JP2015173526A - 太陽光発電用接続箱 - Google Patents

Abstract

【課題】コンパクトな構成でありながら、組み立て性に優れ、放熱効果を高めた太陽光発電用接続箱を提供する。【解決手段】少なくとも一つの開閉器と、開閉器に対して個々に接続される少なくとも一つのダイオード５と、ダイオード５から生じる熱を吸収放熱する放熱板と、開閉器およびダイオード５から延出するケーブルが接続される端子７とがケース本体の内部に備えられ、ケース本体の内部に配置された板状部６ａを有するケース部材６に対して、少なくとも一つのダイオード５が板状部６ａの一方の面に露出した状態で取り付けられると共に、少なくとも一つのダイオード５の夫々と電気的に接続された端子７が板状部６ａの他方の面に設けられている太陽光発電用接続箱。【選択図】 図３

Description

本発明は、太陽電池パネルで発電した電力を各種電気機器に供給する際に、太陽電池パネルと電気機器との間に設けられ、電圧の高い太陽電池パネルから電圧の低い太陽電池パネルに電流が流入するのを防止するダイオード等を備えた太陽光発電用接続箱（以下、「接続箱」と称する）に関する。

このような接続箱を開示する従来技術としては、例えば特許文献１に示されるものがある。一般に、太陽光発電システムは、太陽電池パネルを家屋の屋根等に設置しておき、太陽電池パネルで発電した電力を、接続箱・パワーコンディショナ・分配盤を介して各種電気機器に供給する。そのうち接続箱には、太陽電池パネルの保守点検時等に太陽電池パネルを回路から切り離す開閉器や、電圧の高い太陽電池パネルから電圧の低い太陽電池パネルへの電流流入を防止するダイオード、更には、太陽電池パネルを雷等のサージ電圧から保護するサージアブソーバ等が設けられる。

太陽電池パネルは、通常、所定数の太陽電池パネルが直列或いは並列に接続されて一つの群を形成する。近年では、集電効率を高めるべく発電効率の高い太陽電池パネルを用い、前記一群の太陽電池パネルの数が増大する傾向にある。このため、各回路に流れる電流値が大きくなり、例えば、接続箱にあっては、開閉器、ダイオード等の発熱量が多くなる。各機器が過熱されると機能が低下し故障の原因となる。

上記従来の技術では、このような発熱に対処するため、ダイオードの収納ボックスを複数段に分割して構成し、その各段にダイオードおよび端子を配置するように構成してある。当該構成にすることで、各段の端子をヒートシンクとして機能させ、夫々のダイオードからの発熱が効果的に放熱されることを期待するものである。

また、このように複数段に分散配置された複数のダイオードは、接続箱の内部であって、空きスペースであるシャーシの下方空間に設置される。これにより、接続箱の内部空間を有効に利用し、接続箱の小型化を図っている。

特開２０１１−１８１７１０号公報

ただし、ダイオードの収納ボックスを多段に構成した場合でも、接続箱の内部においてシャーシの下方に十分な空間が無い場合には、多段構成の収納ボックスはむしろ設置の自由度を損なうこととなる。この結果、接続箱が却って大型化する恐れがある。

収納ボックスを多段に構成する場合には、これらダイオードと端子とは予め組み立ててユニット化しておく必要がある。この場合には、夫々の端子が所定の面積を有し、それらが多段に構成される以上、収納ボックスの外形は直線状や平面状のものではなく箱状となる。このため、当該収納ボックスは製造過程における搬送や在庫管理において少々扱い難いものとなる。

また、ダイオードを多段に構成する結果、収納ボックスの設置作業が煩雑になる恐れがある。即ち、接続箱の内部においては、一般に、収納ボックスに対する他の開閉器やサージアブソーバ等の並び方向が水平方向である。ダイオードの積層方向が垂直方向の場合、縦に並んだダイオードの端子と水平行に並んだ各機器との配線作業が極めて煩雑なものとなる。

さらに、当該従来技術において、ダイオードは銅合金製の打ち抜き品で構成された二枚の端子の間に配置され、ダイオードの脚部を夫々の端子に挿入溶着して固定されている。つまり、ダイオードと端子とは脚部で接続されているに過ぎず、ダイオードで生じた熱が有効に放熱されるとは限らない。

以上の如く、上記従来の太陽光発電用接続箱にあっては、全体のコンパクト性および組立て性において十分とはいえず、ダイオードで生じる熱の放熱性能にも疑問が残るなど、未だ改良の余地がある。
そこで、本発明の目的は、コンパクトな構成でありながら、組み立て性に優れ、放熱効果を高めた太陽光発電用接続箱を提供することにある。

本発明に係る太陽光発電用接続箱の特徴構成は、少なくとも一つの開閉器と、当該開閉器に対して個々に接続される少なくとも一つのダイオードと、前記ダイオードから生じる熱を吸収放熱する放熱板と、前記開閉器および前記ダイオードから延出するケーブルが接続される端子とがケース本体の内部に備えられ、前記ケース本体の内部に配置された板状部を有するケース部材に対して、前記少なくとも一つのダイオードが前記板状部の一方の面に露出した状態で取り付けられると共に、前記少なくとも一つのダイオードの夫々と電気的に接続された端子が前記板状部の他方の面に設けられている点にある。

本構成の如く、板状部を有するケース部材に対して、板状部の一方の面にダイオードを露出状態で取り付け、他方の面に端子を設けることで、ダイオードおよび端子、ケース部材を簡単でコンパクトに構成しつつ一体にまとめることができる。このようにダイオードのユニットを省スペースに構成し、組み立てに際しての取り扱いを容易にすることで、当該ダイオードを収納する太陽光発電用接続箱もコンパクトに構成することができる。

本発明に係る太陽光発電用接続箱の他の特徴構成は、前記少なくとも一つのダイオードを取り付けた前記一方の面が前記放熱板に対向する状態で、前記ケース部材が前記放熱板に固定されている点にある。

本構成であれば、露出した状態に設けられているダイオードが放熱板の側に向けて取り付けられるから、ダイオードの熱が放熱板の側に放熱され易くなり、太陽光発電用接続箱としての冷却効果を高めることができる。

本発明に係る太陽光発電用接続箱の他の特徴構成は、前記板状部が、前記端子と前記ダイオードとを電気的に接続するために、前記端子の一部あるいは前記ダイオードの一部を貫通させる貫通孔を備えた点にある。

本構成であれば、板状部を挟んで端子とダイオードとを各別に配置することが容易となる。また、板状部の一方側に配置されるダイオードは放熱板に対向配置され、この放熱板は、接続箱の外殻側に設けられることが多い。つまり、端子は接続箱の内部空間に向けて取り付けられることとなるから、他の機器との接続配線作業などが容易となる。

本発明に係る太陽光発電用接続箱の他の特徴構成は、前記板状部の他方の面に、前記端子どうしを仕切るリブを設けた点にある。

本構成のごとく、リブを設けることで、端子どうしを直接仕切ることができ、当該端子に接続される配線どうしの接触を防止することができる。また、板状部の表面に沿った端子間の沿面距離が長くなり、電気的な絶縁距離を長く確保することができる。

本発明に係る太陽光発電用接続箱の他の特徴構成は、前記少なくとも一つのダイオードの夫々を前記放熱板と接触した状態で前記放熱板に固定する固定部材が備えられている点にある。

ダイオードが放熱板に固定されるまでは、脚部が端子板に固定されているだけであり、脚部は変形し易いからケース部材に対してダイオードは容易に姿勢変更することができる。よって、ダイオードは、板状部にではなく放熱板に密着した状態で固定可能であり、ダイオードで発生した熱が放熱板に効率よく伝達されて放熱効果を高めることができる。

本発明に係る太陽光発電用接続箱の内部を示す平面図である。 本発明に係るケース部材の放熱板への取付態様を示す分解斜視図である。 本発明に係るケース部材に対するダイオードの取付態様を示す斜視図である。 太陽光発電用接続箱に対するケース部材の取付状態を示す側断面図である。

（全体構成）
本発明の太陽光発電用接続箱１に係る実施形態を図１乃至図４を用いて説明する。
接続箱１は、図１に示す如く、収納空間を形成する凹形状を有する接続箱本体１ａと、当該接続箱本体１ａの開口部を閉じる不図示の蓋部材とを備えている。接続箱本体１ａには、さらに接続箱１を他の設置設備などに取り付ける取付用孔が設けられている。

接続箱１の内部には、例えば、少なくとも一つの開閉器３と、当該開閉器３に対して個々に接続される少なくとも一つのダイオード５とが設けられる。開閉器３およびダイオード５には不図示のケーブルが接続される。このうち特にダイオード５に対するケーブルの接続は、ダイオード５に直接接続された端子７を介して行われる。

（ケース部材）
図２および図３に示すように、ダイオード５はケース部材６の裏側に取り付けられ、当該ダイオード５が接続される端子７はケース部材６の表側に取り付けられる。ケース部材６は、平面状の板状部６ａを備えており、この板状部６ａは、ダイオード５と端子７とを電気的に接続するために、端子７の一部あるいはダイオード５の一部を貫通させる貫通孔６ｂを備えている。

板状部６ａの表面には、複数の端子７が取り付けられる。図２に示す如く、板状部６ａには端子７を差込み固定することができる端子固定ガイド６ｅが形成してある。端子固定ガイド６ｅは、一つの端子７を挟むように一対設けられており、板状部６ａの表面から土手状に突出形成してある。この一対の端子固定ガイド６ｅには、板状部６ａの面方向に沿って端子７を挿入することができる溝部６ｆが形成してある。

ダイオード５を板状部６ａに固定する際には、まず、板状部６ａの表面に所定数の端子７を取り付ける。板状部６ａに固定された一対の端子７どうしの間には、土手状に突出形成されたリブ６ｄが設けられている。このリブ６ｄを設けることで、端子７どうしが接触しない様に互いを仕切ることができる。また、端子７に接続されるケーブルどうしの接触を防止することもできる。さらに、土手状に形成することで、板状部６ａの表面に沿った端子７どうしの沿面距離が長くなり、電気的な絶縁効果をより高めることができる。

一方、ダイオード５は、板状部６ａの裏面側に複数が露出した状態で取り付けられる。板状部６ａには、表裏を貫通する貫通孔６ｂが形成してある。この貫通孔６ｂには、端子７の一部あるいはダイオード５の一部を挿通して両者を電気的に接続することができる。ただし、本実施形態では、ダイオード５の脚部を貫通する構成を示した。

図２および図３に示す如く、ダイオード５の二本の脚部５ａは、それぞれ別の貫通孔６ｂに通され、表側に固定されている一対の端子７の取付孔７ａに挿通される。その後、脚部５ａと端子７とをハンダ付けする。ハンダ付けされた状態で、板状部６ａに対するダイオード５の仮固定が終了する。この状態であれば、複数のダイオード５がケース部材６から分離することはない。よって、ダイオード５を接続箱１に取り付ける際には、当該ケース部材６のみを保持搬送すれば、ダイオード５および端子７を同時に搬送・固定することができる。ケース部材６は、複数設けた固定用孔部６ｃの幾つかを用いて、例えばネジ部材などで放熱板９等に固定する。ケース部材６は、全体の形状が長尺状の板状部材であるから、接続箱本体１に取り付け時に手で保持し易い。よって、ダイオード５の取り付け作業性が極めて良好となる。

（放熱板）
ケース部材６に取り付けられた複数のダイオード５は、更に、放熱板９に接続される。当該放熱板９は、例えばアルミニウム材や銅材など、放熱効果の高い材料を用いることができる。図４に示す如く、接続箱本体１に放熱板９が固定してある。夫々のダイオード５には、固定部材８であるネジ部材８ａを挿通させるネジ孔５ｂが設けてある。板状部６ａに対するダイオード５の固定は、上記の如く、脚部５ａのハンダ付けのみで行われている。ダイオード５の脚部５ａは細く容易に曲がり易い。よって、本実施形態では、ケース部材６を接続箱本体１の所定位置に固定したのち、ダイオード５を放熱板９にさらにネジ固定する構成としている。

ダイオード５を固定するネジ部材８ａは、板状部６ａに形成したネジ挿通孔６ｇを介して行う。当該ネジ挿通孔６ｇは、ネジ部材８ａの頭部が貫通できる大きさに構成してある。ネジ部材８ａをダイオード５に挿通し、さらに絶縁用の膜部材１０を貫通させつつ放熱板９に螺合させる。ダイオード５の脚部５ａは、比較的軟らかく容易に変形する。よって、ネジ部材８ａを放熱板９に螺合させることで、ダイオード５の姿勢が容易に変化し、放熱板９に密着することとなる。この結果、ダイオード５からの熱が放熱板９に確実に伝わり、放熱接続箱１の冷却効果を高めることができる。

ダイオード５と放熱板９との間に設けた膜部材１０は、絶縁性および熱伝導性を備えている。これは例えばシリコーンゴム製のフィルムを用いることができる。これにより、表面の絶縁処理等が十分でない安価なダイオード５を用いる場合でも、ダイオード５の絶縁性を確保しつつ、放熱効果を高めることができる。

本発明の太陽光発電用接続箱は、家庭用・工場用の太陽光発電システムに広く用いることができる他、ダイオードと端子とを取り付けたケース部材の構成は、各種電源や産業機械の基板など、ダイオードを用いる箇所に広く適用することができる。

１ 太陽光発電用接続箱
３ 開閉器
５ ダイオード
６ ケース部材
６ａ 板状部
６ｂ 貫通孔
６ｄ リブ
７ 端子
８ 固定部材
９ 放熱板

Claims (5)

1. 少なくとも一つの開閉器と、
   当該開閉器に対して個々に接続される少なくとも一つのダイオードと、
   前記ダイオードから生じる熱を吸収放熱する放熱板と、
   前記開閉器および前記ダイオードから延出するケーブルが接続される端子とがケース本体の内部に備えられ、
   前記ケース本体の内部に配置された板状部を有するケース部材に対して、前記少なくとも一つのダイオードが前記板状部の一方の面に露出した状態で取り付けられると共に、
   前記少なくとも一つのダイオードの夫々と電気的に接続された端子が前記板状部の他方の面に設けられている太陽光発電用接続箱。
2. 前記少なくとも一つのダイオードを取り付けた前記一方の面が前記放熱板に対向する状態で、前記ケース部材が前記放熱板に固定されている請求項１に記載の太陽光発電用接続箱。
3. 前記板状部が、前記端子と前記ダイオードとを電気的に接続するために、前記端子の一部あるいは前記ダイオードの一部を貫通させる貫通孔を備えている請求項１または２に記載の太陽光発電用接続箱。
4. 前記板状部の他方の面に、前記端子どうしを仕切るリブを設けてある請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽光発電用接続箱。
5. 前記少なくとも一つのダイオードの夫々を前記放熱板と接触した状態で前記放熱板に固定する固定部材が備えられている請求項１〜４の何れか一項に記載の太陽光発電用接続箱。

Images