JP2012004376A - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

Abstract

【課題】構造が複雑になるのを回避する。
【解決手段】端子ボックス１０は、太陽電池モジュールから引き出されたリード５が接続可能なリード接続部６３、及び外部接続用のケーブル１００が接続可能なケーブル接続部６５を有するケーブル接続端子６１と、ケーブル接続端子６１を支持する支持部１２とを備える。支持部１２には、窓部５０が開口して形成されている。窓部５０は、リード５を取り込むリード取込口であり、ケーブル１００のケーブル接続部６５への接続を行うための金型が進入する金型進入口でもある。
【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、複数の端子板と、各端子板を収容する筐体とを備えている。筐体は、底部及び外周部によって構成され、底部に各端子板が支持されている。各端子板は、一対のケーブル接続端子を有し、両ケーブル接続端子は、その一端部に、太陽電池モジュールから引き出されたリードが接続可能なリード接続部を有し、その他端部に、外部接続用のケーブル接続部を有している。
ケーブル接続部には、一対のバレル部が形成され、両バレル部が、アンビル及びクリンパからなる金型によってケーブルの端末部にかしめ付けして接続されている。組み付けにあたり、ケーブル接続端子は、ケーブルの端末部に接続された状態で、底部に支持される。このため、外周部の端縁には、ケーブルが嵌め込まれる切り欠きが形成され、ケーブルの切り欠きへの嵌め込み後、ケーブルを覆うようにケーブル押さえ部材が嵌着されて、ケーブルが外周部に固定されるようになっている。

特開２００６−１３５２４６号公報

ところで、上記従来の端子ボックスは、予めケーブルが接続されたケーブル接続端子を筐体内に導入する構成であるため、外周部に切り欠きを形成した上、別体のケーブル押さえ部材を用意しなければならず、構成が複雑になるという事情がある。これに対し、例えば、ケーブル接続端子を底部に支持させた後、ケーブル接続部にケーブルを接続させれば、ケーブル押さえ部材等を用意しなくて済む。しかるにこの場合、底部に、ケーブルのケーブル接続部への接続を行うための金型が進入する金型進入孔を別に形成しなければならず、さらに金型進入孔の開口を塞ぐ別体のカバーを用意しなければならない。したがって、構成が複雑になるという事情を依然として解消でき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、構成が複雑になるのを回避し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から引き出されたリードが接続可能なリード接続部、及び外部接続用のケーブルが接続可能なケーブル接続部を有する端子板と、前記端子板を支持する支持部とを備えた太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記支持部に、窓部が開口して形成され、前記窓部が、前記リードを取り込むリード取込口であるとともに、前記ケーブルの前記ケーブル接続部への接続を行うための金型が進入する金型進入口であ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、前記リード接続部及び前記ケーブル接続部が、互いに同じ方向に向けて並びつつ前記窓部に臨むように配置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又は２に記載のものにおいて、前記支持部が、筐体の底部を構成し、前記筐体の外周部が、前記支持部の周縁に着脱可能に連結され、前記端子板に、発熱部分を有する整流素子が支持され、前記支持部が、前記外周部よりも高い耐熱性を有しているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
支持部に窓部が開口して形成され、窓部が、リードを取り込むリード取込口であるとともに、ケーブルのケーブル接続部への接続を行うための金型が進入する金型進入口であるため、リード取込口及び金型進入口として窓部が兼用され、全体の構成が簡素化される。また、別体のケーブル押さえ部材やカバー等を用意する必要がないため、部品点数が削減されるとともに、組み付けの作業負担が軽減される。

＜請求項２の発明＞
リード接続部及びケーブル接続部が、互いに同じ方向に向けて並びつつ窓部に臨むように配置されているから、窓部の形状が複雑にならずに済む。

＜請求項３の発明＞
支持部が、筐体の底部を構成し、筐体の外周部が、支持部の周縁に着脱可能に連結され、端子板に、発熱部分を有する整流素子が支持され、支持部が、外周部よりも高い耐熱性を有しているから、支持部と外周部とをそれぞれ別材料で構成できる。このため、例えば、支持部を太陽電池モジュールへの伝熱性に優れた材料で構成し、外周部を耐熱性は低くても耐候性の高い材料で構成することができ、材料選択の幅が拡大されるとともに、コスト高となるのを抑えることができる。

本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックスの平面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図２の状態からかしめ部が形成された断面図である。 図３の状態から筐体内に封止材が導入された断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 外周部の平面図である。 支持部の平面図である。 支持部の側面図である。 筐体の平面図である。 筐体内に放熱板が支持された平面図である。 窓部に金型が進入してかしめ接続を行う直前の断面図である。

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１１によって説明する。実施形態１に係る太陽電池モジュール用端子ボックス（以下、単に端子ボックス１０という）は、筐体１１と、複数の端子板６０と、複数のバイパスダイオード（以下、単にダイオード８０という）とを備えて構成される。

筐体１１は合成樹脂製であって全体として板状をなし、互いに着脱可能に連結された支持部１２及び外周部１３によって構成されている。筐体１１には、上方からカバー９０が被せられる（図４を参照）。

外周部１３は、図６に示すように、矩形枠状をなし、左右一対の両側板１４と、両側板１４の前後両端に連なる前後一対の前後板１５、１６とを有している。
前板１５の内側には、左右一対の円筒状のケーブル挿入部１７が形成されている（図５を参照）。ケーブル挿入部１７内には、前方からプラス側及びマイナス側のケーブル１００が挿入されるようになっている。また、前板１５の内側には、前方塞止板１８がケーブル挿入部１７の後端に連なりつつ幅方向に延出して形成されている。前方塞止板１８は、筐体１１内に投入される封止材３００の前方への流出を塞き止める役割を有している。

両側板１４の内側には、第１〜第３スライド受け片１９、２０、２１が前後方向に延出して形成されている。第１スライド受け片１９は、第２スライド受け片２０よりも下方に位置し、第２スライド受け片２０は、第３スライド受け片２１よりも下方に位置している。第１スライド受け片１９は、第２、第３スライド受け片２０、２１よりも後方に位置し、かつ第２、第３スライド受け片２０、２１よりも前後方向に長く延出する形態とされている。また、第２、第３スライド受け片２０、２１は、前後方向について互いに重複する部分を有している。第１〜第３スライド受け片１９、２０、２１には、支持部１２の第１、第２スライド片３０、３１（後述する）がスライドして係合されるようになっている。

後板１６の内側には、左右一対の係止受け片２２が前方に突出して形成されている。両係止受け片２２の上面には、略矩形の係止突起２３が突出して形成されている。また、後板１６の内側には、両係止受け片２２の間に、挿入受け片２４が左右方向（幅方向）に延出して形成されている。両係止受け片２２には、支持部１２の係止片３３（後述する）が弾性的に係止され、挿入受け片２４の下方には、支持部１２の挿入片３５（後述する）がスライドして係合されるようになっている。また、挿入受け片２４の前端には、後方塞止板２５が立ち上げ形成されている。後方塞止板２５は、封止材３００の後方への流出を塞き止める役割を有している。

かかる外周部１３は、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）のうちから選択される少なくとも１種の材質からなる。つまり、外周部１３は、耐候性、耐加水分解性に優れた材質で構成されている。

支持部１２は、図７及び図８に示すように、筐体１１の底部を構成する平板状の形態をなし、その上面が複数の端子板６０を支持する支持面２６とされ、その下面が太陽電池モジュールに取り付けられる被取付面２７とされる。支持面２６及び被取付面２７は、互いに略平行なフラット面とされる。支持部１２の支持面２６には、複数の端子板支持領域２８が幅方向に分割して形成されている。支持部１２の支持面２６のうち、隣接する端子板支持領域２８間には、仕切壁２９が立ち上げ形成されている。

支持部１２の両側縁の外側には、第１、第２スライド片３０、３１が前後方向に延出して形成されている。第１スライド片３０は、第２スライド片３１よりも後方でかつ下方に位置し、第２スライド片３１よりも前後方向に長く延出する形態とされている。第１スライド片３０はその上方で第１スライド受け片１９に当接可能とされ、第２スライド片３１はその下方及び上方でそれぞれ第２、第３スライド受け片２０、２１に当接可能とされている。

支持部１２の後縁には、左右一対の段部３２が凹み形成され、かつ段部３２の奥端（前端）からは、左右一対の係止片３３が段部３２の内側領域内に突出して形成されている。係止片３３は、段部３２に連なる根元側を支点として上下方向に撓み変形可能とされ、その中央部に、略矩形の係止孔３４が開口して形成されている。また、支持部１２の後縁には、両係止片３３の間に、挿入片３５が左右方向（幅方向）に延出して形成されている。挿入片３５は、両係止片３３よりも下方に配置されている。

支持部１２の前縁、後縁、及び両側縁には、それぞれ、枠片３６が立ち上げ形成されている。上述した第１、第２スライド部は、支持部１２の両側縁における枠片３６から突出する形態とされ、上述した挿入片３５は、支持部１２の後縁における枠片３６から突出する形態とされている。

また、支持部１２の支持面２６には、複数の凸部３７が突出して形成されている。各凸部３７は、それぞれ円柱状をなし、支持面２６の全域にほぼ満遍なく配置されている。詳しくは各凸部３７は、幅方向に複数でかつ前後夫々に分かれて配置され、その先端部にはテーパ状の誘い込み部３８が全周に亘って形成されている。各凸部３７は端子板６０の孔７０（後述する）に挿入され、その際、誘い込み部３８によって挿入動作が案内されるようになっている。また、各凸部３７の先端部には、孔７０への挿入後に熱でかしめられるかしめ部３９が膨出形成されるようになっている（図３を参照）。かしめ部３９は、凸部３７の根元側の直径よりも大径となるつば状の形態とされ、端子板６０の表面側における孔７０の開口縁部に密着可能とされている。

かかる支持部１２は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルファイド）のうちから選択される少なくとも１種の材質からなる。また、支持部１２には、ガラス繊維又はタルク等の強化材が含まれている。これにより、支持部１２の熱変形温度（凸部３７の熱変形温度でもある）は、１７０℃以上となり、好ましくは２００℃以上となる。つまり、支持部１２は、外周部１３よりも耐熱性に優れた材質で構成され、ダイオード８０のダイオード本体８１（本発明の整流素子本体であって後述する）の発熱によってかしめ部３９が変形しないように担保されている。

支持部１２と外周部１３との合体によって筐体１１が形成された状態では、支持部１２の前縁における枠片３６と、前板１５の前方塞止板１８と、両側板１４とで区画される内側領域に、幅方向に長い略矩形の窓部５０が開口して形成される。この窓部５０は、太陽電池モジュールにおけるプラス側及びマイナス側の電極から延びるリード５（図４を参照）の端末部を取り込むための取込口であり、かつケーブル１００のケーブル接続部６５への接続を行うための金型４００、５００が進入する金型進入口でもある。

各端子板６０は、導電金属製の平板状をなし、支持部１２の端子板支持領域２８内に嵌合されつつ幅方向に並列に配置されている。詳しくは端子板６０は、図１０に示すように、幅方向両端部に位置してプラス側及びマイナス側の外部接続用の両ケーブル１００にそれぞれ接続される左右一対のケーブル接続端子６１と、両ケーブル接続端子６１の間に位置する左右夫々の中継接続端子６２とから構成されている。各端子板６０の前端部には、リード接続部６３が形成され、リード接続部６３には、リード５の端末部が挿入接続可能な挿入孔６４が開口して形成されている。そして、図示向かって右側に位置する中継接続端子６２を除く各端子板６０は、ダイオード本体８１を支持する放熱板とされ、ダイオード本体８１からの熱を放熱する役割を有する。このうち、図示向かって左側に位置する中継接続端子６２が最も大きい表面積を有し、その他の放熱板も、図示向かって右側に位置する中継接続端子６２よりは大きい表面積を有している。

両ケーブル接続端子６１の前端部には、リード接続部６３と、ケーブル１００が接続されるケーブル接続部６５とが、互いに同じ方向である前方に突出して形成されている。これらリード接続部６３及びケーブル接続部６５は、両者間に隙間を保有しつつ幅方向に並びつつ窓部５０に臨むように配置されている。ケーブル接続部６５の前端部には、左右一対のオープンバレル状のバレル片６６が上方に突出して形成されている。両バレル片６６がケーブル１００の端末部に露出された芯線１０１にかしめ付けられることにより、ケーブル１００がケーブル接続端子６１に接続されるようになっている（図５を参照）。バレル片６６は、リード接続部６３の前端よりも前方に配置されるとともに、ケーブル挿入部１７とその後方で対向して配置されている。つまり、ケーブル接続部６５及びケーブル挿入部１７は、それぞれ、ケーブル１００の配線方向と同軸上に配置されている。また、両ケーブル接続端子６１の後縁には、係止片３３及び係止受け片２２が進入する略矩形の逃がし溝６７が凹み形成されている。

端子板６０におけるダイオード８０が支持される領域（以下、ダイオード支持領域６８という）は、その前後領域からクランク状に底上げして形成されている。ダイオード支持領域６８の下面には、図２に示すように、円柱状のボス部６９が突出して形成され、ボス部６９の先端（下端）が支持部１２の支持面２６に対面して配置される。ボス部６９の内周には、ダイオード８０の取付片８５（後述する）を貫通したねじ部材２００がねじ締めされる。また、リード接続部６３も、その後方領域からクランク状に底上げして形成されている。このため、リード接続部６３は、支持部１２の両側縁における枠片３６の上方を跨ぐような形態になっている。

また、各端子板６０には、各凸部３７と対応する位置に、複数の孔７０が貫通して形成されている。各孔７０は、円形をなし、各凸部３７の根元側の直径と対応する内径を有している。詳しくは各孔７０は、端子板６０のうち、ダイオード支持領域６８を挟んだ前後の領域で、かつリード接続部６３を除いた支持部１２に当接可能な領域に配置されている。より詳しくは各孔７０は、リード接続部６３及びケーブル接続部６５と、ダイオード支持領域６８との間に配置されているとともに、逃がし溝６７とダイオード支持領域６８との間に配置され、かつ図示向かって左側に位置する中継接続端子６２については、ダイオード支持領域６８を挟んだ前後両側のそれぞれで幅方向に対をなして配置されている。また、図示向かって右側に位置する中継接続端子６２にも、リード接続部６３の後方に、孔７０が形成されている。

ダイオード８０は、図１及び図２に示すように、チップ部分を樹脂で角ブロック状に包囲した形態のダイオード本体８１と、チップ部分に接続されてダイオード本体８１の一方の側面から幅方向に突出するアノード側及びカソード側の両接続ピン８２とを有している。ダイオード本体８１は、チップ部分の整流作用によって１７０℃ないし２００℃近くにまで昇温する発熱部分とされている。そして、ダイオード本体８１の下面（底面）は、端子板６０の支持面２６に密着可能なフラット面とされている。

両接続ピン８２は互いに略平行に配置され、このうち、一方の接続ピン８２の先端部はダイオード本体８１を支持する自身の端子板６０に半田付けして接続され、他方の接続ピン８２の先端部は隣接する端子板６０に半田付けして接続されている。各端子板６０の側縁には、接続ピン８２の先端部が載置される略矩形の接続片７２が幅方向に張り出して形成されている。

ダイオード本体８１には略扁平な取付片８５が段付き状に形成され、取付片８５にはねじ部材２００が貫通して締め付けられる。また、ねじ部材２００はボス部６９の内周に螺合され、これによってダイオード本体８１がねじ部材２００の頭部２０１と端子板６０との間に挟持固定されるようになっている。

本実施形態に係る端子ボックス１０の構造は上述の通りであり、次に、端子ボックス１０の組付方法及び作用効果を説明する。
まず、筐体１１を組み立てるにあたり、外周部１３に対しその下前方から支持部１２を後方にスライドさせる。スライドの過程では、第１スライド片３０が第１スライド受け片１９の下面に摺動可能とされ、かつ第２スライド片３１が第２、第３スライド受け片２０、２１の間に摺動可能に差し込まれる。スライドの完了時には、図９に示すように、挿入片３５が挿入受け片２４の下方に潜り込むとともに、係止片３３の係止孔３４に係止受け片２２の係止突起２３が弾性的に嵌り込む。かくして支持部１２が、外周部１３に対して上下方向への遊動を規制された状態で抜け止め保持される。また、こうして筐体１１が構成されるに伴い、窓部５０が区画して形成される。

続いて、支持部１２の端子板支持領域２８にそれぞれ対応する端子板６０を嵌め込む。嵌め込みの過程では、各凸部３７が端子板６０の裏面側から対応する孔７０に挿入され、嵌め込みの完了時には、図１０に示すように、各凸部３７の先端部が孔７０から突出して端子板６０の表面側に臨む。これにより、各端子板６０が支持部１２に位置決め状態で支持される。次いで、各凸部３７の先端部に加熱状態の押型を押し当てて加圧し、各凸部３７の先端部を圧潰することで、各凸部３７の先端部にかしめ部３９を形成する。すると、かしめ部３９が端子板６０の表面に密着して、かしめ部３９と支持部１２との間に端子板６０が挟持固定される（図３を参照）。また、こうして各端子板６０が支持部１２にかしめ固定された状態では、リード接続部６３及びケーブル接続部６５が、窓部５０に臨むこととなる。

続いて、各端子板６０のダイオード支持領域６８にダイオード本体８１を載せ、かつねじ部材２００によって各端子板６０にダイオード本体８１をねじ止めして固定する。そして、各接続ピン８２の先端部を対応する接続片７２に半田付けして接続する。

また、ケーブル挿入部１７に前方からケーブル１００を挿入して、ケーブル１００の端末部における芯線１０１を、ケーブル接続部６５におけるオープン状態のバレル片６６間の底面上に載せる。その状態で、図１１に示すように、バレル片６６を、アンビル４００（下金型）及びクリンパ５００（上金型）からなる金型（治具）内にセットする。このとき、アンビル４００は窓部５０を通して筐体１１内に進入することが可能とされる。そして、クリンパ５００をアンビル４００に向けて下降させて、バレル片６６を屈曲変形させ、ケーブル１００の芯線１０１にバレル片６６を巻き付ける。これにより、プラス側及びマイナス側の両ケーブル１００が対応するケーブル接続端子６１にかしめ付けして接続される（図１及び図５を参照）。

その後、太陽電池モジュールの裏面側に、支持部１２の被取付面２７を、接着剤、両面テープ、ボルト等によって取り付け固定する。取り付け時には、太陽電池モジュールから延びるリード５を、窓部５０を通して筐体１１内に引き込み、各端子板６０のリード接続部６３にリード５を半田接続させる。さらに、筐体１１内にシリコン樹脂等の絶縁樹脂からなる封止材３００を投入する。封止材３００の充填量は、前方塞止板１８、後方塞止板２５、及び両側板１４との間に区画される内部容積によって規定される。また、封止材３００は、底上げされたリード接続部６３と、支持部１２の前縁における枠片３６の上端との隙間を通して、リード接続部６３と端子板６０との間に進入する。筐体１１内に導入された封止材３００が硬化された後、筐体１１にカバー９０が被せ付けられ、端子ボックス１０が完成される。

ところで、使用時にダイオード本体８１が発熱すると、その熱は端子板６０から支持部１２を経由して太陽電池モジュール側へ放熱される。この場合、支持部１２が合成樹脂製であることに起因し、かしめ部３９が該熱によって変形し、端子板６０への固定力が脆弱になる懸念がある。しかし、本実施形態によれば、支持部１２が、ガラス又はタルクを含有するＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）等の耐熱性及び伝熱性に優れた材質によって構成され、凸部３７の熱変形温度が１７０℃ないし２００℃以上とされているため、上記のようなかしめ部３９の熱変形が回避される。その結果、かしめ部３９と端子板６０との間、及び端子板６０と支持部１２との間の密着状態が保たれ、太陽電池モジュールへの良好な伝熱性が確保される。

また、本実施形態によれば、支持部１２に窓部５０が開口して形成され、窓部５０が、リード５を取り込むリード取込口であるとともに、ケーブル１００のケーブル接続部６５への接続を行うための金型４００、５００が進入する金型進入口であるため、リード取込口及び金型進入口として窓部５０が兼用され、全体の構成が簡素化される。また、別体のケーブル押さえ部材やカバー等を用意する必要がないため、部品点数が削減されるとともに、組み付けの作業負担が軽減される。

また、リード接続部６３及びケーブル接続部６５が、互いに同じ方向に向けて並びつつ窓部５０に臨むようにまとまって配置されているから、窓部５０の形状が複雑にならずに済む。

さらに、支持部１２が、筐体１１の底部を構成し、筐体１１の外周部１３が、支持部１２の周縁に着脱可能に連結され、端子板６０に、発熱部分を有するダイオード８０が支持され、支持部１２が、外周部１３よりも高い耐熱性を有しているから、支持部１２と外周部１３とをそれぞれ別材料で構成できる。このため、例えば、外周部１３の材料を、耐熱性は低くても耐候性の高い材料にすることができ、材料選択の幅が拡大されるとともに、コスト高となるのを抑えることができる。

＜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る。
（１）例えば、凸部の先端部を超音波発振器により加熱変形させることにより、超音波でかしめ部を形成するものであってもよい。
（２）支持部（凸部を含む）が、熱変形温度１７０℃ないし２００℃未満の原材に、ガラス繊維又はタルクを含有させることで、熱変形温度１７０℃ないし２００℃以上に調整されるものであってもよい。
（３）端子板がダイオード本体を支持する放熱板を兼用するものであったが、端子板が放熱板とは別に設けられるものであってもよい。
（４）外周部を含む筐体全体が熱変形温度１７０℃以上の材質で構成されるものであってもよい。
（５）放熱板が両ケーブル接続端子のみで構成され、このうちの一方のケーブル接続端子に一つのダイオード本体が支持される構成であってもよい。

５…リード
１０…端子ボックス（太陽電池モジュール用端子ボックス）
１１…筐体
１２…支持部
１３…外周部
６０…端子板
６１…ケーブル接続端子
６３…リード接続部
６５…ケーブル接続部
８０…ダイオード（整流素子）
１００…ケーブル

Claims (3)

1. 太陽電池モジュールから引き出されたリードが接続可能なリード接続部、及び外部接続用のケーブルが接続可能なケーブル接続部を有する端子板と、
   前記端子板を支持する支持部とを備えた太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   前記支持部に、窓部が開口して形成され、
   前記窓部が、前記リードを取り込むリード取込口であるとともに、前記ケーブルの前記ケーブル接続部への接続を行うための金型が進入する金型進入口であ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. 前記リード接続部及び前記ケーブル接続部が、互いに同じ方向に向けて並びつつ前記窓部に臨むように配置されている請求項１記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
3. 前記支持部が、筐体の底部を構成し、前記筐体の外周部が、前記支持部の周縁に着脱可能に連結され、
   前記端子板に、発熱部分を有する整流素子が支持され、前記支持部が、前記外周部よりも高い耐熱性を有している請求項１又は２記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。

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