(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池セルを直列接続して構成される太陽電池モジュールの異常検出装置であって、
一の前記太陽電池モジュールの電力を検出する電力検出部と、
前記一の太陽電池モジュールと直列接続され且つ前記一の太陽電池モジュールと隣接する他の前記太陽電池モジュールの電力検出部で検出された電力と、前記一の太陽電池モジュールの電力とが入力され、双方の電力を相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、前記一の太陽電池モジュールの異常を検出する異常検出部と、
前記一の太陽電池モジュールの異常を告知する告知部とを備え、
前記一の太陽電池モジュールが発電している電力と、前記一の太陽電池モジュールが発電していない場合に、前記一の太陽電池モジュールに並列接続されるバイパスダイオードの電流の流れにおける上流側と下流側から電圧の極性反転して得られる電力とが、異常検出装置の規格電圧に合わせる電圧変換部を介して制御電源として供給され、
前記異常検出部が、
前記電圧変換部で変換される前の電圧を取得し、
前記電圧変換部による変換後の電圧から生成される基準電圧若しくは前記異常検出部に記憶されている基準電圧と、前記電圧変換部で変換される前の電圧とを比較し、
前記変換前の取得電圧が、前記基準電圧で規定される許容範囲外である場合に、前記一の太陽電池モジュールの異常を検出することを特徴とする太陽電池モジュールの異常検出装置。
【請求項２】
複数の太陽電池セルを直列接続して構成される太陽電池モジュールが順次直列接続される前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、前記太陽電池モジュールの電力をそれぞれ検出する電力検出部と、
前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの電力と隣接する他の前記太陽電池モジュールの電力とを相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、対応する前記太陽電池モジュールの異常を検出する異常検出部と、
前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの異常を告知する告知部とを有し、
前記異常検出部の各々が通信線を介して接続され、前記通信線を介して所要の電力を取得すると共に、
一の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部が、他の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から前記他の太陽電池モジュールの電力を取得できない状態、若しくは他の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から取得した前記他の太陽電池モジュールの電力が閾値以下の状態が、設定記憶されている所定条件の許容範囲外である場合に、前記他の太陽電池モジュールの異常を検出して、前記一の太陽電池モジュールに対応する前記告知部により、前記他の太陽電池モジュールの異常を前記一の太陽電池モジュールの異常と異なるパターンで告知することを特徴とする太陽電池モジュールの異常検出設備。
【請求項３】
複数の太陽電池セルを直列接続して構成される太陽電池モジュールが順次直列接続される太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、前記太陽電池モジュールの電力をそれぞれ検出する電力検出部と、
前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの電力と隣接する他の前記太陽電池モジュールの電力とを相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、対応する前記太陽電池モジュールの異常を検出する異常検出部と、
前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの異常を告知する告知部とを有し、
前記異常検出部の各々が通信線を介して接続され、前記通信線を介して所要の電力を取得すると共に、
一の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部が、直列接続の上流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から前記上流側の太陽電池モジュールの電力を取得できない状態、若しくは直列接続の上流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から取得した前記上流側の太陽電池モジュールの電力が閾値以下の状態が、設定記憶されている所定条件の許容範囲外である場合に、前記上流側の太陽電池モジュールの異常を検出して、前記一の太陽電池モジュールに対応する前記告知部により、前記上流側の太陽電池モジュールの異常を前記一の太陽電池モジュールの異常と異なるパターンで告知し、
前記一の太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部が、直列接続の下流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から前記下流側の太陽電池モジュールの電力を取得できない状態、若しくは直接接続の下流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から取得した前記下流側の太陽電池モジュールの電力が閾値以下の状態が、設定記憶されている所定条件の許容範囲外である場合に、前記下流側の太陽電池モジュールの異常を検出して、前記一の太陽電池モジュールに対応する前記告知部により、前記下流側の太陽電池モジュールの異常を前記一の太陽電池モジュールの異常及び前記上流側の太陽電池モジュールの異常と異なるパターンで告知することを特徴とする太陽電池モジュールの異常検出設備。
【請求項４】
請求項１記載の太陽電池モジュールの異常検出装置、又は請求項２〜３の何れかに記載の太陽電池モジュールの異常検出設備を備えることを特徴とする太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールの異常を検出する太陽電池モジュールの異常検出装置、異常検出設備、並びに太陽電池モジュールの異常検出装置を備える太陽光発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、直列接続された複数の太陽電池セルからなる太陽電池モジュールが直列に接続される太陽光発電装置が知られているが、特許文献１では、この太陽光発電装置における太陽電池モジュールの異常を検出する装置が提案されている。特許文献１には、各太陽電池モジュールに対応してバイパスダイオードが並列接続され、太陽電池モジュールの異常発生時に、直列接続された他の太陽光発電モジュールから流れる電流がバイパスダイオードを流れるようにし、出力低下を抑制する太陽光発電装置において、太陽電池モジュールと対応するＬＥＤ灯をバイパスダイオードに直列接続し、異常発生時にＬＥＤ灯が発光して異常が発生した太陽電池モジュールを特定できるようにするものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１４８６１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１の装置は、太陽電池モジュールと対応する並列接続のバイパスダイオードに電流が流れた場合にＬＥＤが発光するものであるため、太陽電池モジュールが一時的に日陰になった場合など太陽電池モジュールに対する太陽光が一時的に不足する場合にもＬＥＤ灯が発光してしまう。即ち、太陽電池モジュールに対する太陽光の一時的な不足で太陽電池モジュール自体に特に異常がない場合と、太陽電池モジュールに現に異常が発生した場合とを明確に区別して検出することが困難である。また、特許文献１の装置は、太陽電池モジュールが発電していない異常は検出することができるものの、太陽電池モジュールの発電電力が低下している異常は異常として検出することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記課題に鑑み提案するものであり、太陽電池モジュールが直列に接続される太陽光発電装置において、現に異常が発生している太陽電池モジュールの異常を検出することができると共に、太陽電池モジュールの発電電力が低下している異常も異常として検出することができる太陽電池モジュールの異常検出装置、異常検出設備、並びにその太陽電池モジュールの異常検出装置を備える太陽光発電装置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】
【０００６】
本発明の太陽電池モジュールの異常検出装置は、複数の太陽電池セルを直列接続して構成される太陽電池モジュールの異常検出装置であって、一の前記太陽電池モジュールの電力を検出する電力検出部と、前記一の太陽電池モジュールと直列接続され且つ前記一の太陽電池モジュールと隣接する他の前記太陽電池モジュールの電力検出部で検出された電力と、前記一の太陽電池モジュールの電力とが入力され、双方の電力を相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、前記一の太陽電池モジュールの異常を検出する異常検出部と、前記一の太陽電池モジュールの異常を告知する告知部とを備え、前記一の太陽電池モジュールが発電している電力と、前記一の太陽電池モジュールが発電していない場合に、前記一の太陽電池モジュールに並列接続されるバイパスダイオードの電流の流れにおける上流側と下流側から電圧の極性反転して得られる電力とが、異常検出装置の規格電圧に合わせる電圧変換部を介して制御電源として供給され、前記異常検出部が、前記電圧変換部で変換される前の電圧を取得し、前記電圧変換部による変換後の電圧から生成される基準電圧若しくは前記異常検出部に記憶されている基準電圧と、前記電圧変換部で変換される前の電圧とを比較し、前記変換前の取得電圧が、前記基準電圧で規定される許容範囲外である場合に、前記一の太陽電池モジュールの異常を検出することを特徴とする。
この構成によれば、一の太陽電池モジュールの電力と他の太陽電池モジュールの電力とを相互比較し、その比較結果が所定条件の許容範囲外である場合に異常を検出することにより、一時的に日陰になった場合など太陽電池モジュールに対する太陽光が一時的に不足した場合に誤って異常検出することを回避することができ、現に異常が発生している太陽電池モジュールの異常を検出することができる。また、電力の相互比較に基づき太陽電池モジュールの異常を検出することにより、太陽電池モジュールが発電していない異常に加え、太陽電池モジュールの発電電力が低下している異常も異常として検出することができる。更に、太陽光の受光状態が近い状態の隣接する太陽電池モジュールの電力を相互比較し、相互電力比較に基づく異常検出の精度を高めることができる。また、隣接する太陽電池モジュールの電力の相互比較によるものとすることで、異常検出装置を太陽電池モジュールの近傍に配置することができ、必要な配線をより短くコンパクトにすることができる。また、異常検出装置の制御電源を太陽電池モジュールとバイパスダイオードから内部供給することができる。また、太陽電池モジュールが発電せずに異常になっている場合にも、バイパスダイオードに流れる電流で発生する順方向電圧を極性反転して利用することができ、太陽電池モジュールの発電時と故障時に関わらずに、異常検出装置を安定して動作させることができる。またこれは、バイパスダイオードの熱損失の一部を制御電源として利用するという事でもあるため、バイパスダイオードの発熱による太陽電池モジュール近傍の温度上昇の抑制やそれに伴う発電効率低下の防止を図ることができる。また、各太陽電池モジュールと対応するバイパスダイオードの内部で制御電源を生成することが出来るため、異常検出装置に対する外部設備からの長い制御電源線が不要となり、ケーブル全体をコンパクトにすることができる。また、一の太陽電池モジュールと他の太陽電池モジュールの双方が異常で電力比較による異常検出ができない場合にも、一の太陽電池モジュールの発電電力低下等の異常を検出することができ、太陽電池モジュールの異常検出をより確実に行うことができる。
【０００７】
本発明の太陽電池モジュールの異常検出設備は、複数の太陽電池セルを直列接続して構成される太陽電池モジュールが順次直列接続される前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、前記太陽電池モジュールの電力をそれぞれ検出する電力検出部と、前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの電力と隣接する他の前記太陽電池モジュールの電力とを相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、対応する前記太陽電池モジュールの異常を検出する異常検出部と、前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの異常を告知する告知部とを有し、前記異常検出部の各々が通信線を介して接続され、前記通信線を介して所要の電力を取得すると共に、一の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部が、他の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から前記他の太陽電池モジュールの電力を取得できない状態、若しくは他の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から取得した前記他の太陽電池モジュールの電力が閾値以下の状態が、設定記憶されている所定条件の許容範囲外である場合に、前記他の太陽電池モジュールの異常を検出して、前記一の太陽電池モジュールに対応する前記告知部により、前記他の太陽電池モジュールの異常を前記一の太陽電池モジュールの異常と異なるパターンで告知することを特徴とする。
この構成によれば、太陽電池モジュールの電力を相互比較し、その比較結果が所定条件の許容範囲外である場合に異常を検出することにより、一時的に日陰になった場合など太陽電池モジュールに対する太陽光が一時的に不足した場合に誤って異常検出することを回避することができ、現に異常が発生している太陽電池モジュールの異常を検出することができる。また、電力の相互比較に基づき太陽電池モジュールの異常を検出することにより、太陽電池モジュールが発電していない異常に加え、太陽電池モジュールの発電電力が低下している異常も異常として検出することができる。更に、他の太陽電池モジュールに対応する異常検出部に異常が生じて対応する告知部で異常を告知できない場合や、断線等で他の太陽電池モジュールの異常を対応する告知部で告知できない場合等にも、一の太陽電池モジュールに対応する告知部により、他の太陽電池モジュールの異常を検出、告知することができる。更に、太陽光の受光状態が近い状態の隣接する太陽電池モジュールの電力を相互比較し、相互電力比較に基づく異常検出の精度を高めることができる。また、隣接する太陽電池モジュールの電力の相互比較によるものとすることで、異常検出装置を太陽電池モジュールの近傍に配置することができ、必要な配線をより短くコンパクトにすることができる。
【０００８】
本発明の太陽電池モジュールの異常検出設備は、複数の太陽電池セルを直列接続して構成される太陽電池モジュールが順次直列接続される太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、前記太陽電池モジュールの電力をそれぞれ検出する電力検出部と、前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの電力と隣接する他の前記太陽電池モジュールの電力とを相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、対応する前記太陽電池モジュールの異常を検出する異常検出部と、前記太陽電池モジュールのそれぞれに対応し、対応する前記太陽電池モジュールの異常を告知する告知部とを有し、前記異常検出部の各々が通信線を介して接続され、前記通信線を介して所要の電力を取得すると共に、一の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部が、直列接続の上流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から前記上流側の太陽電池モジュールの電力を取得できない状態、若しくは直列接続の上流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から取得した前記上流側の太陽電池モジュールの電力が閾値以下の状態が、設定記憶されている所定条件の許容範囲外である場合に、前記上流側の太陽電池モジュールの異常を検出して、前記一の太陽電池モジュールに対応する前記告知部により、前記上流側の太陽電池モジュールの異常を前記一の太陽電池モジュールの異常と異なるパターンで告知し、前記一の太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部が、直列接続の下流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から前記下流側の太陽電池モジュールの電力を取得できない状態、若しくは直接接続の下流側の前記太陽電池モジュールに対応する前記異常検出部から取得した前記下流側の太陽電池モジュールの電力が閾値以下の状態が、設定記憶されている所定条件の許容範囲外である場合に、前記下流側の太陽電池モジュールの異常を検出して、前記一の太陽電池モジュールに対応する前記告知部により、前記下流側の太陽電池モジュールの異常を前記一の太陽電池モジュールの異常及び前記上流側の太陽電池モジュールの異常と異なるパターンで告知することを特徴とする。
この構成によれば、太陽電池モジュールの電力を相互比較し、その比較結果が所定条件の許容範囲外である場合に異常を検出することにより、一時的に日陰になった場合など太陽電池モジュールに対する太陽光が一時的に不足した場合に誤って異常検出することを回避することができ、現に異常が発生している太陽電池モジュールの異常を検出することができる。また、電力の相互比較に基づき太陽電池モジュールの異常を検出することにより、太陽電池モジュールが発電していない異常に加え、太陽電池モジュールの発電電力が低下している異常も異常として検出することができる。更に、上流側や下流側の太陽電池モジュールに対応する異常検出部に異常が生じて対応する告知部で異常を告知できない場合や、断線等で上流側や下流側の太陽電池モジュールの異常を対応する告知部で告知できない場合等にも、一の太陽電池モジュールに対応する告知部により、上流側や下流側の太陽電池モジュールの異常を検出、告知することができる。更には、一の太陽電池モジュールの異常と、上流側の太陽電池モジュールの異常と、下流側の太陽電池モジュールの異常の告知のパターンを異なるものとすることにより、いずれの太陽電池モジュールの異常であるかを特定することが可能となり、例えば遅い点滅のＬＥＤ灯と早い点滅のＬＥＤ灯の間に挟まれた異常の太陽電池モジュールを容易且つ正確に特定することができる。更に、太陽光の受光状態が近い状態の隣接する太陽電池モジュールの電力を相互比較し、相互電力比較に基づく異常検出の精度を高めることができる。また、隣接する太陽電池モジュールの電力の相互比較によるものとすることで、異常検出装置を太陽電池モジュールの近傍に配置することができ、必要な配線をより短くコンパクトにすることができる。
【０００９】
本発明の太陽光発電装置は、本発明の太陽電池モジュールの異常検出装置、又は本発明の太陽電池モジュールの異常検出設備を備えることを特徴とする。
この構成によれば、本発明の太陽電池モジュールの異常検出装置の効果を有する太陽光発電装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽電池モジュールが直列に接続される太陽光発電装置において、現に異常が発生している太陽電池モジュールの異常を検出することができると共に、太陽電池モジュールの発電電力が低下している異常も異常として検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置を有する太陽光発電装置の一部を示す説明図。
【図２】第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置への電源の供給する説明する説明図。
【図３】第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置の構成を示すブロック図。
【図４】第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置の回路構成例の回路図。
【図５】第１実施形態における異常検出処理の第１例を示すフローチャート。
【図６】第１実施形態における異常検出処理の第２例を示すフローチャート。
【図７】第１実施形態における異常検出処理の第３例を示すフローチャート。
【図８】第２実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置の構成を示すブロック図。
【図９】第２実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置の回路構成例の回路図。
【図１０】第２実施形態における異常検出処理の第１例を示すフローチャート。
【図１１】第２実施形態における異常検出処理の第２例を示すフローチャート。
【図１２】異常検出された太陽電池モジュールに対する保守管理システムを示す説明図。
【図１３】第３実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置を有する太陽光発電装置の一部を示す説明図。
【図１４】第３実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置の回路構成例の回路図。
【図１５】（ａ）及び（ｂ）は整流回路の回路構成例の回路説明図。
【図１６】電圧変換部の構成例を示す説明図。
【図１７】第３実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置の変形例の回路構成例を示す回路図。
【図１８】第３実施形態の変形例における電圧に基づく異常検出処理例を示すフローチャート。
【図１９】第４実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置を有する太陽光発電装置の一部を示す説明図。
【図２０】第４実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置の回路構成例の回路図。
【図２１】第４実施形態における異常検出処理例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
〔第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置及び異常検出方法〕
本発明の第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置について説明する。第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１は、図１に示すように、太陽電池モジュール２を電力幹線ＭＬで直列接続して構成される太陽光発電装置の一部として設けられるものである。太陽電池モジュール２は、図示例のように複数の太陽電池セル２１を直列接続して構成されるものであり、その直列接続された太陽電池セル２１にはバイパスダイオード３が並列接続されている。
【００１３】
異常検出装置１は、太陽電池モジュール２の各々に対応して設けられている。異常検出装置１の相互は通信線ＣＬで接続されており、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出装置１が通信線ＣＬを介して他の太陽電池モジュール２が発電している電力の値を取得可能になっている。第１実施形態においては、基本的に、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出装置１が電力の値を取得する他の太陽電池モジュール２を、一の太陽電池モジュール２と隣接して直列接続されている他の太陽電池モジュール２とすると共に、太陽電池モジュール２を直列接続する電力幹線ＭＬの両端部に位置する太陽電池モジュール２については、一方の端部に位置する一の太陽電池モジュール２の異常検出装置１が、他方の端部に位置する他の太陽電池モジュール２の電力の値を取得するようになっているが、電力を相互比較する太陽電池モジュール２・２は直列接続されている太陽電池モジュール２のうち、適宜の太陽電池モジュール２・２相互とすることも可能である。
【００１４】
異常検出装置１には、制御電源線ＰＬを介して制御電源が供給されるようになっており、第１実施形態における制御電源には、直列接続された太陽電池モジュール２で構成される太陽光発電装置の発電電力の一部が供給される。即ち、図２に示すように、太陽光発電装置において直列接続された太陽電池モジュール２による発電電力は、電力幹線ＭＬを介して中継ボックス４に送られ、中継ボックス４からパワーコンディショナー等に送られるようになっており、その中継ボックス４の分岐部４１で電力幹線ＭＬの電力から一部の電力を分岐する。そして、分岐された電力の電圧がＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧変換部４２によって異常検出装置１に対応する電圧に変換され、変換後の電力が異常検出装置１の制御電源として制御電源線ＰＬを介して供給される。
【００１５】
異常検出装置１は、図３に示すように、一の太陽電池モジュール２の電力を検出する電力検出部１１と、所定処理を行う演算制御部やデータを記憶する記憶部等から構成され、一の太陽電池モジュール２と他の太陽電池モジュール２の双方の電力を相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する異常検出部１２と、一の太陽電池モジュールの異常を告知する告知部１３を備える。異常検出部１２には、一の太陽電池モジュール２の電力が電力検出部１１から入力されると共に、一の太陽電池モジュール２と直列接続される他の太陽電池モジュール２の電力検出部１２で検出された電力が通信線ＣＬを介して入力され、双方の電力を相互比較可能になっている。また、告知部１３は、例えば後述のＬＥＤ灯或いはスピーカー等で構成され、異常が検出された太陽電池モジュール２の近距離にいる保守管理員等が、異常検出の太陽電池モジュール２を認識可能な箇所、例えば太陽電池モジュール２の近傍等に設置される。
【００１６】
第１実施形態の異常検出装置１の回路構成例としては、例えば図４のように構成すると好適である。図４の例における一の太陽電池モジュール２と対応する異常検出装置１は、電力検出部１１として非接触電流センサー１１１と増幅器１１２と掛算器１１３を有し、異常検出部１２として比較器１２１と判定検出器１２２を有し、告知部１３としてＬＥＤ灯を有する。尚、非接触電流センサー１１１、増幅器１１２、掛算器１１３、比較器１２１、判定検出器１２２、告知部１３の各部には制御電源線ＰＬから制御電源が供給されるが、図４では制御電源線ＰＬを省略している。
【００１７】
電力検出部１１の非接触電流センサー１１１は、例えば電力幹線ＭＬを流れる電流によって発生する磁界をホール素子で検出するもの等であり、太陽電池モジュール２を直列接続する電力幹線ＭＬに非接触で配置される。増幅器１１２は、非接触電流センサー１１１から入力される電流を増幅して掛算器１１３に出力するように接続される。掛算器１１３は、太陽電池モジュール２とバイパスダイオード３に並列に接続されており、太陽電池モジュール２の起電力の電圧と増幅器１１２から電流が入力され、入力された電圧と電流から太陽電池モジュール２の発電電力を演算取得し、取得した電力を後述する異常検出部１２の比較部１２１に出力すると共に、隣接する他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出装置１の比較器１２１に出力するようになっている。
【００１８】
異常検出部１２の比較器１２１は、掛算器１１３と接続されると共に、通信線ＣＬを介して他の太陽電池モジュール１に対応する異常検出装置１の掛算器１１３と接続され、それぞれの掛算器１１３から一の太陽電池モジュールが発電している電力と他の太陽電池モジュール２が発電している電力が入力される。比較器１２１は、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力とを相互比較して電力差を取得し、取得した電力差を判定検出器１２２に出力する。
【００１９】
判定検出器１２２は、所定の異常検出プログラムに従って動作する演算制御部や異常検出プログラムや各種データを記憶する記憶部等で構成され、比較器１２１の出力部と接続されており、比較器１２１から一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力の電力差が入力される。判定検出器１２２は、その記憶部に所定条件の許容範囲のデータを記憶しており、入力される電力差、或いはその電力差に対して所定の演算処理を施した値が、所定条件の許容範囲外の場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する。この記憶される所定条件は、例えば後述する異常検出処理の第１例における電力差の閾値と設定継続時間、或いは異常検出処理の第２例における電力差の閾値と設定判定回数と設定判定間隔、或いは異常検出処理の第３例における電力差の積算量の閾値と設定時間、若しくは設定回数及び設定間隔等とすると好適である。
【００２０】
告知部１３のＬＥＤ灯は、判定検出器１２２と接続され、判定検出器１２２の制御により点灯・消灯するようになっており、判定検出器１２２は、一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、告知部１３のＬＥＤ灯を点灯するように制御する。
【００２１】
そして、第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１で異常検出処理を行う際には、図５〜図７に示すように、一の太陽電池モジュール２に対応する電力検出部１１で一の太陽電池モジュール２の電力を検出すると共に、一の太陽電池モジュール２と直列接続される他の太陽光発電モジュール２に対応する電力検出部１１で検出された他の太陽電池モジュール２の電力を、通信線ＣＬを介して入力されることで検出する（Ｓ１０１、Ｓ１１１、Ｓ１２１）。電力検出部１１による電力の検出は、図４の例では、非接触電流センサー１１１、増幅器１１２を介して入力される電流と太陽電池モジュール２の電圧とから太陽電池モジュール２の電力を掛算器１１３で演算取得する。
【００２２】
次いで、一の太陽電池モジュールに対応する異常検出装置１の異常検出部１２において、各々の電力検出部１１から入力される一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力とを相互比較し、その比較結果を取得し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外であるか否かを判定し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する。
【００２３】
この電力の相互比較から異常検出までの処理は、例えば所定条件として電力差の閾値と設定継続時間を記憶し、異常検出を行う判定検出器１２２を用いる第１例の場合、図５に示すように、比較器１２１において、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力とを相互比較して電力差を取得し（Ｓ１０２）、判定検出器１２２において、その取得電力差と閾値を対比して取得電力差が閾値以上であるか否か判定する（Ｓ１０３）。この判定は、例えば２００ｍｓｅｃ毎など適宜のタイミングで行うことが可能である。取得電力差が閾値以上である場合、判定検出器１２２は、取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間以上継続しているか否かを判定し（Ｓ１０４）、取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間以上継続した場合に、所定条件の許容範囲外であるとして、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する（Ｓ１０５）。尚、取得電力差が閾値以上でない場合、取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間以上継続していない場合には、Ｓ１０１〜Ｓ１０４の処理を繰り返す。
【００２４】
判定検出器１２２は、一の太陽電池モジュール２の異常を検出した場合、ＬＥＤ灯を点灯するように制御するなど、告知部１３が所定動作をするよう制御し、異常検出装置１は、告知部１３で一の太陽電池モジュール２の異常を告知する（Ｓ１０６）。第１例では、閾値以上の状態が継続する場合に異常を検出することにより、検出する異常の精度を極めて高くすることが可能となる。
【００２５】
また、例えば所定条件として電力差の閾値と設定判定回数と設定判定間隔とを記憶し、異常検出を行う判定検出器１２２を用いる第２例の場合、図６に示すように、比較器１２１において、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力とを相互比較して電力差を取得し（Ｓ１１２）、判定検出器１２２において、その取得電力差と閾値を対比して取得電力差が閾値以上であるか否か判定する（Ｓ１１３）。取得電力差が閾値以上である場合、判定検出器１２２は、取得電力差が閾値以上の状態が設定判定間隔毎に行われる設定判定回数以上継続しているか否かを判定し（Ｓ１１４）、取得電力差が閾値以上の状態が設定判定回数以上継続した場合に、所定条件の許容範囲外であるとして、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する（Ｓ１１５）。尚、取得電力差が閾値以上でない場合、取得電力差が閾値以上の状態が設定判定回数以上継続していない場合には、Ｓ１１１〜Ｓ１１４の処理を繰り返す。
【００２６】
一の太陽電池モジュール２の異常を検出した場合、判定検出器１２２は、第１例と同様に告知部１３が所定動作をするよう制御し、異常検出装置１は、告知部１３で一の太陽電池モジュール２の異常を告知する（Ｓ１１６）。第２例では、断続的な閾値判定動作に基づき異常を検出することが可能となり、異常検出装置１の消費電力を抑制することが可能となる。
【００２７】
また、例えば所定条件として電力差の積算量の閾値と設定時間、若しくは設定回数と設定間隔を記憶し、異常検出を行う判定検出器１２２を用いる第３例の場合、図７に示すように、比較器１２１において、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力とを相互比較して電力差を取得し（Ｓ１２２）、判定検出器１２２において、取得電力差を設定時間に亘って、若しくは設定間隔毎の設定回数に亘って積算して積算量を取得する（Ｓ１２３）。
【００２８】
次いで、判定検出器１２２は、取得積算量と電力差の積算量の閾値とを対比して取得積算量が閾値以上であるか否か判定する（Ｓ１２４）。取得電力差が閾値以上である場合、判定検出器１２２は、所定条件の許容範囲外であるとして、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する（Ｓ１２５）。尚、取得積算量が閾値以上でない場合には、Ｓ１２１〜Ｓ１２４の処理を繰り返す。
【００２９】
一の太陽電池モジュール２の異常を検出した場合、判定検出器１２２は、第１例、第２例と同様に告知部１３が所定動作をするよう制御し、異常検出装置１は、告知部１３で一の太陽電池モジュール２の異常を告知する（Ｓ１２６）。第３例では、設定時間に亘って積算量を積算して判定する場合には、検出する異常の精度をより高めることが可能となり、又、設定間隔毎の設定回数に亘って積算量を積算して判定する場合には、断続的な積算動作で異常検出装置の消費電力を抑制することが可能となる。
【００３０】
第１実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１或いは異常検出方法によれば、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力とを相互比較し、その比較結果が所定条件の許容範囲外である場合に異常を検出することにより、一時的に日陰になった場合など太陽電池モジュール２に対する太陽光が一時的に不足した場合に誤って異常検出することを回避することができ、例えば太陽電池モジュール２の内部破損、断線等の異常が現に発生している太陽電池モジュール２の異常を検出することができる。また、電力の相互比較に基づき太陽電池モジュール２の異常を検出することにより、太陽電池モジュール２が発電していない異常に加え、太陽電池モジュール２の発電電力が低下している異常も異常として検出することができる。また、現に異常が発生していない場合のＬＥＤ灯の発光等の告知動作の無駄を無くすことができる。
【００３１】
また、太陽電池モジュール２で構成される太陽光発電装置の発電電力の一部を制御電源として、異常検出装置１の制御電源を太陽光発電装置の内部で供給することができる。また、太陽光発電装置の全体から制御電源を供給することにより、個々の太陽電池モジュール２の状態如何に関わらずに安定して制御電源を供給することができる。
【００３２】
また、隣接する太陽電池モジュール２の電力を相互比較する場合には、太陽光の受光状態が近い状態の太陽電池モジュール２の電力を相互比較し、相互電力比較に基づく異常検出の精度を高めることができると共に、異常検出装置１を太陽電池モジュール２の近傍に配置することができ、必要な配線をより短くコンパクトにすることができる。また、告知部１３をＬＥＤ灯にする場合には、低コストで、且つ、長寿命でメンテナンス性が高い告知部１３を構成することができると共に、鮮明に発光するＬＥＤ灯により、異常な太陽電池モジュール２に対する保守点検員の認識の確度や速さを高めることができ、保守点検作業の確実性、効率性を向上することができる。
【００３３】
〔第２実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置及び異常検出方法〕
本発明の第２実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置について説明する。第２実施形態の異常検出装置１ａは、図８及び図９に示すように、基本的な構成は第１実施形態と同様であるが、異常検出部１２ａが第１実施形態と異なり、第１実施形態と同様の比較器１２１と第１実施形態とは異なる判定検出器１２２ａとから構成される。更に、異常検出部１２ａの判定検出器１２２ａには、異常信号伝送線ＳＬが接続され、判定検出器１２２ａから異常信号伝送線ＳＬを介して外部に異常信号ＥＳを送信可能になっている。
【００３４】
判定検出器１２２ａは、第１実施形態の判定検出器１２２と同様に、所定の異常検出プログラムに従って動作する演算制御部や異常検出プログラムや各種データを記憶する記憶部等で構成され、比較器１２１の出力部と接続されており、比較器１２１から一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力の電力差が入力される。判定検出器１２２ａは、その記憶部に所定条件の許容範囲のデータを記憶しており、入力される電力差、或いはその電力差に対して所定の演算処理を施した値が、所定条件の許容範囲外の場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する。この記憶される所定条件は、第１実施形態における第１例〜第３例と同様の条件とすると好適である。
【００３５】
更に、判定検出器１２２ａは、一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、告知部１３のＬＥＤ灯を点灯するように制御すると共に、同一条件或いは異なる条件の一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、一の太陽電池モジュール２の異常信号ＥＳを生成し、外部へ送信制御するようになっている。ここで、異なる条件の一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、一の太陽電池モジュール２の異常信号ＥＳを生成して外部へ送信制御する場合には、判定検出器１２２ａに、所定条件の許容範囲よりも許容範囲の広い別の所定条件の許容範囲が記憶部に記憶され、比較に基づく結果が別の所定条件の許容範囲外である場合に、一の太陽電池モジュールの異常信号ＥＳの外部への送信制御が行われる。判定検出器１２２ａの送信制御で送信される異常信号ＥＳは異常信号伝送線ＳＬを介して外部に送信される。
【００３６】
第２実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１で異常検出処理を行う際には、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュールの電力の検出、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力との相互比較、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外であるか否かの判定、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に一の太陽電池モジュール２の異常の検出の処理を第１実施形態と同様に行う。
【００３７】
例えば図１０の例では、第１実施形態における第１例と同様に、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュールの電力の検出（Ｓ２０１）、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力との相互比較による電力差の取得（Ｓ２０２）、取得電力差と閾値との対比による取得電力差が閾値以上であるか否かの判定（Ｓ２０３）、取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間以上継続しているか否かの判定（Ｓ２０４）、取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間以上継続した場合に、所定条件の許容範囲外であるとして一の太陽電池モジュール２の異常の検出（Ｓ２０５）、一の太陽電池モジュール２の異常の告知部１３による告知（Ｓ２０６）を行う。
【００３８】
更に、判定検出器１２２ａは、同一条件の一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、換言すれば取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間以上継続しているか否かの判定に基づく一の太陽電池モジュール２の異常の検出に応じて、一の太陽電池モジュール２の位置を特定する情報を有する一の太陽電池モジュール２の異常信号ＥＳを生成し、外部へ送信制御する（Ｓ２０７）。尚、第１実施形態における第２例、第３例の場合も同様に、同一条件の一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、一の太陽電池モジュール２の異常信号ＥＳを生成して外部へ送信制御する構成とすることが可能である。
【００３９】
また、異なる条件の一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、一の太陽電池モジュール２の異常信号ＥＳを生成して外部へ送信制御する例として、図１１の例では、第１実施形態における第１例と同様に、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュールの電力の検出（Ｓ２１１）、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力との相互比較による電力差の取得（Ｓ２１２）、取得電力差と閾値との対比による取得電力差が閾値以上であるか否かの判定（Ｓ２１３）、取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間（第１の設定継続時間）以上継続しているか否かの判定（Ｓ２１４）、取得電力差が閾値以上の状態が設定継続時間以上継続した場合に、所定条件の許容範囲外であるとして一の太陽電池モジュール２の異常の検出（Ｓ２１５）、一の太陽電池モジュール２の異常の告知部１３による告知（Ｓ２１６）を行う。
【００４０】
そして、判定検出器１２２ａには、別の所定条件として第１の設定継続時間よりも長い第２の設定継続時間が記憶部に記憶されており、判定検出器１２２ａは、取得電力差が閾値以上の状態が第２の設定継続時間以上継続しているか否かの判定を行う（Ｓ２１７）。その判定の結果、取得電力差が閾値以上の状態が第２の設定継続時間以上継続している場合には、判定検出器１２２ａは、一の太陽電池モジュール２を特定する情報を有する一の太陽電池モジュール２の異常信号ＥＳを生成し、外部へ送信制御する（Ｓ２１８）。尚、取得電力差が閾値以上の状態が第２の設定継続時間以上継続していない場合には、Ｓ２１１〜Ｓ２１８の処理を繰り返す。
【００４１】
また、第１実施形態における第２例、第３例の場合も同様に、異なる条件の一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、一の太陽電池モジュール２の異常信号ＥＳを生成して外部へ送信制御する構成とすることが可能である。例えば第２例の場合には、電力差の閾値と設定判定回数と設定判定間隔の所定条件に加え、別の設定判定回数と別の設定判定間隔を別の所定条件として用い、第３例の場合には、電力差の積算量の閾値と設定時間、若しくは設定回数及び設定間隔の所定条件に加え、別の設定時間、若しくは別の設定回数と別の設定間隔を所定条件として用いて構成することが可能である。尚、所定条件と別の所定条件の対応する適宜の条件は必要に応じて同じ数値とすることが可能であるが、別の所定条件の方が所定条件よりも許容範囲が広くなるように各条件を規定することが好ましい。また、これらの所定条件と別の所定条件のうち、可能な範囲で適宜の条件を組み合わせて用いることも可能である。
【００４２】
第２実施形態における異常検出処理で外部に送信される異常信号ＥＳは、例えば図１２に示す保守管理システムで用いられる。図１２の保守管理システムでは、太陽電池モジュール２が直列接続され、異常検出装置１を備える太陽光発電装置１００は、専用回線である異常信号伝送線ＳＬを介して外部にある子局２００の子局制御装置２１０に接続されている。子局２００は、太陽光発電装置１００の作動状況の管理、換気、非常設備の制御等が行われる電気室である。また、子局制御装置２１０は、ＣＰＵ等の演算制御部と、記憶部と、ディスプレイ等の表示部と、ボタン等の入力部とを備える。
【００４３】
更に、子局制御装置２１０は、専用回線である異常信号伝送線ＳＬ’を介して遠隔地に位置する外部の親局３００の親局制御装置３１０に接続されている。親局３００は、複数の子局２００（電気室）から送られるデータを集中的に監視して制御すると共に、監視員が常駐する施設中央局である。また、親局制御装置３１０は、ＣＰＵ等の演算制御部と、記憶部と、ディスプレイ等の表示部と、ボタン等の入力部とを備える。４００は保守点検員が駐在する管理事務所、４０１は保守点検員が２４時間常駐する管理事務所の制御室である。
【００４４】
この保守管理システムにおいて、太陽光発電装置１００の所定位置の太陽電池モジュール２で異常が検出された場合、判定検出器１２２ａは、太陽電池モジュール２の位置を特定する情報を有する異常信号ＥＳを生成して子局制御装置２１０に送信するように制御し、異常信号ＥＳは異常信号伝送線ＳＬを介して子局制御装置２１０に送信される。
【００４５】
子局制御装置２１０は、異常信号ＥＳの受信に応じて、異常検出の太陽電池モジュール２の位置情報を有する異常信号ＥＳ’を生成して親局制御装置４１０に送信するように制御し、異常信号ＥＳ’は異常信号伝送線ＳＬ’を介して親局制御装置３１０に送信される。親局制御装置３１０は、子局制御装置２１０からの異常信号ＥＳ’の受信に応じて、異常検出の太陽電池モジュール２の位置情報で特定される太陽電池モジュール２の点検を促す出力を表示部等で行う。その出力を認識した親局３００の監視員は、図示一点鎖線矢印の如く管理事務所４００の保守点検員或いは制御室４０１に常駐する保守点検員に連絡を取り、図示太線矢印の如く保守点検員が子局２００、太陽光発電装置１００の異常検出の太陽電池モジュール２に向かって点検、保守を行う。
【００４６】
上記保守管理システムなど第２実施形態の異常検出装置１ａ或いは異常検出方法によれば、遠隔地など太陽光発電装置１００と離れた位置で太陽光発電装置１００の太陽電池モジュール２の異常を認識することが可能であり、保守点検員に点検するよう促し、保守点検員が異常検出の太陽電池モジュール２の交換、修理等の必要な保守管理を確実に行うことができる。また、告知する異常と外部へ送信する異常を区別することにより、例えば緊急性の高い異常のみ送信して外部で異常を認識できるようにすることで、緊急性の高い異常に優先的に対処することが可能となり、太陽電池モジュールに対する保守管理作業の全体的な効率化を図ることができる。その他、第２実施形態は第１実施形態と対応する構成から第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００４７】
〔第３実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置及び異常検出方法〕
本発明の第３実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置について説明する。第３実施形態の異常検出装置１ｂは、図１３に示すように、基本的な構成は第１実施形態と同一であるが、異常検出装置１ｂに太陽光発電装置の全体の発電電力の一部が制御電源線ＰＬを介して供給される構成に代え、異常検出装置１ｂに対応する太陽電池モジュール２が発電している電力と、この太陽電池モジュール２が発電していない場合に、太陽電池モジュール２に並列接続されているバイパスダイオード３の電流の流れにおける上流側と下流側（図示例のバイパスダイオード３が１つの場合はアノード側とカソード側、バイパスダイオード３が複数のダイオードを直接接続して構成されている場合には、その直列接続全体におけるアノード側とカソード側）から電圧を極性反転して得られる電力とからなる内部電力ＩＰが、異常検出装置１ｂの制御電源として供給される点で相違する。即ち、異常検出装置１ｂに対応する太陽電池モジュール２が発電している場合には、その電力が異常検出装置１ｂの制御電源として供給され、この太陽電池モジュール２が異常によって発電できない場合には、この太陽電池モジュール２に並列接続されているバイパスダイオード３に流れる電流、つまりはこの太陽電池モジュール２に直列接続されている他の太陽電池モジュール２のバイパス電流によってバイパスダイオード３に生ずる順方向電圧を、極性反転して得られる電力が、異常検出装置１ｂの制御電源として供給される。
【００４８】
内部電力ＩＰが制御電源として供給される異常検出装置１ｂの回路構成例は、例えば図１４のように構成すると好適である。図１４における一の太陽電池モジュール２と対応する異常検出装置１ｂは、電力検出部１１である非接触電流センサー１１１と増幅器１１２と掛算器１１３、異常検出部１２である比較器１２１と判定検出器１２２、ＬＥＤ灯等の告知部１３を第１実施形態と同様に備える。更に、整流回路５１が、一の太陽電池モジュール２とバイパスダイオード３のそれぞれに並列になるように接続され、整流回路５１から出力される電力がＤＣ−ＤＣコンバータやレギュレーター等の電圧変換部５２を介して異常検出装置１ｂに供給されるようになっている。尚、図示例では電力検出部１１に対する電力の供給線を省略している。
【００４９】
整流回路５１は、一の太陽電池モジュール２の発電時には、入力される電力の電圧極性でのプラスとマイナスをそのまま出力し、正極性の直流電圧による電力を出力すると共に、一の太陽電池モジュール２の発電停止時には、他の発電している太陽電池モジュール２からの発電電流が流れるバイパスダイオード３の両端に発生する電圧、つまり前述の発電時の電圧とは反対極性の電圧で供給される電力を、電圧の極性を反転して出力する構成である。即ち、整流回路５１は、バイパスダイオード３の負極性入力を正に反転して電圧変換部５２に出力し、入力電圧が正負にかかわらず正極性の直流電圧による電力を出力するものであり、これにより、異常検出装置１ｂを駆動する正極性の直流電圧の電力として利用可能にしている。尚、整流回路５１は、必要に応じて、入力される電力の一部を分岐使用して駆動させてもよい。
【００５０】
整流回路５１の構成は適宜であり、例えば図１５のダイオードブリッジ回路とすると簡易化することができて好ましい。図１５の整流回路５１は、バイパスダイオード３よりかなり低い順方向電圧降下特性をもつダイオード５１１、５１２、５１３、５１４が組み合わせて接続され、電力幹線ＭＬで接続されている一の太陽電池モジュール２の発電時には、太陽電池モジュール２を直列接続している電力幹線ＭＬの電流の流れにおける下流側のプラスと上流側のマイナスの電圧極性をそのままにして電力を出力し（図１５（ａ）参照）、一の太陽電池モジュール２の内部故障、断線などのような発電停止時には、バイパスダイオード３の電流の流れにおける上流側のマイナスと下流側のプラスの電圧の極性を反転して、電力を出力するようになっている（図１５（ｂ）参照）。
【００５１】
電圧変換部５２は、整流回路５１から出力される電力の電圧を必要に応じて昇圧或いは降圧して異常検出装置１ｂの規格電圧に合わせ、異常検出装置１ｂに供給するものである。電圧変換部５２は、例えば出力電圧を一定とする定電圧制御により一の太陽電池モジュール２の発電時と発電停止時の双方で電圧変換を行うもの、或いは一の太陽電池モジュール２の発電時にはそのままの電圧で異常検出装置１ｂに供給し、一の太陽電池モジュール２の発電停止時にのみ昇圧等の電圧変換を行って異常検出装置１ｂに供給するもの等とすることが可能である。尚、電圧変換部５２は、必要に応じて、入力される電力の一部を分岐使用して駆動させてもよい。
【００５２】
電圧変換部５２の構成は適宜であり、例えば図１６のような構成とすると好ましい。図１６の例の電圧変換部５２は、コンパレータ等で構成され、入力される電力の電圧Ｖinの検出と判定を行って切り替えを行う電圧判定切替回路５２１と、入力される電力の電圧を降圧して出力する降圧型ＤＣ／ＤＣ回路５２２と、入力される電力の電圧を昇圧して出力する昇圧型ＤＣ／ＤＣ回路５２３とを有し、一定の電圧Ｖoutの電力を出力するようになっている。
【００５３】
例えば一の太陽電池モジュール２の発電時に高い電圧の電力が入力された場合には、電圧変換部５２の電圧判定切替回路５２１が降圧型ＤＣ／ＤＣ回路５２２に切替を行い、降圧型ＤＣ／ＤＣ回路５２２で降圧して定電圧にされた電力が制御電源として異常検出装置１ｂに供給され、又、一の太陽電池モジュール２の発電停止時にバイパスダイオード３の順方向電圧降下に基づく低い電圧の電力が入力された場合には、電圧判定切替回路５２１が昇圧型ＤＣ／ＤＣ回路５２３に切替を行い、昇圧型ＤＣ／ＤＣ回路５２３で昇圧して定電圧にされた電力が制御電源として異常検出装置１ｂに供給される。これにより、例えば異常検出装置１ｂが、一の太陽電池モジュール２の発電時の高電圧と、発電停止時のバイパスダイオード３の電圧降下に基づく低電圧との間の所定電圧で駆動する異常検出装置１ｂを良好に駆動することができる。尚、消費電力低減や、バイパスダイオード３の電圧降下に基づく低電圧から電圧を昇圧して使用される電力との適合性の観点から、異常検出装置１ｂは可能な限り低い電圧で駆動するものが好ましい。
【００５４】
第３実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１ｂで異常検出処理を行う際には、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュールの電力の検出、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力との相互比較、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外であるか否かの判定、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に一の太陽電池モジュール２の異常の検出の処理を第１実施形態と同様に行い、例えば第１実施形態における第１例〜第３例と同様の処理を行うことが可能である。
【００５５】
また、第３実施形態の変形例として、異常検出装置１ｂに、一の太陽電池モジュール２の発電時の電力と、一の太陽電池モジュール２の発電停止時に電圧の極性反転をして得られる電力とが、電圧変換部５２を介して制御電源として供給される場合に、異常検出部１２が、電圧変換部５２で変換される前の電圧を取得し、電圧変換部５２による変換後の電圧から生成される基準電圧若しくは異常検出部１２に記憶されている基準電圧と、電圧変換部５２で変換される前の電圧とを比較し、変換前の取得電圧が、基準電圧で規定される許容範囲外である場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出し、この検出による異常と前述の電力比較で検出される異常のいずれかの異常が検出された場合に、一の太陽電池モジュール２の異常をＬＥＤ灯等の告知部で告知するようにしてもよい。
【００５６】
この変形例の回路構成例を図１７に示す。図１７の例では、異常検出部１２の構成部分として、基準電圧発生回路１２３と、比較器１２４が設けられており、基準電圧発生回路１２３と比較器１２４は、電圧変換部５２の変換後の電圧で供給される電力を制御電源として動作するようになっている。基準電圧発生回路１２３には、ＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧変換部５２で変換された変換後の電圧が入力され、この変換後電圧に基づき基準電圧を発生させ、比較器１２４に出力するようになっている。また、比較器１２４には、基準電圧が入力されると共に、整流回路５１と電圧変換部５２との間の接続線から分岐されて電圧変換部５２で変換される前の電圧が入力されるようになっている。
【００５７】
そして、図１８に示すように、比較器１２４は、電圧変換部５２で変換される前の電圧を取得し（Ｓ３−１）、電圧変換部５２による変換後の電圧から生成される基準電圧と取得した変換前の電圧とを比較し、変換前の取得電圧が基準電圧より低いか否かなど変換前の取得電圧が基準電圧で規定される許容範囲外であるか否かを判定し（Ｓ３−２）、変換前の取得電圧が基準電圧より低い場合など変換前の取得電圧が基準電圧で規定される許容範囲外である場合に、その許容範囲外である旨の信号を判定検出器１２２に送る。判定検出器１２２は、この信号に基づき一の太陽電池モジュール２の異常を検出し（Ｓ３−３）、一の太陽電池モジュール２の異常をＬＥＤ灯の点灯等で告知する（Ｓ３−４）。変換前の取得電圧が基準電圧以上など取得電圧が許容範囲内である場合には、Ｓ３−１〜Ｓ３−２の処理を繰り返す。
【００５８】
尚、基準電圧で規定される許容範囲の規定の仕方は、前述の例以外にも適宜であり、例えば基準電圧に所定の係数を乗算した所定電圧以下や未満の場合に許容範囲外とする等としてもよい。また、基準電圧を比較器１２４の記憶部等に設定記憶した設定値とし、これと変換前の取得電圧を比較するようにしてもよい。
【００５９】
第３実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１ｂ或いは異常検出方法によれば、異常検出装置１ｂの制御電源を対応する太陽電池モジュール２とバイパスダイオード３から内部供給することができる。また、太陽電池モジュール２が発電せずに異常になっている場合にも、バイパスダイオード３に流れる電流で発生する順方向電圧を極性反転して利用することができ、太陽電池モジュールの発電時と故障時に関わらずに、異常検出装置１ｂを安定して動作させることができる。またこれは、バイパスダイオード３の熱損失の一部を制御電源として利用するという事でもあるため、バイパスダイオード３の発熱による太陽電池モジュール２近傍の温度上昇の抑制やそれに伴う発電効率低下の防止を図ることができる。また、各太陽電池モジュール２と対応するバイパスダイオード３の内部で制御電源を生成することが出来るため、異常検出装置１ｂに対する外部設備からの長い制御電源線ＰＬが不要となり、ケーブル全体をコンパクトにすることができる。
【００６０】
また、電圧変換部５２の変換前の電圧が許容範囲外の場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する構成を設ける場合には、一の太陽電池モジュールと他の太陽電池モジュールの双方が異常で電力比較による異常検出ができない場合にも、一の太陽電池モジュールの発電電力低下等の異常を検出することができ、太陽電池モジュールの異常検出をより確実に行うことができる。その他、第３実施形態は第１実施形態と対応する構成から第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００６１】
〔第４実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置及び異常検出方法並びに異常検出設備〕
本発明の第４実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置について説明する。第４実施形態の異常検出装置１ｃは、図１９に示すように、基本的な構成は第１実施形態と同一であるが、異常検出装置１ｃに太陽光発電装置の全体の発電電力の一部が制御電源線ＰＬを介して供給される構成に代え、異常検出装置１ｃに対応する太陽電池モジュール２が発電している電力からなる内部電力ＩＰ’が、異常検出装置１ｃの制御電源として供給される。尚、内部電力ＩＰ’ではなく、太陽光発電装置の発電電力の一部を異常検出装置１ｃに制御電源として供給するようにすることも可能である。
【００６２】
異常検出装置１ｃの回路例は、例えば図２０のようにして構成される。図２０における一の太陽電池モジュール２と対応する異常検出装置１ｃは、電力検出部１１である非接触電流センサー１１１と増幅器１１２と掛算器１１３、異常検出部１２ｃ、ＬＥＤ灯等の告知部１３を備え、電力検出部１１、告知部１３は第１実施形態と同様である。異常検出部１２ｃは、所定処理を行う演算制御部、異常検出プログラムや許容範囲のデータ、ＬＥＤ灯の点灯パターンのデータなどの各種データを記憶する記憶部等から構成され、記憶部の一部に記憶されている異常検出プログラムに従って所定動作を行うようになっており、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃと、その隣の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃは通信線ＣＬを介して接続されている。
【００６３】
太陽電池モジュール２には、ＤＣ−ＤＣコンバータやレギュレーター等の電圧変換部５２ｃが並列接続され、太陽電池モジュール２の発電する電力が電圧変換部５２ｃを介して電圧を降圧する等の電圧変換を施され、異常検出装置１ｃに内部電力ＩＰ’として供給されるようになっている。尚、図示例では電力検出部１１に対する電力の供給線を省略している。また、電圧変換部５２ｃは、必要に応じて、入力される電力の一部を分岐使用して駆動させてもよい。
【００６４】
異常検出部１２ｃには、一の太陽電池モジュール２の電力検出部１１の掛算器１１３から一の太陽電池モジュール２の電力が入力され、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃは、その電力を取得すると共に、取得した電力を、電力幹線ＭＬの電流の流れの下流側、或いは上流側、或いは下流側と上流側の双方の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃに通信線ＣＬを介して出力するようになっている。即ち、一の太陽電池モジュール２の異常検出部１２ｃにも、電力幹線ＭＬの電流の流れの上流側、或いは下流側、或いは上流側と下流側の双方の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃから通信線ＣＬを介して各々対応する電力が入力されるようになっている。尚、太陽電池モジュール２を直列接続する電力幹線ＭＬの両端部に位置する太陽電池モジュール２については、一方の端部に位置する一の太陽電池モジュール２の異常検出部１２ｃと、他方の端部に位置する他の太陽電池モジュール２の異常検出部１２ｃを通信線ＣＬを介して接続してもよい。
【００６５】
そして、異常検出部１２ｃは、対応する一の太陽電池モジュール２の電力検出部１１から入力される電力と、一の太陽電池モジュール２と直列接続される他の太陽電池モジュール２の電力検出部１２で検出されて、他の太陽電池モジュール２の異常検出部１２ｃから通信線ＣＬを介して入力される電力とを相互比較し、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出し、一の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、告知部１３のＬＥＤ灯を常時点灯など所定パターンで点灯するように制御する。例えば異常検出部１２ｃは、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力とを相互比較して電力差を取得し、その電力差、或いはその電力差に対して所定の演算処理を施した値が、設定記憶されている所定条件の許容範囲外の場合に、一の太陽電池モジュール２の異常を検出する。この所定条件は、第１実施形態と同様のもの等を適宜用いることができる。
【００６６】
更に、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃは、上流側或いは下流側の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃからの通信線ＣＬを介しての電力の入力おいて、入力される電力が記憶されている所定条件の許容範囲外の場合、又は無応答など電力の不入力が記憶されている所定条件の許容範囲外の場合、又はその双方の構成を設けていずれかが該当する場合には、他の太陽電池モジュール２の異常を検出し、他の太陽電池モジュール２の異常検出に応じて、告知部１３のＬＥＤ灯を点滅など一の太陽電池モジュール２の異常の場合と異なる所定パターンで点灯するように制御する。
【００６７】
この入力される電力が所定条件の許容範囲外とする場合には、例えば異常検出部１２ｃが、電力の閾値と設定継続時間とを記憶し、入力される電力と閾値とを対比して入力電力が閾値以下であるか判定し、この状態が設定継続時間以上継続した場合に、所定条件の許容範囲外であるとする構成、又は、異常検出部１２ｃが、電力の閾値と設定判定回数と設定判定間隔とを記憶し、入力される電力と閾値とを対比して入力電力が閾値以下であるか判定し、この状態が設定判定間隔毎に行われる設定判定回数以上である場合に、所定条件の許容範囲外であるとする構成、異常検出部１２ｃが、電力の積算量の閾値と設定時間、若しくは設定回数及び設定間隔とを記憶し、入力される電力を設定時間、若しくは設定間隔毎の設定回数に亘って積算して積算量を取得し、その積算量と閾値とを対比して積算量が閾値以下であるか判定し、積算量が閾値以下の場合に所定条件の許容範囲外であるとする構成等とすることが可能である。
【００６８】
また、無応答など電力の不入力が所定条件の許容範囲外とする場合には、例えば異常検出部１２ｃが、設定継続時間を記憶し、電力の不入力が設定継続時間以上継続した場合に、所定条件の許容範囲外であるとする構成、又は、異常検出部１２ｃが、設定判定回数を記憶し、電力の不入力が設定継続時間以上継続した場合に、所定条件の許容範囲外であるとする構成等とすることが可能である。
【００６９】
更に、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃが、電力幹線ＭＬの電流の流れにおける上流側と下流側の双方の他の太陽電池モジュール２の異常を検出する場合、上流側の他の太陽電池モジュール２の異常を所定条件の許容範囲外として検出した際には、その異常検出に応じて、告知部１３のＬＥＤ灯を第１のパターンで点滅するなど、一の太陽電池モジュール２の異常の場合と異なる所定パターンで点灯するように制御すると共に、下流側の他の太陽電池モジュール２の異常を所定条件の許容範囲外として検出した際には、その異常検出に応じて、告知部１３のＬＥＤ灯を第１のパターンより遅い周期の点滅等の第２のパターンで点滅するなど、一の太陽電池モジュール２の異常及び上流側の他の太陽電池モジュールの異常の場合と異なる所定パターンで点灯するように制御するとよい。尚、ＬＥＤ灯以外の告知部１３の場合も同様の異なるパターンで告知するとよい。
【００７０】
このように一の太陽電池モジュール２の上流側と下流側の他の太陽電池モジュール２の異常を異なるパターンで示すことにより、例えば下流側の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出装置１ｃのＬＥＤ灯が第１のパターンで点滅し、上流側の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出装置１ｃのＬＥＤ灯が第２のパターンで点滅している場合、その間に挟まれて隣接する一の太陽電池モジュール２の異常検出装置１ｃのＬＥＤ灯が点灯していない場合にも、その一の太陽電池モジュール２の異常を検出することができる。
【００７１】
第４実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１ｃで異常検出処理を行う際には、例えば図２１に示すように、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃに、一の太陽電池モジュール２の電力が検出されて入力されると共に（Ｓ４０１）、その異常検出部１２ｃが、電力幹線ＭＬの電流の流れの上流側或いは下流側で隣接する他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃから、通信線ＣＬを介して他の太陽電池モジュール２で検出される電力が入力されたか否かの判定を行う（Ｓ４０２）。
【００７２】
他の太陽電池モジュール２の電力が入力されない場合には、その電力が入力されない状態が所定条件の許容範囲内であるか否かの判定を行い（Ｓ４０３）、その状態が例えば設定継続時間未満の場合など所定条件の許容範囲内である場合には、Ｓ４０１、Ｓ４０２の処理を継続して行う。他方で、その電力が入力されない状態が所定条件の許容範囲外である場合には、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃは、他の太陽電池モジュール２の異常を検出し（Ｓ４０４）、ＬＥＤ灯を所定パターンで点滅するように制御し、告知部１３であるＬＥＤ灯の所定パターンの点滅で他の太陽電池モジュール２の異常を告知する（Ｓ４０５）。
【００７３】
また、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃが、他の太陽電池モジュール２の電力が入力されたと判定した場合には、第１実施形態等と同様に、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力比較による異常検出の処理及び告知の処理（Ｓ４０６）、即ち、一の太陽電池モジュール２の電力と他の太陽電池モジュール２の電力との相互比較、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外であるか否かの判定、その比較に基づく結果が所定条件の許容範囲外である場合に一の太陽電池モジュール２の異常の検出、一の太陽電池モジュール２の異常の告知を行う。
【００７４】
第４実施形態の太陽電池モジュールの異常検出装置１ｃによる異常検出処理の別例として、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃが、電力幹線ＭＬの電流の流れの上流側及び下流側で隣接する両側の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃからの電力の入力を判定して異常検出の処理を行う場合には、上流側の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃとの関係、下流側の他の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃとの関係において、Ｓ４０１〜Ｓ４０６の処理を並行して行い、上流側の他の太陽電池モジュール２の異常を検出した場合には、ＬＥＤ灯の第１のパターンの点滅で上流側の他の太陽電池モジュール２の異常を告知し、下流側の他の太陽電池モジュール２の異常を検出した場合には、第１のパターンより遅い周期の点滅などＬＥＤ灯の第２のパターンの点滅で下流側の他の太陽電池モジュール２の異常を告知する。
【００７５】
更に、上流側と下流側の他の太陽電池モジュール２の双方から電力が入力されない状態が所定条件の許容範囲外になった場合には、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃは、上流側と下流側の双方の他の太陽電池モジュール２の異常を検出し、第１のパターン、第２のパターンの双方より早い周期の点滅などＬＥＤ灯を第３のパターンで点滅するように制御し、告知部１３であるＬＥＤ灯の第３のパターンの点滅で上流側及び下流側の他の太陽電池モジュール２の異常を告知するようにするとよく、それぞれの異常の内容に応じて異なる告知パターンで告知するようにＬＥＤ灯等を制御するとよい。
【００７６】
また、一の太陽電池モジュール２に対応する異常検出部１２ｃにおいて、上流側と下流側の他の太陽電池モジュール２のいずれかからは電力が入力され、他方からは電力が入力されず、電力が入力されない方の他の太陽電池モジュール２の異常を検出すると共に、電力比較に基づき一の太陽電池モジュール２自体の異常も検出した場合には、異常検出部１２ｃに設定記憶されている優先順位に応じて、ＬＥＤ灯の点滅等で他の太陽電池モジュール２の異常を告知するように制御する、又は、ＬＥＤ灯の常時点灯等で一の太陽電池モジュール２の異常を告知するように制御するとよい。
【００７７】
第４実施形態によれば、上流側や下流側の太陽電池モジュールに対応する異常検出部に異常が生じて対応する告知部で異常を告知できない場合や、断線等で上流側や下流側の太陽電池モジュールの異常を対応する告知部で告知できない場合等にも、一の太陽電池モジュールに対応する告知部により、上流側や下流側の太陽電池モジュールの異常を検出、告知することができる。更には、一の太陽電池モジュールの異常と、上流側の太陽電池モジュールの異常と、下流側の太陽電池モジュールの異常の告知のパターンを異なるものとすることにより、いずれの太陽電池モジュールの異常であるかを特定することが可能となり、例えば遅い点滅のＬＥＤ灯と早い点滅のＬＥＤ灯の間に挟まれた異常の太陽電池モジュールを容易且つ正確に特定することができる。その他、第４実施形態は第１実施形態と対応する構成から第１実施形態と同様の効果を奏する。
【００７８】
〔実施形態の変形例等〕
本明細書開示の発明は、各発明、各実施形態、各例の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な構成を本明細書開示の他の構成に変更して特定したもの、或いはこれらの構成に本明細書開示の他の構成を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な構成を部分的な作用効果が得られる限度で削除して特定した上位概念化したものを包含する。そして、下記変形例等も含む。
【００７９】
例えば第３、第４実施形態の異常検出装置１ｂ、１ｃでは、第２実施形態の構成を組み合わせ、外部への異常信号ＥＳを送信するようにしてもよい。そして、一の太陽電池モジュール２と他の太陽電池モジュール２の電力の相互比較に基づく異常検出に加え、電圧変換部５２の出力から取得する電圧に基づく異常検出、他の太陽電池モジュール２の異常検出の場合にも、外部へ異常信号ＥＳを送信するようにすることも可能である。この場合にも、異常告知に対応する許容範囲と、異常検出の外部への送信に対応する許容範囲を別の条件で規定してもよい。
【００８０】
また、上記第１〜第４実施形態やその変形例における回路構成は例示であり、異常検出装置１、１ａ、１ｂ、１ｃの電力検出部１１、異常検出部１２、１２ａ、１２ｃ、告知部１３は、本発明の趣旨の範囲内で適宜の構成とすることが可能である。特に、所定の制御プログラムで動作する演算制御部と記憶部等で異常検出部１２、１２ｃ或いは判定検出器１２２、１２２ａを構成する場合に、本発明の趣旨の範囲内で適宜のデータを記憶させ、適宜の処理手順を行うことが可能である。
【００８１】
また、異常検出部１２、１２ａの比較器１２１や異常検出部１２ｃに電力検出部１１から入力される電力は、その電力自体とする他、電力の数値データのみとすることも可能であり、これに対応して通信線ＣＬは電力自体或いは電力値のデータを伝送し、又、電力検出部１１は、電力自体或いは電力値のデータを出力する構成とすることが可能である。また、電力検出部１１には、必要に応じて所定のプログラムで動作する演算制御部と各種データを記憶する記憶部等を設け、電力自体或いは電力値のデータを出力するように構成してもよい。また、電流センサーには上記非接触電流センサー１１１以外の適宜のセンサーを用いることが可能である。
【００８２】
また、第４実施形態のＤＣ−ＤＣコンバータ等の電圧変換部５２等は、一つの太陽電池モジュール２に対応して設ける構成の他、直列接続された複数の太陽電池モジュール２に対して並列接続し、直列接続された複数の太陽電池モジュール２の発電電力の一部を利用するように電圧変換部５２で電圧変換し、変換後の電圧の電力を、入力駆動電圧の範囲にある程度幅がある異常検出装置１ｃの各々等に分配するようにしてもよい。この構成によれば、直列接続された複数の太陽電池モジュール２のいずれかが発電停止状態になった場合にも、各太陽電池モジュール２に対応する異常検出装置１ｃの各々等の動作を確保することができる。また、複数の太陽電池モジュール２の各々に対応する異常検出部１２等を一体的なユニットとして構成することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、太陽光発電装置の太陽電池モジュールの異常を検出して保守管理する場合等に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１、１ａ、１ｂ、１ｃ…異常検出装置  １１…電力検出部  １１１…非接触電流センサー  １１２…増幅器  １１３…掛算器  １２、１２ａ、１２ｃ…異常検出部  １２１、１２４…比較器  １２２、１２２ａ…判定検出器  １２３…基準電圧発生回路  １３…告知部  ２…太陽電池モジュール  ２１…太陽電池セル  ３…バイパスダイオード  ４…中継ボックス  ４１…分岐部  ４２…電圧変換部  ５１…整流回路  ５１１、５１２、５１３、５１４…ダイオード  ５２…電圧変換部  １００…太陽光発電装置  ２００…子局  ２１０…子局制御装置  ３００…親局  ３１０…親局制御装置  ４００…管理事務所  ４０１…制御室  ＭＬ…電力幹線  ＣＬ…通信線  ＰＬ…制御電源線  ＳＬ、ＳＬ’…異常信号伝送線  ＩＰ、ＩＰ’…内部電力  ＥＳ、ＥＳ’…異常信号
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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