JP5192103B2 - 太陽電池モジュール用端子ボックス - Google Patents

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光発電システムを構成する太陽電池モジュールを相互に接続する際に使用する端子ボックスに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光電池システムは、図２３に示すように、家屋の屋根に太陽電池パネル（太陽電池モジュール）Ｍを配設し、そのモジュールＭから接続箱Ｑ、インバータＲ、分配盤Ｓを介して各種電気機器Ｅに電力供給する。太陽電池モジュールＭは全てが面一となるように配置され、図２４に示すように、端子ボックスＢを介して直列又は並列に接続する。端子ボックスＢはシール材による水密性を維持してモジュールＭの裏面に接着固定される。
【０００３】
その端子ボックスＢは、従来、特開平１１−２６０３５号公報などに記載された図２５、２６に示す構成である。すなわち、上面開口のボックス本体１内に、太陽電池モジュールのプラス電極ａ及びマイナス電極ａが接続される対の端子板２、２を並列して配設し、その両端子板２、２間に逆流防止用バイパスダイオード３を設けるとともに、両端子板２、２にはそれぞれ外部接続用ケーブルＰを接続した構成である。
【０００４】
この構成の端子ボックスＢは、まず、ボックス本体１の底面から立ち上がった突起４に端子板２をその孔５を介して嵌合し、その突起４を、かしめたり、超音波により溶かし拡径して端子板２をボックス本体１に固定する。
【０００５】
ダイオード３は、そのリード線３ａを端子板２の孔２ａに挿入して半田付けにより端子板２に接続する。外部接続用ケーブルＰは、ボックス本体１にその側壁６を通って導入され、その側壁導入部は、側壁６を半円形に切欠いた受座７と、その受座７にケーブルＰを介在して被せられた固定板８とから成り、その固定板８は超音波溶接、ビス止めなどによってボックス本体１に固定する。ボックス本体１内にはシリコン樹脂を充填したり、パッキングを介在して防水及びダイオード３等の固定をした後、カバー９を被せる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
近年、太陽電池モジュールＭの高性能化に伴い、そのモジュールＭに設けられる端子ボックスＢの小型化が望まれており、上記従来のものでは端子板２、ケーブルＰの配置に無駄があり、その無駄をなくした端子ボックスＢが望まれている。
【０００７】
また、従来では、ダイオード３の防水性などからボックス本体１内にシリコン樹脂を充填しており、他の防水手段が望まれている。
【０００８】
さらに、従来では、端子板２、２間にダイオード３をその脚（リード線）３ａを半田付けして取付けており、作業性の向上及びコストの低減の面等から、ダイオード３の構成変更が望まれている。
【０００９】
この発明は、端子ボックスの小型化を図ることを第１の課題、他の防水手段とすることを第２の課題、ダイオード取付けの簡略化を図ることを第３の課題とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記第１の課題を達成するために、この発明は、外部接続用ケーブル、端子板、ダイオードを直列に配設することとしたのである。各部材（部品）を直列配設すれば、それを収納するボックスも細長いもの（長尺状のもの）とすることができ、長尺物は、従来の長方体のものに比べれば小型とし得る。
【００１１】
上記第２の課題を解決するために、この発明は、でき得るかぎりの部品をボックス本体の樹脂成形時にインサートし、カバーにはエラストマーを採用することとしたのである。インサート成形は防水性に優れ、エラストマーは弾性があって、嵌着によって水密に取付け得る。エラストマーには成形性の面から熱可塑性のものが好ましい。
【００１２】
上記第３の課題を解決するために、この発明は、端子板をダイオードの一部品とすることとしたのである。端子板がダイオードの一部品であれば、端子板にダイオードを取付けるための脚が不要となり、それだけ、小型化・作業工数の削減及びダイオード自身のコストダウンを図り得る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
上記第１の課題を達成する発明の実施形態としては、ボックス本体内に、太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極が接続される対の端子板を配設し、その両端子板間に逆流防止用バイパスダイオードを設けるとともに、両端子板にはそれぞれ外部接続用ケーブルを接続した前記太陽電池モジュールに設けられる太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、前記ボックス本体を長尺物とするとともに、端子板もそのボックス本体の長さ方向に長い物とし、前記ボックス本体内の長さ方向に、前記一方の端子板、バイパスダイオード及び他方の端子板を直線状直列に配設するとともに、前記外部接続用ケーブルを前記ボックス本体の短辺側の前記端子板の長さ方向の一端に接続して前記短辺側から前記長さ方向にボックス本体内から引きだし、前記太陽電池モジュールの両電極は前記ボックス本体の長辺側から前記端子板に接続するようにした構成を採用し得る。
【００１４】
上記第２の課題を達成する発明の実施形態としては、ボックス本体内に、太陽電池モジュールプラス電極及びマイナス電極が接続される対の端子板を配設し、その両端子板間に逆流防止用バイパスダイオードを設けるとともに、両端子板にはそれぞれ外部接続用ケーブル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、前記ボックス本体は上面が開口したものであり、その上面を塞ぐカバーが、エラストマーから成って前記ボックス本体に水密に嵌着固定されるものであり、かつ前記ボックス本体は、前記外部接続用ケーブル及び上記端子板をインサート樹脂成形したものである構成を採用し得る。カバーとボックス本体の水密嵌着には周知の種々の構成を採用する。
【００１５】
この構成において、上記カバーを、中央部をナイロン等の硬質材料から成る中芯とし、その中芯の周囲にシリコンゴムなどのエラストマーから成る枠体を嵌めたものとすれば、カバーの機械的強度が増して水密な嵌着固定度が向上する。また、ケーブル（外被）の耐熱温度よりボックス本体成形樹脂の成形温度が高い場合には、ケーブルのインサート端末にその端末を被うバリ止めリングを嵌めるとよい。このようにすれば、ボックス本体の成形時、そのリングによって熱伝導が抑制されて、ケーブルの変形が防止されるとともに、その変形による成形型との間隙も生じず、その間隙によって生じるバリの発生もなくなる。
【００１６】
上記第３の課題を達成する発明の実施形態としては、ボックス本体内に、太陽電池モジュールのプラス電極及びマイナス電極が接続される対の端子板を配設し、その両端子板間に逆流防止用バイパスダイオードを設けるとともに、両端子板にはそれぞれ外部接続用ケーブル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、前記両端子板の対向する縁が相手に向かって延びた端子板の一部を重ね、その重ね部にダイオード素子を介在接続して上記バイパスダイオードを前記両端子板の一部とダイオード素子から形成した構成を採用し得る。
【００１７】
上記各実施形態（変形態様も含む）はその特徴、すなわち、「各部品の直列配設」、「インサート成形とエラストマー製カバー」及び「端子板によるダイオード形成」を相互に、又は全てを兼ね備えたものとし得る。
【００１８】
上記太陽電池モジュールには、そのモジュールの複数を一体化して、一モジュールからプラス電極とマイナス電極の対がそのモジュール数に応じて設けられた、いわゆる多連ものがある。この場合には、上記各構成において、上記バイパスダイオードを有する両端子板の構成体の複数を直線状に並列し、その両端の端子板にそれぞれ外部接続用ケーブルを接続した構成とする。その構成体の数は、対の電極数に対応して、３連、５連等と任意である。
【００１９】
【実施例】
一実施例を図１乃至図３に示し、上面開口のＡＢＳ樹脂製長尺状ボックス本体１１内に、太陽電池モジュールＭのプラス電極ａ及びマイナス電極ａがそのボックス本体１１の長辺側から接続される対の端子板２０、２０をボックス本体１１の長さ方向に長い物としてその長さ方向に直線状に配設している。その両電極ａ、ａは透孔１１ａを通して端子板２０の中程２１に半田付けされる。端子板２０にはその一端２０ａでもって外部接続用ケーブルＰが圧着接続されており、このケーブルＰと端子板２０は本体１１の成形時にインサートされる。ケーブルＰの端にはコネクタＣが設けられて、例えば、図２２に示すように接続される。ケーブルＰと端子板２０の接続は、半田付け、スポット溶接等の他の手段を採用し得る。両端子板２０、２０間には逆流防止用バイパスダイオード３が半田付けられる。このダイオード３の取付けは、端子板２０のインサート後でも、インサート前でもよい。これらのダイオード３の取付け及び外部接続用ケーブルＰの接続によって、ボックス本体１１の長さ方向に一方の端子板２０、バイパスダイオード３及び他方の端子板２０が直線状直列に配設され、外部接続用ケーブルＰはボックス本体１１の短辺側の端子板２０の長さ方向の一端に接続して前記短辺側から前記長さ方向にボックス本体１１内から引きだされた態様となる。
【００２０】
ボックス本体１１の上面開口にはシリコンゴム等の熱可塑性エラストマー製のカバー３０を嵌着して防水性とする。この防水嵌着は、カバー３０側面の突起３２をボックス本体１１内側面の突起１２に乗り込えて圧接係止することにより行われる。そのカバー３０の嵌合により、リブ３１でもって端子板２０が押圧されて固定される（図３（ａ）参照）。
【００２１】
図４、図５の実施例は、端子板２０をボックス本体１１の成形後にその本体１１に取付けるようにしたものであり、この端子板２０は係止孔２４に本体１１のダボ２５（図６参照）を嵌入することにより固定されるとともに、二又端２３にケーブル素線を嵌入することにより接続される。この接続は半田付けしてもスポット溶接してもよい。図中、１４は抜け止めリングであり、ケーブルシースに圧着される。
【００２２】
図６及び図７に示す実施例は、ダイオード３を端子板２０でもって構成したものであり、その対の端子板２０の対向端２２、２２を相手に向かい延ばして上下に位置し、その間にダイオード素子１３を半田付けにより介在接続している。端子板２０はダボ２５による嵌合によって本体１１に固着され、ケーブルＰは端子板２０にその二又端２３にそのケーブル素線を嵌入することにより接続される。この接続は半田付けしてもスポット溶接しても、かしめてもよい。また、端子板２０と素子１３から成るダイオード３を本体１１の成形時にインサートしてもよい。
【００２３】
カバー３０はそのリブ３１で端子板３０（ダイオード３）を押させてそれらを固定している（図７（ａ）参照）。また、カバー３０の側面には突起３２が設けられ、この突起３２が本体１１の凹部１２ａに圧接嵌合して、カバー３０が本体１１に確実に水密性をもって嵌着固定される。
【００２４】
図８乃至図１０は、従来と同様に、ダイオード３に対し、ケーブルＰを直角に接続したものであり、図１０のごとく、ケーブルＰに端子板２０を圧着接続後、それをインサートして本体１１を成形し、ダイオード３を半田付けする。カバー３０はエラストマーで成形し、本体１１に弾性嵌合する。この実施例においても、上述の実施例のように、端子板２０とダイオード素子１３でダイオード３を形成したものとし得る。
【００２５】
図１１乃至図１４に示す各実施例は、上述の各実施例において、対の電極ａ、ａを２個、５個等と複数個接続して多連としたものである。このとき、中継端子板２６には隣り合うモジュールＭの一方の電極ａがそれぞれ接続される。この連数は２連、３連、４連、５連……と任意である。図１４中、１１ｃは図１０の端子板２０を中継端子板に使用したことによる圧着部２０ａの被覆膨出部である。
【００２６】
図１５、図１６には、ケーブルＰのインサート端子にバリ止めリング４０を嵌めた実施例を示し、この実施例は、例えば、ケーブル（外被）Ｐの耐熱温度が１００〜１２０℃のもので、ボックス本体１１の成形樹脂として、ザイロン（商品名）などの成形温度が２４０℃などと高いものを使用する場合である。バリ止めリング４０は、有蓋筒体４１とその外周面に突出した円状突条４２とから成り、筒体４１の蓋部中央からケーブル導体が導出され、筒体４１の端はボックス本体１１端面と面一又は突出しており、この構成によって、ボックス本体１１の成形樹脂がケーブル外被に触れることが極力抑えられる。なお、支障がなければ、蓋、突条４２は省略できる。また、突条４２は間欠的に形成したり、所要数の突起とし得る。図中、４３は割れ目である。このバリ止めリング４０は、図１等に示した各実施例にも採用し得ることは勿論である。
【００２７】
図１７乃至図２１に示す実施例は、カバー３０及びバリ止めリング４０の変形例であり、カバー３０は、図１９又は図２０に示すように、ザイロン、ナイロンなどの硬質材料から成る中芯３０ａと、その中芯３０ａの周りに嵌着されてシリコンゴムなどのエラストマーから成る枠体３０ｂとから構成され、同各図（ａ）から（ｂ）に示すように、中芯３０ａと枠体３０ｂを嵌着することにより一体化する。
【００２８】
バリ止めリング４０は、半割りの外筒４０ａと内筒４０ｂとから成り、外筒４０ａと内筒４０ｂは環状の凹凸条４４ａ、４４ｂで嵌着され、外筒４０ａの半割部はダボ４５ａとホゾ４５ｂでもって嵌着される。内筒４０ｂの内面にはケーブルＰ外面への圧接リブ４６が形成されている。このバリ止めリング４０は、図１７及び図１８（ｂ）に示すように外筒４０ａの前縁及び後部にボックス本体１１の成形時にその樹脂が被覆される。
【００２９】
この実施例はボックス本体１１の平板状底板１１ｃでもって接着テープ等により固定される。上記カバー３０及びバリ止めリング４０の構成は上述の各実施例にも採用し得ることは勿論である。
【００３０】
上記各実施例は、図２２又は図２４に示すように従来と同様にしてモジュールＭの裏面にシール材による水密性を維持して接着固定により取付けて使用する。なお、必要があれば、本体１１内に従来と同様にシリコン樹脂を充填し得る。
【００３１】
【発明の効果】
この発明は以上のようにしたので、小型化及びコストダウンを図り得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施例を示し、（ａ）はカバーを外した斜視図、（ｂ）は同カバーの下方からの斜視図
【図２】同実施例の要部分解斜視図
【図３】（ａ）は同実施例の切断正面図、（ｂ）は同切断平面図、（ｃ）は下面図
【図４】他の実施例の分解斜視図
【図５】同実施例のカバーを外した斜視図
【図６】他の実施例を示し、（ａ）はカバーを外した斜視図、（ｂ）は同カバーの下方からの斜視図
【図７】（ａ）は同実施例の切断正面図、（ｂ）は同切断平面図、（ｃ）は下面図
【図８】他の実施例のカバーを外した斜視図
【図９】同実施例の切断正面図
【図１０】同実施例の要部斜視図
【図１１】（ａ）は他の実施例の分解斜視図、（ｂ）は同カバーを外した斜視図
【図１２】（ａ）は他の実施例のカバーを外した斜視図、（ｂ）は要部分解斜視図
【図１３】他の実施例の分解斜視図
【図１４】他の実施例の分解斜視図
【図１５】他の実施例の切断正面図
【図１６】同実施例のバリ止めリングを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は右側面図
【図１７】他の実施例を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は右側面図
【図１８】（ａ）は図１７（ａ）のＡ−Ａ線断面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線断面図
【図１９】同実施例のカバーの一例を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立後の斜視図
【図２０】同じカバーの他例を示し、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は組立後の斜視図
【図２１】同実施例のバリ止めリングを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は分解斜視図
【図２２】各実施例の使用態様図
【図２３】太陽光発電システムの概略図
【図２４】従来の端子ボックスの使用態様図
【図２５】従来例の分解斜視図
【図２６】（ａ）は同平面図、（ｂ）は右側縦断面図
【符号の説明】
１、１１ ボックス本体
２、２０ 端子板
３ 逆流防止用バイパスダイオード
１２、３２ 係合突起
１３ ダイオード素子
２６ 中継端子板
３０ カバー
３０ａ カバー中芯
３０ｂ カバー枠体
４０ バリ止めリング
ａ 太陽電池モジュールの電極
Ｂ 端子ボックス
Ｍ 太陽電池モジュール
Ｐ 外部接続用ケーブル

Claims (4)

1. ボックス本体（１１）内に、太陽電池モジュール（Ｍ）のプラス電極（ａ）及びマイナス電極（ａ）が接続される対の端子板（２０、２０）を配設し、その両端子板（２０、２０）間に逆流防止用バイパスダイオード（３）を設けるとともに、両端子板（２０）にはそれぞれ外部接続用ケーブル（Ｐ）を接続した前記太陽電池モジュールに設けられる太陽電池モジュール用端子ボックスにおいて、
   上記ボックス本体（１１）を長尺物とするとともに、端子板（２０）もそのボックス本体（１１）の長さ方向に長い物とし、前記ボックス本体（１１）内の長さ方向に、上記一方の端子板（２０）、バイパスダイオード（３）及び他方の端子板（２０）を直線状直列に配設するとともに、上記外部接続用ケーブル（Ｐ）を前記ボックス本体（１１）の短辺側の前記端子板（２０）の長さ方向の一端に接続して前記短辺側から前記長さ方向にボックス本体（１１）内から引きだし、上記太陽電池モジュール（Ｍ）の両電極（ａ、ａ）は前記ボックス本体（１１）の長辺側から前記端子板（２０）に接続するようにしたことを特徴とする太陽電池モジュール用端子ボックス。
2. 上記両端子板（２０、２０）の対向する縁が相手に向かって延びた端子板の一部（２２、２２）を重ね、その重ね部にダイオード素子（１３）を介在接続して上記バイパスダイオード（３）を前記両端子板（２０）の一部（２２、２２）とダイオード素子（１３）から形成した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。
3. 上記ボックス本体（１１）は上面が開口したものであり、その上面を塞ぐカバー（３０）が、エラストマーから成って前記ボックス本体（１１）に水密に嵌着固定されるものであり、かつ前記ボックス本体（１１）は、上記外部接続用ケーブル（Ｐ）及び上記端子板（２０）をインサート樹脂成形したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用端子ボックス。
4. 請求項１乃至３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（Ｂ）において、バイパスダイオード（３）を有する両端子板（２０、２０）の構成体の複数を直線状に並列し、その両端の端子板（２０）にそれぞれ外部接続用ケーブル（Ｐ）を接続したことを特徴とする太陽電池モジュール用端子ボックス。

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