JP2013055304A - 端子ボックス用端子部材 - Google Patents

Abstract

【課題】端子材料の経済性を悪化することも、端子ボックスの小型化、軽量化を阻害することもなく、端子部材に接続される電気素子の放熱性を改善すること。
【解決手段】切り起こしプレス加工部４４の剪断面４４Ａ等、外部に露呈した断面による放熱面拡張部４２を設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、端子ボックス用端子部材に関し、特に、端子ボックス内に少なくとも２個以上、互いに並列に配設される板状の端子部材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、マトリックス配置の複数個の太陽電池モジュールの各々に、外部出力用ケーブルの接続のための端子ボックスが取り付けられている。太陽電池モジュール用の端子ボックスとして、太陽電池モジュールの正負の電極と外部出力用ケーブルとを接続するための少なくとも２個の端子部材を有し、逆負荷時に太陽電池モジュールをバイパスして隣接する端子部材を短絡接続するバイパスダイオードを具備したものが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００９−３０２５９０号公報

バイパスダイオードのような電気素子を具備した端子ボックスでは、電気素子の放熱性を確保する必要がある。このような端子ボックスにおける電気素子の放熱は、電気素子を接続された端子部材を放熱部材として端子部材表面からの放熱により行われるから、電気素子の放熱性をよくするには、端子部材の表面積を大きくすればよい。

しかし、端子部材の表面積を大きくすると、端子ボックスの小型化が阻害されるばかりでなく、使用する端子材料量、重量が必然的に増加し、材料経済性が悪化すると共に端子ボックスの軽量化も阻害される。

本発明が解決しようとする課題は、端子材料の経済性を悪化することも、端子ボックスの小型化、軽量化を阻害することもなく、端子部材に接続される電気素子の放熱性を改善することである。

本発明による端子ボックス用端子部材は、端子ボックス（１０）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部材（３０）であって、外部接続用ケーブル（９０）が接続されるケーブル接続部（３２）と、隣り合う前記端子部材（３０）間に配置される電気素子（８０）の接続端子が半田付けされる電気素子接続部（３６）と、外部に露呈した断面による放熱面拡張部（４２）とを有する。

この構成によれば、外部に露呈した断面による放熱面拡張部（４２）によって端子部材（３０）の放熱面の面積が拡張されるから、端子部材（３０）の材料量、重量が増加することがなく、端子材料の経済性を悪化することも、端子ボックス（１０）の小型化、軽量化を阻害することもなく、端子部材（３０）に接続される電気素子（８０）の放熱性を改善することができる。

本発明による端子ボックス用端子部材の前記断面は、好ましくは、切り起こしプレス加工部（４４）の剪断面（４４Ａ）である。

この構成によれば、放熱面拡張部（４２）になる断面の形成によって端子部材（３０）自体の表面積が減少することがなく、端子部材（３０）の放熱面の面積拡張が効果的に行われる。

本発明による端子ボックス用端子部材は、好ましくは、更に、前記端子ボックス（１２）の平らな底面部（１６）と対向する平面部（５０）を有し、当該平面部（５０）に当該平面部（５０）より前記底面部（１６）の側に突出して当該底面部（１６）と当接するリブ（４６）が形成されている。

この構成によれば、リブ（４６）によって端子部材（３０）の曲げ剛性が向上し、端子部材（３０）が、導電性、伝熱性に優れた純銅に近い材料により構成されていても、搬送中や組立時に、端子部材（３０）が意図しない曲げ変形や捩れ変形を生じることが回避される。リブ（４６）が端子部材（３０）の平面部より端子ボックス（１０）の底面部（１６）の側に突出して底面部（１６）と当接することにより、端子部材（３０）が端子ボックス（１０）の底面部（１６）より離間することにより、端子部材（３０）の下底面も有効な放熱面になり、また、電気素子（８０）の半田付け時の熱が端子ボックス（１０）に直接伝わることが防止される。

本発明による端子ボックス用端子部材は、好ましくは、更に、前記電気素子接続部（３６）であって前記電気素子（８０）の接続端子（８２）の半田付け部位に隣接する位置に、当該半田付け部位を分断する方向に長いスリット（３８）が開口している。

この構成によれば、スリット（３８）が、電気素子（８０）の接続端子（８２）を電気素子接続部（３６）に半田付けする際の位置決めの目印として作用すると共に、半田付けの熱の拡散を抑制する熱伝導遮断部として作用し、半田付け作業時間の短縮を図ることができる。

本発明による端子ボックス用端子部材によれば、外部に露呈した断面による放熱面拡張部によって端子部材の放熱面の面積が拡張されるから、端子部材の材料量、重量が増加することがなく、端子材料の経済性を悪化することも、端子ボックスの小型化、軽量化を阻害することもなく、端子部材に接続される電気素子の放熱性を改善することができる。

本発明による端子部材の取付構造を適用された端子ボックスの一つの実施形態を示す分解斜視図。 表面実装型のバイパスダイオードを接続された本実施形態による端子ボックス用端子部材を組み付けられた端子ボックス（ボックス本体）の斜視図。 本実施形態による端子ボックス用端子部材を組み付けられた端子ボックス（ボックス本体）の平面図。 図３の線IV−IV沿った拡大断面図。 図３の線Ｖ−Ｖに沿った拡大断面図。 図３の線VI−VIに沿った拡大断面図。 本実施形態による端子ボックス（ボックス本体）の平面図。 本実施形態による端子部材の斜視図。 端子部材の組み付け状態を示す斜視図。 端子部材の組み付け状態を示す、図３の線IV−IV沿った拡大断面図相当の断面図。

以下に、本発明による端子ボックスにおける端子部材の取付構造を太陽光発電システムにおける太陽電池モジュール用の端子ボックスに適用した一つの実施形態を、図１〜図８を参照して説明する。

図１に示されるように、端子ボックス１０は、電気絶縁性を有する合成樹脂材の成形品からなり、上方開口の浅底の矩形箱形のボックス本体１２と、ボックス本体１２の上部に固定されてボックス本体１２の上方開口を閉じる矩形平板状のカバー部材１４とにより構成されている。

ボックス本体１２には、図１〜図３に示されているように、複数個の、本実施形態では４個の端子部材（端子板）３０が互いに並列に所定間隔をおいて取り付けられている。４個の端子部材３０は、各々、導電性材料である一枚の金属板のプレス成形品であり、すべて略矩形をした同一形状の同一部品により構成されている。

つぎに、端子部材３０の詳細を、専ら図８を参照して説明する。端子部材３０の矩形長寸方向の一端部には外部接続用ケーブル９０の心線９２を導通接続されるケーブル接続部３２が、他端部には太陽電池モジュール６０の正負電極のリボン端子部材６２（図２参照）を導通接続される電池側接続部３４が各々形成されている。

ケーブル接続部３２は、外部接続用ケーブル９０の心線９２を受容する溝形をしており、溝部に心線９２を半田付けによって結合される。なお、ケーブル接続部３２は、他の実施形態として、心線９２を圧着結合する圧着端子構造になっていてもよい。

電池側接続部３４は、切り起こしプレス加工（ルーバプレス加工）によって下方に切り起こされた接続片３４Ａを有し、ルーバ開口３４Ｂに通されたリボン端子部材６２を接続片３４Ａ上に半田付けされる（図４、図５参照）。

端子部材３０の矩形長寸方向の中間部にはダイオード接続部３６が設けられている。ダイオード接続部３６は、平板状をしていて上面に、図２、図３に示されているように、表面実装型（ＳＭＴ型）のバイパスダイオード８０の一方の接続端子８２を半田付される。

バイパスダイオード８０は、隣り合う端子部材３０間に両者を跨ぐように配置され、影になって発電しなくなった太陽電池モジュール６０を電気的にバイパスして隣接する端子部材３０同士を導通接続するための電気素子である。

ダイオード接続部３６には、バイパスダイオード８０の接続端子８２の半田付け部位（図３参照）に隣接する位置（端子部材３０の矩形短寸方向の中央部）に、半田付け部位を分断する方向に長い、つまり端子部材３０の矩形長寸方向に長い直線状のスリット（開口部）３８がプレス打ち抜き加工によって開口している。

スリット３８は、接続端子８２をダイオード接続部３６に半田付けする際の位置決めの目印として作用すると共に、半田付けの熱の拡散を抑制する熱伝導遮断部として作用し、半田付け作業時間の短縮することに寄与する。更に、スリット３８は、溶融半田の流れ込みによって溶融半田の拡散流出を防止するダムとしても作用する。

ダイオード接続部３６の縁部には、バイパスダイオード８０の設置位置を表す凹部４０がエンボス加工によって形成されている。凹部４０は、バイパスダイオード８０の実装面（ダイオード接続部３６の上面）から見て窪んだ凹部である。

凹部４０はバイパスダイオード８０をダイオード接続部３６上に実装する際の実装位置の基準になる。これにより、凹部４０を基準にしてバイパスダイオード８０の実装位置の位置決めを行うことができる。凹部４０は製品検査の際のバイパスダイオード８０の実装位置の適否判定の目印にもなる。

凹部４０は、バイパスダイオード８０の実装面、つまり、ダイオード接続部３６の上面には突出していないので、バイパスダイオード８０の側縁が凹部４０上に、はみ出しても、バイパスダイオード８０の半田付け部分がダイオード接続部３６の上面より浮き上がることがなく、そのことによるバイパスダイオード８０の実装不良を回避できる。また、バイパスダイオード８０を端子部材３０に対して逆方向にも搭載可能な端子部材形状とすることにより、端子部材形状を変更することなく、勝手違い品と云った製品バリエーションを容易に展開することもできるようになる。

端子部材３０のダイオード接続部３６よりケーブル接続部３２の側の部分と、ダイオード接続部３６より電池接続部３４の側の部分には、各々、切り起こしプレス加工（ルーバプレス加工）による放熱面拡張部４２が形成されている。

放熱面拡張部４２は、平面視で端子部材３０の矩形短寸方向に長い短冊状で、端子部材３０の上面側に湾曲するように切り起こされた複数個の切り起こしプレス加工部４４によって構成され、切り起こしによって切り起こしプレス加工部４４の両側に存在する剪断面４４Ａが外部に露呈した断面になっていることにより、各切り起こしプレス加工部４４の両側の剪断面４４Ａの合計面積分、端子部材３０の外部露呈面である放熱面の面積を拡張している。

剪断面４４Ａがスリット等の打ち抜きプレス加工によるものである場合には、打ち抜きの開口面積分、端子部材３０の表面積、つまり放熱面の面積が減少するが、本実施形態では、剪断面４４Ａが切り起こしプレス加工部４４によるものであることにより、開口面積による端子部材３０の放熱面の面積の減少を生じることがない。また、切り起こしプレス加工部４４が円弧状に伸展していることも端子部材３０の放熱面面積を増大する。

このように、切り起こしプレス加工部４４の剪断面４４Ａによって端子部材３０の放熱面の面積が拡張されていることにより、端子部材３０に接続されたバイパスダイオード８０の放熱が良好に行われるようになり、バイパスダイオード８０や、接続端子８２の端子部材３０に対する半田付け部位が高温になることが防止される。

また、切り起こしプレス加工部４４が円弧状に伸展していることによっても、端子部材３０の放熱面面積が増大する。切り起こしプレス加工部４４の湾曲による切り起し部分の高さは、端子部材３０の板厚方向の嵩さを増やすことを最小限にするために、剪断面４４Ａが外部に露呈する程度の低いものであってよく、端子部材３０の板厚に等しいか、板厚より少し大きい寸法であればよい。

これにより、端子部材３０の低背丈化が図られ、端子ボックス１０の低背丈化による小型化を促進できる。また、端子部材３０の表面積拡大によって使用する端子材料量、重量が増加することもなく、端子材料の経済性を悪化することも、端子ボックス１０の軽量化を阻害することもなく、端子部材３０に接続されるバイパスダイオード８０の放熱性を改善することができる。

屋外使用の端子ボックス１０の場合、端子部材３０を収容した端子ボックス１０内にポッテイング液を注入し、端子ボックス１０内を液密封止することが行われる。この場合、切り起こしプレス加工部４４の湾曲による切り起し部分の高さが、端子部材３０の板厚より少し大きい寸法になっている設定であることが好ましい。

この設定により、切り起こしプレス加工部４４に端子部材３０の上面側と下底面側とを連通する開口４４Ｂができ、開口４４Ｂがポッテイング液注入時の空気抜き、ポッテイング液の流動通路として作用する。これにより、ポッテイング液の浸透がよくなり、空気抜けも良好に行われ、ポッテイング液による端子ボックス１０内の液密封止が安定して確実に行われるようになる。

端子部材３０の切り起こしプレス加工部４４の両側部分には、各々、端子部材３０の側縁に沿って長いリブ４６がプレス成形されている。これにより、端子部材３０の矩形長寸方向の曲げ剛性が向上する。端子部材３０が、導電性、伝熱性に優れた純銅に近い材料により構成されていても、搬送中や組立時に、端子部材３０が意図しない曲げ変形や捩れ変形を生じることが回避される。

リブ４６はボックス本体１２の平らな底面部１６と対向する平面部５０にあって、底面部１６の側、つまり、端子部材３０の下底面側に突出していて底面部１６と当接するものであってよい。このリブ４６は、端子部材３０をボックス本体１２の底面部１６より浮かせる脚体として作用する（図６参照）。

これにより、端子部材３０がボックス本体１２の底面部１６より離間し、端子部材３０の下底面も有効な放熱面になり、また、バイパスダイオード８０の半田付け時の熱がボックス本体１２に直接伝わることが防止される。また、リブ４６も端子部材３０の放熱面積を大きくすることに寄与する。

つぎに、端子ボックス１０に対する端子部材３０の取付構造について説明する。

図８に示されているように、端子部材３０の矩形短寸方向の互いに平行な両縁部には、端子部材３０の矩形長寸方向の２箇所に、耳状の係合片５２が突出形成されている。

図６、図７に示されているように、ボックス本体１２の底面部１６には、端子部材３０の両縁部の係合片５２が各々スライド式に抜き差し可能に係合するスライド溝１８が端子部材３０の設置個数分、形成されている。スライド溝１８は、各端子部材３０毎に対をなして互いに対向する側に開口した横転凹状の溝であって、端子部材３０の矩形長寸方向と同方向に長く、端子部材３０の係合片５２を端子部材３０の矩形長寸方向に差し込まれる溝である。

端子部材３０の組み付けは、端子部材３０をボックス本体１２の底面部１６上に載置し、端子部材３０を、リブ４６の先端（底部）が底面部１６に当接した状態で、ケーブル接続部３２の側を前側にして底面部１６上をスライドさせ、端子部材３０の矩形短寸方向両側にある係合片５２を各々対応するスライド溝１８内にＸ方向に差し込むことにより行われる。

係合片５２がスライド溝１８内に差し込まれると、端子部材３０は、リブ４６の高さ分、底面部１６より略平行に上方に離間した状態で上下方向の移動を拘束され、ボックス本体１２に対する上下方向の固定が行われる。

ボックス本体１２の底面部１６には、門形をしたスリット２０によってばね片２２が形成されている。ばね片２２は、底面部１６に沿って延在していて、端子部材３０の矩形長寸方向と同方向に長く、端子部材３０の差し込み進み側が自由先端になっている。この自由先端には上方に突出した係止爪２４が形成されている。係止爪２４は、図４に示されているように、逆止形状をしており、係止爪２４の端子部材差し込み進み側の面は垂直面２４Ａになっているのに対してその反対側の面は傾斜面２４Ｂになっている。

端子部材３０のケーブル接続部３２側には下底面より下方に突出した係止片５４が折曲形成されている。係止片５４は、一つの端子部材３０に２個形成されていてばね片２２の両側のスリット２０にスライド可能に嵌り込み、端子部材３０が矩形長寸方向の正規の配置位置までボックス本体１２に対してスライド移動すると、スリット２０の途中に形成されている端面部２６（図５、図７参照）に当接し、端子部材３０の組み付けスライド方向、つまり差し込み方向（Ｘ方向）の移動を規制（制限）する。なお、差し込み方向（Ｘ方向）は、（外部接続用ケーブル９０の引き抜き方向と同じ方向である。

また、係止片５４は、断面分、端子部材３０の表面積を増加し、端子部材３０の放熱性能の改善にも寄与する。

端子部材３０には、最もケーブル接続部３２側にある切り起こしプレス加工部４４の拡張打ち抜きによって爪係合開口部５６（図８参照）が形成されている。係止爪２４は、端子部材３０の組み付けに際して係合片５２がスライド溝１８に係合して端子部材３０がボックス本体１２の底面部１６上をスライドする間は、端子部材３０の下底面に当接し、傾斜面２４Ｂに案内されてばね片２２のばね作用によって弾発的に押し下げられる。これにより、端子部材３０は下底面に係止爪２４が当接した状態でスライドする。

ばね片２２のばね作用による係止爪２４の押し下げは、リブ４６の先端がボックス本体１２の底面部１６に当接して端子部材３０の板厚方向の移動が制限されていることから、過剰に行われることがない。これにより、ばね片２２が折損したり、へたりを生じたりする虞がなくなる。しかも、ばね片２２はボックス本体１２の底面部１６に沿って延在するから、スリット２０の設定によって長いものとすることができ、十分なばね長を容易に確保することができる。

端子部材３０が矩形長寸方向の正規の配置位置までボックス本体１２に対してスライド移動すると、係止爪２４がばね片２２のばね力によって爪係合開口部５６に嵌り込む。この嵌り込み状態では、図４に示されているように、係止爪２４の垂直面２４Ａがこれに対向する爪係合開口部５６の端面５６Ａに当接することにより、端子部材３０が組み付けスライド方向（差し込み方向）とは反対の抜け出しスライド方向（Ｙ方向）の移動が規制（制限）される。これにより、端子部材３０の抜け止めがなされる。

この端子部材取付構造によれば、ボックス本体１２の底部より上方に向けて突出した突起部や係止爪をボックス本体１２に設ける必要がないので、ボックス本体１２の背丈を低くできる。これにより、製品の低背化が図られる。また、端子部材３０を底面部１６に沿ってボックス本体１２に対してスライドさせるだけで、部品点数や組付工数の増加、撓み可能な係止爪の破損等を招くことなく端子部材３０に対するボックス本体１２の固定が簡単に行われる。

端子部材３０に対する外部接続用ケーブル９０の接続は、図１、図２に示されているように、ボックス本体１２内に整列配置された複数個の端子部材３０のうち、配列方向両側の最も外側にある２個の端子部材３０について行われる。このことに応じて、ボックス本体１２には最も外側にある２個の端子部材３０に対する位置に半円状断面のケーブル通し溝２８が形成されている。ボックス本体１２のケーブル通し溝部分に半円状断面のケーブル通し溝２７を有するケーブルクランプ部材２９が固定されることにより、外部接続用ケーブル９０がケーブルクランプ部材２９とボックス本体１２とに挟まれるようようにしてボックス本体１２に固定される。

なお、ケーブル通し溝２７に外部接続用ケーブル９０を通す作業は、端子部材３０のケーブル接続部３２に結合された外部接続用ケーブル９０をボックス本体１２の内側から行っても、端子部材３０と接続されていない外部接続用ケーブル９０をボックス本体１２の外側からボックス本体１２の内側に通し、その後に外部接続用ケーブル９０をケーブル接続部３２に結合してもよい。

外部接続用ケーブル９０を接続された端子部材３０をボックス本体１２内に組み込む作業は、図９、図１０に示されている要領によって行われてもよい。この実施形態では、外部接続用ケーブル９０を接続された端子部材３０が配置される部分（図７で見てボックス本体１２の左右両側）のケーブル通し溝２７側に、ボックス本体１２の底部を上下に貫通する傾斜開口１５が形成されている。

この場合には、ボックス本体１２の下底部側から傾斜開口１５に、電池側接続部３４を前側にして端子部材３０を上下に傾斜させた状態で通し、端子部材３０をボックス本体１２内に入れる。端子部材３０の全体がボックス本体１２内に配置されたのち、端子部材３０がボックス本体１２の底面部１６とへ平行になるように、外部接続用ケーブル９０側を持ち上げ、外部接続用ケーブル９０を、まだケーブルクランプ部材２９を取り付けられていない状態のケーブル通し溝２７に下側から嵌め込めばよい。

上述の実施形態では、配列方向両側の最も外側にある２個の端子部材３０以外の端子部材３０のケーブル接続部３２は外部接続用ケーブル９０の接続を行われないが、複数個の端子部材３０を単一部品によって構成し、部品点数、端子部材プレス金型の個数を削減するメリットがある。

以上、本発明を、その好適形態実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。たとえば、端子部材３０の材料費の削減に重点が置かれる場合には、複数個の端子部材３０を単一部品によって構成せず、ケーブル接続部３２がある端子部材３０と、ケーブル接続部３２がない端子部材３０の２種類の端子部材が用いられればよい。また、係止片５４は、必ずしも一つの端子部材３０に２個形成されている必要はなく、一つの端子部材３０に一つだけ形成されていてもよい。

１０ 端子ボックス
１２ ボックス本体
１６ 底面部
１８ スライド溝
２２ ばね片
２４ 係止爪
２６ 端面部
２９ ケーブルクランプ部材
３０ 端子部材
３２ ケーブル接続部
３４ 電池側接続部
３６ ダイオード接続部
３８ スリット
４２ 放熱面拡張部
４４ 切り起こしプレス加工部
４６ リブ
５２ 係合片
５４ 係止片
５６ 爪係合開口部
６０ 太陽電池モジュール
６２ リボン端子部材
７０、８０ バイパスダイオード
９０ 外部接続用ケーブル

Claims (4)

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部材であって、
   外部接続用ケーブルが接続されるケーブル接続部と、
   隣り合う前記端子部材間に配置される電気素子の接続端子が半田付けされる電気素子接続部と、
   外部に露呈した断面による放熱面拡張部と、
   を有する端子ボックス用端子部材。
2. 前記断面は切り起こしプレス加工部の剪断面である請求項１に記載の端子ボックス用端子部材。
3. 前記端子ボックスの平らな底面部と対向する平面部を有し、当該平面部に当該平面部より前記底面部の側に突出して当該底面部と当接するリブが形成されている請求項１または２に記載の端子ボックス用端子部材。
4. 前記電気素子接続部であって前記接続端子の半田付け部位に隣接する位置に、当該半田付け部位を分断する方向に長いスリットが開口している請求項１から３の何れか一項に記載の端子ボックス用端子部材。

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