JP5395802B2 - 太陽光発電ソーラーパネル用接続箱 - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池アレイのソーラーパネルモジュール間の接続、又はソーラーパネルモジュールとバスシステム若しくはケーブル等の他のデバイスとの間の接続を提供するための、太陽光発電ソーラーパネルに取り付けるデバイスに関する。
また、そのようなデバイスは、接続箱（ジャンクションボックスやコネクションボックス）の名称で知られている。そのような接続箱は、従来技術から周知である。通常、該接続箱は、太陽光発電ソーラーパネル又は分電箱若しくはバスシステム等の他のデバイスと更に接続する、太陽光発電ソーラーパネルの接点とケーブルの間の電気接点を提供する。
欧州特許出願公開第１５０１１５７号明細書は、そのような接続箱を例示する。ソーラーパネルの接点は、開口から該接続箱の内部に配置及び突出される表面に延びる。該接点は、該接続箱の内部に配置される接点要素によって支持される。また、該接続箱は、該接点要素によって支持されるために、ケーブルが該接続箱の内部に挿入することができる開口を具備する。該接点要素は、ソーラーパネルの接点とワイヤとの間の電気接点を提供する。該接続箱は、該接続箱の内部へのアクセスを提供するために、開口を更に具備する。該開口は、密封環と蓋によって密閉される。
ソーラーパネルは、雨、雪、風等の天候の影響を通常受けるので、接続箱（ジャンクションボックスやコネクティングボックス）が耐候性を有することは、特に重要である。そのような耐候性は、湿気、水又は温度差に対する耐性を含む。
短絡を生ずる、及び／又は金属接続要素の腐食を導く可能性があるので、そのような接続箱の内部への水の浸入は、いかなる状況下において回避されるべきである。接続箱の内部への水の存在は、接続箱のリークされた部分に浸入する水によるものだけでなく、水分凝縮によるものであり得る。しかしながら、水の存在は、そのような接続箱の動作信頼性及び寿命を低減させる。
また、接続箱は、接続箱自体の熱膨張を生じさせる温度差の影響を受ける。そのような熱膨張は、上述した密封環等の密閉要素の機能を低下させる可能性がある。
通常、そのような熱膨張は、接続箱に亀裂を生じ得る機械的ストレスを生ずる。特に、そのような機械的ストレスに対し感受性があるのは、接着された部位である。
従来技術によるデバイスの更なる短所は、製作工程にある。依然として、そのような接続箱は、高い割合で、手作業で製造される。このために、コストが高くなる。また、各職人の精度及び品質の安定性が変動するので、品質の問題が発生し得る。
接続箱とソーラーパネルの間の電気接点の電気接続が、バネ接点として頻繁に設計されている。そのようなバネ接点は、酸化及び機械的な影響に弱い。そのようなネガティブな影響は、ソーラーパネルの配置の効率を低下させる。
本発明の目的は、従来技術から公知の接続箱の欠点を有しない、接続箱を提供することである。特に、該接続箱は、接続箱の要素とソーラーパネルの間の電気接続が同時に最適化されつつ、自動的な方法で製造される及び／又はソーラーパネルに適用されるものである。
この目的は請求項１の特徴を有する接続箱によって達成される。したがってソーラーパネル用接続箱は、ハウジングと蓋と第一の継手と第二の継手とを具備する。該ハウジングは、側壁と、内部空間を区画形成する上面壁とを具備する。第一の継手は第一の接点要素を具備し、第二の継手は第二の接点要素を具備する。該接点要素は少なくとも一つの側壁で貫通し、そのため接点要素は、外部接点要素から半田テール等の内部接点要素に電気接点を提供する。内部接点要素は該内部空間で少なくとも部分的に配置される。該上面壁は該上面壁で部分的にのみ延びる開口を具備する。該開口は上面壁に位置し、ソーラーパネルに半田テールを接続するための、ソーラーパネル表面への実質的に垂直方向の半田テールへのアクセスが提供される。
上面壁の開口の特定の配置により、太陽電池に半田テールを取り付けるためにロボットの一部が有効な方法で導入することができるように、半田テールへのアクセスが提供される。上面壁の残りの部分は、可能な限り内部空間を覆う。これは、本発明による接続箱を、例えば組立てラインの自動的な方法で搭載することができることを意味する。
好ましくは、上面壁は、該上面壁から実質的に垂直に延び、かつ該上面壁の外周を実質的に囲む外部側壁を具備する。そのため、オーバーフロー空間（ｏｖｅｒｆｌｏｗ ｓｐａｃｅ）は、該上面壁及び外部側壁によって区画形成される。
好ましくは、開口は、該上面壁から実質的に垂直に延びる内部側壁によって実質的に囲まれる。そのような側壁は、該開口までオーバーフロー空間を制限する。
内部空間が充填材で充填される場合、過剰の充填材は、上面壁、外部側壁及び内部側壁によって区画形成されたオーバーフロー空間に流出することが可能である。該充填材は、注封材料（ｐｏｔｔａｎｔ）又は泡が好ましい。
好ましくは、充填材は、該開口から内部空間へ注入可能であり、そのため、該内部空間は、該充填材で完全に充填され、該開口は、蓋で閉じることができる。好ましくは、該充填材は、液体状態で注入され、注入後、硬化する物質である。好ましくは、該充填材は、注封材料又は泡である。好ましくは、該蓋は、実質的に該蓋に垂直に延び上面の開口に適合する形状を有する壁を具備する。
そのような壁は、該開口と該蓋の間の良好にかつ容易に密閉することが可能な接点を提供する。
好ましくは、該蓋は、ハウジングに搭載される場合、開口から内部空間に延びるように配置されるエンボスを更に具備する。この更なる該エンボスにより、該蓋がハウジングに搭載され、該充填材で充填される場合、該充填材は、開口からオーバーフロー空間へ流出することを強制される。
そのオーバーフローにより、該蓋は、強固な密閉方法でハウジングに接続される。存在する充填材及び空気を内部空間から追い出すように内部空間の容積を低減させるため、該エンボスは有利である。また、密閉力が付与される。
本発明による接続箱の製造方法は、
− 第一の接点要素に第一の継手を、及び第二の接点要素に第二の継手を提供するステップと、
− ハウジングに前記第一の継手及び第二の継手を接続するステップと、
− 各々の接点要素に半田テールを提供するステップと、
− 該第一の接点要素及び第二の接点要素でダイオードを取り付けるステップ
とを含む。
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− 各々の接点要素に半田テールを提供するステップと、
− 該第一の接点要素及び第二の接点要素でダイオードを取り付けるステップ
とを含む。
そのような方法によって、予め搭載された接続箱が提供される。該接続箱は、ソーラーパネルに搭載することができる。
例えば上述した接続箱をソーラーパネルに提供する方法は、
− 該接続箱の基部周囲又はフランジに接着剤を付与するステップと、
− ソーラーパネルモジュールの表面に接続箱を配置するステップと、
− ソーラーパネルの接点に半田テールを取り付けるステップと、
− 充填材でハウジングの内部空間を充填するステップと、
− その部分が該ハウジングの内部空間に延びるように蓋を上面壁に搭載するステップ
とを含む。
− 該接続箱の基部周囲又はフランジに接着剤を付与するステップと、
− ソーラーパネルモジュールの表面に接続箱を配置するステップと、
− ソーラーパネルの接点に半田テールを取り付けるステップと、
− 充填材でハウジングの内部空間を充填するステップと、
− その部分が該ハウジングの内部空間に延びるように蓋を上面壁に搭載するステップ
とを含む。
そのために、予め組み立てられた接続箱は、効果的でかつ自動的な方法で、ソーラーパネルに搭載することができる。該半田テールにアクセスさせる開口の配置は、自動生産の点から特別の利点である。
第一の電気デバイスと第二の電気デバイスの間の電気接続を提供するための半田要素は、該第一のデバイスに接触される円筒状の接触ゾーンと、弾力のあるゾーンと、該第二のデバイスに接触される半田ゾーンを有する円筒状の移動ゾーンとを具備する。該接触ゾーン及び移動ゾーンの軸は、縦軸による整列において軸方向に配置される。該弾力のあるゾーンは、該接触ゾーンと半田ゾーンとの間の軸距離の調整を可能にする。
そのような半田要素は、長さの調整によって、柔軟な方法で半田要素を利用することができるので、特に有利である。
好ましくは、該弾力のあるゾーンは、該接触ゾーンと該半田ゾーンの間に配置される。
好ましくは、該弾力のあるゾーンは曲げ構造として設計されており、該曲げ構造の曲げは前記調整を生じさせる。これにより長さの容易な調整が可能となる。
弾力のある部分は、少なくとも１つ、好ましくは少なくとも２つ、更に好ましくは、少なくとも３〜６つの弾力のあるウェブを具備する。
好ましくは、該半田要素は、スタンピング及び／又は成形工程によって作製される。
図面は、次の図面に関して、例示的な実施態様の記載によって、より詳細に説明される。
図面に関して、考えられる実施態様を説明する。図面と説明は、好ましい実施態様を示し、特許請求の範囲によって定義された発明を限定するようには解釈されないものとする。
図１〜４は、本発明による接続箱を示す。そのような接続箱は、好ましくは、ハウジング１と、蓋２と、第一の継手３と、第二の継手４とを具備する。本発明による接続箱は、ソーラーパネルの太陽電池とケーブル等の電気接点要素又は他の太陽電池の間の電気接点を提供するために利用される。そのようなソーラーパネルは、一般に、２２００ｍｍ×２６００ｍｍのサイズであるが、これより小さいか大きいサイズであってもよい。そのようなソーラーパネルでは、７０Ｖ〜５００Ｖの電圧、及び０．１アンプ〜１０アンプの電流を出力することができる。但し、本発明による接続箱は、非常に高いか非常に低い電流又は電圧を提供するソーラーパネルにそれぞれ利用することができる。
ハウジング１は、側壁（図面では、第一の側壁１１と第二の側壁１２）と、上面壁１３とを具備する。側壁１１、１２は、上面壁１３から延びる。内部空間１０は、側壁１１、１２及び上面壁１３によって区画形成される。内部空間１０は、ソーラーパネルの太陽電池との電気接点に存在する電気接点要素を収容するために提供される。接続箱がソーラーパネルに搭載される場合、内部空間１０は、電気接点要素の酸化を防ぐために、水、大気等の環境の影響から密閉される。この後で、外部、内部という用語が用いられる。外部又は外部空間という用語は、ハウジング１の外に配列されるものすべてを含むことが理解され、内部という用語は、内部空間１０内に配置されるものすべてを含むことが理解される。
好ましくは、ハウジング１は、プラスティックで作製される。好ましくは、ポリカーボネート（例えば、レキサン９４０‐７０１）が、該ハウジングを提供するために利用される。ハウジング１は、射出成形されるのが好ましい。
また、実施態様のハウジング１は、フランジ１９として設計された底面壁１４を具備する。フランジ１９は、上面壁１３と反対側の内部空間１０を制限する。ハウジング１がソーラーパネルの表面に配置される場合、底面壁１４又はフランジ１９は、その正面か背面でソーラーパネルの表面に面する。本明細書で示す実施態様において、フランジ１９は、外方向において、側壁１１、１２から上面壁１３に実質的に平行に延びる。その場合、実際に、ソーラーパネルの表面は、内部空間１０を制限し、フランジ１９は、支持要素と接点要素として作用する。
高い剛性を有する側壁１１、１２を提供するために、側壁１１、１２は、複数のリブ１８を具備してもよい。図１に示す実施態様において、該リブは、側壁１１、１２の外面において延びる。さらに、又はあるいは、該リブは、内部空間１０に面する側壁１１、１２の内面にも配置されてよい。側壁１１、１２が既に十分に堅い場合、リブ１８を省略してもよい。
第一の継手３と第二の継手４は、ハウジング１から延びる。第一の継手３は、第一の接点要素５を具備し、第二の継手４は、第二の接点要素６を具備する。接点要素５、６は、少なくとも一つの側壁で貫通する。そのために、接点要素５、６は、外側から内側又は内部空間１０に電気接点をそれぞれ提供する。換言すれば、電気接点は、接点要素５、６によって外部接点要素から内部接点要素に提供される。外部接点要素は、例えば、幾つかのソーラーパネルに連結するバスシステムのケーブルであり得る。内部接点要素は、太陽電池の半田ゾーンに接触するように配置された半田テール７であり得る。好ましくは、その主要部分が内部空間１０に配置され、その一部が、内部空間１０から外部空間（例えば、周囲環境）に延びるように、そのような半田テール７が配置される。
好ましくは、第一の継手要素３と第二の継手要素４は、ポリカーボネート等のプラスティックで作製される。これは、継手要素３、４が射出成形することができることを意味する。あるいは、ハウジング１、第一の継手要素３及び第二の継手要素４は、一体的に成形することができる。
図１から理解されるように、第一の継手要素３と第二の継手要素４の機械的な設計は、異なる。そのようなコード化された設計（雄型／雌型）には、ユーザが誤った継手でケーブルと接触することがないという利点がある。
図２は、底面からの接続箱を示す。ここで、底面壁１４が、側壁１１、１２の全長にわたって延びるフランジ１９として設計されていることが理解される。但し、内部空間１０に延びないようにフランジ１９が配置される。したがって、底面開口１５が提供され、側壁１１、１２によって制限される。実装状態では、底面開口１５は、ソーラーパネルの表面によって閉塞される。好ましくは、フランジ１９は、反応性ホットメルト硬化接着剤であるｄｏｗ ｃｏｒｎｉｎｇ ＨＭ２５００等のホットメルト接着剤によってソーラーパネルの表面に接着される。
本明細書による接続箱は、ソーラーパネルの表面に設置される。好ましくは、該接続箱は、接着剤によってその表面に取り付けられる。その後、半田要素が、太陽電池の半田ゾーンに接続される。本発明による接続箱が、ソーラーパネルに機械的及び電気的に接続された後、内部空間１０は、注封材料（ポッタント（ｐｏｔｔａｎｔ）、すなわちポッティング材料）等の充填材で充填される。また、該充填材は、泡であってもよい。該充填材は、上面壁１３に配置された開口１６に挿入することができる。該充填材での充填により、酸化を防止するために、電気接点は、泡で覆われる。また、該充填材は、難燃性を有していてもよい。図５に記載するように、開口１６は、蓋２の部分２０、２１を収容する。開口１６は、蓋がない場合、電気接点要素７へのアクセスが提供される上面壁に位置する。好ましくは、該アクセスは、実質的にソーラーパネルの表面に対して垂直又は直角の方向に提供される。これは、生産ラインのロボットが、ソーラーパネルの対応する接触ゾーンに電気接点要素７を迅速に接触することができることを意味する。図９ｄは、この状況が明確に視認できる場合について言及するものである。好ましくは電気接点要素７のみにアクセスを提供する開口１６の特定の形状により、内部空間１０に配置される他の要素は、上面壁１５の残りの部分によって保護される。上面壁１５の開口１６は、電気接点要素７のみにアクセスを可能にするために、好ましくは、可能な限り小さく設計される。これは、上面壁１５の残りの部分が、可能な限り大きいことを意味する。
好ましくは、注封材料又は充填材は、ＲＴＶ注封材料等のシリコーンゴムである。Ｍｅｍｏｎｔｉｖｅ （ＧＥ） ＴＳＥ３６６４縮合硬化難燃剤ＲＴＶを利用することができる。ＴＳＥ３６６４は、二成分系の縮合硬化シリコーンゴム（ＲＴＶ）である。
更なる実施態様において、フランジ１９は、側壁１１、１２から、外側への方向だけでなく内部空間の方向において延びることもあり得る。そのような実施態様において、底面開口１５は、フランジ１９によって制限される。但し、ソーラーパネルの表面は、依然として、底面開口１５の領域の内部空間１０を制限する。
あるいは、フランジ１９又は底面壁１４は、側壁１１、１２から内部空間１０のみに延びることもあり得る。また、実施態様において、底面壁１４は、半田テール７が外側まで延びる底面開口１５を具備する。上述した設計のとおり、ソーラーパネルの表面は、底面開口１５の領域の内部空間１０を制限する。
図２で理解されるとおり、第一の接点要素５と第二の接点要素６は、外側又は外部空間からハウジング１の内部空間１０に側壁１１、１２において延びる。接点要素５、６は、内部接点要素７に接続される。内部接点要素７は、図７に記載する半田テールが好ましい。また、第一の接点要素５は、ダイオード８によって第二の接点要素７に接続される。開口１６が設計され、該ダイオードを、上面壁１３の残部によって保護されるように配置することができる。これは、上面壁１３から垂直方向に見る場合、ダイオード８が、外部から視認できないことが好ましいことを意味する。但し、他の実施態様においては、上面壁１３から垂直方向に見る場合、ダイオード８は、少なくとも外部から部分的に視認できるように配置される。そのような配置は、品質チェックにおいて有利である。
そのようなダイオードは、バイパス保護用のセキュリティデバイスとして作用する。好ましくは、１０００Ｖ／１０Ａ評価されたシリコンダイオードが利用される。
図３は、本発明による接続箱の上面図を示す。この図面は、主に、第一の継手３と第二の継手４の角度の配置について説明するために用いられる。第一の軸１００は、第一の接点要素５を有する第一の継手３を通り、第二の軸２００は、第二の接点要素６を有する第二の継手４を通る。プラグが第一又は第二の継手３、４に接続される場合、プラグは、該軸の方向で挿入される。好ましくは、第一の軸１００と第二の軸２００が同一平面にあり、その平面は、ソーラーパネルの表面、又は底面１４若しくはフランジ１９にそれぞれ平行である。
図３で理解されるとおり、第一の継手３と第二の継手４は、互いに対して角度をもって配置される。換言すれば、第一の軸１００は、第二の軸２００に対して角度がある。これは、該図面では角度αで明示される。好ましい角度αは、５°〜１７５°である。但し、他の角度においては、１７５°より大きい角度、又は５°より小さい角度も可能である。接続箱が搭載されると、該継手のケーブル（外部コネクタ）から生じる機械的力の影響が最小限となるので、７５°〜１２５°の角度αが特に好ましい。これは、角度αの二分するラインが下方へ向けられるように（例えば、建物の屋根又は太陽熱発電所等の床の方へ）、接続箱が搭載される場合である。
あるいは、２つの軸１００、２００が配置される平面は、ソーラーパネルの表面に対して角度を有していてもよい。これは、第一の継手３と第二の継手４が、上面壁１３又は底面壁１４に対して傾斜して延びることを意味する。これは、傾斜配置により、該継手が、建物の屋根等に対して実質的に垂直方向に延びるため、ソーラーパネルが傾斜して配置される場合に、特に有利である。
図４は、本発明による接続箱の側面図を示す。この図では、内部接点要素又は半田テール７の一部分は、フランジ１９又は底面壁１４の表面にわたって延びることが理解される。したがって、該部分は、該表面にわたって内部空間１０から外側又は外部空間に延びる。接続箱がソーラーパネルに搭載される場合、該部分は、好ましくは半田による接続によって、太陽電池に接続される。あるいは、溶接又は圧着による接続も考えられる。半田テールは、底面壁１４の外面から寸法Ｄで延びる。寸法Ｄは、ソーラーパネルのガラス枠の厚さと同等か、これより大きいことが好ましい。半田テール７が、孔を通って、該ガラス枠の一方の側から該ガラス枠の他方の側へ貫通することができるからである。好ましくは、Ｄは、１ｍｍ〜１０ｍｍである。他の実施態様においては、Ｄは、３ｍｍ〜５ｍｍである。
図５ａ及び５ｂは、正面からの（図５ａ）及び背面からの（図５ｂ）蓋２を示す。蓋２は、実質的に上面壁１３の表面に一致する形状である。
搭載される場合、ハウジング１の上面壁１３に面する底面２ａにおいては、該蓋は、第一の壁２０を具備する。第一の壁２０は、底面２ａから実質的に垂直に延びる。第一の壁２０は、上面壁１３の開口１６の外側の周囲に適合するように設計された形状である。第一の壁２０と第一の側壁１１は、開口１０の第一の壁２０と第一の側壁１１の間に隙間があるように設計される。該隙間は、後述する充填材が流出することを可能とする。代替的な実施態様においては、第一の壁２０は、上面壁１３の開口１６に適合するように設計される。また、実施態様において、第一の壁２０と第一の側壁１１は、二者間に隙間があるように設計される。本実施態様においては、第一の壁２０は、閉じたループとして設計される。但し、第一の壁２０は、遮断を有する幾つかの部分を有するように設計してもよい。
また、該蓋は、更にエンボス２１を具備する。また、エンボス２１は、底面２ａに対して実質的に垂直に延びる。エンボス２１は、第一の壁２０の内部に配置される。好ましくは、エンボス２１は、第一の壁２０よりも高さが大きい。
また、底面２ａにおいては、第一の壁２１を囲む第二の壁２２が配置される。第一の壁２０とエンボス２１のように、第二の壁２２もまた、底面２ａに対して実質的に垂直に延びる。
上部において、蓋２の表面２ｂは、インジケータ２３及び２４を具備する。そのようなインジケータ２３、２４は、極性が、各々の継手２、３に接触されるのに必要であるかについて示す。
好ましくは、蓋２は、プラスティックで作製される。好ましくは、ポリカーボネート（例えば、レキサン９４０‐７０１）が、ハウジングを提供するために利用される。蓋２は、射出成形されるのが好ましい。
図６ａ及び６ｂは、蓋２のない本発明による接続箱を示す。理解されるように、上面壁１３は、開口１６を具備する。開口１６は、内部側壁１７１によって囲まれる。この内部側壁１７１は、好ましくは、上面壁１３から垂直に延びる。また、開口１６は、内部側壁１７１によって完全に囲まれる。外部側壁１７０は、上面壁１３の外側境界付近に配置される。好ましくは、上面壁１３は、外部側壁１７０によって完全に囲まれる。
上面壁１３、外部側壁１７０、及び内部側壁１７１は、オーバーフロー空間１７として設計される空間を提供する。蓋２がハウジング１に付与される前に、内部空間１０は、充填材で完全に充填される。蓋２がハウジング１に接続されると、蓋２の内部表面２ａに配置されたエンボス２１及び／又は第一の壁２０によって、充填材の一部は、内部空間１０からオーバーフロー空間１７にオーバーフローする。蓋２の壁２２と開口１０の第一の側壁１１の間には隙間があるので、該蓋が所定の位置に押し込まれて、充填材は、その隙間において流出することができる。したがって、該充填材は、上面壁１３の開口１６からオーバーフロー空間１７に流出することを強制される。該充填材は、オーバーフロー空間１７に流出することを強制されるので、該充填材は、内部側壁１７１と蓋２の第一の側壁２０の間の他に、オーバーフローゾーン１７に存在する。したがって、該充填材は、蓋２とハウジング１との間の密閉手段としても作用する。
図７ａ及び７ｂは、内部接点要素７とダイオード８と共に、接点要素５、６を示す。接点要素５、６は、一方の端部において外部の雌型又は雄型コネクタを収容するように設計される。他方の端部において、内部接点要素（図面では半田テール７）は、接点要素５、６に接続される。
該内部接点要素又は半田テール７は、好ましくは、半田テール７が第一の接点要素５又は第二の接点要素６にそれぞれ接続される、接触ゾーン７１を具備する。弾力のあるゾーン７２は、接触ゾーン７１に隣接して配置される。本実施態様において、弾力のあるゾーン７２は、弓形に形成される。また、該弓形又は弾力のあるゾーン７２は、半田要素の長さの調整によって該弓形の曲げ運動が生じるので、曲げ構造として設計される。移動ゾーン７３は、弾力のあるゾーン７２を実際の半田ゾーン７４に連結する。弾力のあるゾーン７２は、特に、半田ゾーン７４と、弾力のある部材のソーラーパネルアセンブリのガラス枠表面との間の間隔Ｄを調整するのに有用である。これは、完全な自動製造工程を可能とする。半田ゾーン７４は、ソーラーパネルアセンブリの太陽電池に接続することができる。
図８ａ及び８ｂは、第一の継手３及び第二の継手４の内部に配置された接点要素７及びダイオード８と共に、接点要素５、６を示す。好ましくは、接点要素５、６は、各々の継手３、４の内部に配置され、超音波溶着工程によって固定される。
図９ａ〜９ｄは、本発明による接続箱の製造方法を示す。
本発明による接続箱の製造方法は、
− 第一の接点要素５によって第一の継手３を、及び第二の接点要素６によって第二の継手４を提供するステップ（図９ａ）と、
− ハウジング１によって第一の継手３及び第二の継手４を接続するステップ（図９ｄ）と、
− 各々の接点要素５、６に半田テール７を提供するステップ（図９ｂ）と、
− 第一の接点要素５及び第二の接点要素６でダイオード８を取り付けるステップ（図９ｃ）
とを含む。
− 第一の接点要素５によって第一の継手３を、及び第二の接点要素６によって第二の継手４を提供するステップ（図９ａ）と、
− ハウジング１によって第一の継手３及び第二の継手４を接続するステップ（図９ｄ）と、
− 各々の接点要素５、６に半田テール７を提供するステップ（図９ｂ）と、
− 第一の接点要素５及び第二の接点要素６でダイオード８を取り付けるステップ（図９ｃ）
とを含む。
第一の接点要素５及び第二の接点要素６は、超音波溶接又は熱挿入（ｔｈｅｒｍａｌ ｉｎｓｅｒｔｉｏｎ）法によって、第一の継手３及び第二の継手４に接続されるのが好ましい。但し、プラスティックが成型される鋳型に接点要素５、６を挿入することも可能である。
半田テール７は、好ましくは、自動電気抵抗溶接機によって接点要素に溶接される。ダイオードについても同様に適用される。
第一の継手３及び第二の継手４は、超音波溶接法によってハウジング１に接続される。
その結果、ソーラーパネルに接続される状態にある、予め組み立てられた接続箱となる。これらのステップは、完全な自動組立ラインでそれらを行なうように企図されている。そのため、本発明による接続箱は、コスト的に有効な方法で提供することができる。
本発明による接続箱をソーラーパネルに提供する方法は、
− 接続箱の基部周囲又はフランジ１９に接着剤を付与するステップと、
− ソーラーパネルモジュールの表面に該接続箱を取り付けるステップと、
− ソーラーパネルの接点に半田テールを取り付けるステップと、
− 充填材でハウジングの内部空間１０を完全に充填するステップと、
− 蓋２の部分２０、２１が該ハウジングの内部空間１０に延びるように蓋１を上面壁１３に搭載するステップ
とを含む。
− 接続箱の基部周囲又はフランジ１９に接着剤を付与するステップと、
− ソーラーパネルモジュールの表面に該接続箱を取り付けるステップと、
− ソーラーパネルの接点に半田テールを取り付けるステップと、
− 充填材でハウジングの内部空間１０を完全に充填するステップと、
− 蓋２の部分２０、２１が該ハウジングの内部空間１０に延びるように蓋１を上面壁１３に搭載するステップ
とを含む。
該接続箱は、上述のように接着剤によって取り付けられる。
図９ｄで理解されるように、開口１６は、半田テール７へのアクセスが開口１６において提供されるように配置される。アクセスは、該ソーラーパネルの表面に対して実質的に垂直方向に提供される。これは、半田テール７を太陽電池の半田ゾーンに接合するために、アセンブリのロボットの一部が、開口１６において内部空間１０に入ることができることを意味する。
図１０ａ〜１０ｃは、本発明による接続箱の更なる実施態様を示す。この実施態様は、他の実施態様及び逆に更なる実施態様の特徴と組み合わせることができることが留意される。
この実施態様による接続箱１は、側壁１１、１２を強化させるためのリブの配置が必要でない程度に十分に堅く設計された、側壁１１、１２を具備する。また、上面壁１３の開口１６を包含する内部側壁１７１は、蓋２を固定するためのスナップで取り付ける方式の要素（ｓｎａｐ−ｉｎ ｅｌｅｍｅｎｔ）１７２を具備する。
また、この実施態様によって、半田テールの更なる実施態様が示される。該半田テールは、符号９によって示される。但し、半田要素又は半田タグとしても設計された半田テール９が、本明細書で記載される接続箱だけでなく、他のあらゆる電気デバイスに利用することができることが留意される必要がある。上述した半田テール７についても同様に適用される。
図１０ｂ及び１０ｃは、半田テール９が、先の実施態様と同様の方法で配置されることを示す。半田テール９の一部は、底面壁１４の外面から、寸法Ｄを有する突出高によって延びる。寸法Ｄは、ソーラーパネルのガラス枠の厚さと同等か、これより大きいことが好ましい。半田テール９が、孔を通って、該ガラス枠の一方の側から該ガラス枠の他方の側へ貫通することができるからである。好ましくは、Ｄは、１ｍｍ〜１０ｍｍである。他の実施態様においては、Ｄは、３ｍｍ〜５ｍｍである。
図１１ａ及び１１ｂは、半田要素９の透視図を示す。半田要素９は、好ましくは、接触ゾーン９１と、弾力のあるゾーン９２と、移動ゾーン９３と、半田ゾーン９４とを具備する。半田要素９は、半田要素９の長さを調整可能な中央軸Ａを具備する。該長さは、接触ゾーン９１と半田ゾーン９４の間の距離とみなす。
接触ゾーン９１は、第一の電気デバイス（例えば、第一の接点要素５又は第二の接点要素６）との電気接点を確立するために提供される。好ましくは、接触ゾーン９１は、半田接続、溶接接続又は圧着接続等によって電気デバイスに接続されるように設計される。本実施態様においては、接触ゾーン９１は、管状体９１０として形成される。管状体９１０は、幾つかの切欠き９１１及び蓋部９１２を有する第一の端部と、弾力のあるゾーン９２が形成された第二の端部とを具備する。但し、接触ゾーン９１は、円筒状に設計してもよい。円筒状という用語は、軸Ａに沿って見た場合に、環状、矩形、楕円形、三角形、又は長円形であるものと理解される。また、接触ゾーン９１は、上述したように、円筒として形成され、該円筒は、好ましくは縦軸に沿って部分的に遮断されることがあり得る。該遮断によって円筒体に隙間が生じる。また、該遮断の代わりに、円筒体又は管状体の一部が互いに重なることがあり得る。該蓋部は、コネクタ５、６に溶接され、コネクタ５、６と半田要素９又はソーラーパネルの間の電気接続をそれぞれ提供する。
該弾力のあるゾーン又は柔軟性のあるゾーン９２は、少なくとも一つ（図では４つ）の弾力のある又は柔軟性のあるウェブ９２０を具備する。弾力のあるウェブ９２０は、半田要素９の長さ（すなわち、接触ゾーン９１と半田ゾーン９４の間の距離）を調整するために変形可能なように設計される。また、半田要素９の長さの調整によって弾力のあるウェブ９２０の曲げ運動が生じるので、該弾力のあるウェブは、曲げ構造として設計される。本実施態様において、弾力のあるウェブ９２０は、上部の部分９２１と下側部分９２２とを具備する。上部の部分９２１は、管状体９１０に接続され、中央軸Ａに対して角度をもって延びる。本実施態様において、上部の部分９２１は、中央軸Ａと弾力のあるウェブ９２０の間の距離が、上部の部分９２１の長さの増加に伴って増加するように延びる。下側部分９２２は、上部の部分９２１に接続され、上部の部分９２１と反対に延びる。これは、本実施態様において、中央軸Ａと弾力のあるウェブ９２０の間の距離が、下側部分９２２の長さの増加に伴って減少することを意味する。これは、弾力のあるウェブ９２０が、中央軸Ａに沿って見た場合に、該管状体によって区画形成された仮想円周にわたって延びる構造とするものである。
半田要素又は半田テール９の他の実施態様において、さまざまな構造を有する弾力のあるゾーン９２を提供することもあり得る。例えば、上部の部分９２１は、上部の部分９２１と中央軸Ａの間の距離が、弾力のあるウェブ９２０の長さの増加に伴って減少するように配置されることがあり得る。これは、該弾力のあるウェブが、該管状体によって区画形成された仮想円周の内部へ延びることを意味する。
弾力のあるゾーン９２の弾力のあるウェブ９２０は、管状体９３１として設計される移動ゾーン９３に接続される。好ましくは、移動ゾーン９３は、接触ゾーン９１と同様の径である。但し、該径は、接触ゾーン９１の径より大きいか、あるいは小さくてもよい。但し、移動ゾーン９３は、円筒状として設計されてもよい。円筒状という用語は、軸Ａに沿って見た場合に、環状、矩形、楕円形、三角形、又は長円形であるものと理解される。上述の円筒として形成された移動ゾーン９３は、好ましくは縦軸に沿って部分的に遮断されることがあり得る。該遮断によって円筒体に隙間が生じる。また、該遮断の代わりに、円筒体又は管状体の一部が互いに重なることがあり得る。
半田ゾーン９４は、第二の電気デバイス（例えば、ソーラーパネル）との電気接点を確立するために提供される。半田ゾーン９４は、移動ゾーン９３から延びる。本実施態様においては、一つの半田ゾーン９４が配置されるが、他の実施態様においては、一つよりも多い半田ゾーン９４が配置されることもあり得る。図においては、半田ゾーン９４は、移動ゾーン９３の該管状体から角度をもって延びる。
図１１ｃは非圧縮状態の本発明による半田要素９を示し、図１１ｄは圧縮状態の半田要素９を示す。非圧縮状態の半田要素９の長さはＬ１で示される。半田要素９の伸び率は正か負であり得る。正の伸び率は長さＬ１より長い長さを生じさせ、一方、負の伸び率はＬ１より短い長さを生じさせる。負の伸び率は図１１ｄに示し、半田要素９の長さはＬ２で示される。柔軟性のあるゾーン９２の設計により、半田要素９は、力Ｆが消失してからすぐに圧縮状態から非圧縮状態に戻らない。但し、柔軟性のあるゾーン９２を有している他の実施態様においては、半田要素９は圧縮状態から非圧縮状態に戻る。
好ましくは、半田要素９は、銅で作製され、柔軟性のある永久変形が可能となる。また、他の実施態様においては、黄銅、ブロンズ又はアルミニウムを利用してもよい。
通常、力Ｆは、搭載工程時において確立される。例を挙げると、本発明による半田要素９を接続箱に利用して、太陽光発電ソーラーパネル間の接続を提供する場合、力Ｆは、半田要素９を押しつぶす搭載ツールによって付与される。そのような後の半田要素の長さＬ２は、半田部分９４が該ソーラーパネルに接続することができる程度のものである。
図１２ａ及び１２ｂは、蓋１２１と基板１２４とを有する接続箱としても設計されたウェザーカバー（ｗｅａｔｈｅｒ ｃｏｖｅｒ）１２０を示す。本実施態様の特徴は、本明細書で開示された実施態様の特徴と組み合わせてもよい。基板１２４は、一方ではソーラーパネル（図示しない）に、他方では張力緩和部材（ｓｔｒａｉｎ ｒｅｌｉｅｖｅ）１２２を介してケーブル１２５に接続される、コネクタストリップ１２３のための内部空間を提供する。基板１２４は、接着剤又はテープによってソーラーパネルに接続される、平坦な底面を具備する。好ましくは、蓋１２１と基板１２４は、硬質高分子材料で作製される。
蓋１２１は、基板１２４に配置される。好ましくは、蓋１２１は、スナップ方式の嵌合（ｓｎａｐ‐ｆｉｔ）によって基板１２４に接続される。そのような理由で、蓋１２１と基板１２４は、該スナップ方式の嵌合を提供する突起を具備する。また、該スナップ方式の嵌合は、基板１２４と蓋１２１の間の密閉接続を提供する。さらに、上述したとおり、充填材によって内部空間を充填することがあり得る。
図１２ａ及び１２ｂによるそのようなアセンブリによって、第一のソーラーパネルと第二のソーラーパネルを接続するためのウェザーカバーを提供することがあり得る。
１ ハウジング
２ 蓋
３ 第一の継手
４ 第二の継手
５ 第一の接点要素
６ 第二の接点要素
７ 半田テール
８ ダイオード
９ 半田テール、半田要素
１０ 内部空間
１１ 第一の側壁
１２ 第二の側壁
１３ 上面壁
１４ 底面壁
１５ 底面開口
１６ 開口
１７ オーバーフロー空間
１８ リブ
１９ フランジ
２０ 第一の壁
２１ エンボス
２２ 第二の壁
７１ 接触ゾーン
７２ 弾力のあるゾーン
７３ 移動ゾーン
７４ 半田ゾーン
９１ 接触ゾーン
９２ 弾力のあるゾーン、柔軟性のあるゾーン
９３ 移動ゾーン
９４ 半田ゾーン
１２０ ウェザーカバー
１２１ 蓋
１２２ 張力緩和部材
１２３ コネクタストリップ
１２４ 基板
１２５ ケーブル
１７０ 外部側壁
１７１ 内部側壁
１７２ スナップで取り付ける方式の要素
９１０ 管状体
９１１ 切欠き
９１２ 蓋
９２０ 柔軟性のあるウェブ
９２１ 上部の部分
９２２ 下側部分
２ 蓋
３ 第一の継手
４ 第二の継手
５ 第一の接点要素
６ 第二の接点要素
７ 半田テール
８ ダイオード
９ 半田テール、半田要素
１０ 内部空間
１１ 第一の側壁
１２ 第二の側壁
１３ 上面壁
１４ 底面壁
１５ 底面開口
１６ 開口
１７ オーバーフロー空間
１８ リブ
１９ フランジ
２０ 第一の壁
２１ エンボス
２２ 第二の壁
７１ 接触ゾーン
７２ 弾力のあるゾーン
７３ 移動ゾーン
７４ 半田ゾーン
９１ 接触ゾーン
９２ 弾力のあるゾーン、柔軟性のあるゾーン
９３ 移動ゾーン
９４ 半田ゾーン
１２０ ウェザーカバー
１２１ 蓋
１２２ 張力緩和部材
１２３ コネクタストリップ
１２４ 基板
１２５ ケーブル
１７０ 外部側壁
１７１ 内部側壁
１７２ スナップで取り付ける方式の要素
９１０ 管状体
９１１ 切欠き
９１２ 蓋
９２０ 柔軟性のあるウェブ
９２１ 上部の部分
９２２ 下側部分
Claims (14)
- ハウジング（１）と蓋（２）と第一の継手（３）と第二の継手（４）とを具備するソーラーパネル用接続箱であって、
前記ハウジング（１）が側壁（１１、１２）と、内部空間（１０）を区画形成する上面壁（１３）とを具備し、
前記第一の継手（３）が第一の接点要素（５）を具備し、前記第二の継手（４）が第二の接点要素（６）を具備し、前記接点要素（５、６）が少なくとも一つの前記側壁（１１、１２）で貫通することで、前記接点要素（５、６）が外部接点要素から内部接点要素（７）に電気接点を提供し、前記内部接点要素（７）が少なくとも部分的に前記内部空間（１０）に配置され、
前記上面壁（１３）が前記上面壁（１３）に部分的にのみ延びる開口（１６）を具備し、前記開口が前記上面壁（１３）に位置し、前記内部接点要素（７）をソーラーパネルに接続するための、前記ソーラーパネルの表面に対して垂直方向の前記内部接点要素（７）へのアクセスが提供され、
前記上面壁（１３）が、前記上面壁（１３）から垂直に延びかつ前記上面壁（１３）の外周を囲む外部側壁（１７０）を具備することで、オーバーフロー空間（１７）が前記上面壁（１３）及び前記外部側壁（１７０）によって区画形成され、
充填材が前記開口（１６）から前記内部空間（１０）に注入可能であることで、前記内部空間（１０）が前記充填材によって完全に充填されてなる接続箱。 - 前記内部接点要素（７）が半田テールである請求項１に記載の接続箱。
- 前記開口（１６）が、前記上面壁（１３）から垂直に延びる内部側壁（１７１）によって囲まれている請求項１又は２に記載の接続箱。
- 前記蓋（２）が、前記蓋（２）に対して垂直に延びかつその上面で前記開口（１６）に又は前記開口（１６）周囲で適合する形状を有する壁（２０）を具備する請求項１〜３の何れか一項に記載の接続箱。
- 前記蓋（２）が、前記ハウジング（１）に搭載される場合、前記開口（１６）から内部空間（１０）に延びるように配置されたエンボス（２１）を更に具備し、前記蓋（２）が充填材によって充填されたハウジング（１）に搭載される場合、前記エンボス（２１）によって前記充填材が前記開口（１６）から前記オーバーフロー空間（１７）へ流出することを強制される請求項１〜４の何れか一項に記載の接続箱。
- 前記第一の継手（３）と第二の継手（４）が側壁（１１、１２）に接続され、前記側壁（１１、１２）が、前記接点要素（５）を前記内部空間（１０）へ延びることを可能にさせるための孔を具備する請求項１〜５の何れか一項に記載の接続箱。
- 前記第一の継手（３）が第一の軸（１００）に沿って延び、前記第二の継手（４）が第二の軸（２００）に沿って延び、第一の外部接点要素が前記第一の軸（１００）に沿って前記第一の継手（３）に導入可能であり、第二の外部接点要素が前記第二の軸（２００）に沿って前記第二の継手（４）に導入可能であり、前記第一の軸（１００）と前記第二の軸（２００）が、好ましくは底面壁（１４）に対して平行な共通の平面において、好ましくは５°〜１７０°、特に好ましくは７５°〜１２５°の角度αによる角度をもつように配置される請求項６に記載の接続箱。
- 前記半田テール（７）が、前記底面壁（１４）の表面にわたって、前記内部空間（１０）から前記底面壁（１４）の底面開口（１５）に延びる請求項１〜７の何れか一項に記載の接続箱。
- 前記半田テール（７、９）が弾力のある部分（７２、９２）を具備することで、底面（１４）にわたって延びる前記半田テール（７、９）の一部が前記底面（１４）に対して可動である請求項８に記載の接続箱。
- 前記第一の継手（３）の前記接点要素（５）が前記第二の継手（４）の前記接点要素（６）にダイオード（８）によって接続され、前記ダイオード（８）が前記上面壁（１３）の一部によって覆われるように配置される請求項１〜９の何れか一項に記載の接続箱。
- 前記第一の接点要素（５）に第一の継手（３）を、及び前記第二の接点要素（６）に第二の継手（４）を提供するステップと、
ハウジング（１）に前記第一の継手（３）及び前記第二の継手（４）を接続するステップであって、前記ハウジングは上面壁（１３）を備え、前記上面壁（１３）は、前記上面壁（１３）から垂直に延び、かつ前記上面壁（１３）の外周を囲む外部側壁（１７０）を具備することで、オーバーフロー空間（１７）が、前記上面壁（１３）及び前記外部側壁（１７０）によって区画形成されてなるステップと、
各々の前記接点要素（５、６）に半田テール（７、９）を提供するステップと、
前記第一の接点要素（５）及び前記第二の接点要素（６）でダイオード（８）を取り付けるステップと
を含む請求項１〜１０の何れか一項に記載の接続箱の製造方法。 - 接続箱の基部周囲又はフランジに接着剤を付与するステップと、
ソーラーパネルモジュールの表面に前記接続箱を配置するステップと、
好ましくは垂直方向において、ソーラーパネルの接点に半田テールを取り付けるステップと、
充填材によってハウジングの内部空間１０を好ましくは完全に充填するステップと、
蓋（１）の一部（２０、２１）が前記ハウジングの内部空間１０に延びるように蓋（１）を上面壁に搭載するステップと
を含む請求項１〜１０の何れか一項に記載の接続箱をソーラーパネルに提供する方法。 - キャリア層と、前記キャリア層の正面に配置された太陽電池とを少なくとも具備し、請求項１〜１０の何れか一項に記載の接続箱が前記キャリア層の背面に配置される太陽光発電ソーラーパネル。
- 前記接続箱の底面（１４）が前記キャリア層の背面に面し、前記キャリア層が、半田要素（７）が前記太陽電池まで貫通する開口を具備する請求項１３に記載の太陽光発電ソーラーパネル。
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