JP3744529B1

JP3744529B1 - 太陽電池モジュール用端子ボックス

Info

Publication number: JP3744529B1
Application number: JP2004223769A
Authority: JP
Inventors: 誠東小薗; 裕之吉川; 益寛桐生
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2024-07-30
Also published as: JP2006049343A

Abstract

【課題】放熱特性を向上させる。
【解決手段】太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極と両電極に対応する外部接続用のケーブル６０との間を電気的に中継する複数の端子板３０と、これら端子板３０が並設される基板１１とを備え、対応する二つの端子板３０間には電流の逆流を防止するためのバイパスダイオード５０が架け渡されている。対応する二つの端子板３０のうち一方の端子板３０上に、バイパスオードの外形形状を規定する樹脂パッケージ５１が直接載せられているから、ダイオードチップの発生する熱が樹脂パッケージ５１を介して端子板３０から効率良く放熱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックスに関する。

太陽光発電システムは、家屋の屋根上に敷設した太陽電池パネルからの直流電流をインバータ等を介して各電器製品に供給する構成とされる。太陽電池パネルは複数の太陽電池モジュールからなり、各太陽電池モジュールの電極を端子ボックスを介して直列または並列接続した構造となっている。

従来の端子ボックスとしては、基板上に隣接して配置され、一端が太陽電池モジュールの裏面側から引き出されたプラス電極及びマイナス電極に接続されるとともに他端が外部接続用ケーブルに接続される二つの端子板と、両端子板間に架け渡されるバイパスダイオードとを備えたものが知られている（例えば、以下の特許文献１を参照）。バイパスダイオードは、逆負荷時の逆電流を外部接続用ケーブルの一方から他方へ短絡するためのものであって、そのリード線を対応する端子板に半田付けして該端子板に電気的に接続されるとともに、基板から突出する取り付けピンを介して基板に載置固定されている。
特開平１１−２６０３５号公報

上記の場合には、バイパスダイオードが発生した熱を基板から放熱する構造となっている。しかし、基板は樹脂成形品のため伝熱性に劣り、バイパスダイオードが発生した熱を効率良く放熱し難いといった事情がある。そのため、バイパスダイオードが過剰な温度上昇によって不具合を起こすことが懸念される。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、その目的とするところは、放熱特性に優れた太陽電池モジュール用端子ボックスを提供することにある。

上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極と両電極に対応する外部接続用のケーブルとの間を電気的に中継する複数の端子板と、これら端子板が並設される基板とを備え、対応する二つの端子板間には逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されており、前記整流素子は、チップ状の整流素子本体を樹脂封止してパッケージ化した樹脂パッケージを備え、前記対応する二つの端子板のうちの一方もしくは両方の端子板上に、前記樹脂パッケージが直接載せられるとともに、前記一方の端子板には、前記樹脂パッケージの載置面との間に同樹脂パッケージを弾性的に挟み込む支持片が一体に形成されている
ところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記一方の端子板に対する前記樹脂パッケージの被載置面には放熱板が露出しているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２記載のものにおいて、前記支持片の先端部には、前記樹脂パッケージに既設された取付孔に差し込まれることにより、前記樹脂パッケージを遊動規制した状態で保持する係止爪が設けられているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
対応する二つの端子板のうち一方もしくは両方の端子板上に樹脂パッケージを直接載せ、他方の端子板上に整流素子のリード線を接続することにより、両端子板間に整流素子を架け渡す。端子板は熱伝導率の高い金属製であるため、整流素子が発生する熱は樹脂パッケージを介して端子板から効率良く放熱される。
また、端子板に、樹脂パッケージの載置面との間に樹脂パッケージを弾性的に挟み込む支持片が設けられているから、樹脂パッケージを端子板にワンタッチ装着することが可能となる。

＜請求項２の発明＞
樹脂パッケージの被載置面に放熱板が露出しているから、放熱板が端子板と直接接触することとなり、放熱特性がより良好となる。

＜請求項３の発明＞
支持片の先端部に、樹脂パッケージを遊動規制した状態で保持する係止爪が設けられているから、樹脂パッケージを端子板に確実に保持することが可能となる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１乃至図３によって説明する。本実施形態にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、表面に直列接続された多数の太陽電池セルを配した太陽電池モジュール（図示せず）の裏面側に取り付けられるものであって、ボックス本体１０と、ボックス本体１０内に並設された多数の端子板３０と、隣接する端子板３０間に架け渡される逆流用のバイパスダイオード５０（本発明の逆負荷時バイパス用の整流素子に相当する）とを備えて構成される。

ボックス本体１０は、合成樹脂材によって上面開放の箱型に形成されており、その内部に絶縁樹脂が充填され、かつ、上方からカバー（図示せず）が被せられるようになっている。詳しくはボックス本体１０は、図１に示すように、複数の端子板３０が横並びで載置された略矩形状の基板１１と、基板１１の周縁部から立ち上げられて四方を取り囲む側板１２と、基板１１上の所定位置から立ち上げられて隣り合う端子板３０間を区画する仕切壁１３とを備える。基板１１には略方形状の開口１４が複数あいており、各開口１４上方に対応する端子板３０の先端部が臨んでいる。基板１１の各開口１４には太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極の両電極に接続されたリード（図示せず）が挿通され、挿通された各リードは端子板３０の先端部に半田付けにより接続可能とされている。

また、基板１１の上面には、端子板３０に設けられた被係止孔３５に緊密に嵌め込み可能な係止突部１９が設けられている。基板１１において係止突部１９を挟んだ両側二位置には、撓み可能な一対の係止片１７が突出して形成されている。各係止片１７は、基板１１から上方へ垂直に立ち上げられたあと内側へ折り返された形態とされ、その折り返し端にて端子板３０の上面を基板１１側へ押さえ付けるようになっている。かかる係止片１７は、端子板３０が基板１１上に載せられる過程で対応する端子板３０の両側部の夫々と摺接して弾性的に拡開変形され、端子板３０が基板１１上に載せられるに伴ない復元してその折り返し端を端子板３０の上面両側部に当接させ、端子板３０を基板１１側へ押し付け固定するものである。

また、側板１２の一端側（図１に示す下側）の両側部には切り欠き２０が設けられ、ここに上方から外部出力用のケーブル６０が嵌め込まれ、さらにその上方からケーブル押さえ部材６５が嵌着されてケーブル６０が固定されるようになっている。仕切壁１３は、端子板３０の外縁形状に沿うように区画形成され、仕切壁１３内の端子板３０上にシリコン樹脂等の絶縁樹脂が充填されるようになっている。つまり、仕切壁１３は、絶縁樹脂の樹脂流れを塞き止め、ボックス本体１０内の全体に絶縁樹脂を充填しないことで絶縁樹脂の節約に貢献している。

端子板３０は、導電性金属板により帯状に形成されている。基板１１の両側部に配された端子板３０には対応する外部接続用のケーブル６０が接続されている。ケーブル６０の端末は被覆６１の剥離によって芯線６２が露出しており、この芯線６２に対して端子板３０の端部に形成されたバレル部３１がかしめ付けられることにより、ケーブル６０と端子板３０とが接続されるようになっている。なお、ケーブル６０の端末にはコネクタ部（図示せず）が接続されている。

そして、隣り合う端子板３０（上記基板１１の両側部に配された端子板３０を除く）同士は、その一端部にて連繋部３２を介して一体に連なっている。このうち一方の端子板３０は太陽電池モジュール側との接点を備えておらず、他方の端子板３０より短寸に形成されてその先端周りが仕切壁１３に取り囲まれている。この一方の端子板３０が迂回して配されている分だけバイパスダイオード５０が発生する熱の放熱特性が高められている。端子板３０の両側縁には付設部３３が側方へ張り出して設けられ、付設部３３の先端縁が隣り合う端子板３０間で対向状に配されている。隣り合う端子板３０のうち一方の端子板３０の付設部３３には、バイパスダイオード５０を載置するための載置部３６が拡張して形成されているが、この点については後に詳述する。

バイパスダイオード５０は、隣り合う端子板３０間に架け渡されている。図示する場合には、三つのバイパスダイオード５０が端子板３０を横切って直列状に配されている。
バイパスダイオード５０は、図２に示すように、ダイオードチップ（本発明のチップ状の整流素子本体に相当する）と、ダイオードチップを包み込むとともにその外形形状を規定する樹脂パッケージ５１と、ダイオードチップの両極に接続された一対のリード線５２とから構成されている。両リード線５２は、樹脂パッケージ５１の一端面から外方へ突出して形成され、その先端部が樹脂パッケージ５１の底面とほぼ同じ高さ位置に配置されている。樹脂パッケージ５１は、全体として扁平ブロック状をなし、その下端に略円形の取付孔５３を有するつば状の取付部５４を備え、かつ、その底面には放熱板（図示せず）が露出している。

さて、端子板３０の載置部３６は、隣り合う端子板３０のうち一方の端子板３０の付設部３３から同付設部３３の張り出し方向と直交する方向に拡張して一体形成されている。載置部３６は、略矩形板状に形成され、その上面にバイパスダイオード５０の樹脂パッケージ５１が載せられるようになっている。また、載置部３６は、隣り合う付設部３３の両側縁と対向し得る程度に幅広で、かつ、樹脂パッケージ５１の全体を載せることができる程度に縦長に形成されている。樹脂パッケージ５１の底面は、載置部３６の上面（載置面）に対して面当たり状に当接する被載置面とされ、ここに露出する放熱板は端子板３０との直接的な接触が可能とされている。樹脂パッケージ５１が載置部３６に載せられた状態で、両リード線５２はそれぞれ対応する端子板３０の付設部３３へ向けて突出して配置され、その先端部が対応する端子板３０上に半田溶接等して電気的に接続可能とされている。

載置部３６の一側縁からは細帯状の支持片３７が一体的に突出して形成されている。支持片３７は、図３に示すように、載置部３６の一側縁から立ち上げられた脚部３７Ａと、脚部３７Ａの上縁から載置部３６との間にバイパスダイオード５０の差し込み空間を保有しつつ延出するアーム部３７Ｂとにより構成されている。アーム部３７Ｂは、その延び方向途中から先端縁にかけて昇り勾配となるテーパ状の誘い込み部３７Ｅを備えている。バイパスダイオード５０の樹脂パッケージ５１は、誘い込み部３７Ｅから差し込み空間へ向けてスライド装着され、かかる支持片３７と載置部３６の載置面との間に弾性的に挟み込まれるようになっている。

次に、本実施形態の製造方法及び作用効果を説明する。まず、端子板３０のバレル部３１をケーブル６０の端末に露出された芯線６２にかしめ付けて端子板３０とケーブル６０とをかしめ接続する。続いて、上方から端子板３０を基板１１上に載せる。端子板３０を基板１１上に載せる過程で、基板１１上の係止突部１９を端子板３０の被係止孔３５に嵌め込むとともに基板１１上の係止片１７を端子板３０との当接によって弾性的に拡開変形させ、その後、係止突部１９を被係止孔３５に遊動規制した状態で緊密に嵌め込むとともに、係止片１７の復元によって端子板３０をその浮き上がりを規制した状態で基板１１側へ押し付け固定する。そして、基板１１の両側部に配された端子板３０に関しては、上方からケーブル押さえ部材６５をケーブル６０に覆い被せつつ取り付け、ケーブル６０を基板１１上に固定する。

続いて、バイパスダイオード５０の樹脂パッケージ５１を対応する端子板３０の載置部３６上に側方からスライド装着する。すると、樹脂パッケージ５１が支持片３７によって弾性的に保持された状態で端子板３０上に載置固定されることとなる。このとき、バイパスダイオード５０の両リード線５２の先端部は隣り合う付設部３３の上面に当接するから、それぞれの当接面に対して半田溶接等を施すことで両リード線５２を対応する端子板３０に電気的に接続する。

次いで、ボックス本体１０を太陽電池モジュールの裏面側に接着材もしくは両面テープで接着するかボルトで固着する。取り付けの過程で太陽電池モジュールの両電極に接続されたリードを基板１１の開口１４を通してボックス本体１０内に引き込み、かかるリードを端子板３０の先端部に半田接続する。

上述したように、本実施形態によれば、バイパスダイオード５０の樹脂パッケージ５１が端子板３０上に直接載せられているので、ダイオードチップで発生した熱は、樹脂パッケージ５１を介して端子板３０から放熱される。したがって、基板１１から放熱される従来の場合に比べて、ダイオードチップで発生した熱を効率良く放熱することができ、放熱特性に優れる。

また、樹脂パッケージ５１の底面に放熱板が露出しているから、放熱板が端子板３０と直接接触することとなり、放熱特性がより良好となる。
さらに、端子板３０に、樹脂パッケージ５１の載置面との間に樹脂パッケージ５１を弾性的に挟み込む支持片３７が設けられているから、樹脂パッケージ５１を端子板３０にワンタッチ装着することが可能となる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４及び図５によって説明する。実施形態２では、端子板３０の載置部３６の形態及びバイパスダイオード５０の配設方向が実施形態１と異なっているが、その他は実施形態１とほぼ同様であるので、実施形態１と重複する説明は省略する。

実施形態２の載置部３６は、隣り合う端子板３０のうち一方の端子板３０の付設部３３によって構成され、他方の端子板３０の付設部３３よりも概ね二倍ほど幅広に形成されている。そして、バイパスダイオード５０の樹脂パッケージ５１は横向きの姿勢とされて一方の端子板３０の付設部３３上に載せられ、両リード線５２のうち一方のリード線５２（ダイオードチップのＰ形からのアノードに相当する）の先端部は他方の端子板３０の付設部３３上に当接されてその当接面に半田溶接等して接続されるようになっている。

また、一方の端子板３０の付設部３３の両側縁からは一対の支持片３７が対向状に設けられている。両支持片３７は、樹脂パッケージ５１に取付部５４に対して両側方からかしめ付けられ、図５に示すように、その先端部に設けられた両係止爪３７Ｇが、樹脂パッケージ５１に既設された一つの取付孔５３に差し込まれることにより、樹脂パッケージ５１が遊動規制した状態で弾性保持されるように構成されている。

このように実施形態２によれば、支持片３７の先端部に設けられた係止爪３７Ｇが取付孔５３に挿通係合されるので、樹脂パッケージ５１を端子板３０上に確実に保持することが可能となる。

＜実施形態３＞
図６は、本発明の実施形態３を示す。実施形態３では、バイパスダイオード５０の両リード線５２のうちの他方のリード線（ダイオードチップのＮ形からのカソードに相当する）が切除されている。このバイパスダイオード５０は、樹脂パッケージ５１の底面にカソードに相当する放熱板を備えるとともに、樹脂パッケージ５１の一端面にアノードに相当するリード線５２を備え、樹脂パッケージ５１を横向きの姿勢として、隣り合う端子板３０間に架け渡されている。

載置部３６は端子板３０の幅広に形成された付設部３３によって構成されており、隣り合う端子板３０のうちの一方の端子板３０の付設部３３上に樹脂パッケージ５１が直接載せられるとともに、他方の端子板３０の付設部３３上にリード線５２が当接され、これらリード線５２と樹脂パッケージ５１とが対応する端子板３０上にそれぞれ半田接続されるようになっている。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態において載置部は、端子板の付設部から拡張して形成されるか付設部によって構成されていたが、本発明において載置部は、端子板のうち付設部以外の部分によって形成されるものであっても構わない。
（２）本発明において載置部の支持片は、バイパスダイオードの樹脂パッケージを包み込むように袋状に形成されていても構わない。

本発明の実施形態１にかかるボックス本体の平面図要部拡大平面図要部正面図実施形態２にかかるボックス本体の平面図一部破断した要部側面図実施形態３にかかるボックス本体の平面図

符号の説明

１０…ボックス本体
１１…基板
１２…側板
１９…係止突部
３０…端子板
３３…付設部
３５…被係止孔
３６…載置部
５０…バイパスダイオード（整流素子）
６０…ケーブル

Claims

太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極と両電極に対応する外部接続用のケーブルとの間を電気的に中継する複数の端子板と、これら端子板が並設される基板とを備え、対応する二つの端子板間には逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されており、
前記整流素子は、チップ状の整流素子本体を樹脂封止してパッケージ化した樹脂パッケージを備え、
前記対応する二つの端子板のうちの一方もしくは両方の端子板上に、前記樹脂パッケージが直接載せられるとともに、
前記一方の端子板には、前記樹脂パッケージの載置面との間に同樹脂パッケージを弾性的に挟み込む支持片が一体に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール用端子ボックス。
前記一方の端子板に対する前記樹脂パッケージの被載置面には放熱板が露出していることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
前記支持片の先端部には、前記樹脂パッケージに既設された取付孔に差し込まれることにより、前記樹脂パッケージを遊動規制した状態で保持する係止爪が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。