JP2007110031A - 太陽電池パネル用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】
端子ボックスの内部空間を最大限利用してダイオードから発生した熱を効率的に放熱す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。
【解決手段】
複数の端子、前記複数の端子を相互に接続するダイオード、及び前記ダイオードの発生する熱を放熱するための放熱板を含む太陽電池パネル用端子ボックスであって、前記放熱板が端子ボックスの厚さ方向に拡大され、その結果、放熱板の側面が前記ダイオードを固定することができる寸法を有するように拡大されており、その拡大された側面に前記ダイオードが固定されてい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の限られた内部空間において放熱板の拡大とダイオードの配置の方法を工夫することによってダイオードの発生する熱を周辺大気に効率良く放熱させ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。図１の概略図から明らかなように個々の太陽電池パネルＰはその裏面に端子ボックスＢが取り付けられており、外部接続用ケーブルＣ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。

端子ボックス内部には一対の端子が取り付けられ、これらの端子は一端が外部接続用ケーブルに接続され、他端が太陽電池パネルの電極にそれぞれ接続される。また、端子ボックス内部にはダイオードが組み込まれており、前記一対の端子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。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、ダイオードは激しく発熱し、その適正な使用温度を超えてしまうことがある。そうな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、ダイオードの動作時に発生する熱が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。

ダイオードの発生する熱を効率良く放熱させるための手段として、端子ボックス内に放熱板を設けることが知られている。そのような端子ボックスの従来例を図２（ａ），（ｂ）に示す。図２（ａ）は端子ボックスの概略的斜視図、図２（ｂ）は端子ボックスをダイオードに沿って切断した横断面図であり、図中、１は端子ボックス、２は放熱板、３はダイオード、４は端子、５は外部接続用ケーブルである。図２の端子ボックスでは端子ボックス１の底面にプレート状の放熱板２が設けられており、その上にダイオード３がネジ止めされて固定されている。

図２の端子ボックスは放熱板によってある程度の放熱効率を達成することができるが、近年、ダイオードの発生する熱をさらに効率良く放熱させて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。この要求を満たすためには放熱板を大きくすればよいが、図２に示す端子ボックスの場合、放熱板の上にダイオードが配置されているため、放熱板の厚さを端子ボックスの深さと同じ程度にまで厚くすることができず、端子ボックスの内部空間を最大限利用して放熱板を大きくすることができない。それ故、放熱板とダイオードの配置を工夫して端子ボックスの内部空間を最大限利用して放熱板を大きくすることが求められている。
特開２００５−１５０２７７号公報

本発明はかかる従来技術の欠点を解消するために創案されたものであり、その目的は端子ボックスの内部空間を最大限利用してダイオードから発生した熱を効率的に放熱す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である。

本発明者は上記目的を達成するために太陽電池パネル用端子ボックスにおける放熱板の拡大とダイオードの配置の方法について鋭意検討した結果、放熱板を厚さ方向にできる限り拡大すると共に、ダイオードの底面を従来のように端子ボックスの底板に平行に配置するのではなく、拡大された放熱板の側面にダイオードの底面を固定することによって、放熱板の拡大、及びダイオードから放熱板への効率的な熱伝達の両方を端子ボックスの限られた内部空間において達成できることを見出し、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、前記複数の端子を相互に接続するダイオード、及び前記ダイオードの発生する熱を放熱するための放熱板を含む太陽電池パネル用端子ボックスであって、前記放熱板が端子ボックスの厚さ方向に拡大され、その結果、放熱板の側面が前記ダイオードを固定することができる寸法を有するように拡大されており、その拡大された側面に前記ダイオードが固定されてい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。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの一つの好ましい態様では、ダイオードが放熱板の側面に直接接触して固定されている。本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの他の好ましい態様では、ダイオードが放熱板の側面に端子ボックスの端子を介して間接的に固定されている。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスはダイオードを従来のように放熱板の上に配置していないので、放熱板を厚さ方向にできる限り拡大することができ、しかもダイオードは拡大された放熱板の側面に固定されているので、ダイオードから放熱板への十分な熱伝達を行うことができる。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスを以下具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスは端子、ダイオード、及び放熱板を含む点で従来の太陽電池パネル用端子ボックスと同様の構成を有するが、従来のようにプレート状の放熱板の真上にダイオードを固定した配置を有しない点で放熱板とダイオードの構成配置が大きく異なるものである。本発明の端子ボックスでは、放熱板はその真上にダイオードを固定しないため、端子ボックスの厚さ方向に拡大することができ、その結果、放熱板の側面はダイオードを固定することができる寸法を確保でき、その拡大された側面にダイオードをその底面を向けて固定することができる。

本発明で用いる放熱板は従来のようにその真上にダイオードを固定することを意図したものではなく、端子ボックスの厚さ方向に十分に拡大されることができるものである。これにより端子ボックスの限られた内部空間において放熱板の拡大による放熱効率の向上を図ることができる。放熱板の形状としては、伝達された熱を周辺大気に効率的に放熱するのに好適な形状であればいずれの形状であることもできるが、直方体形状やその形状に連続する複数のフィンを設けた形状などが考えられる。但し、本発明で用いる放熱板の側面は放熱板の拡大の結果、ダイオードがその底面を向けて固定することができる寸法を有することが必要である。

本発明で用いるダイオードは従来公知のいずれのダイオードでもよく、例えば絶縁型のパッケージダイオード、非絶縁型のパッケージダイオード、面実装ダイオード、ベアーチップダイオードを用いることができる。本発明の端子ボックスではダイオードはその底面を放熱板の側面に向けて固定されるが、その固定方法は放熱板へ直接的又は間接的に行うことができる。

ダイオードが絶縁型のパッケージダイオード、非絶縁型のパッケージダイオード、又はベアーチップダイオードである場合は、ダイオードを放熱板の側面へ直接接触させて固定させることがダイオードから放熱板への熱伝達効率の点で好ましい。この場合、放熱板の側面へのダイオードの直接的な固定は従来公知のいずれの方法を用いることもでき、例えばネジ止め、接着剤による貼り付け、ハンダ付けによって行うことができる。

ダイオードが面実装ダイオードである場合は、ダイオードを放熱板の側面に端子ボックスの端子を介して間接的に固定させることができる。このタイプのダイオードは底面にダイオード端子があるため、ダイオードを放熱板の側面へ直接接触させて固定させると端子ボックス端子への電気的接続が確保できないからである。この場合、放熱板の側面へのダイオードの間接的な固定は例えばダイオードを端子ボックス端子にハンダ付けし、次にその端子を放熱板の側面にネジ止め、接着剤による貼り付け、ハンダ付け等することにより行うことができる。なお、絶縁型のパッケージダイオード、非絶縁型のパッケージダイオード、又はベアーチップダイオードであってもこの間接的固定方法を用いてダイオードを放熱板の側面に固定できることは言うまでもない。

本発明の特徴は放熱板の拡大、その側面の拡大及びダイオードの放熱板への配置にあるので、本発明の端子ボックスの筐体、及び筐体の内部に組み込まれる部品は、原則として従来公知のものを適宜用いればよい。但し、端子ボックスの端子はダイオードを端子ボックスの底面に平行に配置するのではなく、放熱板の側面に配置するので、端子とダイオードを電気的に接続するために端子を適宜拡大したり曲げたりする必要がある。

次に本発明の端子ボックスの二つの実施態様を図３及び図４を参照して具体的に説明する。

図３（ａ），（ｂ）は絶縁型のパッケージダイオードを放熱板の側面に直接接触して固定した場合の実施態様を示す図である。図３（ａ）は端子ボックスの概略的斜視図、図３（ｂ）は端子ボックスをダイオードに沿って切断した横断面図であり、図中、１は端子ボックス、２は放熱板、３はダイオード、４及び４′は端子、５は外部接続用ケーブル、６はネジ、７は放熱板の側面である。図３の端子ボックスでは端子ボックス１の底面に直方体形状の放熱板２が設けられている。放熱板２は従来のものに比べて厚さ方向（即ち図の上下方向）に拡大されており、端子ボックス１の限られた内部空間において放熱板の拡大による放熱効率の向上を図ることができるようになっている。放熱板２の厚さ方向への拡大の結果、放熱板２はダイオード３を固定することができる寸法の側面７を有しており、その側面７にはダイオード３が直接接触してネジ６でネジ止めされ固定されている。これによりダイオードと放熱板の十分な接触状態を確保でき、ダイオードから放熱板への熱伝達が効率良く行われるようになっている。ダイオード３からは２本のダイオード端子が突出しており、それぞれのダイオード端子は端子ボックスの端子４，４′にハンダ付けにより電気的に接続されている。

この実施態様はダイオードが非絶縁型のパッケージダイオード、又はベアーチップダイオードである場合も用いることができる。但し、ダイオードが面実装ダイオードである場合は、端子ボックス端子への電気的接続を確保するため、この実施態様ではなく図４に示す実施態様を用いることが好ましい。

図４（ａ），（ｂ）は面実装ダイオードを放熱板の側面に端子を介して間接的に固定した場合の実施態様を示す図である。図４（ａ）は端子ボックスの概略的斜視図、図４（ｂ）は端子ボックスをダイオードに沿って切断した横断面図であり、図中、１〜７は図３と同様の部品であり、８はフィンである。図４の端子ボックスでは図３の端子ボックスと同様に端子ボックス１の底面に直方体形状の放熱板２が設けられている。この放熱板には追加のフィン８が隣接して設けられており、さらなる放熱効率の向上が図られている。放熱板２はダイオード３を固定することができる寸法の側面７を有しており、その側面７にはダイオード３が端子ボックスの端子４を介して間接的に固定されている。具体的には、端子ボックスの端子の一つである端子４が放熱板の側面７まで延長されており、ダイオード３の底面のダイオード端子の一つがその延長された端子４にハンダ付けされ、延長された端子４が放熱板の側面７にネジ６でネジ止めされ固定されている。ダイオード３のもう一つのダイオード端子は端子ボックスのもう一つの端子４′にハンダ付けにより電気的に接続されている。なお、図４に示す実施態様は絶縁型のパッケージダイオード、非絶縁型のパッケージダイオード、又はベアーチップダイオードに対しても用いることができる。

以上、本発明の太陽電池パネル用端子ボックスの好適例を説明したが、本発明の特許請求の範囲の記載を逸脱しない限り、いかなる従来公知の技術の組合せ、変更、修正、追加も本発明の範ちゅうに属するものである。例えば、放熱板２の外部接続用ケーブル５に沿った方向の長さは図３及び図４の実施態様に示すものに限らず、この長さをさらに大きくすることができ、放熱板の形状も放熱面積を増大するためにフィン部分をさらに増加させてもよい。また、ダイオードの絶縁性を確実にするために放熱板の拡大された側面とダイオードの間にシリコーンなどの絶縁体や絶縁テープを挟んでもよい。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスによれば、端子ボックスの限られた内部空間において放熱板を厚さ方向にできる限り拡大することができ、しかもダイオードから放熱板への熱伝達が優れるため、特に高い放熱効率が求められる太陽電池パネル用端子ボックスの分野において好適に利用可能である。

太陽電池パネルの裏面を示す模式図である。 従来例の端子ボックスの斜視図（ａ）及び横断面図（ｂ）である。 本発明の端子ボックスの斜視図（ａ）及び横断面図（ｂ）である。 本発明の端子ボックスの斜視図（ａ）及び横断面図（ｂ）である。

Claims (3)

1. 複数の端子、前記複数の端子を相互に接続するダイオード、及び前記ダイオードの発生する熱を放熱するための放熱板を含む太陽電池パネル用端子ボックスであって、前記放熱板が端子ボックスの厚さ方向に拡大され、その結果、放熱板の側面が前記ダイオードを固定することができる寸法を有するように拡大されており、その拡大された側面に前記ダイオードが固定されていることを特徴とする太陽電池パネル用端子ボックス。
2. ダイオードが放熱板の側面に直接接触して固定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. ダイオードが放熱板の側面に端子ボックスの端子を介して間接的に固定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。
   

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