JP2011018674A

JP2011018674A - 太陽電池モジュール用端子ボックス

Info

Publication number: JP2011018674A
Application number: JP2009160477A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Hattori; 豊服部
Original assignee: Kitani Electric Co Ltd
Current assignee: Kitani Electric Co Ltd
Priority date: 2009-07-07
Filing date: 2009-07-07
Publication date: 2011-01-27

Abstract

【課題】太陽電池モジュール用端子ボックスＢにおける放熱性を、安価にして高める。
【解決手段】ボックス本体１１内に太陽電池モジュールＭの電極ａが接続される３個以上の端子板１２を並べて配設し、その隣り合う各端子板の間に逆流防止用ダイオード１３を設け、両端の端子板には外部接続用ケーブルＰを接続した太陽電池モジュール用端子ボックスＢである。各端子板１２の両端の端子板１２に対し中央の端子板１２は放熱性の高い材料とする。その放熱性は、板厚、材質を適宜に選択して設定する。板厚を薄くすれば、材料コストの低減を図ることができ、外部接続用ケーブルとの接続端子となる端の端子板には、中央の端子板に比べて板厚の厚いものや、放熱性の劣るものを使用して、外部接続用ケーブルとの十分な接続強度を得られるものとすることができる。放熱性の劣る金属は一般的に廉価である。
【選択図】図１

Description

この発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する太陽光発電システムを構成する太陽電池モジュールを相互に接続する端子ボックス、特に、その端子板の放熱性を高めた太陽電池モジュール用端子ボックスに関するものである。

太陽光発電システムは、図５に示すように、家屋の屋根に太陽電池パネル（太陽電池モジュール）Ｍを配設し、そのモジュールＭから接続箱Ｑ、インバータＲ、分配盤Ｓを介して各種電気機器Ｅに電力供給する。その太陽電池モジュールＭは、図６に示すように全てが面一となるように配置され、端子ボックスＢ及びコネクタＣを介して直列又は並列に接続する。端子ボックスＢはシール材による水密性を維持してモジュールＭの裏面に接着等によって固定される。

その端子ボックスＢは、一般的に、上面開口のボックス本体内に、太陽電池モジュールＭのプラス電極及びマイナス電極が接続される端子板を並べて配設し、その各端子板間に逆流防止用（バイパス）ダイオードを設けるとともに、両端の端子板にはそれぞれ外部接続用ケーブルＰを接続した構成である（特許文献１図１１、図１５、本願図１〜図４参照）。

ところで、今日の環境問題及び省エネルギー気運の高まりから、太陽光発電システムが注目され、太陽電池モジュールＭの高性能化が日に日に図られており、それに伴い、一つのモジュールＭの発電量も多くなって、端子ボックスＢ内を流れる電流量も多くなっている。この電流量が多くなれば、ダイオードの発熱量も大きくなる。
このため、特許文献１に記載のように、端子板に放熱板を設けたり、ヒートトランス板を設けたりして高い放熱効果を得る工夫がなされている。

特開２００８−３４８７３号公報

一方、今日のコスト削減の圧力（要請）の下、この種の太陽電池モジュール用端子ボックスＢにおいても、その要請は例外ではなく、更なるコスト削減が望まれている。
ここで、通常、高い放熱効率を有する金属、例えば、純銅は高価であるとともに、機械的強度が弱い。また、端子板を薄くすれば、放熱効果は高まるが、機械的強度は低下する。機械的強度が低下すると、外部接続用ケーブルＰと端子板との接続強度の信頼性が低下する。一方、機械的強度の高い金属、例えば、銅合金は廉価であるとともに、機械的強度も強い。

この発明は、このような実情の下、太陽電池モジュール用端子ボックスＢにおける放熱性を、安価にして高めることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、並んで配設された端子板及びダイオードにおいて、ボックス中央の物から端に向かうにつれて、その温度が低くなっていることに着目し、並んだ各端子板の両端の端子板に対し中央の端子板には放熱性の高い材料を採用することとしたのである。
高い放熱性は、板厚を薄くしたり、高放熱性の金属を使用したりすることによって得ることができる。板厚を薄くすれば、材料コストの低減を図ることができ、外部接続用ケーブルとの接続端子となる端の端子板には、中央の端子板に比べて板厚の厚いものや、放熱性の劣るものを使用して、外部接続用ケーブルとの十分な接続強度を得られるものとすることができる。

この発明の構成としては、ボックス本体内に、太陽電池モジュールの電極が接続される３個以上の端子板を並べて配設し、その隣り合う各端子板の間に逆流防止用ダイオードを設け、両端の端子板には外部接続用ケーブルを接続した太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、各端子板の両端の端子板に対し中央の端子板には放熱性の高い材料とした構成を採用することができる。
端子板を３個以上としたのは、２個であると、中央の端子板と両端の端子板が存在しないからである。
各端子板の両端の端子板から中央の端子板に向かう端子板の放熱性の度合は、両端の端子板のみを他の端子板より低いものとしたり、中央に向かって段階的に徐々に高いものとしたり、その段階も1又は複数の端子板毎としたり、放熱効果に応じて適宜に設定することができる。

この構成において、板厚を変えたり、放熱性の異なる金属を使用したりすることによって、各端子板の両端の端子板に対し中央の端子板の放熱性を高いものとすることができるとともに、両端の端子板を中央の端子板に対して機械的強度の高い材料とすることができる。このようにすれば、全体の放熱性を担保しつつ、外部接続用ケーブルと両端の端子板との十分な接続強度を得ることができる。
放熱性の高い金属としては、例えば、無酸素銅、りん脱酸銅、タフピッチ銅等の純銅を挙げることができ、放熱性はそれ程高くないが、機械的強度が高く比較的廉価な金属としては、例えば、りん青銅、黄銅、ベリリウム銅などの銅合金等を挙げることができる。

この発明は、以上のように構成したので、太陽電池モジュール用端子ボックスＢにおける放熱性を、安価にして高めることができる。

一実施形態のカバーを外した斜視図同実施形態を示し、（ａ）はカバーを取った正面図、（ｂ）はカバーを嵌めた正面図、（ｃ）は下面図、（ｄ）は（ｃ）の右側面図、（ｅ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図、（ｆ）は背面図である。他の実施形態のカバーを外した正面図他の実施形態のカバーの一部を除去した正面図太陽光発電システムの概略図太陽電池モジュールの一接続態様図

図１〜図２にこの発明の一実施形態を示し、この実施形態に係る太陽電池モジュール用端子ボックスＢは、上面開口のポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）製長尺状ボックス本体１１内に、太陽電池モジュールＭのプラス電極ａ又はマイナス電極ａが接続される端子板１２を４枚並べて配設している。その電極ａはボックス本体１１内にその裏面の透孔１１ａを通して導き入れて、その端を各端子板１２に接続する（接続個所は図１、図２（ａ）の斜線部分）。

端子板１２は純銅からなり、中央の２枚の端子板１２は厚みが０．４ｍｍ、両端の端子板１２は厚みが０．６ｍｍとされて、前者の端子板１２は後者の端子板１２に比べてその厚みを薄くして放熱性が高くなっており、逆に、後者の端子板１２は前者の端子板１２に比べてその厚みが厚くて機械的強度が高いものとなっている。各端子板１２の厚みは放熱性、機械的強度を考慮して適宜に設定する。

中央２枚の端子板１２は、両端片１２ａを立ち上げ、その立ち上げ片１２ａの一側に縦溝１２ｂを形成するとともに、立ち上げ片１２ａの幅方向中央から内側の片を切り起して係止片１２ｃを形成している。逆流防止用ダイオード１３は前記縦溝１２ｂにその脚１３ａ嵌め込むことによって隣合う端子板１２、１２の間に設けられる。脚１３ａは端子板１２（立ち上がり片１２ａ）に半田付することができる。係止片１２ｃを切り起こした孔にはボックス本体１１の係止突起１１ｂが入り込んでその係止片１２ｃに係止することによって、端子板１２はボックス本体１１に取付けられる。

両端の端子板１２は、同様に係止片１２ｃが形成されてその係止片１２ｃと係止突起１１ｂとの係止によってボックス本体１１に取付けられる。また、ボックス本体１１の両端に位置する両端端子板１２の立ち上がり片１２ａには圧着端子部１２ｄが形成されており、この端子部１２ｄに外部接続用ケーブルＰの導体が圧着される。

外部接続用ケーブルＰはボックス本体１１の両側面の筒状部（図示せず）から内部に導かれて、締付けキャップ１４をその筒状部にねじ込むことによって水密かつ引抜き不能に固定される。この固定は、ケーブルＰの端子板１２への接続後に行われるが、そのケーブルＰが接続される端子板１２は、中央の端子板１２に比べて機械的強度が高く設定されているため、その接続強度を十分に得ることができる。このため、その接続作業も容易であり、仮に、外部接続用ケーブルＰに何らかの引抜き力が生じても、その接続が容易に外れることはない。

図中、１５はＰＰＥ製カバーであり、シリコンゴム製ガスケット１６を介してボックス本体１１に嵌着される。カバー１５にはフィルター１７を介在した空気孔が形成されており、この孔を介してボックス本体１１内に空気が流出入して本体１１内の温度上昇や湿気上昇等を抑制する。また、ボックス本体１１の底板に係止突起１１ｂの型抜き孔１１ｃが形成され、その底板上面（本体内底面）には圧着端子部１２ｄの支え片１１ｄが設けられている。

この端子ボックスＢは、接着剤等によって図６に示すように太陽電池モジュールＭの裏面に設けられる。
この状態において、太陽電池モジュールＭの発電による電流によってダイオード１３が発熱する。このとき、この端子ボックスＢにおいては、中央の端子板１２が放熱性の高いものであるため、その放熱が円滑になされる。一方、両端の端子板１２は中央の端子板１２に比べて放熱性は劣るが、端子ボックスＢの端に位置することから、放熱効果は高い。このため、全ての端子板１２はほぼ均一な放熱効果でもって、各ダイオード１３の発熱が円滑に放出される。

端子ボックスＢの態様としては、この発明の作用効果を発揮し得る限りにおいて任意であり、例えば、図３に示すように、外部接続用ケーブルＰをボックス本体１１の前面に設ける態様としたり、図４に示すように、放熱板を設けた端子板１２や、端子板１２、１２の間に複数のダイオード１３を並列した態様としたりすることができる（特許文献１参照）。その図４中の符号１９は、特許文献１記載のケーブルロックである（同文献１段落００２７のケーブルロック１７の記載参照）。

端子板１２、ダイオード１３の数は、その端子板１２の数が３個以上であれば、上記実施形態に示したものに限定されないことは勿論である。また、放熱性の担保は、同一金属板における厚さの変更のみならず、金属材質の変更によっても行い得ることは勿論である。例えば、両端の端子板１２をりん青銅、黄銅、ベリリウム銅などの銅合金、放熱性を求められる中側の端子板１２を無酸素銅、りん脱酸銅、タフピッチ銅等の純銅とすることができる。さらに、上記実施形態とは異なり、全ての端子板１２を銅合金とし、放熱性はその板厚で担保しても良いことは勿論である。

１１端子ボックス本体
１２端子板
１３逆流防止用ダイオード
Ｂ太陽電池モジュール用端子ボックス
Ｐ外部接続用ケーブル

Claims

ボックス本体（１１）内に、太陽電池モジュール（Ｍ）の電極（ａ）が接続される３個以上の端子板（１２）を並べて配設し、その隣り合う各端子板（１２）の間に逆流防止用ダイオード（１３）を設け、両端の端子板（１２）には外部接続用ケーブル（Ｐ）を接続した太陽電池モジュール用端子ボックス（Ｂ）において、
上記各端子板（１２）の両端の端子板（１２）に対し中央の端子板（１２）は放熱性の高い金属としたことを特徴とする太陽電池モジュール用端子ボックス。
上記各端子板（１２）の両端の端子板（１２）を中央の端子板（１２）に対して機械的強度の高い金属とした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。