(57)【要約】【課題】  効率的に機器の冷却を行い、装置内部の温度上昇を低減することができる系統連系用装置を提供する。【解決手段】  発電された直流電力を交流電力に変換するインバータとリアクトルを有するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナから出力される交流電力を高圧電力に変換する昇圧変圧器と、前記昇圧変圧器と既存の高圧電力系統の間に配置される遮断器を備え、発電された電力を高圧電力系統に供給する系統連系用装置であって、装置の天井部に配置した換気扇と、装置の壁面の内側に配置した遮熱ダクトと、前記壁面の下部に配置した吸気用開口部と、を有し、前記遮熱ダクトは、前記壁面の全面或いは一部に沿って、下部から上方に向かって立ち上がり、天井部で前記換気扇に向けて折り曲げられていることを特徴とするものである。【選択図】  図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電された直流電力を交流電力に変換するインバータとリアクトルを有するパワーコンディショナと、
前記パワーコンディショナから出力される交流電力を高圧電力に変換する昇圧変圧器と、
前記昇圧変圧器と既存の高圧電力系統の間に配置される遮断器を備え、
発電された電力を高圧電力系統に供給する系統連系用装置であって、
装置の天井部に配置した換気扇と、
装置の壁面の内側に配置した遮熱ダクトと、
前記壁面の下部に配置した吸気用開口部と、を有し、
前記遮熱ダクトは、前記壁面の全面或いは一部に沿って、下部から上方に向かって立ち上がり、天井部で前記換気扇に向けて折り曲げられていることを特徴とする系統連系用装置。
【請求項２】
請求項１に記載の系統連系用装置において、
前記吸気用開口部から吸い込まれた風の一部は、前記遮熱ダクトを通って上昇し、前記換気扇から外部へ排出されるとともに、
前記吸気用開口部から吸い込まれた風の他の一部は、前記パワーコンディショナを含む内部機器を冷却して、前記換気扇から外部へ排出されることを特徴とする系統連系用装置。
【請求項３】
請求項１に記載の系統連系用装置において、
前記壁面の下部に吸気ダクトを備え、前記吸気ダクト内に風向板を配置し、
前記風向板は、吸気用開口部から吸い込んだ風を、遮蔽ダクト方向と内部機器方向へ振り分けることを特徴とする系統連系用装置。
【請求項４】
請求項１に記載の系統連系用装置において、
前記遮熱ダクトは、装置正面および／または装置背面に設けられていることを特徴とする系統連系用装置。
【請求項５】
請求項１に記載の系統連系用装置において、
前記遮熱ダクトは、少なくとも装置側面に設けられていることを特徴とする系統連系用装置。
【請求項６】
請求項２に記載の系統連系用装置において、
前記吸気用開口部は、遮蔽ダクト用の開口部と、内部機器用の開口部とを備え、
前記遮蔽ダクト用の開口部から吸い込まれた風は、前記遮熱ダクトを通って上昇し、前記換気扇から外部へ排出されるとともに、
前記内部機器用の開口部から吸い込まれた風は、前記パワーコンディショナを含む内部機器を冷却して、前記換気扇から外部へ排出されることを特徴とする系統連系用装置。
【請求項７】
請求項１に記載の系統連系用装置において、
装置の筐体を構成する盤は内部に仕切りを有し、前記パワーコンディショナと前記換気扇を同一の盤内に配置したことを特徴とする系統連系用装置。
【請求項８】
請求項７に記載の系統連系用装置において、
前記インバータと前記リアクトルは同一の盤内で離して配置したことを特徴とする系統連系用装置。
【請求項９】
発電された直流電力を交流電力に変換するインバータとリアクトルを有するパワーコンディショナと、
前記パワーコンディショナから出力される交流電力を高圧電力に変換する昇圧変圧器と、
前記昇圧変圧器と既存の高圧電力系統の間に配置される遮断器を備える配電盤であって、
盤天井部に配置した換気扇と、
盤壁面の内側に配置した遮熱ダクトと、
前記盤壁面の下部に配置した吸気用開口部と、を有し、
前記遮熱ダクトは、前記盤壁面の全面或いは一部に沿って、下部から上方に向かって立ち上がり、天井部で前記換気扇に向けて折り曲げられていることを特徴とする配電盤。
【請求項１０】
請求項９に記載の配電盤において、
前記吸気用開口部から吸い込まれた風の一部は、前記遮熱ダクトを通って上昇し、前記換気扇から外部へ排出されるとともに、
前記吸気用開口部から吸い込まれた風の他の一部は、前記パワーコンディショナを含む内部機器を冷却して、前記換気扇から外部へ排出されることを特徴とする配電盤。
【請求項１１】
請求項９に記載の配電盤において、
前記盤壁面の下部に吸気ダクトを備え、前記吸気ダクト内に風向板を配置し、
前記風向板は、吸気用開口部から吸い込んだ風を、遮蔽ダクト方向と内部機器方向へ振り分けることを特徴とする配電盤。
【請求項１２】
請求項９に記載の配電盤において、
前記遮熱ダクトは、盤正面および／または盤背面に設けられていることを特徴とする配電盤。
【請求項１３】
請求項９に記載の配電盤において、
前記遮熱ダクトは、少なくとも盤側面に設けられていることを特徴とする配電盤。
【請求項１４】
請求項１０に記載の配電盤において、
前記吸気用開口部は、遮蔽ダクト用の開口部と、内部機器用の開口部とを備え、
前記遮蔽ダクト用の開口部から吸い込まれた風は、前記遮熱ダクトを通って上昇し、前記換気扇から外部へ排出されるとともに、
前記内部機器用の開口部から吸い込まれた風は、前記パワーコンディショナを含む内部機器を冷却して、前記換気扇から外部へ排出されることを特徴とする配電盤。
【請求項１５】
パワーコンディショナを有する配電盤であって、
上部に該配電盤の内部の空気を外部に吹き出す換気扇と、下部に該配電盤の内部と外部とを接続する開口部が設けられ、
前記パワーコンディショナは、第一の壁面に搭載されたインバータを有しており、
該配電盤の内部壁面と前記第一の壁面との間には、第二の壁面を備えており、
前記開口部から前記換気扇に向かって流れる空気が、前記内部壁面と第二の壁面との間と、前記第一の壁面と前記第二の壁面との間と、に流れることを特徴とする配電盤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盤内冷却用に換気扇等の空調設備及び通気口を有したパワーコンディショナ、昇圧変圧器、遮断器で構成される系統連系用装置及び配電盤に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムにおいては、太陽光パネルより得られた直流電力を交流電力に変換し、電力系統に接続する系統連系用装置が設けられる。系統連系用装置は、通常、屋外に設置されるため、太陽光熱により装置内の温度が上昇しないようにする構成が必要である。
【０００３】
太陽光熱により装置内の温度が上昇しないようにするために、特許文献１には、「太陽光パネルからの直流電力を交流電力に変換するインバータを有したパワーコンディショナと、該パワーコンディショナから出力される交流電力を高圧電力に昇圧する変圧器と、該変圧器と既存の電力系統の間に配置された遮断器とを収納した配電盤であって、前記配電盤の扉部、側面部及び背面部の全面又は一部に遮熱板を配置し、・・・」と記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−８９３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献1記載の配電盤においては、配電盤の扉は二重になるように表面に遮熱板を配置し、扉と遮熱板の間には空間を設け空気層を形成して、室内の温度が上昇しないようにしている。しかし、扉と遮熱板の間の空気層は移動しないため、冷却は十分でない。また、扉の下部に吸気用のギャラリを設けているが、遮熱板が存在するため吸気量が制限されてしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、効率的に機器の冷却を行い、装置内部の温度上昇を低減することができる系統連系用装置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】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の系統連系用装置は、通常、装置外部に取付けられる遮熱構造を装置内部に取付け、簡易的な空気層を設けダクト構造と合わせて、気流操作によって発熱部を効率的に冷却する。
【０００８】
本発明の系統連系用装置の一例を挙げるならば、発電された直流電力を交流電力に変換するインバータとリアクトルを有するパワーコンディショナと、前記パワーコンディショナから出力される交流電力を高圧電力に変換する昇圧変圧器と、前記昇圧変圧器と既存の高圧電力系統の間に配置される遮断器を備え、発電された電力を高圧電力系統に供給する系統連系用装置であって、装置の天井部に配置した換気扇と、装置の壁面の内側に配置した遮熱ダクトと、前記壁面の下部に配置した吸気用開口部と、を有し、前記遮熱ダクトは、前記壁面の全面或いは一部に沿って、下部から上方に向かって立ち上がり、天井部で前記換気扇に向けて折り曲げられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、簡易的な空気層を装置内部に設けることで、太陽光等の装置の外部要因による装置内部の温度上昇を抑制し、気流操作によって効率的な機器の冷却が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】換気扇等の空調設備を有した系統連系用装置のブロック構成図の例である。
【図２】換気扇等の空調設備を有した系統連系用装置の外形図(背面図)である。
【図３】換気扇等の空調設備を有した系統連系用装置の外形図(左側面図)である。
【図４】換気扇等の空調設備を有した系統連系用装置の外形図(正面図)である。
【図５】換気扇等の空調設備を有した系統連系用装置の外形図(右側面図)である。
【図６】実施例１の盤換気構造(右側面図)である。
【図７】実施例１の盤換気構造による風の流れを示す図である。
【図８】従来構造の盤換気構造(右側面図)である。
【図９】従来構造の盤換気構造による風の流れを示す図である。
【図１０】実施例２の盤換気構造(正面図)である。
【図１１】実施例２の盤換気構造による風の流れを示す図である。
【図１２】実施例３の盤換気構造(右側面図)である。
【図１３】実施例３の盤換気構造による風の流れを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
通常、屋外設置する系統連系用装置は、日光等による外部要因からの温度上昇を抑制するため、盤外部に温度上昇を遮断できる構造にすることが必要とされる。また、換気扇等による装置冷却構造を行う場合、盤上部に換気扇を配置し、盤下部側面に開口を設ける構造が必要とされる。そこで、盤外部に温度上昇を遮断できる構造及び換気扇による冷却構造として、従来より図８のような構造があった。この構造では、盤正面及び背面に遮熱板１６を設け筐体との間に空気層を作り、扉部に設けた通気口１４より吸気を行い、盤天井部に設置した換気扇１２より排気を行う。そこで本願発明者は、新たな遮熱構造を考案し、盤内空気の循環構造を検討した。
【００１２】
以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１３】
図1に、本実施例の換気扇等の空調設備を有した系統連系用装置のブロック構成図の一例を示す。太陽電池モジュール１で発電された直流電力は、パワーコンディショナ２内のインバータ３により交流電力に変換され、リアクトル４を経由して波形を正弦波にした交流電力に変換された後、交流電力は昇圧変圧器５に送電される。昇圧変圧器５は、パワーコンディショナ２から出力される低圧の交流電力を高圧に変換する絶縁変圧器である。昇圧変圧器５で高圧に昇圧された電力は、ＬＢＳ（気中負荷開閉器）６、電力線から電力量の信号を取出すＶＣＴ（電力需給用計器用変成器）７、ＰＡＳ（柱上気中開閉器）８を経由して高圧電力系統９に連系される。ＬＢＳ（気中負荷開閉器）６は、高圧系統での短絡や地絡事故などの際に高圧系統から内蔵するヒューズによって昇圧変圧器５とその接続電線を遮断して保護する。なお、変圧器容量が３００ｋＶＡ以上の装置においては、ＬＢＳ（気中負荷開閉器）６の代わりに、ＶＣＢ(真空遮断器)、ＤＳ（断路器）が必要である。ＶＣＴ７には、電力量計１０が接続されており、電力系統への送電電力量が計測される。交流電力には、電源用変圧器１１を介して換気扇１２が接続されている。
【００１４】
なお、図２に示すように、筐体１３は、直方体の列盤１３ａ、１３ｂにより構成され、パワーコンディショナ２や換気扇は列盤１３ａに、昇圧変圧器５やＬＢＳ（気中負荷開閉器）６は列盤１３ｂに配置されている。
【００１５】
図２は、本実施例の系統連系用装置を背面から見た図である。また図３は、本実施例の系統連系用装置を左側面から見た図であり、列盤１３ｂ内に配置されたものだけを示している。一般にパワーコンディショナ２はインバータ３などの電子部品で構成されており、塵埃、高湿度、高温度から保護する必要があるのに対して、昇圧変圧器５は塵埃、高湿度、高温度にさらされる屋外で使用される。このように使用条件が互いに異なることから、内部に仕切りを用いた盤に収納し、盤毎に盤内冷却構造、方法を選択している。
【００１６】
列盤１３ｂは、密閉構造による自然放熱構造としている。昇圧変圧器５は、タンク部が外部に露出するように配置しているため、昇圧変圧器５から発生する熱は盤外部に放熱され、ＬＢＳ（気中負荷開閉器）６等の機器がある列盤１３ｂ内部の温度が高温にならない構造としている。
昇圧変圧器５からＬＢＳ（気中負荷開閉器）６までの配線は、盤背面側に配置された昇圧変圧器５上部のバスダクト接続フランジと列盤１３ｂを接続することで配線が可能となる。
【００１７】
図４は、本実施例の系統連系用装置を正面から見た図である。また、図５は、本実施例の系統連系用装置を右側面から見た図であり、列盤１３ａ内に配置されたものだけを示している。列盤１３ａは、列盤１３ａの盤天井部に排気用換気扇１２、列盤１３ａの中央付近にパワーコンディショナ２、列盤１３ａの盤前後扉部にギャラリ１４を配置し、盤内の空気を冷却する構造としている。
【００１８】
特に、パワーコンディショナ２内の機器であるインバータ３には電子部品が多く実装されており、リアクトル４から発生する熱から保護する必要があるため、パワーコンディショナ２は、インバータ３を列盤１３ａの前面側上部とし、パワーコンディショナ２内に配置される他の機器に対して熱量の大きいリアクトル４を奥側の下部床にしてインバータ３から離して配置する。
【００１９】
また、盤下部吸気口からの吸入効率を高めるため、盤内の密閉度を高める必要がある。そのため、フレーム連結部は全溶接により連結しており、ボルト締結箇所を減らし、フレーム連結部の機密性を向上させている。扉とフレームフランジとの接触部にあるパッキンには、耐候性に優れた中空パッキンを使用し、扉部における機密性を向上させている。
【００２０】
通常、屋外における遮熱構造として、図８のように盤外部（盤正面及び背面）に遮熱板１６等の遮熱構造を設ける。図９に、図８の従来構造の風の流れを示す。従来構造では吸気用として盤扉部にギャラリ１４を設けているが、遮熱板１６が存在するため吸気量が制限されてしまう。このため、換気扇１２による排気を行う際に強制的に盤内空気を排出するため、換気扇１２に負荷がかかり消費電力が増える場合がある。
【００２１】
図６に、実施例１の遮熱構造についての構成例を示す。
本実施例では図６に示すように、盤外面に取付ける遮熱板１６を廃止し、盤内部に遮熱ダクト１７を取付ける。遮熱ダクト１７は、盤正面及び盤背面の扉部に沿って延びており、天井部において換気扇１２に向かって折り曲げられている。例えば、遮蔽ダクト１７は、側面が閉じられ、下部及び上部が開口されており、下部から上方に向かって空気を流すことができる。そして、列盤１３ａとパワーコンディショナ２前後の空間に遮熱ダクト１７を配置し、吸気については、下部に設けた吸気ダクト１８を用いて行う。吸気ダクト１８の外側にはギャラリ１４が設けられている。符号１５は、インバータ３の上部に配置したインバータ上部ファンを示す。
【００２２】
図７に本実施構造の風の流れを示す。吸気ダクト１８には列盤１３ａ内部機器冷却と遮熱ダクト１７への通気のため、二通りの吸気ルートが必要になる。そのため、吸気ダクト１８内に風向板１９を取付ける。この風向板により、吸気ダクト１８内にて風の流れを内部機器方向と遮熱ダクト方向の二つに分けることが可能となる。吸気ダクト１８から吸い込まれた風の一部は、遮熱ダクト１７を通って上昇し、換気扇１２から外部に排出される。また、吸い込まれた風の一部は、パワーコンディショナ２等の内部機器を冷却し、換気扇１２から外部に排出される。
【００２３】
遮熱ダクト１７の取り付けは、例えば、一辺に設けたヒンジで留め、各辺をパッキンで封止して固定する。また、扉部に孔部を設け、その孔部を折り曲げることにより扉部と一体となるように配置してもよい。
【００２４】
これにより、筐体内部を冷却した空気と遮熱ダクト１７内を通る空気の二種類の風を、排気用換気扇１２から盤外に排出することが可能となる。そして、扉部の全面或いは一部に設けた遮蔽ダクトを外から吸い込んだ風が流れるため、効果的に遮熱を行うことができ、太陽光等の装置の外部要因による装置内部の温度上昇を抑制することが可能となる。
【００２５】
また、遮熱板１６を廃止することにより、ギャラリ１４の露出面積を増やすことができる。これにより、換気扇１２に懸かる負荷を低減し消費電力を抑えることに寄与し、機器寿命を延ばすことが可能となる。
【実施例２】
【００２６】
実施例２は、本発明の遮熱構造を盤側面に設けたものである。図１０に、本実施例の遮熱構造を盤側面に設けた場合の構成例を示す。本実施例においては、実施例１と同様の構造を盤側面に有する場合、図１０に示すように盤外面に取付ける遮熱板１６を廃止し、盤内部に遮熱ダクト１７を取付ける。遮熱ダクト１７は、盤側面に沿って下部から上部に向かって立ち上がり、上部で換気扇１２の方向に曲げられている。盤側面の下部には吸気ダクト１８が設けられ、吸気ダクト１８の外側にはギャラリ１４が設けられている。
【００２７】
図１１に、本実施例の風の流れを示す。吸気ダクト１８の内部には風向板１９が取り付けられており、風向板１９により、外部から吸い込まれた風の流れを内部機器方向と遮熱ダクト方向の二つに分けている。遮熱ダクト１７に沿って上昇した流れは、上部で換気扇１２に向かって流れ、換気扇１２から外部へ排出される。また、内部機器方向の流れはパワーコンディショナ２等を冷却し、換気扇１２から外部へ排出される。
【００２８】
本実施例によれば、遮熱ダクト１７を配電盤の側面部に配置することで、パワーコンディショナ２の近くに遮熱ダクト１７が配置され、盤外部の空気を吸気ダクト１８に供給できるため実施例１よりも冷却効率が高くなる。すなわち、盤付近の温められた空気と吸気ダクト１８から供給される空気を遮蔽することによって、外気を効率よく取り込むことができる。これにより、換気扇１２に懸かる負荷を低減し消費電力を抑えることに寄与し、機器寿命を延ばすことが可能となる。
【００２９】
また、側面部に遮熱ダクト１７を配置することで、奥行き方向の立て付け面積を小さくすることができ、配電盤の配置が容易となる。
側面部にのみ遮熱ダクト１７を配置する場合には、正面部の扉部分に遮熱ダクト１７を設けないため、扉を開けてパワーコンディショナ２等をメンテナンスする際の作業効率が向上する。
敷設された配電盤のうち太陽光が照らされる南側に遮熱ダクト１７を配置するとさらに冷却効率が上昇する。配電盤のうち太陽光が照射される南側は発熱しやすいためである。
また、配電盤の付近に、他の発熱装置がある場合には、当該発熱装置側に遮熱ダクト１７を配置するとよい。
【００３０】
さらに、変形例として、実施例１の遮熱ダクト１７を正面及び背面に配置する構成と、実施例２の遮熱ダクト１７を側面に配置する構成とを採用し、正面及び背面と側面の両方に配置することも可能である。正面と正面に隣接する第一の側面が南側を向いている場合には、正面と第一の側面に遮熱ダクト１７を配置するとよい。この場合、正面に隣接する第二の側面（第一の側面と対向する面）と背面には遮熱ダクト１７は配置しなくてもよい。
また、配電盤の配置状態によっては、正面または第一の側面だけに遮熱ダクト１７を配置してもよい。この場合も外気を吸気ダクト１８から効率よく取り込み、パワーコンディショナ２を効率よく冷却することができる。
さらに、配電盤の正面、第一の側面、第二の側面及び背面のすべての面に遮熱ダクト１７を設けることも可能である。
【実施例３】
【００３１】
実施例３は、ギャラリ１４を遮熱ダクト用と内部機器用に分けたものである。図１２は、実施例１，２において用いるダクト構造を前提とし、吸気ルートを変更した構成例を示す。本実施例では、ギャラリ１４を上下二段に設置している特長を生かし、二系統の吸気ルートを設ける。図１２に示すように上段に設置するギャラリ１４ａを遮熱ダクト１７への吸気専用とし、下段に設置するギャラリ１４ｂを盤内冷却専用とする。これにより、実施例１，２における風向板１９を用いないで、二つの風の流れを作ることが可能となる。
【００３２】
図１３に、本実施構造の風の流れを示す。ギャラリ１４ａにて吸気された外気は、遮熱ダクト１７を通って上昇し、上部で盤天井部の排気用換気扇１２へ導かれる。また、ギャラリ１４ｂにて吸気された外気は、パワーコンディショナ等の内部機器を冷却しながら上昇し、盤天井部の排気用換気扇１２へ導かれる。これにより、排気用換気扇１２から、二種類の風を盤外に排出することが可能となる。
【００３３】
本実施例によれば、ギャラリ１４を遮熱ダクト用と内部機器用に分けることにより、風向板が不要となり、また、遮熱ダクトおよび内部機器に確実に冷却風を供給することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１…太陽電池モジュール
２…パワーコンディショナ
３…インバータ（電力変換回路）
４…リアクトル
５…昇圧変圧器
６…ＬＢＳ（気中負荷開閉器）
７…ＶＣＴ（電力需給用計器用変成器）
８…ＰＡＳ（柱上気中開閉器）
９…高圧電力系統
１０…電力量計
１１…電源用変圧器
１２…換気扇
１３…筐体
１３ａ、１３ｂ…列盤
１４…換気口(ギャラリ)
１４ａ、１４ｂ…換気口(ギャラリ)上下
１５…インバータ上部ファン
１６…遮熱板（遮熱パネル）
１７…遮熱ダクト
１８…吸気ダクト
１９…風向板
【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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【図１２】
2017229173.tif 000014
【図１３】
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