特許 6476912 パワーコンディショナ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6476912

(24)【登録日】2019年2月15日

(45)【発行日】2019年3月6日

(54)【発明の名称】パワーコンディショナ

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/48 20070101AFI20190225BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/48 M

   H02M7/48 R

【請求項の数】3

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2015-12077(P2015-12077)

(22)【出願日】2015年1月26日

(65)【公開番号】特開2016-140128(P2016-140128A)

(43)【公開日】2016年8月4日

【審査請求日】2017年12月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004709

【氏名又は名称】株式会社ノーリツ

(74)【代理人】

【識別番号】100104444

【弁理士】

【氏名又は名称】上羽 秀敏

(74)【代理人】

【識別番号】100107593

【弁理士】

【氏名又は名称】村上 太郎

(74)【代理人】

【識別番号】110002088

【氏名又は名称】特許業務法人プロイスＩＰパートナーズ

(74)【代理人】

【識別番号】100107445

【弁理士】

【氏名又は名称】小根田 一郎

(72)【発明者】

【氏名】吉田 洋介

(72)【発明者】

【氏名】猪狩 慧一

(72)【発明者】

【氏名】小椋 朗広

【審査官】 佐藤 匡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２５１９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−３２７１７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０１１８６５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発電部が発電する電力を電力系統に連系させるパワーコンディショナにおいて、
発電部から発電電力を入力する入力端子台と、電力系統へ電力を出力する出力端子台とを備え、
前記入力端子台及び前記出力端子台は、各端子から電気的に絶縁された温度ヒューズをそれぞれ内蔵しており、
これら温度ヒューズが直列に接続されて温度ヒューズ直列回路が構成されるとともに、該温度ヒューズ直列回路の両端が、前記温度ヒューズの導通状態を検出するヒューズ検出回路に接続されている、パワーコンディショナにおいて、
前記ヒューズ検出回路に接続された一対の端子を備える第１のコネクタと、前記入力端子台に内蔵された温度ヒューズの両端にそれぞれ接続された一対の端子を備える第２のコネクタと、前記出力端子台に内蔵された温度ヒューズの両端にそれぞれ接続された一対の端子を備える第３のコネクタと、第１〜第３のコネクタを相互に接続する中継配線とをさらに備え、該中継配線は、第１のコネクタに接続される第４のコネクタと、第２のコネクタに接続される第５のコネクタと、第３のコネクタに接続される第６のコネクタとを備え、第４〜第６の各コネクタは、第１〜第３のコネクタの一対の端子にそれぞれ接続される一対の端子をそれぞれ備え、さらに中継配線は、第５のコネクタの一方の端子と第６のコネクタの一方の端子とを接続する第１配線と、第５のコネクタの他方の端子と第４のコネクタの一方の端子とを接続する第２配線と、第６のコネクタの他方の端子と第４のコネクタの他方の端子とを接続する第３配線とを備えていることを特徴とするパワーコンディショナ。

【請求項2】

請求項１に記載のパワーコンディショナにおいて、ハウジングをさらに備え、前記入力端子台と前記出力端子台とが離間した状態で前記ハウジングに取り付けられていることを特徴とするパワーコンディショナ。

【請求項3】

請求項２に記載のパワーコンディショナにおいて、前記入力端子台及び前記出力端子台から離間して前記ハウジングに内蔵された制御基板をさらに備え、前記ヒューズ検出回路が前記制御基板に実装されていることを特徴とするパワーコンディショナ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、温度ヒューズを内蔵する端子台を備えたパワーコンディショナに関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、発電電力の変換用のパワーコンディショナには、太陽電池パネルなどの発電部から発電電力を入力するための入力配線や、分電盤へ電力を出力するための出力配線を接続するための端子台が設けられている。

【0003】

従来のパワーコンディショナにおいては、異常時に回路を保護する目的で端子台に温度ヒューズが内蔵されているものがあり、例えば下記の特許文献１及び２に開示されている。

【0004】

特許文献１記載のパワーコンディショナでは、太陽電池からのＤＣラインとＤＣ端子台の入力端子との間や、商用の配電系統へのＡＣラインとＡＣ端子台の出力端子との間に温度ヒューズを設けることが開示されており、これによれば、端子台が異常発熱したときに温度ヒューズが溶断して、入力端子への入力や出力端子からの出力を遮断することができる。

【0005】

また、特許文献２記載のパワーコンディショナでは、ＤＣ−ＤＣコンバータ及び系統連系インバータを制御するゲートドライバへの電源からの電力を、端子台に内蔵の温度ヒューズを介して供給することにより、端子台が異常発熱したときにゲートドライバへの電力供給を遮断して、制御部を動作させながら電力変換動作のみを停止させるように構成している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１３−２５１９８１号公報（段落番号００２８）

【特許文献2】特開２０１４−１１８６５号公報（図４）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記特許文献１及び２記載のパワーコンディショナでは、温度ヒューズの溶断により入出力や電力供給が直接的に遮断される構成としているため、温度ヒューズが導通しているか溶断したかを直接検出する手段は設けられておらず、入出力があるか否かや、ゲートドライバが動作しているか否か等によって間接的に温度ヒューズの状態を推定可能ではあるが、温度ヒューズの状態を直接的に検出することができない。なお、上記特許文献１，２記載のパワーコンディショナにおいては、各温度ヒューズが入出力配線や電源配線に直結されているため、複数箇所の温度ヒューズを直列接続することはできない構成となっている。

【0008】

したがって、温度ヒューズが溶断した場合に、温度ヒューズが溶断したのか、入出力回路やゲートドライバに故障や断線等が生じたのかを特定することができず、曖昧なエラー報知しか行うことができないという問題がある。

【0009】

一方、本願出願人は、温度ヒューズを入出力端子や電源配線から電気的に絶縁し、この端子台内蔵の温度ヒューズの導通状態を直接検出する回路を設けることにより、端子台の異常発熱時に、端子台が異常発熱していることを直接的にエラー報知可能なパワーコンディショナの開発を行っている。

【0010】

このような構成において、パワーコンディショナの内蔵パーツの実装によって、発電部からの入力用の端子台と、商用電力系統への出力用の端子台とを個別に設けた場合、各端子台の温度ヒューズ毎に検出回路が必要となり、かかる複数の検出回路を実装するための基板面積の増大、装置の大型化、製造コスト増などの問題がある。

【0011】

そこで、本発明は、装置の小型化や製造コスト低減を図りつつも、入力用端子台と出力用端子台のそれぞれに内蔵された複数の温度ヒューズの導通検査を行い得るパワーコンディショナ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】

上記目的を達成するために、本発明は、次の技術的手段を講じた。

【0013】

すなわち、本発明は、発電部が発電する電力を電力系統に連系させるパワーコンディショナにおいて、発電部から発電電力を入力する入力端子台と、電力系統へ電力を出力する出力端子台とを備え、前記入力端子台及び前記出力端子台は、各端子から電気的に絶縁された温度ヒューズをそれぞれ内蔵しており、これら温度ヒューズが直列に接続されて温度ヒューズ直列回路が構成されるとともに、該温度ヒューズ直列回路の両端が、前記温度ヒューズの導通状態を検出するヒューズ検出回路に接続されていることを特徴とするものである（請求項１）。

【0014】

かかる本発明のパワーコンディショナによれば、入力端子台及び出力端子台にそれぞれ内蔵された温度ヒューズを各端子から電気的に絶縁させたことで、これら温度ヒューズを直列に配線接続することが可能となり、これら温度ヒューズを直列接続してなる温度ヒューズ直列回路全体として導通状態の検出を行うことにより、入出力端子が一つの端子台に集約された他の構成のパワーコンディショナとの間で制御基板の共通化を図りつつ、一つの温度ヒューズ検出回路によって複数の温度ヒューズのいずれかが溶断したことを検出することが可能となり、温度ヒューズ検出回路の基板への実装面積の削減を図るとともに回路構成部品の削減を図ることができ、ひいてはコスト低減を図ることができる。

【0015】

上記本発明のパワーコンディショナにおいて、ハウジングをさらに備え、前記入力端子台と前記出力端子台とが離間した状態で前記ハウジングに取り付けられているものとすることが好ましい（請求項２）。これによれば、各端子台の熱をハウジングを介して拡散することで、両端子台の取り付け位置が比較的近くても両端子台を熱的に分離することが可能となる。

【0016】

また、前記入力端子台及び前記出力端子台から離間して前記ハウジングに内蔵された制御基板をさらに備え、前記ヒューズ検出回路が前記制御基板に実装されているものとすることができる（請求項３）。これによれば、制御基板と両端子台とを熱的に分離することができるとともに、ヒューズ検出回路を制御基板に実装しておくことにより、異なる構成のパワーコンディショナとの間で制御基板の共通化を図ることができる。

【0017】

さらに、前記ヒューズ検出回路に接続された一対の端子を備える第１のコネクタと、前記入力端子台に内蔵された温度ヒューズの両端にそれぞれ接続された一対の端子を備える第２のコネクタと、前記出力端子台に内蔵された温度ヒューズの両端にそれぞれ接続された一対の端子を備える第３のコネクタと、第１〜第３のコネクタを相互に接続する中継配線とをさらに備え、該中継配線は、第１のコネクタに接続される第４のコネクタと、第２のコネクタに接続される第５のコネクタと、第３のコネクタに接続される第６のコネクタとを備え、第４〜第６の各コネクタは、第１〜第３のコネクタの一対の端子にそれぞれ接続される一対の端子をそれぞれ備え、さらに中継配線は、第５のコネクタの一方の端子と第６のコネクタの一方の端子とを接続する第１配線と、第５のコネクタの他方の端子と第４のコネクタの一方の端子とを接続する第２配線と、第６のコネクタの他方の端子と第４のコネクタの他方の端子とを接続する第３配線とを備えているものとすることができる（請求項１）。これによれば、入出力端子が一つの端子台に集約された他の構成のパワーコンディショナ用に設計された制御基板の第１のコネクタに、中継配線を介して入力端子台及び出力端子台を接続するという簡単な接続作業及び構成によって、温度ヒューズ直列回路の両端がヒューズ検出回路に接続された構成を得ることができ、制御基板共通化による一層のコスト低減を図ることができる。

【発明の効果】

【0018】

以上説明したように、本発明の請求項１に係るパワーコンディショナによれば、入力端子台及び出力端子台にそれぞれ内蔵された温度ヒューズを各端子から電気的に絶縁させたことで、これら温度ヒューズを直列に配線接続することが可能となり、これら温度ヒューズを直列接続してなる温度ヒューズ直列回路全体として導通状態の検出を行うことにより、入出力端子が一つの端子台に集約された他の構成のパワーコンディショナとの間で制御基板の共通化を図りつつ、一つの温度ヒューズ検出回路によって複数の温度ヒューズのいずれかが溶断したことを検出することが可能となり、温度ヒューズ検出回路の基板への実装面積の削減を図るとともに回路構成部品の削減を図ることができ、ひいてはコスト低減を図ることができる。

【0019】

さらに、請求項２に係るパワーコンディショナによれば、各端子台の熱をハウジングを介して拡散することで、両端子台の取り付け位置が比較的近くても両端子台を熱的に分離することが可能となる。

【0020】

さらに、請求項３に係るパワーコンディショナによれば、制御基板と両端子台とを熱的に分離することができるとともに、ヒューズ検出回路を制御基板に実装しておくことにより、異なる構成のパワーコンディショナとの間で制御基板の共通化を図ることができる。

【0021】

さらに、請求項１に係るパワーコンディショナによれば、入出力端子が一つの端子台に集約された他の構成のパワーコンディショナ用に設計された制御基板の第１のコネクタに、中継配線を介して入力端子台及び出力端子台を接続するという簡単な接続作業及び構成によって、温度ヒューズ直列回路の両端がヒューズ検出回路に接続された構成を得ることができ、制御基板共通化による一層のコスト低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の一実施形態に係るパワーコンディショナの簡略ブロック回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。

【0024】

図１は、本発明の一実施形態に係るパワーコンディショナ１の概略回路ブロック図を示しており、該パワーコンディショナ１は太陽電池パネルなどの発電部２から入力する直流電力を商用系統電力に連系する交流電力に変換・調整する電力変換部３と、該電力変換部３の動作を制御する制御部４とを備え、これら電力変換部３及び制御部４はハウジング５に内蔵されている。

【0025】

電力変換部３は従来周知の構成であるので詳細説明を省略するが、主として、発電部２から入力する直流電力を系統電圧に対応する所定電圧に昇圧するコンバータ３１と、コンバータ３１が出力する直流電力を交流電力に変換するインバータ３２とにより構成されており、これらコンバータ３１及びインバータ３２の動作は制御部４によって制御される。

【0026】

ハウジング５には、発電部２を接続するための入力端子台６と、電力系統の分電盤８などの系統機器に接続するための出力端子台７とが離間して取り付けられており、発電部２からの入力電力は入力端子台６を介してコンバータ３１に入力され、インバータ３２からの出力電力は出力端子台７を介して分電盤８に出力されるように配線接続されている。なお、入力端子台６には正側と負側の２つの端子が設けられており、出力端子台７には単相三線に対応する３つの端子が設けられている。

【0027】

各端子台６，７には、各端子台６，７の異常発熱時（配線接続が誤っていた場合など）に溶断して断線する温度ヒューズ６１，７１がそれぞれ内蔵されており、これら温度ヒューズ６１，７１の導通状態（導通しているか溶断したか）は、後述するように制御部４によって検出可能に構成されている。なお、各温度ヒューズ６１，７１は、各端子台６，７の入出力端子から電気的に絶縁されている。

【0028】

制御部４は、電力変換部３の動作制御を主に行う制御基板４１と、７セグメント式の数桁（図示例では６桁）の液晶表示装置などの表示部や操作部の入出力制御や外部機器との通信制御などを主に行う表示基板４２とを備えている。制御基板４１上には、ＣＰＵ４７や、書き換え可能不揮発性メモリ（図示せず）などの制御回路構成パーツが実装されている。さらに、本実施形態においては、温度ヒューズ６１，７１の導通状態を検出するための温度ヒューズ検出回路４３と、該検出回路４３に温度ヒューズ６１，７１を電気的に接続するための中継配線９を着脱自在に取り付けるための第１のコネクタ４４とが、制御基板４１に実装されている。

【0029】

第１のコネクタ４４は、正側と負側の２つの端子を備えている。温度ヒューズ検出回路４３は、第１のコネクタ４４の正側端子をプルアップするためのプルアップ抵抗Ｒと、第１のコネクタ４４の正側端子と負側端子との間に接続されたキャパシタＣとを備え、負側端子はグラウンドに接続されている。

【0030】

また、正側端子はＣＰＵ４７の入力ポートに接続されており、正側端子と負側端子とがコネクタ４４に接続された温度ヒューズ６１，７１を介して短絡すると正側端子の電位がＬｏｗレベルとなり、ＣＰＵ４７にＬｏｗ信号が入力される。一方、いずれかの温度ヒューズ６１，７１が溶断すると、正側端子と負側端子とがキャパシタＣを介して接続された状態となり、正側端子の電位がＨｉｇｈレベルにプルアップされて、ＣＰＵ４７にＨｉｇｈ信号が入力されるようになっている。なお、正側端子側および負側端子側には制御基板４１の配線パターン上にそれぞれ検査ランド４５，４６が設けられており、製造・検査工程において検査ランド４５，４６を用いて導通確認検査等を行うことができるようにしている。

【0031】

入力端子台６には温度ヒューズ６１の両端に接続された一対の引出線６２と、該引出線６２の端部に設けられた第２のコネクタ６３とが設けられている。第２のコネクタ６３は、引出線６２を介して温度ヒューズ６１の両端にそれぞれ接続された一対の端子を備えている。同様に、出力端子台７には温度ヒューズ７１の両端に接続された一対の引出線７２と、該引出線７２の端部に設けられた第３のコネクタ７３とが設けられている。第３のコネクタ７３は、引出線７２を介して温度ヒューズ７１の両端にそれぞれ接続された一対の端子を備えている。

【0032】

中継配線９は、第１のコネクタ４４に接続される第４のコネクタ９１と、第２のコネクタ６３に接続される第５のコネクタ９２と、第３のコネクタ７３に接続される第６のコネクタ９３とが三叉状に接続された配線部材であって、第４〜第６の各コネクタ９１，９２，９３は、第１〜第３のコネクタ４４，６３，７３の一対の端子にそれぞれ接続される一対の端子をそれぞれ備えている。また、中継配線９は、第５のコネクタ９２の一方の端子と第６のコネクタ９３の一方の端子とを接続する第１配線９４と、第５のコネクタ９２の他方の端子と第４のコネクタ９１の一方の端子とを接続する第２配線９５と、第６のコネクタ９３の他方の端子と第４のコネクタ９１の他方の端子とを接続する第３配線９６とを備えており、かかる中継配線９を介して第１のコネクタ４４に入力端子台６及び出力端子台７を接続することによって、これら端子台６，７に内蔵された温度ヒューズ６１，７１が直列に接続されて温度ヒューズ直列回路が構成されるとともに、該温度ヒューズ直列回路が第１のコネクタ４４を介して温度ヒューズ検出回路４３に接続されている。

【0033】

ＣＰＵ４７は、その動作中常時、温度ヒューズ検出回路４３からの入力信号を監視することができ、いずれかの温度ヒューズ６１，７１が溶断して上記入力信号がＨｉｇｈ信号になったことを検出すると、表示基板４２に所定のエラーコード表示を行わせることができ、これにより、発電動作を継続しつつ入出力端子６，７が異常発熱していることを報知することができるし、また、温度ヒューズ６１，７１が溶断した場合は発電動作を強制停止させて表示基板４２により所定のエラー報知を行うこともできる。

【0034】

本実施形態のパワーコンディショナ１によれば、入力端子台６と出力端子台７のそれぞれの温度ヒューズ６１，７１を直列に接続することにより、一つの温度ヒューズ検出回路４３により導通状態であるか溶断しているかを検出することができ、端子台が一つしかない異なる構成のパワーコンディショナとの間で制御基板４１の共通化を図ることができて、量産によるコスト低減を図ることができるとともに、検出回路や検査ランドを複数セット設ける必要がないため部品実装面積の削減による装置の小型化を図ることができる。

【0035】

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、適宜設計変更できる。例えば、上記実施形態では中継配線９を介して制御基板４１上の一つのコネクタ４４に入力端子台６の温度ヒューズ６１と出力端子台７の温度ヒューズ７１とを接続したが、入力端子台６の温度ヒューズ６１を接続するためのコネクタと、出力端子台７の温度ヒューズ７１を接続するためのコネクタとを個別に制御基板４１上に実装して、制御基板４１上の配線パターンによりこれら温度ヒューズ６１，７１を直列に接続するように構成することも可能である。また、入力端子台６および出力端子台７のそれぞれに内蔵される温度ヒューズは、複数の温度ヒューズが各端子台内で直列接続されたものであってもよい。

【符号の説明】

【0036】

１ パワーコンディショナ
２ 発電部
４ 制御部
４１ 制御基板
４３ 温度ヒューズ検出回路
４４ 第１のコネクタ
５ ハウジング
６ 入力端子台
６１ 温度ヒューズ
６３ 第２のコネクタ
７ 出力端子台
７１ 温度ヒューズ
７３ 第３のコネクタ
９ 中継配線
９１ 第４のコネクタ
９２ 第５のコネクタ
９３ 第６のコネクタ

【図1】