KR100981362B1 - 태양전지 모듈용 정션박스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 태양전지에서 생산한 전기에너지를 수신하여 인버터(Inverter)나 배터리로 전달하는 태양전지 모듈용 정션박스에 관한 것으로서,
복수의 태양전지에 각각 연결된 복수개의 터미널(30)과; 터미널(30)과 일체형으로 이루어진 하우징(10)과; 하우징(10)의 상부에 결합되어 내부를 보호하는 커버(50)와; 하우징(10)의 폭 방향으로 이격되게 위치한 터미널(30)에 각각 연결된 한 쌍의 케이블 부재(60)와; 상기 터미널(30) 사이의 연결부에 각각 설치되어 손상된 태양전지를 바이패스하여 전류를 전달하는 판 형상의 다이오드(20)와; 상기 다이오드(20)의 후방에 각각 설치되어 상기 다이오드(20)에서 발생하는 열을 방출하는 히트 싱크(25) 또는 절연 열확산 물질로 이루어지거나 절연 열확산 물질을 절연 열확산 패드로 감싸서 형성한 절연 열확산부재(29);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 다이오드의 과열이 방지되어 다이오드의 성능을 장기간 유지할 수 있고, 다이오드 및 태양전지 모듈 전체의 내구성이 증대되는 효과가 있다.
복수의 태양전지에 각각 연결된 복수개의 터미널(30)과; 터미널(30)과 일체형으로 이루어진 하우징(10)과; 하우징(10)의 상부에 결합되어 내부를 보호하는 커버(50)와; 하우징(10)의 폭 방향으로 이격되게 위치한 터미널(30)에 각각 연결된 한 쌍의 케이블 부재(60)와; 상기 터미널(30) 사이의 연결부에 각각 설치되어 손상된 태양전지를 바이패스하여 전류를 전달하는 판 형상의 다이오드(20)와; 상기 다이오드(20)의 후방에 각각 설치되어 상기 다이오드(20)에서 발생하는 열을 방출하는 히트 싱크(25) 또는 절연 열확산 물질로 이루어지거나 절연 열확산 물질을 절연 열확산 패드로 감싸서 형성한 절연 열확산부재(29);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 다이오드의 과열이 방지되어 다이오드의 성능을 장기간 유지할 수 있고, 다이오드 및 태양전지 모듈 전체의 내구성이 증대되는 효과가 있다.
Description
본 발명은 다수의 태양전지에서 생산한 전기에너지를 수신하여 배터리로 전달하는 태양전지 모듈용 정션박스에 관한 것으로서, 특히, 다이오드를 이용하여 손상된 태양전지를 바이패스시키는 경우, 다이오드에서 발생한 열을 빠르게 방출하여 다이오드의 성능을 유지함과 아울러, 다이오드 및 제품 수명이 연장되도록 한 태양전지 모듈용 정션박스에 관한 것이다.
일반적으로 태양전지 모듈은 복수 개의 태양전지가 배치된 패널이 다수 포함되어 이루어진다. 이때, 각 패널은 다수의 태양전지들을 구비하고 있고, 패널 내의 태양전지들은 직렬 또는 병렬로 연결되며, 이들 패널이 직렬로 연결되어 하나의 태양전지 모듈을 형성하게 된다.
그런데, 통상의 태양전지 모듈은 여러가지 장애요소들에 의해 손상되거나 차단되어 발전이 중지될 수 있다는 문제점이 있다. 즉, 조류 등의 배설물로 인해 태양전지가 손상되거나 그림자로 인해 원활한 발전이 이루어지지 않게 되는 것이다. 이렇게 손상되거나 차단된 태양전지가 포함된 패널에서는 전력전달 용량이 감소된다. 또한, 패널과 직렬로 연결된 다른 패널들로부터의 출력이 손상 또는 차단된 태양전지들을 향해 역으로 바이어싱하여 발전 자체가 중단될 수 있다.
이러한 현상을 방지하기 위하여, 복수의 태양전지에서 발생한 전기에너지를 수신하여 배터리로 전달하는 장치인 정션박스에는, 각 태양전지를 연결하여 회로를 형성함과 아울러 파손 또는 차단된 태양전지를 바이패스하도록 하는 다이오드를 설치하고 있다.
상기한 바이패스용 다이오드는, 복수의 태양전지 중 일부가 손상되거나 차단될 경우에, 해당 태양전지를 바이패스시켜 발전이 중단되는 현상을 방지한다.
그런데, 이와 같이 태양전지를 바이패스하여 전류가 흐르게 되면, 관련 다이오드가 과도한 전력을 전도하게 되며, 이중 일부는 열에너지로 전환되어 방사된다. 따라서, 다이오드에서 발생한 열을 빠르게 방출할 필요가 있으나, 종래의 다이오드는 원통형 또는 장구형상으로 되어 있어 그 구조상 열의 방출이 용이하지 않다.
이로 인하여 다이오드의 성능이 저하되고, 발전 용량이 감소하여 출력이 저하될 수 있으며, 다이오드 및 제품 전체의 수명이 단축될 수 있다는 문제점이 있다.
다시 말해서 종래의 태양전지 모듈용 정션박스는, 손상 또는 차단된 태양전지를 거치지 않는 바이패스 회로를 형성하도록 다이오드를 구비하고 있으나, 원통형 또는 장구형으로 형성된 다이오드의 형상 및 작은 크기로 인하여 다이오드에서 발생한 열을 빠르게 방열시킬 수가 없다.
이에 따라, 다이오드의 성능이 저하되고 발전 용량 감소로 인한 출력 저하 및 내구 수명이 단축되는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 종래 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다이오드의 형상을 방열이 용이한 구조로 변경하고, 별도의 방열 수단을 설치하여 다이오드에서 발생한 열을 빠르게 방출함으로써, 다이오드의 과열로 인한 성능 저하 및 제품의 출력 저하를 방지함과 아울러, 다이오드 및 제품의 내구 수명을 증대시킬 수 있도록 한 태양전지 모듈용 정션박스를 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 복수개의 터미널을 각각 한개의 부품으로 구성하여, 종래의 여러가지 부품으로 연결되어 하나의 연결회로를 구성할 때의 접촉저항을 현저하게 낮추어 태양전지 모듈의 효율을 극대화 하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 태양전지의 리본 와이어가 터미널과 다이오드, 케이블 와이어 및 리본 와이어 사이의 접촉이 견고하게 유지되도록 함으로써, 접촉 불량으로 인한 출력 불안정을 방지하여 출력 품질을 향상시킬 수 있도록 한 태양전지 모듈용 정션박스를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 하우징 내부의 습기를 빠르게 발산시키면서도 외부로부터의 수분 유입을 차단하여, 하우징 내부를 항상 건조한 상태로 유지시킬 수 있도록 한 태양전지 모듈용 정션박스를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스는, 복수의 태양전지에 각각 연결된 복수개의 터미널과; 상기 터미널과 일체형으로 이루어진 하우징과; 상기 하우징의 상부에 결합되어 내부를 보호하는 커버와; 상기 하우징의 폭 방향으로 이격되게 위치한 터미널에 각각 연결된 한 쌍의 케이블 부재와; 상기 터미널 사이의 연결부에 각각 설치되어 손상된 태양전지를 바이패스하여 전류를 전달하는 판 형상의 다이오드와; 상기 다이오드의 후방에 각각 설치되어 상기 다이오드에서 발생하는 열을 방출하는 히트 싱크 또는 절연 열확산 물질로 이루어지거나 절연 열확산 물질을 절연 열확산 패드로 감싸서 형성한 절연 열확산 부재;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 상기 다이오드는 상기 하우징의 터미널에 납땜이나 스크류로 체결되어 고정되고, 상기 히트 싱크는 상기 터미널의 후방에 스크류로 체결되어 고정됨과 아울러 상기 히트 싱크 사이에는 각각 격벽이 돌출 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스는, 상기 커버의 상부, 저부 또는 상기 하우징의 측벽에 설치되어 상기 하우징 내부에서 발생하는 열과 습기를 외부로 방출하는 방수제습수단을 더 구비하고, 상기 방수제습수단은 투습방수 소재로 형성된 멤브레인과, 상기 커버의 상부 또는 저부에 형성된 설치부, 또는 상기 하우징(10)의 측벽에 씰(Seal)부재를 개재하여 결합됨으로써 상기 멤브레인을 지지하는 홀더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 상기 케이블 부재의 케이블 와이어는, 상기 터미널의 후방에 형성된 삽입부에 삽입되며, 상기 삽입부는 상기 케이블 와이어의 단부를 감싼 상태로 압착되어 상기 케이블 와이어를 고정하거나, 접촉저항을 개선하기 위해 고정 후에 납땜하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 상기 다이오드는 전방으로 돌출되어 양측 터미널에 각각 연결되는 2개의 연결핀을 구비하고, 상기 터미널의 일측에서 상향 절곡된 연결편의 홈에 상기 연결핀이 조립 및 압입된 후, 스폿 웰딩되거나 접촉저항을 개선하기 위해 납땜하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 상기 터미널은, 상기 태양전지의 리본 와이어가 연결되는 선단부에 돌출 형성된 복수의 엠보싱을 구비하고, 상기 엠보싱에 접촉되는 콘택트 스프링이 장착된 스프링 홀더가 상기 하우징에 구비된 힌지축에 회전 가능하게 결합되어, 상기 하우징의 일측에 구비된 고정부재에 록킹되어 상기 엠보싱와 콘택트 스프링 사이에 개재된 상기 리본 와이어를 접촉 및 고정하도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 상기 터미널은, 상기 태양전지의 리본 와이어와의 접촉저항이 감소되도록 상기 리본 와이어가 연결되는 선단부 및 엠보싱 부위에 은(Ag), 주석(Sn)이 도금된 도금부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 도금부에 금(Au)이 도금되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 터미널은, 태양전지의 리본 와이어가 연결되는 선단부에 클립을 포함하는 고정부재를 구비하고, 상기 클립의 일측에 형성된 클립돌기가 상기 고정부재의 일측에 형성된 조립구멍에 회전 가능하게 결합되어, 상기 클립의 선단에 형성된 클립후크가 상기 고정부재에 형성된 클립록킹부에 록킹됨으로써, 상기 터미널의 선단부와 클립 사이에 개재된 상기 리본 와이어를 고정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 상기 하우징은 상기 히트 싱크가 설치되는 부분의 저면이 개방되어 상기 터미널의 후방 및 히트 싱크가 외부로 노출되도록 함과 아울러, 상기 터미널에 다수의 방열구가 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 상기 터미널과 상기 다이오드 및 히트 싱크 사이에 열전달용 패드가 부착되거나 열전달용 그리스가 도포된 것을 특징으로 한다.
본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스는, 판 형상의 다이오드를 사용함과 아울러 다이오드에서 발생한 열을 터미널이나 히트 싱크 또는 열전달용 패드를 통해 방출하게 되므로, 다이오드의 성능을 장기간 유지할 수 있고 다이오드 및 태양전지 모듈 전체의 내구성이 증대되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 커버에 방수제습수단이 구비되어 하우징 내부의 습기는 구멍을 통해 배출하면서 빗물 등의 유입은 차단하게 되므로, 하우징 내부를 항상 건조한 상태로 유지하여 구성 요소들의 오염 및 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 케이블 와이어의 단부를 터미널의 수용부가 감싼 상태로 압착되어 케이블 와이어와 터미널이 직접 연결되므로, 전압강하 문제가 해소되어 품질이 향상되고 부품추가나 클립 스프링을 형성할 필요가 없어 제조공정이 단순화되는 효과가 있다.
또한, 복수개의 터미널이 각각 한 개의 부품으로 구성되어, 종래의 여러가지 부품으로 연결되어 하나의 연결회로를 구성할 때의 접촉저항을 현저하게 낮춤으로써, 태양전지 모듈의 효율을 극대화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 케이블 부재의 조립시 와이어 씰 홀더에 조립된 와이어 씰이 수축되면서 케이블을 압착시키므로, 케이블 삽입부 부위에 물이나 오염 물질이 침투하는 것을 방지할 수 있고, 여러 굵기의 케이블을 사용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 터미널의 연결편에 다이오드의 연결핀이 스폿 웰딩이나 납땜이 되므로, 터미널과 다이오드의 접촉 성능이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 태양전지의 리본 와이어가 연결되는 터미널의 선단부에 형성된 엠보싱 및 콘택트 스프링의 형상에 의해 리본 와이어의 접촉 성능이 향상되고, 콘택트 스프링이 설치되는 스프링 홀더가 고정부재에 록킹되므로 태양전지의 리본 와이어가 견고하게 체결되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 히트 싱크가 설치되는 하우징의 후방 저면이 개방되므로 히트 싱크의 방열 효율이 향상되는 효과가 있다.
또한, 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스에 따르면, 터미널과 다이오드 및 히트 싱크 사이에 열전달용 패드 또는 열전달용 그리스가 도포되므로, 다이오드에서 발생한 열을 터미널과 히트 싱크 또는 절연 열확산부재를 이용하여 효과적으로 방열하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 의한 태양전지 모듈용 정션박스의 분해 사시도.
도 2는 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스의 외관 사시도.
도 3은 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스의 내부 사시도.
도 4는 본 발명의 요부구성인 히트 싱크 설치부 단면도.
도 5는 본 발명의 요부구성인 다이오드 연결부 사시도.
도 6은 본 발명의 요부구성인 케이블 와이어 연결부 사시도.
도 7은 본 발명의 요부구성인 리본 와이어 체결부의 일 실시예의 작동도.
도 8은 본 발명의 요부구성인 리본 와이어 체결부의 다른 실시예의 작동도.
도 9는 본 발명의 요부구성인 히트 싱크 설치부의 저면 사시도.
도 10은 본 발명의 요부구성인 터미널과 주변 구성이 도시된 평면도.
도 11은 본 발명의 요부구성인 제습수단이 도시된 구성도.
도 12는 본 발명의 요부구성인 다이오드 및 히트 싱크의 다른 설치 예가 도시된 참고도.
도 13은 본 발명의 요부구성인 절연 열확산 부재가 도시된 참고도.
도 2는 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스의 외관 사시도.
도 3은 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스의 내부 사시도.
도 4는 본 발명의 요부구성인 히트 싱크 설치부 단면도.
도 5는 본 발명의 요부구성인 다이오드 연결부 사시도.
도 6은 본 발명의 요부구성인 케이블 와이어 연결부 사시도.
도 7은 본 발명의 요부구성인 리본 와이어 체결부의 일 실시예의 작동도.
도 8은 본 발명의 요부구성인 리본 와이어 체결부의 다른 실시예의 작동도.
도 9는 본 발명의 요부구성인 히트 싱크 설치부의 저면 사시도.
도 10은 본 발명의 요부구성인 터미널과 주변 구성이 도시된 평면도.
도 11은 본 발명의 요부구성인 제습수단이 도시된 구성도.
도 12는 본 발명의 요부구성인 다이오드 및 히트 싱크의 다른 설치 예가 도시된 참고도.
도 13은 본 발명의 요부구성인 절연 열확산 부재가 도시된 참고도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스를 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스는, 복수의 태양전지(도시 생략)에 각각 연결된 복수개의 터미널(Terminal, 30)과; 상기 터미널(30)과 일체형으로 이루어진하우징(Housing, 10)과; 상기 하우징(10)의 상부에서 개스킷(Gasket, 55)을 개재하여 결합되어 내부를 보호하는 커버(Cover, 50)와; 상기 하우징(10)의 폭 방향으로 이격되게 위치한 터미널(30)에 각각 연결된 한 쌍의 케이블(Cable) 부재(60)와; 상기 터미널(30) 사이의 연결부에 각각 설치되어 손상된 태양전지를 바이패스(Bypass)하여 전류를 전달하는 판 형상의 다이오드(Diode, 20)와; 상기 다이오드(20)의 후방에 각각 설치되어 상기 다이오드(20)에서 발생하는 열을 방출하는 히트 싱크(Heat Sink, 25)와; 상기 커버(50) 또는 하우징의 측벽에 설치되어 상기 하우징(10) 내부에서 발생하는 열과 습기를 외부로 방출하는 방수제습수단(40);을 포함하여 이루어진다.
여기서, 상기 다이오드(20)는 상기 하우징(10)에 스크류(Screw, 23)로 체결되어 고정되고, 상기 히트 싱크(25)는 상기 터미널(30)의 후방 상면에 스크류(26)로 체결되어 고정된다. 이때 상기 히트 싱크(25) 사이에는 격벽(11)이 형성될 수 있다.
한편, 상기 히트 싱크(25)를 설치하는 대신 상기 히트 싱크(25)가 설치될 위치에 절연 열확산 부재(29)를 설치할 수도 있다. 상기 열확산 부재(29)는, 절연 열확산 물질(29a) 단독으로 이루어지거나, 절연 열확산 물질(29a)을 절연 열확산 패드(Pad)(29b)로 감싸서 형성될 수 있다.
상기 절연 열확산 부재(29)는 상기한 복수개의 터미널(30)의 후반부 상면 또는 저면에 설치되는 것이 바람직하다. 상기 열확산 부재(29)는, 상기 복수개의 터미널(30) 후단부를 일정 폭 및 두께로 연결하여, 각각의 다이오드(25)에서 발생한 열을 상기 복수개의 터미널(30)이 발산하도록 한다. 상기 절연 열확산 물질(29a)은 절연피막을 입힌 금속판재로서, 은(Ag)판이나 동(Cu)판 또는 알루미늄(Al)판이 사용될 수 있다.
한편, 상기 히트 싱크(25)는 상기 다이오드(20)의 일부를 덮은 상태로 상기 터미널(30)의 상면에 설치될 수 있다. 또한, 상기 터미널(30)의 상면에 설치된 상기 히트 싱크(25)의 상부에 상기 다이오드(20)를 위치시킬 수도 있다. 이 경우, 상기 터미널(30)과 상기 다이오드(20) 및 히트 싱크(25) 사이에 열전달용 패드(27)가 부착되거나 열전달용 그리스(Grease)가 도포되는 것이 바람직하다.
상기 방수제습수단(40)은, 투습방수 소재로 형성된 멤브레인(Membrane, 41)과; 상기 커버(50)의 상부 또는 저부에 형성된 설치부(51) 또는 상기 하우징(10)의 측벽에 씰(Seal) 부재(42)를 개재하여 결합됨으로써 상기 멤브레인(41)을 지지하는 홀더(43)로 이루어진다. 상기 멤브레인(41)은, 상기 커버(50)의 상부 또는 저부에 형성된 설치부(51), 또는 상기 하우징(10)의 측벽에 열융착이나 스폿 웰딩에 의해 결합될 수 있다.
상기 하우징(10) 내부에서 발생한 습기는 상기 멤브레인(41)을 통해 방출되어 상기 하우징(10) 내부가 항상 건조된 상태를 유지하게 된다.
상기 케이블 부재(60)는, 터미널(30)의 후방에 형성된 삽입부(32)에 단부가 압입되는 케이블 와이어(61)와, 상기 하우징(10)의 폭 방향으로 이격되게 위치한 한 쌍의 케이블 삽입부(66)에 체결되는 와이어 너트(62)와, 상기 케이블 삽입부(66)와 상기 와이어 너트(62) 사이에 개재되는 와이어 씰(63)과, 상기 케이블 삽입부(66)에 설치되어 상기 와이어 씰(63)을 지지하는 와이어 씰 홀더(65)를 포함한다. 상기 케이블 와이어(61)의 다른 쪽 단부에는 커넥터(64)가 구비되어 있다.
상기 케이블 와이어(61)는 상기 터미널(30)의 후방에 형성된 삽입부(32)에 삽입되며, 상기 삽입부(32)는 상기 케이블 와이어(61)의 단부를 감싼 상태로 압착되어 상기 와이어(61)를 고정한다.
이는 종래와 같이 케이블 와이어의 단부를 클립 스프링(Clip Spring)에 삽입하여 고정할 때 발생하는 접촉 불안정 문제를 해소하기 위한 것이다. 본 발명과 같이 상기 케이블 와이어(61)와 터미널(30)을 직접 연결하게 되면, 전압강하 문제가 해소되어 품질이 향상되고 클립 스프링을 형성할 필요가 없어 제조공정이 단순화된다.
종래에는 상기 케이블 와이어의 단부를 클립 스프링에 단순히 삽입하여 조립함에 따라, 접촉이 불완전하고 습기나 진동 및 녹 또는 산화 등으로 인해 접촉불량이 발생하여 전압이 강하하는 등 전압 불안정에 따른 품질 저하 문제가 발생하였다.
한편, 상기 다이오드(20)는 전방으로 돌출되어 양측 터미널(30)에 각각 연결되는 2개의 연결핀(21)을 구비하고, 상기 터미널(30)의 일측에서 상향 절곡된 연결편(33)의 홈에 상기 연결핀(21)이 압입된 후 스폿 웰딩(Spot Welding)되거나 납땜이 된다.
이에 따라, 상기 터미널(30)과 상기 다이오드(20)의 접촉 성능이 강화된다. 종래에는 장구형 다이오드의 양측 돌기를 터미널에 구비된 클립 스프링에 압입시켜 고정하였기 때문에, 접촉 상태가 불완전하여 접촉 성능이 저하되는 문제가 있었다.
그리고, 상기 터미널(30)은 상기 태양전지의 리본 와이어(Ribbon Wire,도시 생략)가 연결되는 선단부(31)에 돌출 형성된 복수의 엠보싱(31')을 구비한다. 상기 엠보싱(31')에 접촉되는 콘택트 스프링(Contact Spring, 12)이 장착된 스프링 홀더(13)는, 상기 하우징(10)에 구비된 힌지축(15)에 회전 가능하게 결합되어 상기 하우징(10)의 일측에 구비된 고정부재(14)에 록킹(Locking)된다. 이에 따라, 상기 엠보싱(31')과 콘택트 스프링(12) 사이에 개재되는 상기 리본 와이어(도시 생략)를 고정한다.
이를 위하여 상기 스프링 홀더(13)의 측부에는, 상기 고정부재(14)의 록킹홈(14')에 삽입 고정되는 삽입 돌기(13')가 구비된다.
따라서, 콘택트 스프링의 탄성만을 이용하여 리본 와이어를 고정하는 종래에 비해 상기 터미널(30)과 리본 와이어 사이의 접촉력을 현저하게 향상시킬 수가 있다.
상기 리본 와이어가 연결되는 선단부(31)에는 리본 와이어와의 접촉저항을 감소시키기 위하여 은 또는 주석으로 도금된 도금부를 형성하는 것이 바람직하다. 상기 도금부는 복수의 엠보싱(31')을 포함하는 폭으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 도금부에 금(Au)도금을 추가하여 주석도금이나 은도금에 의해 발생하는 녹 및 산화현상을 방지함으로써 제품의 내구성을 현저하게 향상시킬 수 있다.
또한, 리본 와이어 체결부의 다른 실시예로서, 도 8에 도시된 바와 같이, 클립(35)을 포함하는 고정부재를 사용하여 리본 와이어를 고정할 수도 있다.
상기 클립(35)은, 일측에 고정부재의 조립구멍(38)에 회전 가능하게 조립되는 클립돌기(36)와, 상기 고정부재에 형성된 클립록킹부(34)에 록킹되는 클립후크(37)로 이루어진다.
상기 터미널(30)의 선단부(31)에 리본 와이어를 올려 놓고 상기 클립(35)을 회전시켜 클립록킹부(34)에 록킹시키면, 상기 리본 와이어를 용이하게 고정할 수가 있다.
또한, 상기 하우징(10)은, 상기 히트 싱크(25)가 설치되는 부분의 저면이 개방되어 상기 터미널(30)의 후방 및 히트 싱크(25)가 외부로 노출되도록 한다. 또한, 상기 터미널(30)에는 다수의 방열구(34)가 형성된다. 따라서, 상기 히트 싱크(25)의 방열 효율이 향상됨과 아울러 상기 터미널(30)에서 발생하는 열도 빠르게 방출될 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성되는 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스의 조립과정을 설명한다.
하우징(10)에 일정 간격으로 복수개의 터미널(30)을 위치시킨 후, 상기 터미널(30) 사이의 연결부에 각각 다이오드(20)를 설치한다. 이때, 상기 다이오드(20)의 2개의 연결핀(21)을 각각 다른 터미널(30)의 연결편(33)에 결합시킨다.
상기 다이오드(20)는 상기 터미널(30) 사이의 연결부에 설치된다. 각 다이오드(20)에 대응하는 히트 싱크(25)는 상기 터미널(30)의 후방에 각각 설치하여, 상기 다이오드(20)에서 발생하는 열을 방출하도록 한다.
만일 상기 다이오드(20)에서 발생하는 열을 방출하기 위하여 히트 싱크(25) 대신 열확산 패드를 사용하는 경우에는, 상기한 복수개의 터미널(30)의 양끝단을 절연 열확산 물질 또는 절연 열확산 물질을 절연 열확산 패드로 감싸서 형성한 절연 열확산 부재(29)로 연결한다. 이에 따라 각각의 다이오드(25)에서 발생한 열은 상기 복수개의 터미널(30)를 통해 방출될 수 있다.
그리고, 상기 하우징(10)의 폭 방향으로 이격되게 위치한 2개의 터미널(30)에는 양(+)과 음(-)의 케이블 부재(60)를 각각 설치한다.
상기 케이블 부재(60)는 와이어 너트(Wire Nut, 62)를 이용하여 케이블 와이어(Cable Wire, 61)를 고정한다. 즉, 케이블 와이어(61)에 와이너 너트(62), 와이어 씰(63) 및 와이어 씰 홀더(65)를 조립하고, 이를 케이블 삽입부(66)에 삽입한 후 와이어 너트(62)를 체결함으로써 케이블 홀더(61)와 터미널(30)를 연결한다.
이렇게 케이블 삽입부(66)에 케이블 와이어(61)가 삽입된 상태에서 와이어 너트(62)를 체결하게 되면, 와이어 씰 홀더(65)에 조립된 와이어 씰(63)이 동시에 수축되면서 상기 케이블 와이어(61)를 압착시키게 된다.
이에 따라, 물이나 오염물질이 케이블 연결 부위에 침투하는 것을 방지할 수 있고, 굵기가 다른 케이블도 연결하여 사용할 수 있다.
상기 케이블 와이어(61)의 단부를 상기 터미널(30)의 삽입부(32)에 삽입시킨 후 압착시키면 상기 케이블 와이어(61)와 터미널(30)의 연결이 완료된다.
이후, 상기 터미널(30)의 선단부(31)에 태양전지의 리본 와이어를 체결한다. 즉, 상기 터미널(30)의 선단부(31)에 상기 리본 와이어를 위치시킨 상태에서, 스프링 홀더(13)를 회전시켜 고정부재(14)에 록킹시키는 것이다.
이에 따라, 상기 스프링 홀더(13)에 구비된 콘택트 스프링(12)이 상기 리본 와이어를 개재한 상태로 상기 선단부(31)에 형성된 엠보싱(31')에 접촉하게 되어, 상기 리본 와이어가 상기 터미널(30)의 선단부(31)에 견고하게 체결된다.
또한, 리본 와이어 체결부의 다른 실시예로서, 터미널(30)의 선단부(31)에 리본 와이어를 올려 놓고 클립(35)을 회전시켜 클립록킹부(34)에 록킹시킴으로써 리본 와이어를 고정할 수도 있다.
상기 태양전지와의 연결이 끝나면, 상기 하우징(10)의 상부에 개스킷(Gasket, 55)을 개재하여 커버(50)를 결합시킨다. 이때, 상기 커버(50)의 저부 일측에 형성된 설치부(51)에 방수제습수단(40)인 멤브레인(41)을 설치하여, 상기 하우징(10) 내부의 수분이 제거되도록 하고 외부로부터는 물이나 오염물질이 침투하는 것을 방지한다.
상기의 과정을 통해 조립된 본 발명의 태양전지 모듈용 정션박스는, 복수개의 태양전지에서 발생한 전기를 수집하여 인버터나 배터리로 전달하게 된다.
태양전지에서 발생한 전기는 터미널(30)과 케이블 부재(60)를 거쳐 배터리에 저장되거나 인버터에 연결되고, 태양전지, 정션박스, 케이블 부재(61), 태양전지, 정션박스, 케이블 부재(61), 태양전지에 이르는 순환회로를 형성한다.
이때, 상기 다이오드(20)는 상기 터미널(30) 사이를 연결함과 아울러, 고장 등으로 인해 전류 흐름이 원활하지 않은 태양전지는 바이패스시켜 전류가 흐르도록 한다.
이 과정에서 상기 다이오드(20)에 열이 발생하게 되는데, 상기 다이오드(20)에서 발생한 열은 복수개의 터미널(30) 및 그 후방에 설치된 히트 싱크(25)나 절연 열확산 물질 또는 절연 열확산 물질을 절연 열확산 패드로 감싸서 형성한 절연 열확산부재(29)를 통해 방출된다. 또한, 방수제습수단이(40)인 멤브레인(41)이 하우징 내부의 습기를 제거하게 되므로, 다이오드(20)의 열이 외부로 방출됨과 아울러 하우징(10) 내부에 열이 축적되지 않게 한다.
이에 따라, 상기 다이오드(20)의 과열로 인한 성능 저하를 방지할 수 있고, 상기 다이오드(20)의 성능이 장시간 동안 유지되어 상기 다이오드(20) 및 제품의 수명을 연장할 수가 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이같은 특정 실시 예에만 한정되지 않으며, 해당 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 특허청구범위 내에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경이 가능할 것이다.
10: 하우징(Housing) 11: 격벽
12: 콘택트 스프링(Contact Spring) 13: 스프링 홀더(Spring Holder)
14: 고정부재 15: 힌지(Hinge)축
20: 다이오드(Diode) 21: 연결핀(Pin)
25: 히트 싱크(Heat Sink) 27: 방열용 밴드(Band)
29: 절연 열확산 부재 30: 터미널(Terminal)
31: 선단부 32: 삽입부
33: 연결편 34: 클립록킹부
35: 클립(Clip) 36: 클립돌기
37: 클립후크 38: 조립구멍
40: 제습수단 41: 멤브레인(Membrane)
42: 씰(Seal) 부재 43: 홀더(Holder)
50: 커버(Cover) 55: 개스킷(Gasket)
60: 케이블 부재 61: 케이블 와이어(Cable Wire)
62: 와이어 너트(Wire Nut) 63: 와이어 씰(Wire Seal)
64: 커넥터(Connector)
65: 와이어 씰 홀더 (Wire Seal Holder)
66: 케이블삽입부
12: 콘택트 스프링(Contact Spring) 13: 스프링 홀더(Spring Holder)
14: 고정부재 15: 힌지(Hinge)축
20: 다이오드(Diode) 21: 연결핀(Pin)
25: 히트 싱크(Heat Sink) 27: 방열용 밴드(Band)
29: 절연 열확산 부재 30: 터미널(Terminal)
31: 선단부 32: 삽입부
33: 연결편 34: 클립록킹부
35: 클립(Clip) 36: 클립돌기
37: 클립후크 38: 조립구멍
40: 제습수단 41: 멤브레인(Membrane)
42: 씰(Seal) 부재 43: 홀더(Holder)
50: 커버(Cover) 55: 개스킷(Gasket)
60: 케이블 부재 61: 케이블 와이어(Cable Wire)
62: 와이어 너트(Wire Nut) 63: 와이어 씰(Wire Seal)
64: 커넥터(Connector)
65: 와이어 씰 홀더 (Wire Seal Holder)
66: 케이블삽입부
Claims (14)
- 복수의 태양전지에 각각 연결된 복수개의 터미널(30)과; 상기 터미널(30)과 일체형으로 이루어진 하우징(10)과; 상기 하우징(10)의 상부에 결합되어 내부를 보호하는 커버(50)와; 상기 하우징(10)의 폭 방향으로 이격되게 위치한 터미널(30)에 각각 연결된 한 쌍의 케이블 부재(60)와; 상기 터미널(30) 사이의 연결부에 각각 설치되어 손상된 태양전지를 바이패스하여 전류를 전달하는 판 형상의 다이오드(20)를 포함하여 이루어지는 태양전지 모듈용 정션박스에 있어서,
상기 다이오드(20)의 후방에 각각 설치되어 상기 다이오드(20)에서 발생하는 열을 방출하는 히트 싱크(25) 또는 절연 열확산 물질(29a) 단독으로 이루어지거나 상기 절연 열확산 물질(29a)을 절연 열확산 패드(Pad)(29b)로 감싸서 형성한 열확산 부재(29);를 포함하고,
투습방수 소재로 형성된 멤브레인(41)과; 상기 커버(50)의 상부 또는 저부에 형성된 설치부(51) 또는 상기 하우징(10)의 측벽에 씰(Seal) 부재(42)를 개재하여 결합됨으로써 상기 멤브레인(41)을 지지하는 홀더(43);를 포함하여 구성되어 상기 커버(50) 또는 상기 하우징(10)의 측벽에 설치되어 상기 하우징(10) 내부에서 발생하는 열과 습기를 외부로 방출하는 방수제습수단(40)을 더 구비하며,
상기 터미널(30)은,
상기 태양전지의 리본 와이어가 연결되는 선단부(31)에 클립(35)을 포함하는 고정부재를 구비하고, 상기 클립(35)의 일측에 형성된 클립돌기(36)가 상기 고정부재의 일측에 형성된 조립구멍(38)에 회전 가능하게 결합되어, 상기 클립(35)의 선단에 형성된 클립후크(37)가 상기 고정부재에 형성된 클립록킹부(34)에 록킹됨으로써, 상기 터미널(30)의 선단부(31)와 클립(35) 사이에 개재된 상기 리본 와이어를 고정하도록 한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제1항에 있어서,
상기 다이오드(20)는, 상기 하우징(10)에 납땜 또는 스크류(23)로 체결되어 고정되고,
상기 히트 싱크(25)는, 상기 터미널(30)의 후방에 스크류(26)로 체결되어 고정됨과 아울러, 상기 히트 싱크(25) 사이에는 각각 격벽(11)이 돌출 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제1항에 있어서,
상기 열확산 부재(29)는, 상기한 복수개의 터미널(30)의 후단부 상면 또는 저면에 설치되며, 상기 복수개의 터미널(30) 후단부를 일정 폭 및 두께로 연결하여, 각각의 다이오드(25)에서 발생하는 열을 상기 복수개의 터미널(30)이 발산하도록 하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 방수제습수단(40)은, 투습방수 소재로 형성된 멤브레인을 상기 커버(50)의 상부 또는 저부에 형성된 설치부(51) 또는 상기 하우징(10)의 측벽에 열융착이나 스폿 웰딩으로 결합시켜 형성하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제1항에 있어서,
상기 케이블 부재(60)의 케이블 와이어(61)는 상기 터미널(30)의 후방에 형성된 삽입부(32)에 삽입되며, 상기 삽입부(32)는 상기 케이블 와이어(61)의 단부를 감싼 상태로 압착되어 상기 케이블 와이어(61)를 고정하는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제1항에 있어서,
상기 다이오드(20)는 전방으로 돌출되어 양측 터미널(30)에 각각 연결되는 2개의 연결핀(21)을 구비하고, 상기 터미널(30)의 일측에서 상향 절곡된 연결편(33)의 홈에 상기 연결핀(21)이 압입된 후 스폿 웰딩 또는 납땜하여 서로 연결시킨 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제1항에 있어서,
상기 터미널(30)은, 상기 태양전지의 리본 와이어가 연결되는 선단부(31)에 돌출 형성된 복수의 엠보싱(31')을 구비하고,
상기 엠보싱(31')에 접촉되는 콘택트 스프링(12)이 장착된 스프링 홀더(13)가, 상기 하우징(10)에 구비된 힌지축(15)에 회전 가능하게 결합되어 상기 하우징(10)의 일측에 구비된 고정부재(14)에 록킹됨으로써, 상기 엠보싱(31')와 콘택트 스프링(12) 사이에 개재된 상기 리본 와이어를 고정하도록 한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제8항에 있어서,
상기 터미널(30)은, 리본 와이어와의 접촉저항이 감소되도록 상기 리본 와이어가 연결되는 선단부(31)에 은 또는 주석이 도금되어 형성된 도금부를 포함하고,
상기 도금부는 상기한 복수의 엠보싱(31')을 포함하는 폭으로 형성되는 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제9항에 있어서,
상기 터미널(30)은, 리본 와이어와의 접촉부에 녹이나 산화 현상이 발생하지 않도록 상기 도금부에 금(Au)이 도금된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 하우징(10)은 상기 히트 싱크(25)가 설치되는 부분의 저면이 개방되어 상기 터미널(30)의 후방 및 히트 싱크(25)가 외부로 노출되도록 함과 아울러, 상기 터미널(30)에 다수의 방열구(34)가 형성된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제1항에 있어서,
상기 터미널(30)과 상기 다이오드(20) 및 히트 싱크(25) 사이에 열전달용 패드(27)가 부착되거나 열전달용 그리스가 도포된 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스. - 제1항에 있어서,
상기 케이블 부재(60)는, 상기 터미널(30)의 후방에 형성된 삽입부(32)에 단부가 압입되는 케이블 와이어(61)와, 상기 하우징(10)의 폭 방향으로 이격되게 위치한 한 쌍의 케이블 삽입부(66)에 체결되는 와이어 너트(62)와, 상기 케이블 삽입부(66)와 상기 와이어 너트(62) 사이에 개재되는 와이어 씰(63)과, 상기 케이블 삽입부(66)에 설치되어 상기 와이어 씰(63)을 지지하는 와이어 씰 홀더(65)를 포함하고,
상기 케이블 삽입부(66)에 상기 케이블 와이어(61)가 삽입된 상태에서 상기 와이어 너트(62)를 체결할 때, 상기 와이어 씰 홀더(65)에 조립된 와이어 씰(63)이 동시에 수축되면서 상기 케이블 와이어(61)를 압착하도록 한 것을 특징으로 하는 태양전지 모듈용 정션박스.
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US13/634,233 US20130003307A1 (en) | 2010-03-11 | 2010-09-10 | Solar cell module junction box |
| PCT/KR2010/006155 WO2011111915A2 (ko) | 2010-03-11 | 2010-09-10 | 태양전지 모듈용 정션박스 |
| EP10847549.2A EP2546888A4 (en) | 2010-03-11 | 2010-09-10 | CONNECTION BOX FOR A SOLAR CELL MODULE |
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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