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JP5459862B2 - 端子ボックス - Google Patents

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    • HELECTRICITY
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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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