JP5459861B2

JP5459861B2 - 端子ボックス

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Publication number: JP5459861B2
Application number: JP2010192471A
Authority: JP
Inventors: 豊増本
Original assignee: Hosiden Corp
Current assignee: Hosiden Corp
Priority date: 2010-08-30
Filing date: 2010-08-30
Publication date: 2014-04-02
Anticipated expiration: 2030-08-30
Also published as: KR20120021167A; JP2012049459A; KR101215156B1; TWI416833B; TW201223051A

Description

本発明は、太陽電池モジュールの出力端子と、電力ケーブルの芯線とが接続する端子板をボックス本体の底壁に備え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、ボックス本体の内部に端子板が配置され、ボックス本体に挿入された電力ケーブル（文献では出力ケーブル）の芯線を端子板のカシメ部でカシメることにより電気的に接続する点が記載されている。また、一対の端子板の突出片に対してバイパスダイオードのリード線を半田付けし、太陽電池モジュールの出力端子（文献ではリード線）を端子板の脚部に半田付けする点が記載されている。

この特許文献１では、端子板に係合孔が形成され、この係合孔に対して端子ボックス本体の係合突起を挿通して突き出させ、この部位を超音波で溶解し大径化した後に硬化させることにより、この端子板をボックス本体の底壁部に固着する点も記載されている。

特開平１１‐２６０３５号公報

このように太陽電池モジュールに用いられる端子ボックスは、太陽電池モジュールを設置する際に、太陽電池の出力端子と電力ケーブルとを端子板に接続する作業を必要とし、手間が掛かることから作業性を向上が求められるものである。

また、ボックス本体に電力ケーブルを挿入する際の作業形態を考えると、電力ケーブルの被覆を取り除き、芯線を露出させた状態でボックス本体の孔部等に挿入する形態となる。芯線は細い線材が用いられており容易に折れ曲がるため、挿入時にボックス本体の内部の壁面やリブ等に接触して円滑な挿入が妨げられることもあった。特に、ボックス本体の内部に接触した場合に線の束が拡がる（バラケル）ことにもあり、改善の余地があった。

本発明の目的は、電力ケーブルを端子板に接続する作業を容易にする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、電力ケーブルの芯線とが接続する端子板をボックス本体の底壁に備えている端子ボックスであって、
前記ボックス本体の底壁から突出して形成された端子台に前記端子板が備えられ、前記端子板に前記電力ケーブルを挿入する挿入孔が前記ボックス本体に形成されると共に、
この挿入孔に前記電力ケーブルが挿入された際に、この電力ケーブルの端部に接触してこの端部を前記底壁から離間する方向に案内する傾斜面が前記端子台に形成され、
前記底壁を基準にして、この底壁より高い位置に前記挿入孔が形成され、
前記傾斜面が前記挿入孔の下端よりも低い位置から前記端子板の支持面に亘る領域に形成されている点にある。

この構成によると、ボックス本体に対して電力ケーブルを挿通した場合には、この電力ケーブルの端部が傾斜面に接触することにより、この電力ケーブルの端部を底壁から持ち上げる方向に案内することが可能となる。これにより電力ケーブルの端部の被覆を取り除き芯線を露出させていても、芯線の束が拡がる不都合を抑制した状態で、電力ケーブルをボックス本体に引き込んで芯線を端子板に電気的に接続する作業も容易に行える。
その結果、電力ケーブルを端子板に接続する作業を容易にする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、挿入孔に対して電力ケーブルを単純に挿入する操作を行うだけで、電力ケーブルの先端部が底壁に方向に向かう場合でも、電力ケーブルの先端部を傾斜面に接触させ、この電力ケーブルの端部を無理なく案内できることになる。

本発明は、前記ボックス本体に前記底壁と対向する位置に開口部が形成され、この開口部を閉塞する蓋体が備えられ、前記端子板が、前記端子台に対して分離自在に係合保持されても良い。

これによると、蓋体を開放した状態で電力ケーブルの先端部を挿入孔に挿入し、傾斜面によって開口部の方向に案内された電力ケーブルをボックス本体の内部に引き込むことが容易に行える。次に、電力ケーブルの端部の芯線を、端子台から分離した状態の端子板に対して電気的に接続する。このように接続する際には端子板が端子台から分離しているので作業が容易に行える。そして、この接続の後に端子板を端子台に係合保持し、開口部を蓋体で閉塞することで済み、作業が容易に行える。

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）３つ以上の端子板６を備えた端子ボックスに適用しても良い。この場合、端子ボックスに挿入される電力ケーブル４は一対であっても複数であっても良い。構成としては、電力ケーブル４に対応する端子板６を支持するための端子台１ｈに傾斜面１ｔが形成されることになる。

（ｂ）端子板６をボックス本体１に支持するためにビスの締付により固定しても良い。

本発明は、電力ケーブルを挿通するための挿入孔が形成された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
１ｈ端子台
１ｄ挿入孔
１ｔ傾斜面
２蓋体
３出力端子（出力ケーブル）
４電力ケーブル
４ａ芯線
６端子板

Claims

太陽電池モジュールの出力端子と、電力ケーブルの芯線とが接続する端子板をボックス本体の底壁に備えている端子ボックスであって、
前記ボックス本体の底壁から突出して形成された端子台に前記端子板が備えられ、前記端子板に前記電力ケーブルを挿入する挿入孔が前記ボックス本体に形成されると共に、
この挿入孔に前記電力ケーブルが挿入された際に、この電力ケーブルの端部に接触してこの端部を前記底壁から離間する方向に案内する傾斜面が前記端子台に形成され、
前記底壁を基準にして、この底壁より高い位置に前記挿入孔が形成され、
前記傾斜面が前記挿入孔の下端よりも低い位置から前記端子板の支持面に亘る領域に形成されている端子ボックス。
前記ボックス本体に前記底壁と対向する位置に開口部が形成され、この開口部を閉塞する蓋体が備えられ、前記端子板が、前記端子台に対して分離自在に係合保持される請求項１記載の端子ボックス。