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KR101611435B1 - 태양전지 패널용 정션박스 - Google Patents

태양전지 패널용 정션박스 Download PDF

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KR101611435B1
KR101611435B1 KR1020140127562A KR20140127562A KR101611435B1 KR 101611435 B1 KR101611435 B1 KR 101611435B1 KR 1020140127562 A KR1020140127562 A KR 1020140127562A KR 20140127562 A KR20140127562 A KR 20140127562A KR 101611435 B1 KR101611435 B1 KR 101611435B1
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Abstract

다이오드 블록을 구비하여 바이패스 다이오드의 교체 또는 수리를 용이하게 할 수 있는 태양전지 패널용 정션박스가 개시된다. 상기 정션박스는, 내부에 수납공간이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 전면에서 삽입되어 분리가능하게 결합하고 상기 출력 버스바에 연결되는 버스바 단자와 상기 케이블을 전기적으로 연결하는 다이오드 블록을 포함하고, 상기 다이오드 블록은 커버, 상기 커버에 수납되어 고정되는 다수의 커넥터, 및 상기 커넥터를 전기적으로 병렬로 연결하는 다수의 바이패스 다이오드를 포함한다.

Description

태양전지 패널용 정션박스{Junction box for Solar cell panel}
본 발명은 태양전지 패널용 정션박스에 관한 것으로, 특히 다이오드 블록을 구비하여 바이패스 다이오드의 교체 또는 수리를 용이하게 할 수 있는 기술에 관련한다.
태양광 발전에 사용되는 태양전지 패널은 전지용량 등의 요구 특성에 걸맞게 다수의 태양전지 셀(Solar Cell)이 패키지 내에 배열된 모듈 형태로 제작된다.
태양전지 패널에 있어서 태양전지 셀들은 리본 케이블에 의해 상호 전기적으로 연결되고, 리본 케이블의 종단 부분은 태양전지 패널의 배면에 장착된 정션박스의 접속단자에 연결된다.
정션박스는 다수의 태양전지 패널에 의해 생성된 전력을 모아서 전력망에 제공하기 위한 장치이다.
정션박스와 관련된 특허문헌으로는 예컨대, US 7,097,516호, US 7,285,006호, US 2008/0110490호, 국내공개특허 제2011-89559호, 또는 국내특허 제0981362호 등을 들 수 있다.
이들 종래기술에 의하면, 정션박스의 내부에는 태양전지 패널로부터 인입되는 리본 케이블의 종단을 체결하기 위한 복수개의 리본 케이블 접속단자가 구비되고, 이웃하는 리본 케이블 접속단자 사이에는 바이패스(Bypass) 다이오드가 개재되어 장애가 발생한 태양전지 셀이 연결된 특정 라인을 바이패스 시키거나, 정션박스 다음 단에 연결된 인버터 등의 전기 시스템으로부터 정션박스로 유입되는 역전류를 차단하는 기능을 제공한다.
그러나, 바이패스 다이오드를 하우징에 스크류로 체결 고정하고 리본 케이블 접속단자와 솔더링으로 연결하는데 있어서, 하우징의 깊이가 깊고 공간이 협소하여 작업성이 떨어지며, 리본 케이블 접속단자의 폭이 좁기 때문에 솔더링 강도가 저하하여 다이오드가 분리될 가능성이 크다는 문제점이 있다.
또한, 바이패스 다이오드를 교체하려면 정션박스 자체를 태양전지 패널로부터 분리해야 하기 때문에 교체에 많은 시간이 소요되고 작업성이 떨어진다는 문제점이 있다.
또한, 태양전지 패널의 출력 버스바와 연결되는 버스바 단자나 케이블에 연결되는 접속단자를 고정하는데 따른 구조가 복잡하고 조립의 정밀도에 따라 케이스 내부의 밀폐력이 떨어져 외부로부터 물이나 이물질이 유입될 수 있다는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 바이패스 다이오드의 교체에 소요되는 시간을 줄여 작업성을 향상시킬 수 있는 태양전지 패널용 정션박스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 바이패스 다이오드의 접착 강도를 향상시킨 태양전지 패널용 정션박스를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 간단한 구조로 버스바 단자와 접속단자를 하우징에 단단하게 고정할 수 있는 태양전지 패널용 정션박스를 제공하는 것이다.
상기의 목적은, 태양전지 패널의 출력 버스바와 케이블 사이에 개재되어 전기적으로 연결하며, 내부에 수납공간이 형성된 하우징과, 상기 하우징의 전면에서 삽입되어 분리가능하게 결합하고 상기 출력 버스바에 연결되는 버스바 단자와 상기 케이블을 전기적으로 연결하는 다이오드 블록을 포함하고, 상기 다이오드 블록은 커버, 상기 커버에 수납되어 고정되는 다수의 커넥터, 및 상기 커넥터를 전기적으로 병렬로 연결하는 다수의 바이패스 다이오드를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양전지 패널용 정션박스에 의해 달성된다.
바람직하게, 상기 커넥터는, 바닥의 폭방향 양단에서 돌출되는 측벽과, 길이방향 양단에서 돌출되는 접점부를 포함하며, 상기 측벽의 상단에는 상기 바이패스 다이오드의 리드가 안착되어 솔더링 되는 요홈이 형성된다.
바람직하게, 상기 커버는 상면이 개구된 박스 형상을 구비하고, 상기 커버의 대향하는 측벽의 상단에 상기 버스바와 상기 접속단자가 통과하는 통과 홈이 형성되며, 상기 통과 홈에 대응하는 위치에서 상기 버스바와 상기 접속단자를 지지하는 리브가 돌출 형성되고, 상기 리브의 양측에서 바닥으로부터 지지기둥이 각각 돌출되어 그 사이에 상기 커넥터의 접점부가 끼워진다.
바람직하게, 상기 하우징의 후면에는 상기 수납공간을 둘러싸는 측벽 상단에 안착 홈이 형성되어 상기 안착 홈에 상기 버스바 단자와 상기 접속단자가 각각 고정되고, 상기 수납공간을 둘러싸도록 그루우브가 형성되고 양단이 상기 케이블의 단부를 수용하는 인입 홈에 연결되며, 상기 그루우브와 상기 인입 홈, 및 상기 안착 홈에 핫멜트(hot melt)가 충진된다.
상기한 구성에 의하면, 고장난 바이패스 다이오드를 교체하기 위해 하우징을 태양전지 패널로부터 떼어낼 필요가 없으며, 간단하게 다이오드 블록만을 교체하여 해결할 수 있어 작업성이 우수하다는 이점이 있다.
또한, 수납공간 주위에 형성된 그루우브와 인입 홈 및 안착 홈을 충진함으로써 별도의 고정장치 없이 간단한 구조로 버스바 단자와 접속단자를 단단하게 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 케이블의 금속심재와 접속단자의 연결 부분을 단단히 고정함과 동시에 외부에 대해 절연을 유지할 수 있다.
또한, 바이패스 다이오드와 커넥터와의 솔더링 강도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 패널용 정션박스를 조립하기 전의 상태를 전면에서 보여주는 분해 사시도이다.
도 2(a)는 태양전지 패널용 정션박스를 조립한 상태를 후면에서 보여주는 사시도이고, 도 2(b)는 다이오드 블록을 제거한 상태를 보여주는 사시도이다.
도 3은 다이오드 블록을 나타내는 분해 사시도이다.
도 4는 커넥터와 다이오드 블록 커버의 결합을 보여주는 사시도이다.
도 5는 커넥터를 상세하게 보여주는 사시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지 패널용 정션박스를 조립하기 전의 상태를 전면에서 보여주는 분해 사시도이고, 도 2(a)는 태양전지 패널용 정션박스를 조립한 상태를 후면을 보여주는 사시도이며, 도 2(b)는 다이오드 블록을 제거한 상태를 보여주는 사시도이다.
하우징(100)은 독립된 두 영역을 구비하는데, 하나는 다이오드 블록(300)이 분리가능하게 결합하는 수납공간(102)이고, 다른 하나는 버스바 단자(bus bar terminal, 104)와 태양전지 패널의 버스바(미도시)가 연결되는 접속 공간(105)이며, 접속 공간(105)은 별도로 두지 않을 수 있다.
도 1과 같이, 다이오드 블록(300)은 하우징(100)의 전면으로부터 끼워져 결합하는데, 수납공간(102)을 구성하는 측벽과의 사이에 개스킷(330)이 개재되어 밀봉된다.
하우징(100)의 후면에는 수납공간(102)의 측벽 상단에서 버스바 단자(104)와 접속단자(204)가 통과하는 위치에 안착 홈(106)과 인입 홈(101)이 형성되어 버스바 단자(104)와 접속단자(204)가 각각 고정된다.
또한, 수납공간(102)을 둘러싸도록 측벽 상단에 그루우브(groove, 103)가 형성되고 안착 홈(106)과 인입 홈(101)에 연결되어, 그루우브(103)와 안착 홈(106) 및 인입 홈(101)에 핫멜트(hot melt, 110)가 충진된다.
이러한 구조에 의하면, 핫멜트(110)로 그루우브(103)를 충진함으로써 별도의 고정장치 없이 간단한 구조로 버스바 단자(104)와 접속단자(204)를 하우징(100)에 단단하게 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 케이블(200)의 금속심재와 접속단자(204)가 연결되는 인입 홈(101)에서 연결 부분을 단단히 고정함과 동시에 외부에 대해 절연을 유지할 수 있다.
도 3은 다이오드 블록을 나타내는 분해 사시도이고, 도 4는 커넥터와 다이오드 블록 커버의 결합을 보여주는 사시도이다.
다이오드 블록(300)은, 커버(310)와 커넥터(320) 및 바이패스 다이오드(340)로 이루어진다.
커버(310)는 상면이 개구된 박스 형상으로, 하우징(100)의 전면에서 수납공간(102)에 강제로 끼워져 결합한다.
커버(310)의 측벽을 따라 개스킷 홈(312)이 형성되어 고무재질의 개스킷(330)이 끼워지는데, 상기한 것처럼, 커버(310)를 수납공간(102)에 강제로 끼울 때, 개스킷(330)이 커버(310)의 측벽과 수납공간(102)의 측벽 사이에 간극을 완전하게 밀봉하여 외부로부터 이물질이 유입되는 것을 차단한다.
커버(310)의 개구 가장자리를 따라 하우징(100)의 안착 홈(106)에 대응하여 통과 홈(313)이 형성되어 버스바 단자(104) 또는 접속단자(204)가 수납공간(102)으로 넘어 들어오는 통로의 역할을 한다.
커버(310)의 대향하는 측벽에서 통과 홈(313)에 대응하는 위치에는 버스바 단자(104)와 접속단자(204)를 각각 지지하는 한 쌍의 리브(315)가 측벽으로부터 돌출 형성되고, 리브(315)의 양측에는 바닥으로부터 지지기둥(314)이 각각 돌출되어 그 사이에 커넥터(320)의 접점부가 끼워진다.
도 5는 커넥터를 상세하게 보여주는 사시도이다.
상기한 것처럼, 커넥터(320) 중 양 외측에 위치하는 커넥터(320)는 버스바 단자(104)와 접속단자(204)를 전기적으로 연결하고, 전체 커넥터(320)는 바이패스 다이오드(340)에 의해 병렬로 연결된다.
커넥터(320)는 단일 몸체로 구성되는데, 바닥(321)의 폭방향 양단에서 측벽(322)이 돌출되고, 길이방향 양단에서 접점부(324)가 돌출 형성된다.
측벽(322)의 상단에는 각각 한 쌍의 요홈(323)이 형성되어 다이오드(340)의 리드(342)가 놓여 솔더링 된다. 이러한 구조에 의하면, 솔더링시 요홈(323)을 솔더에 의해 채울 수 있어 솔더링 강도를 향상시킨다.
접점부(324)는 측벽(322)과 분리되어 그 자체로 탄성을 가지며, 2중으로 접혀 미세 간극을 구비함으로써 더욱 탄성을 가질 수 있다. 바람직하게, 접점부(324)의 중심은 프레스에 의해 다소 돌출되도록 하여 버스바 단자(104)나 접속단자(204)와의 전기적 접촉을 좋게 할 수 있다.
이하, 상기와 같은 구조를 갖는 태양전지 패널용 정션박스의 조립에 대해 설명한다.
먼저, 다이오드 블록(300)을 조립하는데, 커넥터(320)의 접점부(324)가 커버(310)의 지지기둥(314) 사이에 끼워지도록 하여 다수의 커넥터(320)를 커버(310)에 결합한다.
이어, 바이패스 다이오드(340)의 리드(342)가 커넥터(320)의 요홈(323)에 놓이도록 한 다음 솔더링하여 고정한다.
상기와 반대로 바이패스 다이오드(340)의 리드(342)를 커넥터(320)의 요홈(324)에 솔더링 하여 고정한 다음, 하나의 몸체로 된 다이오드(340)와 커넥터(320) 어셈블리를 커버(310)에 결합할 수도 있다.
커버(310)의 측벽에 형성된 개스킷 홈(312)에 개스킷(330)을 끼워 커버(310)를 하우징(100)에 결합한다.
한편, 접속단자(204)를 인입 홈(101)에 고정하고 케이블(200)의 금속심재와 전기적으로 연결하고, 다수의 버스바 단자(104)도 하우징(100)의 안착 홈(106)에 고정하며, 이때 접속단자(204)와 버스바 단자(104)는 리브(315)에 의해 지지된다.
이어, 핫멜트(110)를 인입 홈(101)과 그루우브(103)를 따라 충진하여 경화시켜 인입 홈(101)에서 접속단자(204)와 케이블(200) 금속심재의 접속을 단단하게 한다.
또한, 안착 홈(106)을 충진하여 버스바 단자(104)가 하우징(100)에 단단하게 접속되도록 한다.
다음, 미리 조립된 다이오드 블록(300)을 하우징(100)의 수납공간(102)에 강제로 끼워 넣어 결합하고, 이후, 하우징(100)의 후면을 실리콘을 개재하여 태양전지 패널에 부착하여 접착시켜 고정함으로써 장착을 완료한다.
한편, 바이패스 다이오드(340)를 교체할 경우에는 다이오드 블록(300)을 하우징(100)으로부터 분리한 다음, 새로운 다이오드 블록(300)을 하우징(100)에 끼워 간단하게 교체할 수 있으며, 분리된 다이오드 블록(300)은 수리하여 재사용할 수 있다.
이상에서 설명한 것처럼, 고장난 바이패스 다이오드를 교체하기 위해 하우징을 태양전지 패널로부터 떼어낼 필요가 없으며, 간단하게 다이오드 블록만을 교체하여 해결할 수 있어 작업성이 우수하다는 이점이 있다.
또한, 수납공간 주위에 형성된 그루우브와 인입 홈 및 안착 홈을 충진함으로써 별도의 고정장치 없이 간단한 구조로 버스바 단자와 접속단자를 단단하게 고정할 수 있을 뿐만 아니라, 케이블의 금속심재와 접속단자의 연결 부분을 단단히 고정함과 동시에 외부에 대해 절연을 유지할 수 있다.
또한, 바이패스 다이오드와 커넥터와의 솔더링 강도를 향상시킬 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시 예를 중심으로 설명하였지만, 당업자의 수준에서 다양한 변경을 가할 수 있음은 물론이다. 따라서, 본 발명의 권리범위는 상기한 실시 예에 한정되어 해석될 수 없으며, 이하에 기재되는 특허청구범위에 의해 해석되어야 한다.
100: 하우징
101: 인입 홈
102: 수납공간
103: 그루우브
104: 버스바
105: 접속 공간
106: 안착 홈
110: 핫멜트
200: 케이블
204: 접속단자
300: 다이오드 블록
310: 커버
320: 커넥터
330: 개스킷
340: 바이패스 다이오드

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 태양전지 패널의 출력 버스바와 케이블 사이에 개재되어 전기적으로 연결하는 태양전지 패널용 정션박스로서,
    상기 정션박스는,
    내부에 수납공간이 형성되고 전면과 후면이 관통된 하우징;
    상기 하우징의 상기 출력 버스바 측에 설치된 버스바 단자; 및
    상기 하우징의 전면에서 삽입되어 분리가능하게 결합하는 다이오드 블록을 포함하고,
    상기 다이오드 블록은,
    상기 정션박스의 전면을 덮는 커버;
    상기 커버에 수납되어 고정되고 상기 버스바 단자와 상기 케이블의 접속단자를 전기적으로 연결하는 다수의 커넥터; 및
    상기 커넥터를 전기적으로 병렬로 연결하는 다수의 바이패스 다이오드로 구성되며,
    상기 하우징의 후면에서, 상기 수납공간을 둘러싸는 측벽 상단을 따라 그루우브가 형성되고, 상기 하우징의 상기 출력 버스바 측에 안착 홈이 형성되고, 이에 대향하는 측벽 상단에 인입 홈이 형성되어 상기 그루우브와 연결되며,
    상기 안착 홈과 상기 인입 홈에 각각 상기 버스바 단자와 상기 접속단자가 장착된 상태에서, 상기 그루우브와 상기 인입 홈, 및 상기 안착 홈에 핫멜트(hot melt)가 충진되는 것을 특징으로 하는 태양전지 패널용 정션박스.
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