JP3947557B1 - 太陽電池モジュール用端子ボックスとこれを使用する太陽電池システム - Google Patents

太陽電池モジュール用端子ボックスとこれを使用する太陽電池システム Download PDF

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Abstract

【課題】端子板と外部接続ケーブルをネジ止め手段で接続する太陽電池モジュール用端子ボックスであって、端子板のネジ止めに由来する回転力を十分に受け止める端子ボックスを得る。
【解決手段】筐体10内に、2つの端子板30a、30bを配設した端子ボックス2にあって、端子板30a、30bはネジ穴34a、34bを有し、前後方向に延びる隔壁13と、左右方向に延び、かつ、一の側端181a、181bが筐体の側壁12a、12bの一部に固定された2つの第一側方支持板18a、18bと、ネジ穴周辺の端子板下面と底板上面との間隔を一定距離とするための台座21a、21bを有し、各々の端子板は台座にその一部が接触して配置され、かつ、各々の端子板は隔壁と1の第一側方支持板に接触して筐体内に配置されると共に、2つの端子板は隔壁の左右に位置付けられていて、外部接続ケーブルの一端はネジ止めにて接続した。
【選択図】図2

Description

本発明は太陽電池モジュールの電力を取り出すために使用する太陽電池モジュール用端子ボックス及び当該端子ボックスを組み込んだ太陽電池システムに関する。
従来の太陽電池モジュール用端子ボックスは、端子板と外部接続ケーブルを(1) かしめ止めと(2) ビス止めの2つの接続手段を用いて接続しているものがある。(例えば、特許文献1参照。)。当該端子ボックスにあっては、端子板の胴部に係合穴が穿孔されていて、一方、端子ボックス筐体の底板から上方に向けて係合突起が形成されていて、当該係合突起に端子板の係合穴を係合させ、係合穴から突き出た係合突起を超音波照射により溶融させて大径化したのち硬化させて、端子板が端子ボックスの筐体に固着されている。また、端子板の側方は、筐体の底板から立設された、端子板の位置決め手段であるガイドピンと接触している。
特開平11−26035号公報 図11
端子板と外部接続ケーブルをネジ止め単独の接続手段により接続すると、かしめ、半田付け、スポット溶接など他の手段による接続に比較して、太陽電池モジュール用端子ボックスの組み立て作業が単純化し、手数、時間などが節約され、好ましい。
しかし、ネジ止め作業を行うと、端子板にネジ回転方向に大きな力が作用する。さらに、作業者はネジ止めの完全を期す心理状態となり、過剰な回転力を負荷しがちである。したがって、ネジ止め単独の接続手段を採用するためには、筐体に配設される端子板の抗回転力を大きくすることが要求される。
従来の端子ボックスの構成を保持して抗回転力を大きくするためには、係合突起を強大化する、ガイドピンを強大化するなどの手段が考えられるが、筐体全構造の強化が必要となったり、筐体構造壁の厚大化を招いたり、筐体と端子板の取り付け作業が複雑化したり(例えば、超音波溶融が困難化)するなど、他の新たな問題点が発生する。
また、端子ボックスの筐体全構造の強化をしたり、筐体構造壁の厚大化を行うと、これを用いる太陽電池システムも、取り付け箇所が制限されたり、高額化するなどの問題点が発生する。
そこで、本発明は、端子板と外部接続ケーブルをネジ止め単独の接続手段で接続する太陽電池モジュール用端子ボックスであって、筐体構造の新たな強化などを必要とせず、構造の追加、変更などにより、端子板のネジ止めに由来する回転力を十分に受け止めることができ、組み立て作業も容易な端子ボックスを得ることを課題とする。
また、本発明は、このような端子ボックスを使用した安価で、取り付け場所の新たな制限も付加されない太陽電池システムを得ることを課題とする。
本発明のその他の課題は、本発明の説明により明らかになる。
上記課題を解決する為の手段を本発明の実施態様に対応する符号を付けて説明する。実施態様に対応する符号は、理解を容易にするために用いるものであり、本発明は当該実施態様に限定されるものではない。
本発明の一の態様にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、上面に開口を有する箱状の筐体(10)内に、太陽電池モジュール(6)から延設される出力電線(51a、51b)が接続される2つの端子板(30a、30b)を配設し、前記2つの端子板各々に外部接続ケーブル(41a、41b)の一端を接続した太陽電池モジュール用端子ボックス(2)において、
前記端子板(30a、30b)はネジ穴(34a、34b)を有し、
前記筐体の底板(11)から上方に向かい立設され、前後方向に延びる隔壁(13)と、
前記筐体の底板(11)から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、一の側端(181a、181b)が前記筐体の側壁(12a、12b)の一部に固定された2つの第一側方支持板(18a、18b)と、
前記端子板の一部が接触するものであって、前記筐体に設けられ、前記ネジ穴周辺の前記端子板下面と前記底板上面との間隔を一定距離とするための台座(21a、21b)を有し、
前記各々の端子板は前記台座にその一部が接触して配置され、かつ、前記各々の端子板は前記隔壁と1の第一側方支持板に接触して筐体内に配置されると共に、前記2つの端子板は前記隔壁の左右に位置付けられていて、
ネジを前記ネジ穴にネジ止めし、前記外部接続ケーブルの一端を前記ネジと前記端子板の間に挟んで前記端子板に接続した。
本発明の好ましい実施態様において、太陽電池モジュール用端子ボックスは、前記隔壁(13)は、左右方向の肉厚が薄い下方肉薄部(14)と、左右方向の肉厚が厚い上方肉厚部(15)からなり、前記下方肉薄部と前記上方肉厚部は段差(16a、16b)を形成して連続していて、かつ、前記段差に対面する前記底板(11)には抜き穴(17a、17b)があり、前記端子板の側面の一部(301a、301b)が前記下方肉薄部に接触すると共に、前記端子板の上面の一部(302a、302b)が前記段差に接触係合しているものであってもよい。
本好ましい実施態様によれば、端子板は隔壁に設けられた段差により、上方への動きも規制される。従って、組み立て時において、端子板の位置決めがより容易となる効果がある。さらに、端子板固定手段として、強大な力に抗する手段は不要となる。例えば、突起棒と菊座座金により固定する場合には、突起棒や座金を不必要に強大化する必要がない。また、例えば、突起棒と超音波加熱による拡径、固着手段により固定する場合には、突起棒を太くする必要がなく、加熱が容易化される。さらに、段差に対面する底板には、抜き穴があるので、筐体を成形する金型を分離面一箇所の通常の金型とすることができる。つまり、単純な金型を使用して筐体を作成することができる。
本発明の他の好ましい実施態様において、太陽電池モジュール用端子ボックスは、前記筐体の底板(11)から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、一の側端(191a、191b)が前記筐体の側壁の一部(12a、12b)に固定された2つの第二側方支持板(19a、19b)をさらに有し、前記端子板は、2箇所の切欠き部(37a、38a及び37b、38b)を有し、前記2箇所の切欠き部が、各々第一側方支持板と第二側方支持板に接触して位置付けられていてもよい。
本好ましい実施態様によれば、端子板は隔壁と、第一側方支持板、第二側方支持板と接触している。従って、端子板の回転力は、より分散して受け止められるので、より、抗回転力が強くなる。別の観点から観察すれば、第一側方支持板、第二側方支持板を薄くでき、筐体の側壁を薄くすることができる。さらに、外部接続ケーブルを引っ張る力が端子板に加わると、端子板は、当該引張り力を第一側方支持板、第二側方支持板、これらが接続された側板などに分散して受け止めることができる。よって、端子板は、外部接続ケーブルに負荷された引張り力に対しても、より強く対抗可能となる。
本発明の他の態様における太陽電池システムは、太陽電池モジュールと、本発明にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスからなる。
以上説明した本発明、本発明の好ましい実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。
本発明の端子ボックスにあっては、一対の端子板は隔壁を間に挟んで、接触している。さらに、第一側方支持板は、その一の側壁が筐体の側壁に固定されている。従って、一の端子板に外部接続ケーブルをネジ止めする場合の回転力などは、他方の端子板、2つの第一側方支持板、筐体の側壁(第一側方支持板が固定された対面する2箇所の側壁)及び筐体の底板などに広く分散して受け止められる。このため、筐体構造の特別な強化などを必要とすることなく、端子板のネジ止めに由来する回転力を十分に受け止めることができ、組み立て作業も容易な端子ボックスとなる効果がある。
本発明の太陽電池システムは、上記の端子ボックスを構成部分とするので、安価で、取り付け場所の新たな制限も付加されることがない太陽電池システムとなる。
以下、図面を参照して本発明の実施例にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスと太陽電池システムをさらに説明する。本発明の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。
図1は、本発明にかかる太陽電池システムの説明図である。太陽電池システム1は、太陽電池モジュール6、端子ボックス2を含み、必要に応じてインバータ(図示しない)、分電盤(図示しない)などを含む。端子ボックス2は、端子ボックスの底板側を太陽電池モジュール6の裏面に位置付けて、太陽電池モジュール6に付着されている。太陽電池モジュール6は、通常、複数の太陽電池セルを含み、これら複数の太陽電池セルの一定数を直列に接続してセルストリングとし、セルストリングの両端に接続した出力電線から電力が取り出される。
端子ボックス2は、上述した出力電線が接続される端子板30a、30b、当該端子板に接続された外部接続ケーブル41a、41bを有し、外部接続ケーブル41a、41bの先端にはコネクタ42a、42bを備えている。端子ボックス2はコネクタ42a、42bを介して、隣接する端子ボックス2などと接続される。図示した太陽電池モジュール6においては、出力電線は太陽電池モジュール6の裏面中央部から取り出され、端子ボックス2は当該出力電線の取り出し部に覆い被さるように、太陽電池モジュール6の裏面中央部に付着されている。
図2は端子ボックス2の平面図であり、図3は図2中のA−A’線断面図であり、図4は図2中のB−B’線断面図である。図3、図4において、外部接続ケーブル41a、41bは図示を省略した。図5は筐体10の平面図、図6は筐体10の底面図である。図7は隔壁13周辺の拡大断面説明図である。図8は端子板30aの拡大図であり、(a)は平面図(b)は側面図(c)は正面図である。
図2などを参照して、端子ボックス2は上面に開口を有する箱型である。端子ボックス2の中には、2個の端子板30a、30bが配置されている。一の端子板30aは、その右側面の一部が隔壁13の左側面と接触し、また、第一側方支持板18a、第二側方支持板19aと接触して、筐体10内に配置されている。他方の端子板30bは、その左側面の一部が隔壁13の右側面と接触し、また、第一側方支持板18b、第二側方支持板19bと接触して、筐体10内に配置されている。ここで、本発明と本明細書において、端子ボックス2などの前後左右は、図2中に付記した矢印Xの方向を左右とし、矢印Yの方向を前後方向とする。また、底板側を下とし、開口側を上とする。
端子板30aの拡大図を図8に示している。端子板30aは、ケーブル受接部31a、出力電線受接部32a、中間部33aからなる。ケーブル受接部31aには、バーリング加工によりネジ穴34aが設けられている。ケーブル受接部31aに第一切り欠き37aと第二切り欠き38aが設けられている。隔壁13と接触する側面301aもまた、ケーブル受接部31aの一部分である。第一切り欠き37aは第一側方支持板18aが接触する部分である。第二切り欠き38aは第二側方支持板19aが接触する部分である。第一切り欠き37aと第二切り欠き38a、側面301aをケーブル受接部31a、すなわちネジ止めに由来する回転力発生箇所の近傍に位置させることにより、抗回転力構造体(隔壁13、第一側方支持板18a、第二側方支持板19a)の不必要な強大化を避けることができる。
端子板30aは中間部33aの両端線で折り曲げられていて、ケーブル受接部31aが出力電線受接部32aよりも上方に位置付けられて、筐体10内に配設される。外部接続ケーブルを接続するためのネジの脚部を収容する空間を、ケーブル受接部31aの下面に確保すると同時に、ダイオード52を収容する空間を出力電線受接部32aの上面に確保して、筐体10の上下方向距離を小さくしている。
端子板30aは突起棒22aと係合する固定穴35aを有し、また、ダイオード52の端子と係合する穴36aを有している。
端子板30bは、端子板30aと左右対称な形状である。
端子板30a、30bは、導電性板であり、例えば、厚さ0.8mmのスズ鍍金黄銅板で作られる。本実施例において端子板30aの大きさは図8(a)紙面における最大横長さ23.5mm、最大上下長さ28.3mmであり、図8(b)紙面における最大左右長さ4.8mmである。
図5、図7他を参照して、筐体10には、底板11から上方に向かい立設され、前後方向に延びる隔壁13が設けられている。隔壁13は、左右方向の肉厚が薄い下方肉薄部14と、左右方向の肉厚が厚い上方肉厚部15からなり、下方肉薄部14と上方肉厚部15は段差16a、16bを形成して連続している。下方肉薄部14の右側面に端子板30aの側面301aが接触するとともに、段差16aに上面302aが接触して、端子板30aが筐体10内に配設される。筐体10への端子板30aの組み付けにあっては、端子板30aの左側をやや下方に傾けつつ、側面301aを下方肉薄部14の側面に押し当て、しかる後、端子板30aの右側を筐体10方向に落とし込むと、突起棒22aと固定穴35aが係合する。その後、端子板30aの上面よりも突出している突起棒22aに菊座座金56aをはめ込み、端子板30aが固定される。
下方肉薄部14の左側面に端子板30bの側面301bが接触するとともに、段差16bに上面302bが接触して、端子板30bが筐体10内に配設される。筐体10への端子板30bの組み付けは、端子板30aで説明したと同様である。端子板30bの上面よりも突出している突起棒22bに菊座座金56bをはめ込み、端子板30bが固定される。
段差16aに対面する底板11に、抜き穴17aが形成されている。段差16bに対面する底板11に、抜き穴17bが形成されている。
下方肉薄部14の左右方向距離(厚さ)は、通常1.8mm以上3.8mm以下、好ましくは2.3mm以上3.3mm以下である。本実施例では下方肉薄部14の左右方向距離(厚さ)を2.8mmとした。この範囲にすれば、隔壁13の強度を確保するとともに、筐体材料の節約を図ることができる。底板11の上面から段差16a、16bまでの距離は5mm〜10mm程度であり、ネジ44a、44bの脚部の長さなどに応じて選択すればよい。隔壁13の前側側端部及び/又は後側側端部に左右方向に伸びる補強壁を設けてもよい。当該補強壁を設けると、隔壁に必要となる筐体材料の節約を図りつつ、隔壁の強度を増大することができる。
第一側方支持板18aは、筐体の底板11から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、右側の側端181aが筐体の側壁12aの一部に固定されている。第一側方支持板18bは、筐体の底板11から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、左側の側端181bが筐体の側壁12bの一部に固定されている。
第二側方支持板19aは、筐体の底板11から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、右側の側端191aが筐体の側壁12aの一部に固定されている。第二側方支持板19bは、筐体の底板11から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、左側の側端191bが筐体の側壁12bの一部に固定されている。
第一側方支持板18a、18bと第二側方支持板19a、19bの前後方向距離(厚さ)は通常1mm以上4mm以下、好ましくは1mm以上3mm以下、より好ましくは1.5mm以上2.5mm以下である。本実施例では第一側方支持板と第二側方支持板の前後方向距離(厚さ)は共に2mmとした。この範囲にすれば、第一側方支持板及び第二側方支持板の強度を確保するとともに、筐体材料の節約を図ることができる。
2箇所の第二側方支持板19aと19bは、底板側の後側面が壁状のリブ23と一体になっている。同時にリブ23は、左右の中間部は上方に伸びていて、隔壁13の後側端と連結され一体になっている。筐体の対面する側面12aと12b間に設けられたリブ23と、第二側方支持板19aと19b及び隔壁13が部分的に一体として作られているので、端子板30a、30bの抗回転力が、より一層強化されている。さらに、第一側方支持板18aと18bの底板側と一体的に形成される他のリブを、付加してもよい。
筐体10には、底面から上方に向けて立設された2箇所のドーナツ状の台座21a、21bがある。台座21a、21bは、端子板30a、30bのネジ穴34a、34bが台座の中間の空洞部分に位置する場所に設けられている。台座21a、21bに、端子板30a、30bの下面が接触して配置され、ネジ44a、44bの脚部を収納する空間が確保される。
底板11には、太陽電池モジュールの出力電線の導入口となる貫通口54a、54bが開けられている。また、底板11からダイオード位置決め用のピン53が立設されている。
筐体10に端子板30a、30bを固定したのち、ダイオード52を組み付ける。ダイオード52は、固定用の貫通穴と2つのリード端子を有しており、当該貫通穴をピン53に係合させるとともに、リード端子を穴36a、36bに係合させることにより、位置決めされる。そして、リード端子と端子板を半田付けで接続する。
筐体10の側面に設けた貫通穴24と貫通穴25を通じて、かつ、防水部材57を介して、外部接続ケーブル41a、41bの一端を端子ボックス2内に入れる。そして、先端部分の芯線に丸端子43a、43bを接続する。ネジ44a、44bの脚部に、丸端子43a、43bの空洞部を通して、端子板のネジ穴34a、34bに位置付けて、ネジ44a、44bを締め付ける。これにより、外部接続ケーブル41a、41bの一端は、ネジ44a、44bの頭部と端子板30a、30bの間に挟まれて、端子板30a、30bに接続される。本実施例では、ネジ44a、44bの頭部と丸端子43a、43bの間に座金を入れて、丸端子と端子板の電気接続の確実を図っている。外部接続ケーブル41a、41bの他方端部には、それぞれコネクタ42a、42bが取り付けられる。
筐体10及び蓋は、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンスルフィド、その他の合成樹脂などを材料として作成される。筐体10及び蓋は、射出成型により成形することができる。
次に、太陽電池モジュール6への端子ボックス2の取り付け方法を説明する。太陽電池モジュール6の出力電線51a、51bを貫通口54a、54bを通じて端子ボックス内に導入する。出力電線51a、51bの先端部分を端子板30a、30bの出力電線受接部32a、32bに半田付けにより接続する。その後、底板11の裏面に接着剤を塗布し、端子ボックス2を太陽電池モジュール6の裏面に貼り付ける。次に、必要に応じて、端子ボックス内にシリコン樹脂などの防水材料を充填し、開口部に蓋(図示しない)をする。
太陽電池システムの説明図である。 端子ボックス2の平面図である。 図2中のA−A’線断面図である。 図2中のB−B’線断面図である。 筐体10の平面図である。 筐体10の底面図である。 隔壁13周辺の拡大断面説明図である。 端子板30aの拡大図であり、(a)は平面図(b)は側面図(c)は正面図である。
符号の説明
1 太陽電池システム
2 端子ボックス
6 太陽電池モジュール
10 筐体
11 底板
12a、12b 側壁
13 隔壁
14 下方肉薄部
15 上方肉厚部
16a、16b 段差
17a、17b 抜き穴
18a、18b 第一側方支持板
181a、181b 側端
19a、19b 第二側方支持板
191a、191b 側端
21a、21b 台座
30a、30b 端子板
34a、34b ネジ穴
37a、37b 第一切り欠き
38a、38b 第二切り欠き
301a、301b 側面
302a、302b 上面
41a、41b 外部接続ケーブル
43a、43b 丸端子
44a、44b ネジ
51a、51b 出力電線

Claims (3)

  1. 上面に開口を有する箱状の筐体内に、太陽電池モジュールから延設される出力電線が接続される2つの端子板を配設し、前記2つの端子板各々に外部接続ケーブルの一端を接続した太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
    前記端子板はネジ穴、第一切欠き部と第二切欠き部を有し、
    前記筐体の底板から上方に向かい立設され、前後方向に延びる隔壁と、
    前記筐体の底板から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、一の側端が前記筐体の側壁の一部に固定された2つの第一側方支持板と、
    前記筐体の底板から上方に向かい立設され、左右方向に延び、かつ、一の側端が前記筐体の側壁の一部に固定された2つの第二側方支持板と、
    前記端子板の一部が接触するものであって、前記筐体に設けられ、前記ネジ穴周辺の前記端子板下面と前記底板上面との間隔を一定距離とするための2つの台座を有し、
    前記各々の端子板は前記各々の台座にその一部が接触して配置され、かつ、前記各々の端子板は前記隔壁に接触して筐体内に配置されると共に、前記2つの端子板は前記隔壁の左右に位置付けられていて、
    前記各々の端子板の第一切欠き部が前記各々の第一側方支持板に接触し、
    前記各々の端子板の第二切欠き部が前記各々の第二側方支持板に接触して配置され
    前記第一側方支持板、前記端子板と前記隔壁の相対配置は、前記2つの第一側方支持板における筐体側壁に固定された側端部を互いに結ぶ第一仮想線が、一の前記端子板、前記隔壁と他の前記端子板を横切る相対配置であり、
    前記第二側方支持板、前記端子板と前記隔壁の相対配置は、前記2つの第二側方支持板における筐体側壁に固定された側端部を互いに結ぶ第二仮想線が、一の前記端子板、前記隔壁と他の前記端子板を横切る相対配置であり、
    かつ、前記端子板の前記ネジ穴の前後方向での配置は、前記2つの第一側方支持板における筐体側壁に固定された側端部を互いに結ぶ第一仮想線と、前記2つの第二側方支持板における筐体側壁に固定された側端部を互いに結ぶ第二仮想線の間に、前記ネジ穴が位置付けられる配置であり、
    ネジを前記ネジ穴にネジ止めし、前記外部接続ケーブルの一端を前記ネジと前記端子板の間に挟んで前記端子板に接続した太陽電池モジュール用端子ボックス。
  2. 前記隔壁は、左右方向の肉厚が薄い下方肉薄部と、左右方向の肉厚が厚い上方肉厚部からなり、前記下方肉薄部と前記上方肉厚部は段差を形成して連続していて、かつ、前記段差に対面する前記底板には抜き穴があり、
    前記端子板の側面の一部が前記下方肉薄部に接触すると共に、前記端子板の上面の一部が前記段差に接触係合している請求項1に記載した太陽電池モジュール用端子ボックス。
  3. 太陽電池モジュールと、請求項1乃至2いずれか記載の太陽電池モジュール用端子ボックスからなる太陽電池システム。
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