JP3744528B2

JP3744528B2 - 太陽電池モジュール用接続箱

Info

Publication number: JP3744528B2
Application number: JP2004190310A
Authority: JP
Inventors: 正紀桑原; 誠東小薗; 裕史渡辺
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 1997-10-27
Filing date: 2004-06-28
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2017-10-27
Also published as: JP2004274088A

Description

本発明は、太陽電池モジュール用接続箱に関するものである。

図１３に示されるように、複数の太陽電池モジュール（以下、単に「モジュール」という）１を家屋の屋根等にマトリックス状に配設して太陽光発電が従来より行われている。各モジュール１には、モジュール間接続箱３が設けられており、この接続箱３を介して複数のモジュール１を並列、直列に接続することにより、各モジュール１からの電力を１４０から３２０Ｖでインバータ５に入力し、インバータ５にて直流から交流に変換するようになっている。

モジュール１には、図１４に示されるように、マトリックス状に配設された複数の太陽電池セル（以下、単に「セル」という）７と、接続箱３とが備えられている。また、接続箱３には、他のモジュール１、あるいはインバータ５等への接続のためのプラス側およびマイナス側の出力ケーブル１１，１３が接続されており、その各出力ケーブル１１，１３の末端部には、他のケーブルのコネクタとの接続用の防水コネクタ１５，１７がそれぞれ接続されている。

図１５は、本願の発明に際して本願とは別個に提案されたモジュール１の電気的構成を示すブロックである。モジュール１に備えられる各セル７は互いに直列接続され、マイナス側からプラス側方向に所定の個数ごとに複数のセル群９に分割されている。その各セル群９には、各セル７の出力電圧と逆方向となるようにバイパスダイオード２１が並列接続されており、逆バイアスされた各セル７の電流を各バイパスダイオード２１によってバイパスするようになっている。これによって、特定のセル７、例えばセル７ａが影になった場合に、耐電圧以上の逆起電力がセル７ａに印加されてセル７ａが破損するのを防止することができるようになっている。

図１６は、モジュール１に備えられる端子の取付方法が適用された接続箱３の内部構成を示す平面図である。この取付けに関する技術も、本願発明に際して本願とは別個に提案されたものである。図１７はその断面図である。この接続箱３は、接続箱本体３１および蓋３３からなる箱体３５と、その箱体３５内に備えられる複数の中継端子（端子）３７と、複数のバイパスダイオード２１とを備えて構成されている。各セル群９、各バイパスダイオード２１および出力ケーブル１１，１３は、図１５に示されるように、複数の中継端子３７を介して互いに電気接続されるようになっている。

この接続箱３では、複数の中継端子３７は互いに分離された状態で製造され、別々に接続箱本体３１に取付けられるようになっており、バイパスダイオード２１は、各中継端子３７を接続箱本体３１に取付けた後、その中継端子３７に半田付け３８によって接続するようになっている。

各中継端子３７は、ネジ固定用のネジ孔３７ａが設けられており、ネジ３９によって接続箱本体３１にネジ止めされるようになっている。また、各出力ケーブル１１，１３の接続箱３側の末端部には、ネジ３９が挿通されるネジ孔を有する接続端子４１が圧着接続されており、中継端子３７のネジ止めに伴って、接続端子４１が中継端子３７に接続されるようになっている。すなわち、ネジ３９は、中継端子３７の接続箱本体３１への固定と、中継端子３７と出力ケーブル１１，１３との電気接続との役割を担っている。

また、接続箱本体３７に取付けられた各中継端子３７には、各セル群９からの中継ケーブル４３が半田付け４５によって接続されている。各出力ケーブル１１，１３は、接続箱本体３１の側壁部に設けられた貫通孔４７を介して箱体３５内部に引込まれ、その内部にて、固定金具（固定部材）４９により接続箱本体３１に固定されている。固定金具４９は、ネジ５１によって接続箱本体３１に固定されている。

しかしながら、従来の端子の取付方法では、中継端子３７をネジ止めによって接続箱本体３１に固定するようになっているので、ネジ止めのためのネジ３９等が必要であり、部品点数が嵩み高コストであるとともに、煩雑なネジ止め作業が個々の中継端子３７ごとに必要であり、組立作業が複雑化するという問題がある。

そこで、本発明は前記問題点に鑑み、部品点数を削減し、組立工程を簡略化することができる太陽電池モジュール用接続箱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に、請求項１の発明は、接続箱内には、複数の太陽電池セル群同士を直列に接続させるために、それぞれが対応する前記太陽電池セル群と中継ケーブルを介して接続された複数の端子が並列して収納されるとともに、前記端子のうち、両端に位置するものには前記複数の太陽電池セル群からの起電力を取り出すための出力ケーブルが接続され、さらに隣接する端子同士の間には、対応する前記太陽電池セル群に対して並列となるようにバイパスダイオードが接続される太陽電池モジュール用接続箱であって、前記各端子は隣り合うもの同士が切除可能な切り離し部によって接続された連続体とされ、かつこの連続体はさらに前記バイパスダイオードが接続されてユニット化された状態で前記接続箱内へ設置可能であり、かつこのユニット化された状態における各端子は前記接続箱の底面から突設されたボス部によって位置決めされて固定がなされることを特徴とするものである。

また、請求項２の発明は、請求項１記載のものにおいて、前記端子には方形の取付孔が開口する一方、前記ボス部はこの取付孔に挿通される方形に形成され、かつ挿通後に熱圧潰されることにより前記端子は抜け止めがなされることを特徴とするものである。
請求項３の発明は、請求項２記載のものにおいて、前記各端子は、前記基部とこの基部から少なくとも三方向へ張り出して前記中継ケーブル、バイパスダイオードあるいは出力ケーブルと接続される突出部とを備えて形成されていることを特徴とするものである。

本発明によれば、端子の組付けにあたり、端子は接続箱の底面に突設されたボス部によって位置決めされて固定がなされるため、従来のようにネジや、その煩雑なネジ止め作業が不要であり、また組付け位置のばらつきが少なくなり、中継ケーブル等に対する接続作業も容易となる。

＜構成＞
図１は本発明の一実施形態に係る端子の取付方法が適用された太陽電池モジュール間接続箱の内部構成を示す平面図であり、図２はその断面図である。なお、本実施形態の太陽電池モジュール間接続箱６１も、従来の接続箱３と同様にして図１４に示されるモジュール１に備えられるようになっており、また、モジュール１を構成する複数のセル群９、各セル群９ごとに並列に設けられるバイパスダイオード２１、および出力ケーブル１１，１３の回路構成に関しても図１５に示すものと同様であり、図１６および図１７に示される接続箱３と対応する部分には同一の参照符号を付して説明を省略する。

図３はこの接続箱６１に用いられる中継端子６３が複数連続的に連なって形成された端子連続体６５の平面図であり、図４は接続箱６１に備えられる接続箱本体６７の中継端子６３等が備えられる前の状態の平面図であり、図５はそのＶ−Ｖ断面図であり、図６はそのVI−VI断面図であり、図７はそのVII−VII断面図であり、図８はそのVIII−VIII断面図であり、図９はその側面図である。

端子連続体６５は、図３に示されるように、幅細の切離し部６９を介して複数、ここでは４つの中継端子６３が連続的に連なったものであり、単一の金属板より打ち抜き加工等によって形成されている。この端子連続体６５の各中継端子６３は、接続箱本体６７への取付位置に対応した所定の配列状態で、ここでは一定間隔を開けて一列に連なるように打ち抜かれており、このままの連続した状態で接続箱本体６７への取付けが行われるようになっている。なお、この各中継端子６３が電気回路内で回路接続で果たす役割は、従来の中継端子３７と同様であり、ここでは詳細な説明は省略する。

その４つの中継端子６３のうち、中間の２つの中継端子６３ａはＴ字型を有しており、両側の２つの中継端子６３ｂは十字型を有しており、各切離し部６９は、隣接する各中継端子６３の連続方向に沿った左右の突出部７１の先端部同士を接続している。

また、各中継端子６３の中央部には、接続箱本体６７への取付用の取付孔７３が設けられており、各中継端子６３の上側の突出部７５には、各セル群９に接続される中継ケーブル４３の半田接続用の接続孔７７が設けられており、左右の突出部７１には、バイパスダイオード２１の接続端子２１ａの半田接続用の接続孔７９がそれぞれ設けられており、両側（電流通流方向最下流側および最上流側）の中継端子６３ｂの下側の突出部８１にはプラスおよびマイナス側の出力ケーブル１１，１３が溶接によってそれぞれ接続されるようになっている。

樹脂成型品である接続箱本体（取付台）６７は、その上側開口部に装着される蓋８３とともに箱体８５を構成している。その接続箱本体６７には、端子連続体６５の中継端子６３と同数、ここでは４つの端子用ボス部８７と、その側壁部を貫くように２箇所に延設されたケーブル保持部８９，９１と、接続箱本体６７の側壁部の内側におけるケーブル保持部８９，９１の両側に対をなして設けられる固定金具用ボス部９３，９５とが接続箱本体６７と一体に設られている。

４つの端子用ボス部８７は、端子連続体６５の各端子６３の取付位置、すなわち連設された中継端子６３の配列に対応させて接続箱本体６７の底部中央に一列、図４では左右一列に所定の間隔を開けて突設されている。２つのケーブル保持部８９，９１は、断面がＵ字状の溝８９ａ，９１ａを有しており、出力ケーブル１１，１３は、この溝８９ａ，９１ａ内に収容され、この溝８９ａ，９１ａを通って箱体８５内に引き込まれるようになっている。対をなす２組の固定金具用ボス部９３，９５は、出力ケーブル１１，１３を接続箱本体６７に固定する固定金具９７，９９を固定するためのものである。

出力ケーブル１１，１３の固定に用いられる固定金具９７，９９は、平板状の部材の中央のケーブル当接部を出力ケーブル１１，１３の外周に沿うように弓状に湾曲させて構成されており、そのケーブル当接部の両側には、接続箱本体６７の固定金具用ボス部９３，９５が挿通される取付孔９７ａ，９９ａ（図１１参照）が設けられている。

＜組立工程＞
接続箱６１の組立工程についての説明を行う。まず、図１０に示されるように、端子連続体６５の各中継端子６３の互いに隣り合う接続孔７９に、３つのバイパスダイオード２１の接続端子２１ａを半田付け３８により接続するととももに、端子連続体６５の両端の中継端子６３ｂの突出部８１に出力ケーブル１１，１３を溶接１０１により接続する。このとき、３つのバイパスダイオード２１は、各中継端子６３を介して直列状態で出力ケーブル１１，１３と接続されるようになっている。

続いて、図１１に示されるように、バイパスダイオード２１および出力ケーブル１１，１３が接続された端子連続体６５を、その取付孔７３に各端子用ボス部８７が挿通されるように接続箱本体６７内に設置する。このとき、各出力ケーブル１１，１３は、ケーブル保持部８９，９１の溝８９ａ，９１ａ内に挿入し、その上から固定金具９７，９９を、その取付孔９７ａ，９９ａに固定金具用ボス部９３，９５が挿通されるように接続箱本体６７に設置する。

さらに続いて、図１２に示されるように、各ボス部８７，９３，９５を加熱軟化させて上方から圧潰し、各中継端子６３および各固定金具９７，９９を接続箱本体６７に固定する。この熱圧潰の方法としては、高温に加熱した熱圧潰手段をボス部８７，９３，９５に押付けて熱圧潰する方法や、所定の超音波加熱手段によりボス部８７，９３，９５を加熱軟化させつつ圧潰する方法等が用いられる。この固定状態において、出力ケーブル１１，１３は、ケーブル保持部８９，９１の溝８９ａ，９１ａの内周面と固定金具９７，９９とによって保持固定されている。

そして、図１に示されるように、各中継端子６３間の切離し部６９を所定の切除手段により切除するとともに、各中継端子６３の接続孔７７に各セル群９に接続される中継ケーブル４３を半田付け４５により接続して、蓋８３を装着する。

以上のように、本実施形態によれば、中継端子６３に設けられた方形の取付孔７３に、方形に形成された接続箱本体６７の端子用ボス部８７を挿通して、その端子用ボス部８７を加熱軟化させて圧潰するという簡単な工程により、中継端子６３が接続箱本体６７に固定されるようになっているので、従来のようにネジや、その煩雑なネジ止め作業が不要であり、部品点数を削減し、組立工程の簡略化および低コスト化が図れるとともに、煩雑なトルク管理の必要なネジ止めが不要であるので、中継端子６３の取付工程の自動化が容易であるという利点がある。

また、複数の中継端子６３の接続箱本体６７への固定は、切離し部６９を介して連続した状態で行われるので、複数の中継端子６３を一度に接続箱本体６７に設置することができ、また、各中継端子６３の取付孔７３に挿通させた接続箱本体６７の端子用ボス部８７を一度に加熱して圧潰させて、複数の中継端子６３の取付けを一度に行うこともでき、非常に作業効率がよい。

さらに、従来ネジ止めによって接続していた出力ケーブル１１，１３が溶接１０１によって中継端子６３に接続されることにより、中継端子６３と出力ケーブル１１，１３等の他の回路部品との接続箇所からネジ止めによる接続箇所を完全に排除することができ、その結果、部品点数を削減して組立工程の簡略化および低コスト化を図ることができるともに、接続の信頼性を向上させることができ、また、出力ケーブル１１，１３の接続工程の自動化が容易であるという利点がある。

また、各バイパスダイオード２１の各中継端子６３への半田付け接続は、各中継端子６３が作業性の悪い接続箱本体６７内に取付けられる前に、しかも複数の中継端子６３が未だ切離されておらず切離し部６９によって互いに位置決め固定された状態で行われるので、バイパスダイオード２１の接続工程の自動化が容易であり、自動化により組立工程の大幅な低コスト化を図ることができる。

さらに、出力ケーブル１１，１３を固定するための固定金具９７，９９も、中継端子６３と同様に、その取付孔９７ａ，９９ａに金具固定用ボス部９３，９５を挿通させてそのボス部９３，９５を加熱圧潰するだけで接続箱本体６７に取付けられるようになっているとともに、端子用ボス部８７および固定金具用ボス部９３，９５の加熱圧潰を同一工程で行うことができるので、従来のようにネジや、その煩雑なネジ止め作業が不要であり、部品点数を削減し、組立工程の簡略化および低コスト化が図れる。

なお、本実施形態では、接続箱６１を各モジュールごとに設け、接続箱６１に備えられる各中継端子６３を介してモジュール１内の各セル群９にバイパスダイオード２１を並列接続することにより、この接続箱６１の各バイパスダイオード２１によって単一のモジュール１内に備えられる各セル群９のバイパスを行うようにしたが、一つのモジュール１を一つのセル群９としてとらえ、接続箱６１を複数のモジュール１ごとに１個設け、その接続箱６１に備えられる各中継端子６３を介して各モジュール１にバイパスダイオード２１を並列接続することにより、この接続箱６１の各バイパスダイオード２１によって各モジュール１のバイパスを行うようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る端子の取付方法が適用された太陽電池モジュール間接続箱の内部構成を示す平面図である。図１の接続箱の断面図である。図１の接続箱に用いられる中継端子が複数連続的に連なって形成された端子連続体の平面図である。図１の接続箱に備えられる接続箱本体の中継端子等が備えられる前の状態の平面図である。図４のＶ−Ｖ断面図である。図４のVI−VI断面図である。図４のVII−VII断面図である。図４のVIII−VIII断面図である。図４の側面図である。図１の接続箱の組立工程を示す図である。図１の接続箱の組立工程を示す図である。図１の接続箱の組立工程を示す図である。太陽電池モジュールが家屋の屋根に設置されている様子を示す斜視図である。図１３の太陽電池モジュールの斜視図である。図１３の太陽電池モジュールの電気的構成を示す回路図である。端子の一取付方法が適用された接続箱の内部構成を示す平面図である。図１６の接続箱の断面図である。

符号の説明

１…太陽電池モジュール
７…太陽電池セル
９…太陽電池セル群
１１，１３…出力ケーブル
２１…バイパスダイオード
４３…中継ケーブル
６１…太陽電池モジュール間接続箱
６３…中継端子
６５…端子連続体
６７…接続箱本体
６９…切離し部
７３…取付孔
８７…端子用ボス部
９３，９５…固定金具用ボス部
９７，９９…固定金具
９７ａ，９９ａ…取付孔

Claims

接続箱内には、複数の太陽電池セル群同士を直列に接続させるために、それぞれが対応する前記太陽電池セル群と中継ケーブルを介して接続された複数の端子が並列して収納されるとともに、
前記端子のうち、両端に位置するものには前記複数の太陽電池セル群からの起電力を取り出すための出力ケーブルが接続され、さらに隣接する端子同士の間には、対応する前記太陽電池セル群に対して並列となるようにバイパスダイオードが接続される太陽電池モジュール用接続箱であって、
前記各端子は隣り合うもの同士が切除可能な切り離し部によって接続された連続体とされ、かつこの連続体はさらに前記バイパスダイオードが接続されてユニット化された状態で前記接続箱内へ設置可能であり、
かつこのユニット化された状態における各端子は前記接続箱の底面から突設されたボス部によって位置決めされて固定がなされることを特徴とする太陽電池モジュール用接続箱。
前記端子には方形の取付孔が開口する一方、前記ボス部はこの取付孔に挿通される方形に形成され、かつ挿通後に熱圧潰されることにより前記端子は抜け止めがな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接続箱。
前記各端子は、基部とこの基部から少なくとも三方向へ張り出して前記中継ケーブル、バイパスダイオードあるいは出力ケーブルと接続される突出部とを備えて形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の太陽電池モジュール用接続箱。