JP5382538B2 - 太陽光発電システム用接続箱 - Google Patents

Description

この発明は、太陽光発電システム内に設置される接続箱に関する。

太陽光発電システムは、図１２に示すように、家屋の屋根に太陽電池パネル（太陽電池モジュール）Ｍを配設し、そのモジュールＭから接続箱Ｑ、パワーコンディショナＲ、分配盤Ｓを介して各種電気機器Ｅに電力供給する（特許文献１ 段落０００２、図１４参照）。
その接続箱Ｑは、図１３に示すように、筐体（ケース）１内に、太陽電池モジュールＭの保守点検時等にその太陽電池モジュールＭを回路から切り離す開閉器２と、電圧の高い太陽電池モジュールＭから電圧の低い太陽電池モジュールＭへの電流流入を防止する逆流防止ダイオード（以下、単に「ダイオード」と言う。）３と、太陽電池モジュールＭを雷等のサージ電圧から保護するサージアブソーバ４と、端子台５などを設けたものである。図中、６は、外部への電力線の引き出し・引き入れ用孔である（特許文献２ 段落０００３、図６参照）。

この太陽光発電システムにおいて、複数の太陽電池モジュールＭを直列や並列に接続し、その太陽電池モジュールＭの各群をそれぞれ一回路として接続箱Ｑに導くようになっている。図１３の接続箱Ｑにおいては、４回路が導かれており、それに対応して、４個の開閉器２、４個のダイオード３及び４個のサージアブソーバ４が設けられて、それらが電気的に接続されている（本願図２参照）。

特開２００７−１８４６４６号公報 特開２０００−１７３３７６号公報

近年、太陽電池モジュールＭの性能の向上、集電効率の面から、上記群の太陽電池モジュールＭの数も多くなって、各回路に流れる電流も多くなり、開閉器２、ダイオード３等の機器の発熱量も多くなっている。この発熱量が多く、各機器が高温になると、その機能が低下すると共に、破壊に繋がる。
このため、従来では、それらの機器２、３、４、５をヒートシンクとなるアルミニウム製シャーシ７に設け、そのシャーシ７をケース１の底面から一定距離離して（立ち上げて）設けて、放熱効果を担保するようにしている。

近年、各機器の小型化が要請され、この接続箱Ｑにおいても例外でない。また、接続箱Ｑの更なるコストダウンも要求されている。

この発明は、上記の状況の下、接続箱Ｑの小型化を図ることを第１の課題とし、作業性や耐久性を向上させてコストダウンを図ることを第２の課題とする。

上記課題１の課題を達成するために、この発明は、従来、上記シャーシ７の下方は空間となっていることに着目し、その空間にダイオード３等を配置することとしたのである。従来、デッドスペースであった空間に機器を配置すれば、その機器が配置されていたスペースは削減することができるため、接続箱の小型化を図ることができる。

この発明の具体的な構成としては、太陽光発電システムの太陽電池モジュールとパワーコンディショナの間に介設されて、筐体内に、太陽電池モジュールとパワーコンディショナの接続を開閉する複数の開閉器と、パワーコンディショナから太陽電池モジュールへの逆流を防止する複数のダイオードとを有する太陽光発電システム用接続箱において、前記筐体内に前記ダイオードの収納ボックスを設け、その収納ボックス内を複数段に分割し、その各段に、対の端子板の間に介設された逆流防止ダイオードを配置し、かつ収納ボックス上に開閉器を設けて、前記逆流防止ダイオードを前記端子板を介してパワーコンディショナ及び開閉器に電気接続した構成を採用することができる。
このようにすれば、各ダイオードの段数毎にヒートシンクとなる端子板があるため、最も発熱するダイオードの放熱を円滑にし得る（放熱性が高い）。

この構成において、上記収納ボックスは、絶縁樹脂製とすることが好ましく、さらに、その収納ボックスの分割段を絶縁板で仕切ったものとすることが好ましい。この絶縁板で仕切れば、格段の端子板間の絶縁が図られる。空気層でその絶縁が図れれば、この絶縁板を省略しても良い。因みに、この収納ボックスは、その上に開閉器を設けない場合においても採用し得る。例えば、図１３の従来例においても、そのダイオード３を集めたユニットとして構成できる。
さらに、外部への引き出し用端子台を有するものであって、その端子台をその収納ボックスと一体樹脂成型品とすることができる。このようにすれば、端子台を別途に設ける場合に比べてコストを下げることができる。すなわち、上記第２の課題を達成できる。

また、各機器間の接続は、従来と同様に、電線及びそのハーネスでもって行い得るが、その電線による手段は煩雑であり、コストアップの原因ともなっている。このため、例えば、上記端子板に連続した端子片でその端子板を上記開閉器に接続したり、同様に、その端子片で端子板を端子台に接続したりすれば、その電線による接続がなくなり、所謂、バスバーによる接続となって、コスト面において有利となる。このとき、端子板及び端子片は打ち抜き品とすることができる。また、バスバー接続は、電線と圧着端子による接続に比べれば、その作業性及び接続信頼性が高い。これによって、上記第２の課題を達成できる。

この発明は、以上のように、従来、開閉器の下方のデットスペースであった空間にダイオードなどを配置するようにしたので、接続箱の小型化を図ることができる。

この発明の一実施形態を示し、（ａ）は蓋を開けた状態の斜視図、（ｂ）はその正面図 同実施形態の配線図 同実施形態の要部斜視図 図３の正面図 図３の平面図 図３において、開閉器を除去した斜視図 図６において異なる方向から見た一部除去斜視図 同実施形態のダイオードユニット部の要部斜視図 図８において異なる方向から見た一部除去斜視図 同実施形態の端子板の平面図 （ａ）〜（ｉ）は、それぞれ図７におけるａ−ａ線、ｂ−ｂ線、ｃ−ｃ線、ｄ−ｄ線、ｅ−ｅ線、ｆ−ｆ線、ｈ−ｈ線、ｉ−ｉ線、ｇ−ｇ線断面図 太陽光発電システムの概略図 従来の接続箱の平面図

図１〜図１１に一実施形態を示し、この実施形態も、従来と同様に、図１に示すように，金属製筐体（ケース）１０内に、太陽電池モジュールＭの保守点検時等にその太陽電池モジュールＭを回路から切り離す開閉器２０と、電圧の高い太陽電池モジュールＭから電圧の低い太陽電池モジュールＭへの電流流入を防止するダイオードユニット３０と、太陽電池モジュールＭを雷等のサージ電圧から保護するサージアブソーバ４０と、端子台５０を設けたものであって、図２に示すようにそれらは電気的に接続されている。図中、６０は、外部への電力線の引き出し・引き入れ用孔を形成するためのノックアウトである。

ケース１０は、ケース本体１１とそのカバー１２とからなり、両者１１、１２は共に絞り加工によって一体に成形して角部の継ぎ目を無くして、屋外の防水対策において信頼性の高いものとなっている。カバー１２はヒンジを介してケース本体１１に回動自在に取り付けられており、パッキングを介在してそのカバー１２をケース本体１１に被せることによってケース１０は水密性が担保される。ケース本体１１とカバー１２は両者の止片１３をねじ止めすることによって一体とされる。

開閉器２０は、特許文献２段落０００４、図７に示される従来と同様の構造であって、内部に開閉機構部を有し、開閉レバー２１の操作で太陽電池モジュール側端子である電源端子２２と負荷（パワーコンディショナ）側端子２３との接続をオン・オフ（開閉）する。

ダイオードユニット３０は、樹脂一体成型品の収納ボックス３１と、その収納ボックス３１内に装填される４組の対の端子板３２ａ、３２ｂと、その対の端子板３２ａ、３２ｂの間に設けられるダイオード３３等からなる。この収納ボックス３１の上面に開閉器２０が取り付けられる。
収納ボックス３１は、図４、図７に示すように、絶縁性仕切板３１ａでもって４段に区画されてその仕切板３１ａにはその幅方向（図４において前後方向）のリブ３１ｂが適宜に設けられている。このリブ３１ｂの一部は前面から奥側（図４において前から後方向）に向かって徐々に高くなっており（図１１各図参照）、端子板３２ａ、３２ｂをその各仕切板３１ａの間に装填する際、その端子板３２ａ，３２ｂは、広い開口から入れやすく、奥に押し込むことによってリブ３１ｂに圧接して抜け止めされる。

一対の端子板３２ａ、３２ｂは、図１０に示す銅合金製の打ち抜き品からなって、その両端子板３２ａ、３２ｂの間にダイオード３３がその脚３３ａを挿入溶着することによって設けられる。この実施形態では、一対の端子板３２ａ、３２ｂに３個のダイオード３３を並列しているが、ダイオード３３の数は、１個、２個、４個以上と任意である。このように、ダイオード３３を並列にすることによって、太陽電池モジュールＭからの出力電流Ｉをその各ダイオード３３が分担して担う（例えば、図示の如く、ダイオード３３が３個の場合、各ダイオード３３に１／３×Ｉの電流が流れる）ため、そのダイオード３３の発熱量も少なくなる。脚３３ａの横のスリット３２ｃは放熱を高めるためのものである。各段のダイオード３３は段方向に千鳥足状に交互にずれてその膨らみが干渉しないようになっている。

一方の端子板３２ａの後縁には端子片３４ａが突出して設けられ、他方の端子板３２ｂにもその前縁に端子片３４ｂが突出するとともに側縁に沿うように設けられている。図１０において、前者の一方の端子板３２ａの端子片３４ａは、一段目（最下段）のものはその右端に、２段目はその左隣に（図１０の１点鎖線参照）、３段目はさらにその左隣に（図１０の２点鎖線参照）、４段目はさらにその隣に（図１０の３点鎖線参照）というように、段毎にその位置がずれている。

収納ボックス３１の一側には端子台５０が一体成型されており、この端子台５０にビス５１によって前後記の各端子片（バスバー）３４ｂ、５５ａ、５５ｂがねじ止めされる端子５２、５３、５４が設けられている。その一の端子５２に各段の他方の端子板３２ｂの端子片３４ｂが導かれてビス５１によって接続される。二の端子５３と三の端子５４はそれぞれ負荷側となるパワーコンディショナＲに接続されるとともに、その二の端子５３にＬ字状（両端に突片を有する）端子片（Ｎ端子）５５ａでもって前記一の端子５２がビス５１によって接続され、三の端子５４には各開閉器２０の一の端子２３と接続された端子片（Ｐ端子）５５ｂがビス５１によって接続される。
各開閉器２０の他の端子２３と各段の一方の端子板３２ａの端子片３４ａとはＬ字状（両端に突片を有する）端子片５５ｃでもってビス５１を介して接続される。

ダイオード３３を装填した各一対の端子板３２ａ、３２ｂは一段ごとにその収納ボックス３１の各仕切板３１ａの間に挿入されて装填される。この装填によって、収納ボックス３１の側縁及び後縁にはその端子板３２ａ、３２ｂの端子片３４ａ、３４ｂが突出し、この各端子片３４ａ、３４ｂを端子台５０の一の端子５２及び各開閉器２０の一の端子２３に接続する。この一の端子５２をＬ字状（両端に突片を有する）端子片５５ａでもって端子台５０の二の端子５３に接続すると共に、各開閉器２０の他の端子２３は端子台５０の三の端子５４に櫛状端子片（Ｎ端子）５５ｂでもって接続する。

サージアブソーバ４０も端子片（バスバー）や電線でもって端子台５０の二、三の端子５３、５４に接続して、この接続箱Ｑ内の各機器（開閉器２０，ダイオード３３等）の電気接続を完了する。
必要に応じて、端子片５５ｂ等の露出部分に樹脂製のその絶縁カバー５６を設ける。また、収納ボックス３１の開口面は、格子状透孔５７ａを有するカバー５７を被せる。このカバー５６、５７は各端子片や端子板に人が触れることも防止する。

この構成の接続箱Ｑは、収納ボックス３１に端子台５０を一体化し、その上面に開閉器２０を設けたので、従来に比べてコンパクトとなり、体積において、２／３程となった。また、各端子板３２ａ、３２ｂ間のダイオード３３を複数並列したので、そのダイオード３３の発熱量も抑えられ、その発熱も広い放熱面を有する板状の端子板３２ａ、３２ｂでもって円滑に放熱される。このため、ダイオード３３が高熱になることもない。
また、各段の端子板３２ａ、３２ｂも仕切板３１ａでもって絶縁されているため、短絡する恐れもない。

上記実施形態は、太陽電池モジュールＭからの回路が４つの場合（４回路の場合）であったが、この発明は、１回路、２回路、３回路、５回路以上の接続箱Ｑにおいても採用できることは勿論である。その際、回路数に応じて、開閉器２０の数、端子板３２ａ、３２ｂの段数等を適宜に決定することは勿論である。例えば、５回路であれば、５個の開閉器２０、５段の端子板等とする。
また、上記ダイオードユニット３０は、複数のダイオード３３を集めたユニット単体として、そのコンパクト性及び放熱性が優れたものであるため、上記実施形態のように、収納ボックス３１上に開閉器２０を有しない態様等にも採用できる。

Ｅ 電気機器
Ｍ 太陽電池モジュール
Ｑ 接続箱
Ｒ パワーコンディショナ
１、１１ 接続箱ケース
２、２０ 開閉器
３、３３ 逆流防止ダイオード
４、４０ サージアブソーバ
５、５０ 端子台
３０ ダイオードユニット
３１ ダイオードユニットの収納ボックス
３２ａ、３２ｂ 端子板
３４ａ、３４ｂ 端子板の端子片（バスバー）
５２、５３、５３ 端子台の端子
５５ａ、５５ｂ、５５ｃ 端子片（バスバー）

Claims (5)

1. 太陽光発電システムの太陽電池モジュール（Ｍ）とパワーコンディショナ（Ｒ）の間に介設されて、筐体（１１）内に、前記太陽電池モジュール（Ｍ）とパワーコンディショナ（Ｒ）の接続を開閉する複数の開閉器（２０）と、パワーコンディショナ（Ｒ）から太陽電池モジュール（Ｍ）への逆流を防止する複数の逆流防止ダイオード（３３）とを有する太陽光発電システム用接続箱（Ｑ）であって、
   上記筐体（１１）内に上記逆流防止ダイオード（３３）の収納ボックス（３１）を設け、その収納ボックス（３１）内を複数段に分割し、その各段に、対の端子板（３２ａ、３２ｂ）の間に介設された上記逆流防止ダイオード（３３）を配置し、前記収納ボックス（３１）上に上記開閉器（２０）を設け、前記逆流防止ダイオード（３３）を前記端子板（３２ａ、３２ｂ）を介して上記パワーコンディショナ（Ｒ）及び開閉器（２０）に電気接続したことを特徴とする太陽光発電システム用接続箱。
2. 上記収納ボックス（３１）を絶縁樹脂による成型品とするとともに、その内部を絶縁板（３１ａ）で上記複数段に仕切ったことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム用接続箱。
3. 外部への引き出し用端子台（５０）を有するものであって、その端子台（５０）を上記収納ボックス（３１）と一体樹脂成型品とし、この端子台（５０）を介して上記逆流防止ダイオード（３３）及び開閉器（２０）を上記パワーコンディショナ（Ｒ）に電気接続したことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電システム用接続箱。
4. 上記端子板（３２ａ）に連続した端子片（３４ａ）でその端子板（３２ａ）を上記開閉器（２０）に電気接続したことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の太陽光発電システム用接続箱。
5. 上記端子板（３２ｂ）に連続した端子片（３４ｂ）でその端子板（３２ｂ）を上記端子台（５０）に電気接続したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の太陽光発電システム用接続箱。

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