JP4851131B2

JP4851131B2 - 太陽電池パネル用端子ボックス

Info

Publication number: JP4851131B2
Application number: JP2005202536A
Authority: JP
Inventors: 克幸平井; 淳石田
Original assignee: Onamba Co Ltd
Current assignee: Onamba Co Ltd
Priority date: 2005-07-12
Filing date: 2005-07-12
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2025-07-12
Also published as: JP2007027162A

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耐候性や絶縁性を犠牲にせずに、端子ボックス内部に組み込まれたバイパス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。

かかる端子ボックスＢの一般的な内部構造を蓋板を取り除いた状態で図２に示す。図中、１は底板、２は電極用底板開口、３は側壁、４は端子板、５は外部接続用ケーブル、６はバイパスダイオードである。

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、電極用の底板開口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。

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。なお、端子ボックスを構成する、底板、側壁及び蓋板はプラスチック樹脂から形成されている。

筺体内部には底板１の上に一対の端子板４が取り付けられ、これらの端子板は一端が外部接続用ケーブル５に接続され、他端が太陽電池パネルの電極（図示せず）にそれぞれ接続される。また、筺体内部にはバイパスダイオード６が組み込まれており、前記一対の端子板を相互に接続している。筐体内部には、端子板やバイパスダイオードを水分やほこりから保護するために、一般に絶縁性の封止材（図示せず）が充填されている。なお、太陽電池パネル用端子ボックスの端子板及びバイパスダイオードの個数は図２に示すものに限定されず、３個以上の端子板及び２個以上のバイパスダイオードを有するものももちろん可能である。

バイパス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ものである。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、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、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。

しかしながら、従来の太陽電池パネル用端子ボックスの筐体は上述の通り熱伝導性の低いプラスチック樹脂から形成されているため、筐体から周辺大気への放熱効率は良好でない。これに対して、太陽電池パネル用端子ボックスの筐体の蓋板全体をプラスチック樹脂製から金属製にすることが提案されている（特許文献１）。

この技術は確かにプラスチック樹脂の筐体に比べて放熱効率が格段に優れるが、金属製の蓋板が露出しているため風雨による蓋板の外部表面の腐食のおそれがあり、しかも金属製の蓋板を介する感電の危険性が高い。
特開平１１−２５１６１４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耐候性や絶縁性を犠牲にせずに、バイパスダイオードから発生する熱を筐体から周辺大気へ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の筐体の蓋板の好適な構造について鋭意研究した結果、蓋板全体に金属を用いずに蓋板の一部、即ち蓋板の筐体内部に面する面又は蓋板の内部に金属部材を用いることによって、端子ボックスの耐候性や絶縁性を犠牲にせずに蓋板全体に金属を用いたものと同等の放熱効率でバイパスダイオードから発生する熱を筐体から周辺大気へ放熱できることを見い出し、本発明を完成するに至った。

本発明は、底板、側壁及び蓋板を含む筐体、前記筐体内部に組み込まれた複数の端子板、及び前記複数の端子板を相互に接続するバイパス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、前記蓋板がプラスチック樹脂部材及び金属部材から形成され、前記金属部材が前記プラスチック樹脂部材中に完全に埋め込ま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好ましい態様では、蓋板の筐体内部に面する面とバイパスダイオードの間に封止材が充填され、前記封止材が前記蓋板の筐体内部に面する面に接触しているか、または前記封止材と前記蓋板の筐体内部に面する面の間に空気層が存在している。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスは、蓋板をプラスチック樹脂部材と金属部材から形成し、金属部材を蓋板の外部面に用いないようにしたので、端子ボックスの耐候性や絶縁性の問題を生じさせずに、金属部材を全体に用いた場合と同等の高い放熱効率でバイパスダイオードの発生する熱を筐体から周辺大気へ拡散することができる。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスを具体的に以下説明するが、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図２に記載の従来例と同様に、底板、側壁及び蓋板を含む筐体、前記筐体内部に組み込まれた複数の端子板、及び前記複数の端子板を相互に接続するバイパスダイオードを含む構造を有するものであるが、前記蓋板がプラスチック樹脂部材と金属部材から形成され、前記蓋板における前記プラスチック樹脂と前記金属部材の配置を特定の状態になるように限定したことを特徴とする。

従来例の端子ボックスは蓋板の全体をプラスチック樹脂部材又は金属部材のいずれか単独で形成されているのに対し、本発明の端子ボックスは蓋板をプラスチック樹脂部材と金属部材の両方を用いて構成されている点で相違する。本発明の端子ボックスが全く性質の異なる二つの部材を併用するのは、プラスチック樹脂部材の持つ耐候性、絶縁性と金属部材の持つ熱伝導性を利用するためである。そのためには、上述の特性が生かされるように本発明の端子ボックスの蓋板におけるプラスチック樹脂部材と金属部材の配置を好適な状態に置かなければならない。本発明の端子ボックスでは、耐候性及び絶縁性が求められる蓋板の筐体外部に面する面には必ずプラスチック樹脂部材を使用し、それ以外の場所、例えば蓋板の筐体内部に面する面又は蓋板の内部には熱伝導性の良い金属部材を使用してバイパスダイオードから発生する熱の効率的な放出を達成するようにしている。

次に、本発明の端子ボックスの蓋板におけるプラスチック部材と金属部材の配置例を図３〜図５を参照して説明する。図３〜５は本発明の端子ボックスにおいて蓋板のプラスチック樹脂部材の筐体内部に面する面に金属部材が取り付けられている例（図３〜４）又は蓋板の金属部材の周囲がプラスチック樹脂部材によって包囲されている例（図５）を示すために端子ボックスをバイパスダイオードの部分を通る横断面で切断した概略断面図である。図中、１は端子ボックスの取付時に太陽電池パネルに面する筐体の部分である底板、３は底板１の外周を取り囲むように立設された側壁、６はバイパスダイオード、７は蓋板の構成部材であるプラスチック樹脂部材、８は蓋板の構成部材である金属部材、９は封止材、１０は空気層であり、端子板等は省略されている。

本発明の端子ボックスの蓋板の構造としては、プラスチック樹脂部材の筐体内部側の面に金属部材を取り付ける場合は、例えば図３のようにプラスチック樹脂部材７の筐体内部に面する面の一部に金属部材８が埋め込まれるように取り付けられるか、又は図４のようにプラスチック樹脂部材７の筐体内部に面する面の全面にわたって金属部材８が貼り合わされるように取り付けられることができる。また、金属部材８の周囲をプラスチック樹脂部材７によって包囲する場合は、例えば図５のように金属部材８をプラスチック樹脂部材７中に完全に埋め込むことができる。

このように蓋板にプラスチック樹脂部材と金属部材を用いることにより遅い熱伝導速度のプラスチック樹脂部材を放熱性の悪さを無視できる程度に薄くすることができ、しかも速い熱伝導速度の金属部材をバイパスダイオード側に設けることにより金属部材の耐候性や絶縁性の問題を生じさせずに金属部材を蓋板全体に用いた場合と同等の高い放熱効率を達成することができる。

図４，５の例では蓋板の筐体内部に面する面と封止材が接触しておらず、その間に空気層が存在するように示されているが、熱伝導性の観点からは図３に示すように蓋板の筐体内部に面する面に封止材が接触するように筐体内を封止材で充填してもよい。これらの例の場合、バイパスダイオードは特に限定されないが、絶縁性の低いベアチップダイオードを用いることが好ましい。

蓋板を構成するプラスチック樹脂部材は塩ビ、アクリルなどの従来蓋板に使用されている材料を用いればよく、また蓋板を構成する金属部材はアルミニウム、銅、ステンレスなどの公知の材料を用いればよい。蓋板を構成するプラスチック樹脂部材及び金属部材の形状及び寸法は熱伝導効率が良好である限り特に限定されないが、バイパスダイオードから発生する熱を効果的に外部に発散できるように金属部材がバイパスダイオードより大きくかつ蓋板全体にわたって存在することが好ましい。

蓋板の作成方法としては、図３〜４の例の場合、例えばプラスチック樹脂部材及び金属部材を別々に成形しておき、それらを接着剤又は両面テープで貼り合わせることによって作成することができ、またはプラスチック樹脂部材の金型内に予め成形しておいた金属部材を所定の位置に配置し、金型内に溶融させた樹脂を流し込んで冷却、固化させることにより作成することができる。また、図５の例の場合、蓋板は例えばプラスチック樹脂部材の金型内に予め成形しておいた金属部材を所定の位置に二本のピンで金属部材を両側からはさむことにより固定し、金型内に溶融させた樹脂を流し込んで冷却、固化させ、金属部材を固定していたピンを取り除き、その後に残った穴に溶融させた樹脂を流し込んで冷却、固化させて穴を塞ぐことにより作成することができる。

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、いかなる公知技術の組合せ、変更、修正、追加も本発明の範ちゅうに属するものである。例えば本発明の蓋板を構成する金属部材は筐体外部に面していない限り、板状、波板状、凸状、凹状、コの字状など様々な形状を採ることができ、また複数の材料片に分けて用いることもできる。

本発明の太陽電池パネル用端子ボックスによれば、端子ボックスの耐候性や絶縁性の問題を生じさせずに金属部材を蓋板全体に用いた場合と同等の高い放熱効率でバイパスダイオードの発生する熱を筐体外へ放出することができ、特に耐久性及び安全性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。従来の端子ボックスの蓋板を取り除いた内部の模式図である。本発明の端子ボックスにおいて蓋板のプラスチック樹脂部材の筐体内部に面する面に金属部材が取り付けられている例の概略断面図である。本発明の端子ボックスにおいて蓋板のプラスチック樹脂部材の筐体内部に面する面に金属部材が取り付けられている例の概略断面図である。本発明の端子ボックスにおいて蓋板の金属部材の周囲がプラスチック樹脂部材によって包囲されている例の概略断面図である。

符号の説明

Ｐ太陽電池パネル
Ｂ端子ボックス
１底板
２電極用底板開口
３側壁
４端子板
５外部接続用ケーブル
６バイパスダイオード
７蓋板
８高熱伝導部材
９封止材
１０空気層

Claims

底板、側壁及び蓋板を含む筐体、前記筐体内部に組み込まれた複数の端子板、及び前記複数の端子板を相互に接続するバイパス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、前記蓋板がプラスチック樹脂部材及び金属部材から形成されていること、及び前記金属部材が前記プラスチック樹脂部材中に完全に埋め込まれるように金属部材の周囲がプラスチック樹脂部材に包囲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。
蓋板の筐体内部に面する面とバイパスダイオードの間に封止材が充填され、前記封止材が前記蓋板の筐体内部に面する面に接触し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。
蓋板の筐体内部に面する面とバイパスダイオードの間に封止材が充填され、前記封止材が前記封止材と前記蓋板の筐体内部に面する面の間に空気層が存在す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。