JP2010118394A - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】 簡単で安価に製造できる構成でありながら、十分な防水性を確保することのできる太陽電池モジュール用端子ボックスを提供する。
【解決手段】 蓋体１９で閉塞されるボックス本体１１の内部に、複数の端子板１４…１４が配設され、接続ケーブル２０をボックス本体１１内へ導入して配線するためのケーブル導通部１３がボックス本体１１の側面に設けられる。接続ケーブル２０には、当該接続ケーブル２０をケーブル導通部１３に固定する止水スリーブ３０が外装され、この止水スリーブ３０がケーブル導通部１３と接続ケーブル２０との間に介装されている。止水スリーブ３０は、接続ケーブル２０に密着する内側スリーブ３１と、この内側スリーブ３１の外側に設けられてケーブル導通部１３に対して密着する外側スリーブ３２とが一体的に形成された構造を有する。
【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。

近年、環境問題への関心の高まりから、環境にやさしい発電システム、例えば、太陽電池モジュールを用いて発電を行う太陽光発電システムが注目されている。この太陽光発電システムは、建物の屋根等に複数枚の太陽電池モジュールをマトリックス状に配設し、各モジュールから接続箱、インバータ、分電盤等を介して電力供給するものである。太陽電池モジュールは、隣接して配設された太陽電池モジュールと直列または並列に接続される。各太陽電池モジュールにより発電された電力を取り出すため、太陽電池モジュールの裏面には端子ボックスが装着されている（例えば、特許文献１，２等参照。）。

太陽電池モジュール用端子ボックスには、太陽電池モジュールの出力端に電気的に接続される端子がボックス本体内に複数設けられている。これらの端子は、外部接続用のケーブルの一端に電気的に接続されており、ケーブルの他端は、他の太陽電池モジュール用端子ボックスのケーブル等に接続されるようになっている。
特開２００１−７７３９１号公報 特開２０００−１３３８３１号公報

上記従来の太陽電池モジュール用端子ボックスでは、ボックス本体の内部をシリコーン樹脂でポッティングすることにより防水性を確保するようにしている。しかし、シリコーン樹脂は高価であり、コストの増大を招いてしまう。また、シリコーン樹脂のポッティングは、端子ボックスを太陽電池モジュールに装着した状態での作業であるため取り扱いにくく、気泡が混じったり、均一にポッティングできなかったりする等の問題を生じやすく、安定した防水性を確保することが難しい。さらに、ポッティングしたシリコーン樹脂が硬化するまでにある程度の時間が必要になり、作業効率が悪いという課題もあった。

また、従来の太陽電池モジュール用端子ボックスは、ボックス本体と別部材の溶着部品で外部接続用ケーブルを挟みこみ、超音波溶着等によりボックス本体と溶着部品とを接合して、外部接続用ケーブルをボックス本体に固定する構造となっていた。しかし、外部接続用ケーブルの外皮が樹脂製であれば、超音波溶着の際に発生する熱によって外皮が溶けて、ボックス本体と外部接続用ケーブルとの間に隙間が生じるおそれがある。その結果、太陽電池モジュール用端子ボックスの防水性を損ねるおそれもあった。

また、通常は、接続ケーブルはボックス本体の側壁部に筒状に設けられた配線孔から外側へ引き出されているが、配線孔は接続ケーブルをちょうど挿通させる大きさに形成されている。しかし、太陽電池モジュールに取り付けられた端子ボックスは、使用時に高温状態になり、温度変化を伴うことが考えられるため、接続ケーブルが収縮して配線孔との間に隙間を生じるおそれがある。そうすると、端子ボックスの防水性を損ねる要因となり、長期的な使用には適さないものとなってしまう。

そこで、本発明は、上記のような事情にかんがみてなされたものであり、簡単で安価に製造できる構成でありながら、十分な防水性を確保することのできる太陽電池モジュール用端子ボックスを提供することを目的とする。

上記した目的を達成するため、本発明は、太陽電池モジュールに取り付けられて複数の太陽電池モジュール同士を電気的に接続する太陽電池モジュール用端子ボックスであって、蓋体で閉塞されるボックス本体の内部に、太陽電池モジュールの出力端に接続する複数の端子板が配設され、前記端子板に接続される外部接続用の接続ケーブルをボックス本体内へ導入して配線するためのケーブル導通部がボックス本体の側面に設けられ、前記接続ケーブルには、当該接続ケーブルをケーブル導通部に固定する止水スリーブが外装され、この止水スリーブがケーブル導通部と接続ケーブルとの間に介装されて水の侵入を防止することを特徴としている。

これにより、ケーブル導通部と接続ケーブルとの間の止水性を確保することができ、ボックス本体に接続ケーブルを導入している部分における防水手段とすることができる。

上記構成の太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記止水スリーブは、接続ケーブルに密着する内側スリーブと、この内側スリーブの外側に設けられて前記ケーブル導通部に対して密着する外側スリーブとが一体的に形成された構造を有して、接続ケーブルと止水スリーブとの界面およびケーブル導通部と止水スリーブとの界面がそれぞれ封止されていることが好ましい。

また、上記構成の太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記止水スリーブがゴム系材料からなることが好ましい。

より具体的には、前記止水スリーブは、接続ケーブルとの界面およびケーブル導通部との界面に、弾性を有する多数の凹凸部を備えて、当該凹凸部が接続ケーブルおよびケーブル導通部に対して弾性的に密着する構成であることが好ましい。

また、前記ボックス本体のケーブル導通部は、接続ケーブルを貫通させるための略円筒状の配線孔と、この配線孔の外周に形成されてボックス本体の外側面に開口した外周溝とを備え、前記止水スリーブは、内側スリーブが配線孔に内装されるとともに外側スリーブが外周溝に嵌装されることが好ましい。

さらに、前記止水スリーブは、内側スリーブの内径が接続ケーブルの外径と同等または同等以下で形成されて接続ケーブルの外周面に密着し、外側スリーブの内径または外径が前記ケーブル導通部の径と同等または同等以下で形成されてケーブル導通部に密着することが好ましい。

このような各構成により、端子ボックスの使用時に高温状態になることがあっても、接続ケーブルと止水スリーブとの界面およびケーブル導通部と止水スリーブとの界面の密着状態が維持されるため、ボックス本体における接続ケーブルとケーブル導通部との間に隙間を生じることが防がれ、長期的に確実な止水性を確保することができる。

上述のように構成される本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスによれば、接続ケーブルに止水スリーブが外装されて、ボックス本体（ケーブル導通部）との間で水の侵入を防止して防水性を確保するので、接続ケーブルが導入される部分（ケーブル導通部）における止水性を得ることができる。また、止水スリーブは内側スリーブと外側スリーブとを備える構成であるため、接続ケーブルに対しても、またケーブル導通部に対しても、長期間にわたって確実な防水性能を発揮することができる。このため、簡単で安価に製造できる構成でありながら、十分な防水性を確保することのできる太陽電池モジュール用端子ボックスを提供することが可能となる。

以下、本発明に係る太陽電池モジュール用端子ボックスを実施するための最良の形態について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

図１〜図６は本発明の太陽電池モジュール用端子ボックス（以下では、単に「端子ボックス」という。）の一実施形態を示し、図１は端子ボックスのボックス本体を示す平面図、図２は図１におけるＡ−Ａ断面図、図３は図１におけるＢ−Ｂ断面図である。また、図４（ａ）は止水スリーブの一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の止水スリーブの断面図である。また、図５（ａ）は端子ボックスの組立工程の一例を示す説明図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の接続ケーブルの軸方向から見た説明図である。

なお、便宜上、端子ボックス１における方向性を、図１に示すように、２本の接続ケーブル２０，２０が並んでいる方向を左右方向とし、接続ケーブル２０，２０がボックス本体１１に導入される方向を前後方向としている。

端子ボックス１は、互いに電気的に接続される複数枚の太陽電池セルが表面に設けられた太陽電池モジュール（図示省略）の裏面側に装着されるものである。端子ボックス１を用いることによって、例えば、建物の屋根等にマトリックス状に配設した複数枚の太陽電池モジュールで太陽光発電を行い、隣接する太陽電池モジュールを互いに電気的に接続して、各太陽電池モジュールにより発電された電力を取り出すことができる。

ボックス本体１１は、例えば、変性ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）やＡＢＳ（アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン）のような耐候性、電気絶縁性、耐衝撃性、耐熱性、難燃性といった特性を有する合成樹脂等により成形されている。ボックス本体１１は、上面に開口部１２を有する有底ケース状に形成されている。ボックス本体１１には、手前側の側面に２つのケーブル導通部１３，１３が形成されている。

ボックス本体１１の内部には、４つの端子板１４…１４が備えられている。これら４つの端子板１４…１４は所定間隔で並べて配置されている。各端子板１４の一端（前端）は、ボックス本体１１の結線用孔１５に臨むように配置されている。また、端子板１４の一端（前端）には、図示しない太陽電池モジュールの出力端が接続される。

また、ボックス本体１１の内部には、端子板１４が固定される固定台１６が底面から立設されている。各端子板１４は、ボックス本体１１の固定台１６に載置されて、固定金具１７によってボックス本体１１に固定される。

ボックス本体１１内の左右両端の端子板１４，１４には、接続ケーブル２０，２０がそれぞれ接続される。これらの各接続ケーブル２０は、ボックス本体１１に固定される。接続ケーブル２０の一端は、ボックス本体１１の側面に形成されたケーブル導通部１３を通して、ボックス本体１１内に導入されている。

ケーブル導通部１３は、ボックス本体１１の内外を貫通する円筒状の空間を備えている。図１および図２を参照して、より具体的に説明すると、例示のボックス本体１１のケーブル導通部１３は、接続ケーブル２０を貫通させるための略円筒状の配線孔１３１と、この配線孔１３１の外周に形成されてボックス本体１１の手前側の側面に外方向に開口した外周溝１３２とを備えた構成となっている。

接続ケーブル２０には、ボックス本体１１（ケーブル導通部１３）との間で水の侵入を防止しつつ固定するための止水スリーブ３０が外装される。図２の場合、接続ケーブル２０のボックス本体１１内への導入部分の外周部、より詳細には、接続ケーブル２０がケーブル導通部１３に導入されて配線孔１３１に対応する部分、およびその周囲部分に、止水スリーブ３０が外装されている。

この止水スリーブ３０は、略筒状の内側スリーブ３１と、この内側スリーブ３１の外側に設けられた外側スリーブ３２とを備え、さらに、これらの内側スリーブ３１と外側スリーブ３２との一端が円環形状の基部３３によって接合されて一体的な形状を有して成形されている。かかる止水スリーブ３０は、内側スリーブ３１が接続ケーブル２０の外周面に密着し、外側スリーブ３２がケーブル導通部１３に対して密着するように形成される。また、止水スリーブ３０の基部３３が、ケーブル導通部１３に対して、ボックス本体１１の内部と外部とを閉止するように形成されている。

特に、例示の止水スリーブ３０は、止水スリーブ３０は、ゴム系材料により成形されている。また、内側スリーブ３１の内径が接続ケーブル２０の外径と同等または同等以下の大きさで形成されている。これにより、止水スリーブ３０の内側スリーブ３１は、接続ケーブル２０の外周面に密着するように作用する。また、止水スリーブ３０は、外側スリーブ３２の内径または外径がケーブル導通部１３の径と同等または同等以下で形成されている。これにより、止水スリーブ３０の外側スリーブ３２は、ケーブル導通部１３に密着するように作用する。

さらに、止水スリーブ３０は、接続ケーブル２０との界面およびケーブル導通部１３との界面に、弾性を有する多数の凹凸部３４を備えて、凹凸部３４が接続ケーブル２０およびケーブル導通部１３に弾性的に密着するように形成されていてもよい。

この場合、止水スリーブ３０は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、内側スリーブ３１および外側スリーブ３２の内周面に、複数条の溝が周方向に連続して設けられて凹凸部３４を形成している。また、凹凸部３４は止水スリーブ３０がゴム系材料により成形されていることで、弾性を有し、接続ケーブル２０と止水スリーブ３０との界面およびケーブル導通部１３と止水スリーブ３０との界面に弾性的に密着するので、それぞれの界面が水密的に封止されてより止水性を高めることが可能な構造となっている。図示するように、止水スリーブ３０の各内周面に凹凸部３４が設けられるのに対し、外周面は平滑な円筒状の外周形状であってよい。また、内側スリーブ３１は外側スリーブ３２よりも軸方向の長さを有し、前方（図４における上方）が外側スリーブ３２よりも突出した形態であってもよい。

このような止水スリーブ３０は、ボックス本体１１に導入される接続ケーブル２０に、あらかじめ外装されて用意される。すなわち、図５（ａ）に示すように、接続ケーブル２０の外周部に嵌挿されている。そして、止水スリーブ３０を外装した接続ケーブル２０は、ボックス本体１１のケーブル導通部１３に対して、当該止水スリーブ３０が、内側スリーブ３１を配線孔１３１に内装し、外側スリーブ３２を外周溝１３２に嵌装するように差し込まれる。

また、図５（ａ）および（ｂ）に示すように、接続ケーブル２０における止水スリーブ３０の後方（図５（ａ）における下方）には、接続ケーブル２０をボックス本体１１に安定的に固定するための固定部材４０が取り付けられる。固定部材４０は、ボックス本体１１と同じ材質で形成されており、この固定部材４０が超音波溶着等によりボックス本体１１に固着されることによって、接続ケーブル２０，２０がボックス本体１１と一体的に固定される。

例示の形態では、固定部材４０は、接続ケーブル２０を抱き込む溝４１を有する一対のプラスチック部材からなり、一方の固定部材４０を接続ケーブル２０の外周部に被せ、その内側に他方の固定部材４０を嵌め込むようにして取り付けられている。

図６は、端子ボックスの部分拡大断面図である。なお、図６においては図面を見やすくするために、接続ケーブル２０や蓋体１９等の構成部材には断面を示すハッチングを省略して記載している。

上記のような構造の止水スリーブ３０を配設することにより、接続ケーブル２０が導入されたボックス本体１１のケーブル導通部１３は、図６に拡大して示すような構造となっている。止水スリーブ３０が接続ケーブル２０およびケーブル導通部１３に対して水密的に固定されているので、止水スリーブ３０と接続ケーブル２０との界面および止水スリーブ３０とケーブル導通部１３との界面のいずれにおいても、ボックス本体１１内へ水を侵入させるような隙間を生じることが防止されて、端子ボックス１の防水性を確保できる。また、止水スリーブ３０の凹凸部３４によって、温度変化による接続ケーブル２０の収縮も許容し、隙間を生じさせないようにすることが可能となっている。

使用形態では、ボックス本体１１の開口部１２に、蓋体１９が取り付けられてボックス本体１１が閉塞される。蓋体１９とボックス本体１１の嵌め合い部分には、蓋体１９側にＯリングやゴム材等のシール部材５０が備えられている。これにより、蓋体１９とボックス本体１１との間を水密的に封止することが可能となり、シリコーン樹脂等のポッティングを行わなくとも、端子ボックス１の防水性を確保できるようになっている。

従来、端子ボックス１の防水性を確保するために、高価なシリコーン樹脂が必要であったが、この例では、シリコーン樹脂が不要になる分、端子ボックス１の材料コストおよび製造コストを削減できる。また、シリコーン樹脂が硬化するのに要する時間を省くことができ、端子ボックス１の製造に要する時間を短縮することも可能となる。また、従来は、シリコーン樹脂のポッティングの際に気泡が混じったり、均一にポッティングできなかったりする問題があり、防水性の確保が困難であったが、例示の形態では安定した防水性を確保することができる。

上記のようにボックス本体１１に固定された各接続ケーブル２０は、図示しない外部接続用コネクタと接続されており、外部接続用コネクタを介して他の太陽電池モジュールに備えられた端子ボックスの接続ケーブル等と互いに連結可能となっている。

また、図１に示したように、ボックス本体１１内において、隣り合う端子板１４，１４間には、バイパスダイオード１８が配設されている。この例の場合、１つの端子ボックス１に用いられるバイパスダイオード１８は３つとなる。バイパスダイオード１８は、そのリード線部分が端子板１４の基端部寄りに接続され、太陽電池モジュールへ逆方向電流が流れることを未然に防ぐように構成されている。

なお、止水スリーブ３０は例示の形態に限定されるものではなく、接続ケーブル２０に外装されてケーブル導通部１３との間に水密状に密着されて納まる構造を備えるものであれば、どのような構成であってもよい。したがって、内側スリーブ３１や外側スリーブ３２に凹凸部３４が設けられる構成に限定されるものではなく、ストレートのスリーブ形状であってもよい。また、ボックス本体１１の内部構造はあくまでも一例であり、上記の形態に限定されるものではない。

以上説明したように、本発明の端子ボックス１によれば、接続ケーブル２０に止水スリーブ３０が外装されて、ボックス本体１１（ケーブル導通部１３）との間で水の侵入を防止するので、接続ケーブル２０が導入されるケーブル導通部１３における止水性を得ることができる。また、止水スリーブ３０は上記のように内側スリーブ３１と外側スリーブ３２とを備える構成であるため、接続ケーブル２０に対しても、またケーブル導通部１３に対しても、長期的に高い防水性能を発揮することができる。加えて、ボックス本体１１と蓋体１９との間のシール部材５０によってボックス本体１１の止水性も確保されるので、シリコーン樹脂のポッティングが不要であり、作業時間の短縮化およびコストの低減を図ることが可能になる。

本発明を適用する太陽電池モジュール用端子ボックスの一実施形態でありボックス本体を示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面図である。 図４（ａ）は止水スリーブの一例を示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の止水スリーブの断面図である。 図５（ａ）は端子ボックスの組立工程の一例を示す説明図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）の接続ケーブルの軸方向から見た説明図である。 図２における端子ボックスの部分拡大断面図である。

符号の説明

１ 端子ボックス
１１ ボックス本体
１２ 開口部
１３ ケーブル導通部
１３１ 配線孔
１３２ 外周溝
１４ 端子板
１６ 固定台
１７ 固定金具
１８ バイパスダイオード
１９ 蓋体
２０ 接続ケーブル
３０ 止水スリーブ
３１ 内側スリーブ
３２ 外側スリーブ
３３ 基部
３４ 凹凸部
４０ 固定部材
５０ シール部材

Claims (6)

1. 太陽電池モジュールに取り付けられて複数の太陽電池モジュール同士を電気的に接続する太陽電池モジュール用端子ボックスであって、
   蓋体で閉塞されるボックス本体の内部に、太陽電池モジュールの出力端に接続する複数の端子板が配設され、前記端子板に接続される外部接続用の接続ケーブルをボックス本体内へ導入して配線するためのケーブル導通部がボックス本体の側面に設けられ、
   前記接続ケーブルには、当該接続ケーブルをケーブル導通部に固定する止水スリーブが外装され、この止水スリーブがケーブル導通部と接続ケーブルとの間に介装されて水の侵入を防止す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. 請求項１に記載の太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記止水スリーブは、接続ケーブルに密着する内側スリーブと、この内側スリーブの外側に設けられて前記ケーブル導通部に対して密着する外側スリーブとが一体的に形成された構造を有して、接続ケーブルと止水スリーブとの界面およびケーブル導通部と止水スリーブとの界面がそれぞれ封止さ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。
3. 請求項１または２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記止水スリーブがゴム系材料からな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。
4. 請求項３に記載の太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記止水スリーブは、接続ケーブルとの界面およびケーブル導通部との界面に、弾性を有する多数の凹凸部を備えて、当該凹凸部が接続ケーブルおよびケーブル導通部に対して弾性的に密着す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。
5. 請求項２〜４のいずれか一つの請求項に記載の太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記ボックス本体のケーブル導通部は、接続ケーブルを貫通させるための略円筒状の配線孔と、この配線孔の外周に形成されてボックス本体の外側面に開口した外周溝とを備え、前記止水スリーブは、内側スリーブが配線孔に内装されるとともに外側スリーブが外周溝に嵌装され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。
6. 請求項３〜５のいずれか一つの請求項に記載の太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記止水スリーブは、内側スリーブの内径が接続ケーブルの外径と同等または同等以下で形成されて接続ケーブルの外周面に密着し、外側スリーブの内径または外径が前記ケーブル導通部の径と同等または同等以下で形成されてケーブル導通部に密着す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。

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