(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールに装着される端子ボックス装置であって、
端子ボックス筐体と、
前記端子ボックス筐体内に配設されて太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子がそれぞれ接続される複数の接続端子と、
前記複数の接続端子のうち２つの接続端子に接続されて他端が前記端子ボックス筐体外に引出された一対の接続ケーブルと、
前記端子ボックス筐体内に配設され、前記各接続端子とは別部材とされた中継端子台と、
複数の整流素子とを備え、
隣合う前記各整流素子同士が前記端子ボックス筐体内の前記接続端子と前記中継端子台とを介して接続されることで、前記各整流素子が直列に接続された、太陽電池モジュール用端子ボックス装置。
【請求項２】
請求項１記載の太陽電池モジュール用端子ボックス装置であって、
前記端子ボックス筐体内に、前記各整流素子を隔てる隔壁が設けられると共に、前記端子ボックス筐体内に充填剤が充填された、太陽電池モジュール用端子ボックス装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の太陽電池モジュール用端子ボックス装置であって、
前記端子ボックス筐体内に前記各整流素子を隔てる隔壁が設けられると共に、前記隔壁にその内部に空気層が設けられた、太陽電池モジュール用端子ボックス装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載の太陽電池モジュール用端子ボックス装置であって、
前記各接続端子を略均等間隔で並列配置すると共に、前記中継端子台を前記各接続端子の外側に配置した、太陽電池モジュール用端子ボックス装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用端子ボックス装置であって、
前記中継端子台とそれに接続される接続端子間の接続部材として、ピン状接続部材を用いた、太陽電池モジュール用端子ボックス装置。
【請求項６】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用端子ボックス装置であって、
前記中継端子台とそれに接続される接続端子間の接続部材として、非直線的な接続部材を用いた、太陽電池モジュール用端子ボックス装置。
【請求項７】
請求項６記載の太陽電池モジュール用端子ボックス装置であって、
前記非直線的な接続部材の一部は、前記端子ボックス筐体外に配設されている、太陽電池モジュール用端子ボックス装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、家屋の屋根等に配設される太陽電池モジュールに使用される太陽電池モジュール用端子ボックス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、太陽電池モジュールを家屋の屋根等にマトリックス状に配設して太陽光発電を行う太陽光発電システムが一般に知られている。
【０００３】
このような太陽光発電システムにおいて、各太陽電池モジュールは、その太陽電池モジュールを別の太陽電池モジュールと接続するための端子ボックス装置を備えている。
【０００４】
従来、このような端子ボックス装置内にバイパス用のダイオードを内蔵したものがある（特許文献１参照。）。このバイパス用のダイオードは、太陽電池モジュールに含まれる各太陽電池セルに、当該各太陽電池セルの出力極性とは逆方向にして並列接続されている。そして、太陽電池セルに対して逆バイアス電圧が印加された場合に、当該太陽電池セルの電流がバイパス用のダイオード側にバイパスされるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−２５２３５６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような端子ボックス装置では、ダイオードに流れる電流により、ダイオード自体が発熱する。
【０００７】
特に、上記特許文献１に開示の端子ボックス装置では、複数のダイオードが直列に接続された状態で、単一の筐体内に相隣接して収容配置されているため、太陽電池モジュール全体が蔭になり、直列接続されたダイオードの全部に電流が流れた場合には、隣接するダイオード間で相加的に熱的影響を及し合い、ダイオードがかなりの高温になる恐れがある。
【０００８】
これによって、ダイオードが異常な高温に達すると、最悪ダイオードのショート等の不具合を生じる恐れがある。
【０００９】
そこで、この発明の課題は、整流素子の温度上昇を抑えることができる太陽電池モジュール用端子ボックス装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１記載の発明は、太陽電池モジュールに装着される端子ボックス装置であって、端子ボックス筐体と、前記端子ボックス筐体内に配設されて太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子がそれぞれ接続される複数の接続端子と、前記複数の接続端子のうち２つの接続端子に接続されて他端が前記端子ボックス筐体外に引出された一対の接続ケーブルと、前記端子ボックス筐体内に配設され、前記各接続端子とは別部材とされた中継端子台と、複数の整流素子とを備え、隣合う前記各整流素子同士が前記端子ボックス筐体内の前記接続端子と前記中継端子台とを介して接続されることで、前記各整流素子が直列に接続されたものである。
【００１１】
なお、請求項２記載のように、前記端子ボックス筐体内に、前記各整流素子を隔てる隔壁が設けられると共に、前記端子ボックス筐体内に充填剤が充填されていてもよい。
【００１２】
請求項３記載のように、前記端子ボックス筐体内に前記各整流素子を隔てる隔壁が設けられると共に、前記隔壁にその内部に空気層が設けらていてもよい。
【００１３】
請求項４記載のように、前記各接続端子を略均等間隔で並列配置すると共に、前記中継端子台を前記各接続端子の外側に配置してもよい。
【００１４】
請求項５記載のように、前記中継端子台とそれに接続される接続端子間の接続部材として、ピン状接続部材を用いてもよい。
【００１５】
請求項６記載のように、前記中継端子台とそれに接続される接続端子間の接続部材として、非直線的な接続部材を用いてもよい。
【００１６】
請求項７記載のように、前記非直線的な接続部材の一部が、前記端子ボックス筐体外に配設されていてもよい。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール用端子ボックス装置について説明する。
【００１８】
まず、本端子ボックス装置が適用される太陽光発電システムの概略構成について説明する。
【００１９】
図１は、太陽光発電システムの電気的構成を示すブロック図である。この太陽光発電システムは、複数の太陽電池モジュール１と、各太陽電池モジュール１に装着される端子ボックス装置２０と、接続ボックス１０とを備えている。
【００２０】
各太陽電池モジュール１は、直列に電気接続された複数の太陽電池セル４を平面状に並べた構成とされている。各太陽電池モジュール１は、家屋の屋根等にマトリックス状に配設されており、自然太陽光を受ける。
【００２１】
端子ボックス装置２０は、各太陽電池モジュール１の裏面側等に取付けられており、各太陽電池モジュール１同士を相互接続し或は外部の接続ボックス１０に接続する機能を有している。また、端子ボックス装置２０内には、整流素子として複数のバイパス用のダイオード３０ａ〜３０ｃが収容配置されている。
【００２２】
各ダイオード３０ａ〜３０ｃは、各太陽電池セル４（又は複数の太陽電池セルからなる各セル群）の出力極性とは逆方向にして並列接続されている。これにより、例えば、所定の太陽電池セル４に太陽光が照射しない状態になったこと等が原因で、当該太陽電池セル４に対して逆バイアス電圧が印加された場合に、当該太陽電池セル４の電流がダイオード３０ａ〜３０ｃ側にバイパスされるようになっている。これら各ダイオードは、端子ボックス装置２０内では、直列接続されることになる。
【００２３】
なお、実際には、それぞれの太陽電池モジュール１において、各太陽電池セル４（又は複数の太陽電池セルからなる各セル群）に対して１つのダイオード３０ａ〜３０ｃが設けられているため、１つの太陽電池モジュール１に対して複数のダイオード３０ａ〜３０ｃが設けられる。本実施の形態では、１つの太陽電池モジュール１に対して３つのダイオード３０ａ〜３０ｃが設けられている（図２参照）。図１では、１つの太陽電池モジュール１に対して１つのダイオード３０ａ〜３０ｃのみを図示している。
【００２４】
上記各太陽電池モジュール１は、それぞれの裏面側に取付けられた端子ボックス装置２０を経由して引出された接続ケーブル１５を介して隣接する他の太陽電池モジュール１に接続されており、これにより、複数の太陽電池モジュール１が直列に電気的に接続されている。
【００２５】
この各太陽電池モジュール１から電力を取出す際には、太陽電池モジュール１群より引出された一対の接続ケーブル１５が接続ボックス１０又はインバータ装置等に接続されて交流電流に変換され取出される構成となっている。
【００２６】
端子ボックス装置２０についてより詳細に説明する。
【００２７】
図２は端子ボックス装置２０を示す平面図である。この端子ボックス装置２０は、端子ボックス筐体２１と、複数の接続端子２５ａ〜２５ｄと、接続ケーブル１５と、複数のダイオード３０ａ〜３０ｃとを備えている。
【００２８】
端子ボックス筐体２１は、合成樹脂等により形成されており、内部に収容凹部を有しかつ上方が開放された平面視略長方形状のケース構造とされたボックス本体２１ａと、その収容凹部を閉塞すべくボックス本体２１ａの上方開口に取付けられる板状の蓋体（図示省略）とを備えている。
【００２９】
ボックス本体２１ａの底面には、その一側部（図２では上側部分）に沿って配線孔２２ａが形成されてると共に、ボックス本体２１ａの他側側（図２では下側）の側壁部の両端部には、一対のケーブル嵌通孔２２ｂが形成されている。
【００３０】
そして、太陽電池モジュール１の各太陽電池セル４（又は複数の太陽電池セルからなる各セル群）から引出されたリードフレーム１６（接続子）のそれぞれの端部が、配線孔２２ａを通じてそれぞれ端子ボックス筐体２１内に引込まれている。また、各太陽電池モジュール１相互間を接続する接続ケーブル１５或は各太陽電池モジュール１からの電力を外部に取出すための接続ケーブル１５が上記各ケーブル嵌通孔２２ｂに嵌通されている。
【００３１】
また、端子ボックス筐体２１内に、収容凹部をその長手方向に沿って３つのダイオード収容空間２３ａ〜２３ｃに仕切る２つの隔壁２４が形成されている。各ダイオード収容空間２３ａ〜２３ｃには、後述するようにそれぞれ単一のダイオード３０ａ〜３０ｃが収容され、従って、各隔壁２４は、各ダイオード３０ａ〜３０ｃを隔てている。
【００３２】
また、この隔壁２４には、ピン挿通溝２４ａが形成されており、後述するジャンパーピン３４が当該ピン挿通溝２４ａ内に挿通配置されている。
【００３３】
さらに、各隔壁２４のうち上記ピン挿通溝２４ａを避ける部分に、その面方向に沿って凹溝部２４ｇが形成されており、この凹溝部２４ｇ内に空気層が形成されている（図３参照）。
【００３４】
また、端子ボックス筐体２１内に、複数（ここでは４つ）の接続端子２５ａ〜２５ｄが並列状に収容固定されている。
【００３５】
このうち２つの接続端子２５ａ，２５ｄの一端部には、太陽電池モジュール１の各太陽電池セル４（又は複数の太陽電池セルからなる各セル群）から引出されたリードフレーム１６の端部がはんだ付け等により接続されており、該２つの接続端子２５ａ，２５ｄの他端部には接続ケーブル１５がカシメ接続等により接続されている。これらの接続端子２５ａ，２５ｄは、ボックス本体２１ａにおける複数（ここでは３つ）のダイオード収容空間２３ａ〜２３ｃのうち両端側の２つのダイオード収容空間２３ａ，２３ｃにそれぞれ配設されている。
【００３６】
また、他の２つの接続端子２５ｂ，２５ｃの一端部には、太陽電池モジュール１の各太陽電池セル４（又は複数の太陽電池セルからなる各セル群）から引出されたリードフレーム１６の端部が接続されている。この２つの接続端子２５ｂ，２５ｃは、複数（ここでは３つ）のダイオード収容空間２３ａ〜２３ｃのうち両端側を除く中間のダイオード収容空間２３ｂ内に、所定間隔あけて並列状態で収容配置されている。
【００３７】
また、複数（ここでは３つ）のダイオード３０ａ〜３０ｃは、それぞれ１つずつ各ダイオード収容空間２３ａ〜２３ｃ内に収容配置されている。
【００３８】
本実施の形態では、各ダイオード３０ａ〜３０ｃとして、チップ状に形成されたベアチップダイオードの上面及び下面に、接続リード端子及び放熱板としての機能を有するリード板を取付けた構成のものが用いられている。なお、図２において、各ダイオード３０ａ〜３０ｃの一方側のリード板に蛇行部が形成されているのは、温度変化等に起因して、ベアチップダイオードと各リード板との接続部分にかかる応力を緩和させるためである。
【００３９】
これら各ダイオード３０ａ〜３０ｃは、上記端子ボックス筐体２１内で、当該端子ボックス筐体２１内の中継端子台２８ａ，２８ｂを介して直列に接続されている。
【００４０】
具体的には、次の態様にて各ダイオード３０ａ〜３０ｃが直列に接続されている。
【００４１】
すなわち、両端部のダイオード収容空間２３ａ，２３ｃ内に、それぞれ１つの中継端子台２８ａ，２８ｂが収容固定されている。なお、接続端子２５ａ〜２５ｄ及び一対の中継端子台２８ａ，２８ｂは、略均等間隔の並列姿勢で配設されている。一方の中継端子台２８ａは、ダイオード収容空間２３ａ内において、接続端子２５ａ，２５ｂ間に位置してそれら接続端子２５ａ，２６ｂと平行な姿勢で固定されている。他方の中継端子台２８ｂは、ダイオード収容空間２３ｃ内において、接続端子２５ｃ，２５ｄ間に位置してそれら接続端子２５ｃ，２６ｄと平行な姿勢で固定されている。
【００４２】
両端部のダイオード収容空間２３ａ，２３ｃ内において、ダイオード３０ａ，３０ｃの一方側のリード板端部が接続端子２５ａ，２５ｄにそれぞれはんだ付けされると共に、ダイオード３０ａ，３０ｃの他方側のリード板端部端部が中継端子台２８ａ，２８ｂにそれぞれはんだ付けされている。
【００４３】
また、各中継端子台２８ａ，２８ｂには、ピン状接続部材であるジャンパーピン３４を介して、中間部のダイオード収容空間２３ｂ内の接続端子２５ｂ，２５ｃにそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、細長線状部材である２つのジャンパーピン３４の一端部がそれぞれ中継端子台２８ａ，２８ｂにはんだ付け等により接続されると共に、それぞれの他端部が各隔壁２４のピン挿通溝２４ａを通って中間部のダイオード収容空間２３ｂ内に引込まれて、その内部の接続端子２５ｂ，２５ｃにはんだ付け等により接続されている。
【００４４】
これにより、各ダイオード３０ａ，３０ｃが、接続端子２５ａ，２５ｂ間又は接続端子２５ｃ，２５ｄ間に介装される。なお、ダイオード３０ａは、接続端子２５ａ，２５ｂに接続される太陽電池セル４（又は太陽電子セル４群）に対して並列に接続され、ダイオード３０ｃは接続端子２５ｃ，２５ｄに接続される太陽電池セル４（又は太陽電子セル４群）に対して並列に接続される。
【００４５】
また、中間部のダイオード収容空間２３ｂ内においては、ダイオード３０ｂの一方側のリード板部が接続端子２５ｂにはんだ付け等により接続され、その他方側のリード板部が接続端子２５ｃにはんだ付け等により接続されている。これにより、ダイオード３０ｂが一対の接続端子２５ｂ，２５ｃ間に介装される。なお、このダイオード３０ｂは、接続端子２５ｂ，２５ｃに接続される太陽電池セル４（又は太陽電子セル４群）に対して並列に接続される。
【００４６】
そして、上記端子ボックス筐体２１の収容凹部内にシリコーンポッティング剤等の絶縁性の充填剤を充填した状態で、端子ボックス筐体２１の上方開口に蓋体を取付けることで、本端子ボックス装置が組立てられることとなる。
【００４７】
以上のように構成された端子ボックス装置によると、複数のダイオード３０ａ〜３０ｃが中継端子台２８ａを介して直列に接続されているため、ダイオード３０ａ，３０ｂ間に中継端子台２８ａが介在し、ダイオード３０ｂ，３０ｃ間に中継端子台２８ｂが介在する。従って、所定のダイオード３０ａ〜３０ｃで生じた熱が隣のダイオード３０ａ〜３０ｃに伝わり難くなり、複数のダイオード３０ａ〜３０ｃ間で熱的影響を及し合うことによる、ダイオード３０ａ〜３０ｃの温度上昇を抑えることができる。
【００４８】
また、各ダイオード３０ａ〜３０ｃが、隔壁２４により隔てられているため、端子ボックス筐体２１内に充填された充填剤を通じて熱伝達が当該隔壁２４によって抑制されることとなる。この点からも、複数のダイオード３０ａ〜３０ｃ間における相互間の熱的影響を防止して、ダイオード３０ａ〜３０ｃの温度上昇を抑えることができる。
【００４９】
しかも、その隔壁２４内には空気層が形成されているため、より確実に熱伝達を抑制することができる。
【００５０】
さらに、中継端子台２８ａ，２８ｂと接続端子２５ｂ，２５ｃ間の接続部材として、比較的断面積の小さい細長線状部材であるジャンパーピン３４を用いているため、この点からしても、ダイオード３０ａ〜３０ｃから他のダイオード３０ａ〜３０ｃへの熱伝達が抑制され、より効果的にダイオード３０ａ〜３０ｃの温度上昇を抑えることができる。
【００５１】
｛変形例｝
変形例１に係る端子ボックス装置１２０について説明する。
【００５２】
なお、この端子ボックス装置１２０の説明において、上記実施の形態に係る構成要素と同様構成要素については同一符号を付して説明を省略し、その相違点を中心に説明する。
【００５３】
図４は変形例１に係る端子ボックス装置１２０を示す平面図である。この端子ボックス装置１２０では、ボックス本体２１ａの他側側（図４では下側）の側壁部であって、中継端子台２８ａ，２８ｂ及び接続端子２５ｂ，２５ｃと対応する各位置に、４つの中継ケーブル嵌通孔１２２ｃが形成されている。
【００５４】
また、上記２つのジャンパーピン３４の代りに、導線を被覆部で覆った中継ケーブル１３４が２つ用いられている。この各中継ケーブル１３４の一端部は、中継端子台２８ａ，２８ｂにカシメ接続等の手法により接続されると共に、それぞれの他端部は接続端子２５ｂ，２５ｃにカシメ接続等の手法により接続されている。また、各中継ケーブル１３４の長手方向中間部は、端子ボックス筐体２１外に露出している。具体的には、各中継ケーブル１３４の長手方向中間部が、各中継ケーブル嵌通孔１２２ｃを通って端子ボックス筐体２１外に引出されると共に再度各中継ケーブル嵌通孔１２２ｃを通って端子ボックス筐体２１内に引込まれている。このように、中継ケーブル１３４が端子ボックス筐体２１外を経由する部分で、該中継ケーブル１３４は非直線的に屈曲した態様となっている。
【００５５】
この変形例１に係る端子ボックス装置１２０では、中継端子台２８ａ，２８ｂと接続端子２５ｂ，２５ｃ間の接続部材として、非直線的な中継ケーブル１３４を用いているため、熱の伝達経路が長くなり、ダイオード３０ａ〜３０ｃから他のダイオード３０ａ〜３０ｃへ熱が伝わり難くなり、より効果的にダイオード３０ａ〜３０ｃの温度上昇を抑えることができる。なお、熱を伝わり難くするために、中継ケーブル１３４は可及的に長尺であることが好ましい。
【００５６】
しかも、中継ケーブル１３４の長手方向中間部が、端子ボックス筐体２１外に配設されているため、その部分で熱が外部に発散され易くなる。このため、ダイオード３０ａ〜３０ｃから他のダイオード３０ａ〜３０ｃへ伝わる熱が途中で発散され、より効果的にダイオード３０ａ〜３０ｃの温度上昇を抑えることができる。
【００５７】
変形例２に係る端子ボックス装置２２０について説明する。
【００５８】
なお、この端子ボックス装置２２０の説明において、上記実施の形態に係る構成要素と同様構成要素については同一符号を付して説明を省略し、その相違点を中心に説明する。
【００５９】
図５は変形例２に係る端子ボックス装置２２０を示す平面図である。
【００６０】
この端子ボックス装置２２０では、両端側のダイオード収容空間２３ａ，２３ｂ内において、接続端子２５ａ，２５ｄと、中継端子台２８ａ，２８ｂとの位置を入換えて配設し、中継端子台２８ａ，２８ｂを接続端子２５ａ，２５ｄの外側に配設している。また、これに伴い、ダイオード３０ａ，３０ｃの向きを逆に配設（電気的な接続方向は同じ）すると共に、比較的長尺なジャンパーピン２３４を用いて接続端子２５ａ，２５ｄを跨ぐようにして接続端子２５ａ，２５ｄと中継端子台２８ａ，２８ｂとを接続するようにしている。
【００６１】
この変形例２に係る端子ボックス装置２２０によると、各接続端子２５ａ〜２５ｄが略均等間隔で並列配置されることとなり、太陽電池モジュールの太陽電池セル４（又は太陽電池セル４群）からのリードフレーム１６を略均等間隔に配設することができる。
【００６２】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１記載の太陽電池モジュール用端子ボックス装置によると、各整流素子が、端子ボックス筐体内の中継端子台を介して直列に接続されているため、整流素子で生じた熱が隣の整流素子に伝わり難くなり、複数の整流素子間で熱的影響を及し合うことによる、整流素子の温度上昇を抑えることができる。
【００６３】
また、請求項２記載の発明によれば、充填剤を通じた熱伝達が、隔壁によって抑制され、より効果的に整流素子の温度上昇を抑えることができる。
【００６４】
さらに、請求項３記載の発明によれば、隔壁内に設けられた空気層によって、整流素子から他の整流素子への熱伝達が抑制され、より効果的に整流素子の温度上昇を抑えることができる。
【００６５】
請求項４記載の発明によれば、各接続端子を略均等間隔で並列配置しているため、太陽電池モジュールの光電変換素子からの複数の接続子を略均等間隔に接続することができる。
【００６６】
また、請求項５記載の発明によれば、前記中継端子台とそれに接続される接続端子間の接続部材として、ピン状接続部材を用いているため、整流素子から他の整流素子へのピン状接続部材を介した熱伝達が抑制され、より効果的に整流素子の温度上昇を抑えることができる。
【００６７】
請求項６記載の発明によれば、接続部材として、非直線的な接続部材を用いているため、整流素子から他の整流素子へ熱が伝わり難くなり、より効果的に整流素子の温度上昇を抑えることができる。
【００６８】
請求項７記載の発明によれば、非直線的な接続部材の一部は、端子ボックス筐体外に配設されているため、当該接続部材のうち端子ボックス筐体外に配設されて部分で熱が外部に発散され、整流素子から他の整流素子へ熱が伝わり難くなり、より効果的に整流素子の温度上昇を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽光発電システムの電気的構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール用端子ボックス装置を示す平面図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】変形例１に係る端子ボックス装置を示す平面図である。
【図５】変形例２に係る端子ボックス装置を示す平面図である。
【符号の説明】
１  太陽電池モジュール
４  太陽電池セル
１５  接続ケーブル
１６  リードフレーム
２０  端子ボックス装置
２１  端子ボックス筐体
２１ａ  ボックス本体
２３ａ〜２３ｃ  ダイオード収容空間
２４  隔壁
２５ａ〜２５ｄ  接続端子
２８ａ，２８ｂ  中継端子台
３０ａ〜３０ｃ  ダイオード
３４  ジャンパーピン
１２０  端子ボックス装置
１２２ｃ  中継ケーブル嵌通孔
１３４  中継ケーブル
２２０  端子ボックス装置
【図１】
0003580306.tif 000002
【図２】
0003580306.tif 000003
【図３】
0003580306.tif 000004
【図４】
0003580306.tif 000005
【図５】
0003580306.tif 000006