WO2013046744A1 - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

　放熱性を向上させた太陽電池モジュール用端子ボックスを提供する。 端子ボックス（１０）のボックス本体（２０）には、複数の端子板（５０）と、端子板（５０）に導通可能に接続されるダイオード（６０）とが収容されている。ダイオード（６０）は、太陽電池モジュール（９０）の外周部（９５）に沿って取り付けられた金属製のフレーム（８０）に向けて配置される放熱面（６５）を有している。ダイオード（６０）が発熱すると、該熱が放熱面（６５）からフレーム（８０）側に放出される。

Description

太陽電池モジュール用端子ボックス

　本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックスに関する。

　従来の太陽電池モジュール用端子ボックスが特許文献１に開示されている。このものは、複数の端子板と、各端子板に接続されるダイオードと、これらを収容するボックス本体とを備えている。ボックス本体には、各端子板及びダイオードが収容されたあとポッティング材が充填され、さらにポッティング材の硬化後、蓋材が被せ付けられる。蓋材はボックス本体より外側に延長される部分を有している。

特開２００７－２７２０５号公報

　上記従来の太陽電池モジュール用端子ボックスによれば、ダイオードの発生する熱がポッティング材を介して蓋材に伝達され、さらに蓋材から周辺大気へと拡散することが可能とされている。また、蓋材の延長部分を太陽電池モジュール側のフレームに接触させることにより、ダイオードの熱を蓋材からフレームに放出することが可能とされている。しかし、蓋材の延長部分がフレームと接触する後者の構成であっても、ダイオードからフレームに至るまでの距離が長く、かつ間にポッティング材が介在していることから、放熱効率が必ずしも優れているとは言えないという事情がある。このため、放熱性に関して更なる改善が求められている。

　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、放熱性を向上させた太陽電池モジュール用端子ボックスを提供することを目的とする。

　本発明は、太陽電池モジュールに取り付けられる太陽電池モジュール用端子ボックスであって、複数の端子板と、複数の端子板を収容するボックス本体と、ボックス本体内に配置され、かつ、端子板に導通可能に接続され、太陽電池モジュールの外周部に沿って設けられた金属製のフレームに向けて配置されて、フレーム側に熱を放出可能な放熱面を有するダイオードとを備えているところに特徴を有する。

　ダイオードが太陽電池モジュールの外周部に沿って設けられた金属製のフレームに向けて配置される放熱面を有するため、ダイオードが発熱すると、該熱が放熱面からフレーム側に効率良く放熱される。したがって、放熱性を向上させた太陽電池モジュール用端子ボックスが提供される。また、既存のフレームが放熱部材として利用されるため、ボックス本体内に配置される放熱部材（端子板が兼用する場合を含）を小型化ないし省略することができ、ひいては端子ボックス全体を小型化することができる。

　また、太陽電池モジュール用端子ボックスは、以下のような構成を有していてもよい。
　（１）ダイオードの放熱面がフレームの側面とほぼ平行に配置される。これにより、放熱面からフレームへの放熱効率が良好となる。
　（２）ボックス本体がフレームの側面に沿って配置される側壁を有し、ダイオードの放熱面が側壁及び端子板を挟んでフレームの側面と対向して配置される。これにより、フレーム側（太陽電池モジュールの外周部側）に端子ボックスをコンパクトに配置することができる。
　（３）側壁の外面がフレームの側面と当接している。これにより、側壁からフレームへの放熱効率が良好となる。
　（４）側壁が、ボックス本体の外周部を全周に亘って取り囲む形態とされ、側壁のうち、フレームの側面と対向する部分が、他の部分よりも薄肉とされている。これにより、側壁からフレームへの放熱効率がより良好となる。また、側壁の他の部分によってボックス本体の強度を確保することができる。
　（５）側壁が、ボックス本体の底壁の周縁から立ち上がる形態とされ、端子板が、底壁に内面に沿って配置される第１板部と、この第１板部の一端から立ち上がって側壁の内面に沿って配置される第２板部とを有し、ダイオードの放熱面が第２板部の板面に沿って配置される。これにより、底壁の壁面に占める端子板及びダイオードの占有面積を小さくすることができ、端子ボックス全体を小型化することができる。
　（６）第２板部が、第１板部よりも大きい表面積を有する。これにより、ダイオードで発生した熱が第２板部に広く拡散され、端子板に局所的に熱がこもるのが回避される。
　（７）ダイオードの放熱面が第２板部と当接している。これにより、ダイオードから第２板部への放熱効率が良好となる。
　（８）第２板部が側壁の内面と当接している。これにより、第２板部から側壁への放熱効率が良好となる。
　（９）放熱板、第２板部、側壁、及びフレームが、板厚方向にほぼ隙間無く並んで配置される。これにより、ダイオードで発生した熱がフレームにより効率良く放熱されるとともに、端子ボックス全体をより小型化することができる。

　本発明によれば、放熱性を向上させた太陽電池モジュール用端子ボックスが提供される。

本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックスの斜視図である。 太陽電池モジュール用端子ボックスの平面図である。 図２のＸ－Ｘ線断面図である。

　＜実施形態１＞
　本発明の実施形態１を図１ないし図３によって説明する。実施形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックス（以下、単に端子ボックス１０という）は、太陽電池モジュール９０（太陽電池パネル）に取り付けられるものであって、ボックス本体２０と、複数の端子板５０と、複数のダイオード６０とを備えている。

　太陽電池モジュール９０は、その外周縁に沿って外周部９５を有している。外周部９５には、アルミニウム材等の金属材からなるフレーム８０が取り付けられている。このフレーム８０は、太陽電池モジュール９０の強度を確保するとともに、太陽電池モジュール９０を屋根等に取り付ける際に固定構造の一部をなすものである。具体的には、フレーム８０は、太陽電池モジュール９０の外周部９５を全周に亘って取り囲む枠状をなし、図３に示すように、太陽電池モジュール９０の端縁から上方に突出し、この端縁に沿って延びる四角筒状のフレーム本体８１を有している。フレーム本体８１は、太陽電池モジュール９０の主面９１（裏面）に対して略直交する側面８２を有している。また、フレーム８０は、太陽電池モジュール９０の端部が嵌着されるレール状の保持部８３を有している。保持部８３はフレーム本体８１の一角に連成され、太陽電池モジュール９０の端部はフレーム本体８１の下面に沿いつつ保持部８３に保持されている。

　ボックス本体２０は、合成樹脂製であって、図１に示すように、上方に開放された角箱状の形態とされている。具体的には、ボックス本体２０は、フレーム８０の延出方向に沿って長く延びる形態とされ、底部を構成する底壁２１と、底壁２１の周縁から立ち上がる側壁２２とを有している。側壁２２は、図２に示すように、互いに対向しつつ長手方向に延びる第１、第２側壁部２３、２４と、互いに対向しつつ短手方向に延びる第３、第４側壁部２５、２６とからなる。端子ボックス１０が太陽電池モジュール９０に取り付けられた状態では、底壁２１が太陽電池モジュール９０の主面９１の端部（外周部９５寄りの位置）に載置して配置され、第１側壁部２３がフレーム本体８１の側面８２に沿いつつ当接して配置される。

　底壁２１には、太陽電池モジュール９０のインターコネクタ９３を引き込むための窓部２８が開口して形成されている。窓部２８は、底壁２１の長手方向のほぼ全長に亘って開口するとともに、底壁２１の短手方向におけるフレーム８０側から離れた半分以上の領域に亘って開口する形態とされている。底壁２１は、窓部２８によって面積が減少させられ、第１側壁部２３に沿って細長く延びる形状となる。なお、図３に示すように、第１側壁部２３及び底壁２１は、第２～第４側壁部２４、２５、２６よりも薄肉とされている。

　第３、第４側壁部２５、２６には、一対のケーブル挿入筒部２９が外側に突出して形成されている。両ケーブル挿入筒部２９内には、太陽電池モジュール９０からの出力を取り出すためのケーブル４０が対をなして挿入されている。両ケーブル４０の端部は、ケーブル挿入筒部２９内に挿入され、第３、第４側壁部２５、２６を貫通してボックス本体２０内に臨み、被覆４２の除去によって導体４１が露出して配置されている。露出した導体４１は対応する端子板５０に接続されている。また、両ケーブル４０は、フレーム本体８１の延出方向に沿うようにフレーム本体８１の側面８２とほぼ平行に配置されている。

　端子板５０は、導電性の金属板を曲げ加工等して成形され、ボックス本体２０の延出方向に４つ並列に配置されている。具体的には、各端子板５０は、互いに同形同大とされ、図３に示すように、底壁２１の内壁面に沿って配置される第１板部５１と、第１板部５１の一端からほぼ直角に折り曲げられて上方に立ち上がり、第１側壁部２３の内壁面に沿って配置される第２板部５２とからなる。また、第１板部５１は、底壁２１の内壁面に当接する基部５３と、基部５３に段違い状に連なり、窓部２８の上方に浮いて配置される接続部５４とを有している。接続部５４の先端部には、インターコネクタ９３の端部が半田付けにより接続されている。また、図１に示すように、並列方向の両端部に位置する２つの端子板５０においては、ケーブル４０の導体４１が接続されている。

　第２板部５２は、第１板部５１よりも拡幅された形状とされ、その板面にダイオード６０が支持されている。各第２板部５２は、第１側壁部２３の内壁面において互いに若干の隙間をあけつつ並列に配置されている。

　ダイオード６０は、逆バイアスされた電流をバイパスするバイパスダイオードであって、図１及び図２に示すように、隣接する３つの端子板５０（並列方向一端側の端子板５０を除く）の第２板部５２に当接支持されている。具体的にはダイオード６０は、発熱部分となる素子本体（図示せず）と、素子本体に接続される一対のリード６２と、素子本体の周りを包囲する樹脂製でかつ角ブロック状の外殻部６３と、素子本体に接続される放熱板６４とからなる。

　放熱板６４は、外殻部６３の底面に露出して配置されている。図３に示すように、放熱板６４の露出面は、素子本体で発生した熱を放出する放熱面６５とされている。放熱面６５は、第２板部５２及び第１側壁部２３を介して、フレーム本体８１の側面８２に対面して配置され、端的にはフレーム本体８１の側面８２に向けて配置されている。言い換えれば、放熱板６４の放熱面６５とフレーム本体８１の側面８２とは互いにほぼ平行に対峙して配置されている。そして、放熱板６４の放熱面６５は第２板部５２に当接し、第２板部５２の板面はフレーム本体８１の側面８２に当接している。このため、素子本体で発生した熱は放熱板６４から第２板部５２を介してフレーム本体８１に効率良く伝達されるようになっている。

　また、一対のリード６２は、図２に示すように、外殻部６３の一側面から突出する形態とされている。リード６２の先端部は隣接する端子板５０の第２板部５２に半田接続され、これによって各端子板５０がダイオード６０を介して相互に接続されるようになっている。

　次に、本実施形態に係る端子ボックス１０の組付方法及び作用を説明する。
　まず、端子板５０の第２板部５２にダイオード６０を載せて固定する。続いて、ボックス本体２０内に各端子板５０を収容する。また、ボックス本体２０内にケーブル挿入筒部２９を介してケーブル４０を引き込み、ケーブル４０の導体４１を対応する端子板５０に接続させる。さらに、ダイオード６０のリード６２を対応する端子板５０の第２板部５２に半田接続させる。

　次いで、太陽電池モジュール９０の端部に端子ボックス１０を載せ、それに伴いボックス本体２０内に窓部２８からインターコネクタ９３を引き込み、インターコネクタ９３の端部を対応する端子板５０の接続部５４に半田接続させる。端子ボックス１０が太陽電池モジュール９０の正規位置に固定されると、図２及び図３に示すように、ボックス本体２０の第１側壁部２３がフレーム本体８１の側面８２に当接して配置される。その後、ボックス本体２０内にポッティング材等の封止材（図示せず）が充填され、封止材の硬化後、ボックス本体２０の上端開口縁に蓋材（図示せず）が被せ付けられる。

　さて、使用時にダイオード６０の素子本体が発熱すると、該熱は、放熱板６４の放熱面６５から放出され、さらに第２板部５２から第１側壁部２３を経てフレーム本体８１に伝達される。この場合、放熱板６４、第２板部５２、第１側壁部２３、及びフレーム８０が互いにほぼ隙間なく対面して配置されているため、放熱板６４からフレーム８０に至るまでの伝熱性に優れる。とくに、第１側壁部２３が第２～第４側壁部２４、２５、２６よりも薄肉とされているため、第２板部５２からフレーム本体８１への伝熱性がより良好となる。また、フレーム８０が熱伝導率の高いアルミニウム製であり、良好な放熱部材として機能するため、ダイオード６０に熱がこもるのが回避され、ダイオード６０の整流機能が良好に発揮される。

　以上説明したように、本実施形態によれば、ダイオード６０の放熱面６５が太陽電池モジュール９０の外周部９５に沿って設けられた金属製のフレーム８０に向けて配置されるため、ダイオード６０の素子本体が発熱すると、該熱が放熱面６５からフレーム８０側に効率良く放熱される。したがって、放熱性を向上させた端子ボックス１０が提供される。また、既存のフレーム８０が放熱部材として利用されるため、端子板５０に放熱機能をもたせる必要がなく、端子板５０を小型化することができる。その結果、端子ボックス１０全体を小型化することができる。

　また、ボックス本体２０の第１側壁部２３がフレーム本体８１の側面８２に沿って配置され、ダイオード６０の放熱面６５が第１側壁部２３を挟んでフレーム本体８１に対面しているため、フレーム本体８１に沿って端子ボックス１０をコンパクトに配置することができる。しかも、端子板５０が第１板部５１とこれに交差連結される第２板部５２とを有し、第１板部５１が底壁２１の内壁面に沿って配置され、第２板部５２が第１側壁部２３の内壁面に沿って配置され、ダイオード６０の放熱面６５が第２板部５２の板面に沿って配置されるため、底壁２１の内壁面に占める端子板５０及びダイオード６０の占有面積を小さくすることができ、底壁２１の面積を小さくすることができる結果、端子ボックス１０全体をより小型化することができる。

　＜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る。
　（１）ダイオードが端子板に載置されない構成であってもよい。
　（２）ダイオードとフレームとの間にボックス本体の第１側壁部が介在しない構成であってもよい。
　（３）ボックス本体内に端子板とは別に専用の放熱板材が設けられる構成であってもよい。
　（４）ボックス本体内にケーブルが接続される一対の端子板が設けられ、両端子板に１つのダイオードが接続される構成であってもよい。

　（５）第１側壁部とフレームとの間に若干の隙間があけられていてもよい。
　（６）第２板部と第１側壁部との間に若干の隙間があけられていてもよい。
　（７）放熱板と第２板部の間に若干の隙間があけられていてもよい。

　１０…端子ボックス
　２０…ボックス本体
　２１…底壁
　２２…側壁
　２３…第１側壁部
　５０…端子板
　５１…第１板部
　５２…第２板部
　６０…ダイオード
　６４…放熱板
　６５…放熱面
　８０…フレーム
　８１…フレーム本体
　８２…側面
　９０…太陽電池モジュール
　９１…主面
　９５…外周部

Claims (10)

1. 　太陽電池モジュールに取り付けられる太陽電池モジュール用端子ボックスであって、
   　複数の端子板と、
   　前記複数の端子板を収容するボックス本体と、
   　前記ボックス本体内に配置され、かつ、前記端子板に導通可能に接続され、前記太陽電池モジュールの外周部に沿って設けられた金属製のフレームに向けて配置されて、前記フレーム側に熱を放出可能な放熱面を有するダイオードとを備え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。
2. 　前記ダイオードの前記放熱面が前記フレームの側面とほぼ平行に配置されることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
3. 　前記ボックス本体が前記フレームの側面に沿って配置される側壁を有し、前記ダイオードの前記放熱面が前記側壁及び前記端子板を挟んで前記フレームの側面と対向して配置されることを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
4. 　前記側壁の外面が前記フレームの側面と当接していることを特徴とする請求項３記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
5. 　前記側壁が、前記ボックス本体の外周部を全周に亘って取り囲む形態とされ、前記側壁のうち、前記フレームの側面と対向する部分が、他の部分よりも薄肉とされていることを特徴とする請求項４記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
6. 　前記側壁が、前記ボックス本体の底壁の周縁から立ち上がる形態とされ、前記端子板が、前記底壁に内面に沿って配置される第１板部と、この第１板部の一端から立ち上がって前記側壁の内面に沿って配置される第２板部とを有し、前記ダイオードの前記放熱面が前記第２板部の板面に沿って配置されることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１項記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
7. 　前記第２板部が、前記第１板部よりも大きい表面積を有することを特徴とする請求項６記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
8. 　前記ダイオードの前記放熱面が前記第２板部と当接していることを特徴とする請求項６又は７記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
9. 　前記第２板部が前記側壁の内面と当接していることを特徴とする請求項６ないし８のいずれか１項記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
10. 　前記放熱板、前記第２板部、前記側壁、及び前記フレームが、板厚方向にほぼ隙間無く並んで配置されることを特徴とする請求項６ないし９のいずれか１項記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。

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