(57)【要約】【課題】これまでの太陽光発電システムでは、昇圧装置を接続箱とは別途設けており、外観上好ましくなく、また工事ミスの確率向上により安全性に問題があった。【解決手段】上記課題を解決するため、本発明の太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールを複数枚接続したストリングを複数有し、これらストリングごとに発電した直流電圧を束ねる接続箱とを備え、前記接続箱には、前記ストリングの一部または全部を昇圧する昇圧装置を収納可能に構成している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールを複数枚接続したストリングを複数有し、これらストリングごとに発電した直流電圧を束ねる接続箱を備えた太陽光発電システムにおいて、前記接続箱には、前記ストリングの一部または全部を昇圧する昇圧装置を収納可能に構成していることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
太陽電池モジュールを複数枚接続したストリングを複数有し、これらストリングごとに発電した直流電圧を束ねる接続箱と、接続箱から直流電圧を介して交流電圧に変換するパワーコンディショナシステムとを備えた太陽光発電システムにおいて、前記パワーコンディショナシステムには、前記ストリングの一部または全部を昇圧する昇圧装置を収納可能に構成していることを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項３】
前記接続箱またはパワーコンディショナシステムには、前記ストリングごとに接続可能なブレーカを備え、このブレーカと前記ストリングの接続をプラグインコネクタにより行う構成としたことを特徴とする請求項１乃至２記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記昇圧装置には、最大電力点追従手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至３記載の太陽光発電システム。
【請求項５】
前記昇圧装置には、接続有無を確認する接続確認手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至４記載の太陽光発電システム。
【請求項６】
前記ブレーカまたは前記昇圧装置には、電圧等を表示するモニターを備えたことを特徴とする請求項４乃至５記載の太陽光発電システム。
【請求項７】
前記ブレーカまたは前記昇圧装置には、通信手段を備えたことを特徴とする請求項３乃至６記載の太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を用いて発電を行う太陽光発電システムに関し、特に複数の太陽電池モジュールの接続を整然と行う接続箱やパワーコンディショナへ接続する機器や、容易にケーブルを繋げる技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、太陽電池モジュールに太陽光が照射されることにより直流電力を発生し、パワーコンディショナ（以下、「ＰＣＳ」という。）によって交流電力に変換され、電力系統に電力を供給する。
【０００３】
一般的な太陽光発電システムでは、太陽電池モジュール（ストリング）により太陽光のエネルギーを直流電力に変換した後、各ストリング電圧を他のストリングの電圧値を一致させるように昇圧装置により昇圧する。また、まとめられた直流電力をＰＣＳにより交流電力に変換する。
【０００４】
ところで、多くの太陽光発電システムに使用する太陽電池モジュールは、各太陽電池モジュールを複数枚直列接続して繋げるストリング１という単位で配置されているが、各モジュールは、屋根面に太陽光を受光できるよう配置する必要がある。
【０００５】
たとえば、南向きの屋根に４直列２並列、東と西向きの屋根に３直列１並列設置されるなど、各ストリングを構成する太陽電池モジュールの直列数が異なることが少なくない。
【０００６】
この場合、南向き屋根から得られる電圧と東向きと西向きから得られる電圧が異なる。ここで、南向きの屋根を並列としているのは、ＰＣＳの定格電圧範囲（たとえば、１２０Ｖ〜３７０Ｖ）外とならないようにするためである。
【０００７】
接続箱には、各ストリングからの電圧が端子台に集約されるように接続されるが、集約される電圧は、東と西向きの屋根から得られる低い電圧となってしまい、南向き屋根から得られる電圧を有効に活用できない。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−５５６０３号公報（図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
このことから、効率よく電力を供給するために、低い電圧の系統を、高い電圧値にあわせるよう、昇圧装置を設けることで対応している。
【００１０】
しかしながら、昇圧装置を別途設けると、外観上好ましくない。
【００１１】
また、別設置の工数が増加するため、工事代の増加によりシステムコストが増加したり、工事ミスの確率が増加し安全性が低下する問題があった。
【００１２】
特に、太陽電池から昇圧装置への入力部のおよび昇圧装置から接続箱への出力部に圧着棒や圧着端子などを取り付けたDCケーブルを接続する部分の工事ミスは、発煙・発火などを引き起こす可能性があり、安全性に問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の太陽光発電システムでは、太陽電池モジュールを複数枚接続したストリングを複数有し、これらストリングごとに発電した直流電圧を束ねる接続箱を備えた太陽光発電システムにおいて、前記接続箱には、前記ストリングの一部または全部を昇圧する昇圧装置を収納可能に構成している。
【００１４】
本発明では、昇圧装置を接続箱またはＰＣＳ内に設けたため、発電量を落とすことなく外観性向上を図ることができる。
【００１５】
また、昇圧装置を保有する部材を使用することにより、昇圧装置が別に設置する必要がなくなり、設置工数が増加せず、システムコストを低下させたり、工事ミスの確率低下による安全性の向上を図ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明による太陽光発電システムにおける全体像を示した図である。
【図２】本発明の太陽光発電システムにおける実施例１を示した図である。
【図３】本発明の太陽光発電システムにおける実施例２を示した図である。
【図４】本発明の太陽光発電システムにおける実施例３を示した図である。
【図５】本発明の太陽光発電システムにおける他の実施形態を示した図である。
【図６】本発明の太陽光発電システムにおける他の実施形態を示した図である。
【図７】本発明の太陽光発電システムにおける他の実施形態を示した図である。
【図８】本発明の太陽光発電システムにおける実施例４を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１８】
本発明による太陽光発電システムにおける実施例１につき、図１および図２を参照して説明する。
【００１９】
図１は、太陽光発電システムを住宅用に用いた場合の図である。
【００２０】
１は、電力系統で、各家庭等に商用交流電源を供給する。
【００２１】
２は家を示しており、３は南側屋根、４は西側屋根、５は東側屋根５を示している。
【００２２】
６は、太陽電池モジュールで、各屋根面に設置可能な範囲で複数配置されている。
【００２３】
太陽電池モジュール６間はそれぞれケーブル１０、１１、１２で直列に接続されており、ストリング７、８、９を構成している。
【００２４】
複数の太陽電池モジュール６の系統を1つにまとめるべく、各ストリング７〜９の一端からＤＣケーブル２０〜２２により接続箱１３内に接続され、ＰＣＳ１４さらには、分電盤１５に接続されている。
【００２５】
系統１から分電盤１５には、漏電などで異常な電流が流れると、遮断する機能を持たせる連系遮断器１６が設けられ、連系遮断器１６と分電盤１５との間には太陽電池モジュールからの電力のいわゆる売電電力量及び買電電力量等を検出する電力メータ１７が設けている。
【００２６】
分電盤１５からは、ケーブル１８を介して、家庭内の負荷１９（エアコンなどの家電製品）に接続されている。
【００２７】
各屋根面には図示しない架台等を介して配置されており、南側屋根３には４直列２並列のストリング７を、また、西側屋根４及び東側屋根５には、それぞれ３直列１並列のストリング８および９を配置している。
【００２８】
ストリング７〜９の一端にはそれぞれＤＣケーブル２０〜２２を有し、個々のＤＣケーブル２０〜２２の接続部となる陽極端子部及び陰極端子部（図示せず）は、それぞれ接続箱１３に設けられた後述するブレーカに接続されている。ブレーカからはケーブルを介して端子台２３の一方の陽極端子２４および陰極端子２５に接続する構成となっている。
【００２９】
接続箱１３の端子台２３の他方の陽極端子２６および陰極端子２７からは、ケーブル２８、２９を介して直流を交流に変換するＰＣＳ１４に接続され、さらには分電盤１５に接続されている。
【００３０】
接続箱１３、ＰＣＳ１４及び分電盤１５は、家３の壁面等に取り付けられている。
【００３１】
次に図２を用いて、接続箱内の構成を詳細に説明する。
【００３２】
図２は、接続箱の前面蓋を取り外した、接続箱の内部を示した図である。
【００３３】
接続箱１３内には、太陽電池モジュール６のストリング７〜９からのＤＣケーブル２０〜２２を接続するためのブレーカ３０、３１、３２、３３、３４および３５が横一列に６つ並べられている。
【００３４】
各ブレーカ３０〜３５の一方には、それぞれ陽極端子３０ａ〜３５ａおよび陰極端子３０ｂ〜３５ｂが設けられている。また、これら各端子にはそれぞれケーブル３０ｃ〜３５ｃおよび３０ｄ〜３５ｄが接続され、ケーブル３０ｃ〜３５ｃおよび３０ｄ〜３５ｄの他端は、端子台２３の陽極端子２４および陰極端子２５に陽極・負極それぞれ対応して接続されている。
【００３５】
なお、図中、ブレーカ３０および３１のみケーブルを示しているが、ブレーカ３２〜３５についても、他のブレーカと同様に端子台２３の各端子にケーブルを介して接続される構成となっている。
【００３６】
また、各ブレーカ３０〜３５には、オンとオフ切り替えるスイッチ３０ｅ〜３５ｅが設けられている。
【００３７】
スイッチ３０ｅ〜３５ｅは、上方に上げるとオンし、下方に下げるオフする構成となっている。
【００３８】
本実施例では、６つのブレーカ３０〜３５のうち、ブレーカ３０および３１については、ストリングが接続されておらず、ブレーカ３０および３１のスイッチをオフとしている。
【００３９】
ブレーカ３２および３３については、４直列のストリング７を接続しているため昇圧不要となることからＤＣケーブル２０、２０をブレーカ３４、３５の陽極端子３３ａ，３４ａおよび陰極端子３３ｂ、３４ｂにそれぞれ（昇圧装置を介さず）直接接続している。スイッチ３２ｅおよびスイッチ３３ｅをオンとしている。
【００４０】
ブレーカ３４および３５については、昇圧装置３６、３７の陽極端子３６ｃ、３７ｃおよび陰極端子３６ｄ、３７ｄに接続されたケーブル３６ｅ、３６ｆ、３７ｅ、３７を介して、陽極端子３４ａ、３５ａおよび陰極端子３４ｂ、３５ｂに接続されている。スイッチ３４ｅ、３５ｅもオンとしている。
【００４１】
西側屋根のストリング８は、その一端にＤＣケーブル２１ａ、２１ｂを備えており、昇圧装置３６の陽極端子３６ａおよび陰極端子３６ｂに接続されている。
【００４２】
同様に、東側屋根のストリング９は、その一端にＤＣケーブル２２ａ、２２ｂを備えており、昇圧装置３７の陽極端子３７ａおよび陰極端子３７ｂに接続されている。
【００４３】
出力としては、南側屋根３のストリング７は、４直列２並列のため、それぞれ２００Ｖ程度（モジュール１枚あたり５０Ｖ程度）となる。
【００４４】
西側屋根のストリングは、３直列１並列のため、１５０Ｖ程度（モジュール１枚５０Ｖ程度）の出力となる。
【００４５】
また、東側屋根のストリングも、西側屋根と同様３直列１並列のため、１５０Ｖ程度（モジュール１枚５０Ｖ程度）の出力となる。
【００４６】
これにより、各ストリング７〜９により発電した電力は、ＤＣケーブル２０〜２２からブレーカ３２〜３５を介して端子台２３に導かれる。このとき、西側屋根のストリング８と東側屋根のストリング９については、昇圧装置３６および昇圧装置３７によりストリング７の電圧と同等に昇圧される構成となっている。
【００４７】
南側屋根のストリング７からの出力（２００Ｖ程度）を、そのまま西側屋根のストリング８と東側屋根のストリング９からブレーカ３４，３５を介して端子台２３に並列に接続すると、この端子台２３の電圧は、東側屋根および西側屋根と同等の１５０Ｖ程度となることから、南側屋根３のストリング７による発電を有効に活用できない。このため、西側屋根４のストリング８および東側屋根５のストリング９からの電圧を南側屋根３のストリング７、７の電圧にあわせるべく昇圧を行っている。
【００４８】
昇圧装置３６および昇圧装置３７により、ストリング８およびストリング９の電圧を２００Ｖ付近まで昇圧する。
【００４９】
また、昇圧装置３６および昇圧装置３７は、接続箱１３内に収納できる大きさとし、たとえば図２のように接続箱１３内に収納して配置されている。
【００５０】
各ストリング３２、３３，３４，３５からの直流電力は、南側屋根３のストリング７、７からは、分電盤１５にそのまま導かれ、西側屋根４及び東側屋根５のストリング８，９からは、昇圧装置３４、３５により昇圧され、端子台２３からＰＣＳ１４を介して分電盤１５に導かれている。
【００５１】
本実施例の場合、ブレーカが３０〜３５と６個設けられているが、昇圧が必要となるストリング８、９からの電圧を昇圧すべく、それぞれに昇圧装置３６、３７を取り付け、ストリング７の電圧と均一化してより最適な発電能力を得るよう構成している。
【００５２】
以上構成により、各太陽電池モジュールで発電した直流電力は、ブレーカをまたは昇圧装置及びブレーカを介し、端子台から、ＰＣＳに供給される。
【００５３】
ＰＣＳでは、直流を交流に変換し、分電盤から家電製品等の負荷に電力を供給するか、余剰電力の場合は、交流遮断器を介して、系統に送られる。系統に送られる電力は、電力メータにより計測可能となっている。
【００５４】
以上より、本実施例では、接続箱内に、昇圧装置を配置した構成としたので、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図ることができる。
【００５５】
図３は、実施例２にかかる接続箱１３を示した図である。
【００５６】
実施例１と共通する構成については同一符合を付し、異なる構成について詳細について説明する。
【００５７】
本実施例は、ブレーカ３０〜３５に設けたストリングのＤＣケーブル２０または昇圧装置３６，３７を接続する部分をプラグインコネクタとしたものである。
【００５８】
具体的には、ブレーカ３０〜３５の下方に突出するように、陽極部分にプラグインコネクタ３０ｆ〜３５ｆおよび陰極部分にプラグインコネクタ３０ｇ〜３５ｇを設けている。
【００５９】
これら陽極部分３０ｆ〜３５ｆおよび陰極部分３０ｇ〜３５ｇに対応して、昇圧装置３６、３７の陽極部分および陰極部分にも、それぞれプラグインコネクタ３６ｈ、３６ｉ、３７ｈ、３７ｉを設けている。
【００６０】
昇圧装置３６には、ＤＣケーブル２１を接続するプラグインコネクタ３６ｆ及び３６ｇ、昇圧装置３７には、ＤＣケーブル２２を接続するためのプラグインコネクタ３７ｆ及び３７ｇを設けている。
【００６１】
以上構成により、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図り、また施工ミスが少なくシステムコストを安くすることが可能となる。
【００６２】
図４は、実施例３にかかる接続箱を示した図である。
【００６３】
実施例１と共通する構成については同一符合を付し、異なる構成について詳細について説明する。
【００６４】
なお、本実施例では、ブレーカ３０〜３５に設けたストリングのＤＣケーブル２０または昇圧装置３６，３７を接続する部分をプラグインコネクタとしたもので説明している。
【００６５】
具体的には、ブレーカ３０〜３５の下方に突出するように、陽極部分にプラグインコネクタ３０ｆ〜３５ｆおよび陰極部分にプラグインコネクタ３０ｇ〜３５ｇを設けている。
【００６６】
これら陽極部分３０ｆ〜３５ｆおよび陰極部分３０ｇ〜３５ｇに対応して、昇圧装置３６、３７の陽極部分および陰極部分にも、それぞれプラグインコネクタ３６ｈ、３６ｉ、３７ｈ、３７ｉを設けている。
【００６７】
昇圧装置３６には、ＤＣケーブル２１を接続するプラグインコネクタ３６ｆ及び３６ｇ、昇圧装置３７には、ＤＣケーブル２２を接続するためのプラグインコネクタ３７ｆ及び３７ｇを設けている。
【００６８】
さらに、昇圧装置３６及び昇圧装置３７には、接続確認手段としてのＬＥＤ３６ｊおよび３７ｊを設けており、ストリング７のＤＣケーブル２１の陽極と陰極に必要なプラグイン端子と、昇圧装置３６のプラグインコネクタ３６ｆ、３６ｇ、３７ｆ、３７ｇへの接続ならびに昇圧装置３６、３７のプラグインコネクタ３６ｈ、３６ｉ、３７ｈ、３７ｉへの接続が確実に行われていると通電し、発光する構成となっている。以上構成とすることで、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図り、また施工ミスが少なくシステムコストを安く、かつ、誤接続防止となる。
【００６９】
また、誤接続防止としては、その他、各端子に２段階で接続することによりようやく通電する構成や、プラグインコネクタに固定物（図示せず）を取り付けることにより確実に接続することにより、誤接続防止が可能となる。
【００７０】
また、図５に示すように、ブレーカ３０〜３５のそれぞれに表示装置３０ｋ〜３５ｋを設けるようにしてもよい。表示装置３０ｋ〜３５ｋには、電圧値、電流値、電力値、温度など計測した値をモニターすることにより不具合解析が出来てシステム状況の管理が可能となる。
【００７１】
その他、図６に示すように、昇圧装置３６、３７のそれぞれに表示装置３６ｋ、３７ｋを設けるようにしてもよい。表示装置３６ｋ、３７ｋには、電圧値、電流値、電力値、温度など計測した値をモニターすることにより不具合解析が出来てシステム状況の管理が可能となる。
【００７２】
また、図７に示すように、ブレーカ３０〜３５に、通信機器３０ｎ〜３５ｎを設け通信機能を持たせてもよい。このようなブレーカとすることにより、通信機能付き電圧値、電流値、電力値、温度など計測した値を通信することにより不具合解析が出来て遠隔地にてシステム状況の管理が可能となる。
【００７３】
図８は、本発明の第４の実施例にかかる図である。
【００７４】
本実施例では、昇圧装置３６，３７をＰＣＳ３８内に設けたものである。
【００７５】
本実施例では、ＰＣＳ３８内に、昇圧装置３６、３７を配置した構成としたので、発電量を落とすことなく太陽光発電システムの外観性向上を図ることができ、更には、昇圧装置に変えて、ＭＰＰＴ（Ｍａｘ  Ｐｏｗｅｒ  Ｔｒａｃｋｉｎｇ  Ｐｏｉｎｔ：最大電力追従）機能設けるものや、昇圧装置にさらにＭＰＰＴ機能を設ける構成としてもよい。
【００７６】
上記各実施例では、昇圧装置を２つ取り付けた例で説明したが、これに限られず、屋根の形状、太陽電池モジュール等により昇圧の必要となるストリング数によって異なることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７７】
１    電力系統
２    家
３、４、５    屋根
６、  太陽電池モジュール
７、８、９  ストリング
１０、１１、１２  ケーブル
１３  接続箱
１４  パワーコンディショナシステム（ＰＣＳ）
１５  分電盤
１６  連系遮断器
１７  電力メータ
１８  ケーブル
１９  負荷
２０、２１、２２  ＤＣケーブル
２３  端子台
２８、２９  ケーブル
３０、３１、３２、３３、３４、３５  ブレーカ
３６、３７  昇圧装置
３８  パワーコンディショナシステム（ＰＣＳ）
【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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