JP2005251962A - 太陽電池パネル用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】
太陽電池パネル用端子ボックスの内部に組み込まれたダイオードの温度上昇を簡単な構造で効果的に抑制してダイオードの温度を適正な使用温度内に抑え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。
【解決手段】
複数の端子、及び前記複数の端子を相互に接続するダイオードを含む太陽電池パネル用端子ボックスにおいて、
少なくとも一つの端子が平面においてダイオードを支持することができるような寸法にまで拡大されていること、及び前記少なくとも一つの端子とダイオードが熱的接触状態にあることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス。
【選択図】 図３

Description

本発明は複数の太陽電池パネルを相互に電気的に接続するための太陽電池パネル用端子ボックスに関する。特に本発明は端子ボックス内部に組み込まれたダイオードの発生する熱を端子を介して広範囲に速やかに伝達させることによって、ダイオードの温度上昇を効果的に抑制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。

太陽電池パネルは発電量を増大するため日当たりの良い家屋の屋根等に多数配置されるものである。個々の太陽電池パネルＰはその裏面に図１に示す通り端子ボックスＢが取り付けられており、外部接続用ケーブル５を介して隣接する太陽電池パネルＰの端子ボックスＢ同士を電気的に接続して使用する。

次に、かかる端子ボックスＢの内部の従来例を図２に示す。図２は従来の端子ボックスＢの蓋板を取り除いた内部の模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）及び（ｃ）は斜視図、（ｄ）は筐体を除いた端子とダイオードの接続状態を示す図である。図中、１は底板、２は底板開口、３は側壁、４は端子、５は外部接続用ケーブル、６はダイオード、７はリード線である。

底板１は端子ボックスを太陽電池パネルに取り付けたときに太陽電池パネルに面する筺体の部分である。底板１はまた底板開口２を有していて、底板１を太陽電池パネルに取り付けたとき太陽電池パネルから出ているプラス電極とマイナス電極をこの底板開口２から筺体内部へ通すようになっている。

図２（ｂ）又は（ｃ）から明らかな通り、底板１の外周には側壁３が底板１の外周を取り囲むように立設されている。この側壁には底板１に対向するように底板１から間隔を置いて蓋板（図示せず）が設けられている。

筺体内部には底板１の上に１対の端子４が取り付けられている。これらの端子は一端が外部接続用ケーブル５に電気的に接続され、他端が太陽電池パネルから出ているプラス電極又はマイナス電極（図示せず）にそれぞれ電気的に接続される。なお、太陽電池パネルへの実際の取り付けにあたっては、太陽電池パネルから出ているプラス電極又はマイナス電極が底板開口２から筐体内部に引き出されて端子の他端にそれぞれ接続された後、前記電気的な接続部を樹脂封止するために絶縁性の樹脂封止材が筐体内部に流し込まれる。また、筺体内部にはダイオード６が組み込まれており、図２（ｄ）から明らかな通り、リード線７を介してダイオード６は前記１対の端子４を相互に接続している。

このダイオードは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一方の外部接続用ケーブルから他方の外部接続用ケーブルへ短絡させるためのバイパスダイオードである。太陽電池パネルにおいては様々な理由によりパネルの起電力が低下することがある。例えば、石などの重量物の衝突により太陽電池パネルを構成するセルの一部が破損したり、建物の影や降雪等の影響により太陽電池パネルを構成するセルの一部への太陽光の入射が遮られた場合、その太陽電池パネルでの起電力が低下してしまう。この場合、正常に発電している他の太陽電池パネルで発生した電圧が起電力が低下した太陽電池パネルに逆方向電圧という形で印加されることになる。これは太陽電池パネル全体の発電量を低下させるのみならず、起電力が低下した太陽電池パネルでの異常発熱現象（ホットスポット）の発生をもたらす。バイパスダイオードはかかる発電量の低下及び異常発熱現象の発生を防止するために設けられるものであり、逆方向電圧の印加時の電流を一方の接続用ケーブルから他方の接続用ケーブルへ短絡させ、起電力が低下した太陽電池パネルをバイパスさせる役割を果たす。

ところで、バイパスダイオードが上述の役割を果たす際、ダイオードの順方向へ大電流が流れるため、バイパスダイオードは激しく発熱し、ダイオードの適正な使用温度を超えてしまうことがある。ダイオードがその適正な使用温度を超えるとダイオードとして機能しなくなる（熱暴走）のみならず、ダイオード及び周辺回路が破壊される恐れがある。また、たとえダイオード及び周辺回路が破壊されなかったとしても、このような熱暴走が繰り返されるとダイオードの寿命が著しく短くなる。従って、バイパスダイオードの動作時に発生する熱がバイパスダイオードの適正な使用温度を超えないように発生した熱を効率良く放熱させる必要がある。

一方、ヨーロッパ各国では最近太陽電池パネル用端子ボックスの使用時の温度についての規格が変更され、火災防止のため太陽電池パネル用端子ボックスの使用時の温度を一層低く抑えることが要求されている。かかる傾向は日本国にも将来確実に波及するものと考えられる。従って、バイパスダイオードの温度をダイオードの適正な使用温度内に抑えることにより太陽電池パネル用端子ボックスの使用時の温度を低く抑えることは日本国においても将来確実に求められる性能である。
特開平１１−０２６０３５号公報

本発明はかかる従来技術の現状に鑑み創案されたものであり、その目的は太陽電池パネル用端子ボックスの内部に組み込まれたダイオードの温度上昇を簡単な構造で効果的に抑制してダイオードの温度を適正な使用温度内に抑え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。

本発明者は上記課題を解決するために太陽電池パネル用端子ボックス内のダイオードと他の部材の好適な配置について鋭意検討した結果、ダイオードが直接、端子と熱的に接触するようにすると、ダイオードの発生する熱が端子を介して広範囲に速やかに伝達することができ、ダイオードの温度上昇を効果的に抑制することができることを意外にも見出し、遂に本発明を完成するに至った。

即ち、本発明は複数の端子、及び前記複数の端子を相互に接続するダイオードを含む太陽電池パネル用端子ボックスにおいて、
少なくとも一つの端子が平面においてダイオードを支持することができるような寸法にまで拡大されていること、及び前記少なくとも一つの端子とダイオードが熱的接触状態にあ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。

本発明の一つの好ましい実施態様においてはダイオードのリード線を半田付けされる端子の部分にスリットが形成されている。

本発明の別の好ましい実施態様においては端子の少なくとも一部が波形構造を有する。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスによれば、ダイオードが直接、端子と熱的に接触しているため、端子ボックス内部に組み込まれたダイオードの発生する熱が端子を介して広範囲に速やかに伝達することができる。従って、本発明の太陽電池パネル用端子ボックスによればダイオードの発生する熱を端子ボックス内に封入された樹脂封止材全体に均一に伝達でき、ダイオードの温度上昇を簡単な構造で効果的に抑制することができる。

図３は本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの一実施態様の模式図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）及び（ｃ）は斜視図、（ｄ）は筐体を除いた端子とダイオードの接続状態を示す図、（ｅ）は（ａ）中の線Ｐ−Ｐに沿った断面図、（ｆ）は（ｅ）中の丸で印を付けた部分Ｒの拡大図である。図３において図２と同様の部材には同じ符号が付けられているが、若干異なる部材の符号にはダッシュがさらに付されている。

図３（ｄ）と図２（ｄ）の対比から明らかな通り、本発明の端子ボックスと従来の端子ボックスとの最も大きな相違点は本発明の端子ボックスにおいては端子４′の平面寸法が従来の端子ボックスの平面寸法より著しく大きく、一方の端子４′の上にダイオード６が熱的に接触して支持されていることである。即ち、図３（ｄ）においては一対の端子のうち左手前の端子はＬ字型形状を有し、右奥の端子は左手前の端子によって形成されるくぼみにちょうど当てはまる長方形形状を有し、２枚の端子を合わせると筐体底面の約９割を占める大きな長方形が形成される（図３（ａ）も参照）。図３（ｄ）においてはダイオードは左手前のＬ字型形状を有する端子の上に支持され、図３（ｅ）及び（ｆ）から理解されるように端子にネジ止めされており、ダイオード底面は左手前のＬ字型形状の端子と熱的接触状態にある。

図２（ｄ）に示すような従来の端子ボックスにおいてはダイオード６は二つの端子４の間の空間に配置され、ダイオードと端子の間の熱的接触はダイオードから突出する２本の細いリード線７の端子への半田付け部分において存在するのみである。従って、図２（ｄ）に示すような従来の端子ボックスにおいてはダイオードの発生する熱が端子に放熱されることはほとんどない。

これに対し、本発明の端子ボックスにおいては図３（ｄ）に示すようにダイオードは拡大された端子（この場合は左手前のＬ字型形状の端子）と熱的接触状態にあるため、ダイオードの発生する熱は拡大された端子を介して広範囲に速やかに伝達され、次に端子から端子ボックス内に封入された樹脂封止材全体に均一に伝達される。従って、本発明の端子ボックスによればダイオードの温度上昇を簡単な構造で効果的に抑制することができる。

本発明の端子ボックスにおいて、ダイオードを支持する方の端子は平面においてダイオードを支持することができるような寸法にまで拡大されていれば、いかなる形状であることもでき、図３に示すＬ字型形状には限定されないことに注意すべきである。また、図３に示す実施態様においては端子を放熱板として最大限に利用するために端子が端子ボックスの底面全体をほぼ覆う寸法にまで拡大されているが、端子の寸法はもちろんこれより小さくてもよい。また、図３に示す実施態様においては各端子には太陽電池パネルから出ているプラス電極又はマイナス電極を引き出すための端子開口８が設けられているが、これらの開口はもちろん必須ではない。さらに、図３に示す実施態様においてはダイオードを支持していない方の端子も従来の端子ボックスで用いられる端子より寸法拡大されているが、これも必須ではなく、ダイオードを支持していない方の端子としては従来の端子ボックスで用いられる寸法と同様の寸法の端子を用いることもできる。要はダイオードを支持する方の端子が平面においてダイオード（好ましくはダイオード底面全体）を支持することができるような寸法にまで拡大されており、この端子とダイオードが熱的接触状態にあればよい。

なお、図３に示す実施態様においては端子ボックスは一対の端子を有するが、端子の対の数は一つに限定されるものでなく、一つの端子ボックス内に複数対の端子を設けることもできる。また、ダイオードの個数も端子一対あたり一個に限定されるものではなく、所望により端子一対に対して複数個のダイオードを設けることもできる。

本発明の端子ボックスの特徴は端子の形状及びダイオードの配置にあり、それ以外の構造は本質的に従来の端子ボックスと同一であることができる。従って、それ以外の構造についての詳しい説明はここでは省略する。

次に、本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの二つの応用的実施態様を図４及び図５を参照して説明する。なお、図４及び図５に示す実施態様はいずれも端子の形状に関するものであるので、図４及び図５においては端子のみを図示している。

図４に示す実施態様は図３に示す実施態様においてダイオードのリード線を半田付けされる端子の部分にスリット９が形成されているものである。このようにスリットを形成することにより周囲へ熱が逃げにくくなり、ダイオードのリード線の半田付けを容易に行うことができる。

図５に示す実施態様は図３に示す実施態様において端子の少なくとも一部が立体的な波形構造１０を有するものである。このように波形構造を付与することにより、端子の表面積を増大させることができるので、周囲に封入されている樹脂封止材への熱伝達効果を一層向上させることができる。

本発明の端子ボックスによれば端子ボックス内部に組み込まれたダイオードの発生する熱を端子を介して広範囲に速やかに伝達させることができるため、たとえ太陽電池パネルの異常発生時であってもダイオードの温度上昇を効果的に抑制してダイオードの温度を適正な使用温度内に抑えることができる。

太陽電池パネルの裏面を示す模式図である。 従来の太陽電池パネル用端子ボックスの蓋板を取り除いた内部の模式図である。 本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの一実施態様の模式図である。 本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの応用的実施態様の模式図である。 本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの応用的実施態様の模式図である。

符号の説明

Ｐ 太陽電池パネル
Ｂ 端子ボックス
１ 底板
２ 底板開口
３ 側壁
４，４′端子
５ 外部接続用ケーブル
６ ダイオード
７ リード線
８ 端子開口
９ スリット
１０ 波形構造

Claims (3)

1. 複数の端子、及び前記複数の端子を相互に接続するダイオードを含む太陽電池パネル用端子ボックスにおいて、
   少なくとも一つの端子が平面においてダイオードを支持することができるような寸法にまで拡大されていること、及び前記少なくとも一つの端子とダイオードが熱的接触状態にあることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス。
2. ダイオードのリード線を半田付けされる端子の部分にスリットが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。
3. 端子の少なくとも一部が波形構造を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池パネル用端子ボックス。
   

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