(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールと太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナとの間に配置される太陽光発電システム用接続箱であって、
請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の導体積層体と、
前記パワーコンディショナと電気的に接続される端子を有する接続用の端子台と、
を備え、
前記導体積層体が、前記端子台と電気的に接続され、かつ、
前記端子台の側端部に向かうほど、前記導体の積層数が多くなっていく、
太陽光発電システム用接続箱。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、導体の断面積が大きくなるほど導体に常時流し得る最大電流値が大きくなるため、導体に流れる最大電流
値に合わせて導体の断面積が決定されることになる。従って、従来の太陽光発電システムの接続箱においては、複数の太陽電池モジュールが発電すると、複数個が並んで配列されている開閉器等のそれぞれから流れた電流が集電された時の最も大きい電流値を考慮した断面積を有する1つの導体が用いられることになる。
【0005】
上述のように採用された1つの導体の各領域に、複数個が並んで配列されている開閉器等から送電されて集電されると、1つの導体であっても、複数個が並んで配列される開閉器等に接続する導体のそれぞれの位置(ないし領域)で流れる電流
値が異なることになる。その結果、複数個が並んで配列されている開閉器等に対して、最大電流
値に合わせて一様な幅と厚みを有する形状の導体を接続箱に設置することは、効率的な導体の使用を実現することができなくなるとともに、接続箱にこのような導体を配置するためのスペースを確保する必要がある。しかし、導体を過度に小さくすることは、導体が発熱して電流のロスを生じさせることとなる。一方、電力不足の際の代替エネルギーとして今後大きな需要が期待される太陽光発電システムにおいては、接続箱に配置される導体の小型化も望まれる。
【0006】
本発明は、上述の問題を解決するものであり、導体構造の小型化及びその自由度の向上を図る。その結果、本発明は、太陽光発電システムの接続箱の導体構造の小型化及びその自由度の向上を図る技術の発展に貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明者は、太陽光発電システムの接続箱に備えられる導体の構造について、鋭意研究を重ねた。その結果、特に、複数個が並んで、又は近接して配列されている開閉器等に対しては、1つの導体の形状や構造を工夫するのではなく、複数の導体を用いた積層構造を採用することにより、導体構造の小型化及びその自由度の向上が図られ得ることを、本発明者は見出した。その結果、導体構造の小型化を図ることが可能な導体積層体が創出された。
【0008】
本発明の1つの導体積層体は、集電された電流が流れる導体積層体であって、それぞれの長さが異なる2以上の板状の導体が、長さ方向に沿って厚み方向に積層される。加えて、この導体積層体は、予定される電流値が小さい上流側から予定される電流値が大きい下流側に向けて、導体の積層数が多くなっていく構造を有する。
【0009】
この導体積層体は、導体積層体を流れる電流の予定される電流値が小さい側(本願では、「上流側」という。)では、積層する板状の導体の数を少なくすることによって、導体積層体の(いわば全体としての)断面積が小さくなるように、積層された又は1枚の板状の導体が配置される。一方、導体積層体を流れる電流の予定される電流値が大きい側(本願では、「下流側」という。)に向かうほど、積層する板状の導体の数を多くすることによって、導体積層体の(いわば全体としての)断面積が大きくなるように、板状の導体が配置される。従って、この導体積層体によれば、複数個が並んで配列される開閉器等に接続する導体のそれぞれの位置(ないし領域)で流れる電流
値に応じて、換言すれば、自由度高く断面積を変化させることができる。その結果、導体積層体の効率の良い利用を実現する、導体構造の小型化及びその自由度の向上が図られることになる。また、導体に用いる部材を削減できるので、コストダウンを図ることが可能となる。
【0010】
また、本発明の1つの太陽光発電システム用接続箱は、太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールと太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナとの間に配置される太陽光発電システム用接続箱である。加えて、この接続箱は、例えば上述の導体積層体と、該パワーコンディショナと電気的に接続される端子を有する接続用の端子台と、を備えている。さらに、この接続箱は、前述の導体積層体が、前述の端子台と電気的に接続され、かつ、前述の端子台側端部に向かうほど、その導体の積層数が多くなっていく構造を有する。
【0011】
この太陽光発電システム用接続箱によれば、搭載される導体の構造の小型化及びその自由度の向上を図ることができる。その結果、太陽光発電システム用接続箱の収納スペースの有効活用や太陽光発電システム用接続箱自体の小型化を図ることが可能となる。
【発明の効果】
【0012】
本発明の1つの導体積層体によれば、複数個が並んで配列される開閉器等に接続する導体のそれぞれの位置(ないし領域)で流れる電流
値に応じて、換言すれば、自由度高く断面積を変化させることができる。その結果、導体積層体の効率の良い利用を実現する、導体構造の小型化及びその自由度の向上が図られることになる。
【発明を実施するための形態】
【0014】
本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。
【0015】
<第1の実施形態>
図1は、第1の実施形態の太陽光発電システム1の構成を概略的に示す図である。また、
図2は、第1の実施形態の接続箱200の内部構成を概略的に示す図である。
図1に示すように、本実施形態の太陽光発電システム1は、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電池モジュール、太陽電池モジュールに電気的に接続された接続箱200、及び太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを含む。
【0016】
また、本実施形態においては、一例として、接続箱200は、太陽電池モジュールとパワーコンディショナとの間に配置される。
図2に示すように、太陽光発電システム1内に設置される接続箱200は、金属性の筐体220内に設けられた内箱150内に、収納ボックス100と複数の開閉器20とを備える。さらに、本実施形態においては、収納ボックス100は、ヒューズ30を保持するための複数のヒューズホルダ40,50,60を備えている。また、本実施形態においては、ヒューズ30は、回路の保護及び加熱や発火等の事故防止のため、パワーコンディショナと開閉器20との間に設けられている。
【0017】
また、本実施形態においては、パワーコンディショナと電気的に接続される端子を有する接続用の端子台70,72が、収納ボックス100の側面部に一体となって設けられている。また、本実施形態の接続箱200は、筐体220内に、太陽電池モジュールをサージ電圧から保護する図示しないサージアブソーバなどを備えている。そして、太陽電池モジュールから送られて集電された電流が流れる導体積層体80,82が、端子台70,72と電気的に接続されている。具体的には、導体積層体80が端子台70と電気的に接続され、導体積層体82が端子台72と電気的に接続される。後述するように、本実施形態においては、導体積層体80,82は、それぞれ、長さが異なる4枚の板状の導体が積層されたものである。また、接続箱200内には、複数の開閉器20が設けられる。開閉器20は、ON(接続状態)またはOFF(非接続状態)に切替え可能なレバースイッチ10を備える。
【0018】
図3は、本実施形態の収納ボックス100の一部の内部構造の一例を示す斜視図である。収納ボックス100は、回路の保護及び加熱や発火等の事故防止のためのヒューズ30と、ヒューズ30を保持するヒューズホルダ40,50,60とを収納する。ヒューズ30については、公知のものが採用され得る。
【0019】
収納ボックス100内では、ヒューズホルダ40とヒューズホルダ50とが対となって、あるヒューズ30を保持するとともに、ヒューズホルダ60とヒューズホルダ50とが対となって、他のヒューズ30を保持する。ヒューズホルダ40は、固定ネジ95により導体積層体80にネジ止めされることにより、収納ボックス100に装着される。ヒューズホルダ60は、固定ネジ95を用いて導体積層体82にネジ止めされることにより、収納ボックス100に装着される。また、ヒューズホルダ50は、開閉器20に接続する。
図3に示すように、本実施形態においては、ヒューズホルダ40およびヒューズホルダ50に挟持されたヒューズ30bが、導体積層体80を介して端子台70と電気的に接続され、ヒューズホルダ60およびヒューズホルダ50に挟持されたヒューズ30aが、導体積層体82を介して端子台72と電気的に接続される。
【0020】
図4は、導体積層体80,82を構成するそれぞれの長さが異なる4枚の導体80a,80b,80c,80d(以下、80a〜80dともいう。)、および82a,82b,82c,82d(以下、82a〜82dともいう。)の平面図である。本実施形態の導体80a〜80d(82a〜82d)は、矩形の板状体であり、導体80d(82d)が一番短く、80d,80c,80b,80a(82d,82c,82b,82a)の順に長くなっている。
【0021】
また、導体80a〜80d(又は82a〜82d)各々には、長手方向の一端部側に1つの端子ネジ挿通孔85(85a,85b,85c,85d)が設けられている。さらに、導体80a〜80d(又は82a〜82d)には、固定ネジ95を挿通させるための固定ネジ挿通孔87が1つ乃至複数個設けられている。より具体的には、一番短い導体80d(82d)に、1つの固定ネジ挿通孔87dが設けられ、導体80d,80c,80b,80a(82d,82c,82b,82a)の順に、設けられる固定ネジ挿通孔87の数が1つずつ増えて、一番長い導体80a(82a)に、4つの固定ネジ挿通孔87aが設けられている。従って、本実施形態の導体80a〜80d(又は82a〜82d)の固定ネジ挿通孔87は、
図3に示すように、複数個が並んで配列される開閉器20に接続する導体のそれぞれの位置に合わせて設けられている。
【0022】
なお、導体80a,80b,80c,80d(82a〜82d)は、導電性を有する金属から形成される。本実施形態の導体80a〜80d(又は82a〜82d)の材料としての金属は、電気伝導性が良好であれば任意のものを選択でき、例えば、ベリリウム銅、リン青銅等の銅合金や銅を使用することができる。
【0023】
図5は、収納ボックス100に備えられた導体積層体80,82の構造を示す斜視図である。また、
図5においては、便宜上収納ボックス100を省略している。
【0024】
図5に示すように、
図2の端子台70は、負荷側となるパワーコンディショナに接続される端子板71を有し、
図2の端子台72は、同様にパワーコンディショナに接続される端子板73を有する。導体積層体80は、それぞれの長さが異なる4枚の板状の導体80a,80b,80c,80dが、長さ方向に沿って厚み方向に重ね合わせた積層体にて形成されている。また、導体積層体82も、それぞれの長さが異なる4枚の板状の導体82a,82b,82c,82dが、長さ方向に沿って厚み方向に重ね合わせた積層体にて形成されている。
【0025】
また、
図6は、導体積層体80の構造をより詳細に示す概略側面図である。
図6においては、便宜上収納ボックス100および端子板71の一部を省略している。また、矢印F1乃至F4は、図示しない太陽電池モジュールから端子台に向けて送られた電流が、導体積層体80を流れる向きを示す。
【0026】
図6に示すように、積層された4枚の導体80a,80b,80c,80dは、長手方向の一端部が揃うように積層されるとともに、長手方向の他端部が紙面下方に向かう逆階段状に積層されている。見方を変えれば、導体80a〜80dは、導体80d,80c,80b,80aの順で上層側の導体へいくほど、該長手方向の他端部が順次に前述の他端側へ(階段状に)突出するように設けられている。図示しない導体積層体82においても、導体積層体80と同様に、積層された4枚の導体82a,82b,82c,82dが、長手方向の一端部が揃うように積層されるとともに、長手方向の他端部が紙面下方に向かう逆階段状に積層されている。
【0027】
導体積層体80を構成する4枚の導体80a〜80dおよび導体積層体82を構成する4枚の導体82a〜82dは、固定ネジ95と固定ネジ95に螺着されたナット96によって固定される。また、固定ネジ95とナット96によって、ヒューズホルダ40が導体積層体80に固定され、ヒューズホルダ60が導体積層体82に固定される。このように、複数の導体どうしが、固定ネジ95とナット96によって固定されて積層されることになるため、導体の固定又は電気的接続のための半田工程が不要となる。従って、接続箱200内の機器の組み付けが極めて容易となるため、作業性の向上を図ることが可能となる。さらに、本実施形態の導体80a〜80dを用いれば、長さの異なる板状の導体を自由に組み合せて積層させることにより、端子板から複数個の開閉器等への無駄のない電気的接続が可能となる。従って、本実施形態によれば、接続箱内の開閉器等の配置や個数に対する導体の設計ないし設置の自由度が格段に高められることになる。
【0028】
次に、導体積層体80,82を流れる電流について、導体積層体80を例にして、より詳細に説明する。
図6に示すように、導体積層体80には、図示しない複数の太陽電池モジュールから送られた電流が、それぞれヒューズ30a,30b,30c,30dを介して端子台70に向けて流れる。
【0029】
ここで、矢印F4は、ヒューズ30dを介して流れる電流を示し、矢印F3は、ヒューズ30cおよびヒューズ30dを介して流れる電流が合流した電流を示す。また、矢印F2は、ヒューズ30b、ヒューズ30c、およびヒューズ30dを介して流れる電流が合流した電流を示し、矢印F1は、ヒューズ30a、ヒューズ30b、ヒューズ30c、およびヒューズ30dを介して流れる電流が合流した電流を示す。
【0030】
本実施形態の導体積層体80においては、端子板71とヒューズ30aとの間の領域に、一番大きい電流が集電されることになる。そこで、導体積層体80においては、一番電流値が大きくなる端子板71とヒューズ30aとの間の領域には、4枚の導体80a,80b,80c,80dが積層されている。そのため、電流が一番集中する領域が一番厚く、換言すれば、全体としての断面積が大きくなっている。すなわち、導体積層体80は、予定される電流値が小さい上流側から予定される電流値が大きい下流側に向けて導体の積層数が多くなっている。その結果、一番電流値が小さくなる領域であるヒューズ30cからヒューズ30dまでの領域は、1つの導体80aのみで構成される。導体積層体82についても同様の構成である。
【0031】
このように、本実施形態の導体積層体80によれば、導体積層体80を流れる電流の予定される電流値が小さい上流側では、積層する板状の導体80a〜80dの数を少なくすることによって、導体積層体80の全体としての断面積を小さくする。一方、導体積層体80を流れる電流の予定される電流値が大きい下流側では、積層する板状の導体80a〜80dの数を多くしていくことによって、導体積層体80の全体としての断面積が大きくなるように導体積層体80が配置される。
【0032】
従って、導体積層体80が、各領域で流れる電流
値に応じて断面積を変化させているため、導体積層体の効率の良い利用を実現する、導体構造の小型化及びその自由度の向上が図られることになる。また、導体に用いる部材を削減できるので、コストダウンを図ることが可能となる。さらに、複数の導体どうしが、ネジと前記ネジに螺着されたナットによって固定されて積層されることになるため、導体の固定における半田工程が不要となる。従って、接続箱内の機器の組み付けが極めて容易となるため、作業性の向上を図ることが可能となる。
【0033】
<第2の実施形態>
本実施形態では、導体積層体84が3枚の導体84a,84b,84cから構成され、導体積層体84と3つのヒューズ30a,30b,30cとが異なる間隔で電気的に接続されている点を除いては、第1の実施形態の接続箱200と同様である。従って、第1の実施形態の説明と重複する説明は省略する。
【0034】
図7は、導体積層体84の構造を詳細に示す概略側面図である。積層された3枚の導体84a,84b,84cは、長手方向の一端部が揃うように積層されるとともに、長手方向の他端部が紙面下方に向かう逆階段状に積層されている。図示しない複数の太陽電池モジュールから送られた電流は、それぞれヒューズ30a,30b,30cを介して端子台70に向けて流れる。矢印F1乃至F3は、図示しない太陽電池モジュールから端子台に向けて送られた電流が、導体積層体80を流れる向きを示す。
【0035】
ここで、矢印F3は、ヒューズ30cを介して流れる電流を示し、矢印F2は、ヒューズ30bおよびヒューズ30cを介して流れる電流が合流した電流を示す。また、矢印F1は、ヒューズ30a、ヒューズ30b、およびヒューズ30cを介して流れる電流が合流した電流を示す。本実施形態においても、導体積層体84は、予定される電流値が小さい上流側から予定される電流値が大きい下流側に向けて導体の積層数が多くなっている。
【0036】
このように、本実施形態の導体積層体84においても、長さの異なる板状の導体を自由に組み合せて積層させることにより、端子板から複数個の開閉器等への無駄のない電気的接続が可能となる。従って、本実施形態のように、接続箱内の開閉器等の配置や個数が異なっても、少なくとも第1の実施形態と同様の効果が奏され得る。従って、導体の設計ないし設置の自由度が格段に高められることになる。
【0037】
<その他の実施形態>
ところで、上述の実施形態においては、導体積層体80を構成する導体の枚数が4枚であったが、導体積層体を構成する導体の枚数は4枚に限定されない。より具体的には、導体積層体を構成する導体の枚数は、2以上であれば特に限定されず、導体積層体を流れる電流値に応じて任意に設定することが可能である。また、導体積層体を構成する板状の導体の長さ、厚み、及び形態等は、積層することが可能であれば特に限定されない。
【0038】
また、上述の実施形態においては、ヒューズ30は、パワーコンディショナと開閉器20との間に設けられているが、ヒューズ30が設けられる位置は、その実施形態に限定されない。例えば、ヒューズ30が、太陽電池モジュールと開閉器20との間に設けられる態様は、上述の実施形態と同様の効果が奏され得る変形例の一つである。
【0039】
また、上述の実施形態における接続箱200においては、導体積層体80,82にヒューズ30が電気的に接続されていたが、電気的な接続のための装置又は部品は、ヒューズに限定されない。例えば、
図1に示すように、ヒューズ30の代わりに、電圧の高い太陽電池から電圧の低い太陽電池への電流流入を防止する整流ダイオードを収納ボックス100に備えてもよい。これらの変形例においても上述と同様の効果が奏され得る。
【0040】
上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。