(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を封止した太陽電池モジュールの出力を外部に取り出す電力端子ボックスにおいて、
端子ボックス本体と、
前記太陽電池モジュールが電気的に接続される複数の端子板の少なくとも一部と前記端子板に芯線が電気的に接続される電力ケーブルの少なくとも一部とを樹脂により一体成型したブロック部と、
を有し、
前記端子ボックス本体は、前記ブロック部と樹脂により一体成型されて構成されている、
ことを特徴とする電力端子ボックス。
【請求項２】
前記端子板の少なくとも一部は分断され、前記端子板の分断された部分には、逆流防止ダイオードが介在して接続されることを特徴とする請求項１記載の電力端子ボックス。
【請求項３】
前記端子板は、前記太陽電池モジュールからのプラス極側の出力を前記電力ケーブルに接続するプラス極側端子板、及びマイナス極側の出力を前記電力ケーブルに接続するマイナス極側端子板とからなることを特徴とする請求項１記載の電力端子ボックス。
【請求項４】
前記樹脂を上下面に貫通する貫通穴をさらに有し、前記端子板の端部は、前記貫通穴の内部に露出して構成されることを特徴とする請求項１記載の電力端子ボックス。
【請求項５】
前記端子板は、リード線を介して前記太陽電池モジュールに接続され、前記貫通穴の内部には充填剤が充填され、前記太陽電池モジュールが当接する側とは反対側における前記貫通穴には、前記貫通穴を塞ぐように蓋が設けられることを特徴とする請求項４記載の電力端子ボックス。
【請求項６】
太陽電池を封止した太陽電池モジュールの出力を外部に取り出す電力端子ボックスの製造方法において、
前記太陽電池モジュールが電気的に接続される端子板を形成する端子板形成工程と、
前記端子板形成工程で形成された前記端子板に電力ケーブルの芯線を電気的に接続する電力ケーブル接続工程と、
前記端子板の少なくとも一部と前記電力ケーブルの少なくとも一部とを樹脂により一体成型したブロック部を形成する第１の一体成型工程と、
端子ボックス本体内に、前記ブロック部を樹脂により一体成型する第２の一体成型工程と、
を有することを特徴とする電力端子ボックスの製造方法。
【請求項７】
前記第１の一体成型工程の後、一体成型された前記端子板を分割する端子板分割工程をさらに有することを特徴とする請求項６記載の電力端子ボックスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールに用いる電力端子ボックスに関し、特に、電力引き出しケーブルと電力接続端子をプラスチック樹脂で一体成型した電力端子ボックスに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４及び図５に、従来の太陽電池モジュール１２０の構成を示す。ここで、図４は、蓋１１３を外した状態での太陽電池モジュール１２０の上面図、図５は、蓋１１３を乗せた状態での太陽電池モジュール１２０のＤ−Ｄ断面図をそれぞれ示す。
【０００３】
太陽電池モジュール１２０用の電力端子ボックス１００は、予めプラスチック樹脂で射出成型され、そこに、３つの端子板１０３、１０４、１０５がネジ１１０ｂ〜１１０ｄによって固定されている。端子板１０３、１０５の一端部には電力を外部に取り出す電力ケーブル１１２ａ、１１２ｂの芯線１１２ａａ、１１２ｂａ（導体）が、半田付け若しくはカシメ接続によって電気的に接続されており、このように接続された電力ケーブル１１２ａ、１１２ｂは、固定金具１０１を介し、電力端子ボックス１００にネジ１１０ａで固定されている。
【０００４】
端子板１０４と端子板１０５との間は、逆流防止ダイオード１０７が、リード線１０９を介して半田付けされ、これにより、端子板１０４、１０５相互の電気的な接続が行われている。なお、ここで、逆流防止ダイオード１０７を電力端子ボックス１００の中に設けず、例えば、図示しないケーブルコネクタ内に設けることとしてもよく、この場合には、端子板１０４、１０５は分割されず一つの端子板として構成されることとなる。
【０００５】
一方、太陽電池モジュール１２０は、複数の太陽電池１２１ａ〜１２１ｃをリード線１２５ａ、１２５ｂによって接続し、さらに、電力引き出しのためのリード線１２５ｃ、１２５ｄを接続した後、それらを封止接着剤１２３によって封止し、その下面（受光面側）を表面封止保護材１２２で、その上面を封止バックシート１２４で、それぞれ覆うことによって構成される。
【０００６】
この太陽電池モジュール１２０の封止バックシート１２４の表面には、前述のように構成された電力端子ボックス１００が接着固定される。この際、太陽電池１２１ａ、１２１ｃに接続された電力引き出しのためのリード線１２５ｃ、１２５ｄは、封止バックシート１２４を貫通した後、貫通穴１１７に誘導され、空間部１１５内部で端子板１０３に半田付けされる。
【０００７】
その後、空間部１１５及び貫通穴１１７の内部には充填剤１１６が充填され、その上面には蓋１１３が被せられる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の電力端子ボックス１００は、部品点数が多いため、それを組み立てる生産工程も増え、組み立て時における生産コストも高くついてしまうという問題点もある。
【０００９】
また、部品点数が多く、生産工程も増加するため、部品精度誤差及び生産工程における組み立て不良により、完成品の信頼性を確保することが困難であるという問題点もある。
【００１０】
さらに、従来の電力端子ボックス１００では、電力ケーブル１１２ａの直径、固定金具１０１の厚さ、蓋１１３が高さ方向に重ねられて配置され、さらに、それらが配置される電力端子ボックス１００の底面側には、固定金具１０１を固定するねじ１１０ａがねじ込まれる螺旋部を十分な寸法で設けなければならないため、電力端子ボックス１００の低背化が図れないという問題点もある。
【００１１】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、生産工数を削減させることにより、生産コストを低減することが可能な電力端子ボックスを提供することを目的とする。
【００１２】
また、本発明の他の目的は、完成品の信頼性を向上させることが可能な電力端子ボックスを提供することである。
さらに、本発明の他の目的は、低背化を実現することが可能な電力端子ボックスを提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、太陽電池を封止した太陽電池モジュールの出力を外部に取り出す電力端子ボックスにおいて、端子ボックス本体と、前記太陽電池モジュールが電気的に接続される複数の端子板の少なくとも一部と前記端子板に芯線が電気的に接続される電力ケーブルの少なくとも一部とを樹脂により一体成型したブロック部と、を有し、前記端子ボックス本体は、前記ブロック部と樹脂により一体成型されて構成されていることを特徴とする電力端子ボックスが提供される。
【００１４】
ここで、端子板は、太陽電池モジュールからの電力の出力を電力ケーブルに伝え、電力ケーブルは、端子板から伝達された電力を電送し、樹脂は、端子板の少なくとも一部及び電力ケーブルの少なくとも一部を封止する。
【００１７】
さらに、太陽電池を封止した太陽電池モジュールの出力を外部に取り出す電力端子ボックスの製造方法において、前記太陽電池モジュールが電気的に接続される端子板を形成する端子板形成工程と、前記端子板形成工程で形成された前記端子板に電力ケーブルの芯線を電気的に接続する電力ケーブル接続工程と、前記端子板の少なくとも一部と前記電力ケーブルの少なくとも一部とを樹脂により一体成型したブロック部を形成する第１の一体成型工程と、端子ボックス本体内に、前記ブロック部を樹脂により一体成型する第２の一体成型工程と、を有することを特徴とする電力端子ボックスの製造方法が提供される。
【００１８】
このようにすることにより、電力端子ボックスの部品点数を削減し、コストの削減、信頼性の向上、及び低背化を図ることが可能となる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、第１の実施の形態について説明する。
【００２１】
図１は、本形態における電力端子ボックス１の構成を示した構成図である。ここで、図１の（ａ）は、電力端子ボックス１の平面図を示し、図１の（ｂ）は、そのＡ―Ａ断面図を示す。
【００２２】
電力端子ボックス１は、太陽電池モジュールが電気的に接続される複数の端子板３〜５、端子板３、５に芯線１２ａａ、１２ｂａが電気的に接続される電力ケーブル１２ａ、１２ｂ、電力ケーブル１２ａ、１２ｂの芯線１２ａａ、１２ｂａが電気的に接続された端子板３、５を樹脂によって一時成型したブロック部６、逆流防止ダイオード７、リード線９、端子板３〜５の少なくとも一部及び電力ケーブル１２ａ、１２ｂの少なくとも一部を樹脂によって一体成型した端子ボックス２、ねじ１０ａ〜１０ｄ及び蓋１３によって構成されている。
【００２３】
端子板３は、太陽電池モジュールからのプラス極側の出力を電力ケーブル１２ａに接続するプラス極側端子板であり、端子板４、５は、太陽電池モジュールからのマイナス極側の出力を前記電力ケーブルに接続するマイナス極側端子板である。端子板３〜５は、いずれも帯状に形成され、それらを構成する材料としては、導電性が高く、加工に適した材質であれば、銅等特に制限なく使用することができる。ブロック部６は、プラスチック樹脂等の樹脂を用いて略直方体に形成され、その一部を貫通する抜き穴６ａが設けられている。逆流防止ダイオード７は、変性ポリフェニリンエーテル樹脂等のプラスチック樹脂で一体的に射出成型、或いはモールド成型して構成される。端子ボックス２は、プラスチック樹脂等の樹脂を略直方体に成型したものであり、その一部に、上下面を貫通する貫通穴２ａが設けられている。
【００２４】
端子板３と端子板４、５とは、相互に平行に配置され、端子板４、５は、相互に分断して構成されている。端子板４、５の分断された部分には、逆流防止ダイオード７が介在して接続され、ここでの逆流防止ダイオード７と端子板４、５との接続はリード線９を介して行われる。
【００２５】
このように構成された端子板３〜５の一部及び電力ケーブル１２ａ、１２ｂの一部は、樹脂によって一体成型され、略直方体のブロック部６を構成する。また、端子板３、５には、電力ケーブル１２ａの芯線１２ａａ及び電力ケーブル１２ｂの芯線１２ｂａが、それぞれ電気的に接続され、端子板３、４の端部は、貫通穴２ａの内部に露出して配置される。この際、電力ケーブル１２ａは、ねじ１０ａで、電力ケーブル１２ｂは、ねじ１０ｂでそれぞれ固定され、ブロック部６は、ねじ１０ｃ、１０ｄによって固定される。貫通穴２ａの内部に露出された端子板３、４には、図示していないリード線が接続され、このリード線を介して、図示していない太陽電池モジュールへの接続が行われる。このように太陽電池モジュールへの接続が行われた後、貫通穴２ａの内部には、シリコン樹脂等の充填剤２ａａが充填され、この太陽電池モジュールが当接する側とは反対側における貫通穴２ａには、貫通穴２ａを塞ぐように蓋１３が設けられる。
【００２６】
このように構成された電力端子ボックス１は、図４、５に示した従来構成の場合と同様に、太陽電池モジュールにおける受光面の反対面側に固定される。端子板３、４に接続された図示していないリード線は、太陽電池モジュールの封止バックシートを貫通し、太陽電池が封止された封止接着剤内部を経由して太陽電池に接続される。
【００２７】
次に、電力端子ボックス１の製造工程について説明する。
図２は、一時成型工程までにおける電力端子ボックス１の製造過程を示した図である。ここで、図２の（ａ）は、端子板形成工程、電力ケーブル接続工程及びダイオード接続工程を行った後における電力端子ボックス１の構成を示した平面図である。また、図２の（ｂ）は、一時成型工程及び端子板分割工程を行った後における電力端子ボックス１の構成を示した平面図であり、図２の（ｃ）は、そのＢ―Ｂ断面図である。
【００２８】
電力端子ボックス１の製造工程は、太陽電池モジュールが電気的に接続される端子板を形成する端子板形成工程、端子板形成工程で形成された端子板に電力ケーブルの芯線を電気的に接続する電力ケーブル接続工程、端子板の分断された部分に、逆流防止ダイオードを介在させて接続するダイオード接続工程、電力ケーブルの少なくとも一部及び電力ケーブルが電気的に接続された端子板の少なくとも一部を、樹脂によって一時成型する一時成型工程、一時成型工程の後、一時成型された端子板を分割する端子板分割工程、及び電力ケーブルの少なくとも一部及び電力ケーブルが電気的に接続された端子板の少なくとも一部を、樹脂によって一体成型する一体成型工程によって構成されている。以下、各工程について、順次説明を行っていく。
【００２９】
まず、端子形成工程では、渡り固定部１４によって相互に接続された端子板３〜５を形成する。端子板３〜５の形成は、例えば、銅等の導電性の金属板を、切削加工、ケミカルエッチング、或いはプレス打ち抜き加工等することにより一体に形成する。
【００３０】
このように端子形成工程が終了すると、次に、ダイオード接続工程に移る。ダイオード接続工程では、端子板４及び端子板５の間に逆流防止ダイオード７を介在させ、リード線９を半田付けすることにより、逆流防止ダイオード７と端子板４、５との接続を行う。なお、ここでは、リード線９と端子板４、５との接続を、半田付けによって行うこととしたが、端子板４、５にカシメ部を設け、このカシメ部におけるカシメ接続によってリード線９の接続を行う構成としてもよい。
【００３１】
ダイオード接続工程が終了すると、次に、電力ケーブル接続工程に移る。電力ケーブル接続工程では、電力ケーブル１２ａの芯線１２ａａを端子板３に、電力ケーブル１２ｂの芯線１２ｂａを端子板５に、それぞれ半田付けし、相互の電気的な接続を行う。なお、ここでの接続も、端子板３〜５に設けられたカシメ部によるカシメ接続によって行う構成としてもよい。
【００３２】
電力ケーブル接続工程が終了すると、次に、一時成型工程に移る。一時成型工程では、電力ケーブル接続工程が終了した図２の（ａ）に示した端子板３〜５の一部、渡り固定部１４、逆流防止ダイオード７及びリード線９を金型に挿入し、プラスチック樹脂等の樹脂を金型内に充填することにより、端子板３〜５の一部、渡り固定部１４、逆流防止ダイオード７及びリード線９を一体成型したブロック部６が形成される。なお、この際、渡り固定部１４が配置される位置におけるブロック部６の一部には、ブロック部６の上下面を貫通する抜き穴６ａが形成され、これにより、この抜き穴６ａから渡り固定部１４が外部に露出することとなる。
【００３３】
一時成型工程が終了すると、次に、端子板分割工程に移る。端子板分割工程では、図２の（ｂ）に示すプレス抜き部１４ａ、１４ｂをプレス抜き加工等の機械加工によって切断、除去し、これによって、端子板３〜５の分割を行う。この際、分割を行う端子板３〜５をブロック部６によって一時成型しているため、分割時における機械加工時の位置決めが容易になる。
【００３４】
端子板分割工程が終了すると、次に、一体成型工程に移る。この工程では、端子板分割工程後の端子板３〜５等は、端子ボックス２とともに一体成型され、電力ケーブル１２ａ、１２ｂは、ねじ１０ａ、１０ｂによって、ブロック部６は、ねじ１０ｃ、１０ｄによって、それぞれ固定される。ここで、端子板３〜５等は、ブロック部６によって一時成型されているため、一体成型時における位置決めが容易になる。
【００３５】
また、端子板３、４の端部は、貫通穴２ａの内部に露出して構成され、この貫通穴２ａ内部に露出して構成された部分には、図示していないリード線が接続され、そのリード線は、図示していない太陽電池の出力端子に接続される。その後、前述のように、貫通穴２ａの内部には、充填剤２ａａが充填され、その上面には蓋１３が被せられる。
【００３６】
このように、本形態では、端子板３〜５の少なくとも一部、及び電力ケーブル１２ａ、１２ｂの少なくとも一部を樹脂によって一体成型することとしたため、電力端子ボックス１の生産工数を削減することができ、組み立て時における生産コストを低減させることが可能となる。
【００３７】
また、端子板３〜５の少なくとも一部、及び電力ケーブル１２ａ、１２ｂの少なくとも一部を樹脂によって一体成型することとしたため、部品点数を削減することが可能となり、その結果、完成品の信頼性を向上させることが可能となる。
【００３８】
さらに、端子板３〜５の少なくとも一部、及び電力ケーブル１２ａ、１２ｂの少なくとも一部を樹脂によって一体成型することとしたため、従来のような電力ケーブルを固定する固定金具が不要となり、電力端子ボックス１の低背化を図ることが可能となる。
【００３９】
次に、本発明における第２の実施の形態について説明する。
本形態は、第１の実施の形態の応用例であり、第１の実施の形態における端子板３〜５の代わりに、樹脂板の表面に形成した導体端子によって太陽電池からの電力の出力を電力ケーブルへ伝える。以下の説明では、第１の実施の形態との相違点を中心に説明し、その他の点については説明を省略する。
【００４０】
図３は、本形態における電力端子ボックス２０の構成を示した構成図である。ここで、図３の（ａ）は、電力端子ボックス２０の平面図であり、図３の（ｂ）は、図３の（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。また、図３の（ｃ）は、端子ボックス２２によって一体成型される前段階における電力端子ボックス２０の構成を示した平面図である。
【００４１】
本形態における電力端子ボックス２０は、絶縁体からなる基板である樹脂板２１、樹脂板２１の表面に構成され、太陽電池モジュールが電気的に接続される導体からなる導体端子２１ａ〜２１ｃ、逆流防止ダイオード２７、リード線２９、電力ケーブル３２ａ、３２ｂ、端子ボックス２２、及びねじ３０ａ〜３０ｃによって構成されている。
【００４２】
樹脂板２１は、絶縁性を示し、ある程度の機械的強度を有する材質を用いるのであれば、ガラス繊維入りエポキシ樹脂等のプラスチック樹脂製の樹脂板等特に制限なく使用することができる。樹脂板２１は、切削加工等によって略長方形の板状に形成され、このように形成された樹脂板２１の表面には、金属蒸着、或いは導体性金属泊の接着張り合わせによって銅箔層が形成され、その後、ケミカルエッチングを行うことにより、導体端子２１ａ〜２１ｃをパターンニングする。このように形成された導体端子２１ａは、太陽電池モジュールのプラス極側の出力を電力ケーブル３２ａに接続するプラス極側導体端子となり、導体端子２１ｂ、２１ｃは、太陽電池モジュールのマイナス極側の出力を電力ケーブルに接続するマイナス極側導体端子となる。
【００４３】
導体端子２１ａと導体端子４、５とは、相互に平行に形成され、導体端子２１ｂ、２１ｃは、相互に分断して形成される。導体端子２１ｂ、２１ｃの分断された部分には、逆流防止ダイオード２７が介在して接続され、ここでの逆流防止ダイオード２７と導体端子２１ｂ、２１ｃと逆流防止ダイオード２７との接続はリード線２９を介して行われる。
【００４４】
また、導体端子２１ａには、電力ケーブル３２ａの芯線３２ａａが、導体端子２１ｃには、電力ケーブル３２ｂの芯線３２ｂａが、それぞれ、半田付けされ、電力ケーブル３２ａはねじ３０ａによって、電力ケーブル３２ｂはねじ３０ｂによって、それぞれ固定される。
【００４５】
図３の（ｃ）に示すようにダイオード２７、電力ケーブル３２ａ、３２ｂが半田付けされた導体端子２１ａ〜２１ｃは、図３の（ａ）（ｂ）に示すように、端子ボックス２２によって一体成型される。この際、端子ボックス２２には、端子ボックス２２の上下面を貫通する貫通穴２２ａが形成され、導体端子２１ａ、２１ｂの一端は、貫通穴２２ａの内部に露出して配置されることとなる。
【００４６】
貫通穴２２ａ内部に配置された導体端子２１ａ、２１ｂの一端には、図示していないリード線が半田付けされ、このように接続されたリード線は、図示していない太陽電池の出力端子に導体接続される。その後、貫通穴２２ａ内部には、充填剤２２ａａが充填され、上面には、蓋３３が被せられる。
【００４７】
次に、電力端子ボックス２０の製造工程について説明する。
本形態における電力端子ボックス２０の製造工程の第１の実施の形態との相違点は、端子板形成工程、一時生成工程及び端子板分割工程がなく、端子板形成工程の代わりに導体端子形成工程が入る点である。以下では、第１の実施の形態との相違点である導体端子形成工程のみについて説明を行い、その他の点については説明を省略する。
【００４８】
導体端子形成工程では、前述のように、樹脂板２１の表面に、金属蒸着、或いは導体性金属泊の接着張り合わせによって銅箔層を形成し、その後、ケミカルエッチングを行うことにより、導体端子２１ａ〜２１ｃをパターンニングする。なお、ここで銅のパターン形成は、ケミカルエッチング加工によらず、予め所定寸法に加工された銅箔リボン線をプラスチック樹脂板に接着張合わせすることによって行うこととしてもよい。
【００４９】
このように、本形態のように樹脂板２１の表面に複数の導体端子２１ａ〜２１ｃを構成することとしても、第１の実施の形態と同様な効果を得ることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、端子板の少なくとも一部、及び電力ケーブルの少なくとも一部を樹脂によって一体成型することとしたため、電力端子ボックスの生産工数を削減することができ、組み立て時における生産コストを低減させることが可能となる。
【００５１】
また、端子板の少なくとも一部、及び電力ケーブルの少なくとも一部を樹脂によって一体成型することとしたため、部品点数を削減することが可能となり、その結果、完成品の信頼性を向上させることが可能となる。
【００５２】
さらに、端子板の少なくとも一部、及び電力ケーブルの少なくとも一部を樹脂によって一体成型することとしたため、従来のような電力ケーブルを固定する固定金具が不要となり、電力端子ボックスの低背化を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電力端子ボックスの構成を示した構成図である。ここで、（ａ）は、電力端子ボックスの平面図を示し、（ｂ）は、そのＡ―Ａ断面図を示す。
【図２】一時成型工程までにおける電力端子ボックスの製造過程を示した図である。ここで、（ａ）は、端子板形成工程、電力ケーブル接続工程及びダイオード接続工程を行った後における電力端子ボックスの構成を示した平面図である。また、（ｂ）は、一時成型工程及び端子板分割工程を行った後における電力端子ボックスの構成を示した平面図であり、図２の（ｃ）は、そのＢ―Ｂ断面図である。
【図３】電力端子ボックスの構成を示した構成図である。ここで、（ａ）は、電力端子ボックスの平面図であり、（ｂ）は、（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。また、（ｃ）は、端子ボックスによって一体成型される前段階における電力端子ボックスの構成を示した平面図である。
【図４】蓋を外した状態での太陽電池モジュールの上面図である。
【図５】図４における蓋を乗せた状態での太陽電池モジュールのＤ−Ｄ断面図である。
【符号の説明】
１、２０  電力端子ボックス
２，２２  端子ボックス
２ａ、２２ａ  貫通穴
２ａａ、２２ａａ  充填剤
３〜５  端子板
６  ブロック部
６ａ  抜き穴
７、２７  逆流防止ダイオード
１２ａ、１２ｂ、３２ａ、３２ｂ  電力ケーブル
１２ａａ、１２ｂａ、３２ａａ、３２ｂａ  芯線
１３、３３  蓋
２１  樹脂板
２１ａ〜２１ｃ  導体端子
【図１】
0004254019.tif 000002
【図２】
0004254019.tif 000003
【図３】
0004254019.tif 000004
【図４】
0004254019.tif 000005
【図５】
0004254019.tif 000006