(57)【要約】 【課題】  整流機能が熱的ダメージを受けるのを回避する。【解決手段】  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６０との間を電気的に中継する複数の端子板３０が基板１１上に並設され、対応する二つの端子板３０間に逆流用のバイパスダイオード５０が架け渡されている。端子板３０には、バイパスダイオード５０の導体片５１との半田接続部９０の周囲に、半田による熱を逃がさないための断熱用の肉抜き孔３６が設けられている。したがって、半田接続部９０に半田による熱を集熱させることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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複数の端子板が基板上に並設され、対応する二つの端子板間に逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されている太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
前記整流素子は、整流機能を有する整流素子本体とこの整流素子本体に接続されるとともに前記対応する二つの端子板の夫々に半田接続される一対の導体片とを備え、
前記端子板には、前記導体片との半田接続部の周囲に、半田による熱を逃がさないための除肉部が設けら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】
前記除肉部は、前記半田接続部と前記整流素子本体との間に配されて前記整流素子本体を前記半田による熱から断熱する構造となってい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】
前記除肉部は、前記端子板を厚み方向に貫通する肉抜き孔からな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】
前記肉抜き孔は、前記端子板の一部の切り起こしによってその切起片とともに形成されるものであり、
前記導体片には、前記端子板への載置過程で前記切起片を挿通して前記整流素子の位置決めをなす位置決め孔が設けら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】
前記整流素子本体は、前記一対の導体片が厚み方向に重なり合った重合部の内側に配されており、前記重合部は、前記対応する二つの端子板のいずれか一方の端子板上に載置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、チップ状のダイオード機能部とこのダイオード機能部を挟み込むようにして同ダイオード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ダイオード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てその延出途中で対応する端子板に半田接続されている。
【特許文献１】特開２００１−１６８３６８公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の場合、両導体片を端子板に半田接続する際に、半田による熱が端子板から逃がされるため、半田付けに要する作業時間が長くなり、ダイオード機能部の整流機能が熱的ダメージを受けることが懸念された。
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、半田作業時間の短縮を図れるとともに、整流機能が熱的ダメージを受けるのを回避することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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、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複数の端子板が基板上に並設され、対応する二つの端子板間に逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されている太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記整流素子は、整流機能を有する整流素子本体とこの整流素子本体に接続されるとともに前記対応する二つの端子板の夫々に半田接続される一対の導体片とを備え、前記端子板には、前記導体片との半田接続部の周囲に、半田による熱を逃がさないための除肉部が設けられている構成としたところに特徴を有する。
【０００６】
請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記除肉部は、前記半田接続部と前記整流素子本体との間に配されて前記整流素子本体を前記半田による熱から断熱する構造となっているところに特徴を有する。
【０００７】
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、前記除肉部は、前記端子板を厚み方向に貫通する肉抜き孔からなるところに特徴を有する。
【０００８】
請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記肉抜き孔は、前記端子板の一部の切り起こしによってその切起片とともに形成されるものであり、前記導体片には、前記端子板への載置過程で前記切起片を挿通して前記整流素子の位置決めをなす位置決め孔が設けられているところに特徴を有する。
【０００９】
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、前記整流素子本体は、前記一対の導体片が厚み方向に重なり合った重合部の内側に配されており、前記重合部は、前記対応する二つの端子板のいずれか一方の端子板上に載置されているところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１０】
＜請求項１の発明＞
端子板には、整流素子の導体片との半田接続部の周囲に、半田による熱を逃がさないための除肉部が設けられているから、半田による熱が半田接続部に集熱することとなり、半田作業時間の短縮を図れるとともに、整流素子本体が熱的ダメージを受けるのを回避できる。
【００１１】
＜請求項２の発明＞
除肉部が半田接続部と整流素子本体との間に配されて整流素子本体を半田による熱から断熱する構造となっているから、半田による熱が整流素子本体側に伝熱され難くなり、整流素子本体の温度上昇を抑えることができる。
【００１２】
＜請求項３の発明＞
除肉部が端子板を厚み方向に貫通する肉抜き孔からなるので、端子板を厚み方向途中まで除肉して形成されるものに比べ、断熱性に優れる。
【００１３】
＜請求項４の発明＞
肉抜き孔が端子板の一部の切り起こしによってその切起片とともに形成され、導体片には端子板への載置過程で切起片を挿通して整流素子の位置決めをなす位置決め孔が設けられているから、断熱用の除肉部の形成に伴い整流素子の位置決めをも達成でき、整流素子の位置決め手段を別途設けずに済む。
【００１４】
＜請求項５の発明＞
一対の導体片が厚み方向に重なり合った重合部の間に整流素子本体が配されており、重合部が対応する二つの端子板のいずれか一方の端子板上に載置されているから、整流素子本体が通電によりその機能に基づいて発熱したときに、その熱を一方の端子板から放熱させることができ、整流素子本体の過剰な温度上昇をより有効に抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図３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内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。
【００１６】
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（図示せず）が挿通され、挿通された各リードは端子板３０の先端部に半田付けにより接続可能とされている。
【００１７】
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した形態とされ、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上に載せられるの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。
【００１８】
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に区画形成され、仕切壁１３内の端子板３０上にシリコン樹脂等の絶縁樹脂が充填されるようになっている。つまり、仕切壁１３は、絶縁樹脂の樹脂流れを塞き止め、ボックス本体１０内の全体に絶縁樹脂を充填しないことで絶縁樹脂の節約に貢献している。
【００１９】
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。
【００２０】
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間で対向配置されている。
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を横切って直列上に配されている。
【００２１】
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は互いの重なり合う重合部５５の内側にベアチップダイオードを挟み込むことで該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。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、それぞれ重なり合っている。
【００２２】
Ｎ側導体片５１ＡとＰ側導体片５１Ｂとは、重合部５５から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上に半田溶接して接続されている。重合部５５は、隣り合う端子板３０のうちのＮ側導体片５１Ａが接続される端子板３０の付設部３３上に載せられている。
Ｎ側導体片５１Ａは、図３に示すように、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、二条の細帯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。
【００２３】
さて、端子板３０には、両導体片５１による被覆部分の一部からその近傍にかけて、肉抜き孔３６が貫通して形成されている。また、端子板３０における肉抜き孔３６の内側には、同肉抜き孔３６の孔縁の一辺端部から略Ｌの字に延出して形成された部分の先端側を切り起こすことで切起片３７が形成されている。詳しくは切起片３７は、断面略方形状をなし、肉抜き孔３６の孔縁のうち端子板３０の並び方向に沿った長辺側の一辺端部から端子板３０の長さ方向に延びたあと端子板３０の並び方向に延びたＬの字片のうち、端子板３０の並び方向に延びた部分を略垂直に立ち上げることで形成され、隣り合う端子板３０間で互いに平行に向き合うよう配置されている。
【００２４】
そして、両導体片５１には、切起片３７と対応する位置に、この切起片３７を挿通させてバイパスダイオード５０の位置決めを行うための位置決め孔５６が貫通して形成されている。位置決め孔５６の孔縁は、切起片３７の断面形状に沿った部分を含んで構成され、ここに半田が施されたときに半田が位置決め孔５６から端子板３０側へ流れ出ないようにしてある。位置決め孔５６の形成位置は、ベアチップダイオードを挟み込んだ重合部５５から離れた両導体片５１の両側端部に設定されている。
【００２５】
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。
【００２６】
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、端子板３０上に立ち上げられた切起片３７を両導体片５１の位置決め孔５６に貫通させつつバイパスダイオード５０を端子板３０上に降ろす。
【００２７】
次いで、端子板３０の切起片３７の根元部分に半田溶接を施して両導体片５１を端子板３０に半田接続する。これにより、端子板３０上には、図２及び図３に示すように、切起片３７の長辺側の一面から位置決め孔５６にかけて山盛り状をなす半田接続部９０が形成される。この半田接続部９０の周囲、つまり半田接続部９０が形成された導体片５１の直下部とその周縁部には端子板３０の肉抜き孔３６が開口しているので、半田熱が半田接続部９０に集熱して端子板３０から逃げないようになっている。
【００２８】
その後、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、このリードを端子板３０の先端部に半田接続する。そして、シリコン樹脂等の絶縁樹脂をボックス本体１０内に充填固化し、さらにカバーを被せてボックス本体１０を封止する。
【００２９】
以上のように本実施形態によれば、端子板３０上の半田接続部９０の周囲に、半田による熱を逃がさないための断熱用の肉抜き孔３６が形成されているから、半田による熱が半田接続部９０に集熱することとなる。その結果、半田作業時間の短縮を図れるとともに、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。
【００３０】
また、肉抜き孔３６によって半田による熱がベアチップダイオード側に伝熱され難くなるので、ベアチップダイオードの過剰な温度上昇が抑えられてその整流機能を保つことができる。
さらに、肉抜き孔３６が端子板３０の一部の切り起こしによってその切起片３７とともに形成され、導体片５１の一面には端子板３０への載置過程で切起片３７を挿通してバイパスダイオード５０の位置決めをなす位置決め孔５６が設けられているから、断熱用の肉抜き孔３６の形成に伴ってバイパスダイオード５０の位置決めをも達成でき、バイパスダイオード５０の位置決め手段を別途設けずに済む。
さらにまた、ベアチップダイオードの挟み込まれた重合部５５がＮ側導体片５１Ａが接続される端子板３０上に直接載置されているので、ベアチップダイオードが通電によりその機能に基づいて発熱したときに、その熱を該端子板３０から放熱させることができ、ベアチップダイオードの過剰な温度上昇をより有効に抑えることができる。
【００３１】
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図４によって説明する。実施形態２は、バイパスダイオード５０が樹脂封止によりパッケージングされている点と切起片３７が無い点とが実施形態１と異なるものの、その他は実施形態１とほぼ同様である。したがって、図４では、バイパスダイオード５０の周辺の要部構造のみを示すこととし、その他の部分については図示を省略する。
【００３２】
実施形態２のバイパスダイオード５０は、ベアチップダイオードの周囲を被覆する角ブロック状の樹脂モールド部５４と、樹脂モールド部５４の前面から前方へ突出して対応する端子板３０の付設部３３上に半田接続される一対の導体片５３（Ｐ形（アノード側）及びＮ形（カソード側）の夫々に対応）とを備えている。そして、樹脂モールド部５４の後端部には段差５９を介して薄肉の張出部５８が連設されている。この張出部５８にはねじ部材８０が挿通され、これにより、ベアチップダイオード５０が基板１１上にねじ止めされるようになっている。
【００３３】
端子板３０の付設部３３の突出端側には、両導体片５３との半田接続部９１が形成されている。そして、端子板３０の付設部３３には、導体片５３との半田接続部９１より同付設部３３の基端側（図４における左右方向）へ離れた位置に、肉抜き孔３８が切り欠き形成されている。この肉抜き孔３８は、略コの字をなし、付設部３３の一側辺に開口する形態とされる。
実施形態２によれば、肉抜き孔３８によって半田による熱が半田接続部９１から逃げないようになっているから、半田作業時間の短縮が図れるとともに、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。
【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）本発明においては、半田接続部の周囲に半田による熱を逃がさないための除肉部が設けられていればよく、必ずしも肉抜き孔に限定されるわけではない。例えば、除肉部は、端子板を厚み方向途中まで除肉しただけでも構わない。
【００３５】
（２）実施形態１では、バイパスダイオードの位置決めを考慮して、端子板側に切起片を立設するとともにバイパスダイオード側に位置決め孔を設けていたが、本発明においては、端子板側に切起片を設けなくてもよく、かつ、バイパスダイオード側に位置決め孔を設けなくてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態１におけるボックス本体の内部構図を示す平面図
【図２】ボックス本体の側断面図
【図３】バイパスダイオード周辺の拡大横断面図
【図４】本発明の実施形態２におけるバイパスダイオード周辺の拡大平面図
【符号の説明】
【００３７】
１０…ボックス本体
１１…基板
１２…側板
３０…端子板
３６…肉抜き孔
３７…切起片
５０…バイパスダイオード（整流素子）
５５…重合部
６０…ケーブル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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