JP5237691B2 - 太陽電池モジュール用端子ボックスの電極線接続構造 - Google Patents

Description

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、特に、その太陽電池モジュールの電極線と端子板との接続構造及びその接続方法に関するものである。

太陽光発電システムは、図１２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。その太陽電池モジュールＭは、図１３に示すように全てが面一となるように配置され、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。

その端子ボックスＢは、一般的に、図１４に示すように、上面開口のボックス本体１内に、太陽電池モジュールＭのプラス電極線ａ及びマイナス電極線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（特許文献１図１１、図１５参照）。図中、６はカバーである。
特許第３９６５４１８号公報

この端子ボックスＢにおいて、上記電極線ａと逆流防止用ダイオード接続用端子板２との接続は、半田付けが一般的である。

上記半田付けによる接続手段は、その作業が煩わしい上に、工場において、出荷時に行なわれるのが一般的である。しかし、現場において、太陽電池モジュールＭの配置変更による電極線ａの長さが不適当となる等から、電極線ａと端子板２との接続をし直さなければならない場合が生じる。この場合、その配置等に適合する長さの電極線ａを接続した端子ボックスを工場に再依頼する必要がある。現場においては、通常、半田付け作業を行なわないからである。

この発明は、上記の実情に鑑み、上記電極線と端子板との接続を現場においても容易に行ない得るようにすることを課題とする。

上記課題を達成するために、この発明は、まず、端子板に電極線を圧着することによって接続することとしたのである。
圧着による接続は、一般的に容易な作業であるため、現場においても簡単に行なうことができる。

つぎに、この発明は、その圧着部の端子板側の接続部を棒状とし、その棒状接続部に電極線を巻回し、その巻回部にスリーブを嵌めて圧着するようにしたのである。
棒状接続部への電極線の巻回は、現場においても比較的に容易である。また、そのような巻回された棒状部へのスリーブの圧着は、電線接続において通常になされている作業であって、その作業も容易である。
そのとき、接続部に巻回された電極線はスリーブのスリットを通して引き出された状態とする。スリットは、電極線が引き出されるに十分な大きさ（長さ）を有すれば良いが、スリーブの軸方向全長にあることが好ましい。スリットが全長にあれば、スリーブをそのスリットを介し広げて接続部に嵌めることができ、前もって接続部に嵌めておく必要がなく、作業性が良いからである。

この発明の構成としては、ボックス本体内の外部接続用ケーブルが接続される端子板に、太陽電池モジュールからの電極線を接続した太陽電池モジュール用端子ボックスの前記電極線の接続構造であって、前記端子板の電極線との接続部が棒状となって、その棒状接続部に電極線の接続端が巻回されてその巻回部外周にスリーブが被せられて圧着され、そのスリーブによって、端子板に電極線が圧着接続されているとともに、そのスリーブのスリットを通して電極線の接続端が棒状接続部に巻回されている構成を採用することができる。

このとき、上述のように、スリットはスリーブの軸方向全長にあっても、部分的でも良い。また、スリーブの長さは、任意であって、止め得る長さであれば良く、例えば、電極線より幅狭でもいいが、電極線の全体を覆う幅（長さ）を少なくとも有するようにすることが接続性能を担保する面から好ましい。
電極線は、実施形態に示す平帯状に限らず、断面円形等と任意である。また、端子板も、全体が棒状のコネクタ形状（実施形態の図１、図２参照）であったり、上記従来例や実施形態の図８、図９、図１０に示す板片状（平帯状）であったりと任意であるが、電極線との接続部は、その電極線が巻回できる棒状形とする。

上記スリーブは、圧着治具によって塑性変形される一般的なものでもよいが、その軸方向のスリットが形成されたバネ部材から成るクリップ状のものとして、そのスリーブをスリットを介して広げて、電極線の接続端が巻回された棒状接続部に嵌め込み、そのスリーブのばね性でもって、棒状接続部に電極線の接続端を圧着接続するようにすることができる。
このようにすれば、スリーブを嵌めるだけで、接続作業が終わるため、その作業性が良い。

また、端子板の数は任意であり、複数の場合、その隣接する端子板間に逆流防止用ダイオードが設けられていたり、設けられていなかったりするが、どちらの態様にもこの発明は採用し得る。

この接続構造は、種々の方法によって行なうことができるが、例えば、ボックス本体内の外部接続用ケーブルが接続される端子板に、太陽電池モジュールからの電極線を接続する際、その端子板の棒状接続部に電極線の接続端を巻回し、その巻回部外周にスリーブをその全長に亘るスリットを介して被せるとともに、そのスリーブをスリットを通して電極線の接続部から引き出されるように位置させ、前記スリーブの接続部への種々の手段、例えば、スリーブのばね性でもって圧着させ、電極線を端子板に接続する構成を採用できる。

この発明は、以上のようにしたので、上記電極線と端子板との接続を現場においても容易に行ない得る。

一実施形態を図１〜図７に示し、この実施形態は、上面開口のポリフェニレンオキサイド（ＰＰＯ）樹脂又はポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂製長尺四角形状ボックス本体１１内に、太陽電池モジュールＭの平帯状のプラス電極線ａ及びマイナス電極線ａが接続される端子板となる一対のコンダクター１２、１２を直列に配設している。
そのコンダクター１２は、接触子固定リング１２ａとミニ接触子１２ｂとからなり、前者の接触子固定リング１２ａに逆流防止用（バイパス）ダイオード１３の脚１３ａが圧入され、後者のミニ接触子１２ｂに外部接続用ケーブルＰのコネクターピン２１が挿入接続される。そのコネクターピン２１が挿入接続された外部ケーブルPは、ケーブルロック２２をボックス本体１１にねじ込むことによって水密にその本体１１に固定される。

コンダクター１２の接触子固定リング１２ａのダイオード１３側は円棒状となった接続部１４となっており、この両接触子固定リング１２ａの接続部１４にそれぞれ上記プラス電極線ａ及びマイナス電極線ａが接続される。
その接続は、図５（ａ）に示すように、ボックス本体１１の下面開口から電極線ａをその接続部１４に導いて巻回し、同図（ｂ)に示すように、その巻回した接続部１４に断面ほぼΩ状のばね製スリーブ１５を嵌める。このスリーブ１５の嵌め込みは、そのばね性でもって電極線ａを接続部１４に圧着した状態であって、電極線ａが適切な接触圧をもってコンダクター１２に接続される(タブリード接合される）。

その接続時において、太陽電池モジュールＭの配置変更等による電極線ａの長さが不適当となる等から、その電極線ａと端子ボックスＢとの接続をし直さなければならない場合、スリーブ１５を種々の治具でもって接続部１４から外し、所要な長さの電極線ａをその接続部１４に巻回し、再度、スリーブ１５をその巻回した接続部１４に嵌め込むことによって、電極線ａのコンダクター１２への接続は完了する。この接続作業は、現場において容易である。
なお、電極線ａは、例えば錫メッキ銅等からなり、コンダクター１２は真鍮などの銅合金等の放熱性の高い導電材を使用する。

電極線ａのコンダクター１２への接続が終われば、ボックス本体１１の上面開口にＰＰＯ樹脂又はＰＰＥ樹脂製のカバー１８を防水リング１９を介し嵌着して防水性とする（図４参照）。ボックス本体１１内にはシリコン樹脂などを適宜に充填する。その後、又はその前に、外部ケーブルＰをコンダクター１２に接続して、ケーブルロック２２でもって固定する。これらの作業が終わった端子ボックスＢはその裏面のテープ（図示せず）でもって太陽電池モジュールＭの裏面に固定する（図１３参照）。
各端子ボックスＢのケーブルＰは隣の端子ボックスＢの雌又は雄コネクタに適宜に接続する。その接続態様を適宜に選択することにより、各端子ボックスＢは直列又は並列に接続する。

上記のスリーブ１５は、図６に示すように、電極線ａの両側を固定する対の物としたり、その中程も固定する３個の物としたり、中程のみを固定するもののみとしたりと、その数、長さは任意である。
また、スリーブ１５は、上述のように、ばね性を有すれば、そのばね性でもって電極線ａを接続部１４に接続し得る（圧着し得る）が、ばね性を有しない物にあっては、図７に示すように、周知の圧着具でもって、矢印のごとくスリーブ１５を塑性変形させて電極線ａを接続部１４に圧着する。スリーブ１５の形状は、電極線ａを固定し得る態様であれば任意であり、例えば、図６に示す、摘み１５’を設けたものとし得る。
さらに、実施形態では、全長に亘るスリット１６（図５参照）を有するが、ダイオード１３をコンダクター１２に挿入する前であれば、全長にスリット１６を有しないスリーブ１５も接続部１４に嵌めることができる。この場合、電極線ａは部分的なスリット１６を通して接続部１４に巻回することとなり、スリーブ１５は塑性変形の圧着となり、スリーブ１５はコンダクター１２に挿し通すこととなる。

端子板１２の形状としては、全体が棒状のコンダクター１２に限らず、例えば、図８に示すように、上述と同様な板状が考えられ、この場合、接続部１４は、電極線ａが巻回できる棒状、例えば、円棒状、四角棒状等とする。その棒状形状に合わせて、適切な固定ができるように、スリーブ１５の断面形状を適宜に設定する。

端子ボックスＢの態様としては、端子板１２が直列配置のものに限らず、並列配置のものでも、この発明は採用できる。例えば、図９に示すように、端子板１２を複数並列配置した端子ボックスＢにおいても、例えば、図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、その各端子板１２に棒状接続部１４を形成してその接続部１４に電極線ａを巻回し、その巻回接続部１４にスリーブ１５を嵌めて接続する。また、図１１に示す端子ボックスＢにおいてもこの発明は採用し得る。

上記各実施形態は、ダイオード１３をその脚１３ａによって端子板１２に接続したが、この発明は、その本体を直接に接続したものでも採用できる。脚１３ａによる接続の場合、端子板１２への半田付け、端子板１２の溝への嵌め込み等の周知の手段を採用できる。
また、上記各実施形態は、逆流防止用ダイオード１３を設けた端子ボックスＢであったが、ダイオード１３を設けずに、各端子板（コンダクター）１２を直列又は並列に電気的に接続した態様においても、この発明は採用できることは勿論である。

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきであり、例えば、端子板の数、ダイオード１３の数等は例示であり、この発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図されることは勿論である。

一実施形態の分解斜視図 同実施形態の切断正面図 同実施形態の下面図 （ａ）は図２におけるＸ−Ｘ線断面図、（ｂ）は同Ｙ−Ｙ線断面図 同実施形態のスリーブの嵌め込み作用図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は同断面図 他の実施形態のスリーブの嵌め込み作用要部斜視図 他の実施形態のスリーブの嵌め込み作用図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は同断面図 他の実施形態のスリーブの嵌め込み作用図であり、（ａ）は要部斜視図、（ｂ）は同断面図 他の実施形態の斜視図 他の実施形態のスリーブの嵌め込み作用図であり、（ａ）は一例の要部斜視図、（ｂ）は同断面図、（ｃ）は他例の要部斜視図 他の実施形態を示し、（ａ）は蓋を除去した正面図、（ｂ）は切断右側面図、（ｃ）は切断下面図である。 太陽光発電システムの概略図 端子ボックスの太陽電池モジュールへの取付説明図 （ａ）は従来例の平面図、（ｂ）は同縦断面図

符号の説明

・ １１ ボックス本体
・ １２ 端子板（コンダクター）
・ １３ 逆流防止用ダイオード
１４ 接続部
１５ スリーブ
１６ スリーブのスリット
ａ 太陽電池モジュールの電極線
ａ_１ 電極線の接続端
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）内の外部接続用ケーブル（Ｐ）が接続される端子板（１２）に、太陽電池モジュール（Ｍ）からの電極線（ａ）を接続した太陽電池モジュール用端子ボックス（Ｂ）の前記電極線（ａ）の接続構造であって、
   上記端子板（１２）の上記電極線（ａ）との接続部（１４）が棒状となって、その棒状接続部（１４）に前記電極線（ａ）の接続端（ａ_１）が巻回されてその巻回部外周にスリーブ（１５）が被せられて圧着され、そのスリーブ（１５）によって、端子板（１２）に電極線（ａ）が圧着接続されているとともに、そのスリーブ（１５）のスリット（１６）を通して前記電極線（ａ）の接続端（ａ_１）が前記棒状接続部（１４）に巻回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の電極線接続構造。
2. 上記スリーブ（１５）は、その軸方向全長に亘って上記スリット（１６）が形成されたバネ部材から成り、そのスリーブ（１５）を前記スリット（１６）を介して広げて、上記電極線（ａ）の接続端（ａ_１）が巻回された棒状接続部（１４）に嵌め込み、そのスリーブ（１５）のばね性でもって、前記棒状接続部（１４）に前記電極線（ａ）の接続端（ａ_１）を圧着接続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の電極線接続構造。
3. 上記端子板（１２）が複数あって、その隣接する端子板（１２、１２）間にはダイオード（１３）が設けられてい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の電極線接続構造。
4. ボックス本体（１１）内の外部接続用ケーブル（Ｐ）が接続される端子板（１２）に、太陽電池モジュール（Ｍ）からの電極線（ａ）を接続する太陽電池モジュール用端子ボックス（Ｂ）の前記電極線（ａ）の接続方法であって、
   上記端子板（１２）の棒状接続部（１４）に上記電極線（ａ）の接続端（ａ_１）を巻回し、その巻回部外周にスリーブ（１５）をその軸方向全長に亘るスリット（１６）を介して被せるとともに、そのスリーブ（１５）を前記スリット（１６）を通して前記電極線（ａ）が接続部（１４）から引き出されるように位置させ、前記スリーブ（１５）の接続部（１４）への圧着によって、前記電極線（ａ）を端子板（１２）に接続す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の電極線接続方法。

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