(57)【要約】 【課題】  樹脂材の使用量を減少させる。【解決手段】  ボックス本体１０の基板１１上に複数の端子板３０が並設され、隣接する端子板３０間にバイパスダイオード５０が架け渡されている。基板１１上にはベアチップダイオード部分の周囲を取り囲むようにして区画壁部材７０が取り付けられる。ボックス本体１０内における区画壁部材７０の外側には、このボックス本体１０内に導入される樹脂材によって樹脂封止部７５が形成される。区画壁部材７０の内側に樹脂封止部７５を充填しなくて済むから、その分だけ樹脂材の使用量を低減することができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボックス本体の基板上に並設されて太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極と両電極に対応する外部接続用のケーブルとの間を電気的に中継する端子板と、対応する二つの端子板間に架け渡される逆負荷時バイパス用の整流素子とを備え、
前記ボックス本体内には同ボックス本体内に導入される樹脂材によって樹脂封止部が形成され、前記樹脂封止部は、少なくとも前記整流素子のうちの整流機能を有する整流素子本体とは非接触状態となる前記整流素子本体から離れた位置に配されてい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。
【請求項２】
前記基板上には、前記樹脂材の導入に先立って、前記整流素子本体の周囲を取り囲んで前記整流素子本体と前記樹脂封止部との間を仕切るための区画壁が取り付けられ、前記樹脂封止部が前記区画壁の外側に設けられることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
【請求項３】
前記樹脂封止部は、前記太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極からの各リードと前記端子板との接続部に被着していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
【請求項４】
前記接続部の上面は、前記整流素子の下面よりも低い位置に設定されており、前記樹脂封止部の上面は、前記樹脂材の導入量の調整により、前記接続部の上面と前記整流素子の下面との間に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
【請求項５】
前記整流素子本体が予め樹脂モールド部によって被覆されていることを特徴とする請求項１ないし請求項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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックスに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムは、家屋の屋根上に敷設した太陽電池パネルからの直流電流をインバータ等を介して各電器製品に供給するものである。太陽電池パネルは複数の太陽電池モジュールからなり、各太陽電池モジュールの電極を端子ボックスを介して直列または並列に接続した構造となっている。
【０００３】
従来の端子ボックスとしては、ボックス本体内に隣接して配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プラス電極及びマイナス電極に接続されるとともに他端が外部接続用ケーブルに接続される二つの端子板と、両端子板間に架け渡されるバイパスダイオードとを備えたものが知られている（例えば、以下の特許文献１を参照）。バイパスダイオードは、逆負荷時の逆電流を外部接続用ケーブルの一方から他方へ短絡するためのものであって、チップ状の整流機能部とこの整流機能部を挟み込むようにして同整流機能部に接続される一対の導体片とからなる。両導体片は、互いの重合領域間に整流機能部との接点部を有し、この接点部から互いに離れる方向へ延出しその延出途中で対応する端子板に半田付け等により接続されている。
【０００４】
また、ボックス本体内には端子板が並設されたあと封止用の樹脂材が充填される。充填された樹脂材の上面はボックスの側壁の上縁とほぼ同じ高さ位置に設定され、これにより、太陽電池モジュールとの接続部位等が気密に封止されるようになっている。
【特許文献１】特許第３４９８９４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の場合には、ボックス本体の全域に亘って樹脂材が充填される構成となっていたため、樹脂材の使用量が多くなってコスト高となる懸念があった。また、整流機能部に溶融状態の樹脂材が被着すると、整流機能部が熱的ダメージを受ける虞もあった。
【０００６】
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、樹脂材の使用量を減少させるとともに樹脂材によって整流機能が不具合を起こさないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するための手段として、請求項１の発明は、ボックス本体の基板上に並設されて太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極と両電極に対応する外部接続用のケーブルとの間を電気的に中継する端子板と、対応する二つの端子板間に架け渡される逆負荷時バイパス用の整流素子とを備え、前記ボックス本体内には同ボックス本体内に導入される樹脂材によって樹脂封止部が形成され、前記樹脂封止部は、少なくとも前記整流素子のうちの整流機能を有する整流素子本体とは非接触状態となる前記整流素子本体から離れた位置に配されている構成としたところに特徴を有する。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記基板上には、前記樹脂材の導入に先立って、前記整流素子本体の周囲を取り囲んで前記整流素子本体と前記樹脂封止部との間を仕切るための区画壁が取り付けられ、前記樹脂封止部が前記区画壁の外側に設けられるところに特徴を有する。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記樹脂封止部は、前記太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極からの各リードと前記端子板との接続部に被着しているところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記接続部の上面は、前記整流素子の下面よりも低い位置に設定されており、前記樹脂封止部の上面は、前記樹脂材の導入量の調整により、前記接続部の上面と前記整流素子の下面との間に設定されているところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記整流素子本体が予め樹脂モールド部によって被覆されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１２】
＜請求項１の発明＞
ボックス本体内にはこのボックス本体内に導入される樹脂材によって樹脂封止部が形成され、樹脂封止部は少なくとも整流素子のうちの整流機能を有する整流素子本体とは非接触状態となる離れた位置に配されているから、少なくとも従来において整流素子本体の周りに必要とされた樹脂材の充填分だけ、樹脂材の使用量を減少させることができる。また、高温の樹脂材が整流素子本体や整流素子本体を含めた周囲に被着することがないから、整流素子本体が熱的ダメージを受けるのを回避できる。
【００１３】
＜請求項２の発明＞
基板上には樹脂材の導入に先立って整流素子本体の周囲を取り囲んで整流素子本体と樹脂封止部との間を仕切るための区画壁が取り付けられているから、区画壁の外側に樹脂材を導入するだけで、区画壁の内側にある整流素子本体と樹脂封止部とを非接触状態にすることができる。
【００１４】
＜請求項３の発明＞
樹脂封止部が太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極からの各リードと端子板との接続部に被着しているから、かかる接続部に対する雨水の付着や外力による損傷等を防止できる。
【００１５】
＜請求項４の発明＞
樹脂封止部の上面が樹脂材の導入量の調整によって接続部の上面と整流素子の下面との間に設定されているから、樹脂材の使用量を大幅に減少させることができる。
【００１６】
＜請求項５の発明＞
整流素子本体が予め樹脂モールド部によって被着されているから、整流素子本体に対する樹脂封止機能を樹脂モールド部が賄うことになる。なお、この場合の樹脂モールド部は、例えば、整流素子本体とこの整流素子本体を挟み込んで互いに反対方向に延びる一対の導体片とからなる整流素子において、整流素子本体の周囲のみを樹脂モールドした形態を含む概念である（特開平１１−１５０２８６号公報や特開２０００−２１６４２１公報等に開示のものを参照）。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図４によって説明する。本実施形態にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、表面に直列接続された多数の太陽電池セルを配した太陽電池モジュール（図示せず）の裏面側に取り付けられるものであって、ボックス本体１０と、ボックス本体１０の基板１１上に並設された多数の端子板３０と、隣接する端子板３０間に架け渡される逆流用のバイパスダイオード５０（本発明の整流素子に相当）とを備えて構成される。また、ボックス本体１０の基板１１上には区画壁部材７０が後付けで装着されるようになっている。
【００１８】
ボックス本体１０は、合成樹脂材によって上面開放の箱型に形成されており、その内部に絶縁樹脂が充填され、かつ、上方からカバー（図示せず）が被せられるようになっている。詳しくはボックス本体１０は、図１に示すように、複数の端子板３０が横並びで載置された略矩形状の基板１１と、基板１１の周縁部から立ち上げられて四方を取り囲む側板１２と、基板１１上の所定位置から立ち上げられて隣り合う端子板３０間を区画する仕切壁１３とを備える。基板１１には略方形状の開口１４が複数あいており、各開口１４に対応する端子板３０の先端部が臨んでいる。基板１１の各開口１４には太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極の両電極に接続されたリード７７が挿通され、挿通された各リード７７は端子板３０の先端部に半田付けにより接続可能とされている。
【００１９】
基板１１の上面には、端子板３０に設けられた被係止孔３５に緊密に嵌め込み可能な係止突部１９が設けられている。係止突部１９は、平面視して略方形状に形成されている。基板１１において係止突部１９を挟んだ両側二位置には、撓み可能な一対の係止片１７が突出して形成されている。各係止片１７は、基板１１から上方へ垂直に立ち上げられたあと内側へ折り返された形態とされ、その折り返し端にて端子板３０の上面を基板１１側へ押さえ付けるようになっている。かかる係止片１７は、端子板３０が基板１１上に載せられる過程で対応する端子板３０の両側部の夫々と摺接して弾性的に拡開変形され、端子板３０が基板１１上に載せられるに伴ない復元してその折り返し端を端子板３０の上面両側部に当接させ、端子板３０を基板１１側へ押し付け固定するものである。
また、側板１２の一端側（図１に示す下側）の両側部には切り欠き２０が設けられ、ここに上方から外部出力用のケーブル６０が嵌め込まれ、さらにその上方からケーブル押さえ部材６５が嵌着されてケーブル６０が固定されるようになっている。仕切壁１３は、端子板３０の外縁形状に沿うような態様で区画形成されている。
【００２０】
端子板３０は、導電性金属板により一端から他端にかけて長い帯状に形成されている。基板１１の両側部に配された端子板３０には対応する外部接続用のケーブル６０が接続されている。ケーブル６０の端末は被覆６１の剥離によって芯線６２が露出しており、この芯線６２に対して端子板３０の端部に形成されたバレル部３１がかしめ付けられることにより、ケーブル６０と端子板３０とが接続されるようになっている。なお、ケーブル６０の端末にはコネクタ部（図示せず）が接続されている。
【００２１】
そして、隣り合う端子板３０（上記基板１１の両側部に配された端子板３０を除く）同士は、その一端部にて連繋部３２を介して一体に連なっている。このうち一方の端子板３０は太陽電池モジュール側との接点を備えておらず、他方の端子板３０より短寸に形成されてその先端周りが仕切壁１３に取り囲まれている。この一方の端子板３０が迂回して配されている分だけバイパスダイオード５０が発生する熱の放熱効果が高められるようになっている。端子板３０の両側縁には付設部３３が側方へ張り出して設けられ、付設部３３の先端縁が隣り合う端子板３０間で対向状に配されている。
【００２２】
また、隣り合う端子板３０間には付設部３３上を覆うような形態でバイパスダイオード５０が架け渡されている。図示する場合には、三つのバイパスダイオード５０が端子板３０を横切って直列状に配されている。
バイパスダイオード５０は、図３に示すように、メサ型のベアチップダイオード（本発明の整流素子本体に相当、図示せず）と一対の導体片５１とからなり、両導体片５１は互いの重合領域間にベアチップダイオードを挟み込むことでベアチップダイオードと電気的に接続されている。ベアチップダイオードは、下から上にかけて順にＮ形領域（カソード電極）とＰ形領域（アノード電極）とを台形状（富士山状）に積層した構造とされ、その積層構造の周囲にガラス膜（図示せず）を設けて構成されている。両導体片５１のうちＮ形領域と対向する位置にはＮ側導体片５１Ａが配置され、Ｐ形領域と対向する位置にはＰ側導体片５１Ｂが配置されている。
【００２３】
本実施形態の場合には、Ｎ側導体片５１Ａがベアチップダイオードの下方に、Ｐ側導体片５１Ｂがベアチップダイオードの上方に、それぞれ重合している。また、この重合領域におけるＮ側導体片５１Ａの上面からＰ側導体片５１Ｂの上面にかけた段差部分には、ベアチップダイオードの保護のため、シリコン樹脂等からなる樹脂モールド部（図示せず）が山盛り状に形成されている。樹脂モールド部は、透明もしくは半透明の弾性体として構成されている。
そして、Ｎ側導体片５１ＡとＰ側導体片５１Ｂとがベアチップダイオードとの重合領域から互いに離れる方向に延出し、その延出端側にて対応する端子板３０上に半田溶接、抵抗溶接、もしくは超音波溶接等して接続されている。
【００２４】
Ｎ側導体片５１Ａは、Ｐ側導体片５１Ｂよりも板厚が厚くなっており、Ｎ側導体片５１Ａからの放熱が効率良く行われるようになっている。また、Ｐ側導体片５１Ｂの延出方向途中には、幅方向に沿って延出する細帯片からなる応力緩和部５１Ｅが設けられており、この応力緩和部５１Ｅによって端子板３０への溶接時に生じる応力が吸収されるようになっている。なお、バイパスダイオード５０は、基板１１上に立設された位置決めピン１５によって端子板３０とともに貫通され、これにより、後述する位置決め保護壁１３Ｂの位置決め機能と相俟って位置決めがなされる。
【００２５】
さて、基板１１上には、バイパスダイオード５０におけるベアチップダイオードを挟み込んだ重合領域（以下、ベアチップダイオード部分と呼称）の周囲を取り囲むようにして区画壁部材７０（本発明の区画壁に相当）が取り付けられている。区画壁部材７０は、合成樹脂材によって上下両面が開放された箱型に形成されており、ベアチップダイオード部分の周囲のみを取り囲む形態となっている。詳しくは区画壁部材７０は、隣り合う端子板３０の両付設部３３上に跨るように載置され、互いに対向する２対の側壁７２を備えて構成されている。
【００２６】
２対の側壁７２のうちの１対の側壁７２の下端縁には、バイパスダイオード５０との干渉を回避するための逃がし部７１が切り欠き形成され、残りの１対の側壁７２の下端縁には、基板１１に設けられたガイド溝１３Ａに嵌め込み可能な位置決め部７２が切り欠き形成されている。ガイド溝１３Ａは、ベアチップダイオード部分を保護するための１対の位置決め保護壁１３Ｂと、この位置決め保護壁１３Ｂと対向して立設された仕切壁１３との間を連成する部分に設けられ、区画壁部材７０の側壁７２の板厚に相当する溝幅を備えている。区画壁部材７０が基板１１上に載せられると、位置決め部７２とガイド溝１３Ａとが緊密に嵌まり合って区画壁部材７０の平面方向への遊動が阻止されるようになっている。また、ボックス本体１１内にはシリコン樹脂等の絶縁性の樹脂材が充填されるが、本実施形態の場合においては、区画壁部材７０の外側に樹脂材による樹脂封止部７５が形成され、区画壁部材７０の内側には樹脂封止部７５のない単なる空気層が形成されるようにしている。
【００２７】
次に、本実施形態の製造方法及び作用効果を説明する。まず、端子板３０のバレル部３１をケーブル６０の端末に露出された芯線６２にかしめ付けて端子板３０とケーブル６０とをかしめ接続する。続いて、上方から端子板３０を基板１１上に載せる。端子板３０を基板１１上に載せる過程で、基板１１上の係止突部１９を端子板３０の被係止孔３５に嵌め込むとともに基板１１上の係止片１７を端子板３０との当接によって弾性的に拡開変形させ、その後、係止突部１９を被係止孔３５に遊動規制した状態で緊密に嵌め込むとともに、係止片１７の復元によって端子板３０をその浮き上がりを規制した状態で基板１１側へ押し付け固定する。そして、基板１１の両側部に配された端子板３０に関しては、上方からケーブル押さえ部材６５をケーブル６０に覆い被せつつ取り付け、ケーブル６０を基板１１上に固定する。
【００２８】
続いて、バイパスダイオード５０を隣り合う端子板３０間に架け渡すようにして載せる。このとき、バイパスダイオード５０を位置決め保護壁１３Ｂに沿わせつつバイパスダイオード５０を端子板３０上に降ろすようにする。その後、バイパスダイオード５０の両導体片５１に対し、半田溶接、抵抗溶接、もしくは超音波溶接を施すことで両導体片５１を端子板３０に接続する。
次いで、ボックス本体１０を太陽電池モジュールの裏面側に接着もしくはボルトで固着する。取り付けの過程で太陽電池モジュールの両電極に接続されたリード７７を基板１１の開口１４を通してボックス本体１０内に引き込み、このリード７７を端子板３０の先端部に半田接続する。
【００２９】
その後、図２及び図３に示すように、ボックス本体１０内の基板１１上に詳しくは端子板１１上に、区画壁部材７０を載せ、ベアチップダイオード部分の周囲を覆い隠すようにする。そして、溶融流動状態にある樹脂材をボックス本体１０における仕切壁１３内の端子板１１上で、かつ区画壁部材７０の外側の領域に流し込み、その後、図４に示すように、樹脂材を固化させることで樹脂封止部７５を形成する。樹脂封止部７５は、区画壁部材７０によってベアチップダイオード部分との間を仕切られるので、ベアチップダイオード部分とは非接触状態として配置される。
【００３０】
以上のように本実施形態によれば、ボックス本体１０内に設けられた樹脂封止部７５がベアチップダイオードと非接触状態となる離れた位置に配されているから、従来においてベアチップダイオード周りに必要とされた樹脂材の充填分だけ樹脂材の使用量を減少させることができ、原料コストを削減できる。また、区画壁部材７０の存在により、溶融状態にある樹脂材がベアチップダイオードやその周囲に被着することがないから、ベアチップダイオードが熱的ダメージを受けるのを回避できる。しかも、ベアチップダイオードが予め樹脂モールド部によって被覆されているから、樹脂封止部７５に拠らなくとも樹脂封止された状態を構成する。
【００３１】
＜実施形態２＞
図５は、本発明の実施形態２を示す。実施形態２は、ボックス本体１０内において樹脂封止が真に必要とされる部位に局所的に樹脂封止部７５を形成している点に特徴がある。なお、実施形態２において実施形態１と同様の構造部位には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００３２】
すなわち、実施形態２では、太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極に接続された各リード７７の先端部と端子板３０の先端部３０Ｐとを半田溶接してなる接続部８０の周囲にのみ樹脂封止部７５が形成されている。ここで、接続部８０の上面はパイパスダイオード５０の下面よりも低い位置に設定されており、接続部８０の上面とバイパスダイオード５０の下面との間のレベルまで樹脂材が充填されるようその充填量を調整することで、樹脂封止部７５が接続部８０を被覆しつつもバイパスダイオード５０とは非接触状態となるようにしている。
【００３３】
詳細には、端子板３０の先端部３０Ｐが端子板３０の長さ方向途中に設けられた段差３９を介してケーブル６０側よりも一段低い位置に配置され、基板１１の開口１４内に進入してその下面が基板１１の下面と同じ位置に揃えられている。したがって、ボックス本体１０において仕切壁１３の内側でかつ開口１４の内側に樹脂材をほぼ基板１１の板厚分だけ充填することにより、樹脂封止部７５が接続部８０を被覆可能となるので、樹脂材の使用量を大幅に減少させることができる。
【００３４】
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）本発明は、樹脂封止部が真に必要とされる部位（例えば太陽電池モジュールとの接続部）を取り囲むように区画壁部材を設置し、その区画壁部材の内部に樹脂材を流し入れて樹脂封止部を形成してもよい。
【００３５】
（２）本発明は、樹脂モールド部が角ブロック状に大きく形成されたパッケージダイオードにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１においてボックス本体の内部構造を示す平面図
【図２】樹脂封止前のボックス本体の断面図
【図３】区画壁部材を取り付ける前の要部斜視図
【図４】樹脂封止されたボックス本体の断面図
【図５】本発明の実施形態２において樹脂封止されたボックス本体の断面図
【符号の説明】
【００３７】
１０…ボックス本体
１１…基板
１２…側壁
１４…開口
３０…端子板
５０…バイパスダイオード（整流素子）
６０…ケーブル
７０…区画壁部材（区画壁）
７５…樹脂封止部
７７…リード
【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５】
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