JP6094015B2

JP6094015B2 - 端子ボックス

Info

Publication number: JP6094015B2
Application number: JP2013083985A
Authority: JP
Inventors: 雅和山崎
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2017-03-15
Anticipated expiration: 2033-04-12
Also published as: JP2014207323A; EP2790233A1; US20140307408A1; CN104104327B; US9398725B2; EP2790233B1; CN104104327A

Description

本発明は、太陽電池モジュールに接続される端子ボックス、特に複数の端子板と端子板の間に接続されたダイオードとを有する端子ボックスに関する。

太陽電池モジュールに接続される端子ボックスの内部には、太陽電池モジュールからの出力タブが接続される複数の端子板が設けられ、端子板の間にはバイパスダイオードが配置されている。バイパスダイオードは、太陽電池モジュールが日陰になる等によって、太陽電池モジュールが発電しなくなると、その太陽電池モジュールを迂回して電流を流すように機能する。これにより、発電していない太陽電池モジュールが電気的負荷となることを防止し、システム全体の発電効率が低下することを防止している。

ダイオードは使用下において熱を発するが、その熱は故障等の原因となるため、熱を外部に放熱する必要がある。従来の端子ボックスでは、ダイオードの熱は、ダイオードに接続された金属製の端子板を介して放熱していた。しかしながら、従来の端子ボックスでは、端子板は端子ボックスの底面、すなわち、太陽電池モジュールへの取付面に固定されているため、十分な放熱効果が得られない問題があった。

これに対して、特許文献１では、ダイオードを太陽電池パネルの非受光面（太陽電池パネルの裏面）と非接触となるように端子箱中に配置している。これにより、ダイオードの熱を外気中に放熱しやすくしている。また、太陽電池モジュール自体の熱がダイオードに伝達されにくくなっている。

特開２０１１−０７１４６２号公報

しかしながら、上述の特許文献１では、端子箱にダイオードを取り付けた後に、端子箱の内部に充填材を充填しているため、端子箱を太陽電池モジュールに取り付けるには充填剤の硬化を待たなければならなかった。そのため、作業効率が低下するおそれがある。また、比較的高価な充填材を端子箱の内部全体に充填するため、コストが高くなるおそれもある。一方で、特許文献１は、端子箱の内部に充填剤を充填しない実施形態も開示しているが、この場合には、端子板の接続部分を十分に保護できず、信頼性が低下するおそれがある。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、作業効率および放熱性能に優れた端子ボックスを提供することにある。

本発明の端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、太陽電池モジュールの裏面に取り付けられるボックス本体と、前記太陽電池モジュールの出力タブを接続する複数の端子板と、前記端子板の間に設けられたダイオードと、を備え、前記ボックス本体は、前記太陽電池モジュールの裏面に取り付けられる底壁と、当該底壁に対向する上壁と、を備え、前記端子板の一方の面は前記上壁の内面に密着した状態で配置され、前記底壁は、底面視で、前記端子板を露出させる開口を備え、前記開口側から前記端子板の他方の面に密着した状態で前記端子板を覆うように前記ボックス本体に取付けられている樹脂製の成形部材を備えている。

この構成では、端子板はボックス本体の上壁の内面に配置されている。上壁は太陽電池モジュールに取り付けられる底壁に対向しているため、外気に接触している。そのため、ダイオードから端子板に伝達された熱を、上壁を介して外気中に放熱することができる。また、ダイオードの熱は端子板から成形部材にも伝達され、この成形部材を介しても放熱することができる。

また、上述の構成では、成形部材を端子ボックスの下方の開口から取り付けるだけで、ボックス本体に取り付けられた端子板を保護することができる。したがって、従来の端子ボックスのように、充填剤の硬化を待つ必要がない。これにより、高い作業効率で端子板の確実な保護を行うことができる。

成形部材は、樹脂により形成され、端子板に密着するように設けられているので、ダイオードの熱を端子板および成形部材を介して放熱させることができる。

また、成形部材の底面に、放熱溝を形成することも好ましい。これにより、成形部材を介した放熱を促進することができる。また、成形部材に熱溝を形成することにより、成形部材を射出形成する場合のヒケを防止することもできる。

本発明の端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記成形部材は、前記ダイオードを収容する凹部を備え、前記凹部の内周面と前記ダイオードの外周面との間には空間が形成され、前記凹部の内周面と前記ダイオードの外周面とは接着剤で固定されている。

この構成では、成形部材の凹部の内周面とダイオードの外周面とは接着剤で固定されているため、ダイオードの熱を直接成形部材に伝達することができる。なお、接着剤は熱伝導性が高いことが好ましい。

本発明の端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記上壁の外面には金属製の放熱板が設けられている。この構成では、端子板から伝達された熱が上壁に伝達され、さらに放熱板を介して外気に放熱されるため、放熱性能を向上させることができる。なお、放熱板は、上壁のうち、端子板が固定されている内面に対応する上面に設けることが好ましい。また、本発明の端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記端子板は、本体部と前記太陽電池モジュールの出力タブが接続される接続部とを有し、前記本体部は、前記上壁の内面と前記成形部材とに密着して樹脂が充填されない領域に配置されている。さらに、前記成形部材のうち前記接続部に対向する端部には、前記出力タブが挿入される出力タブ挿通凹部が形成されており、前記出力タブ挿通凹部には、前記接続部と前記出力タブとの接続部分を保護する充填材が充填されていることが好ましい。

端子ボックスの上方斜視図である。端子ボックスの一部分解上方斜視図である。端子ボックスの下方斜視図である。端子ボックスの一部分解下方斜視図である。蓋体およびスペーサを外した端子ボックスの下方斜視図である。端子ボックスの側方断面図である。スペーサの斜視図である。

以下に図面を用いて、本実施形態における端子ボックスを説明する。図１および図２はそれぞれ、本実施形態における端子ボックスの上方斜視図および一部分解上方斜視図である。端子ボックスは、図１の姿勢で太陽電池モジュール（図示せず）の裏面に取り付けられる。すなわち、図１の姿勢は、実際の使用状態とは天地が逆である。ただし、以下の説明では、図１，２の姿勢に基づいて上下を規定する。また、図１，２の上下左右をそれぞれ前後左右と規定する。

端子ボックスは、樹脂製のボックス本体１，蓋体２，複数（本実施形態では４）の端子板４を備えている。端子板４はボックス本体１の内部に収容され、各々の端子板４には対応する太陽電池モジュールからの出力タブが接続される。

ボックス本体１は、第１本体部１ａと第２本体部１ｂとから構成されている。第２本体部１ｂは、第１本体部１ａの後ろ側に隣接し、第１本体部１ａよりも少し薄く構成されている。第１本体部１ａの左右側端部には太陽電池モジュールからの電力を外部に送電するための出力ケーブルＣが接続されている。

また、ボックス本体１は、第１本体部１ａおよび第２本体部１ｂにわたって形成された、底壁１１，上壁１２，側壁１３を備えている。第１本体部１ａの上壁１１には上部開口１０が形成されている。蓋体２は、この上部開口１０を上方から覆うように構成されている。

第１本体部１ａの側壁１３の内面には、蓋体２を支持固定するための複数のリブ１３ａが形成されている。底壁１１は側壁１３から外方に向けて突出してフランジを形成しており、このフランジの下面が太陽電池モジュールの裏面に取り付けられる。

第２本体部１ｂの上面には金属製の放熱板３が取り付けられている。上壁１２の上面には複数の係止凸部１２ａが形成され、放熱板３には、係止凸部１２ａに対応する位置に係止孔３１が形成されている。放熱板３を上壁１２に取り付ける際には、係止凸部１２ａと係止孔３１とを嵌合させる。

図３および図４はそれぞれ、本実施形態における端子ボックスの下方斜視図および一部分解下方斜視図である。また、図５は端子板４の取付状態を示す図である。図４に示すように、ボックス本体１の底壁１１の側壁１３よりも内方部分全体に下部開口１１ａが形成されている。

各々の端子板４は、本体部４０と、本体部４０の前方に設けられた接続部４２とから構成されている。接続部４２には、太陽電池モジュールの出力タブ（図示せず）が接続される。図２，５に示すように、複数の端子板４は、接続部４２が上部開口１０を介して上方に露出するように並列配置されている。これにより、上部開口１０を介して太陽電池モジュールの出力タブと端子板４の接続部４２との接続を行うことができる。

第２本体部１ｂの上壁１２の下面、すなわち、内面には、複数の係止凸部１２ｂが形成されている。ボックス本体１の係止凸部１２ｂと端子板４の係止孔４１とを嵌合させることにより、図５に示すように、端子板４はボックス本体１の上壁１２の内面に取り付けられる。

隣接する端子板４の間には、バイパスダイオードとしてのダイオード５が設けられている。このダイオード５は、太陽電池モジュールが日陰に入る等によって発電ができなくなった際に、その太陽電池モジュールをバイパスして電流を流す機能を担っている。これによって、発電できない太陽電池モジュールが電気的負荷となり、システム全体の発電効率が低下することを防止している。

図３に示すように、ボックス本体１の下方には、端子板４を覆う樹脂製のスペーサ６（本願発明の成形部材の例）が設けられている。具体的には、スペーサ６は、下部開口１１ａの前端部以外の部分を下方から覆うように構成されている。そのため、ボックス本体１にスペーサ６を取り付けた状態でも、前端側に下部開口１１ａが形成されている。下部開口１１ａのうち、スペーサ６に塞がれていない部分を介して、太陽電池モジュールの出力タブを端子ボックスの内部に引き入れることができる。また、端子板４の下方を樹脂成形されたスペーサ６で覆えば、従来のように端子板４の固定部分に充填された充填剤の固化を待つ必要がなくなり、作業効率を高めることができる。

スペーサ６の下面には複数の溝６１（本願発明の放熱溝の例）が形成されている。この溝６１を形成することにより、スペーサ６を射出成型する際のヒケを防止することができる。また、スペーサ６の表面積を増大させることもできる。

一方、スペーサ６の上面には、図６，７に示すように、ダイオード収容凹部６２が形成されている。図６に示すように、スペーサ６をボックス本体１に取り付けた状態では、端子板４の本体部４０がスペーサ６の上面６０に面接触し、ダイオード５がダイオード収容凹部６２に収容されるように構成されている。ダイオード収容凹部６２の大きさは、様々な大きさのダイオード５に対応できるように、一般的に使用されるダイオード５の大きさよりも大きめに形成されている。そのため、ダイオード５の周囲とダイオード収容凹部６２の内面との間には空間が形成されている。ダイオード５の周囲は接着剤によりダイオード収容凹部６２の内面に固定されている。また、本実施形態では、ダイオード５の下面はダイオード収容凹部６２の底面に接触しているが、ダイオード５の下面がダイオード収容凹部６２の底面に接触しない場合には、これらの間も接着剤で固定しても構わない。なお、接着剤としては、熱伝導性の高いものが好ましい。

スペーサ６の上面の前端部には、出力タブ挿通凹部６３が形成されている。スペーサ６をボックス本体１に取り付けた状態では、出力タブ挿通凹部６３を形成する左右のリブ６４の上面に端子板４の接続部４２が接触する。下部開口１１ａを介して端子ボックスの内部に引き込まれた出力タブは、出力タブ挿通凹部６３を介して端子板４側に案内され、端子板４の接続部４２に接続される。

また、スペーサ６の上面の前端側には、中空の略四角柱状の支持柱６５が形成されている。具体的には、支持柱６５は、出力タブ挿通凹部６３の間の少し後方に設けられている。この支持柱６５の上面は、側壁１３のリブ１３ａとともに、蓋体２を下方から支持固定する。

端子ボックスの組み立ては以下の方法により行われる。まず、複数の端子板４をボックス本体１への固定状態に並べ、隣接する端子板４の間にダイオード５を固定する。この状態で、端子板４の係止孔４１をボックス本体１の係止凸部１２ｂに嵌合させ、熱融着等により端子板４を固定する。そして、その下方からスペーサ６をボックス本体１に取り付ける。一方、第２本体部１ｂの上面の係止凸部１２ａに放熱板３の係止孔３１を嵌合させ、放熱板３をボックス本体１に固定する。

このようにして組み立てられた端子ボックスの下部開口１１ａを介して太陽電池パネルからの出力タブを端子ボックスの内部に引き入れた状態で、端子ボックスを太陽電池モジュールの裏面に接着剤等によって固定する。内部に引き込まれた出力タブは、出力タブ挿通凹部６３を介して端子板４の接続部４２側に案内され、半田付けによって接続部４２に接続される。この状態で、上部開口１０を介して充填剤が充填され、出力タブと接続部４２との接続部分が保護される。そして、蓋体２によって上部開口１０が閉塞される。

太陽電池モジュールに端子ボックスを取り付け、システムを稼働させると、その使用によって、ダイオード５は熱を生じる。この熱は、ダイオード５から端子板４に伝達される。本発明の端子ボックスでは、端子板４は、ボックス本体の上壁１２の内面に取り付けられている。この上壁１２は、太陽電池モジュールに取り付けられる底壁１１に対向する壁であり、外気と接触が可能である。そのため、端子板４に伝達された熱を、上壁１２を介して外気に放熱しやすくなっている。また、上壁１２には金属製の放熱板３が取り付けられているため、放熱を促進することができる。

また、端子板４はスペーサ６とも接触しているため、端子板４に伝達された熱をスペーサ６に逃がすことができる。さらに、ダイオード５は接着剤によりスペーサ６に固定されているため、ダイオード５からスペーサ６に直接熱を伝達することもできる。一方、スペーサ６は溝６１によってその表面積が大きくなっているため、伝達された熱を放熱しやすくなっている。

本発明は、太陽電池モジュールに接続される端子ボックスに利用することができる。

Ｃ：出力ケーブル
１：ボックス本体
１１：底壁
１１ａ：下部開口（開口）
１２：上壁
１３：側壁
２：蓋体
３：放熱板
４：端子板
５：ダイオード
６：スペーサ（成形部材）
６１：溝（放熱溝）
６２：ダイオード収容凹部（凹部）

Claims

太陽電池モジュールの裏面に取り付けられるボックス本体と、
前記太陽電池モジュールの出力タブを接続する複数の端子板と、
前記端子板の間に設けられたダイオードと、を備え、
前記ボックス本体は、前記太陽電池モジュールの裏面に取り付けられる底壁と、当該底壁に対向する上壁と、を備え、
前記端子板の一方の面は前記上壁の内面に密着した状態で配置され、
前記底壁は、底面視で、前記端子板を露出させる開口を備え、
前記開口側から前記端子板の他方の面に密着した状態で前記端子板を覆うように前記ボックス本体に取付けられている樹脂製の成形部材を備えた端子ボックス。
前記成形部材の底面には、放熱溝が形成されている請求項１に記載の端子ボックス。
前記成形部材は、前記ダイオードを収容する凹部を備え、
前記凹部の内周面と前記ダイオードの外周面との間には空間が形成され、
前記凹部の内周面と前記ダイオードの外周面とは接着剤で固定されている請求項１又は２に記載の端子ボックス。
前記上壁の外面には金属製の放熱板が設けられている請求項１から３のいずれか一項に記載の端子ボックス。
前記端子板は、本体部と、前記太陽電池モジュールの出力タブが接続される接続部とを有し、
前記本体部は、前記上壁の内面と前記成形部材とに密着して樹脂が充填されない領域に配置されている請求項１から４のいずれか一項に記載の端子ボックス。
前記成形部材のうち前記接続部に対向する端部には、前記出力タブが挿入される出力タブ挿通凹部が形成されており、
前記出力タブ挿通凹部には、前記接続部と前記出力タブとの接続部分を保護する充填材が充填されている請求項５に記載の端子ボックス。