(57)【要約】【課題】太陽光モジュールが備えるバイパス回路の故障を検出する。【解決手段】領域抽出装置は、ダイオードと、１つ以上のセルとが並列に接続されたクラスタが直列に複数接続された太陽電池モジュールを撮像して、太陽電池モジュールの表面の温度分布情報を示す温度画像を生成する撮像部と、太陽電池モジュールの電力出力端に周期的に変化する電圧が印加されることに伴う温度変化を示す複数の画像であって、互いに異なる時刻において撮像部が撮像した複数の温度画像を取得する取得部と、取得部が取得した複数の温度画像の各々に示される温度分布情報の差に基づいて、周期的に温度が変化する領域を抽出する領域抽出部とを備える。【選択図】図１
2019193417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダイオードと、１つ以上のセルとが並列に接続されたクラスタが直列に複数接続された太陽電池モジュールを撮像して、前記太陽電池モジュールの表面の温度分布情報を示す温度画像を生成する撮像部と、
前記太陽電池モジュールの電力出力端に周期的に変化する電圧が印加されることに伴う温度変化を示す複数の画像であって、互いに異なる時刻において前記撮像部が撮像した複数の温度画像を取得する取得部と、
前記取得部が取得した複数の前記温度画像の各々に示される温度分布情報の差に基づいて、周期的に温度が変化する領域を抽出する領域抽出部と
を備える、領域抽出装置。
【請求項２】
前記取得部が取得した複数の前記温度画像の各々に示される温度分布情報の差に基づいて、周波数特性を導出する導出部
をさらに備え、
前記領域抽出部は、前記導出部が導出した前記周波数特性に基づいて、周期的に温度が変化する領域を抽出する、請求項１に記載の領域抽出装置。
【請求項３】
複数の前記温度画像は、
前記太陽電池モジュールの前記電力出力端に周期的に変化する前記電圧が印加される前、または印加された直後の第１温度画像と、
前記太陽電池モジュールの前記電力出力端に周期的に変化する前記電圧が印加中、または所定の時間印加された後の第２温度画像とを含み、
前記取得部は、
前記第２温度画像が撮像された時刻より以前に前記第１温度画像を取得する、
請求項１又は請求項２に記載の領域抽出装置。
【請求項４】
前記撮像部は、
前記太陽電池モジュールのうち、少なくとも２つのクラスタを撮像し、前記温度画像を生成する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の領域抽出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、領域抽出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールのバイパス回路が開放故障すると、太陽電池モジュールに部分影がかかった際に、セルに逆電圧がかかり、ホットスポットが発生する場合がある。さらに、ホットスポットが原因で、太陽電池モジュールが発熱し、発火する場合がある。
太陽電池モジュールの故障を検出する技術に関して、太陽光パネルが備えるバイパス回路の故障を検出する手間を低減する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ダイオードと、１つ以上のセルとが並列に接続されたクラスタが直列に複数接続された太陽電池パネルを撮像して、太陽電池パネルの表面の温度分布情報を示す温度画像を生成する撮像部と、太陽電池パネルの特定の箇所である検査対象領域の、太陽電池パネルの電力出力端に電源電圧が印加されることに伴う温度変化を示す複数の画像であって、互いに異なる時刻において撮像部が撮像した第１温度画像と、第２温度画像とを取得する取得部と、取得部が取得した第１温度画像と、第２温度画像とに示される温度分布情報の差に基づいて、太陽電池パネルの検査対象領域のうち、高温領域を抽出する高温領域抽出部とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−１０４００３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、前述した技術では、太陽電池モジュールの温度上昇が、バイパス回路の開放故障を要因とするのか、バイパス回路の開放故障以外を要因とするのか区別ができない。また、屋外においては、太陽電池モジュールの温度の正確な検出が難しい。
本発明は、太陽電池モジュールが備えるバイパス回路の故障を検出できる領域抽出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】
【０００５】
本発明の一態様は、ダイオードと、１つ以上のセルとが並列に接続されたクラスタが直列に複数接続された太陽電池モジュールを撮像して、前記太陽電池モジュールの表面の温度分布情報を示す温度画像を生成する撮像部と、前記太陽電池モジュールの電力出力端に周期的に変化する電圧が印加されることに伴う温度変化を示す複数の画像であって、互いに異なる時刻において前記撮像部が撮像した複数の温度画像を取得する取得部と、前記取得部が取得した複数の前記温度画像の各々に示される温度分布情報の差に基づいて、周期的に温度が変化する領域を抽出する領域抽出部とを備える、領域抽出装置である。
【０００６】
また、本発明の一態様の領域抽出装置において、前記取得部が取得した複数の前記温度画像の各々に示される温度分布情報の差に基づいて、周波数特性を導出する導出部をさらに備え、前記領域抽出部は、前記導出部が導出した前記周波数特性に基づいて、周期的に温度が変化する領域を抽出する。
【０００７】
また、本発明の一態様の領域抽出装置において、複数の前記温度画像は、前記太陽電池モジュールの前記電力出力端に周期的に変化する前記電圧が印加される前、または印加された直後の第１温度画像と、前記太陽電池モジュールの前記電力出力端に周期的に変化する前記電圧が印加中、または所定の時間印加された後の第２温度画像とを含み、前記取得部は、前記第２温度画像が撮像された時刻より以前に前記第１温度画像を取得する。
また、本発明の一態様の領域抽出装置において、前記撮像部は、前記太陽電池モジュールのうち、少なくとも２つのクラスタを撮像し、前記温度画像を生成する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、太陽電池モジュールが備えるバイパス回路の故障を検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の領域抽出装置の観測対象である太陽光発電システムの一例を示す模式図である。
【図２】本実施形態の領域抽出装置の観測対象である太陽光発電システムの構成の一例を示す構成図である。
【図３】太陽光発電システムのストリングの構成の一例を示す模式図である。
【図４】太陽光発電システムのストリングの構成の詳細な一例を示す構成図である。
【図５】太陽光発電システムの接続箱の一例を示す模式図である。
【図６】太陽光発電システムの晴天時のクラスタの動作の一例を示す構成図である。
【図７】太陽光発電システムの晴天時のストリングの動作の一例を示す構成図である。
【図８】太陽光発電システムに影が生じている時のクラスタの動作の一例を示す構成図である。
【図９】太陽光発電システムに影が生じている時のストリングの動作の一例を示す構成図である。
【図１０】太陽光発電システムのバイパスダイオードが開放故障しており、かつクラスタの影が生じている時の動作の一例を示す構成図である。
【図１１】本実施形態における領域抽出装置の一例を示す模式図である。
【図１２】本実施形態における直流電源と、接続箱との構成の一例を示す構成図である。
【図１３】本実施形態における電源装置がアレイに電圧を印加した場合のストリングの構成の詳細な一例を示す構成図である。
【図１４】本実施形態における電源装置がアレイに電圧を印加した場合のストリングの構成の詳細な一例を示す構成図である。
【図１５】本実施形態における領域抽出装置の構成の一例を示す構成図である。
【図１６】本実施形態における電源電圧の一例を示す図である。
【図１７】本実施形態における第１温度画像の一例を示す模式図である。
【図１８】本実施形態における差分領域の一例を示す模式図である。
【図１９】本実施形態における差分画像の導出の一例を示す模式図である。
【図２０】本実施形態における太陽電池モジュールの表面の温度変化の一例を示す図である。
【図２１】本実施形態における太陽電池モジュールの表面の温度の周波数スペクトラムの一例を示す図である。
【図２２】本実施形態における高温領域の一例を示す模式図である。
【図２３】本実施形態における領域抽出装置の動作の一例を示す流れ図である。
【図２４】本実施形態におけるアレイに電源装置が電圧を印加した場合に影が生じているストリングの構成の詳細な一例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施形態］
以下、図を参照して本実施形態の領域抽出装置１の構成について説明する。
本実施形態の領域抽出装置１は、撮像部１１０を備える。撮像部１１０は、アレイＡＲの表面の温度分布を撮像し、画像を生成する。アレイＡＲとは、複数のストリングＳＴを接続した構成の名称である。ストリングＳＴとは、複数の太陽電池モジュールを接続した構成の名称である。太陽電池モジュールは、日射光等の光の照射に伴い、発電する装置である。領域抽出装置１は、撮像部１１０が生成した画像に基づいて、アレイＡＲの故障を検出する。
まず、領域抽出装置１の観測対象であるアレイＡＲについて図を参照して説明する。
【００１１】
［太陽光発電システムＳＰＳの構成］
まず、図を参照して太陽光発電システムＳＰＳの構成について説明する。図１は、本実施形態の領域抽出装置１の観測対象である太陽光発電システムＳＰＳの一例を示す模式図である。
図１に示す通り、太陽光発電システムＳＰＳは、アレイＡＲと、接続箱ＪＢと、パワーコンディショナＰＣとを備える。アレイＡＲには、複数のストリングＳＴが含まれる。この一例では、３つのストリングＳＴが架台Ｍに設置される場合について説明する。具体的には、ストリングＳＴ１、ストリングＳＴ２およびストリングＳＴ３が架台Ｍに設置される場合について説明する。
【００１２】
図１に示す通り、アレイＡＲと、接続箱ＪＢとは、配線ＷＲ１によって接続される。また、接続箱ＪＢと、パワーコンディショナＰＣとは、配線ＷＲ２によって接続される。接続箱ＪＢとは、ストリングＳＴと、パワーコンディショナＰＣとを接続する配線を集約する機器である。これにより、ストリングＳＴが発電した電力が接続箱ＪＢを介してパワーコンディショナＰＣへ供給される。以降の説明において、配線ＷＲ１と、配線ＷＲ２とを特に区別しない場合には、総称して配線ＷＲと記載する。
パワーコンディショナＰＣとは、アレイＡＲが発電した直流電力を交流電力に変換する装置である。例えば、パワーコンディショナＰＣは、アレイＡＲが発電した電力を家庭等で使用される商用１００Ｖに変換する。つまり、アレイＡＲが発電した電力は、パワーコンディショナＰＣを介して調整され、家庭等で使用される電力に変換される。
【００１３】
次に、図２を参照して太陽光発電システムＳＰＳの詳細な構成について説明する。図２は、本実施形態の領域抽出装置１の観測対象である太陽光発電システムＳＰＳの構成の一例を示す構成図である。この一例では、太陽光発電システムＳＰＳがパワーコンディショナＰＣと、接続箱ＪＢと、アレイＡＲとを備える場合について説明する。
図２に示す通り、パワーコンディショナＰＣと、接続箱ＪＢと、アレイＡＲとは、配線ＷＲを介して接続される。具体的には、パワーコンディショナＰＣの正極の端子である端子ＴＰＣＰと、接続箱ＪＢの正極の端子である端子ＴＪＢＰとが配線ＷＲＰを介して接続される。また、パワーコンディショナＰＣの負極の端子である端子ＴＰＣＮと、接続箱ＪＢの負極の端子である端子ＴＪＢＮとが配線ＷＲＮを介して接続される。これにより、接続箱ＪＢにおいて集約された電力は、パワーコンディショナＰＣへ供給される。
以降の説明において、配線ＷＲＰと、配線ＷＲＮとを特に区別しない場合には、配線ＷＲ２と記載する。また、以降の説明において、接続箱ＪＢの正極の端子である端子ＴＪＢＰと、負極の端子である端子ＴＪＢＮとを総称して電力出力端ＴＳＰと記載する。
【００１４】
［アレイＡＲの構成］
以下、図２、図３、および図４を参照してアレイＡＲの構成について説明する。
図２に示す通り、この一例では、アレイＡＲが、複数のストリングＳＴを備える。具体的には、アレイＡＲは、ストリングＳＴ１と、ストリングＳＴ２と、ストリングＳＴ３とを備える。以降の説明において、ストリングＳＴ１、ストリングＳＴ２、およびストリングＳＴ３を特に区別しない場合には、総称してストリングＳＴと記載する。
図２に示す通り、ストリングＳＴが発電した電力は、接続箱ＪＢを介してパワーコンディショナＰＣへ供給される。
まず、図３を参照してストリングＳＴについて説明し、接続箱ＪＢについては後述する。
【００１５】
図３は、太陽光発電システムＳＰＳのストリングＳＴの構成の一例を示す模式図である。図３に示す通り、この一例では、ストリングＳＴが３つのクラスタＣＳを備える。具体的には、ストリングＳＴは、クラスタＣＳ１、クラスタＣＳ２、およびクラスタＣＳ３を備える。つまり、ストリングＳＴとは、複数のクラスタＣＳが直列に接続された構成の名称である。
また、この一例では、図２に示すストリングＳＴ１、ストリングＳＴ２、およびストリングＳＴ３が図３に示すストリングＳＴと同一の構成を有する。
以下、図４を参照してストリングＳＴの詳細について説明する。
【００１６】
図４は、太陽光発電システムＳＰＳのストリングＳＴの構成の詳細な一例を示す構成図である。図４に示す通り、クラスタＣＳ１は、複数のセルＣＬが直列に接続された集合セルＣＬＳ１と、バイパスダイオードＤｐ１とを備える。また、クラスタＣＳ２は、複数のセルＣＬが直列に接続された集合セルＣＬＳ２と、バイパスダイオードＤｐ２とを備える。また、クラスタＣＳ３は、複数のセルＣＬが直列に接続された集合セルＣＬＳ３と、バイパスダイオードＤｐ３とを備える。以降の説明において、クラスタＣＳ１、クラスタＣＳ２、およびクラスタＣＳ３を特に区別しない場合には、総称してクラスタＣＳと記載する。また、バイパスダイオードＤｐ１、バイパスダイオードＤｐ２、およびバイパスダイオードＤｐ３を特に区別しない場合には、総称してバイパスダイオードＤｐと記載する。
つまり、クラスタＣＳとは、複数のセルＣＬとバイパスダイオードＤｐとを含む構成の名称である。
【００１７】
セルＣＬとは、太陽電池素子である。セルＣＬは、日射光等の照射光の量に応じた量の電力を発生させる。また、セルＣＬは、日射光等の照射光が少ない場合、その抵抗が高くなる。バイパスダイオードＤｐとは、セルＣＬの抵抗が日射光等の照射光が少ないことにより高い場合、他のクラスタＣＳから当該セルＣＬへ電流が流れること防ぐため、電流をバイパスするダイオードである。
【００１８】
クラスタＣＳ１は、バイパスダイオードＤｐ１と、複数のセルＣＬが直列で接続された集合セルＣＬＳ１とが並列に接続される。より具体的には、バイパスダイオードＤｐ１のカソード端子である端子ＴＤ１ｋと、集合セルＣＬＳ１の端子ＴＣＬＳ１Ｐとが接続される。また、バイパスダイオードＤｐ１のアノード端子である端子ＴＤ１ａと、集合セルＣＬＳ１の端子ＴＣＬＳ１Ｎとが接続される。
【００１９】
また、クラスタＣＳ２は、バイパスダイオードＤｐ２と、複数のセルＣＬが直列で接続された集合セルＣＬＳ２とが並列に接続される。より具体的には、バイパスダイオードＤｐ２のカソード側の端子ＴＤ２ｋと、集合セルＣＬＳ２の端子ＴＣＬＳ２Ｐとが接続される。また、バイパスダイオードＤｐ２のアノード側の端子ＴＤ２ａと、集合セルＣＬＳ２の端子ＴＣＬＳ２Ｎとが接続される。
また、クラスタＣＳ３は、バイパスダイオードＤｐ３と、複数のセルＣＬが直列で接続された集合セルＣＬＳ３とが並列に接続される。より具体的には、バイパスダイオードＤｐ３のカソード側の端子ＴＤ３ｋと、集合セルＣＬＳ３の端子ＴＣＬＳ３Ｐとが接続される。また、バイパスダイオードＤｐ３のアノード側の端子ＴＤ３ａと、集合セルＣＬＳ３の端子ＴＣＬＳ３Ｎとが接続される。
【００２０】
図４に示す通り、クラスタＣＳ１、クラスタＣＳ２、およびクラスタＣＳ３とは、直列に接続される。具体的には、図４に示すクラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１Ｎと、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｐとが接続される。また、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｎと、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｐとが接続される。
すなわち、ストリングＳＴには、バイパスダイオードＤｐと、１つ以上のセルＣＬとが並列に接続されたクラスタＣＳが直列に複数接続される。
【００２１】
図３に戻り、クラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１Ｐと、ストリングＳＴの端子ＴＳＴＰとは、接続される。また、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎと、ストリングＳＴの端子ＴＳＴＮとは、接続される。
図２に戻り、ストリングＳＴ１の端子ＴＳＴ１Ｐと、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢ１とは、配線ＷＲ１１を介して接続される。また、ストリングＳＴ２の端子ＴＳＴ２Ｐと、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢ２とは、配線ＷＲ１２を介して接続される。また、ストリングＳＴ３の端子ＴＳＴ３Ｐと、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢ３とは、配線ＷＲ１３とを介して接続される。また、ストリングＳＴ１の端子ＴＳＴ１Ｎと、ストリングＳＴ２の端子ＴＳＴ２Ｎと、ストリングＳＴ３の端子ＴＳＴ３Ｎと、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢＣＮとは、配線ＷＲ１４を介して接続される。以降の説明において、配線ＷＲ１１と、配線ＷＲ１２と、配線ＷＲ１３と、配線ＷＲ１４とを特に区別しない場合には、配線ＷＲ２と記載する。
【００２２】
以下、図５を参照して接続箱ＪＢについて説明する。
図５は、太陽光発電システムＳＰＳの接続箱ＪＢの一例を示す模式図である。図５に示す通り、この一例では、接続箱ＪＢは、出力開閉器ＯＳＷと、逆流防止用ダイオードＤｂｆと、アレイＡＲが備えるストリングＳＴの数に応じたストリング開閉器ＳＳＷとを備える。
出力開閉器ＯＳＷとは、ストリングＳＴが発電した電力をパワーコンディショナＰＣへ接続するスイッチである。出力開閉器ＯＳＷが開閉されることにより、ストリングＳＴが発電した電力のパワーコンディショナＰＣへの供給が制御される。例えば、出力開閉器ＯＳＷとは、落雷やアレイＡＲの破損に伴い、パワーコンディショナＰＣが破損することを防ぐブレーカーである。
【００２３】
ストリング開閉器ＳＳＷとは、ストリングＳＴと、出力開閉器ＯＳＷとを接続するスイッチである。ストリング開閉器ＳＳＷが開閉されることにより、ストリングＳＴが発電した電力の出力開閉器ＯＳＷへの供給が制御される。例えば、ストリング開閉器ＳＳＷとは、ストリングＳＴの破損に伴い、パワーコンディショナＰＣが破損することを防ぐブレーカーである。接続箱ＪＢは、アレイＡＲが備えるストリングＳＴと同数のストリング開閉器ＳＳＷを備える。すなわち、この一例では、接続箱ＪＢは、３つのストリング開閉器ＳＳＷを備える。具体的には、接続箱ＪＢは、ストリング開閉器ＳＳＷ１、ストリング開閉器ＳＳＷ２、およびストリング開閉器ＳＳＷ３を備える。以降の説明において、ストリング開閉器ＳＳＷ１、ストリング開閉器ＳＳＷ２、およびストリング開閉器ＳＳＷ３を特に区別しない場合には、総称してストリング開閉器ＳＳＷと記載する。
【００２４】
ストリング開閉器ＳＳＷと、ストリングＳＴとは、逆流防止用ダイオードＤｂｆを介して接続される。逆流防止用ダイオードＤｂｆとは、逆流防止用ダイオードＤｂｆと接続されるストリングＳＴが短絡すること等によって生じる過電流保護として機能するダイオードである。
【００２５】
図５に示す通り、出力開閉器ＯＳＷの端子ＴＯＳＷ１は、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢＰと接続される。これにより、出力開閉器ＯＳＷの端子ＴＯＳＷ１は、配線ＷＲＰを介してパワーコンディショナＰＣの端子ＴＰＣＰと接続される。また、出力開閉器ＯＳＷの端子ＴＯＳＷ２は、端子ＴＪＢＮと接続される。これにより、出力開閉器ＯＳＷの端子ＴＯＳＷ２は、配線ＷＲＮを介してパワーコンディショナＰＣの端子ＴＰＣＮと接続される。
【００２６】
また、出力開閉器ＯＳＷの端子ＴＯＳＷ４は、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢＣＮと接続される。これにより、出力開閉器ＯＳＷの端子ＴＯＳＷ４は、配線ＷＲ１４を介してアレイＡＲが備える各ストリングＳＴの端子ＴＳＴＮに接続される。具体的には、図５に示す通り、端子ＴＯＳＷ４と、端子ＴＳＴ１Ｎと、端子ＴＳＴ２Ｎと、端子ＴＳＴ３Ｎとは、接続される。これにより、ストリングＳＴの端子ＴＳＴＮは、接続箱ＪＢを介してパワーコンディショナＰＣの端子ＴＰＣＮと接続される。
【００２７】
図５に示す通り、ストリング開閉器ＳＳＷ１の端子ＴＳＳＷ１１と、ストリング開閉器ＳＳＷ２の端子ＴＳＳＷ２１と、ストリング開閉器ＳＳＷ３の端子ＴＳＳＷ３１とは、出力開閉器ＯＳＷの端子ＴＯＳＷ３と接続される。
また、ストリング開閉器ＳＳＷ１の端子ＴＳＳＷ１２と、ストリングＳＴ１とは、逆流防止用ダイオードＤｂｆ１を介して接続される。具体的には、ストリング開閉器ＳＳＷ１の端子ＴＳＳＷ１２と、逆流防止用ダイオードＤｂｆ１のカソード端子である端子ＴＤｂｆ１ｋとが接続される。また、逆流防止用ダイオードＤｂｆ１のアノード端子である端子ＴＤｂｆ１ａと、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢ１とが接続される。
【００２８】
また、ストリング開閉器ＳＳＷ２の端子ＴＳＳＷ２２と、ストリングＳＴ２とは、逆流防止用ダイオードＤｂｆ２を介して接続される。具体的には、ストリング開閉器ＳＳＷ２の端子ＴＳＳＷ２２と、逆流防止用ダイオードＤｂｆ２のカソード端子である端子ＴＤｂｆ２ｋとが接続される。また、逆流防止用ダイオードＤｂｆ２のアノード端子である端子ＴＤｂｆ２ａと、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢ２とが接続される。
【００２９】
また、ストリング開閉器ＳＳＷ３の端子ＴＳＳＷ３２と、ストリングＳＴ３とは、逆流防止用ダイオードＤｂｆ３を介して接続される。具体的には、ストリング開閉器ＳＳＷ３の端子ＴＳＳＷ３２と、逆流防止用ダイオードＤｂｆ３のカソード端子である端子ＴＤｂｆ３ｋとが接続される。また、逆流防止用ダイオードＤｂｆ３のアノード端子である端子ＴＤｂｆ３ａと、接続箱ＪＢの端子ＴＪＢ３とが接続される。
【００３０】
［アレイＡＲの発電時の正常動作］
以下、図６、および図７を参照してアレイＡＲの具体的な動作について説明する。図６は、太陽光発電システムＳＰＳの晴天時のクラスタＣＳの動作の一例を示す構成図である。図６に示す通り、この一例では、ストリングＳＴが正常に動作しており、かつストリングＳＴが備える各セルＣＬが日射光等の光の照射に伴い、電力を発電している場合の動作の一例を示す模式図である。
クラスタＣＳが備える集合セルＣＬＳが発電する発電量は、日射強度により大きく左右される。この一例では、集合セルＣＬＳには、集合セルＣＬＳが発電するために十分な日射光が照射されている。
【００３１】
集合セルＣＬＳ３が発電することに伴い、集合セルＣＬＳ３には、電流Ｉ３２が流れる。具体的には、集合セルＣＬＳ３の端子ＴＣＬＳ３Ｎから複数のセルＣＬを介して端子ＴＣＬＳ３Ｐ方向へ電流Ｉ３２が流れる。すなわち、図６に示す通り、クラスタＣＳ３には、電圧Ｖ１３が生じる。具体的には、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎから端子ＴＣＳ３Ｐ方向へ電圧Ｖ１３が生じる。より具体的には、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎと、端子ＴＣＳ３Ｐとでは、端子ＴＣＳ３Ｐの方が、電位が高い。
【００３２】
この場合、バイパスダイオードＤｐ３には、逆電源電圧が印加される。そのため、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎから流入する電流Ｉ３１は、バイパスダイオードＤｐ３の端子ＴＤ３ａから端子ＴＤ３ｋへわずかに流れる漏れ電流を除いて、集合セルＣＬＳ３へ流れる。ただし、バイパスダイオードＤｐ３の端子ＴＤ３ａから端子ＴＤ３ｋへわずかに流れる漏れ電流は、集合セルＣＬＳ３へ流れる電流と比較して十分に小さい。このため、電流Ｉ３１は、ほとんどが集合セルＣＬＳ３へ流れる。
【００３３】
また、集合セルＣＬＳ２が発電することに伴い、集合セルＣＬＳ２には、電流Ｉ２２が流れる。具体的には、集合セルＣＬＳ２の端子ＴＣＬＳ２Ｎから複数のセルＣＬを介して端子ＴＣＬＳ２Ｐ方向へ電流Ｉ２２が流れる。すなわち、図６に示す通り、クラスタＣＳ２には、電圧Ｖ１２が生じる。具体的には、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｎから端子ＴＣＳ２Ｐ方向へ電圧Ｖ１２が生じる。より具体的には、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｎと、端子ＴＣＳ２Ｐとでは、端子ＴＣＳ２Ｐの方が、電位が高い。
【００３４】
この場合、バイパスダイオードＤｐ２には、逆電源電圧が印加される。そのため、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｎから流入する電流Ｉ２１は、バイパスダイオードＤｐ２の端子ＴＤ２ａから端子ＴＤ２ｋへわずかに流れる漏れ電流を除いて、集合セルＣＬＳ２へ流れる。ただし、バイパスダイオードＤｐ２の端子ＴＤ２ａから端子ＴＤ２ｋへわずかに流れる漏れ電流は、集合セルＣＬＳ２へ流れる電流と比較して十分に小さい。このため、電流Ｉ２１は、ほとんどが集合セルＣＬＳ２へ流れる。
【００３５】
また、集合セルＣＬＳ１が発電することに伴い、集合セルＣＬＳ１には、電流Ｉ１２が流れる。具体的には、集合セルＣＬＳ１の端子ＴＣＬＳ１Ｎから複数のセルＣＬを介して端子ＴＣＬＳ１Ｐ方向へ電流Ｉ１２が流れる。すなわち、図６に示す通り、クラスタＣＳ１には、電圧Ｖ１１が生じる。具体的には、クラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１Ｎから端子ＴＣＳ１Ｐ方向へ電圧Ｖ１１が生じる。より具体的には、クラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１Ｎと、端子ＴＣＳ１Ｐとでは、端子ＴＣＳ１Ｐの方が、電位が高い。
【００３６】
この場合、バイパスダイオードＤｐ１には、逆電源電圧が印加される。そのため、クラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１Ｎから流入する電流Ｉ１１は、バイパスダイオードＤｐ１の端子ＴＤ１ａから端子ＴＤ１ｋへわずかに流れる漏れ電流を除いて、集合セルＣＬＳ１へ流れる。ただし、バイパスダイオードＤｐ１の端子ＴＤ１ａから端子ＴＤ１ｋへわずかに流れる漏れ電流は、集合セルＣＬＳ１へ流れる電流と比較して十分に小さい。このため、電流Ｉ１１は、ほとんどが集合セルＣＬＳ１へ流れる。
【００３７】
次に、図７を参照して、ストリングＳＴ全体の動作について説明する。図７は、太陽光発電システムＳＰＳの晴天時のストリングＳＴの動作の一例を示す構成図である。上述したように、この一例では、ストリングＳＴは、直列に接続されたクラスタＣＳ１と、クラスタＣＳ２と、クラスタＣＳ３とが含まれる。つまり、ストリングＳＴの両端である端子ＴＳＴＮから端子ＴＳＴＰには、クラスタＣＳ１と、クラスタＣＳ２と、クラスタＣＳ３とにかかる電圧を足した電圧を生成する。具体的には、ストリングＳＴには、クラスタＣＳ３に印加される電圧Ｖ１３と、クラスタＣＳ２に印加される電圧Ｖ１２と、クラスタＣＳ１に印加される電圧Ｖ１１とを足し合わせた電圧Ｖ１を生成する。
すなわち、電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｖ１１＋Ｖ１２＋Ｖ１３によって示される。ここで、この一例では、クラスタＣＳ１と、クラスタＣＳ２と、クラスタＣＳ３とは、同一の構成を有しており、電圧Ｖ１１と、電圧Ｖ１２と、電圧Ｖ１３とは同じ電圧である。これにより、電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｖ１１×３によって示される。
【００３８】
なお、上述では、ストリングＳＴには、３つのクラスタＣＳが接続される場合について説明したが、これに限られない。ストリングＳＴには、１つ以上のクラスタＣＳが含まれていればよい。つまり、ストリングＳＴが生成する電圧Ｖ１はＶ１＝発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳの数×発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳが生成する電圧によって示される。
【００３９】
［アレイＡＲに影が生じている時の正常動作］
以下、図８、および図９を参照してアレイＡＲの具体的な動作について説明する。図８は、太陽光発電システムＳＰＳの影が生じている時のクラスタＣＳの動作の一例を示す構成図である。図８に示す通り、この一例では、クラスタＣＳ１、クラスタＣＳ２、およびクラスタＣＳ３が正常に動作している。また、この一例では、クラスタＣＳ２が備える各セルＣＬのうち、一部が日射光等の光の照射に伴い発電しており、一部が曇天、または遮蔽物等によって影が生じることにより、発電していない場合の動作の一例を示す模式図である。
【００４０】
図８に示す通り、この一例では、クラスタＣＳ１と、クラスタＣＳ３とには、発電するに際して必要な光の照射が十分に得られている。また、この一例では、集合セルＣＬＳ２のセルＣＬの一部には、影の影響により、発電するに際して必要な光の照射が十分に得られていない。これにより、集合セルＣＬＳ２のうち、一部のセルＣＬは発電しない。以降の説明において、影の影響により発電しないセルＣＬを非発電セルＳＣＬと記載する。
【００４１】
図８に示す通り、集合セルＣＬＳ２には、セルＣＬと、非発電セルＳＣＬとが含まれる。これにより、集合セルＣＬＳ２に流れる電流Ｉ２２が制限される。すなわち、集合セルＣＬＳ２は、発電するに際して必要な光の照射が十分に得られていない場合、抵抗が大きくなる。したがって、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｐと、端子ＴＣＳ２Ｎとでは、端子ＴＣＳ２Ｐの方が、電位が低くなる。具体的には、図８に示す通り、クラスタＣＳ２には、端子ＴＣＳ２Ｐから端子ＴＣＳ２Ｎ方向へ電圧Ｖ１２が生じる。
【００４２】
この場合、バイパスダイオードＤｐ２には、順電源電圧が印加される。そのため、バイパスダイオードＤｐ２がＯＮ状態となり、クラスタＣＳ３からクラスタＣＳ２へ流入する電流Ｉ３３は、バイパスダイオードＤｐ２を通過する。つまり、図８に示す通り、バイパスダイオードＤｐ２を通過する電流ＩＤｐ２と、集合セルＣＬＳ２に流れる電流Ｉ２２との和によって示される電流と、電流Ｉ２１と、電流Ｉ２３とは、同じ大きさの電流である。
また、バイパスダイオードＤｐ２がＯＮ状態となることにより、クラスタＣＳ２が生成する電圧Ｖ１２は、バイパスダイオードＤｐのＯＮ電圧とほぼ同じ大きさの電圧である。
つまり、電圧Ｖ１２は、Ｖ１２≒１Ｖである。
【００４３】
次に、図９を参照して、ストリングＳＴ全体の動作について説明する。図９は、太陽光発電システムＳＰＳの影が生じている時のストリングＳＴの動作の一例を示す構成図である。
上述したように、影が生じている場合、ストリングＳＴが生成する電圧Ｖ１は、Ｖ１＝Ｖ１１＋Ｖ１３−Ｖ１２によって示される。ここで、この一例では、クラスタＣＳ１と、クラスタＣＳ２と、クラスタＣＳ３とは、同一の構成を有しており、電圧Ｖ１１と、電圧Ｖ１３とは同じ電圧値である。ここで、電圧Ｖ１の大きさをＶ１とし、電圧Ｖ１１の大きさをＶ１１とし、電圧Ｖ１２の大きさをＶ１２とした場合、Ｖ１と、Ｖ１１と、Ｖ１２との関係は式（１）によって示される。
【００４４】
Ｖ１＝Ｖ１１×２−Ｖ１２…（１）
【００４５】
なお、上述では、ストリングＳＴには、３つのクラスタＣＳが接続される場合について説明したが、これに限られない。ストリングＳＴには、１つ以上のクラスタＣＳが含まれていればよい。つまり、ストリングＳＴに印加される電圧Ｖ１は、Ｖ１＝発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳの数×発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳが生成する電圧−非発電セルＳＣＬを含むクラスタＣＳの数×非発電セルＳＣＬを含むクラスタＣＳに生じる電圧によって示される。具体的には、電圧Ｖ１の大きさは、Ｖ１＝発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳの数×発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳが生成する電圧値−非発電セルＳＣＬを含むクラスタＣＳの数×バイパスダイオードＤｐのＯＮ電圧値によって示される。
【００４６】
また、上述では、非発電セルＳＣＬが発電しない要因が日射光等の照射光の不足による場合について説明したが、これに限られない。非発電セルＳＣＬが発電しない要因は、日射光等の照射光の不足のほか、セルＣＬ自体の破損等の故障であってもよい。
【００４７】
［バイパスダイオードＤｐ開放故障時かつ影が生じている時の動作］
以下、図１０を参照してアレイＡＲの具体的な動作について説明する。図１０は、太陽光発電システムＳＰＳのバイパスダイオードＤｐが開放故障しており、かつクラスタＣＳの影が生じている時の動作の一例を示す構成図である。
図１０に示す通り、この一例では、クラスタＣＳ２が備える各セルのうち、一部が日射光等の光の照射に伴い電力を発電しており、一部が影の影響により電力を発電していない場合の動作の一例を示す模式図である。また、この一例では、クラスタＣＳ２が備えるバイパスダイオードＤｐ２が開放故障している。つまり、バイパスダイオードＤｐ２の端子ＴＤ２ｋと、端子ＴＤ２ａとが接続されておらず、開放状態である。
【００４８】
上述したように、集合セルＣＬＳ２には、セルＣＬと、非発電セルＳＣＬとが含まれる。これにより、集合セルＣＬＳ２に流れる電流Ｉ２２が制限される。すなわち、集合セルＣＬＳ２は、発電するに際して必要な光の照射が得られない場合、抵抗が大きくなる。
この一例の場合、上述したように、端子ＴＤ２ｋと、端子ＴＤ２ａとが接続されておらず、開放状態であるため、クラスタＣＳ３からクラスタＣＳ２へ流入する電流Ｉ３３は、集合セルＣＬＳ２へ流れる。すなわち、電流Ｉ３３が抵抗である集合セルＣＬＳ２に流れることで、集合セルＣＬＳ２に含まれる各セルＣＬが高温になる。
【００４９】
以降の説明において、発熱した状態のセルＣＬを異常セルＡＣＬと記載する。集合セルＣＬＳに異常セルＡＣＬが生じると、セルＣＬ自体が破損する場合がある。具体的には、セルＣＬが長時間にわたって異常セルＡＣＬの状態であると、セルＣＬが破損、または焼損する場合がある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、アレイＡＲが備えるストリングＳＴのうち、バイパスダイオードＤｐが開放故障しているクラスタＣＳを検出する。
【００５０】
［領域抽出装置１の構成］
以下、図１１から図２２までを参照して領域抽出装置１の構成について説明する。
図１１は、本実施形態における領域抽出装置１の一例を示す模式図である。
図１１に示す通り、図１と比較して、アレイＡＲと各接続箱ＪＢとの接続が解除されている。ファンクションジェネレータ２５０と、電源装置２００とが、配線ＷＲ３によって接続される。また、電源装置２００と、アレイＡＲに含まれるストリングＳＴ１の端子ＴＳＴ１ＰとストリングＳＴ２の端子ＴＳＴ２ＰとストリングＳＴ３の端子ＴＳＴ３Ｐとの各々と、ＷＲ４によって接続される。また、電源装置２００と、アレイＡＲに含まれるストリングＳＴ１の端子ＴＳＴ１ＮとストリングＳＴ２の端子ＴＳＴ２ＮとストリングＳＴ３の端子ＴＳＴ３Ｎとの各々とが、ＷＲ５によって接続される。また、図１１に示す通り、領域抽出装置１は、撮像部１１０を備える。撮像部１１０は、アレイＡＲを撮像し、複数の温度画像を生成する。複数の温度画像には、第１温度画像Ｐ１と第２温度画像Ｐ２とが含まれる。第１温度画像Ｐ１は、アレイＡＲに含まれるストリングＳＴ１とストリングＳＴ２とストリングＳＴ３との各々に電源装置２００から、ファンクションジェネレータ２５０が生成した正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加される前のアレイＡＲの表面の温度分布を示す情報が撮像された画像である。また、第２温度画像Ｐ２は、アレイＡＲに含まれるストリングＳＴ１とストリングＳＴ２とストリングＳＴ３との各々に電源装置２００から、ファンクションジェネレータ２５０が生成した正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加された後のアレイＡＲの表面の温度分布を示す情報が撮像された画像である。
【００５１】
アレイＡＲと各接続箱ＪＢとが接続されている場合に、接続箱ＪＢを介してアレイＡＲに直流電源ＰＳが印加されることに伴うアレイＡＲの表面の温度の変化について図を参照して説明する。
まず、図１２を参照して直流電源ＰＳと、接続箱ＪＢとの接続について説明する。図１２は、本実施形態における直流電源ＰＳと、接続箱ＪＢとの構成の一例を示す構成図である。
図１２に示す通り、接続箱ＪＢと、直流電源ＰＳとは、配線ＷＲ２を介して接続される。具体的には、直流電源ＰＳの負極の端子である端子ＴＰＳＮと、接続箱ＪＢの正極の端子である端子ＴＪＢＰとが配線ＷＲＰを介して接続される。また、直流電源ＰＳの正極の端子である端子ＴＰＳＰと、アレイＡＲの負極の端子である端子ＴＪＢＮとが配線ＷＲＮを介して接続される。
【００５２】
これにより、直流電源ＰＳは、上述において説明したアレイＡＲが発電することにより生じる電圧とは逆の方向に電圧を印加する。具体的には、ストリングＳＴ１には、端子ＴＳＴ１Ｐから端子ＴＳＴ１Ｎへ電源電圧ＡｐＶが印加される。より具体的には、ストリングＳＴ１の端子ＴＳＴ１Ｐと、端子ＴＳＴ１Ｎとでは、端子ＴＳＴ１Ｎの方が、電位が高い。また、ストリングＳＴ２には、端子ＴＳＴ２Ｐから端子ＴＳＴ２Ｎへ電源電圧ＡｐＶが印加される。より具体的には、ストリングＳＴ２の端子ＴＳＴ２Ｐと、端子ＴＳＴ２Ｎとでは、端子ＴＳＴ２Ｎの方が、電位が高い。また、ストリングＳＴ３には、端子ＴＳＴ３Ｐから端子ＴＳＴ３Ｎへ電源電圧ＡｐＶが印加される。より具体的には、ストリングＳＴ３の端子ＴＳＴ３Ｐと、端子ＴＳＴ３Ｎとでは、端子ＴＳＴ３Ｎの方が、電位が高い。
【００５３】
［電源装置２００から電圧の印加：アレイＡＲ正常時の動作］
次に、図１３を参照して、電源装置２００が、ファンクションジェネレータ２５０が生成した正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶをアレイＡＲに印加した場合のストリングＳＴの動作について説明する。図１３は、本実施形態における電源装置２００がアレイＡＲに含まれるストリングＳＴに電圧を印加した場合のストリングＳＴの構成の詳細な一例を示す構成図である。
図１３に示す通り、この一例では、クラスタＣＳ１、クラスタＣＳ２、およびクラスタＣＳ３が備える各バイパスダイオードＤｐが正常に動作している。また、ストリングＳＴの端子ＴＳＴＰと接続されるクラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１ＰからストリングＳＴの端子ＴＳＴＮと接続されるクラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎへ電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加される。具体的には、クラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１Ｐと、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎとでは、端子ＴＣＳ３Ｎの方が、電位が高い。
また、この一例では、クラスタＣＳが備える集合セルＣＬＳには、集合セルＣＬＳが発電するために必要最低限の日射光が照射されている。
【００５４】
図１３に示す通り、電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴い、クラスタＣＳ３には、電流Ｉ３１が周期的に流入する。図１３に示す通り、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎと、端子ＴＣＳ３Ｐとでは、端子ＴＣＳ３Ｎの方が、電位が高い。これにより、バイパスダイオードＤｐ３には、順電圧が周期的に印加される。すなわち、電流Ｉ３１は、バイパスダイオードＤｐ３と、集合セルＣＬＳ３とを通過する。また、上述したように、集合セルＣＬＳ３が発電することに伴い、集合セルＣＬＳ３には、電流Ｉ３２が流れる。具体的には、集合セルＣＬＳ３の端子ＴＣＬＳ３Ｎから複数のセルＣＬを介して端子ＴＣＬＳ３Ｐ方向へ電流Ｉ３２が流れる。つまり、図１３に示す通り、クラスタＣＳ３からクラスタＣＳ２へ流れる電流Ｉ３３の大きさをＩ３３とし、電流Ｉ３１の大きさをＩ３１とし、電流Ｉ３２の大きさをＩ３２とし、電流ＩＤｐ３の大きさをＩＤｐ３とした場合、Ｉ３１と、Ｉ３２と、Ｉ３３と、ＩＤｐ３との関係は、式（２）によって示される。
【００５５】
Ｉ３１＝Ｉ３３＝ＩＤｐ３＋Ｉ３２…（２）
【００５６】
図１３に示す通り、電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴い、クラスタＣＳ３には、電流Ｉ３１が周期的に流入する。図１３に示す通り、クラスタＣＳ３の端子ＴＣＳ３Ｎと、端子ＴＣＳ３Ｐとでは、端子ＴＣＳ３Ｎの方が、電位が高い。これにより、バイパスダイオードＤｐ３には、順電圧が周期的に印加される。すなわち、電流Ｉ３１は、バイパスダイオードＤｐ３と、集合セルＣＬＳ３とを通過する。つまり、図１３に示す電流Ｉ３１の大きさをＩ３１とし、バイパスダイオードＤｐ３を通過する電流ＩＤｐ３の大きさをＩＤｐ３とした場合、ＩＤｐ３と、Ｉ３１との関係は、式（３）によって示される。
【００５７】
Ｉ３１＝ＩＤｐ３＋Ｉ３２…（３）
【００５８】
図１３に示す通り、電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴い、クラスタＣＳ２には、クラスタＣＳ３から電流Ｉ２１が周期的に流入する。つまり、図１３に示す通り、電流Ｉ２１の大きさをＩ２１とした場合、Ｉ２１と、Ｉ３１との関係は、式（４）によって示される。
【００５９】
Ｉ２１＝Ｉ３１…（４）
【００６０】
また、図１３に示す通り、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｎと、端子ＴＣＳ２Ｐとでは、端子ＴＣＳ２Ｎの方が、電位が高い。これにより、バイパスダイオードＤｐ２には、順電圧が周期的に印加される。すなわち、電流Ｉ２１は、バイパスダイオードＤｐ２と、集合セルＣＬＳ２とを通過する。つまり、図１３に示す電流Ｉ２１の大きさをＩ２１とし、バイパスダイオードＤｐ２を通過する電流ＩＤｐ２の大きさをＩＤｐ２とした場合、Ｉ２１と、ＩＤｐ２と、Ｉ２２との関係は、式（５）によって示される。
【００６１】
Ｉ２１＝ＩＤｐ２＋Ｉ２２…（５）
【００６２】
また、上述したように、集合セルＣＬＳ２が発電することに伴い、集合セルＣＬＳ２には、電流Ｉ２２が流れる。具体的には、集合セルＣＬＳ２の端子ＴＣＬＳ２Ｎから複数のセルＣＬを介して端子ＴＣＬＳ２Ｐ方向へ電流Ｉ２２が流れる。つまり、図１３に示す通り、クラスタＣＳ２からクラスタＣＳ１へ流れる電流Ｉ２３の大きさをＩ２３とし、バイパスダイオードＤｐ２を通過する電流の大きさをＩＤｐ２とした場合、Ｉ２３と、ＩＤｐ２と、Ｉ２２との関係式は、式（６）によって示される。
【００６３】
Ｉ２３＝ＩＤｐ２＋Ｉ２２…（６）
【００６４】
図１３に示す通り、電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴い、クラスタＣＳ１には、クラスタＣＳ２から電流Ｉ１１が周期的に流入する。つまり、図１３に示す通り、電流Ｉ１１の大きさをＩ１１とした場合、Ｉ１１と、Ｉ２１との関係は、式（７）によって示される。
【００６５】
Ｉ１１＝Ｉ２１…（７）
【００６６】
また、図１３に示す通り、クラスタＣＳ１の端子ＴＣＳ１Ｎと、端子ＴＣＳ１Ｐとでは、端子ＴＣＳ１Ｎの方が、電位が高い。これにより、バイパスダイオードＤｐ１には、順電圧が周期的に印加される。すなわち、電流Ｉ１１は、バイパスダイオードＤｐ１を通過する。つまり、図１３に示す電流Ｉ１１の大きさをＩ１１とし、電流Ｉ１２の大きさをＩ１２とし、バイパスダイオードＤｐ１を通過する電流ＩＤｐ１の大きさをＩＤｐ１とした場合、ＩＤｐ１と、Ｉ１１との関係は、式（８）によって示される。
【００６７】
Ｉ１１＝ＩＤｐ１＋Ｉ１２…（８）
【００６８】
また、上述したように、集合セルＣＬＳ１が発電することに伴い、集合セルＣＬＳ１には、電流Ｉ１２が流れる。具体的には、集合セルＣＬＳ１の端子ＴＣＬＳ１Ｎから複数のセルＣＬを介して端子ＴＣＬＳ１Ｐ方向へ電流Ｉ１１が流れる。つまり、図１３に示す通り、クラスタＣＳ１から流出する電流Ｉ１３の大きさをＩ１３とし、クラスタＣＳ１へ流入する電流Ｉ１１の大きさをＩ１１とした場合、Ｉ１３と、Ｉ１１と、Ｉ１２との関係式は、式（９）によって示される。
【００６９】
Ｉ１３＝Ｉ１１＝ＩＤｐ１＋Ｉ１２…（９）
【００７０】
つまり、ストリングＳＴを流れる各電流の関係は、式（１０）によって示される。
【００７１】
Ｉ３１＝Ｉ３３＝Ｉ２１＝Ｉ２３＝Ｉ１１＝Ｉ１３…（１０）
【００７２】
これにより、上述した通り、ストリングＳＴが正常に動作しており、かつストリングＳＴが備える各セルＣＬが日射光等の光の照射に伴い、電力を発電している場合の動作と、各クラスタＣＳが備える各バイパスダイオードＤｐが正常に動作しており、かつストリングＳＴに電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加される場合とは、各クラスタＣＳに流れる電流Ｉ１１、電流Ｉ１２、電流Ｉ１３、電流Ｉ２１、電流Ｉ２２、電流Ｉ２３、電流Ｉ３１、電流Ｉ３２、および電流Ｉ３３の方向が同じである。これに対し、ストリングＳＴが正常に動作しており、かつストリングＳＴが備える各セルＣＬが日射光等の光の照射に伴い、電力を発電している場合の動作と、各クラスタＣＳが備える各バイパスダイオードＤｐが正常に動作しており、かつストリングＳＴに電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加される場合とは、印加される電圧Ｖ１１、電圧Ｖ１２、および電圧Ｖ１３の極性が反転する。
【００７３】
すなわち、ストリングＳＴが正常に動作しており、かつストリングＳＴが備える各セルＣＬが日射光等の光の照射に伴い、電力を発電している場合の動作では、ストリングＳＴが発電素子であることに対し、各クラスタＣＳが備える各バイパスダイオードＤｐが正常に動作しており、かつストリングＳＴに電源装置２００から変調された電源電圧ＡｐＶが印加される場合の動作では、ストリングＳＴは、負荷である。
【００７４】
［電源装置２００から電圧の印加：バイパスダイオードＤｐ故障時の動作］
以下、図１４を参照して、電源装置２００が、ファンクションジェネレータ２５０が生成した正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶをアレイＡＲに印加した場合のストリングＳＴの動作について説明する。図１４は、本実施形態における電源装置２００がアレイＡＲに電圧を印加した場合のストリングＳＴの構成の詳細な一例を示す構成図である。
図１４に示す通り、この一例では、クラスタＣＳ２が備えるバイパスダイオードＤｐ２が開放故障している。つまり、バイパスダイオードＤｐ２の端子ＴＤ２ｋと、端子ＴＤ２ａとが接続されておらず、開放状態である。
また、この一例では、クラスタＣＳが備える集合セルＣＬＳには、集合セルＣＬＳが発電するために必要最低限の日射光が照射されている。
【００７５】
ここで、図１３に示すストリングＳＴの構成の一例と、図１４に示すストリングＳＴの構成の一例とでは、クラスタＣＳ２の構成のみが異なるため、クラスタＣＳ１と、クラスタＣＳ３の説明については割愛する。以下、図１４を参照してクラスタＣＳ２の動作について詳細に説明する。
【００７６】
図１４に示す通り、電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴い、クラスタＣＳ２には、クラスタＣＳ３から電流Ｉ２１が周期的に流入する。上述した通り、この一例では、端子ＴＤ２ｋと、端子ＴＤ２ａとが開放状態である。すなわち、クラスタＣＳ３から流入した電流Ｉ２１は、集合セルＣＬＳ２へ流入する。ここで、電流Ｉ２１の大きさをＩ２１とし、電流Ｉ２２の大きさをＩ２２とした場合、Ｉ２１と、Ｉ２２との関係は、式（１１）によって示される。
【００７７】
Ｉ２２＝Ｉ２１…（１１）
【００７８】
図１４に示す通り、電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴い、クラスタＣＳ２の端子ＴＣＳ２Ｎと、端子ＴＣＳ２Ｐとでは、端子ＴＣＳ２Ｎの方が、電位が高くなる。これにより、集合セルＣＬＳ２の端子ＴＣＬＳ２Ｐから端子ＴＣＬＳ２Ｎ方向へ電圧Ｖ１２が周期的に印加される。
ここで、以降の説明において、集合セルＣＬＳ２が消費する電力を電力ＰＷ２と記載する。この場合、集合セルＣＬＳ２に含まれる各セルＣＬに電圧Ｖ１２が印加されるため、電力ＰＷ２の大きさをＰＷ２とし、集合セルＣＬＳ２に印加される電圧Ｖ１２の大きさをＶ１２とした場合、ＰＷ２と、Ｖ１２と、Ｉ２２との関係は、式（１２）によって示される。
【００７９】
ＰＷ２＝Ｖ１２×Ｉ２２…（１２）
【００８０】
式（１２）に示す通り、電圧Ｖ１２と、電流Ｉ２２との大きさに伴い、電力ＰＷ２が変化する。電力ＰＷ２の値が大きいほど、クラスタＣＳ２が消費する電力が大きいことを示す。つまり、電力ＰＷ２の値が大きいほど、クラスタＣＳ２が高温になる。
【００８１】
ここで、バイパスダイオードＤｐ２が接続されている場合、バイパスダイオードＤｐ２には、順方向電圧である電圧Ｖ１２が印加される。これにより、バイパスダイオードＤｐ２がＯＮ状態となる。すなわち、電圧Ｖ１２がバイパスダイオードＤｐ２のＯＮ電圧に抑制される。この一例では、バイパスダイオードＤｐ２のＯＮ電圧が１Ｖ未満である。つまり、電圧Ｖ１２が１Ｖ未満に抑制されることに伴い、電力ＰＷ２は、バイパスダイオードＤｐ２が接続されていない場合と比較して小さい値を示す。つまり、バイパスダイオードＤｐ２が接続されている場合には、クラスタＣＳ２は、高温にならない。
【００８２】
これに対し、バイパスダイオードＤｐ２が接続されていない場合、集合セルＣＬＳ２には、電圧Ｖ１２が印加される。これにより、バイパスダイオードＤｐ２が印加される場合とは異なり、電圧Ｖ１２がバイパスダイオードＤｐ２のＯＮ電圧に抑制されない。つまり、バイパスダイオードＤｐ２が接続されている場合と比較して、電力ＰＷ２は、大きい値を示す。つまり、バイパスダイオードＤｐ２が接続されていない場合には、クラスタＣＳ２は高温になる。
【００８３】
すなわち、アレイＡＲに電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加することにより、アレイＡＲに照射される光の強弱にかかわらず、バイパスダイオードＤｐ故障により生じるアレイＡＲの表面が周期的に温度上昇している領域を検出することができる。
【００８４】
なお、上述した電源装置２００からアレイＡＲに印加する正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶは、ＡｐＶ＝バイパスダイオードＤｐが正常なクラスタＣＳの数×バイパスダイオードＤｐが正常なクラスタＣＳに生じる電圧＋バイパスダイオードＤｐが開放故障しているクラスタＣＳの数×バイパスダイオードＤｐが開放故障しているクラスタＣＳに生じる電圧の条件を満たす電圧値であれば、いずれの電圧値であってもよい。
【００８５】
［領域抽出装置１の構成］
以下、図１５を参照して、領域抽出装置１の構成について説明する。図１５は、本実施形態における領域抽出装置１の構成の一例を示す構成図である。
図１５に示す通り、領域抽出装置１は、情報処理部１００と、撮像部１１０と、記憶部１２０とを備える。
撮像部１１０は、電源装置２００がストリングＳＴに正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加する前のアレイＡＲを撮像し、撮像したアレイＡＲの表面の温度分布情報を示す第１温度画像Ｐ１を生成する。また、撮像部１１０は、電源装置２００がストリングＳＴに正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加した後のアレイＡＲを撮像し、撮像したアレイＡＲの表面の温度分布情報を示す第２温度画像Ｐ２を生成する。撮像部１１０とは、例えば、赤外線カメラなどの熱画像を造り出す装置である。熱画像を造り出す装置は、あらゆる物体から放射される赤外線エネルギーを、レンズによって赤外線検出素子に結像し、電気変換された値をデジタル演算処理をすることで温度に変換する。撮像部１１０は、生成した第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを情報処理部１００へ供給する。以降の説明において、第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを特に区別しない場合には、総称して温度画像Ｐと記載する。
図１６を参照して、アレイＡＲに含まれるストリングＳＴに印加される変調された電源電圧ＡｐＶについて説明する。前述したように変調された電源電圧ＡｐＶは、周期的に変化する。図１６は、本実施形態における変調された電源電圧ＡｐＶの一例を示す図である。図１６において、横軸は時間（Ｔｉｍｅｔ）であり、縦軸は電圧（ＶｏｌｔａｇｅＶ）であり、Ｔは周期であり、Ｖ０は印加電圧であり、Ｔ０はパルス幅である。印加電圧Ｖ０の一例は、６０Ｖである。
図１６の上図に示す通り、変調された電源電圧ＡｐＶの一例は、正弦波である。正弦波で表される変調された電源電圧ＡｐＶの一例は、周波数Ｆ（＝１／Ｔ）が０．０１Ｈｚ、０．００５Ｈｚ、０．００３Ｈｚなどである。図１６の下図に示す通り、変調された電源電圧ＡｐＶの一例は、方形波である。方形波で表される変調された電源電圧ＡｐＶの一例は、周波数Ｆ（＝１／Ｔ）が０．０１Ｈｚ、０．００５Ｈｚ、０．００３Ｈｚなどであり、デューティ比（Ｔ０／Ｔ）が０．３、０．５などである。
【００８６】
以下、図１７を参照して温度画像Ｐに撮像されるアレイＡＲの一例について説明する。
図１７は、本実施形態における第１温度画像Ｐ１の一例を示す模式図である。図１７に示す通り、温度画像Ｐには、アレイＡＲの全体が撮像される。具体的には、撮像部１１０は、クラスタＣＳ１、クラスタＣＳ２、およびクラスタＣＳ３を含むストリングＳＴの全体を撮像する。すなわち、この一例では、アレイＡＲには、ストリングＳＴが含まれ、ストリングＳＴには、クラスタＣＳ１、クラスタＣＳ２、およびクラスタＣＳ３が含まれる。
この一例では、領域抽出装置１が、温度が上昇しているか否かを判定するために抽出する検出対象の領域である検査対象領域ＣＡＲが温度画像Ｐに撮像されるアレイＡＲ全体である。
【００８７】
この一例では、撮像部１１０がアレイＡＲを撮像し、第１温度画像Ｐ１を撮像した後に、電源装置２００からアレイＡＲに正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加される。つまり、この一例では、撮像部１１０は、第１温度画像Ｐ１を生成した後に、第２温度画像Ｐ２を生成する。つまり、撮像部１１０は、互いに異なる時刻において第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを生成する。
【００８８】
なお、上述では、検査対象領域ＣＡＲが温度画像Ｐに撮像されるアレイＡＲ全体である場合について説明したが、これに限られない。温度画像Ｐには、複数のアレイＡＲが撮像されていてもよい。この場合、領域抽出装置１は、既知の方法によって、温度画像Ｐに撮像されるアレイＡＲに基づいて、撮像されるアレイＡＲの位置や、検査対象領域ＣＡＲの位置等を検出してもよい。
【００８９】
図１５に戻り、記憶部１２０には、閾値情報ＴＨが記憶される。閾値情報ＴＨとは、バイパスダイオードＤｐが開放故障することにより、アレイＡＲの表面が温度上昇する場合は、バイパスダイオードＤｐが故障していると判定する周波数領域の信号（周波数スペクトラム）の値を示す情報である。
【００９０】
情報処理部１００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を備えており、取得部１０１と、導出部１０２と、領域抽出部１０３とを備える。
取得部１０１は、撮像部１１０から第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを取得する。取得部１０１は、取得した第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを導出部１０２へ供給する。
【００９１】
導出部１０２は、取得した第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とに基づいて、第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とに示されるアレイＡＲの表面温度の温度分布の差などの統計量を表した画像（以下「差分画像」という）を導出する。
【００９２】
次に、図１８と、図１９とを参照して、導出部１０２が導出する差分領域ＤＡＲの一例について説明する。図１８は、本実施形態における差分領域の一例を示す図である。
この一例では、アレイＡＲに含まれるストリングＳＴのうち、クラスタＣＳ２のバイパスダイオードＤｐ２が開放故障している。すなわち、バイパスダイオードＤｐ２が開放故障していることに伴い、第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とでは、第２温度画像Ｐ２に示されるアレイＡＲの表面の温度分布情報の方が高い。導出部１０２は、図１８に示す通り、導出部１０２は、第１温度画像Ｐ１、および第２温度画像Ｐ２に撮像されるアレイＡＲの全体を差分領域ＤＡＲとして抽出する。
導出部１０２は、差分領域ＤＡＲにおいて、第１温度画像Ｐ１に撮像されるアレイＡＲの全体の表面温度の温度分布と、第２温度画像Ｐ２に撮像されるアレイＡＲの全体の表面温度の温度分布との差を表した差分画像を導出する。具体的には、導出部１０２は、第１温度画像Ｐ１から、画素毎の温度情報（以下「基準画像」という）を読み出す。また、導出部１０２は、第２の温度画像のうち、ｋ番目（ｋは、ｋ＞１の整数）の温度画像（以下「第ｋ温度画像」という）から、画素毎の温度画像（以下「ｋ画像」という）を読み出す。導出部１０２は、導出した基準画像とｋ画像とに基づいて、ｋ画像の画素毎の温度情報と基準画像の画素毎の温度情報との差分などの統計量を導出する。以下、統計量の一例として、ｋ画像の画素毎の温度情報と基準画像の画素毎の温度情報との差分を導出する場合について説明を続ける。
【００９３】
図１９を参照して、差分画像について具体的に説明する。図１９は、本実施形態における差分画像の導出の一例を示す模式図である。図１９によれば、ｋ画像と基準画像とは、縦ｍ個、横ｎ個（ｍ，ｎは、ｍ＞０，ｎ＞０の整数）の画素を含む。図１９では、基準画像において、縦ｍ番目、横ｎ番目の画素の温度を、Ｔ０ｍ，ｎと記載する。ｋ画像において、縦ｍ番目、横ｎ番目の画素の温度を、Ｔｋｍ，ｎと記載する。差分画像において、縦ｍ番目、横ｎ番目の画素における温度の差分情報を、ΔＴｋｍ，ｎと記載する。
導出部１０２は、第ｋ温度画像の画素毎の温度情報Ｔｋ１，１〜温度情報Ｔｋｍ，ｎを導出し、導出した第ｋ温度画像の画素毎の温度情報Ｔｋ１，１〜温度情報Ｔｋｍ，ｎに基づいて、ｋ画像を生成する。導出部１０２は、第１温度画像Ｐ１の画素毎の温度情報Ｔ０１，１〜温度情報Ｔ０ｍ，ｎ（ｍ，ｎは、ｍ＞０，ｎ＞０の整数）を導出し、導出した第１温度画像Ｐ１の画素毎の温度情報Ｔ０１，１〜温度情報Ｔ０ｍ，ｎに基づいて、基準画像を生成する。
導出部１０２は、ｋ画像の画素毎の温度情報Ｔｋ１，１〜温度情報Ｔｋｍ，ｎの各々と基準画像の画素毎の温度情報Ｔ０１，１〜温度情報Ｔ０ｍ，ｎの各々とに基づいて、ｋ画像の画素毎の温度情報Ｔｋ１，１〜温度情報Ｔｋｍ，ｎの各々と基準画像の画素毎の温度情報Ｔ０１，１〜温度情報Ｔ０ｍ，ｎの各々との差分情報ΔＴｋ１，１〜差分情報ΔＴｋｍ，ｎを導出する。導出部１０２は、ｋ画像の各画素又は基準画像の各画素のうち、対応する画素に、導出した差分情報ΔＴｋ１，１〜差分情報ΔＴｋｍ，ｎを表した差分画像を導出する。
【００９４】
図２０は、本実施形態における太陽電池モジュールの表面の温度変化の一例を示す図である。図２０において、横軸は経過時間を示し、縦軸は温度差（差分情報）を示す。ここで、経過時間は、ｋに対応付けることができる。
図２０の左図は、日射強度６００Ｗ／ｍ２〜７００Ｗ／ｍ２において、太陽電池モジュールに、変調された電源電圧ＡｐＶとして、正弦波が印加された場合における、故障していないストリングＳＴに含まれる正常クラスタ（Ｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）の表面温度の変化と、開放故障しているストリングＳＴに含まれる異常クラスタ（Ａｂｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）の表面温度の変化とを、印加電圧が５０Ｖと６０Ｖとについて示す。図２０の左図によれば、印加電圧を大きくするほど、温度変化が大きくなっている。画素における、経過時間と差分情報との関係についても、図２０の左図と同様の傾向である。
図２０の右図は、日射強度５００Ｗ／ｍ２〜６００Ｗ／ｍ２において、太陽電池モジュールに、変調された電源電圧ＡｐＶとして、方形波が印加された場合における、故障していないストリングＳＴに含まれる正常クラスタ（Ｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）の表面温度の変化と、開放故障しているストリングＳＴに含まれる異常クラスタ（Ａｂｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）の表面温度の変化とを、印加電圧が５０Ｖと６０Ｖとについて示す。図２０の右図によれば、印加電圧による温度上昇傾向に大きな差が見られない。画素における、経過時間と差分情報との関係についても、図２０の右図と同様の傾向である。
【００９５】
図２０の左図と右図との間で異なる点は日射強度であり、日射強度により太陽電池モジュールの短絡電流（short-circuit current：  ISC）が変化する。このため、６００Ｗ／ｍ２〜７００Ｗ／ｍ２の高日射においては、５０Ｖと６０Ｖで太陽電池モジュールに流れる電流値の変化が大きいため、表面温度の変化として現れている。しかし、それよりも低い５００Ｗ／ｍ２〜６００Ｗ／ｍ２の日射においては、ＩＳＣが下がり、５０Ｖと６０Ｖで太陽電池モジュールに流れる電流値の変化が小さいため、表面温度の変化として現れていない。
また、図２０の左図と右図とともに、印加電圧にかかわらず、故障していない正常クラスタ（Ｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）と、開放故障している異常クラスタ（Ａｂｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）との間では、表面温度の変化が大きく異なる。また、開放故障している異常クラスタ（Ａｂｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）の表面温度の変化には、印加電圧の周波数の変動が温度変化として現れている。このため、印加電圧が５０Ｖ以下である場合でも、開放故障している異常クラスタ（Ａｂｎｏｒｍａｌ  ｃｌｕｓｔｅｒ）を判別することができる。導出部１０２について説明を続ける。
【００９６】
さらに、導出部１０２は、導出した複数の差分情報に基づいて、画素毎に複数（ｋ個）の差分情報をフーリエ変換することによって、周波数領域の信号(周波数スペクトル)を導出する。導出部１０２は、導出した周波数領域の信号を、領域抽出部１０３へ出力する。
図２１は、本実施形態における太陽電池モジュールの表面の温度変化の周波数スペクトルの一例を示す図である。図２１において、横軸は周波数を示し、縦軸は周波数スペクトルを示す。
図２１の上図は、印加電圧波形が正弦波での異常クラスタ、正常クラスタ、正常モジュールにおいて各点（画素）での温度変化の周波数スペクトルを示す。図２１の下図は、各印加電圧の波形（正弦波、方形波、一定）による周波数スペクトルの比較を示す。
図２１の上図によれば、異常クラスタの温度上昇は印加電圧の波形の周波数に追従し、その周波数成分が強く出ることがわかる。図２１の上図では、印加電圧波形が正弦波である場合の周波数スペクトルを示したが、印加電圧波形が方形波である場合でも、同様の傾向が得られる。
図２１の下図によれば、正弦波と方形波とを比較すると正弦波の方が、周波数成分がより強く出ている。これは、方形波の方が正弦波より高調波成分を多く含んでいるためである。なお、一定電圧では異常クラスタでの周波数スペクトルは正常クラスタ、正常モジュールと差異がない。
【００９７】
領域抽出部１０３は、導出部１０２が出力した周波数領域の信号を取得し、取得した周波数領域の信号に基づいて、周波数領域の信号の振幅が、記憶部１２０に記憶されている閾値情報ＴＨ以上である画素や、印加電圧と同じ周波数を有する画素を抽出する。領域抽出部１０３は、抽出した画素に該当する太陽電池モジュールにおける領域を抽出することによって、高温領域ＨＡＲを抽出する。
図２２は、本実施形態における高温領域ＨＡＲの一例を示す模式図である。
領域抽出部１０３は、周波数領域の信号の振幅が、閾値情報ＴＨ以上である画素や、印加電圧と同じ周波数を有する画素を一又は複数抽出する。領域抽出部１０３は、抽出した一又は複数の画素の各々に対応する差分画像における領域を求めることによって、高温領域ＨＡＲを抽出する。
上述したように、この一例では、ストリングＳＴに含まれるクラスタＣＳ２のバイパスダイオードＤｐ２が開放故障している。これにより、クラスタＣＳ１、およびクラスタＣＳ３と比較してクラスタＣＳ２の温度が高くなる。
【００９８】
以下、図２３を参照して領域抽出装置１の動作について説明する。図２３は、本実施形態における領域抽出装置１の動作の一例を示す流れ図である。
撮像部１１０は、電源装置２００がアレイＡＲに正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加する前のアレイＡＲを撮像し、第１温度画像Ｐ１を生成する（ステップＳ１００）。撮像部１１０は、第１温度画像Ｐ１を取得部１０１へ供給する（ステップＳ１１０）。
また、撮像部１１０は、電源装置２００がアレイＡＲに正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加した後のアレイＡＲを撮像し、第２温度画像Ｐ２を生成する（ステップＳ１２０）。撮像部１１０は、生成した第２温度画像Ｐ２を取得部１０１へ供給する（ステップＳ１３０）。
【００９９】
取得部１０１は、撮像部１１０から第１温度画像Ｐ１を取得する（ステップＳ１４０）。また、取得部１０１は、撮像部１１０から第２温度画像Ｐ２を取得する（ステップＳ１５０）。取得部１０１は、取得した第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを導出部１０２へ供給する（ステップＳ１６０）。
【０１００】
導出部１０２は、取得部１０１から第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを取得する（ステップＳ１７０）。
導出部１０２は、取得した第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とに基づいて、第１温度画像Ｐ１に示されるアレイＡＲの表面温度の温度分布と、第２温度画像Ｐ２に示されるアレイＡＲの表面温度の温度分布との差分情報を表した差分画像を導出する（ステップＳ１８０）。具体的には、導出部１０２は、第１温度画像Ｐ１と、第ｋ温度画像との各々から、画素毎の温度情報を読み出す。導出部１０２は、第１温度画像Ｐ１の画素毎の温度を示した基準画像と第ｋ温度画像の画素毎の温度を示したｋ画像とを導出する。導出部１０２は、導出した基準画像とｋ画像とに基づいて、ｋ画像の画素毎の温度情報と基準画像の画素毎の温度情報との差分情報を導出し、導出した差分情報を表した差分画像を導出する。
導出部１０２は、導出した複数の差分画像に基づいて、画素毎にｋ個の差分情報をフーリエ変換することによって、周波数領域の信号を導出し、導出した周波数領域の信号を、領域抽出部１０３へ供給する（ステップＳ１９０）。
【０１０１】
領域抽出部１０３は、導出部１０２から周波数領域の信号を取得する（ステップＳ２００）。領域抽出部１０３は、記憶部１２０から閾値情報ＴＨを読み出す（ステップＳ２１０）。領域抽出部１０３は、周波数領域の信号と、閾値情報ＴＨとに基づいて、周波数領域の信号の振幅が、閾値情報ＴＨより高い画素に該当する高温領域ＨＡＲを抽出する（ステップＳ２２０）。
【０１０２】
以上説明したように、本実施形態の領域抽出装置１は、情報処理部１００と、撮像部１１０と、記憶部１２０とを備える。
撮像部１１０は、バイパスダイオードＤｐと、１つ以上のセルＣＬとが並列に接続されたクラスタＣＳが直列に複数接続されたアレイＡＲを撮像して、アレイＡＲの表面の温度分布情報を示す温度画像Ｐを生成する。撮像部１１０は、生成した温度画像Ｐを情報処理部１００へ供給する。
情報処理部１００は、取得部１０１と、導出部１０２と、領域抽出部１０３とをその機能部として備える。取得部１０１は、アレイＡＲに正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴う温度変化を示す複数の画像であって、互いに異なる時刻において撮像部１１０が撮像した第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを取得する。取得部１０１は、取得した第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とを導出部１０２へ供給する。
【０１０３】
導出部１０２は、取得部１０１が取得した第１温度画像Ｐ１に示される温度分布情報と、第２温度画像Ｐ２に示される温度分布情報との差分情報に基づいて、差分画像を導出する。導出部１０２は、導出した複数の差分画像に基づいて、画素毎にｋ個の差分情報をフーリエ変換することによって、周波数領域の信号を導出し、導出した周波数領域の信号を、領域抽出部１０３へ供給する。
領域抽出部１０３は、導出部１０２から周波数領域の信号を取得し、取得した周波数領域の信号と、閾値情報ＴＨとに基づいて、周波数領域の信号の振幅が、閾値情報ＴＨより高い画素に該当する高温領域ＨＡＲを抽出する。
【０１０４】
このように構成することによって、本実施形態の領域抽出装置１は、アレイＡＲが撮像された温度画像Ｐに基づいて、バイパスダイオードＤｐの故障に伴うアレイＡＲの表面温度が上昇している領域を抽出することができる。
従来の技術では、クラスタＣＳが備えるバイパスダイオードＤｐが開放故障することに伴い、接続箱ＪＢが備える逆流防止用ダイオードＤｂｆの電流値の上昇、または逆流防止用ダイオードＤｂｆ自体の温度の上昇を検出することにより、アレイＡＲの故障をストリングＳＴ毎に検出していた。
【０１０５】
しかしながら、この技術では、アレイＡＲに含まれる複数のストリングＳＴのうち、いずれのストリングＳＴが故障しているかを検出することができても、ストリングＳＴのうち、いずれのクラスタＣＳが故障しているかを検出する手間を低減することができない場合があった。特に、メガソーラー等のように、１つのストリングＳＴに多数のクラスタＣＳが含まれているアレイＡＲが多数設置されている場合には、バイパスダイオードＤｐの故障を検出する手間を低減することができない場合があった。
【０１０６】
また、従来の技術では、バイパスダイオードＤｐの故障を逆流防止用ダイオードＤｂｆの状態によって検出するため、アレイＡＲと接続される接続箱ＪＢの回路と、アレイＡＲの位置の対応を示す情報が求められる場合があった。
また、従来の技術では、太陽電池モジュールの温度上昇が、バイパス回路の開放故障を要因とするのか、バイパス回路の開放故障以外を要因とするのか区別ができない場合があった。また、屋外においては、太陽電池モジュールの温度の正確な検出が難しい場合があった。
【０１０７】
本実施形態の領域抽出装置１よれば、撮像部１１０が、電源装置２００が正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶをアレイＡＲに印加する前の第１温度画像Ｐ１と、印加した後の第２温度画像Ｐ２とを撮像する。領域抽出装置１は、第１温度画像Ｐ１に示されるアレイＡＲの表面温度の温度分布と、第２温度画像Ｐ２に示されるアレイＡＲの表面温度の温度分布との差分情報を表した差分画像を導出する。領域抽出装置１は、導出した複数の差分画像に基づいて、画素毎にｋ個の差分情報をフーリエ変換することによって、周波数領域の信号を導出する。領域抽出装置１は、周波数領域の信号と、閾値情報ＴＨとに基づいて、周波数領域の信号の振幅が、閾値情報ＴＨより高い画素に該当する高温領域ＨＡＲを抽出する。
このように構成することによって、太陽電池モジュールの温度上昇が、バイパス回路の開放故障を要因とするのか、バイパス回路の開放故障以外を要因とするのか区別できる。つまり、周波数領域の信号の振幅が閾値情報ＴＨより高い画素に該当するアレイＡＲの領域は、周期的に温度が変化している領域である。アレイＡＲには、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されるため、周期的に温度が変化する領域は、バイパス回路の開放故障を要因とすると判断できる。このため、太陽電池モジュールの温度上昇が、バイパス回路の開放故障を要因とする判定精度を向上できる。
また、このように構成することによって、領域抽出装置１は、検査対象領域ＣＡＲを面的に検出することができる。
検査対象領域ＣＡＲを面的に検出することにより、アレイＡＲの故障領域を、ストリングＳＴ等の回路毎ではなく、検査対象領域ＣＡＲに含まれる高温領域ＨＡＲとして面的に抽出することができる。
つまり、本実施形態の領域抽出装置１によれば、温度画像Ｐに基づいて高温領域ＨＡＲを面的に抽出することにより、バイパスダイオードＤｐの開放故障を検出するに際して、従来の技術で必要であった、逆流防止用ダイオードＤｂｆの電流値、または温度を検出するセンサを設置する手間を低減することができる。
【０１０８】
また、本実施形態の領域抽出装置１によれば、温度画像Ｐに基づいて高温領域ＨＡＲを面的に抽出することにより、高温領域ＨＡＲが抽出されるアレイＡＲの領域のうち、いずれのクラスタＣＳにバイパスダイオードＤｐの開放故障が生じているかを抽出することができる。
つまり、本実施形態の領域抽出装置１は、温度画像Ｐに基づいて高温領域ＨＡＲを抽出することにより、バイパスダイオードＤｐの開放故障を検出するに際して、電源装置２００と、アレイＡＲの位置の対応を示す情報を用いる手間を低減することができる。
すなわち、本実施形態の領域抽出装置１によれば、バイパスダイオードＤｐの開放故障を検出する手間を低減することができる。
【０１０９】
なお、上述では、第１温度画像Ｐ１がアレイＡＲの電力出力端ＴＳＰに変調された電源電圧ＡｐＶが印加される前に撮像部１１０が撮像した温度画像Ｐである場合について説明したが、これに限られない。第１温度画像Ｐ１は、アレイＡＲの電力出力端ＴＳＰに変調された電源電圧ＡｐＶが印加された直後の温度画像Ｐであってもよい。具体的には、第１温度画像Ｐ１は、変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴う、アレイＡＲの温度の上昇が少ないアレイＡＲが撮像された温度画像Ｐであれば、いずれの時刻に撮像された温度画像Ｐであってもよい。
すなわち、第１温度画像Ｐ１が、変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴う、アレイＡＲの温度の上昇が少ないアレイＡＲが撮像された温度画像Ｐであれば、アレイＡＲの電力出力端ＴＳＰに変調された電源電圧ＡｐＶが印加される回数が複数回であってもよい。
【０１１０】
また、上述では、クラスタＣＳが備える集合セルＣＬＳには、集合セルＣＬＳが発電するために十分な日射光が照射されている場合であって、かつクラスタＣＳ２が備えるバイパスダイオードＤｐ２が開放故障している場合について説明したが、これに限られない。
本実施形態の領域抽出装置１は、クラスタＣＳが備える各セルに対して日射光等の光の照射の強弱にかかわらず、バイパスダイオードＤｐが故障していることに伴い、アレイＡＲの表面が温度上昇している領域を検出することができる。つまり、領域抽出装置１は、領域抽出装置１が備えるクラスタＣＳの一部が影の影響により、わずかな電力を発電している場合でも、バイパスダイオードＤｐが開放故障してアレイＡＲの表面が温度上昇している領域を検出することができる。
【０１１１】
［電源装置２００から電圧の印加：バイパスダイオードＤｐ故障時および影が生じている時の動作］
以下、図２４を参照して、電源装置２００がアレイＡＲに、ファンクションジェネレータ２５０が生成した正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加した場合のストリングＳＴの動作について説明する。図２４は、本実施形態におけるアレイＡＲに電源装置２００が正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加した場合の影が生じている時のストリングＳＴの構成の詳細な一例を示す構成図である。
図２４に示す通り、この一例では、クラスタＣＳ２が備える各セルのうち、一部が日射光等の光の照射に伴い電力を発電しており、一部が影の影響により、電力を発電していない場合の動作の一例を示す模式図である。また、この一例ではクラスタＣＳ２が備えるバイパスダイオードＤｐ２が開放故障している。つまり、バイパスダイオードＤｐ２の端子ＴＤ２ｋと、端子ＴＤ２ａとが接続されておらず、開放状態である。
【０１１２】
上述したように、集合セルＣＬＳ２には、セルＣＬと、非発電セルＳＣＬとが含まれる。これにより、集合セルＣＬＳ２に流れる電流Ｉ２２が制限される。すなわち、集合セルＣＬＳ２は、発電するに際して必要な光の照射が得られない場合、抵抗が大きくなる。
この一例の場合、上述したように、端子ＴＤ２ｋと、端子ＴＤ２ａとが接続されておらず、開放状態であるため、クラスタＣＳ３からクラスタＣＳ２へ流入する電流Ｉ３３は、集合セルＣＬＳ２へ流れる。すなわち、電流Ｉ３３が抵抗である集合セルＣＬＳ２に流れることで、集合セルＣＬＳ２に含まれる各セルＣＬが周期的に高温になる。
つまり、アレイＡＲに電源装置２００から正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶを印加することにより、アレイＡＲに照射される光の有無にかかわらず、バイパスダイオードＤｐ故障により生じるアレイＡＲの表面が周期的に温度上昇している領域を検出することができる。
【０１１３】
なお、上述した電源装置２００からアレイＡＲに印加する正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶは、ＡｐＶ＝発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳの数×発電可能なセルＣＬを含むクラスタＣＳに生じる電圧＋非発電セルＳＣＬを含むクラスタＣＳの数×非発電セルＳＣＬを含むクラスタＣＳに生じる電圧の条件を満たす電圧値であれば、いずれの電圧値であってもよい。
【０１１４】
上述したように、集合セルＣＬＳ２には、セルＣＬと、非発電セルＳＣＬとが含まれる。これにより、集合セルＣＬＳ２に流れる電流Ｉ２２が制限される。すなわち、集合セルＣＬＳ２は、発電するに際して必要な光の照射が得られない場合、抵抗が大きくなる。
この一例の場合、上述したように、端子ＴＤ２ｋと、端子ＴＤ２ａとが接続されておらず、開放状態であるため、クラスタＣＳ３からクラスタＣＳ２へ流入する電流Ｉ３３は、集合セルＣＬＳ２へ流れる。すなわち、電流Ｉ３３が抵抗である集合セルＣＬＳ２に流れることで、集合セルＣＬＳ２に含まれる各セルＣＬが周期的に高温になる。
【０１１５】
また、上述では、第２温度画像Ｐ２が、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶがアレイＡＲに印加された後に、撮像部１１０が撮像した温度画像Ｐである場合について説明したが、これに限られない。第２温度画像Ｐ２は、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加中の温度画像Ｐであってもよい。具体的には、第２温度画像Ｐ２は、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴うアレイＡＲの温度の上昇の経過があるアレイＡＲが撮像された温度画像Ｐであれば、いずれの時刻に撮像された温度画像Ｐであってもよい。
すなわち、第２温度画像Ｐ２は、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴うアレイＡＲの温度の上昇の経過があるアレイＡＲが撮像された温度画像Ｐであれば、アレイＡＲの電力出力端ＴＳＰに変調された電源電圧ＡｐＶが印加される回数が複数回であってもよい。
【０１１６】
また、上述では、撮像部１１０が、第１温度画像Ｐ１を撮像した後、第２温度画像Ｐ２を撮像する場合について説明したが、これに限られない。第１温度画像Ｐ１が、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴う、アレイＡＲの温度の上昇が少ないアレイＡＲが撮像された温度画像Ｐであって、かつ第２温度画像Ｐ２は、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴うアレイＡＲの温度の上昇の経過があるアレイＡＲが撮像された温度画像Ｐであれば、第１温度画像Ｐ１より以前に第２温度画像Ｐ２が撮像されていてもよい。
【０１１７】
以上説明したように、第１温度画像Ｐ１は、アレイＡＲに、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加される前、または印加された直後の温度画像Ｐである。また、第２温度画像Ｐ２は、アレイＡＲに、正弦波、方形波などの周期的に変化する変調された電源電圧ＡｐＶが印加中の温度画像Ｐである。取得部１０１は、第２温度画像Ｐ２が撮像された時刻より以前に第１温度画像Ｐ１を取得する。
【０１１８】
これにより、本実施形態の領域抽出装置１は、アレイＡＲに変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴う温度の上昇が少ない第１温度画像Ｐ１を撮像する。また、本実施形態の領域抽出装置１は、第１温度画像Ｐ１を撮像した後、アレイＡＲに変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴うアレイＡＲの温度の上昇の経過がある第２温度画像Ｐ２を撮像する。
【０１１９】
ここで、第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２を撮像するに際して、第２温度画像Ｐ２を先に撮像した場合を一例に説明する。この場合、第２温度画像Ｐ２を撮像した直後では、アレイＡＲの電力出力端ＴＳＰに変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴うアレイＡＲの温度の上昇が生じている。つまり、第１温度画像Ｐ１を撮像するに際して、アレイＡＲの温度の上昇が少ない状態となるまで時間を要する場合がある。
【０１２０】
すなわち、本実施形態の領域抽出装置１によれば、第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とのうち、第１温度画像Ｐ１を撮像することにより、アレイＡＲの温度の上昇が少ない状態となるまで要する時間を低減することができる。つまり、本実施形態の領域抽出装置１によれば、第１温度画像Ｐ１と、第２温度画像Ｐ２とのうち、第１温度画像Ｐ１を撮像することにより、バイパスダイオードＤｐの開放故障を検出する時間を低減することができる。
【０１２１】
また、上述では、撮像部１１０が検査対象領域ＣＡＲであるアレイＡＲ全体を撮像する場合について説明したが、これに限られない。撮像部１１０がアレイＡＲを撮像し、生成される温度画像Ｐには、少なくとも２つのクラスタＣＳが撮像されていればよい。
【０１２２】
以上説明したように、撮像部１１０は、アレイＡＲのうち、少なくとも２つのクラスタＣＳを撮像し、温度画像Ｐを生成する。
これにより、本実施形態の領域抽出装置１は、２つのクラスタＣＳの温度画像Ｐを撮像する。領域抽出装置１は、撮像した２つのクラスタＣＳの温度画像Ｐのうち、第１温度画像Ｐ１に示されるアレイＡＲの表面温度の温度分布と、第２温度画像Ｐ２に示されるアレイＡＲの表面温度の温度分布との差分情報を表した差分画像を導出する。領域抽出装置１は、導出した複数の差分画像に基づいて、画素毎にｋ個の差分情報をフーリエ変換することによって、周波数領域の信号を導出する。領域抽出装置１は、周波数領域の信号と、閾値情報ＴＨとに基づいて、周波数領域の信号の振幅が、閾値情報ＴＨより高い画素に該当する高温領域ＨＡＲを抽出する。このように構成することによって、本実施形態の領域抽出装置１は、アレイＡＲの電力出力端ＴＳＰに変調された電源電圧ＡｐＶが印加されることに伴う２つのクラスタＣＳの温度の変化を比較することができる。つまり、本実施形態の領域抽出装置１は、少なくとも２つのクラスタＣＳが撮像されていれば、高温領域を抽出することにより、バイパスダイオードＤｐの開放故障の有無を検出することができる。すなわち、本実施形態の領域抽出装置１は、多数のアレイＡＲが撮像された画像であっても、少なくとも２つのクラスタＣＳが検出できる温度画像Ｐであれば、バイパスダイオードＤｐの開放故障の有無を検出することができる。
つまり、本実施形態の領域抽出装置１によれば、バイパスダイオードＤｐの開放故障を検出する手間を低減することができる。
【０１２３】
なお、上記の各実施形態における領域抽出装置１が備える各部は、専用のハードウェアにより実現されるものであってもよく、また、メモリおよびマイクロプロセッサにより実現させるものであってもよい。
【０１２４】
なお、領域抽出装置１が備える各部は、メモリおよびＣＰＵ（中央演算装置）により構成され、領域抽出装置１が備える各部の機能を実現するためのプログラムをメモリにロードして実行することによりその機能を実現させるものであってもよい。
【０１２５】
また、領域抽出装置１が備える各部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。
【０１２６】
また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。
【０１２７】
以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。上述した各実施形態に記載の構成を組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１２８】
１…領域抽出装置、１００…情報処理部、１０１…取得部、１０２…導出部、１０３…領域抽出部、１１０…撮像部、１２０…記憶部、２００…電源装置、２５０…ファンクションジェネレータ、ＡＣＬ…異常セル、ＡｐＶ…電源電圧、ＡＲ…アレイ、ＣＡＲ…検査対象領域、ＣＬ…セル、ＣＬＳ、ＣＬＳ１、ＣＬＳ２、ＣＬＳ３…集合セル、ＣＳ、ＣＳ１、ＣＳ２、ＣＳ３…クラスタ、ＤＡＲ…差分領域、Ｄｂ、Ｄｂｆ、Ｄｂｆ１、Ｄｂｆ２、Ｄｂｆ３…逆流防止用ダイオード、Ｄｐ、Ｄｐ１、Ｄｐ２、Ｄｐ３…バイパスダイオード、ＨＡＲ…高温領域、ＪＢ…接続箱、Ｍ…架台、ＯＳＷ…出力開閉器、Ｐ、Ｐ１、Ｐ２…第２温度画像、ＰＣ…パワーコンディショナ、ＰＳ…直流電源、ＳＰＳ…太陽光発電システム、ＳＳＷ、ＳＳＷ１、ＳＳＷ２、ＳＳＷ３…ストリング開閉器、ＳＴ、ＳＴ１、ＳＴ２、ＳＴ３…ストリング、ＴＳＰ…電力出力端、ＷＲ、ＷＲ１、ＷＲ１１、ＷＲ１２、ＷＲ１３、ＷＲ１４、ＷＲ２、ＷＲＮ、ＷＲＰ…配線
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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