JP5459862B2 - 端子ボックス - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールの出力端子と、電力ケーブルとを電気的に接続する端子板がボックス本体の内部に備えられ、このボックス本体の開口部を閉じる蓋体が備えられている端子ボックスに関する。

上記のように構成された端子ボックスとして特許文献１には、ボックス本体（文献では端子ボックス）の底壁に端子板（文献では電極接続端子）を備え、ボックス本体の開口部を閉じる蓋体を備え、ボックス本体の開口を取り囲む周壁に沿ってシール溝が形成され、このシール溝に対してシール部材を備えた構成が記載されている。

この特許文献１では、ボックス本体の開口部を取り囲む周壁に係合凹部として載置部が形成され、蓋体には係合凸部を有する構成が記載されている。このような構成から蓋体でボックス本体の開口部を閉じた場合には、載置部の係合凹部に対して蓋体の係合凸部が係合して閉じ状態を維持すると同時に、シール部材が蓋体の内面に接触して密封状態を作り出す。そして、この蓋体を取り外すことにより保守点検や故障時の修理を可能にする。

尚、この特許文献１では、ボックス本体に電力ケーブル（文献では接続ケーブル）を挿通した状態でボックス本体に蓋体を取り付けることにより、この蓋体の押圧部からの圧力で電力ケーブルの芯線を端子板に接触させる構成が記載されている。

特開平２００３‐１９７９４４号公報

特許文献１にも記載されるように、端子ボックスは、太陽電池モジュールの裏面等に密着する状態で使用されることが多く、雨水や塵埃の侵入を阻止する目的から蓋体を閉じた際には高い密封性が求められる。また、保守点検や故障時の修理を実現するために蓋体を取り外す構成が求められるものである。

しかしながら、特許文献１に記載されるように、ボックス本体に対して蓋体を完全に嵌合させて閉じ状態に維持するものでは、例えば、気温上昇に伴いボックス本体内部の圧力が上昇した場合には、内部の空気の排出が困難となり端子ボックスや蓋体の変形を招くことも考えられた。

本発明の目的は、ボックス本体の密封性を維持しながらボックス本体の内部圧力の排出が可能な端子ボックスを合理的に構成する点にある。

本発明の特徴は、太陽電池モジュールの出力端子と、電力ケーブルとを電気的に接続する端子板がボックス本体の内部に備えられ、このボックス本体の開口部を閉じる樹脂製の蓋体が備えられている端子ボックスであって、
前記ボックス本体の開口部の内壁面に、このボックス本体の内部から開口部の開口縁に達する溝状のエアーベントが形成され、前記蓋体の内面側において前記開口部の内部に嵌り込むように形成された突壁部の外周に環状のシール材が支持され、前記蓋体を閉位置に保持する保持機構を備え、
この保持機構によって前記蓋体が閉位置に保持された状態で前記シール材が、前記開口部の内壁面のうち前記エアーベントよりボックス本体の底壁側に接触し、内部圧力の上昇に伴い前記保持機構の保持力に抗して前記蓋体が前記開口部から離間する方向へ変位した場合に、この変位に伴い前記シール材が前記エアーベントに重なり合う位置に達し、このエアーベントを介して空気の排出が許され、
前記開口部が矩形に形成され、前記蓋体が一対の縦辺と一対の横辺とを有する矩形に形成され、この一対の縦辺と一対の横辺との何れかをボックス本体に連結するように前記保持機構が備えられ、
前記エアーベントは、一対の縦辺と一対の横辺とのうち保持機構によって保持されているものに対向する開口部の内壁面に形成されず、一対の縦辺と一対の横辺とのうち保持機構によって保持されないものに対向する開口部の内壁面に形成されている点にある。

この構成によると、保持機構によって蓋体を閉位置に保持した場合には、蓋体に支持されているシール材がボックス本体の開口部の内壁面の全周に接触する状態にあり、良好なシール状態を現出する。また、蓋体を閉位置に保持した状態でボックス本体の内部圧力が上昇した場合には保持機構の保持力に抗して蓋体の一部、あるいは、全体が外方に変位することになり、この変位によりシール材がエアーベントの位置に達すると、ボックス本体の内部の空気がエアーベントを介して外部に排出されることになる。
従って、ボックス本体の密封性を維持しながらボックス本体の内部圧力の排出が可能な端子ボックスが合理的に構成された。

また、この構成によると、矩形の蓋体のうち対向する２辺が保持機構によってボックス本体に保持されているため、ボックス本体の内部圧力が上昇した場合には、蓋体の横辺と縦辺とのうち保持機構によって保持されていないものの外方への弾性変形が許される。このように弾性変形することにより、内部の空気の排出が実現し、この排出の後には弾性変形状態にあった蓋体が元の形状に復帰することによりシール材によるシール状態が維持される。

蓋体を取り外した状態の端子ボックスの斜視図である。 ボックス本体の一部切り欠き平面図である。 端子板と電力ケーブル等との接続関係を示す斜視図である。 電力ケーブルの挿入時の形態を示すボックス本体の断面図である。 使用状態の端子ボックスの断面図である。 シール材とエアーベントとの位置関係を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明による太陽電池モジュール用の端子ボックスを示している。端子ボックスは、樹脂製のボックス本体１と、当該ボックス本体１の開口部１ａを塞ぐ樹脂製の蓋体２とを備えている。蓋体２は、ボックス本体１に対して保持機構により連結保持されることにより開口部１ａを塞ぐ。

この端子ボックスは、図１〜図５に示すように内部に一対の端子板６を備え、この一対の端子板６にバイパスダイオード１０のリード線１０ａをハンダＳにより（ハンダ付けにより）接続する。太陽電池モジュールの帯板状の一対の出力ケーブル３（出力端子の一例）を底壁１ｂの導入口１ｃからボックス本体１の内部に引き込み、夫々の出力ケーブル３を対応する端子板６にハンダ（ハンダ付けにより）接続する。また、一対の電力ケーブル４をボックス本体１に形成した挿入孔１ｄからボックス本体１の内部に挿入し、夫々の電力ケーブル４の芯線４ａを、開口部１ａの方向に引き出し（ボックス本体１の内側に引き込み）、対応する端子板６に対してカシメにより接続する。

尚、端子板６に対して出力ケーブル３や、電力ケーブル４の芯線４ａを接続するためにハンダ付けと、カシメとの何れの接続形態を採用して良い。特に、カシメによって接続した状態で更にハンダ付けを行うことにより接続を確実にするものであっても良い。

この端子ボックスは、太陽電池モジュールの裏面等に接着する形態で取り付けて使用されるものであり、太陽電池モジュールの電力を端子ボックスの出力ケーブル３から取り込み、電力ケーブル４から取り出せるようにしている。この端子ボックスは太陽電池モジュールに対応した数だけ使用されることになる。尚、電力ケーブル４は蓄電池やインバータ等に接続され、電力は一般家庭や工場等の電力として使用される。

〔ボックス本体・蓋体〕
図２に示す如く、ボックス本体１は、略正方形の底壁１ｂの外周を取り囲むように一対の縦壁１ｅと一対の横壁１ｆとを一体形成すると共に、上側の横壁１ｆの外部に補強リブ１ｒを上方に張り出す形態で一体形成した構造を有している。本発明の端子ボックスは同図に示す姿勢以外の姿勢で使用することもあるが、同図に示すボックス本体１の姿勢に基づいて位置関係を説明する。また、便宜的に４つの壁体のうち同図で縦向き姿勢となるものを縦壁１ｅと称し、横向き姿勢となるものを横壁１ｆと称している。

一対の横壁１ｆのうち下側のものが厚肉に形成され、この横壁１ｆに対して上下方向に貫通するように前述した一対の挿入孔１ｄが平行姿勢で形成されている。この横壁１ｆの外面（同図では下面）にはネジ部１ｓが形成され、このネジ部１ｓに螺合するナット１Ｎを備え、電力ケーブル４を挿入孔１ｄに挿入する際には、その電力ケーブルにブッシュ４ｂを外嵌し、ナット１Ｎをネジ部１ｓに螺合させて締付けることにより、電力ケーブル４がブッシュ４ｂにより気密状態でボックス本体１に支持される。

ボックス本体１の底壁１ｂには前述した一対の導入口１ｃが形成され、この一対の導入口１ｃを分離する位置に隔壁１ｇが形成されている。また、隔壁１ｇで分離される領域にリブ状の端子台１ｈが形成され、この端子台１ｈには、端子板６の係合位置を決める規制片１ｊと、端子板６を係合保持するように鈎状部を有する係合保持体１ｋとが形成されている。尚、規制片１ｊと係合保持体は端子板６を幅方向から挟み込んで係合保持するように１つの端子板６について一対備えられている。

図２及び図４に示すように、特に、端子台１ｈのうち、電力ケーブル４が挿入される挿入孔１ｄに向かう部位には、電力ケーブル４の芯線４ａ（電力ケーブル４の先端部の一例）に接触して、この芯線４ａを底壁１ｂから離間する方向（開口部１ａの方向）に案内する傾斜面１ｔが形成されている。

図４、図５に示す如く、挿入孔１ｄは底壁１ｂの壁面を基準にして開口部１ａの方向に変位した位置に形成されているため、挿入孔１ｄと底壁１ｂとには段差が形成される。このような構造から挿入孔に挿入された電力ケーブル４の芯線４ａが底壁１ｂの方向に向かう場合にも、この芯線４ａが端子台１ｈの傾斜面１ｔに確実に接触するように、傾斜面１ｔが底壁１ｂの近傍から端子板６の支持面（端子台１ｈのうち端子板６に接触する面）に亘る領域に形成されている。

図１に示すように、蓋体２は、縦向き姿勢となる一対の縦辺２ｅと、横向き姿勢となる一対の横辺２ｆとを有し、ボックス本体１の形状と略等しい矩形に成形されている。一対の縦壁１ｅの外面に対して係止部１ｍが形成され、蓋体２の縦辺２ｅに形成したアーム部２ａの端部に前述した爪部２ｂが形成されている。この係止部１ｍとアーム部２ａと爪部２ｂとで前述した保持機構が構成されている。

これによりボックス本体１の開口部１ａを閉じる方向に蓋体２を押圧することで係止部１ｍに対して爪部２ｂが係合する状態に達し、蓋体２が閉位置に保持される。また、係止部１ｍに対して爪部２ｂが係合した状態においても爪部２ｂの係合を解除する人為的な操作を行うことにより蓋体２の取り外しが可能となる。

図５及び図６に示すように、蓋体２の内面側には、ボックス本体１の開口部１ａの内部に嵌り込み、開口部１ａの内壁面に近接する突壁部２ｃが一体的に形成されている。この突壁部２ｃの外周に形成された環状溝２ｄに対して柔軟な樹脂で成るリング状のシール材７が備えられている。

特に、ボックス本体１の上側の横壁１ｆの内面には、ボックス本体１の内部から開口部１ａの開口縁に達する溝状のエアーベント８が形成されている。このような構成であるため、ボックス本体１の開口部１ａを蓋体２で閉塞した（蓋体２を閉位置に保持した）場合には、図６（ａ）に示すように、蓋体２に支持されるシール材７が、開口部１ａの内壁面のうちエアーベント８より底壁側に接触する形態で、蓋体２の突壁部２ｃとボックス本体１の開口部１ａの内壁面とに間に密着し、雨水や塵埃の侵入を阻止する。

この端子ボックスは、補強リブ１ｒやボックス本体１の裏面を太陽電池モジュールの裏面等に接着する形態で取り付けられ、蓋体２を閉位置に保持した状態ではボックス本体１の内部空間は密封状態となる。そして、ボックス本体１の内部の空気が膨張した場合には蓋体２に作用する内部圧力が上昇するものの、前述したように蓋体２が縦壁１ｅの外部位置で係合連結されているため、蓋体２の上側の横辺２ｆと下側の横辺２ｆとがボックス本体１から持ち上がる方向に弾性変形する。

このようにボックス本体１の内部の圧力の上昇により蓋体２の上側の横辺２ｆが弾性変形する際には、この弾性変形に伴い図６（ｂ）に示すように、シール材７が変位するものとなり、この変位によりエアーベント８に重なり合う位置に達すると、内部の空気がエアーベント８を介してボックス本体１の外部に排出され、ボックス本体１の内部の圧力を低減してや蓋体２の変形を抑制する。

〔端子板〕
図３に示すように、端子板６は銅合金等の良導体の帯状の板材をプレス加工することにより、全体的に幅方向での両端部をリブ状に立ち上げた構造に製造されている。この端子板６の一端側には電力ケーブル４の芯線４ａがカシメにより接続する圧着接続部６ａが形成され、これに近接する位置にバイパスダイオード１０のリード線１０ａが接続するリード線接続部６ｂが形成されている。端子板６の他端側には出力ケーブル３がハンダＳにより接続する導通面６ｃが形成され、これに隣接する位置に出力ケーブル３が挿通する係合孔６ｄと舌片状の係合片６ｅとが形成されている。更に、端子板６の中間部分には前述した規制片１ｊが嵌り込むように一対の規制凹部６ｆが形成されている。

圧着接続部６ａは、電力ケーブル４の芯線４ａが挿入されるように断面形状が「Ｕ」字状に形成されている。リード線接続部６ｂは前述したリブ状の部位にリード線１０ａを係合する一対の凹部を有している。導通面６ｃは平面的に形成されている。係合片６ｅは板材の一部を切り欠き、斜め姿勢に立ち上げた形態を有しており、この係合片６ｅを形成することにより板材に形成される孔状の部位で係合孔６ｄが形成されている。規制凹部６ｆは板状材の端縁を単純に切り欠いた構造を有している。

このような構成から、端子ボックスに出力ケーブル３と電力ケーブル４とを接続する場合には、ボックス本体１から蓋体２を分離し、ボックス本体１から一対の端子板６を取り外しておく。

この状態でボックス本体１の導入口１ｃに出力ケーブル３を挿入し、その端部を端子板６の上面側から係合孔６ｄに挿通し、係合片６ｅを係合孔６ｄの方向に折り曲げることにより、出力ケーブル３を係合孔６ｄの内周縁部と係合片６ｅとの間に挟圧Ｓ保持する。更に、出力ケーブル３の先端近傍をこの端子板６の上面の導通面６ｃにハンダＳにより接続固定し、電気的に導通させる。

電力ケーブル４の端部の被覆を取り除き芯線４ａを露出させた状態で、この電力ケーブル４をボックス本体１の挿入孔１ｄから挿入する。この挿入を行うことにより図４に示す如く電力ケーブル４の芯線４ａは端子台１ｈの傾斜面１ｔに接触し、この芯線４ａが開口部１ａの方向に案内されることになり、芯線４ａの束が乱れることなく（バラケルことなく）挿入できる。そして挿入された電力ケーブル４を引き出し、この電力ケーブル４の芯線４ａを端子板６の圧着接続部６ａの部位に圧着させ、電気的に導通させる。このように端子板６に出力ケーブル３と電力ケーブル４とを接続する作業の順序は決まったものではなく、何れの接続を先に行っても良い。

次に、このように出力ケーブル３と電力ケーブル４とが接続された端子板６を、ボックス本体１の係合保持体１ｋに係合保持する。この係合保持を行う際には、端子板６の規制凹部６ｆに対してボックス本体１の規制片１ｊを嵌め込むことで位置決めを行いながら、底壁１ｂの方向に押し込み操作を行うことで、一対の係合保持体１ｋが弾性変形する形態で押し込みを許し、この係合保持体１ｋの鈎状部で端子板６を抱き込む状態に達し、端子板６の保持が完了する。

一対の端子板６の保持が完了した後にバイパスダイオード１０の一対のリード線１０ａを一対の端子板６のリード線接続部６ｂにセットした状態でハンダＳにより（ハンダ付けにより）、一対のリード線１０ａと一対の端子板６とを電気的に接続する。尚、このように一対のリード線１０ａを端子板６のリード線接続部６ｂにハンダ付けする作業を、端子板６をボックス本体１に係合保持する以前に行っても良い。また、端子板６をボックス本体１に係合保持した後に出力ケーブル３の端部をこの端子板６の導通面６ｃにハンダ付けしても良い。

この後、ボックス本体１の開口部１ａを蓋体２で閉じるように蓋体２をセットすることにより、蓋体２に支持されるシール材７が、蓋体２の突壁部２ｃとボックス本体１の開口部１ａの内壁面とに間に密着して密封状態に達する。そして、この状態の端子ボックスを太陽電池モジュールの裏面等に接着する形態で取り付けることで作業は完了する。

〔別実施の形態〕
本発明は、上記した実施の形態以外に以下のように構成しても良い。

（ａ）エアーベント８を下側の横壁１ｆに形成する。このように形成する場合上側の横壁１ｆにもエアーベント８を形成しても良い。特に、本発明では横壁１ｆに対して複数のエアーベント８を形成しても良い。

（ｂ）保持機構を、バネ等により蓋体をボックス本体に引き寄せる形態で閉位置に保持するように構成しても良い。これによると内部の圧力が上昇した場合には蓋体の全体の変位も可能となり、この変位により空気の排出が実現すると共に、圧力が低下した場合にはバネの付勢力によって蓋体を閉位置に保持することが可能となる。

（ｃ）保持機構を、バネを用いて構成するものでは、蓋体の各辺毎に保持機構を備え、この複数の保持機構の一部のバネの付勢力を他の保持機構のバネの付勢力より低く設定し、この保持機構が配置された部位の開口部の内壁に溝状のエアーベントを形成する。このように構成することにより、蓋体の一部（バネの付勢力が低い部位）の変位を容易に行わせ内部圧力が上昇した場合の空気の排出を特定の位置で行われることが可能となる。

本発明は、本体ボックスの開閉自在に蓋体を備えている端子ボックス全般に利用することができる。

１ ボックス本体
１ａ 開口部
１ｂ 底壁
２ 蓋体
２ｃ 突壁部
２ｅ 縦辺
２ｆ 横辺
３ 出力端子（出力ケーブル）
４ 電力ケーブル
６ 端子板
７ シール材
８ エアーベント

Claims (1)

1. 太陽電池モジュールの出力端子と、電力ケーブルとを電気的に接続する端子板がボックス本体の内部に備えられ、このボックス本体の開口部を閉じる樹脂製の蓋体が備えられている端子ボックスであって、
   前記ボックス本体の開口部の内壁面に、このボックス本体の内部から開口部の開口縁に達する溝状のエアーベントが形成され、前記蓋体の内面側において前記開口部の内部に嵌り込むように形成された突壁部の外周に環状のシール材が支持され、前記蓋体を閉位置に保持する保持機構を備え、
   この保持機構によって前記蓋体が閉位置に保持された状態で前記シール材が、前記開口部の内壁面のうち前記エアーベントよりボックス本体の底壁側に接触し、内部圧力の上昇に伴い前記保持機構の保持力に抗して前記蓋体が前記開口部から離間する方向へ変位した場合に、この変位に伴い前記シール材が前記エアーベントに重なり合う位置に達し、このエアーベントを介して空気の排出が許され、
   前記開口部が矩形に形成され、前記蓋体が一対の縦辺と一対の横辺とを有する矩形に形成され、この一対の縦辺と一対の横辺との何れかをボックス本体に連結するように前記保持機構が備えられ、
   前記エアーベントは、一対の縦辺と一対の横辺とのうち保持機構によって保持されているものに対向する開口部の内壁面に形成されず、一対の縦辺と一対の横辺とのうち保持機構によって保持されないものに対向する開口部の内壁面に形成されている端子ボックス。

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