JP2012190835A - 端子ボックス用端子 - Google Patents

Abstract

【課題】端子ボックス用端子に電気素子を接続する場合の組み付け作業を容易にしかつ放熱性を確保する。
【解決手段】端子５を、ケーブル接続部５ａと、拡幅部５ｂ及び小幅部５ｃ・５ｄからなる平板部とを有する形状に形成し、端子ボックスのボディ３の底面３ａとの間に隙間を設けるように脚部５ｆ・５ｇを形成する。拡幅部に係止孔５ｈを設け、底面に弾性係止片３ｂを立設し、互いに係合可能にして端子をボディに組み付ける。端子の平板部に電気素子の端子や本体を載置し易いため、電気素子の平板部への位置決めかつ半田付け作業が容易であると共に、脚部により平板部を端子ボックスの底面から離すことにより、平板部による放熱性を高めることができるため、電気素子の発熱に対する冷却性能を向上し、かつ放熱性を確保するための別部品を用いる必要が無いため組み付け作業も簡素化し得る。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子ボックス用端子に関し、特に、端子ボックス内に少なくとも２個以上設けられかつ互いに並列に配設される端子ボックス用端子に関するものである。

従来、装置間の電気的接続を行うために種々の形態の端子ボックスが用いられている。例えば太陽光発電システムの太陽電池パネルでは複数枚の太陽電池モジュールを縦横に並べ、各太陽電池モジュールにそれぞれ外部出力用ケーブルが接続される端子ボックスが取り付けられているものがある（例えば特許文献１参照）。

特開２００９−３０２５９０号公報

上記したような太陽電池モジュール用端子ボックスでは、合成樹脂製のケースの中に、太陽電池モジュールの正負の電極に接続されかつ外部出力用ケーブルが接続される２個の端子が設けられていると共に、端子間には電気素子としてのバイパスダイオードが接続されているものがある。そのような端子ボックスでは、太陽電池モジュールの数が多いため、コスト削減と生産性向上のため簡便な組み付け性が求められることから、バイパスダイオードの接続を簡単かつ確実に行うことができるようにすることが求められる。

また、バイパスダイオードの本体の形状には、円柱型のものと平板型のものとがある。円柱型のものでは、軸線方向両端面の軸心からそれぞれワイヤ状端子が延出されており、各ワイヤ状端子を隣り合う端子にそれぞれ載せた状態で半田付けすることができる。一方、平板型としては、表面実装型であり、上記特許文献１では、ねじ孔を有するブラケットを本体と一体的に設けて放熱ブロックにねじ止めし、本体から延出されている２本の端子を互いに隣接する各端子にそれぞれ半田付けしている。

上記円柱型のものでは径方向に厚みがあり、ワイヤ状端子を端子に半田付けした状態で端子ボックスの底面との間に空間が必要でありかつ例えばパッケージを工具で保持しながら半田付けすることになる。それに対して表面実装型の平板形状の場合には厚みは薄く、円柱型の場合のような空間を設ける必要はないが、半田付けのための位置決めは必要であり、上記特許文献１のようにねじ止めする場合にはその工程が煩雑化するという問題があった。

また、バイパスダイオードの放熱性を確保する必要があり、上記特許文献１の場合には放熱ブロックを設けているため、部品点数が増大し、組み付け作業も繁雑化するという問題があった。

このような課題を解決して、端子ボックス内に少なくとも２個以上設けられかつ互いに並列に配設される端子ボックス用端子に電気素子を接続する場合の組み付け作業を容易にしかつ放熱性を確保するために、本発明に於いては、端子ボックス内に少なくとも２個以上設けられかつ互いに並列に配設される端子であって、前記端子が、外部接続用ケーブルが接続されるケーブル接続部と、隣り合う前記端子間に設けられる電気素子の端子が半田付けされる平板部と、前記平板部が前記端子ボックスの底面との間に隙間を有して対峙するように前記平板部から突出するように形成された脚部とを有するものとした。

これによれば、電気素子を隣り合う端子間に接続する場合に、電気素子の本体から延出されている端子を平板部上に載置し易く、特に表面実装型の平板形状の素子の場合には本体を載置し易く、それにより半田付けも容易になるため組み付け作業が容易である。さらに、脚部により平板部を端子ボックスの底面から離すことにより、平板部による放熱性を高めることができるため、特に表面実装型の電気素子の発熱に対する冷却性能が向上し、かつ放熱性を確保するための別部品を用いる必要が無いため、組み付け作業も簡素化し得る。

特に、前記電気素子が表面実装型であり、前記平坦部に、前記電気素子の本体を位置決めするべく、当該本体の外縁に沿うように配置された位置決め用溝が設けられていると良い。これによれば、電気素子としての例えばバイパスダイオードの本体形状が平板型の場合には、平板部の上に載置することができるため、平板部に設けた位置決め用溝により本体を位置決めすることができ、所定の位置に容易に半田付けすることができる。

あるいは、前記電気素子が、互いに相反する方向に延出されたワイヤ状端子を有し、前記平坦部に、前記ワイヤ状端子を間に挟むように配置された少なくとも一対の位置決め用突部が、両隣りに前記電気素子が接続される場合に当該両隣りからの前記ワイヤ状端子を異なる位置に位置決めするべく、複数箇所に設けられていると良い。これによれば、電気素子としての例えばバイパスダイオードの本体形状が円筒型の場合には軸線方向に延出されたワイヤ状端子を、一対の位置決め用突部により挟んだ状態で位置決めすることができるため、端子の半田付け作業が容易になる。

このように本発明によれば、端子の平板部に電気素子の端子や本体を載置し易いため、電気素子の平板部への位置決めかつ半田付け作業が容易であると共に、脚部により平板部を端子ボックスの底面から離すことにより、平板部による放熱性を高めることができるため、電気素子の発熱に対する冷却性能を向上し、かつ放熱性を確保するための別部品を用いる必要が無いため組み付け作業も簡素化し得る。

本発明に基づく端子ボックスの組み立て分解斜視図である。 太陽電池モジュールと端子ボックスとの接続を示す組み立て分解斜視図である。 （ａ）は半田結合用端子の裏面側から見た斜視図であり、（ｂ）は圧着結合用端子の(ａ)に対応する図である。 端子を端子ボックスに組み付けた状態を示す要部平面図である。 図４の矢印Ｖ−Ｖ線に沿って見た要部側断面図である。 ケーブルクランプ及びその組み付け対象の凹設部を示す要部拡大斜視図である。 凹設部にケーブルクランプを組み付けた状態を示す要部拡大側断面図である。 図５の矢印VIII−VIII線に沿って見た端面図。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明に基づく端子ボックス１の組み立て分解斜視図であり、図２は、本発明が適用された太陽光発電システムにおける太陽電池モジュール２と端子ボックス１との接続を示す組み立て分解斜視図である。

図１及び図２に示されるように、端子ボックス１は、合成樹脂材の成形品からなり、図における上方に開口する扁平な矩形箱形のボディ３と、ボディ３の図における上面を覆うための矩形平板状のカバー４と、ボディ３の内部に固定される端子ボックス用端子（以下端子と称す）５が結合されている外部接続用ケーブル６をボディ３との間で固定するための各ケーブルクランプ７とにより構成されている。

本図示例では、４つの端子５がボディ３内に配設されるようになっており、各端子５の隣り合うものの間には本体が円柱型の電気素子としてのバイパスダイオード８が接続される。円柱型の場合には、図に示されるように軸線方向両端面から互いに相反する向きにワイヤ状端子８ａがそれぞれ延出されている。

なお、バイパスダイオードとしては、図１の二点鎖線で示されるように本体が平板型のバイパスダイオード９がある。本図示例の平板型の場合には、相反する両側部から表裏面に沿う延長面上に各端子９ａ・９ｂがそれぞれ延出されている。図示例では、一方の端子９ａは横長の平板状に形成されており、他方の端子９ｂは互いに平行な２本の突片からなる。図示例の本体及び端子９ａ・９ｂの形状等は一例であり、他の形状の表面実装型のバイパスダイオードも適用可能である。

端子５は、導電性の細長い金属製板材の適所を曲折して形成されている。図３（ａ）に示されるように、端子５の長手方向一端部には、ケーブル６の心線６ａを受容し得る凹状部分とその両側に水平状に拡開する一対の翼状部分５ｊとを有する形状のケーブル接続部５ａが設けられている。ケーブル接続部5ａの凹状部分に心線６ａを落とし込むように位置させて、両側に拡開する一対の翼状部分に亘って半田を盛るようにして半田結合を行う。また、図示されない圧着機により圧着結合する場合には、図３（ｂ）に示されるように、ケーブル接続部５ａの形状を、心線６ａを位置させる凹状部分の両側に拡開する一対の翼状部分５ｊが斜めに拡がるように形成しておく。これにより、圧着機により容易に一対の翼状部分を心線６ａに被せるように変形させて圧着結合することができる。このように半田付けまたは圧着のいずれかを選択することができる。

端子５の長手方向中間部には他の部分より拡幅された拡幅部５ｂが設けられ、拡幅部５ｂの圧着片５ａ側には第１小幅部５ｃが設けられ、拡幅部５ｂの第１小幅部５ｃとは相反する側（端子５の先端側）には第２小幅部５ｄが設けられ、第２小幅部５ｄより端子５の先端側には幅方向（長手方向に直交しかつ上面に沿う方向）に横長板状の頭部５ｅが設けられている。これら拡幅部５ｂと各小幅部５ｃ・５ｄと頭部５ｅとの各上面が連続する同一平坦面となり、拡幅部５ｂと各小幅部５ｃ・５ｄと頭部５ｅとにより平坦部が構成されている。

拡幅部５ｂの両側縁には、両側部分を下面側に曲折してコ字状断面形状に形成された脚部５ｆが設けられている。第１及び第２小幅部５ｃ・５ｄの各両側縁にも、両側部分を下面側に曲折して矩形の略閉断面形状に形成された各脚部５ｇが設けられている。これら各脚部５ｆ・５ｇの高さ（図３のｈ）は同一にされており、端子５をボディ３に配設した状態で、平坦部（５ｂ・５ｃ・５ｄ・５ｅ）とボディ３の底面３ａとの間に一定の隙間が生じるようになっている。

拡幅部５ｂの中央部には、長手方向に互いに離間した２箇所に係止孔５ｈが設けられており、頭部５ｅには、中央部分に切り込みを入れて舌片状に形成されかつ斜め下側に曲折された端子接続片５ｉが設けられている。この端子接続片５ｉに、図２に示される太陽電池モジュール２のリボンケーブル状の正負の接続線２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄの対応する方が半田付けにより接続される。なお、ボディ３は、太陽電池モジュール２の接着面２ｅに接着固定される。

また、ボディ３の底面３ａには、各端子５が配設される部分に対応して各一対の弾性係止片３ｂがそれぞれ立設されている。弾性係止片３ｂの突出端部には側方に突形状をなしかつ上方に先細りされた爪部が形成されており、端子５を図１の矢印Ａに示されるようにボディ３に入れて、脚部５ｆ・５ｇが底面３ａに当接した状態で、図３〜図５に示されるように弾性係止片３ｂの爪部が係止孔５ｈに係合し、端子５が抜け止めかつ位置決めされて組み付けられる。なお、脚部５ｆ・５ｇの高さに応じて、弾性係止片３ｂの全長（高さ）も長いため、弾性係止片３ｂが撓み易く、端子５の組み付け作業が容易となる。

上記したようにして４つの端子５が組み付けられることにより、図２に示されるように隣り合う端子５間となる３箇所にバイパスダイオード８がそれぞれ接続される。図の実線で示された円柱型のバイパスダイオード８の場合には、ワイヤ状端子８ａの一方が隣接する一方の端子５に半田付けされ、ワイヤ状端子の他方が隣接する他方の端子５に半田付けされる。

端子５には、上記ワイヤ状端子８ａを半田付けする際の位置決めとして、各小幅部５ｃ・５ｄの上面に各一対の位置決め用突部１１が設けられている。位置決め用突部１１は、例えばエンボス加工により形成される。一対の位置決め用突部１１は、端子５の長手方向に略直交する方向に延在するように載置されるワイヤ状端子８ａを径方向に挟むように位置しかつワイヤ状端子８ａの延在方向に互いに離れて位置するように配置されている。これにより、バイパスダイオード８の隣り合う端子５間に架け渡されるようになる両ワイヤ状端子８ａがそれぞれワイヤ状端子８ａの延在方向に離れた位置で一対の位置決め用突部１１により挟まれた状態になるため、バイパスダイオード８の位置決め状態が安定する。

また、隣り合う端子５の各小幅部５ｃ・５ｄの間にバイパスダイオード８の円柱型の本体が収まるようになっている。したがって、端子５の上面に対してバイパスダイオード８の略下半分が底面３ａ側に突出するようになるため、底面３ａには、バイパスダイオード８の下半分を両側から受けるように臨む斜面または凹面を有する各一対の突状部１２が配設されている。一対の突状部１２によりバイパスダイオード８の円筒状の本体が略位置決めされるようになるため、上記ワイヤ状端子８ａを各一対の位置決め用突部１１間に位置させることがより一層容易となる。

拡幅部５ｂの上面の幅方向一端側には、コ字状に配置された３本の位置決め用溝１３が設けられている。これら位置決め用溝１３は、平板型のバイパスダイオード９の本体の矩形形状に対応させていると共に、コ字状の開いた側を端子５の側方に向けるように配置されている。バイパスダイオード９の本体は、表面実装型として基板等の平面上に載置されるように形成されていることから、拡幅部５ｂの平坦な上面に載置可能である。バイパスダイオード９の本体を３本の位置決め用溝１３に囲まれるように位置させることにより、所定の位置にバイパスダイオード９を位置決めすることができ。各端子９ａ・９ｂの拡幅部５ｂの上面への半田付けも所定の位置に行うことができ、平板型のバイパスダイオード９の位置決めかつ半田付け作業が容易となる。

ボディ３の下面（カバー４側とは相反する側の面）には、太陽電池モジュール２のリボンケーブル状の正負の接続線２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄをボディ３内に通すための開口３ｃと、図１の矢印Ｂに示されるようにケーブルクランプ７を嵌め込むための凹設部３ｄとが設けられている。凹設部３ｄは、直方体状部分とその底面にさらに半円筒状に凹設された第１半円筒部１８とからなるように形成されている（図６参照）。なお、第１半円筒部１８は、ケーブル６の外周面を略隙間無く外囲し得る大きさであって良い。

また、本実施形態のように屋外に設置される機器に組み付けられる端子ボックスでは、水密性による絶縁性の確保が必要となり、図示例では、ボディ３の外周壁の内側に全周に亘って閉じられた内壁３ｅの内側に端子５やバイパスダイオード８が受容されていることから、内壁３ｅの内部にポッティング液（合成樹脂材）を充填するポッティングを行うようにしている。

端子５の係止孔５ｈには弾性係止片３ｂの爪部が挿通状態になり、爪部の先端部が係止孔５ｈの縁部に係合するようになっていることにより、弾性係止片３ｂの背面（爪部とは相反する側）と係止孔５ｈとの間に開口が生じ得る（図４参照）。この開口を介して上記ポッティング液が流れ得るので、ポッティング液の回り込みが好適に行われる。

また、上記したケーブルクランプ７は、矩形の厚板状部材の片面に上記第１半円筒部１８と対称形をなすようにケーブル６の外周面の半周分に対応する半円筒状に凹設された第２半円筒部１９を有する形状に形成されている。図６に併せて示されるように、第２半円筒部１９の内周面には、軸線方向（ケーブル６の軸線方向）中間部に周方向に延在する円弧状突条１４ａが設けられていると共に、内壁３ｃの内部側となる軸線方向端部に上記と同様の形状で互いに隣接する一対の円弧状突条１４ｂが設けられている。また、ケーブルクランプ７の外面における凹設部３ｄに没入する没入方向端面と両側面とに、上記一対の円弧状突条１４ｂに対応する位置に突壁部１４ｃが設けられている。

上記第１半円筒部１８の内周面には、半円筒の軸線方向（ケーブル６の軸線方向）中間部にて半周方向に延在する一対の円弧状突条１４ｄが設けられていると共に、内壁３ｅの内側となる軸線方向端部にて半周方向に延在しかつ互いに隣接する一対の円弧状突条１４ｅが設けられている。また、凹設部３ｄにおけるケーブルクランプ６を受容する直方体状部分において、ケーブルクランプ７を受け止める両側の段部と、ケーブルクランプ７を側方から挟む側面とに、上記突壁部１４ｃを嵌合状態に受容する溝１４ｆが設けられている。

なお、ケーブルクランプ７の両側壁部分の外側面に係合爪７ａが形成され、凹設部３ｄの対応する両内側壁面に係合凹部３ｆが形成されており、ケーブルクランプ７を凹設部３ｆに没入させることにより係合爪７ａと係合凹部３ｆとが係合し、ボディ３にケーブルクランプ７が組み付けられる。

このようにして、凹設部３ｄとケーブルクランプ７との各半円筒部１８・１９によりケーブル６を外囲する形で挟持することができ、かつ各半円筒部１８・１９の内周面に設けている各円弧状突条１４ａ・１４ｂ・１４ｄ・１４ｅがケーブル５の被覆の外周面に対して全周に亘って径方向に食い込むようになる（図７参照）。これにより、ポッティング液がケーブル５の外周面を軸線方向に伝わって漏れ出ようとする場合に、内壁２ｃ側の各円弧状突条１４ｂ・１４ｅにて遮断し得ると共に、さらに外側の各円弧状突条１４ａ・１４ｄでも遮断する二重遮断構造としていることから、ポッティング液の漏洩を確実に防止することができる。さらに、ケーブルクランプ７の突壁部１４ｃと凹設部３ｄの溝１４ｆとの嵌合部分がラビリンス構造となり、ケーブルクランプ７と凹設部３ｄとの隙間からの漏れも防止される。

また、各半円筒部１８・１９による挟持状態では、ケーブル６の被覆の弾性復元力によりケーブルクランプ７が凹設部３ｄから押し出される向きの付勢力を受けるが、その付勢方向は係合爪７ａが係合凹部３ｆに係合力を増す向きとなる。したがって、係合爪７ａと係合凹部３ｆとの係合力がより一層強固なものとなり、ケーブルクランプ７の固定状態がより一層強固なものとなる。また、第１半円筒部１８に設けられた上記一対の円弧状突条１４ｄは第２半円筒部１９の円弧状突状１４ａに対して軸線方向に異なりかつ互い違いに位置するように配設されている。これにより、ケーブル６を蛇行状態で径方向に挟持することになる。

さらに、図７に示されるように、円弧状突状１４ｄの断面形状は台形に形成され、かつ台形における第１半円筒部１８の内周面に直交する壁面が、ケーブル６が引き抜かれる方向（図の矢印Ｃ）とは相反する側に設けられている。このように、円弧状突条１４ｄの突出方向端部のケーブル６の引き抜き方向とは相反する側に、直角となる角部１５が形成されている。これにより、ケーブル６に外力による引き抜き力が加わっても、角部１５にケーブル６の外周面が食い込んで抵抗となり、ケーブル６の抜け止めが強固なものとなる。このように、各円弧状突状１４ａ・１４ｄの好適な配置及び形状により、ケーブルクランプ６と凹設部３ｄとによる挟持力を高めることなく、ケーブル６の耐引き抜き力を高めることができるため、ケーブルクランプ６の凹設部３ｄとの間の挟持方向の荷重を小さくすることができる。したがって、ケーブルクランプ７の凹設部３ｄへの組み付け力（図１の矢印Ｂ方向の挿入力）を軽減することができ、組み付け作業性が向上し得る。なお、角部１５の角度は図示例では直角としたが、直角を含む鋭角であれば良い。

さらに、第１半円筒部１８の内周面における一対の円弧状突条１４ｄの間には軸線方向に延在する互いに平行な一対の軸線方向突条１４ｇが設けられている。これら一対の軸線方向突条１４ｇは、第２半円筒部１９の円弧状突条１４ａに対向する位置に設けられており、ケーブルクランプ７の組み付け状態で円弧状突条１４ａと軸線方向突条１４ｇとによりケーブル６の径方向対称位置が押圧される。これにより、ケーブル６の軸線周りの変位が防止され、ケーブル６が、ケーブルクランプ７と凹設部３ｄとにより強固に固定される。

また、図６及び図８（ケーブル６は図示省略）に示されるように、第２半円筒部１９の円弧状突条１４ｂの周方向端面１６が円弧状突条１４ｂの円の接線に直交する面で形成されているのに対して、円弧状突条１４ｄの周方向端面１７は、周方向端面１６に対して後退する傾斜面により形成されている。これにより、ケーブルクランプ７を凹設部３ｄに組み付けた状態で、両円弧状突条１４ｂ・１４ｅの互いに対向する両周方向端面１６・１７間に楔形の隙間が形成され、両端面１６・１７がケーブル６の外周面に対して拡開状になるため、両円弧状突条１４ｂ・１４ｅによりケーブル６を押圧して挟持した場合にケーブル６の被覆の一部が膨出するように変形しても、その膨出部分が両周方向端面１６・１７間の隙間に逃げることができ、凹設部３ｄとケーブルクランプ７との合わせ面によりケーブル６の被覆を挟み込んで傷付けてしまうことがないと共に、挟み込んだ場合のポッティング液の漏洩を防止し得る。

１ 端子ボックス
３ ボディ
３ａ 底面
５ 端子
５ａ ケーブル接続部
５ｂ 拡幅部
５ｃ・５ｄ 小幅部
５ｆ・５ｇ 脚部
６ ケーブル
８・９ バイパスダイオード
８ａ ワイヤ状端子
１１ 位置決め用突部
１３ 位置決め用溝

Claims (3)

1. 端子ボックス内に少なくとも２個以上設けられかつ互いに並列に配設される端子であって、
   前記端子が、外部接続用ケーブルが接続されるケーブル接続部と、隣り合う前記端子間に設けられる電気素子の接続端子が半田付けされる平板部と、前記平板部が前記端子ボックスの底面との間に隙間を有して対峙するように前記平板部から突出するように形成された脚部とを有することを特徴とする端子ボックス用端子。
2. 前記電気素子が表面実装型であり、
   前記平坦部に、前記電気素子の本体を位置決めするべく、当該本体の外縁に沿うように配置された位置決め用溝が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の端子ボックス用端子。
3. 前記電気素子が、互いに相反する方向に延出されたワイヤ状端子を有し、
   前記平坦部に、前記ワイヤ状端子を間に挟むように配置された少なくとも一対の位置決め用突部が、両隣りに前記電気素子が接続される場合に当該両隣りからの前記ワイヤ状端子を異なる位置に位置決めするべく、複数箇所に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の端子ボックス用端子。

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