JP6131508B2 - 端子ボックス - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールに接続される端子ボックス、特に、太陽電池モジュールに固定される側に底壁を備えた端子ボックスに関する。

従来、太陽電池モジュールには、その出力タブを接続する端子板を収容した端子ボックスが取り付けられている。この端子板には出力ケーブルが接続されており、その出力ケーブルを介して、太陽電池モジュールによって発電された電力が外部機器等に供給される。

一般的に、端子ボックスは太陽電池モジュールの裏面に固定される。端子ボックスの固定は、例えば、端子ボックスの底壁の下面（太陽電池モジュールに固定される側の面）と太陽電池モジュールとを接着剤や充填剤（以下、接着剤等と称する）で接着する方法が知られている（特許文献１参照）。

特許文献１の方法では、端子ボックスを太陽電池モジュールに押し付けて固定する際に、接着剤等が端子ボックスの外縁からはみ出すのを防止するために、端子ボックスの底壁の下面の外周縁部に規制壁を設けている。

一方、特許文献２には、底壁を備えない端子ボックスを固定する方法が開示されている。この特許文献２の方法では、端子ボックスの上壁に形成された充填剤注入孔から端子ボックスの内部に充填剤を注入し、その充填剤によって端子ボックスを太陽電池モジュールに固定している。

また、この特許文献２では、端子ボックスの上壁に充填剤確認孔を設けて、この充填剤確認孔から充填剤があふれた際に、端子ボックスの内部に十分な量の充填剤が注入されたと判断している。

特開平９−０５５５２０号公報 特開２００１−０２４２０６号公報

特許文献１の方法では、接着剤等のはみ出しを防止することはできるが、十分な量の接着剤等が塗布されていることを確認することは困難である。接着剤等の量が不足する場合には、接着不良を生じる可能性があるため好ましくない。一方、特許文献２の方法は、底壁を備えない端子ボックスでは、十分な量の充填剤が注入されたことを知ることができる。しかしながら、特許文献２の充填剤注入孔と充填剤確認孔とを、底壁を備えた端子ボックスに適用した場合、底壁と太陽電池モジュールとの間に十分な量の充填剤が注入されていないにもかかわらず、充填剤確認孔から充填剤があふれる恐れがある。これは、特許文献１のように、底壁に規制壁が形成されている端子ボックスでは、規制壁と太陽電池モジュールの裏面とに囲まれた空間の空気の逃げ場がなくなるため、特に問題となる。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池モジュールに確実に固定できる端子ボックスを提供することにある。

本発明の太陽電池モジュールの裏面に取り付けられる端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記太陽電池モジュールの裏面に面する底壁と、前記底壁に対向する上壁と、側壁と、前記底壁と前記上壁と前記側壁とによって規定され、収容部品を収容する収容空間と、を備え、前記底壁は、前記底壁の周縁部に間隙を有するように互いを離して複数形成され、前記太陽電池モジュール側に突出する規制壁と、複数の前記規制壁および前記底壁によって規定される充填空間と、前記収容空間と、を連通する連通孔と、を備え、前記間隙は、前記充填空間と前記規制壁の外方の周辺空間とを連通させ、前記充填空間において、少なくとも前記連通孔から最も離れた領域に形成されている。

この構成では、底壁の連通孔を介して充填空間に注入された充填剤は、規制壁によって外方への広がりが規制される。また、充填剤が外方に広がる際には、充填空間に存在していた空気は外方に押される。この空気の逃げ場がない場合には、充填空間の内圧が上昇する。この内圧の上昇によって、充填剤の注入が阻害され、充填空間に空気溜りが形成されるおそれがある。しかしながら、上述の構成では、規制壁に設けられた間隙によって、充填剤に押された空気を充填空間の周辺空間に逃がすことができる。そのため、充填空間に空気溜りが形成されにくくなり、充填空間を充填剤で満たすことができる。これにより、端子ボックスを強固に固定することができる。

また、充填空間に空気溜りが形成されていると、端子ボックスの温度が上昇した際にその空気が熱膨張し、端子ボックスと太陽電池モジュールとを離間させる方向（以下、剥がし方向と称する）への力が生じるおそれがある。しかしながら、上述の構成では、仮に充填空間に空気溜りが形成されたとしても、膨張した空気は間隙を介して周辺空間に流出することができる。そのため、端子ボックスに剥がし方向の力が作用することを回避することができ、端子ボックスの固定を維持することができる。

本発明の端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記規制壁は両面テープによって構成されている。この構成では、規制壁によって、端子ボックスを仮固定することができるため、端子ボックスの固定作業が容易となる。

底壁は様々な形状で構成することができる。例えば、矩形を代表とする多角形形状とすることができる。底壁を多角形形状とした場合には、充填剤に押された空気は底壁の角部付近に集まりやすくなる。そのため、底壁を多角形形状とした場合には、間隙は多角形の角部に設けることが好ましい。これにより、空気溜りの形成を抑制することができる。なお、本発明の多角形とは厳密な多角形だけでなく、多角形とみなすことができる形状を含んでいる。また、本発明の角部は多角形の厳密な頂点位置だけでなく、頂点の近傍をも含んでいる。

連通孔と間隙との位置関係も様々に設定することができる。例えば、連通孔を多角形の重心位置に設けることができる。この場合には、充填剤は多角形の重心から放射状に広がってゆく。そのため、間隙は多角形の各々の角部に設けることが好ましい。この構成によって、空気溜りの形成を抑制することができる。なお、本発明の重心は、厳密な重心位置だけでなく、重心近傍をも含んでいる。

また、間隙を多角形の第１の角部に設けることもできる。この場合には、連通孔は、多角形の重心に対して、第１の角部に対向する側に設けることが好ましい。この構成によっても、空気溜りの形成を抑制することができる。

本発明の端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記上壁は、前記充填空間および前記収容空間に充填剤を注入するための注入孔を備え、平面視において、前記注入孔は少なくとも部分的に前記連通孔に重なる位置に設けられている。この構成によれば、注入孔から注入された充填剤は充填空間に注入されやすくなる。これにより、充填空間に空気溜りが形成される可能性を低減することができる。

収容空間には、端子板やダイオード等の収容部品が収容されている。この収容部品は、上壁と底壁の間に設けられるため、配置場所によっては、充填剤の充填空間への供給を阻害するおそれがある。そのため、本発明の端子ボックスの好適な実施形態の一つでは、前記収容部品は、平面視において、前記注入孔と前記連通孔との重なり部分の少なくとも一部が露出する位置に配置される。この構成であれば、注入孔から注入された充填剤の充填空間への供給が阻害されにくくなる。

端子ボックスの一部分解上方斜視図である。 端子ボックスの下方斜視図である。 端子ボックスの平面図である。 端子ボックスの側断面図である。 別実施形態における端子ボックスの底面の概略図である。

以下に図面を用いて、本実施形態における端子ボックスを説明する。図１，２はそれぞれ、端子ボックスの一部分解上方斜視図、下方斜視図である。端子ボックスは、図１の姿勢で太陽電池モジュール（図示せず）の裏面に固定される。以下の説明では、図１の姿勢を基準として上下を定める。

図に示すように、本実施形態の端子ボックスは、いずれも樹脂製のボックス本体１および蓋体２を備えている。

ボックス本体１は、収容部１ａとケーブル保持部１ｂとを備えている。ケーブル保持部１ｂは、出力ケーブルＣを挿通し固定する部分である。出力ケーブルＣを介して、太陽電池モジュールによって発電された電力を外部負荷に供給する。

以下の説明では、出力ケーブルＣが接続されている側を後ろ、後ろに対向する側を前、前後方向に直交する方向を左右（または側方）と称する。

収容部１ａは、底壁１１と底壁１１の周縁から立設された３つの側壁１２とを備えている。この底壁１１と、側壁１２と、ケーブル保持部１ｂの前方側の端面とによって、収容空間１０が規定される。すなわち、収容部１ａは、上方が開口する略箱状に構成されている。収容空間１０の内部には、太陽電池モジュールの出力タブ（図示せず）を接続する端子板３（本発明の収容部品の例）が収容されている。具体的には、端子板３は底壁１１の上面に固定されている。本実施形態では、２つの端子板３が備えられており、２つの端子板３の間はダイオード４（本発明の収容部品の例）により接続されている。各々の端子板３には、収容空間１０内に案内された出力ケーブルＣが接続されている。これにより、太陽電池モジュールと外部負荷とが電気的に接続され、太陽電池モジュールによって発電された電力を外部負荷に供給することができる。

底壁１１は、前方および左右の側壁１２よりも外方に延出し、フランジ１４を形成している。フランジ１４の上面と側壁１２の外面とにわたってリブ１５が形成されている。このリブ１５によって、フランジ１４の強度を向上させている。

左右の側壁１２の上端部付近には、それぞれ２つの係止孔１２ａが形成されている。この係止孔１２ａに対して後述する蓋体２の係止爪２２が嵌入するように構成されている。

一方、蓋体２は、収容部１ａの上方の開口、すなわち、収容空間１０、を上方から塞ぐ、平板状の部材である。蓋体２の形状は収容部１ａの平面視形状に適合しており、本実施形態では略矩形となっている。本実施形態では、蓋体２が上壁を構成している。図１に示すように、蓋体２には、上面から下面に貫通する注入孔２１が形成されている。蓋体２をボックス本体１に取り付けた際に、この注入孔２１により、収容空間１０と周辺空間とを連通させることができる。

蓋体２の左右側の側面には、側方に突出する係止爪２２が形成されている。上述したように、この係止爪２２はボックス本体１の側壁１２の係止孔１２ａに嵌入する。これにより、ボックス本体１に対して蓋体２が係止固定される。

図２に示すように、本実施形態のボックス本体１の底壁１１は平面視で略正方形となっている。底壁１１の下面位置は、ケーブル保持部１ｂの下面よりも上方に位置するように構成されている。また、底壁１１の下面の前側の角部に一対の脚部１７が形成されている。脚部１７の端面は、ケーブル保持部１ｂの下面と同一平面上に位置するように構成されている。そのため、一対の脚部１７と、ケーブル保持部１ｂの下面とが、太陽電池モジュールの裏面に接触し、端子ボックスの取付姿勢を安定させることができる。

底壁１１のうち、フランジ１４の裏面およびケーブル保持部１ｂの直前位置には、下方、すなわち、太陽電池モジュール側に突出する規制壁１３が形成されている。本実施形態では、この規制壁１３は弾性を有する両面テープにより構成している。規制壁１３の下面は、ケーブル保持部１ｂの下面と略同一平面上となっている。そのため、ボックス本体１を太陽電池モジュールに押し付ければ、ボックス本体１を仮固定することができる。なお、規制壁１３は、底壁１１の下面に一体的に形成されても構わない。

規制壁１３と底壁１１の下面とによって、充填空間１６が形成されている。後述するように、この充填空間には充填剤が注入され、端子ボックスを太陽電池モジュールに固定する。

図２に示すように、規制壁１３は底壁１１の各辺に沿う長板状に構成されている。本実施形態では、底壁１１は略正方形であるため、４つの規制壁１３が形成されている。図に示すように、隣接する規制壁１３どうしは互いに接触しないように配置されており、底壁１１の角部において間隙１３ａが形成されている。この間隙１３ａによって、充填空間１６と周辺空間とが連通する。

図２に示すように、ボックス本体１の底壁１１の前端側には出力タブ導入部１１ａ，１１ｂが形成されている。この出力タブ導入部１１ａ，１１ｂを介して、太陽電池モジュールの出力タブが収容空間１０内に導入される。本実施形態では、平面視において、出力タブ導入部１１ａ，１１ｂの後端と端子板３の前端とが一致するように構成されている。

また、ボックス本体１の底壁１１を構成する多角形の重心付近には連通孔１１ｃが形成されており、底壁１１の後端側には連通孔１１ｄ，１１ｅが形成されている。この連通孔１１ｃ，１１ｄ，１１ｅによって、収容空間１０と充填空間１６が連通している。また、出力タブ導入部１１ａ，１１ｂによっても、収容空間１０と充填空間１６とが連通する。したがって、出力タブ導入部１１ａ，１１ｂも本発明の連通孔として機能する。

図３は、端子ボックスの平面図である。ただし、この図では、蓋体２を透過して収容空間１０の内部が見えるように描いている。図３に示すように、端子板３やダイオード４等の収容空間１０に収容される収容部品は、収容空間１０と充填空間１６との連通を阻害しないように配置されている。具体的には、平面視において、収容部品が連通孔１１ａ〜１１ｅのそれぞれの開口部分全体と重ならないように、収容部品が配置されている。すなわち、平面視において、連通孔１１ａ〜１１ｅのそれぞれが少なくとも部分的に見えるように、収容部品が配置されている。

また、図３に示すように、平面視において、注入孔２１と連通孔１１ｃとが少なくとも部分的に重なるように、これらの位置が定められている。また、ダイオード４は、平面視において、注入孔２１と連通孔１１ｃとの重なり部分全体に重ならないように配置されている。すなわち、平面視において、注入孔２１と連通孔１１ｃとの重なり部分が少なくとも部分的に見えるように、ダイオード４が配置されている。そのため、平面視において、注入孔２１から連通孔１１ｃを介して充填空間１６を臨むことができる。

以下に、太陽電池モジュールへの端子ボックスの固定方法を説明する。まず、２枚の端子板３をボックス本体１の底壁１１の上面に固定する。ダイオード４を２枚の端子板３の間に接続する。そして、出力ケーブルＣをケーブル保持部１ｂに挿通固定し、出力ケーブルＣを端子板３に接続する。また、連通孔１１ａ，１１ｂを介して、太陽電池モジュールからの出力タブを収容空間１０内に案内した状態で、規制壁１３としての両面テープにより、ボックス本体１を太陽電池モジュールの裏面に仮固定する。そして、出力タブを端子板３に接続する。

この状態で、収容空間１０の上方から蓋体２を下方に押圧する。このとき、係止爪２２によって、側壁１２が外方に弾性変形し、さらに蓋体２を押圧すると係止爪２２が係止孔１２ａに嵌入する。これにより、ボックス本体１に対して蓋体２が係止固定される。

端子ボックスを本固定するために、注入孔２１を介して充填剤が注入される。このときの様子が、図４の側断面図に示されている。上述したように、平面視において、注入孔２１から連通孔１１ｃを介して充填空間１６が臨めるため、注入孔２１から収容空間１０に注入された充填剤は、主に連通孔１１ｃを介して充填空間１６に供給される。連通孔１１ｃを介して充填空間１６に注入された充填剤は、重心付近から放射状に広がってゆく。

端子ボックスを太陽電池モジュールの裏面に仮固定した状態では、充填空間１６には空気が存在している。そのため、充填剤は空気を外方に押しながら外方に向けて広がってゆく。外方に押された空気は規制壁１３の内面に沿って、底壁１１の角部付近に押されてゆく。この空気の逃げ場がない場合には、充填空間１６の内圧が高まり、充填剤の注入が阻害され、充填空間１６に空気溜りが形成される。充填空間１６に空気溜りが形成されると、注入される充填剤の量が少なくなるため、端子ボックスの固定力が弱くなり好ましくない。しかしながら、本発明では、この底壁１１の角部付近に押された空気は、間隙１３ａを介して外部に流出する。これにより、空気溜りが形成されにくくなり、端子ボックスを強固に固定することができる。

また、充填空間１６に空気溜りが形成された端子ボックスが熱を帯びると、充填空間１６内の空気は膨張する。この空気の膨張は、端子ボックスに対してはがし方向の力を作用させる。すなわち、充填空間１６に空気溜りが形成されていると、端子ボックスが剥がれ易くなる。一方、本発明では、仮に充填空間１６に空気溜りが形成されたとしても、その空気溜りは底壁１１の角部付近であるため、膨張した空気は間隙１３ａを介して外部に流出する。そのため、充填空間１６の空気が膨張することにより、端子ボックスが剥がれ易くなるという不都合を回避することもできる。

また、本実施形態では、連通孔１１ａ，１１ｂ，１１ｄ，１１ｅは、連通孔１１ｃから見て角部方向に位置しているため、底壁１１の上面に沿って流れた充填剤が連通孔１１ａ，１１ｂ，１１ｄ，１１ｅを介して充填空間に供給される。そのため、充填空間１６の角部付近にも充填剤を行きわたらせ易くなっている。

充填空間が充填剤で満たされたか否かは、間隙１３ａへの充填剤の流入、または、間隙１３ａから外部への充填剤の流出によって認知することができる。すなわち、間隙１３ａは、充填空間内の空気を排出する排出口としての機能と、充填空間内への充填剤の注入完了を確認する確認口としての機能と、を有している。なお、充填空間が充填剤で満たされた状態における、充填剤の間隙１３ａへの流入量、または間隙１３ａからの流出量（以下、流出量と総称する）は、使用する充填剤の粘度等の性質や間隙１３ａの数、大きさ、配置等によって異なる。そのため、使用する充填剤の粘度等毎に、間隙１３ａの数、大きさ、配置等を調整し、適切な充填剤の流出量を定めておくことが好ましい。

なお、充填剤は収容空間１０にも注入され、これにより収容空間１０内の端子板３やダイオード４等の収容部品を保護している。

このように、本発明の端子ボックスでは、規制壁１３によって充填剤が不要に外方に広がることを防止しながら、規制壁１３に形成された間隙１３ａによって空気溜りが形成されにくくなっている。

〔別実施形態〕
（１）上述の実施形態では、連通孔１１ｃを底壁１１の重心付近に設け、間隙１３ａを底壁１１の各角部に形成したが、これらの配置はこれに限定されるものではない。例えば、図５に示すように、１つの連通孔１１ｃを底壁１１の角部側に変位させ、その角部に対向する角部に間隙１３ａを形成しても構わない。この場合には、連通孔１１ｃが形成されている側の角部付近が最初に充填剤で満たされ、その後、間隙１３ａに向かって空気を押しながら充填剤が広がってゆく。したがって、このような構成であっても、充填空間１６の空気溜りの形成を抑制することができる。なお、充填空間の空気溜りの形成を抑制するためには、連通孔１１ｃと間隙１３ａとを、底壁１１の重心を中心として対向するように配置することが好ましい。ただし、連通孔１１ｃや間隙１３ａの数や配置は本明細書で示したものに限定されるものではなく、本発明の目的を達する範囲において、適宜変更可能である。なお、充填剤が充填空間１６に注入されやすくするために、注入孔２１の位置は、連通孔１１ｃに適合させることが好ましい。

（２）上述の実施形態では、底壁１１は略正方形であったが、底壁１１の形状はこれに限定されるものではなく、他の多角形形状であっても構わないし、円や楕円等であっても構わない。

（３）
上述の実施形態では、収容空間１０の上方を蓋体２が塞ぐよう構成したが、収容空間１６の下方を蓋体２が塞ぐように構成しても構わない。この場合、側壁１２は上壁から垂下され、蓋体２は底壁１１を構成する。

（４）上述の実施形態では、間隙１３ａは底壁１１の角部に設けたが、底壁１１の辺部等の他の場所に設けても構わない。

本発明は、太陽電池モジュールに接続される端子ボックスに利用することができる。

１０：収容空間
１１：底壁
１１ａ、１１ｂ：出力タブ導入部（連通孔）
１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ：連通孔
１２：側壁
１３：規制壁
１３ａ：間隙
１６：充填空間
２：蓋体（上壁）
２１：注入孔
３：端子板（収容部品）
４：ダイオード（収容部品）

Claims (7)

1. 太陽電池モジュールの裏面に取り付けられる端子ボックスであって、
   前記太陽電池モジュールの裏面に面する底壁と、
   前記底壁に対向する上壁と、
   側壁と、
   前記底壁と前記上壁と前記側壁とによって規定され、収容部品を収容する収容空間と、を備え、
   前記底壁は、
   前記底壁の周縁部に間隙を有するように互いを離して複数形成され、前記太陽電池モジュール側に突出する規制壁と、
   複数の前記規制壁および前記底壁によって規定される充填空間と、前記収容空間と、を連通する連通孔と、を備え、
   前記間隙は、前記充填空間と前記規制壁の外方の周辺空間とを連通させ、前記充填空間において、少なくとも前記連通孔から最も離れた領域に形成されている端子ボックス。
2. 前記規制壁は両面テープによって構成されている請求項１記載の端子ボックス。
3. 前記底壁は、多角形形状を有しており、
   前記間隙は、前記多角形の角部に設けられている請求項１または２記載の端子ボックス。
4. 前記連通孔は、前記多角形の重心位置に設けられ、
   前記間隙は、前記多角形の各々の角部に設けられている請求項３記載の端子ボックス。
5. 前記間隙は、前記多角形の第１の角部に設けられ、
   前記連通孔は、前記多角形の重心に対して、前記第１の角部に対向する側に設けられている請求項３記載の端子ボックス。
6. 前記上壁は、前記充填空間および前記収容空間に充填剤を注入するための注入孔を備え、
   平面視において、前記注入孔は少なくとも部分的に前記連通孔に重なる位置に設けられている請求項１から５のいずれか一項に記載の端子ボックス。
7. 前記収容部品は、平面視において、前記注入孔と前記連通孔との重なり部分の少なくとも一部が露出する位置に配置される請求項６記載の端子ボックス。

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