JP6407018B2

JP6407018B2 - 太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造

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Publication number: JP6407018B2
Application number: JP2014264257A
Authority: JP
Inventors: 健次田中; 茂樹八原
Original assignee: Nitto Kogyo Corp
Current assignee: Nitto Kogyo Corp
Priority date: 2014-12-26
Filing date: 2014-12-26
Publication date: 2018-10-17
Anticipated expiration: 2034-12-26
Also published as: JP2016127623A

Description

本発明は、太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造に関するものである。

太陽光発電システム用の集電ボックス内には、特許文献１に示すように、太陽電池の各ストリング、すなわち太陽電池セルを必要な直流電圧が得られるように直列接続した太陽電池モジュール群ごとに、それぞれ分岐開閉器と、この分岐開閉器の正極に接続される逆流防止ダイオードモジュールと、それらを集電する集電開閉器とが設けられている。これらの内部機器は、筐体内の機器取付板上に固定されるものであるが、特に逆流防止ダイオードモジュールから発生する熱は、周辺機器の寿命を損なう恐れがある。そのため、機器取付板を筐体側面に当接させることにより、この熱を外部に放熱する構造としている。

また、分岐開閉器は開閉器搭載部を介して機器取付板に取付けられ、この分岐開閉器の上方には逆流防止ダイオードモジュールが配設される。したがって、逆流防止ダイオードモジュールの熱たまりが筐体内の上部に溜まってしまう問題がある。この問題を解決するために、筐体内の空気の対流を促すルーバ等の対流促進部材を筐体に設けることにより、前記熱たまりを解消する構造が通常とされている。しかしながら、開閉器搭載部が対流を妨げてしまい、熱たまりが充分に解消されない問題があった。

特開２０１３−１４９７６６号公報

本発明の目的は前記した従来の問題点を解決し、逆流防止ダイオードモジュール周縁の熱たまりを充分に解消することができる太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造を提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明は、筐体内に設けられた機器取付板上に、太陽電池モジュールの電路を開閉する分岐開閉器と、該分岐開閉器の上方に配置される逆流防止ダイオードモジュールとを配設するとともに、前記筐体に、筐体内に外気を導入するルーバ又はファンを設け、さらに前記分岐開閉器を、開閉器搭載部を介して前記機器取付板上に取付けた太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造であって、前記開閉器搭載部は、前記分岐開閉器が搭載される搭載部と、該搭載部の両端部から、前記機器取付板方向に折り曲げられた腕部とからなるものとし、該腕部に、前記ルーバ又はファンから筐体内に流れ込んだ空気を前記逆流防止ダイオードモジュールへと導く通気孔を形成したことを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造において、前記逆流防止ダイオードモジュールを、前記通気孔と同一垂直線上に設けたことを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造において、前記開閉器搭載部は、断面略コ字状であり、前記分岐開閉器が搭載される搭載部と、該搭載部の両端部から、前記機器取付板方向に折り曲げられた腕部とからなるものとし、該腕部の双方に、前記通気孔を貫通させて形成したことを特徴とするものである。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造において、前記逆流防止ダイオードモジュールまたは前記分岐開閉器の配線が接続される母線バーを、前記通気孔よりも前方位置に設けたことを特徴とするものである。

請求項５記載の発明は、請求項１記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造において、前記逆流防止ダイオードモジュールを、放熱フィンを介して前記機器取付板上に取付けるとともに、該放熱フィンを、前記通気孔と同一垂直線上に設けたことを特徴とするものである。

本発明に係る太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造は、分岐開閉器が搭載される搭載部と、該搭載部の両端部から、前記機器取付板方向に折り曲げられた腕部とからなる開閉器搭載部に、ルーバ又はファンから筐体内に流れ込んだ空気を逆流防止ダイオードモジュールへと導く通気孔を形成した。これにより、筐体内の空気流が開閉器搭載部によって妨げられることがなくなり、上部の逆流防止ダイオードモジュールまで導かれることとなるため、逆流防止ダイオードモジュール周縁の熱たまりを充分に解消することができる。また、通気孔を形成することにより、開閉器搭載部が軽量化されるため、即ち筐体の軽量化を図ることができる。

請求項２に係る発明によれば、逆流防止ダイオードモジュールを、通気孔と同一垂直線上に設けることにより、対流により流れ込んだ空気を確実に逆流防止ダイオードモジュールへと導くことができる。

請求項３に係る発明は、開閉器搭載部は断面略コ字状であり、分岐開閉器が搭載される搭載部と、この搭載部の両端部から、機器取付板方向に折り曲げられた腕部とからなるものとし、さらに腕部の双方に通気孔を貫通させて形成した。これにより、開閉器搭載部により分岐開閉器を支持しつつ、対流により流れ込んだ空気を筐体の上下方向へ導くことが可能となる。

請求項４に係る発明は、逆流防止ダイオードモジュールまたは分岐開閉器の配線が接続される母線バーを、通気孔よりも前方位置に設けるものとした。これにより、母線バーが対流の妨げとなることを防止することができる。

請求項５に係る発明は、逆流防止ダイオードモジュールを、放熱フィンを介して機器取付板上に取付けるものとした。これにより、逆流防止ダイオードモジュールからの放熱をより効果的に促進することができる。さらに放熱フィンを通気孔と同一垂直線上に設けるものとしたことにより、放熱フィンからの放熱を促進させることができる。

第１の実施形態を示す全体斜視図である。第１の実施形態の筐体内機を示す正面図である。第１の実施形態の筐体内機を示す斜視図である。第１の実施形態の筐体内機を示す側面図である。第１の実施形態の要部を示す斜視図である。放熱フィンの取付構造を示す斜視図である。第２の実施形態を示す斜視図である。第３の実施形態を示す斜視図である。第４の実施形態を示す斜視図である。その他の実施形態を示す斜視図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。なお、上下方向、左右方向とは、図１及び図２に示す方向を指すものとする。詳しくは、上下方向とは分岐開閉器４及び逆流防止ダイオードモジュール５の配設方向を示す。左右方向とは複数の分岐開閉器４の配設方向を示すものである。

（第１の実施形態）
図１のように、太陽光発電システム用の集電ボックスは、筐体１と、筐体１の前面側に取付けられた扉２とを備えている。筐体１の内部には内機として、図２のように、鉄ベースからなる１枚の機器取付板３と、図示しない太陽電池モジュール群ごとに形成した分岐開閉器４と、分岐開閉器４の正極に接続される逆流防止ダイオードモジュール５とが設けられている。分岐開閉器４は、筐体１左右方向に並べて配置されている。そして、分岐開閉器４の出力側に設けられた正極端子部１９から、正極リードバー６により逆流防止ダイオードモジュール５を介して接続される正極バー７と、同じく分岐開閉器４の出力側に設けられた負極端子部２０から、負極リードバー８により接続される負極バー９とが設けられている。さらに、これらを集電する図示しない集電開閉器が筐体１の外部に設けられており、本実施形態においては、集電ケーブル１０により集電開閉器へと接続するものとした。なお、図示しない太陽電池モジュール群からの入力は、分岐開閉器４の入力側端子部２７にそれぞれ接続される。

図１に示すように、筐体１の側面には、筐体１内の空気の対流を促すための対流促進部材として、筐体内に外気を導入するルーバが設けられている。本実施形態においては、対流促進部材としてのルーバ１１を筐体１の左側面に備えるものとした。なお、ルーバ１１は筐体１の右側面、もしくは両側面に設けるものでも良く、またルーバ１１を筐体１の底面や扉部２に形成し、例えば、給気面を筐体１の底面や扉部２に形成し、排気面を筐体１の側面に備えるものであっても差し支えない。

図３のように、分岐開閉器４は開閉器搭載部１２を介して機器取付板３に取付けられている。そして、この開閉器搭載部１２には、前述のルーバ１１によって促された対流により流れ込んだ空気を、逆流防止ダイオードモジュール５へと導く通気孔１３を形成するものとした。図４に示すように、開閉器搭載部１２は断面略コ字状であり、分岐開閉器４が搭載される搭載部１４と、この搭載部１４の両端部から、機器取付板３方向に略９０度折り曲げられた腕部１５とからなるものとした。そして、腕部１５の双方に通気孔１３を貫通させて形成するものとした。

以上のような構成により、従来のように対流が開閉器搭載部１２によって妨げられることがなくなり、上部の逆流防止ダイオードモジュール５まで導かれることとなるため、逆流防止ダイオードモジュール５周縁の熱たまりを充分に解消することができる。また、通気孔１３を形成することにより、開閉器搭載部１２が軽量化されるため、即ち、筐体１の軽量化を図ることができる。また、腕部１５に通気孔１３を形成することで、開閉器搭載部１２によって分岐開閉器４を支持しつつ、ルーバから筐体内に流れ込んだ空気を筐体１の上下方向へと導くことが可能となるものとなる。

図３のように、逆流防止ダイオードモジュール５は、通気孔１３と同一垂直線上に設けるものとした。これにより、対流により流れ込んだ空気を確実に逆流防止ダイオードモジュール５へと導くことができることとなる。また、通気口１３は逆流防止ダイオードモジュール５に臨む腕部１５のみに形成して、開閉器搭載部１２の左右側から流れ込む空気を、この通気孔１３を介して逆流防止ダイオードモジュール５へと導くものでも良い。

図５のように、逆流防止ダイオードモジュール５と分岐開閉器４との間には、母線バーの負極バー９が設けられている。そして、この負極バー９を、バーホルダ２５により通気孔１３よりも前方位置、即ち扉２側に設けるものとした。これにより、負極バー９の存在が対流の妨げとなることを防止することができる。

図６（ａ）に示すように、逆流防止ダイオードモジュール５を、複数の立設フィン１６を有する放熱フィン１７を介して機器取付板３上に取付けるものとした。より詳しくは、放熱フィン１７をその内部に備えた放熱フィン取付具１８を機器取付板３に固定し、この放熱フィン取付具１８の前面側に逆流防止ダイオードモジュール５を取付けるものとした。このとき、放熱フィン１７を通気孔１３と同一垂直線上に設けることが好ましい。これにより、逆流防止ダイオードモジュール５からの放熱をより効果的に促進することができると同時に、放熱フィン１７からの放熱を促進させることができる。なお、少なくとも立設フィン１６、１６間が上下方向に貫通するように放熱フィン１６を配設するものが好ましく、筐体１の上下方向に空気を対流させて放熱を行うことができる。また、複数のピンが立設され上下左右方向から空気を対流させるピンフィン構造であっても良い。このようなピンフィン構造とすれば、乱流により逆流防止ダイオードモジュール５の放熱がより効果的に行われるものとなる。

図６（ｂ）のように、放熱フィン１７を機器取付板３の背面側に設け、この放熱フィン１７の他方側を筐体１の背面板に当接させるものとして差し支えない。このとき、前述の通り逆流防止ダイオードモジュール５は通気口１３と同一垂直線上に配置する。

図２のように、隣接する複数の逆流防止ダイオードモジュール５、５間には、上下方向に縦列配置された接続端子２２と平行に、筐体１上下方向に延びる空隙部が形成されている。本実施形態においては、この空隙部を、１枚の機器取付板３上の隣接する逆流防止ダイオードモジュール５、５間に形成したスリット２１とした。これにより、逆流防止ダイオードモジュール５、５間の伝熱を抑制することが可能となる。さらに、このスリット２１を通気口１３と同一垂直線上に形成するものとすれば、筐体１全体に空気を対流させることが可能となり、筐体１内の放熱をより効果的に行うことができる。

逆流防止ダイオードモジュール５には、図２のように３つの接続端子２２（２つの２２ａ及び２２ｂ）が設けられており、各々の接続端子２２のうち入力端子として、中段と下段の正極リードバー接続端子２２ａに接続されるダイオード素子を内部に備えており、上段の正極バー接続端子２２ｂが中段と下段の正極リードバー接続端子２２ａ、２２ａの出力端子となっている。詳しくは、この３つの接続端子２２は、筐体１上下方向に縦列配置されており、特に分岐開閉器４の正極端子部１９からの配線を接続可能な２つの正極リードバー接続端子２２ａが中段と下段に設けられ、正極バー７が配線により接続される正極バー接続端子２２ｂが上段に設けられている。そして、複数の逆流防止ダイオードモジュール５が、分岐開閉器４の上方に、筐体１左右方向に等間隔を持って配設されている。

以上に説明した内部機器を筐体１内に配設した上で、図１のように、その前面には、分岐開閉器４の切り替えスイッチ部のみを露出させて操作可能とした、カバー２３が取付けられる。なお、太陽電池モジュールは、太陽電池パネル単体でも、複数の太陽電池パネルからなるストリングの何れであっても良く、また集電開閉器は、筐体１の内部に設けられるものであっても良い。また、機器取付板３には、取り外し用の取手２４を形成しても差し支えない。なお、本実施形態は１枚の機器取付板３に分岐開閉器４の開閉器搭載部１２、逆流防止ダイオードモジュール５を形成したものであるが、各機器用に機器取付板３を複数形成しておくものであっても良く、各機器からの伝熱を防止させるようにしても良い。

（第２の実施形態）
図７に示す第２の実施形態は、第１の実施形態に示す通気口１３よりも幅狭に形成した通気口１３を、腕部１５に複数形成したものである。

（第３の実施形態）
図８に示す第３の実施形態は、第２の実施形態に示す通気口１３を、腕部１５に１つ形成したものである。

（第４の実施形態）
図９に示す第４の実施形態は、第３の実施形態に示す通気口１３よりもさらに幅狭に形成した通気口１３を、腕部１５に複数形成したものである。

上記した第２乃至第４の実施形態の何れにおいても、通気口１３と同一垂直線上に逆流防止ダイオードモジュール５を設けるものとし、これにより対流により流れ込んだ空気を確実に逆流防止ダイオードモジュール５へと導くものとする。

（その他の実施形態）
図１０に示すものは、第１の実施形態に示すルーバ１１からなる対流促進部材に代わり、ファン２６からなる対流促進部材を筐体１の下方に設けたものである。なお、ファン２６は、開閉器搭載部１２の通気口１３と同一垂直線上となるよう配設することが好ましい。また、ファン２６を開閉器搭載部１２と逆流防止ダイオードモジュール５との間、もしくは逆流防止ダイオードモジュール５の上方に設けても差し支えない。また、対流促進部材としてルーバ１１及びファン２６共に用いるものであっても良いことは勿論である。

１筐体
２扉
３機器取付板
４分岐開閉器
５逆流防止ダイオードモジュール
６正極リードバー
７正極バー
８負極リードバー
９負極バー
１０集電ケーブル
１１ルーバ
１２開閉器搭載部
１３通気孔
１４搭載部
１５腕部
１６立設フィン
１７放熱フィン
１８放熱フィン取付具
１９正極端子部
２０負極端子部
２１スリット
２２接続端子
２２ａ正極リードバー接続端子
２２ｂ正極バー接続端子
２３カバー
２４取手
２５バーホルダ
２６ファン
２７入力側端子部

Claims

筐体内に設けられた機器取付板上に、
太陽電池モジュールの電路を開閉する分岐開閉器と、
該分岐開閉器の上方に配置される逆流防止ダイオードモジュールとを配設するとともに、
前記筐体に、筐体内に外気を導入するルーバ又はファンを設け、
さらに前記分岐開閉器を、開閉器搭載部を介して前記機器取付板上に取付けた太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造であって、
前記開閉器搭載部は、前記分岐開閉器が搭載される搭載部と、該搭載部の両端部から、前記機器取付板方向に折り曲げられた腕部とからなるものとし、
該腕部に、前記ルーバ又はファンを通じて筐体内に流れ込んだ空気を前記逆流防止ダイオードモジュールへと導く通気孔を形成したことを特徴とする太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造。
前記逆流防止ダイオードモジュールを、前記通気孔と同一垂直線上に設けたことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造。
前記開閉器搭載部は、断面略コ字状であり、
前記分岐開閉器が搭載される搭載部と、
該搭載部の両端部から、前記機器取付板方向に折り曲げられた腕部とからなるものとし、
該腕部の双方に、前記通気孔を貫通させて形成したことを特徴とする請求項１または２記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造。
前記逆流防止ダイオードモジュールまたは前記分岐開閉器の配線が接続される母線バーを、前記通気孔よりも前方位置に設けたことを特徴とする請求項３記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造。
前記逆流防止ダイオードモジュールを、放熱フィンを介して前記取付板上に取付けるとともに、該放熱フィンを、前記通気孔と同一垂直線上に設けたことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電システム用の集電ボックスにおける放熱構造。