーコンディショナを側方から見た断面図であって、入力板を回動させた状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明の実施の形態にかかるパワーコンディショナおよびその制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１５】
実施の形態．
図１は、本発明の実施の形態に係るパワーコンディショナ１を含む太陽光発電システム１００の構成を示した回路ブロック図である。まず、図１を用いて、実施の形態に係るパワーコンディショナ１を含む太陽光発電システム１００の全体構成について説明する。
【００１６】
屋根上に設置された太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５は数枚〜十数枚程度が直列接続され、その直列単位(ストリングス)からの出力ケーブルがパワーコンディショナ１の入力端子台２１，２２，２３，２４，２５に接続される。パワーコンディショナ１には複数の入力端子台２１，２２，２３，２４，２５が準備されており、複数のストリングスからの出力ケーブルが接続可能となっている。
【００１７】
パワーコンディショナ１内においては、入力端子台１組(１ストリングス)あるいは入力端子台２組(２ストリングス)単位でＤＣ開閉器３１，３２，３３に接続される。また、入力端子台単位(ストリングス単位)で逆流防止ダイオード４１，４２，４３，４４，４５が挿入されている。さらに、これらの複数個のＤＣ開閉器３１，３２，３３の出力側は１組にまとめられ、一括ＤＣ開閉器３５の入力に接続される。
【００１８】
一括ＤＣ開閉器３５の出力側には、順番にノイズフィルタ２、入力コンデンサ３、昇圧回路４、母線コンデンサ５が接続される。昇圧回路４は、Ｌ、スイッチ素子、ダイオード、コンデンサなどから構成されている。また、母線コンデンサ５は２個のコンデンサを直列接続した構成であり、バランス回路６が接続されている。
【００１９】
母線コンデンサ５の次段には、順番にインバータ回路７、フィルタ回路８、ノイズフィルタ９が接続される。フィルタ回路８はリアクタ、コンデンサから構成される。ノイズフィルタ９の出力側は２系統に別れ、一方は連系ＭＣ５１、他方は自立ＭＣ５２に接続される。連系ＭＣ５１の出力は連系端子台５３を経由して電力系統(この実施の形態では三相)に接続され、自立ＭＣ５２の出力は自立端子台５４を経由して負荷に接続される。
【００２０】
また、電源回路１０の入力側は入力コンデンサ３両端などの直流電圧部に接続され、出力側は、制御回路２０、ゲート回路３０、表示ユニット４０など各種回路に接続される。また、上記各種回路はパワーコンディショナ１内の関連する箇所に接続されている。
【００２１】
次に本実施の形態に係る太陽光発電システム１００の動作の概要を説明する。
【００２２】
太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５は太陽光を受けて直流電力を発電するが、その一枚あたりの電圧値は２０、３０Ｖ程度であり、そのままでは使用しにくいため、モジュール数枚〜十数枚程度を直列接続して１ストリングスあたりの直流電圧を高くしている。
【００２３】
太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５の直流電力はＤＣ開閉器３１，３２，３３、一括ＤＣ開閉器３５を経由して、入力コンデンサ３に一旦蓄えられる。ここでＤＣ開閉器３１，３２，３３は１ストリングスあるいは２ストリングス単位で太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５からの直流電力を接続あるいは遮断可能な接続箱機能を有することになる。逆流防止ダイオード４１，４２，４３，４４，４５は太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５の出力が低下したときに入力コンデンサ３に蓄えられた電力が逆流しないようにするものであり、また、太陽電池モジュールストリングスの逆接続による破損を防止するためのものである。
【００２４】
入力コンデンサ３に蓄えられた直流電力は、昇圧回路４により昇圧されて次段の母線コンデンサ５に蓄えられる。この昇圧後の電圧は次段のインバータ回路７が交流に変換するのに適した電圧値となるように制御される。この昇圧の動作は、制御回路２０による指令に従ったゲート回路３０からのゲート信号により、昇圧回路４が実行する。本実施の形態では、昇圧回路４としてマルチレベルチョッパ方式を採用している。
【００２５】
母線コンデンサ５は２個のコンデンサが直列接続されているが、この各コンデンサの電圧バランスが崩れると、インバータ回路７による交流出力にひずみが生じたり、各素子の耐電圧を超える恐れが生じるため、スイッチ素子とＬによるバランス回路６が接続されていて、各コンデンサの電圧バランスを取るようにしている。バランス回路６の制御は制御回路２０が実行する。
【００２６】
次にインバータ回路７により、母線コンデンサ５に蓄えられた直流電力が交流電力に変換される。この交流電力への変換動作は、制御回路２０による指令に従ったゲート回路３０からのゲート信号により、インバータ回路７が実行する。本実施の形態では、インバータ回路７として３レベルインバータ方式が採用されている。
【００２７】
インバータ回路７の出力は階段状の不連続な成分が残っているため、次段のフィルタ回路８により、滑らかな正弦波に整えられる。この正弦波出力が、連系運転モードの場合は連系ＭＣ５１を介して、電力系統に連系され、施設内の三相負荷で消費されたり、余剰分は電力系統に逆潮流(売電)されたりする。自立運転モードの場合は自立ＭＣ５２を介して、自立端子台５４に接続された負荷に供給される。連系運転モード、自立運転モードの切り換えは使用者の操作を受けて、あるいは自動的に、制御回路２０によって実行される。
【００２８】
また、表示ユニット４０は、太陽光発電システム１００で発電している発電電力の瞬時値や積算電力量を表示し、使用者はそれを見て太陽光発電システム１００の運転状況を把握することができる。
【００２９】
次に、図２〜図５を用いて、本発明に係る筐体構造を有するパワーコンディショナ１の説明をする。図２は、パワーコンディショナ１の外観斜視図である。図３は、筐体カバーを外した状態のパワーコンディショナ１の外観斜視図である。図４は、パワーコンディショナ１を側方から見た断面図である。
【００３０】
パワーコンディショナ１は壁に設置され、太陽電池モジュール（外部電源）１１，１２，１３，１４，１５からの複数対(この例では５対)の出力ケーブル８１が筐体５０の下部から筐体５０内に取り込まれている。筐体５０内に取り込まれた５対の出力ケーブル８１は、図３に示すように、それぞれ入力端子台（端子台）２１，２２，２３，２４，２５に接続される。
【００３１】
入力端子台２１，２２，２３，２４，２５の出力は、次段のＤＣ開閉器（開閉器）３１，３２，３３の入力に接続される。ＤＣ開閉器３１，３２，３３の出力は、複数個分(この例では３個)が集約されて１個の一括ＤＣ開閉器（開閉器）３５の入力に接続される。
【００３２】
入力端子台２１，２２，２３，２４，２５、ＤＣ開閉器３１，３２，３３、一括ＤＣ開閉器３５は、プリント基板や板金プレートなどで形成された入力板６０の搭載面６０ａ上に搭載される。入力板６０は、一面側が開口５０ａとされた筐体５０の内部に収容される。入力板６０は、搭載面６０ａが開口５０ａ側に向くように配置される。
【００３３】
これにより、筐体５０の開口５０ａを通してＤＣ開閉器３１，３２，３３、一括ＤＣ開閉器３５等の操作が可能となる。入力板６０は、例えばその四隅をネジ止めするなどして筐体５０内に固定されている。なお、筐体５０の開口５０ａは、図１に示すように筐体カバー４９で塞がれる。
【００３４】
筐体５０の内部には、昇圧回路４やインバータ回路７等（図１も参照）が搭載されたパワー基板や、制御回路２０（図１も参照）等が搭載された制御基板も収容されている。なお、以下の説明において、パワー基板や制御基板に搭載された、昇圧回路４、インバータ回路７、制御回路２０をまとめて制御機器９０ともいい、パワー基板や制御基板をまとめて基板７０ともいう（図４も参照）。
【００３５】
制御機器９０は、基板７０の搭載面７０ａ上に搭載される。基板７０は、筐体５０の内部であって、開口５０ａに対して入力板６０よりも奥となる位置に設けられる。基板７０は、搭載面７０ａが筐体５０の開口５０ａ側に向くように配置される。一括ＤＣ開閉器３５の出力は、筐体５０の奥に配置された基板７０に搭載された制御機器９０に接続される。制御機器９０は、一括ＤＣ開閉器３５からの出力によって動作する。
【００３６】
図５は、パワーコンディショナ１を側方から見た断面図であって、入力板６０を回動させた状態を示す図である。図５に示すように、入力板６０は、自身の一辺を軸として回動可能に筐体５０に支持されている。本実施の形態では、入力板６０の下辺に沿って設けられた支持軸９２を中心に回動可能に支持されている。入力板６０の四隅を固定するネジを外すことで、入力板６０を回動させることができるようになる。
【００３７】
また、入力板６０の回動を所定の範囲に規制するストッパ９１が設けられている。なお、出力ケーブル８１が接続される入力端子台２１，２２，２３，２４，２５は、入力板６０の搭載面６０ａのうち、回動可能に支持される一辺側に寄せて設けられる。
【００３８】
ここで、ＤＣ開閉器３１，３２，３３をＯＦＦにすれば、そのＤＣ開閉器に接続された系列の太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５とパワーコンディショナ主回路との接続を遮断することができる。一括ＤＣ開閉器３５をＯＦＦにすれば、全系列の太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５とパワーコンディショナ主回路との接続を遮断することができる。ただし、各ＤＣ開閉器３１，３２，３３，３５をＯＦＦにしても、入力端子台２１，２２，２３，２４，２５、ＤＣ開閉器３１，３２，３３の入力部は、太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５の出力が印加されており、活線状態となっている。
【００３９】
活線状態となっている入力部への接触を避けながら入力板６０よりも奥に位置する制御機器９０のメンテナンスを行うことは困難である。一方、本実施の形態に係る筐体構造を有するパワーコンディショナ１では、図５に示すように、入力板６０を開口５０ａ側に回動させることで、制御機器９０へのアクセスを容易にすることができる。
【００４０】
入力板６０を回動させる際には、ＤＣ開閉器３１，３２，３３、一括ＤＣ開閉器３５を全てＯＦＦにした上で、入力板６０を固定しているネジなどの固定具を外す。そして、入力板６０の下辺に沿って設けられた支持軸９２を中心に、入力板６０を開口５０ａ側に回動させる。
【００４１】
なお、入力板６０の回動を所定の範囲に規制するストッパ９１が設けられているので、入力板６０が倒れすぎて充電部が他の部分に接触することを回避することができる。ストッパ９１は、図５に示した例に限られず、入力板６０の回動を所定の範囲に規制することができるものであればよい。例えば、所定の範囲だけ回動したところで入力板６０に当接する突起を筐体５０の内側に形成して、この突起をストッパとしてもよい。搭載面６０ａの背面６０ｂは電気的に絶縁されており、背面６０ｂに触れても感電しないようになっている。
【００４２】
入力板６０を回動させることによって、基板７０の搭載面７０ａの前面から入力板６０を移動させることができるので、基板７０を取り外したり交換したりするなどのメンテナンス作業の容易化を図ることができる。また、ＤＣ開閉器３１，３２，３３や一括ＤＣ開閉器３５のＯＦＦにすれば、パワー基板や制御基板等はすべて非活線状態となる。
【００４３】
また、入力板６０の背面６０ｂも絶縁されているので、作業者が作業を行う領域は感電の恐れがなく、メンテナンス作業の安全性の向上を図ることができる。したがって、太陽電池モジュール１１，１２，１３，１４，１５の全面にシートを被せるような大がかりな作業を行わずに済むため、パワー基板や制御基板等のメンテナンス作業の簡単化と安全性の向上を図ることができる。
【００４４】
また、出力ケーブル８１が接続される入力端子台２１，２２，２３，２４，２５が、入力板６０の搭載面６０ａのうち、回動可能に支持される一辺側に寄せて設けられているので、回動可能に支持される一辺側から出力ケーブル８１を入力端子台２１，２２，２３，２４，２５に接続させることができる。これにより、図５に示すように、入力板６０の回動に出力ケーブル８１が邪魔になりにくくなる。また、入力板６０の回動に伴う出力ケーブル８１自体の変形も抑えることができ、出力ケーブル８１の劣化を抑えることができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、入力板６０の一辺である下辺に沿って支持軸９２を設けているが、支持軸９２は、入力板６０の一辺と略平行かつその一辺の近傍に設けられればよい。このように構成すれば、入力板６０を回動させて、パワー基板や制御基板等のメンテナンス作業の簡単化と安全性の向上を図ることが可能となる。
【００４６】
さらに、本願発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、上記実施の形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組み合わせにより種々の発明が抽出されうる。例えば、上記実施の形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出されうる。更に、異なる実施の形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
以上のように、本発明にかかる筐体構造は、太陽電池モジュールが接続される太陽光発電用パワーコンディショナに有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１  パワーコンディショナ、  ２，９  ノイズフィルタ、３  入力コンデンサ、４  昇圧回路、５  母線コンデンサ、６  バランス回路、７  インバータ回路、８  フィルタ回路、１０  電源回路、１１，１２，１３，１４，１５  太陽電池モジュール、２０  制御回路（ＣＰＵ）、２１，２２，２３，２４，２５  入力端子台、３０  ゲート回路、３１，３２，３３  ＤＣ開閉器、３５  一括ＤＣ開閉器、４０  表示ユニット、４１，４２，４３，４４，４５  逆流防止ダイオード、４９  筐体カバー、５０  筐体、５０ａ  開口、５１  連系ＭＣ、５２  自立ＭＣ、５３  連系端子台、５４  自立端子台、６０  入力板、６０ａ  搭載面、６０ｂ  背面、７０  基板、７０ａ  搭載面、８１  出力ケーブル、９０  制御機器、９１  ストッパ、９２  支持軸、１００  太陽光発電システム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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