JP2011109029A - 太陽電池モジュール用端子ボックス及び太陽電池モジュール用端子ボックスの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】大気への良好な放熱経路を確保する。
【解決手段】太陽電池モジュール用端子ボックスは、複数の端子板１０と、対応する端子板１０同士を接続する逆負荷時バイパス用の整流素子と、整流素子及び各端子板１０を収容するボックス本体５０と、ボックス本体５０の開口面を覆うように配置されるカバー７０とを備える。ボックス本体５０内に絶縁樹脂６０が導入された後、ボックス本体５０にカバー７０が被せ付けられる。カバー７０の裏面には、絶縁樹脂６０側に突出する突部７１が形成されている。絶縁樹脂６０の表面には、突部７１の外面に沿って当接する凹部６１が形成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックス及び太陽電池モジュール用端子ボックスの製造方法に関する。

特許文献１には、従来の太陽電池モジュール用端子ボックスが開示されている。このものは、複数の端子板と、対応する端子板同士を接続するバイパスダイオードと、これらを収容するボックス本体と、ボックス本体の開口面を覆うように配置されるカバーとを備えている。カバーの裏面には金属部材が形成されている。ボックス本体内には絶縁樹脂が導入され、絶縁樹脂の硬化後、カバーが被せ付けられる。これにより、バイパスダイオードで発生した熱は、絶縁樹脂から金属部材、カバーを経由して大気に放熱されるようになっている。

特開２００７−２７１６２号公報

ところで、上記従来の端子ボックスにおいて、金属部材の伝熱性を充分に発揮させるには、金属部材を絶縁樹脂の表面に当接させればよい。しかし、絶縁樹脂の硬化後にカバーを被せ付ける方法では、金属部材を絶縁樹脂の表面に確実に当接させるのは難しい。このため、金属部材と絶縁樹脂の表面との間に空気層が介在するのを余儀なくされ、この空気層によって伝熱経路が実質的に断たれる懸念がある。その結果、バイパスダイオードで発生した熱がカバーに充分に伝熱されず、大気へ効率的に放熱させるのが難しくなるおそれがある。

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、大気への良好な放熱経路を確保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、複数の端子板と、対応する前記端子板同士を接続する逆負荷時バイパス用の整流素子と、前記整流素子及び前記各端子板を収容するボックス本体と、前記ボックス本体の開口面を覆うように配置されるカバーとを備え、前記ボックス本体内に絶縁樹脂が導入された後、前記ボックス本体に前記カバーが被せ付けられる太陽電池モジュール用端子ボックスであって、前記カバーの裏面には、前記絶縁樹脂側に突出する突部が形成され、前記絶縁樹脂の表面には、前記突部の外面に沿って当接する凹部が形成されている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、前記突部が、カバーと一体に形成されており、前記カバーの表面における前記突部と背合わせの位置に、凹所が形成され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、前記凹所内に、放熱用のフィンが形成されているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、複数の端子板と、対応する２つの前記端子板に接続される逆負荷時バイパス用の整流素子と、前記整流素子及び前記各端子板を収容するボックス本体と、前記ボックス本体の開口面を覆うように配置されるカバーとを備えた太陽電池モジュール用端子ボックスの製造方法であって、前記ボックス内に絶縁樹脂を導入し、次いで前記絶縁樹脂が硬化する前に、前記ボックス本体に前記カバーを被せ付け、このカバーの装着動作に伴って前記カバーの裏面に前記絶縁樹脂を付着させるところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項４に記載のものにおいて、前記カバーの装着動作に伴い、前記カバーの裏面に形成された突部が、前記絶縁樹脂の表面を押圧することにより、前記絶縁樹脂の表面に凹部が形成されるところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
カバーの裏面には突部が形成され、絶縁樹脂の表面には突部の外面に沿って当接する凹部が形成されているから、カバーと絶縁樹脂との間に空気層が介在するのが防止される。したがって、整流素子で発生した熱が、絶縁樹脂からカバーを経て大気へと効率良く放熱される。

＜請求項２の発明＞
カバーの表面には突部と背合わせの位置に凹所が形成されているから、突部によってカバーの厚みが大きくなるのが回避される。したがって、カバーの成形時におけるひけの発生が抑えられる。

＜請求項３の発明＞
凹所内に放熱用のフィンが形成されているから、大気への放熱がより効率よく行われる。

＜請求項４の発明＞
絶縁樹脂が硬化する前に、ボックス本体にカバーを被せ付け、このカバーの装着動作に伴ってカバーの裏面に絶縁樹脂を付着させるから、カバーと絶縁樹脂との間に空気層が介在するのを簡単な手法で確実に防止できる。

＜請求項５の発明＞
絶縁樹脂が硬化する前に、ボックス本体にカバーを被せ付けるため、カバーが絶縁樹脂に付着するのに伴い、絶縁樹脂の表面位置が上昇し、カバーの周縁から絶縁樹脂がボックス外に溢れ出るおそれがある。しかるに本発明によれば、カバーの装着動作に伴い、カバーの裏面に形成された突部が、絶縁樹脂の表面を押圧することにより、絶縁樹脂の表面に凹部が形成されるから、絶縁樹脂内への突部の突入によって絶縁樹脂の表面位置が上昇しても、その上昇分が、カバーの裏面と絶縁樹脂の表面との間における突部周りの空間に吸収される。したがって、カバーの周縁から絶縁樹脂が溢れ出るのが防止される。

本発明の実施形態１に係り、カバーの装着前の状態において、端子ボックスの内部を示す平面図である。 端子ボックスの断面図である。 端子ボックスの平面図である。 実施形態２に係る端子ボックスの平面図である。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図３によって説明する。本実施形態に係る太陽電池モジュール用端子ボックスは、端子板１０、バイパスダイオード３０、ボックス本体５０、及びカバー７０を備えて構成される。

ボックス本体５０は合成樹脂製であって、図１及び図２に示すように、矩形平板状の底壁５１と、底壁５１の周縁から立ち上げられた矩形枠板状の周壁５２とを有する。底壁５１の下面（底面）は図示しない太陽電池モジュールの取付面に密着させられる。底壁５１の上面には、複数の端子板１０が幅方向に並んで配置されている。底壁５１の前端部には、窓部５３が略全幅に亘って開口して形成されている。ボックス本体５０内には、窓部５３を通して太陽電池モジュールのセル群から延びるリードが引き込まれる。

周壁５２の内面には、周方向に間隔をあけて複数のロック受け部５４が形成されている。ロック受け部５４にはカバー７０に形成された図示しないロック部が弾性的に係止され、これによってカバー７０がボックス本体５０に固定される。また、周壁５２の上端部には、カバー７０の周縁を嵌着支持する段部５５が形成されている。

端子板１０は導電性の金属板であって帯板状をなし、底壁５１の幅方向両端部に配置される左右一対のケーブル接続端子１０Ａと、両ケーブル接続端子１０Ａ間にあって底壁５１の幅方向中央部に配置される左右夫々の中継接続端子１０Ｂとからなる。各端子板１０の前端部には、接続孔１１が開口して形成されている。接続孔１１にはリードが挿入され、その状態でリードの端末部が端子板１０に半田付けして接続される。

両ケーブル接続端子１０Ａの後端部には、バレル部１２が形成されている。バレル部１２は、ケーブル９０の端末部にかしめ付けして接続されている。ケーブル９０は、両ケーブル接続端子１０Ａに対応するプラス側ケーブル及びマイナス側ケーブルからなり、周壁５２の後部を貫通してボックス本体５０外へ引き出されている。

中継接続端子１０Ｂの一方（図示向かって右側）及び両ケーブル接続端子１０Ａには、それぞれ、逆負荷時バイパス用のバイパスダイオード３０が取り付けられている。バイパスダイオード３０は、整流機能の発現によって発熱するチップを樹脂で包囲した角ブロック状の形態であって、チップのアノード電極及びカソード電極から延びる一対のリード脚３１を有している。両リード脚３１のうち、一方はこのバイパスダイオード３０を載せる端子板１０に半田接続され、他方はこれと隣接する端子板１０に半田接続されている。各バイパスダイオード３０は、ねじ１００を介して端子板１０に固定されている。端子板１０におけるバイパスダイオード３０を支持する部分には、支持部１５が底上げして形成されている。支持部１５の下面には、ねじ１００と螺合するバーリング部１６が突出して形成されている。これにより、端子板１０にねじ１００を締め付けることが可能となっている。

各バイパスダイオード３０は、ボックス本体５０の底壁５１の前後方向中央部に並んで配置されている。詳しくは、両ケーブル接続端子１０Ａに支持されたバイパスダイオード３０が前後方向について互いにほぼ同じ位置に配置され、中継接続端子１０Ｂの一方に支持されたバイパスダイオード３０が、両ケーブル接続端子１０Ａに支持されたバイパスダイオード３０よりも前方に配置されている。これにより、各バイパスダイオード３０間の熱干渉が効果的に回避されるようになっている。

中継接続端子１０Ｂの一方及び両ケーブル接続端子１０Ａは、バイパスダイオード３０のチップで発生した熱を放熱する放熱板としての機能を有する。このうち、中継接続端子１０Ｂの一方は、全端子板１０の中で最も大きい表面積を有し、この部分における放熱性が高められている。これに対し、中継接続端子１０Ｂの他方（図示向かって左側）は、バイパスダイオード３０を支持せず放熱に直接関与しない端子であるため、全端子板１０の中で最も小さい表面積を有するものとされる。言い換えれば、中継接続端子１０Ｂの他方が小さくされる分、中継接続端子１０Ｂの一方が大きくされており、これによって良好なスペース効率が確保されている。

ボックス本体５０内には、シリコーン等のポッティング材からなる絶縁樹脂６０が導入される。絶縁樹脂６０は、その冷却固化により、端子板１０とリードとの接続部分、バイパスダイオード３０と端子板１０との接続部分、及び両ケーブル接続端子１０Ａ板とケーブル９０との接続部分を気密に樹脂封止するものであり、かつバイパスダイオード３０で発生した熱をカバー７０側へ伝熱する作用をも有している。

カバー７０は合成樹脂製であって、ボックス本体５０の開口部５８を覆う大きさの矩形平板状をなしている。
カバー７０の下面（裏面）における前後方向中央部には、台状の突部７１が絶縁樹脂６０側に突出して形成されている。詳しくは、突部７１は、各バイパスダイオード３０と対向する位置に配置され、幅方向に長い底面視矩形状をなしている。突部７１の下面（突出端面）の全体は、略水平でフラットな第１水平面７２とされている。カバー７０の下面における突部７１の周囲には、略水平でフラットな第２水平面７３が形成され、この第２水平面７３が第１水平面７２との間に段差面を介して連なっている。前記段差面は、全周に亘って略垂直に切り立つ第１垂直面７４とされている。

絶縁樹脂６０の上面（表面）には、突部７１の外面に沿った段付き状の凹部６１が形成されている。つまり、凹部６１は、突部７１に適合する形状をなし、第１水平面７２に密着する第３水平面６２と、第１垂直面７４に密着する第２垂直面６３とを有している。第２垂直面６３の高さ（突部７１の突出寸法）は、第１垂直面７４の高さ（凹部６１の深さ寸法）よりも小さくされている。絶縁樹脂６０の上面における凹部６１の周囲には、第２垂直面６３の上端に連なる第４水平面６４が形成されている。第４水平面６４は、第２水平面７３と略平行に配置され、第２水平面７３との間に隙間を保有している。

また、カバー７０の上面（表面）における前後方向中央部には、凹陥状の凹所７５が形成されている。凹所７５は、突部７１と背合わせの位置に配置され、第１水平面７２と略平行な第５水平面７６と、第１垂直面７４と略平行な第３垂直面７７とを有している。第３垂直面７７の高さ（凹所７５の深さ寸法）は、カバー７０の厚みとほぼ同じとされている。したがって、カバー７０の厚みは、凹部６１と突部７１の形成領域も含んで全体に亘ってほぼ一定とされている。

次に、本実施形態に係る端子ボックスの製造方法及び作用効果について説明する。
ボックス本体５０内の底壁５１の上面に、各端子板１０を支持させるとともに、中継接続端子１０Ｂの他方を除く各端子板１０にバイパスダイオード３０を接続させる。また、両ケーブル接続端子１０Ａにケーブル９０を接続させる。次いで、太陽電池モジュールの取付面にボックス本体５０を接着剤等によって取り付ける。取り付けの過程で、接続孔１１からボックス本体５０内にリードを引き込み、引き込んだリードの端末を対応する端子板１０に接続させる。その後、ボックス本体５０内に開口部５８を通して溶融状態の絶縁樹脂６０を導入する。

次いで、絶縁樹脂６０が硬化する前に、ボックス本体５０にカバー７０を被せ付ける。このとき、周壁５２の段部５５にカバー７０の周縁を載置させ、ロック受け部５４にロック部を係止させることにより、ボックス本体５０にカバー７０を固定する。すると、未だ溶融状態の絶縁樹脂６０に突部７１が進入し、それに伴って絶縁樹脂６０の表面に、突部７１に対応する凹部６１が形成され、かつ、第１水平面７２と密着して第３水平面６２が形成されるとともに、第１垂直面７４に密着して第２垂直面６３が形成される。また、突部７１の絶縁樹脂６０への突入により、絶縁樹脂６０の表面位置が上昇して、第４水平面６４が第１水平面７２よりも上位に配置される。もっとも、第４水平面６４と第２水平面７３との間には隙間が保有され、絶縁樹脂６０の表面がカバー７０の裏面に密着することはない。その後、絶縁樹脂６０が硬化されても、突部７１と凹部６１との密着状態が維持される。

ところで、バイパスダイオード３０がその使用によって発熱すると、熱の一部は、絶縁樹脂６０からカバー７０を経て大気に放熱される。この場合、突部７１と凹部６１とが互いに当接状態に保たれており、両者間に空気層が介在しないため、絶縁樹脂６０からカバー７０への放熱経路が良好に確保される。したがって、バイパスダイオード３０で発生した熱が、絶縁樹脂６０からカバー７０を経て大気へと効率よく放熱される。

この場合、絶縁樹脂６０が硬化する前に、ボックス本体５０にカバー７０を被せ付け、このカバー７０の装着動作に伴ってカバー７０の裏面に絶縁樹脂６０を付着させるから、カバー７０と絶縁樹脂６０との間に空気層が介在するのを簡単な手法で確実に防止できる。

また、カバー７０の装着動作に伴い、突部７１が絶縁樹脂６０の表面を押圧することにより、絶縁樹脂６０の表面に凹部６１が形成されるから、絶縁樹脂６０内への突部７１の突入によって絶縁樹脂６０の表面位置が上昇しても、その上昇分が、第２水平面７３と第４水平面６４との間の空間によって吸収される。したがって、カバー７０の装着動作に伴ってカバー７０の周縁から絶縁樹脂６０が溢れ出るのを未然に回避できる。

さらに、カバー７０の表面には突部７１と背合わせの位置に凹所７５が形成されているから、突部７１によってカバー７０の厚みが大きくなるのが回避される。したがって、カバー７０の成形時におけるひけの発生が抑えられる。

＜実施形態２＞
図４は、本発明の実施形態２を示す。実施形態２では、凹所７５の底面に、複数の放熱用のフィン７９が起立して形成されている。具体的には、各フィン７９は、前後方向に延びるリブ状の形態であって、凹所７５の前後長さの全長に亘って形成されている。また、各フィン７９は幅方向に互いに一定間隔をあけて配置されており、各フィン７９によって凹所７５は複数室に区画されている。このように、凹所７５内に放熱用のフィン７９が形成されていることにより、カバー７０から大気への放熱をよりいっそう効率よく行うことができる。

＜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る。
（１）突部は、カバーとは別体に形成されるものであってもよい。例えば、突部は、金属部材等の伝熱性に優れた部材からなるものであってもよい。
（２）太陽電池モジュール用端子ボックスの製造方法については、ボックス内に絶縁樹脂を導入し、次いで絶縁樹脂が硬化する前に、ボックス本体にカバーを被せ付け、このカバーの装着動作に伴ってカバーの裏面に絶縁樹脂を付着させるものであればよく、必ずしも、カバーに突部が形成され、絶縁樹脂に凹部が形成されるものでなくても構わない。
（３）ボックス本体内の構造は、端子板及びバイパスダイオードを含むものであれば特に限定されず、その具体的構成は任意である。

１０…端子板
３０…バイパスダイオード（整流素子）
５０…ボックス本体
５８…開口部
６０…絶縁樹脂
６１…凹部
７０…カバー
７１…突部
７５…凹所
７９…放熱用のフィン

Claims (5)

1. 複数の端子板と、対応する前記端子板同士を接続する逆負荷時バイパス用の整流素子と、前記整流素子及び前記各端子板を収容するボックス本体と、前記ボックス本体の開口面を覆うように配置されるカバーとを備え、前記ボックス本体内に絶縁樹脂が導入された後、前記ボックス本体に前記カバーが被せ付けられる太陽電池モジュール用端子ボックスであって、
   前記カバーの裏面には、前記絶縁樹脂側に突出する突部が形成され、前記絶縁樹脂の表面には、前記突部の外面に沿って当接する凹部が形成され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. 前記突部が、カバーと一体に形成されており、前記カバーの表面における前記突部と背合わせの位置に、凹所が形成されている請求項１記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
3. 前記凹所内に、放熱用のフィンが形成されている請求項２記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
4. 複数の端子板と、対応する２つの前記端子板に接続される逆負荷時バイパス用の整流素子と、前記整流素子及び前記各端子板を収容するボックス本体と、前記ボックス本体の開口面を覆うように配置されるカバーとを備えた太陽電池モジュール用端子ボックスの製造方法であって、
   前記ボックス内に絶縁樹脂を導入し、次いで前記絶縁樹脂が硬化する前に、前記ボックス本体に前記カバーを被せ付け、このカバーの装着動作に伴って前記カバーの裏面に前記絶縁樹脂を付着させ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の製造方法。
5. 前記カバーの装着動作に伴い、前記カバーの裏面に形成された突部が、前記絶縁樹脂の表面を押圧することにより、前記絶縁樹脂の表面に凹部が形成される請求項４記載の太陽電池モジュール用端子ボックスの製造方法。

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