JP3215386U - 着脱可能な分割型太陽光発電最適化接続箱モジュール - Google Patents

Abstract

【課題】分割型接続箱の上部カバーの内部に発電最適化モジュールを一体化した着脱可能な分割型太陽光発電最適化接続箱モジュールを提供する。【解決手段】分割型太陽光発電最適化接続箱モジュールは分割型接続箱１Ａ〜１Ｃを備え、それぞれは基盤部と上部カバー部とを有する。太陽電池モジュールのストリングに電気的接続するために基盤部の基盤１０にストリングポートが設けられる。上部カバー部は内部に回路基板が設けられた上部カバー２０を備える。回路基板は電気的接続片と接続された発電最適化モジュールを備える。電気的接続片は発電最適化モジュールが太陽電池モジュールのストリングで発電最適化が行えるようにストリングポートに着脱可能に挿入される。分割型接続箱はストリングレベルで発電最適化のために使用される。発電最適化モジュールは設置及びメンテナンスの利便性のために基盤部と着脱可能に上部カバー部に一体化されている。【選択図】図１

Description

本考案は太陽光発電最適化接続箱に係り、特に、ストリングレベルで発電を最適化でき、また製造や設置コストを低減しメンテナンスを容易にする着脱可能な設計を採用できる分割型接続箱に関する。

従来から、自然エネルギーに対する世界的な要求が熱心に望まれているように、太陽光発電技術は連続的な進歩を遂げ、世界中ですべての国により歓迎されている。エネルギー生成のどんな方法に対しても生産率の向上は常にもっとも重要な課題であった。それ故に、太陽光発電においては太陽電池（Photovoltaic；PV）モジュールもまた最大の発電出力を提供できる多くの条件下で必要とされる。この場合、PVモジュールに関する発電最適化技術がより多くの注目を集めている。さらに、技術はまたより小さな発電ユニットに向かって移行している。すなわち、発電最適化はもはやPVモジュール全体ではなく、PVモジュールのストリングに対するものとなっている。それ故、分割型発電最適化接続箱はPVモジュールのストリングのそれぞれを最適化することを要求されている。

現在、通常の分割型発電最適化接続箱は基盤、最適化モジュール及び上部カバーを含む。PVモジュールに組み込まれるとき、まずPVモジュールに基盤を取り付ける。その後、最適化モジュールが配置され、基盤上ではんだ付けされる。次いで基盤は最適化モジュールを密閉するために接着剤で満たされ、それにより防水と冷却保護が達成される。最後に取り付けを完成させるために基盤の上に上部カバーが被せられる。

上記の取り付け行程から明らかなように、接着剤を満たした後に硬化時間が必要となる。取り付け時間が長くなり、部品は空間部を占有する。分割型発電最適化接続箱が異常であったり故障したりまたメンテナンスが必要である場合、基盤内部の接着剤を取り除かなければならない。これはメンテナンスを困難にする。

従来の分割型発電最適化接続箱は取り付けにおいてもメンテナンスにおいても不便であることがわかる。したがって、実現可能な解決策を模索することは不可欠である。

本考案の目的は、分割型接続箱の上部カバーの内部に発電最適化モジュールを一体化した着脱可能な分割型太陽光発電最適化接続箱モジュールを提供することである。着脱可能な電気的接続と係合構造を通して、上部カバーがPVモジュールに固定される基盤と着脱可能な方法で組み合わされる。そのような構造は取り付けに対してもメンテナンスに対しても便利である。

着脱可能な分割型太陽光発電最適化接続箱モジュールは複数の分割型接続箱からなる。個々の分割型接続箱は基盤部と、着脱可能で基盤部に電気的に接続された上部カバー部とからなる。

基盤部は基盤とその上に設けられた複数のストリングポートからなる。

上部カバー部は上部カバーと、上部カバーに取り付けられた回路基板とからなる。回路基板には発電最適化モジュールと発電最適化モジュールに電気的に接続された複数の電気的接続片が設けられている。個々の電気的接続片は基盤上の対応するストリングポートに一致し着脱可能に接続している。

個々の分割型接続箱の基盤部は個別のPVモジュールに固定されている。基盤部の個々のストリングポートはPVモジュール上の対応するストリングに電気的に接続されている。分割型接続箱の上部カバー部が基盤部に接続されると、上部カバー部の個々の電気的接続片はストリングポートのそれぞれに挿入されそれらと電気的接続を形成する。結果として、PVモジュールの個々のストリングは基盤部のストリングポートと上部カバー部の電気的接続片を介して電気的接続を形成する。さらに、上部カバー部の発電最適化モジュールはストリングに対して発電最適化を行う。

本考案によれば、分割型接続箱の基盤部がPVモジュールに固定されている。基盤部上のストリングポートはストリングに電気的に接続されている。上部カバー部は上部カバー内に発電最適化モジュールを一体化し、着脱可能な方法で基盤部と電気的接続を形成する。組み立てるには、単純に基盤部をPVモジュールに取り付け、上部カバー部を基盤部に係合させる。これは接着剤を硬化させる時間を無駄に費やすことなく迅速に取り付けを完了する。いずれかの分割型接続箱が修理を必要とする時には、単に一つの分割型接続箱の上部カバー部を外し、それを新しい上部カバー部と置き換える。修理を即座に行うことができる。正常に機能しない上部カバー部を回収し、他の場所で修理を行うことができる。このように本考案の着脱可能な分割型太陽光発電最適化接続箱モジュールは容易な設置と現場でのメンテナンスという目標を達成できる。

本考案の接続箱モジュールの斜視図である。 PVモジュールに設置された本考案の接続箱モジュールの平面図である。 分割型接続箱の分解斜視図で、分割型接続箱の基盤部と上部カバー部の関係を示している。 本考案による分割型接続箱の基盤部の断面図である。 本考案による分割型接続箱の上部カバー部の断面図である。 本考案の上部カバー部の内部に取り付けられた回路基板と放熱板を示す分解斜視図である。 本考案の分割型接続箱の断面図である。 本考案の分割型接続箱の他の断面図である。

図１に示すように、開示された接続箱モジュールは複数の分割型接続箱１Ａ、１Ｂ、１Ｃからなる。図２に示すように、個々の分割型接続箱１Ａ、１Ｂ、１Ｃは太陽電池（ＰＶ）モジュール４０に取り付けられており、ＰＶモジュール４０の複数のストリングＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３の一つにそれぞれ接続されている。接続箱モジュールの接続箱の数はＰＶモジュール４０のストリングの数に一致している。すなわち、分割型接続箱１Ａ、１Ｂ、１ＣはそれぞれストリングＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３に接続されている。この実施例において、ＰＶモジュール４０は３つのストリングＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３を備えている。したがって、接続箱モジュールもまた３つの分割型接続箱１Ａ、１Ｂ、１Ｃからなる。

分割型接続箱１Ａ、１Ｂ、１Ｃの基本的構造は同じである。例として１つの分割型接続箱１Ｂを取り挙げる。図３に示すように、分割型接続箱は基盤部と基盤部に着脱可能に取り付けられた上部カバー部とからなる。基盤部は銅帯が通過するための複数の貫通孔１０１で形成された背部を有する基盤１０からなる。PVモジュールのストリングのそれぞれの１つとの電気的接続は銅帯の１つを介して達成される。下壁１０２が基盤１０の背面の周縁を囲むように形成されている。複数のストリングポート１１が下壁１０２の内部に設けられている。複数の留め金１０３が上部カバー部を係合するために基盤１０の背部の下壁１０２の外側に設けられている。この実施例では、各留め金１０３は逆Ｕ字状を有している。

図３及び図４を参照すると、個々のストリングポート１１は導電性金属シートを曲げることによって形成され、導電性金属シートの一端がＵ字状の挿入部１１１を形成している。挿入部１１１は２つの頂点（Pinnacle）を有し、一つは接触バネ１１２を形成するために挿入部１１１の内部に向かって延びており、他はサドル部１１３を形成するために水平に延びている。サドル部１１３には２つの固定孔１１４が形成されている。サドル部１１３には、挿入部１１１と反対側の端部にＬ字状の電気的接続部１１５が形成されている。電気的接続部１１５は貫通孔１０１に挿入される銅帯をはんだ付けするために基盤１０の背部の貫通孔１０１に対応している。挿入部１１１は固定効果を高めるために２つの対向する外側壁にそれぞれ２つの突出片１１６を形成するように打ち抜かれている。

ストリングポート１１を確実に結合するために、基盤１０の背部の内面には複数の設置基台１２が形成されている。個々の設置基台１２は凹状の収容室１２１と収容室１２１の片端から突出している壁部１２２とからなる。収容室１２１には対応するストリングポート１１の挿入部１１１が収容されている。２つの凹溝１２３がそれぞれ収容室１２１の２つの対向する側壁に形成され、挿入部１１１の２つの対向する外側壁の突出片１１６に対応している。２つの突出片１１６は２つの凹溝１２３に係合し、固定効果を高める。

２つの突出柱１２４が壁部１２２に形成されている。ストリングポート１１のサドル部１１３は壁部１２２にまたがっている。サドル部１１３の固定孔１１４は壁部１２２の突出柱１２４が貫通するためのものであり、それにより基台１２上でストリングポート１１を強固に固定する。

図３及び図５に示すように、上部カバー部は頂部を有する上部カバー２０を備えている。上壁２０２は頂部の周囲に形成されている。頂部及び上壁２０２によって形成された空間には回路基板２１が設けられている。回路基板２１は複数の電気的接続片２２と発電最適化モジュールを備えている。個々の電気的接続片２２は基盤１０のストリングポート１１の１つと一致し、挿入することにより電気的接続を形成する。上部カバー２０の頂部には頂部の上壁２０２の外側に複数の係合ブロック２０３が設けられている。個々の係合ブロック２０３は基盤１０の留め金１０３の１つに対応しており、着脱可能な方法で接続される。

回路基板２１の発電最適化モジュールは発電最適化を行っている間に高熱を発生することがある。発電最適化モジュールの動作が熱によって影響されないことを確実にするために、この実施例における上部カバー２０はさらに放熱板２３を備えている。回路基板２１と放熱板２３の構造は図６に示される。放熱板２３には、放熱のために回路基板２１上の発電最適化モジュールの主要素子（例えば、MCU）に接触する１つまたは複数の突出部２３１が形成されている。さらに、放熱板２３には回路基板２１と係合するための複数の爪２３２が備えられている。

複数の切欠２１２が放熱板２３の爪２３２を捕捉するために回路基板２１の周囲に形成されている。回路基板２１には、電気的接続片２２の下端から突出しているピン２２０に電気的に接続するように一対の導電性孔２１１が複数組形成されている。個々の導電性孔２１１は回路基板２１上に設けられた発電最適化モジュールに接続される。上部カバー部と基盤部が結合され、電気的接続片２２が基盤１０上のストリングポート１１に挿入されると、回路基板２１の発電最適化モジュールはストリングポート１１に接続されたストリングに対して発電最適化を行うことができる。

上部カバー部の構造については図３及び図５を参照のこと。この実施例においては、回路基板２１と放熱板２３は上部カバー２０の内部に完全に囲われ密封されている。実現可能な密封方法は、上部カバー２０を高い熱伝導性の接着剤で充填することである。もう１つの方法として、回路基板２１と放熱板２３の外部に射出成型によって上部カバー２０を形成することもできる。射出成型材料は、放熱板２３が放熱効果を有するように高い熱伝導性を有するものであることが好ましい。電気的接続片２２のみが基盤１０のストリングポート１１との電気的接続のために密封された回路基板２１から露出されている。

上部カバー２０と基盤１０との間の接合部での防水効果を高めるために上部カバー２０の上壁２０２の周囲に防水リング３０が設けられている。

前記したように、分割型接続箱１Ａ、１Ｂ、１Ｃの基本的構造は同じである。唯一の違いはストリングポート１１と電気的接続片２２の数と位置である。ＰＶモジュール４０のストリングＰＶ１、ＰＶ２、ＰＶ３の電力出力端子に基づいて配置が行われる。また、図１に示すように、ケーブル１０５、１０６を収容するために個々の分割型接続箱１Ａ、１Ｃの基盤１０にはケーブルポート１０４が形成されている。ケーブル１０５、１０６はそれぞれ基盤１０のストリングポート１１に接続されている。接続箱モジュールは他のＰＶモジュールに直列に接続するためにケーブル１０５、１０６を使用することができ、それにより電力ループを繋いでいる。

上記は本考案の構造を開示している。以下は本考案が如何に使用されるかを開示する。

ＰＶモジュール４０に接続箱モジュールを設置するために、個々の分割型接続箱１Ａ、１Ｂ、１Ｃの基盤１０がＰＶモジュール４０に取り付けられる。電気的接続を形成するために銅帯が基盤上のストリングポート１１及びＰＶモジュール４０のストリングにはんだ付けされる。その後、上部カバー２０の電気的接続片２２が基盤１０のストリングポート１１に挿入される。図７に示すように、電気的接続片２２がストリングポート１１の挿入部１１１に挿入されると、接触バネ１１２が電気的接続片２２により押圧される。接触バネ１１２の弾性が電気的接続片２２と接触バネ１１２及び挿入部１１１との間の接触を確実にし、電気的接続が確立される。

図８の参照により、上部カバー２０の電気的接続片２２が基盤１０のストリングポート１１に挿入されると、上部カバー２０の係合ブロック２０３が基盤１０上の留め金１０３と係合し、それにより上部カバー２０と基盤１０が強固に結合される。さらに、上部カバー２０と基盤１０との間の防水リング３０は良好な防水効果を提供する。

上述の設計では、本考案は上部カバー部の内部に発電最適化モジュールを一体化し、それを密封する。したがって、設置は接着剤が硬化するまで待つ必要がない。故に、本考案は設置時間を短縮化でき、設置費用を低減できる。さらに、ある分割型接続箱が異常あるいは故障の場合、単に上部カバー部を新しいものに置き換えるだけである。これは迅速な修理とメンテナンス費用の低減を可能とする。

本考案は例として好ましい実施例に関し記述されているが、本考案は開示された実施例に限定されるものではないことを理解されるべきである。それとは反対に、当業者に明らかなように、さまざまな変更や類似の構成を対象とすることを意図している。したがって、添付の特許請求の範囲は、そのような変更及び類似の構成のすべてを包含するようにもっとも広い解釈を与えられるべきである。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ・・・分割型接続箱
１０・・・基盤
１１・・・ストリングポート
１２・・・設置基台
２０・・・上部カバー
２１・・・回路基板
２２・・・電気的接続片
２３・・・放熱板
４０・・・ＰＶモジュール
１０１・・・貫通孔
１０２・・・下壁
１０３・・・留め金
１０５、１０６・・・ケーブル
１１１・・・挿入部
１１２・・・接触バネ
１１３・・・サドル部
１１４・・・固定孔
１１５・・・電気的接続部
１２１・・・収容室
１２２・・・壁部
１２４・・・突出柱
２０２・・・上壁
２０３・・・係合ブロック
２１１・・・導電性孔
２１２・・・切欠
２２０・・・２つのピン
２３１・・・突出部
２３２・・・爪

Claims (7)

1. 着脱可能な分割型太陽光発電最適化接続箱モジュールであって、それぞれが基盤部と、電気的接続を形成するために着脱可能な方法で基盤部に接続する上部カバー部を備える複数の分割型接続箱（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）からなり、
   基盤部は複数のストリングポート（１１）を有する基盤（１０）を備え、
   上部カバー部は回路基板（２１）を有する上部カバー（２０）を備え、回路基板（２１）は発電最適化モジュールと、発電最適化モジュールに電気的に接続される複数の電気的接続片（２２）を備え、個々の電気的接続片（２２）は、対応する挿入のために、着脱可能な方法で基盤（１０）のストリングポート（１１）の一つに一致している、
   ことを特徴とする着脱可能な分割型太陽光発電最適化接続箱モジュール。
2. 基盤部の基盤（１０）は複数の貫通孔（１０１）が形成されている背部を備え、
   下壁（１０２）が内部にストリングポート（１１）を収容するために基盤（１０）の背部の周囲に形成され、
   複数の留め金（１０３）が基盤（１０）の背部の下壁（１０２）の外側に設けられ、
   上部カバー部の上部カバー（２０）は頂部を有し、上壁（２０２）が頂部の周囲に形成され、頂部と上壁（２０２）により形成される空間が回路基板（２１）を備え、
   複数の係合ブロック（２０３）が上部カバー（２０）の頂部の上壁（２０２）の外側に設けられ、個々の係合ブロック（２０３）は基盤（１０）の留め金（１０３）の１つに対応している、
   ことを特徴とする請求項１記載の接続箱モジュール。
3. 個々のストリングポート（１１）は導電性金属シートを曲げることによって形成され、一端が２つの頂点を有するＵ字状挿入部（１１１）を形成し、２つの頂点の１つは接触バネ（１１２）を形成するために挿入部（１１１）の内部へ向かって延び、他の頂点はサドル部（１１３）を形成するために水平に延び、サドル部（１１３）は挿入部（１１１）の反対側の端部に電気的接続部（１１５）が形成され、
   複数の設置基台（１２）が基盤（１０）上に形成され、個々の設置基台（１２）は凹状の収容室（１２１）を含み、壁部（１２２）が収容室（１２１）の片端から突出しており、サドル部（１１３）が壁部（１２２）にまたがっている、
   ことを特徴とする請求項１記載の接続箱モジュール。
4. 個々の設置基台（１２）の壁部（１２２）には２つの突出柱（１２４）が形成され、サドル部（１１３）には壁部（１２２）の２つの突出柱（１２４）が貫通するために２つの固定孔（１１４）がそれぞれ形成されている、
   ことを特徴とする請求項３記載の接続箱モジュール。
5. 上部カバー（２０）は放熱板（２３）を備えており、放熱板（２３）には突出部（２３１）と複数の爪（２３２）が形成され、
   複数の切欠（２１２）が放熱板（２３）の爪（２３２）に係合するように回路基板（２１）の周囲に形成されている、
   ことを特徴とする請求項２記載の接続箱モジュール。
6. 回路基板（２１）には、一対の導電性孔（２１１）の複数組が形成され、個々の導電性孔（２１１）は回路基板上の発電最適化モジュールに接続され、個々の電気的接続片（２２）は回路基板（２１）上で導電性孔（２１１）に挿入される２つのピン（２２０）を有している、
   ことを特徴とする請求項５記載の接続箱モジュール。
7. 分割型接続箱（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ）の数は３台であり、分割型接続箱の２台（１Ａ、１Ｃ）には基盤（１０）上にケーブル（１０５、１０６）を収容するためのケーブルポートが形成され、個々のケーブル（１０５、１０６）は関連する基盤（１０）でストリングポート（１１）に接続される、
   ことを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６の何れかの請求項に記載の接続箱モジュール。

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