JP2014027105A - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】ダイオードが発生した熱を効果的に放熱することができる太陽電池モジュール用端子ボックスを提供する。
【解決手段】ボックス本体は底壁１１と、底壁１１から立設された側壁１２と、底壁１１に対向する側に形成された開口を備えている。底壁１１には、太陽電池モジュールからの出力線が接続される複数の端子板３が配置される。隣接する端子板３の間にはバイパスダイオード５が配置される。端子板３は、長手方向の第１方向の側の端部に折り曲げ形成された放熱部３４を備え、放熱部３４が側壁１２の内面に面接触するように配置される。端子板３が接触する側壁１２は、内面に放熱部３４との接触部分の開口側を覆う覆い部１４を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュールからの出力線を接続する複数の端子板と、隣接する端子板を接続するダイオードと、を備えた端子ボックスに関する。

太陽電池モジュール用の端子ボックスの内部には、複数の端子板が収容されており、それぞれの端子板に対して、端子ボックスの内部に導入された太陽電池モジュールからの出力線が接続される。また、隣接する端子ボックスの間にはバイパスダイオードが配置されている。

バイパスダイオードは、対応する太陽電池モジュールの起電力が低下した際に、その太陽電池モジュールが負荷とならないように短絡させるよう機能する。その場合、バイパスダイオードは発熱するが、その熱によってバイパスダイオード自身の破損や、端子ボックスの変形等を引き起こすおそれがある。

このような問題を解決するために、例えば、特許文献１の端子ボックスでは、バイパスダイオードに放熱板を接続し、その放熱板を筐体の外方に延出させ、その延出部分を絶縁樹脂で被覆している。この端子ボックスでは、このような構成により、熱を端子ボックス外方の大気に放出するとともに、感電等の危険性を低減している。

また、特許文献２の端子ボックスでは、端子板に放熱部を形成し、ダイオードが発生した熱をその放熱部から放熱している。

実用新案登録第３１２４６２４号公報 特開２００６−２６９８０３号公報

特許文献１の端子ボックスでは、端子板とは別に放熱板を設けなければならないため、材料や組み立て等の製造コストの増大を招くおそれがある。一方、特許文献２の端子ボックスでは、端子板自体を放熱板として用いているため、追加の部材は必要ないが、端子板が大きくなり、端子ボックスを小型化することが困難となる。また、特許文献２の端子ボックスでは、端子板に伝達された熱をケーブル等の部材を通じて放熱するように構成されてはいるが、放熱部から放熱された熱が端子ボックス内部に留まるおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ダイオードが発生した熱を効果的に放熱することができる太陽電池モジュール用端子ボックスを提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスは、底壁と、当該底壁から立設された側壁と、前記底壁に対向する側に形成された開口と、を有するボックス本体と、前記開口を閉塞する蓋体と、前記底壁に配置され、太陽電池モジュールからの出力線が接続される複数の端子板と、隣接する前記端子板の間に配置されたダイオードと、を備え、前記端子板は、長手方向の第１方向の側の端部に第１折り曲げ部を備え、前記端子板は、前記第１折り曲げ部が前記側壁の内面に面接触するように配置され、前記端子板が接触する前記側壁は、内面に前記第１折り曲げ部との接触部分の前記開口側を覆う覆い部を備えている。

この構成では、端子板の第１折り曲げ部が側壁の内面に面接触しているため、端子板（第１折り曲げ部）を介して、ダイオードが発生した熱を側壁に伝達することができる。通常、側壁は外気に接触しているため、側壁に伝達された熱は外気に伝達される。これにより、端子ボックス内部の温度上昇を抑制することができる。なお、安全規格によって、端子板等の導電部品に対しては絶縁距離を確保する必要があるが、上述のように、端子板の端部をボックス本体の側面の内壁に面接触させただけでは、十分な絶縁距離を確保することができない。そのため、上述の構成では、絶縁距離を確保するために、第１折り曲げ部と側壁との接触部分を、覆い部によって開口側から覆っている。

本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記第１折り曲げ部は、前記開口側に折り曲げ形成され、前記覆い部は、前記側壁の内面との間に、前記第１折り曲げ部が前記底壁側から嵌り込む隙間を有している。

この構成では、第１折り曲げ部が覆い部の隙間に嵌り込むため、端子板の固定が容易になる。

本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記覆い部は、前記第１方向の側の面から前記底壁側の面にわたって形成された弧状部を備えている。

この構成では、第１折り曲げ部が弧状部に沿って覆い部の隙間に入り込んでゆくため、端子板の固定作業が容易になる。

本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記底壁は、前記端子板の少なくとも長手方向の第２方向の側の端部近傍を載置支持する支持部を備え、前記端子板は、前記支持部に載置支持される被支持部と、当該被支持部の前記第２方向の側の端部から前記底壁側に折り曲げ形成された第２折り曲げ部と、を備え、前記端子板は、前記被支持部と前記第２折り曲げ部との接続部分に形成された凹部または凸部を備え、前記支持部は、前記凹部と係合する凸部または、前記凸部と係合する凹部を備えている。

この構成では、端子板の凹部または凸部と、支持部の凸部または凹部とが係合するため、端子板を固定することができる。

本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記覆い部の下端は、前記底壁の内面から前記端子板の厚みと略同一の隙間を有する位置に設定されている。

この構成では、端子板は底壁の内面に沿って覆い部側に案内されることなる。すなわち、この構成では、端子板をボックス本体の開口から大きく離間させることができる。これにより、端子板の第１折り曲げ部の端部と蓋体までの距離、すなわち、絶縁距離を大きく確保することができる。

実施形態における本発明の端子ボックスの一部分解斜視図である。 実施形態における本発明の端子ボックスの端子板付近の分解斜視図である。 実施形態における本発明の端子ボックスの側断面図である。 ボックス本体への端子板の取り付け過程を示す図である。 ボックス本体への端子板の取り付け過程を示す図である。 ボックス本体への端子板の取り付け過程を示す図である。

以下に図面を用いて本発明の太陽電池モジュール用端子ボックス（以下、端子ボックスと略称する）の実施形態を説明する。図１は本実施形態における端子ボックスの一部分解斜視図である。なお、以下の説明における上または下とは、端子ボックスを図１のように載置した状態における上または下をいう。また、外部ケーブルＣが接続される側を後（本願発明の第１方向に相当）、外部ケーブルＣが接続される側に対向する側を前（本願発明の第２方向に相当）とし、上下および前後方向に直交する方向（後述する端子板３の配列方向）を側方として説明する。

図１に示すように、端子ボックスは、樹脂製のボックス本体１と、樹脂製の蓋体２とを備えている。ボックス本体１は、底壁１１と、底壁１１から立設された４つの側壁１２とを備え、上方が開口した略箱状に形成されている。ボックス本体１の上方の開口は蓋体２により閉塞することができる。

ボックス本体１の底壁１１には第１開口部１３が形成されている。この第１開口部１３を介して、各々の太陽電池モジュール（図示せず）からの出力線（図示せず）をボックス本体１の内部に導入する。また、ボックス本体１の底壁１１の内面上には複数の端子板３が並列状態で配置されている。本実施形態では４つの端子板３が配置されている。各々の端子板３には、対応する太陽電池モジュールからの出力線が接続される。

本実施形態では、底壁１１の第１開口部１３の直後に支持部１５が形成されている（図３参照）。この支持部１５は、後述する端子板３の載置部３１を載置支持する。また、この支持部１５の前上側の角には、後述する端子板３の係合孔３１ａと係合する凸部１５ａが形成されている。

また、ボックス本体１の後側の側壁１２には２つの挿通孔が形成されている。各々の挿通孔を介して外部ケーブルＣがボックス本体１の内部に導入される。各々の外部ケーブルＣは、４つの端子板３のうち、配列方向の両端部に位置する端子板３に接続されている。

また、図に示すように、隣接する端子板３の間にはバイパスダイオード５が設けられている。

図２は、４つの端子板３のうち、配列方向の内側に位置する端子板３付近の分解斜視図である。図には、端子板３、押圧部材４、ダイオード固定部材６を示している。これらはいずれも導電性材料によって形成されており、組み合わされた状態では互いに導通状態となる。

端子板３の前端側（第２方向側）には平坦面からなる載置部３１（本願発明の被支持部の例）が設けられている。この載置部３１は、後述するように、第１開口部１３を介してボックス本体１の内部に導入された出力線の先端部分が載置される部分である。端子板３をボックス本体１に取り付けた状態では、支持部１５が載置部３１の下面に当接し、支持している（図３参照）。

載置部３１の前端部（第２方向側端部）には、折り曲げ片３７（本願発明の第２折り曲げ部の例）が下方に向けて折り曲げ形成されている。また、載置部３１と折り曲げ片３７との接続部分には、係合孔３１ａが形成されている。この係合孔３１ａは、後述するように支持部１５の凸部１５ａと係合し、ボックス本体１に対して端子板３を固定する（図３参照）。

端子板３の長手方向における中央付近には、貫通孔３２が形成されている。この貫通孔３２を介して、後述するダイオード固定部材６の端部が挿通される。この貫通孔３２の前側の側壁から後方に向かって一対の係合片３３が突出形成されている。この係合片３３の上面には、後端側ほど下がるような傾斜面３３ａが形成されている。

端子板３の後端部（第１方向側端部）には、上方側（開口側）に向かって略直角に折り曲げ形成された放熱部３４（本願発明の第１折り曲げ部の例）が形成されている。この放熱部３４は、後述するように、後方側（第１方向側）の側壁１２の内面に接し、バイパスダイオード５から端子板３に伝達された熱を後方側の側壁１２に伝達する機能を有する。なお、本実施形態では、並列方向の内側の２つの端子板３のみが放熱部３４を備えている。これは、並列方向の内側の端子板３の温度が並列方向外側の端子板３の温度よりも高くなるため、並列方向内側の端子板３の放熱効率を高めるためである。

端子板３の載置部３１の後方の両側面には、側方に突出する一対の支持部３５が形成されている。この支持部３５は、後述するように、押圧部材４の被支持孔４３ａに内接し、押圧部材４を回動可能に支持する。

載置部３１の側面には、側方に突出する一対の係合片３６が形成されている。この係合片３６は、後述するように、押圧部材４の係合孔４２ａと係合し、押圧部材４を固定姿勢に維持する。

ダイオード固定部材６は、バイパスダイオード５の端子を挿通する挿通孔６１が形成されている。なお、端子板３の配列方向における端部以外に位置する端子板３には、２つのバイパスダイオード５が接続される必要があるため、ダイオード固定部材６は一対の挿通孔６１が形成されている。また、ダイオード固定部材６は弾性を有する付勢部６２が折り曲げ形成されている。この付勢部６２の端部には突出片６３が突出形成されており、突出片６３が挿通孔６１に挿通するように形成されている。

ダイオード固定部材６を端子板３に組み付けた状態では、挿通孔６１に端子板３の係合片３３が挿通している。ダイオード固定部材６にバイパスダイオード５の端子を接続する場合には、端子板３の下面と付勢部６２の上面とを接触させた状態で、端子板３の上面を押し下げながら、ダイオード固定部材６の上端部を引き上げて、挿通孔６１を大きく開口させる。この状態で、挿通孔６１にバイパスダイオード５の端子を挿通する。このとき、係合片３３には傾斜面３３ａが形成されているため、バイパスダイオード５の端子の挿通が容易となる。バイパスダイオード５の端子の挿通が完了すると、ダイオード固定部材６および端子板３に加えていた力を解除する。すると、付勢部６２の付勢力が端子板３に作用し、係合片３３の上面と挿通孔６１の上側内面との間に挟持力が生じる。そのため、バイパスダイオード５の端子が、挿通孔６１の上端縁と係合片３３との間に挟持固定される。これにより、ダイオード固定部材６を介して、バイパスダイオード５の端子を端子板３に接続することができる。

押圧部材４は、上壁４１と、上壁４１の両側端から垂下された側壁４２を備えている。また、各々の側壁４２から後方に向かって突出片４３が延出されている。この突出片４３には被支持孔４３ａが形成されている。押圧部材４を端子板３に組み付ける際には、端子板３の支持部３５が被支持孔４３ａに内接するように取り付けられる。より具体的には、端子板３の支持部３５の周面が部分的に被支持孔４３ａの内面に接触するように取り付けられる。これにより、押圧部材４は、端子板３との間に出力線を挟持する固定姿勢（図３の状態）と、端子板３の載置部３１から離間した開放姿勢（図２の状態）との間を回動可能となる。

側壁４２には前後方向に延びる係合孔４２ａが形成されている。この係合孔４２ａは、押圧部材４を固定姿勢にした際に端子板３の係合片３６と係合し、押圧部材４を固定姿勢に維持することができる。

また、側壁４２の上端部分には上壁４１の端部にわたって解除孔４２ｂが形成されている。この解除孔４２ｂを介してドライバ等の治具を挿入し、解除孔４２ｂの上壁４１側の端面と治具との接触部分を支点として、治具の先端が外方に変位するように力を作用させる。すると、係合片３６と係合孔４２ａとの係合が解除され、押圧部材４を開放姿勢側に回動することができる。

上壁４１の内面には付勢部４５が設けられている。この付勢部４５は上壁４１の後端部を内方に折り曲げ、弾性を有する形状に形成されている。この付勢部４５は、押圧部材４を固定姿勢にした際に、端子板３の載置部３１に載置された出力線に対して載置部３１に付勢する付勢力を作用させる。これにより、端子板３と押圧部材４との間に出力線を挟持固定することができる。

出力線を端子板３に接続する際には、先ず、押圧部材４を開放姿勢にした状態で、ボックス本体１の開口１１を介して出力線をボックス本体１の内部に案内する。そして、出力線の先端部分を折り曲げ、端子板３の載置部３１上に位置させる。その後、押圧部材４を開放姿勢から固定姿勢側に回動させる。この回動は、係合片３６と係合孔４２ａとが係合するまで行う。押圧部材４が固定姿勢になると、付勢部４５が出力線に付勢力を付与し、出力線が端子板３と押圧部材４との間で挟持固定される。これにより、出力線が端子板３に接続される。

図３は、本実施形態における端子ボックスの側断面図である。図に示すように、後方側の側壁１２の内面には、内側に突出する覆い部１４が形成されている。覆い部１４は、底壁１１と略平行に内側（前方側）に延びる、第１水平部１４ａと第２水平部１４ｂとにより構成されている。第１水平部１４ａは、側壁１２の内面から突出形成されている。第２水平部１４ｂは、後方側の内面から所定の距離をあけて、その上面と第１水平部１４ａの下面とが部分的に接触するように、第１水平部１４ａの前端面よりも前方側まで形成されている。このように覆い部１４を構成することにより、この側壁１２の内面と第２水平部１４ｂの後端面との間に隙間Ｓが形成される。なお、本実施形態では、この隙間Ｓの幅、すなわち、側壁１２の内面と第２水平部１４ｂの後端面との距離は、端子板３の放熱部３４の厚みと略同一としている。

また、第２水平部１４ｂの後端面から下面にわたって断面形状が円弧状の弧状部１４ｃが形成されている。

図３に示すように、端子板３をボックス本体１に取り付けた状態では、隙間Ｓに対して端子板３の放熱部３４が嵌り込み、放熱部３４の後方側の面が後方側の側壁１２の内面および覆い部１４の第２水平部１４ｂの後端面に略面接触している。これにより、バイパスダイオード５が発生した熱を、端子板３を介して後方側の側壁１２に伝達することができる。また、後方側の側壁１２の外面は大気に接しているため、後方側の側壁１２に伝達された熱は大気中に放出することができる。また、本実施形態では、図１に示すように、後方側の側壁１２の外面に放熱フィン１２ａを設けているため、後方側の側壁１２に伝達された熱をより効率的に大気中に放出することができる。

また、端子板３の放熱部３４等の後端部は、上方が覆い部１４により覆われた状態となっている。そのため、覆い部１４を備えない場合に比べて、絶縁距離を大きくすることができる。

図４から図６は端子板３をボックス本体１に取り付ける状態を示す図である。先ず、図４に示すように、端子板３を垂直または垂直よりも若干後方側に倒れた状態で、放熱部３４を覆い部１４の第２水平部１４ｂとボックス本体１の底壁１１の間に差し込む。底壁１１には、覆い部１４の下方から第２水平部１４ｂの少し前方にわたって、第２開口部１１ａが形成されている。また、第２水平部１４ｂの下面と底壁１１の上面との間には、端子板３の厚みと略同一の隙間が形成されている。これらにより、放熱部１４の差込が容易となる。

図４の状態から、端子板３の先端側を下方に倒してゆくと、図５に示すように、覆い部１４の弧状部１４ｃに沿って放熱部３４が隙間Ｓに嵌り込んでゆく。このとき、底壁１１に第２開口部１１ａが形成されているため、放熱部３４の折り曲げられている部分が底壁１１に接触することがない。

そして、端子板３がボックス本体１の支持部１５に支持される状態（図６参照）まで、さらに端子板３の先端側を下方に倒してゆく。このとき、支持部１５の凸部１５ａと端子板３の係合孔３１ａとが係合する。また、放熱部３４と覆い部１４の後端面とが略接触する。さらに、覆い部１４と底壁１１の上面との距離が端子板３の厚みと略同一であるため、端子板３は底壁１１と覆い部１４とによって、斜め方向に挟持される。これらにより、端子板３をボックス本体１に対して固定することができる。

また、図６に示すように、端子板３をボックス本体１に固定した状態では、端子板３の後方部３８は底壁１１に面接触している。すなわち、端子板３の後方部３８を、可能な限り下方に位置させている。これにより、後方部３８に連続して形成されている放熱部３４の上端の位置を下げ、絶縁距離を大きくしている。

〔別実施形態〕
上述の実施形態では、４つの端子板３のうち並列方向内側の２つの端子板３が放熱部３４を備える構成とした。しかしながら、いずれの端子板３に放熱部３を設けるかは、バイパスダイオード５の発熱状態や、端子ボックス全体の放熱構造等に基づいて適宜変更可能である。また、全ての端子板３に放熱部３４を設けても構わない。なお、端子板３の放熱部３４の有無に応じて、ボックス本体１の覆い部１４を設定すればよい。

本発明は、太陽電池モジュールからの出力線を接続する複数の端子板と、隣接する端子板を接続するダイオードと、を備えた端子ボックスに用いることができる。

Ｓ：隙間
１：ボックス本体
１１：底壁
１２：側壁
１４：覆い部
１４ｃ：弧状部
１５：支持部
１５ａ：凸部
２：蓋体
３：端子板
３１：載置部（被支持部）
３１ａ：係合孔（凹部）
３４：放熱部（第１折り曲げ部）
３７：折り曲げ片（第２折り曲げ部 ）
５：バイパスダイオード（ダイオード）

Claims (5)

1. 底壁と、当該底壁から立設された側壁と、前記底壁に対向する側に形成された開口と、を有するボックス本体と、
   前記開口を閉塞する蓋体と、
   前記底壁に配置され、太陽電池モジュールからの出力線が接続される複数の端子板と、
   隣接する前記端子板の間に配置されたダイオードと、を備え、
   前記端子板は、長手方向の第１方向の側の端部に第１折り曲げ部を備え、
   前記端子板は、前記第１折り曲げ部が前記側壁の内面に面接触するように配置され、
   前記端子板が接触する前記側壁は、内面に前記第１折り曲げ部との接触部分の前記開口側を覆う覆い部を備える太陽電池モジュール用端子ボックス。
2. 前記第１折り曲げ部は、前記開口側に折り曲げ形成され、
   前記覆い部は、前記側壁の内面との間に、前記第１折り曲げ部が前記底壁側から嵌り込む隙間を有している請求項１記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
3. 前記覆い部は、前記第１方向の側の面から前記底壁側の面にわたって形成された弧状部を備えている請求項２記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
4. 前記底壁は、前記端子板の少なくとも長手方向の第２方向の側の端部近傍を載置支持する支持部を備え、
   前記端子板は、前記支持部に載置支持される被支持部と、当該被支持部の前記第２方向の側の端部から前記底壁側に折り曲げ形成された第２折り曲げ部と、を備え、
   前記端子板は、前記被支持部と前記第２折り曲げ部との接続部分に形成された凹部または凸部を備え、
   前記支持部は、前記凹部と係合する凸部または、前記凸部と係合する凹部を備えた請求項２または３記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
5. 前記覆い部の下端は、前記底壁の内面から前記端子板の厚みと略同一の隙間を有する位置に設定されている請求項１から４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。

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