(57)【要約】【課題】フィルタの清掃を行うことなくパワーコンディショナの変換効率の低下を抑制できるパワーコンディショナを得ること。【解決手段】パワーコンディショナは、筐体と、前記筐体内に配され、太陽電池で発生した直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記筐体内に配された換気用ファンと、前記筐体における前記換気用ファンに対応した箇所に配されたフィルタとを備え、前記換気用ファンは、正回転及び逆回転が可能であり、正回転を行うことにより前記筐体内を換気し、逆回転を行うことにより前記フィルタに付着した塵埃を除去する。【選択図】図１
2012228062.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、
前記筐体内に配され、太陽電池で発生した直流電力を交流電力に変換するインバータと、
前記筐体内に配された換気用ファンと、
前記筐体における前記換気用ファンに対応した箇所に配されたフィルタと、
を備え、
前記換気用ファンは、正回転及び逆回転が可能であり、正回転を行うことにより前記筐体内を換気し、逆回転を行うことにより前記フィルタに付着した塵埃を除去する
ことを特徴とするパワーコンディショナ。
【請求項２】
前記換気用ファンが逆回転している時間を計る計時手段をさらに備え、
前記換気用ファンは、前記計時手段を用いて一定時間の逆回転を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のパワーコンディショナ。
【請求項３】
前記換気用ファンは、前記太陽電池が発電しない夜間に、系統電力を使用して逆回転を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーコンディショナ。
【請求項４】
前記換気用ファンは、前記太陽電池で発生する直流電力の値が前記インバータの運転可能な値より小さい時間帯に、前記太陽電池で発生された直流電力を使用して逆回転を行う
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のパワーコンディショナ。
【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に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、主に、屋根に配設される複数の太陽電池モジュールと、複数の太陽電池モジュール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し、交流電力を系統電源に連系するパワーコンディショナとによって構成されている。接続箱及びパワーコンディショナには、昇圧回路や、インバータ回路などの各種電子回路が内蔵されている。
【０００３】
このパワーコンディショナに内蔵された各種の電子回路は、システム可動時に温度が上昇するため、換気用ファンを設け周囲の空気を換気して周囲の空気の温度を下げることで、その温度を下げる必要がある。また、換気用ファンにより換気される空気とともに塵埃が混入することを防ぐため、換気ファンの近傍にはフィルタを設ける必要がある。
【０００４】
特許文献１には、太陽光発電用電力変換装置において、筐体に貫通して設けられた通風路内に直流リアクトル、交流リアクトル、及び換気ファンが設けられ、通風路の両端にフィルタが設けられることが記載されている。これにより、特許文献１によれば、ファンにより吸引される外気が両リアクトルのみを通り両リアクトル以外の電気機器部品に通らないので、その電気機器部品の外気による劣化が防止され、安価なファン、フィルタを用いて電力変換装置を小形にすることができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５２６５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載された構造では、換気用ファンの吸い込み側に設けたフィルタに塵埃が付着しやすい。フィルタに多量の塵埃が付着して目詰まりが生じると、通風路内に吸引される外気の風量が低下する傾向にある。通風路内に吸引される外気の風量が低下すると、通風路内部の温度が上昇し、両リアクトル以外の電気機器部品（例えば、半導体スイッチ素子やコンデンサなど）に悪影響を与え、電力変換装置の変換効率が低下するおそれがある。さらに温度上昇して部品の許容温度以上になれば部品の故障や破壊に至り、電力変換装置が故障するおそれもある。そのため、ユーザーがフィルタを日常的に点検してフィルタの清掃を行わなければいけないので、煩雑である。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、フィルタの清掃を行うことなくパワーコンディショナの変換効率の低下を抑制できるパワーコンディショナを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の１つの側面にかかるパワーコンディショナは、筐体と、前記筐体内に配され、太陽電池で発生した直流電力を交流電力に変換するインバータと、前記筐体内に配された換気用ファンと、前記筐体における前記換気用ファンに対応した箇所に配されたフィルタとを備え、前記換気用ファンは、正回転及び逆回転が可能であり、正回転を行うことにより前記筐体内を換気し、逆回転を行うことにより前記フィルタに付着した塵埃を除去することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、換気用ファンが正回転を行うことにより、筐体内の空気の温度上昇を抑制でき、インバータによる電力変換効率の低下を抑制できる。また、換気用ファンが逆回転を行うことにより、換気用ファンの正回転時にフィルタに付着した塵埃を取り除くので、フィルタの清掃を行う必要性を低減できる。すなわち、フィルタの清掃を行うことなくパワーコンディショナの変換効率の低下を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態にかかるパワーコンディショナの構成を表した図である。
【図２】図２は、実施の形態にかかる換気用ファンの制御を表したフローチャートである。
【図３】図３は、実施の形態にかかる換気用ファンの逆回転時の動作を表した図である。
【図４】図４は、実施の形態にかかる換気用ファンの正回転時の動作を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明にかかるパワーコンディショナの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１２】
実施の形態．
実施の形態にかかるパワーコンディショナ１について図１を用いて説明する。図１は、パワーコンディショナ１の構成を示す分解斜視図である。
【００１３】
パワーコンディショナ１は、太陽電池（図示せず）で発生した直流電力を調整して交流の系統電力（図示せず）へ供給する。具体的には、パワーコンディショナ１は、筐体１０、インバータ２０、リレー３０、換気用ファン４０、フィルタ５０、内部タイマ６０（計時手段、図示せず）、及び制御回路７０を備える。
【００１４】
筐体１０は、その内部に、例えば、インバータ２０、リレー３０、換気用ファン４０、内部タイマ６０、及び制御回路７０が収容される。筐体１０は、例えば箱型の外形を有し、例えば導体で形成されている。筐体１０における例えば図１の手前側の面１０ａには、フィルタ５０が配されている。
【００１５】
インバータ２０は、筐体１０内に配されている。インバータ２０は、太陽電池（図示せず）で発生した直流電力を交流電力に変換する。インバータ２０は、例えば複数のスイッチング素子を有し、複数のスイッチング素子のオン・オフのパターンにより、直流電力を交流電力に変換する。各スイッチング素子は、動作中の発熱量が大きい発熱部品でありながら、高温環境下では電力変換効率が低下するため、スイッチング素子自身を過熱から守るために充分な冷却が必要である。
【００１６】
太陽電池が発電状態であってパワーコンディショナ１が太陽電池による直流電力を交流電力に変換する運転を行う際、パワーコンディショナ１に内蔵された電子回路（例えば、インバータ２０やリアクトル）が発熱して筐体１０内の空気の温度が上昇する。そこで、筐体１０内の空気の温度を下げるために、図４に示すように換気用ファン４０を正回転させて筐体１０内部に空気を取り込む。なお、図４は、換気用ファン４０の正回転時の動作を表した図である。
【００１７】
すなわち、換気用ファン４０は、筐体１０内に配されている。換気用ファン４０は、正回転及び逆回転が可能である。換気用ファン４０は、例えば、筐体１０内におけるインバータ２０に対応した箇所に配されている。換気用ファン４０は、例えば、正回転を行ったときに換気用ファン４０の吹出し側がインバータ２０となる箇所、すなわちインバータ２０と筐体１０における面１０ａとの間の箇所に配されている。また、換気用ファン４０は、正回転を行うことにより筐体１０内を換気する。
【００１８】
換気用ファン４０による空気の取り込み口には塵埃除去用のフィルタが設けられている。これは空気の取り込みの際にパワーコンディショナ１外部の塵埃が筐体１０内部に侵入して、内蔵の電子回路（例えば、インバータ２０や制御回路７０）に付着したりすることを防ぐためである。
【００１９】
すなわち、フィルタ５０は、筐体１０における換気用ファン４０に対応した箇所に配されている。フィルタ５０は、例えば、換気用ファン４０が正回転を行ったときに換気用ファン４０の吸い込み側となる箇所、すなわち筐体１０における面１０ａ上に配されている。
【００２０】
しかし、常時換気用ファン４０を正回転で運転し続けることにより、フィルタ５０に塵埃が付着してそのまま放置するとフィルタ５０が目詰まり状態となってしまう。
【００２１】
そこで、換気用ファン４０は、図３に示すように逆回転の動作を行い、空気の流れを逆にすることによってフィルタ５０に付着した塵埃を取り除く。すなわち、換気用ファン４０は、逆回転を行うことによりフィルタ５０に付着した塵埃を除去する。なお、図３は、換気用ファン４０の逆回転時の動作を表した図である。
【００２２】
換気用ファン４０の逆回転動作は、手動によるスイッチ操作で実施してもよいが、制御回路７０による切替制御で実施しても良い。例えば、制御回路７０は、内部タイマ６０が前回の換気用ファン４０の逆回転動作の完了からの経過時間を計るように制御する。制御回路７０は、前回の逆回転動作の完了からの経過時間が第１の閾値に達した場合、例えば、換気用ファン４０の正回転動作を停止させ、換気用ファン４０の逆回転動作を開始させる。あるいは、例えば、換気用ファン４０が既に停止していた場合、換気用ファン４０の逆回転動作を開始させる。
【００２３】
このとき、制御回路７０は、内部タイマ６０が換気用ファン４０の逆回転動作の運転時間を計るように制御する。制御回路７０は、逆回転動作の運転時間が第２の閾値に達した場合、例えば、換気用ファン４０の逆回転動作を停止させ、換気用ファン４０の正回転動作を開始させる。あるいは、たとえば、換気用ファン４０の正回転動作を開始させるべきでない場合、換気用ファン４０の逆回転動作を停止させる。このように、換気用ファン４０は、パワーコンディショナ１の内部タイマ６０を用いて、ある一定期間経過するたびに一定時間の逆回転動作を行うことが可能である。これにより、使用者が何もしなくても定期的に自動でフィルタ５０の清掃を行うことができる。
【００２４】
この逆回転動作を実施するタイミングを、太陽電池が発電しない、すなわちパワーコンディショナ１がインバータ２０の運転を行わない時間帯である夜間に設定することも可能である。
【００２５】
仮に、太陽電池が十分な直流電力を発電している期間中に換気用ファン４０の逆回転動作を行う場合、まずインバータ２０の運転と換気用ファン４０の運転（正回転）とを停止し、次に換気用ファン４０の逆回転の運転を開始することになる。また、換気用ファン４０の逆回転の運転中インバータ２０は停止しており、せっかく太陽電池が十分な直流電力を発電していてもそれを有効に利用できないことになる。
【００２６】
それに対して、実施の形態では、例えば、換気用ファン４０は、太陽電池が発電しない夜間に、逆回転を行う。インバータ２０の運転を行わない時間帯である夜間は、パワーコンディショナ１が運転していないので換気用ファン４０が冷却のために正回転動作する必要がない時間帯であるため、太陽電池の発生する電力を無駄にすることなく逆回転動作が実施できる。
【００２７】
また、夜間は太陽電池が発電していないので換気用ファン４０を運転する電力は系統電力を利用する。例えば、コンバータ（図示せず）は、系統電力を直流電力へ変換して換気用ファン４０へ供給する。なお、リレー３０は、太陽電池が発電している時間帯では、インバータ２０により変換された交流電力を交流の系統電力（図示せず）に連系させる。リレー３０は、例えば、インバータ２０により変換された交流電力を系統電力の配電盤へ供給する。
【００２８】
あるいは、実施の形態では、逆回転動作を実施するタイミングとして、太陽電池は発電しているがパワーコンディショナ１で直流から交流に変換するインバータ運転を行うには発電電力が少ない時間帯を選ぶことも可能である。これは、例えば、明け方とか日没前の時間帯である。
【００２９】
すなわち、この時間帯であればパワーコンディショナ１は停止しており、かつ太陽電池も発電している状態である。したがって、換気用ファン４０を運転する電力として、系統電力を使うことなく、太陽電池の発電による余剰電力を使用することができるため、経済的である。
【００３０】
このとき、パワーコンディショナ１における換気用ファン４０の制御の流れは、例えば図２に示すようになる。図２は、換気用ファン４０の制御の流れを示すフローチャートである。
【００３１】
ステップＳ１では、制御回路７０が、太陽光発電開始時、インバータ２０が運転できるだけの太陽電池出力レベルであるかどうかを判断する。すなわち、制御回路７０は、太陽電池出力レベルを検知する電圧センサ（図示せず）から太陽電池出力レベルを示す信号を受け、太陽電池出力レベルが第３の閾値以上であるかどうか判断する。第３の閾値は、例えば、インバータ２０が運転できるだけの電圧レベルとして予め実験的に求められたものである。制御回路７０は、太陽電池出力レベルが第３の閾値以上である場合、処理をステップＳ３へ進め、太陽電池出力レベルが第３の閾値未満である場合、処理をステップＳ２へ進める。
【００３２】
ステップＳ２では、制御回路７０が、換気用ファン４０を制御して、換気用ファン４０の逆回転運転を行う。例えば、太陽光発電開始となる明け方は、インバータ２０が運転できるレベルの太陽電池出力ではない為、換気用ファン４０は、図３のような逆回転の動作をする。その際の換気用ファン４０の電力は太陽電池による電力を使用する。
【００３３】
ステップＳ３では、制御回路７０が、換気用ファン４０を制御して、換気用ファン４０の正回転運転を行う。例えば、インバータ２０が運転できて交流電力を出力する時間は、換気用ファン４０は図４のような正回転の動作をする。図４のように換気用ファン４０が正回転することで、換気用ファン４０近傍に設けたフィルタ５０には、塵埃が付着する。
【００３４】
ステップＳ４では、太陽電池出力が低下する夕方になり、インバータ２０の出力が低下する。
【００３５】
ステップＳ５では、制御回路７０が、太陽光発電開始時、インバータ２０が運転できるだけの太陽電池出力レベルであるかどうかを判断する。すなわち、制御回路７０は、太陽電池出力レベルを検知する電圧センサ（図示せず）から太陽電池出力レベルを示す信号を受け、太陽電池出力レベルが第３の閾値以上であるかどうか判断する。制御回路７０は、太陽電池出力レベルが第３の閾値以上である場合、処理をステップＳ３へ進め、太陽電池出力レベルが第３の閾値未満である場合、処理をステップＳ６へ進める。
【００３６】
ステップＳ６では、制御回路７０が、換気用ファン４０を制御して、換気用ファン４０の逆回転運転を行う。例えば、日没前の時間帯になると、太陽電池出力が低下し、インバータ２０が運転できない状態になる。換気用ファン４０は、再度、図３の逆回転の動作をし、フィルタ５０に付着した塵埃を取り除く。これにより、フィルタ５０には塵埃が付着しにくくなるため、日常の手入れを行うことなく、安定した出力の提供が可能となる。
【００３７】
以上のように、実施の形態では、パワーコンディショナ１において、換気用ファン４０が、正回転を行うことにより筐体１０内を換気する。これにより、筐体１０内の空気の温度上昇を抑制でき、インバータ２０による電力変換効率の低下を抑制できる。また、換気用ファン４０は、逆回転を行うことによりフィルタ５０に付着した塵埃を除去する。これにより、換気用ファン４０の正回転時にフィルタ５０に付着した塵埃を取り除くので、フィルタの清掃を行う必要性を低減できる。すなわち、フィルタの清掃を行うことなくパワーコンディショナ１の変換効率の低下を抑制できる。
【００３８】
また、実施の形態では、換気用ファン４０が、内部タイマ６０を用いて、ある一定期間経過するたびに一定時間の逆回転動作を行うことが可能である。これにより、使用者が何もしなくても定期的に自動でフィルタ５０の清掃を行うことができる。
【００３９】
また、実施の形態では、換気用ファン４０が、太陽電池が発電しない夜間に、系統電力を使用して逆回転を行う。すなわち、インバータ２０の運転を行わない時間帯である夜間は、パワーコンディショナ１が運転していないので換気用ファン４０が冷却のために正回転動作する必要がない時間帯であるため、太陽電池の発生する電力を無駄にすることなく逆回転動作が実施できる。
【００４０】
また、実施の形態では、換気用ファン４０が、太陽電池で発生する直流電力の値がインバータ２０の運転可能な値より小さい時間帯に、太陽電池で発生された直流電力を使用して逆回転を行う。したがって、換気用ファン４０を運転する電力として、系統電力を使うことなく、太陽電池の発電による余剰電力を使用することができるため、より経済的にパワーコンディショナ１を動作させることができる。
【００４１】
なお、図１では、１つの換気用ファン４０が示されているが、図３及び図４に示すように、１つのフィルタ５０に対して複数の換気用ファン４０が設けられても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
以上のように、本発明にかかるパワーコンディショナは、太陽電池で発生した電力の変換に有用である。
【符号の説明】
【００４３】
１  パワーコンディショナ
１０  筐体
２０  インバータ
３０  リレー
４０  換気用ファン
５０  フィルタ
６０  内部タイマ
７０  制御回路
【図１】
2012228062.tif 000003
【図２】
2012228062.tif 000004
【図３】
2012228062.tif 000005
【図４】
2012228062.tif 000006