JP2005353734A - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】 作業性を改善し、電気的な信頼性を確保する。
【解決手段】 太陽電池モジュールの両電極に接続されたリード４０は、基板１１に設けられた開口１４を通して上方へ突き出たあと下方へ折り返し状に延出することで端子板３０に設けられた仮保持孔３４に対して上方から挿通可能とされている。基板１１と一体化した絶縁保護部２５が設けられ、絶縁保護部２５は端子板３０の仮保持孔３４の下方を横切るように配置されている。絶縁保護部２５がリード４０の端末と太陽電池モジュールの裏面側との間に設けられることにより、電気的な信頼性を確保できる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックスに関する。

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構成とされる。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。

従来の端子ボックスとしては、ボックス本体の基板上に並設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のケーブルに接続される二つの端子板と、各端子板間に架け渡される逆流用の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）。
基板には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の挿通を許容する開口が設けられており、この開口上方に端子板の先端部が臨んでいる。したがって、一方の端子板の先端部にプラス電極に接続されたリードの端末が半田付け等して接続され、他方の端子板の先端部にマイナス電極に接続されたリードの端末が同じく半田付け等して接続されるようになっている。
特許第３４９８９４５号公報

上記の場合には、リードの先端を折り曲げて端子板に当接させた状態を維持しつつ半田溶接等の接続作業を行わねばならず、そのため、接続作業中にリードの遊動を抑える必要があって作業しづらいという欠点があった。
そこで、端子板に挿通孔を設け、この挿通孔にリードの先端を通して仮保持させる方法が考案された。しかるにこの方法によれば、リードの先端をいったん基板の上方へ突き出させてから下方へ折り返して挿通孔に通す必要があり、そうすると、リードの端末が太陽電池モジュールの裏面側に接触して何らかの不具合を起こしかねないという問題が指摘されていた。

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、作業性を改善するとともに電気的な信頼性を確保することを目的とする。

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と、これら端子板が並設される基板とを備え、前記基板には、同基板が前記太陽電池モジュールの裏面側に取り付けられたときに、前記両電極に接続されたリードの挿通を許容する開口が設けられており、この開口上方に前記端子板が臨んでいる太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記リードは、前記開口を通して前記基板の上方へ突き出たあと下方へ折り返し状に延出することで前記端子板に設けられた仮保持孔に対して上方から挿通可能とされており、かつ、前記仮保持孔から下方へ延出する前記リードの端末と前記太陽電池モジュールの裏面側との間には、両者の接触を回避するための絶縁保護部が設けられている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記絶縁保護部の上面の高さ位置は、前記基板の上面の高さ位置よりも下位に設定されているところに特徴を有する。

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、前記絶縁保護部は、前記リードの端末と摺接し合うことで前記リードの端末の巻き込みを誘導可能なように前記仮保持孔に向かって昇り勾配となるテーパ面を有しているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のものにおいて、対応する二つの端子板間には逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されており、前記端子板は、前記整流素子が位置する側と前記仮保持孔を挟んで反対側の孔縁部に前記リードとの接点部を有しているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
リードを基板の開口を通して基板の上方へ突き出させ、しかる後に下方へ折り返して端子板の仮保持孔に挿通するから、かかる仮保持孔への挿通によってリードの遊動を抑えることができ、リードを端子板に接続する際の作業性が良好となる。しかも、仮保持孔から下方へ延出するリードの端末と太陽電池モジュールの裏面側との間には両者の接触を回避するための絶縁保護部が設けられているから、電気的な信頼性も確保できる。

＜請求項２の発明＞
仮保持孔に対するリードの差し込み量がたとえ増大しても、絶縁保護部の上面の高さ位置が基板の上面の高さ位置よりも下位に設定されているから、かかる状況にも対応してリードの端末を逃すことができる。

＜請求項３の発明＞
絶縁保護部がリードの端末と摺接し合うことでリードの端末の巻き込みを誘導可能なように仮保持孔に向かって昇り勾配となるテーパ面を有しているから、リードが絶縁保護部との衝突による反発によって上方へ跳ね上がるのを防止できる。その結果、リードと端子板との接点位置の位置ずれを防止でき、作業性がより良好となる。

＜請求項４の発明＞
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場合には、整流素子の発生する熱が端子板を介してリード側へ伝熱されることになるが、本発明においては、端子板が整流素子の位置する側と仮保持孔を挟んで反対側の孔縁部にリードとの接点部を有しているから、リード側への伝熱経路が仮保持孔の介在によって幅狭化してリード側へ熱が伝わりにくくなる。その結果、接点部における過度の温度上昇を抑制できる。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態を図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とを備えて構成される。

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及び図２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上方に対応する端子板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４０が挿通され、挿通された各リード４０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。なお、かかるリード４０の取り付け構造については、後に詳述する。

基板１１の上面において端子板３０が載置される領域は、図３及び図４に示すように、周囲よりも一段高くなった端子台１５として構成されている。端子台１５は、基板１１の裏面側からの押し上げに伴ない形成されるものであり、対応する基板１１の裏面側には凹所１６が形成されている。また、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をなし、その先端周縁部にテーパ状の切り欠き面２１を有している。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。

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く延びた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。

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間で対向状に配されている。

また、隣り合う端子板３０間には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を長さ方向に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、メサ型のベアチップダイオード（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。そして、両導体片５１は、互いの重合領域から離れる方向に延び、その延出端側にて対応する端子板３０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。

さて、端子板３０の先端部には、幅方向に延びる長孔状の仮保持孔３４が設けられている。端子板３０の仮保持孔３４には基板１１の開口１４を通して上方へ突き出たあと下方へ折り返し状に延出するリード４０の端末が挿通可能とされている。ここで、端子板３０は長さ方向に同幅をもって形成されており、そのため、端子板３０の先端部における仮保持孔３４の両脇部分は幅狭化されている。そして、端子板３０は、バイパスダイオード５０が位置する側と仮保持孔３４を挟んで反対側の孔縁部にリード４０との接点部９０を有し、この接点部９０に対する半田付けによってリード４０と電気的に接続されるようになっている。

ボックス本体１０にはリード４０の端末と当接可能な絶縁保護部２５が配設されている。仮保持孔３４に差し込まれたリード４０の端末は絶縁保護部２５との干渉によって太陽電池モジュールの裏面側との直接的な接触が回避可能とされている。詳しくは絶縁保護部２５は、合成樹脂材によって基板１１と一体に設けられ、端子板３０との間に所定の間隔をあけつつ仮保持孔３４の下方を横切るようにして開口１４に臨んでいる。
また、絶縁保護部２５の厚みは基板１１の厚みよりも薄肉とされ、絶縁保護部２５の上面の高さ位置は基板１１の上面の高さ位置よりも低い位置に設定されている。こうして絶縁保護部２５が端子板３０から離れて位置することにより、リード４０の端末を逃がすための空間が確保されるようになっている。

絶縁保護部２５のうち基板１１に連なる部分は先端側へ行くにしたがって少しずつ厚み幅を減じており、絶縁保護部２５の上面のうち基板１１の上面に連なる領域は仮保持孔３４に向かって昇り勾配となるテーパ面２６として構成されている。リード４０は、その端末が絶縁保護部２５のテーパ面２６に対して滑合可能に斜め当たりすることにより、その巻き込みが誘導されて当接に伴なう反発力が軽減され、もって上方へ跳ね上がる事態を回避できるようになっている。

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。

続いて、バイパスダイオード５０を隣り合う端子板３０に架け渡すようにして載せ、バイパスダイオード５０の両導体片５１と端子板３０とが重なり合う部分に、半田溶接、抵抗溶接、もしくは超音波溶接を施し、両導体片５１と端子板３０とを電気的に接続する。本実施形態の場合には、例えば、超音波溶接を施すにあたり、アンビルとホーンチップとの間に端子板３０と両導体片５１とが挟持可能なように、基板１１にアンビルの先端の進入を許容する開孔部２９が形成されている（図３参照）。

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両面テープで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４０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、かかるリード４０を端子板３０の先端部に半田接続する。詳しくは、太陽電池モジュールの裏面側に対する取り付けに伴ないリード４０の端末を基板１１の開口１４に下方から差し込む。続いて、上方へ突き出るリード４０の端末を屈曲させて端子板３０の仮保持孔３４へ上方から差し込み、リード４０を遊動規制した状態で仮保持する。そして、リード４０を仮保持孔３４の孔縁部のおける接点部９０に位置決め配置し、その状態でリード４０を端子板３０に半田付けして接続する（図４参照）。図４に示す場合には、リード４０の端末と太陽電池モジュールの裏面側との間に間隔があいており、両者の接触する懸念を考慮する必要はないが、仮に、仮保持孔３４に対するリード４０の差し込み量が大きくなっても、リード４０の端末は絶縁保護部２５との干渉によって太陽電池モジュールの裏面側と接触する事態を確実に回避できるようになっている。

このように本実施形態によれば、半田溶接時にリード４０を仮保持孔３４に保持させることで作業性を向上させることができ、しかも、リード４０の端末と太陽電池モジュールの裏面側との間に、両者の接触を回避するための絶縁保護部２５を介装させているから、電気的な信頼性も確保できる。

また、仮保持孔３４に対するリード４０の差し込み量が大きくなっても、絶縁保護部２５の上面の高さ位置が基板１１の上面の高さ位置よりも下位に設定されているから、かかる状況にも対応してリード４０の端末を確実に逃すことができる。
さらに、端子板３０がバイパスダイオード５０の位置する側と仮保持孔３４を挟んで反対側の孔縁部にリード４０との接点部９０を有しているから、リード４０側への伝熱経路が仮保持孔３４の介在によって幅狭化して、バイパスダイオード５０の発生する熱がリード４０側へ伝わりにくくなる。その結果、接点部９０における過度の温度上昇を抑制できる。

さらにまた、絶縁保護部２５が仮保持孔３４に向かって昇り勾配となるテーパ面２６を有しており、かかるテーパ面２６に沿ったリード４０の端末の摺接動作を可能としており、さらにはリード４０の端末の巻き込み動作を案内可能としているから、絶縁保護部２５との衝突に伴なうリード４０の跳ね上がりを防止できる。したがって、前記接点部９０の接点位置が確実に保障され、作業性がより良好となる。

＜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）上記実施形態では、絶縁保護部は基板と一体に設けられていたが、本発明においては、絶縁保護部は、絶縁性をもった部材がリードの端末と太陽電池モジュールの裏面側との間に設けられていればよく、例えば、リードの端末にゴム等の絶縁物を付けたものでも構わない。
（２）上記実施形態では、仮保持孔はその全縁が閉じられていたが、本発明においては、仮保持孔は、リードの端末を仮保持可能な構造であればよく、例えば、端子の先端に開口していても構わない。

本発明の実施形態においてリードを端子板に接続する前のボックス本体の平面図 リードを端子板に接続した状態のボックス本体の平面図 リードを端子板に接続する前のボックス本体の側断面図 リードを端子板に接続した状態のボックス本体の側断面図

符号の説明

１０…ボックス本体
１１…基板
１２…側板
１４…開口
２５…絶縁保護部
２６…テーパ面
３０…端子板
３４…仮保持孔
３５…被係止孔
４０…リード
６０…ケーブル

Claims (4)

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と、これら端子板が並設される基板とを備え、前記基板には、同基板が前記太陽電池モジュールの裏面側に取り付けられたときに、前記両電極に接続されたリードの挿通を許容する開口が設けられており、この開口上方に前記端子板が臨んでいる太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記リードは、前記開口を通して前記基板の上方へ突き出たあと下方へ折り返し状に延出することで前記端子板に設けられた仮保持孔に対して上方から挿通可能とされており、かつ、
   前記仮保持孔から下方へ延出する前記リードの端末と前記太陽電池モジュールの裏面側との間には、両者の接触を回避するための絶縁保護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。
2. 前記絶縁保護部の上面の高さ位置は、前記基板の上面の高さ位置よりも下位に設定され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。
3. 前記絶縁保護部は、前記リードの端末と摺接し合うことで前記リードの端末の巻き込みを誘導可能なように前記仮保持孔に向かって昇り勾配となるテーパ面を有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。
4. 対応する二つの端子板間には逆負荷時バイパス用の整流素子が架け渡されており、
   前記端子板は、前記整流素子が位置する側と前記仮保持孔を挟んで反対側の孔縁部に前記リードとの接点部を有していることを特徴とする請求項１ないし請求項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。

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