JP6315173B2 - DC junction box - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池、蓄電池などの外部電源が接続されるDC接続箱に関するものである。 The present invention relates to a DC junction box to which an external power source such as a solar battery or a storage battery is connected.
従来、複数の太陽電池モジュールを外部電源として用いた電力供給システムでは、太陽電池モジュールと分電盤との間に、接続箱とパワーコンディショナが設けられている(例えば、特許文献1参照)。接続箱は、各太陽電池モジュールの出力の集電を担う。パワーコンディショナは、太陽電池モジュールの出力をインバータ回路に適した直流電力に変換するDC−DCコンバータ回路および、DC−DCコンバータ回路の直流出力を交流に変換するインバータ回路を備える。 Conventionally, in a power supply system using a plurality of solar cell modules as an external power source, a connection box and a power conditioner are provided between the solar cell module and the distribution board (for example, see Patent Document 1). The junction box is responsible for collecting the output of each solar cell module. The power conditioner includes a DC-DC converter circuit that converts the output of the solar cell module into DC power suitable for the inverter circuit, and an inverter circuit that converts the DC output of the DC-DC converter circuit to AC.
DC−DCコンバータ回路は、外部電源の種類と仕様とに応じた回路構成であり、外部電源の交換や増設等によって外部電源の仕様が変更された場合、DC−DCコンバータ回路を交換する必要がある。しかし、パワーコンディショナに設けられたDC−DCコンバータ回路が、インバータ回路と一体の基板で構成されている場合、DC−DCコンバータ回路のみを交換することは困難であった。 The DC-DC converter circuit has a circuit configuration according to the type and specification of the external power supply. When the specification of the external power supply is changed due to replacement or expansion of the external power supply, it is necessary to replace the DC-DC converter circuit. is there. However, when the DC-DC converter circuit provided in the power conditioner is formed of a substrate integrated with the inverter circuit, it is difficult to replace only the DC-DC converter circuit.
また、一般的に屋外に設置されることが多い接続箱に対し、パワーコンディショナは屋内に設置されることが多いから、パワーコンディショナの小型化が望まれている。 Moreover, since the power conditioner is often installed indoors in contrast to the connection box that is often installed outdoors, it is desired to reduce the size of the power conditioner.
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、外部電源の交換や増設に容易に対応し、かつ接続される他機器の小型化を可能にするDC接続箱を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above reasons, and an object of the present invention is to provide a DC connection box that can easily cope with replacement and expansion of an external power source and that can reduce the size of other connected devices. There is.
本発明のDC接続箱は、直流電力の発電を行う第1の外部電源が接続され、直流と直流との間で電力変換する第1の変換モジュールと、直流電力の蓄電を行う第2の外部電源が接続され、直流と直流との間で電力変換する第2の変換モジュールと、を少なくとも含む複数の変換モジュールと、前記変換モジュールが1列に並べて配置される少なくとも1つの配置スペースを有し、前記変換モジュールを収納する筐体と、前記変換モジュール各々と外部機器とを接続する接続部とを備えることを特徴とする。 The DC junction box of the present invention is connected to a first external power source that generates DC power, a first conversion module that converts power between DC and DC, and a second external that stores DC power. A plurality of conversion modules including at least a second conversion module connected to a power source and converting power between direct current and direct current ; and at least one arrangement space in which the conversion modules are arranged in a line. And a housing for housing the conversion module, and a connection portion for connecting each of the conversion modules and an external device.
このDC接続箱において、前記外部機器は、直流と交流との間で電力変換する変換装置であることが好ましい。 In the DC junction box, the external device is preferably a conversion device that converts power between direct current and alternating current.
このDC接続箱において、前記変換モジュール各々と前記接続部とを接続する導電バーを備え、前記筐体は、1つの前記配置スペースを有し、前記導電バーは、前記変換モジュールが並べて配置される方向に沿って設けられ、前記筐体の1つの側壁と前記配置スペースとの間に配置されることが好ましい。 The DC connection box includes a conductive bar that connects each of the conversion modules and the connection portion, the casing has one arrangement space, and the conversion modules are arranged side by side. It is preferable that it is provided along the direction and is arranged between one side wall of the housing and the arrangement space.
このDC接続箱において、前記変換モジュール各々と前記接続部とを接続する導電バーを備え、前記筐体は、2つの前記配置スペースを有し、前記導電バーは、前記変換モジュールが並べて配置される方向に沿って設けられ、前記配置スペースの間に配置されることが好ましい。 The DC connection box includes a conductive bar that connects each of the conversion modules and the connection portion, the housing has the two arrangement spaces, and the conversion modules are arranged side by side. It is preferable to be provided along the direction and disposed between the arrangement spaces.
このDC接続箱において、前記変換モジュールは、各々が独立したケースに収納されており、前記ケースは、取り外し可能な取付け部材を用いて前記筐体に取り付けられることが好ましい。 In the DC junction box, the conversion modules are preferably housed in independent cases, and the case is preferably attached to the housing using a detachable attachment member.
このDC接続箱において、前記変換モジュールが並べて配置される方向において、前記ケースの寸法は、予め定められた単位寸法の整数倍に形成されることが好ましい。 In this DC junction box, it is preferable that the dimension of the case is an integral multiple of a predetermined unit dimension in the direction in which the conversion modules are arranged side by side.
このDC接続箱において、前記変換モジュールと前記接続部とのうち少なくとも一方は、回路遮断器を備えることが好ましい。 In this DC connection box, it is preferable that at least one of the conversion module and the connection portion includes a circuit breaker.
以上説明したように、本発明では、複数の外部電源と外部機器との間に設けられ、筐体内に、それぞれに外部電源が接続される複数の変換モジュールが配置されている。したがって、外部電源の種類と仕様とに応じた変換モジュールを選択することができ、外部電源の交換や増設に容易に対応することができる。さらに、DC接続箱の筐体内に電力変換する変換モジュールが収納されるので、接続される他機器の小型化を可能にすることができるという効果がある。 As described above, in the present invention, a plurality of conversion modules that are provided between a plurality of external power supplies and external devices and are connected to the external power supplies are arranged in the housing. Therefore, it is possible to select a conversion module according to the type and specification of the external power supply, and it is possible to easily cope with replacement and expansion of the external power supply. Furthermore, since the conversion module for converting power is housed in the casing of the DC connection box, there is an effect that it is possible to reduce the size of other connected devices.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(実施形態)
本実施形態のDC接続箱1は、太陽電池モジュール10を外部電源とした電力供給システムに用いられる(図5参照)。この電力供給システムは、複数の太陽電池モジュール10と、DC接続箱1と、電力変換装置11とを備える。そして、DC接続箱1に設けられた変換モジュール2が備える電力変換回路(DC−DCコンバータ回路)と、電力変換装置11に設けられたインバータ回路12とを用いて、太陽電池モジュール10が発電する直流電力を変換して系統出力,自立出力する。
(Embodiment)
The
各太陽電池モジュール10の出力は、DC接続箱1に接続される。DC接続箱1は、太陽電池モジュール10の個数に応じた個数の変換モジュール2を備えており、1つの変換モジュール2に1つの太陽電池モジュール10が接続される。なお、図5に示す電力供給システムの例では、2つの太陽電池モジュール10と、2つの変換モジュール2とを図示している。変換モジュール2は、太陽電池モジュール10の出力を所望の直流電力に変換するDC−DCコンバータ回路で構成されている。また、DC接続箱1は、各変換モジュール2の出力を集電する接続部4を備えており、各変換モジュール2の出力が1つにまとめられて、外部機器である電力変換装置11に出力する。
The output of each
電力変換装置11は、直流と交流との間で電力変換するインバータ回路12を備えており、DC接続箱1の出力を交流電力に変換して、商用電源系統と連系させる系統出力と、負荷を自立運転させる自立出力とに出力する。
The
以下に、本実施形態のDC接続箱1の構成について、図1,図2(a)〜(c),図3(a)(b)を用いて説明する。なお、図1における上下左右を上下左右方向、上下左右に直交する図の手前方向を前方向、上下左右に直交する図の奥方向を後方向と規定して説明する。
Below, the structure of the
本実施形態のDC接続箱1は、複数の変換モジュール2と、筐体3と、接続部4とを備える。複数の変換モジュール2は、直流電力の発電と蓄電との一方を行う外部電源(例えば太陽電池,蓄電池など)がそれぞれ接続され、直流と直流との間で電力変換する。筐体3は、変換モジュール2が1列に並べて配置される少なくとも1つの配置スペース33を有し、変換モジュール2を収納する。接続部4は、変換モジュール2各々と外部機器とを接続する。
The
図2(a)にDC接続箱1の外観正面図、図2(b)にDC接続箱1の外観平面図、図2(c)にDC接続箱1の外観側面図を示す。筐体3は、前面に矩形状の開口を有する矩形箱状のボディ31と、ボディ31の開口を塞ぐカバー32とで構成されている。
2A is an external front view of the
図1に、カバー32を取り外した状態におけるDC接続箱1の正面図、図3(a)に、カバー32を取り外した状態におけるDC接続箱1の側方から見た縦断面図、図3(b)に、カバー32を取り外した状態におけるDC接続箱1の上方から見た水平断面図を示す。
FIG. 1 is a front view of the
図1に示すように、筐体3内に複数(図1に示す例では5つ)の変換モジュール2が上下方向に沿って1列に並べて配置されている。
As shown in FIG. 1, a plurality of (five in the example shown in FIG. 1)
変換モジュール2は、外郭として各々が独立した直方体状のケース20に収納されており、このケース20の内部に、電力変換回路(DC−DCコンバータ回路)が設けられている。
The
さらに、変換モジュール2は、ケース20から露出するように設けられた第1の端子台21と第2の端子台22とを備えている。第1の端子台21は、ケース20の左下の隅から露出するように設けられている。第1の端子台21は、上下方向に並んで設けられたネジ止め式の一対の端子211で構成されており、ケーブル(図示なし)を介して太陽電池モジュール10が接続され、電力変換回路の入力端子として機能する。第2の端子台22は、ケース20の左上の隅から露出するように設けられている。第2の端子台22は、上下方向に並んで設けられたネジ止め式の3つの端子221で構成されており、3つの端子221のうち2つの端子221が電力変換回路の出力端子として機能し、残りの1つの端子221がアース端子として機能する。そして、第2の端子台22の各端子221は、接続部材53を介して、後述する導電バー55に接続される。なお、本実施形態では、一例として3つの端子221のうち下側の端子221と中央の端子221が電力変換回路の出力端子に設定され、上側の端子221がアース端子に設定されているが、この組み合わせに限定しない。また、端子211,221は、ネジ止め式で構成されているが、異なる接続方式(例えばブラグイン式等)で構成されていてもよい。
Furthermore, the
さらに、変換モジュール2は、回路遮断器23を備えている。回路遮断器23は、漏電が発生した際に回路遮断する漏電ブレーカであり、第1の端子台21と電力変換回路との間に電気的に接続され、電力変換回路を保護する。なお、回路遮断器23の代わりに、手動操作によって回路を導通または遮断する開閉器を用いてもよい。
Furthermore, the
また、ケース20には、左右の両側面の上端および下端から突出した突出片24が設けられており、各突出片24には前後方向に貫通した孔が形成されている。そして、取り外し可能なネジ25(取付け部材)を、各突出片24に形成された孔を介して筐体3に固定することで、ケース20が筐体3に取り付けられる。
The
筐体3のボディ31の背面には、ケース20を支持する第1の支持部材34と第2の支持部材35が設けられている。第1の支持部材34および第2の支持部材35は、前面が突出したレール状に形成されている。そして、第1,第2の支持部材34,35の突出した前面には、複数のネジ孔(図示せず)が形成されており、このネジ孔にネジ25が取り付けられる。
A
第1の支持部材34は、上下方向に長く形成されており、ボディ31の右壁に沿って配置されている。第2の支持部材35は、上下方向に長く形成されており、ボディ31の左壁に沿って配置されている。なお、第2の支持部材35の前面の幅は、第1の支持部材34の前面の幅よりも広く形成されている。そして、第1の支持部材34と第2の支持部材35との間のスペースが、変換モジュール2が並べて配置される配置スペース33となる。図1に示すように、ケース20が第1の支持部材34と第2の支持部材35とに橋渡しするようにネジ25を用いて取り付けられており、配置スペース33に、5つの変換モジュール2が上下方向1列に並べて配置されている。
The
また、変換モジュール2それぞれの左側には、導電ユニット5が設けられている。導電ユニット5は、第2の支持部材35の前面に設けられており、3つの導電部材51と、各導電部材51を支持する第3の支持部材52とで構成されていう。なお、3つの導電部材51を区別する場合、第1導電部材511、第2導電部材512、第3導電部材513と呼ぶ。第3の支持部材52は、前面が突出したレール状に形成されており、電気的に絶縁性を有する材料で構成されている。そして、第3の支持部材52の前面に扁形の導電部材51が上下方向に沿って設けられており、左から第1導電部材511、第2導電部材512、第3導電部材513の順に並べて配置されている。なお、各導電部材51は、一部が第3の支持部材52の前面の裏側に迂回するよう形成されている。
A
そして、各導電部材51は、導電性を有する接続部材53を用いて第2の端子台22の各端子221に電気的に接続される。本実施形態では、第1導電部材511が第2の端子台22の下側の端子221(出力端子)、第2導電部材512が第2の端子台22の中央の端子221(出力端子)、第3導電部材513が第2の端子台22の上側の端子221(アース端子)に接続される。
Each
そして、隣り合う導電ユニット5の第1〜第3導電部材511〜513同士が、導電性を有する連結部材54を介して電気的に接続される。すなわち、各第1導電部材511が連結部材54によって連結されることで1本の第1導電バー551が構成され、この第1導電バー551に各変換モジュール2の端子221(出力端子)が電気的に接続される。また、各第2導電部材512が連結部材54によって連結されることで1本の第2導電バー552が構成され、この第2導電バー552に各変換モジュール2の端子221(出力端子)が電気的に接続される。また、各第3導電部材513が連結部材54によって連結されることで1本の第3導電バー553が構成され、この第3導電バー553に各変換モジュール2の端子221(アース端子)が電気的に接続される。なお、第1〜第3導電バー551〜553を区別しない場合、単に導電バー55と呼ぶ。このように、各導電バー55は、上下方向に沿って設けられ、筐体3(ボディ31)の左壁と配置スペース33との間に配置されるので、筐体3内のスペースを有効活用することができる。そして、第1,第2導電バー551,552は、ケーブル(図示なし)を介して接続部4に接続され、第3導電バー553は、ケーブル(図示なし)を介してアース端子台6に接続される。
And the 1st-3rd conductive members 511-513 of the adjacent
接続部4は、ボディ31の背面における変換モジュール2の下側に設けられた第4の支持部材36に取り付けられている。第4の支持部材36は、前面が突出したレール状に形成されており、前面に接続部4が取り付けられる。接続部4は、第3の端子台41と第4の端子台42と回路遮断器43とを備えている。第3の端子台41は、ネジ止め式の一対の端子411を備えており、一方の端子411がケーブル(図示なし)を介して第1導電バー551に接続され、他方の端子411がケーブル(図示なし)を介して第2導電バー552に接続される。すなわち、第3の端子台41には、変換モジュール2それぞれの出力端子221が電気的に接続される。また、第4の端子台42は、ネジ止め式の一対の端子421を備えており、それぞれの端子421がケーブル(図示なし)を介して電力変換装置11に接続される。また、回路遮断器43は、漏電が発生した際に回路遮断する漏電ブレーカであり、第3の端子台41と第4の端子台42との間に電気的に接続されている。このように、接続部4と第1導電バー551と第2導電バー552とで、各変換モジュール2の出力が1つにまとめられて、電力変換装置11のインバータ回路12に出力される。
The
また、アース端子台6は、ボディ31の背面における第2の支持部材35の下側に設けられている。アース端子台6は、互いに電気的に接続された一対の端子61を備えており、一方の端子61にケーブル(図示なし)を介して第3導電バー553が接続され、他方の端子61に筐体3の外部から引き込まれるアース線(図示なし)が接続される。これにより、アース端子台6および第3導電バー553を介して、各変換モジュール2の第2の端子台22の端子221(アース端子)がアース接地される。なお、アース端子台6と筐体3とを電気的に接続して、筐体3もアース接地するように構成してもよい。
The
なお、本実施形態のDC接続箱1に接続される外部電源は、太陽電池モジュール10に限定しない。外部電源は、直流電力の発電と蓄電との一方を行う構成であればよく、例えば蓄電池で構成されていてもよい。また、DC接続箱1に接続される外部機器は、インバータ回路12を備える電力変換装置11に限定しない。例えば、外部機器は、直流電力によって駆動する直流機器で構成されていてもよい。
Note that the external power source connected to the
また、変換モジュール2は、複数種類あり、それぞれが異なる外部電源の種類に対応した仕様のDC−DCコンバータ回路を備えている。そして、変換モジュール2は、接続される外部電源の種類に応じて、複数種類の中から選択される。例えば、外部電源として蓄電池が接続される変換モジュール2は、蓄電池の充放電に対応するために双方向の電力変換を行うDC−DCコンバータを備える種類が選択される。
The
このように、本実施形態のDC接続箱1は、従来パワーコンディショナに設けられていた電力変換回路(DC−DCコンバータ回路)がモジュール化されて筐体3に収納されている。したがって、外部電源に応じた変換モジュール2を選択することができ、様々な外部電源に容易に対応することができる。また、DC接続箱1に接続される外部機器からDC−DCコンバータ回路を省略することができ、外部機器の小型化を可能にすることができる。
As described above, in the
さらに、本実施形態の変換モジュール2は、ケース20に収納されており、ケース20は、取り外し可能なネジ25を用いて筐体3に取り付けられている。したがって、変換モジュール2に故障等が発生した場合、または変換モジュール2の種類を変更する場合に、変換モジュール2を容易に交換することができるので作業性が向上する。
Furthermore, the
また、変換モジュール2は、その種類によってケース20のサイズが異なってもよい。例えば、容量が比較的大きい外部電源が接続される場合、変換モジュール2は比較的大きなケース20に収納される。ここで、図1におけるケース20の上下方向の寸法を単位寸法L1とした場合、図4に示すように、サイズが大きいケース20の上下方向の寸法を、単位寸法L1の2倍であるL2に形成する。なお、図示していないが、ケース20の上下方向の寸法が、単位寸法L1の3以上の整数倍であってもよい。このように、ケース20の上下方向の寸法を単位寸法L1の整数倍に形成することで、取り付けるケース20の個数を調整して、既存の配置スペース33を用いてケース20を取り付けることができる。
Further, the size of the
また、本実施形態では、変換モジュール2毎に導電ユニット5が設けられ、導電バー55が複数に分割されているので、変換モジュール2の個数に応じて導電バー55の長さを容易に調整することができる。なお、導電バー55を分割しないで1つの部材で長尺状に形成されていてもよい。
Moreover, in this embodiment, since the
なお、本実施形態では、筐体3は、1つの配置スペース33を備えているが、配置スペース33を2つの備えていてもよい。例えば、変換モジュール2が上下方向に1列に並べて配置される配置スペース33を左右方向に並べて設け、変換モジュール2が2列に配置される構成であってもよい。この場合、配置スペース33の間に、導電バー55を上下方向に沿って配置することで、導電バー55と各変換モジュール2との距離が近く接続しやすくなり、筐体3内のスペースも有効活用することができる。
In the present embodiment, the
1 DC接続箱
2 変換モジュール
20 ケース
21 第1の端子台
22 第2の端子台
23 回路遮断器
3 筐体
4 接続部
41 第3の端子台
42 第4の端子台
43 回路遮断器
5 導電ユニット
51 導電部材
55 導電バー
6 アース端子台
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記変換モジュールが1列に並べて配置される少なくとも1つの配置スペースを有し、前記変換モジュールを収納する筐体と、
前記変換モジュール各々と外部機器とを接続する接続部と
を備える
ことを特徴とするDC接続箱。 A first external power source that generates DC power is connected, a first conversion module that converts power between DC and DC, and a second external power source that stores DC power are connected, and DC and DC A plurality of conversion modules including at least a second conversion module that performs power conversion with
A housing having at least one arrangement space in which the conversion modules are arranged in a line, and housing the conversion module;
A DC connection box comprising: a connection portion that connects each of the conversion modules and an external device.
ことを特徴とする請求項1記載のDC接続箱。 The DC connection box according to claim 1, wherein the external device is a converter that converts power between direct current and alternating current.
前記筐体は、1つの前記配置スペースを有し、
前記導電バーは、前記変換モジュールが並べて配置される方向に沿って設けられ、前記筐体の1つの側壁と前記配置スペースとの間に配置される
ことを特徴とする請求項1または2記載のDC接続箱。 A conductive bar that connects each of the conversion modules and the connecting portion;
The housing has one arrangement space,
The said conductive bar is provided along the direction where the said conversion module is arrange | positioned side by side, and is arrange | positioned between the one side wall of the said housing | casing, and the said arrangement | positioning space. DC junction box.
前記筐体は、2つの前記配置スペースを有し、
前記導電バーは、前記変換モジュールが並べて配置される方向に沿って設けられ、前記配置スペースの間に配置される
ことを特徴とする請求項1または2記載のDC接続箱。 A conductive bar that connects each of the conversion modules and the connecting portion;
The casing has two arrangement spaces,
The DC connection box according to claim 1, wherein the conductive bar is provided along a direction in which the conversion modules are arranged side by side, and is arranged between the arrangement spaces.
前記ケースは、取り外し可能な取付け部材を用いて前記筐体に取り付けられる
ことを特徴とする請求項1乃至4のうちいずれか1項に記載のDC接続箱。 Each of the conversion modules is housed in an independent case,
The DC connection box according to any one of claims 1 to 4, wherein the case is attached to the housing using a detachable attachment member.
ことを特徴とする請求項5記載のDC接続箱。 6. The DC junction box according to claim 5, wherein a dimension of the case is formed to be an integral multiple of a predetermined unit dimension in a direction in which the conversion modules are arranged side by side.
ことを特徴とする請求項1乃至6のうちいずれか1項に記載のDC接続箱。 The DC junction box according to any one of claims 1 to 6, wherein
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