(57)【要約】【課題】内部のヒューズが溶断したことが外部から目視にて判別でき、かつヒューズが溶断した後も送電することのできる安価な太陽光発電システム用ヒューズボックスを提供する。  【解決手段】太陽電池モジュールが発電した直流電力の送電回路途中に用いられるヒューズボックスであって、入力ケーブルと、出力ケーブルが接続され、内部にはヒューズと、前記ヒューズに対し電気的に並列に接続されたダイオードが格納され、ヒューズボックス筐体外面に、温度により色彩・明度・彩度のうちの少なくとも一が変化する示温材が形成されているヒューズボックス。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールが発電した直流電力の送電回路途中に用いられるヒューズボックスであって、入力ケーブルと、出力ケーブルが接続され、内部にはヒューズと、前記ヒューズに対し電気的に並列に接続されたダイオードが格納され、ヒューズボックス外面に、温度により色彩・明度・彩度のうちの少なくとも一が変化する示温材が形成されていることを特徴とするヒューズボックス。
【請求項２】
太陽電池モジュールストリングと接続箱又はパワーコンディショナの間の送電経路に組み込まれるヒューズボックスであって、入力ケーブルと、出力ケーブルが取り付けられ、内部にはヒューズと、前記ヒューズに対し電気的に並列に接続されたダイオードが格納され、ボックス筐体の外面に温度により色彩・明度・彩度のうちの少なくとも一が変化する示温材が形成されていることを特徴とするヒューズボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池を用いた太陽光発電システムにおいて、太陽電池と、太陽電池で生み出された電力を使用するため等に用いる制御装置との間の主に屋外の送電路で用いられる、異常電流の通過を遮断するヒューズが格納されたヒューズボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールの電気出力は、電力ケーブルを介してスイッチ機能や集電機能等が収納された接続箱に送られ、更にインバータ機能を有するパワーコンディショナ等に送られる。
太陽光発電システムではシステム電圧になるよう太陽電池モジュールを必要枚数直列に接続される。その直列の系列をストリングと呼び、通常太陽光発電システムは多数のストリングで構成される。
【０００３】
パワーコンディショナは太陽電池システムを構成するストリング数に見合うだけの入力ポート数を持たないのが一般的で、接続箱は各ストリングからの入力ケーブルを並列接続して集電し、パワーコンディショナの入力ポート数に見合う本数の出力ケーブルとして出力される。そのため、一系列のストリングに大きな日影や、太陽電池モジュールの不具合により電圧が異常低下した場合、その不具合ストリングと並列に接続されている他の正常ストリングの電流が逆流し、不具合ストリングの全ての太陽電池モジュールが破壊してしまうおそれがある。この対策として、全ストリングに、過電流が流れると回路を遮断するヒューズを配設することが望ましい（特許文献１）。
ヒューズは接続箱内に設けられてもよいがストリング数の多い接続箱では内部配線が複雑かつ大きくなりすぎるという問題がある。このため接続箱の外に配設できることが望ましい。
【０００４】
太陽光発電システムにはエンクローズドヒューズ（管ヒューズ）と称される、溶断可能な導電回路が絶縁体に覆われているものが用いられる。通常太陽光発電システムはシステム電圧が２５０Ｖ以上の高電圧回路であるため、ヒューズには外殻が不透明なセラミック管が使用された高電圧用の管ヒューズが用いられる。このため一般に知られるガラス管ヒューズとは異なり、外観からはヒューズの溶断は視認できない。更に屋外で使用されるヒューズは水に対する封止が必要なため、ヒューズボックス内に格納された上、水封のための封止処理（シリコンポッティング等）が必要で、そのため視認だけではなく通電状態を確認するためのテスター検査も容易にできないという問題がある。
【０００５】
このような太陽光発電システムのストリングに用いられるヒューズは電気回路に異常な大電流が流れた場合に溶断して太陽電池モジュールを保護するものであり、ヒューズの溶断は何らかの異常によるものであるから、溶断を早期に発見して溶断の原因を調査し、対策する必要がある。
【０００６】
ヒューズの溶断を検知することに関しては、自動車用途であるが、ヒューズの溶断が視認できるように、ヒューズと発光ダイオードを並列で接続しヒューズが溶断されれば発光ダイオードを点灯させるものが提案されている（特許文献２）。
【０００７】
しかし、送電路中に多数のヒューズボックスが配設されている太陽光発電システムの送電経路においては、日照下、屋外に配置されているヒューズボックスのランプ点灯を視認するのは容易ではないという問題がある。
一方車載用として、溶断によるランプ点灯を受光して警告する装置も提案されている（特許文献３）。しかし警告信号の受発信回路は複雑でコストがかかるため、太陽光発電システムのような送電経路中に多数のヒューズボックスを配設する場合には適さないという問題がある。
【０００８】
更に、ヒューズが溶断してしまえば、例えば大きな日影が太陽電池パネルを覆っていたものが去ったように、異常の原因が除去された場合でも、ヒューズを交換しなければ通電しないため、ヒューズ交換されるまでの発電力が無駄になるという問題がある。
【０００９】
したがって太陽電池システムに用いるための、安価で、ヒューズが溶断しているか否かを視認性良く簡単に判断でき、かつヒューズが溶断した後も安全に発電力を無駄にしないヒューズボックスが求められる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５−０９１１９３号公報
【特許文献２】特開平１０−０９４１５６号公報
【特許文献３】特開２００８−２９６８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記現状に鑑み、太陽電池システムに用いるための、安価で、視認性良くヒューズの溶断が目視にて簡単に識別でき、更にヒューズが溶断した後も発電力を安全に送電することのできるヒューズボックス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】
【００１２】
請求項１記載の発明は、
太陽電池モジュールが発電した直流電力の送電回路途中に用いられるヒューズボックスであって、入力ケーブルと、出力ケーブルが接続され、内部にはヒューズと、前記ヒューズに対し電気的に並列に接続されたダイオードが格納され、ヒューズボックス筐体外面に、温度により色彩・明度・彩度のうちの少なくとも一が変化する示温材が形成されていることを特徴とするヒューズボックスである。
【００１３】
請求項２記載の発明は、太陽電池モジュールストリングと接続箱又はパワーコンディショナの間の送電経路に組み込まれるヒューズボックスであって、入力ケーブルと、出力ケーブルが取り付けられ、内部にはヒューズと、前記ヒューズに対し電気的に並列に接続されたダイオードが格納され、ボックス筐体の外面に温度により色彩・明度・彩度のうちの少なくとも一が変化する示温材が形成されていることを特徴とするヒューズボックスである。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に記載のヒューズボックスによれば、過電流が流れると内部に格納されたヒューズが溶断する。ヒューズが通電している時はダイオードに起動電圧が発生しないため、ダイオードには電流は流れない。ヒューズが溶断した場合にのみヒューズと並列に接続されたダイオードに電圧が発生し、ダイオードは順方向の電流だけを通電する。ダイオードは逆方向の電流をブロックする特性を有するため、逆方向の過電流を防止して太陽電池モジュールを保護するうえ、順方向電流のみ通電することにより発電力を有効に利用することができる。
【００１５】
ダイオードは内部抵抗により通電すると発熱する。その熱によりヒューズボックス筐体の外面温度を昇温させ、筐体外面に形成される示温材の色を変化させる。日中、屋外にヒューズボックスが配設されていても、示温材を観察することにより、その色の変化で内部のヒューズの溶断を容易に視認により判別することができる。これによりヒューズボックスが配設されたストリングの異常を容易に知ることでき、異常原因の調査や対策を迅速に行うことができる。
【００１６】
一方ヒューズが溶断すると、ヒューズと並列に接続されたダイオードの特性により、順方向の電流は通電されるため、発電力の送電は遮断されず発電力が継続利用できる。
また本方式では複雑な警告回路を要さず、ヒューズもダイオードも比較的安価な汎用品で構成されるため、簡易かつ安価である。
【００１７】
請求項２に記載のヒューズボックスによれば、太陽電池モジュールが発電した直流電力の送電回路途中に用いられる、各ストリングと、接続箱又はパワーコンディショナの間の送電経路に組み込まれるヒューズボックスであって、入力ケーブルと、出力ケーブルが取り付けられ、内部にはヒューズと、前記ヒューズに対し電気的に並列に接続されたダイオードが格納され、筐体表面に温度により色彩・明度・彩度のうちの少なくとも一が変化する示温材が形成されていることを特徴とするヒューズボックスであるので、ヒューズの溶断をヒューズボックスの筐体外面の示温材の変化により容易に視認発見できる。これにより異常原因の調査や対策を迅速に行うことができ、ヒューズが溶断してもダイオードが正常な電力を送電するので発電力が有効に利用できる。複雑な警告回路を要さず、ヒューズもダイオードも汎用品であるため、簡易かつ安価である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施例１のヒューズボックスの内部を表す模式図である。
【図２】実施例１のヒューズボックスの平面図である。
【図３】実施例１のヒューズボックスの右側面図である。
【図４】実施例１のヒューズボックスの回路図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１９】
図１は、実施例１のヒューズボックス１の内部を表す模式図である。四角柱状の筐体２本体にヒューズ３と半導体ダイオード４が、筐体２にとりつけた接続端子５に電気的、機械的に接続されている。筐体２の両端面には送電ケーブル（入力ケーブル）６、送電ケーブル（出力ケーブル）７と接続端子５とを接続するための貫通孔が設けられ、送電ケーブル６、送電ケーブル７が筐体２の内部に水密的に挿通され、送電ケーブル６、送電ケーブル７の各導電心と接続端子５とが圧着またはハンダ付等により、電気的、機械的に接続されている。筐体２本体の空隙部はシリコン等のポッティング材料８により封止され（図示せず）、蓋９（図示せず）にて密封されている。
筐体２本体の外表面および蓋９の外表面には示温材の塗膜層１０（図１には図示せず）が形成されている。
【００２０】
図２は、実施例１のヒューズボックス１の底面を表す模式図である。筐体２本体の外表面には示温材の塗膜層１０が形成されている。図３はヒューズボックス１の端面を表す図である。ヒューズボックスの端面に送電ケーブルが挿通されている。筐体２本体の外表面および蓋９の外表面には示温材の塗膜層１０が形成されている。図４は実施例１のヒューズボックスの回路図である。
【００２１】
本実施例では発明の特徴を簡潔に示すため太陽電池発電システムにおけるストリングの送電ケーブル中に接続されるヒューズボックスと送電ケーブルとの接続を簡略に示している。
溶断されたヒューズはヒューズボックスごと交換する必要がある。そのためヒューズボックスと入出力ケーブルとの接続はコネクタ構造にしておくことが望ましい。したがって本発明のヒューズボックスには入出力ケーブルとの接続のためのコネクタ部を有しているものが好ましい。コネクタ構造は太陽電池システムにおける送電ケーブルの接続において通常用いられるものであればよく、特に水密構造になっているものが好ましい。
【００２２】
本発明におけるヒューズとは、想定以上の大電流から太陽電池モジュールを保護、あるいは加熱や発火といった事故を防止する電気部品をいう。電気回路内に置かれ、普段は導体として作用し、何らかの異常によって電気回路に定格以上の電流が流れると、内蔵する合金部品が溶断し、回路を開くことにより回路を保護する。ヒューズのうち、特に電力回路や電力機器で利用するものを電力ヒューズという。本発明においてヒューズとは電力ヒューズを意味する。
【００２３】
本発明においてヒューズボックスとはヒューズとダイオードを格納し送電ケーブルと接続するものをいう。ヒューズボックスを形作る筐体の材質は絶縁性、耐熱性、耐侯性に優れたものが好ましく、樹脂材料が好ましく、中でも変性ポリフェニレンエーテル樹脂が好ましい。成形方法は問わないが、射出成型が量産性から好ましい。ヒューズボックスの形状は問わないが、四角等の多角形柱状体、円柱状体、直方体等が例示され、筐体の製造、電力ケーブルとの接合、内部部品の部品配置・結合、封止、蓋締めのし易さ、製品のケーブルからの応力に強く、変色が視認しやすい等を勘案して選ばれる。
【００２４】
本発明におけるダイオードとは整流作用を持つ電子素子をいう。ダイオードはその使用されるストリングに見合う電流・電圧特性が必要であるが、耐電圧については、安全のため定格電圧の２倍以上の耐電圧特性を持つダイオードが好ましい。
【００２５】
単にヒューズが溶断した場合に発熱させるだけであれば、抵抗素子をヒューズと並列に接続し格納したヒューズボックスであってもよい。しかし、発熱体であってもダイオードは順方向の電流だけを通電させる特性を持つため、ヒューズ溶断後でも、ヒューズ交換されるまでの期間内においても発電力をロスすることなく通電できることに着眼して本発明を完成したものである。
【００２６】
ヒューズが溶断した場合ダイオードが発熱してヒューズボックス筐体が外表面の示温材料を変色させるだけの昇温が必要であり、電流値が低く発熱が足りない太陽電池システムの場合は、必要な発熱量を得るためにヒューズボックス内部のダイオードを複数個直列に、ヒュ−ズと並列に接続した構造にしてもよい。
【００２７】
示温材とは、特定の温度に達すると色が変わる特殊な材料である示温剤を用いた温度検知材をいう。示温剤には、あらかじめ設定された温度に達すると示温剤自体が発色する発色型の材料と、あらかじめ設定された温度に達すると融解して透明になり、下地の基材色が現れるという熱溶融（ワックス）型の材料がある。発色型のものには、例えば、水銀などのハロゲン化物およびその錯塩、複塩、コバルトやニッケル等の錯塩、複塩などがある。また、熱溶融（ワックス）型のもとしては、ワックス系、脂肪酸系、アルコール系、エーテル系などの化合物が挙げられる。
【００２８】
温度変化により変色する示温材には可逆性、不可逆性、準不可逆性のものがあるが、本発明においては不可逆性のものが、特定の温度以上になると変色し、冷却後もその色を保つため好ましい。既定の変温温度から温度下降しても変色状態が維持されて、既定の変温温度への温度上昇変温履歴を示すことができるため、ヒューズが溶断し、ダイオードが発熱したこと、または発熱していることがわかるからである。
本発明における示温材は温度により色彩・明度・彩度のうちの少なくとも一が変化する示温材であることが必要であり、遠方から目視で色の変化を識別できる変化の顕著なものが好ましい。示温材は市販品として各種入手可能であり、設定変化温度による色の変化が顕著で安定性の高いものを用いることができる。
発色又は変色温度は６０〜１１０℃が好ましく７５〜９５℃がより好ましい。単なる炎暑下では変色することなく、ヒューズ溶断時のダイオードの発熱のみにより変色し、かつ、ボックス筐体等材料の耐熱温度以下であることが好ましいからである。
【００２９】
本発明において示温材の形態は問わない。示温材には示温剤がそのまま示温剤層を形成したもの、又は示温剤が分散媒体や必要ならば保護媒体と共に分散又は溶解等され乾燥されて示温剤の塗膜層とされたものであってもよく、示温材の形態としては担体上に示温剤層を形成したラベル、テープ、ワッペン等であってもよい。したがってヒューズボックス外面に示温材を形成するには示温剤の配合された塗料をスプレー等にて直接塗付してもよいし、ラベル等を貼付してもよい。
【００３０】
視認性からすればできるだけヒューズボックス筐体の全外面を示温材で覆うことが好ましい。塗料をヒューズボックスの外面の、全面又は一部に塗布してもよいが、ラベルやテープをヒューズボックスの外面の全面又は一部に貼ったものでもよい。ヒューズの溶断時のダイオード発熱の検知感度を上げるためには特にダイオードの近傍、ヒューズボックス筐体の外面に貼ったものでもよい。更に、耐侯性向上のために、示温材を紫外線遮蔽する性質の層で覆っていてもよく、耐水性向上のため耐水性透明材料で被覆してもよい。視認性を上げるため示温材の層の下には、アルミ塗料等の反射性材料層が形成されていてもよい。またヒューズボックスの変色を遠方から視認するため、ヒューズボックスの形状を凸形状にしてもよく、ヒューズボックス表面に微凹凸を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本発明のヒューズボックスは太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールから接続箱や、パワーコンディショナとの間の電力ケーブル間に配設され適宜使用され得る。
【符号の説明】
【００３２】
１      ヒューズボックス
２      筐体
３      ヒューズ
４      ダイオード
５      接続端子
６      送電ケーブル（入力ケーブル）
７      送電ケーブル（出力ケーブル）
１０    示温材の塗膜層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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