JP2011515025A - ソーラーモジュール用接続ボックスとモジュールへの取り付け方法 - Google Patents

Abstract

本発明は一般販売されているあらゆるソーラーモジュールへの完全自動取り付けを可能にする接続ボックスに関する。このボックスは更に自動でアセンブリング可能である。この方法によりボックスは簡単にソーラーモジュールの裏側に位置づけられ、これと電気的に接続する。接続ボックスは内部においてバイパスダイオード（１２）と必要な電気接続部が入っているハウジング（５）、ソーラーモジュール（４）のフラットコンダクター（３）の形に適合しているスリット（２）内にあるポジショニングブロック（１）を含む。電気接続部はフラットコンダクター（３）と電気接続する接続末端部（７）を有する。ハウジング（５）またはそのカバーには、取り付けたボックスにおいてフラットコンダクター（３）と接続末端部（７）をスリット（２）内に押し付けるブランクホルダ（３）が取り付けられている。フラットコンダクター（３）と接続末端部（７）間の電気接続は接続クランプ（８）あるいははんだ付け、または溶接によりなされる。このために異なる方法で取り付けられる二つのバリエーションの接続ボックスが用意される。

Description

本発明は一般販売されているあらゆるソーラーモジュールへの完全自動取り付けを可能にする接続ボックスに関する。このボックスは更に自動アセンブリングが可能である。この方法によりボックスは簡単な方法でソーラーモジュールの裏側に位置づけられ、電気的にこれと接続される。

先行技術においてはソーラー設備内の個々のソーラーモジュールの電気接続に利用される接続ボックスが知られている。この接続ボックスはソーラーモジュールの裏側に固定される。ボックス内にはソーラーモジュールを一部遮断の際に局地的過熱（ホットスポット）から保護するバイパスダイオード（または同じ機能を有するパワーセミコンダクター）が収められている。

ソーラー設備が益々多く使用されることを理由に、接続ボックスの需要も高まる。同時にＥＥＧ逓減によるコスト圧力も増大する。これに平行してより高能力のソーラーモジュールが使用されるゆえに、ボックス品質への要求事項も高まる。より大きなソーラー設備においてはより高い逆電流が発生し、これにより接続ボックスによるバイパスダイオードのより良好な放熱が必要になる。

現在では接続ボックスを手でソーラーモジュールに取り付けることが普通である。接続ボックスのアセンブリングも大体マニュアルでおこなう。上記の理由により時間とコストの圧力が益々増大するゆえに、両工程を完全自動において実施できる方法を見出すことが緊急に必要である。しかしながら求められる自動化は接続ボックス品質に負担をかけて進めてはならない、特にバイパスダイオードの放熱に害となる手段は使用してはならない。

接続ボックスの完全自動アセンブリングについては、それ自体において電子基板の使用が考えられる。しかしながら稼動時に接続ボックス内において生じる著しい温度変化を理由に、基板が破砕あるいは少なくとも接触問題を引き起こし得るゆえに、その使用は自ずから禁止される。

先行技術においては現在、事前にほぼ自動的にアセンブリングしたソーラーモジュールにそう多くの手間をかけることなく、接続ボックスを取り付けるいろいろな試みが知られている。

例えば特許文献１においては相互に接着され、接続断面により電気接続されるパネル状の（ソーラー）モジュールと接続ユニット（接続ボックス）から構成される装置が開示されている。この接続ユニット内には事前に成形された接続断面を有する導電性グリッドがある。このグリッドはさしあたりワンピース様式であり、その個々の断面はブリッジにより相互に結びついている。電子コンポネント、および場合によっては接続ケーブルはグリッドに溶接される。そしてこれに引き続きブリッジが取り除かれる。グリッドはコンポネントとともにプラスチック内に流し込まれ、その際接続断面は露出したままである。接続ユニットをソーラーモジュールに取り付ける際には、ソーラーモジュールのワイヤーは接続断面に溶接、またははんだ付けされる。

しかしながら取り付けとアセンブリングにおける簡略化は、接続ユニットの品質に負担をかける。バイパスダイオードは鋳込み物内に配置され、ここから発生した熱は実際には、接続ワイヤ及びグリッドを通してのみ導き出される。つまり接続ユニットを通しての放熱は不十分である。グリッドのブリッジを取り除くことにも手間がかかる。更に鋳込みした電子コンポネントの一つが故障により停止すると、接続ユニット全体を交換する必要がある。

独国特許出願第１０１ ５４ ２３４号公開明細書

本発明の課題は先行技術の短所を除去することにある。

特に一般販売されているあらゆるソーラーモジュールに完全自動で取り付け可能な接続ボックスを完成することである。この方法によりボックスを簡単にソーラーモジュールの裏側に位置づけ、そしてこれと電気接続することができる。

この課題は本発明にもとづき請求項１と６に記載の特徴により解決される。接続ボックスに関する更なる有利な実施形態は、請求項２乃至５及び１０と１１にもとづく。

バイパスダイオードと、末端部を有する必要な電気接続部とが内部にあるハウジングを有する接続ボックスがこの前提となる。本発明に応じて接続ボックスはソーラーモジュールのフラットコンダクター用のスリットを有するポジショニングブロックを含み、その際このスリットはフラットコンダクターの形に適合されている。ハウジング又はハウジングカバーには、取り付けた接続ボックスにおいてフラットコンダクターと接続末端部に固定された接続クランプをポジショニングブロックのスリット内に押し付けるブランクホルダが取り付けられている。

ポジショニングブロックにはガイドピンがある。ハウジング内にはこのガイドピンが噛み込むことのできる凹部がある。このようにハウジングは差し込むことにより簡単に位置づけることができる。ピンはクリップによりボックスのハウジング内に差し込まれ、これにより確実な接続がなされる。

特に迅速に、そして簡単にソーラーモジュールに取り付けることのできる接続ボックスのバリエーションにおいて、接続末端部は取り付けたボックスにおいてフラットコンダクターを包み込む接続クランプを保持する。ソーラーモジュールとの電気接続はボックスのハウジングの接着時に自動的になされる。接続クランプとフラットコンダクターはブランクホルダによりポジショニングブロックのスリット内に固く押し付けられる。どのスリット内にも接続クランプの両接続舌片を収める二つの凹部がある。

ソーラーモジュールのいくつかのメーカーがその仕様において、モジュールの接続ワイヤを接続ボックスとはんだ付けまたは溶接するよう要求していることを理由に、取り付けた接続ボックスにおける更なるバリエーションでは、接続末端部とフラットコンダクターがポジショニングブロックのスリット内に入っており、相互にはんだ付けまたは溶接されている。ハウジングカバーの内側にある面においてポジショニングブロックを完全に覆うプラスチックカバーが固定されている。このプラスチックカバー内には接続末端部とフラットコンダクターをポジショニングブロックのスリット内に押し付けるブランクホルダがある。

ボックスの電気接続部はプラスチックにより被覆されている打ち抜かれたストリップコンダクターから構成される。その際ストリップコンダクターはそれぞれ二つのプラスチック製シェルで囲まれる。

打ち抜かれたストリップコンダクターを使用することにより、接続ボックスの完全自動アセンブリングが可能になる。電子基板とは反対に、打ち抜かれたストリップコンダクターは著しい温度変化にも耐える。

本発明にもとづくソーラーモジュールへの接続ボックスの取り付け方法に従い、まずポジショニングブロックをソーラーモジュールに接着させる。フラットコンダクターはこの目的用のスリット内に入れる。

次にポジショニングブロックのガイドピンをハウジング内の適切に成形した凹部内に押し込みながら、接続ボックスのハウジングをソーラーモジュールに調整する。

最後にハウジングをソーラーモジュールに接着する。接着後にポジショニングブロックはハウジングにより完全に囲まれる。これによりこれは全天候の影響から保護される。更に不注意な接触により感電の危険が生じ得るワイヤ露出部がなくなることが確実になる。

接続ボックスのどのバリエーションを利用するかにより、ソーラーモジュールの接続末端部とフラットコンダクター間の電気接続は接着時における接続クランプ、あるいはこれに引き続くはんだ付けまたは溶接の工程により自動的になされる。

接続クランプによる接続ボックスのハウジングの取り付けは、ハウジングカバーを閉じた状態でおこなわれる。接着時にハウジングはソーラーモジュールの裏側に押し付けられる。これにより接続クランプがブランクホルダによりポジショニングブロックのスリット内にあるフラットコンダクター上に押し付けられる。接続クランプがフラットコンダクターを包み込み、これにより良好な電気接続が保証される。

接続ワイヤのはんだ付け又は溶接が規定されている場合の接続ボックスのモジュールへ取り付けのために、接続ボックスのハウジングはまずハウジングカバーなしでソーラーモジュールに接着される。ソーラーモジュールの取り付けたフラットコンダクターを有するポジショニングブロックは、ハウジング底面の凹部により突出する。フラットコンダクターは接続ボックスの接続末端部にはんだ付け、または溶接される。最後にハウジングがカバーで閉じられる。

本発明に基づく接続ボックスを実施例をもとに以下に詳しく説明する。このために以下の図を示す：

ポジショニングブロックを有する開いた接続ボックスの平面図 ソーラーモジュール上に取り付けたポジショニングブロックの平面図 接続クランプとの電気接続時における接続ボックスのフラットコンダクターと接続末端部を有するポジショニングブロックの側面断面図 はんだ付けまたは溶接によりなされた電気接続時における接続ボックスのフラットコンダクターと接続末端部を有するポジショニングブロックの側面断面図

接続ボックスは一般販売されているあらゆるソーラーモジュール４に完全自動で取り付けることができる。異なる型式との互換性を達成するために、個々の、プラスチックから構成されるポジショニングブロック１が利用される。接続ボックスとソーラーモジュール４間の電気接続は接続クランプ８によりなされる。上記の説明のように接続ボックスをはんだ付け、または点溶接によりソーラーモジュール４と接続させることも可能である。

接続クランプ８による接続ボックスのソーラーモジュール４への接続のために、まずポジショニングブロック１をシリコン接着剤または両面接着テープでソーラーモジュール４の裏側に接着させる（図２／３を参照）。モジュールのフラットコンダクター３を適切に曲げ、ポジショニングブロック１のこの目的のためにあるスリット２内に入れる。これに引き続き閉じたハウジング５をポジショニングブロック１のガイドピン６によりソーラーモジュール４に位置付け、ハウジング５をモジュール４に接着する。ピン６はクリップによりハウジング５の凹部内に噛み込み、これによりソーラーモジュールが機械的な負担を受けることなく、確実な接続がなされる。ハウジング５の取り付け時に接続クランプ８がフラットコンダクター３上に掛かり、この際に接続クランプ８がハウジングカバー内に統合されたブランクホルダ１０によりフラットコンダクター３上に押し付けられる。接続クランプ８の接続舌片９は、スリット２内にある凹部１１により収められる（図３を参照）。

はんだ付け又は点溶接によるモジュール４の取り付けのために同様に、ポジショニングブロック１の接着とフラットコンダクター３のポジショニングブロック１のスリット２への差込みが開始される。これに引き続きハウジング５（最初はカバーなしで）がシリコン接着剤または両面接着テープでソーラーモジュール４に取り付けられる。フラットコンダクター３は接続末端部７ではんだ付け、または溶接される。ポジショニングブロック１はその際、モジュール裏壁への十分な間隔を保持し、同時にフラットコンダクター３間の間隔を確実なものにする。ハウジング５を閉じる際にハウジングカバー内側に統合されたブランクホルダ１０が、ポジショニングブロック１のスリット２内に押し付けられ固定される（図４を参照）。プラスチックカバーはハウジングカバーの内側に取り付けられ、これによりポジショニングブロック１は、ハウジングカバーを閉じる際にプラスチックカバーにより覆われる。

接続ボックスのワイヤリングは銅製の打ち抜かれたストリップコンダクターから構成され、これは接続末端部７は例外として、全長においてそれぞれ二つのプロフィール状のプラスチックシェルにより完全に囲まれる。シェル１３はハウジング５内に統合されるか、あるいは別のアセンブリーとなる。この方法により接続ボックスは問題なく電気保護等級２を達成する。

バイパスダイオード１２は打ち抜かれたストリップコンダクターとスイッチプラグ１４を通して接続され、その際ストリップコンダクターはソケット、そしてダイオード１２の接続ワイヤはプラグとして作用する。この構造は欠陥バイパスダイオード１２を多大な手間なく交換することを可能にする。ハウジングカバーの螺子取り外し後に、ダイオード１２を絶縁とともにスイッチプラグから引き抜き、交換するだけである。

１ ポジショニングブロック
２ スリット
３ フラットコンダクター
４ ソーラーモジュール
５ ハウジング
６ ガイドピン
７ 接続末端部
８ 接続クランプ
９ 接続舌片
１０ ブランクホルダ
１１ 凹部
１２ バイパスダイオード
１３ シェル
１４ スイッチプラグ

Claims (6)

1. バイパスダイオード（１２）及び必要な電気接続部が内部に取り付けられており、その際電気接続部がソーラーモジュール（４）のフラットコンダクター（３）の接続に利用される接続末端部（７）を有するハウジング（５）を保持する接続ボックスにおいて、
   接続末端部（７）が二つの接続舌片（９）を保持し、そして取り付けたボックスにおいてフラットコンダクター（３）を包み込む接続クランプ（８）に接続しており、接続ボックスがソーラーモジュール（４）のフラットコンダクター（３）用のスリット（２）が内部に形成されているポジショニングブロック（１）を含み、その際スリット（２）の形がフラットコンダクター（３）の形に適合しており、各スリット（２）に二つの凹部（１１）があり、そしてハウジング（５）またはそのカバーにフラットコンダクター（３）、接続末端部（７）及び接続クランプ（８）をポジショニングブロック（１）のスリット（２）内に押し付けるブランクホルダ（１０）が取り付けられており、その際接続クランプ（８）の両接続舌片（９）がそれぞれ両凹部（１１）の一つにより収められることを特徴とする前記接続ボックス。
2. ポジショニングブロック（１）が、取り付けたボックスにおいてハウジング（５）の凹部に噛み込むガイドピン（６）を有することを特徴とする請求項１に記載の接続ボックス。
3. 電気接続部が、プラスチックで被覆されている打ち抜かれたストリップコンダクターであることを特徴とする請求項１及び２に記載の接続ボックス。
4. ストリップコンダクターが、プラスチック製の２つのシェル（１３）により囲まれていることを特徴とする請求項１乃至３に記載の接続ボックス。
5. バイパスダイオード（１２）とストリップコンダクターが、スイッチプラグ（１４）による接続されていることを特徴とする請求項３及び４に記載の接続ボックス。
6. ソーラーモジュールへの接続ボックスの取り付け方法において、以下の工程、すなわち、
   − ポジショニングブロック（１）の接着とフラットコンダクターのスリット（２）への挿入、そして
   − 接続ボックスを、ガイドピン（６）を利用しハウジング（５）内の凹部に押し入れることによる調整、
   − ポジショニングブロック（１）が完全にハウジング（５）により包み込まれ、そして接続クランプ（８）がブランクホルダ（１０）によりフラットコンダクター（３）に押し付けられ、そして接続クランプ（８）が、フラットコンダクター（３）を包み込み、これによりフラットコンダクター（３）と接続末端部（７）間において電気接触がなされるよう、閉じた状態でハウジング（５）をソーラーモジュール（４）に接着、
   という工程を含むことを特徴とする前記方法。

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