JP2013045963A - 端子ボックス、及びその端子ボックスを備えた太陽電池モジュール、並びにその端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】端子板の裏面と端子ボックス底面との間の空間に、充填剤の充填不良による空洞を生じさせずに、端子ボックス内を封止する。
【解決手段】端子ボックス本体と、端子ボックス本体内に導入されたリード線２が接続される端子板３と、少なくとも端子板３を端子ボックス本体に固定する固定部４とを備え、端子板３の周囲が充填剤で封止された端子ボックスであって、端子板３が、充填剤供給口および空気抜き口としての開口部３ｂを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子ボックス、及びその端子ボックスを備えた太陽電池モジュール、並びにその端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造方法に関する。

近年、太陽光を利用して発電を行う太陽電池システムの利用が盛んであり、一般家庭にも広く普及している。太陽電池システムは、建物の屋根上に設置された太陽電池モジュールからの直流電流を、インバーター等を介して変換し、各電気製品に供給するシステムである。

太陽電池モジュールは、通常、所定の架台上に面一となるように敷設され、各モジュール同士は端子ボックスを介して直列又は並列に接続される。

特許文献１には、太陽電池モジュールから引き出されたリード線を、端子ボックス内に導入し、端子ボックスの内部に有する端子板の端子部と前記リード線とを半田を用いて接続した端子ボックスが開示されている。

ところで、端子ボックスは、太陽電池モジュールとともに屋外に設置され、雨水や埃等に晒されることから、それらが端子ボックス内に浸入する虞がある。上記特許文献１に所載の端子ボックスでは、端子板やリード線等の構成部品がすべて端子ボックス内で露出状態にあるため、雨水や埃等が端子ボックス内に浸入するとショートや部品の劣化等を招く虞れがある。

一方、特許文献２には、端子ボックス内に隙間なくシリコン樹脂剤を充填した端子ボックスが開示されている。このような端子ボックスにあっては、充填剤により端子板やリード線等の構成部品が被覆されるため、上記したような特許文献１の端子ボックスで危惧される問題は生じない。

そこで、特許文献１の端子ボックスにおいても、特許文献２に開示されているように、端子ボックス内を充填剤で充填し、端子板やリード線等の構成部品を保護することが考えられる。

特開２００５−３５３７３４号公報 特開２００４−１３４７１７号公報

しかしながら、特許文献１の端子ボックス内を特許文献２に開示されているように充填剤で充填しようとすると、次のような不都合があった。以下、この点について、図８乃至図１０を参照して説明する。

図８は端子ボックスの平面図、図９は図８におけるIX−IX線に沿う部分断面図、図１０は図９中の矢符Ａからみた断面図である。

この端子ボックス１００は、太陽電池モジュールＭ１（図９参照）の裏面に装着され、図８に示すように、上面が開放された端子ボックス本体１０１と、太陽電池モジュールＭ１から引き出されたリード線１０２を接続する端子板１０３と、この端子板１０３をその裏面が端子ボックス本体１０１の底面に臨む姿勢で底面から離れた位置で固定する固定部１０４と、端子ボックス本体１０１の底面に立設され端子板１０３を囲む仕切板１０５とを備えたものである。なお、図８の端子ボックスは、設置する太陽電池モジュールより引き出されたプラスまたはマイナスの複数のリード線１０２の数に応じて、複数の端子板が仕切板１０５を挟んで端子ボックス本体１０１内に設けられている。この例では、リード線１０２が２本の場合を例示している。仕切板１０５は隣接する端子板１０３同士が誤って接触し、短絡することを防止する目的で設けられている。

端子ボックス本体１０１には、太陽電池モジュールＭ１から引き出されたリード線１０２を端子ボックス本体内に導入するリード線導入口１０１ａが設けられている。端子板１０３には、太陽電池モジュールＭ１から引き出されたリード線１０２を挿通するリード線挿通孔１０３ａが設けられている（図９参照）。

このようになる端子ボックス１００は、リード線１０２を備える太陽電池モジュールＭ１の裏面（具体的には、裏面保護シート（バックフィルム）ＢＳ１）に装着される。リード線１０２は、端子ボックス本体１０１のリード線導入口１０１ａを通して、端子ボックス本体１０１内に導入される。さらに、端子ボックス本体１０１内に導入されたリード線１０２の先端部は、端子板１０３のリード線挿通孔１０３ａに挿通され、リード線挿通孔１０３ａの近傍で端子板１０３に半田１０８により接続される。

この状態で、端子板１０３の上方から充填剤１０７を供給し、その後、端子ボックス本体１０１の上方を上蓋１０９で封止することになるが、端子板１０３の上方から充填剤１０７を供給する際、端子板１０３が充填剤１０７の流れを妨げるため、端子板１０３の裏面と端子ボックス本体１０１底面との間の空間１０６に、その全域に亘って充填剤１０７が行き届かず、このため空間１０６に充填不良による空洞Ｖが生じることとなる（図９及び図１０参照）。すなわち、充填剤１０７は、端子板１０３の両端部側、及び、仕切板１０５、１０５の各内側面と端子板１０３の両側縁との間の間隙といった狭いところから回り込むように空間１０６内に供給されることになることから、充填剤１０７が空間１０６内に十分に行き渡らないため、空間１０６において空洞Ｖが生じることとなる。この結果、端子ボックス本体１０１内を充填剤１０７で十分に封止できないといった不都合があった。特に、比較的粘度が高いか、または硬化速度が早い充填剤１０７を使用する場合は、充填不良による空洞Ｖが顕著に発生する傾向にあった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、端子板の裏面と端子ボックス本体底面との間の空間において、充填剤の充填不良による空洞の発生を抑制した端子ボックス、及びその端子ボックスを備えた太陽電池モジュール並びにその端子ボックスを備えた太陽電池モジュールの製造方法を提供することにある。

上記目的を達するために、本発明は次のとおりの構成としている。

本発明に係る端子ボックスは、端子ボックス本体と、前記端子ボックス本体内に導入されたリード線が接続される端子板と、前記端子板を前記端子ボックス本体に固定する固定部とを備え、少なくとも前記端子板の周囲が充填剤で封止された端子ボックスであって、前記端子板が充填剤供給口および空気抜き口としての開口部を有することを特徴とするものである。

このような構成であるから、端子板の周囲を充填剤で封止する際、端子板に設けられた開口部から端子板の裏面側にも充填剤が円滑に供給されるとともに、充填中に発生した気泡を抜くことができるため、端子板の周囲に空洞が発生するのを抑制することができる。

上記の端子ボックスにおいて、前記端子ボックス本体には、端子板に近接して仕切板が立設され、前記仕切板で囲まれた前記端子板を含む、前記端子ボックス本体内の空間が充填剤で封止された構成としている。この場合、端子ボックス本体内において、端子板の周囲に仕切板で区画された空間が形成されるが、このような場合であっても、端子板の周囲を充填剤で封止する際、端子板に設けられた開口部から端子板の裏面側にも充填剤が円滑に供給されるとともに、充填中に発生した気泡を抜くことができるため、上記空間に空洞が発生するのを抑制することができる。

上記の開口部は孔であってもよい。

上記の端子ボックスにおいて、前記孔が、前記リード線の接続する方向に対して直交する方向における端子板の中央部に形成されていてもよい。この場合、充填剤を端子板の裏面側に満遍なく供給することができ、端子板の周囲において空洞の発生をさらに抑制することができる。

また、開口部は、端子板に形成された切欠部であってもよい。ここで、切欠部は一つに限るものではなく複数であってもよい。切欠部を複数とした場合は、充填剤を端子板の裏面側に満遍なく供給することができ、端子板の周囲において空洞の発生をさらに抑制することができる。

上記の端子ボックスにおいて、前記固定部が少なくとも２箇所に設けられている場合、開口部である孔は、該固定部同士の間に配されるのが望ましい。

例えば、固定部が２カ所に間隔をあけて並んで設けられている場合は、固定部同士の間がその他の部位に比べて狭くここでの充填剤の流れが滞りがちになるため固定部の間が充填されにくくなるが、開口部が固定部同士の間に配されていると、固定部の間での空洞の発生を抑制して充填剤を充填させることができる。

また、上記の端子ボックスにおいて、前記固定部が少なくとも２箇所に設けられており、開口部が切欠部とされる場合、切欠部は、端子板の側端部から固定部同士の間に亘って形成されるのが望ましい。

例えば、固定部が２カ所に間隔をあけて並んで設けられている場合は、固定部同士の間がその他の部位に比べて狭くここでの充填剤の流れが滞りがちになるため固定部の間が充填されにくくなるが、開口部である切欠部が端子板の側端部から固定部同士の間に亘って形成されていると、固定部の間での空洞の発生を抑制して充填剤を充填させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールは、上記した端子ボックスを備えたものである。

上記の太陽電池モジュールを製造する方法は、端子ボックス本体と、前記端子ボックス本体内に導入されたリード線が接続される端子板と、前記端子板を前記端子ボックス本体に固定する固定部とを備え、少なくとも前記端子板の周囲が充填剤で封止された端子ボックスであって、前記端子板が開口部としての開口部を有する端子ボックス本体を太陽電池モジュールに装着する工程と、前記太陽電池モジュールから引き出され前記端子ボックス本体に導入された前記リード線を前記端子板の挿通孔に挿通する工程と、前記リード線と前記端子板とを半田で接続する工程と、前記端子ボックス本体に充填剤を充填するとともに、前記端子板の有する開口部としての開口部から充填剤を前記端子板の裏面側にも充填して封止する工程とを含んだものである。

上記した方法により、端子板の周囲において充填剤の充填不良により生じる空洞が低減された、端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを製造することができる。

本発明によれば、端子板の裏面と端子ボックス底面との間の空間における、充填剤の充填不良による空洞の発生を抑制することができる。

本発明に係る端子ボックスの一実施形態を示す平面図である。 図１に示すII−II 線に沿う断面図である。 充填剤の充填が完了した状態を示す端子ボックスの断面図である。 本発明に係る端子ボックスの他の実施形態を示す平面図である。 図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 本発明に係る端子ボックスのさらに他の実施形態を示す平面図である。 本発明に係る端子ボックスのさらに他の実施形態を示す平面図である。 従来の端子ボックスの平面図である。 図８に示すIX−IX線に沿う部分断面図である。 図９に示す矢符矢指図Ａ側からみた端子ボックスの断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

図１は本発明に係る端子ボックスの一実施形態を示す平面図、図２は図１に示すII−II線に沿う断面図、図３は充填剤の充填が完了した状態を示す端子ボックスの断面図である。

本実施形態に係る端子ボックスＢは、太陽電池モジュールＭ（図２参照）の裏面（具体的には裏面保護シート（バックフィルム）ＢＳ）に装着され、図１に示すように、上面が開放された端子ボックス本体１と、太陽電池モジュールＭから引き出されたプラス又はマイナスの各リード線２をそれぞれ接続する２つの端子板３と、これら各端子板３を固定する固定部４とを備えたものである。ここで、固定部４は、各端子板３それぞれの裏面が端子ボックス本体１の底面に臨む姿勢で底面から離れた位置で、端子板３の両側縁部と、端子板３に設けた開口３ｃとの３箇所で固定する構造となっている。仕切板５は、隣接する端子板３同士が誤って接触し、短絡が発生することを防止する目的で設けられているが、この仕切板５はなくてもよい。

端子ボックス本体１には、太陽電池モジュールＭから引き出された各リード線２を端子ボックス本体１内にそれぞれ導入するリード線導入口１ａ（図２参照）が設けられている。このリード線導入口１ａを通して端子ボックス本体１内に導入されたリード線２は、端子板３の上方から端子板３のリード線挿通孔３ａに挿通され、リード線挿通孔３ａ近傍で半田８により端子板３に接続される。さらに、各端子板３にはプラス又はマイナスの電力取出配線１０、１１がそれぞれ接続される。

端子板３には、太陽電池モジュールＭから引き出されたリード線２が挿通されるリード線挿通孔３ａと、端子板３の裏面と仕切板５とで区画される空間６（図２参照）に充填剤７を供給するまたは充填剤を供給する際に生じた気泡を抜くための開口部３ｂと、固定部４と係合固定する開口３ｃとが設けられている。本実施形態では、開口部３ｂは円形の孔としているが、空間６に通じ、且つ、充填剤７の供給を円滑に行い得るのであれば、例えば、楕円形、矩形、三角形、五角形以上の多角形等、他の形状の孔でも構わない。また、開口部３ｂの数は、上記実施形態のように、１つの端子板につき１つに限らず、複数でも構わない。さらに、端子板３は２つに限るものではなく、３つ以上であってもよい。

以上のようになる端子ボックスＢに充填剤７を充填するには、端子板３の上方から充填剤７を供給する。すると、充填剤７は、端子板３の開口部３ｂを通して空間６に流れ込み、充填剤を供給する際に生じた気泡が開口部３ｂやその他の隙間から抜け、最終的に空間６は充填剤７により隙間なく満たされる。ここで、充填剤７の材料としては、太陽電池モジュールＭの発電電流によってリード線挿通孔３ａ近傍や、電力取出配線１０、１１近傍などが高温となることから、難燃性及び不燃性に優れた樹脂が好ましく、例えばシリコン樹脂が用いられる。また、端子・配線間が導通しないよう、充填剤には絶縁性の樹脂が用いられる。

なお、リード線挿通孔３ａも、開口部３ｂと同様、端子板３に設けられた開口部ではあるが、このリード線挿通孔３ａは、リード線２の接続時に半田８により塞がれてしまうため、開口部３ｂとは異なり、半田接続後にリード線挿通孔３ａから充填剤７を供給することは困難である。

以上のようにして充填剤７を充填後、端子ボックス本体１に上蓋９を取り付け、端子ボックスＢの封止を完了する。

以上より、空間６において、充填剤の充填不良による空洞の発生が抑制された端子ボックスＢを提供することができる。

次に、本発明に係る端子ボックスの他の実施形態について、図４及び図５を参照しながら説明する。

図４は端子ボックスの平面図、図５は図４に示すＶ−Ｖ線に沿う断面図である。

なお、本実施形態は、上記図１〜図３に示した実施形態のものと、固定部の構成、及び充填剤供給口および空気抜き口としての開口部の位置を特定した点が異なるだけであるから、以下、その相違点についてのみ説明し、同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

端子ボックス本体１内の底面には、固定部台座１ｂ（図５参照）が設置され、この固定部台座１ｂ上に固定部４が設けられている。固定部４は、固定部台座１ｂから突設形成される一対の脚部４bと、対峙する脚部４ｂの対向面とは反対側の外側面に形成された端子板３の側縁部と係合する溝部４ｃとで構成されている。一方、端子板３には、固定部４の脚部４ｂと対応する位置に、溝部４ｃと係合する開口３ｃが設けられている。これにより、端子板３は、端子ボックス本体１の底面に臨む姿勢で、かつ底面から離れた位置において、端子板３の開口３ｃが脚部４ｂの溝部４ｃに係合して固定される。ここで、固定部４の脚部４ｂ及び端子板３の開口３ｃの数は、２つに限定されるものではなく、３つ以上でも構わない。また、固定部４は、固定部台座１ｂから突設されるものに限らず、固定部台座１ｂを介さずに端子ボックス本体１の底面から直接突設されていても構わない。

本実施形態の開口部３ｂは、対峙する脚部４ｂ、４ｂ同士の間に配される。すなわち、開口部３ｂは、固定部４によって充填剤７が流れ込みにくくなる位置に形成されることが好ましい。図示例のように、２つの脚部４ｂ、４ｂが対峙するように間隔を開けて設けられている場合は、その脚部４ｂ、４ｂの間が特に充填剤７が流れ込みにくくなる。よって、開口部３ｂの位置は、端子板３を固定する脚部４ｂ、４ｂ同士の間に配することが好ましい。なお、１つの端子板につき脚部４ｂの数が３つ以上の場合は、各脚部４ｂの間に開口部３ｂを配する。その結果、開口部３ｂが複数になっても構わない。

次に、本発明に係る端子ボックスのさらに他の実施形態について、図６に示した端子ボックスの平面図を参照しながら説明する。

なお、本実施形態は、上記図１〜図３に示した実施形態のものと、充填剤供給口および空気抜き口としての開口部の形態が異なるだけであるから、以下、その相違点についてのみ説明し、同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、端子板３の両側縁部に、開口部３ｂとして切欠部が形成されている。この切欠部（開口部）３ｂは四角形状に切り欠かれているが、空間６に充填剤７を円滑に供給することができるのであれば、多角形形状、円弧形状等の他の形状でも構わない。また、切欠部３ｂは、１つの端子板につき３箇所以上に設けられていても構わない。

このような切欠部３ｂが端子板３に設けられている場合、端子板３の上方から充填剤７を供給すると、充填剤７は、端子板３の切欠部（開口部）３ｂを通して、空間６内に流れ込み、空間６は充填剤で満たされる。

次に、本発明に係る端子ボックスのさらに他の実施形態について、図７に示した端子ボックスの平面図を参照しながら説明する。

なお、本実施形態は、上記図１〜図３に示した実施形態のものと、充填剤供給口および空気抜き口としての開口部の形態が異なるだけであるから、以下、その相違点についてのみ説明し、同一の構成要素については、同一符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、切欠部（開口部）３ｂは、端子板３の中心であって固定部４同士の間に位置するように形成された方形の開口と、この方形の開口の一端を端子板３の一方の側縁部に連通させる開口とからＬ字形状に構成された切欠部である。 このような切欠部（開口部）３ｂが端子板３に設けられている場合、端子板３の上方から充填剤７を供給すると、充填剤７は、端子板３のＬ字形状の切欠部（開口部）３ｂを通して空間６内に流れ込み、空間６は充填剤で満たされる。

続いて、本発明の端子ボックスを有する太陽電池モジュールの製造方法について図１〜図３を参照して説明する。

第一の工程として、太陽電池モジュールＭから引き出されたリード線２を、上記実施形態に係る端子ボックス本体１底面のリード線挿導入口１ａから導入しつつ、太陽電池モジュールＭ上に端子ボックス本体１を装着する。その際、太陽電池モジュールＭと端子ボックス本体１はたとえば図示しない接着剤によって接着され互いに固定される。

第二の工程として、端子ボックス本体１内に導入されたリード線２を端子板３の上面から端子板３のリード線挿通孔３ａに挿通する。

第三の工程として、端子板３とリード線２とをリード線挿通孔近傍３aで上方より半田８付けして接続する。

第四の工程として、端子板３の上方より端子ボックス本体１内に充填剤７を供給する。すると、充填剤７は、端子板３の開口部３ｂを通して空間６に流れ込み、同時に空間６から空気が抜け、空間６は充填剤７により隙間なく満たされる。

第五の工程として、端子ボックス本体１の上蓋９を設置して、太陽電池モジュールＭへの端子ボックス１の設置が完了する。

以上の端子ボックスの取付工程を含む太陽電池モジュールの製造方法により、空間６における充填剤の充填不良による空洞の発生が抑制された端子ボックスＢを備えた太陽電池モジュールＭを製造することができる。

１ 端子ボックス本体
１ａ リード線導入口
１ｂ 固定部台座
２ リード線
３ 端子板
３ａ リード線挿通孔
３ｂ 開口部
３ｃ 開口
４ 固定部
４ｂ 脚部
４ｃ 溝部
５ 仕切板
６ 空間
７ 充填剤
８ 半田
９ 上蓋
Ｍ 太陽電池モジュール
Ｂ 端子ボックス

本発明に係る端子ボックスは、端子ボックス本体と、前記端子ボックス本体内に導入されたリード線が接続される端子板と、前記端子ボックス本体の底面から立設され、前記端子板の両側に設けられた仕切板と、少なくとも前記端子板を前記端子ボックス本体に固定する固定部とを備え、前記端子板の周囲が充填剤で封止された端子ボックスであって、前記端子板が、前記両側の仕切板に挟まれかつ前記端子板と前記底面との間の空間への充填剤供給口としての開口部を有することを特徴とするものである。

このような構成であるから、端子板の周囲を充填剤で封止する際、端子板に設けられた開口部から端子板の裏面側にも充填剤が円滑に供給されるため、端子板の周囲に空洞が発生するのを抑制することができる。また、端子ボックス本体内において、端子板の周囲に仕切板で区画された空間が形成されるが、このような場合であっても、端子板の周囲を充填剤で封止する際、端子板に設けられた開口部から端子板の裏面側にも充填剤が円滑に供給されるため、上記空間に空洞が発生するのを抑制することができる。

上記の太陽電池モジュールを製造する方法は、端子ボックス本体と、前記端子ボックス本体内に導入されたリード線が接続される端子板と、前記端子ボックス本体の底面から立設され、前記端子板の両側に設けられた仕切板と、前記端子板を前記端子ボックス本体に固定する固定部とを備え、前記端子板の周囲が充填剤で封止された端子ボックスであって、前記端子板が、前記両側の仕切板に挟まれかつ前記端子板と前記底面との間の空間への充填剤供給口としての開口部を有する端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを製造する方法であって、前記端子ボックス本体を太陽電池モジュールに装着する工程と、前記太陽電池モジュールから引き出され前記端子ボックス本体に導入された前記リード線を前記端子板の挿通孔に挿通する工程と、前記リード線と前記端子板とを半田で接続する工程と、前記端子ボックス本体に充填剤を充填するとともに、前記端子板の有する充填剤供給口としての開口部から充填剤を前記端子板の裏面側にも充填して封止する工程とを含んだものである。

Claims (9)

1. 端子ボックス本体と、
   前記端子ボックス本体内に導入されたリード線が接続される端子板と、
   少なくとも前記端子板を前記端子ボックス本体に固定する固定部とを備え、
   前記端子板の周囲が充填剤で封止された端子ボックスであって、
   前記端子板が、充填剤供給口および空気抜き口としての開口部を有することを特徴とする端子ボックス。
2. 前記端子ボックス本体には前記端子板に近接して仕切板が立設され、
   前記仕切板で囲まれた前記端子板を含む、前記端子ボックス本体内の空間が充填剤で封止されたことを特徴とする請求項1に記載の端子ボックス。
3. 前記開口部が、孔であることを特徴とする請求項１又は２に記載の端子ボックス。
4. 前記孔が、前記リード線の接続する方向に対して直交する方向における前記端子板の中央部に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の端子ボックス。
5. 前記固定部が少なくとも２箇所に設けられ、前記端子板が複数の前記固定部に固定されており、前記孔が該固定部同士の間に配されたことを特徴とする請求項３又は４に記載の端子ボックス。
6. 前記開口部は、前記端子板の側端部に形成された切欠部である請求項１又は２に記載の端子ボックス。
7. 前記固定部が少なくとも２箇所に設けられ、前記端子板が複数の前記固定部に固定されており、前記切欠部が前記端子板の側端部から該固定部同士の間に亘って形成されていることを特徴とする請求項６に記載の端子ボックス。
8. 請求項１から７のいずれか１つに記載の端子ボックスを有する太陽電池モジュール。
9. 端子ボックス本体と、
   前記端子ボックス本体内に導入されたリード線が接続される端子板と、
   少なくとも前記端子板を前記端子ボックス本体に固定する固定部とを備え、
   前記端子板の周囲が充填剤で封止された端子ボックスであって、
   前記端子板が、充填剤供給口および空気抜き口としての開口部を有する端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを製造する方法であって、
   前記端子ボックス本体を太陽電池モジュールに装着する工程と、
   前記太陽電池モジュールから引き出され前記端子ボックス本体に導入された前記リード線を前記端子板の挿通孔に挿通する工程と、
   前記リード線と前記端子板とを半田で接続する工程と、
   前記端子ボックス本体に充填剤を充填するとともに、前記端子板の有する充填剤供給口および空気抜き口としての開口部から充填剤を前記端子板の裏面側にも充填して封止する工程と
   を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの製造方法。

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