JP5791309B2 - 建物一体型太陽光発電システム用接続モジュール - Google Patents

Description

本発明は、建物一体型太陽光発電（building integrated photovoltaic、以下ＢＩＰＶと記す）の分野に関し、特にＢＩＰＶシステム用接続モジュールに関する。

太陽光エネルギーは一種の再生可能なエネルギーであるので、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換することは、エネルギー源を節約し、増大する電源需要を緩和し、環境汚染を減少させる。このため、この変換技術は、多くの人の興味や関心を集めている。例えば、太陽光エネルギーを利用する一般的な従来の方法では、太陽電池パネルはブラケットにより建物の屋根で組み立てられ、この組立体と協働する接続モジュールは組立体の背面に配置されるのが一般的である。

「ＢＩＰＶ」と称される技術を使用する新たな太陽光エネルギーが、最近、前面に押し出されてきた。ここで、日光が当たる屋根、窓及びカーテンウォールガラス等の建物の一部に、太陽電池製品が一体化される。このため、この一体化された部分は、日光を供給しつつ風や雨から保護しながら、電気を供給することができる。

図８は、建物一体型太陽電池システム用の従来の接続モジュールを示す断面図である。図８に示されるように、従来の接続モジュールの沿面距離ｄ’は実線で示され、従来の接続モジュールの空間距離ｇ’は破線で示される。図８を参照すると、接続モジュールの底面は絶縁されるので、沿面距離ｄ’は、内部導体から、手が外部から接触し得る接続モジュールの一部までの接続モジュールの内部絶縁面に沿った最小距離として定義される。そして、空間距離ｇ’は、手が外部から接触し得る接続モジュールの一部と、内部導体との間の空気間隙の最小距離として一般に定義される。太陽電池接続モジュールの分野において、沿面距離及び空間距離に関して厳しい安全規格がある。すなわち、沿面距離は20mmより大きくなければならず、空間距離は14mmより大きくなければならない。

図８を参照すると、建物一体型太陽電池システム用の従来の接続モジュールにおいて、接続モジュールのハウジングには、電気部品を受容する収容室が形成される。カバーの側壁が収容室に挿入され、収容室の側壁により囲まれる。このようにして、収容室の側壁は、外部に露出すると共に、接続モジュールのハウジングの外壁の一部を構成する。

国際特許出願公開第２００８／０９５６７０号明細書

図８を続けて参照すると、カバーの側壁が収容室に挿入される場合、安全規格を満足するよう沿面距離及び空間距離を維持しつつ、接続モジュールの寸法を縮小することは困難である。従って、図８の場合、安全規格に従うために、沿面距離及び空間距離が増大するよう接続モジュールの寸法を増大させる必要がある。しかし、建物一体型太陽電池システムの分野では、ユーザ及び製造業者は皆、接続モジュールを最小化することを期待している。

さらに、図８に示される従来の接続モジュールにおいて、太陽電池パネルのバスバーは、接続モジュールの内部導電部品に半田付けされるのが一般的であり、ジェルをポッティングすることにより封止される。この場合、太陽電池パネルのバスバーが接続モジュールの内部導電部品に一旦半田固定されると、バスバー及び内部導電部品を再度分離させることができない。このため、接続モジュールを交換する上で不便である。また、半田固定は、コストを増大させると共に組立を困難にする。

従って、安全規格を満足する沿面距離及び空間距離を維持しながら、寸法が最小である接続モジュールを提供すると有利である。

容易に実装でき置換できる接続モジュールを提供すると有利である。

また、容易に製造できる信頼性の高い接続モジュールを提供すると有利である。

本発明は、上述の欠点の少なくとも一側面を解決又は緩和するためになされたものである。

本発明の一側面によれば、第１側壁により囲まれた少なくとも１個の収容室が形成されたハウジングと、少なくとも１個の収容室の開口を覆うカバーとを具備する、建物一体型太陽電池システム用の接続モジュールが提供される。カバーは、少なくとも１個の収容室の第１側壁の外面を囲むと共に接続モジュールの外壁の一部を構成する第２側壁を有する。

本発明の一実施形態において、収容室の第１側壁の外面に環状溝が形成され、環状溝は収容室の第１側壁の周囲を取り囲む。環状溝には環状シール部材が嵌まり、環状シール部材は収容室の第１側壁及びカバーの第２側壁の間に挟まれる。

本発明の別の実施形態において、カバーの前端に、ハウジングの基部の首部に固定されるスナップ係合部が形成される。

本発明の別の実施形態において、カバーの前端に、ハウジングの基部の突出ポストに嵌まる凹部が形成される。

本発明の別の実施形態において、カバーの後端に、ハウジングの基部の突出リブに嵌まるスロットが形成される。

本発明の別の実施形態において、ハウジングの後部に少なくとも１個の収容室が形成される。ハウジングの前部には挿入孔が形成される。この挿入孔を通って、外部コネクタの挿入端子が挿入される。

本発明の別の実施形態において、少なくとも１個の収容室に内部コネクタが収容される。内部コネクタは、ダイオードと、一端がダイオードの一端に電気接続され、他端が外部コネクタの挿入端子及び太陽電池パネルの一方の電極に電気接続された第１導電板と、一端がダイオードの他端に電気接続され、他端が太陽電池パネルの他方の電極に電気接続された第２導電板とを具備する。

本発明の別の実施形態において、第１導電板の一端には第１弾性コンタクトが形成される。ダイオードの一端は、第１弾性コンタクト間に弾性的に保持され、ダイオード及び第１導電板を電気接続する。第２導電板の一端には第２弾性コンタクトが形成される。ダイオードの他端は、第２弾性コンタクト間に弾性的に保持され、ダイオード及び第２導電板を電気接続する。

本発明の別の実施形態において、第１導電板の他端には第１ウエブが形成される。太陽電池パネルの一方の電極のバスバーは、第１弾性クランプにより第１導電板の第１ウエブ上で挟まれ、第１導電板及び太陽電池パネルの一方の電極を電気接続する。第２導電板の他端には第２ウエブが形成される。太陽電池パネルの他方の電極のバスバーは、第２弾性クランプにより第２導電板の第２ウエブ上で挟まれ、第２導電板及び太陽電池パネルの他方の電極を電気接続する。

本発明の別の実施形態において、第１ウエブ及び第２ウエブの少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のウエブの表面及びバスバー間の摩擦接触力を増大させる溝の格子が形成される。

本発明の別の実施形態において、第１導電板の他端に、接続端子がさらに形成される。第１導電板の接続端子は、挿入孔を通って挿入される外部コネクタの挿入端子に電気接続されるよう、ハウジングの挿入孔内に延びる。

本発明の別の実施形態において、ハウジングには、第１導電板、第２導電板及びダイオードがそれぞれ配置される３個の分離した収容室が形成される。

本発明の別の実施形態において、外部コネクタは、外部コネクタ及び接続モジュールのハウジング間のスナップ形成部により、ハウジング内にスナップ係合される。

本発明の別の実施形態において、スナップ形成部は、外部コネクタに形成された突出部と、外部コネクタの突出部に嵌まるよう接続モジュールのハウジングに形成された窓とを具備する。

本発明の別の実施形態において、スナップ形成部は、外部コネクタに形成された細長の突出バーと、外部コネクタの細長突出バーに嵌まるよう接続モジュールのハウジングに形成された細長のスロットとをさらに具備する。

本発明では、カバーの側壁が収容室の側壁の外面を取り囲み、収容室内に挿入されるのではなく、代わりに接続モジュールの外壁の一部を構成する。従って、カバーは、収容室の空間を占有しないので、収容室内の電気部品が十分に大きな空間距離及び沿面距離を有することが確保される。これにより、接続モジュールの寸法を増大することなく、接続モジュールの電気的安全性を改善する。

さらに、本発明では、太陽電池パネルのバスバーが、半田付けの代わりに弾性クランプにより接続モジュールの内部導体で取外し可能に挟まれる。従って、接続モジュールの交換が容易になる。

また、本発明では、ダイオード、弾性クランプ及び接続端子等の、接続モジュールの複数の内部電気部品が取外し可能な方法で互いに接続される。従って、これら電気部品の交換又は保守に便利である。

カバーを閉じた状態の、本発明の一実施形態に係るＢＩＰＶ用接続モジュールの斜視図である。 カバーを開いた状態の、本発明の一実施形態に係るＢＩＰＶ用接続モジュールの斜視図である。 カバーを開き、内部電気部品が全て外部に露出した状態の、本発明の一実施形態に係るＢＩＰＶ用接続モジュールの斜視図である。 カバーの側壁が収容室の側壁の外側に配置され、太陽電池パネルのバスバーが弾性クランプによりウエブ上で弾性的に挟まれてバスバー及びウエブを電気接続する状態を示す、図３の接続モジュールの断面図である。 太陽電池パネルのバスバーが図４に示される弾性クランプによりウエブ上で弾性的に挟まれた状態を示す部分拡大図である。 本発明に係る接続モジュールが外部コネクタに接続された状態を示す斜視図である。 空間距離及び沿面距離を示す、本発明に係る接続モジュールの断面図である。 建物一体型太陽光発電システム用の従来の接続モジュールの断面図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。ここで、同じ要素には同じ参照番号が付与される。しかし、本発明は、多くの異なる形態で実施することができ、以下に説明する実施形態に限定するものとして解釈してはならない。むしろ、本発明が徹底的且つ完全であり、本開示のコンセプトを当業者に十分に伝えるようにこれらの実施形態が提供される。

図１は、カバーを閉じた状態の、本発明の一実施形態に係るＢＩＰＶ用接続モジュールを示す斜視図である。図２は、カバーが開いた状態の、本発明の一実施形態に係るＢＩＰＶ用接続モジュールを示す斜視図である。

図１及び図２に示されるように、本発明の一実施形態において、ＢＩＰＶ用接続モジュール１００は、カバー２を有するハウジング１を主に具備する。

図２を参照すると、本発明の一実施形態において、ハウジング１には、互いに分離していると共に内部に電気部品をそれぞれ受容するために使用される３個の収容室２０３が形成される。しかし、本発明は本実施形態に限定されず、必要に応じて収容室２０３の数を変更することができる。例えば、ハウジング１には、１個の収容室２０３が形成されてもよいし、２個以上の収容室２０３が形成されてもよい。

図１及び図２を参照すると、カバー２は、収容室２０３の開口を覆う、すなわち閉じるために使用される。

図４は、接続モジュールの断面図である。図１、図２及び図４に示されるように、カバー２の側壁２１８は、収容室２０３の側壁２０１の外側に配置され、接続モジュール１００のハウジング１の後部の外壁の一部を構成する。

図３は、本発明の一実施形態に係るＢＩＰＶ用接続モジュールの分解斜視図である。

図２及び図３を参照すると、本発明の一実施形態において、収容室２０３の第１側壁２０１の外面に環状溝２１０が形成され、環状溝２１０は、収容室２０３の第１側壁２０１の周囲を取り囲む。環状溝２１０には環状シール部材２０２が嵌まる。図４に示されるように、カバー２が組み立てられた後、環状シール部材２０２は、収容室２０３の第１側壁２０１及びカバー２の第２側壁２１８間に挟まれる。

本発明の本実施形態において、環状シール部材２０２は、収容室２０３の第１側壁２０１及びカバー２の第２側壁２１８間の封止性能を改善することができる。

図２に示されるように、本発明の一実施形態において、ハウジング１の基部の首部２０５内に固定されるためのスナップ係合部２０４が、カバー２の前端に形成されている。

続けて図２を参照すると、本発明の一実施形態において、ハウジング１の基部の突出ポスト２０６に嵌まるための凹部２０７が、カバー２の前端に形成されている。このようにして、ハウジングの基部に対するカバーの係合力を効果的に増大させることができる。

再度図２を参照すると、本発明の一実施形態において、ハウジング１の基部の突出リブ２０９に嵌まるためのスロット２０８が、カバー２の後端に形成されている。

図２に示される実施形態において、カバー２は取外し可能な方法でハウジング１の基部に組み立てられるので、ハウジング１及びカバー２を共に組み立て、又は互いに分離することは簡単である。

図６は、本発明に係る接続モジュールが外部コネクタに接続された状態を示す斜視図である。

図１ないし図３及び図６に示されるように、本発明の一実施形態において、ハウジング１の後部に収容室２０３が形成されている。ハウジング１の前部には挿入孔１０１が形成され、この挿入孔１０１を通って、外部コネクタ３００の挿入端子３０１が挿入される。

図１ないし図３及び図６に示された実施形態において、接続モジュール１００は、取外し可能な方法で外部コネクタ３００に係合する。このため、接続モジュール１００及び外部コネクタ３００を共に組み立て、又は互いに分離することは容易である。

図３は、収容室２０３に受容された内部電気部品を示す。図３及び図６に示されるように、内部コネクタは収容室２０３に収容される。この内部コネクタは、ダイオード２３０、第１導電板２１１及び第２導電板２２１を主に具備する。第１導電板２１１の一端はダイオード２３０の一端２３１に電気接続され、第１導電板２１１の他端は外部コネクタ３００の挿入端子３０１及び太陽電池パネル（図示せず）の一方の電極（例えばアノード）に電気接続される。第２導電板２２１の一端はダイオード２３０の他端２３２に電気接続され、第２導電板２２１の他端は太陽電池パネルの他方の電極（例えばカソード）に電気接続される。

図３を参照すると、本発明の一実施形態において、第１導電板２１１の一端には第１弾性コンタクト２１２が形成される。ダイオード２３０の一端２３１は、第１弾性コンタクト２１２間に弾性的に保持され、ダイオード２３０及び第１導電板２１１を電気接続する。第２導電板２２１の一端には第２弾性コンタクト２２２が形成される。ダイオード２３０の他端２３２は、第２弾性コンタクト２２２間に弾性的に保持され、ダイオード２３０及び第２導電板２２１を電気接続する。

図３に示される実施形態において、ダイオード２３０は、取外し可能な方法で導電板２１１，２２１に電気接続される。このため、これら部品を共に組み立て、又は互いに分離することは容易である。

図３及び図４に示されるように、本発明の一実施形態において、第１導電板２１１の他端には第１ウエブ２１３が形成される。太陽電池パネルの一方の電極のバスバー２１７が第１弾性クランプ２１４により第１導電板２１１の第１ウエブ２１３上で挟まれ、太陽電池パネルの一方の電極及び第１導電板２１１を電気接続する。第２導電板２２１の他端には第２ウエブ２２３が形成される。太陽電池パネルの他方の電極のバスバー２１７が第２弾性クランプ２２４により第２導電板２２１の第２ウエブ２２３上で挟まれ、太陽電池パネルの他方の電極及び第２導電板２２１を電気接続する。

図３及び図４に示される実施形態において、太陽電池パネルの２電極のバスバー２１７は、取外し可能な方法で第１及び第２導電板２１１，２２１のウエブ２１３，２２３に電気接続される。このため、これら部品を共に組み立て、又は互いに分離することは容易である。

図５は、太陽電池パネルのバスバーが図４に示される弾性クランプによりウエブ上で弾性的に挟まれた状態を示す部分拡大図である。

図５に示されるように、本発明の一実施形態において、第１及び第２のウエブ２１３，２２３の少なくとも一方の表面に、少なくとも一方のウエブ２１３，２２３の表面及びバスバー２１７間の摩擦接触力を増大させる複数の細長の溝２１９が形成される。図３を参照すると、複数の細長溝２１９は、第１及び第２のウエブ２１３，２２３の表面上の格子パターンを形成してもよい。このようにして、バスバー２１７及びウエブ２１３，２２３間の摺動を効果的に防止し、バスバー２１７及びウエブ２１３，２２３間の電気接触信頼性を改善することができる。

図３及び図６を参照すると、本発明の一実施形態において、第１導電板２１１の他端には、接続端子２１５がさらに形成される。第１導電板２１１の接続端子２１５は、挿入孔１０１を通って挿入される外部コネクタ３００の挿入端子３０１に電気接続され導電板２１１及び外部コネクタ３００を電気接続するように、ハウジング１の挿入孔１０１内に延びる。

図３に示されるように、第１導電板２１１、第２導電板２２１及びダイオード２３０は、分離した３個の収容室２０３にそれぞれ配置される。

図６を参照すると、本発明の一実施形態において、外部コネクタ３００上に突出部３０２が形成される。接続モジュール１００のハウジング１には、外部コネクタ３００の突出部３０２に嵌まる窓１０２が形成される。このようにして、外部コネクタ３００は、接続モジュール１００のハウジング１に機械的に係合することができる。

図６を再度参照すると、本発明の一実施形態において、外部コネクタ３００上に細長の突出バー３０３が形成されている。接続モジュール１００のハウジング１には、外部コネクタ３００の細長突出バー３０３に嵌まる細長のスロット１０３が形成される。このようにして、外部コネクタ３００は、接続モジュール１００のハウジング１にさらに安定的に係合することができる。

図７及び図８を参照して、本発明の沿面距離ｄ及び空間距離ｇと、従来の接続モジュールの沿面距離ｄ’及び空間距離ｇ’とを説明し比較する。

図７は、空間距離ｇ及び沿面距離ｄを示す、本発明に係る接続モジュールの断面図である。図８は、空間距離ｇ’及び沿面距離ｄ’を示す、建物一体型太陽光発電システム用の従来の接続モジュールの断面図である。

図７に示されるように、本発明においては、カバー２の側壁２１８は収容室２０３の側壁２０１の外面を取り囲むので、接続モジュールの外壁の一部を構成する。従って、本発明の沿面距離ｄ及び空間距離ｇは、収容室２０３の側壁２０１の頂上を超えて環状シール部材２０２まで延長する。

図８に示される従来の接続モジュールにおいては、カバーの側壁は収容室内に挿入されている。従って、沿面距離ｄ’及び空間距離ｇ’は、収容室の側壁の頂上の下の封止位置で終了するので、収容室の側壁の頂上を超えることができない。

本発明の接続モジュール及び従来の接続モジュールが同じ寸法を有する場合、本発明の接続モジュールが、従来の接続モジュールより大きな沿面距離ｄ及び大きな空間距離ｇを有することは明白である。

いくつかの実施形態を図示し上述したが、当業者であれば、本発明の原理及び真髄から逸脱することなく、実施形態に変更を加えること、及び本発明の範囲は特許請求の範囲及びその等価物で定義されることが理解されよう。「具備する」という用語は他の要素が含まれることを排除せず、「１個の」又は「一つの」という用語は複数を排除しないことに留意されたい。また、特許請求の範囲における参照符合は、特許請求の範囲を限定するものとして解釈すべきでないことにも留意されたい。

１ ハウジング
２ カバー
１００ 接続モジュール
１０１ 挿入孔
１０２ 窓
１０３ スロット
２０１ 第１側壁
２０２ 環状シール部材
２０３ 収容室
２０４ スナップ係合部
２０５ 首部
２０６ 突出ポスト
２０７ 凹部
２０８ スロット
２０９ 突出リブ
２１０ 環状溝
２１１ 第１導電板
２１２ 第１弾性コンタクト
２１３ 第１ウエブ
２１４ 第１弾性クランプ
２１５ 接続端子
２１７ バスバー
２１８ 第２側壁
２１９ 溝
２２１ 第２導電板
２２２ 第２弾性コンタクト
２２３ 第２ウエブ
２２４ 第２弾性クランプ
２３０ ダイオード
２３１ 一端
２３２ 他端
３００ 外部コネクタ
３０１ 挿入端子
３０２ 突出部
３０３ 突出バー

Claims (14)

1. 第１側壁（２０１）により囲まれた少なくとも１個の収容室（２０３）が形成されたハウジング（１）と、前記少なくとも１個の収容室の開口を覆うカバー（２）とを具備する、建物一体型太陽電池システム用の接続モジュール（１００）であって、
   前記カバーは、前記少なくとも１個の収容室の前記第１側壁の外面を囲むと共に前記接続モジュールの外壁の一部を構成する第２側壁（２１８）を有し、
   前記収容室の前記第１側壁の外面に環状溝（２１０）が形成され、
   前記環状溝は、前記収容室の前記第１側壁の周囲を取り囲み、
   前記環状溝には環状シール部材（２０２）が嵌まり、
   前記環状シール部材は、前記収容室の前記第１側壁及び前記カバーの前記第２側壁の間に挟まれることを特徴とする接続モジュール。
2. 前記カバーの前端に、前記ハウジングの基部の首部（２０５）に固定されるスナップ係合部（２０４）が形成されることを特徴とする請求項１記載の接続モジュール。
3. 前記カバーの前端に、前記ハウジングの基部の突出ポスト（２０６）に嵌まる凹部（２０７）が形成されることを特徴とする請求項１記載の接続モジュール。
4. 前記カバーの後端に、前記ハウジングの前記基部の突出リブ（２０９）に嵌まるスロット（２０８）が形成されることを特徴とする請求項２又は３記載の接続モジュール。
5. 前記ハウジングの後部に少なくとも１個の収容室（２０３）が形成され、
   前記ハウジングの前部には挿入孔（１０１）が形成され、
   前記挿入孔を通って、外部コネクタ（３００）の挿入端子（３０１）が挿入されることを特徴とする請求項１記載の接続モジュール。
6. 前記少なくとも１個の収容室に内部コネクタが収容され、
   前記内部コネクタは、ダイオード（２３０）と、一端が前記ダイオードの一端（２３１）に電気接続され、他端が外部コネクタ（３００）の挿入端子（３０１）及び太陽電池パネルの一方の電極に電気接続された第１導電板（２１１）と、一端が前記ダイオードの他端（２３２）に電気接続され、他端が前記太陽電池パネルの他方の電極に電気接続された第２導電板（２２１）とを具備することを特徴とする請求項５記載の接続モジュール。
   
7. 前記第１導電板の前記一端に、第１弾性コンタクト（２１２）が形成され、
   前記ダイオードの前記一端は、前記第１弾性コンタクト間に弾性的に保持され、前記ダイオード及び前記第１導電板を電気接続し、
   前記第２導電板の前記一端に、第２弾性コンタクト（２２２）が形成され、
   前記ダイオードの前記他端は、前記第２弾性コンタクト間に弾性的に保持され、前記ダイオード及び前記第２導電板を電気接続することを特徴とする請求項６記載の接続モジュール。
8. 前記第１導電板の前記他端に、第１ウエブ（２１３）が形成され、
   前記太陽電池パネルの前記一方の電極のバスバー（２１７）は、第１弾性クランプ（２１４）により前記第１導電板の前記第１ウエブ上で挟まれ、前記第１導電板及び前記太陽電池パネルの前記一方の電極を電気接続し、
   前記第２導電板の前記他端に、第２ウエブ（２２３）が形成され、
   前記太陽電池パネルの前記他方の電極のバスバー（２１７）は、第２弾性クランプ（２２４）により前記第２導電板の前記第２ウエブ上で挟まれ、前記第２導電板及び前記太陽電池パネルの前記他方の電極を電気接続することを特徴とする請求項７記載の接続モジュール。
9. 前記第１ウエブ及び前記第２ウエブの少なくとも一方の表面に、少なくとも一方の前記ウエブの表面及び前記バスバー間の摩擦接触力を増大させる溝（２１９）の格子が形成されることを特徴とする請求項８記載の接続モジュール。
10. 前記第１導電板の前記他端に、接続端子（２１５）がさらに形成され、
    前記第１導電板の前記接続端子は、前記挿入孔を通って挿入される前記外部コネクタの前記挿入端子に電気接続されるよう、前記ハウジングの前記挿入孔内に延びることを特徴とする請求項９記載の接続モジュール。
11. 前記ハウジングには、第１導電板、第２導電板及びダイオードがそれぞれ配置される３個の分離した前記収容室が形成されることを特徴とする請求項１記載の接続モジュール。
12. 前記外部コネクタは、該外部コネクタ及び前記接続モジュールの前記ハウジング間のスナップ形成部により、前記ハウジング内にスナップ係合されることを特徴とする請求項５記載の接続モジュール。
13. 前記スナップ形成部は、前記外部コネクタに形成された突出部（３０２）と、前記外部コネクタの前記突出部に嵌まるよう前記接続モジュールの前記ハウジングに形成された窓（１０２）とを具備することを特徴とする請求項１２記載の接続モジュール。
14. 前記スナップ形成部は、前記外部コネクタに形成された細長の突出バー（３０３）と、前記外部コネクタの前記細長突出バーに嵌まるよう前記接続モジュールの前記ハウジングに形成された細長のスロット（１０３）とをさらに具備することを特徴とする請求項１３記載の接続モジュール。
    

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