JP2010278206A - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】端子板の固定の信頼性を高めた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】支持板１３の板面に沿って端子板６０をスライドさせることにより、端子板６０が支持板１３に装着される。支持板１３には、端子板６０のスライド動作を案内する案内部２６と、正規装着された端子板６０のそれ以上先方への移動を規制する当止部２５と、端子板６０の板厚方向への抜けを規制する抜止部２７とが形成されている。さらに、支持板１３への取り付けによって、端子板６０とそのスライド方向後方で当接可能に配されてこの端子板６０のスライド方向後方への抜けを規制するストッパ部材１２を備える。
【選択図】図１

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。

特許文献１には従来の太陽電池モジュール用端子ボックスが開示されている。このものは、ボックス状の筐体と、筐体の底板に載せられて太陽電池モジュールに電気的に接続される一対の端子板と、両端子板間に架橋される逆負荷時バイパス用のダイオードとを備えている。端子板の前端部には、底板に形成された開口部を通して太陽電池モジュールから延出されたリードが半田接続され、端子板の後端部には、筐体の外部へ導出されたケーブルの端末部がかしめ接続されている。
端子板には貫通孔が形成され、底板には突起が形成されている。筐体の底板に上方からケーブル付きの端子板を載せ、その状態で端子板の貫通孔に底板の突起を通し、さらに端子板に対して上方から端子板押さえの菊座を突起に係合させることにより、端子板が底板に固定されるようになっている。

特許第３４９８９４５公報

ところで、上記従来の構成では、ケーブルが引っ張られたりしたときに、突起に過大な応力がかかり、最悪の場合、突起が折損する可能性がある。そうすると、端子板が底板に安定して固定されないという問題がある。

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、端子板の固定の信頼性を高めた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が電気的に接続される複数の端子板と、前記端子板が載せられる支持板とを備え、前記支持板の板面に沿って前記端子板をスライドさせることにより、前記端子板が前記支持板に装着され、前記支持板には、前記端子板のスライド方向に延出してこの端子板のスライド動作を案内する案内部と、前記端子板のスライド方向前方に位置して正規装着された端子板のそれ以上の移動を規制する当止部と、前記支持板との間に前記端子板を挟むように配してこの端子板の板厚方向への抜けを規制する抜止部とが形成され、さらに、前記支持板への取り付けによって、前記端子板とそのスライド方向後方で当接可能に配されてこの端子板のスライド方向後方への抜けを規制するストッパ部材を備える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、前記ストッパ部材は、前記端子板のスライド方向と同方向に移動して前記端子板にそのスライド方向後方から当接可能とされるところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のものにおいて、前記ストッパ部材の前記支持板への取り付けによって筐体のボックス部分が構成され、前記ストッパ部材が前記筐体の一部を兼用す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３のいずれか１項に記載のものにおいて、前記端子板の端部には、前記太陽電池モジュールから起電力を取り出すためのケーブルの端末部にかしめ接続されるバレル部が形成されており、前記支持板には、この支持板に載せられた前記端子板のバレル部に対してかしめ治具を作用させるための治具挿通孔が貫通して形成されているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
支持板にその板面に沿って端子板をスライド装着すると、端子板は、案内部によってスライド動作を案内され、かつ正規装着位置にて、当止部に当て止めされるとともに、抜止部によって板厚方向への抜けが規制される。さらに、ストッパ部材の支持板への取り付けによって、端子板がスライド方向後方へ抜け出るのが防止される。したがって、支持板に端子板を安定して固定することができる。

＜請求項２の発明＞
仮に、端子板が正規の装着位置に至らずに半装着位置で留め置かれていても、ストッパ部材の支持板への取り付けによって、端子板がストッパ部材によって正規の装着位置へ強制的に押し込まれる。このため、端子板が半装着状態で放置されるのが回避される。

＜請求項３の発明＞
ストッパ部材と支持板とで筐体のボックス部分が構成され、ストッパ部材が筐体の一部を兼用するから、専用のストッパ部材が用意される場合と違って、部品点数の増加を招くことがない。

＜請求項４の発明＞
支持板に端子板を載せた状態で、支持板の治具挿通孔にかしめ治具を挿通することにより、このかしめ治具によってケーブルにバレル部をかしめ接続することができる。筐体内にケーブルの端末部を後入れできるから、筐体にはケーブルを挿通する単一の孔を開設でき、ケーブルをカバーで押さえ付ける場合と違って、筐体外でケーブルが振れたときにカバーが外れるおそれがない。

実施形態１の太陽電池モジュール用端子ボックスの平面図 図１のＡ−Ａ断面図 ストッパ部材の平面図 支持板の平面図 図３のＤ−Ｄ断面図 図４のＥ−Ｅ断面図 図１のＢ−Ｂ断面図 図１のＣ−Ｃ断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図８によって説明する。本実施形態の太陽電池モジュール用端子ボックスは、相互に直列接続された多数の太陽電池モジュール（図示せず）の裏面側に取り付けられ、筐体１０と、筐体１０内に並列に配された多数の端子板６０と、対応する２つの端子板６０間に架橋される複数のバイパスダイオード９０とを備えている。

端子板６０は導電性の金属板を切断等して帯状に形成され、図１に示すように、幅方向に沿って４つ横並びで配置されている。各端子板６０の前端部には、太陽電池セル群からのリード（図示せず）が接続され、リードが載せられる幅広のリード支持部６１が形成されている。また、各端子板６０の前端部の左右両側には、一対の肩部６２が形成され、肩部６２を境とした前方の部分が後方の部分よりも幅狭とされている。

各端子板６０のうち、幅方向の両端に位置する２つの端子板６０は、その後端部に太陽電池セル群から起電力を取り出すためのケーブル８０が接続されたケーブル接続端子６０Ａとされている。
ケーブル８０は、芯線８１とその周りを包囲する絶縁被覆８２とからなり、その端末部には絶縁被覆８２の剥離によって芯線８１が露出し、この露出した芯線８１に対してケーブル接続端子６０Ａの後端部に形成されたオープンバレル状の一対のバレル部６３がかしめ接続されている。
ケーブル接続端子６０Ａの中間部は、その前縁を肩部６２で区画されるとともに、前端部及び後端部に比べて幅広に形成されており、ここにバイパスダイオード９０の本体部９１が嵌め込まれる接続孔６４が貫通して形成されている。

各端子板６０のうち、両ケーブル接続端子６０Ａの間に位置する２つの端子板６０は、中継接続端子６０Ｌ、６０Ｒとされている。両中継接続端子６０Ｌ、６０Ｒのうち、一方の中継接続端子６０Ｒ（図示向かって右側）にはバイパスダイオード９０の本体部９１が支持され、他方の中継接続端子６０Ｌ（図示向かって左側）には本体部９１が支持されず、左右両側の端子板６０（ケーブル接続端子６０Ａと一方の中継接続端子６０Ｒ）のそれぞれに支持された本体部９１から導出される接続ピン９２の先端部が半田付け等して接続されている。

本体部９１を支持する一方の中継接続端子６０Ｒには、ケーブル接続端子６０Ａと同様、本体部９１が嵌め込まれる接続孔６４が貫通して形成されている。また、一方の中継接続端子６０Ｒには、本体部９１と接続ピン９２との間を仕切るスリット溝６６が切り欠いて形成されている。バイパスダイオード９０で発生した熱はスリット溝６６に沿って迂回して伝熱され、これによってバイパスダイオード９０同士の熱影響が小さく抑えられるようになっている。

一方の中継接続端子６０Ｒは、全ての端子板６０の中で最も大きい表面積を有しており、バイパスダイオード９０の発熱時における放熱性が高められている。これに対し、他方の中継接続端子６０Ｌは、全ての端子板６０の中で最も小さい表面積を有しており、その分、他の端子板６０の表面積を増加させることで省スペース性の向上が図られている。また、一方の中継接続端子６０Ｒの後端部には段差６５が形成され、段差６５を境とした後方の部分が前方の部分よりも一段高く配され、これによって省スペース性を実現しつつ放熱性が高められている。

バイパスダイオード９０は扁平な円柱形をなす本体部９１と、本体部９１の端面から導出される折り曲げ可能な接続ピン９２とからなり、全体として小型にパッケージ化されている。本体部９１は、Ｐ側領域（アノード側領域）とＮ側領域（カソード側領域）とからなるチップダイオードの側方を金属製の円筒で包囲した形態とされている。チップダイオードの底部（アノード側領域又はカソード側領域）は円筒の底部と接触して電気的に接続される一方、底部を除く円筒とチップダイオードとの間には絶縁樹脂が導入されている。

接続ピン９２は本体部９１を支持する端子板６０とこれに隣接する端子板６０（中継接続端子６０Ｌ、６０Ｒ）との間に架け渡される形態とされ、その基端部がチップダイオードの天面（カソード側領域又はアノード側領域）に電気的に接続され、その先端部が隣接する端子板６０に電気的に接続されている。

本実施形態の場合、図示向かって左側に位置するケーブル接続端子６０Ａと他方の中継接続端子６０Ｌとを橋絡するバイパスダイオード９０の接続ピン９２は、Ｎ極性を帯び、図示向かって右側に位置するケーブル接続端子６０Ａと一方の中継接続端子６０Ｒとを橋絡するバイパスダイオード９０の接続ピン９２は、Ｐ極性を帯び、一方の中継接続端子６０Ｒと他方の中継接続端子６０Ｌとを橋絡するバイパスダイオード９０の接続ピン９２は、Ｐ極性を帯びている。したがって、各バイパスダイオード９０のうちの１つのバイパスダイオード９０のＰＮ接合の方向を逆向きとなし、かつ他方の中継接続端子６０Ｌを補助的に介在させることにより、両ケーブル接続端子６０Ａのいずれにもバイパスダイオード９０の本体部９１を支持させることが可能とされている。

筐体１０は合成樹脂製であって、上面開放の箱型に形成されたボックス本体１１と、ボックス本体１１の上端に上方から被せ付けられるカバー（図示せず）とからなる。さらに、ボックス本体１１は、前後で接合・分離が可能なストッパ部材１２と支持板１３とによって構成されている。支持板１３は、ボックス本体１１の略後半部を構成し、図４及び図６に示すように、各端子板６０が並列に載置される底板１４と、底板１４の前縁から前方に張り出す突片１５と、前縁を除く底板１４の周縁から立ち上がる周板１６とを有する。

突片１５は、底板１４の前縁に沿った幅広の矩形板状をなし、その底面が底板１４の底面と面一で連なる一方、その上面が底板１４の上面よりも一段低い位置に配されて底板１４の上面と段違いに連なり、底板１４の前縁を支点として板厚方向に撓み変形可能とされている。突片１５の前端部にはロック突起１７が上方に突出して形成されている。

周板１６のうち、左右両側の周板１６の内面には、その前縁寄りの位置に、ストッパ部材１２に対する一対のロック受け部１８が形成されている。ロック受け部１８は上下方向に細長く延びる突条の形態をなしている。また、後側の周板１６の左右両側には、ケーブル８０の端末部が差し込み可能な円筒状の一対のケーブル挿入部１９が後方へ突出して形成されている。ケーブル挿入部１９内には前後方向に貫通するケーブル挿入孔２１が形成されている。

ケーブル挿入部１９の外周面には、シール部材７０が係着される段付き状の係止受け部２２が周方向に形成されている。シール部材７０はシリコンゴム等のゴム製であって、ケーブル挿入部１９とケーブル８０の端末部との間に跨って装着され、その内周面に係止受け部２２と対応する段付き状の係止部７１が周方向に形成されている（図１を参照）。
また、底板１４の後端部の左右両側には、ケーブル接続端子６０Ａのバレル部６３と対向する位置に、かしめ治具（図示せず）を挿通可能な横長矩形状の治具挿通孔２３が貫通して形成されている。

底板１４の上面には、各端子板６０がスライドして装着され、各端子板６０と対応する装着面２４が幅方向に並んで配されている。また、底板１４の上面には、治具挿通孔２３よりも前方の位置に、各端子板６０の前止まりをなす当止部２５が形成されている。当止部２５は各装着面２４の前縁から略垂直に起立する形態をなしている。

さらに、底板１４の上面には、各装着面２４を挟んだ左右両側に、各端子板６０のスライド動作を案内する案内部２６が形成されている。案内部２６は、各端子板６０の左右両側縁と対応する位置に複数配され、各端子板６０の両側縁に沿って延びる突条の形態をなしている。各装着面２４はその両側の案内部２６によって区画され、その幅寸法が互いに異なることで、各装着面２４への端子板６０の誤装着が防止されるようになっている。なお、互いに隣接する端子板６０間の案内部２６は、両端子板６０によって共用され、ここをバイパスダイオード９０の接続ピン９２が跨ぐように配される。また、各案内部２６の後縁は前後方向について当止部２５と同じ位置に配され、両中継接続端子６０Ｌ、６０Ｒ間の案内部２６は他の案内部２６と比べて短寸とされている。

各案内部２６の突出端にはこの案内部２６の突出方向と略直角な方向に張り出すことで各端子板６０の板厚方向への抜けを規制する抜止部２７が形成され、この抜止部２７と案内部２６とで全体として断面Ｌ字形をなしている（図８を参照）。抜止部２７は、各案内部２６の後部において装着面２４との間に端子板６０のほぼ板厚分の隙間をあけて配され、装着面２４との間に端子板６０を挟持可能に配することで、端子板６０の板厚方向へのがた付きを抑える。

ストッパ部材１２は、ボックス本体１１の略前半部を構成して全体として横長枠状をなし、その内部に、太陽電池モジュール側のリードが引き込まれる開口部２８が上下に貫通して形成されている。詳しくはストッパ部材１２は、図３及び図５に示すように、開口部２８の後方及び左右両側方に位置する門型の周壁部３１と、周壁部３１の左右両側の前端間に幅方向に架け渡されて開口部２８の前方に位置する板状の梁部３２とからなる。

周壁部３１のうち、左右両側の周壁部３１の内面には、ロック受け部１８を弾性的に係止する一対のロック部３３が形成されている。ロック部３３は、周壁部３１の内面からいったん内側へ張り出したあと前方へ向けて突出する形態とされ、幅方向に撓み変形可能とされている。ロック部３３の突出端部には、支持板１３への取り付けに伴ってロック受け部１８が嵌るロック孔３４が貫通して形成されている。ロック孔３４はロック受け部１８と対応するように上下方向に細長く延び、ロック部３３の下端に開口する形態とされている。

ロック部３３と周壁部３１との間には、支持板１３への取り付けによって周板１６の前端部が進入する進入空間３５が保有されている。進入空間３５を挟んでロック部３３の外側に位置する、周壁部３１の左右両側の前端部は、支持板１３への取り付けによって周板１６の前縁に凹み形成された凹部３６に嵌り、その遊動が規制されるようになっている（図１を参照）。

梁部３２は、支持板１３への取り付けによって突片１５の上面上方に重ね合わされ、その前縁に、突片１５のロック突起１７が略全幅に亘って引掛け状態で係止される（図２を参照）。梁部３２には幅方向に間隔をあけて複数の柱部３７が立設されている。各柱部３７間には、各端子板６０におけるリード支持部６１と肩部６２との間の括れ部分が幅方向に挟持可能とされている。

各柱部３７の後端面の左右両側は、上下方向に切り立って配され、支持板１３への取り付けによって端子板６０の肩部６２が当接可能なストッパ面３８とされている（図７を参照）。各柱部３７の後端面の左右両側には、一対の押さえ片３９が後方に突出して形成されている。押さえ片３９は、柱部３７の後端面からいったん上方へ立ち上がったあと前方へ向けて突出する形態とされ、支持板１３への取り付けによって端子板６０の肩部６２に上方から被さり、肩部６２の浮き上がりを規制するようになっている。

次に、本発明の太陽電池モジュール用端子ボックスの製造方法及び太陽電池モジュールへの取付方法について説明する。
支持板１３の各装着面２４に沿って対応する端子板６０をスライドさせながらこの端子板６０を前方へ押し込む。すると、各端子板６０の両側縁が案内部２６に摺接され、各端子板６０のスライド動作が案内される。このとき、支持板１３の前縁が開放されているため、支持板１３の装着面２４とほぼ平行に前方から各端子板６０を進入させることが可能となる。各端子板６０が全ストロークの約半分ほど押し込まれると、各端子板６０の両側縁が抜止部２７と案内部２６との間に入り込み、各端子板６０の浮き上がりが規制される（図８を参照）。こうして各端子板６０が正規装着されると、両ケーブル接続端子６０Ａの中間部の前縁、一方の中継接続端子６０Ｒの中間部の前縁、及び他方の中継接続端子６０Ｌの前縁が当接部２５に当接し、これによって各端子板６０のそれ以上前方への押し込みが規制される。

次いで、両ケーブル接続端子６０Ａ及び一方の中継接続端子６０Ｒの各接続孔６４にバイパスダイオード９０の本体部９１を圧入装着するとともに、隣接する端子板６０（中継接続端子６０Ｌ、６０Ｒ）に接続ピン９２の先端部を載せて半田溶接等によって接続する。

次いで、ケーブル挿入孔２１に後方からケーブル８０の端末部を差し込み、ケーブル８０の端末部における芯線８１をケーブル接続端子６０Ａのバレル部６３上に載せる。その状態で、治具挿通孔２３に下方からかしめ治具を挿通させ、バレル部６３に外側からかしめ治具を作用させることで、ケーブル８０の芯線８１にバレル部６３をかしめ付ける。また、ケーブル８０とケーブル挿入部１９とにシール部材７０を嵌着させ、ケーブル挿入部１９とケーブル８０との間を水密にシールする。

次いで、支持板１３に対して前方からストッパ部材１２を組み付ける。組み付けの過程では、ロック部３３がロック受け部１８と干渉して内側へ撓み変形されるとともに、突片１５が梁部３２と干渉して下方へ撓み変形される。ストッパ部材１２が正規に組み付けられると、ロック部３３が弾性復帰してロック孔３４にロック受け部１８を嵌め込むとともに、突片１５が弾性復帰してロック突起１７を梁部３２の前縁に弾性的に係止させ、これによってストッパ部材１２が支持板１３に抜け止め状態で一体に取り付けられる。かかるストッパ部材１２と支持板１３との合体により、周板１６と周壁部３１とが周方向に連続して連なってボックス本体１１（筐体１０のうちのカバーを除く部分）が形成され、端子板６０のリード支持部６１がストッパ部材１２側の開口部２８に臨むこととなる。

また、ストッパ部材１２の支持板１３への取り付けに伴い、ストッパ部材１２のストッパ面３８が各端子板６０の肩部６２に後方から当接可能に配され、これによって各端子板６０の後方への抜けが規制される（図７を参照）。このとき、各端子板６０は、当止部２５によって前方への抜けが規制されているとともに、抜止部２７によって上方への抜けも規制されているため、支持板１３の装着面２４に位置決め状態で保持される。なお、仮に、各端子板６０が正規深さで装着されず半装着位置で留め置かれていても、ストッパ部材１２の取り付け過程で、ストッパ部材１２のストッパ面３８が半装着状態にある端子板６０の肩部６２を押圧することにより、ストッパ部材１２の取り付けに伴い、この端子板６０を正規の装着位置に至らすことができる。したがって、端子板６０が半装着状態のまま放置される事態を回避できる。

続いて、太陽電池モジュールの裏面（使用時の裏面）側に筐体１０の底面を接着材等を介して取り付ける。取り付けの過程で、ボックス本体１１内に開口部２８を通してリードを引き込み、対応する端子板６０の前端部にリードの先端部を半田溶接等によって接続する。その後、ボックス本体１１内にシリコン樹脂等の絶縁樹脂を充填し、バイパスダイオード９０、端子板６０、リード、及びケーブル８０の各接続部分を気密に封止する。最後に、カバーを被せてボックス本体１１の上面開口部を閉止することにより、組み付け作業が完了する。

以上説明したように本実施形態によれば、支持板１３の装着面２４に沿って各端子板６０をスライドさせることにより、案内部２６によって各端子板６０のスライド動作が案内され、かつ各端子板６０が正規装着されたときには、当止部２５によって各端子板６０のそれ以上前方への移動が規制されるとともに、抜止部２７によって各端子板６０の板厚方向への抜けが規制される。さらに、ストッパ部材１２が支持板１３に取り付けられることにより、各端子板６０の後方への抜けも規制される。したがって、各端子板６０が支持板１３上に安定して位置決め状態で固定される。

この場合、ストッパ部材１２と支持板１３とでボックス本体１１が構成され、ストッパ部材１２が筐体１０の一部を兼用するから、専用のストッパ部材１２が用意される場合と比べ、部品点数を削減できる。

また、支持板１３に治具挿通孔２３が形成されていることにより、支持板１３に端子板６０を載せた状態で、ケーブル８０の端末部にバレル部６３をかしめ接続することができる。このため、ボックス本体１１内にケーブル８０を後入れでき、ボックス本体１１には単一のケーブル挿入孔２１を開設できるため、カバーによってケーブル８０を上方から押える必要がなく、筐体１０外でケーブル８０が振れたときにカバーが外れるおそれがない。

＜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る。
（１）ストッパ部材は筐体の一部を構成しない専用部材であってもよい。
（２）ストッパ部材は支持板に対して上方から取り付けられるものであってもよい。
（３）ストッパ部材は支持板に対しヒンジを介して一体に形成されていてもよい。
（４）案内部と抜止部とは別々に形成されていてもよい。
（５）各端子板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対応して一対設けられるだけでもよい。

１０…筐体
１１…ボックス本体（ボックス部分）
１２…ストッパ部材
１３…支持板
２３…治具挿通孔
２５…当止部
２６…案内部
２７…抜止部
６０…端子板
６３…バレル部
８０…ケーブル

Claims (4)

1. 太陽電池モジュールが電気的に接続される複数の端子板と、
   前記端子板が載せられる支持板とを備え、
   前記支持板の板面に沿って前記端子板をスライドさせることにより、前記端子板が前記支持板に装着され、
   前記支持板には、前記端子板のスライド方向に延出してこの端子板のスライド動作を案内する案内部と、前記端子板のスライド方向前方に位置して正規装着された端子板のそれ以上の移動を規制する当止部と、前記支持板との間に前記端子板を挟むように配してこの端子板の板厚方向への抜けを規制する抜止部とが形成され、さらに、
   前記支持板への取り付けによって、前記端子板とそのスライド方向後方で当接可能に配されてこの端子板のスライド方向後方への抜けを規制するストッパ部材を備え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. 前記ストッパ部材は、前記端子板のスライド方向と同方向に移動して前記端子板にそのスライド方向後方から当接可能とされることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
3. 前記ストッパ部材の前記支持板への取り付けによって前記筐体のボックス部分が形成され、前記ストッパ部材が前記筐体の一部を兼用することを特徴とする請求項１又は２記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
4. 前記端子板の端部には、前記太陽電池モジュールから起電力を取り出すためのケーブルの端末部にかしめ接続されるバレル部が形成されており、前記支持板には、この支持板に載せられた前記端子板のバレル部に対してかしめ治具を作用させるための治具挿通孔が貫通して形成されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。

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