JP3149887U - 端子ボックス付太陽電池モジュールと端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】端子ボックスとフレキシブルな太陽電池モジュール間を固着するにあたり、固着の脆弱性を改善し、耐久性を増す。【解決手段】端子ボックス１０は、筐体の４の縦壁７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄを有し、筐体内に、リード線受容端子と外部接続ケーブル２０の一方端部が収納され、一対のフランジ９１ａと９１ｃを形成し、前記フランジにボックス貫通穴を設けた。太陽電池モジュールの端子ボックス配置領域に、端子ボックスを配置し、太陽電池モジュールの一部分にモジュール貫通穴を設け、他方表面に裏打ち板３０を配置し、貫通固定手段４３をボックス貫通穴、モジュール貫通穴と裏打ち板貫通穴に挿通し、太陽電池モジュールを端子ボックスと裏打ち板で挟み込み固定した。【選択図】図１

Description

本考案は端子ボックス付太陽電池モジュールと端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具に関するものである。より詳しくは、端子ボックス付のフレキシブルタイプ太陽電池モジュールに関するものであり、また、フレキシブルタイプの太陽電池モジュールに固定する用途に用いる端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具に関するものである。

金属箔やポリマーなどの様々なフレキシブル基板を用いた太陽電池が製作されている。そしてこれらをフレキシブルな保護層に封止したフレキシブルな太陽電池モジュールが製作されている。

この太陽電池モジュールで発電された電力を外部接続ケーブルに中継するために端子ボックスが使用されている。

端子ボックスのフレキシブルな太陽電池モジュールへの取付けは、従来、積層構造の太陽電池モジュールの最外層である補強層に、端子ボックスのベース台を当接し、接着固定する方法、またはネジで締結固定する方法で行われている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００１−２７４４４０号公報（特に図９、図１０）

端子ボックスは、通常、例えば変性ポリフェニレンエーテルのような堅くて曲がらない材料で製造されるので柔軟性はない。一方、フレキシブルな太陽電池モジュールは、文字どおり、柔軟である。

フレキシブルな太陽電池モジュールに堅い端子ボックスを接着固定すると、太陽電池モジュールがたわんだ時に、接着部位に局部的な剥離力が働く。このため、固着が脆弱となり、また、耐久性に乏しい。

また、通常、端子ボックスはコーキング剤の役割を兼用する接着剤を内部空間のみならず、外部にも塗布して、内部への水の浸入を防いでいる。太陽電池モジュールがたわんだ時に、接着部位に局部的な剥離力が働く。このため、端子ボックス内への水の浸入も起こりうる。

端子ボックスを太陽電池モジュールの補強層にネジにより締結固定すれば、太陽電池モジュールがたわんだ時に、補強層のネジ穴部分に局部的に大きな力がかかる。このため、固着が脆弱となり、また、耐久性に乏しい。さらには、太陽電池モジュールの破壊につながりかねない。

そこで、解決しようとする問題点は、端子ボックスとフレキシブルな太陽電池モジュール間を固着するにあたり、固着の脆弱性を改善し、固着の耐久性を増し、また、固着部位の防水性の改良にある。

以下に課題を解決するための手段を述べる。理解を容易にするために、ここでは、本考案の実施態様に対応する符号を付けて説明するが、本考案は当該実施態様に限定されるものではない。

本考案の一の態様にかかる端子ボックス付太陽電池モジュール（１）は、
表面部材と裏面部材の間に太陽電池素子を封止した太陽電池モジュールに、前記太陽電池モジュールから生じる電力を外部接続ケーブルに中継する端子ボックスを固着した端子ボックス付太陽電池モジュールにおいて、
端子ボックス（１０）は、直方体形状の筐体（１９）を有し、
前記筐体は４の縦壁（７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ）を有し、
前記筐体内に、太陽電池モジュールから引き出されるリード線が電気接続されるリード線受容端子（１１）と、前記リード線受容端子と電気導通状態にある外部接続ケーブル（２０）の一方端部が収納され、
前記４の縦壁の中で対向する一対の縦壁（７１ａ、７１ｃ）の底端線（８１ａ、８１ｃ）を起点とし、筐体内から外側に向かう方向に一対のフランジ（９１ａ、９１ｃ）を形成し、前記フランジにボックス貫通穴（１８）を設け、
前記太陽電池モジュールの平面の一領域である端子ボックス配置領域（６１）に、前記太陽電池モジュールの一方表面（６１１）と前記フランジ（９１ａ、９１ｃ）が接触する状態で前記端子ボックスを配置し、前記太陽電池モジュールの一部分であって前記ボックス貫通穴に対面する部分にモジュール貫通穴（４８）を設け、
前記端子ボックス配置領域の他方表面に裏打ち板（３０）を配置し、前記裏打ち板の一部分であって前記モジュール貫通穴に対面する部分に裏打ち板貫通穴（３８）を設け
貫通固定手段（４３）を前記ボックス貫通穴、前記モジュール貫通穴と前記裏打ち板貫通穴に挿通し、かつ、前記貫通固定手段により前記端子ボックス配置領域を、前記フランジと前記裏打ち板で挟み込み固定した。

本考案の好ましい実施態様にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールは、
前記端子ボックスにおいて、前記一対のフランジを２組設けてもよい。

本好ましい実施態様によれば、２組のフランジを設けたので、端子ボックスと裏打ち板で挟み込み固定される端子ボックス配置領域が一層広がり、固着の脆弱性が一層改善され、耐久性と防水性が一層向上する。

本考案の他の好ましい実施態様にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールは、
前記貫通固定手段がリベットであり、前記リベットの座屈拡径により固定されるものであってもよい。

本好ましい実施態様によれば、他の利点とともに、固着作業が容易となる利点が得られる。

本考案のその他の好ましい実施態様にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールは、
前記貫通固定手段がボルトとナットであり、前記ボルトとナットのネジ止めにより固定されるものであってもよい。

本好ましい実施態様によれば、他の利点とともに、固着作業が容易となる利点が得られる。

本考案の他の態様にかかる一対の端子ボックス固定具は、
表面部材と裏面部材の間に太陽電池素子を封止した太陽電池モジュールから生じる電力を外部接続ケーブルに中継する端子ボックスを、太陽電池モジュールの一方表面に固定するために用いる、端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具であって、
端子ボックスと裏打ち板からなり、
前記端子ボックスは、直方体形状の筐体を有し、
前記筐体は４の縦壁を有し、
前記筐体内に、太陽電池モジュールから引き出されるリード線が電気接続されるリード線受容端子と、前記リード線受容端子と電気導通状態にある外部接続ケーブルの一方端部が収納され、
前記４の縦壁の中で対向する一対の縦壁の底端線を起点とし、筐体内から外側に向かう方向に一対のフランジを形成し、前記フランジにボックス貫通穴を設け、
前記裏打ち板に、前記端子ボックス筐体と前記裏打ち板を重ねた状態で、前記ボックス貫通穴に対面する位置に裏打ち板貫通穴を設けたものである、
端子ボックスを含むものである。

以上説明した本考案、本考案の好ましい実施態様、これらに含まれる構成要素は可能な限り組み合わせて実施することができる。

本考案によれば、その他の構成とともに、端子ボックスにフランジを形成し、また裏打ち板を用い、これらを太陽電池モジュールの両面に配置して貫通固定手段で固定するので、太陽電池モジュールの端子ボックス配置領域という広い面で変形力を受けることができる利点がある。このため、固着の耐久性に富み、脆弱性が改善される。

そして、端子ボックスに設ける貫通穴はフランジに設けるので、筐体内に配置される電気部品と隔離される。

本考案にかかる端子ボックス固定具は、固着の耐久性が増し、脆弱性が改善される取付け具となる利点がある。

図１は端子ボックス付太陽電池モジュールの説明図である。 図２は端子ボックスの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は背面図である。 図３は端子ボックスの中央断面図である。 図４はフランジを形成する位置の説明斜視図である。（ａ）は一組のフランジを設けた端子ボックスを示し、（ｂ）は他の一組のフランジを設けた端子ボックスを示し、（ｃ）は二組のフランジを設けた端子ボックスを示している。（ｄ）は円柱形状の筐体を有する端子ボックスに本考案を応用して一組のフランジを形成した端子ボックスを示している。 図５は端子ボックス付太陽電池モジュールの組み立て説明図である。

以下、図面を参照して本考案の実施例にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールと端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具をさらに説明する。本考案の実施例に記載した部材や部分の寸法、材質、形状、その相対位置などは、とくに特定的な記載のない限りは、この考案の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は端子ボックス付太陽電池モジュールの説明図である。図２は端子ボックスの説明図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は底面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は背面図である。図３は端子ボックスの中央断面図である。図４はフランジを形成する位置の説明斜視図である。（ａ）は一組のフランジを設けた端子ボックスを示し、（ｂ）は他の一組のフランジを設けた端子ボックスを示し、（ｃ）は二組のフランジを設けた端子ボックスを示している。（ｄ）は円柱形状の筐体を有する端子ボックスに本考案を応用して一組のフランジを形成した端子ボックスを示している。図５は端子ボックス付太陽電池モジュールの組み立て説明図である。

図１は説明のために書かれた図面であり、端子ボックス１０ａ、１０ｂ、太陽電池モジュール５０、裏打ち板３０ａ、３０ｂなど、単一の構成物内で上下、左右と奥行きの縮尺は異なり、また、端子ボックス付太陽電池モジュールにおいて、端子ボックス、太陽電池モジュールと裏打ち板の相互間の縮尺も異なるものである。

太陽電池モジュール５０は太陽電池５１ａ、５１ｂ、５１ｃを表面部材と裏面部材の間に封止したものである。本考案の対象となる太陽電池モジュールは、モジュール全体としてフレキシブルなものがふさわしい。ここで、フレキシブルな太陽電池として、ＣＩＧＳ系、薄膜シリコン系、有機半導体系の太陽電池を例示することができる。

表面部材と裏面部材は、室温下でフレキシブルな合成樹脂ポリマーが好ましい。フレキシブルな太陽電池の対極にあるリジッドな太陽電池モジュールとしては、太陽電池として結晶シリカを用い、表面部材、裏面部材及び／または積層部材として、ガラス板を用いるものを挙げることができる。

図１において、太陽電池５１ａ、５１ｂ、５１ｃの左右には、内部配線４６と内部配線４７がある。内部配線４６と４７は、太陽電池５１ａ、５１ｂ、５１ｃで発電された電力を集め、当該電力を端子ボックス１０ａ、１０ｂに接続する。図１では、太陽電池と内部配線、内部配線と端子ボックス間の接続配線の図示を省略している。

図１に示す太陽電池モジュール５０内の太陽電池の数は３である。単一の太陽電池モジュールに封止する太陽電池の数は任意の値にすることができる。

また、図１では太陽電池モジュール５０内の３の太陽電池は、並列に接続されている。太陽電池モジュール内で、複数の太陽電池は並列及び／または直列に接続することができる。

端子ボックス１０の筐体１９は直方体である。図１と図４などを参照して筐体１９は４の縦板７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄに囲まれている。筐体１９が太陽電池モジュールに対面する部分はモジュール側開口部７６である。

筐体１９の内部には、リード線受容端子１１、ケーブル線端子１２がある。リード線受容端子１１は貫通穴を有する。リード線受容端子は、当該貫通穴を天板１６から立ち下がる突起２７に通し、突起２７にＣＡ止めリング１２をはめて筐体内に固定される。

ケーブル線端子１２は貫通穴を有する。ケーブル線端子１２は、当該貫通穴を天板１６から立ち下がる突起２８に通し、突起２８にＣＡ止めリング１３をはめて、筐体内に固定される。

リード線受容端子１１の一方端部は接続部１１１である。太陽電池モジュールの内部配線から導かれる配線部材をモジュール側開口部７６を通過して筐体１９内に導き、接続部１１１に半田付けなどの手段で電気接続する。

天板１６に接して結線開口部２６があり、結線作業などの後に蓋２９が被せられる。

外部接続ケーブル２０の一方端部は、筐体１９内に在り、芯線２１がケーブル線端子１２にかしめ止められ、かつ半田付けで電気接続されている。外部ケーブル線２０の他方端部には、コネクタ２２が設置されている。

リード線受容端子１１とケーブル線端子１２間にダイオード１５が電気接続されている。ダイオードは逆流防止手段であり、太陽電池に逆電流が流れることを防止する。

端子ボックス１０は単一電気回路のボックスであり、２個の端子ボックスで電気接続の役目を果たす。図１に図示した端子ボックス付太陽電池モジュール１を例にとれば、端子ボックス１０ａと端子ボックス１０ｂの一対で、電気接続の役目を果たす。もっとも、本考案にかかる端子ボックスは単一電気回路の端子ボックスに限られることはなく、一対の電気回路を有する端子ボックスであってもよい。さらには、３本、４本以上の内部配線から電力をとりだすための複数のリード線受容端子を備えた端子ボックスであってもよい。

ダイオード１５は、太陽電池モジュールのプラス極側、又はマイナス極側のいずれか一方に挿入すればその役目を果たすので、不必要であればダイオード１５を取り除いて、リード線受容端子１１とケーブル線端子１２を電線で接続してもよい。あるいは、リード線受容端子１１とケーブル線端子１２を共用の単一の端子にしてもよい。

図１と図４などを参照してフランジの形成を説明する。フランジはモジュール開口部７６と同一平面に、板状体を外側に向けて形成される。すなわち、フランジは、縦板の底端部８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄから外側に向かう板状部分である。通常、一対のフランジが形成される。

図４（ａ）を参照して、４の縦壁７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの中で、対向する一対の縦壁は、縦壁７１ａと縦壁７１ｃである。縦壁７１ａの底端線は底端線８１ａである。縦壁７１ｃの底端線は底板線８１ｃである。

底端線８１ａを起点とし、筐体内から外側に向かう方向に板状部分を設置して、フランジ９１ａを形成する。また底端線８１ｃを起点とし、筐体内から外側に向かう方向に板状部分を設置して、、フランジ９１ｃを形成する。

図４（ｂ）を参照して、他の一対のフランジの形成を説明する。４の縦壁７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄの中で、対向する他の一対の縦壁は、縦壁７１ｂと縦壁７１ｄである。縦壁７１ｂの底端線は底端線８１ｂである。縦壁７１ｄの底端線は底端線８１ｄである。

底端線８１ｂを起点とし、筐体内から外側に向かう方向に板状部分を設置して、フランジ９１ｂを形成する。また底端線８１ｄを起点とし、筐体内から外側に向かう方向に板状部分を設置して、フランジ９１ｄを形成する。

単一の筐体に二組のフランジを形成することがより一層好ましい。太陽電池モジュールを挟み込む面積が増大し、モジュールの強度が増加するからである。

図４（ｃ）は、単一の筐体に二組のフランジを形成した例である。フランジ９１ａとフランジ９１ｃが一組であり、フランジ９１ｂとフランジ９１ｄが一組である。ハッチングで示した領域９５は底端線の延長に該当しないが、ここにもフランジを広げることが好ましい。

直方体以外の形状の筐体であっても、同様な考え方で、フランジを形成することができる。図４（ｄ）は円柱形状の筐体を有する端子ボックスに本考案を応用して一組のフランジを形成した端子ボックスを示している。筐体１９１を中間にしてその両側一組のフランジであるフランジ９１１ｂと９１１ｄを形成すればよい。

フランジ９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄには、合計４のボックス貫通穴１８が貫通している。単一の端子ボックスに設けるボックス貫通穴の数は４に限られないが、通常は４とする。好ましくは、図４（ｃ）中にハッチングで示した領域９５に各１個のボックス貫通穴１８を設ける。もっとも、太陽電池モジュールの引っ張り強度などを勘案して、ボックス貫通穴の数を６や８あるいは任意の数にしてもよい。

モジュール貫通穴の数はボックス貫通穴の数と同じとなる。裏打ち板貫通穴の数はボックス貫通穴の数と同じとなる。

端子ボックスの筐体は、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエーテルやポリフェニレンスルフィドなどからなる。

裏打ち板３０は裏打ち板貫通穴３８を有する。裏打ち板貫通穴３８の位置はボックス貫通穴１８の位置に対応する位置となる。裏打ち板３０の大きさは、フランジを含む端子ボックスの大きさと同等となる。裏打ち板３０をより大きくしてもよいが、太陽電池モジュールの柔軟性を損なうなど不利益が増える。より好ましくは、端子ボックスにおけるフランジの外部輪郭線と裏打ち板の周囲輪郭線が一致する大きさの関係にあることである。

裏打ち板３０は、例えば、アルミニウム、木材、変性ポリフェニレンエーテル、ポリフェニレンエーテルまたはポリフェニレンスルフィドなどで作ることができる。太陽電池モジュールを挟み込み固定する役目を果たすために、堅さが必要であるから、一定の厚さが必要となる。上記に例示した材料であれば、通常は厚さ１ｍｍ以上の板であり、好ましくは厚さ１．５ｍｍ以上の板である。不必要に厚い板は邪魔になるので、厚さの上限は通常１０ｍｍ、好ましくは５ｍｍ、より好ましくは３ｍｍである。

裏打ち板３０は中央部に貫通部があってもよい。

図５などを参照しながら、太陽電池モジュール５０への端子ボックス１０の固着方法を説明する。

太陽電池モジュールの平面の一領域である端子ボックス配置領域６１に端子ボックス１０を配置する。このとき、太陽電池モジュールの一方表面６１１とフランジ９１が接触する状態で配置する。

太陽電池モジュールには予めモジュール貫通穴４８を空けておく。フランジに接着剤を塗布する。

端子ボックス配置領域の他方表面６１２に裏打ち板３０を配置する。ボックス貫通穴１８、モジュール貫通穴４８と裏打ち板貫通穴３８を一致させて、貫通固定手段であるボルト４１１を挿入する。ボルトの足に貫通固定手段であるナットをネジ止めする。これにより、太陽電池モジュール５０の端子ボックス配置領域６１は端子ボックス１０と裏打ち板３０で挟み込み固定される。ここで、端子ボックス１０を構成する部分のなかで、太陽電池モジュールに接触する部分は、フランジ９１である。

その後、筐体１９の内部にコーティング剤を注入し、結線開口部２６に蓋２９をかぶせる。

貫通固定手段はボルトとナットに限られず、例えば、リベットであってもよい。図１に図示した端子ボックス付太陽電池モジュールにおいて、端子ボックスの固定に用いた貫通固定手段はリベット４３ａ、４３ｂである。また、裏打ち板貫通穴３８にネジを螺設すれば、ナットを用いることなくボルトのみで貫通固定手段となる。

本考案にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールと端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具は、その考案の技術的範囲内で種々に変形して実施できる。例えば、端子ボックスにおいて、筐体はモジュール側開口部を持つ実施例を挙げて説明したが、モジュール側に底板があり天板側は板が無く開放されている本体と当該開放部を覆う蓋からなるものであってもよい。

本考案にかかる端子ボックス付太陽電池モジュールと端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具は、特にフレキシブルな太陽電池モジュールから発電電力を取り出すにあたり使用する端子ボックス関連技術として有用である。

１ 端子ボックス付太陽電池モジュール
１１ リード線受容端子
１２ ケーブル線端子
１５ ダイオード
１６ 天板
１８ ボックス貫通穴
１９ 筐体
２０ 外部接続ケーブル
２６ 結線開口部
２９ 蓋
３０ 裏打ち板
３８ 裏打ち板貫通穴
４１１ 貫通固定手段であるボルト
４１２ 貫通固定手段であるナット
４３ａ、４３ｂ 貫通固定手段であるリベット
４８ モジュール貫通穴
５０ 太陽電池モジュール
６１ モジュール配置領域
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ、７１ｄ 縦壁
７６ モジュール側開口部
８１ａ、８１ｂ、８１ｃ、８１ｄ 底端線
９１ａ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ フランジ

Claims (5)

1. 表面部材と裏面部材の間に太陽電池素子を封止した太陽電池モジュールに、前記太陽電池モジュールから生じる電力を外部接続ケーブルに中継する端子ボックスを固着した端子ボックス付太陽電池モジュールにおいて、
   端子ボックスは、直方体形状の筐体を有し、
   前記筐体は４の縦壁を有し、
   前記筐体内に、太陽電池モジュールから引き出されるリード線が電気接続されるリード線受容端子と、前記リード線受容端子と電気導通状態にある外部接続ケーブルの一方端部が収納され、
   前記４の縦壁の中で対向する一対の縦壁の底端線を起点とし、筐体内から外側に向かう方向に一対のフランジを形成し、前記フランジにボックス貫通穴を設け、
   前記太陽電池モジュールの平面の一領域である端子ボックス配置領域に、前記太陽電池モジュールの一方表面と前記フランジが接触する状態で前記端子ボックスを配置し、前記太陽電池モジュールの一部分であって前記ボックス貫通穴に対面する部分にモジュール貫通穴を設け、
   前記端子ボックス配置領域の他方表面に裏打ち板を配置し、前記裏打ち板の一部分であって前記モジュール貫通穴に対面する部分に裏打ち板貫通穴を設け、
   貫通固定手段を前記ボックス貫通穴、前記モジュール貫通穴と裏打ち板貫通穴に挿通し、かつ、前記貫通固定手段により前記端子ボックス配置領域を、前記端子フランジと前記裏打ち板で挟み込み固定した端子ボックス付太陽電池モジュール。
2. 前記端子ボックスにおいて、前記一対のフランジを２組設けたことを特徴とする請求項１に記載した端子ボックス付太陽電池モジュール。
3. 前記貫通固定手段がリベットであり、前記リベットの座屈拡径により固定されることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載した端子ボックス付太陽電池モジュール。
4. 前記貫通固定手段がボルトとナットであり、ボルトとナットのネジ止めにより固定されることを特徴とする請求項１乃至２いずれかに記載した端子ボックス付太陽電池モジュール。
5. 表面部材と裏面部材の間に太陽電池素子を封止した太陽電池モジュールから生じる電力を外部接続ケーブルに中継する端子ボックスを、太陽電池モジュールの一方表面に固定するために用いる、端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具であり、
   端子ボックスと裏打ち板からなり、
   前記端子ボックスは、直方体形状の筐体を有し、
   前記筐体は４の縦壁を有し、
   前記筐体内に、太陽電池モジュールから引き出されるリード線が電気接続されるリード線受容端子と、前記リード線受容端子と電気導通状態にある外部接続ケーブルの一方端部が収納され、
   前記４の縦壁の中で対向する一対の縦壁の底端線を起点とし、筐体内から外側に向かう方向に一対のフランジを形成し、前記フランジにボックス貫通穴を設け、
   前記裏打ち板に、前記端子ボックス筐体と前記裏打ち板を重ねた状態で、前記ボックス貫通穴に対面する位置に裏打ち板貫通穴を設けたものである、
   端子ボックスを含む一対の端子ボックス固定具。

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