JP4452997B2

JP4452997B2 - 太陽電池モジュール用端子ボックス

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Publication number: JP4452997B2
Application number: JP2004136171A
Authority: JP
Inventors: 誠東小薗; 裕之吉川
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2010-04-21
Anticipated expiration: 2024-04-30
Also published as: JP2005317859A

Description

本発明は、太陽電池モジュール用端子ボックスに関する。

太陽光発電システムは、家屋の屋根上に敷設した太陽電池パネルからの直流電流をインバータ等を介して各電器製品に供給する構成とされる。太陽電池パネルは複数の太陽電池モジュールからなり、各太陽電池モジュールの電極を端子ボックスを介して直列または並列接続した構造となっている。

従来の端子ボックスとしては、ボックスの基板上に二つ並んで配されて太陽電池モジュールの裏面側から引き出されたプラス電極及びマイナス電極にそれぞれ接続される端子板と、端子板の一端部に接続される外部接続用のケーブルと、二つの端子板間に架け渡される逆負荷時バイパス用のダイオードとを備えたものが知られている（例えば、以下の特許文献１を参照）。このうちケーブルは、端子板にかしめ接続もしくは半田接続され、かつ、この接続部位の後方にて固定金具を介して基板にねじで固定されている。
特開２００１−３５８３５５公報（第４図）

上記の場合、ケーブルが基板にねじ止めされていたため、ねじ止めに要する作業時間が長く作業負担が大きいという問題があった。そのため、ねじ止めに代わる固定手段の開発が進められていたが、かかる固定手段がケーブルを持ち上げて捻ったりするときの外力に抗し得ないようなものであると、ケーブルと端子板との接続部位に対し外力が直接作用してその接続信頼性を損なうことになるから、この点に充分留意する必要がある。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ねじ止めを廃止して作業負担を軽減するとともに外力に対する耐久性を持たせた太陽電池モジュール用端子ボックス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の手段として、請求項１の発明は、ボックスの基板上に載置されて太陽電池モジュールのプラス電極またはマイナス電極が接続される端子板と、この端子板に接続されるとともにこの接続部位より後方の端末部が前記基板上に載置される外部接続用のケーブルと、一本の前記ケーブルに対して一つが設けられ、前記基板に取り付けられてこの基板との間に前記ケーブルの端末部を押さえてその浮き上がりを規制するケーブル押さえ部材とを備えた太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記ケーブル押さえ部材には前記基板に設けられた被係止部と弾性的に係合可能な係止部が設けられ、この係止部と前記被係止部とによる弾性係止作用に基づいて前記ケーブル押さえ部材の前記基板に対する固定が可能とされており、前記基板において前記ケーブル押さえ部材と対向する位置には、前記ケーブル押さえ部材がその後端部が持ち上がる方向へ傾動動作を開始したときにこのケーブル押さえ部材と当接し合うことで前記傾動動作を規制する規制壁が設けられており、前記ケーブル押さえ部材は、前記ケーブルの端末部に対して周方向に沿って密着し得る本体部と、この本体部の両端に連設される一対の側片とを備えて構成され、この一対の側片に、前記係止部がそれぞれ設けられており、前記本体部の内周面には、周方向に沿って突条をなすリブが設けられており、このリブは、軸方向に間隔をあけて二条設けられ、前記ケーブルに対して強固に圧接可能とされている構成としたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のものにおいて、前記規制壁は、前記ケーブル押さえ部材が取り付けられる過程で前記ケーブル押さえ部材の前壁面と摺接して前記ケーブル押さえ部材を正規の取り付け位置へと誘導する案内面を備えているところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載のものにおいて、前記基板には、前記端子板及び前記ケーブルの端末部の夫々の両側縁に沿うようにして仕切り壁が設けられており、この仕切り壁には、前記被係止部が設けられるとともに前記規制壁が一体に連なっており、かつ、前記一対の側片に、前記ケーブル押さえ部材の取り付け方向に沿って延出するスリットが設けられ、前記ケーブル押さえ部材が取り付けられるに伴ない、前記スリットに、前記仕切り壁が嵌入するようになっているところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項３に記載のものにおいて、前記仕切り壁内の前記基板上に絶縁樹脂を充填することで前記端子板と前記ケーブルとの接続部位が封止されるようになっているところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のものにおいて、前記ボックスは、前記基板の周縁部から立ち上げられて四方を包囲する側板を備え、前記側板には切り欠きが設けられており、前記ケーブル押さえ部材には、同ケーブル押さえ部材が正規に取り付けられるに伴ない前記切り欠きに嵌合する閉止板が設けられているところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のものにおいて、前記ボックスにはカバーが備えられ、このカバーの裏面側で前記ケーブル押さえ部材が前記基板側へ押さえ付けられるようになっているところに特徴を有する。

＜請求項１の発明＞
係止部と被係止部とによる弾性係止作用に基づいてケーブル押さえ部材の基板に対する固定が可能とされているから、ねじ止め作業を要することなく、ワンタッチでケーブルを固定することができる。しかも、基板においてケーブル押さえ部材と対向する位置にはケーブル押さえ部材の後端部が持ち上がる方向への傾動動作を規制する規制壁が設けられているから、ケーブルが持ち上げられたときに、かかる持ち上げ力に抗してケーブルと端子板との接続信頼性を維持することができる。

＜請求項２の発明＞
規制壁はケーブル押さえ部材が取り付けられる過程でケーブル押さえ部材の前壁面と摺接してケーブル押さえ部材を正規の取り付け位置へと誘導する案内面を備えているから、この案内面によってケーブル押さえ部材の前端位置が位置決めされる。

＜請求項３の発明＞
一対の側片にはケーブル押さえ部材の取り付け方向に沿って延出するスリットが設けられ、ケーブル押さえ部材が取り付けられるに伴ない、スリットに仕切り壁が嵌入するようになっているから、ケーブル押さえ部材の側方への遊動が規制され、ケーブル押さえ部材の側方位置が位置決めされる。

＜請求項４の発明＞
仕切り壁内の基板上に絶縁樹脂を充填することで端子板とケーブルとの接続部位が封止されるようになっているから、接続信頼性を向上させることができ、かつ、ボックス内の全体を樹脂封止する場合に比べて、絶縁樹脂の充填量を節約することができる。

＜請求項５の発明＞
ケーブル押さえ部材にはケーブル押さえ部材が正規に取り付けられるに伴ない切り欠きに嵌合する閉止板が設けられているから、側板からの異物の侵入を回避できる。

＜請求項６の発明＞
カバーの裏面でケーブル押さえ部材を基板側へ押さえ付けるようになっているから、ケーブル押さえ部材の浮き上がりが規制されてケーブルの固定が確実となる。

本発明の実施形態を図１ないし図９によって説明する。本実施形態にかかる太陽電池モジュール用端子ボックスは、表面に直列接続された多数の太陽電池セルを配した太陽電池モジュール（図示せず）の裏面側に取り付けられるものであって、ボックス１０と、ボックス１０内に並設された多数の端子板３０と、隣接する端子板３０間に架け渡されたバイパスダイオード５０とを備えて構成される。

ボックス１０は、合成樹脂材によって上面開放の箱型に形成されたボックス本体１９と、このボックス本体１９の開口に被せられるカバー９０とを備える。ボックス本体１９は、図１に示すように、端子板３０が横並びで載置された略矩形状の基板１１と、この基板１１の周縁部から立ち上げられて四方を取り囲む側板１２と、基板１１の所定位置から立ち上げられて端子板３０間を区画する仕切り壁１３とを備える。基板１１には略方形状の開口１４が四つあいており、各開口１４に、対応する端子板３０の先端部が臨んでいる。基板１１の各開口１４には太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極に接続されたリード（図示せず）が通され、通された各リードが端子板３０の先端部に半田付け等により接続されるようになっている。

基板１１の上面には各端子板３０毎に対応して端子板３０の位置決め孔３１と係合可能な位置決め突部１５が突設されている。位置決め突部１５の両端外方には撓み可能な一対の係止片１６が突出して設けられており、端子板３０の装着過程では各係止片１６が端子板３０の両側縁部と係合して開き変形し、端子板３０が正規に組み付けられるに伴ない係止片１６が復元して端子板３０の両側縁部を上方から押し付け、端子板３０の浮き上がりを規制するようになっている。

側板１２の上端両端部には切り欠き１７が設けられ、ここに上方から端子板３０に接続された外部接続用のケーブル７０が嵌め込まれ、さらにケーブル押さえ部材２０が嵌着されてケーブル７０の端末部が固定されるようになっている。なお、ケーブル押さえ部材２０の構造については、後に詳しく説明する。
仕切り壁１３は、端子板３０及びケーブル７０の端末部の両側縁に沿うような態様で区画形成されている。仕切り壁１３の内側には空気層Ｓが保有されており、この空気層Ｓの介在によりボックス１０内の断熱性が良好に保たれている。また、ケーブル７０の端末部と対応する仕切り壁１３にはケーブル押さえ部材２０の側片２１（後述する）が跨るようにして組み付けられるようになっている。

仕切り壁１３にはケーブル押さえ部材２０の前端位置を規制する規制部１８が一体に連なって設けられている。規制壁１８は、ケーブル押さえ部材２０の側片２１の直前方に位置し、対応する仕切り壁１３の高さ方向の全域に亘って接続されるとともに仕切り壁１３の延び方向と略直交する方向に延出して形成されている。ケーブル押さえ部材２０が基板１１に正規に取り付けられると、側片２１の前壁面と規制壁１８の後壁面とがほぼ隙間なく（あるいは極僅かな隙間をもって）互いに向かい合うようになっている。規制壁１８の後壁面は、ケーブル押さえ部材２０を正規の取り付け位置へ案内してケーブル押さえ部材２０の前端位置を位置決めする案内面として機能する。また、仕切り壁１３内の端子板３０上には絶縁樹脂が充填され、ケーブル７０と端子板３０との接続部位が封止されるようになっている。

端子板３０は、導電性金属板材を切断等して略短冊状に形成されている。基板１１の両端部に配された端子板３０には対応する外部接続用のケーブル７０が接続される。ケーブル７０の端末は被覆７２の剥離によって芯線７１が露出しており、この芯線７１に対して端子板３０の後端部に形成されたバレル部３２がかしめ付けられることにより、ケーブル７０と端子板３０とが接続されるようになっている。ケーブル７０は、端子板３０との接続部位よりも後方の端末部が基板１１上に載せられて端子板３０と前後方向に直列状に配され、その状態で上方からケーブル押さえ部材２０が取り付けられ、このケーブル押さえ部材２０と基板１１との間に固定されるようになっている。なお、ケーブル７０の延出端にはコネクタ部（図示せず）が接続されている。

ケーブル７０が接続された端子板３０を除いて隣り合う端子板３０同士は、その一端にて連繋部３３を介して一体に連なっている。このうち一方の端子板３０Ａは太陽電池モジュールの電極側との接点を有しておらず、他方の端子板３０Ｂよりも短寸に形成されてその先端周りが仕切り壁１３によって取り囲まれている。つまり、この端子板３０Ａは相手側との接続に直接に関与することなく他方の端子板３０Ｂから迂回して配されており、この迂回した分だけバイパスダイオード５０が発生した熱を逃す沿面距離をかせいで放熱効果を高めている。

また、隣り合う端子板３０間には、バイパスダイオード５０が架け渡されている。図示する場合、三つのバイパスダイオード５０が各端子板３０を横切って直列に配されている。
バイパスダイオード５０は、メサ型のベアチップダイオード（図示せず）と一対の導体板５１とからなり、各導体板５１はベアチップダイオードを板厚方向に挟み込むようにしてこのベアチップダイオードに半田接続されている。そして、各導体片５１は、ベアチップダイオードを挟み込む重合領域から互いに反対方向に延出して形成され、その延出端側で夫々対応する端子板３０に半田付け等により接続されている。

続いて、カバー９０の構造について説明する。カバー９０は、図９に示すように、合成樹脂材により略矩形平板状に形成され、側板１２の上端縁内側に切り欠き形成された段付き部１２Ａ（図４参照）に緊密に嵌め込まれ、かつ、係止爪（図示せず）によって側板１２に締着されるようになっている。カバー９０の表面には、梨地模様状の細かい凹凸（図示せず）が施されるとともに文字等の標章部９０Ａが浮き彫りされており、これにより、平滑面状をなす裏面側との間で表裏の区別が可能とされている。さらに、カバー９０の四角は丸みを帯びるものの、短辺の両端に位置する二つのコーナー部９０Ｂ、９０Ｅは互いの曲率半径を異にしており、これにより、カバー９０が平面方向に沿って１８０°逆転した姿勢で取り付けられるのを防止している。つまり、このカバー９０には複数の誤組み付け防止手段が備えられている。

また、カバー９０にはボックス１０内の結露防止のための透孔９１が設けられている。透孔９１は、カバー９０の短辺寄りの位置に全部で四つ設けられており、結露防止に加えて、カバー９０を取り外す際に治具が差し込まれる治具挿入口としての機能をも兼ね備えている。

続いて、ケーブル押さえ部材２０の構造について説明する。ケーブル押さえ部材２０は、合成樹脂材により形成され、図４ないし図８に示すように、ケーブル７０を嵌め込み可能な本体部２２と、本体部２２の両端から互いに略平行に立ち上げられた一対の側片２１と、本体部２２の後端部に立設された閉止板２３とからなる。

本体部２２は、ケーブル７０の端末部に対し周方向に沿って密着し得る略半円弧状に形成された内周面２２Ａを備えている。一方、基板１１には本体部２２との対応位置に本体部２２と略同一形態で対称形をなす受け部８０が形成されている。本体部２２と受け部８０とが合致すると、互いの内周面２２Ａ、８０Ａが連なって略円形のケーブル保持空間Ｑが形成され、本体部２２と受け部８０との間に、ケーブル７０の端末部が挟着保持されるようになっている。また、本体部２２の内周面には、図６に示すように、周方向に沿って突条をなすリブ２２Ｂが設けられている。図示するリブ２２Ｂは、軸方向に間隔をあけて二条設けられ、ケーブル７０の被覆に対して強固に圧接可能とされている。

閉止板２３は、本体部２２よりも幅広でかつその上端位置が側片２１の上端よりもさらに上位に設定された平板状に形成され、本体部２２の内周面がここに開口してケーブル７０の引き出しが可能とされている。この閉止板２３は、基板１１に正規に取り付けられるに伴ない側板１２の切り欠き１７に嵌合して側板１２と略面一で連続するようになっている。

また、一対の側片２１には下面に開口するとともに立ち上げ方向つまり基板１１への取り付け方向に沿って延出するスリット２４が設けられ、このスリット２４には、基板１１への取り付けに伴ない対応する仕切り壁１３が嵌入されるようになっている。側片２１のうちスリット２４を挟んだ外側の部分は、本発明の係止部２５として構成され、この係止部２５は、内外に撓み変形可能とされてその先端部に係止孔２６を保有している。係止部２５は、基板１１への取り付け過程で仕切り壁１３の外壁面に突設された被係止部８６との干渉によって外側に撓み変形され、正規に取り付けられるに伴ない復元して係止孔２６に被係止部８６を係入するようになっている。この正規の取り付け位置で、本体部２２と受け部８０とが合致してケーブル７０の固定が可能とされる。

次に、本実施形態の製造方法及び作用効果を説明する。まず、端子板３０のバレル部３２をケーブル７０の端末にて露出された芯線７１にかしめ付けて端子板３０とケーブル７０とをかしめ接続する。続いて、基板１１上に端子板３０を載置固定する。このとき、基板１１上に突設された位置決め突部１５を端子板３０の位置決め孔３１に挿通することにより、端子板３０を位置決めし、さらに係止片１６の弾性的な係止によって端子板３０の浮き上がりを規制する。

そして、図４から図５にかけて示すように、上方からケーブル押さえ部材２０をケーブル７０に覆い被せつつ取り付け、ケーブル７０の端末部をその浮き上がりを規制した状態で固定する。このとき、ケーブル押さえ部材２０の側片２１の前壁面を規制壁１８の後壁面に沿って摺接させ、かつ、仕切り壁１３を側片２１のスリット２４に嵌め入れるようにする。すると、ケーブル押さえ部材２０は、その取り付け姿勢が矯正され、前端位置と側方位置とが位置決めされた状態で正規の取り付け位置へと誘導される。なお、ケーブル７０の端末部にケーブル押さえ部材２０を装着したあと該ケーブル押さえ部材２０を基板１１に取り付けてもよい。

次いで、バイパスダイオード５０を隣り合う端子板３０に架け渡すようにして載せ、導体板５１と端子板３０とを半田溶接、抵抗溶接、もしくは超音波溶接等して接続する。
その後、ボックス本体１９を太陽電池モジュールの裏面側に両面テープで接着もしくはボルトで固着する。取り付けの過程で太陽電池モジュールの電極に接続されたリードを基板１１の開口１４を通してボックス本体１９内に引き込み、該リードを端子板３０の先端部に半田接続する。それからシリコン樹脂等の絶縁樹脂を仕切り壁１３内の端子板３０上に充填し、さらにカバー９０を被せて蓋締めする。絶縁樹脂により、かしめ接続部分、半田接続部分等の各接続部位が気密に封止される。また、カバー９０を被せることにより、カバー９０の裏面でケーブル押さえ部材２０が基板１１側に押し付けられる。

以上のように本実施形態によれば、係止部２５と被係止部８６とによる弾性係止作用に基づいてケーブル押さえ部材２０の基板１１に対する固定が可能とされているから、ケーブル押さえ部材２０を基板１１に取り付ける動作に連動させてワンタッチでケーブル７０の固定を実現することができる。その結果、作業負担を軽減することができる。

また、仮に、ケーブル７０が持ち上がるような外力が作用しても、基板１１に設けられた規制壁１８と側片２１とが当接し合うことにより、ケーブル押さえ部材２０の後端部が持ち上がる方向への傾動動作が規制されるようになっているから、ケーブル７０の持ち上げ力に抗することができ、ケーブル７０と端子板３０との接続信頼性を維持することができる。

さらに、規制壁１８の後壁面が側片２１の前壁面と摺接することでケーブル押さえ部材２０が正規の取り付け位置へと誘導され、ケーブル押さえ部材２０の前端位置が位置決めされる。加えて、側片２１のスリット２４に仕切り壁１３が嵌入することにより、ケーブル押さえ部材２０の側方への遊動が規制され、ケーブル押さえ部材２０の側方位置も位置決めされる。
さらにまた、カバー９０の裏面でケーブル押さえ部材２０を基板１１側へ押さえ付けるようになっているから、ケーブル押さえ部材２０の浮き上がりが規制されてケーブル７０の固定が確実となる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、ベアチップダイオードを利用していたが、本発明においては、パッケージダイオードであっても構わない。
（２）上記実施形態では、ケーブル押さえ部材が取り付けられる過程で係止部が被係止部との干渉により撓み変形されていたが、本発明においては、ケーブル押さえ部材が取り付けられる過程で被係止部が係止部との干渉により撓み変形される態様であっても構わない。
（３）上記実施形態では、側片と対向する位置に規制壁が設けられていたが、本発明においては、ケーブル押さえ部材のうち側片を除く部分と対向する位置に規制壁が設けられていても構わない。

本発明の実施形態においてボックス本体の内部構造を示す平面図カバーを被せた状態を示す平面図図２のＡ−Ａ断面図分解断面図図３の要部拡大断面図ケーブル押さえ部材の底面図ケーブル押さえ部材の平面図ケーブル押さえ部材の側面図カバーの平面図

符号の説明

１０…ボックス
１１…基板
１２…側板
１３…仕切り壁
１８…規制壁
１９…ボックス本体
２０…ケーブル押さえ部材
２１…側片
３０…端子板
５０…バイパスダイオード
７０…ケーブル

Claims

ボックスの基板上に載置されて太陽電池モジュールのプラス電極またはマイナス電極が接続される端子板と、この端子板に接続されるとともにこの接続部位より後方の端末部が前記基板上に載置される外部接続用のケーブルと、一本の前記ケーブルに対して一つが設けられ、前記基板に取り付けられてこの基板との間に前記ケーブルの端末部を押さえてその浮き上がりを規制するケーブル押さえ部材とを備えた太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
前記ケーブル押さえ部材には前記基板に設けられた被係止部と弾性的に係合可能な係止部が設けられ、この係止部と前記被係止部とによる弾性係止作用に基づいて前記ケーブル押さえ部材の前記基板に対する固定が可能とされており、
前記基板において前記ケーブル押さえ部材と対向する位置には、前記ケーブル押さえ部材がその後端部が持ち上がる方向へ傾動動作を開始したときにこのケーブル押さえ部材と当接し合うことで前記傾動動作を規制する規制壁が設けられており、
前記ケーブル押さえ部材は、前記ケーブルの端末部に対して周方向に沿って密着し得る本体部と、この本体部の両端に連設される一対の側片とを備えて構成され、この一対の側片に、前記係止部がそれぞれ設けられており、
前記本体部の内周面には、周方向に沿って突条をなすリブが設けられており、このリブは、軸方向に間隔をあけて二条設けられ、前記ケーブルに対して強固に圧接可能とされていることを特徴とする太陽電池モジュール用端子ボックス。
前記規制壁は、前記ケーブル押さえ部材が取り付けられる過程で前記ケーブル押さえ部材の前壁面と摺接して前記ケーブル押さえ部材を正規の取り付け位置へと誘導する案内面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
前記基板には、前記端子板及び前記ケーブルの端末部の夫々の両側縁に沿うようにして仕切り壁が設けられており、この仕切り壁には、前記被係止部が設けられるとともに前記規制壁が一体に連なっており、かつ、
前記一対の側片に、前記ケーブル押さえ部材の取り付け方向に沿って延出するスリットが設けられ、前記ケーブル押さえ部材が取り付けられるに伴ない、前記スリットに、前記仕切り壁が嵌入するようになっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
前記仕切り壁内の前記基板上に絶縁樹脂を充填することで前記端子板と前記ケーブルとの接続部位が封止されるようになっていることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
前記ボックスは、前記基板の周縁部から立ち上げられて四方を包囲する側板を備え、前記側板には切り欠きが設けられており、前記ケーブル押さえ部材には、同ケーブル押さえ部材が正規に取り付けられるに伴ない前記切り欠きに嵌合する閉止板が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
前記ボックスにはカバーが備えられ、このカバーの裏面側で前記ケーブル押さえ部材が前記基板側へ押さえ付けられるようになっていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。