JP2006049621A - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】 放熱特性に優れたものにする。
【解決手段】 ボックス本体１０内に、複数の端子板３０が並設され、対応する二つの端子板３０間に逆流防止用のバイパスダイオード５０が架け渡されている。ボックス本体１０内に封止用の溶融樹脂が充填され、この溶融樹脂が固化する前に、ボックス本体１０には同ボックス本体１０の開口を覆う金属性の覆い部材７０が取り付けられる。覆い部材７０は、ボックス本体１０への取り付けに伴ってバイパスダイオード５０と弾性的に接触し得る板バネ部７４を備えている。したがって、バイパスダイオード５０で発生した熱が覆い部材７０から効率良く放熱される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックスに関する。

太陽光発電システムは、家屋の屋根上に敷設した太陽電池パネルからの直流電流をインバータ等を介して各電器製品に供給する構成とされる。太陽電池パネルは複数の太陽電池モジュールからなり、各太陽電池モジュールの電極を端子ボックスを介して直列または並列接続した構造となっている。

従来の端子ボックスとしては、基板上に並設され、一端が太陽電池モジュールの裏面側から引き出されたプラス電極及びマイナス電極に接続されるとともに他端が外部接続用ケーブルに接続される二つの端子板と、両端子板間に架け渡されるバイパスダイオードとを備えたものが知られている（例えば、以下の特許文献１を参照）。バイパスダイオードは、逆負荷時の逆電流を外部接続用ケーブルの一方から他方へ短絡するためのものであって、そのリード線を対応する端子板に半田付けして該端子板に電気的に接続されるとともに、基板から突出する取り付けピンを介して基板に載置固定されている。
特開平１１−２６０３５号公報

上記の場合には、バイパスダイオードが発生した熱を基板から放熱する構造となっている。しかるに基板は樹脂成形品のため伝熱性に劣り、バイパスダイオードが発生した熱を効率良く放熱し難いといった事情がある。そのため、バイパスダイオードが過剰な温度上昇によって不具合を起こすことが懸念される。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、放熱特性に優れた太陽電池モジュール用端子ボックスを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極と両電極に対応する外部接続用のケーブルとの間を電気的に中継する端子板がボックス本体内に配設され、対応する二つの端子板間に逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されている太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記ボックス本体には、同ボックス本体の開口を覆う金属性の覆い部材が取り付けられ、前記覆い部材は、前記ボックス本体への取り付けに伴って前記整流素子と弾性的に接触し得る板バネ部を備えている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記ボックス本体内に封止用の溶融樹脂が充填され、この溶融樹脂が固化する前に、前記覆い部材が取り付けられるようになっているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記板バネ部のうち少なくとも前記整流素子との接触部分が、前記溶融樹脂による樹脂封止部に埋め込まれるようにしたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、前記ボックス本体には、前記覆い部材上に被せ付けられてこの覆い部材の浮き上がりを規制する蓋部材が取り付けられるようになっているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
ボックス本体に金属性の覆い部材が取り付けられ、この覆い部材に備わる板バネ部がボックス本体への取り付けに伴って整流素子と弾性的に接触し得るようになっているから、整流素子で発生した熱が覆い部材から効率良く放熱される。また、板バネ部は、その弾性接触作用に基づいて整流素子に接触可能とされるから、整流素子のサイズの変化に柔軟に対応することができる。

＜請求項２の発明＞
ボックス本体内に封止用の溶融樹脂が充填され、この溶融樹脂が固化する前に覆い部材が取り付けられるようになっているから、かかる覆い部材の取り付けに伴って板バネ部が溶融樹脂内に浸されつつも整流素子との接触をとることが可能となる。

＜請求項３の発明＞
板バネ部のうち少なくとも整流素子との接触部分が溶融樹脂による樹脂封止部に埋め込まれるようにしたから、かかる埋め込みによって板バネ部と整流素子との接触状態を固定することができ、接触信頼性を高めることができる。

＜請求項４の発明＞
ボックス本体に、覆い部材上に被せ付けられてこの覆い部材の浮き上がりを規制する蓋部材が取り付けられるようになっているから、板バネ部が整流素子から離反する事態を防止でき、板バネ部と整流素子との接触状態を保持することができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図５によって説明する。本実施形態にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、表面に直列接続された多数の太陽電池セルを配した太陽電池モジュール（図示せず）の裏面側に取り付けられるものであって、ボックス本体１０と、ボックス本体１０内に並設された多数の端子板３０と、隣接する端子板３０間に架け渡されるバイパスダイオード５０（本発明の整流素子に相当する）と、ボックス本体１０に取り付けられる金属性の覆い部材７０とを備え、さらに覆い部材７０の上に合成樹脂性の蓋部材（図示せず）が被せ付けられる。なお、以下の説明において前後方向については、図１の上側を前方とする。

ボックス本体１０は、合成樹脂材によって上面開放の箱型に形成されており、その内部にシリコン樹脂等の封止用の溶融樹脂が充填される。詳しくはボックス本体１０は、図１に示すように、複数の端子板３０が横並びで載置された略矩形状の基板１１と、この基板１１の周縁部から立ち上げられて周囲を取り囲む側壁１２と、基板１１の所定位置から立ち上げられる区画壁１３とを備える。基板１１の一端には横長矩形状のリード挿通部１４があいており、リード挿通部１４に各端子板３０の先端部が臨んでいる。基板１１のリード挿通部１４には太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極に接続されたリード（図示せず）が挿通され、挿通された各リードが端子板３０の先端部に半田付け等により接続されるようになっている。

基板１１の上面には各端子板３０毎に対応して端子板３０の位置決め孔３１と係合可能な位置決め突部１５が突設されている。位置決め突部１５の両端外方には撓み可能な一対の係止片１６が突出して設けられており、端子板３０の装着過程では係止片１６が端子板３０の両側縁部と係合して開き変形し、端子板３０が正規に組み付けられるに伴ない係止片１６が復元して端子板３０の両側縁部を上方から押し付け、端子板３０の浮き上がりを規制するようになっている。

また、基板１１の上面には、後述する端子板３０Ａの位置決めを行うための位置決め壁１８が設けられている。位置決め壁１８は、基板１１の前後方向略中央部にて対応する端子板３０Ａの幅方向に沿って延出して形成され、その根元には端子板３０Ａの後端部を嵌め込み可能な受け溝（図示せず）が設けられている。端子板３０Ａは、基板１１への装着時に斜め姿勢をとりつつその後端部を受け溝の奥面に当て止めさせ、かかる状態からその前端部を傾倒させることで、その傾倒動作に伴ない位置決め孔３１を位置決め突部１５に嵌め込むような構成とされる。また、基板１１の上面には、同じく後述する端子板３０Ｂの位置決めを行うための位置決め壁１８Ａが設けられている。位置決め壁１８Ａは、端子板３０Ｂの後端二角のコーナー形状に沿った略Ｌの字をなして左右夫々に一対ずつ配設されている。

側壁１２のうち長手方向に沿った対向壁には、図４に示すように、覆い部材７０に設けられた一対の側板７２（後述する）の進入を許容する係合溝１９が、側壁１２の立ち上げ方向に沿って延出して形成され、かつ、係合溝１９の下端からは覆い部材７０に設けられた一対の係合部７３（後述する）の進入を許容する係合受け部２１が形成されている。また、側壁１２の上端面は、内側へ向けて二段に下がった段付き状に形成され、このうち外側段付き面１２Ａには蓋部材が載せられる一方、内側段付き面１２Ｂには覆い部材７０が載せられるようになっている。

端子板３０は、導電性金属板材を切断等して帯状でかつ短寸に形成され、基板１１の前後方向略中央部において横並びで四つ設けられている。基板１１の両端側に配された端子板３０Ｂには対応する外部接続用のケーブル８０が接続されている。ケーブル８０の端末は、図２に示すように、被覆８２の剥離によって芯線８１が露出しており、この芯線８１に対して端子板３０Ｂの端部に形成されたバレル部３２がかしめ付けられることにより、ケーブル８０と端子板３０とが接続されるようになっている。なお、ケーブル８０の延出端にはコネクタ部（図示せず）が接続されている。

上記のケーブル８０が接続された端子板３０Ｂは、ケーブル８０及びリードの夫々の配設位置と対応するように、長さ方向途中で側方へオフセットされている。区画壁１３は、端子板３０Ｂ及びケーブル８０の一側縁に沿うように画成され、この区画壁１３の内側に溶融樹脂が充填されることにより、ボックス本体１０全体に充填される場合に比べて、充填量が節約されるようにしてある。

基板１１の上面の略中央部には、ケーブル８０とは未接続の端子板３０Ａが二つ配されている。各端子板３０Ａは、基板１１上に設置された位置決め壁１８及び位置決め突部１５の夫々に対し、その前後方向の両端二位置で係合可能とされ、この係合により、平面方向に沿った遊動が確実に規制されるようになっている。また、各端子板３０には側方へ張り出す付設部３４が設けられており、この付設部３４の上面にバイパスダイオード５０の導体片５１（後述する）が載置されて半田接続されるようになっている。付設部３４は、導体片５１の配設位置と対応するように、図３に示すように、リードが接続される本体部３５側から一段落ちた位置に配されている。付設部３４の上面において導体片５１の両脇には導体片５１を誘い込むための一対の案内突起３６が設けられている。

隣り合う端子板３０間には、電流の逆流を防止するためのバイパスダイオード５０が架け渡されている。バイパスダイオード５０は、隣り合う端子板３０に対応して複数（本実施形態の場合は全部で三つ）配置されており、略直方体形状をなす樹脂モールド部５４と、樹脂モールド部５４の前端面から突出して対応する端子板３０に接続される一対の導体片５１（Ｐ形領域（アノード側）及びＮ形領域（カソード側）の夫々に対応）と、樹脂モールド部５４の後端面下縁から後方へ張り出し形成された取付部５５とを備える。一対の導体片５１は、樹脂モールド部５４の前端面から略水平に突出したあと略Ｓの字状に曲げられてその先端部が樹脂モールド５４の底面とほぼ同じ高さ位置に至るようになっている。また、取付部５５には、略円形の取付孔５６が貫設されている。バイパスダイオード５０は、取付孔５６に通される締結部材（図示せず）を介して、基板１１に取り付け固定されるようになっている。

さて、覆い部材７０は、図２に示すように、金属板材を折り曲げ加工することによって形成され、天板７１と、一対の側板７２と、一対の係合部７３と、板バネ部７４とから構成されている。天板７１は、全体として略矩形状をなし、ボックス本体１０の開口を被覆可能な大きさをもって形成されている。

一対の側板７２は、天板７１の長手方向の相対向する二辺に略直角に連なり、かかる両側板７２と天板７１とにより、図４に示すように、全体として略門型をなすように構成されている。また、一対の係合部７３は、両側板７２の先端から内側へ鋭角に折り返し形成されている。両側板７２は、覆い部材７０のボックス本体１０への取り付け過程で、側壁１２の上端との干渉により外側へ弾性的に開き変形するとともに側壁１２の係合溝１９に進入し、覆い部材７０が内側段付き面１２Ｂに載せられて正規の取り付け位置に至るや、元姿勢に弾性復元するようになっている。また、この正規の取り付け位置において、両係合部７３は、側壁１２の係合受け部２１に引掛け状態で弾性的に係入され、これにより、覆い部材７０のボックス本体１０からの不用意な離脱が阻止されるようになっている。

板バネ部７４は、天板７１の内面に一体的に溶接等して形成され、もしくは、天板７１に略コの字の切り込みを入れ、この切り込み間に形成される切り込み片を内側へ曲げ加工することによって形成されている。詳しくは板バネ部７４は、その基端部を天板７１に一体的に接合させた状態でバイパスダイオード５０側へ向けて片持ち状に延出して形成され、その基端部から延出途中にかけて形成される側面視して略円弧状をなすバネ本体部７４Ａと、その延出途中から延出端にかけて形成される側面視して略直線状をなす接触部７４Ｂとからなる。接触部７４Ｂは、ボックス本体１０への取り付けに伴ってバイパスダイオード５０の上面に弾性的に接触可能とされ、これにより、図３に示すように、接触部７４Ｂとバイパスダイオード５０とが、バイパスダイオード５０の前後長さの全長に亘ってほぼ緊密に密着するようになっている。

次に、本実施形態の作用効果を説明する。まず、端子板３０Ｂのバレル部３２をケーブル８０の端末にて露出された芯線８１にかしめ付けて端子板３０Ｂとケーブル８０とをかしめ接続する。続いて、基板１１上に端子板３０を載置固定する。このとき、基板１１上に突設された位置決め突部１５を端子板３０の位置決め孔３１に挿通することにより、端子板３０を位置決めする。
続いて、基板１１の上面に三つのバイパスダイオード５０を一定間隔をあけて横並びで載置固定する。これにより、バイパスダイオード５０の一対の導体片５１が端子板３０の付設部３４上に載せられるので、ここに半田を施す等して両者を電気的に接続させる。

次いで、ボックス本体１０を太陽電池モジュールの裏面側に接着材や両面テープで接着もしくはボルトで固着する。取り付けの過程で太陽電池モジュールの電極に接続されたリードを基板１１のリード挿通部１４を通してボックス本体１０内に引き込み、リードを端子板３０の先端部に半田接続する。それからシリコン樹脂等の溶融樹脂を区画壁１３内に充填する。このとき、溶融樹脂の充填高さは、区画壁１３の高さとほぼ同じもしくは僅かに低位とされ、これにより、バイパスダイオード５０のほぼ全体が溶融樹脂内に埋入される。そして、溶融樹脂が未だ固化しないうちに、覆い部材７０をボックス本体１０に取り付ける。覆い部材７０は、既述したように、係合部７３と係合受け部２１とによる弾性係合作用に基づいて、ボックス本体１０の側壁１２上に取り付け固定される。また、かかるボックス本体１０への取り付けに伴い、覆い部材７０の板バネ部７４の接触部７４Ｂは、溶融樹脂に浸されつつバイパスダイオード５０の上面と弾性的に接触する。その後、図示しない蓋部材を覆い部材７０の上面に面当たり状態で被せ付け、覆い部材７０の浮き上がりを規制する。

上述したように本実施形態によれば、ボックス本体１０に覆い部材７０が取り付けられ、この覆い部材７０に備わる板バネ部７４がボックス本体１０への取り付けに伴ってバイパスダイオード５０と弾性接触可能としてあるから、バイパスダイオード５０で発生した熱が、基板１１よりも高い熱伝導率を有する覆い部材７０から効率良く放熱される。しかも、ボックス本体１０内に封止用の溶融樹脂が充填され、この溶融樹脂が固化する前に、覆い部材７０が取り付けられるようになっているから、板バネ部７４が溶融樹脂内に浸されつつバイパスダイオード５０との確実な接触をとることが可能となる。

また、溶融樹脂が固化されると、かかる樹脂封止部内に板バネ部７４の接触部７４Ｂとバイパスダイオード５０との接続部位が埋め込まれるから、板バネ部７４とバイパスダイオード５０との接触状態を固定することができ、接触信頼性を高めることができる。
さらに、ボックス本体１０に覆い部材７０の浮き上がりを規制する蓋部材が取り付けられるようになっているから、板バネ部７４がバイパスダイオード５０から離反する事態を防止でき、板バネ部７４と整流素子との接触状態を維持することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、溶融樹脂をボックス本体内に充填した後、覆い部材をボックス本体に取り付けていたが、本発明においては、覆い部材の天板に溶融樹脂を流し込むための注入口を開設することにより、覆い部材をボックス本体に取り付けた後、注入口から溶融樹脂をボックス本体内に充填してもよい。
（２）上記実施形態では、覆い部材上に蓋部材が被せ付けられる構成であったが、本発明においては、蓋部材が無く、覆い部材が蓋部材を兼ねる構成であってもよい。
（３）上記実施形態では、溶融樹脂がバイパスダイオードの全体を埋め込むようにしていたが、本発明においては、溶融樹脂がバイパスダイオードを部分的に埋め込むようにしてバイパスダイオードの上面が露出していても構わない。こうすると、溶融樹脂の固化後に、覆い部材をボックス本体に取り付けても、板バネ部とバイパスダイオードとの接触をとることが可能となる。
（４）上記実施形態では、板バネ部は片持ち状の形成されていたが、本発明においては、板バネ部は両持ち状に形成されていてもよい。
（５）上記実施形態では、覆い部材に側板及び係合部が設けられていたが、本発明においては、覆い部材はボックス本体の開口を覆うようにしてボックス本体に取り付けられていればよく、したがって、覆い部材は、側板及び係合部が無く、単にボックス本体の側壁の上端に載せられているだけでも構わない。

本発明の実施形態１にかかるボックス本体の平面図 ボックス本体と覆い部材の分解側断面図 覆い部材をボックス本体に取り付けた状態を示す側断面図 ボックス本体と覆い部材の分解縦断面図 覆い部材をボックス本体に取り付けた状態を示す縦断面図

符号の説明

１０…ボックス本体
１１…基板
１２…側壁
１４…リード挿通部
３０…端子板
５０…バイパスダイオード（整流素子）
５１…導体片
７０…覆い部材
７１…天板
７４…板バネ部

Claims (4)

1. 太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極と両電極に対応する外部接続用のケーブルとの間を電気的に中継する端子板がボックス本体内に配設され、対応する二つの端子板間に逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されている太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記ボックス本体には、同ボックス本体の開口を覆う金属性の覆い部材が取り付けられ、
   前記覆い部材は、前記ボックス本体への取り付けに伴って前記整流素子と弾性的に接触し得る板バネ部を備えていることを特徴とする太陽電池モジュール用端子ボックス。
2. 前記ボックス本体内に封止用の溶融樹脂が充填され、この溶融樹脂が固化する前に、前記覆い部材が取り付けられるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
3. 前記板バネ部のうち少なくとも前記整流素子との接触部分が、前記溶融樹脂による樹脂封止部に埋め込まれるようにしたことを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
4. 前記ボックス本体には、前記覆い部材上に被せ付けられてこの覆い部材の浮き上がりを規制する蓋部材が取り付けられるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。

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