JP2017046562A

JP2017046562A - 太陽光発電配線箱

Info

Publication number: JP2017046562A
Application number: JP2015217269A
Authority: JP
Inventors: 許建明; Jian-Ming Xu
Original assignee: Changshu Friends Connector Tech Co Ltd; CHANGSHU FRIENDS CONNECTOR TECHNOLOGY CO Ltd
Current assignee: Changshu Friends Connector Tech Co Ltd; CHANGSHU FRIENDS CONNECTOR TECHNOLOGY CO Ltd
Priority date: 2015-11-05
Filing date: 2015-11-05
Publication date: 2017-03-02

Abstract

【課題】放熱能力の高い太陽光発電配線箱を提供する。【解決手段】太陽光発電配線箱は、ケース１０と、ケースに内設されるダイオードモジュール及び回路基板と、ケースの外表面に嵌設される放熱器４０と、ケーブル５０を備える。ダイオードモジュールは放熱器４０の背面に貼付されると共に銅導体に電気的に接続される。放熱器４０はアルミ材質であり、ダイオードモジュールに近接される吸熱層が内設される。吸熱層がダイオードモジュールに近接されるため、吸熱層が高速に吸熱して配線箱の温度を低下させると同時に、アルミ材質の放熱器４０の外界に近接される部分は吸熱層により吸熱された熱量を外に向けて伝導させる。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電素子技術分野に関し、具体的には、太陽光発電配線箱に関する。

太陽光発電配線箱は太陽光発電素子中で非常に重要な地位を占め、主に太陽光電池により発電された電力を外部回路に接続させるために用いられる。太陽光発電の日進月歩の発展につれて、配線箱がより注目を集めており、太陽電池により発電された電力を外部回路に伝送させるのみならず、太陽電池素子を有効的に保護させる作用も併せ持つ。

しかしながら、現在の技術による太陽光発電配線箱は、外部ケースにはプラスチックが多用されているが、プラスチックは放熱能力が低く、特定の条件下ではケースが変形しやすいため、危険性が高かった。そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的かつ効果的に課題を改善する本発明の提案に到った。

また、本発明は、このような従来の問題に鑑みてなされたものである。上記課題解決のため、本発明は、太陽光発電配線箱を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る太陽光発電配線箱は、ケースと、ケースに内設されるダイオードモジュール及び回路基板と、ケースの外表面に嵌設され放熱器とを備える。前記回路基板は銅導体を含み、前記ダイオードモジュールは放熱器の背面に貼付されると共に銅導体に電気的に接続される。なお、前記放熱器はアルミ材質である。前記放熱器は放熱器ベースと、放熱器ベースに設置される放熱板と、放熱器ベースの二側に設置される嵌合部とで構成され、前記放熱板は波形状を呈して放熱器ベースに順に分布される。前記放熱器ベースにはキャビティ部が内設され、前記キャビティ部にはダイオードモジュールに近接される吸熱層が内設される。

上述の技術手段により、アルミ材質の放熱器がケースの外表面に嵌設され、ダイオードモジュールがアルミ材質の放熱器に緊密に接触され、ダイオードモジュールが発する熱量がアルミ材質の放熱器に直接伝導され、アルミ材質の放熱器は好ましい導熱性能を有するため、アルミ材質の放熱器は配線箱の放熱能力を大幅に向上させる。また、放熱器はアルミ材質の配線箱の放熱効果を高めるが、短所も存在し、主に以下の２点である。第一、アルミ材質は導熱性能に優れるため、配線箱内部に発生する熱量が放熱器に集まって放熱器の温度が上昇し、高温状態の放熱器がこれに接触されるプラスチック配線箱体を変形させてしまい、ケースの外表面に嵌設される放熱器がケースから脱落してしまう。第二、高温状態のアルミ材質の放熱器がこれに直接接触されるダイオードモジュールの放熱を行うと同時に、放熱器自身の熱量もダイオードモジュールに伝導されてしまう。アルミ材質の放熱器の配線箱に対するこれらの短所を解決するため、本発明では、放熱器ベースにキャビティ部が内設され、前記キャビティ部にはダイオードモジュールに近接される吸熱層が内設される。ダイオードモジュールに近接される吸熱層がダイオードモジュールにより発散される熱量を吸熱させ、ダイオードモジュールに向けて熱量を逆に伝導させないようにする。

本発明の上述の吸熱層について説明すると、前記吸熱層は密閉されるキャビティを備え、キャビティにはヘリウムガス或いは液体アンモニアが充満される。現実の製造工程では、水が吸熱材料として常用されるが、実際には、水の比熱容量は４．２ＫＪ／（Ｋｇ・℃）であり、ヘリウムガス及び液体窒素の比熱容量は共に水の比熱容量より上である。ヘリウムガスの比熱容量は５．１９３ＫＪ／（Ｋｇ・℃）であり、液体アンモニアの比熱容量は４．６０９ＫＪ／（Ｋｇ・℃）である。このため、ヘリウムガス或いは液体アンモニアはダイオードモジュール及び配線箱内の熱量を吸熱するのにより適している。前記密閉されるキャビティは放熱器と一体構造となってもよく、または放熱器のキャビティ部から独立してもよい。密閉されるキャビティと放熱器のキャビティ部とが互いに独立する場合、密閉されるキャビティは放熱器のキャビティ部内に固定される。

さらに、放熱器のキャビティ部には吸熱層が内設され、前記放熱器のキャビティ部内にはマイクロヒートパイプ配列がさらに設けられ、前記マイクロヒートパイプ配列は吸熱層に緊密に貼付され、マイクロヒートパイプ配列及び吸熱層は上下に重畳され、前記マイクロヒートパイプ配列はダイオードモジュールから離れる。ヒートパイプ技術は１９６３年にアメリカのロスアラモス（Los Alamos）国立研究所のジョージ・グローバー（George Grover）により発明された“ヒートパイプ”という伝熱素子であり、熱伝導原理及び相変化媒体の高速な熱伝導性質を利用している。ヒートパイプにより発熱する物体の熱量が迅速に熱源の外へ伝導され、その導熱能力はあらゆる既知の金属の導熱能力を超えている。マイクロヒートパイプは等価直径が０〜２ｍｍであり、構造及び伝熱効果が共に強化されたヒートパイプである。

本発明の吸熱層及びマイクロヒートパイプ配列の形状について説明すると、前記吸熱層及びマイクロヒートパイプ配列の外形は共に平板状を呈し、即ち、吸熱層及びマイクロヒートパイプ配列は共に平坦層であり、上下に重畳され、放熱器のキャビティ部内に固定される。前記吸熱層及びマイクロヒートパイプ配列の外形は共に波形状を呈し、吸熱層の吸熱面積及びマイクロヒートパイプ配列の放熱面積を拡大させる。

本発明の放熱器の改良について説明すると、前記放熱器の放熱板の外表面にはナノメートル放熱塗布層がメッキされる。ナノメートル放熱塗布層は、塗料に使用される樹脂、充填剤、助剤等の成分が溶剤中でナノメートル級で分散され、且つ放熱効率を高め、発熱体の温度を低下させる特殊な塗料である。また、放熱板の表面にナノメートル放熱塗布層がメッキされると共に放熱板の表面のくぼみ（放熱面積が滑らかな表面より大きくなる）による良好な放熱効果に影響を及ぼさない。さらには、ナノメートル放熱塗布層は外に向けての放熱を補助させる。これにより、ナノメートル放熱塗布層は配線箱内の熱量を外に向けて発散させ、外界の熱量が配線箱に進入するのを遮断させる。

本発明のダイオードモジュールについて説明すると、前記ダイオードモジュールは金属バックプレートと、絶縁外ケースと、直列する３つのダイオードとで構成される。ダイオードの溶接ピンは絶縁外ケースの外に延出されると共に銅導体に溶接される。前記イオードモジュールの３つのダイオードは横方向に並列に分布され、ダイオードの溶接ピンに溶接される銅導体の数量は溶接ピンと同じであり、且つ横方向に並列に分布され、各銅導体底部には溶接部を有する。

本発明の一実施形態に係る太陽光発電配線箱構成を示す概略図である。図１に示す太陽光発電配線箱の内部構成を示す概略図である。図２に示すダイオードモジュール構成を示す概略図である。図１に示す放熱器構成を示す概略図である。図４に示す下面図である。図５に示す断面図である。図６に示すＡ箇所の拡大図である。本発明の他の実施形態に係る太陽光発電配線箱構成を示す概略図である。図８に示す太陽光発電配線箱の内部構成を示す概略図である。図９に示すダイオードモジュール構成を示す概略図である。図８に示す放熱器構成を示す概略図である。図１１に示す下面図である。図１２に示す断面図である。図１３に示すＢ箇所の拡大図である。

以下に図面を参照して、本発明を実施するための形態について、詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態に限定されるものではない。

（実施形態１）
図１及び図２に示すように、本発明に係る太陽光発電配線箱は、ケース１０と、ケースに内設されるダイオードモジュール２０及び回路基板３０と、ケースの外表面に嵌設される放熱器４０とを備える。前記回路基板は銅導体３１を含み、前記ダイオードモジュールは放熱器の背面に貼付されると共に銅導体に電気的に接続される。図３によると、前記ダイオードモジュール２０は金属バックプレート２１と、絶縁外ケース２２と、直列する３つのダイオードとで構成される。ダイオードの溶接ピン２３は絶縁外ケースの外に延出されると共に銅導体３１に溶接される（図２参照）。前記ダイオードモジュールの３つのダイオードは横方向に並列に分布され、ダイオードの溶接ピンが溶接される銅導体の数量は溶接ピンと同じであり、且つ横方向に並列に分布され、各銅導体の底部には溶接部３１１を有する（図２参照）。また、図３に示すように、前記ダイオードモジュール２０の金属バックプレート２１の二側には装設孔２１１が設けられ、ダイオードモジュールは装設孔２１１を貫通させるボルトによりケース１０に接続される。図２に示すように、前記ケース１０の二側には外に向けて傾斜する接線部１１をそれぞれ有し、銅導体３１にかしめにより密着されるケーブル５０は接線部からケースの外に引き出される。

図４及び図５に示すように、前記放熱器はアルミ材質であり、前記放熱器は、放熱器ベース４１と、放熱器ベースに設置される放熱板４２と、放熱器ベースの二側に設置される嵌合部４３とを備え、前記放熱板は波形状を呈して放熱器ベースに順に分布される。

なお、図６及び図７に示すように、前記放熱器ベースにはキャビティ部が内設され、前記キャビティ部には吸熱層４４及びマイクロヒートパイプ配列４５が内設される。前記吸熱層４４及びマイクロヒートパイプ配列４５の外形はそれぞれ平板状を呈する。吸熱層はダイオードモジュール２０に近接され、マイクロヒートパイプ配列は吸熱層４４に緊密に貼付され、マイクロヒートパイプ配列及び吸熱層は上下に重畳され、マイクロヒートパイプ配列はダイオードモジュール２０から離れる。吸熱層４４は密閉されるキャビティ４４１を含み、キャビティ中にはヘリウムガス或いは液体アンモニア４４２が充満される。また、前記放熱器４０の放熱板４２の外表面にはナノメートル放熱塗布層４６がメッキされる。

（実施形態２）
図８及び図９に示すように、本発明の太陽光発電配線箱は、ケース１０と、ケースに内設されるダイオードモジュール２０及び回路基板３０と、ケースの外表面に嵌設される放熱器４０とを備える。前記回路基板は銅導体３１を含み、前記ダイオードモジュールは放熱器の背面に貼付されると共に銅導体に電気的に接続される。図１０に示すように、前記ダイオードモジュール２０は金属バックプレート２１と、絶縁外ケース２２と、直列する３つのダイオードとで構成される。ダイオードの溶接ピン２３は絶縁外ケースの外に延出されると共に銅導体３１に溶接される。図９によると、前記ダイオードモジュールの３つのダイオードは横方向に並列に分布され、ダイオードの溶接ピンが溶接される銅導体の数量は溶接ピンと同じであり、且つ横方向に並列に分布され、各銅導体の底部には溶接部３１１を有する（図９参照）。図１０に示すように、前記ダイオードモジュール２０の金属バックプレート２１の二側には装設孔２１１が設けられ、ダイオードモジュールは装設孔２１１を貫通させるボルトによりケース１０に接続される。前記ケース１０の二側には外に向けて傾斜する接線部１１をそれぞれ有し、銅導体３１にかしめにより密着されるケーブル５０は接線部からケースの外に引き出される（図９参照）。

図１１及び図１２に示すように、前記放熱器はアルミ材質であり、且つ前記放熱器は、放熱器ベース４１と、放熱器ベースに設置される放熱板４２と、放熱器ベースの二側に設置される嵌合部４３とを備え、前記放熱板は波形状を呈して放熱器ベースに順に分布される。

なお、図１３及び図１４に示すように、前記放熱器ベースにはキャビティ部が内設され、前記キャビティ部には吸熱層４４及びマイクロヒートパイプ配列４５が内設される。前記吸熱層４４及びマイクロヒートパイプ配列４５の外形はそれぞれ波形状を呈する。吸熱層はダイオードモジュール２０に近接され、マイクロヒートパイプ配列は吸熱層４４に緊密に貼付され、マイクロヒートパイプ配列及び吸熱層は上下に重畳され、マイクロヒートパイプ配列はダイオードモジュール２０から離れる。吸熱層４４は密閉されるキャビティ４４１を含み、キャビティ中にはヘリウムガス或いは液体アンモニア４４２が充満される。さらに、前記放熱器４０の放熱板４２の外表面にはナノメートル放熱塗布層４６がメッキされる。

以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。

(10) ケース
(11) 接線部
(20) ケースに内設されるダイオードモジュール
(21) 金属バックプレート
(211) 装設孔
(22) 絶縁外ケース
(23) ダイオードの溶接ピン
(30) 回路基板
(31) 銅導体
(311) 溶接部
(40) 放熱器
(41) 放熱器ベース
(42) 放熱板
(43) 嵌合部
(44) 吸熱層
(441) 密閉されるキャビティ
(442)液体アンモニア
(45) マイクロヒートパイプ配列
(46) ナノメートル放熱塗布層
(50) 密着されるケーブル

Claims

ケース１０と、ケースに内設されるダイオードモジュール及び回路基板と、ケースの外表面に嵌設される放熱器とを備え、前記回路基板は銅導体を含み、前記ダイオードモジュールは、放熱器の背面に貼付されると共に銅導体に電気的に接続され、前記放熱器はアルミ材質であり、前記放熱器は、放熱器ベースと、放熱器ベースに設置される放熱板と、放熱器ベースの二側に設置される嵌合部とを備え、前記放熱板は波形状を呈して放熱器ベースに順に分布され、前記放熱器ベースにはキャビティ部が内設され、前記キャビティ部には吸熱層、前記吸熱層はダイオードモジュールに近接される、ことを特徴とする太陽光発電配線箱。
前記ダイオードモジュールは、金属バックプレートと、絶縁外ケースと、直列する３つのダイオードとで構成され、前記ダイオードの溶接ピンは絶縁外ケースの外に延出されると共に銅導体に溶接され、前記ダイオードモジュールの３つのダイオードは横方向に並列に分布され、ダイオードの溶接ピンが溶接される銅導体の数量は溶接ピンと同じであり、且つ横方向に並列に分布され、各銅導体の底部に溶接部を有する、ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電配線箱。
前記ダイオードモジュールの金属バックプレートの二側には装設孔が設けられ、ダイオードモジュールは装設孔を貫通させるボルトによりケースに接続される、ことを特徴とする請求項2記載の太陽光発電配線箱。
前記ケースの二側には外に向けて傾斜する接線部をそれぞれ有し、前記銅導体にかしめにより密着されるケーブルは接線部からケースの外に引き出される、ことを特徴とする請求項3記載の太陽光発電配線箱。
前記吸熱層は密閉されるキャビティを含み、キャビティ中にはヘリウムガス或いは液体アンモニアが充満される、ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電配線箱。
前記キャビティ部には吸熱層及びマイクロヒートパイプ配列が内設され、マイクロヒートパイプ配列は吸熱層に緊密に貼付され、マイクロヒートパイプ配列及び吸熱層は上下に重畳され、マイクロヒートパイプ配列はダイオードモジュールから離れる、ことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電配線箱。
前記吸熱層及びマイクロヒートパイプ配列の外形はそれぞれ平板状を呈する、ことを特徴とする請求項6記載の太陽光発電配線箱。
前記吸熱層及びマイクロヒートパイプ配列の外形はそれぞれ波形状を呈する、ことを特徴とする請求項6記載の太陽光発電配線箱。
前記放熱器の放熱板の外表面にはナノメートル放熱塗布層がメッキされる、ことを特徴とする請求項1記載の太陽光発電配線箱。