KR101523048B1 - 정션박스 - Google Patents

Abstract

하부 본체를 덮도록 결합되는 커버, 하부 본체 내부에 설치되는 컨택트 터미널 유닛을 포함하고, 하부 본체의 양 측면벽 각각에는 외부 케이블이 연결되는 케이블 연결부가 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 하는 정션박스가 개시된다.

Description

정션박스{JUNCTION BOX}

본 발명은 정션박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 태양광 발전모듈에 연결되어 태양광 발전모듈에서 생산된 전기를 인버터로 전달하기 위한 정션박스에 관한 것이다.

석탄이나 석유와 같은 화학에너지의 고갈 및 화학에너지 사용에 따른 환경오염 문제로 인해 최근에는 대체에너지의 개발에 노력을 기울이고 있는데, 그 중에 하나가 태양에너지를 이용한 태양광 발전(Photo Voltaic)이다.

태양광 발전이라 함은 태양에너지(태양열 또는 태양광)를 전기에너지로 변환시키는 일련의 기술이다.

기본 원리에 대해 간략하게 살펴보면, p-n 접합 반도체로 구성된 태양전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광 에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생함으로써 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 결과를 이용한다.

이처럼 무한정, 무공해의 태양에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해서는 무엇보다도 태양광을 집광하기 위한 태양광 모듈(solar battery module)에 대한 기술 개발이 요구된다.

완전히 동일하지는 않지만 LCD 공정 또는 반도체 공정과 마찬가지로 한 장의 태양광 모듈이 생산되기 위해서는 다수의 장치 또는 시스템을 거치는 것으로 알려지고 있다.

제조사마다 방식은 다를 수 있지만 태양광 모듈이 최종적으로 제작되고 나면, 태양광 모듈에 정션박스(junction box)를 장착하게 된다. 정션박스는 일종의 전기 커넥터로서의 작용을 한다.

현재 사용되고 있는 일반적인 정션박스는, 하부 본체 박스와, 하부 본체 박스의 상면 개구부를 덮는 상부 덮개로 이루어진다.

상부 덮개와 달리 하부 본체 박스는 일정한 높이를 갖는 박스(box)형 구조물로서, 그 내부에는 리본 케이블 입출부(Ribbon cable in-out area)를 비롯하여 컨택트 터미널(contact terminal) 등이 설치된다.

이에, 태양광 모듈의 후면 백 시트(back sheet)에서 나오는 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)은 하부 본체 박스 내의 리본 케이블 입출부를 통해 컨택트 터미널에 연결되며, 이후에 정션박스는 태양광 모듈의 후면에 위치하게 실리콘 등에 의해 고정된다.

그리고 하부 본체 박스의 하부에는 이웃한 정션박스와 연결되는 케이블이 설치되는 케이블 연결구가 한 쌍 구비된다. 즉, 케이블 연결구를 통해 하부 본체 박스 내부로 삽입된 케이블은 컨택트 터미널이 일단이 연결되고, 타단은 이웃한 정션박스의 하부에 형성된 케이블 연결구를 통해 이웃한 정션박스와 전기적으로 연결된다.

그런데 상기와 같은 종래의 정션박스는 케이블을 정션박스의 하부로 연결한 뒤 90도 각도로 구부려서 이웃한 정션박스로 연장한 후, 다시 90도 각도로 구부려서 이웃한 정션박스로 연결해야만 하는 구조이므로, 케이블의 사용량이 증가하게 되고, 구부러진 부분에서 피복 내 도체가 단락되는 등의 문제가 발생된다. 특히, 태양광 발전모듈 1개당 정션박스 1개가 요구되므로 태양광 발전설비의 용량에 따라서 수백 내지 수천 개의 정션박스가 요구되는 것을 감안할 때, 케이블의 전체 사용길이가 증가하여 비용이 증가하는 문제점이 있다.

또한, 정션박스를 서로 연결하는 케이블의 길이가 길어질수록 전압이 강하되는 문제점이 있다.

대한민국 등록특허 제10-1255105호

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 창안된 것으로서, 케이블의 길이를 줄일 수 있으며 전체적인 사이즈를 줄일 수 있는 정션박스를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정션박스는, 하부 본체; 상기 하부 본체를 덮도록 결합되는 커버; 상기 하부 본체 내부에 설치되는 컨택트 터미널 유닛;을 포함하고, 상기 하부 본체의 양 측면벽 각각에는 외부 케이블이 연결되는 케이블 연결부가 서로 대칭되게 설치되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 케이블 연결부는, 상기 하부 본체의 측면벽의 외측으로 돌출되게 형성되며, 상기 외부 케이블이 관통하여 결합되는 케이블 결합홀을 가지는 것이 바람직하다.

또한, 상기 컨택트 터미널유닛은, 태양광발전모듈과 연결되는 리본 케이블이 연결되는 리본 커넥터부와, 상기 외부 케이블이 연결되는 케이블 커넥터부를 가지며, 상기 리본 커넥터부에는 상기 리본 케이블이 사선방향으로 끼워져 결합되는 리본 결합홀이 측면에 형성되는 것이 좋다.

본 발명의 정션박스에 따르면, 리본 케이블을 연결하는 방식을 터미널에 측면에 사선방향으로 연결하도록 구성됨으로써, 정션박스의 두께를 줄일 수 있어 정션박스의 무게감소는 물론, 사이즈도 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 사이즈 축소로 인하여 외관상 디자인 측면에서도 설계상 이점이 있다.

또한, 외부 케이블을 정션박스의 측면에 연결할 수 있으므로, 외부 케이블의 길이를 줄일 수 있어 원가 절감은 물론, 외부 케이블을 구부릴 필요가 없게 되어 단락의 염려를 배제할 수 있다.

또한, 외부 케이블을 구부릴 필요가 없게 되어 단선의 문제를 해결할 수 있으며, 외부 케이블의 길이를 줄일 수 있어 생산된 전기에너지의 손실률을 줄일 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정션박스를 나타내 보인 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 정션박스의 저면도이다.
도 3은 도 1에 도시된 정션박스의 하부 본체를 발췌하여 보인 사시도이다.
도 4는 도 3에 도시된 하부본체의 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시된 정션박스의 평면도이다.
도 6은 도 3의 요부를 발췌하여 보인 부분 단면도이다.
도 7은 도 1의 정션박스를 복수 연결한 상태를 설명하기 위한 도면이다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 정션박스를 자세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정션박스(100)는, 하부 본체(110)와, 커버(120)와, 하부 본체(110) 내부에 설치되는 컨택트 터미널 유닛(130)을 구비한다.

하부 본체(110)는 상부 개방되고, 컨택트 터미널 유닛(130)이 수용되도록 일정 공간을 갖는 박스 형의 구조로서, 바닥벽(111)과, 상부벽(112)과, 하부벽(113), 측면벽(114), 양쪽 측면벽(114) 각각에 형성된 외부 케이블 연결부(115)를 가진다.

바닥벽(111)은 태양광 모듈(미도시)에 결합되는 부분으로서, 태양광 모듈로부터 연결되어 연장된 리본 케이블(150)이 통과하는 리본 통과홀(111a)이 형성될 수 있다.

그리고 상부벽(112)과 하부벽(113)은 서로 대칭되는 구조로서, 측면벽들(114)과 연결되어 일정 높이로 형성되어 하부 본체(110)가 박스 구조를 이루도록 한다.

측면벽(114)은 상부벽(112)과 하부벽(113)을 연결하도록 양측에 각각 마주하여 대칭되게 형성된다.

또한, 하부 본체(110)의 외측에는 커버(120)가 로킹 결합되는 복수의 로킹결합부(116)가 설치된다.

하부 본체(110)의 내부에 컨택트 터미널유닛(130)이 안착되어 설치되고, 상부에 커버(120)가 결합된다. 커버(120)에는 로킹결합부(116)에 결합 및 분리되는 로킹결합부재(121)가 설치된다. 로킹결합부재(121)는 커버(120)의 측면으로 출몰 가능하게 설치되어 로킹결합부(1176)에 끼워져 결합되며, 결합된 상태는 미도시된 스프링에 의해 가압되어 분리되지 않고 결합된 상태를 유지한다. 이러한 로킹결합부재(121)의 구성을 공지의 기술로부터 쉽게 이해될 수 있는 것으로서, 본 발명을 한정하는 것이 아니므로 자세한 설명은 생략한다.

상기 측면벽(114)의 외측에 외부 케이블(161,162)을 연결하기 위한 케이블 연결부(115)가 서로 대칭되게 형성된다. 케이블 연결부(115)는 측면벽(114)의 외측으로 돌출되게 형성되며, 외부 케이블(160)이 관통하여 결합되는 케이블 결합홀(115a)이 형성된다. 각각의 케이블 연결부(115)로 플러스 전극의 외부 케이블(161)과, 마이너스 전극의 외부 케이블(162)이 각각 삽입되어 컨택트 터미널유닛(130)에 전기적으로 연결된다.

여기서 컨택트 터미널유닛(130)은 리본 케이블(150)이 연결되는 복수의 리본 커넥터부(131)와, 외부 케이블(161,162)이 연결되는 케이블 커넥터부(133)를 가진다. 리본 커넥터부(131)와 케이블 커넥터부(133)는 공지의 부품들(다이오드, 버스 바 등)을 통해 서로 전기적으로 연결된다. 따라서, 태양광 발전모듈에서 생성된 전기에너지는 리본 케이블(150)을 통해 컨택트 터미널유닛(130)으로 전달되고, 컨택트 터미널유닛(130)에 연결된 외부 케이블(161,162)을 통해 인버터로 전달될 수 있게 된다.

여기서, 리본 케넉터부(131)에는 바닥벽(111)에 형성된 리본 통과홀(111a)을 통해 하부 본체(110) 내부로 진입된 리본 케이블(150)의 단부가 끼워져 결합되는 리본 결합홀(131a)이 형성된다. 이 리본 결합홀(131a)은 도 6에 도시된 바와 같이, 사선방향으로 경사지게 측면에 형성된 점에 특징이 있다. 리본 결합홀(131a)이 사선 방향으로 측면에 형성됨으로써, 리본 케이블(150)을 리본 커넥터부(131)의 상면으로부터 수직으로 굴곡시켜 결합하던 종래의 방식에 비하여, 리본 케이블을 굴곡시키는데 따른 공간(상하 공간)을 줄일 수 있게 된다. 따라서, 정션박스(100)의 두께를 줄일 수 있게 되어 결국 정션박스(100)의 사이즈를 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 케이블 연결부(115)를 하부 본체(110)의 양측에 각각 서로 대칭되게 형성함으로써, 외부 케이블(160)을 정션박스(100)의 양측에 각각 연결할 수 있게 된다. 이로 인해, 도 7에 도시된 바와 같이, 복수의 정션박스(100)를 외부 케이블(160)로 연결할 때, 종래와 같이 정션박스의 하부로 외부 케이블을 연결한 뒤, 외부 케이블을 90도 각도로 구부릴 필요 없이 직선으로 바로 옆에 위치되는 정션박스(100)의 케이블 연결부(115)에 연결하면 된다. 따라서 외부 케이블(160)을 전체적인 길이를 줄일 수 있게 되며, 외부 케이블(160)을 구부릴 때 발생하던 단선 등의 문제점을 해결할 수 있다.

보다 자세히 살펴보면, 정션박스의 경우 태양광 발전모듈 1개당 정션박스 1개가 필요하게 된다. 태양광 발전모듈 1개는 대략 250W(200~300W로 다양함)라고 가정할 때, 1MW의 발전량을 위해서는 대략 4,000개의 모듈이 필요하게 되다. 그리고 모듈 설치량을 볼 때, 국내는 3GW/년, 중국은 15GW/년에 달하고 있다. 모듈 1개당 250W로 가정할 때, 국내는 모듈이 1,200만 개, 중국은 6천만개가 필요하게 되면, 그와 동일한 수로 정션박스가 요구된다. 이와 같이, 수천만개의 정션박스를 설치할 경우, 그 정션박스에 연결되는 외부 케이블(160)의 길이를 줄일 수 있게 되어 원가를 줄이고 설치비용을 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 외부 케이블(160)의 길이를 줄임으로써, 전압 강하를 개선할 수 있게 되고, 결국 태양광 발전모듈에서 생산된 전기에너지의 손실률을 줄일 수 있는 이점이 있다.

또한, 외부 케이블(160)의 극성이 바뀌어 연결되는 실수를 근본적으로 방지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범위를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

100..정션박스 110..하부 본체
120..커버 130..터미널 유닛
150..리본 케이블 160..외부 케이블

Claims (3)

1. 양 면측벽 각각에 외부 케이블이 연결되는 케이블 연결부가 서로 대칭되게 설치되는 하부 본체;
   상기 하부 본체를 덮도록 결합되는 커버;
   상기 하부 본체 내부에 설치되는 컨택트 터미널 유닛;을 포함하고,
   상기 컨택트 터미널유닛은,
   태양광발전모듈과 연결되는 리본 케이블이 연결되는 리본 커넥터부와, 상기 외부 케이블이 연결되는 케이블 커넥터부를 가지며,
   상기 리본 커넥터부에는 상기 리본 케이블이 사선방향으로 끼워져 결합되는 리본 결합홀이 측면에 형성되는 것을 특징으로 하는 정션박스.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 케이블 연결부는,
   상기 하부 본체의 측면벽의 외측으로 돌출되게 형성되며, 상기 외부 케이블이 관통하여 결합되는 케이블 결합홀을 가지는 것을 특징으로 하는 정션박스.
3. 삭제

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