JP5420276B2 - 太陽電池を接続するためのはんだ付け装置 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の定義にしたがって、誘導法則で動作する熱源が、はんだ剤が設けられた太陽電池の導電トラックを導体に接続する、太陽電池を接続するためのはんだ付け装置に関する。

欧州特許公開第１，７４８，４９５号明細書から、導電性ストリップが付けられた導電トラックが電池の表面に設けられた、複数の太陽電池の電気的接続のためのはんだ付け装置が知られている。ストリップは、熱源によって導電トラックと電気的に接続可能であり、熱源は、誘導加熱によって導電トラック及びストリップを加熱し、ストリップを導電トラックと接続するはんだ剤を溶解する。

欧州特許公開第１，７４８，４９５号明細書

本発明が改善を提供しようと試みることは、ここにある。請求項１において特徴付けられる本発明は、効果的で経済的な方法で誘導法則によって、はんだ接続を形成するはんだ付け装置を作り出すという目的を実現させる。

本発明の有利なさらなる成果は、従属請求項において述べられている。

本発明によって達成される利点は、主に、はんだ付け装置が低いエネルギ消費で導体間におけるはんだ接続を形成するという点でみられる。この目的のために必要とされる熱は、誘導ループによって発生させられ、接合されるべき導体及びはんだ剤において渦電流の原因となる時間毎に変化する磁界を発生させる誘導ループに流れる高周波電流が、導体を順次加熱して、はんだ剤を溶解する。電流が流れない誘導ループにおいて、導体及びはんだ剤は冷却し、導体は、はんだ剤によって接続される。誘導ループにおいて電流を発生させるのに必要である高周波発生器は、より少ない電力のために、したがって、より少ないコストのために寸法決定され得る。

誘導ループの特定の形状を介して、磁界及びそれによって誘導ループ及び高周波発生器の電力を介して流れる電流は、最適化され得る。本発明に係る誘導ループを用いることにより、これまでと同じ長さの誘導ループを用いると、高周波発生器の電力は、３分の１に低減することができ、又は、これまでと同じ電力の高周波発生器を用いると、誘導ループの長さは、３倍になり得る。波形のアームを有するＵ字状の誘導ループは、より弱い磁界を狭窄部において発生させ、より強い磁界を拡張部において発生させ、それにより、良好な熱分布を有する効果的なはんだ付け領域が形成される。さらに、各拡張部の中央において、互いに接合されるべき導体は、磁界中立であり電気的に絶縁された押圧部によって押下され得る。さらに、本発明に係る誘導ループの実効長は、形成されるべき長さのはんだ接続に容易に適合され得る。

この目的のために、拡張部に対応して、例えばボルト又はネジの手動又は機械的挿入によって電気的短絡が形成される。

本発明は、添付された図面を参照することにより、より詳細に説明される。

電池列に電気的に接続された複数の太陽電池を示している。 誘導ループを有するはんだ付けヘッドを示している。 押圧部を有する誘導ループを示している。 実効長が設定可能な誘導ループを示している。 実効長が設定可能な誘導ループを示している。 誘導ループの変形例を示している。 誘導ループの細部を示している。

図１は、第１の太陽電池１と、第２の太陽電池２と、第３の太陽電池３とを示している。太陽電池１、２、３はまた、光電池とも称され、光に含まれる放射エネルギを電気エネルギに変換する。個々の電池において発生させられる電圧は、電池上側５の導電トラック４と図１においてはみえない電池下側６の導電トラックとの間に伝播する。電池上側５の導電トラック４と電池下側６の導電トラックとが、例えばオーム抵抗又はバッテリ等の消費材のような電気負荷に接続された場合には、電流が流れ、太陽電池によって発生させられるエネルギは、それぞれ、負荷において消費されるか又はバッテリに蓄電される。複数の太陽電池は、列内に互いに電気的に接続されている。複数の列は、モジュールを形成し、パネルとも称される。電池上側５の導電トラック４上、及び、電池下側６の導電トラック上において、太陽電池は直列に接続されている。したがって、個々の電池の電圧は足し合わされ、より細い導体７は、それらを互いに接続するために使用され得る。

図１において、第１の太陽電池１、第２の太陽電池２、及び第３の太陽電池３は、電池列８に互いに電気的に接続されている。導体７は、第１の太陽電池１の電池上側５の導電トラック４を、第２の太陽電池２の電池下側６の導電トラックと接続している。導体７は、第２の太陽電池２の電池上側５の導電トラック４を、第３の太陽電池３の電池下側６の導電トラックと接続している。

導電トラック４と導体７との間の接続は、はんだ付け作業によって形成される。はんだ剤が設けられた導体７及び導電トラック４を熱源が加熱し、例えば軟質はんだ等のはんだ剤が溶解し、液体のはんだ剤が導電トラック４及び導体７を濡らす。熱の影響下で、固体の導電接続が、導電トラック４と導体７との間に生じる。

はんだ接続を形成するために、異なるタイプの熱発生が使用され得る。上述したように、高周波磁界を生じさせる誘導ループにおいて例えば８００ｋＨｚから９００ｋＨｚの周波数を有する高周波電流を高周波発生器が発生させる、誘導法則で動作する熱源が、特に有利である。

図２は、３つの誘導ループ２１を備えるはんだ付けヘッド１０を示している。直線状ガイド１１は、スタンド１２上に配置されており、スライド１３としての役目を果たすガイドとしての直線状ガイド１１は、矢印Ｐ１によって表されるように、モータ１４によって上下に移動可能である。スライド１３は、接続ブロック１６、ガイドブロック１７、誘導ループ２１についての調整スピンドル１８、及び押圧部２７が配置されたハウジング１５のための支持部として役目を果たす。調整スピンドル１８は、各誘導ループ２１について設けられ、それにより、調整ナット１８．１を用いて、誘導ループ２１及び押圧部２７の位置を、太陽電池のそれぞれの導電トラック４上に手動で整列させることが可能である。ループ要素２４は、ガイドブロック１７上に配置された例えばプラスチック等の板１９内に設置される。各押圧部２７は、自由に、ガイドブロック１７における垂直なドリル孔１７．１内を移動可能である。はんだ付けヘッド１０が太陽電池１、２、３の方向に低下した場合には、押圧部２７は、導体７上に静止し、自身の重量によって導電トラック４上に導体７を押圧する。

図２は、３つの平行な導電トラック４を有する太陽電池を示している。示されたはんだ付けヘッド１０について、３つの誘導ループ２１により、３つの導電トラック４は、それらの全電池の長手に沿って同時にはんだ付けされ得る。

２つの導電トラック４を有する太陽電池が加工されるか又ははんだ付けされる場合には、接続ブロック１６、誘導ループ２１を有するガイドブロック１７、及び押圧部２７は、除去させられる。３つを超える導電トラック４を有する太陽電池について、はんだ付けヘッド１０はまた、示されたものよりも大きく構成され得、３つを超える誘導ループ２１を有することができる。

接続ブロック１６は、誘導ループ２１のための支持部として役目を果たし、水接続部、電気接続部、及び、誘導ループ２１において高周波電流を発生させるための高周波発生器を備える。

図３は、はんだ付けヘッド１０上に配置された板１９がない誘導ループ２１を示している。誘導ループ２１は、接続片２２と、フィーダ要素２３と、Ｕ字状のループ片２４とからなり、Ｕ字の少なくとも１つのアームが波形である。フィーダ要素２３及びループ要素２４は、中空導体の形態をとり、それらを介して例えば水等の冷却液を流すようにしている。フィーダ要素２３は、ループ要素２４に冷却液を供給し且つループ要素２４からそれを排出する、互いに近接して位置している２つの管２３．１、２３．２からなる。ループ要素２４は、２つのアーム２１．１を有してＵ字状に形成され且つヘアピンの形態に非常に近い管からなる。管の自由端は、フィーダ要素２３の管と接続されている。フィーダ要素２３の管及びループ要素２４の管は、例えば銅のような導電材料からなる。図５ａ及び図５ｂにおいて符号を用いて指示されているように、Ｕ字状の管は、狭窄部２５及び拡張部２６を有する。上述したように、狭窄部２５及び拡張部２６は、はんだ領域における熱の動きを、したがってエネルギの節約をも最適化するのに役立つ。各拡張部２６は、例えばセラミックからなる磁界中立の押圧部２７についてはんだ付け点への接近を生じ、導電トラック４上に導体７を押圧する。図３において示される誘導ループ２１を用いて、太陽電池１、２、３の電池上側５の導電トラック４の全長は、１つのはんだ付け作業において導体７にはんだ付けされ得る。誘導ループ２１の磁界、又は、より詳細には導電トラック４及び導体７における渦電流はまた、導電トラック及び導体を同時に加熱することができ、電池下側６のはんだ剤を溶解することができ、導電トラック４と導体７との間にはんだ接合を形成することができる。

図４及び図５ａは、実効長が設定可能な誘導ループ２１を示している。ループ要素２４の寸法は、図３のループ要素２４の寸法と一致している。必要に応じて、又は、はんだ付けされるべき太陽電池の大きさに応じて、実効長は短縮され得る。拡張部２６に挿入されるネジ２８又は拡張部２６に挿入されるボルト２８は、ループ要素２４を短絡する。高周波電流は、高周波発生器から流れ得、ネジ２８又はボルトの範囲までのみに磁界を発生させることができる。ネジ２８又はボルトは、離脱可能にはんだ付けヘッドと接続され得、手動又は機械的に挿入され得る。規定数以上の押圧部２７は、除去されるか又はより高い位置に固定され、ネジ２８のためのネジボルト２８．１は、ネジ２８に対応するドリル孔１７．１によって拡張部２６に挿入されている。

拡張部２６及び狭窄部２５の形態はまた、製造技術にも依存する。消費電力の最適化のためには、主に、管間の距離を交互に縮小及び拡張することが重要である。図５ａの例において、ループ要素２４が、１つの曲げ作業において一体として１つの管から形成され得るように、拡張部２６及び狭窄部２５の曲げ半径は大きく選択される。例えばジクザグ状等、形状が小さい曲げ半径によって選択される場合には、ループ要素２４は、拡張部２６及び狭窄部２５のための個々の要素から組み立てられなければならない。

図５ｂは、曲げ半径に関して、１つの曲げ作業によってなお形成され得る形状を有するループ要素２４を示している。管、より詳細にはＵ字状のループ要素２４の一方のアーム２１．１は、直線状に形成されており、ループ要素２４の他方の脚２１．１は、拡張部２６及び狭窄部２５を有する波形に形成されている。拡張部２６には、弧状部２６．１が形成されており、狭窄部２５には、直線部２５．１が形成されており、押圧部２７は、拡張部２６に嵌合している。

図６は、誘導ループ２１の接続片２２の細部を示している。接続片２２は、ドリル孔２２．１に貫通するネジによって離脱可能に接続ブロック１６に接続されている。水接続部２２．２はまた、接続ブロック１６に接続されており、接続ブロックの端部において図示しないＯリングによって封止されている。ループ要素２４を冷却するための冷却液回路は、このようにして閉塞されている。電気的に、接続片２２は、接触面２２．３によって接続ブロック１６に接続されており、接触面２２．３は、絶縁板２２．４によって電気的に分離されている。

１、２、３ 太陽電池
４ 導電トラック
５ 電池上側
６ 電池下側
７ 導体
８ 電池列
１０ はんだ付けヘッド
１１ 直線状ガイド
１２ スタンド
１３ スライド
１４ モータ
１５ ハウジング
１６ 接続ブロック
１７ ガイドブロック
１７．１ ドリル孔
１８ 調整スピンドル
１８．１ 調整ナット
１９ 板
２１ 誘導ループ
２１．１ アーム
２２ 接続片
２２．１ ドリル孔
２２．２ 水接続部
２２．３ 接触面
２２．４ 絶縁板
２３ フィーダ要素
２３．１、２３．２ 管
２４ ループ要素
２５ 狭窄部
２５．１ 直線部
２６ 拡張部
２６．１ 弧状部
２７ 押圧部
２８ ネジ又はボルト
２８．１ ネジボルト
Ｐ１ 矢印

Claims (5)

1. 誘導法則で動作する熱源が、はんだ剤が設けられた太陽電池（１、２、３）の導電トラック（４）を導体（７）に接続する、太陽電池（１、２、３）を接続するためのはんだ付け装置であって、
   熱源が、高周波発生器と、高周波発生器の高周波電流が高周波磁界を生じさせる誘導ループ（２１）とを有し、誘導ループ（２１）が、導電トラック（４）及び導電トラック（４）に沿って配置された導体（７）に、はんだ付け作業のために必要である熱を発生させる渦電流を誘起し、
   誘導ループ（２１）が、Ｕ字の形状を有し、Ｕ字の少なくとも１つのアーム（２１．１）が、波状に形成され、
   誘導ループ（２１）が、拡張部（２６）及び狭窄部（２５）を有する高周波磁界及び高周波発生器の効果的で経済的な動作を効果的に最適化するのに役立ち、
   各拡張部（２６）には、拡張部（２６）を貫通して導電トラック（４）上に導体（７）を押圧する磁界中立の押圧部（２７）が形成されていることを特徴とする、はんだ付け装置。
2. 誘導ループ（２１）が、冷却液が流れる管の形態をとることを特徴とする、請求項１に記載のはんだ付け装置。
3. 誘導ループ（２１）の実効長が、設定可能であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のはんだ付け装置。
4. ネジ（２８）又はボルト（２８）が、拡張部（２６）内に挿入され得、ネジ（２８）又はボルト（２８）が、その点において誘導ループ（２１）を電気的に短絡していることを特徴とする、請求項３に記載のはんだ付け装置。
5. はんだ付けヘッド（１０）には、導体（７）に接続されなければならない太陽電池（１、２、３）の導電トラック（４）の数と同一数の誘導ループ（２１）が設けられており、太陽電池の全ての導電トラック（４）が、導体（７）に同時に全長に沿ってはんだ付けされることを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載のはんだ付け装置。

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