(57)【要約】【課題】接続箱の品質向上及び製造工程の簡略化を図ることが可能な逆流防止ダイオードの接続構造を提供する。【解決手段】本発明の１つの逆流防止ダイオードの接続構造は、太陽電池モジュール３００と電気的に接続されている逆流防止ダイオード５０のリード線５２，５４が、絶縁性基板１が備える配線１５，１６を介して接続導体と接続され、かつ、前記配線は銅箔から形成されている。この接続構造を採用することにより、逆流防止ダイオード５０に対して、特に急激な熱の負荷を抑制することができる。また、逆流防止ダイオード５０の接続構造を採用することにより、例えば半田付けの際の作業効率を大幅に改善することが可能となる。【選択図】図３
2015088527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールと電気的に接続されている逆流防止ダイオードが備えるリード線が、絶縁性基板が備える配線を介して接続導体と接続され、かつ、
前記配線は銅箔から形成される、
逆流防止ダイオードの接続構造。
【請求項２】
前記逆流防止ダイオードは、プラス側リード線及びマイナス側リード線と接続され、
前記絶縁性基板が、前記プラス側リード線及び前記マイナス側リード線のそれぞれを挿入するための挿入孔を備え、かつ
それぞれの前記挿入孔の間に、それぞれの前記挿入孔を隔てるための間隙部が設けられる、
請求項１に記載の逆流防止ダイオードの接続構造。
【請求項３】
前記絶縁性基板がガラスエポキシ基板である、
請求項１又は請求項２に記載の逆流防止ダイオードの接続構造。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の逆流防止ダイオードの接続構造を備えた、
接続箱。
【請求項５】
請求項４に記載の接続箱を備えた、
太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、逆流防止ダイオードの接続構造、接続箱、及びその接続箱を備えた太陽光発電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システムの代表的な一例は、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールに電気的に接続され、太陽電池モジュールの保護回路や開閉器が組み込まれた接続箱と、太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを備えている。そして、接続箱は、太陽電池モジュールで発電した電気を集めてパワーコンディショナに送り出すために用いられる。より具体的には、太陽電池モジュールの保守点検を行う際に用いられる接続箱は、太陽電池モジュールを回路から切り離す開閉器と、端子台と、電圧の高い太陽電池モジュールから電圧の低い太陽電池モジュールへの電流流入を防止する逆流防止ダイオード等を備える。
【０００３】
この逆流防止ダイオードを開閉器や端子台に接続する場合、逆流防止ダイオードのリード線の長さが短いため、逆流防止ダイオードと開閉器又は端子台とを直接接続させることが極めて困難である。従って、従来は、逆流防止ダイオードのリード線は、バスバー（接続導体）又は電線を介して開閉器又は端子台に接続する方法が採用されていた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−４８１６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術においては、逆流防止ダイオードのリード線とバスバーを接続する場合、例えば、半田付けによって逆流防止ダイオードのリード線とバスバーを接続する方法が一般的に採用されている。しかしながら、半田付けによって接続する場合、バスバーを半田ゴテを用いて加熱する必要があるが、一般的にバスバー自体が熱伝導率の良い銅部材からなるため、半田付けを可能にする温度にまで加熱させるまでに相当な時間を必要とする。
【０００６】
一方、ネジの形態や、圧着スリーブ端子によるコネクタの形態による接続方法を採用することによって、逆流防止ダイオードとバスバーを直接接続することも可能である。しかしながら、そのような方法を採用すると、逆流防止ダイオード及びバスバーに接続部品を備えつける必要があるため、接続箱の部品点数が増加し、製造コストの上昇や組み立て工程の増加による歩留まり低下等を招くため、好ましくない。
【０００７】
また、逆流防止ダイオードが備える比較的小さな部品は熱伝達も早く、熱の負荷を受けやすい。逆流防止ダイオードに対して長時間熱の負荷が加えられた場合、逆流防止ダイオード内部の高融点半田接合部が融解したり、逆流防止ダイオードが備えるパッケージとダイオードチップとの熱膨張率の差によって、ダイオードチップにクラックが発生する可能性がある。このような事象が生じると、逆流防止ダイオードが備えるチップの動作不良が発生する可能性が高まるため、太陽電池モジュールの不具合を招くこととなる。
【０００８】
従って、逆流防止ダイオードとバスバーとのを接続においては、逆流防止ダイオードに対して熱の負荷を可能な限り抑制する必要がある。さらに、今後、家庭用においても益々需要が高まる太陽光発電システムにおいては、接続箱の品質向上及び製造工程の簡略化は、極めて重要な技術課題であるといえる。
【０００９】
本発明は、上述の各問題の少なくとも１つを解決するものであり、接続箱の品質向上及び製造工程の簡略化を実現することに大きく貢献し得る。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、従来、逆流防止ダイオードが備えるリード線と接続導体とを直接接続していることが、逆流防止ダイオードの不具合の低減及び接続箱の製造工程の簡略化を妨げている点に着目し、その解決に向けて鋭意研究に取り組んだ。その結果、逆流防止ダイオードが備えるリード線と接続導体との接続構造として、銅箔から形成される配線を利用することによって、逆流防止ダイオードに対して熱の負荷（特に、熱による急激な負荷）を抑制するとともに、製造工程を削減し得ることを本発明者らは知見した。本発明は、そのような工夫により、接続箱の品質向上及び製造工程の簡略化を実現した。
【００１１】
本発明の１つの逆流防止ダイオードの接続構造は、太陽電池モジュールと電気的に接続されている逆流防止ダイオードが備えるリード線が、絶縁性基板が備える配線を介して接続導体と接続され、かつ、その配線は銅箔から形成されている。
【００１２】
この逆流防止ダイオードの接続構造によれば、熱伝導性が良好であるとともに比較的熱の溜まりやすい銅箔から形成される配線を介して、逆流防止ダイオードが備えるリード線と接続導体とを接続することによって、逆流防止ダイオードへの、特に急激な熱負荷を軽減することが可能となる。なお、逆流防止ダイオードが備えるリード線と比較的熱の溜まりやすい銅箔とを半田付けによって接続させる場合は、極めて効率よく作業を行うことができる。従って、この接続構造を採用することにより、接続箱の品質向上及び製造工程の簡略化を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の１つの逆流防止ダイオードの接続構造によれば、逆流防止ダイオードに対して、特に急激な熱の負荷を抑制することができる。また、この逆流防止ダイオードの接続構造を採用することにより、例えば半田付けの際の作業効率を大幅に改善することが可能となる。その結果、この逆流防止ダイオードの接続構造を備える接続箱の品質向上と製造工程の簡略化とを同時に実現することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態の接続箱を備える太陽光発電システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】第１の実施形態の接続箱の内部構成を概略的に示す図である。
【図３】第１の実施形態の接続箱の外観及び内部構造を断面的に示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態の接続箱に備えられる端子の構造を断面的に示す斜視図である。
【図５】絶縁性基板１の構成を示す図である。
【図６】逆流防止ダイオードと絶縁性基板との接続構造の拡大図である。
【図７】絶縁性基板が開閉器に備え付けられたときの状態を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。
【００１６】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の接続箱２００を備える太陽光発電システム５００の構成を概略的に示す図である。図２は、接続箱２００の内部構成を概略的に示す斜視図である。図３は、接続箱２００の外観及び内部構造を断面的に示す斜視図である。図４は、接続箱２００に備えられる端子の構造を断面的に示す斜視図である。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態の太陽光発電システム５００は、例えば家屋の屋根上に設置される複数の太陽電池モジュール３００、太陽電池モジュール３００に電気的に接続された接続箱２００、及び太陽電池モジュール３００が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ４００を含む。そして、接続箱２００は、開閉器６０と電気的に接続された逆流防止ダイオード５０とを備えており、逆流防止ダイオード５０が太陽電池モジュール３００と電気的に接続されている。
【００１８】
図２及び図３に示すように、本実施形態の太陽光発電システム５００内に設置される接続箱２００は、金属性の筐体１００と、筐体１００の開口部を閉塞可能な開閉体（図示しない）とを備える。筐体１００内には、複数の開閉器６０と、パワーコンディショナ４００に電気的に接続される端子を有する接続用の端子台７０とが設けられている。また、本実施形態の接続箱２００は、筐体１００内に、太陽電池モジュール３００をサージ電圧から保護する図示しないサージアブソーバなどを備えることも採用し得る好適な一態様である。また、開閉器６０は、接続用端子８０を介して端子台７０と電気的に接続される。なお、接続用端子８０は、絶縁性を付与するために、樹脂製カバーを装着されることも採用し得る他の好適な一態様である。
【００１９】
図３及び図４に示すように、筐体１００は、側面部１１０と、底面部１２０と、底面部１２０に連設される支持部１３０と、放熱部４０と、係止部１３５と、図示しない開閉体に係合可能な突起部１１５とを備える。また、支持部１３０は、筐体１００の下面側に、放熱部４０を有する。本実施形態の放熱部４０は、支持部１３０の下面側に突設された複数の放熱フィンを備えている。そして、本実施形態では、逆流防止ダイオード５０が、放熱部４０に対して、より具体的には放熱部４０と連設される支持部１３０に対して当接する位置に取り付けられる。加えて、逆流防止ダイオード５０は、固定ネジ５６によってネジ止めされることにより、筐体１００の支持部１３０に取り付けられる。なお、放熱部４０は、放熱フィンの代わりに、接続箱２００の背板等に固着あるいは溶着された放熱板であってもよい。
【００２０】
また、支持部１３０の表面は、電気鍍金、無電解鍍金、溶融鍍金、化成処理、陽極酸化処理、又は塗装のいずれかによる処理を施すことによって、野外に設置されることも多い接続箱２００の内部の耐食性、耐候性、及び耐光性を向上させるとともに、放熱性も向上させることが可能となる。
【００２１】
本実施形態の逆流防止ダイオード５０は、プラス側リード線５２及びマイナス側リード線５４を備え、筐体１００の支持部１３０に、絶縁された状態で取り付けられる。逆流防止ダイオード５０を絶縁させる手段として、例えば、逆流防止ダイオード５０が備えるパッケージに樹脂、シリコン等、絶縁性材料のカバーを採用してもよいし、逆流防止ダイオード５０が取付けられる支持部１３０の領域の表面を、セラミックス等の絶縁性の材料によって被膜処理したものを採用してもよい。
【００２２】
また、図４に示すように、本実施形態の逆流防止ダイオード５０は、市販の逆流防止ダイオードにもよく見られるように、短いプラス側リード線５２と短いマイナス側リード線５４とを備えている。これらのプラス側リード線５２及びマイナス側リード線５４を介して、逆流防止ダイオード５０は、絶縁性基板１が備える配線と電気的に接続されている。また、本実施形態の開閉器６０は、接続導体である端子８２、絶縁性基板１が備える配線、及びプラス側リード線５２を介して逆流防止ダイオード５０と電気的に接続される。なお、プラス側リード線５２及びマイナス側リード線５４間において電位差が生じることから確実に絶縁をとることが必要とされる。本実施形態においては、開閉器６０の基板を絶縁性基板とすることによって、確実に絶縁をとることが可能となる。さらに、逆流防止ダイオード５０は、マイナス側リード線５４、絶縁性基板１が備える配線、及び接続導体である端子８４を介して、端子台７０と電気的に接続される。端子８２，８４は、ねじ２０，２１によって、絶縁性基板１に取り付けられている。
【００２３】
図５は、絶縁性基板１の構成を示す図である。図５（ａ）は、絶縁性基板１の部品実装面（上面）２を示し、図６（ｂ）は、絶縁性基板１を背面側から見た側面を示し、図６（ｃ）は、絶縁性基板１の銅箔パターン面（下面）３を示している。絶縁性基板１の材料の例は、ガラスエポキシ（ガラス布基材エポキシ）基板、ガラスポリイミド基板、ＢＴレジン、フッ素樹脂基板、アラミド基板、セラミック基板、ガラス基板、ポリエチレンテレフレート樹脂、ポリイミドフィルム等である。前述の例の中でも、絶縁性、難燃性を高める観点からガラスエポキシ基板を採用することが、より好ましい。
【００２４】
また、絶縁性基板１は、端子８２，８４を取り付けるためのねじ２０，２１を挿入するためのねじ穴４，５を備える。具体的には、ねじ穴４の中に、ねじ２０が絶縁性基板１の部品実装面２側から挿入されて、絶縁性基板１に固定される。同様に、ねじ穴５の中に、ねじ２１が部品実装面２側から挿入されて、絶縁性基板１に固定される。また、絶縁性基板１には、筐体１００の支持部１３０に取り付けられた逆流防止ダイオード５０を筐体１００の開口部側から作業者が容易に点検できるようにするための切欠けである点検部９が設けられている。この点検部９の例は、スリット状、円状、及び矩形状の孔を含む、種々の形態ないし形状を採用することができる。
【００２５】
また、絶縁性基板１は、プラス側リード線５２及びマイナス側リード線５４のそれぞれを挿入するためのプラス側リード線挿入孔１０及びマイナス側リード線挿入孔１１を備えている。具体的には、プラス側リード線挿入孔１０にプラス側リード線５２が挿入された後、溶融半田から形成される半田部１２を用いて固定される。同様に、マイナス側リード線挿入孔１１にマイナス側リード線５４が挿入された後、溶融半田から形成される半田部１３を用いて固定される。
【００２６】
また、絶縁性基板１は、配線１５，１６を銅箔パターン面３上に備えている。配線１５，１６は、銅箔を絶縁性基板１に貼り合わせることによって形成される。そして、プラス側リード線５２が、半田部１２を介して配線１５と電気的に接続され、マイナス側リード線５４が、半田部１３を介して配線１６と電気的に接続される。
【００２７】
また、本実施形態の逆流防止ダイオード５０の接続構造は、さらに好適な一態様として、プラス側リード線挿入孔１０及びマイナス側リード線挿入孔１１の間に、それぞれの挿入孔を隔てるための間隙部８を備える。間隙部８を備えることによって、半田部１２と半田部１３とが接触することを、より確度高く防止することができる。間隙部８の形状の例は、本実施形態のような溝状だけでなく、切欠き状、スリット状、円状又は矩形状の孔等、種々の形態ないし形状を採用することができる。
【００２８】
次に、本実施形態の逆流防止ダイオード５０の接続構造について、より詳細に説明する。図６は、図４における逆流防止ダイオード５０と絶縁性基板１との接続構造の拡大図である。図７は、絶縁性基板１が開閉器６０に備え付けられたときの状態を説明する図である。なお、図７（ａ）は、絶縁性基板１の部品実装面（上面）２を示している。また、図７（ｂ）は、絶縁性基板１を背面側から見た側面を示している。また、図７（ｃ）は、絶縁性基板１の銅箔パターン面（下面）３を示している。
【００２９】
ねじ穴４の周囲には、銅箔を絶縁性基板１に貼り合わせて形成される配線１７が備えられ、ねじ穴５の周囲には、同様に銅箔を絶縁性基板１に張り合わせて形成される配線１８が備えられる。従って、プラス側リード線５２が、半田部１２、配線１５、配線１７、及びねじ２０を介し、図７において図示しない端子８２と電気的に接続される。また、マイナス側リード線５４が、半田部１３、配線１６、配線１８、及びねじ２１を介し、図７において図示しない端子８４と電気的に接続される。なお、配線１５、１６、１７、及び１８の厚みは、数μｍ〜数十μｍの範囲である。また、配線１５、１６、１７、及び１８の表面は、樹脂製被膜に覆われることにより、絶縁保護されている状態となっている。
【００３０】
上述のとおり、本実施形態によれば、熱伝導性が良好であるとともに比較的熱の溜まりやすい銅箔から形成される配線を介して、逆流防止ダイオードが備えるリード線と接続導体とを接続することによって、逆流防止ダイオードへの、特に急激な熱負荷を大幅に軽減することが可能となる。また、例えば、逆流防止ダイオードが備えるリード線と比較的熱の溜まりやすい銅箔とを半田付けによって接続させることによって、効率よく接続作業を行うことができる。従って、この接続構造を採用することにより、接続箱の品質及び信頼性の向上が実現されるとともに、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
【００３１】
上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１                        絶縁性基板
２                        部品実装面
３                        銅箔パターン面
４，５                    ねじ穴
８                        間隙部
９                        点検部
１０                      プラス側リード線挿入孔
１１                      マイナス側リード線挿入孔
１２，１３                半田部
１５，１６，１７，１８    配線
４０                      放熱部
５０                      逆流防止ダイオード
５２                      プラス側リード線
５４                      マイナス側リード線
５６                      固定ネジ
６０                      開閉器
７０                      端子台
８２，８４                端子
２００                    接続箱
３００                    太陽電池モジュール
５００                    太陽光発電システム
【図１】
2015088527.tif 000003
【図２】
2015088527.tif 000004
【図３】
2015088527.tif 000005
【図４】
2015088527.tif 000006
【図５】
2015088527.tif 000007
【図６】
2015088527.tif 000008
【図７】
2015088527.tif 000009