JP3896370B2 - 太陽電池電流モジュールのための接続装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池電流モジュールの電気的な接続導体を電気的な接続導線に接続するための、太陽電池電流モジュールのためのコネクタケーシング内の接続装置であって、前記接続導体が、アウタディスクとインナディスクとから成る半透明のディスク複合体間の複数の光起電性の太陽電池素子を埋設したプラスチック層に配置されており且つ該太陽電池素子を互いに電気的に接続する形式のものに関する。

このような形式の接続装置は、光起電性の太陽電池素子によって太陽電池電流モジュール内に形成された太陽電池電流を、引き続き消費装置に利用するために、接続ケーブルを用いて送ることができるようにするために必要とされる。ヨーロッパ特許第１００６５９３号明細書に基づき公知のプレート状の光起電性の太陽電池モジュールは、アウタプレート、インナプレート及び太陽電池セルの埋め込まれたプラスチック層を備えている。この場合、差込みコネクタを有する接続装置が設けられており、前記差込みコネクタはインナプレートに配置されており且つ複数の太陽電池セルの接続導体と永続的に接続されている。この場合、このような永続的な接続部はろう接又は溶接されていなければならず、これにより、実現するためには著しく手間がかかり且つ高価であるということが不都合な影響を及ぼしている。
ヨーロッパ特許第１００６５９３号明細書

従って本発明の課題は、冒頭で述べた形式の接続装置を改良して、簡単且つ廉価に製作され、更に工具無しで実現され得る、太陽電池モジュールの接続導体と電気的な案内導線との間の解離可能な電気的な接続を形成することである。

この課題を解決するために本発明では、接続導体の端部が、該端部を下側から部分的に周面係合しているＵ字形の補強部材によって取り囲まれており、前記コネクタケーシング内にコンタクトケーシングが配置されていて、該コンタクトケーシングには、多数の角錐形の先端部を備えたコンタクト面を有するコンタクトピンが、ばね部材によりばね弾性的に保持されており、最終組込み時にコンタクトピンのコンタクト面が、接続導体の前記端部に上側から直接に接触接続して、消費装置に向かう太陽電池素子の電流がピックアップされるようになっているようにした。

本発明の有利な構成は、請求項２から１０に記載されている。

本発明により得られる利点は、特に、角錐形の表面構造を備えた複数のコンタクトピンが設けられており、これらのコンタクトピンが、ディスク複合体に埋設された個々の光起電性の太陽電池素子を互いに電気的に接続する、太陽電池モジュール内の平らな電気的な接続導体に対する直接的で気密なコンタクトを可能にするという点にある。圧力によって生ぜしめられる接続形式のための、銅から製作される接続導体は比較的柔らかいので、これらの接続導体には補強部材が設けられている。これにより、更にディスク複合体のやはり比較的柔らかいプラスチック層に嵌め込まれている前記接続導体は、コンタクトピンに対して適当な逆圧を形成する。この場合に特に有利なのは、コンタクトピンがばね部材に保持されており、これにより、接続導体に対する圧力も常に維持されるので、接触抵抗の増大が防止されることである。更に、補強部材には係止手段が設けられており、これらの係止手段は、絶縁性のコンタクトプレートの係止手段と係合している。コンタクトプレートには一体成形された基底プレートが設けられており、この基底プレートはディスク間で保持されており、この場合、コンタクトプレートのカラー状の接続部分が、１ディスクの切欠き内でこのディスクの切欠きに被せ嵌められるコネクタケーシングとの結合を可能にする。この場合、有利にはばね弾性的にコネクタケーシングに保持されるコンタクトピンが、ディスク複合体内の接続導体に対して押圧される。ディスク複合体内のコンタクトプレートは、最大でもアウタディスクの高さを有している、つまり、このアウタディスクの高さは上回らないので、有利には太陽電池電流モジュールを備えた複数のディスクを、保管又は搬送に関して直接上下に重ねてよい。それというのも、切欠きをカバーするためには、最初に汚れ等に対する保護フードが設けられているだけだからであり、この保護フードは、太陽電池電流モジュールの組込み後は取り外されて、コネクタケーシングによって代替される。但し、有利にはコンタクトプレートの全高は、コネクタケーシングを、ディスク複合体内の切欠きに分極させて収容するための一体に接合されたカラーを以て嵌め込むために、比較的低く規定されている。コンタクトピンも、やはりコネクタケーシング内に設けられたプリント配線板と導電接続されており、このプリント配線板からコネクタに通じる電気的な接続部材が設けられており、前記コネクタは、有利には外部の接続ケーブルを備えた工具無しのクイックコネクタを有しており且つここではかご形引張りばねの形で構成されている。この場合、コンタクトピンを備えたコネクタケーシングは、環境による影響とは関係無く太陽電池素子と消費装置との間の確実な電気的な接続を実現するために、有利には飛沫及びダスト密な形式で設けられている。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面につき詳しく説明する。

図１には、２つのディスク、即ちアウタディスク１とインナディスク３とから成る、太陽電池電流モジュールの半透明のディスク複合体が示されており、前記アウタディスク１とインナディスク３との間にはプラスチック層２が挿入されており、このプラスチック層２には複数の光起電性の太陽電池素子（図示せず）が埋設されている。これらの太陽電池素子からはそれぞれ平らな接続導体４が中央の透過点へ案内されており、この透過点には、平らなケーシング部材として形成されたコンタクトプレート１０が配置されている。接続導体４は、プラスチック層２に設けられた導体通路８に埋設されており且つ端部を部分的に周面係合している補強部材５によって取り囲まれている。コンタクトプレート１０は、平らな方形の成形部材として構成されており且つ基底プレート１２を有している。この基底プレート１２には種々異なる形状の構造体が設けられており、この構造体はカラー１８によって取り囲まれている。コンタクトプレート１０は、接続導体４の上位で基底プレート１２に対応した、プラスチック層２に設けられた加工成形部７に載置され、この場合、補強部材５に設けられた係止手段６が、コンタクトプレートの各アンダカット１６において係止する。

図２に示した図１の部分拡大図では、補強部材５がコンタクトプレート１０の方形に構成された切欠き１４にどのように挿入可能であるのか、並びに３面を切り落とされた係止フック６がそれぞれアンダカット１６にどのように係止可能であるのかということが判る。この場合、２つの切欠き１４が、２つの接続導体４を接続するために設けられている。更に、ウェブの取り付けられた円環として形成された分極成形部材１５の中心には、ねじ山付き孔１７が設けられている（図３も参照）。

切欠き９を備えた上側のディスク３を、コンタクトプレート１０がプラスチック層２に位置固定されている領域に正確に適合するように被せ嵌めた後に、ディスク複合体は組込み完了となる。このディスク複合体の搬送時の汚れの侵入に対する保護策として、前記切欠きを保護カバー等で覆うことができる。この場合、コンタクトプレート１０の最大高さはディスクの厚さを上回らないということが保証されている。通常、カラーの高さはディスク複合体のディスク３の厚みよりも小である。

図３には、組込みの完了したディスク複合体を、コンタクトプレート１０の上から見た図が示されている。この場合、内部に補強部材５が係止された方形の切欠き１４と、中心のねじ山付き孔１７を備えた分極成形部材１５とが認識可能である。この分極成形部材１５は、一体に接合された細長いウェブを備えた円環として構成されており、これにより、対応してネガティブに成形された分極成形部材を備えた、後で被せ嵌められるべきコネクタケーシングは、所定の位置でしか被せ嵌められない。

図４には、内部にコンタクトエレメント５０の保持されたコンタクトケーシング２０、このコンタクトケーシング２０を閉鎖するためのカバープレート３０及びプリント配線板３５の分解図が示されている。コンタクトエレメント５０は、Ｕ字形に形成されたばね部材５７から成っており、このばね部材５７のアーチ区分５８にはコンタクトピン５２が位置固定されている。

コンタクト面５４には複数の角錐形の先端部が設けられており、これらの先端部は最終組込み時に平らな接続導体４に直接に載置されて、消費装置に向かう太陽電池素子の電流をピックアップする。ばね部材５７の接続端部は、ピン状の接続端部５６として構成されており且つプリント配線板３５に設けられた孔３６に挿入されて、ろう接される。位置固定のために、ばね部材５７の脚部はカバープレート３０の長手方向スリット３１内でガイドされるのに対して、コンタクトピン５２はコンタクトケーシング２０に設けられたガイド孔２３に保持されている。これらの２つのガイド孔２３の間では、コンタクトケーシング２０内に、コンタクトプレート１０に設けられた分極成形部材１５に対するネガティブな分極成形部材２５が一体成形されており、この分極成形部材２５は、コンタクトエレメント５０を備えたコンタクトケーシングの、ディスク複合体１，２，３におけるコンタクトプレート１０に対する正確な被せ嵌めだけを可能にする。更に、カバープレート３０には外向きの係止フック３３が設けられており、これらの係止フック３３は、コンタクトケーシング２０をカバープレート３０と一緒に組み込む際に、コンタクトケーシング２０に設けられた係止用開口２６に係合するので、コンタクトケーシング２０は、コンタクトエレメント５０及びカバープレート３０と相俟って、プリント配線板３５上で１つのユニットを形成する。コンタクトケーシング２０、カバープレート３０及びプリント配線板３５の組み込まれた全体構成に基づいて、コネクタケーシングを太陽電池電流モジュールに組み込むときに、ねじ４３をプリント配線板３５の孔３４、カバープレート３０の孔３２及びコンタクトケーシング２０の孔２２を貫通案内する１つの中心孔が設けられている。

図５には、プリント配線板３５に組み付けられた、接合されて係止されたコンタクトケーシング２０が示されている。この場合、コンタクトエレメントはコンタクトピン５２を以てコンタクトケーシングから突出しており、しかも、両コンタクトピン５２は、Ｕ字形のばね部材５７のばね弾性的な特性に基づいて、互いに無関係にガイド孔２３内で軸方向に滑動することができる。更に、プリント配線板３５には接続ケーブル３８が設けられており、これらの接続ケーブル３８には、それぞれ接続コンタクト３７が設けられている、付加的に、構成部材３９がプリント配線板に設けられていてよい。

図６には、ケーシング下側部分４１と開放可能なケーシングカバー４２とから成る、方形に構成されたコネクタケーシング４０が分解された状態で示されている。ケーシングカバー４２は、脚部４７を以てピン４９に回動可能に保持されている一方で、脚部４８はピン４９'と協働して、開放状態でカバーの係止位置を生ぜしめる。ケーシング下側部分４１は開口４６を有しており、この開口４６にはプリント配線板３５を備えたコンタクトケーシング２０を挿入することができる一方で、接続コンタクト３７はコネクタ６０に接続することができる。ケーシング下側部分４１とケーシングカバー４２とは、ねじ山付き孔４５にねじ込み可能なねじ４４並びにケーシングとカバーとの間の環状のパッキン（詳しくは図示せず）によって密に閉鎖することができ、これにより、大体において環境による影響から保護されている。

図７には、コネクタケーシング４０を下から、即ち組込み側から見た図が示されており、この組込み側を以て、コネクタケーシング４０はディスク複合体に設けられたコンタクトプレート１０に被せ嵌められる。この場合、コンタクトケーシング２０がコネクタケーシングの底部から、該底部に一体成形されたカラー４１'と比較して突出しているということが認識される。このカラー４１'が、コネクタケーシングを上側のディスク３の切欠き９において分極する一方で、コンタクトケーシング２０の壁は、コンタクトプレート１０に設けられたカラー１８の内側でセンタリングされる。

図８には、コネクタケーシング４０の組込みが示されている。この場合、ケーシング下側部分４１の底部側に、まず最初にカラー４１'がケーシング下側部分４１から突出した領域に関して切欠き７２を有する両面接着シート７０が接着され、次いで、コネクタケーシング４０が、ディスク複合体１，２，３に設けられたコンタクトプレート１０の位置固定された太陽電池電流モジュールの領域に被せ嵌められる。コネクタケーシング４０は、まず最初にコンタクトケーシング２０無しでディスク複合体に被せ嵌められる。その後初めて、コンタクトケーシング２０の挿入及びねじ４３を用いたコンタクトプレート１０におけるねじ締結が行われる。

図９には開かれたコネクタケーシング４０が、コネクタ６０の内の１つがコネクタケーシング４０に差し込まれている領域で断面されて示されている。従って、電力供給がどのようにして、コンタクトケーシング２０に設けられた突出したコンタクトピン５２を介してプリント配線板３５に対して行われ、更に、接続ケーブル３８を介して接続コンタクト３７及びここではかご形引張りばね６２によって構成されたコネクタ６０内の接続域６３に対して行われ、引き続き、かご形引張りばね内に位置固定された接続導線６５へどのようにして導かれるのかが認識可能である。かご形引張りばねの代わりに、軸方向のコネクタを備えた接続部材がコネクタ６０内のリッツ導線のために設けられていてもよい。

太陽電池電流モジュールの１ディスク複合体におけるコンタクトプレートの組込み図である。

コンタクトプレートの詳細図である。

ディスク複合体に完全に組み込まれたコンタクトプレートを示した図である。

コンタクトケーシングの分解図である。

導体プレートに組み付けられた、コンタクトピンを有するコンタクトケーシングを示した図である。

コネクタケーシングの分解図である。

コネクタケーシングの底部を示した図である。

ディスク複合体におけるコネクタケーシングの組込み図である。

コネクタを備えたコネクタケーシングの断面図である。

符号の説明

１ アウタディスク、 ２ プラスチック層、 ３ インナディスク、 ４ 接続導体、 ５ 補強部材、 ６ 係止手段、 ７ 加工成形部、 ８ 導体通路、 ９ 切欠き、 １０ コンタクトプレート、 １２ 基底プレート、 １４ 切欠き、 １５，２５ 分極成形部材、 １６ アンダカット、 １７ ねじ山付き孔、 １８ カラー、 ２０ コンタクトケーシング、 ２２，３２，３４ 孔、 ２３ ガイド孔、 ２６ 係止用開口、 ３０ カバープレート、 ３１ 長手方向スリット、 ３３ 係止フック、 ３５ プリント配線板、 ３６ 孔、 ３７ 接続コンタクト、 ３８ 接続ケーブル、 ３９ 構成部材、 ４０ コネクタケーシング、 ４１ ケーシング下側部分、 ４１' カラー、 ４２ ケーシングカバー、 ４３，４４ ねじ、 ４５ ねじ山付き孔、 ４６ 開口、 ４７，４８ 脚部、 ４９，４９' ピン、 ５０ コンタクトエレメント、 ５２ コンタクトピン、 ５４ コンタクト面、 ５６ 接続端部、 ５７ ばね部材、 ５８ アーチ区分、 ６０ コネクタ、 ６２ かご形引張りばね、 ６３ 接続域、 ６５ 接続導線、 ７０ 接着シート、 ７２ 切欠き

Claims (8)

1. 太陽電池電流モジュールの電気的な接続導体（４）を電気的な接続導線（６５）に接続するための、太陽電池電流モジュールのためのコネクタケーシング（４０）内の接続装置であって、前記接続導体（４）が、アウタディスク（１）とインナディスク（３）とから成る半透明のディスク複合体間の複数の光起電性の太陽電池素子を埋設したプラスチック層（２）に配置されており且つ該太陽電池素子を互いに電気的に接続する形式のものにおいて、
   接続導体（４）の端部が、該端部を下側から部分的に周面係合しているＵ字形の補強部材（５）によって取り囲まれており、前記コネクタケーシング（４０）内にコンタクトケーシング（２０）が配置されていて、該コンタクトケーシング（２０）には、多数の角錐形の先端部を備えたコンタクト面（５４）を有するコンタクトピン（５２）が、ばね部材（５７）によりばね弾性的に保持されており、最終組込み時にコンタクトピン（５２）のコンタクト面（５４）が、接続導体（４）の前記端部に上側から直接に接触接続して、消費装置に向かう太陽電池素子の電流がピックアップされるようになっていることを特徴とする、太陽電池電流モジュールのための接続装置。
2. 補強部材（５）に、コンタクトプレート（１０）内のアンダカット（１６）において係止する係止手段（６）が設けられており、コンタクトプレート（１０）が、ディスク複合体のディスク（１，３）間に配置された半透明のプラスチック層（２）の切欠き（７）に位置固定されている、請求項１記載の接続装置。
3. コンタクトピン（５２）が、Ｕ字形に曲げられたばね部材（５７）のアーチ区分（５８）の中央に外向きで配置されている、請求項１又は２記載の接続装置
4. ばね部材（５７）が２つの接続端部（５６）を有しており、これらの接続端部が、それぞれカバープレート（３０）の長手方向スリット（３１）内でガイドされており且つプリント配線板（３５）と導電接続されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の接続装置。
5. カバープレート（３０）がコンタクトケーシング（２０）と係止可能であり、コンタクトエレメント（５０）のコンタクトピン（５２）が、コンタクトケーシング（２０）において貫通孔（２３）内でガイドされている、請求項１から４までのいずれか１項記載の接続装置。
6. コンタクトケーシング（２０）が、コンタクトエレメント（５０）とカバープレート（３０）とプリント配線板（３５）と一緒にユニットとして接合されており且つコネクタケーシング（４０）内で切欠き（４６）に侵入しており、更に、ねじ締結手段（４３）によって、ディスク複合体に設けられたコンタクトプレート（１０）に位置固定可能である、請求項１から５までのいずれか１項記載の接続装置。
7. コネクタケーシング（４０）が、切欠き（９）内のコンタクトプレート（１０）をカバーするように、両面接着シート（７０）によってディスク複合体（１，２，３）のディスク（３）上に位置固定されている、請求項１から６までのいずれか１項記載の接続装置。
8. コネクタケーシング（４０）に複数のコネクタ（６０）が設けられており、これにより、これらのコネクタ内に配置された各１つのかご形引張りばね（６２）を用いて、電気的な接続導線（６５）と、コネクタケーシング内でプリント配線板（３５）に設けられた接続ケーブル（３８）との間の解離可能な接続が形成可能である、請求項１から７までのいずれか１項記載の接続装置。

Images