集電箱
【課題】発熱性電気素子を収容し取り付け装置を有する集電箱に関し、発熱性電気素子が発熱するときの熱を放散させるヒートシンクが、ケーシングの裏壁の一部を形成する構成によって、ヒートシンクをケーシングの外に露出させる構成を採用することによって、ケーシングの小型化を達成し、発熱性電気素子が発する熱の放散が良好であり、且つ、安定した取り付けが得られる新規な取り付け装置を有する集電箱を提供する。
【解決手段】基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、放熱フィン間通路を上下方向とする状態で放熱フィンが後方へ突出するようケーシングの裏壁に取り付けられ、ヒートシンクの基板には発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、ケーシングの裏壁にはヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、取り付け板と左右の取り付け補助部材とで、上部保持部と下部保持部を構成すること。
【解決手段】基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、放熱フィン間通路を上下方向とする状態で放熱フィンが後方へ突出するようケーシングの裏壁に取り付けられ、ヒートシンクの基板には発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、ケーシングの裏壁にはヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、取り付け板と左右の取り付け補助部材とで、上部保持部と下部保持部を構成すること。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池とパワーコンディショナとの間に介在して所要の電気処理動作をする集電箱に関し、特に、建物などの壁面に取り付ける取り付け装置を有する集電箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池などを電源とするインバータなどの電気機器を壁に取り付ける電気機器の取り付け装置がある。これは、壁１にねじ締めされる取り付け板１０の本体板１１の上辺の上方に壁から離れて平行な取り付け板フック１２を延設し、機器２０の上部に取り付け板フック１２と引っ掛かり下方に延びる機器フック２１を設け、本体板１１の下辺に水平な保持板１３を延設し、取り付け板フック１２と機器フック２１の係合状態で保持板１３により機器２０の下部を保持し、保持板１３の挿通穴１４を貫通して機器２０の下部を固定ねじ３でねじ締めした構成である（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１の電気機器が、太陽電池を電源とするインバータである場合は、インバータ動作をするスイッチング素子であるＩＧＢＴが発熱するため、通常、この発する熱を放散させるために、このＩＧＢＴがヒートシンクに取り付けられ、このＩＧＢＴの発熱がヒートシンクにて放散される。この特許文献１においては、このヒートシンクの図示及び説明がないため、このヒートシンクはインバータ（電気機器）の内部に収容されており、このヒートシンクで放散される熱は、インバータ（電気機器）の筺体を構成するケーシングの上部などから放出されるものと推察される。
【０００５】
このようにヒートシンクがインバータ（電気機器）の内部に収容される構成とすれば、インバータ（電気機器）の筺体を構成するケーシングが大型となり、ケーシングのコストアップを招く。また、ヒートシンクで放散される熱をケーシングの外へ速やかに放出させるための放出孔の形成を伴う構成が必要となり、インバータ（電気機器）を建物の外壁の外面に取り付ける屋外設置式とする場合は、防水構造に更なる技術が伴い、更なるコストアップを招くこととなる。
【０００６】
本発明は、太陽電池とパワーコンディショナとの間に介在して所要の電気処理動作をする集電箱に関し、特に、建物などの壁面に取り付けることに適するように、集電箱特有の取り付け構成を呈する取り付け装置を有する集電箱を提供するものである。
【０００７】
このため、本発明は、発熱性電気素子が発熱するときの熱を放散させるヒートシンクが、ケーシングの裏壁の一部を形成する構成によって、ヒートシンクをケーシングの外に露出させる構成を採用することによって、ケーシングの小型化を達成し、発熱性電気素子が発する熱の放散が良好であり、且つ、建物等の壁面に安定した取り付けが得られる新規な取り付け装置を有する集電箱を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明は、取り付け壁に固定された取り付け板によって集電箱の裏側が上部保持部と下部保持部によって支持される取り付け装置を有する集電箱において、前記集電箱は、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、前記放熱フィン間通路を上下方向とする状態で前記放熱フィンが後方へ突出するよう前記ケーシングの裏壁に取り付けられ、前記ヒートシンクの基板には前記発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、前記ケーシングの裏壁には前記ヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、前記取り付け板と前記左右の取り付け補助部材とで、前記上部保持部と前記下部保持部を構成することを特徴とする。
【０００９】
第２発明は、第１発明において、前記上部保持部は、前記取り付け壁から離れて上方へ延びるよう前記取り付け板の左右両側部の上端部に形成した係止辺と、前記取り付け壁と前記係止辺との間に挿入されるよう前記左右の取り付け補助部材の上部に形成したフック部とにより構成され、前記下部保持部は、前記取り付け板の左右両側部の下端部から前方へ略水平状態に延出するよう形成した保持辺と、前記保持辺によって載置されるようそれぞれ前記左右の取り付け補助部材の下部に形成した載置部とにより構成されたことを特徴とする。
【００１０】
第３発明は、第１発明または第２発明において、前記ケーシングが前記取り付け板に保持された状態で、前記取り付け板にて前記放熱フィンの後端が覆われ、前記複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路が形成されることを特徴とする。
【００１１】
第４発明は、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、平板状の前記取り付け板によって、前記左右の補助部材の後面と前記放熱フィンの後面が覆われることを特徴とする。
【００１２】
第５発明は、第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記左右の補助部材は、それぞれの上下面及び側面が、それぞれ前記左右の補助部材にネジ固定される化粧カバーによって覆われることを特徴とする。
【００１３】
第６発明は、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記集電箱は、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給するものであって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であることを特徴とする。
【００１４】
第７発明は、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記集電箱は、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給するものであって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であり、前記ケーシング内には、前記複数の太陽電池モジュールを直列接続した一つの太陽電池ストリングに対応するＤＣ／ＤＣ変換回路の複数が配置されるＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの左右両側に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路と前記パワーコンディショナの入力側を接続する出力端子が収容される出力側エリアを設け、前記開閉器エリアと前記出力側エリアに対応して前記取り付け補助部材を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明では、ヒートシンクの放熱フィンをケーシングの裏側へ突出させる構成を採用することにより、ケーシングの小型化を達成し、発熱性電気素子が発する熱の放散が良好な集電箱を構成できる。そして、ヒートシンクの放熱フィンの後方への突出長さによってケーシングの裏壁の左右部分に空間が形成されるが、この空間の有効利用によって、上部保持部と下部保持部を構成できることとなり、取り付け壁から集電箱が突出する長さを抑制できると共に、発熱性電気素子が発熱する熱の良好な放散を達成できるものとなる。また、ケーシングの裏側へ突出する放熱フィンの左右が取り付け補助部材によって保護されることとなり、外部から放熱フィンが受ける損傷を防止するガード機能を取り付け補助部材が負うことができる。
【００１６】
第２発明では、第１発明において、上部保持部は、取り付け板の係止辺の上方から係止する左右の取り付け補助部材のフック部とで構成され、下部保持部は、取り付け板の下端部に形成した保持辺に左右の取り付け補助部材の下部の載置部が載置される関係であるため、ケーシングを取り付け壁に沿って下降させることにより取り付け板にて保持できる。このため、ヒートシンクの放熱フィンの左右部分に形成される空間の有効利用によって、集電箱の取り付け操作がし易く、且つ安定保持が達成できるものとなり、第１発明の効果を有効に奏するものとなる。
【００１７】
第３発明では、取り付け板にて放熱フィンの後端が覆われることにより、複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路が形成され、このトンネル通路を上昇する空気によって、放熱フィンを介して発熱性電気素子が発する熱の放散が良好となり、取り付け板が集電箱の取り付け機能のみならず熱性電気素子が発する熱の放散促進機能部材としても効果的に作用できるものとなる。
【００１８】
第４発明では、取り付け板が平板状であることにより、左右の補助部材の後面と放熱フィンの後面が覆われる状態となり、集電箱の裏面の保護、集電箱の取り付け、更に複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路の形成が、平板状の取り付け板によって達成できるものとなり、部品点数の少ない状態での取り付け装置が達成できるものとなる。
【００１９】
第５発明では、左右の補助部材の上下面及び側面が化粧カバーによって覆われることにより、ケーシングの裏側へ突出する放熱フィンの左右が取り付け補助部材によって保護される構成を採用する場合の集電箱の側面の装飾を図ることができるものとなり、放熱フィンの保護と装飾の両方の効果を得ることができる。
【００２０】
第６発明では、パワーコンディショナへ供給する集電箱において、ＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子の発する熱をヒートシンクから効果的に放散できるものとなり、集電箱が屋内設置式である場合にも効果的取り付けとなるが、集電箱が防水構造で屋外設置式である場合にも効果的取り付けとなる。
【００２１】
第７発明では、集電箱を構成するケーシング内が、開閉器エリアと出力側エリアの間にＤＣ／ＤＣ変換回路エリアが存在する構成とすることにより、複数の放熱フィンを備えたヒートシンクは、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアに対応し、パワー素子の発する熱をヒートシンクに効果的に伝達できるものとなる。また、左右の取り付け補助部材には、それぞれ開閉器エリア及び出力側エリアが対応する状態となる。このため、ケーシング内の各部品の配置とマッチングして、ケーシング内のパワー素子の発熱の良好な放熱と、放熱フィンの左右両側に形成される空間の有効利用ができることとなり、第１発明乃至第５発明の効果を奏する取り付け装置を有する集電箱となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る集電箱の内部構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る開閉器エリアに設けた開閉器取り付け台の斜視図である。
【図３】本発明に係る集電箱のケーシングの内部構成を示す図である。
【図４】本発明に係る集電箱の回路構成図である。
【図５】本発明に係る集電箱の背面側の斜視図である。
【図６】本発明に係る集電箱の背面部における取り付け板、化粧カバー及びケーシングの背面部の関係を示す分解斜視図である。
【図７】本発明に係る集電箱の背面部における取り付け板と取り付け補助部材との関係を示す分解斜視図である。
【図８】本発明に係る集電箱の取り付け順序をＡ、Ｂ、Ｃで示す説明図である。
【図９】本発明に係る集電箱の正面斜視図である。
【図１０】本発明に係る集電箱の表側の蓋を外した状態の正面側の斜視図である。
【図１１】本発明に係る集電箱を建物の外壁に取り付けた第１実施形態の側面図である。
【図１２】本発明に係る集電箱を建物の外壁に取り付けた第２実施形態の側面図である。
【図１３】本発明に係る集電箱内の発熱性電気素子がヒートシンクへ伝熱状態に取り付けられた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、取り付け壁に固定された取り付け板によって集電箱の裏側が上部保持部と下部保持部によって支持される取り付け装置を有する集電箱において、前記集電箱は、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、前記放熱フィン間通路を上下方向とする状態で前記放熱フィンが後方へ突出するよう前記ケーシングの裏壁に取り付けられ、前記ヒートシンクの基板には前記発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、前記ケーシングの裏壁には前記ヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、前記取り付け板と前記左右の取り付け補助部材とで、前記上部保持部と前記下部保持部を構成するものであり、以下にその実施例を図に基づき説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明に係る取り付け装置を有する集電箱１は、図１１または図１２に示すように、建物の外壁等の取り付け壁４０に沿って縦方向に取り付けられる屋外設置式である場合と、建物の内壁等の取り付け壁４０に沿って縦方向に取り付けられる屋内設置式である場合のいずれにも適用できるものである。
【００２５】
本発明に係る集電箱１は、建物の外壁や内壁等の取り付け壁４０に固定された取り付け板４２と共同にて、集電箱１の裏側が上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂによって支持されるものである。本発明に係る集電箱１は、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁５Ａと周囲壁５Ｂによって表側開口５Ｃを形成したケーシング５と、ケーシング５の表側開口５Ｃを密閉するようにケーシング５に着脱可能に固定される蓋６を備えている。そして、後述のように、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔５Ｐの周縁部にヒートシンク１５の基板１５Ａが取り付けられ、放熱フィン１５Ｂがケーシング５の後方へ突出する状態でケーシング５の裏壁５Ａの一部をヒートシンク１５の基板１５Ａが構成する。更に、孔５Ｐを通してヒートシンク１５の基板１５Ａに前記発熱性電気素子が伝熱状態に配置され、ケーシング５の裏壁５Ａにはヒートシンク１５の放熱フィン１５Ｂの左右両側に取り付け補助部材４１を備え、取り付け板４２と左右の取り付け補助部材４１とで、上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂを構成する。
【００２６】
以下、本発明に係る集電箱１の具体例と、取り付け板４２に対する集電箱１の取り付け構成について記載する。本発明に係る集電箱１は、複数の太陽電池モジュール３を直列／並列接続した太陽電池ストリング２からの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって直流電力を出力するものであり、以下、その集電箱１の構成及び機能と、取り付け板４２に対する集電箱１の取り付け構成について記載する。
【００２７】
本発明に係る集電箱１は、複数の太陽電池モジュール３を電気的接続した太陽電池ストリング２からの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって直流電力を出力するものであり、この直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ４へ供給するものである。パワーコンディショナ４は、集電箱１から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、商用電力系統ＧＲＩＤの周波数に相当する所定の低周波数の正弦波の交流電力として、例えば、単相交流２００Ｖの商用電力系統ＧＲＩＤへ供給する構成である。
【００２８】
実施例に示す集電箱１は、家屋の屋根の東西南北にそれぞれ１セットの太陽電池発電パネルを設置する関係にて合計４セットを配置する場合のものとし、この場合、一つの太陽電池発電パネルに相当するものが、本発明における一つの太陽電池ストリングに相当するものとして説明する。このため、以下の実施例では、上記４セットの太陽電池発電パネルは、４個（４セット）の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに相当するものとして説明する。
【００２９】
太陽電池ストリング２は、図４に示すように、複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続して構成したものであり、太陽電池モジュール３は、複数の太陽電池セルを電気的に直列／並列接続して構成されている。実施例では、太陽電池ストリング２が４個の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄで構成され、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、それぞれ複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続して構成されており、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには、発電する直流電力を取り出すために、それぞれ２本のリード線Ｒ１、Ｒ２が接続されている。なお、太陽電池ストリング２Ａは、複数の太陽電池ストリングが電気的に直列に接続された構成であってもよく、太陽電池ストリング２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄについても同様である。
【００３０】
集電箱１は、縦方向配置の裏壁５Ａ及び周囲壁５Ｂによって横長の略矩形状の表側開口５Ｃを形成した横長の箱形のケーシング５と、ケーシング５の表側開口５Ｃを密閉するようにケーシング５に着脱可能に固定される箱形の表側の蓋６を備える横長形状である。ケーシング５及び蓋６は、金属性または合成樹脂製である。ケーシング５と蓋６の関係は、蓋６の上端フランジがケーシング５の周囲壁５Ｂの上部フランジ５Ｆに係止した状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下部に蓋６の下部フランジをネジ２３で固定することにより、蓋６の裏側周囲に設けたパッキン（図示せず）がケーシング５の周囲壁５Ｂの先端に密着して、ケーシング５内への雨水が進入しない防水状態となり、屋外設置式に適するものとなる。
【００３１】
集電箱１には、太陽電池ストリング２から供給される直流電力を入力源として昇圧動作などの所要の電気処理動作によって所要の直流電力を出力する直流・直流変換回路（ＤＣ／ＤＣ変換回路という）７と、太陽電池ストリング２からＤＣ／ＤＣ変換回路７へ供給される直流電力を開閉する開閉器８と、ＤＣ／ＤＣ変換回路７から出力される直流電力をパワーコンディショナ４へ供給するための出力端子９が収容されている。
【００３２】
本発明では、図３に示すように、ケーシング５内には、複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続した一つの太陽電池ストリングに対応するＤＣ／ＤＣ変換回路の複数が横一列に配置されるＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓと、このＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器８を配置する開閉器エリア８Ｓと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナ４の入力側を接続する出力端子９を収容する出力側エリア９Ｓとを備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの一側方に入力側エリアとなる開閉器エリア８Ｓが配置され、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの他側方に出力側エリア９Ｓが配置されている。
【００３３】
具体的には、図３に示すように、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを並列状態となるように横一列にＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに配置し、このＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄごとに入力回路を開閉する開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを配置する開閉器エリア８Ｓが、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの一側方に設けられている。更に、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの他側方には、出力端子９を収容する出力側エリア９Ｓが配置されている。実施例ではＤＣ／ＤＣ変換回路７の出力側にノイズフィルタ回路１０を設けているため、ノイズフィルタ回路１０は出力側エリア９Ｓに配置されている。
【００３４】
なお、一つの太陽電池モジュール３によって一つの太陽電池ストリングを構成する関係によって構成された複数の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを揃え、それぞれの太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの直流電力を受けるように、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを備える構成でもよい。
【００３５】
このように各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応して、それぞれ開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、及びＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを設けているが、更に具体的には、図４に示すように、太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの直流電力が、それぞれ入力側リード線Ｒ１、Ｒ２にて開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの入力側に接続され、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの出力側は、それぞれリード線Ｒ３、Ｒ４にてＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの入力側に接続され、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの直流出力は、共通のリード線Ｒ５、Ｒ６にてノイズフィルタ回路１０に接続され、ノイズフィルタ回路１０の出力はリード線Ｒ７、Ｒ８にて出力端子９に接続され、出力端子９にはパワーコンディショナ４の入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１が接続されている。なお、ノイズフィルタ回路１０を設けない場合は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの直流出力は、共通のリード線Ｒ５、Ｒ６にて出力端子９に接続される。
【００３６】
ＤＣ／ＤＣ変換回路７は、それぞれ一つの太陽電池ストリングに対応するパワー基板と制御基板を一組として備えており、図示の４組の形態では、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａは、太陽電池ストリング２Ａに対応するパワー基板１１Ａと制御基板１２Ａを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｂは、太陽電池ストリング２Ｂに対応するパワー基板１１Ｂと制御基板１２Ｂを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｃは、太陽電池ストリング２Ｃに対応するパワー基板１１Ｃと制御基板１２Ｃを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｄは、太陽電池ストリング２Ｄに対応するパワー基板１１Ｄと制御基板１２Ｄを一組として備える。このように構成された複数の組（実施例では４組）が横一列にケーシング５内のＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに配置されている。パワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄは、ケーシング５の裏壁５Ａに略平行に上下方向に略垂直状態に取り付けられ、また、制御基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、それぞれ対応するパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄに対して前方に向けて略垂直に配置されている。
【００３７】
この構成において、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、それぞれ対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄのパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの入力回路をＯＮ状態とＯＦＦ状態にするために、手動操作によって開閉するものである。
【００３８】
パワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄには、それぞれ昇圧回路用のリアクトルＬ０とコンデンサＣ０が取り付けられ、更に、後述のように発熱の大きなパワー素子とダイオードやその他の回路素子が取り付けられている。また、ノイズフィルタ回路１０の基板１０Ａには、高周波ノイズ防止用のリアクトルＬ４とコンデンサＣ４、Ｃ５やその他の回路素子が取り付けられている。
【００３９】
本発明では、集電箱１の小型化と、ケーシング５の小型化と、更に集電箱１内の配線のし易さを達成するために、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの配置及び取り付け構造に特徴がある。以下これについて説明する。
【００４０】
先ず、開閉器エリア８Ｓには、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄごとに設けた開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄのうち、２個の開閉器（図示では８Ｂ、８Ｄ）が横並びの配置で上位置に配置される上段取り付け部１３Ａと、残りの開閉器（図示では８Ａ、８Ｃ）が下位置に配置される下段取り付け部１３Ｂを形成した開閉器取り付け台１３を備え、下段取り付け部１３Ｂに対して上段取り付け部１３Ａが、ケーシング５の前側方向に張り出した段差状である。
【００４１】
図２に示すように、上段取り付け部１３Ａには、２個の開閉器８Ｂ、８Ｄが横並び配置となるように、開閉器取り付け孔１３Ｅが間隔を存して形成され、下段取り付け部１３Ｂには、２個の開閉器８Ａ、８Ｃが横並び配置となるように、開閉器取り付け孔１３Ｆが間隔を存して形成されている。また、段差部１３Ｃには、リード線挿通用の貫通孔及びまたは切り欠き１３Ｄが形成されている。これによって、図１及び図３に示すように、下段取り付け部の開閉器８Ａ、８Ｃから対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｃへ接続するリード線Ｒ３、Ｒ４が、貫通孔及びまたは切り欠き１３Ｄを通り上段取り付け部１３Ａの裏側を潜って配線されることとなる。このように開閉器を上下配置しても、上段取り付け部１３Ａの開閉器８Ｂ、８Ｄと下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃとの間隔を小さくでき、ケーシング５の上下長さがそれによって大きくなることがない。そして、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃからのリード線Ｒ３、Ｒ４の配線が、上段取り付け部１３Ａの裏側を潜って配線されるため、上段取り付け部１３Ａの開閉器８Ｂ、８Ｄによって邪魔されず、短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。
【００４２】
また、図３に示すように、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに対して、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃの上下方向位置が横にずれた配置であり、図１及び図３に示すように、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃの側方が、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２の配置エリアとなっている。これによって、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２が短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。なお、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２を保持する保持具１４Ａ、１４Ｂが、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃの側方に取り付けられている。この保持具１４Ａ、１４Ｂは、リード線Ｒ１、Ｒ２を上方から押し込むことによって左右に開く弾性部材で構成されている。
【００４３】
次に、ケーシング５の裏壁５Ａの少なくとも一部がヒートシンク１５で構成されている構成を説明する。具体的には、ヒートシンク１５はアルミニウム製であり、平板状の基板１５Ａの裏側に左右並行に配列された上下方向に延びる複数の放熱フィン１５Ｂとから構成されている。ケーシング５の裏壁５Ａには矩形状等の孔５Ｐが形成されており、この孔５Ｐから基板１５Ａがケーシング５内に露出するように、この孔５Ｐの周縁部で裏壁５Ａに基板１５Ａの周縁部が液密のシール状態に取り付けられている。これによって、基板１５Ａがケーシング５の裏壁５Ａの一部を構成する状態となり、且つ、放熱フィン１５Ｂ間に形成される空気通路を上下方向とする状態で、放熱フィン１５Ｂがケーシング５の裏壁５Ａの後方へ長く突出する状態となる。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、それぞれ対応する制御基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄに取り付けた電気回路によって、対応するパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに取り付けたパワー素子としてのスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄをスイッチング制御することにより、対応する太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから供給される出力電力の最大点で動作する制御を行うように構成されている。スイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と称するものなど大電流に対応するものが用いられ、動作によって発熱する発熱性電気素子である。
【００４５】
このような動作をすることにより、パワー素子としてのスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄからの発熱は大きくなる。このため、これらパワー素子は発熱性電気素子である。集電箱１は、ケーシング５の表側開口５Ｃが蓋６で閉じられる構成であり、屋外設置式の場合はケーシング５と蓋６との間がシール材によってシールされ、内部へ水が浸入しないような防水構造である。ここらパワー素子からの発熱が集電箱１内に篭れば、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄなどの電気部品が損傷する虞があり、この熱の放散が必要となる。そのため、図１３に示すように、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔５Ｐを通して、パワー素子であるスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄがヒートシンク１５の基板１５Ａに伝熱状態に取り付けられ、このスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの発熱が、ヒートシンク１５によって集電箱１の外へ放出されるようにしている。
【００４６】
なお、他の発熱性電気素子として、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの動作によって発熱するダイオードが存在すれば、このダイオードから発する熱もヒートシンク１５によって集電箱１の外へ放出されるように、ヒートシンク１５の基板１５Ａにこのダイオードが伝熱状態に取り付けられる。
【００４７】
このように、ケーシング５の裏壁５Ａの少なくとも一部がヒートシンク１５で構成され、ヒートシンク１５にＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄに取り付けたパワー素子であるスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄやダイオードを伝熱状態に取り付けたことにより、ケーシング５自体の裏壁５Ａが少ない材料となり、且つ、ケーシング５の厚さが厚くなるという問題を解決でき、ケーシング５自体の小型化ができると共に、集電箱１内のパワー素子の発熱が良好となり、動作の安定した集電箱１を得ることができる。
【００４８】
また、表側の蓋６を開いたとき、直ちにＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄなどへ人体が触れることを防止するために、ケーシング５の表側開口５Ｃが保護カバー１７によって覆われている。保護カバー１７は、ケーシング５の周囲壁５Ｂの内側に周囲壁５Ｂに沿う大きさで以ってケーシング５にネジ止めされている。保護カバー１７には、各開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの操作レバー８Ｋが前面側へ突出するための矩形状の孔１８が形成されており、表側の蓋６を開いた状態で、操作レバー８Ｋを操作することにより、各開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤをＯＮ−ＯＦＦできる。そして、表側の蓋６を閉じることによって、保護カバー１７及び操作レバー８Ｋが蓋６によって覆われる状態となる。
【００４９】
集電箱１は、建物の外壁や内壁等の取り付け壁４０に固定された取り付け板４２と共同にて、集電箱１の裏側が上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂによって支持されるものである。取り付け壁４０に固定された位置決め用ネジ４６の頭部が潜り抜ける丸孔部と、そのネジ４６のネジ部が挿通される長孔部とで構成されたセンター孔４５が、取り付け板４２の左右間の中央部の上部に形成されている。位置決め用ネジ４６の頭部が丸孔部を潜り抜けてネジ部が長孔部に挿通された状態で、取り付け板４２の水平状態を定め、その水平状態において、取り付け板４２は孔４７を貫通するネジ４９によって取り付け壁４０に固定される。
【００５０】
金属製の平板状の取り付け板４２の左右両側部の上端部には、取り付け壁４０との間に上端が入り口となる係止溝４８を形成するように、取り付け壁４０から離れて取り付け壁４０に並行に上方へ延びる係止辺４２Ａが屈曲形成され、取り付け板４２の左右両側部の下端部には、前方へ略水平状態に延出するよう屈曲形成した保持辺４２Ｂを備えている。また、ケーシング５の裏壁５Ａの左右部分は、ヒートシンク１５の複数の放熱フィン１５Ｂのエリアの左右両側部分であり、この部分に配置されるように、左右の取り付け補助部材４１がネジ止めにて取り付けられている。それぞれの取り付け補助部材４１の上部には、係止溝４８へ上方から挿入されるフック部４１Ａが形成され、それぞれの取り付け補助部材４１の下部には、保持辺４２Ｂに載置される載置部４１Ｂが形成されている。
【００５１】
それぞれの取り付け補助部材４１は、図７に示すように、１枚の金属板の屈曲によって、ケーシング５の裏壁５Ａにネジ５０によって固定される平板状の固定部４１Ｃと、固定部４１Ｃの左右両端から後方へ直角状に屈曲されて並行に延びる側壁４１Ｄと、左右側壁４１Ｄの上端に固定部４１Ｃと並行するように直角状に内側へ向けて屈曲したフック部４１Ａと、左右側壁４１Ｄの下端が直角状に内側へ向けて屈曲した載置部４１Ｂが一体形成されている。
【００５２】
次に、図８に基づき、取り付け板４２に対する集電箱１の取り付けについて記載する。上記のように放熱フィン１５Ｂの左右両側位置に取り付け補助部材４１が取り付けられたケーシング５を準備し、建物の外壁や内壁等の取り付け壁４０に取り付け板４２が固定された状態（図８のＡの状態）において、フック部４１Ａが係止溝４８の上部入り口に臨ませ（図８のＢの状態）、この状態からフック部４１Ａが係止溝４８に進入しつつ係止辺４２Ａに係止するように集電箱１を取り付け壁４０に沿って下方へ移動させる。この操作に伴って取り付け補助部材４１の載置部４１Ｂが取り付け板４２の保持辺４２Ｂに載置される。この状態で、保持辺４２Ｂの下方から保持辺４２Ｂを貫通するネジ５１を載置部４１Ｂに螺合させることによって、ケーシング５の取り付けが終了する（図８のＣの状態）。
【００５３】
蓋６を含めた集電箱１の荷重は略１５ｋｇ前後であるため、この取り付けによって安定保持ができるが、図８のＣに示すように、最終的にフック部４１Ａの下端が係止溝４８の底部となる係止辺４２Ａの下部の段部４２Ｃに当接するように構成することにより、集電箱１の荷重を保持辺４２Ｂと段部４２Ｃの両方にて受けることができ、より大きな荷重の集電箱１にも適用可能となる。
【００５４】
上記のような取り付け補助部材４１及び取り付け板４２において、フック部４１Ａが係止溝４８へ上方から進入しつつ係止辺４２Ａに係止する構成によって、上部保持部６０Ａが構成される。また、上部保持部６０Ａでの係止に伴って、取り付け補助部材４１の載置部４１Ｂが取り付け板４２の保持辺４２Ｂに載置される構成によって、下部保持部６０Ｂが構成される。
【００５５】
上記のように、ケーシング５内は、開閉器エリア８Ｓと出力側エリア９Ｓの間にＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓが存在する構成であるため、複数の放熱フィン１５Ｂを備えたヒートシンク１５は略ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに対応する。また、左右の取り付け補助部材４１には、それぞれ開閉器エリア８Ｓ及び出力側エリア９Ｓが対応する状態となる。このため、ケーシング５内の発熱性電気素子の発熱の良好な放熱を維持しつつ、左右両側に形成される空間の有効利用によって、左右の取り付け補助部材４１の取り付けができるものとなり、ケーシング５内の各部品の配置とマッチングして、上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂを構成できるものとなる。
【００５６】
上記のように、ケーシング５が取り付け板４２に保持された状態で、取り付け板４２によって放熱フィン１５Ｂの後端が覆われ、取り付け板４２によって、左右の補助部材４１の後面と放熱フィン１５Ｂの後面が覆われる。このため、左右の補助部材４１の左右側壁の後面と放熱フィン１５Ｂの後面が、縦方向の略同一平面状にあれば、安価な平板状の取り付け板４２の採用によって、複数の放熱フィン１５Ｂ間に上下方向に空気が通るトンネル通路の形成が容易となる。
【００５７】
左右の補助部材４１のそれぞれの上下面及び側面が、それぞれ左右の補助部材４１の側面にネジ４４で固定される化粧カバー４３によって覆われており、集電箱１が取り付け板４２に支持された状態で、集電箱１の側面の装飾効果がアップする。
【００５８】
太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと対応する開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとを接続するリード線Ｒ１、Ｒ２は、図１１に示すように建物の外壁または内壁等の取り付け壁４０に沿って配置する場合は、保護パイプ２１で覆われた状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下側壁に形成した孔１９に挿通される。また、出力端子９に接続されるパワーコンディショナ４の入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１も同様に保護パイプで覆われた状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下側壁に形成した孔２０に挿通される。
【００５９】
また、リード線Ｒ１、Ｒ２並びに入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１を図１２に示すように取り付け壁４０の中に配線する場合は、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔２１にリード線Ｒ１、Ｒ２を挿通し、また入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１を孔２２に挿通することにより達成される。
【００６０】
上記実施例では、太陽電池ストリング２は、４個の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄとしている。これは、家屋の屋根などに設置する場合の集光発電状態を考慮して、太陽電池ストリング２Ａを東側に、太陽電池ストリング２Ｂを西側に、太陽電池ストリング２Ｃを南側に、太陽電池ストリング２Ｄを北側に向けて設置する場合を示しているが、日当たりの悪い北側設置を省く場合は、太陽電池ストリング２Ｄと、それに対応する開閉器８Ｄ及びＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｄを省くことにより対処する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る取り付け装置を有する集電箱は、上記実施例に示した構成に限定されず、種々の形態のものに適用できるものであり、本発明の技術範囲において種々の形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・・・集電箱
２・・・・・太陽電池ストリング
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ・・・太陽電池ストリング
２Ｓ・・・・ケーシング２の周囲壁
３・・・・・太陽電池モジュール
４・・・・・パワーコンディショナ
５・・・・・ケーシング
５Ａ・・・・ケーシングの裏壁
５Ｂ・・・・ケーシングの周囲壁
５Ｃ・・・・ケーシングの表側開口
６・・・・・表側の蓋
７・・・・・直流・直流変換回路（ＤＣ／ＤＣ変換回路という）
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ・・・ＤＣ／ＤＣ変換回路
７Ｓ・・・・ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア
８・・・・・開閉器
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ・・・開閉器
８Ｋ・・・・開閉器の操作レバー
８Ｓ・・・・開閉器エリア
９・・・・・出力端子
９Ｓ・・・・出力側エリア
１０・・・・ノイズフィルタ回路
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ・・・パワー基板
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・・制御基板
１３・・・・開閉器取り付け台
１３Ａ・・・上段取り付け部
１３Ｂ・・・下段取り付け部
１４Ａ、１４Ｂ・・・保持具
１５・・・・ヒートシンク
１５Ａ・・・ヒートシンクの基板
１５Ｂ・・・・ヒートシンクの放熱フィン
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ・・・発熱性電気素子（スイッチング素子）
１７・・・・保護カバー
１８・・・・孔
１９〜２２・・・孔
４０・・・・取り付け壁
４１・・・・取り付け補助部材
４１Ａ・・・フック部
４１Ｂ・・・載置部
４１Ｃ・・・固定辺
４１Ｄ・・・側壁
４２・・・・取り付け板
４２Ａ・・・係止辺
４２Ｂ・・・保持辺
４３・・・・化粧カバー
４８・・・・係止溝
６０Ａ・・・上部保持部
６０Ｂ・・・下部保持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池とパワーコンディショナとの間に介在して所要の電気処理動作をする集電箱に関し、特に、建物などの壁面に取り付ける取り付け装置を有する集電箱に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池などを電源とするインバータなどの電気機器を壁に取り付ける電気機器の取り付け装置がある。これは、壁１にねじ締めされる取り付け板１０の本体板１１の上辺の上方に壁から離れて平行な取り付け板フック１２を延設し、機器２０の上部に取り付け板フック１２と引っ掛かり下方に延びる機器フック２１を設け、本体板１１の下辺に水平な保持板１３を延設し、取り付け板フック１２と機器フック２１の係合状態で保持板１３により機器２０の下部を保持し、保持板１３の挿通穴１４を貫通して機器２０の下部を固定ねじ３でねじ締めした構成である（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３２２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この特許文献１の電気機器が、太陽電池を電源とするインバータである場合は、インバータ動作をするスイッチング素子であるＩＧＢＴが発熱するため、通常、この発する熱を放散させるために、このＩＧＢＴがヒートシンクに取り付けられ、このＩＧＢＴの発熱がヒートシンクにて放散される。この特許文献１においては、このヒートシンクの図示及び説明がないため、このヒートシンクはインバータ（電気機器）の内部に収容されており、このヒートシンクで放散される熱は、インバータ（電気機器）の筺体を構成するケーシングの上部などから放出されるものと推察される。
【０００５】
このようにヒートシンクがインバータ（電気機器）の内部に収容される構成とすれば、インバータ（電気機器）の筺体を構成するケーシングが大型となり、ケーシングのコストアップを招く。また、ヒートシンクで放散される熱をケーシングの外へ速やかに放出させるための放出孔の形成を伴う構成が必要となり、インバータ（電気機器）を建物の外壁の外面に取り付ける屋外設置式とする場合は、防水構造に更なる技術が伴い、更なるコストアップを招くこととなる。
【０００６】
本発明は、太陽電池とパワーコンディショナとの間に介在して所要の電気処理動作をする集電箱に関し、特に、建物などの壁面に取り付けることに適するように、集電箱特有の取り付け構成を呈する取り付け装置を有する集電箱を提供するものである。
【０００７】
このため、本発明は、発熱性電気素子が発熱するときの熱を放散させるヒートシンクが、ケーシングの裏壁の一部を形成する構成によって、ヒートシンクをケーシングの外に露出させる構成を採用することによって、ケーシングの小型化を達成し、発熱性電気素子が発する熱の放散が良好であり、且つ、建物等の壁面に安定した取り付けが得られる新規な取り付け装置を有する集電箱を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
第１発明は、取り付け壁に固定された取り付け板によって集電箱の裏側が上部保持部と下部保持部によって支持される取り付け装置を有する集電箱において、前記集電箱は、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、前記放熱フィン間通路を上下方向とする状態で前記放熱フィンが後方へ突出するよう前記ケーシングの裏壁に取り付けられ、前記ヒートシンクの基板には前記発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、前記ケーシングの裏壁には前記ヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、前記取り付け板と前記左右の取り付け補助部材とで、前記上部保持部と前記下部保持部を構成することを特徴とする。
【０００９】
第２発明は、第１発明において、前記上部保持部は、前記取り付け壁から離れて上方へ延びるよう前記取り付け板の左右両側部の上端部に形成した係止辺と、前記取り付け壁と前記係止辺との間に挿入されるよう前記左右の取り付け補助部材の上部に形成したフック部とにより構成され、前記下部保持部は、前記取り付け板の左右両側部の下端部から前方へ略水平状態に延出するよう形成した保持辺と、前記保持辺によって載置されるようそれぞれ前記左右の取り付け補助部材の下部に形成した載置部とにより構成されたことを特徴とする。
【００１０】
第３発明は、第１発明または第２発明において、前記ケーシングが前記取り付け板に保持された状態で、前記取り付け板にて前記放熱フィンの後端が覆われ、前記複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路が形成されることを特徴とする。
【００１１】
第４発明は、第１発明乃至第３発明のいずれかにおいて、平板状の前記取り付け板によって、前記左右の補助部材の後面と前記放熱フィンの後面が覆われることを特徴とする。
【００１２】
第５発明は、第１発明乃至第４発明のいずれかにおいて、前記左右の補助部材は、それぞれの上下面及び側面が、それぞれ前記左右の補助部材にネジ固定される化粧カバーによって覆われることを特徴とする。
【００１３】
第６発明は、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記集電箱は、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給するものであって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であることを特徴とする。
【００１４】
第７発明は、第１発明乃至第５発明のいずれかにおいて、前記集電箱は、複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給するものであって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であり、前記ケーシング内には、前記複数の太陽電池モジュールを直列接続した一つの太陽電池ストリングに対応するＤＣ／ＤＣ変換回路の複数が配置されるＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの左右両側に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路と前記パワーコンディショナの入力側を接続する出力端子が収容される出力側エリアを設け、前記開閉器エリアと前記出力側エリアに対応して前記取り付け補助部材を配置したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明では、ヒートシンクの放熱フィンをケーシングの裏側へ突出させる構成を採用することにより、ケーシングの小型化を達成し、発熱性電気素子が発する熱の放散が良好な集電箱を構成できる。そして、ヒートシンクの放熱フィンの後方への突出長さによってケーシングの裏壁の左右部分に空間が形成されるが、この空間の有効利用によって、上部保持部と下部保持部を構成できることとなり、取り付け壁から集電箱が突出する長さを抑制できると共に、発熱性電気素子が発熱する熱の良好な放散を達成できるものとなる。また、ケーシングの裏側へ突出する放熱フィンの左右が取り付け補助部材によって保護されることとなり、外部から放熱フィンが受ける損傷を防止するガード機能を取り付け補助部材が負うことができる。
【００１６】
第２発明では、第１発明において、上部保持部は、取り付け板の係止辺の上方から係止する左右の取り付け補助部材のフック部とで構成され、下部保持部は、取り付け板の下端部に形成した保持辺に左右の取り付け補助部材の下部の載置部が載置される関係であるため、ケーシングを取り付け壁に沿って下降させることにより取り付け板にて保持できる。このため、ヒートシンクの放熱フィンの左右部分に形成される空間の有効利用によって、集電箱の取り付け操作がし易く、且つ安定保持が達成できるものとなり、第１発明の効果を有効に奏するものとなる。
【００１７】
第３発明では、取り付け板にて放熱フィンの後端が覆われることにより、複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路が形成され、このトンネル通路を上昇する空気によって、放熱フィンを介して発熱性電気素子が発する熱の放散が良好となり、取り付け板が集電箱の取り付け機能のみならず熱性電気素子が発する熱の放散促進機能部材としても効果的に作用できるものとなる。
【００１８】
第４発明では、取り付け板が平板状であることにより、左右の補助部材の後面と放熱フィンの後面が覆われる状態となり、集電箱の裏面の保護、集電箱の取り付け、更に複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路の形成が、平板状の取り付け板によって達成できるものとなり、部品点数の少ない状態での取り付け装置が達成できるものとなる。
【００１９】
第５発明では、左右の補助部材の上下面及び側面が化粧カバーによって覆われることにより、ケーシングの裏側へ突出する放熱フィンの左右が取り付け補助部材によって保護される構成を採用する場合の集電箱の側面の装飾を図ることができるものとなり、放熱フィンの保護と装飾の両方の効果を得ることができる。
【００２０】
第６発明では、パワーコンディショナへ供給する集電箱において、ＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子の発する熱をヒートシンクから効果的に放散できるものとなり、集電箱が屋内設置式である場合にも効果的取り付けとなるが、集電箱が防水構造で屋外設置式である場合にも効果的取り付けとなる。
【００２１】
第７発明では、集電箱を構成するケーシング内が、開閉器エリアと出力側エリアの間にＤＣ／ＤＣ変換回路エリアが存在する構成とすることにより、複数の放熱フィンを備えたヒートシンクは、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリアに対応し、パワー素子の発する熱をヒートシンクに効果的に伝達できるものとなる。また、左右の取り付け補助部材には、それぞれ開閉器エリア及び出力側エリアが対応する状態となる。このため、ケーシング内の各部品の配置とマッチングして、ケーシング内のパワー素子の発熱の良好な放熱と、放熱フィンの左右両側に形成される空間の有効利用ができることとなり、第１発明乃至第５発明の効果を奏する取り付け装置を有する集電箱となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る集電箱の内部構成を示す分解斜視図である。
【図２】本発明に係る開閉器エリアに設けた開閉器取り付け台の斜視図である。
【図３】本発明に係る集電箱のケーシングの内部構成を示す図である。
【図４】本発明に係る集電箱の回路構成図である。
【図５】本発明に係る集電箱の背面側の斜視図である。
【図６】本発明に係る集電箱の背面部における取り付け板、化粧カバー及びケーシングの背面部の関係を示す分解斜視図である。
【図７】本発明に係る集電箱の背面部における取り付け板と取り付け補助部材との関係を示す分解斜視図である。
【図８】本発明に係る集電箱の取り付け順序をＡ、Ｂ、Ｃで示す説明図である。
【図９】本発明に係る集電箱の正面斜視図である。
【図１０】本発明に係る集電箱の表側の蓋を外した状態の正面側の斜視図である。
【図１１】本発明に係る集電箱を建物の外壁に取り付けた第１実施形態の側面図である。
【図１２】本発明に係る集電箱を建物の外壁に取り付けた第２実施形態の側面図である。
【図１３】本発明に係る集電箱内の発熱性電気素子がヒートシンクへ伝熱状態に取り付けられた状態を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明は、取り付け壁に固定された取り付け板によって集電箱の裏側が上部保持部と下部保持部によって支持される取り付け装置を有する集電箱において、前記集電箱は、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、前記放熱フィン間通路を上下方向とする状態で前記放熱フィンが後方へ突出するよう前記ケーシングの裏壁に取り付けられ、前記ヒートシンクの基板には前記発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、前記ケーシングの裏壁には前記ヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、前記取り付け板と前記左右の取り付け補助部材とで、前記上部保持部と前記下部保持部を構成するものであり、以下にその実施例を図に基づき説明する。
【実施例１】
【００２４】
本発明に係る取り付け装置を有する集電箱１は、図１１または図１２に示すように、建物の外壁等の取り付け壁４０に沿って縦方向に取り付けられる屋外設置式である場合と、建物の内壁等の取り付け壁４０に沿って縦方向に取り付けられる屋内設置式である場合のいずれにも適用できるものである。
【００２５】
本発明に係る集電箱１は、建物の外壁や内壁等の取り付け壁４０に固定された取り付け板４２と共同にて、集電箱１の裏側が上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂによって支持されるものである。本発明に係る集電箱１は、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁５Ａと周囲壁５Ｂによって表側開口５Ｃを形成したケーシング５と、ケーシング５の表側開口５Ｃを密閉するようにケーシング５に着脱可能に固定される蓋６を備えている。そして、後述のように、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔５Ｐの周縁部にヒートシンク１５の基板１５Ａが取り付けられ、放熱フィン１５Ｂがケーシング５の後方へ突出する状態でケーシング５の裏壁５Ａの一部をヒートシンク１５の基板１５Ａが構成する。更に、孔５Ｐを通してヒートシンク１５の基板１５Ａに前記発熱性電気素子が伝熱状態に配置され、ケーシング５の裏壁５Ａにはヒートシンク１５の放熱フィン１５Ｂの左右両側に取り付け補助部材４１を備え、取り付け板４２と左右の取り付け補助部材４１とで、上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂを構成する。
【００２６】
以下、本発明に係る集電箱１の具体例と、取り付け板４２に対する集電箱１の取り付け構成について記載する。本発明に係る集電箱１は、複数の太陽電池モジュール３を直列／並列接続した太陽電池ストリング２からの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって直流電力を出力するものであり、以下、その集電箱１の構成及び機能と、取り付け板４２に対する集電箱１の取り付け構成について記載する。
【００２７】
本発明に係る集電箱１は、複数の太陽電池モジュール３を電気的接続した太陽電池ストリング２からの直流電力を入力源として所要の電気処理動作によって直流電力を出力するものであり、この直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ４へ供給するものである。パワーコンディショナ４は、集電箱１から供給される直流電力を交流電力に変換するインバータ回路を備え、商用電力系統ＧＲＩＤの周波数に相当する所定の低周波数の正弦波の交流電力として、例えば、単相交流２００Ｖの商用電力系統ＧＲＩＤへ供給する構成である。
【００２８】
実施例に示す集電箱１は、家屋の屋根の東西南北にそれぞれ１セットの太陽電池発電パネルを設置する関係にて合計４セットを配置する場合のものとし、この場合、一つの太陽電池発電パネルに相当するものが、本発明における一つの太陽電池ストリングに相当するものとして説明する。このため、以下の実施例では、上記４セットの太陽電池発電パネルは、４個（４セット）の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄに相当するものとして説明する。
【００２９】
太陽電池ストリング２は、図４に示すように、複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続して構成したものであり、太陽電池モジュール３は、複数の太陽電池セルを電気的に直列／並列接続して構成されている。実施例では、太陽電池ストリング２が４個の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄで構成され、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄは、それぞれ複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続して構成されており、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄには、発電する直流電力を取り出すために、それぞれ２本のリード線Ｒ１、Ｒ２が接続されている。なお、太陽電池ストリング２Ａは、複数の太陽電池ストリングが電気的に直列に接続された構成であってもよく、太陽電池ストリング２Ｂ、２Ｃ及び２Ｄについても同様である。
【００３０】
集電箱１は、縦方向配置の裏壁５Ａ及び周囲壁５Ｂによって横長の略矩形状の表側開口５Ｃを形成した横長の箱形のケーシング５と、ケーシング５の表側開口５Ｃを密閉するようにケーシング５に着脱可能に固定される箱形の表側の蓋６を備える横長形状である。ケーシング５及び蓋６は、金属性または合成樹脂製である。ケーシング５と蓋６の関係は、蓋６の上端フランジがケーシング５の周囲壁５Ｂの上部フランジ５Ｆに係止した状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下部に蓋６の下部フランジをネジ２３で固定することにより、蓋６の裏側周囲に設けたパッキン（図示せず）がケーシング５の周囲壁５Ｂの先端に密着して、ケーシング５内への雨水が進入しない防水状態となり、屋外設置式に適するものとなる。
【００３１】
集電箱１には、太陽電池ストリング２から供給される直流電力を入力源として昇圧動作などの所要の電気処理動作によって所要の直流電力を出力する直流・直流変換回路（ＤＣ／ＤＣ変換回路という）７と、太陽電池ストリング２からＤＣ／ＤＣ変換回路７へ供給される直流電力を開閉する開閉器８と、ＤＣ／ＤＣ変換回路７から出力される直流電力をパワーコンディショナ４へ供給するための出力端子９が収容されている。
【００３２】
本発明では、図３に示すように、ケーシング５内には、複数の太陽電池モジュール３を電気的に直列／並列接続した一つの太陽電池ストリングに対応するＤＣ／ＤＣ変換回路の複数が横一列に配置されるＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓと、このＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器８を配置する開閉器エリア８Ｓと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路とパワーコンディショナ４の入力側を接続する出力端子９を収容する出力側エリア９Ｓとを備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの一側方に入力側エリアとなる開閉器エリア８Ｓが配置され、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの他側方に出力側エリア９Ｓが配置されている。
【００３３】
具体的には、図３に示すように、各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを並列状態となるように横一列にＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに配置し、このＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄごとに入力回路を開閉する開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄを配置する開閉器エリア８Ｓが、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの一側方に設けられている。更に、ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓの他側方には、出力端子９を収容する出力側エリア９Ｓが配置されている。実施例ではＤＣ／ＤＣ変換回路７の出力側にノイズフィルタ回路１０を設けているため、ノイズフィルタ回路１０は出力側エリア９Ｓに配置されている。
【００３４】
なお、一つの太陽電池モジュール３によって一つの太陽電池ストリングを構成する関係によって構成された複数の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄを揃え、それぞれの太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの直流電力を受けるように、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを備える構成でもよい。
【００３５】
このように各太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄにそれぞれ対応して、それぞれ開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ、及びＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄを設けているが、更に具体的には、図４に示すように、太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄからの直流電力が、それぞれ入力側リード線Ｒ１、Ｒ２にて開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの入力側に接続され、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの出力側は、それぞれリード線Ｒ３、Ｒ４にてＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの入力側に接続され、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの直流出力は、共通のリード線Ｒ５、Ｒ６にてノイズフィルタ回路１０に接続され、ノイズフィルタ回路１０の出力はリード線Ｒ７、Ｒ８にて出力端子９に接続され、出力端子９にはパワーコンディショナ４の入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１が接続されている。なお、ノイズフィルタ回路１０を設けない場合は、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの直流出力は、共通のリード線Ｒ５、Ｒ６にて出力端子９に接続される。
【００３６】
ＤＣ／ＤＣ変換回路７は、それぞれ一つの太陽電池ストリングに対応するパワー基板と制御基板を一組として備えており、図示の４組の形態では、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａは、太陽電池ストリング２Ａに対応するパワー基板１１Ａと制御基板１２Ａを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｂは、太陽電池ストリング２Ｂに対応するパワー基板１１Ｂと制御基板１２Ｂを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｃは、太陽電池ストリング２Ｃに対応するパワー基板１１Ｃと制御基板１２Ｃを一組として備え、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｄは、太陽電池ストリング２Ｄに対応するパワー基板１１Ｄと制御基板１２Ｄを一組として備える。このように構成された複数の組（実施例では４組）が横一列にケーシング５内のＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに配置されている。パワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄは、ケーシング５の裏壁５Ａに略平行に上下方向に略垂直状態に取り付けられ、また、制御基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ及び１２Ｄは、それぞれ対応するパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ及び１１Ｄに対して前方に向けて略垂直に配置されている。
【００３７】
この構成において、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄは、それぞれ対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄのパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄの入力回路をＯＮ状態とＯＦＦ状態にするために、手動操作によって開閉するものである。
【００３８】
パワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄには、それぞれ昇圧回路用のリアクトルＬ０とコンデンサＣ０が取り付けられ、更に、後述のように発熱の大きなパワー素子とダイオードやその他の回路素子が取り付けられている。また、ノイズフィルタ回路１０の基板１０Ａには、高周波ノイズ防止用のリアクトルＬ４とコンデンサＣ４、Ｃ５やその他の回路素子が取り付けられている。
【００３９】
本発明では、集電箱１の小型化と、ケーシング５の小型化と、更に集電箱１内の配線のし易さを達成するために、開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの配置及び取り付け構造に特徴がある。以下これについて説明する。
【００４０】
先ず、開閉器エリア８Ｓには、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄごとに設けた開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄのうち、２個の開閉器（図示では８Ｂ、８Ｄ）が横並びの配置で上位置に配置される上段取り付け部１３Ａと、残りの開閉器（図示では８Ａ、８Ｃ）が下位置に配置される下段取り付け部１３Ｂを形成した開閉器取り付け台１３を備え、下段取り付け部１３Ｂに対して上段取り付け部１３Ａが、ケーシング５の前側方向に張り出した段差状である。
【００４１】
図２に示すように、上段取り付け部１３Ａには、２個の開閉器８Ｂ、８Ｄが横並び配置となるように、開閉器取り付け孔１３Ｅが間隔を存して形成され、下段取り付け部１３Ｂには、２個の開閉器８Ａ、８Ｃが横並び配置となるように、開閉器取り付け孔１３Ｆが間隔を存して形成されている。また、段差部１３Ｃには、リード線挿通用の貫通孔及びまたは切り欠き１３Ｄが形成されている。これによって、図１及び図３に示すように、下段取り付け部の開閉器８Ａ、８Ｃから対応するＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｃへ接続するリード線Ｒ３、Ｒ４が、貫通孔及びまたは切り欠き１３Ｄを通り上段取り付け部１３Ａの裏側を潜って配線されることとなる。このように開閉器を上下配置しても、上段取り付け部１３Ａの開閉器８Ｂ、８Ｄと下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃとの間隔を小さくでき、ケーシング５の上下長さがそれによって大きくなることがない。そして、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃからのリード線Ｒ３、Ｒ４の配線が、上段取り付け部１３Ａの裏側を潜って配線されるため、上段取り付け部１３Ａの開閉器８Ｂ、８Ｄによって邪魔されず、短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。
【００４２】
また、図３に示すように、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに対して、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃの上下方向位置が横にずれた配置であり、図１及び図３に示すように、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃの側方が、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２の配置エリアとなっている。これによって、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２が短いリード線でもって配線でき、配線作業もし易くなり、整理された状態での配線となる。なお、上段取り付け部１３Ａの２個の開閉器８Ｂ、８Ｄに接続される入力側のリード線Ｒ１、Ｒ２を保持する保持具１４Ａ、１４Ｂが、下段取り付け部１３Ｂの開閉器８Ａ、８Ｃの側方に取り付けられている。この保持具１４Ａ、１４Ｂは、リード線Ｒ１、Ｒ２を上方から押し込むことによって左右に開く弾性部材で構成されている。
【００４３】
次に、ケーシング５の裏壁５Ａの少なくとも一部がヒートシンク１５で構成されている構成を説明する。具体的には、ヒートシンク１５はアルミニウム製であり、平板状の基板１５Ａの裏側に左右並行に配列された上下方向に延びる複数の放熱フィン１５Ｂとから構成されている。ケーシング５の裏壁５Ａには矩形状等の孔５Ｐが形成されており、この孔５Ｐから基板１５Ａがケーシング５内に露出するように、この孔５Ｐの周縁部で裏壁５Ａに基板１５Ａの周縁部が液密のシール状態に取り付けられている。これによって、基板１５Ａがケーシング５の裏壁５Ａの一部を構成する状態となり、且つ、放熱フィン１５Ｂ間に形成される空気通路を上下方向とする状態で、放熱フィン１５Ｂがケーシング５の裏壁５Ａの後方へ長く突出する状態となる。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄは、それぞれ対応する制御基板１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄに取り付けた電気回路によって、対応するパワー基板１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄに取り付けたパワー素子としてのスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄをスイッチング制御することにより、対応する太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄから供給される出力電力の最大点で動作する制御を行うように構成されている。スイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄは、ＩＧＢＴ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｇａｔｅ Ｂｉｐｏｌａｒ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）と称するものなど大電流に対応するものが用いられ、動作によって発熱する発熱性電気素子である。
【００４５】
このような動作をすることにより、パワー素子としてのスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄからの発熱は大きくなる。このため、これらパワー素子は発熱性電気素子である。集電箱１は、ケーシング５の表側開口５Ｃが蓋６で閉じられる構成であり、屋外設置式の場合はケーシング５と蓋６との間がシール材によってシールされ、内部へ水が浸入しないような防水構造である。ここらパワー素子からの発熱が集電箱１内に篭れば、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄなどの電気部品が損傷する虞があり、この熱の放散が必要となる。そのため、図１３に示すように、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔５Ｐを通して、パワー素子であるスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄがヒートシンク１５の基板１５Ａに伝熱状態に取り付けられ、このスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄの発熱が、ヒートシンク１５によって集電箱１の外へ放出されるようにしている。
【００４６】
なお、他の発熱性電気素子として、ＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄの動作によって発熱するダイオードが存在すれば、このダイオードから発する熱もヒートシンク１５によって集電箱１の外へ放出されるように、ヒートシンク１５の基板１５Ａにこのダイオードが伝熱状態に取り付けられる。
【００４７】
このように、ケーシング５の裏壁５Ａの少なくとも一部がヒートシンク１５で構成され、ヒートシンク１５にＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄに取り付けたパワー素子であるスイッチング素子１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄやダイオードを伝熱状態に取り付けたことにより、ケーシング５自体の裏壁５Ａが少ない材料となり、且つ、ケーシング５の厚さが厚くなるという問題を解決でき、ケーシング５自体の小型化ができると共に、集電箱１内のパワー素子の発熱が良好となり、動作の安定した集電箱１を得ることができる。
【００４８】
また、表側の蓋６を開いたとき、直ちにＤＣ／ＤＣ変換回路７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄなどへ人体が触れることを防止するために、ケーシング５の表側開口５Ｃが保護カバー１７によって覆われている。保護カバー１７は、ケーシング５の周囲壁５Ｂの内側に周囲壁５Ｂに沿う大きさで以ってケーシング５にネジ止めされている。保護カバー１７には、各開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄの操作レバー８Ｋが前面側へ突出するための矩形状の孔１８が形成されており、表側の蓋６を開いた状態で、操作レバー８Ｋを操作することにより、各開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８ＤをＯＮ−ＯＦＦできる。そして、表側の蓋６を閉じることによって、保護カバー１７及び操作レバー８Ｋが蓋６によって覆われる状態となる。
【００４９】
集電箱１は、建物の外壁や内壁等の取り付け壁４０に固定された取り付け板４２と共同にて、集電箱１の裏側が上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂによって支持されるものである。取り付け壁４０に固定された位置決め用ネジ４６の頭部が潜り抜ける丸孔部と、そのネジ４６のネジ部が挿通される長孔部とで構成されたセンター孔４５が、取り付け板４２の左右間の中央部の上部に形成されている。位置決め用ネジ４６の頭部が丸孔部を潜り抜けてネジ部が長孔部に挿通された状態で、取り付け板４２の水平状態を定め、その水平状態において、取り付け板４２は孔４７を貫通するネジ４９によって取り付け壁４０に固定される。
【００５０】
金属製の平板状の取り付け板４２の左右両側部の上端部には、取り付け壁４０との間に上端が入り口となる係止溝４８を形成するように、取り付け壁４０から離れて取り付け壁４０に並行に上方へ延びる係止辺４２Ａが屈曲形成され、取り付け板４２の左右両側部の下端部には、前方へ略水平状態に延出するよう屈曲形成した保持辺４２Ｂを備えている。また、ケーシング５の裏壁５Ａの左右部分は、ヒートシンク１５の複数の放熱フィン１５Ｂのエリアの左右両側部分であり、この部分に配置されるように、左右の取り付け補助部材４１がネジ止めにて取り付けられている。それぞれの取り付け補助部材４１の上部には、係止溝４８へ上方から挿入されるフック部４１Ａが形成され、それぞれの取り付け補助部材４１の下部には、保持辺４２Ｂに載置される載置部４１Ｂが形成されている。
【００５１】
それぞれの取り付け補助部材４１は、図７に示すように、１枚の金属板の屈曲によって、ケーシング５の裏壁５Ａにネジ５０によって固定される平板状の固定部４１Ｃと、固定部４１Ｃの左右両端から後方へ直角状に屈曲されて並行に延びる側壁４１Ｄと、左右側壁４１Ｄの上端に固定部４１Ｃと並行するように直角状に内側へ向けて屈曲したフック部４１Ａと、左右側壁４１Ｄの下端が直角状に内側へ向けて屈曲した載置部４１Ｂが一体形成されている。
【００５２】
次に、図８に基づき、取り付け板４２に対する集電箱１の取り付けについて記載する。上記のように放熱フィン１５Ｂの左右両側位置に取り付け補助部材４１が取り付けられたケーシング５を準備し、建物の外壁や内壁等の取り付け壁４０に取り付け板４２が固定された状態（図８のＡの状態）において、フック部４１Ａが係止溝４８の上部入り口に臨ませ（図８のＢの状態）、この状態からフック部４１Ａが係止溝４８に進入しつつ係止辺４２Ａに係止するように集電箱１を取り付け壁４０に沿って下方へ移動させる。この操作に伴って取り付け補助部材４１の載置部４１Ｂが取り付け板４２の保持辺４２Ｂに載置される。この状態で、保持辺４２Ｂの下方から保持辺４２Ｂを貫通するネジ５１を載置部４１Ｂに螺合させることによって、ケーシング５の取り付けが終了する（図８のＣの状態）。
【００５３】
蓋６を含めた集電箱１の荷重は略１５ｋｇ前後であるため、この取り付けによって安定保持ができるが、図８のＣに示すように、最終的にフック部４１Ａの下端が係止溝４８の底部となる係止辺４２Ａの下部の段部４２Ｃに当接するように構成することにより、集電箱１の荷重を保持辺４２Ｂと段部４２Ｃの両方にて受けることができ、より大きな荷重の集電箱１にも適用可能となる。
【００５４】
上記のような取り付け補助部材４１及び取り付け板４２において、フック部４１Ａが係止溝４８へ上方から進入しつつ係止辺４２Ａに係止する構成によって、上部保持部６０Ａが構成される。また、上部保持部６０Ａでの係止に伴って、取り付け補助部材４１の載置部４１Ｂが取り付け板４２の保持辺４２Ｂに載置される構成によって、下部保持部６０Ｂが構成される。
【００５５】
上記のように、ケーシング５内は、開閉器エリア８Ｓと出力側エリア９Ｓの間にＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓが存在する構成であるため、複数の放熱フィン１５Ｂを備えたヒートシンク１５は略ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア７Ｓに対応する。また、左右の取り付け補助部材４１には、それぞれ開閉器エリア８Ｓ及び出力側エリア９Ｓが対応する状態となる。このため、ケーシング５内の発熱性電気素子の発熱の良好な放熱を維持しつつ、左右両側に形成される空間の有効利用によって、左右の取り付け補助部材４１の取り付けができるものとなり、ケーシング５内の各部品の配置とマッチングして、上部保持部６０Ａと下部保持部６０Ｂを構成できるものとなる。
【００５６】
上記のように、ケーシング５が取り付け板４２に保持された状態で、取り付け板４２によって放熱フィン１５Ｂの後端が覆われ、取り付け板４２によって、左右の補助部材４１の後面と放熱フィン１５Ｂの後面が覆われる。このため、左右の補助部材４１の左右側壁の後面と放熱フィン１５Ｂの後面が、縦方向の略同一平面状にあれば、安価な平板状の取り付け板４２の採用によって、複数の放熱フィン１５Ｂ間に上下方向に空気が通るトンネル通路の形成が容易となる。
【００５７】
左右の補助部材４１のそれぞれの上下面及び側面が、それぞれ左右の補助部材４１の側面にネジ４４で固定される化粧カバー４３によって覆われており、集電箱１が取り付け板４２に支持された状態で、集電箱１の側面の装飾効果がアップする。
【００５８】
太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄと対応する開閉器８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄとを接続するリード線Ｒ１、Ｒ２は、図１１に示すように建物の外壁または内壁等の取り付け壁４０に沿って配置する場合は、保護パイプ２１で覆われた状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下側壁に形成した孔１９に挿通される。また、出力端子９に接続されるパワーコンディショナ４の入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１も同様に保護パイプで覆われた状態で、ケーシング５の周囲壁５Ｂの下側壁に形成した孔２０に挿通される。
【００５９】
また、リード線Ｒ１、Ｒ２並びに入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１を図１２に示すように取り付け壁４０の中に配線する場合は、ケーシング５の裏壁５Ａに形成した孔２１にリード線Ｒ１、Ｒ２を挿通し、また入力ラインＲ９、Ｒ１０、Ｒ１１を孔２２に挿通することにより達成される。
【００６０】
上記実施例では、太陽電池ストリング２は、４個の太陽電池ストリング２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄとしている。これは、家屋の屋根などに設置する場合の集光発電状態を考慮して、太陽電池ストリング２Ａを東側に、太陽電池ストリング２Ｂを西側に、太陽電池ストリング２Ｃを南側に、太陽電池ストリング２Ｄを北側に向けて設置する場合を示しているが、日当たりの悪い北側設置を省く場合は、太陽電池ストリング２Ｄと、それに対応する開閉器８Ｄ及びＤＣ／ＤＣ変換回路７Ｄを省くことにより対処する。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明に係る取り付け装置を有する集電箱は、上記実施例に示した構成に限定されず、種々の形態のものに適用できるものであり、本発明の技術範囲において種々の形態を包含するものである。
【符号の説明】
【００６２】
１・・・・・集電箱
２・・・・・太陽電池ストリング
２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ・・・太陽電池ストリング
２Ｓ・・・・ケーシング２の周囲壁
３・・・・・太陽電池モジュール
４・・・・・パワーコンディショナ
５・・・・・ケーシング
５Ａ・・・・ケーシングの裏壁
５Ｂ・・・・ケーシングの周囲壁
５Ｃ・・・・ケーシングの表側開口
６・・・・・表側の蓋
７・・・・・直流・直流変換回路（ＤＣ／ＤＣ変換回路という）
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、７Ｄ・・・ＤＣ／ＤＣ変換回路
７Ｓ・・・・ＤＣ／ＤＣ変換回路エリア
８・・・・・開閉器
８Ａ、８Ｂ、８Ｃ、８Ｄ・・・開閉器
８Ｋ・・・・開閉器の操作レバー
８Ｓ・・・・開閉器エリア
９・・・・・出力端子
９Ｓ・・・・出力側エリア
１０・・・・ノイズフィルタ回路
１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ・・・パワー基板
１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ・・・制御基板
１３・・・・開閉器取り付け台
１３Ａ・・・上段取り付け部
１３Ｂ・・・下段取り付け部
１４Ａ、１４Ｂ・・・保持具
１５・・・・ヒートシンク
１５Ａ・・・ヒートシンクの基板
１５Ｂ・・・・ヒートシンクの放熱フィン
１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄ・・・発熱性電気素子（スイッチング素子）
１７・・・・保護カバー
１８・・・・孔
１９〜２２・・・孔
４０・・・・取り付け壁
４１・・・・取り付け補助部材
４１Ａ・・・フック部
４１Ｂ・・・載置部
４１Ｃ・・・固定辺
４１Ｄ・・・側壁
４２・・・・取り付け板
４２Ａ・・・係止辺
４２Ｂ・・・保持辺
４３・・・・化粧カバー
４８・・・・係止溝
６０Ａ・・・上部保持部
６０Ｂ・・・下部保持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
取り付け壁に固定された取り付け板によって集電箱の裏側が上部保持部と下部保持部によって支持される取り付け装置を有する集電箱において、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、前記放熱フィン間通路を上下方向とする状態で前記放熱フィンが後方へ突出するよう前記ケーシングの裏壁に取り付けられ、前記ヒートシンクの基板に対し前記発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、前記ケーシングの裏壁には前記ヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、前記取り付け板と前記左右の取り付け補助部材とで、前記上部保持部と前記下部保持部を構成することを特徴とする集電箱。
【請求項２】
前記上部保持部は、前記取り付け壁から離れて上方へ延びるよう前記取り付け板の左右両側部の上端部に形成した係止辺と、前記取り付け壁と前記係止辺との間に挿入されるよう前記左右の取り付け補助部材の上部に形成したフック部とにより構成され、前記下部保持部は、前記取り付け板の左右両側部の下端部から前方へ略水平状態に延出するよう形成した保持辺と、前記保持辺によって載置されるようそれぞれ前記左右の取り付け補助部材の下部に形成した載置部とにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の集電箱。
【請求項３】
前記ケーシングが前記取り付け板に保持された状態で、前記取り付け板にて前記放熱フィンの後端が覆われ、前記複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の集電箱。
【請求項４】
平板状の前記取り付け板によって、前記左右の補助部材の後面と前記放熱フィンの後面が覆われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の集電箱。
【請求項５】
前記左右の補助部材は、それぞれの上下面及び側面が、それぞれ前記左右の補助部材にネジ固定される化粧カバーによって覆われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集電箱。
【請求項６】
複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の集電箱。
【請求項７】
複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であり、前記ケーシング内には、前記複数の太陽電池モジュールを直列接続した一つの太陽電池ストリングに対応するＤＣ／ＤＣ変換回路の複数が配置されるＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの左右両側に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路と前記パワーコンディショナの入力側を接続する出力端子が収容される出力側エリアを設け、前記開閉器エリアと前記出力側エリアに対応して前記取り付け補助部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の集電箱。
【請求項１】
取り付け壁に固定された取り付け板によって集電箱の裏側が上部保持部と下部保持部によって支持される取り付け装置を有する集電箱において、内部に発熱性電気素子を備えた電気回路を収容するように裏壁と周囲壁によって表側開口を形成したケーシングと、前記ケーシングの表側開口を密閉するように前記ケーシングに着脱可能に固定される蓋を備え、基板に複数の並行放熱フィンを備えたヒートシンクが、前記放熱フィン間通路を上下方向とする状態で前記放熱フィンが後方へ突出するよう前記ケーシングの裏壁に取り付けられ、前記ヒートシンクの基板に対し前記発熱性電気素子が伝熱状態に取り付けられており、前記ケーシングの裏壁には前記ヒートシンクの放熱フィンの左右両側に取り付け補助部材を備え、前記取り付け板と前記左右の取り付け補助部材とで、前記上部保持部と前記下部保持部を構成することを特徴とする集電箱。
【請求項２】
前記上部保持部は、前記取り付け壁から離れて上方へ延びるよう前記取り付け板の左右両側部の上端部に形成した係止辺と、前記取り付け壁と前記係止辺との間に挿入されるよう前記左右の取り付け補助部材の上部に形成したフック部とにより構成され、前記下部保持部は、前記取り付け板の左右両側部の下端部から前方へ略水平状態に延出するよう形成した保持辺と、前記保持辺によって載置されるようそれぞれ前記左右の取り付け補助部材の下部に形成した載置部とにより構成されたことを特徴とする請求項１に記載の集電箱。
【請求項３】
前記ケーシングが前記取り付け板に保持された状態で、前記取り付け板にて前記放熱フィンの後端が覆われ、前記複数の放熱フィン間に上下方向に空気が通るトンネル通路が形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の集電箱。
【請求項４】
平板状の前記取り付け板によって、前記左右の補助部材の後面と前記放熱フィンの後面が覆われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の集電箱。
【請求項５】
前記左右の補助部材は、それぞれの上下面及び側面が、それぞれ前記左右の補助部材にネジ固定される化粧カバーによって覆われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の集電箱。
【請求項６】
複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の集電箱。
【請求項７】
複数の太陽電池ストリングからの直流電力を入力として所要の電気処理動作によって出力する直流電力を、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナへ供給する集電箱であって、前記発熱性電気素子はＤＣ／ＤＣ変換回路に設けたスイッチング動作をするパワー素子であり、前記ケーシング内には、前記複数の太陽電池モジュールを直列接続した一つの太陽電池ストリングに対応するＤＣ／ＤＣ変換回路の複数が配置されるＤＣ／ＤＣ変換回路エリアの左右両側に、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路ごとに入力回路を開閉する開閉器を配置する開閉器エリアと、前記ＤＣ／ＤＣ変換回路と前記パワーコンディショナの入力側を接続する出力端子が収容される出力側エリアを設け、前記開閉器エリアと前記出力側エリアに対応して前記取り付け補助部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の集電箱。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４４７７０（Ｐ２０１２−２４４７７０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１２５４１（Ｐ２０１１−１１２５４１）
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５９１０５２０５５）島根三洋電機株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１０日（２０１２．１２．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月１９日（２０１１．５．１９）
【出願人】（０００００１８８９）三洋電機株式会社 (18,308)
【出願人】（５９１０５２０５５）島根三洋電機株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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