JP2015023255A

JP2015023255A - 太陽光発電用接続箱

Info

Publication number: JP2015023255A
Application number: JP2013152982A
Authority: JP
Inventors: 健一郎寺本; Kenichiro Teramoto; 勝広木曽; Katsuhiro Kiso
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2013-07-23
Filing date: 2013-07-23
Publication date: 2015-02-02

Abstract

【課題】開閉器、逆流防止ダイオード等の省スペースでの組み付けを可能とし、小型化を図った太陽光発電用接続箱を提供する。【解決手段】接続箱１０の内部背板５ａ上に機器取付領域全体に亘る広さの放熱板４を密着配置し、ダイオードモジュール２を放熱板４に密着させる一方、開閉器１を開閉器取付台１１を介して放熱板４上に固定した。開閉器取付台１１は、背部を放熱空間として使用可能とし、またダイオードモジュール２の一部を開閉器１の背部に重なるように配置するよう収納部を設け、開閉器１の出力端子１ａとダイオードモジュール２の入力端子２０ａとを近接配置させた。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の太陽電池を備えた太陽光発電システムにおいて、個々の太陽電池が発電した電力を集電するための太陽光発電用接続箱に関する。

太陽光発電システムは、複数の太陽電池パネルにより発電が行われ、発電された直流電力が接続箱で１系統の出力にまとめられて、交流電力に変換するためのパワーコンディショナに送られる。そのため、接続箱には太陽電池をパワーコンディショナ等の回路から切り離すための開閉器や、太陽電池に電流が流れ込むのを防止する逆流防止ダイオード、更にはサージアブソーバ等が組み込まれている。

また、このような接続箱は屋外に設置されるため、雨水等の侵入が無いように気密性を有するよう形成されるが、組み込まれた逆流防止ダイオードが発熱するため、この放熱対策が必要であった。例えば、特許文献１では逆流防止ダイオードを取り付けた放熱板を接続箱背面に近接させて配置し、対峙する放熱板及び接続箱の背面の双方に放熱シートを貼着して効率の良い放熱を実施させた。

特表２０１３−５１２６３号公報

上記従来の放熱構造では、放熱板から背板に対して効果的な放熱が実施された。しかしながら、空気層自体が無くなった訳ではないため、直付けに比べたら放熱効率が劣ったし、逆流防止ダイオードと開閉器とが同一の基板（放熱板）上に並べて組み付けられたため、収納効率が悪く接続箱が大きなものとなっていた。
一方で、発電規模の大型化が進んでおり、大型化により太陽電池ストリングの数も増加する。即ち、開閉器が増えるし逆流防止ダイオードの数も増加し、接続箱自体が大きくなっている。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、開閉器、逆流防止ダイオード等の省スペースでの組み付けを可能とし、更に効率の良い放熱を可能として小型化を図った太陽光発電用接続箱を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、複数の太陽電池パネルを直列に連結した太陽電池ストリングの出力線が接続される複数の開閉器と、前記開閉器の出力側に接続される逆流防止ダイオードと、前記太陽電池ストリングの出力を集線して送出するための端子台とが収納された太陽光発電用接続箱であって、当該接続箱の内部背板上に少なくとも前記開閉器の設置領域を覆う広さの放熱板を密着配置し、前記逆流防止ダイオードを前記放熱板に密着固定する一方、前記開閉器を開閉器取付台を介して前記放熱板上に固定し、前記開閉器取付台は、前記放熱板との間に放熱空間を有すると共に、前記逆流防止ダイオードを前記端子へ接続するための導体配設部を備えて成ることを特徴とする。
この構成によれば、接続箱の少なくとも開閉器の取付領域を覆う広さの放熱板を配置し、然も背板に密着させるため良好な放熱を実施できる。そして、開閉器取付台に放熱空間及び導体配設部を備えることで、放熱板上に開閉器を配置しても良好な放熱を維持できるし、別途配線空間を設ける必要が無く、接続箱の小型化に寄与する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記開閉器取付台には、前記逆流防止ダイオードの収容部が設けられ、前記収容部は、前記逆流防止ダイオードの少なくとも一部が前記開閉器の背部に入り込むよう形成され、前記逆流防止ダイオードの入力端子を前記開閉器の出力端子に近接して配置可能としたこを特徴とする。
この構成によれば、逆流防止ダイオードを開閉器の背部に潜り込ませるように配置するため、開閉器の出力端子と逆流防止ダイオードの入力端子とをスムーズに近接配置でき、少ない導体で両者を接続できる。また、逆流防止ダイオードの少なくとも一部と開閉器を重ね合わせて収納するため、省スペースで収納でき、接続箱の小型化に寄与する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、当該接続箱を取付対象に固定するための取付片が左右側部に突設され、前記取付片は当該接続箱の背板に対して後方に突出して且つ背板に平行な取付面を有することを特徴とする。
この構成によれば、取付片は接続箱背板より後方に突出しているため、取付対象が平坦な壁面であっても、取り付けた接続箱と取付対象との間には隙間が形成される。よって、逆流防止ダイオードの発熱を受けて背板が高温になっても、隙間で空気の対流が発生して放熱させることができ、熱がこもるのを防止できる。

本発明によれば、開閉器背部に放熱空間及び導体配設部を備えるため、放熱板上に開閉器を配置しても良好な放熱を維持できるし、別途配線空間を設ける必要がなく、接続箱の小型化に寄与する。
また、逆流防止ダイオードを開閉器取付台に収納し、且つ少なくとも一部を開閉器と重ね合わせて収納すれば、省スペースで収納でき、接続箱の小型化に寄与する。

本発明に係る太陽光発電用接続箱の一例を示す説明図であり、蓋板を外した正面図を示している。図１のＡ−Ａ線断面図である。Ｃ部の拡大図である。図１のＢ−Ｂ線断面図である。図１の接続箱と結晶系の太陽電池ストリングの関係を示す模式図である。図１の接続箱と薄膜系の太陽電池ストリングの関係を示す模式図である。開閉器取付台の正面図である。開閉器取付台の底面図である。Ｄ−Ｄ線断面図である。開閉器取付台の断面を模式的に示した図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る太陽光発電用接続箱の一例を示し、蓋板を外した接続箱の正面図を示している。図１において、１は太陽電池ストリングから配設された配線が接続される開閉器、２は一対のダイオード（逆流防止ダイオード）が組み込まれたダイオードモジュール、３は集電した電力を１系統で出力するための端子台、４はダイオードモジュール２で発生する熱を放熱させるための放熱板、５は接続箱本体、６は接続箱本体５を壁面等の取付対象に固定するための取付片である。
また、図１に示す配線７は、太陽電池ストリングの出力であるダイオードモジュール２の出力を端子台３に接続する配線を示し、端子台３から送出される１系統の出力線等は省略してある。

尚、開閉器１の出力端子とダイオードモジュール２との接続はインサート成型された導体よって接続されるため、表面に表れない。また、開閉器１に接続される太陽電池ストリングからの配線は、接続箱本体５の側面或いは底面に設けられた開口部から導入される。また、ダイオードモジュール２は、例えば５００Ｖ、２０Ａ仕様等が適用される。

放熱板４は、接続箱内の機器取付領域全体に亘る大きさを有する平坦な金属板で形成されている。また、上下辺は変形しないよう、また取り付け／取り外し時には取っ手として使用可能に帯状に折り曲げられている。
そして、図２のＡ−Ａ線断面図に示すように、接続箱本体５の背板５ａにボルト８によりネジ止めされ、背板５ａに密着している。

開閉器１及び端子台３は、放熱板４に対して空間を設けて取り付けられている。特に開閉器１は、合成樹脂製の開閉器取付台１１を介して放熱板４に取り付けられている。この開閉器取付台１１は、開閉器１と放熱板４との間に放熱を促す放熱空間が上下に亘り背部に形成され、ダイオードモジュール２の出力を端子台３に接続するためにインサート成型された導体配設部を有している。そして、端子台３は、鋼板を折り曲げ形成した台座１２を介して放熱板４に取り付けられている。
図１０は、この開閉器取付台１１の断面を模式的に示した図であり、ダイオードモジュール２の出力端子と開閉器取付台１１の出力端子１６とが導体１８により接続されている様子を示している。出力端子１６は、２つのダイオードモジュール２の出力がそれぞれ接続される。尚、１８ａは導体１８をインサート成型した導体配設部を示している。

図３はＣ部拡大図を示し、ダイオードモジュール２と放熱板４の関係を示している。ダイオードモジュール２の底部（端子配置面に対向する面）には放熱板２ａが一体形成され、放熱板４に密着して良好な放熱が実施される。

図４はＢ−Ｂ線断面を示し、図４に示すように取付片６は接続箱本体５の背板５ａの背部に固着されて側方に突出形成され、突出部には壁面等の取付対象にボルト止めするための孔６ａ（図１に示す）が設けられている。尚、取付片６は平坦な板体で形成され、背板５ａより僅かに後方に突出して配置されているが、後方に伸ばす脚部を設けて更に後方に突出させても良い。

図５，図６は、接続箱と太陽電池ストリングの関係を示す模式図であり、図５，図６に示すように、個々の開閉器１には、並列接続された一対の太陽光ストリングが接続される。具体的に、図５は結晶系太陽電池素子で構成された太陽電池１３ａにより形成された太陽電池ストリング１３が接続された構成を示している。太陽電池が結晶系の場合、図５に示すように、各太陽電池ストリング１３に逆流防止ダイオード１４を組み込むことで並列接続でき、２本ずつ並列接続した後に接続箱１０に導入されて開閉器１に接続される。尚、２０はダイオードモジュール２に組み込まれた逆流防止ダイオードを示している。

一方、図６は薄膜系太陽電池素子で構成された太陽電池１５ａにより形成された太陽電池ストリング１５が接続された構成を示している。太陽電池が薄膜系の場合、図６に示すように直接並列接続でき、２本ずつ並列接続した後に接続箱１０に導入されて開閉器１に接続される。

図７は開閉器１及びダイオードモジュール２を組み付けた開閉器取付台１１の正面図、図８はその底面図、図９はＤ−Ｄ線断面図を示している。開閉器取付台１１は、ネジ挿通孔を備えた固定用脚部１１ａを４隅に備えると共に、固定用脚部１１ａの間には所定間隔で脚部１１ｂが設けられ、下部に設置したダイオードモジュール２の放熱を促す放熱空間が上下に亘り形成されている。この開閉器取付台１１は、固定用脚部１１ａに挿通したネジ１７により放熱板４に固定される。

また、開閉器取付台１１にはダイオードモジュール２を収容するための開口部１１ｃが設けられている。図９に示すように、開口部１１ｃは、開閉器１の入力端子側に、収容したダイオードモジュール２の一部が開閉器１の背部に潜り込むように形成され、且つ接続端子が配置されたダイオードモジュール２の上面が露出するように形成されている。

尚、ダイオードモジュール２は、図７に示すように上面に３端子（２個の入力端子２０ａと１個の出力端子２０ｂ）が配置され、放熱板４にネジ止め（図示せず）されている。
また、１ａは開閉器１の入力端子であり、図示しない出力端子は、図１０に示すインサート成型によって備えられた導体１８を通じてダイオードモジュール２に接続される。

このように、接続箱１０の機器取付領域全体に放熱板４を配置し、然も背板に密着させるため良好な放熱を実施できる。そして、開閉器取付台１１に放熱空間及び導体配設部１８ａを備えることで、放熱板４上に開閉器１を配置しても良好な放熱を維持できるし、別途配線空間を設ける必要が無く、接続箱の小型化に寄与する。
また、ダイオードモジュール２（逆流防止ダイオード２０）を開閉器１の背部に潜り込ませるように配置するため、開閉器１の出力端子１ａとダイオードモジュール２の入力端子２ａとをスムーズに近接配置でき、短い配線で両者を接続できるし、ダイオードモジュール２の少なくとも一部と開閉器１を重ね合わせて収納するため、省スペースで収納でき、接続箱１０の小型化に寄与する。
更に、取付片６は接続箱背板５ａより後方に突出しているため、取付対象が平坦な壁面であっても、取り付けた接続箱１０と取付対象との間には隙間が形成される。よって、ダイオードモジュール２の発熱を受けて背板５ａが高温になっても、隙間で空気の対流が発生して放熱させることができ、熱がこもるのを防止できる。

尚、上記実施形態では、逆流防止ダイオード２０を１対備えたダイオードモジュール２を使用しているが、モジュール化されていないダイオードを逆流防止ダイオード２０としても良い。また、ダイオードモジュール２の一部を開閉器１と重ねるように配置しているが、ダイオードモジュール２全体を開閉器１の背部に配置しても良く、更に接続箱１０の小型化に貢献できる。
また、開閉器取付台１１にはインサート成型により導体１８を配設しているが、ダイオードモジュール２出力の配線は、放熱空間を利用して電線を配設して行っても良い。
更に、放熱板４の大きさを機器取付領域全体を覆う広さとしているが、少なくとも開閉器１の取付領域を覆う広さであれば、外部に対して良好な放熱は可能である。

１・・開閉器、１ａ・・出力端子、２・・ダイオードモジュール、３・・端子台、４・・放熱板、５・・接続箱本体、１０・・接続箱、１１・・開閉器取付台、１１ａ・・開口部（ダイオードモジュール収容部）、１３，１５・・太陽電池ストリング、１８・・導体、１８ａ・・導体配設部、２０・・逆流防止ダイオード、２０ａ・・入力端子。

Claims

複数の太陽電池パネルを直列に連結した太陽電池ストリングの出力線が接続される複数の開閉器と、前記開閉器の出力側に接続される逆流防止ダイオードと、前記太陽電池ストリングの出力を集線して送出するための端子台とが収納された太陽光発電用接続箱であって、
当該接続箱の内部背板上に少なくとも前記開閉器の設置領域を覆う広さの放熱板を密着配置し、
前記逆流防止ダイオードを前記放熱板に密着固定する一方、前記開閉器を開閉器取付台を介して前記放熱板上に固定し、
前記開閉器取付台は、前記放熱板との間に放熱空間を有すると共に、前記逆流防止ダイオードを前記端子へ接続するための導体配設部を備えて成ることを特徴とする太陽光発電用接続箱。
前記開閉器取付台には、前記逆流防止ダイオードの収容部が設けられ、
前記収容部は、前記逆流防止ダイオードの少なくとも一部が前記開閉器の背部に入り込むよう形成され、
前記逆流防止ダイオードの入力端子を前記開閉器の出力端子に近接して配置可能としたこを特徴とする請求項１記載の太陽光発電用接続箱。
当該接続箱を取付対象に固定するための取付片が左右側部に突設され、前記取付片は当該接続箱の背板に対して後方に突出して且つ背板に平行な取付面を有することを特徴とする請求項１又は２記載の太陽光発電用接続箱。