JP2006041262A - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】 構造的な簡略化を図りつつ大型化を回避する。
【解決手段】 基板１１上に端子板３０を固定するための保持部１５が設けられている。端子板３０にはその先端部を折り返すことでバネ部２０が設けられている。保持部１５は、端子板３０の保持孔３１とリード４０の接続孔４１とを貫通するとともに、その先端部に膨出形成されたボス部１５ａとバネ部２０との間にリード４０を弾性的に挟み付けるようになっている。保持部１５がリード４０を端子板３０に接続するための接続部を兼ねているから、構造的な簡略化を図ることができるのに加え、装置全体としての大型化を回避できる。
【選択図】 図２

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。

一般的に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、ボックス内に複数並設されて一端が太陽電池モジュールの裏面側から導出されたプラス電極及びマイナス電極に接続可能とされるとともに他端が外部接続用ケーブルに接続可能とされる端子板と、隣接する端子板間に架け渡されるベアチップ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）。ベアチップダイオードは、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る。
そして、端子板には孔が設けられ、この孔に基板に設けられた突起が挿通係合されることにより、端子板は基板上に固定されるようになっている。また、端子板の先端部には、プラス電極及びマイナス電極の両電極から延出するリードが半田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、端子板を突起に挿通係合して該端子板を基板上に固定するための固定部と、端子板とリードとの接続を行うための接続部とを、それぞれに確保する必要があるため、構造的に複雑化するとともに装置全体として大型化する嫌いがあった。

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、構造的な簡略化を図りつつ大型化を回避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、前記両電極から延出するリードの端末が前記端子板と電気的に接続可能となっている太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記基板上に前記端子板を固定するための保持部が設けられており、この保持部は、前記リードを前記端子板に接続するための接続部を兼ね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、前記端子板と前記保持部のいずれか一方には、前記端子板を前記リードとともに固定位置へ付勢するバネ部が設けら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２に記載のものにおいて、前記バネ部は、前記端子板の一部を折り返すことにより形成された板バネによって構成されており、前記保持部は、前記基板上に突出するとともに前記端子板の折り返し部分と前記リードの双方を貫通可能に設けられ、かつ、前記保持部は、前記バネ部の付勢方向と対向する位置に膨出形成されて前記バネ部との間にリードを挟み付けるボス部を備えているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記ボス部の表面には、スリットが切り込みにより形成されており、前記ボス部は、前記スリットを介して弾性的に縮径変形可能となっているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項２に記載のものにおいて、前記バネ部は、前記保持部の一部によって形成された樹脂バネによって構成されており、前記保持部は、前記基板上に突出するとともに前記端子板と前記リードの双方を貫通可能に設けられ、かつ、前記リードは、前記バネ部によって前記基板上に弾性的に押し付けられるようになっているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
基板上に端子板を固定するための保持部が設けられており、この保持部がリードを端子板に接続するための接続部を兼ねていることから、端子板の固定領域とリードの接続領域とを別々に確保しなくて済む。その結果、構造的な簡略化を図れるとともに装置全体としての大型化を回避することができる。

＜請求項２の発明＞
端子板と保持部のいずれか一方に、端子板をリードとともに固定位置へ付勢するバネ部が設けられているから、端子板とリードの双方のワンタッチ装着が可能となる。

＜請求項３の発明＞
保持部が端子板の折り返し部分とリードの双方を貫通することにより、リードがボス部とバネ部との間に弾性的に挟み付けられるから、端子板の固定作業とリードの接続作業とを簡単に行うことができる。

＜請求項４の発明＞
ボス部が端子板の折り返し部分とリードの双方を貫通すると、ボス部がスリットを介して縮径変形し得るようになっているから、端子板とリードの双方の貫通作業を円滑に行うことができる。

＜請求項５の発明＞
保持部が端子板とリードの双方を貫通することにより、リードがバネ部によって端子板上に弾性的に押し付けられるようになっているから、端子板の固定作業とリードの接続作業とを簡単に行うことができる。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１及び図２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Ｂ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、合成樹脂材により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、端子板３０が横並びで載置された略矩形状の基板１１と、この基板１１の外縁部から立ち上げられて周囲を取り囲む側板１２と、基板１１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には複数の略方形状の開口１４が開設されており、各開口１４には対応する端子板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、後述するように、ボックス本体１０内にて端子板３０の先端部に接続可能とされている。リード４０は、薄板帯状に形成され、所望の形状に撓み変形し得るようになっている。

基板１１には、図２に示すように、各端子板３０毎に対応して端子板３０の保持孔３１と係合可能な保持部１５が突設されている。保持部１５の突出端には略球状のボス部１５ａが膨出形成されており、このボス部１５ａの表面には、一筋のスリット１５ｂが切り込みにより形成されている。図示するスリット１５ｂの切り込み深さは、ボス部１５ａの直径寸法とほぼ同じとしてある。保持部１５はまたリード４０の接続孔４１と係合可能となっているが、この構造については後に詳述する。

基板１１には、図１に示すように、撓み可能な一対の係止片１６が突出して設けられており、端子板３０の装着過程では各係止片１６が端子板３０の両側縁部と係合して開き変形し、端子板３０が正規に組み付けられるに伴ない係止片１６が復元して端子板３０の両側縁部を上方から押し付け、端子板３０の浮き上がりを規制するようになっている。
側板１２の上縁両端部には切り欠き１７が設けられ、ここに上方から外部出力用のケーブル７０が嵌め込まれ、さらにケーブル押え部７５が嵌着されてケーブル７０が固定され、かつ、ケーブル押え部７５と側板１２とが一体に連なるようになっている。仕切壁１３は端子板３０の外縁形状にほぼ沿うような態様で配置されており、仕切壁１３の案内により端子板３０の組み付けが容易になされるようになっている。

端子板３０は、導電性金属板を切断等して帯状に形成されている。基板１１の両端部に配された端子板３０には対応する外部出力用のケーブル７０が接続されている。ケーブル７０の端末は被覆７１の剥離によって芯線７２が露出しており、この芯線７２に対して端子板３０の端部に形成されたバレル部３２がかしめ付けられることにより、ケーブル７０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７０の延出端にはコネクタ部（図示せず）が接続されている。

隣り合う端子板３０同士（ケーブル７０が接続された端子板３０を除く）はその一端側にて連繋部３３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のリード４０との接続部を備えておらず、他方の端子板３０よりも短寸に形成されてその先端周りが仕切壁１３によって取り囲まれている。つまり、この端子板３０は、相手側との接続に直接的に関与することなく他方の端子板３０から迂回して配されており、この迂回した分だけバイパスダイオード５０が発生する熱を逃す沿面距離をかせいで放熱効果が高まるようにしてある。

また、端子板３０の両側縁には付設部３４が側方へ張り出して設けられ、付設部３４の先端縁が隣り合う端子板３０間にて対向配置されている。そして、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。バイパスダイオード５０は、逆負荷時の逆電流を一方の端子板３０から他方の端子板３０へ短絡するためのものであって、ベアチップダイオード（図示せず）とベアチップダイオードを厚み方向に挟持する一対の導体片５１とから構成され、図示する場合、３つのバイパスダイオード５０が各端子板３０を横切って略同一直線上に並んで設けられている。

さて、端子板３０は、その先端部に上下方向に撓み可能なバネ部２０を備えて構成される。バネ部２０は、端子板３０の延び方向と略直角に延びる折り返し線を基線として折り返され、この折り返し線から鈍角に折り返されて斜め上後方へ延出する形態とされる。バネ部２０には略円形の保持孔３１が設けられており、かかる保持孔３１の直下にも対となる保持孔３１が設けられている。両保持孔３１には、端子板３０を基板１１上に載置する過程で基板１１に設けられた保持部１５が貫通し、貫通した保持部１５のボス部１５ａにはバネ部２０が弾性的に掛け止めされるようになっている。保持部１５が両保持孔３１を貫通する過程で、ボス部１５ａは、保持孔３１の孔壁との干渉によりスリット１５ｂの幅を狭める方向に弾性的に縮径変形し得るようになっている。

そして、保持部１５は、端子板３０とともにリード４０をも保持可能としており、これにより、リード４０と端子板３０とが電気的に接続可能なようにしてある。詳しくはリード４０には、端子板３０の保持孔３１との対応位置に保持孔３１とほぼ同形同大の接続孔４１が設けられており、この接続孔４１を通して保持部１５が挿通係合するようになっている。保持部１５が保持孔３１と接続孔４１の両孔３１，４１を貫通すると、リード４０は、ボス部１５ａ側へ蓄勢されていたバネ部２０のバネ力によってボス部１５ａとバネ部２０との間に弾性的に挟み付けられ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について説明する。まず、端子板３０のバレル部３２をケーブル７０の端末に露出された芯線７２にかしめ付けて端子板３０とケーブル７０とをかしめ接続する。続いて、端子板３０を基板１１上に載置固定する。このとき、基板１１上に突設された保持部１５を端子板３０の保持孔３１に挿通係合することにより、端子板３０を基板１１上に遊動規制した状態で固定するとともに、係止片１６の弾性的な係止によって端子板３０の浮き上がりを規制する。

続いて、上方からケーブル押え部７５をケーブル７０に覆い被せつつ取り付け、ケーブル７０を遊動規制した状態で固定する。その後、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、その導体片５１を対応する端子板３０に半田溶接、抵抗溶接、もしくは超音波溶接等して接続する。

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材や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内に引き込む。そして、保持部１５をリード４０の接続孔４１に挿通係合することで、リード４０をバネ部２０とボス部１５ａとの間に弾性的に保持させる。この保持に伴い、リード４０は、端子板３０と電気的に接続されるが、接続を確実なものとするために、リード４０と端子板３０の接続箇所に半田溶接を施す。もっとも、かかる半田溶接は、使用の目的及び状況により行わなくてもよい。それからシリコン樹脂等の絶縁樹脂をボックス本体１０内に充填し、さらにカバーをボックス本体１０に被せて蓋閉めする。

上述したように、本実施形態によれば、端子板３０を基板１１上に固定するための保持部１５がリード４０を端子板３０に接続するための接続部を兼ねていることから、ボックス本体１０内にて端子板３０の固定領域とリード４０の接続領域とを別々に確保しなくて済む。その結果、構造的な簡略化を図れるとともに装置全体として大型化するのを回避できる。

また、保持部１５には端子板３０をリード４０とともに固定位置へ付勢するバネ部２０が設けられているから、かかるバネ部２０により端子板３０とリード４０の双方のワンタッチ装着が可能となる。なお、この場合の固定位置とは、端子板３０とリード４０とがボス部１５ａに弾性的に押し付けられているときのそれぞれの配設位置のことを言う。

また、保持部１５を端子板３０の保持孔３１とリード４０の接続孔４１の両孔３１，４１に貫通させるだけの簡単の操作で、端子板３０の固定とリード４０の接続とを一挙に実現できるから、作業負担が大幅に軽減される。
さらに、保持部１５を端子板３０の保持孔３１とリード４０の接続孔４１の両孔３１，４１に貫通させるに際し、ボス部１５ａがスリット１５ｂを介して縮径変形し得るようになっているから、端子板３０の固定作業とリード４０の接続作業とを簡単に行うことができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図３によって説明する。実施形態２では、バネ部２０ａが保持部１５側に設けられている点で、上記実施形態１とは異なるが、その他は実施形態１とほぼ同じであり、実施形態１と重複する説明は省略する。

実施形態２では、端子板３０は折り返されることなくその全体が基板１１の上面に沿って配置されている。そして、保持部１５は、基板１１上に突設されて端子板３０の保持孔３１とリード４０の接続孔４１とを貫通する軸部１５ｃと、この軸部１５ｃの先端から基板１１側へ向かってバネ性をもって垂下されるバネ部２０ａとを備える。バネ部２０ａは、縦長の略楕円形に形成され、軸部１５ｃの先端から左右一対が対称状に配置されている。バネ部２０ａは、その垂下端によりリード４０を端子板３０上に弾性的に押し付けて双方の接続をとるように構成されている。

実施形態２によれば、保持部１５を端子板３０の保持孔３１とリード４０の接続孔４１に貫通させることにより、端子板３０を基板１１上に遊動規制した状態で固定することが可能となるとともに、リード４０を端子板３０上に簡単かつ確実に接続することが可能となる。

＜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、基板上に保持部が突設され、この保持部に設けられたバネ部のバネ力を利用して端子板の固定とリードの接続とを行っていたが、本発明においては、例えば、端子板とリードの双方を貫通して基板に装着されるブッシュナットや雄ねじ（本発明の保持部に相当する）により、端子板の固定とリードの接続とを行っても構わない。要は、基板上に端子板を固定するための保持部が設けられ、この保持部がリードの接続部を兼ねる構成であればよい。

（２）上記実施形態では、端子板の保持孔とリードの接続孔の両孔縁の全周が閉止されていたが、本発明においては、端子板の保持孔とリードの接続孔の少なくともいずれか一方の孔縁が一部開口していても構わない。こうすると、開口を通して側方から保持部を孔内へ進入させることが可能となる。
（３）上記実施形態では、ボス部の表面に一筋のスリットが切り込みにより形成されていたが、本発明においては、例えば、ボス部の表面に十字状のスリットが切り込みにより形成されていても構わない。
（４）上記実施形態では、バイパスダイオードとしてベアチップダイオードを用いていてが、本発明においては、バイパスダイオードとしてパッケージダイオードを用いても構わない。

本発明の実施形態１にかかるボックス本体の平面図 リードが端子板に接続した状態を示す断面図 実施形態２の図２相当図

符号の説明

Ｂ…太陽電池モジュール用端子ボックス
１０…ボックス本体
１１…基板
１２…側板
１５…保持部
１５ａ…ボス部
１４…開口
２０…バネ部
３０…端子板
３１…保持孔
４０…リード
４１…接続孔
７０…ケーブル

Claims (5)

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、前記両電極から延出するリードの端末が前記端子板と電気的に接続可能となっている太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記基板上に前記端子板を固定するための保持部が設けられており、この保持部は、前記リードを前記端子板に接続するための接続部を兼ね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. 前記端子板と前記保持部のいずれか一方には、前記端子板を前記リードとともに固定位置へ付勢するバネ部が設けら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. 前記バネ部は、前記端子板の一部を折り返すことにより形成された板バネによって構成されており、
   前記保持部は、前記基板上に突出するとともに前記端子板の折り返し部分と前記リードの双方を貫通可能に設けられ、かつ、
   前記保持部は、前記バネ部の付勢方向と対向する位置に膨出形成されて前記バネ部との間にリードを挟み付けるボス部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
4. 前記ボス部の表面には、スリットが切り込みにより形成されており、前記ボス部は、前記スリットを介して弾性的に縮径変形可能となっ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。
5. 前記バネ部は、前記保持部の一部によって形成された樹脂バネによって構成されており、
   前記保持部は、前記基板上に突出するとともに前記端子板と前記リードの双方を貫通可能に設けられ、かつ、
   前記リードは、前記バネ部によって前記端子板上に弾性的に押し付けられるようになっていることを特徴とする請求項２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。

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