(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールの出力部を構成する端子ボックスであって、
一面を開放する直方体箱状であり、底面に端子取付部が突設され、前記太陽電池モジュールに固定されるボックス本体と、
前記端子取付部が挿入される取付穴を有し、該取付穴に前記端子取付部が挿入されることによって前記ボックス本体内に併設され、前記太陽電池モジュールから延びる出力リード線が接続される第１の端子板および第２の端子板と、
樹脂封止された封止部と前記封止部から延出する第１の脚部電極および第２の脚部電極とからなり、前記封止部を前記第１の端子板に固定され、前記第１の脚部電極を前記第１の端子板に接続され、前記第２の脚部電極を前記第２の端子板に接続される逆負荷時バイパス用の整流素子と、
熱可塑性を持たない材料で作製され、前記第１の端子板と前記第２の端子板とを位置決めする連結部材とを備え、
前記第１の端子板および前記第２の端子板には係合穴が形成されており、
前記連結部材は、前記係合穴に挿入される突出部を有し、該突出部が前記係合穴に上側から圧入されて前記第１の端子板および前記第２の端子板に装着され、前記第１の端子板と前記第２の端子板との間隔の変化を規制する
ことを特徴とする太陽電池モジュール用端子ボックス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆流電流による太陽電池セルの破壊を防止する目的で、太陽電池出力をバイパスする逆負荷時バイパス用のバイパスダイオードを備える太陽電池モジュール用端子ボックスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムでは、家屋の屋根上に敷設した複数の太陽電池モジュールからの直流電力をインバータ等を介して各電器製品に供給するようになっている。複数の太陽電池モジュールは、各太陽電池モジュールの裏側に配置された太陽電池モジュール用端子ボックス（以降、単に端子ボックス）を介して直列に接続された構成となっている。
【０００３】
従来の端子ボックスとしては、筐体の内部に並設されて一端が太陽電池モジュールの裏面側から引き出された出力リードに接続されるとともに他端がモジュール連結ケーブルに接続される複数枚の端子板と、各端子板間に架け渡される逆負荷時バイパス用のバイパスダイオードとを備えたものが知られている。
【０００４】
太陽電池モジュールにおいては、一部の太陽電池セルに影がかかり、太陽光が当たらず未発電状態になると、この未発電状態の太陽電池セルに、発電状態の太陽電池セルから逆方向の電流が流れ、セルを破壊する恐れがある。このような逆流電流による太陽電池セルの破壊を防止するために、通常、バイパスダイオードと呼ばれる逆流電流を防止するためのダイオードが接続されている。このバイパスダイオードは、未発電状態の太陽電池セルを迂回するようにして電流が流れた際、発熱する。そして、この熱を十分に逃がすことが出来ない場合、定格温度を超え破損するおそれがある。
【０００５】
一方、太陽電池モジュールを住宅の屋根上などに設置する場合、通常は取付金具を用いて架台上に取り付けられるが、太陽電池モジュールの裏側には、上述したバイパスダイオードや接続端子を外部環境から保護するための端子ボックスが設置されている。この端子ボックスは、通常、熱可塑性の材料により成型されて作製されている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００５／０８８７３２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のように、バイパスダイオードは、未発電状態の太陽電池セルを迂回するようにして電流が流れた際、発熱する。従来のように、端子ボックスが熱可塑性の材料により作製されている場合、各端子板間の間隔が広がるように変形する場合がある。このような場合、端子板間に架け渡されたバイパスダイオードの脚部電極に応力が集中する。そして、端子ボックスの変形が大きい場合には、バイパスダイオードが破損するおそれがあるので改善が望まれていた。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、バイパスダイオードが発熱する等、温度に変化があったときでも、バイパスダイオードの脚部電極に応力が働くことがなく、これにより、バイパスダイオードの破損を防止して、信頼性の向上を図ることができる太陽電池モジュール用端子ボックスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスは、ボックス本体内に併設され太陽電池モジュールから延びる出力リード線が接続される第１の端子板および第２の端子板と、樹脂封止された封止部とこの封止部から延出する第１の脚部電極および第２の脚部電極とからなり、封止部を第１の端子板に固定され、第１の脚部電極を第１の端子板に接続され、第２の脚部電極を第２の端子板に接続される逆負荷時バイパス用の整流素子と、を備え、第１の端子板と第２の端子板が、熱軟化性を持たない位置決め部品により、温度変化による相互間の間隔の変化を規制されて支持されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、整流素子の封止部が固定される第１の端子板と、整流素子の脚部電極が接続される第２の端子板とが、熱軟化性を持たない位置決め部品により、温度変化による相互間の間隔の変化を規制されて支持されているので、万が一、整流素子が発熱する等、端子ボックス内の温度に変化があったときでも、整流素子の脚部電極に応力が働くことがなく、これにより、整流素子の破損を防止して、信頼性の向上を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、この発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックスが適用される太陽電池モジュールを示す斜視図である。
【図２】図２は、この発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックスが配設される太陽電池モジュールを裏面側から見た斜視図である。
【図３】図３は、蓋体を取り外した端子ボックスの正面図である。
【図４】図４は、整流素子（バイパスダイオード）の正面図である。
【図５】図５は、この発明の実施の形態２に係る太陽電池モジュール用端子ボックスの蓋体、端子板および放熱板を取り外した端子ボックスの正面図である。
【図６】図６は、この発明の実施の形態３に係る太陽電池モジュール用端子ボックスの蓋体を取り外した端子ボックスの正面図である。
【図７】図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う矢視断面の端子板と連結部材の係合する様子を示す図である。
【図８】図８は、この発明の実施の形態４に係るダイオードとそれを支持する部材の関係を示す一部を断面とする側面図である。
【図９】図９は、この発明の実施の形態５に係るダイオードとそれを支持する部材の関係を示す一部を断面とする側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に、本発明にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックスが適用される太陽電池モジュールを示す斜視図である。図２は、この発明の実施の形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックスが配設される太陽電池モジュールを裏面側から見た斜視図である。太陽電池モジュール１００は、直列に接続された多数の太陽電池セル１２と、この太陽電池セル１２が透光性の高い前面カバー部材と耐候性に優れた裏面カバー部材１４とその中間に封入する樹脂により保護されてなる太陽電池パネルと、この太陽電池パネルを支持する矩形枠状のアルミ製の支持フレーム１３と、裏面カバー部材１４に取り付けられ太陽電池モジュール１００の出力部を構成する太陽電池モジュール用端子ボックス（以降、単に端子ボックス）２０とから構成されている。
【００１４】
端子ボックス２０は、外殻を構成する概略箱状の筐体を有し、さらにボックス本体２０Ａと蓋体２０Ｂとから構成されている。概略板状の蓋体２０Ｂは、一面を開放する概略直方体箱状のボックス本体２０Ａの開放面を閉塞している。そして、本実施の形態においては、端子ボックス２０のうち、少なくともボックス本体２０Ａが、熱硬化樹脂やセラミックなどの熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製されている。筐体の内部には、太陽電池モジュール１００の出力部が収納されている。この出力部には、太陽電池モジュール１００の出力を取り出す目的で、また他の太陽電池モジュールと接続する目的で、外部に延びるモジュール連結ケーブル（外部ケーブル）１６Ａ，Ｂが接続されている。１６Ａは太陽電池の＋側、１６Ｂは太陽電池の−側となっており、それぞれが別の太陽電池モジュールと接続される。
【００１５】
図３は、蓋体２０Ｂを取り外した端子ボックス２０の正面図である。図４は、整流素子（バイパスダイオード）の正面図である。ボックス本体２０Ａは、概略直方体箱状を成し、底面とその四方を囲む外側面２を有し、外側面２の内側に、内部に出力部を収納する内側面３を有している。ボックス本体２０Ａの底面の例えば図３の図示上端に、辺に沿って矩形のリード線引込口２０ａが開口している。このリード線引込口２０ａを介して、太陽電池パネルの内部から延びる図示しない出力リード線が挿入される。この出力リード線は、具体的には表面が半田メッキされた平角銅線である。一方、リード線引込口２０ａと反対側の側面には、モジュール連結ケーブル１６Ａ，１６Ａを引き出すためのケーブル引出孔２０ｂが形成されている。
【００１６】
出力部は、逆負荷時バイパス用の整流素子として２個のバイパスダイオード（以降、単にダイオード）８Ａ，８Ｂと、３枚の端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃとを含んで構成されている。出力部を囲む内側面３の内側には、配線接続の完了後、最終的には防水用の充填材が充填される。
【００１７】
ボックス本体２０Ａの底面から突設された端子取付部７Ａ，７Ｂ，７Ｃが、ボックス本体２０Ａ内に突出しており、導電性材料にて作製された３枚の端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、自らに穿孔された取付穴に端子取付部７Ａ，７Ｂ，７Ｃを挿入して、それぞれ端子取付部７Ａ，７Ｂ，７Ｃに固定されている。端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、相互に平行に図示左右方向に並んで配置され、各々図示上下方向に延びる長尺形状をなしている。それぞれの端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃの図示上端には、リード線引込口２０ａを介して挿入された出力リード線がはんだ接合されるリード線接続部１ａが設けられている。このリード線接続部１ａには、直列に接続された複数の太陽電池セル１２の一端から延びる出力リード線が各々接合される。一方、３枚の端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃのうち、図示左右端の２枚の端子板１Ａの図示下端には、モジュール連結ケーブル１６Ａが圧着接合されるケーブル接続部が設けられている。
【００１８】
ダイオード８Ａ，８Ｂは、３枚の端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃの配列に対して、この配列と直交する方向に配置されている。ダイオード８Ａは、図４に示すように、半導体素子が絶縁樹脂材にて樹脂封止された封止部８ａとこの封止部８ａから延びる脚部電極８ｂ、８ｃとからなり、封止部８ａの脚部電極８ｂ、８ｃと反対側には、リベット等で固定されるための固定用穴８ｄが形成されている。封止部８ａは、矩形偏平状をなし放熱性を向上させるため一方の主面にはヒートシンクが露呈している。なお、他のダイオード８Ｂも、同様の構成をなしている。ダイオード８Ａ，８Ｂは、ＰＮ接合に基づく整流機能を持っており、２本の脚部電極８ｂ，８ｃは、それぞれＮ極とＰ極となっている。そして、２本の脚部電極８ｂ，８ｃにて、端子板間を跨ぐようにして橋絡する。
【００１９】
ダイオード８Ａは端子板１Ａ上に支持され、ダイオード８Ａの封止部８ａはリベット２ａにて端子板１Ａに固定される。ダイオード８ＡのＮ側の極性を持つ脚部電極８ｂが端子板１Ａに半田付けされ電気的に接続される。ダイオード８ＡのＰ側の極性を持つダイオードの脚部電極８ｃは隣接の端子板１Ｂに延び半田付けされ電気的に接続される。端子板１Ａとケーブル７は圧着結合されて電気的に接続される。
【００２０】
ダイオード８Ｂは端子板１Ｂ上に支持され、ダイオード８Ｂの封止部８ａはリベット２ｂにて端子板１Ｂに固定される。ダイオード８ＢのＮ側の極性を持つ脚部電極８ｂが端子板１Ｂに半田付けされ電気的に接続される。ダイオード８ＢのＰ側の極性を持つダイオードの脚部電極８ｃは隣接の端子板１Ｃに延び半田付けされ電気的に接続される。ダイオード８Ａは端子板１Ａと端子板１Ｂとの間を橋絡して両者間に流れる逆電流を防止する。ダイオード８Ｂは端子板１Ｂと端子板１Ｃとの間を橋絡して両者間に流れる逆電流を防止する。
【００２１】
本実施の形態によれば、ボックス本体２０Ａが、熱硬化樹脂やセラミックなどの熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製されているので、温度変化があってもボックス本体２０Ａの形状が変化しない。そして、ボックス本体２０Ａに一体に成型されている端子板取付部７Ａ，７Ｂの間隔も温度により変化しない。これにより、ダイオード８Ａの封止部８ａを支持する端子板１Ａと、ダイオード８Ａの脚部電極８ｃを支持する端子板１Ｂとの間が、熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製されたボックス本体２０Ａにより、相互の間隔の変化を規制されて位置決めされることにより、脚部電極８ｃに作用する応力が軽減される。ダイオード８Ｂも同様である。
【００２２】
実施の形態２．
図５は、この発明の実施の形態２に係る太陽電池モジュール用端子ボックスの蓋体、端子板および放熱板を取り外した端子ボックスの正面図である。本実施の形態においては、脚部電極に作用する応力を軽減する位置決め部品６は、ボックス本体２０Ａの底面に一体成型されている。位置決め部品６は、図５に示す薄墨を入れた部分であり、ボックス本体２０Ａの底面の一部とそこから立設する端子取付部７Ａ，７Ｂ，７Ｃとから成る。位置決め部品６は、熱硬化樹脂やセラミックなどの熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２３】
上記の構造は、樹脂製のボックス本体２０Ａを成型する時に、位置決め部品６を一体成型（インサートモールド）して作製することにより得られる。具体的には、位置決め部品６は、ボックス本体２０Ａの樹脂成型時に成型型内に装填され、成型型内の残る空間に溶融樹脂を注入されて、少なくとも一部を樹脂で包まれるようにして、ボックス本体２０Ａと一体に成型される。
【００２４】
なお、位置決め部品６は、上記のようにボックス本体２０Ａの底面に一体成型されてもよいが、ボックス本体２０Ａと別に作製されて、接着あるいはねじ止め等によりボックス本体２０Ａに取り付けられていても良い。
【００２５】
本実施の形態によれば、ダイオード８Ａの封止部８ａを支持する端子板１Ａと、ダイオード８Ａの脚部電極８ｃを支持する端子板１Ｂとの間が、熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製された位置決め部品６により、相互の間隔の変化を規制されて位置決めされることにより、脚部電極８ｃに作用する応力が軽減される。ダイオード８Ｂも同様である。
【００２６】
実施の形態３．
図６は、この発明の実施の形態３に係る太陽電池モジュール用端子ボックスの蓋体を取り外した端子ボックスの正面図である。図７は、図６のＡ−Ａ線に沿う矢視断面の端子板と連結部材の係合する様子を示す図である。本実施の形態においては、熱軟化性を持たない位置決め部品として、端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃを互いに位置決めする連結部材５が設けられている。連結部材５は、熱硬化樹脂やセラミックなどの熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製され、両端部と中央部に設けられた３箇所の凸部５ａを端子板１Ａ，１Ｂ，１Ｃにそれぞれ形成された係合穴にそれぞれ圧入して装着されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。
【００２７】
本実施の形態によれば、ダイオード８Ａの封止部８ａを支持する端子板１Ａと、ダイオード８Ａの脚部電極８ｃを支持する端子板１Ｂとの間が、熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製された連結部材５により、相互の間隔の変化を規制されて位置決めされることにより、脚部電極８ｃに作用する応力が軽減される。ダイオード８Ｂも同様である。
【００２８】
実施の形態４．
図８は、この発明の実施の形態４に係るダイオードとそれを支持する部材の関係を示す一部を断面とする側面図である。本実施の形態においては、ボックス本体２０Ａの底面に沿って広がる良熱伝導性の材料で作製された放熱板１５が設けられている。放熱板１５は、ボックス本体２０Ａの底面に全面にわたって密着して広がるとともに、主面に形勢された穴にボックス本体２０Ａの底面から立設する端子取付部７Ｂを貫通させている。
【００２９】
ダイオード８Ｂは放熱板１５上に支持され、ダイオード８Ｂの封止部８ａはリベット２ｂにて直接放熱板１５に固定される。ダイオード８ＢのＮ側の極性を持つ脚部電極８ｂが端子板１Ｂに半田付けされ電気的に接続される。ダイオード８ＢのＰ側の極性を持つダイオードの脚部電極８ｃ（図示しない）は隣接の端子板１Ｃに延び半田付けされ電気的に接続される。
【００３０】
ダイオード８Ｂは、封止部８ａの一方の主面（下面）をそれぞれ放熱板１５に面接触させて放熱板１５上に固定され、封止部８ａの他方の主面（上面）を端子板１Ｂに面接触させて両者間にサンドイッチ状に挟まれている。放熱板１５は、良熱伝導性の材料で作製され、ボックス本体２０Ａの底面にほぼ全面にわたって広がり、ボックス本体２０Ａの底面を介して太陽電池モジュール（図示せず）と対向している。この放熱板１５により、封止部８ａの熱が太陽電池モジュールに逃げる。
【００３１】
ボックス本体２０Ａの底面の一部とそこから立設する端子取付部７Ｂは、実施の形態２と同じように、熱硬化樹脂やセラミックなどの熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製されている。
【００３２】
本実施の形態によれば、ダイオード８Ｂの封止部８ａを支持する放熱板１５と、ダイオード８Ｂの脚部電極８ｂを支持する端子板１Ｂとの間が、熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製された端子取付部７Ｂにより、相互の間隔の変化を規制されて位置決めされることにより、脚部電極８ｂに作用する応力が軽減される。ダイオード８Ａも同様である。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、端子取付部７Ｂは、ダイオード８Ｂの封止部８ａと端子板１Ｂとの間の間隔の変化を規制しているが、放熱板１５は、ダイオード８Ｂの封止部８ａと端子板１Ｃとの間の間隔の変化を規制してもよいし、複数の端子取付部を設けて、その両方を行ってもよい。また、ダイオード８Ｂの脚部電極８ｂ，８ｃが接続される端子板１Ｂと端子板１Ｃとの間の間隔の変化を規制するようにしてもよい。
【００３４】
実施の形態５．
図９は、この発明の実施の形態５に係るダイオードとそれを支持する部材の関係を示す一部を断面とする側面図である。本実施の形態の位置決め部品１７は、実施の形態２と同じようにボックス本体２０Ａの一部に形成されている。位置決め部品１７は、熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製され、位置決め部品１７は、ボックス本体２０Ａの底部の一部を構成する部分と、そこから垂直に立設する端子取付部７Ｂから構成されている。
【００３５】
ダイオード８Ｂは位置決め部品１７上に支持され、ダイオード８Ｂの封止部８ａはリベット２ｂにて直接位置決め部品１７の主面に固定される。ダイオード８ＢのＮ側の極性を持つ脚部電極８ｂが端子板１Ｂに半田付けされ電気的に接続される。ダイオード８ＢのＰ側の極性を持つダイオードの脚部電極８ｃ（図示しない）は隣接の端子板１Ｃに延び半田付けされ電気的に接続される。
【００３６】
本実施の形態によれば、ダイオード８Ｂの封止部８ａと、ダイオード８Ｂの脚部電極８ｂを支持する端子板１Ｂとの間が、熱可塑性（熱軟化性）を持たない材料により作製された位置決め部品１７により、相互の間隔の変化を規制されて位置決めされることにより、脚部電極８ｂに作用する応力が軽減される。ダイオード８Ａも同様である。
【００３７】
なお、本実施の形態においては、位置決め部品１７は、ダイオード８Ｂの封止部８ａと端子板１Ｂとの間の間隔の変化を規制しているが、位置決め部品１７は、ダイオード８Ｂの封止部８ａと端子板１Ｃとの間の間隔の変化を規制してもよいし、その両方を行ってもよい。ダイオード８Ｂの脚部電極８ｂ，８ｃが接続される端子板１Ｂと端子板１Ｃとの間の間隔の変化を規制するようにしてもよい。
【００３８】
なお、上記実施の形態１から５に挙げた形態に限らず、ダイオードの封止部を支持する部材と、ダイオードの脚部電極を支持する部材との間が熱可塑性（熱軟化性）を持たない部材により間隔の変化を規制されて相互に位置決めされることにより、所定の効果を得ることができる。
【００３９】
また、ダイオードの封止部を支持する部材とダイオードの脚部電極を支持する部材との間にかぎらず、ダイオードの一方の脚部電極を支持する部材とダイオードの他方の脚部電極を支持する部材との間が熱可塑性（熱軟化性）を持たない部材により間隔の変化を規制されて相互に位置決めされることによっても、所定の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
以上のように、本発明にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、太陽電池出力をバイパスする逆負荷時バイパス用の整流素子を備える太陽電池モジュール用端子ボックスに適用されて有用であり、特に、発熱量の大きいバイパス用整流素子を搭載するものに適用されて最適なものである。
【符号の説明】
【００４１】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ  端子板
１ａ  リード線接続部
２  外側面
３  内側面
５  連結部材（位置決め部品）
５ａ  凸部
６  位置決め部品
７Ａ，７Ｂ，７Ｃ  端子取付部
８Ａ，８Ｂ  バイパスダイオード（整流素子）
８ａ  封止部
８ｂ，８ｃ  脚部電極
８ｄ  固定用穴
１２  太陽電池セル
１３  支持フレーム
１４  裏面カバー部材
１５  放熱板
１６  モジュール連結ケーブル（外部ケーブル）
１７  位置決め部品
２０  端子ボックス
２０Ａ  ボックス本体
２０Ｂ  蓋体
２０ａ  リード線引込口
２０ｂ，２０ｃ  ケーブル引出孔
１００  太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図５】
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