KR101024619B1 - 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에 관한 것으로, 가압유닛의 레버의 동작에 따라 작업자가 용이하게 리본 케이블을 연결 또는 분리할 수 있도록 하여 리본 케이블의 접촉 안정성을 제공하고, 리본 케이블과 다이오드와 버스바를 면접촉 상태로 체결하는 방열 구조를 형성하여 리본 케이블, 다이오드 등에서 발생하는 열을 외부로 방열시키기 위한, 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스를 제공한다. 이를 위하여, 본 발명의 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스는, 리본 케이블로부터 유입되는 전기를 전달하기 위한 버스바; 및 작업자의 조작에 의해 돌출되는 오메가 형상의 레버 끝부분이 본체에 형성된 홈에 삽입되는지에 따라, 상기 버스바의 접촉부위에 위치하는 상기 리본 케이블을 체결 또는 분리하는 가압유닛을 포함한다.
Description
본 발명은 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 가압유닛의 레버의 동작에 따라 작업자가 용이하게 리본 케이블을 연결 또는 분리할 수 있어서 리본 케이블의 접촉 안정성을 향상시킬 수 있는 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 리본 케이블, 다이오드, 버스바 및 방열판을 면접촉 상태로 체결하는 방열 구조를 형성하여 리본 케이블 및 다이오드 등에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시키기 위한 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 전류, 전압, 온도 등을 감지하는 센서를 정션박스 내부에 내장하고 센싱된 데이터를 스마트모듈과 통신모듈을 통해 관리자에게 알려주는 방식으로 문제가 발생된 부품을 빠르고 쉽게 확인하여 대응할 수 있는 태양 전지 모듈용 지능형 정션박스에 관한 것이다.
최근 들어, 세계 각국에서는 화석연료 사용증가로 인한 기후변화 위기, 세계인구의 증가와 브릭스(BRICs)의 급성장으로 인한 에너지 및 자원 위기 등을 극복하기 위해 저탄소 녹색기술 및 녹색산업을 신성장동력으로 하는 녹색 성장의 시대를 새로운 국가발전의 패러다임으로 채택하고 있다. 즉, 녹색 성장은 환경과 경제가 상충된다는 고정 관념에서 탈피하여 양자의 시너지를 극대화시켜, 경제성장이 환경개선에 기여하고 환경이 성장동력으로 전환되어 경제와 환경이 선순환하는 새로운 국가발전의 전력을 의미한다.
이러한 녹색 성장의 구체적 추진방향의 하나로, 태양광 발전은 탈석유 및 에너지 자립을 구현할 수 있는 하나의 수단으로 각광받고 있다. 일반적으로, 태양광 발전은 태양빛을 받아 반도체 물질로 이뤄진 태양 전지에서 바로 전기를 생성하는 발전 형태로 구현된다. 즉, 태양광 발전은 태양으로부터의 빛에너지를 직접 전기에너지로 변환시켜 발전하는 방식이다.
태양광 발전 시스템은 건물 외부에 태양 전지 모듈(즉, 태양 전지 패널)을 배열 설치하고, 그 모듈로부터 접속함, 인버터, 분배반을 통해 각종 전기기기에 전력을 공급한다. 이때, 태양 전지 모듈은 햇빛을 받아 직류 전기를 생성하는데, 이와 같이 태양 전지 모듈에 의해 생성된 전기를 수집하여 접속함에 제공하기 위한 정션박스가 필요하다. 이러한 정션박스는 태양 전지 모듈에 직렬 또는 병렬로 접속되며, 통상적으로 실링재에 의한 수밀성을 유지하여 태양 전지 모듈의 뒷면에 고정된다. 일반적으로, 정션박스는 구부러지기 쉬운 리본 케이블을 이용하여 태양 전지 모듈에 연결하고, 리본 케이블을 통해 태양 전지 모듈에서 생성된 전기를 수집한다.
종래에는 정션박스에 리본 케이블을 연결할 때, 납땜을 하거나 드라이버 삽입 홈을 들어올려 리본 케이블을 삽입하거나, 리본 케이블을 접어 터미널 블럭에 삽입하여 리본 케이블을 연결하였다. 상기 납땜의 경우 작업성이 저조할 뿐만 아니라 A/S 교체가 곤란하고 드라이버 삽입 홈에 리본 케이블을 삽입하기 위해 드라이버에 의한 물리적인 힘을 가하여 리본 케이블을 연결하므로 버스바 접촉부와 정션박스의 몸체가 파손될 우려가 있다. 또한, 리본 케이블을 접어 연결하는 경우 리본 케이블을 접어서 사용하므로 접촉저항이 커져 열이 발생하고 접촉 안전성이 떨어질 뿐만 아니라, 리본 케이블을 접어서 연결해야 하므로 리본 케이블에 대한 추가적인 후속작업이 필요하다.
이와 같이, 종래의 방식은 정션박스의 A/S 작업을 수행할 때, 정션박스의 몸체가 파손될 수 있고, 리본 케이블에 대한 후속작업이 필요하기 때문에 용이하게 리본 케이블을 연결할 수 있는 구조의 정션박스가 요구된다. 한편, 정션박스에 있어서, 리본 케이블 접속부위 등에는 열이 발생하는데, 정션박스는 이러한 열을 외부로 방출하기 위한 방열 구조가 필요한 실정이다.
따라서, 작업자가 리본 케이블을 용이하게 연결할 수 있을 뿐만 아니라 리본 케이블 본래의 접촉면적을 유지하면서 소정의 접촉압력으로 연결할 수 있도록 리본 케이블의 접촉 안정성을 제공할 필요가 있고, 내부 구성요소에서 발생되는 열을 효과적으로 외부로 방출할 수 있는 방열 구조가 필요하다.
또한, 종래의 태양광 전지 모듈은 이상 발생시 다수의 모듈을 묶은 그룹 단의 불량 추적만 가능하므로 모듈 단위의 이상 유무를 확인하기 어려워 실시간 관리 및 조치가 곤란하므로 이에 대한 해결도 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 고려하여, 가압유닛의 레버의 동작에 따라 작업자가 용이하게 리본 케이블을 연결 또는 분리할 수 있어서 리본 케이블의 접촉 안정성을 향상시킬 수 있는 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스를 제공한다. 또한, 본 발명은 리본 케이블, 다이오드, 버스바 및 방열판을 면접촉 상태로 체결하는 방열 구조를 형성하여 리본 케이블 및 다이오드 등에서 발생하는 열을 효과적으로 방열시키기 위한 태양 전지 모듈용 정션박스를 제공한다. 또한, 본 발명은 전류, 전압, 온도 등을 감지하는 센서를 정션박스 내부에 내장하고 센싱된 데이터를 스마트모듈과 통신모듈을 통해 관리자에게 알려주는 방식으로 문제가 발생된 부품을 빠르고 쉽게 확인하여 대응할 수 있는 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스는, 리본 케이블로부터 유입되는 전기를 전달하기 위한 버스바; 상기 버스바의 접촉부위에 위치하는 상기 리본 케이블을 체결 또는 분리하는 가압유닛; 육면체 형상으로 일면에 열전도용 메탈이 내장되어 방열판과 면접촉이 이루어지고 두 개의 단자는 상기 버스바와 접촉하도록 배치되는 다이오드; 상기 버스바에 접촉되며, 상기 버스바와 다이오드의 메탈을 통해 전도되는 열을 외부로 방출하기 위한 방열판; 상기 버스바, 다이오드 및 방열판을 서로 체결하기 위한 체결수단; 및 상기 버스바로부터 전달된 전기를 외부로 제공하기 위한 외부 케이블을 포함한다.
상기 버스바와 리본 케이블의 접촉 신뢰성을 높이기 위해 상기 리본 케이블이 위치하는 버스바의 접촉부위에 빗살모양의 널링부가 형성될 수 있다. 또한, 상기 리본 케이블은 태양 전지 모듈에 연결되어 상기 태양 전지 모듈로부터 전기가 유입된다.
상기 가압유닛은, 상기 리본 케이블을 버스바에 체결 또는 해제시키기 위한 오메가 형상의 레버; 상기 리본 케이블의 체결시에 레버를 고정시키기 위한 레버 고정부; 및 상기 가압유닛의 하측에 구비되는 금속재의 가동 접점부를 포함한다.
상기 레버의 양 단부가 작업자의 조작에 의해 본체에 형성된 홈에 삽입되는지에 따라 상기 가압유닛은 리본 케이블을 체결 또는 분리시킬 수 있다. 상기 가압유닛과 리본 케이블의 접촉 신뢰성을 높이기 위해, 즉 높은 접촉압력과 넓은 접촉면적으로 확보하기 위해 상기 리본 케이블과 접촉되는 금속재의 가동 접점부에 다수의 돌기가 형성된 구조로 이루어질 수 있다.
상기 다이오드는, 태양 전지 모듈의 셀에 이상이 발생한 경우 상기 리본 케이블로부터 외부 케이블로 전달되는 전류의 우회경로를 제공할 수 있다.
상기 외부 케이블은 링터미날에 압착되어 외부케이블 연결부의 관통홈을 통해 정션박스 내부의 버스바와 스크류 체결될 수 있다.
상기 외부 케이블 연결부는 방수를 위해 상기 외부 케이블의 외주에 구비되는 고무재의 케이블 씰; 및 상기 케이블 씰이 빠지지 않고 외부 케이블이 꺾인 상태에서도 상기 케이블 씰의 방수가 유지되도록 상기 케이블 씰 외부에 조립되는 씰 리테이너를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스는 정션박스 내부에 내장되어 전류, 전압, 온도 등을 감지하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈로부터 감지된 데이터를 유선 또는 무선통신으로 관리자에게 알려주는 통신모듈을 더 포함할 수 있다. 상기 센서모듈은 전류/전압 센서 및 온도 센서로 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 가압유닛을 이용하여 리본 케이블과 버스바를 접속시킴으로써 리본 케이블에 대해 넓은 접촉면적과 높은 접촉압력으로 리본 케이블을 연결 또는 분리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 버스바와 다이오드와 방열판을 면접촉 상태로 연결시키는 방열 구조를 형성함으로써, 리본 케이블과 다이오드 등에서 발생되는 열을 외부로 효과적으로 방열시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 태양 전지 모듈의 셀에 이상이 발생할 때 전류를 우회시키기 위한 다이오드를 이용하여 정션박스를 안정적으로 동작시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 작업자가 리본 케이블을 용이하게 연결 또는 분리할 수 있기 때문에 정션박스를 간편하게 유지보수할 수 있다.
또한, 본 발명은 정션박스 내부에 스마트모듈을 내장하여 각각의 태양광 전지 모듈의 고장이나 이상 발생시 신속하게 실시간으로 관리자에게 통보되어 신속한 대응을 가능하게 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스를 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 내부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스 내부 중 일부를 절단한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 버스바를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 가압유닛을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 가압유닛의 레버 동작 중 (a)해제시 및 (b)체결시를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 작업자에 위한 가압유닛의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 다이오드를 나타낸 사시도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에서 다이오드의 우회경로를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 방열판을 나타낸 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 케이블 씰을 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 씰 리테이너를 나타낸 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에 있어서 태양 전지 모듈의 이상 유무를 확인하는 작동원리를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 내부를 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스 내부 중 일부를 절단한 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 버스바를 나타낸 사시도이다.
도 5는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 가압유닛을 나타낸 도면이다.
도 6은 도 5에 도시된 가압유닛의 레버 동작 중 (a)해제시 및 (b)체결시를 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 작업자에 위한 가압유닛의 동작을 나타낸 도면이다.
도 10은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 다이오드를 나타낸 사시도이다.
도 11 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에서 다이오드의 우회경로를 나타낸 도면이다.
도 15는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 방열판을 나타낸 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 케이블 씰을 나타낸 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 씰 리테이너를 나타낸 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에 있어서 태양 전지 모듈의 이상 유무를 확인하는 작동원리를 나타낸 개념도이다.
전술한 목적, 특징들 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 실시예를 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스를 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 내부를 나타낸 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스 내부 중 일부를 절단한 사시도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 정션박스(100)는 태양 전지 모듈의 배면에 부착되어 정션박스의 구성요소가 탑재되는 본체(110)와 상기 본체(110)의 개방된 상면을 커버하는 덮개(120)를 포함한다. 본체(110) 및 덮개(120)는 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리페닐렌에테르(PPE)를 비롯한 합성수지 또는 플라스틱으로 제조될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
한편, 본체(110) 및 덮개(120)는 서로 착탈가능하게 결합되는데, 상기 본체(110)의 둘레에 복수개의 록킹홈(111)이 형성되고, 덮개(120)에는 본체(110)의 록킹홈(111)에 대응되는 위치에 록킹핑거(121)가 형성된다. 이에 따라, 사용자는 덮개(120)의 록킹핑거(121)를 본체(110)의 록킹홈(111)에 록킹한 후 걸림턱에 걸리게 함으로써, 덮개(120)를 본체(110)에 결합시킬 수 있다. 또한, 본체(110) 또는 덮개(120)의 둘레에 실리콘 또는 고무재의 실링부재(112)가 구비됨으로써, 상기 본체(110)와 덮개(120)가 서로 결합된 상태에서 외부로부터 빗물이나 이물질이 정션박스(100)의 내부로 침투되지 않는다.
또한, 상기 덮개(120)에는 정션박스 내부에서 발열이 집중되는 지점(일례로, 방열판, 바이패스 다이오드 등)의 열을 외부로 방출하기 위한 다수의 관통공(122)이 형성될 수 있다. 관통공(122)의 개수와 크기 등은 본 발명에서 특별히 한정되지 않으며, 정션박스의 발열을 고려하여 적절히 설정될 수 있다. 상기 관통공(122)에는 외부로부터 빗물이나 수분이 쉽게 침투되지 않도록, 빗물이나 수분과 같이 상대적으로 크기가 큰 입자를 통과시키지는 않지만 공기와 같이 상대적으로 크기가 작은 입자를 통과시키는 선택성 투과막(일례로, 고어텍스 등의 통기성 섬유재)을 채용한다. 이는 외부로부터 빗물이 침투하지 못하는 대신에 정션박스(100) 내부의 뜨거워진 공기가 통기성 섬유재가 채용된 관통공(122)을 통해 외부로 유동할 수 있도록 하기 위함이다. 부가적으로, 상기 본체(110)의 측면에 하방으로 통기구를 형성하고 입구를 메탈필터로 실링함으로써, 빗물이나 수분이 침투하지 못하도록 하고 외부 공기가 유입될 수 있는 구조를 적용할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 정션박스(100)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 리본 케이블(210), 버스바(220), 가압유닛(230), 다이오드(구체적으로, 바이패스 다이오드)(240), 방열판(250), 체결수단(260), 및 외부 케이블(130)을 포함한다. 이러한 구성요소에 의해, 본 발명의 정션박스(100)는 리본 케이블(210)의 접촉 안정성을 제공할 뿐만 아니라, 리본 케이블(210) 및 바이패스 다이오드(240) 등에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열 구조를 갖는다.
이하, 상기의 구성요소, 결합관계, 및 동작원리에 대해 상세히 설명한다. 먼저, 본 발명의 태양 전지 모듈용 정션박스(100)는 리본 케이블(210)의 접촉 안정성을 제공할 수 있다(후술할 내용과 관련된 도 7 내지 도 9 참조). 즉, 태양 전지 모듈용 정션박스(100)는 버스바(220)의 상층에 리본 케이블(210)을 강제로 접촉시키기 위해 힌지 구조로 착탈하는 스프링핀 타입의 가압유닛(230)을 이용함으로써, 본체(110)에 형성된 틀을 따라 바닥면에 배치된 버스바(220)에 리본 케이블(210)을 안정적으로 접촉시키거나 해제시킬 수 있다. 이러한 구성에 의해, 드라이버 등을 이용하여 물리적인 힘을 가하거나 리본 케이블(210)의 형상 변형 없이 높은 압력으로 리본 케이블(210)을 버스바(220)에 접촉시킬 수 있기 때문에, 리본 케이블(210)의 접촉을 안정적으로 제공할 수 있다.
다음으로, 본 발명의 태양 전지 모듈용 정션박스(100)는 리본 케이블(210), 바이패스 다이오드(240) 등에서 발생하는 열을 외부로 방출하는 방열 구조를 형성한다. 즉, 태양 전지 모듈용 정션박스(100)는 버스바(220), 바이패스 다이오드(240) 및 방열판(250)이 서로 면접촉 상태로 연결되어, 리본 케이블(210)이나 바이패스 다이오드(240) 등에서 발생되는 열이 방열판(250)까지 전도되어 방출되도록 한다. 이때, 버스바(220), 바이패스 다이오드(240) 및 방열판(250)은 접촉효율을 높이기 위해 볼트나 나사와 같은 체결수단(260)을 이용해 단단하게 결합시킨다. 여기에서, 상기 태양 전지 모듈용 정션박스(100)는 전술한 덮개(120)의 관통공(122)을 방열판(250)에 대응되는 부분에 배치함으로써, 상기 방열판(250)을 통해 방출되는 열이 대류 작용을 통해 외부로 쉽게 방출될 수 있게 하는 것이 바람직하다.
도 4는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 버스바(220)를 나타낸 사시도이다. 상기 버스바(220)는 본체(110) 바닥에 형성된 틀을 따라 탑재되어, 리본 케이블(210)로부터 유입되는 전기를 전달하고, 열 흐름의 통로로서 기능을 한다. 여기서, 상기 리본 케이블(210)은 태양 전지 모듈(도 11 내지 도 14의 도면부호 10 참조)에 연결되어 상기 태양 전지 모듈로부터 전기가 유입된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 스프링핀 타입의 가압유닛(230)으로 리본 케이블(210)을 버스바(220)에 접촉시켜 체결시킬 때 접촉의 신뢰성을 높이기 위하여, 상기 리본 케이블(210)의 표면적을 충분히 커버할 수 있게 리본 케이블(210)이 접촉하는 버스바(220)의 부위에 빗살모양의 널링부(knurling portion, 221)가 형성된다. 또한, 상기 버스바(220)에는 바이패스 다이오드(240)와 방열판(250)이 방열 구조를 형성할 때 볼트나 너트와 같은 체결수단(260)으로 면접촉 상태의 연결을 위한 버스바 체결공(222)이 형성된다. 이처럼, 상기 버스바(220)는 리본 케이블(210)로부터 유입된 전기가 외부 케이블(130)까지 흐를 수 있는 통로를 형성할 뿐만 아니라, 리본 케이블(210)과 바이패스 다이오드(240)에서 발생되는 열을 방열판(250)까지 전도시키는 통로를 형성한다.
도 5는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 가압유닛(230)을 나타낸 도면이고, 도 6은 도 5에 도시된 가압유닛의 레버(232) 동작 중 (a)해제시 및 (b)체결시를 나타낸 도면이다.
상기 가압유닛(230)은 버스바(220)의 널링부(221)에 위치되는 리본 케이블(210)을 접촉시켜 체결하거나 또는 분리시키는 역할을 하는 스프링핀 타입으로서, 버스바(220)와 상호 작용하여 리본 케이블(210)이 전류의 통로로서 자체 표면적을 전부 확보하면서 이탈되지 않을 정도의 압력으로 접촉될 수 있게 한다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 가압유닛(230)은 본체(110)에 형성된 틀에 고정되어 반경 내에서 회전할 수 있도록 하는 회전지지축(231), 반경 내에서 회전함에 따라 리본 케이블(210)을 버스바(220)에 접촉 또는 해제시키기 위한 오메가(Ω) 형상의 레버(232), 가압유닛(230)에 의해 리본 케이블(210)을 버스바(220)에 접촉시켜 체결시킬 때 상기 레버(232)를 고정시키기 위한 레버 고정부(233), 및 가압유닛(230)의 하측에 구비되어 리본 케이블(210)의 접촉 신뢰성을 높일 수 있는 금속재의 가동 접점부(235)를 포함한다.
또한, 상기 가압유닛(230)은 리본 케이블(210)의 체결 또는 해제시에 작업자의 조작을 용이하게 하기 위한 손잡이(234)가 형성되어, 작업자에 의한 리본 케이블(210)의 연결 또는 분리가 손쉽게 이루어질 수 있다. 상기 가압유닛(230)과 리본 케이블(210)의 접촉 신뢰성을 높이기 위해, 즉 높은 접촉압력과 넓은 접촉면적으로 확보하기 위해 상기 리본 케이블과 접촉되는 금속재의 가동 접점부(235)에 다수의 돌기가 형성된다.
이때, 상기 가동 접점부(235)의 돌기는 전술한 널링부(221)에 형성된 빗살모양의 홈에 대응됨으로써, 상기 리본 케이블(210)의 접촉 신뢰성을 확보할 수 있다. 여기서, 가압유닛(230)의 레버(232)로 리본 케이블(210)을 체결하거나 해제하는 것에 대해 설명하면, 상기 가압유닛(230)은 레버(232)의 해제시에 레버(232)의 양쪽 끝부분(236)이 외부로 돌출되지 않아 반경 내에서 회전되어 리본 케이블(210)을 해제시킬 수 있고(도 6의 (a) 참조), 레버(232)의 체결시에 레버(232)의 양쪽 끝부분(236)이 외부로 돌출되어 본체(110)에 형성된 홈에 삽입됨으로써 리본 케이블(210)을 가압접촉시킬 수 있다(도 6의 (b) 참조). 이에 따라, 상기 레버(232)의 양 단부(236)가 작업자의 조작에 의해 본체에 형성된 홈에 삽입되는지에 따라 상기 가압유닛(230)은 리본 케이블(210)을 체결 또는 분리시킬 수 있다.
도 7 내지 도 9는 작업자에 위한 가압유닛(230)의 동작을 나타낸 도면이다. 도 7 내지 도 9에 나타낸 바와 같이, 작업자는 레버(232)를 해제시켜 가압유닛(230)을 개방한 후(반경 내에서 상방으로 회전시킨 후), 리본 케이블(210)을 버스바(220)와 가압유닛의 가동 접점부(235) 사이에 위치시킨다(도 7 참조). 이후, 작업자는 가압유닛(230)을 반경 내에서 하방으로 회전시켜 닫은 후(도 8 참조), 손잡이(234)를 잡고 레버(232)를 레버 고정부(233)에 체결시킴으로써, 가압유닛(230)에 의해 리본 케이블(210)을 버스바(220)에 접촉체결한다(도 9 참조). 이때, 작업자는 리본 케이블(210)의 연결순서와 반대로 작업을 진행하여 리본 케이블(210)을 분리한다. 이와 같이, 작업자는 가압유닛(230)을 이용하여 리본 케이블(210)을 손쉽게 연결 또는 분리할 수 있다.
도 10은 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 다이오드(240)를 나타낸 사시도이고, 도 11 내지 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에서 다이오드(240)의 우회경로를 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 바이패스 다이오드(240)는 육면체 형상으로서 일면에 열전도용 메탈이 내장된 구조를 갖는데, 메탈을 통해 발생되는 열이 버스바(220)로 전달되도록 버스바(220)에 접하여 배치된다. 이때, 바이패스 다이오드(240)는 버스바(220), 방열판(250)과 함께 면접촉 상태로 체결되어 방열 구조가 형성될 수 있도록, 체결수단(260)을 위한 다이오드 체결공(241)이 형성되어 있다. 또한, 바이패스 다이오드(240)는 버스바(220)에 접속시키기 위한 단자(242)를 구비하며, 단자(242)는 버스바(220)와 접촉하도록 배치된 후 볼트나 나사의 체결을 통해 접속된다.
이러한 바이패스 다이오드(240)는 정상시에는 동작하지 않고, 태양 전지 모듈(10)에 직렬로 탑재된 셀(20)(본 실시예에서는 3개의 셀이 직렬로 탑재된 경우임)에 이상이 발생하는 경우에 전류의 우회경로(즉, 바이패스)를 형성하는데 이용된다. 즉, 바이패스 다이오드(240)는 태양 전지 모듈(10)에 직렬로 탑재된 셀(20)이 모두 정상인 경우에 동작하지 않는다(도 11 참조). 이는 태양 전지 모듈에서 생성된 전기가 바이패스 다이오드(240)를 통과하지 않고 버스바(220)를 통해서만 외부 케이블(130)로 전달되는 경로를 따라 흐르기 때문이다(도 11의 굵은 선 참조). 하지만, 바이패스 다이오드(240)는 태양 전지 모듈(10)에 탑재된 셀(20)이 비정상인 경우에, 태양 전지 모듈에서 생성된 전기가 외부 케이블(130)로 전달될 수 있는 우회경로를 제공한다(도 12 내지 도 14에서 굵은 선 참조). 여기서, 도 12 내지 도 14는 2개의 셀(20)이 비정상인 경우에 대한 도면을 나타낸 것이다.
도 15는 도 2에 도시된 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 방열판(250)을 나타낸 사시도이다. 도 15에 도시된 바와 같이, 방열판(250)은 버스바(220), 바이패스 다이오드(240)와 체결수단(260)에 의해 체결되어 방열 구조를 형성함으로써, 리본 케이블(210) 또는 바이패스 다이오드(240) 등에서 발생하는 열을 전도하여 외부로 방출한다.
상기 방열판(250)에는 체결수단(260)에 의해 버스바(220)와 다이오드(240)가 체결될 수 있도록 방열판 체결공(251)이 형성되어 있다. 특히, 방열판(250)은 발생되는 열이 대류를 이용하여 덮개(120)에 형성된 관통공(122)을 통해 외부로 방출되게 함으로써 방열 효과를 향상시킬 수 있다. 통상적으로, 방열판(250)은 공기에 대한 접촉면적을 확보하기 위해 주름 형상으로 구현되고, 높은 열전도율의 재질을 이용하기 때문에 방열 효율이 높다.
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 케이블 씰을 나타낸 사시도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스의 씰 리테이너를 나타낸 사시도이다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈에서 생성된 전기를 정션박스(100)의 리본 케이블(210), 버스바(220) 등을 통해 외부로 제공하기 위한 외부 케이블(130)이 본체(110)의 일측에 연결된다. 이때, 본체(110)에는 외부 케이블(130)을 관통시키면서 빗물이나 수분이 유입되지 않도록 밀폐시키는 외부 케이블 연결부(113)가 형성된다. 여기서, 상기 외부 케이블(130)은 링터미날에 압착되어 외부케이블 연결부(113)의 관통홈을 통해 정션박스 내부의 버스바(220)와 스크류 체결될 수 있다. 또한, 상기 외부 케이블 연결부(113)는 방수를 위해 상기 외부 케이블(130)의 외주에 구비되는 고무재의 케이블 씰(114)(도 16 참조), 및 상기 케이블 씰(114)이 빠지지 않고 외부 케이블(130)이 꺾인 상태에서도 상기 케이블 씰(114)의 방수가 유지되도록 상기 케이블 씰 외부에 조립되는 씰 리테이너(115)(도 17 참조)를 포함할 수 있다.
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양 전지 모듈용 스마트 정션박스에 있어서 태양 전지 모듈의 이상 유무를 확인하는 작동원리를 나타낸 개념도이다.
도 18의 개념도에 도시된 바와 같이, 태양 전지 모듈(10)의 셀(20)의 전기가 정션박스(100)를 통하여 외부로 공급된다. 이때, 상기 정션박스(100) 내부에 내장된 전류, 전압, 온도 등을 감지하는 센서모듈(310), 구체적으로 버스바(220)의 미세한 저항을 전압/전류 센서(311) 및 온도를 감지하는 온도 센서(312)로부터 감지된 데이터나 정보를 통신모듈(320)을 이용하여 유선이나 무선통신으로 관리자에게 알려주어 태양 전지 모듈(10)의 이상 유무를 확인할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100: 정션박스 110: 본체
113: 외부 케이블 연결부 114: 케이블 씰
115: 씰 리테이너 120: 덮개
130: 외부 케이블 210: 리본 케이블
220: 버스바 221: 널링부
230: 가압유닛 233: 레버 고정부
234: 손잡이 235: 가동 접점부
240: 바이패스 다이오드 250: 방열판
113: 외부 케이블 연결부 114: 케이블 씰
115: 씰 리테이너 120: 덮개
130: 외부 케이블 210: 리본 케이블
220: 버스바 221: 널링부
230: 가압유닛 233: 레버 고정부
234: 손잡이 235: 가동 접점부
240: 바이패스 다이오드 250: 방열판
Claims (10)
- 리본 케이블로부터 유입되는 전기를 전달하기 위한 버스바;
상기 버스바의 접촉부위에 위치하는 상기 리본 케이블을 체결 또는 분리하는 가압유닛;
육면체 형상으로 일면에 열전도용 메탈이 내장되어 방열판과 면접촉이 이루어지고 두 개의 단자는 상기 버스바와 접촉하도록 배치되는 다이오드;
상기 버스바에 접촉되며, 상기 버스바와 다이오드의 메탈을 통해 전도되는 열을 외부로 방출하기 위한 방열판;
상기 버스바, 다이오드 및 방열판을 서로 체결하기 위한 체결수단; 및
상기 버스바로부터 전달된 전기를 외부로 제공하기 위한 외부 케이블을 포함하며,
상기 가압유닛은, 상기 리본 케이블을 버스바에 체결 또는 해제시키기 위한 오메가 형상의 레버, 상기 리본 케이블의 체결시에 레버를 고정시키기 위한 레버 고정부, 및 상기 가압유닛의 하측에 구비되는 금속재의 가동 접점부를 포함하는
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 제1항에 있어서,
상기 버스바와 리본 케이블의 접촉 신뢰성을 높이기 위해 상기 리본 케이블이 위치하는 버스바의 접촉부위에 빗살모양의 널링부가 형성된
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 제1항에 있어서,
상기 리본 케이블은 태양 전지 모듈에 연결되어 상기 태양 전지 모듈로부터 전기가 유입되는
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 레버의 양 단부가 작업자의 조작에 의해 본체에 형성된 홈에 삽입되는지에 따라 상기 가압유닛은 리본 케이블을 체결 또는 분리시키는
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 제1항에 있어서,
상기 가압유닛과 리본 케이블의 접촉 신뢰성을 높이기 위해 상기 리본 케이블과 접촉되는 금속재의 가동 접점부에 다수의 돌기가 형성된
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 제1항에 있어서,
상기 다이오드는, 태양 전지 모듈의 셀에 이상이 발생한 경우 상기 리본 케이블로부터 외부 케이블로 전달되는 전류의 우회경로를 제공하는
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 제1항에 있어서,
상기 외부 케이블은 링터미날에 압착되어 외부케이블 연결부의 관통홈을 통해 정션박스 내부의 버스바와 스크류 체결되는
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 제1항에 있어서,
상기 외부 케이블 연결부는 방수를 위해 상기 외부 케이블의 외주에 구비되는 고무재의 케이블 씰; 및 상기 케이블 씰이 빠지지 않고 외부 케이블이 꺾인 상태에서도 상기 케이블 씰의 방수가 유지되도록 상기 케이블 씰 외부에 조립되는 씰 리테이너를 포함하는
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
- 제1항에 있어서,
상기 정션박스 내부에 내장되어 전류, 전압, 온도를 감지하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈로부터 감지된 데이터를 유선 또는 무선 통신으로 관리자에게 알려주는 통신모듈을 더 포함하고,
상기 센서모듈은 전류/전압 센서 및 온도 센서로 이루어지는
태양 전지 모듈용 스마트 정션박스.
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