(57)【要約】【課題】複数の直流電力供給源を備えた電力供給システムにおける、各直流電力供給源の出力電圧の状態を検出できるようにする。【解決手段】複数の直流電力供給源（15）と、前記直流電力供給源（15）を接続して１系統の直流を出力する接続部（17）とを備えた電力供給システム（10）の電圧を表示する電圧表示装置において、それぞれの直流電力供給源（15）に対応して、直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示する表示部（20）を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の直流電力供給源（15）と、前記直流電力供給源（15）を接続して１系統の直流を出力する接続部（17）とを備えた電力供給システム（10）の電圧を表示する電圧表示装置において、
それぞれの直流電力供給源（15）に対応して設けられ、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示する表示部（20）を備えたことを特徴とする電圧表示装置。
【請求項２】
請求項１の電圧表示装置において、
それぞれの前記直流電力供給源（15）には、該直流電力供給源（15）が出力する直流を開閉する直流開閉器（12）が接続され、
前記表示部（20）は、それぞれの直流開閉器（12）に設けられていることを特徴とする電圧表示装置。
【請求項３】
所定枚数の太陽電池パネル（11）が接続されて構成された複数の直流電力供給源（15）と、
前記複数の直流電力供給源（15）を接続して１系統の直流電力を出力する接続部（17）と、
それぞれの直流電力供給源（15）に対応して設けられ、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示する表示部（20）と、
を備えたことを特徴とする太陽電池システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流電力供給源を電圧状態を表示する電圧表示装置、及び太陽電池システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数枚の太陽電池パネルを設置し、その電力を家庭で使用したり、商用電力線に送出したりすることで、電力を節約する工夫がなされている。このような太陽電池システムでは、複数の太陽電池パネルを直列接続してモジュール（以下ではストリングとも呼ぶ）を構成し、複数のモジュールからの出力線を並列接続した後にパワーコンディショナーで交流に変換して利用するのが一般的である（例えば特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７３３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、複数のストリングが並列接続されていると、何れかのストリングで何らか不具合（配線ミス、断線、太陽電池パネルそのものの不良など）があった場合に、例えばパワーコンディショナーで出力電圧をモニターしても、異常を検出できなかったり、出力電圧の低下が認められたとしても何れのストリングが原因かを特定できなかったりすることが考えられる。
【０００５】
本発明は前記の問題に着目してなされたものであり、複数の直流電力供給源（例えば前記ストリング）を備えた電力供給システム（例えば太陽電池システム）における、各直流電力供給源の出力電圧の状態を検出できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記の課題を解決するため、第１の発明は、
複数の直流電力供給源（15）と、前記直流電力供給源（15）を接続して１系統の直流を出力する接続部（17）とを備えた電力供給システム（10）の電圧を表示する電圧表示装置において、
それぞれの直流電力供給源（15）に対応して設けられ、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示する表示部（20）を備えたことを特徴とする。
【０００７】
この構成では、表示部（20）が、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示する。
【０００８】
また、第２の発明は、
第１の発明の電圧表示装置において、
それぞれの前記直流電力供給源（15）には、該直流電力供給源（15）が出力する直流を開閉する直流開閉器（12）が接続され、
前記表示部（20）は、それぞれの直流開閉器（12）に設けられていることを特徴とする。
【０００９】
この構成では、表示部（20）が、直流開閉器（12）と一体的に形成される。
【００１０】
また、第３の発明は、
所定枚数の太陽電池パネル（11）が接続されて構成された複数の直流電力供給源（15）と、
前記複数の直流電力供給源（15）を接続して１系統の直流電力を出力する接続部（17）と、
それぞれの直流電力供給源（15）に対応して設けられ、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示する表示部（20）と、
を備えたことを特徴とする。
【００１１】
この構成では、太陽電池システムにおいて、第１の発明の機能を発揮できる。
【発明の効果】
【００１２】
第１の発明によれば、各直流電力供給源の出力電圧の状態を検出できる。
【００１３】
また、第２の発明によれば、電圧表示装置を容易に設置できる。また、電圧表示装置専用の設置スペースを必要としないので、システムをコンパクトにできる。
【００１４】
また、第３の発明によれば、太陽電池システムにおいて、前記の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、実施形態１に係る電圧表示装置を適用した太陽電池システムの概略構成を示す図である。
【図２】図２は、実施形態１に係る直流開閉器の斜視図である。
【図３】図３は、直流開閉器の取り付け状態を模式的に示す図である。
【図４】図４は、表示部の構成例を示す図である。
【図５】図５は、実施形態２に係る表示部の構成例を説明する図である。
【図６】図６は、実施形態３に係る表示部の構成例を説明する図である。
【図７】図７は、実施形態３に係る直流開閉器の斜視図である。
【図８】図８は、各ＬＥＤの点灯状態を説明する図である。
【図９】図９は、実施形態４に係る表示部の構成例を説明する図である。
【図１０】図１０は、実施形態４の直流開閉器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１７】
《発明の実施形態１》
図１は、本発明の実施形態１に係る電圧表示装置を適用した太陽電池システム（10）の概略構成を示す図である。太陽電池システム（10）は、例えば戸建住宅に設置されて、家庭用に電力を供給する。この太陽電池システム（10）は、本発明の電力供給システムの一例であり、図１に示すように、それぞれ複数（この例では４つ）の太陽電池パネル（11）、直流開閉器（12）、サージアブソーバ（13）、及び逆流防止ダイオード（14）を備えている。また、太陽電池システム（10）には、ひとつのパワーコンディショナー（16）も設けられている。
【００１８】
太陽電池パネル（11）は、所定枚数が直列接続されて１つの直流電力供給源（15）（ストリング）を構成している。この例では、４組の直流電力供給源（15）が設けられている。それぞれの直流電力供給源（15）を構成する太陽電池パネル（11）の数は同数でもよいし、異なっていてもよい。
【００１９】
直流開閉器（12）は、直流電力供給源（15）からの電力供給の開閉を行うスイッチである（構成は後述）。直流開閉器（12）は、それぞれの直流電力供給源（15）に対してひとつずつ設けられている。それぞれの直流開閉器（12）の出力（直流）は、端子台（17）（接続部の一例）で並列接続されて、１系統の直流にまとめられている。端子台（17）には、パワーコンディショナー（16）が配線接続され、端子台（17）で１系統にまとめられた直流は、パワーコンディショナー（16）に入力されている。パワーコンディショナー（16）は、入力された直流を交流に変換し、例えば家庭用の電力として供給する。パワーコンディショナー（16）は、屋内に設けられることが多い。
【００２０】
−直流開閉器（12）の構成−
図２は、実施形態１に係る直流開閉器（12）の斜視図である。直流電力供給源（15）は、図１、及び図２に示すように、入力端子（12b,12b）、出力端子（12a,12a）、スイッチ部（12c）、及び表示部（20）を備えている。
【００２１】
それぞれの直流開閉器（12）は、正極側の出力端子（12a）と端子台（17）の間に、逆流防止ダイオード（14）が設けられている。逆流防止ダイオード（14）は、出力電圧がより高いストリングから、電圧がより低いストリングへの電流流入を防止するために設けてある。また、直流開閉器（12）の２つの出力端子（12a,12a）の間には、サージアブソーバ（13）が設けられている。サージアブソーバ（13）は、太陽電池パネル（11）を雷などのサージ電圧から保護するためのものである。
【００２２】
図３は、直流開閉器（12）の取り付け状態を模式的に示す図である。直流開閉器（12）は、接続箱（18）に収容されている。接続箱（18）は、例えば樹脂や金属で構成された箱であり、屋外（家屋の壁面など）に設けられることが多い。なお、サージアブソーバ（13）や逆流防止ダイオード（14）は、直流開閉器（12）に組み込んでもよいし、別途、ターミナルや基板などを接続箱（18）内に設けて、それに取り付けるようにしてもよい。
【００２３】
図４は、表示部（20）の構成例を示す図である。表示部（20）は、直流開閉器（12）の２つの入力端子（12b,12b）（直流電力供給源（15）が接続される端子）の間に接続されている。表示部（20）は、図４に示すように、発光ダイオード（21）（以下、ＬＥＤとも呼ぶ）と電流制限用抵抗器（22）を備えている。ＬＥＤ（21）は、直流開閉器（12）のケーシング(12d）の外面に取り付けられている（図２参照）。より詳しくは、ＬＥＤ（21）は、直流開閉器（12）を接続箱（18）に取り付けた状態で視認できる位置に設けられている（図３参照）。本実施形態では、直流開閉器（12）によって、電圧表示装置の一例を構成している。
【００２４】
ＬＥＤ（21）と電流制限用抵抗器（22）とは、直列接続されている（図４参照）。直列接続の電流制限用抵抗器（22）とＬＥＤ（21）には、直流電力供給源（15）の出力電圧が印加される。ＬＥＤ（21）が点灯する条件は、電流制限用抵抗器（22）の設定値によって変えることができる。例えば、一般的なＬＥＤを用いて電流制限用抵抗器（22）の抵抗値を１００ｋΩに設定すると、直流電力供給源（15）の出力電圧がおよそ１０Ｖ以上あれば、ＬＥＤ（21）を点灯させることができる。すなわち、表示部（20）は、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示するのである。
【００２５】
<本実施形態における効果>
以上のように、本実施形態によれば、接続箱（18）の中を見れば、各直流開閉器（12）のＬＥＤ（21）を視認できる。各表示部（20）のＬＥＤ（21）は直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示しているので、太陽電池パネル（11）の不良（例えば内部配線不良）や、太陽電池パネル（11）間の配線不良（ケーブルの断線や、正負の接続間違いなどの配線ミス）などの異常を確実に検出できる。市販のパワーコンディショナーには、電圧表示機能を有するものもある。しかしながら、一般的にパワーコンディショナーは、屋内に配置されることが多いので、屋外での工事の際などに、わざわざパワーコンディショナーのところまで行って電圧を確認するのは煩雑である。また、パワーコンディショナーで確認できる電圧は、複数の直流電力供給源（15）が１系統にまとめられた後の電圧なので、一部の系統で何らかの不具合が発生しても、何れの直流電力供給源（15）（ストリング）での不具合かは確認できない。この点、本実施形態では、直流電力供給源（15）ごとに表示部（20）が対応して設けられているので、不具合のある直流電力供給源（15）を容易に特定できる。
【００２６】
なお、表示部（20）は、スイッチ部（12c）よりも下流側（パワーコンディショナー（16）側）に設けてもよい。例えば、直流開閉器（12）の出力端子（12a,12a）間に、表示部（20）を接続して、該表示部（20）をスイッチ部（12c）よりも下流側に設けることで、スイッチ部（12c）をオフにすると表示部（20）の表示も消える。そのため、工事やメンテナンスを行う場合などに、直流開閉器（12）の切り忘れを防止でき、安全性を担保できる。
【００２７】
《発明の実施形態２》
実施形態２では、表示部（20）の他の構成例を説明する。図５は、実施形態２に係る表示部（20）の構成例を説明する図である。同図に示すように、本実施形態の表示部（20）は、入力電圧比較回路（23）、ＬＥＤ（21）、及び基準電圧設定スイッチ（24）を備えている。基準電圧設定スイッチ（24）は、複数段階の電圧を切替えて、出力できるように構成されている。入力電圧比較回路（23）は、基準電圧設定スイッチ（24）から与えられた電圧（基準電圧）と直流電力供給源（15）の出力電圧とを比較し、直流電力供給源（15）の出力電圧の方が高い場合にＬＥＤ（21）を点灯させるようになっている。入力電圧比較回路（23）は、いわゆるコンパレータなどの汎用ＩＣを用いて構成することができる。
【００２８】
この構成では、ＬＥＤ（21）が点灯する条件は、基準電圧設定スイッチ（24）の設定によって変えることができる。すなわち、表示部（20）は、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示するのである。なお、基準電圧は、例えば、直流電力供給源（15）（ストリング）を構成する太陽電池パネル（11）の枚数などに応じて、太陽電池パネル（11）の設置時などに、適宜設定すればよい。
【００２９】
以上の構成により、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることが可能になる。
【００３０】
《発明の実施形態３》
実施形態３でも、表示部（20）の他の構成例を説明する。図６は、実施形態３に係る表示部（20）の構成例を説明する図である。また、図７は、実施形態３に係る直流開閉器（12）の斜視図である。本実施形態の表示部（20）は、５つの抵抗器（R1,R2,R3,R4,R5）、４つのコンパレータ（25）、及び４つのＬＥＤ（31,32,33,34）を備えている。
【００３１】
コンパレータ（25）は、２つの入力を比較し、何れが大きいかによって出力のレベルが切り替わるようになっている。コンパレータ（25）は、例えばオペアンプなどで構成できる。コンパレータ（25）の出力には、ＬＥＤ（31,32,33,34）がひとつずつ接続されている。
【００３２】
ＬＥＤ（31,32,33,34）は、直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示するのである。この例でも、ＬＥＤ（31,32,33,34）は、直流開閉器（12）の外面に取り付けられている。より詳しくは、ＬＥＤ（31,32,33,34）は、直流開閉器（12）を接続箱（18）に取り付けた状態で視認できる位置に設けられている。なお、ＬＥＤ（31,32,33,34）にそれぞれ接続された抵抗器（R6）は、電流調整用である。
【００３３】
本実施形態の表示部（20）では、４つのコンパレータ（25）にそれぞれ異なる値の基準電圧（Vr1,Vr2,Vr3,Vr4）を印加し、それぞれのコンパレータ（25）において、直流電力供給源（15）からの入力電圧（Vin）と基準電圧（Vr1,Vr2,Vr3,Vr4）との比較結果に応じて、ＬＥＤ（31,32,33,34）を点灯させるようになっている。
【００３４】
４つの基準電圧（Vr1,Vr2,Vr3,Vr4）は、所定の電圧（V0）を、５つの直列抵抗器（R1,R2,R3,R4,R5）で分圧して生成している。図８は、各ＬＥＤ（31,32,33,34）の点灯状態を説明する図である。同図に示すように、例えばVinがVr4よりも低い場合には、何れのＬＥＤ（31,32,33,34）も点灯しない。VinがVr4以上で且つVr3未満では、ＬＥＤ（34）のみが点灯する。また、VinがVr1以上では、全てのＬＥＤ（31,32,33,34）が点灯する。
【００３５】
このように、本実施形態においても、表示部（20）は、対応する直流電力供給源（15）の電圧の状態を表示するのである。したがって、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施形態では、直流電力供給源（15）の出力電圧を段階的に表示できるので、直流電力供給源（15）の状態をより詳しく知ることができる。
【００３６】
なお、ＬＥＤ（31,32,33,34）を段階的に点灯させるには、前記のように一般的なコンパレータ（25）を用いる他に、マイクロコンピュータ等（例えばＰＩＣ：Peripheral Interface Controller）を用いたり、電圧比較用の専用ＩＣを用いたりすることができる。
【００３７】
《発明の実施形態４》
実施形態４でも、表示部（20）の他の構成例を説明する。図９は、実施形態４に係る表示部（20）の構成例を説明する図である。また、図１０は、実施形態４の直流開閉器（12）の斜視図である。
【００３８】
本実施形態の表示部（20）は、７セグメントＬＥＤ（40）、及び表示制御部（41）を備えている。このＬＥＤ（40）も、直流開閉器（12）の外面に取り付けられている。より詳しくは、ＬＥＤ（40）は、直流開閉器（12）を接続箱（18）に取り付けた状態で視認できる位置に設けられている。
【００３９】
表示制御部（41）は、７セグメントＬＥＤ（40）の表示を制御するものである。表示制御部（41）は、直流開閉器（12）の入力端子（12b,12b）間の電圧比較結果をＡ／Ｄ変換して出力電圧をデジタル変換し、これを７セグメントＬＥＤ（40）用の信号に変換するようになっている。表示制御部（41）は、例えばマイクロコンピュータで実現できる。
【００４０】
ほとんどの住宅用の太陽電池システムの場合、ひとつの直流電力供給源（15）（ストリング）の定格出力は３００Ｖ以下である。７セグメントＬＥＤ（40）は、１６段階の値を表示できるので、例えば２０Ｖ毎に１６進数（０〜Ｆ）を対応させることで、０〜３２０Ｖの範囲の電圧を表示できる。一般的な住宅用の太陽電池システムの場合、これだけの電圧範囲を表示できれば、基準電圧設定スイッチ（24）を設けて、検出範囲を設定する必要がない。
【００４１】
以上の構成により、本実施形態においても、実施形態１と同様の効果を得ることができる。しかも、本実施形態では、直流電力供給源（15）の出力電圧を７セグメントＬＥＤ（40）で表示するので、より広い範囲の電圧を所定の分解能で容易に表示でき、直流電力供給源（15）の状態をより詳しく知ることができる。
【００４２】
《その他の実施形態》
なお、表示部（20）の設置場所は、直流開閉器（12）には限定されない。例えば、接続箱（18）にターミナルや基板を設けて、それに表示部（20）を取り付けるようにしてもよい。
【００４３】
また、各実施形態で示した、表示の段階（分解能）は例示である。例えば、実施形態３においては、５つ以上のＬＥＤを用いて、５段階以上の表示を行ってもよいし、実施形態４においては、複数桁の７セグメントＬＥＤ（40）を設けて表示を行ってもよい。
【００４４】
また、各実施形態の表示部（20）は、太陽電池システムのほかにも、複数の直流電力供給源を接続して１系統の直流電力を出力する電力供給システムであれば、適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、直流電力供給源を電圧状態を表示する電圧表示装置、及び太陽電池システムとして有用である。
【符号の説明】
【００４６】
１０      太陽電池システム（電力供給システム）
１１      太陽電池パネル
１２      直流開閉器
１５      直流電力供給源
１７      端子台（接続部）
２０      表示部
【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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【図６】
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【図７】
2014077713.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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