JP2005045256A - 接続箱及びそれを使用するソーラーパネル - Google Patents

Abstract

【課題】接続箱及びソーラーパネル間の簡単な接触を可能にする接続箱及びソーラーパネルの提供。
【解決手段】接続箱４０は、ソーラーパネル２８と接続箱との自動接触及び組立を可能にするコンタクト要素１０を具備する。ソーラーパネルは、接続箱のコンタクト要素１０と自動接触するのに適した固定コンタクト４１を具備する。接続箱４０のコンタクト要素１０は、コンタクト要素の接触領域へのソーラーパネルの固定コンタクトの自動挿入を可能にする傾斜受容領域を具備する。ソーラーパネルと接続箱との自動組立の結果、安価な製造が可能である。
【選択図】図７

Description

本発明は、ソーラーパネル用接続箱及びソーラーパネルに関する。

ソーラーパネルは、太陽光から電力を得るために使用される多数の太陽電池を有する。太陽電池が発生する電圧は、別の電圧網またはバッテリに供給するために例えば整流器等の電線路を経由して伝わる。接続箱は、送電及び太陽電池の電線路を電気的に接続するために設けられる。

この種の接続箱は、欧州特許出願公開第１１０２３５４号明細書で公知である。接続箱はハウジングを有し、ハウジングのベース基板にはソーラーパネルの電線を導入するための開口が設けられている。電線を接続する電気コンタクトは、接続箱内に設けられている。電気コンタクトは次に端子ピンに接続され、端子ピンは、ハウジングの側壁に配列されると共に電線を接続するために使用される。接続された電線は、整流器又はバッテリに導入される。ソーラーパネルの導体箔の取外し可能な接続のための接触領域を有する導体レールは、電気コンタクトとしてハウジング内に設けられる。接触領域は金属製クランプばねを具備し、このばねにフォイルコンタクトがしっかりとクランプ可能である。フォイルコンタクトを導入するために、クランプばねは工具によりクランプ領域で開き、次にフォイルコンタクトがクランプばねに導入され、次に工具がクランプばねから除去される。このため、クランプばねは初期位置に跳ね返り、この工程でフォイルコンタクトをしっかりとクランプする。
米国特許第５５１３０７５号明細書 米国特許第４４６０２３２号明細書 米国特許第４３１０２１１号明細書

本発明の目的は、接続箱及びソーラーパネル間の簡単な接触を可能にする接続箱及びソーラーパネルを提供することにある。

本発明の目的は、請求項１記載の接続箱及び請求項７記載のソーラーパネルにより達成される。

本発明の更に利点のある実施形態は、従属請求項に与えられる。

本発明の接続箱の一利点は、接続箱が自動組立作業によりソーラーパネルの電気端子と接触できることである。また、接続箱をソーラーパネルに機械的に固定し、同時にソーラーパネルの電線と電気的に接触することも可能である。こうして、接続箱及びソーラーパネルからなる、簡単で安価なモジュールの製造が可能である。

ソーラーパネルは、接続箱が自動組立作業によりソーラーパネルの電線に接続できるという利点を有する。この利点は、ソーラーパネルが、機械的作業で接続箱のコンタクト内に挿入可能な固定電気コンタクトを具備することで達成される。

好適一実施形態において、接続箱のコンタクトは、ソーラーパネルの電気コンタクトを自動的に供給するための挿入領域を有するばねコンタクトからなる。ばねコンタクトの挿入領域は、接触領域の方向に傾斜する。コンタクトは、２個のばねコンタクトにより形成されるのが好適である。接触領域における２個のばねコンタクト間の間隙は、接触するソーラーパネルのコンタクトの直径より小さい。ソーラーパネルの電気コンタクトの確実且つ簡単な接触は、円錐状に傾斜した挿入領域の結果、可能である。

好適な一実施形態において、挿入方向に直交する平面内に、挿入領域は９０°までの開口領域を有する。挿入領域は、接続箱の基部及び接続箱の背面領域の方向に向くのが好適である。このため、ソーラーパネルのコンタクトに上方から直接、又はソーラーパネルのコンタクトに側方から、接続箱のコンタクトを載置することが可能である。また、垂直方向及び横押圧方向の組合せも可能である。従って、接続箱の組立に大きな柔軟性を与える。

さらに好適な一実施形態において、接続箱は、そのコンタクトの前側に、接続箱へのソーラーパネルのコンタクトの挿入を可能にし、続いてソーラーパネルのコンタクトの方向に接続箱の横方向の移動を可能にする受容空間を有する。このため、しっかりとした横方向の組立方法に対しても、接続箱内に十分な空間が与えられる。

さらに好適な一実施形態において、接続箱は、ソーラーパネルへの接続箱の接着を可能にする下側に平坦な周囲シール（防水）面を有する。接着技法は確実且つ信頼性の高い保持を提供し、また、ソーラーパネルに対して接続箱を水密にする。さらに、接着技術は機械的組立にも適する。

好適な一実施形態において、接続箱の受容空間は、断面がほぼ矩形であるハウジング部により制限されている。ハウジング部の矩形形状は、接続箱の蓋領域の円形形状に併合される。受容領域の矩形形状及び電気端子を受容する円形領域の組合せは、最適形状を与える。

好適な一実施形態において、コンタクトのばねアームは、配線基板の対向両面に形成され、配線基板に対して実質的に直交して配置される。ばねアームは、配線基板の両側領域から始まって配線基板の中央方向に延び、配線基板の端部を超えて延びる。ばねアームは、好適には配線基板のほぼ中心領域へ内方に曲げられ、配線基板は、配線基板を強化するために両側で事実上全長にわたって曲げられた両側壁を具備する。

好適な一実施形態において、ばねアーム、配線基板及びばねコンタクトは、さらに電線を電気的に接続するために一体部材に構成される。

さらに好適な一実施形態において、接続箱は、一側壁に電気ケーブルを供給するための開口を具備する。この開口は、筒状スリーブで形成されるのが好適である。環状停止面を有するねじ切りされたスリーブがねじ止め可能なねじ部は、スリーブの外面に形成される。可撓性防水スリーブはスリーブ内に導入され、ねじ切りされたナットにねじ込むことにより、停止面に対して押圧される。防水スリーブの内径はこの方法で減少し、防水スリーブにより案内されたケーブルは、接続箱に対してシールされる。

さらに好適な一実施形態において、接続箱は、接続プラグ及びポートの一方又は双方を具備する。接続プラグ及びポートは、接続箱の電気コンタクトに電気的に接続される電気コンタクトを有する。

ソーラーパネルは、その電線に電気的に接続された固定コンタクトを有する接続基板を具備する。固定コンタクトは、ソーラーパネルの接続箱との自動組立に適する。従来のソーラーパネルは、電線としての導体箔を有していたが、自動組立には適さない。しかし、接続要素を固定コンタクトに取り付けることにより、接続箱との自動組立が可能である。自動組立において、接続箱は、接続基板の固定コンタクト上に電気コンタクトと共に載置される。

好適な一実施形態において、接続要素は、各固定コンタクトが保持される保持ピンを具備する。保持ピンは、固定コンタクトが接続基板からの空間を有し、従って、より容易に自動組立作業にアクセス可能であるという利点を与える。さらに好適な一実施形態において、接続要素は、一電気部品の２個の固定コンタクトとの保持及び接触に適する電気的な保持及び接触デバイスを具備する。この保持及び接触デバイスは、ダイオードを電気的に接続するために使用されるのが好適である。

以下、添付図面を参照して本発明をより詳細に説明する。

図１は、接続箱１の基本部品を示す。接続箱１は、円形側壁３が設けられたベース基板２を具備する。ソーラーパネルの電線を供給するための開口が、ベース基板２内に導入される。コンタクト要素１０を受容するための保持部５が、ベース基板２上に設けられる。ケーブルを供給するためのケーブル開口６が、側壁３内に導入される。ケーブル開口６は、スリーブナット９がねじ止め可能なねじ部を有するスリーブにより囲まれる。導入されたケーブルをシールするために、防水スリーブ７がケーブル開口６に導入される。防水スリーブ７は、ケーブル通過のための貫通開口を有する弾性材料製である。スナップリング８は、スリーブナット９の当接領域及び防水スリーブ７の間に配置される。スリーブナット９がケーブル開口６のねじ部にねじ込まれると、防水スリーブ７は、側壁３の停止面に抗して押圧し、縦方向への圧縮工程で貫通開口の直径が減少し、防水スリーブ７の外径が増加する。接続箱のハウジング及びケーブル間の確実な防水は、このようにして得られる。

組立状態で保持部５に挿入される３個のコンタクト要素１０は、接続箱１上に配置される。コンタクト要素１０は、電線と接触するために一端にばね端子が設けられる矩形コンタクト基板１３から実質的に構成される。コンタクト基板１３は、両方の縦側面において、ばね端子１１に関連する背面領域で保持基板３１に併合される、上方へ曲げられた側縁１４を有する。保持基板３１は、横縁すなわち側縁１４を超えてコンタクト基板１３に対して直交して延びる。２本のばねアーム１２は、ばね端子１１とは反対側に配置された保持基板３１の一側でコンタクト基板１３を超えて延びる。ばねアーム１２は、コンタクト基板１３の中心に向かう方向に曲げられる。コンタクト要素１０の２本のばねアームは、互いに対して鋭角であり、コンタクト基板１３の前に配置された接触領域１９内で最小空間を有する。また、ばねアーム１２は好適には接触領域１９で接触することができる。

接触領域１９は、ソーラーパネルの固定コンタクトと接触するために使用され、ベース基板２に対して直交して配置される。この目的のために、接触領域１９は、前部受容領域１７及び下部受容領域１８を有する。前部受容領域１７において、２本のばねアーム１２は接触領域１９から始まって外方に曲げられるので、図２に示されるように、接触領域１９の方向に傾斜する前部受容領域１７が形成される。また、２本のばねアーム１２が接触領域１９の方向に下部受容領域１８内で互いに鋭角で配置されるので、図２に示されるように、底部から傾斜する下部受容領域１８も形成される。このようにして、下から及び前からのソーラーパネルの固定コンタクトの接触領域１９への自動挿入が可能になる。

防水リング１５が挿入される防水溝５２が、周囲側壁３内に導入される。接続箱１を覆うと共に水分に対してシールする分離可能な蓋１６は、組立状態で側壁３上に載置される。自動組立作業により接続箱１がソーラーパネルに接着される周囲防水面が、ベース基板２の下側に設けられる。この目的のために、接着剤が防水面に塗布され、次に接続箱１がソーラーパネル上に載置され、自動載置作業によってソーラーパネルの対応する固定コンタクトがコンタクト要素１０に接触する。

図２は、コンタクト要素１０の接触領域１９を通る２つの断面を示す。左側の図はばねアーム１２の縦方向の断面を示し、右側の図は接触領域１９を通るばねアーム１２の縦方向に直交する断面を示す。傾斜した前部受容領域１７は、左側の図において明瞭に示される。また、右側の図において見られるように、下部受容領域１８も傾斜形状を有する。下部受容領域１８は前部受容領域１７に流れるように併合されるので、傾斜受容領域も、前部受容領域１７及び下部受容領域１８間の過渡領域に形成される。このように、コンタクト要素１０は、ソーラーパネルの固定コンタクトが下部受容領域１８を通って接触領域１９に挿入される、ソーラーパネルに対して上方から垂直方向の載置作業により、また、自動接触作業において、前部受容領域１７を介してソーラーパネルの固定コンタクトが接触領域１９に挿入される横方向押圧作業により、載置することができる。さらに、垂直及び横の載置方向の間の任意の載置方向も可能である。

図３は、コンタクト要素１０の代わりに接続箱１の保持部５内に挿入可能な３個の第２コンタクト要素２０を示す斜視図である。また、第２コンタクト要素２０も、更なるコンタクト端子２１と一体に形成されたばね端子１１を有する。この更なるコンタクト端子２１は、ばね端子１１とは反対側に配置された第３受容領域３６を有する。

図３は、第２コンタクト要素２０の更なるコンタクト端子２１を通る右側面の断面を示す。この更なるコンタクト端子２１は、第２コンタクト基板３３で第２接触領域３５を制限するばねコンタクト３２を具備する。挿入方向に傾斜する第３受容領域３６が、ばねコンタクト３２及び第２コンタクト基板３３間の第２接触領域３５の方向に形成される。ばねコンタクト３２は、弾性的に保持され、好適には第２接触領域３５に第２固定コンタクト基板３２から離間した固定部を有する。また、第２コンタクト要素２０は、傾斜する第３受容領域３６により、自動載置作業での接触に適する。第２接触領域３５は、ベース基板２と平行に配列される。

図４は、接続箱の別の実施形態を提供する第２の接続箱２２を示す。第２接続箱２２は、第２ベース基板２５及び第２周囲側壁３７を具備する。側壁３７は蓋開口２７を区切る。第２蓋３８は第２側壁３７上に保持される。第２ベース基板２５は、第２接続箱２２の前部領域を覆うと共に、蓋開口２７の中心上で上方に延びる。背面領域において、第２ベース基板２５は、防水面２６の背面縁領域まで延びる第２開口３９を有する。第２側壁３７は、背面領域で、背面側壁まで案内されるハウジング壁２４に併合される。ハウジング壁２４は、蓋開口２７の背後に形成された受容空間２３を区切る。受容領域２３は、自動組立作業中にソーラーパネルの固定コンタクトを受容するために使用され、固定コンタクトに関して第２接続箱２２が引き続いて横方向に移動できる。受容空間２３内に配置されたソーラーパネルの固定コンタクトは、横方向移動中に第２コンタクト要素２０の方向に押圧される。また、受容空間２３の形成も、図１の接続箱１の実施形態において可能である。

図５は、第２接続箱２２を下から見た図である。平坦な構造で、第２接続箱２２がソーラーパネルの平坦面に周囲水密接着するために使用される周囲防水面２６は、図５に明瞭に見ることができる。蓋開口２７の真下に位置する領域で終端する第２ベース基板２５は、前部領域に配置される。ハウジング壁２４により覆われる受容空間２３は、背面領域に形成される。第２接続箱の自動組立中に、周囲防水面２６が接着剤により覆われる第２接続箱は、受容空間２３にソーラーパネルの固定コンタクトが配置される、ソーラーパネルのちょうど面上に至るまで案内される。次に固定コンタクトは、横方向の移動により、コンタクト要素１０又は第２コンタクト要素２０の接触領域内へ挿入される。次に、防水面２６を有する第２接続箱は、ソーラーパネルの表面上に載置される。接着剤が一旦乾燥すると、第２接続箱２２はソーラーパネルに強固に接続される。

第２接続箱２２は、第２ベース基板２５上に、コンタクト要素１０又は第２コンタクト要素２０を具備する。図示の実施形態において、第２接続箱２２は電線用の端子を有していない。また、第２接続箱２２は、実施形態に依存して、図１の接続箱に対応するケーブル開口６を有することができる。

図６は、第３接続箱４０及び固定コンタクト４１を有するソーラーパネル２８の断面を示す。ソーラーパネル２８は、フォイル電線２９により分岐される、太陽光から電圧を発生する太陽電池４４を具備する。フォイル電線２９は半田舌片３０に半田付けされる。半田舌片３０は接続基板５３に案内される。接続基板５３は、ソーラーパネル２８に固定され、好適には接着される。接続基板５３は、その上側に形成され所定長さを有するピン４５を具備する。固定コンタクト４１は、ピン４５のコンタクト一側で導出される。固定コンタクト４１は半田舌片３０に電気的に接続される。接続基板５３及びピン４５は、好適にはプラスチック材料から射出成形される。図示の実施形態において、固定コンタクト４１は、ソーラーパネル２８と平行に、又は第２コンタクト要素２０の第２コンタクト基板３３及びばねコンタクト３２の配列に平行に配置されたコンタクト舌片の形態で構成される。

第３接続箱４０は、第２ベース基板２５の前部に形成された受容空間２３と、第２コンタクト要素２０とを具備する。受容空間２３の下にはベース基板２５が設けられていない。自動組立作業において、接続基板５３が受容空間２３内に導入され、次に固定コンタクト４１が、第３接続箱４０の横移動によって第２コンタクト要素２０の第２接触領域３５内に挿入される。次に、第３接続箱４０は、接着剤で覆われた周囲防水面がソーラーパネル２８上に載置される。ソーラーパネル２８が発生する電圧を分岐するフォイル電線２９が接触する固定コンタクト４１を有する接続基板５３をソーラーパネル２８が有するので、ソーラーパネル２８の自動接触及び組立が可能である。

第３接続箱４０は、コンタクトコネクタ４２と、第３接続箱４０の側壁上に形成されたソケットコンタクト４３とを具備する。コンタクトコネクタ４２及びソケットコンタクト４３は、第２ばね端子４７を介して第２コンタクト要素２０に電気的に接続されたピンコンタクト４６を具備する。

図７は第３接続箱４０を示す。しかし、図示の実施形態では、第２コンタクト要素２０の代わりに第１コンタクト要素１０を具備する。第１コンタクト要素１０は、第２コンタクト要素２０とは対照的に、第２ベース基板２５にほぼ直交して形成された接触領域１９内に受容領域１７，１８を有する。受容領域１７，１８の方向性に対応して、第１コンタクト要素１０は、自動組立作業を使用するソーラーパネル２８の固定コンタクト４１の接触に適する。固定コンタクト４１は、ソーラーパネル２８に直交して配列される。ソーラーパネル２８は、接続基板５３と、コンタクト一側の固定コンタクトを有するピン４５とを具備する。コンタクト４１は、ソーラーパネル２８に直交して配列され、コンタクト要素１０の接触領域１９に挿入される。第３接続箱４０はソーラーパネル２８上に組み立てられる。コンタクト要素１０の形態は、固定コンタクト４１が第３接続箱４０の垂直方向の移動により接触できる利点を与える。この方法において、固定コンタクト４１は、下部受容領域１８を介してコンタクト要素１０の接触領域１９内に挿入される。従って、コンタクト要素１０を使用する際に受容空間２３を設ける必要はない。しかし、前部受容領域１７の形成により、コンタクト要素１０が第３接続箱４０の横方向の移動を介してソーラーパネル２８の固定コンタクト４１に接触することも可能であり、固定コンタクト４１は、前部受容領域１７を介してコンタクト要素１０の接触領域１９内に挿入される。しかし、組立中の移動方向も、垂直及び横方向の作業の組合せを有することも可能である。また、ソーラーパネル２８に対して４５°の角度である第３接続箱４０の移動も、ソーラーパネルの位置に依存して、自動組立及び接触、接続基板５３及びピン４６の構造、及び受容空間２３の実施形態に利点がある。

図８は、第４接続箱４８及びソーラーパネル２８を示す。太陽光から電圧を発生し２本のフォイル導体２９を介して供給する太陽電池４４は、ソーラーパネル２８上に配置される。フォイル導体２９は、接続基板５３に案内された接触舌片３０に半田付けされる。接続基板５３は、ソーラーパネル２８の上側に固定される。接続基板５３は、コンタクト一側に固定されたコンタクト４１を有する２本のピン４５を具備する。固定コンタクト４１は半田舌片３０に電気的に接続される。第４接続箱４８は、コンタクト４１を供給するための開口４が形成されたベースパネルを具備する。第４接続箱４８は、蓋開口を区切る周囲側壁３を具備する。また、第４接続箱４８を閉じる第４蓋４９も設けられる。ケーブル開口６は側壁３内へ導入される。図示の実施形態ではシール部材５１を有するケーブル５０は、ケーブル開口６を通って導入される。また、第４接続箱４８は自動組立作業に適する。しかし、本実施形態において、ケーブル５０の導体及び固定コンタクト４１間の電気的接触は、手作業により実行されなければならない。第４接続箱４８は、周囲防水面を介してソーラーパネルに確実に接着するのが好適である。

それぞれが２本の固定コンタクト４１の一方に電気接続される２本の接触及び保持アームを具備する接触及び保持部５４は、接続基板５３上に設けられるのが好適である。接触及び保持アームは、絶縁物突き刺し接続デバイスの形態で構成されるのが好適である。絶縁物突き刺し接続デバイスは、２本の固定コンタクト４１でダイオードを保持及び接触するために使用される。

第１実施形態の接続箱の分解斜視図である。 ばねコンタクトの挿入領域を通る断面図である。 クランプばねを有する導体レールの別の実施形態を示す図である。 第２実施形態の接続箱の斜視図である。 図４の接続箱の底面図である。 ソーラーパネル上に載置された接続箱の断面図である。 ソーラーパネル上に配置された別の実施形態の接続箱を示す断面図である。 接続要素及び第３実施形態の接続箱を有するソーラーパネルを示す斜視図である。

符号の説明

１，２２，４０ 接続箱
２，３，１６，２５，２４，３７，３８，４９ ハウジング
４，３９ 開口
１０，２０ コンタクト要素
１２，３２，３３ ばねコンタクト
１７，１８，３６ 受容領域
１９，３５ 接触領域
２３ 受容空間
２５ ベース基板
２６ 周囲防水面
２７ 蓋開口
２８ ソーラーパネル
２９ 電線
３０ 接触舌片
４１ 固定コンタクト
４４ 太陽電池
４５ ピン（コンタクトホルダ）
５３ 接続基板（接続要素）
５４ 接触及び保持部（接触及び保持アーム）

Claims (12)

1. ソーラーパネル用の接続箱であって、ハウジングと、前記ソーラーパネルのコンタクトに接続するためのコンタクト要素とを具備し、前記ハウジングは、前記ソーラーパネルの前記コンタクトを導入するための開口を有する接続箱において、
   前記コンタクト要素は、接触領域に隣接する傾斜した受容領域を有し、
   該受容領域を介して前記コンタクト要素の前記接触領域への前記ソーラーパネルの前記コンタクトの自動導入が可能であることを特徴とする接続箱。
2. 前記コンタクト要素は２本のばねコンタクトを有し、
   該２本のばねコンタクトは、接触するコンタクトの幅より小さい間隙を前記接触領域に有することを特徴とする請求項１記載の接続箱。
3. 前記受容領域は９０°までの範囲の角度で延びることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の接続箱。
4. ベース基板は、前記コンタクトの受容に必要な前記コンタクト要素の縦方向に開口を有し、
   該開口の領域において、前記ハウジングは、前記コンタクトの挿入用の受容空間を有し、
   前記受容空間は、蓋開口に対して横方向にオフセットしていることを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項記載の接続箱。
5. 前記接続箱は、前記ソーラーパネルに前記接続箱を接着させるために、下部に平坦な周囲防水面を有することを特徴とする請求項１ないし４のうちいずれか１項記載の接続箱。
6. 前記ハウジングは、前記受容空間の領域において、前記ベース基板に直交する断面内に部分的に矩形形状を有することを特徴とする請求項４又は請求項５記載の接続箱。
7. 太陽電池と、該太陽電池が発生する電圧を伝える電線とを具備するソーラーパネルにおいて、
   接続要素が前記ソーラーパネルに固定され、
   前記接続要素は固定コンタクトを有し、
   該固定コンタクトは、前記太陽電池の前記電線に接続されていることを特徴とするソーラーパネル。
8. 前記接続要素は、少なくとも１個のコンタクトホルダを有し、
   前記固定コンタクトは前記コンタクトホルダに保持されていることを特徴とする請求項７記載のソーラーパネル。
9. 前記接続要素は、前記固定コンタクト及び前記コンタクトホルダが固定される基板を有し、
   該基板は、接着剤により前記ソーラーパネルに固定されていることを特徴とする請求項７又は請求項８記載のソーラーパネル。
10. 前記接続要素は、前記太陽電池の前記電線及び前記固定コンタクトに電気的に接続された少なくとも１個のコンタクト舌片を有することを特徴とする請求項８又は請求項９記載のソーラーパネル。
11. 前記接続要素は、２本の接触及び保持アームを有する接触及び保持部を有し、
    前記接触及び保持アームの各々は、前記固定コンタクトに電気的に接続され、
    前記接触及び保持部は、電気部品を強固に固定するために使用されることを特徴とする請求項７ないし１０のうちいずれか１項記載のソーラーパネル。
12. 請求項１記載の接続箱を具備することを特徴とする請求項７記載のソーラーパネル。

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