JP6377359B2

JP6377359B2 - 接続構造、端子板、及び太陽光発電システム

Info

Publication number: JP6377359B2
Application number: JP2014023372A
Authority: JP
Inventors: 友寛小崎
Original assignee: Kitani Electric Co Ltd
Current assignee: Kitani Electric Co Ltd
Priority date: 2014-02-10
Filing date: 2014-02-10
Publication date: 2018-08-22
Anticipated expiration: 2034-02-10
Also published as: JP2015154498A

Description

本発明は、太陽電池モジュールの電極線と端子ボックスとの接続構造、太陽電池モジュールの端子板、太陽電池モジュールの端子ボックス、及び太陽光発電システムに関する。

建物の屋根等に複数枚の太陽電池モジュールを敷設して太陽光発電を行う太陽光発電システムが普及している。太陽光発電システムは、主として、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールに電気的に接続され、該太陽電池モジュールの保護回路及び開閉器が組み込まれた接続箱と、該太陽電池モジュールが発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナとを備えている。そして、太陽光発電によって得られた電力は、該パワーコンディショナから分配盤を介して各種電気機器に供給される。また、各太陽電池モジュールには、隣接して敷設された他の太陽電池モジュールと互いに電気的に接続可能とするための端子ボックスが備えられている（特許文献１参照）。

上述の従来技術の端子ボックスにおいては、太陽電池モジュールの裏面から引き出された電極線を端子ボックスの端子板に電気的に接続する際には、該電極線を端子板に取り付ける所定の方法が採用される。具体的には、端子ボックスに形成された挿通穴に該電極線の先端部を上方から挿通した後、該端子板上に載置された電極線を半田付けによって端子板に固定する。

特開２００１−２５０９７４号公報

しかしながら、従来技術のように、半田付けによって端子板と電極線とを固着する場合、半田付けにおいては、半田付け作業に用いられる絶縁性の高いフラックスが端子板上に飛散することがある。その結果、電気特性の検査を行う際の検査精度の低下が生じることとなる。

本発明は、上述の問題を解決することによって、太陽電池モジュールからの電極線と太陽電池モジュールの端子ボックスの端子板との接続強度及び／又は端子ボックスの品質向上を実現し得る太陽電池モジュールの電極線と端子ボックスとの接続構造を提供するものである。

本発明者は、端子板及び／又は端子ボックスの構造を工夫することにより、太陽電池モジュールからの電極線と、該太陽電池モジュールの端子ボックスの端子板とを接続する好適な接続構造が実現することができると考え、鋭意研究に取り組んだ。本発明者は、特に、端子ボックスにおける太陽電池モジュールからの電極線と、端子板とを接続する接続構造における半田付け作業に用いられるフラックスの飛散による問題点の改善に着目した。発明者による研究と分析の結果、ある特殊な端子板及び／又は電極線と端子板との接続構造を採用することによって、上述の問題が解決することを知見した。本発明は上述の視点に基づいて創出された。

本発明の１つの接続構造は、太陽電池モジュールからの電極線と、該太陽電池モジュールの端子ボックスの端子板とを電気的に接続する接続構造である。より具体的には、この接続構造は、前述の端子ボックスにおいて、前述の電極線の一端側の一部の領域が前述の端子板の一面上に半田によって固着され、かつ、その端子板が、一面上に凸部を備える。

この接続構造によれば、例えば、電気特性検査（導通検査）に代表される各種の検査を行うテスターのプローブを接触させるための凸部の高さが、電極線が半田によって固着される端子板の面よりも高くなる。その結果、電極線の半田付け作業において用いられる絶縁性の高いフラックスの飛散を防止し得る障壁が、該凸部によって形成されることになる。従って、仮に電極線の半田付け作業においてフラックスが周囲に飛散した場合であっても、該凸部の天面にフラックスが付着することが確度高く防止され得る。その結果、フラックスの飛散があっても、凸部の天面に例えばテスターのプローブを接触させることによって、各種の検査結果の確度、ないし検査精度の向上を実現し得る。

また、本発明の１つの端子板は、太陽電池モジュールからの電極線と電気的に接続される、該太陽電池モジュールの端子ボックスの端子板である。より具体的には、この端子板は、前述の電極線の一端側の一部の領域が前述の端子板の一面上に半田によって固着される電極線接続部と、端子板の一面上に備えられる凸部の天面である検査スペース部とを備える。

この端子板によれば、例えば、電気特性検査（導通検査）に代表される各種の検査を行うテスターのプローブを接触させるための検査スペース部の高さが、電極線が半田によって固着される端子板の面よりも高くなる。その結果、仮に電極線の半田付け作業において用いられる絶縁性の高いフラックスが周囲に飛散した場合であっても、検査スペース部にフラックスが付着することが確度高く防止され得る。その結果、フラックスの飛散があっても、検査スペース部に例えばテスターのプローブを接触させることによって、各種の検査結果の確度、ないし検査精度の向上を実現し得る。

また、上述の太陽電池モジュールの電極線と端子ボックスとの接続構造を備える太陽光発電システム、あるいは、上述の端子板を備えた太陽光発電システムは、端子ボックスの品質向上及び／又は電気特性検査に代表される各種の検査の検査精度の向上を実現し得る。

本発明の１つの接続構造によれば、仮に電極線の半田付け作業において用いられる絶縁性の高いフラックスが周囲に飛散した場合であっても、半田によって固着される対し板の面よりも高い凸部を備えるため、該凸部の天面にフラックスが付着することが確度高く防止し得る。また、本発明の１つの端子板によれば、各種の検査を行うテスターのプローブを接触させるための検査スペース部の高さが、電極線が半田によって固着される端子板の面よりも高くなる。その結果、仮に電極線の半田付け作業において用いられる絶縁性の高いフラックスが周囲に飛散した場合であっても、検査スペース部にフラックスが付着することが確度高く防止され得る。従って、上述のいずれの発明も、各種の検査結果の確度ないし検査精度の向上を実現し得る。

第１の実施形態の端子ボックスを備える太陽光発電システムの構成の概略図である。太陽電池モジュールの裏面に装着された第１の実施形態の端子ボックスを示す図である。第１の実施形態の端子ボックスの斜視図である。第１の実施形態の端子板の斜視図である。第１の実施形態の端子板の平面図及び側面図である。第１の実施形態の端子板上に載置された電極線の一端側の一部の領域を示す斜視図である。第１の実施形態の端子板上に載置された電極線の一端側の一部の領域を示す側面図である。第１の実施形態における端子板と電極線の一端側の一部の領域とを接続する工程を示す図である。その他の実施形態の端子板を示す側面図である。その他の実施形態の端子板を示す斜視図である。

本発明の実施形態を、添付する図面に基づいて詳細に述べる。なお、この説明に際し、全図にわたり、特に言及がない限り、共通する部分には共通する参照符号が付されている。また、図中、各実施形態の要素のそれぞれは、必ずしも互いの縮尺比を保って示されてはいない。また、各図面を見やすくするために、一部の符号が省略され得る。

＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態の端子ボックス１００を備える太陽光発電システム２００の構成の概略図である。図１に示すように、太陽光発電システム２００は、例えば、家屋の屋根上に設置された複数の太陽電池モジュール１５０、接続箱１６０、及び太陽電池モジュール１５０が発電した直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ１６５を備えている。また、太陽光発電システム２００によって生み出された電力は、分配盤１８０を介して各種電気機器１８５に供給される。本実施形態においては、複数の太陽電池セルを備えた太陽電池モジュール１５０が全て同一面上に配置されている。また、複数の太陽電池モジュール１５０は、端子ボックス（ジャンクションボックス）１００を介して互いに電気的に直列又は並列に接続される。

図２は、太陽電池モジュール１５０の裏面に装着された端子ボックス１００を示す図である。太陽電池モジュール１５０の裏面には、太陽電池モジュール１５０を他の太陽電池モジュール１５０に電気的に接続するとともに、接続箱１６０に電気的に接続するための端子ボックス１００が、接着材や接着テープ等によって固定される。端子ボックス１００の一端側には、２本の外部接続用ケーブル１２０が接続されている。この外部接続用ケーブル１２０の他端には、それぞれ雄コネクタ１３０及び／又は雌コネクタ１３２が設けられる。雄コネクタ１３０及び／又は雌コネクタ１３２が、隣の端子ボックス１００の雄コネクタ１３０及び／又は雌コネクタ１３２に接続することにより、複数の太陽電池モジュール１５０が互いに電気的に接続することになる。

図３は、端子ボックス１００の内部構造を示す斜視図である。なお、図３の一部は透視図として描かれている。また、筐体８０の底面に設けられた開口部８５は、見やすくするために斜線が施されている。本実施形態においては、太陽電池モジュール１５０が備える縦横に所定数が配列された太陽電池セルから引き出された、プラス側及びマイナス側の平帯状の電極線（タブリード線）２０が、端子ボックス１００の筐体８０内に導入される。また、プラス側及びマイナス側の電極線２０と電気的に接続される２枚の端子板１０は、図３に示すように並べて配設される。開口部８５は、電極線２０を太陽電池モジュール１５０の表面側から裏面側に（さらに、端子ボックス１００内に）引き込むために設けられている。なお、電極線２０は、例えば、錫メッキ銅、半田メッキ銅等から形成されている。また、端子板１０の材料は、真鍮などの銅合金等の放熱性の高い導電材が採用される。

隣り合う２枚の端子板１０の間には、逆流防止用ダイオード５０が設けられる。また、逆流防止用ダイオード５０のリード線５２が半田付けによって、端子板１０と逆流防止用ダイオード５０が電気的に接続される。加えて、係止方向が異なる図示しない４つのフックによって、外部接続用ケーブル１２０の保持部材９０が筐体８０の一端側に固着される。外部接続用ケーブル１２０は、筐体８０の側面を貫通して筐体８０内に導入される。また、保持部材９０の内部に設けられた図示しないケーブル係止部によって、外部接続用ケーブル１２０が保持される。

本実施形態においては、太陽電池モジュール１５０と端子板１０との電気的な接続が、電極線２０によって行われる。上述のとおり、電極線２０は、太陽電池モジュール１５０の表面側から裏面側に引き込まれる。引き込まれた電極線２０は、端子ボックス１００の底面が備える開口部８５を貫通した後、筐体８０内に導入される。電極線２０の一端側の一部の領域と端子板１０の一端とが電気的に接続されることにより、太陽電池モジュール１５０と端子板１０との電気的な接続が実現する。

図４及び図５は、第１の実施形態の端子板１０の構造を示す図である。図４は、本実施形態の端子板１０の斜視図である。また、図５（ａ）は、端子板１０の平面図であり、図５（ｂ）は、端子板１０の側面図である。本実施形態の端子板１０は、電極線２０の一端側の一部の領域が端子板１０の一面上に半田によって固着される電極線接続部１２と、端子板１０の一面上に備えられる凸部１１の天面である検査スペース部１４と、外部接続用ケーブル１２０の導線４０を加締めることによって端子板１０と導線４０とを接続する導線保持部１８とを備える。本実施形態においては、凸部１１が電極線接続部１２よりも電流方向下流側に備えられている。

また、ダイオードリード接続部１５は、逆流防止用ダイオード５０のリード線５２を半田によって接続するための面を有する部分である。また、ダイオードリード接続部１５の該面上に形成された半田部３５を介して、端子板１０がリード線５２と電気的に接続している。ダイオードリード接続部１５の側壁１６は、リード線５２の挿入孔１７を備えているため、挿入孔１７からダイオードリード接続部１５に向けて逆流防止用ダイオード５０のリード線５２を引き出すことができる。

図６は、端子板１０上に載置された電極線２０の一端側の一部の領域を示す斜視図である。また、図７は、端子板１０上に載置された電極線２０の一端側の一部の領域を示す側面図である。

図６及び図７に示すように、電極線接続部１２は、電極線接続部１２の側縁両側から立ち上がった挟持爪１３を備えている。また、挟持爪１３は、端子板１０上に載置された電極線２０の一端側の一部の領域を加締めることができる。加えて、本実施形態においては、前述の一部の領域が、挟持爪１３によって加締められるとともに、半田によって端子板１０と固着されている。従って、挟持爪１３及び端子板１０の一面上（すなわち、電極線接続部１２）に形成された半田部３０を介して端子板１０と電極線２０が電気的に接続される。

また、本実施形態においては、検査スペース部１４が、挟持爪１３に近接して形成されている。また、挟持爪１３より電流方向下流側において、電極線２０が、端子板１０の一面側から検査スペース部１４が形成された凸部１１の側面に沿って屈曲している。本実施形態においては、電極線２０が、端子板１０の一面側から該凸部１１の側面に沿って略垂直に屈曲していることによって、例えば、電極線２０を該凸部１１の側面から離れる方向に引っ張るような何らかの負荷がかかっても、電極線２０自身の動きが挟持爪１３によって妨げられ易くなる。その結果、電極線２０と端子板１０との接続強度をさらに高めることが可能となる。

図８は、電極線２０の一端側の一部の領域と端子板１０とを接続する工程を示す図である。図８（ａ）に示すように、まず、電極線２０の一端側の一部の領域を端子板１０上に載置する。次に、図８（ｂ）に示すように、端子板１０上に載置された電極線２０の一端側の一部の領域は、公知の加締め工具を使用して、挟持爪１３により加締められる。最後に、電極線２０の一端側の一部の領域を挟持爪１３により加締めた後に、図８（ｃ）に示すように、端子板１０の電極線接続部１２上において、半田付けによって電極線２０と端子板１０とを固着する半田部３０を形成する。本実施形態の接続作業を各端子板１０について行うことにより、太陽電池モジュール１５０の各電極線２０と端子ボックス１００の各端子板１０とが電気的に接続する。

また、端子板１０は、電極線２０の一端側の一部の領域、すなわち半田部３０又は挟持爪１３よりも電流方向下流側に、検査スペース部１４を備えている。なお、電流方向の下流側とは、太陽電池モジュール１５０が生み出した起電力によって得られた電流が各種電気機器１８５に向けて流れる際の各種電気機器１８５側という意味である。

また、本実施形態の検査スペース部１４は、電気特性検査（例えば、導通検査）をするためのテスターのプローブ（探針）を接触させることが可能な領域である。例えば、検査スペース部１４は、各太陽電池セルを備える太陽電池モジュール１５０から引き込まれた電極線２０や逆流防止用ダイオード５０等の電気特性を検査するためのテスターのプローブが接触する領域である。

より具体的には、本実施形態の検査スペース部１４は、図５（ｂ）及び図６に示すように、電極線２０が半田によって接続される電極線接続部１２側に向けて開口するコの字状に屈曲する凸部１１の天面である。端子板１０の一部が電極線接続部１２側（より正確には、電極線接続部１２と同一平面）に向けて開口するコの字状に屈曲することによって検査スペース部１４が形成されている。この検査スペース部１４が設けられることによって、例えばテスターのプローブを接触させるための検査スペース部１４の高さ（つまり、凸部１１の高さ）が、少なくとも端子板１０の電極線接続部１２よりも高くなる。その結果、電極線２０の半田付け作業において用いられる絶縁性の高いフラックスの飛散を防止し得る障壁が形成されることになる。この作用は、検査スペース部１４の領域内にフラックスが付着することを抑制ないし防止することにつながる。従って、フラックスの飛散による電気特性検査の精度の低下を確度高く防ぐことが可能となるため、端子ボックス１００の品質向上及び／又は電気特性検査に代表される各種の検査の検査精度の向上を実現し得る。なお、半田付けの際のフラックスの飛散による検査への影響をさらに低減する観点から言えば、図７に示すように、検査スペース部１４の高さが、電極線接続部１２上の半田部３０の高さ（つまり、半田付け後の半田の高さ）よりも高い位置に存在することがより好ましい。

従って、本実施形態の太陽電池モジュール１５０の電極線２０と端子ボックス１００との接続構造によれば、フラックスの飛散により電気特性の検査を行う際の検査精度の低下、及び／又は検査作業上の支障が生じることを確度高く抑制ないし防止することが可能となる。また、本実施形態においては、電極線２０の一端側の一部の領域が、挟持爪１３により加締められるとともに、半田によって端子板１０の電極線接続部１２の天面上に固着されている。従来、半田によってのみ端子板１０と電極線２０とを固着していた際には、例えば、逆流防止用ダイオード５０の発熱等の理由により、端子板１０が過度な高温となる時に半田が解けてしまうことが生じ得る。従って、挟持爪１３を設けることにより、一時的に端子板１０が過度な高温状態となったとしても、接続強度が低下することを確度高く防止することになる。従って、端子板１０と電極線２０との接続強度のさらなる向上を実現し得る。

上述のとおり、本実施形態の本実施形態の太陽電池モジュール１５０の電極線２０と端子ボックス１００との接続構造、及び／又は本実施形態の端子板１０を備える太陽光発電システム２００を採用することにより、太陽電池モジュール１５０の端子ボックス１００の耐久性並びに電気特性検査に代表される各種の検査の検査精度の向上を実現し得る。

＜その他の実施形態＞
ところで、上述の実施形態においては、電極線の一端側の一部の領域と端子板とを接続する工程において、加締め工程の後に半田付け工程を実施していたが、上述の実施形態はその態様に限定されない。例えば、加締め工程の前に半田付け工程を実施することも採用し得る一態様である。但し、安定した位置において半田付けを行うことができるため、加締め工程の後に半田付け工程を実施する方が好ましい。

また、上述の実施形態においては、端子板１０が、半田部３０よりも電流方向下流側に検査スペース部１４を備えているが、上述の実施形態はこの態様に限定されない。端子板が、半田部よりも電流方向上流側に検査スペース部を備えることも採用し得る一態様である。

また、上述の実施形態においては、電極線２０が、半田とともに、挟持爪１３によって端子板１０の一面上に固着されているが、上述の実施形態はこの態様に限定されない。例えば、図９に示すように、端子板２１０において半田のみによって固着される態様も、採用し得る一態様である。また、挟持爪１３を用いずに、別の公知の固着手段（例えば、ビス止め）によって、電極線が半田とともに、端子板の一面上に固着される態様も採用し得る一態様である。

また、上述の実施形態においては、端子板１０の検査スペース部１４が、端子板に向けてコの字状に屈曲することによって形成されている凸部１１の天面であったが、検査スペース部が形成される凸部の形状は、そのような態様に限定されない。図１０は、第１の実施形態の変形例の端子板３１０を示す斜視図である。例えば、図１０に示すように、端子板３１０の検査スペース部３１４が、端子板３１０に向けて開口するＵ字状に屈曲することによって形成される凸部３１１の天面であることも、採用し得る一態様である。

また、上述の実施形態においては、検査スペース部１４は、端子板１０自身を屈曲させることにより形成されていたが、検査スペース部の態様は上述の実施形態に限定されない。例えば、検査スペース部を備えた台形柱状の別体を、接着、溶接等の手段を用いて端子板１０上に設けることも採用し得る他の一態様である。

その他の実施形態において示された各実施形態も、第１の実施形態の効果と同等の効果又は該効果の少なくとも一部の効果が奏され得る。

上述の各実施形態の開示は、それらの実施形態の説明のために記載したものであって、本発明を限定するために記載したものではない。加えて、各実施形態の他の組合せを含む本発明の範囲内に存在する変形例もまた、特許請求の範囲に含まれるものである。

１０，２１０，３１０端子板
１１，３１１凸部
１２電極線接続部
１３挟持爪
１４，３１４検査スペース部
１５ダイオードリード接続部
１８導線保持部
２０電極線
３０，３５半田部
４０導線
５０逆流防止用ダイオード
５２リード線
８０筐体
８５開口部
９０保持部材
１００端子ボックス
１２０外部接続用ケーブル
１３０雄コネクタ
１３２雌コネクタ
１５０太陽電池モジュール
１６０接続箱
１６５パワーコンディショナ
１８０分配盤
１８５各種電気機器
２００太陽光発電システム

Claims

太陽電池モジュールからの電極線と、前記太陽電池モジュールの端子ボックスの端子板とを電気的に接続する接続構造であって、
前記端子ボックスにおいて、前記電極線の一端側の一部の領域が前記端子板の一面上に半田によって、及び前記端子板が備える挟持爪により加締められることによって固着され、
前記端子板が、前記一面上であって、前記挟持爪に近接して形成された凸部を備え、
前記電極線が、前記挟持爪より電流方向下流側において、前記一面側から前記凸部の側面に沿って屈曲する、
接続構造。
前記端子板が前記一面側に向けて開口するコの字状又はＵ字状に屈曲することによって、前記凸部が形成される、
請求項１に記載の接続構造。
太陽電池モジュールからの電極線と電気的に接続される、前記太陽電池モジュールの端子ボックスの端子板であって、
前記電極線の一端側の一部の領域が前記端子板の一面上に半田によって、及び前記端子板が備える挟持爪により加締められることによって固着される電極線接続部と、
前記一面上であって、前記電極線と電気的に接続するときに、前記電極線が前記挟持爪より電流方向下流側において前記一面側から凸部の側面に沿って屈曲する程度に前記挟持爪に近接して形成された前記凸部の天面である検査スペース部と、
を備える、
端子板。
前記凸部が、前記端子板が前記一面側に向けて開口するコの字状又はＵ字状に屈曲する、
請求項３に記載の端子板。
請求項１又は請求項２に記載の接続構造を備えた、
太陽光発電システム。
請求項３又は請求項４に記載の端子板を備えた、
太陽光発電システム。