JP4774136B2

JP4774136B2 - 太陽電池モジュール

Info

Publication number: JP4774136B2
Application number: JP16078599A
Authority: JP
Inventors: 竹治山脇; 松栄田村; 誠幸梅本
Original assignee: Kaneka Corp; Yukita Electric Wire Co Ltd
Current assignee: Kaneka Corp; Yukita Electric Wire Co Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2011-09-14
Anticipated expiration: 2019-06-08
Also published as: JP2000349324A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する太陽電池モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、太陽光エネルギーを電気エネルギーに直接変換する太陽電池モジュールの発電力を例えば一般家庭の電源として利用する太陽光発電システムが注目されている。この太陽光発電システムは、建物の屋根等に複数枚の太陽電池モジュールを搭載し、太陽電池モジュールからの直流電流をインバータ等を介して家庭用電源として供給するように構成されている。
【０００３】
この太陽光発電システムは、複数枚の太陽電池モジュールを面一となるように敷設し、各太陽電池モジュールから導出された出力取出し線を端子箱を介して直列または並列に接続している。
【０００４】
従って、各太陽電池モジュールには端子箱が設けられ、太陽電池モジュールから導出された出力取出し線が端子箱の内部に配設された端子に接続されている。そして、太陽電池モジュールを建物の屋根等に敷設施工する際に、端子箱から導出された配線ケーブルによって複数枚の太陽電池モジュールを直列または並列に接続している。
【０００５】
ところで、端子箱は太陽電池モジュールとともに屋外に設置され、風雨に晒されることから、防水構造にする必要があるとともに、塵埃等の侵入を防止し、さらには紫外線の照射による劣化を防止する必要がある。また、太陽電池モジュールの敷設施工時及び配線作業時には端子箱から導出された配線ケーブルに引張り力や曲げ力が加わることが想定されるため、端子箱内の端子と接続される配線ケーブルを端子箱に対して強固に固定し、端子と配線ケーブルとの接続部における断線を防止する必要がある。
【０００６】
そこで、前述のような事情に着目し、例えば特開平１０−２７０７３４号公報、特開平１１−２６０３５号公報及び特開平９−２２３５３８号公報に示すような太陽電池モジュール用端子ボックスが提案されている。
【０００７】
前記特開平１０−２７０７３４号公報のものは、太陽電池モジュールの裏面に固定した端子ボックスに配線ケーブルを直接引込み、太陽電池モジュールの出力端子と直接接続するようにしたものである。
【０００８】
前記特開平１１−２６０３５号公報ものは、端子箱本体の底部に設けられた端子取付け部に一対の突起が設けられ、これら突起にプラス電極とマイナス電極となる帯状金属板からなる一対の端子の孔を嵌合し、突起を超音波融着することにより、端子を端子箱本体に固着している。
【０００９】
端子箱本体の側壁には配線ケーブルを挿通するケーブル挿通孔が設けられ、ケーブル挿通孔に挿通された配線ケーブルの芯線を端子の一端部にカシメ固定するとともに、端子の他端部に太陽電池モジュールから導出された出力取出し線を半田付けしている。また、端子箱本体には配線ケーブルの端部が嵌入される半円状の凹部が設けられ、この凹部に対応する凹部を有する固定片を端子箱本体に固定することにより、配線ケーブルを挟持し、配線ケーブルに引張り力が加わっても配線ケーブルの芯線と端子との接続部が切り離されないようになっている。
【００１０】
また、前記特開平９−２２３５３８号公報のものは、端子箱本体の外側壁に一対の円筒状ソケットを一体に突出形成するとともに、このソケットの軸芯にプラグを設け、このプラグと端子箱本体の内部の端子とをナットによって締結したものである。さらに、ソケットには配線ケーブルのプラグが着脱可能に接続されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平１０−２７０７３４号公報のものは、太陽電池モジュールの敷設施工時や配線作業時に配線ケーブルに引張り力や曲げ力が加わると、配線ケーブルと太陽電池モジュールの出力端子との接続部が切り離されるという虞があり信頼性に欠ける。
【００１２】
前記特開平１１−２６０３５号公報ものは、端子箱本体に対して端子を超音波融着あるいは加熱溶融等によって固着しているため、端子箱本体の底部に融着、溶融のための突起を設ける必要があり、端子箱本体を成形する射出成型用金型が複雑となってコストアップの原因となり、また組立て時に突起に端子に設けられた孔を嵌合し、突起を超音波融着する等の面倒な作業が必要となる。また、配線ケーブルの端部を挟持固定しているため、構造的に複雑で、組立てが面倒であるとともに、配線ケーブルに大きな引張り力が加わると、端子との接続部から切り離されるという問題があり、信頼性に欠ける。
【００１３】
また、前記特開平９−２２３５３８号公報のものは、ソケットの軸芯に設けたプラグと端子箱本体の内部の端子とをナットによって締結しているため、組立て作業が面倒であるとともに、振動、衝撃によってナットが緩むと、プラグと端子との接続部に接続不良を招く虞があり、信頼性に欠ける。
【００１４】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、出力取出し線が接続される端子と配線ケーブルが接続される接続端子を一体に形成することにより、接続箇所を少なくして構成の簡素化と組立て工程の簡素化を図ることができるとともに、太陽電池モジュールの電力の取り出しの信頼性を向上できる太陽電池モジュールを提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１は、開口部を有する樹脂製の端子箱本体内に太陽電池モジュールの出力取出し線が接続される端子を配設し、前記端子箱本体の側壁に配線ケーブルを接続する接続端子を有する太陽電池モジュールにおいて、前記出力取出し線が接続される端子と前記配線ケーブルが接続される接続端子との両者を一体に形成した端子本体を備え、前記端子の少なくとも接続端となる部分及び前記接続端子の少なくとも接続端となる部分を除いた前記端子本体を、外部に露出させることなく前記端子箱本体を形成する成形材料中に埋設した状態で前記端子箱本体にインサート成形したことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項２は、前記端子箱本体内空間に絶縁性樹脂を充填し、更に前記端子箱本体の側壁及び底部の少なくとも一方に前記端子箱本体内空間を外部に連通させるための少なくとも１つのエアー抜き孔を設け、このエアー抜き孔により前記端子箱本体内空間に絶縁性樹脂を充填するとき、前記端子箱本体内空間のエアーを前記端子箱本体の外へ逃がすようにしたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールである。
【００１７】
請求項３は、前記端子の前記出力取出し線が接続される部分に、前記出力取出し線を仮止めする接続溝を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュールである。
【００１９】
請求項１によれば、電気的接続部分が少なくなり、電力取り出しの信頼性を向上できるとともに、構造及び組立て工程の簡素化を図ることができる。
【００２０】
また、請求項１によれば、端子を、端子箱本体に一体にインサート成形することにより、端子を端子箱本体に取付ける部品が不要となる。
【００２１】
請求項２によれば、端子箱本体の側壁及び底部の少なくとも一方にエアー抜き孔を設けることにより、ポッティング樹脂の充填時に端子箱本体のエアーが抜け、樹脂が隅々まで行き渡り、絶縁の信頼性を向上できる。
【００２２】
請求項３によれば、端子の出力取出し線と接続される部分に、出力取出し線を仮止めする接続溝を設けることにより、出力取出し線の半田付け時に出力取出し線を仮止めでき、ずれることはなく作業性の向上が図れる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２４】
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１は太陽電池モジュール用端子箱を示し、（Ａ）は縦断側面図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）は蓋体を取外した状態の上面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＹ−Ｙ線に沿う側面図、（Ｅ）は（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図、図２は雌型コネクタを示し、（Ａ）は横断平面図、（Ｂ）は縦断側面図、図３は太陽電池モジュールに端子箱を取付けた状態の断面図である。
【００２５】
図１及び図２に示すように、太陽電池モジュール用端子箱の端子箱本体２１は合成樹脂材料によって一体に成形されており、矩形状の側壁２２及び底部２３を有し、上部には開口部２４が設けられている。側壁２２の開口縁には段差部２５が設けられ、この段差部２５には開口部２４を閉塞する蓋体２６が支持されるようになっている。
【００２６】
底部２３の下面は、図３に示すように太陽電池モジュールＭの下面に対する取付け面２７に形成され、取付け面２７には接着剤による接着性を向上させるために梨地加工（微細な凹凸）が施されている。
【００２７】
また、端子箱本体２１の底部２３における一端部側には一対の開口窓２８が設けられ、この開口窓２８は後述する出力取出し線を端子箱本体２１の内部に引込む通線開口として使用される。さらに、開口窓２８の周囲には小孔からなる複数個のエアー抜き孔２９が穿設されている。
【００２８】
端子箱本体２１の内部における両側部には一対の端子取付け部３０が端子箱本体２１の長手方向に沿って平行に配置されている。端子取付け部３０相互間にはダイオード取付け部３１が設けられている。
【００２９】
端子取付け部３０にはプラス電極とマイナス電極に対応する一対の端子３２が配置されている。この端子３２のは帯状金属板からなる端子本体３３の一端部には直角に折曲する折曲部３４が設けられ、この折曲部３４に対して端子本体３３と逆方向に直角に折曲した向きに接続端子としての円柱棒状の接続ピン３５が一体に設けられている。さらに、端子本体３３の他端部には側部から切欠された接続溝３６が設けられている。一対の端子３２の接続ピン３５は側壁２２から外方に突出し、しかも平行に配設され、接続溝３６は底部２３に設けた開口窓２８に臨んでいる。
【００３０】
そして、接続溝３６を有する端子本体３３の端部を除き、端子本体３３の折曲部３４及び接続ピン３５の基端部は端子箱本体２１を成形する合成樹脂材料によって埋設されている。すなわち、端子箱本体２１を射出成型用金型によって射出成形する際に、端子本体３３及び端子本体３３と一体の接続ピン３５を射出成型用金型に予めセットし、その後溶融樹脂を射出することによりインサート成形されている。このとき、端子箱本体２１の側壁２２から外方に突出する２本の接続ピン３５の基端部は端子箱本体２１の側壁２２と一体に成形された嵌合凸部３７内にインサート成形されており、この嵌合凸部３７の外面にはその周方向に連続する係合溝３７ａが設けられている。
【００３１】
このように端子本体３３と接続ピン３５を一体に形成したこと、及びこれらを端子箱本体２１にインサート成形したことによって、端子３２及び接続ピン３５の端子箱本体２１に対する固定を兼ね、さらには防水、防塵構造としており、端子３２及び接続ピン３５の端子箱本体２１に対する取付け部品の廃止及び組立て工数の低減を図っている。
【００３２】
また、前記蓋体２６も合成樹脂材料によって成形されており、開口部２４を閉塞する矩形板状の蓋主体３８の一端部には側壁２２の接続ピン３５側を覆う縦側板３９が蓋主体３８と直角に一体に設けられている。この縦側板３９の略中央部には接続ピン３５を含む嵌合凸部３７に嵌合する差込みガイド筒体４０が設けられている。さらに、縦側板３９の下端部における両端側には内側へ突出する突起４１が設けられ、この突起４１と対応する端子箱本体２１の底部には係合凹部４２が設けられている。
【００３３】
一方、端子箱本体２１の接続ピン３５に接続される雌型コネクタ４３は、配線ケーブル４４に個別に接続されるレセプタクル状の雌型接続端子４５を内蔵したゴムまたは合成樹脂材料からなるコネクタカバー４６を有している。コネクタカバー４６には雌型接続端子４５に臨んで嵌合穴４７が設けられて、この嵌合穴４７の内周面には係合凸部４７ａが設けられている。
【００３４】
そして、この雌型コネクタ４３を前記差込みガイド筒体４０内に挿入することにより、嵌合孔４７が嵌合凸部３７に着脱可能に雄雌嵌合されるとともに、係合溝３７ａと係合凸部４７ａとの係合によって雌型コネクタ４３が確実に接続ピン３５に接続されるようになっている。
【００３５】
さらに、図３に示すように、太陽電池モジュールＭから導出された出力取出し線４８は端子箱本体２１の開口窓２８から端子箱本体２１内に引込まれている。
この出力取出し線４８は例えば帯状のフレキシブルリードであり、その先端部は端子３２の接続溝３６に差込んで仮止めされた状態で端子３２に半田付けされている。また、ダイオード取付け部３１には電流の逆流を防止するバイパスダイオード４９が取付けられ、この接続端子（図示しない）は端子３２に接続されている。
【００３６】
さらに、端子箱本体２１の内部にはポッティング樹脂としての絶縁性樹脂５０が充填されており、出力取出し線４８と端子３２との接続部及びバイパスダイオード４９が接続端子とともに埋設されている。なお、絶縁性樹脂５０の充填時には端子箱本体２１内の底部２３に溜まったエアーは底部２３に設けられた開口窓２８及びエアー抜き孔２９から抜けるため、絶縁性樹脂５０を端子箱本体２１の空間の隅々まで行き渡らせることができる。
【００３７】
また、端子箱本体２１の開口部２４は蓋体２６によって閉塞されている。この蓋体２６は端子箱本体２１の側壁２２と係合する構造でもよく、接着剤によって側壁２２に固定してもよい。
【００３８】
次に、太陽電池モジュールＭに端子箱を取付ける手順について説明する。
【００３９】
端子箱本体２１の端子３２は、端子本体３３とこの端子本体３３と一体に形成された接続ピン３５を有しており、ダイオード取付け部３１にはバイパスダイオード４９が取付けられ、これらは前述したインサート成形によって端子箱本体２１を成形する成形材料によって埋設された状態にある。
【００４０】
この端子箱本体２１を裏面を上向きにした太陽電池モジュールＭの裏面に位置し、太陽電池モジュールＭの裏面における略中央部から導出された出力取出し線４８を端子箱本体２１の底部２３に設けられた開口窓２８から端子箱本体２１内に導入する。そして、出力取出し線４８の先端部を端子３２の接続溝３６に差込んで仮止めした状態で端子３２に半田付けする。
【００４１】
次に、端子箱本体２１の底部２３の取付け面２７における周囲にシリコン系の接着剤５１を塗布し、取付け面２７を太陽電池モジュールＭの裏面における略中央部に押し付けて端子箱本体２１を太陽電池モジュールＭに対して接着固定すると、太陽電池モジュールＭと端子箱本体２１の取付け面２７との間に接着層の厚みに相当する隙間が形成される。
【００４２】
この状態で、端子箱本体２１の開口部２４から絶縁性樹脂５０を注入し、端子箱本体２１の空間部に充填すると、出力取出し線４８と端子４２との接続部及びバイパスダイオード４９が埋設される。このとき、端子箱本体２１内の底部２３に溜まったエアーは底部２３に設けられた開口窓２８及びエアー抜き孔２９から抜けるため、絶縁性樹脂５０を端子箱本体２１の空間の隅々まで行き渡らせることができる。
【００４３】
次に、蓋体２６に設けられた差込みガイド筒体４０を嵌合しながら蓋主体３８を端子箱本体２１の段差部２５に係合して開口部２４を蓋体２６によって閉塞することにより、太陽電池モジュールＭに対する端子箱の電気的接続及び機械的に取付けが完了する。
【００４４】
前記実施の形態によれば、インサート成形によって端子及び配線ケーブルとの接続部を埋設することにより、端子箱本体の内部空間が少なくなり、その分だけポッティング樹脂としての絶縁性樹脂の充填量を少なくでき、作業性の向上を図ることができる。
【００４５】
また、端子箱本体の底部の太陽電池モジュールＭの下面に対する取付け面を梨地加工（微細な凹凸）を施すことにより、太陽電池モジュールＭに対する接着剤による接着性を向上させることができ、端子箱の小型化に伴って取付け面が小面積になっても確実に固定できるという効果がある。
【００４６】
なお、端子箱本体の底部にエアー抜き孔を設け、絶縁性樹脂の充填時に底部に溜まったエアーを抜くようにしたが、エアー抜き孔は側壁に設けてもよい。また、端子箱本体を太陽電池モジュールに固定する手段として接着剤を用いたが、ボルト等の固定手段であってもよい。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によれば、端子箱本体に端子及びこの端子と一体に配線ケーブルが接続される接続端子にわたり一体に設けたから、電気的接続部分が少なくなり、電力取り出しの信頼性を向上できる。また、構造及びその組立工程の簡素化を図ることができ、太陽電池モジュールのコストダウンを図ることができるようになる。
【００４８】
しかも、一体に形成した端子本体の略全体を、端子箱本体を形成する成形材料中に埋設された状態にインサート成形できる。また、これにより、各端子を端子箱本体に取付ける部品が不要となり、組立て作業性の向上が図れる。
【００４９】
請求項２よれば、端子箱本体の側壁及び底部の少なくとも一方に、少なくとも１つのエアー抜き孔を設けることにより、ポッティング樹脂の充填時にエアーが抜け、樹脂が隅々まで行き渡り、絶縁の信頼性を向上できる。
【００５０】
請求項３によれば、端子の出力取出し線と接続される部分に出力取出し線を仮止めする接続溝を設けることにより、出力取出し線の半田付け時の作業性を向上できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態の太陽電池モジュール用端子箱を示し、（Ａ）は縦断側面図、（Ｂ）は下面図、（Ｃ）は蓋体を取外した状態の上面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＹ−Ｙ線に沿う側面図、（Ｅ）は（Ａ）のＺ−Ｚ線に沿う断面図。
【図２】同実施形態の雌型コネクタを示し、（Ａ）は横断平面図、（Ｂ）は縦断側面図。
【図３】同実施形態を示し、太陽電池モジュールに端子箱を取付けた状態の断面図。
【符号の説明】
Ｍ…太陽電池モジュール
２１…端子箱本体
３２…端子
３５…接続ピン（接続端子）
４４…配線ケーブル
４８…出力取出し線

Claims

開口部を有する樹脂製の端子箱本体内に太陽電池モジュールの出力取出し線が接続される端子を配設し、前記端子箱本体の側壁に配線ケーブルを接続する接続端子を有する太陽電池モジュールにおいて、
前記出力取出し線が接続される端子と前記配線ケーブルが接続される接続端子との両者を一体に形成した端子本体を備え、前記端子の少なくとも接続端となる部分及び前記接続端子の少なくとも接続端となる部分を除いた前記端子本体を、外部に露出させることなく前記端子箱本体を形成する成形材料中に埋設した状態で前記端子箱本体にインサート成形したことを特徴とする太陽電池モジュール。
前記端子箱本体内空間に絶縁性樹脂を充填し、更に前記端子箱本体の側壁及び底部の少なくとも一方に前記端子箱本体内空間を外部に連通させるための少なくとも１つのエアー抜き孔を設け、このエアー抜き孔により前記端子箱本体内空間に絶縁性樹脂を充填するとき、前記端子箱本体内空間のエアーを前記端子箱本体の外へ逃がすようにしたことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール。
前記端子の前記出力取出し線が接続される部分に、前記出力取出し線を仮止めする接続溝を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の太陽電池モジュール。