(57)【要約】【課題】火災時等において、消火作業にあたる消防士や撤去作業の作業者が感電する危険が少ない太陽光発電システムを提供する。【解決手段】各々が太陽電池（４）を有する複数の太陽光パネル（２−１１〜２−１８，２−２２〜２−２８）と、各々の太陽光パネル毎に設けられるとともに対応する太陽電池（４）の出力電圧によって駆動され、入力された制御信号（Ｖc）に応じて太陽光パネルの出力電圧を低下させる制御回路（１０）と、各々の制御回路（１０）に対して共通の制御信号（Ｖc）を出力する制御信号出力部（１８，３２，４６，４８）とを設けた。【選択図】図１
2016158400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が太陽電池を有する複数の太陽光パネルと、
各々の前記太陽光パネル毎に設けられるとともに対応する前記太陽電池の出力電圧によって駆動され、入力された制御信号に応じて前記太陽光パネルの出力電圧を低下させる制御回路と、
各々の前記制御回路に対して共通の前記制御信号を出力する制御信号出力部と
を有することを特徴とする太陽光発電システム。
【請求項２】
前記制御信号出力部は、
少なくとも複数の前記太陽光パネル毎に備わるとともに、居室にも備わり、過熱状態になると不可逆的に抵抗値が変化する複数の素子を有し、
何れかの前記素子の抵抗値が変化した場合に前記太陽光パネルの出力電圧を低下させる制御信号を出力することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項３】
前記制御信号出力部は、前記制御信号として所定の交流信号を出力するものであり、
前記各制御回路は、前記交流信号がオフになったことを検出すると、対応する太陽光パネルの出力電圧を低下させるものである
ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム。
【請求項４】
前記制御信号出力部は、
ユーザの操作に基づいて、前記太陽光パネルの出力電圧を低下させるように前記制御信号の状態を変更する強制停止部
をさらに有することを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に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、太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本技術分野の背景技術として、下記特許文献１には、「火災に遭ったときに、出力コードに電力が流出することを防ぎ、これによって火災時あるいは鎮火した後に、撤去作業の作業者が出力コードに触れて感電することを回避する」、「太陽電池モジュール１が火災に遭うと、…温度ヒューズが加熱されて溶断し、出力コード４ａがその途中で切断される」と記載されている（要約参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−４０８３８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、火災の態様は様々であり事前に予測し難いものである。火災が発生した際に全ての太陽電池モジュールの温度ヒューズが溶断することは必ずしも期待できないことであり、一部の太陽電池モジュールの温度ヒューズが溶断しなかったことにより、消火作業にあたる消防士や撤去作業の作業者が感電する危険がある。
この発明は上述した事情に鑑みてなされたものであり、火災時等においても感電する危険が少ない太陽光発電システム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】
上記課題を解決するため本発明にあっては、各々が太陽電池を有する複数の太陽光パネルと、各々の前記太陽光パネル毎に設けられるとともに対応する前記太陽電池の出力電圧によって駆動され、入力された制御信号に応じて前記太陽光パネルの出力電圧を低下させる制御回路と、各々の前記制御回路に対して共通の前記制御信号を出力する制御信号出力部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、火災時等においても感電する危険が少ない太陽光発電システムを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態の太陽光発電システムのブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態の太陽光発電システムのブロック図である。
【図３】本発明の第３実施形態の太陽光発電システムのブロック図である。
【図４】太陽光パネルの変形例の要部のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１実施形態］
次に、図１に示すブロック図を参照し、本発明の第１実施形態による太陽光発電システムについて説明する。
図１において、太陽光発電システムは、合計１６枚の太陽光パネル２−１１〜２−１８，２−２２〜２−２８を有しており、これらは住宅の屋根等に設置される。なお、以下の説明において、これら太陽光パネルを総称するときは、「太陽光パネル２」と呼ぶ場合もある。
【０００９】
太陽光パネル２−１１の内部において、太陽電池列４は複数の太陽電池を直列接続したものであり、太陽光が照射されると、電圧を発生する。太陽電池列４の一対の出力端の間には、抵抗器６と、リレー接点８とが直列に接続されている。制御回路１０は、太陽電池列４の出力電圧を電源電圧として、リレー接点８のオン／オフ状態を切り替える回路である。また、太陽光パネル２−１１には電力ケーブル３１と制御ケーブル３２とが接続されており、制御ケーブル３２と接地電位との間に熱感知器１８が接続されている。
【００１０】
熱感知器１８は、内部にバイメタル（図示せず）等を有しており、初期状態では非導通状態であり、周囲温度が所定温度（火災時の過熱温度）以上になると導通状態になる。また、この例での熱感知器１８は、一旦導通状態になると、所定のリリース操作が行われない限り導通状態を保持するようになっている。熱感知器１８には、プルアップ用の抵抗器１６の一端が接続されており、制御回路１０は抵抗器１６の他端に所定の電圧Ｖd（図示せず）を印加する。従って、熱感知器１８が非導通状態である場合、その端子電圧Ｖcは、電圧Ｖd近傍の値になる。一方、熱感知器１８が導通状態になると、その端子電圧Ｖcは０[Ｖ]になる。制御回路１０は、電圧Ｖcが電圧Ｖd近傍の値であれば、リレー接点８をオフ状態に設定するとともに、電圧Ｖcが０[Ｖ]近傍であれば、リレー接点８をオン状態に設定する。
【００１１】
以上、太陽光パネル２−１１の構成を説明したが、他の太陽光パネル２−１２〜２−１８，２−２２〜２−２８も、太陽光パネル２−１１と同様に構成されている。但し、図１において、太陽光パネル２−１２〜２−１８，２−２２〜２−２８内において、上述した構成要素４〜１０は、図示を省略している。８枚の太陽光パネル２−１１〜２−１８はストリング２Ａを構成し、これらの電圧出力端子は電力ケーブル３１を介して直列に接続されている。同様に、他の８枚の太陽光パネル２−２２〜２−２８はストリング２Ｂを構成し、これらの電圧出力端子も電力ケーブル３１を介して直列に接続されている。
【００１２】
この例では、一枚の太陽光パネル２の出力電圧の最高値（開放時）は約５０Ｖであるため、ストリング２Ａ，２Ｂの出力電圧の最高値は約４００Ｖになる。ストリング２Ａ，２Ｂの出力電流は接続箱２０に供給され、逆流防止用のダイオード２２，２４を介して合成された後、パワーコンディショナ３０に供給される。パワーコンディショナ３０においては、供給された直流電流が交流電流に変換され、商用電源系統に供給される。なお、接続箱２０およびパワーコンディショナ３０は、住宅の外壁等に据え付けられる。
【００１３】
各太陽光パネル２における熱感知器１８は、制御ケーブル３２と接地電位との間で並列に接続されている。制御ケーブル３２は住宅の居室４０にも延設され、居室４０の随所において、制御ケーブル３２と接地電位との間に、熱感知器１８と同様に構成された熱感知器４８が接続されている。また、居室４０において制御ケーブル３２と接地電位との間に非常停止スイッチ４６が接続されている。なお、本実施形態において非常停止スイッチ４６は通常はオフ状態であり、ユーザ等が操作するとオン状態になる。
【００１４】
上記構成によれば、全ての熱感知器１８，４８が非導通状態であり、かつ、非常停止スイッチ４６も操作されていない場合は、全ての太陽光パネル２における電圧Ｖcは電圧Ｖd近傍の値になるため、各太陽光パネル２においては、制御回路１０によってリレー接点８がオフ状態にされる。これにより、各ストリング２Ａ，２Ｂから接続箱２０に対して、最高約４００Ｖの電圧が供給される。一方、ユーザが非常停止スイッチ４６を操作してオン状態にした場合、あるいは火災によって何れかの熱感知器１８，４８が導通状態になった場合は、全ての太陽光パネル２において電圧Ｖcは０[Ｖ]になるので、各制御回路１０によって各リレー接点８がオン状態にされる。
【００１５】
リレー接点８がオン状態にされると、太陽電池列４の出力電流が抵抗器６に流れるため、各太陽光パネル２の出力電圧が低下する。これにより、電力ケーブル３１の電圧も低下する。出力電圧の低下率は、太陽電池列４の内部抵抗値と抵抗器６の抵抗値との比によって求めることができる。低下した後の出力電圧が人体にとって安全であり、かつ、各太陽光パネル２において制御回路１０が動作可能な程度の電圧になるように、抵抗器６の抵抗値を定めておくことが望ましい。
【００１６】
ここで、夜間や曇天時における動作について検討しておく。夜間や曇天時において、太陽電池列４に照射される光の照度が低下すると、太陽電池列４の出力電圧が低下するため、制御回路１０が正常に動作しなくなる場合がある。例えば、火災の発生時、本来はリレー接点８がオン状態になるべき場合にオフ状態になるような事態が生じ得る。しかし、制御回路１０が正常に動作しない程度に太陽電池列４の出力電圧が低下したのであれば、それは人体にとって安全なレベルであるため、そのまま出力したとしても問題はない。
【００１７】
以上のように、本実施形態によれば、火災が発生して何れかの熱感知器１８，４８が導通状態になり、またはユーザが非常停止スイッチ４６を操作すると、電力ケーブル３１の電圧レベルを低下させるから、消火作業にあたる消防士や撤去作業の作業者が感電する危険性を低減することができる。
【００１８】
［第２実施形態］
次に、図２に示すブロック図を参照し、本発明の第２実施形態による太陽光発電システムについて説明する。なお、図２において図１の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
本実施形態において、各太陽光パネル２の内部では、温度ヒューズ１２とシャント抵抗器１４とが直列に接続されている。制御ケーブル３２は、各太陽光パネル２の温度ヒューズ１２およびシャント抵抗器１４を直列に接続するとともに、接続箱２０においてアース線２６に接続されている。
【００１９】
各太陽光パネル２の内部において、制御回路１０は、シャント抵抗器１４の電圧降下を測定することにより、制御ケーブル３２に流れる電流Ｉcを測定する。そして、制御回路１０は、この電流Ｉcが所定値以上であれば、リレー接点８をオフ状態に設定するとともに、電流Ｉcが該所定値未満であれば、リレー接点８をオン状態に設定する。本実施形態においては、居室４０の随所において制御ケーブル３２には温度ヒューズ４２が挿入されている。さらに、制御ケーブル３２は、非常停止スイッチ４６を介して定電流源４４に接続されている。なお、本実施形態において非常停止スイッチ４６は通常はオン状態であり、ユーザが操作するとオフ状態になる。
【００２０】
上記構成において、全ての温度ヒューズ１２，４２が溶断しておらず、かつ、非常停止スイッチ４６も操作されていない場合は、定電流源４４の出力電流が、電流Ｉcとして、各太陽光パネル２を介してアース線２６に流れる。この場合、各シャント抵抗器１４の電圧降下が所定値以上になるため、各制御回路１０によって各リレー接点８はオフ状態にされる。これにより、各ストリング２Ａ，２Ｂから接続箱２０に対して、第１実施形態と同様に、最高約４００Ｖの電圧が供給される。
【００２１】
一方、ユーザ等が非常停止スイッチ４６を操作してオフ状態にした場合、あるいは火災によって何れかの温度ヒューズ１２，４２が溶断した場合は、電流Ｉcは０[Ａ]になる。従って、各制御回路１０によって各リレー接点８はオン状態にされるので、第１実施形態の場合と同様に各太陽光パネル２の出力電圧は低下する。これにより、第１実施形態のものと同様に、電力ケーブル３１の電圧レベルが低下するので、消火作業にあたる消防士や撤去作業の作業者が感電する危険性を低減することができる。
【００２２】
［第３実施形態］
次に、図３に示すブロック図を参照し、本発明の第３実施形態による太陽光発電システムについて説明する。なお、図３において図１，図２の各部に対応する部分には同一の符号を付し、その説明を省略する。
図３において居室４０の内部では、非常停止スイッチ４６と、居室４０の随所に設けられた温度ヒューズ４２とを介して、商用電源４５が信号発生器４９に接続されている。なお、本実施形態において非常停止スイッチ４６は通常はオン状態であり、ユーザが操作するとオフ状態になる。
【００２３】
信号発生器４９は、商用電源４５が接続されると、交流信号Ｓcを発生する。交流信号Ｓcの周波数は任意に選択することができ、変調を施すか否かも任意に選択してよい。但し、ＰＬＴ（電力線搬送通信，Power Line Telecommunication）として規格化されている周波数範囲は１２０[ｋＨz]〜３０[ＭＨz]程度であるから、交流信号Ｓcの周波数もその範囲内に設定し、変調方式、その他プロトコルもＰＬＴのものを適用することにより、相応の信頼性が確保できるものと考えられる。発生された交流信号Ｓcは、コンデンサ４７を介して電力ケーブル３１に供給される。
【００２４】
本実施形態において、ダイオード２２，２４には、それぞれコンデンサ２３，２５が並列に接続されており、各太陽光パネル２の電圧出力端子にはコンデンサ７が接続されている。従って、電力ケーブル３１を介して直流電流が流れているか否かにかかわらず、交流信号Ｓcは各太陽光パネル２に伝送される。各太陽光パネル２において、制御回路１０は、電圧出力端子に交流信号Ｓcが供給されているか否かを判別し、供給されている場合にはリレー接点８をオフ状態にするとともに、供給されていない場合はリレー接点８をオン状態にする。
【００２５】
上記構成において、全ての温度ヒューズ４２が溶断しておらず、非常停止スイッチ４６も操作されておらず、かつ、商用電源４５が供給されている場合は、各太陽光パネル２に交流信号Ｓcが供給されるため、各制御回路１０によって各リレー接点８はオフ状態にされる。これにより、各ストリング２Ａ，２Ｂから接続箱２０に対して、最高約４００Ｖの電圧が供給される。
【００２６】
一方、ユーザが非常停止スイッチ４６を操作してオフ状態にした場合、火災によって何れかの温度ヒューズ４２が溶断した場合、または商用電源４５がオフにされた場合は、各制御回路１０によって各リレー接点８はオン状態にされるので、第１，第２実施形態と同様に各太陽光パネル２の出力電圧は低下する。これにより、第１，第２実施形態と同様に、電力ケーブル３１の電圧レベルを低下させるから、消火作業にあたる消防士や撤去作業の作業者が感電する危険性を低減することができる。さらに、本実施形態においては、電力ケーブル３１とは別の制御ケーブル３２（図１，図２参照）を敷設する必要が特に無いため、太陽光発電システムの工事費用のコストダウンを図ることができる。
【００２７】
［構成・効果の総括］
以上のように、第１〜第３実施形態による太陽光発電システムは、各々が太陽電池（４）を有する複数の太陽光パネル（２−１１〜２−１８，２−２２〜２−２８）と、各々の前記太陽光パネル毎に設けられるとともに対応する前記太陽電池（４）の出力電圧によって駆動され、入力された制御信号（Ｖc，Ｉc，Ｓc）に応じて前記太陽光パネルの出力電圧を低下させる制御回路（１０）と、各々の前記制御回路（１０）に対して共通の前記制御信号（Ｖc，Ｉc，Ｓc）を出力する制御信号出力部（１２，１８，３２，４２，４４，４６，４８，４９）とを有するものである。
【００２８】
さらに、第１，第２実施形態のものは、前記制御信号出力部（１２，１４，１８，３２，４２，４４，４６）は、少なくとも複数の前記太陽光パネル（２−１１〜２−１８，２−２２〜２−２８）毎に備わるとともに、居室にも備わり、過熱状態になると不可逆的に抵抗値が変化する複数の素子（１２，１８，４２，４８）を有し、何れかの前記素子（１２，１８，４２，４８）の抵抗値が変化した場合に前記太陽光パネルの出力電圧を低下させる制御信号を出力するものである。
【００２９】
また、第３実施形態のものは、前記制御信号出力部（４２，４４，４９）は、前記制御信号として所定の交流信号（Ｓc）を出力するものであり、前記各制御回路は、前記交流信号（Ｓc）がオフになったことを検出すると、対応する太陽光パネルの出力電圧を低下させるものである。
また、第１〜第３実施形態において、前記制御信号出力部（１２，１４，１８，３２，４２，４４，４６）は、ユーザの操作に基づいて、前記太陽光パネルの出力電圧を低下させるように前記制御信号（Ｖc，Ｉc，Ｓc）の状態を変更する強制停止部（４６）をさらに有するものである。
【００３０】
以上のような構成を有することにより、第１〜第３実施形態による太陽光発電システムは、火災が発生した場合、またはユーザ等が非常停止スイッチ４６を操作した場合に、電力ケーブル３１の電圧レベルを低下させることができ、消火作業にあたる消防士や撤去作業の作業者が感電する危険性を低減することができる。さらに、第３実施形態では、電力ケーブル３１を介して制御信号（交流信号Ｓc）を出力できるという効果も奏する。
【００３１】
［変形例］
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。上述した実施形態は本発明を理解しやすく説明するために例示したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施形態の構成の一部を他の実施形態の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施形態の構成に他の実施形態の構成を加えることも可能である。また、各実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。上記実施形態に対して可能な変形は、例えば以下のようなものである。
【００３２】
（１）図１〜図３に示した構成では、各太陽光パネル２には抵抗器６とリレー接点８とが設けられていた。しかし、これらに代えて、図４に示すように、太陽電池列４の出力端子と、太陽光パネル２の出力端子との間にリレー接点８ａ，８ｂを挿入してもよい。なお、図４において温度ヒューズ１２、シャント抵抗器１４、抵抗器１６、熱感知器１８（図１，２参照）等は図示を省略する。
【００３３】
図４において制御回路１０は、異常状態においてはリレー接点８ａ，８ｂをストラップ線５側に設定し、異常状態以外の状態では、リレー接点８ａ，８ｂを太陽電池列４側に設定する。ここで、「異常状態」とは、図１においては電圧Ｖcが０[Ｖ]近傍になることを指し、図２においては電流Ｉcが０[Ａ]近傍になることを指し、図３においては制御回路１０が交流信号Ｓcを検出しないことを指す。図４の構成において、異常状態では太陽光パネル２の出力電圧は０[Ｖ]になるが、これも「太陽光パネルの出力電圧を低下させる」ことの一態様である。
【符号の説明】
【００３４】
２，２−１１〜２−１８，２−２２〜２−２８  太陽光パネル
２Ａ，２Ｂ  ストリング
４  太陽電池列（太陽電池）
６  抵抗器
７  コンデンサ
８，８ａ，８ｂ  リレー接点
１０  制御回路
１２，４２  温度ヒューズ（制御信号出力部）
１４  シャント抵抗器
１６  抵抗器
１８，４８  熱感知器（制御信号出力部）
２０  接続箱
３０  パワーコンディショナ
３１  電力ケーブル
３２  制御ケーブル
４４  定電流源（制御信号出力部）
４６  非常停止スイッチ（強制停止部）
４９  信号発生器（制御信号出力部）
【図１】
2016158400.tif 000003
【図２】
2016158400.tif 000004
【図３】
2016158400.tif 000005
【図４】
2016158400.tif 000006