(57)【要約】【課題】太陽電池アレイに接続したケーブルの折り畳み収納をなくし、移動式覆蓋を開放し対象となる池の保守・点検の作業性を良くするとともに、直流電力の損失を軽減でき、作業時の感電などの事故が防止し安全に作業ができる太陽光発電設備を提供する。【解決手段】複数の移動式覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを複数枚直列に接続して所定の容量を発電できる複数の太陽電池アレイ１１、１２、１３と、該太陽電池アレイによって発電した直流電力を送電するケーブルＣＢ、直流送電ラインＬを具備する直流電力系統ＤＣ、該直流電力系統からの直流電力を交流電力に変換するインバータを備えた太陽光発電設備において、複数の太陽電池アレイ１１、１２、１３を選択的に直流電力系統ＤＣから切離すコネクタ２０、２１及び切断器１７、１８、１９を設けた。【選択図】図１
2006179605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の移動式覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを複数枚直列に接続して所定の容量を発電できる複数の太陽電池アレイと、該太陽電池アレイによって発電した直流電力を送電するケーブルを具備する直流電力系統、該直流電力系統からの直流電力を交流電力に変換するインバータを備えた太陽光発電設備において、
前記複数の太陽電池アレイを選択的に前記直流電力系統から切離す切離手段を設けたことを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電設備において、
前記ケーブルには正極（＋）と負極（−）があり、前記各太陽電池アレイで発電した直流電力を前記インバータに供給するまでの間の直流電力系統に中継箱を設け、前記切離手段は該中継箱に設けた前記各太陽電池アレイに対応して前記ケーブルが接続されるコネクタと切断器とから構成され、該コネクタの切離し及び切断器の開放により前記太陽電池アレイを選択的に切離すことを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽光発電設備において、
前記中継箱は前記移動式覆蓋の近辺に設置し、防水等の屋外仕様であり、前記中継箱に設置されたコネクタは前記太陽電池アレイに接続される側の電気的接触部の外周が絶縁材で覆われた構成の雌型とし、前記インバータに接続される側の電気的接触部が該雌型に挿入される雄型としたことを特徴とする太陽光発電設備。
【請求項４】
請求項１又は２又は３に記載の太陽光発電設備において、
前記中継箱に備えられた複数個のコネクタは、それぞれ互いに接続できない構造、或いは形状としたことを特徴とする太陽光発電設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上下水処理施設における沈殿池、ろ過池等で必要に応じて天井部を開閉する移動式覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを複数枚直列に接続した構成の太陽電池アレイを複数列備えた太陽光発電設備に関し、該太陽電池アレイで発電された直流電力を交流に変換し、該変換した交流電力を施設内の負荷に使用し、余剰電力を商用系統に売電する太陽光発電設備に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上下水処理施設の沈殿池、ろ過池等には移動式覆蓋を設け、更に、この移動式覆蓋上に太陽電池モジュールを設置することは、池に藻が発生することを抑制すると共に、該太陽電池モジュールで発電した電力を施設内で使用することができるので施設のランニングコストを削減できることから、その導入が普及している。また、覆蓋を密閉型にすれば薬物等の池への投入を防止できる（テロ防止対策）という利点もある。
【０００３】
上記沈殿池、ろ過池等は周期的に清掃などの保守・点検を行なうので、設置した覆蓋を開閉する必要がある。そのため覆蓋自体が移動できる機構を備えている。従来、覆蓋を開放し、保守・点検を実施することを想定し、直流電力用のケーブルは特許文献１に示すように覆蓋が移動できるように移動に伴って折り畳んで収納する構成となっている。
【０００４】
上記のようにケーブルを折り畳んで収納すると、当然ながら、必要とするよりも長いケーブルを設置することとなり、且つ、折り畳んで収納するための器具を設置する必要があり、コストアップにつながっていた。また、直流電力系統ではケーブルが長くなれば、それにともない電力損失が大きくなるという問題もある。また、覆蓋の内側にケーブルを収納する場合、清掃作業等の邪魔となるとともに作業時に発電状態であれば（外側収納の場合も同様）３００Ｖ程度の直流電圧ケーブルに負荷されており、作業等でケーブルが破損すれば思わぬ事故に結びつく可能性がある。
【０００５】
覆蓋の外側に収納する場合は、覆蓋の外側にケーブルを布設するための工事が必要であり、これもコストアップにつながる。且つ、不要なケーブルが弛んだ状態であれば、外観上も好ましいものとはならず、ケーブルの破損など不慮の事態につながることが懸念される。
【特許文献１】特開２００２−２５００８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、太陽電池アレイに接続したケーブルの折り畳み収納をなくし、移動式覆蓋を開放し対象となる池の保守・点検の作業性を良くするとともに、直流電力の損失を軽減でき、作業時の感電などの事故が防止し安全に作業ができる太陽光発電設備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】
上記課題を解決するため請求項１に記載の本発明は、１又は複数の移動式覆蓋上に設置された太陽電池モジュールを複数枚直列に接続して所定の容量を発電できる複数の太陽電池アレイと、該太陽電池アレイによって発電した直流電力を送電するケーブルを具備する直流電力系統、該直流電力系統からの直流電力を交流電力に変換するインバータを備えた太陽光発電設備において、前記複数の太陽電池アレイを選択的に前記直流電力系統から切離す切離手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽光発電設備において、前記ケーブルには正極（＋）と負極（−）があり、前記各太陽電池アレイで発電した直流電力を前記インバータに供給するまでの間の直流電力系統に中継箱を設け、前記切離手段は該中継箱に設けた前記各太陽電池アレイに対応して前記ケーブルが接続されるコネクタと切断器とから構成され、該コネクタの切離し及び切断器の開放により前記太陽電池アレイを選択的に切離すことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の太陽光発電設備において、前記中継箱は前記移動式覆蓋の近辺に設置し、防水等の屋外仕様であり、前記中継箱に設置されたコネクタは前記太陽電池アレイに接続される側の電気的接触部（コネクタピン）の外周が絶縁材で覆われた構成の雌型とし、前記インバータに接続される側の電気的接触部が該雌型に挿入される雄型としたことを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１又は２又は３に記載の太陽光発電設備において、前記中継箱に備えられた複数個のコネクタは、それぞれ互いに接続できない構造、或いは形状としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載の発明によれば、複数の太陽電池アレイを選択的に直流電力系統から切離す切離手段を設けたので、覆蓋を移動する場合、該移動する覆蓋に設置された太陽電池アレイを該切離手段により選択的に直流電力系統から切離すことができる。これにより、各太陽電池アレイに接続するケーブルを最小限にすることができ直流電力の損失を軽減できるとともに、覆蓋を開放し対象となる池の保守・点検の作業性を良く、作業時の感電などの事故を防止し安全に作業ができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、前記切離手段は中継箱に設けた各太陽電池アレイに対応してケーブルが接続されるコネクタと切断器とから構成され、該コネクタの切離し及び切断器の開放により太陽電池アレイを選択的に切離すので、簡単な操作で太陽電池アレイを選択的に確実に直流電力系統から切離すことができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明によれば、中継箱は前記移動式覆蓋の近辺に設置するので各太陽電池アレイに接続されるケーブルの長さを短くすることができる。防水等の屋外仕様であり、コネクタは太陽電池アレイに接続される側の電気的接触部（コネクタピン）の外周が絶縁材で覆った構成の雌型とするので作業時に作業者が感電する恐れがなくなる。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、中継箱に備えられた複数個のコネクタは、それぞれ互いに接続できない構造、或いは形状としたので、各太陽電池アレイが誤って他の直流系統に接続されることはない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る太陽光発電設備の配線系統図である。図１において、１、２はそれぞれ水処理施設の沈澱池やろ過池を覆う覆蓋である。覆蓋は特許文献１に示すように移動式で、図示を省略する池の上方を覆い、池の長手方向に沿って移動可能に設置されている。
【００１６】
覆蓋１の上面にはＮ枚の太陽電池モジュール（図示せず）を直列に接続し所定容量Ｐを発電できる太陽電池アレイ１１と、Ｎ／２枚の太陽電池モジュール（図示せず）を直列に接続し容量Ｐ／２を発電できる太陽電池アレイ１３−１が設置されている。覆蓋２の上面にはＮ枚の太陽電池モジュール（図示せず）を直列に接続し所定容量Ｐを発電できる太陽電池アレイ１２とＮ／２枚の太陽電池モジュール（図示せず）を直列に接続し容量Ｐ／２を発電できる太陽電池アレイ１３−２が設置されている。
【００１７】
また、覆蓋１には中継端子箱１４が設置され、該中継端子箱１４には接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が設けられている。覆蓋２には中継端子箱１５が設置され、該中継端子箱１５には接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が設けられている。中継端子箱１４の接続端子Ｔ１、Ｔ２にはそれぞれ太陽電池アレイ１１の負極（−）、正極（＋）に接続されたケーブルＣＢ１、ＣＢ２が接続され、接続端子Ｔ３、Ｔ４にはそれぞれ太陽電池アレイ１３−１の負極（−）、正極（＋）に接続されたケーブルＣＢ３、ＣＢ４が接続されている。また、中継端子箱１５の接続端子Ｔ１、Ｔ２にはそれぞれ太陽電池アレイ１３−２の負極（−）、正極（＋）に接続されたケーブルＣＢ５、ＣＢ６が接続され、接続端子Ｔ３、Ｔ４にはそれぞれ太陽電池アレイ１２の負極（−）、正極（＋）に接続されたケーブルＣＢ７、ＣＢ８が接続されている。また、覆蓋１、２にはそれぞれアース端子Ｔｅ、Ｔｅが設けられている。
【００１８】
覆蓋１及び覆蓋２の近辺には中継箱１６が設置され、該中継箱１６は防水等の屋外仕様であり、その一側部にはコネクタ２０、２１、２２、２３が設けられ、他側部には接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、Ｔ６が設けられている。また、中継箱１６の内部には、切断器１７、１８、１９が設けられている。コネクタ２０にはコネクタピン（電気的接触部）ＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３、ＣＮ４が設けられ、コネクタ２１にはコネクタピンＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３、ＣＮ４が設けられ、更にコネクタ２２にはコネクタピンＣＮが、コネクタ２３にはコネクタピンＣＮが設けられている。
【００１９】
中継端子箱１４の接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と中継箱１６のコネクタ２０のコネクタピンＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３、ＣＮ４はそれぞれケーブルＣＢ９、ＣＢ１０、ＣＢ１１、ＣＢ１２で接続され、中継端子箱１５の接続端子Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と中継箱１６のコネクタ２１のコネクタピンＣＮ１、ＣＮ２、ＣＮ３、ＣＮ４はそれぞれケーブルＣＢ１３、ＣＢ１４、ＣＢ１５、ＣＢ１６で接続されている。また、覆蓋１のアース端子Ｔｅと中継箱１６のコネクタ２２のコネクタピンＣＮはケーブルＣＢ１７で接続され、覆蓋２のアース端子Ｔｅと中継箱１６のコネクタ２３のコネクタピンＣＮはケーブルＣＢ１８で接続されている。
【００２０】
コネクタ２０のコネクタピン部ＣＮ１、ＣＮ２と切断器１７の受電側端子ａ、ｂはそれぞれ直流送電ラインＬ１、Ｌ２で接続されている。また、コネクタ２０のコネクタピンＣＮ３、ＣＮ４とコネクタ２１のコネクタピンＣＮ１、ＣＮ２はそれぞれ直流送電ラインＬ３、Ｌ４で接続され更に切断器１８の受電側端子ａ、ｂに接続されている。コネクタ２１のコネクタピンＣＮ３、ＣＮ４と切断器１９の受電側端子ａ、ｂはそれぞれ直流送電ラインＬ５、Ｌ６で接続されている。また、切断器１７の送電側端子ａ、ｂはそれぞれ直流送電ラインＬ７、Ｌ８で接続端子Ｔ１、Ｔ２に接続され、切断器１８の送電側端子ａ、ｂはそれぞれ直流送電ラインＬ９、Ｌ１０で接続端子Ｔ３、Ｔ４に接続され、切断器１９の送電側端子ａ、ｂはそれぞれ直流送電ラインＬ１１、Ｌ１２で接続端子Ｔ５、Ｔ６に接続されている。
【００２１】
ここで直流送電ラインＬ１、Ｌ２、及び直流送電ラインＬ７、Ｌ８は太陽電池アレイ１１で発電された直流電力を接続箱（図示せず）を介してインバータ（図示せず）に送電する第１直流電力系統ＤＣ１を形成する。直流送電ラインＬ５、Ｌ６、及び直流送電ラインＬ１１、Ｌ１２は太陽電池アレイ１２で発電した直流電力を接続箱（図示せず）を介してインバータ（図示せず）に送電する第２直流電力系統ＤＣ２を形成する。また、直流送電ラインＬ３、Ｌ４、及び送電ラインＬ９、Ｌ１０は太陽電池アレイ１３−１、１３−２で発電された直流電力を接続箱（図示せず）を介してインバータ（図示せず）に送電する第３直流電力系統ＤＣ３を形成する。
【００２２】
上記のように太陽電池アレイ１１の第１直流系統ＤＣ１、太陽電池アレイ１２の第２直流電力系統ＤＣ２、太陽電池アレイ１３−１及び１３−２の第３直流電力系統ＤＣ３の途中に、直流電力系統を解列するための中継箱１６を設置し、この中継箱１６に太陽電池アレイ１１、１２、１３−１、１３−２の負極（−）、正極（＋）に接続された各ケーブルＣＢを着脱するためのコネクタ２０のコネクタピンＣＮ１〜ＣＮ４、コネクタ２１のコネクタピンＣＮ１〜ＣＮ４、これらコネクタピンに接続された第１〜第３直流電力系統ＤＣ１〜ＤＣ３を電気的に当該太陽光発電設備から切離す切断器１７〜１８を備えることで、覆蓋１又は２を移動する場合、太陽電池アレイ１１、１２、１３−１、１３−２を簡単な操作で当該太陽光発電設備から切離すことができる。
【００２３】
上下水処理の沈澱池、ろ過池等に設置する覆蓋１、２は、ＦＲＰ製、アルミ合金製、鋼製などで、それ自体に遮光機能がある構造でも、覆蓋天井部に設置する太陽電池モジュールを含めて遮光機能を持たせてもよい。これは覆蓋１、２は、通常は沈澱池、ろ過池等全体を覆っているが、必要に応じて開閉するので覆蓋自体が移動できる機能を有しており、１つの池の覆蓋個数は設置場所により２個以上であればよい。但し、ある覆蓋が移動することで、別の覆蓋の一部若しくは全体が隠れる。
【００２４】
覆蓋１、２の上面（天井部）に設置する太陽電池モジュールの種類は、結晶系シリコン、アモルファスシリコン系、薄膜シリコン系、化合物半導体（ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系など）特に限定されるものではなく、太陽電池モジュールを複数枚直列に接続した太陽電池アレイの定格出力が、設置するパワーコンディショナの定格出力が、設置するパワーコンディショナの定格入力（約３００Ｖ）程度であればよい。よって、設置場所によっては、図１の太陽電池アレイ１３−１、１３−２のように複数の覆蓋（図では覆蓋１と覆蓋２の２個）にわたって設置する必要がある。
【００２５】
また、上記実施形態例では、覆蓋１及び覆蓋２にそれぞれ太陽電池アレイ１１、１３−１及び太陽電池アレイ１２、１３−２の負極（−）、正極（＋）に接続されたケーブルＣＢ１〜ＣＢ８をつなぎ込む中継端子箱１４及び中継端子箱１５を設置している。このようにすることにより、中継端子箱１４、１５から中継箱１６までの直流電力用のケーブルＣＢ９〜ＣＢ１６をキャプタイヤケーブル（導体をゴムで絶縁したうえ、外側に丈夫なキャプタイヤゴムを被せ丸形に仕上げたケーブル）とすることができ、このキャプタイヤケーブルからなるケーブルＣＢ９〜ＣＢ１６の芯線が接続されるコネクタ２０、２１を雌型コネクタ、即ち雌コネクタピンを絶縁材で覆った構成のコネクタとすることができ、コネクタ２０、２１を雌型とすることにより接続が容易にできるし感電などを防止できる。
【００２６】
なお、本実施形態例では覆蓋１及び覆蓋２にそれぞれ中継端子箱１４、中継端子箱１５を設け、該中継端子箱１４を介してケーブルＣＢ１とＣＢ９、ケーブルＣＢ２とＣＢ１０、ケーブルＣＢ３とＣＢ１１、ケーブルＣＢ４とＢ１２を接続し、中継端子１５を介してケーブルＣＢ５とＣＢ１３、ケーブルＣＢ６とＣＢ１４、ケーブルＣＢ７とＣＢ１５、ケーブルＣＢ８とＣＢ１６を接続しているが、中継端子箱１４、中継端子箱１５を設けず、ケーブルＣＢ１〜ＣＢ８のそれぞれを直接雌型コネクタに接続するようにしてもよい。
【００２７】
図１に示すように、１個の中継箱１６に３つの太陽電池アレイ１１、１２、１３（１３−１、１３−２）を接続する場合、最低でも３組のコネクタが必要であり、太陽電池アレイ１１、１３−１のケーブルＣＢ９、ＣＢ１０、ＣＢ１１、ＣＢ１２をコネクタ２１に接続するなど誤接続が起る可能性がある。この誤接続を防止するために、コネクタ２０、２１の構造若しくは形状を変え、コネクタ２０の雌部がコネクタ２１の雄部に嵌合しなようにすることにより、このような誤接続を防止できる。
【００２８】
なお、上記例ではケーブルＣＢ９〜ＣＢ１２をコネクタ２０に接続し、ケーブルＣＢ１３〜ＣＢ１６をコネクタ２１に接続しているが、ケーブルＣＢ９〜ＣＢ１６を夫々別のコネクタに接続するように構成してもよい。この場合も、ケーブルＣＢ９〜ＣＢ１６に雌型コネクタを接続し、中継箱１６にそれに対応する雄型コネクタを設けてもよい。この場合も各コネクタの構造若しくは形状を変えることにより、上記誤接続を防止することができる。
【００２９】
中継箱１６は通常、覆蓋１及び覆蓋２の近傍の屋外に設置されるので、防水機能等屋外設置仕様を満たすことが必要である。また、場合によっては接地用コネクタ２２、２３を設け、覆蓋１のアース端子ＴｅにケーブルＣＢ１７で接続された接地用コネクタ２２のコネクタピンＣＮと、覆蓋２のアース端子ＴｅにＣＮをケーブルＣＢ１８で接続された接地用コネクタ２３のコネクタピンをアースラインＬｅで接続し、該アースラインＬｅを接地する。
【００３０】
切断器１７、１８、１９は通常のブレーカ（例えば：ＤＣ３００Ｖ、３０Ａ、２Ｐ）として、手動ＯＮ／ＯＦＦ出きるようにする。切断器１７、１８、１９からの直流送電ライン（直流電力ケーブル）Ｌ７〜Ｌ１２は接続箱（図示せず）に接続され、１本の直流ケーブルとなり、インバータに接続される。なお、場合によっては直流送電ライン１７、１８、１９を直接インバータに接続してもよい。該インバータにより直流電力が交流電力（通常は３相２００Ｖであるが、単相の場合もある）に変換され、分電盤に接続された商用電力系統と連糸される。太陽光発電設備で発電された電力は、施設の負荷（照明、ポンプ、空調等）に使用されると共に、余剰電力が発生すれば上記商用電力系統に逆潮流される。
【００３１】
以上本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。なお直接明細書及び図面に記載のない何れの形状や材質であっても、本願発明の作用・効果を奏する以上、本願発明の技術的思想の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る太陽光発電設備の配線系統図である。
【符号の説明】
【００３３】
１        覆蓋
２        覆蓋
１１      太陽電池アレイ
１２      太陽電池アレイ
１３−１  太陽電池アレイ
１３−２  太陽電池アレイ
１４      中継端子箱
１５      中継端子箱
１６      中継箱
１７      切断器
１８      切断器
１９      切断器
２０      コネクタ
２１      コネクタ
２２      コネクタ
２３      コネクタ
Ｔ        端子
ＣＢ      ケーブル
ＣＮ      コネクタピン
Ｌ        直流送電ライン
【図１】
2006179605.tif 000003