JP5501037B2 - 接続デバイス及びそれを有する太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、ソーラーモジュールの電気接続システムに接続するための接続デバイスに関する。ここで、接続デバイスは、ソーラーモジュールの外面に配置されるコネクタハウジングと、コネクタハウジングに配置され、接続手段を介してソーラーモジュールの電気接続システムの、ソーラーモジュールから導出される電気導体に接続可能な少なくとも１個の通電部品とを有する。

典型的な一実施形態において、太陽光発電モジュールは、二つの外層間に配置され光起電効果により電気エネルギーを発生する太陽電池を有するパネル状の層構造を具備する。太陽電池は、外層間の対応する中間空間内に配置され、電気接続システムを有する層構造内で相互接続される。ソーラーモジュールの実施形態はこの点において公知であり、太陽電池の電気接続システムは、例えば接続箔の形態の導体により、ソーラーモジュールの照射側から離れた背面で、例えば消費者等に外部接続されている。これらの接続箔は、例えば接続箱又は接続アウトレットの形態で設計された１個以上の接続デバイス内で、接続線の１本以上の導体に接続される。この目的のために、この種の接続デバイスは、コネクタハウジング内に配列され、一方ではソーラーモジュールの１本以上の接続箔が接続され、他方では１本以上の接続ケーブルの１本以上の導体が接続された１個以上の通電部品を有する。さらに、この種の接続デバイスは、日向に位置する太陽電池及び日陰に位置する太陽電池間の補償電流を防止するために設けられた１個以上のダイオードを有してもよい。日向及び日陰の太陽電池は、異なる電流及び電圧を供給する。この種のバイパスダイオードとして知られた補助により、モジュールは、部分的に日陰になることに対応して電力が低下する場合であっても、動作を続けることができる。

コネクタハウジング内に配置された通電部品は、一般的には接続手段を介してソーラーモジュールから導出される導体に接続される。例えば、導出コンタクト経路端（led-out contact track end）が、ソーラーモジュールに対して直交して配置された通電部品の接続コンタクトに当接して又は接続コンタクトの周囲に配置される。この結果、接続コンタクトは、両側で導出コンタクト経路端に接触する。各々が対応する接続コンタクト上を摺動し、両側で接続コンタクトに対して各コンタクト経路を押圧するばね部材は、例えば導出コンタクト経路端を固定するために使用される。

国際公開第２００８／０９５６７０号明細書

上述の接続アウトレット構造の欠点は、ばね部材が導出コンタクト経路端又は接続箔上を摺動しなければならず、導出コンタクト経路端は、各ばね部材が最終位置に到達するまでの工程中に変位するおそれがあるという事実にある。これは、接触圧力を及ぼしながら、接触を成立させるための各ばね部材がコンタクト経路に沿って移動し、この結果、コンタクト経路が変位してしまうという事実にほぼ起因する。また、組立が比較的複雑であると欠点もある。というのは、導出コンタクト経路端を、対応する接続コンタクトの周囲に最初に配置し、ばね部材が導出コンタクト経路端上を摺動できるように最初の配置位置に保持しなければならないからである。

本発明は、ソーラーモジュールの接続システムに接続デバイスを同時に高い接触安全性をもって比較的簡単に接触させることができる、最初に述べたタイプの接続デバイスを開示することを目的とする。

本発明の上記目的は、請求項１の特徴に従った接続デバイスにより達成される。さらに、本発明は、請求項１５の特徴に従った太陽光発電装置に関する。

本発明は、コネクタハウジングをソーラーモジュールに大部分が自動化された方法で取り付けることができると共にソーラーモジュールの接続システムの導出された導体に接続することができる利点を提供する。特に、この目的のため通電部品に設けられた接続コンタクトに当接して又は接続コンタクトの周囲に、ソーラーモジュールから導出されたコンタクト経路端又は接続箔を最初に配置する必要がない。この結果、接続コンタクトは、ばね部材を使用して対応する接続コンタクトに導出コンタクト経路端が固定される前に、導出コンタクト経路端に接触する。代わりに、本発明によれば、接続手段は、導電部品が一動作で、ソーラーモジュールから導出される導体に接続できるように具現化される。これは、接続手段が好適には通電部品上に型で作られると共に、通電部品が導出導体に接続される際に弾性接触領域の係合部と係合することにより工具の補助で接触位置から移動できることで達成される。これは、一方では別体のばね部材の必要性をなくす。他方では、係合部により、接触を成立させるための接続手段が導出導体のコンタクト経路に沿って移動することができ、コネクタハウジングのソーラーモジュールへの取付の間、例えば工具が接触位置から弾性接触領域に移動するという点で、接触圧力を及ぼさない。このようにして、接触圧力を及ぼしながら接触位置で導体に接触する前に、接触を伴うことなく、導出導体を超えて弾性接触領域を導出することができる。本発明によれば、接続デバイスとの接触の間、ソーラーモジュールの導出導体の変位は効果的に防止される。このように、導出導体を突き当て面に突き当てることにより別の動作工程で導出導体を安定化させる必要は最早ない。

本発明に係るコンセプトは、導出導体が、比較的剛性が低い例えば平坦ストリップの形態の接続箔として設計されている場合、特に利点があることが証明された。固有の剛性がより低いことは、接続デバイスのコンタクトと接触する間、接続箔が比較的容易に変位するリスクがあることを表す。このリスクは、コネクタハウジングをソーラーモジュールに取り付ける間、有利なことに同一の動作で、係合部が弾性接触領域を接触位置から移動することを許容するという本発明に係るコンセプトの補助により、なくすことができる。

設けられた係合部は、原理上、接触位置から弾性接触領域を移動させるために、対応する工具との相互作用に適する任意のタイプのデバイスにすることができる。例えば、設けられた係合部は、例えばレバー等の形態の工具が係合し作用できる開口、スロット、間隙又は突起である。一般的には、弾性接触領域を接触位置から移動させるために、すなわち弾性接触領域を開くために、工具用の作業面を形成する任意のタイプの係合部を設けることが可能である。

本発明の一実施形態において、接続手段は、弾性接触領域と対向する相手接触領域を有し、弾性接触領域は、接続手段の対向する相手接触領域に向って導出導体を接触位置で押圧する。これにより、導出導体が最初に配置された周囲の別体の接続接触面を使用する必要がなく、両側で導出導体の効果的な接触を確保できる。

例えば、係合部は間隙又はスロットの形態で具現化されるので、弾性接触領域は、単に工具を係合させることだけで、接続手段の対向する相手接触領域から離れる方向に移動する。言い換えると、接続手段は、弾性接触領域が接続手段の対向する領域から離れる方向に移動する結果、導出導体を弾性接触領域及び相手接触領域間に挿入できるように工具を係合させることで開くことができる。この例において、開くことは、工具の厚さに基づいて実行される。従って、工具をさらに回転移動等することは不要である。

別の一実施形態において、係合部は、接触領域の自由端で通路状の曲げ部に基づいて具現化することができる。この場合、工具は、曲げ部により形成された窪みに挿入することができる。しかし、本実施形態において、接触領域を開くために、工具の回転移動を要する。

さらに好適な一実施形態によれば、係合部は接触領域に隣接して設けられる。本実施形態において、連結領域の幅は、接触領域及び相手接触領域の幅より小さい。この結果、上方からアクセス可能であり且つ対応する工具が係合できる間隙が連結領域の両側に形成される。従って、工具は、接触領域及び相手接触領域を離間させるために、接続手段の弾性接触領域及び対向する相手接触領域間で係合する。この典型的な実施形態において、工具の厚さのみが移動を生じさせる、すなわち、工具の回転移動が考えられるが、必要ではない。

例えば、接続手段は、相手接触領域が通電部品上に型で作られ且つ湾曲した連結領域を介して弾性接触領域と一つになる湾曲したばねコンタクトとして具現化される。例えば、弾性接触領域及び連結領域は、協働して断面がほぼＳ形状又はＺ形状を形成する。

本発明の別の一実施形態において、相手接触領域に対面する接触領域の側面に、少なくとも１個の突出部すなわちビードが形成される。この突出部すなわちビードは、例えば導出導体との少なくとも１個の接触点又は接触面を形成するよう作用することができる。この結果、特に複数の接触点又は接触面を設けることが可能であるので、接触安全性が増大する。さらに、突出部すなわちビードは、箔をより良好に固定するよう作用することができる。

好適には、通電部品は、少なくとも１本の導体に接続するために第１側に接続領域が設けられると共に第１側とは反対側の第２側に接続手段が設けられたバスバーとして具現化される。第１側の接続領域において、ソーラーモジュールを例えば別のソーラーモジュール又は外部の消費者に接続するために、接続ケーブルを例えば直接的又は間接的に接続することができる。

簡単な接触の選択肢を提供するために、バスバーは、接続領域の第１側で、バスバーから離れた側に外部導体が接続可能な差込み接続デバイスの一部を形成するコンタクトに接続することができる。このため、バスバーは、例えば接続ケーブルに設けられたプラグコネクタにコンタクトを介して接続することができる。

本発明に係る接続デバイスに接続された典型的な太陽電池モジュールを示す概略断面図である。 本発明の第１実施形態に係る部品に型で作られた接続手段と、通電部品を有するコネクタハウジングの断面図である。 図２のコネクタハウジングの平面図及び側面図である。 図１に示されたソーラーモジュールから導出された導体と接触するための、本発明の第２実施形態に従って型で作られた接続手段を有するバスバーの形態の通電部品を示す斜視図である。 図４と同様の斜視図である。 図４と同様の斜視図である。 ソーラーモジュール上に配置され、図２の第１実施形態に係る型で作られた接続手段を有するバスバーを示す概略断面図である。

以下、添付図面に図示され本発明に関連して実施形態を示す図面を参照して、本発明をより詳細に説明する。

図１は、接続アウトレット又は接続箱の形態の接続デバイスを具備する太陽電池モジュールの概略断面図（但し、縮尺は正確ではない）である。ソーラーモジュール１００は層構造を有し、層構造は、ガラス板又は箔状層の形態に設計することができるシート状の照射側第１層１０１を有する。また、ソーラーモジュール１００は、照射側から離れていると共にガラス板又は箔状層の形態にも具現化可能なシート状の第２層１０３を有する。本実施形態において、各層１０１，１０３はガラス板として設計されている。二つの層１０１，１０３の間に配置されているのは、少なくとも１個又は複数の太陽電池１０２からなる配列である。太陽電池１０２は、光が照射されると、光起電効果に基づき電気エネルギーを供給する。太陽電池１０２は電気接続システム１０４に接続される。電気接続システム１０４は、図１には概略的に示されるものであり、特に太陽電池を電気的に相互接続すると共に太陽電池を外部に接続するよう作用する。電気接続システム１０４は例えば銅箔を具備する。銅箔は、一方で太陽電池１０２の背面に電気接触され、他方でソーラーモジュールの１本以上の導体３と一つになるか、或いは例えば接続箔又は接続ストリップの形態に設計されると共にソーラーモジュールから導出された、ソーラーモジュールの少なくとも１本の導体３に接続される。ソーラーモジュール１００の電気接続システム１０４は、この種の１本以上の箔導体３を介して、例えばソーラー接続ケーブルの形態で外部接続線２に接続することができる。

また、図１に示されるように、接続デバイス１は、以下に詳細に説明されるように例えば接着剤１０７を用いて接着することにより、ソーラーモジュールの外面を形成する層１０３の背面に固定される。さらに、層１０３は、例えば箔導体の形態の導体３を接続デバイス１につなぐことができる貫通開口１０５を有する。

図２及び図３は、接続デバイス１用に使用することができる部品が内部に配列されたコネクタハウジング１０の一実施形態を示す。例えば、コネクタハウジング１０は、図４ないし図６に詳細に示されるように、コネクタハウジング１０内に配列されバスバーの形態で設計された典型的な通電部品２０を有する。図２ないし図７に示された個々の部品の構成及び動作形態を、以下に詳細に説明する。

互いに関連した図である図２及び図７に詳細に示されるように、導出導体３は、接続手段３０に接触するために、層１０３の貫通開口１０５を貫通してソーラーモジュールからほぼ垂直方向に導出される。導出導体３は例えば箔導体として設計される。本発明において、接続手段３０は、湾曲したばねコンタクトとして具現化されると共に領域３２を有する。領域３２は、バスバー２０に型で作られると共に、湾曲した連結領域３３を介して弾性接触領域３１と一つになる。

バスバー２０に型で作られた領域３２は、弾性接触領域３１と対向する相手接触領域を形成する。この場合、弾性接触領域３１は、図７に示されるように、接触位置で相手接触領域３２に向って導出導体３を押し付ける。接触位置において、接触領域３１を形成する脚部がばねコンタクト３０の対向する相手接触領域すなわち脚部３２に向って押圧する接触点又は接触面で、接触が生ずる。本実施形態において、相手接触領域３２はバスバー２０上にほぼ垂直方向に型で作られる。この点に関し、図７は、弾性接触領域３１及び連結領域３３が協働してほぼＳ形状又はＺ形状の断面を形成することを示す。この結果、箔導体３をばねコンタクト３０の脚部間に形成された中間空間に挿入し接触することが可能である。接触安全性を増大させるために、弾性接触領域３１は、箔導体３との１個以上の追加の接触点５２又は接触面を形成する１個以上の突出部すなわちビード３４を有することができる。

図２及び図３に係るコネクタハウジング１０において、本実施形態には１個のバスバー２０のみが設けられるが、このバスバー２０の形状のタイプ及び配置は、単なる典型例と見做すべきであり、必要に応じて変えてもよい。また、使用されるバスバーの数もまた、必要に応じて変えてもよい。バスバーの第１側２１に、少なくとも１個の導体６１に接続するための接続領域６０が設けられる。導体６１は、例えばコンタクト、特に接続領域６０でバスバー２０に溶接又は他の方法で接続されたコンタクトピンとして設計することができる。言うまでもないが、導体自体を直接、溶接してもよい。バスバーの第１側２１とは反対側の第２側２２に、接続手段３０は、詳細に上述されたように湾曲したばねコンタクトの形態で設けられる。

接続領域６０において、バスバー２０は、コンタクト６１を介して接続ケーブル２の１本以上の導体に接続することができる。接続ケーブル２は図２に詳細に示されていない。この目的のために、コンタクト６１は、バスバー２０から離れた面に、例えば対応する適当なプラグコネクタを介して接続ケーブル２を接続することができる差込み接続デバイス７０の一部を形成する。コンタクト６１は、コネクタハウジング１０のコンタクト貫通孔６２内に固定され、差込み接続デバイス７０側に、接続ケーブル２側の対応するソケットコンタクトに接続することができるピンコンタクトを形成する。原理上、接続デバイスには、任意のタイプの接触の選択肢が考えられる。

バスバー２０は、例えばコネクタハウジング１０の対応するロック部材にインタロック又は他の方法で固定される。この目的のために、バスバー２０は、第１側２１及び第２側２２間の領域に、コネクタハウジング１０内にバスバー２０を固定するために設けられた少なくとも１個の固定部８０を有する。固定部８０は、図２に示されるコネクタハウジングのハウジング底部に取り付けられた対応する相手インタロック手段と係合する例えば１個以上のインタロックアーム（図４ないし図６に見られる）を有する。コネクタハウジング１０は、ハウジングカバー１１により閉じられ、通気手段１２により吸気又は排気することができる。

一方では導出導体３と接触するため、他方では接続ケーブル２と接触するための上述の接続領域に加えて、バスバー２０もまた接触領域を有してもよい。この接触領域は、特にコネクタハウジング１０内に複数のバスバーが配置される一実施形態において、ダイオード部品と接触するために設けられる。この種のダイオード部品は、特にバイパスダイオードとして知られた機能を果たすことができる。

図２及び図７は、第１実施形態に係る接続手段３０を示す。接触領域３１は、その接触位置で図示される。第１実施形態において、接触領域３１の自由端は、通路状の曲げ部４３として具現化されている。この通路状の曲げ部４３は係合部４３を形成する。導体３に接触するために、工具Ｗが係合部４３内に挿入され、続いて矢印Ｐの向きに移動する。この結果、接触領域３１は接触位置から移動するので、接触領域３１及び相手接触領域３２間に間隙が形成される。導体３は間隙に挿入され、その後、工具Ｗは係合部４３から外される。この結果、接触領域３１は、相手接触領域３２に向って導体３を押圧する。

或いは、係合部は、接触領域３１の自由端の代わりに、連結領域３３に隣接して具現化されてもよい。以下、図４ないし図６を参照して、この第２実施形態を詳細に説明する。

図４は、連結領域３３の幅が接触領域３１及び相手接触領域３２のそれぞれの幅よりも小さいことを示す。連結領域３３の横軸が接触領域３１の縦軸及び相手接触領域３２の縦軸と整列するように連結領域３３の横軸を設定するので、連結領域３３の両側に、上方からアクセスできる間隙４１，４２が形成される。このため、間隙４１，４２は共に、本実施形態に係る係合部を形成する。図６に示されるように、工具ＷのアームＡは、工具Ｗが方向Ｆに沿って移動すると、各間隙４１，４２内に挿入される。弾性接触領域３１は、アームＡの挿入の結果、接触位置から移動する。特に、この接触位置からの移動は、工具Ｗの方向Ｆに沿った挿入のみで達成される。すなわち、第１実施形態のような、後続の工具の回転移動を必要としない。アームＡの厚さが、接触領域３１がどれほど相手接触領域３２から離れる方向に移動するかを決定する。

係合部の両実施形態において、箔導体３は接触を伴わないで挿入される。工具の位置決め移動、挿入及び引き抜きは、例えば全自動で且つ同一の取付デバイスの補助により一動作で実行することができる。

このように、コネクタハウジング１０の位置決め移動において、ばねコンタクト３０は、導出導体３上で、接触を伴うことなく部分的に移動することができる。ハウジング底部のソーラーモジュールへの位置決め及び接着、並びにハウジングカバー１１の閉鎖の後、コネクタハウジング１０に設けられた部品は、環境の影響から保護される。同時に、導出導体３上のばねコンタクト３０のしっかりとした接触が確保される。

ばねコンタクト３０の領域の電気接続領域は、容易にアクセス可能である。特に、ハウジング側の接続領域が極めて容易にアクセス可能であるので、導出接続箔は極めて容易に接触することができる。その後、位置決め移動において、密封を形成するようにコネクタハウジング１０を配置することができ、この工程で接触が成立する。コネクタハウジングの位置決めの間にばねコンタクト３０を仮に開ける結果、対応する接続箔は、挿入されないので、ばねコンタクトの力により変位せず、別体の当接面の補助により支持する必要がない。

１ 接続デバイス
２ 接続ケーブル（外部導体）
３ 導体
１０ コネクタハウジング
２０ バスバー（通電部品）
２１ 第１側
２２ 第２側
３０ 接続手段
３１ 弾性接触領域
３２ 相手接触領域
３３ 連結領域
４１，４２ 間隙（係合部）
４３ 曲げ部（係合部）
４４ 工具
５２ 接触点
６０ 接続領域
６１ コンタクト
７０ 差込み接続デバイス
８０ 固定部
１００ ソーラーモジュール
１０４ 電気接続システム

Claims (13)

1. ソーラーモジュール（１００）の電気接続システム（１０４）に接続するための接続デバイス（１）であって、
   前記ソーラーモジュールの外面に配置されるコネクタハウジング（１０）と、
   前記コネクタハウジングに配置可能であると共に、前記ソーラーモジュールから導出される、前記ソーラーモジュールの前記電気接続システムの導体（３）に接続可能な少なくとも１個の接続手段（３０）とを具備し、
   前記接続手段は、接触位置で前記導体に接触するための少なくとも１個の弾性接触領域（３１）と、前記弾性接触領域と対向する相手接触領域（３２）と、前記接触位置から前記弾性接触領域を移動させるために工具（４４）と係合する少なくとも１個の係合部（４１，４２，４３）とを有し、
   前記弾性接触領域は、前記接続手段の対向する前記相手接触領域に向って前記導体を前記接触位置で押圧し、
   前記接続手段の前記弾性接触領域及び前記相手接触領域は、該弾性接触領域及び該相手接触領域の幅より小さい連結領域（３３）により互いに接続されていることを特徴とする接続デバイス。
2. 前記係合部（４１，４２）は、前記弾性接触領域が前記工具により前記接続手段の前記相手接触領域から離れる方向に移動可能であるように構成されることを特徴とする請求項１記載の接続デバイス。
3. 前記連結領域が湾曲した連結領域であることにより、前記接続手段が湾曲したばねコンタクトとして構成されることを特徴とする請求項１記載の接続デバイス。
4. 前記係合部（４１，４２）は、前記連結領域（３３）に隣接して設けられていることを特徴とする請求項１又は３記載の接続デバイス。
5. 前記係合部は、前記弾性接触領域及び前記相手接触領域により形成されると共に前記工具が挿入される間隙（４１，４２）として構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか１項記載の接続デバイス。
6. 前記係合部（４３）は、前記弾性接触領域の自由端に設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか１項記載の接続デバイス。
7. 前記係合部は、通路状の曲げ部として構成されていることを特徴とする請求項６記載の接続デバイス。
8. 前記弾性接触領域は、前記導体との接触点（５２）又は接触面を形成するために少なくとも１個の突出部（３４）を有することを特徴とする請求項１乃至７のうちいずれか１項記載の接続デバイス。
9. 前記接続手段は、前記コネクタハウジング内に配置可能な少なくとも１個の通電部品（２０）上に型で作成可能であることを特徴とする請求項１乃至８のうちいずれか１項接続デバイス。
10. 前記通電部品は、第１側（２１）に少なくとも１個のコンタクト（６１）に接続するための接続領域（６０）が設けられると共に前記第１側とは反対側の第２側（２２）に前記接続手段が設けられたバスバーとして構成されていることを特徴とする請求項９記載の接続デバイス。
11. 前記バスバーは、前記接続領域の前記第１側で前記コンタクト（６１）に接続され、
    前記コンタクトは、前記バスバーから離れた側で、外部導体（２）が接続可能な差込み接続デバイス（７０）の一部を形成することを特徴とする請求項１０記載の接続デバイス。
12. 前記接続領域及び前記接続手段の間に、前記バスバーを前記コネクタハウジングに固定するよう設けられた、前記バスバーの少なくとも１個の固定部（８０）を設けたことを特徴とする請求項１０又は１１記載の接続デバイス。
13. 少なくとも１個のソーラーモジュールと、請求項１乃至１２のうちいずれか１項記載の少なくとも１個の接続デバイスとを具備することを特徴とする太陽光発電装置。
    

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