JP2015035559A - 接続箱及び太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】小型化及び製造工程の簡略化を図ることが可能な接続箱を提供する。【解決手段】本発明の１つの接続箱２００は、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、スズ合金、銅合金、ステンレス鋼、及び鉛合金の群から選択される少なくとも１種の合金からなるとともに、逆流防止ダイオード５０が絶縁された状態で取り付けられる支持部３０を有する筐体１００を備え、支持部３０は、継ぎ目なく一体化された放熱部４０を有し、逆流防止ダイオード５０が、放熱部４０に対して当接する位置又は近接する位置に取り付けられる、【選択図】図３

Description

本発明は、接続箱及びその接続箱を備えた太陽光発電システムに関する。

太陽光発電システムは、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールに電気的に接続され、太陽電池モジュールの保護回路や開閉器が組み込まれた接続箱と、太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを主体に構成されている。そして、接続箱は、太陽電池モジュールで発電した電気を集めてパワーコンディショナに送り出すために用いられる。より具体的には、太陽電池モジュールの保守点検を行う際に用いられる接続箱は、太陽電池モジュールを回路から切り離す開閉器と、端子台と、電圧の高い太陽電池モジュールから電圧の低い太陽電池モジュールへの電流流入を防止する逆流防止ダイオード等を備える。

接続箱に内蔵される構成部品のうち、逆流防止ダイオードはその動作中に大きな発熱を伴う可能性があるため、逆流防止ダイオードの機能低下やその他の不具合を防止するために、何らかの手段によってその熱を拡散させるなどの工夫を行う必要がある。従来技術においては、筐体内において、逆流防止ダイオードで発生する熱を放熱する放熱板を背面（筐体において壁面に設置する側）に配置している例が開示されている。

特開２０１３−４８１８０号公報

しかしながら、従来技術においては、接続箱に対して取り付けられる放熱板が、逆流防止ダイオードを組み付けた状態で平坦な裏面を備える必要がある。また、筐体の背板上に放熱板を位置決めする必要もあり、製造工程が容易ではない。さらに、逆流防止ダイオードによる温度上昇を所定の範囲に抑制するために大きな放熱板を使用すると、接続箱全体が大型化してしまうことになる。一方、今後、家庭用においても益々需要が高まる太陽光発電システムにおいては、接続箱の小型化及び製造工程の簡略化は、極めて重要である。

本発明は、上述の各問題の少なくとも一部を解決するものであり、接続箱の小型化及び／又は製造工程の簡略化を図ることを可能とするものである。

本発明者らは、従来、接続箱の一部に取り付けた放熱板の存在が、接続箱の小型化を妨げている点に着目し、その解決に向けて鋭意研究に取り組んだ。その結果、ある特定の手段を用いることにより、放熱を促進する構造を接続箱の筐体の一部に取り込むことによって一体化を実現し得ることを本発明者らは知見した。その結果、接続箱の筐体自体が、特に逆流防止ダイオードからの発熱に対する高度の放熱性を備えることが可能となった。また、本発明者らは、放熱を促進する構造と筐体とを一体化させることにより、接続箱の製造過程を極めて簡略化させることに成功した。本発明は、そのような工夫により、接続箱の小型化及び／又は製造工程の簡略化を実現した。

本発明の１つの接続箱は、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、スズ合金、銅合金、ステンレス鋼、及び鉛合金の群から選択される少なくとも１種の合金からなるとともに、逆流防止ダイオードが絶縁された状態で取り付けられる支持部を有する筐体を備えている。また、この支持部は、継ぎ目なく一体化された放熱部を有し、前述の逆流防止ダイオードが、その放熱部に対して当接する位置又は近接する位置に取り付けられる。

この接続箱によれば、放熱部と支持部とが継ぎ目なく一体成形されていることにより、接続箱の筐体自体に放熱性を付与することが可能となる。そして、放熱を促進する構造が接続箱の筐体の一部に取り込まれることにより、筐体自体が放熱板となるため、従来技術のように、接続箱の内部に放熱板を設けた場合と比較すると、放熱効果が得られる面積が拡大して、確度高く放熱可能となるとともに、外部（大気）への放熱が容易となる。加えて、この接続箱によれば、従来、接続箱に内蔵され、あるいは、外付けされていた放熱板の設置が不要となる。従って、放熱板自身、及び放熱板を取付けるための部品や構成のためのスペースを設ける必要がなくなる。その結果、接続箱全体としての大幅な小型化を実現することが可能となる。さらに、放熱を促進する構造と筐体とを一体化させることにより、接続箱の製造工程の簡略化を図ることが可能となる。

また、上述の接続箱を備える太陽光発電システムは、逆流防止ダイオードから発せられる熱を確度高く放散させるため、その逆流防止ダイオードの信頼性を高めるとともに、システム全体としての高い信頼性と安定性を実現し得る。

本発明の接続箱によれば、接続箱の筐体自体に放熱性を付与することが可能となり、逆流防止ダイオードからの発熱に対する高度の放熱性を備えることが可能となる。また、放熱を促進する構造と筐体とを一体化させることにより、接続箱全体としての大幅な小型化を実現し得るとともに、接続箱の製造工程の簡略化を図ることが可能となる。

第１の実施形態の接続箱を備える太陽光発電システムの構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態の接続箱の内部構成を概略的に示す図である。 第１の実施形態の接続箱の外観及び内部構造を断面的に示す斜視図である。 第１の実施形態の接続箱の筐体の構造を示す斜視図である。 第１の実施形態の接続箱の筐体の底面の構造を示す斜視図である。 第１の実施形態の接続箱に備えられる端子の構造を断面的に示す斜視図である。 放熱部の変形例の構造を示す断面斜視図である。

本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の接続箱２００を備える太陽光発電システム１の構成を概略的に示す図である。図２は、接続箱２００の内部構成を概略的に示す斜視図である。図３は、接続箱２００の外観及び内部構造を断面的に示す斜視図である。図４は、接続箱２００の筐体１００の構造を示す斜視図である。図５は、接続箱２００の筐体１００の底面の構造を示す斜視図である。図６は、接続箱２００に備えられる端子の構造を断面的に示す斜視図である。

図１に示すように、本実施形態の太陽光発電システム１は、例えば家屋の屋根上に設置される複数の太陽電池モジュール、太陽電池モジュールに電気的に接続された接続箱２００、及び太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを含む。

図２及び図３に示すように、本実施形態の太陽光発電システム１内に設置される接続箱２００は、ダイカスト成形により一体成形された金属性の筐体１００と、筐体１００に設けられた開口部を閉塞可能な開閉体１５０を備える。本実施形態の開閉体１５０は、その側面部先端部（図３におけ左端部及び右端部）１５２が、筐体１００の側面部１０の、いずれも上方に形成された突起部１５に係合可能となるように構成されている。また、筐体１００の材料としては、例えば、アルミニウム合金、亜鉛合金、銅合金、及びマグネシウム合金、スズ合金、ステンレス鋼、鉛合金の群から選択される少なくとも１種の合金が挙げられる。これらの合金の具体例としては、アルミニウム合金としては、Ａｌ−Ｓｉ−Ｃｕ系、Ａｌ−Ｓｉ−Ｍｇ系、Ａｌ−Ｓｉ系、Ａｌ−Ｍｇ系であり、亜鉛合金としては、Ｚｎ−Ａｌ−Ｃｕ系、Ｚｎ−Ａｌ系であり、マグネシウム合金としては、Ｍｇ−Ａｌ−Ｚｎ系、Ｍｇ−Ａｌ−Ｓｎ系であり、銅合金としては、Ｃｕ−Ｓｎ系、Ｃｕ−Ｚｎ系、Ｃｕ−Ａｇ系を使用することができる。このように、筐体１００が熱伝導性の高い材料によって一体成形されることにより、筐体１００が内蔵する部品から生じる熱を確度高く筐体１００外に放熱することを実現可能する。ここで、経済的で生産性に優れた観点から、アルミニウム合金が採用されることが好ましい。

また、開閉体１５０の全体、あるいはその天板部分（換言すれば、上述の側面部先端部１５２以外の領域）の少なくとも一部が、銅、銅合金、アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金等の熱伝導性の高い材料によって成形されることも他の好適な一態様である。このように、開閉体１５０の少なくとも一部が熱伝導性の高い材料によって成形されることにより、さらに放熱性が向上する。

筐体１００内の一部には、複数の開閉器６０と、パワーコンディショナと電気的に接続される端子を有する接続用の端子台７０とが設けられている。また、本実施形態の接続箱２００は、筐体１００内に、太陽電池モジュールをサージ電圧から保護する図示しないサージアブソーバなどを備えている。また、開閉器６０が、接続用端子８０を介して端子台７０と電気的に接続される。なお、接続用端子８０は、絶縁性を付与するために、樹脂製カバーを装着させてもよい。

また、図３に示すように、筐体１００内に配置される逆流防止ダイオード５０は、端子５２，５４を備え、これらの端子５２，５４を介して、基板９０と電気的に接続されている。また、本実施形態の開閉器６０は、端子８２、基板９０、及び端子５２を介して逆流防止ダイオード５０と電気的に接続される。さらに、逆流防止ダイオード５０は、端子５４、基板９０、及び端子８４を介して、端子台７０と電気的に接続される。なお、逆流防止ダイオード５０の端子５２，５４は、基板９０に接続せずに、端子８２、８４に直接取り付けてもよい。

また、逆流防止ダイオード５０は、筐体１００の支持部３０に、絶縁された状態で取り付けられる。逆流防止ダイオード５０を絶縁させる手段としては、例えば、逆流防止ダイオード５０に樹脂、シリコン等、絶縁性材料のカバーを装着してもよいし、逆流防止ダイオード５０が取付けられる支持部３０の領域表面を、セラミックス等の絶縁性の材料によって被膜処理をしてもよい。

図４及び図５に示すように、筐体１００は、側面部１０と、底面部２０と、底面部２０と連設される支持部３０と、放熱部４０と、係止部３５とを備える。そして、筐体１００の内側には、一例として、開閉器設置部材６２、端子台７０を設置するためのねじ孔７３、逆流防止ダイオード５０を固定するためのねじ孔９１、図示しないサージアブソーバなどを備えるためのねじ孔９５，９６、及びアース設置部材９７等が、筐体１００に一体成形されている。このように、本実施形態では、接続箱２００の筐体１００が、開閉器、端子台、サージアブソーバ等の、接続箱に内蔵される構成部品を取り付け可能な形状（代表的には、凸状または凹状の嵌合部、凸状または凹状の係合部、あるいは、雌ネジ状の孔部）となるように、ダイカスト成形によって一体成形されている。このように、接続箱２００が備える筐体１００が、開閉器６０、端子台７０、サージアブソーバ等の接続箱２００に内蔵される構成部品を、取り付け可能な形状となるように、一体成形されることによって、各構成部品の取付部材等の部品点数を削減することができる。

また、支持部３０は、筐体１００の下面側に、ダイカスト成形によって継ぎ目なく一体化された放熱部４０を有する。本実施形態の放熱部４０は、支持部３０の下面側に突設された複数の放熱フィン４５を備えている。そして、本実施形態では、逆流防止ダイオード５０が、放熱部４０に対して、より具体的には放熱部４０と連設される支持部３０に対して当接する位置に取り付けられる。加えて、逆流防止ダイオード５０は、固定ネジ５６によってネジ止めされることにより、筐体１００の支持部３０に取り付けられる。

上述のとおり、放熱部４０と支持部３０とが継ぎ目なく一体成形されていることにより、接続箱２００における筐体１００自体に放熱性を付与することが可能となる。換言すれば、放熱を促進する構造が接続箱２００の筐体１００の一部に取り込まれることにより、特に逆流防止ダイオード５０からの発熱に対する高度の放熱性を備えることが可能となる。これは、例えば、従来技術で採用される放熱板が接続箱の背板等に固着あるいは溶着される場合と比べて、その放熱性（例えば、熱の拡散速度）を各段に向上させることになる。

さらに、本実施形態の接続箱２００によれば、従来、接続箱に内蔵させていた放熱板を設置する必要がない。従って、放熱板自身、及び放熱板を取付けるための部品や構成のためのスペースを設ける必要がなくなる。その結果、接続箱全体としての大幅な小型化を実現することが可能となる。さらに、放熱を促進する構造と筐体とを一体化させることにより、接続箱の製造工程の簡略化を図ることが可能となる。

なお、本実施形態では、逆流防止ダイオード５０が絶縁された状態で支持部３０の一部に固定ネジ５６によって固定される態様で取り付けられるが、本願における逆流防止ダイオード５０の支持部３０への取り付けは、そのような態様に限定されない。例えば、絶縁された状態の逆流防止ダイオード５０が支持部３０に対して固定されることなく支持部３０に接しており、基板９０との関係においてのみ固定されている逆流防止ダイオード５０も、本願では、逆流防止ダイオード５０が絶縁された状態で支持部３０への取り付けられる態様に含まれる。また、逆流防止ダイオード５０と支持部３０との間に放熱シート、グリスを介在して密着性を高める方法も含まれる。

また、支持部３０の表面は、電気鍍金、無電解鍍金、溶融鍍金、化成処理、陽極酸化処理、又は塗装のいずれかによる処理を施すことによって、野外に設置されることも多い接続箱２００の内部の耐食性、耐候性、及び耐光性を向上させるとともに、放熱性も向上させることが可能となる。
＜その他の実施形態＞

ところで、上述の実施形態における接続箱２００においては、逆流防止ダイオード５０が、放熱部４０に対して当接する位置に取り付けられていたが、そのような当接する位置のみに限定されない。例えば、逆流防止ダイオード５０が放熱部に対して近接する位置に取り付けられてもよい。

図７は、一つの変形例としての放熱部４２の構造を示す図である。本変形例においては、逆流防止ダイオード５０が放熱部４２に対して（より具体的には、放熱部４０と連続する支持部３０に対して）当接する位置に取り付けられていない。しかしながら、逆流防止ダイオード５０が放熱部４２に対して近接する位置に配置されていれば、第１の実施形態とほぼ同様の効果が奏され得る。なお、本願において「近接する」とは、特に数値範囲を限定するものではないが、本願の効果を確度高く奏させるためには、逆流防止ダイオードを構成する部品（絶縁性を有するカバー等を含む）の端部から２０ｍｍを超えて離れない範囲が好適な一態様である。さらに、その端部から１０ｍｍを超えて離れない範囲がより好適である。図７においては、筐体１００の支持部３０の下面の領域の一部に放熱部４２が設けられ、逆流防止ダイオード５０が放熱部４２に対して近接する位置に取り付けられる例が示されている。

また、上述の接続箱においては、開閉体が筐体とは別体であったが、筐体に、開閉体を開閉可能に取付けてもよい。また、接続箱は、開閉体を備えず、筐体のみから構成されていてもよい。

上述の各実施形態の変形例においても上述の少なくとも一部の効果が奏され得る。

上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。

１ 太陽光発電システム
１０ 側面部
２０ 底面部
３０ 支持部
４０，４２ 放熱部
４５ 放熱フィン
５０ 逆流防止ダイオード
６０ 開閉器
７０ 端子台
８０，８２ 接続用端子
９０ 基板
１００ 筐体
１５０ 開閉体

Claims (6)

1. アルミニウム合金、亜鉛合金、マグネシウム合金、スズ合金、銅合金、ステンレス鋼、及び鉛合金の群から選択される少なくとも１種の合金からなるとともに、逆流防止ダイオードが絶縁された状態で取り付けられる支持部を有する筐体を備え、
   前記支持部は、継ぎ目なく一体化された放熱部を有し、前記逆流防止ダイオードが、前記放熱部に対して当接する位置又は近接する位置に取り付けられる、
   接続箱。
2. 前記放熱部は、複数の放熱フィンを備えている、
   請求項１に記載の接続箱。
3. 前記筐体が、接続箱に内蔵される構成部品を取り付け可能な形状に一体成形されている、
   請求項１又は請求項２に記載の接続箱。
4. 前記筐体に設けられた開口部を閉塞可能な開閉体をさらに備え、
   前記開閉体の少なくとも一部が、熱伝導性の高い材料によって形成される、
   請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の接続箱。
5. 前記支持部の表面が、電気鍍金、無電解鍍金、溶融鍍金、化成処理、陽極酸化処理、又は塗装のいずれかによる処理を施されたものである、
   請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の接続箱。
6. 請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の接続箱を備えた、
   太陽光発電システム。

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