(57)【要約】【課題】太陽電池ストリングからの直流電力が開閉器を介してＤＣ／ＤＣ変換回路に供給され、出力端子を介して直流電力をパワーコンディショナへ供給する集電箱において、集電箱の小型化と、集電箱を形成するケーシングの小型化と、更に集電箱内の配線のし易さを達成するために、開閉器の配置及び取り付け構造を改良するものである。【解決手段】ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの側方に設けた開閉器エリアに、ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに設けた開閉器のうち、２個の開閉器が横配置で上位置に配置される上段取り付け部と、残りの開閉器が下位置に配置される下段取り付け部を形成した開閉器取り付け台を備え、下段取り付け部に対して上段取り付け部がケーシングの前側方向に張り出した段差状であり、下段取り付け部の開閉器からＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、上段取り付け部の裏側を潜って配線されること。【選択図】図１
2012244769.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池ストリングからの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、縦方向配置の裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、
前記ケーシング内には、複数の太陽電池ストリングからのそれぞれの直流電力に対応するように構成された複数のＤＣ／ＤＣ変換回路を横一列に配置するＤＣ／ＤＣ変換回路エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナの入力側を接続する出力端子を収容する出力側エリアが前記ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの一側方に配置され、
前記開閉器エリアには、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに設けた開閉器のうち、２個の開閉器が横配置で上位置に配置される上段取り付け部と、残りの開閉器が下位置に配置される下段取り付け部を形成した開閉器取り付け台を備え、前記下段取り付け部に対して前記上段取り付け部が前記ケーシングの前側方向に張り出した段差状であり、
前記下段取り付け部の開閉器から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、前記上段取り付け部の裏側を潜って配線されることを特徴とする集電箱。
【請求項２】
太陽電池ストリングからの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、縦方向配置の裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、
前記ケーシング内には、複数の太陽電池ストリングからのそれぞれの直流電力に対応するように構成された複数のＤＣ／ＤＣ変換回路を横一列に配置するＤＣ／ＤＣ変換回路エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器８を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナの入力側を接続する出力端子を収容する出力側エリアとを備え、
ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの一側方に入力側エリアとなる開閉器エリアが配置され、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの他側方に出力側エリアが配置され、
前記開閉器エリアには、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに設けた開閉器のうち、２個の開閉器が横配置で上位置に配置される上段取り付け部と、残りの開閉器が下位置に配置される下段取り付け部を形成した開閉器取り付け台を備え、前記下段取り付け部に対して前記上段取り付け部が前記ケーシングの前側方向に張り出した段差状であり、
前記下段取り付け部の開閉器から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、前記上段取り付け部の裏側を潜って配線されることを特徴とする集電箱。
【請求項３】
前記出力側エリアには、前記出力端子とノイズフィルタ回路とを配置したことを特徴とする請求項２に記載の集電箱。
【請求項４】
前記上段取り付け部の２個の開閉器に対して前記下段取り付け部の開閉器の上下方向位置が横にずれた配置であり、前記下段取り付け部の開閉器の側方が、前記上段取り付け部の２個の開閉器に接続される入力側のリード線の配置エリアとなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の集電箱。
【請求項５】
放熱フィンが前記ケーシングの裏壁よりも後方へ突出する状態で前記ケーシングの裏壁の少なくとも一部がヒートシンクで構成され、前記ヒートシンクに前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に取り付けたパワー素子を伝熱状態に取り付けたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集電箱。
【請求項６】
前記周囲壁の内側に配置されて前記ケーシングの表側開口を覆う保護カバーを備え、前記保護カバーに形成した孔を貫通して前記各開閉器の操作レバーが前面側へ突出し、前記保護カバー及び前記操作レバーが前記蓋によって覆われることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の集電箱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パワーコンディショナ（直流電力を交流電力に変換する電力変換装置）に接続される集電箱に関し、特に、太陽電池ストリングとパワーコンディショナとの間に介在して所要の電気処理動作をする集電箱の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
屋根に設置される複数の太陽電池ストリングと、複数の太陽電池ストリングからの配線を一つにまとめてその直流電力をパワーコンディショナに供給する接続箱と、接続箱からの直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナとによって構成される太陽光発電システムにおいて、接続箱が屋外設置の場合の防水構造についての発明が開示されている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２９５９９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１では、接続箱の筺体が、略箱形のケーシング本体２と、ケーシング本体の前面開口を覆う蓋３で構成され、ケーシング本体内には、４個のパワー基板３０とこのパワー基板３０に対して垂直配置の４個の制御基板３５が横に配置され、一つのパワー基板３０と一つの制御基板３５からなる一組が、複数の太陽電池モジュールまたは複数の太陽電池セルを直列／並列接続した一つの太陽電池ストリングに対応した構成とし、この一組のパワー基板３０と制御基板３５によって、一つの太陽電池ストリングに対する昇圧動作などの各種の電気処理及び制御を実行する構成である。
【０００５】
この特許文献１では、一つのパワー基板３０と制御基板３５を一組として、その４組がケーシング本体２内に横配置され、その側方には端子台２０が配置され、この端子台２０には、一つのパワー基板３０と制御基板３５の一組ごとに対応するように入力端子２２を備える４個の開閉器２１が横一列に配置され、更にパワーコンディショナ側に接続される出力端子２３を取り付けている。
【０００６】
更に、この特許文献１では、これらパワー基板３０と制御基板３５の４組を覆うように、一つの基板カバー４０がケーシング本体２に取り付けられ、また、端子台２０を覆うように端子台カバー５０がケーシング本体２に取り付けられている。
【０００７】
更にまた、この特許文献１では、ケーシング本体２内に配置したパワー基板３０に取り付けたＩＧＢＴなどの発熱量の大きな高圧駆動のパワー素子が、ヒートシンクのベース板の背面に取り付けられ、このヒートシンクがケーシング本体２内に配置され、ケーシング本体２の上板２ｂと下板２ｃに通気孔６と７が形成された構成である。
【０００８】
本発明は、特許文献１と同様に、パワーコンディショナに接続される屋外設置式の集電箱であるが、その内部構造が特許文献１とは全く異なる点で新規な発明を提供する。即ち、特許文献１では、ケーシング本体内に、一つのパワー基板３０と制御基板３５を一組とした４組が横配置される基板配置エリアと、その左側には、入力側となる４個の開閉器２１と出力側となる出力端子２３が取り付けられる端子台２０の配置エリアが形成され、４個の開閉器２１が横一列に配置されており、これによって、ケーシング本体２の左右長さが長くなり、それに伴ってケーシング本体の前面開口を覆う蓋３も大きくなり、接続箱全体が大きくなるという問題がある。
【０００９】
また、特許文献１では、上記のように、パワー素子を取り付けたヒートシンクがケーシング本体内に配置されており、これによって、ケーシング本体２の厚さが厚くなるという問題がある。
【００１０】
本発明は、一つのパワー基板と制御基板を一組として複数組を収容する基板配置エリアの側方には、入力側となる開閉器のうち、横配置の２個の開閉器を上位置とし、残りの開閉器が下位置となるように配置する特定構成で以って、ケーシング本体の左右長さが短くなり、それに伴ってケーシング本体の前面開口を覆う蓋も小さくなり、接続箱全体が小さくできることとなり、上記のような接続箱全体が大きくなるという問題を解決するものである。
【００１１】
また、本発明は、一つのパワー基板と制御基板を一組として複数組を収容するＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの一側方を入力側配置部とし、他側方を出力側配置部とし、入力側配置部には、横配置の２個の開閉器を上位置とし、残りの開閉器が下位置となるように配置し、出力側配置部には出力端子等を配置する特定構成で以って、上記のような問題を解決するものである。
【００１２】
更に、本発明は、パワー素子を取り付けたヒートシンクは、ケーシング本体の外に露出状態にケーシング本体に取り付けることにより、ケーシング本体の厚さが厚くなるという問題を解決する。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
第１発明は、太陽電池ストリングからの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、縦方向配置の裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、
前記ケーシング内には、複数の太陽電池ストリングからのそれぞれの直流電力に対応するように構成された複数のＤＣ／ＤＣ変換回路を横一列に配置するＤＣ／ＤＣ変換回路エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナの入力側を接続する出力端子を収容する出力側エリアが前記ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの一側方に配置され、
前記開閉器エリアには、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに設けた開閉器のうち、２個の開閉器が横配置で上位置に配置される上段取り付け部と、残りの開閉器が下位置に配置される下段取り付け部を形成した開閉器取り付け台を備え、前記下段取り付け部に対して前記上段取り付け部が前記ケーシングの前側方向に張り出した段差状であり、
前記下段取り付け部の開閉器から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、前記上段取り付け部の裏側を潜って配線されることを特徴とする。
【００１４】
第２発明は、太陽電池ストリングからの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、縦方向配置の裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、
前記ケーシング内には、複数の太陽電池ストリングからのそれぞれの直流電力に対応するように構成された複数のＤＣ／ＤＣ変換回路を横一列に配置するＤＣ／ＤＣ変換回路エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器８を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナの入力側を接続する出力端子を収容する出力側エリアとを備え、
ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの一側方に入力側エリアとなる開閉器エリアが配置され、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの他側方に出力側エリアが配置され、
前記開閉器エリアには、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに設けた開閉器のうち、２個の開閉器が横配置で上位置に配置される上段取り付け部と、残りの開閉器が下位置に配置される下段取り付け部を形成した開閉器取り付け台を備え、前記下段取り付け部に対して前記上段取り付け部が前記ケーシングの前側方向に張り出した段差状であり、
前記下段取り付け部の開閉器から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、前記上段取り付け部の裏側を潜って配線されることを特徴とする。
【００１５】
第３発明は、第２発明において、前記出力側エリアには、前記出力端子とノイズフィルタ回路とを配置したことを特徴とする。
【００１６】
第４発明は、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、前記上段取り付け部の２個の開閉器に対して前記下段取り付け部の開閉器の上下方向位置が横にずれた配置であり、前記下段取り付け部の開閉器の側方が、前記上段取り付け部の２個の開閉器に接続される入力側のリード線の配置エリアとなることを特徴とする。
【００１７】
第５発明は、第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、放熱フィンが前記ケーシングの裏壁よりも後方へ突出する状態で前記ケーシングの裏壁の少なくとも一部がヒートシンクで構成され、前記ヒートシンクに前記ＤＣ／ＤＣ変換回路に取り付けたパワー素子を伝熱状態に取り付けたことを特徴とする。
【００１８】
第６発明は、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記周囲壁の内側に配置されて前記ケーシングの表側開口を覆う保護カバーを備え、前記保護カバーに形成した孔を貫通して前記各開閉器の操作レバーが前面側へ突出し、前記保護カバー及び前記操作レバーが前記蓋によって覆われることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明では、開閉器エリアでの開閉器の配置が、上段取り付け部と下段取り付け部に分割した配置となるため、ケーシングの左右長さが短くなり、それに伴ってケーシングの前面開口を覆う蓋も小さくなり、集電箱全体が小さくできることとなる。そして、開閉器取り付け台の段差を利用して、下段取り付け部の開閉器からＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、上段取り付け部の裏側を潜って配線されることにより、下段取り付け部の開閉器からの配線が上段取り付け部の開閉器によって邪魔されないため、短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。
【００２０】
第２発明では、開閉器エリアでの開閉器の配置が、上段取り付け部と下段取り付け部に分割した配置となるため、ケーシングの左右長さが短くなり、それに伴ってケーシングの前面開口を覆う蓋も小さくなり、集電箱全体が小さくできることとなる。そして、開閉器取り付け台の段差を利用して、下段取り付け部の開閉器からＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、上段取り付け部の裏側を潜って配線されることにより、下段取り付け部の開閉器からの配線が上段取り付け部の開閉器によって邪魔されないため、短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。そして、入力側となる開閉器と、出力側となる出力端子の配置が、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの左右に分割配置となり、配線が短くできる好ましい配置となる。
【００２１】
第３発明では、各ＤＣ／ＤＣ変換回路からパワーコンディショナへの出力からノイズを取り除くノイズフィルタ回路を設ける場合、出力端子と共にノイズフィルタ回路を出力側エリアに配置することにより、入力側となる開閉器と、出力側となる出力端子とノイズフィルタ回路の配置が、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの左右に分割配置となり、配線が短くできる好ましい配置となる。
【００２２】
第４発明では、上段取り付け部の２個の開閉器に対して下段取り付け部の開閉器の上下方向位置が横にずれた配置であるため、下段取り付け部の開閉器の側方が上段取り付け部の２個の開閉器に接続される入力側のリード線の配置エリアとなり、短いリード線でもって配線もし易くなり、整理された状態での配線となる。
【００２３】
第５発明では、パワー素子を取り付けたヒートシンクがケーシングの裏壁の一部を構成するため、ケーシング自体の裏壁が少ない材料となり、且つ、ケーシングの厚さが厚くなるという問題を解決でき、ケーシング自体の小型化ができると共に、集電箱内のパワー素子の発熱が良好となり、動作の安定した集電箱を得ることができる。
【００２４】
第６発明は、保護カバーによってケーシングの表側開口を覆うことができ、開閉器のＯＮ−ＯＦＦ操作は表側の蓋を開いた状態で可能となるため、スイッチ操作に支障はなく、且つ、表側の蓋を開いたとき、直ちにＤＣ／ＤＣ変換回路などへ人体が触れることが防止され安全を維持できるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る集電箱の内部構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る集電箱の下段の１個の開閉器を取り外した状態でのケーシングの内部構成と配線状態を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る開閉器エリアの開閉器の配置と配線状態を示す図である。
【図４】本発明に係る開閉器エリアに設けた開閉器取り付け台の斜視図である。
【図５】本発明に係る集電箱のケーシングの内部構成を示す図である。
【図６】本発明に係る集電箱の回路構成図である。
【図７】本発明に係る集電箱の背面側の斜視図である。
【図８】本発明に係る集電箱の正面側の斜視図である。
【図９】本発明に係る集電箱の表側の蓋を外した状態の正面側の斜視図である。
【図１０】本発明に係る集電箱を建物の外壁に取り付けた状態の側面図である。
【図１１】本発明に係る集電箱内の発熱性電気素子がヒートシンクへ伝熱状態に取り付けられた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明は、太陽電池ストリングからの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、縦方向配置の裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、
前記ケーシング内には、複数の太陽電池ストリングからのそれぞれの直流電力に対応するように構成された複数のＤＣ／ＤＣ変換回路を横一列に配置するＤＣ／ＤＣ変換回路エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナの入力側を接続する出力端子を収容する出力側エリアが前記ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの一側方に配置され、
前記開閉器エリアには、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに設けた開閉器のうち、２個の開閉器が横配置で上位置に配置される上段取り付け部と、残りの開閉器が下位置に配置される下段取り付け部を形成した開閉器取り付け台を備え、前記下段取り付け部に対して前記上段取り付け部が前記ケーシングの前側方向に張り出した段差状であり、
前記下段取り付け部の開閉器から前記ＤＣ／ＤＣ変換回路へ接続するリード線が、前記上段取り付け部の裏側を潜って配線される構成であり、以下にその実施例を図に基づき説明する。
【実施例１】
【００２７】
本発明に係る集電箱１は、複数の太陽電池モジュール３を電気的接続した太陽電池ストリング２からの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって直流電力を出力するものであり、この直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ４へ供給するものである。パワーコンディショナ４は、集電箱１から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、商用電力系統ＧＲＩＤの周波数に相当する所定の低周波数の正弦波の交流電力として、例えば、単相交流２００Ｖの商用電力系統ＧＲＩＤへ供給する構成である。
【００２８】
その場合、特に、本発明では、家屋の屋根の東西南北にそれぞれ１セットの太陽電池発電パネル群を設置する関係にて合計４セットを配置する場合のように、複数セットの太陽電池発電パネル群から供給される直流電力が、ＤＣ／ＤＣ変換回路を含む集電箱１を介して直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を含むパワーコンディショナ４へ供給される場合の集電箱１に関する技術である。この場合、一つの太陽電池発電パネル群に相当するものが、本発明における一つの太陽電池ストリングに相当するものとして説明する。このため、以下の実施例では、上記４セットの太陽電池発電パネル郡は、４個（４セット）の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに相当するものとして説明する。
【００２９】
太陽電池ストリング２は、図６に示すように、複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続して構成したものであり、太陽電池モジュール３は、複数の太陽電池セルを電気的に直列／並列接続して構成されている。実施例では、太陽電池ストリング２が４個の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄで構成され、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、それぞれ複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続して構成されており、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには、発電する直流電力を取り出すために、それぞれ２本のリード線Ｒ１、Ｒ２が接続されている。なお、太陽電池ストリング２Ａは、複数の太陽電池ストリングが電気的に直列に接続された構成であってもよく、太陽電池ストリング２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄについても同様である。
【００３０】
集電箱１は、縦方向配置の裏壁５Ａと周囲壁５Ｂによって横長の略矩形状の表側開口５Ｃを形成した横長の箱形のケーシング５と、このケーシング５の表側開口５Ｃを密閉するようにケーシング５に着脱可能に固定される箱形の表側の蓋６を備える横長形状である。ケーシング５及び蓋６は、金属性または合成樹脂製である。ケーシング５と蓋６の関係は、蓋６の上端フランジがケーシング５の周囲壁５Ｂの上部フランジ５Ｆに係止した状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下部に蓋６の下部フランジをネジ２３で固定することにより、蓋６の裏側周囲に設けたパッキン（図示せず）がケーシング５の周囲壁５Ｂの先端に密着して、ケーシング５内への雨水が進入しない防水状態となり、屋外設置式に適するものとなる。
【００３１】
集電箱１は、図１０、図１１に示すように、建物の外壁等の取り付け壁４０に沿って縦方向に取り付けられる屋外設置式である場合と、建物の内壁等の取り付け壁４０に沿って縦方向に取り付けられる屋内設置式である場合のいずれにも適用できるものであり、図７に示すように、ケーシング５の裏壁５Ａに固定した左右の取り付け補助部材４１の上端部が、取り付け壁４０に沿って固定した取り付け板４２の左右上端部４２Ａに係止すると共に、各取り付け補助部材４１の下端部が取り付け板４２の左右下端の保持辺４２Ｂに載置されて支持される状態で取り付けられる。左側の取り付け補助部材４１の外側面と、右側の取り付け補助部材４１の外側面は、それぞれ対応する取り付け補助部材４１、４１にネジ４４にて固定される化粧カバー４３によって覆われている。
【００３２】
集電箱１には、太陽電池ストリング２から供給される直流電力を入力源として昇圧動作などの所要の電気処理動作によって所要の直流電力を出力する直流・直流変換回路（ＤＣ／ＤＣ変換回路という）７と、太陽電池ストリング２からＤＣ／ＤＣ変換回路７へ供給される直流電力を開閉する開閉器８と、ＤＣ／ＤＣ変換回路７から出力される直流電力をパワーコンディショナ４へ供給するための出力端子９が収容されている。
【００３３】
本発明では、複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続して一つの太陽電池ストリング２を構成し、この一つの太陽電池ストリング２に対応して一つのＤＣ／ＤＣ変換回路７と一つの開閉器８を備える関係を１セットとして、これの複数セットを備える構成である。実施例では、４個の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを備え、これら太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応して、４個のＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄと、４個の開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを備える関係である。
【００３４】
このため、図１、図２及び図５に示すように、ケーシング５内には、このＤＣ／ＤＣ変換回路の複数が横一列に並列配置されるＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓと、このＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器８を配置する開閉器エリア８Ｓと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナ４の入力側を接続する出力端子９を収容する出力側エリア９Ｓとを備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの一側方に入力側エリアとなる開閉器エリア８Ｓが配置され、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの他側方に出力側エリア９Ｓが配置されている。
【００３５】
具体的には、図１、図２及び図５に示すように、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄが、並列状態となるように横一列にＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに配置され、このＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄごとに入力回路を開閉する開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄが開閉器エリア８Ｓに配置され、この開閉器エリア８ＳがＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの一側方に設けられている。更に、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの他側方には、出力端子９を収容する出力側エリア９Ｓが配置されている。実施例ではＤＣ／ＤＣ変換回路７の出力側にノイズフィルタ回路１０を設けているため、ノイズフィルタ回路１０は出力側エリア９Ｓに配置されている。
【００３６】
なお、一つの太陽電池モジュール３によって一つの太陽電池ストリングを構成する関係によって構成された複数の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを揃え、それぞれの太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの直流電力を受けるように、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを備える構成でもよい。
【００３７】
このように各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応して、それぞれ開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、及びＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを設けているが、更に具体的には、図６に示すように、太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの直流電力が、それぞれ入力側リード線Ｒ１、Ｒ２にて開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの入力側に接続され、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの出力側は、それぞれリード線Ｒ３、Ｒ４にてＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの入力側に接続され、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの直流出力は、共通のプラス電力のリード線Ｒ５とマイナス電力のリード線Ｒ６にてノイズフィルタ回路１０に接続され、ノイズフィルタ回路１０の出力はリード線Ｒ７、Ｒ８にて出力端子９に接続され、出力端子９にはパワーコンディショナ４の入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１が接続されている。なお、ノイズフィルタ回路１０を設けない場合は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの直流出力は、共通のリード線Ｒ５、Ｒ６にて出力端子９に接続される。
【００３８】
ＤＣ／ＤＣ変換回路７は、それぞれ一つの太陽電池ストリングに対応するパワー基板と制御基板を一組として備えており、図示の４組の形態では、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａは、太陽電池ストリング２Ａに対応するパワー基板１１Ａと制御基板１２Ａを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｂは、太陽電池ストリング２Ｂに対応するパワー基板１１Ｂと制御基板１２Ｂを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｃは、太陽電池ストリング２Ｃに対応するパワー基板１１Ｃと制御基板１２Ｃを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｄは、太陽電池ストリング２Ｄに対応するパワー基板１１Ｄと制御基板１２Ｄを一組として備える。このように構成された複数の組（実施例では４組）が横一列にケーシング５内のＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに配置されている。パワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄは、ケーシング５の裏壁５Ａに略平行に上下方向に略垂直状態に取り付けられ、また、制御基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、それぞれ対応するパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄに対して前方に向けて略垂直に配置されている。
【００３９】
この構成において、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、それぞれ対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄのパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの入力回路をＯＮ状態とＯＦＦ状態にするために、手動操作によって開閉するものである。
【００４０】
パワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄには、それぞれ昇圧回路用のリアクトルＬ０とコンデンサＣ０等が取り付けられ、更に、後述のように発熱の大きなパワー素子とダイオードやその他の回路素子が取り付けられている。また、ノイズフィルタ回路１０の基板１０Ａには、高周波ノイズ防止用のリアクトルＬ４とコンデンサＣ４、Ｃ５やその他の回路素子が取り付けられている。
【００４１】
本発明では、集電箱１の小型化と、ケーシング５の小型化と、更に集電箱１内の配線のし易さを達成するために、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの配置及び取り付け構造に特徴がある。以下これについて説明する。
【００４２】
先ず、開閉器エリア８Ｓには、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄごとに設けた開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄのうち、２個の開閉器（図示では８Ｂ、８Ｃ）が横並びの配置で上位置に配置される上段取り付け部１３Ａと、残りの開閉器（図示では８Ａ、８Ｄ）が下位置に配置される下段取り付け部１３Ｂを形成した開閉器取り付け台１３を備え、下段取り付け部１３Ｂに対して上段取り付け部１３Ａが、ケーシング５の前側方向に張り出した段差状である。
【００４３】
図４に示すように、上段取り付け部１３Ａには、２個の開閉器８Ｂ、８Ｃが横並び配置となるように、開閉器取り付け孔１３Ｅが間隔を存して形成され、下段取り付け部１３Ｂには、２個の開閉器８Ａ、８Ｄが横並び配置となるように、開閉器取り付け孔１３Ｆが間隔を存して形成されている。また、段差部１３Ｃには、リード線挿通用の貫通孔及びまたは切り欠き１３Ｄが形成されている。これによって、図２、図３などに示すように、下段取り付け部の開閉器８Ａ、８Ｄから対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｃへ接続するリード線Ｒ３、Ｒ４が、貫通孔及びまたは切り欠き１３Ｄを通り上段取り付け部１３Ａの裏側を潜って配線されることとなる。このように開閉器を上下配置しても、上段取り付け部１３Ａの開閉器８Ｂ、８Ｃと下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｄとの間隔を小さくでき、ケーシング５の上下長さがそれによって大きくなることがない。そして、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｄからのリード線Ｒ３、Ｒ４の配線が、上段取り付け部１３Ａの裏側を潜って配線されるため、上段取り付け部１３Ａの開閉器８Ｂ、８Ｃによって邪魔されず、短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。
【００４４】
また、図３に示すように、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｃに対して、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｄの上下方向位置が横にＬ１、Ｌ２、Ｌ３だけずれた配置であり、図２、図３及び図５に示すように、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｄの側方が、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｃに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２の配置エリアとなっている。これによって、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｃに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２が短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。なお、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｃに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２を保持する保持具１４Ａ、１４Ｂが、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｄの側方に取り付けられている。この保持具１４Ａ、１４Ｂは、リード線Ｒ１、Ｒ２を上方から押し込むことによって左右に開く弾性部材で構成されている。なお、横にずれる寸法Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は同じでもよい。
【００４５】
次に、ケーシング５の裏壁５Ａの少なくとも一部がヒートシンク１５で構成されている。ヒートシンク１５はアルミニウム製であり、平板状の基板１５Ａの裏側に左右並行に配列された上下方向に延びる複数の放熱フィン１５Ｂとから構成され、基板１５Ａがケーシング５の裏壁５Ａに形成した矩形状等の孔からケーシング５内に露出するように、この矩形状等の孔の周縁部で裏壁５Ａに、基板１５Ａの周縁部が液密のシール状態に取り付けられている。これによって、放熱フィン１５Ｂ間に形成される空気通路を上下方向とする状態で、放熱フィン１５Ｂがケーシング５の裏壁５Ａの後方へ長く突出する状態となる。
【００４６】
ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、それぞれ対応する制御基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄに取り付けた電気回路によって、対応するパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに取り付けたパワー素子としてのスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄをスイッチング制御することにより、対応する太陽電池モジュール２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから供給される出力電力の最大点で動作する制御を行うように構成されている。スイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と称するものなど大電流に対応するものを用いる。
【００４７】
このような動作をすることにより、パワー素子としてのスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄからの発熱は大きくなる。このため、これらパワー素子は発熱性電気素子である。集電箱１は、ケーシング５の表側開口５Ｃが蓋６で閉じられる構成であり、屋外設置式の場合はケーシング５と蓋６との間がシール材によってシールされ、内部へ水が浸入しないような防水構造である。ここらパワー素子からの発熱が集電箱１内に篭れば、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄなどの電気部品が損傷する虞があり、この熱の放散が必要となる。そのため、図１１に示すように、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔５Ｐを通して、パワー素子であるスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄがヒートシンク１５の基板１５Ａに伝熱状態に取り付けられ、このスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの発熱が、ヒートシンク１５によって集電箱１の外へ放出されるようにしている。
【００４８】
なお、他のパワー素子として、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの動作によって発熱するダイオードがあれば、このダイオードから発する熱もヒートシンク１５によって集電箱１の外へ放出されるように、ヒートシンク１５の基板１５Ａにこのダイオードが伝熱状態に取り付けられる。
【００４９】
このように、ケーシング５の裏壁５Ａの少なくとも一部がヒートシンク１５で構成され、ケーシング５の外にヒートシンク１５が露出する構成であり、ヒートシンク１５にＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄに取り付けたパワー素子であるスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄやダイオードを伝熱状態に取り付けたことにより、ケーシング５自体の裏壁５Ａが少ない材料となり、且つ、ケーシング５の厚さが厚くなるという問題を解決でき、ケーシング５自体の小型化ができると共に、集電箱１内のパワー素子の発熱が良好となり、動作の安定した集電箱１を得ることができる。
【００５０】
また、表側の蓋６を開いたとき、直ちにＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄなどへ人体が触れることを防止するために、ケーシング５の表側開口５Ｃが保護カバー１７によって覆われている。保護カバー１７は、ケーシング５の周囲壁５Ｂの内側に周囲壁５Ｂに沿う大きさで以ってケーシング５にネジ止めされている。保護カバー１７には、各開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの操作レバー８Ｋが前面側へ突出するための矩形状の孔１８が形成されており、表側の蓋６を開いた状態で、操作レバー８Ｋを操作することにより、各開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤをＯＮ−ＯＦＦできる。そして、表側の蓋６を閉じることによって、保護カバー１７及び操作レバー８Ｋが蓋６によって覆われる状態となる。
【００５１】
太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと対応する開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとを接続するリード線Ｒ１、Ｒ２は、図１０に示すように建物の外壁または内壁等の取り付け壁４０に沿って配置する場合は、保護パイプ２１で覆われた状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下側壁に形成した孔１９に挿通される。また、出力端子９に接続されるパワーコンディショナ４の入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１も同様に保護パイプで覆われた状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下側壁に形成した孔２０に挿通される。なお、リード線Ｒ１、Ｒ２並びに入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１を取り付け壁４０の中に配線する場合は、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔２１にリード線Ｒ１、Ｒ２を挿通し、また入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１を孔２２に挿通することにより達成される。
【００５２】
上記実施例では、太陽電池ストリング２は、４個の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄとしている。これは、家屋の屋根などに設置する場合の集光発電状態を考慮して、太陽電池ストリング２Ａを東側に、太陽電池ストリング２Ｂを西側に、太陽電池ストリング２Ｃを南側に、太陽電池ストリング２Ｄを北側に向けて設置する場合を示しているが、日当たりの悪い北側設置を省く場合は、太陽電池ストリング２Ｄと、それに対応する開閉器８Ｄ及びＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｄを省くことにより対処する。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明に係る集電箱は、上記実施例に示した構成に限定されず、種々の形態のものに適用できるものであり、本発明の技術範囲において種々の形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００５４】
１・・・・・集電箱
２・・・・・太陽電池ストリング
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ・・・太陽電池ストリング
２Ｓ・・・・ケーシング２の周囲壁
３・・・・・太陽電池モジュール
４・・・・・パワーコンディショナ
５・・・・・ケーシング
５Ａ・・・・ケーシングの裏壁
５Ｂ・・・・ケーシングの周囲壁
５Ｃ・・・・ケーシングの表側開口
６・・・・・表側の蓋
７・・・・・直流・直流変換回路（ＤＣ／ＤＣ変換回路という）
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ・・・ＤＣ／ＤＣ変換回路
７Ｓ・・・・ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア
８・・・・・開閉器
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ・・・開閉器
８Ｋ・・・・開閉器の操作レバー
８Ｓ・・・・開閉器エリア
９・・・・・出力端子
９Ｓ・・・・出力側エリア
１０・・・・ノイズフィルタ回路
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ・・・パワー基板
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・・制御基板
１３・・・・開閉器取り付け台
１３Ａ・・・上段取り付け部
１３Ｂ・・・下段取り付け部
１４Ａ、１４Ｂ・・・保持具
１５・・・・ヒートシンク
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ・・・スイッチング素子（パワー素子）
１７・・・・保護カバー
１８・・・・孔
１９〜２２・・・孔
Ｌ０・・・・昇圧回路用リアクトル
Ｃ０・・・・昇圧回路用コンデンサ
Ｌ４・・・・高周波ノイズ防止用のリアクトル
Ｃ４、Ｃ５・・・高周波ノイズ防止用のコンデンサ
Ｒ１〜Ｒ１１・・・リード線
【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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