JP3124624U - 太陽電池パネル用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】
バイパスダイオードの動作時に発生する熱を効率的かつ安全に放熱することができる太陽電池パネル用端子ボックスを提供する。
【解決手段】
筺体、前記筐体内部に組み込まれた複数の端子板、前記複数の端子板を相互に電気的に接続するバイパスダイオード、及び前記バイパスダイオードに熱的に接続された放熱板を含む太陽電池パネル用端子ボックスにおいて、前記放熱板が筐体の側壁から外方に延出され、その延出部が絶縁樹脂で被覆されていることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス。好ましくは、前記放熱板の延出部の絶縁樹脂被覆は筐体と一体成形されているか又は黒色の絶縁樹脂の塗布により形成されており、前記端子板の少なくとも一枚は延出されて前記放熱板を構成する。
【選択図】 図１

Description

本考案は、バイパスダイオードを具備する太陽電池パネル用端子ボックスにおいて、バイパスダイオードの動作時に発生する熱を効率的かつ安全に放熱することができる太陽電池パネル用端子ボックスに関するものである。

太陽電池パネル用端子ボックスは、太陽光発電システムにおいて、複数の太陽電池パネルを電気的に接続するために用いられるものであり、この端子ボックスには通常、太陽電池パネルの起電力が低下した時に逆方向電圧の印加による電流を短絡させるためのバイパスダイオードが具備されている。バイパスダイオードが実際にこの機能を果たす際、ダイオードは通常、激しく発熱し、ダイオードの温度が上昇する。そうすると、ダイオードが破損したり、端子ボックスの筐体を構成する樹脂が変形して端子ボックスが所定の取付け位置から脱落する危険性がある。従って、バイパスダイオードの動作時のダイオードの温度上昇を効果的に防止することが求められている。

ダイオードの温度上昇を効果的に防止する方法としては従来、端子ボックス内に放熱板を設けてダイオードの発生する熱を周囲大気に逃がす方法が一般的に採用されている（特許文献１）。しかし、従来の端子ボックスでは放熱板は端子ボックス内に設けられているため、放熱板と周囲大気との間には熱伝導率の低い封止樹脂及び筐体が介在し、ダイオードから放熱板に伝わった熱を効率良く周囲大気に逃がすことが困難であった。
特開２００５−１５０２７７号公報

本考案は、かかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的はバイパスダイオードの動作時に発生する熱を効率的かつ安全に放熱することができる太陽電池パネル用端子ボックスを提供することにある。

本考案者らはかかる目的を達成するために、端子ボックス中での放熱板の効果的な配置について鋭意検討した結果、最初に放熱板の一部を筐体の側壁から外方に延出させて放熱板を周囲大気に直接露出させることにより放熱板から周囲大気への熱伝達効率を増大させることを想起した。しかし、放熱板は通常金属で構成されており熱伝導性のみならず電気伝導性にも優れるため、放熱板を周囲大気に直接露出させると感電の危険性があることが判明した。そこで本考案者は高い熱伝達効率を維持させながら感電の危険性をなくす方法について更に検討した結果、放熱板の一部を筐体の側壁から外方に延出させた上でその延出部を絶縁樹脂で被覆することにより、感電の危険性なしで、放熱板を周囲大気に直接露出した場合とほとんど劣らない放熱性を確保できることを見出し、遂に本考案を完成するに至った。

即ち、本考案は筐体内部に組み込まれた複数の端子板、前記複数の端子板を相互に電気的に接続するバイパスダイオード、及び前記バイパスダイオードに熱的に接続された放熱板を含む太陽電池パネル用端子ボックスにおいて、前記放熱板が筐体の側壁から外方に延出され、その延出部が絶縁樹脂で被覆されていることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックスである。本考案の好ましい実施態様によれば、前記放熱板の延出部の絶縁樹脂被覆は筐体と一体成形されているか、又は黒色の絶縁樹脂の塗布により形成されている。また、本考案の他の好ましい実施態様によれば、前記端子板の少なくとも一枚は延出されて前記放熱板を構成する。

本考案の請求項１に係る端子ボックスによれば、放熱板の一部が筐体の側壁から外方に延出されているので、ダイオードの動作時に発生する熱は端子ボックス内にとどまらず放熱板の延出部に移動してそこから周囲大気に容易に逃がすことができ、従って、ダイオードの動作時に発生する熱を効率的に放熱することができる。また、本考案の請求項１に係る端子ボックスによれば、放熱板の延出部が絶縁樹脂で被覆されているので、放熱板の延出部の接触による感電の危険性がないとともに、長期間使用による放熱板の劣化がなく、安全で信頼性の高い構造を形成することができる。

本考案の請求項２に係る端子ボックスによれば、放熱板の延出部の絶縁樹脂被覆が筐体と一体成形されているので、強固で安全な端子ボックス構造を形成することができる。本考案の請求項３に係る端子ボックスによれば、放熱板の延出部の絶縁樹脂被覆が黒色の絶縁樹脂の塗布により形成されているので、輻射効率が高く放熱性が極めて良好である。

本考案の請求項４に係る端子ボックスによれば、端子板が上述の延出した放熱板としての機能も果たすように形成されるので、放熱面積が増大し放熱性の向上に寄与することができる。

本考案の太陽電池パネル用端子ボックスは、バイパスダイオードの発生する熱を放熱するための放熱板の端子ボックス内での配置を工夫することにより、バイパスダイオードの発生する熱を効率的かつ安全に放熱することができるようにしたものである。本考案の端子ボックスは放熱板の配置を除いて基本的に従来の端子ボックスと大きく異なる点はない。従って、本考案の端子ボックスを構成する筐体、端子板及びバイパスダイオードは基本的に従来公知のものを従来公知の態様で使用することができるので、ここでは詳述しない。

本考案の端子ボックスは、バイパスダイオードの発生する熱を周囲に効率良く放熱するための放熱板を具備する。この放熱板はバイパスダイオードの発生する熱を速やかに受取るため、バイパスダイオードに熱的に接続されていることが必要である。ここで、「熱的に接続された」という表現は、バイパスダイオードの発生する熱が放熱板に有利に伝達されることができる状態にあることを意味し、放熱板がバイパスダイオードに直接的に接続された態様のみならず、放熱板が別の熱伝導性の高い部材を介してバイパスダイオードに間接的に接続された態様をも含む。本考案の端子ボックスに使用する放熱板は従来公知の材料及び形状を採用することができ、例えば材料としてはアルミニウム、銅、ステンレス、真ちゅうなどの熱伝導性の高い金属を採用することができ、形状としてはプレート形状、波形形状、プレート形状の表面にフィンを設けた形状、湾曲部や屈折部を有する形状などの放熱に有利な形状を採用することができる。また、本考案の端子ボックスに使用する放熱板は基本的には独立した部材として形成されるが、他の熱伝導性の高い部材と共用にして放熱面積又は放熱経路を増大することもできる。例えば、端子板の少なくとも一枚を延出して前述の放熱板の機能も果たすようにしてもよい。

本考案の端子ボックスの主要な特徴は放熱板の配置にあり、放熱板が筐体本体内に留まらず筐体の側壁から外方に延出されて形成されていることにある。この放熱板の外方への延出配置について以下、図１及び図２を参照して説明する。図１は本考案の端子ボックスの一実施態様の概念的模式図であり、図１（ａ）は蓋板を取除いた端子ボックスを幅方向の中間で切断した状態を示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）を矢印方向から見た側面図である。図２は従来の端子ボックスの概念的模式図であり、図２（ａ）は従来の端子ボックスの図１（ａ）と同様の斜視図であり、図２（ｂ）は図１（ｂ）と同様のその側面図である。図１及び図２において、符号１は筐体であり、２は放熱板であり、３は筐体の側壁であり、４は絶縁樹脂である。なお、図１及び図２においては説明を容易とするため本考案の端子ボックスを構成する他の部品（端子板、バイパスダイオードなど）は描かれていない。

図１及び図２からわかるように、従来の端子ボックス（図２）では放熱板２は完全に筐体１内に配置されているのに対し、本考案の端子ボックス（図１）では放熱板２は筐体本体内に留まらず、筐体の側壁３から外方に、即ち、筐体内のバイパスダイオードから離れる方向に延出されている。具体的には、放熱板２は封止樹脂が充填される筐体本体から出て、封止樹脂がなく周囲大気への熱伝達が容易に行われる筐体側壁の外方の領域まで延出されている。従って、従来の端子ボックスではバイパスダイオードの発生する熱が筐体内に留まる傾向があったのに対し、本考案の端子ボックスではバイパスダイオードの発生する熱は封止樹脂が充填される筐体本体内に留まらず、筐体本体外の放熱板の延出部に移動してそこから周囲大気に速やかに逃がすことができるので、ダイオードの動作時に発生する熱を効率的に放熱することができる。

本考案の端子ボックスのさらなる特徴は、筐体の側壁から外方に延出された放熱板の延出部が絶縁樹脂で被覆されていることにある。この延出部の絶縁樹脂被覆について以下、図１及び図３を参照して説明する。図１は既に上述した本考案の端子ボックスの概念的模式図であり、図３は図１の端子ボックスから延出部の絶縁樹脂被覆を除いた端子ボックスの概念的模式図であり、図３（ａ）、図３（ｂ）はそれぞれ図１（ａ）、図１（ｂ）と同様の図である。図３中の符号は図１及び図２中の符号と同じものを表わし、図３では図１及び図２と同様に他の構成部品は描かれていない。

図１及び図３からわかるように、図３の端子ボックスでは放熱板の延出部が周囲大気に直接露出されているため、放熱効率の点では優れるが、放熱板の延出部の接触による感電の危険性があり、また風雨に対する耐候性の点でも問題がある。これに対し、図１の本考案の端子ボックスでは放熱板の延出部は絶縁樹脂４で被覆されているため、たとえ人間が放熱板の延出部に誤って触れたとしても感電する危険性がなく安全であり、また耐候性にも優れる。一方、放熱効率の点でも後述の実施例で示す通り、図１の端子ボックスは図３に示すような放熱板の延出部が周囲大気に直接露出されているものと比較して放熱性がほとんど劣らない。従って、本考案の端子ボックスによれば、感電の危険性や耐候性の低下なしにバイパスダイオードの発生する熱を効率的に放熱させることができる。

本考案の端子ボックスでは、放熱板の延出部を絶縁樹脂で被覆する方法は特に限定されるものではなく、例えば放熱板の延出部に溶融させた絶縁樹脂を塗布する方法、放熱板の延出部に絶縁樹脂製のフィルムやシートを貼る方法、絶縁樹脂被覆を筐体とは別に成形しておく方法、又は絶縁樹脂被覆を筐体と同じ材料で一体成形する方法が挙げられる。放熱性を重視する場合は絶縁樹脂を塗布する方法や絶縁樹脂製のフィルムやシートを貼る方法が好ましいが、強固で安全な構造を重視する場合は一体成形する方法を採用するとよい。なお、一体成形方法を採用する場合は、必要により放熱板の取付けを容易にするために、筐体本体を複数の部品から構成し、絶縁樹脂被覆をその一部品のみと一体成形させてもよい。また、絶縁樹脂被覆は放熱板の延出部の全体に設けることが耐候性の観点からは好ましいが、放熱板が耐候性処理をされている場合や感電防止のみを考慮する場合は、人間が触れやすい特定の部分のみに設ければよい。さらに、絶縁樹脂被覆は黒色のものを用いると輻射効率が上昇し、放熱性が向上するので好ましい。

以下、本考案の端子ボックスの放熱効率を示すために実施例を提示するが、本考案はこれらの実施例に限定されるものではない。

まず、以下の手順に従って、（ｉ）放熱板が筐体の側壁から外方に延出され、その延出部が筐体と一体成形された絶縁樹脂で被覆されている本考案例１の端子ボックス、（ｉｉ）放熱板が筐体の側壁から外方に延出され、その延出部が黒色の絶縁樹脂で塗布されている本考案例２の端子ボックス、（ｉｉｉ）放熱板が従来通り筐体内に配置されている比較例の端子ボックス、及び（ｉｖ）放熱板が筐体の側壁から外方に延出されているがその延出部が全面的に周囲に露出されている参考例の端子ボックスを作成した。

（ｉ）本考案例１
図１に示すような筐体本体（縦７０ｍｍ×横５０ｍｍ×高さ３０ｍｍ）及び放熱板被覆部（縦７０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ８ｍｍ）からなる筐体を肉厚３ｍｍでプラスチック製の絶縁樹脂を用いて一体成形することにより作成した。この筐体に、プレート状の真ちゅう製放熱板（縦５０ｍｍ×横４０ｍｍ×厚さ２ｍｍ）を図１に従って、筐体の側壁から外方に１７ｍｍ分が放熱板被覆部中に延出するように配置した。次に、放熱板の筐体内に位置する部分の中央の上に市販のパッケージタイプのバイパスダイオードを配置し、筐体内にシリコン系の封止樹脂を充填して固化させ、蓋板（縦７０ｍｍ×横５０ｍｍ×厚さ３ｍｍ）を筐体本体の上部の開放部分に取付けた。なお、バイパスダイオードには温度測定のための熱電対及び電流を流すための電線を取付けた。

（ｉｉ）本考案例２
図３に示すように放熱板の延出部を設けたが放熱板被覆部を筐体と一体成形して形成するのではなく、放熱板に黒色のセラミック系絶縁樹脂を５０μｍ厚で塗布したことを除いては、（ｉ）の本考案例１と同様にして端子ボックスを作成した。

（ｉｉｉ）比較例
図２に示すような放熱板被覆部のない筐体（縦７０ｍｍ×横５０ｍｍ×高さ３０ｍｍ）を肉厚３ｍｍでプラスチック製の絶縁樹脂を用いて成形することにより作成した。この筐体に、（ｉ）の本考案例１と同様の放熱板を図２に従って筐体の底部の中央に配置した。次に、放熱板の中央の上に（ｉ）の本考案例と同様のバイパスダイオードを配置し、（ｉ）の本考案例１と同様に封止樹脂の充填、固化、及び蓋板の取付けを行った。なお、バイパスダイオードには温度測定のための熱電対及び電流を流すための電線を取付けた。

（ｉｖ）参考例
図３に示すように、放熱板の延出部を設けたがその延出部に放熱板被覆部を設けなかったことを除いては、（ｉ）の本考案例１と同様にして端子ボックスを作成した。

次に、上記のようにして作成された（ｉ）〜（ｉｖ）の端子ボックスのダイオードに指定電流（８．８Ａ及び１１．０Ａ）を流し、それぞれの電流値における定常状態のダイオードの表面温度を熱電対により測定した。

各電流値でのダイオード表面温度の測定結果を以下の表に示す。

表から明らかな通り、放熱板が筐体の側壁から外方に延出されている本考案例１，２及び参考例の端子ボックスは、放熱板が筐体内に配置されている比較例の端子ボックスよりダイオード表面温度がいずれの電流値においても顕著に低い。また、放熱板の延出部が絶縁樹脂で被覆されている本考案例１の端子ボックスは、放熱板の延出部が全面的に周囲に露出されている参考例の端子ボックスよりダイオード表面温度が若干高いもののその差は極くわずかである。一方、黒色の絶縁樹脂を放熱板に被覆した本考案例２の端子ボックスは、放熱板の延出部が全面的に周囲に露出されている参考例のボックスよりダイオード表面温度が低下している。

以上の結果から、放熱板が筐体の側壁から外方に延出されている本考案例の端子ボックスは、放熱板が従来通り筐体底部の中央に配置されている比較例の端子ボックスと比べて優れた放熱性を有することが明らかである。また、本考案例の端子ボックスは放熱板の延出部が絶縁樹脂で被覆されているため、人間が放熱板の延出部に誤って触れたとしても感電する危険性がないとともに耐候性にも優れ長期間の使用に好適であることが明らかである。

本考案の端子ボックスは、バイパスダイオードの動作時に発生する熱を効率的かつ安全に放熱することができるので、長期間の使用において極めて高い安全性及び信頼性が求められる太陽電池パネル用端子ボックスの分野において好適に利用可能である。

本考案の端子ボックスの一実施態様の概念的模式図である。 従来の端子ボックスの概念的模式図である。 図１の端子ボックスから絶縁樹脂被覆を除いた端子ボックスの概念的模式図である。

Claims (4)

1. 筺体、前記筐体内部に組み込まれた複数の端子板、前記複数の端子板を相互に電気的に接続するバイパスダイオード、及び前記バイパスダイオードに熱的に接続された放熱板を含む太陽電池パネル用端子ボックスにおいて、前記放熱板が筐体の側壁から外方に延出され、その延出部が絶縁樹脂で被覆されていることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス。
2. 前記放熱板の延出部の絶縁樹脂被覆が筐体と一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
3. 前記放熱板の延出部の絶縁樹脂被覆が黒色の絶縁樹脂の塗布により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
4. 前記端子板の少なくとも一枚が延出されて前記放熱板を構成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
   

Images