KR101077110B1

KR101077110B1 - 태양광 모듈의 정션박스 연결장치

Info

Publication number: KR101077110B1
Application number: KR1020110036077A
Authority: KR
Inventors: 김영춘
Original assignee: 김영춘; 주식회사 한국쏠라케이블
Priority date: 2011-04-19
Filing date: 2011-04-19
Publication date: 2011-10-26

Abstract

본 발명은 태양광 모듈의 정션박스 연결장치에 관한 것으로서, 태양광 모듈에 결합되는 정션박스를 이웃된 것끼리 전기적으로 연결하는 태양광 케이블; 상기 태양광 케이블의 일단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되는 제1 플러그; 및 상기 태양광 케이블의 타단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되되 상기 정션박스와 조립되는 암수 조립 구조가 상기 제1 플러그와의 상이하게 마련되는 제2 플러그를 포함한다. 이에 의해, 태양광 모듈들을 상호간 직렬로 연결시키는 작업을 종래보다 용이하게 수행할 수 있음은 물론 태양광 모듈들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있어 전기 합선에 따른 태양광 모듈의 파손 내지는 화재 위험을 예방할 수 있다.

Description

태양광 모듈의 정션박스 연결장치{CONNECTION DEVICE FOR JUNCTION BOX OF SOLAR BATTERY MODULE}

본 발명은, 태양광 모듈의 정션박스 연결장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양광 모듈들을 상호간 직렬로 연결시키는 작업을 종래보다 용이하게 수행할 수 있음은 물론 태양광 모듈들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있어 전기 합선에 따른 태양광 모듈의 파손 내지는 화재 위험을 예방할 수 있는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치에 관한 것이다.

석탄이나 석유와 같은 화학에너지의 고갈 및 화학에너지 사용에 따른 환경오염 문제로 인해 근자에 들어서는 대체에너지의 개발에 노력을 기울이고 있는데, 그 중에 하나가 태양에너지를 이용한 태양광 발전(Photo Voltaic)이다.

태양광 발전이라 함은 태양에너지(태양열 또는 태양광)를 전기에너지로 변환시키는 일련의 기술이다.

기본 원리에 대해 간략하게 살펴보면, p-n 접합 반도체로 구성된 태양 전지(solar cell)에 태양광이 조사되면 광 에너지에 의한 전자, 정공 쌍이 생겨나고, 전자와 양공이 이동하여 n층과 p층을 가로질러 전류가 흐르게 되는 광기전력 효과에 의해 기전력이 발생함으로써 외부에 접속된 부하에 전류가 흐르는 결과를 이용한다.

이처럼 무한정, 무공해의 태양에너지를 전기에너지로 변환시키기 위해서는 무엇보다도 태양광을 집광하기 위한 태양광 모듈(solar battery module)에 대한 기술 개발이 요구된다.

완전히 동일하지는 않지만 LCD 공정 또는 반도체 공정과 마찬가지로 한 장의 태양광 모듈이 생산되기 위해서는 다수의 장치 또는 시스템을 거치는 것으로 알려지고 있다.

제조사마다 방식은 다를 수 있지만 태양광 모듈이 최종적으로 제작되고 나면, 태양광 모듈에 정션박스(junction box)를 장착하게 된다. 정션박스는 일종의 전기 커넥터로서의 작용을 한다.

한편, 가로등처럼 적은 전력을 요하는 장소인 경우, 한 장의 태양광 모듈이 사용되기도 하지만 보통은 다수의 태양광 모듈을 배치하고 이들을 직렬로 연결시켜 사용하게 된다.

이 경우, 제1 태양광 모듈의 정션박스의 (+) 단자는 이웃된 제2 태양광 모듈의 정션박스의 (-) 단자와 태양광 케이블로 연결되어야 하고, 제2 태양광 모듈의 정션박스의 (-) 단자는 다시 이웃된 제3 태양광 모듈의 정션박스의 (+) 단자와 태양광 케이블로 연결되어야 한다.

그런데, 현재까지 알려진 태양광 케이블의 경우, 암수 단자가 통상적인 헤드폰 또는 이어폰의 단자와 거의 흡사한 구조를 가지고 있기 때문에, 작업자가 주의를 요하지 않는다면 직렬로 연결되어야 하는 상황이 병렬로 연결됨에 따라 전기적 합선을 유발시켜 고가의 태양광 모듈을 파손시킬 수 있고, 심한 경우 화재 위험을 초래할 수 있으므로 이에 대한 적절한 대책 마련이 요구된다.

본 발명의 목적은, 태양광 모듈들을 상호간 직렬로 연결시키는 작업을 종래보다 용이하게 수행할 수 있음은 물론 태양광 모듈들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있어 전기 합선에 따른 태양광 모듈의 파손 내지는 화재 위험을 예방할 수 있는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 태양광 모듈에 결합되는 정션박스를 이웃된 것끼리 전기적으로 연결하는 태양광 케이블; 상기 태양광 케이블의 일단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되는 제1 플러그; 및 상기 태양광 케이블의 타단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되되 상기 정션박스와 조립되는 암수 조립 구조가 상기 제1 플러그와의 상이하게 마련되는 제2 플러그를 포함하는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치에 의해 달성된다.

상기 제1 플러그는, 제1 플러그 몸체; 상기 제1 플러그 몸체의 중심부에서 돌출되게 마련되는 제1 단자부; 및 상기 제1 단자부에 이웃되게 마련되고, 제1 조립 치형이 외면에 형성되는 다수의 제1 조립 리브를 포함할 수 있다.

상기 다수의 제1 조립 리브에 형성되는 제1 조립 치형의 길이는 서로 다르게 마련될 수 있다.

상기 제2 플러그는, 제2 플러그 몸체; 상기 제2 플러그 몸체의 중심부에서 함몰되게 마련되는 제2 단자부; 및 상기 제2 단자부에 이웃되게 마련되고, 제2 조립 치형이 내면에 형성되는 다수의 제2 조립 리브를 포함할 수 있다.

상기 다수의 제2 조립 리브에 형성되는 제2 조립 치형의 길이는 서로 다르게 마련될 수 있다.

상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부의 단부는 라운딩(rounding) 가공 처리될 수 있다.

상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부의 직경은 서로 다르게 형성될 수 있다.

상기 제1 플러그는 (+) 플러그이고, 상기 제2 플러그는 (-) 플러그이며, 상기 제2 플러그에 마련되는 상기 제2 단자부의 직경이, 상기 제1 플러그에 마련되는 상기 제1 단자부의 직경보다 크게 형성될 수 있다.

본 발명에 따르면, 태양광 모듈들을 상호간 직렬로 연결시키는 작업을 종래보다 용이하게 수행할 수 있음은 물론 태양광 모듈들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있어 전기 합선에 따른 태양광 모듈의 파손 내지는 화재 위험을 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정션박스 연결장치가 적용되는 태양광 모듈의 개략적인 평면 구조도.
도 2는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치를 이용하여 다수의 태양광 모듈을 직렬로 연결한 상태를 개략적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2에 도시된 태양광 모듈의 정션박스 연결장치 영역의 확대도.
도 4는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치의 제1 플러그 영역의 확대 구조도.
도 5는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치의 제2 플러그 영역의 확대 구조도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 정션박스 연결장치가 적용되는 태양광 모듈의 개략적인 평면 구조도이다.

이 도면을 참조하여 태양광 모듈(100a)에 대해 개략적으로 살펴보면, 태양광 모듈(100a)은 외곽 프레임(101) 내에 다수의 셀(102, cell)이 측방향 또는 폭방향으로 배열된 구조를 갖는다.

다수의 셀(102)은 종방향 리본(ribbon)(103)에 의해 인접된 것끼리 종방향으로 연결되며, 종방향 리본(103)들은 다시 상하부의 횡방향 리본(104)에 의해 대응되는 것끼리 전기적으로 연결된다.

이와 같은 방식, 즉 종방향 리본(103)들 및 횡방향 리본(104)들에 다수의 셀(102)이 연결됨에 따라 다수의 셀(102)은 전체가 통전된 상태를 취하면서, 태양광을 집광할 수 있다.

이러한 태양광 모듈(100a)의 일측에는 정션박스(junction box)(111a, 112a)가 장착된다. 정션박스(111a, 112a)는 일종의 전기 커넥터로서 집광된 전기에너지로 한 곳으로 출력하는 역할을 한다.

참고로, 도 1의 도면에는 태양광 모듈(100a) 하나에 2개의 정션박스(111a, 112a)가 결합된 구조를 갖는다. 즉 하나의 정션박스(111a)는 양극(+)용으로, 다른 하나의 정션박스(112a)는 음극(-)용으로 사용되는 상태를 나타내고 있다.

하지만, 본 발명의 권리범위가 도면의 형상에 제한될 필요는 없다. 예컨대, 하나의 정션박스를 만든 후에, 그 정션박스에 (+)단자와 (-)단자를 만들어 사용해도 무방하다.

한편, 앞서도 기술한 바와 같이, 많은 양의 전기를 생산하기 위해서는 도 1에 도시된 한 장의 태양광 모듈(100a)만으로는 부족하다. 즉 보다 많은 전기를 생산하기 위해서는 도 2처럼 다수의 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)을 직렬로 연결시켜 사용해야 한다.

도 2는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치를 이용하여 다수의 태양광 모듈을 직렬로 연결한 상태를 개략적으로 도시한 도면이다.

이 도면에는 3개의 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)의 정션박스(111a~111c, 112a~112c)들이 본 실시예의 정션박스 연결장치(120)에 의해 직렬로 연결되고 있다.

물론, 도 2의 도면은 하나의 실시예에 불과하며, 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들의 연결 개수는 2개일 수도 있고, 혹은 4개 이상일 수도 있다. 실제, 대규모 발전 단지에서는 수십 내지 수백 개 이상의 태양광 모듈들이 연결되어 사용되고 있다.

이처럼 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들을 직렬로 연결하면 보다 높은 파워(power)를 공급할 수 있어 높은 전력이 요구되는 장소에 사용될 수 있다. 다만, 이와 같은 구조가 가능해지려면 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들이 반드시 직렬로 연결되어야 하는데, 만약 실수 등으로 인해 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들이 병렬로 연결되는 경우에는 전기 합선에 따른 (100a, 100b, 100c)들의 파손 내지는 화재 위험이 발생될 수 있다.

하지만, 아래와 같은 구조적인 특징을 갖는 본 실시예의 정션박스 연결장치(120)를 사용하게 되면, 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있다.

도 3은 도 2에 도시된 태양광 모듈의 정션박스 연결장치 영역의 확대도이고, 도 4는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치의 제1 플러그 영역의 확대 구조도이며, 도 5는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치의 제2 플러그 영역의 확대 구조도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 정션박스 연결장치(120)는, 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)의 정션박스(111a~111c, 112a~112c)를 이웃된 것끼리 전기적으로 연결하는 태양광 케이블(130)과, 태양광 케이블(130)의 양단부에 마련되는 제1 및 제2 플러그(140, 150)를 포함한다.

제1 플러그(140)는 태양광 케이블(130)의 일단부에 마련되어 정션박스(111a~111c, 112a~112c)의 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합된다. 따라서 제1 플러그(140)는 (+) 플러그라 할 수 있다.

이에 반해, 제2 플러그(150)는 태양광 케이블(130)의 타단부에 마련되어 정션박스(111a~111c, 112a~112c)의 (+)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합된다. 따라서 제2 플러그(150)는 (-) 플러그라 할 수 있다.

이때, 제1 플러그(140)와 제2 플러그(150)는 정션박스(111a~111c, 112a~112c)와 조립되는 암수 조립 구조가 서로 상이하게 마련된다.

이처럼 본 실시예의 경우, 제1 및 제2 플러그(140, 150)의 암수 조립 구조가 서로 상이하게 마련되고 있기 때문에, 제1 플러그(140)를 정션박스(111a~111c, 112a~112c)의 (+)단자에 조립시킬 수 없고, 마찬가지로 제2 플러그(150)를 정션박스(111a~111c, 112a~112c)의 (-)단자에 조립시킬 수 없다. 따라서 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있게 되는 것이다.

제1 플러그(140)와 제2 플러그(150)의 구체적인 구조에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 제1 플러그(140)는, 제1 플러그 몸체(141)와, 제1 플러그 몸체(141)의 중심부에서 돌출되게 마련되는 제1 단자부(142)와, 제1 단자부(142)에 이웃되게 마련되고 제1 조립 치형(143a, 143b)이 외면에 형성되는 다수의 제1 조립 리브(143, 144)를 포함한다.

도면에는 제1 조립 치형(143a, 143b)들이 삼각 치형으로 도시되어 있지만 제1 조립 치형(143a, 143b)들의 형상이 반드시 도면에 국한될 필요는 없다.

이때, 도면상 좌측의 제1 조립 리브(143)에 형성되는 제1 조립 치형(143a)은 제1 조립 리브(143)의 전 구간에 걸쳐 형성되고 있지만, 도면상 우측의 제1 조립 리브(144)에 형성되는 제1 조립 치형(144a)은 제1 조립 리브(144)의 일부 구간에만 형성된다. 이와 같은 사항 역시 본 발명의 특징 중에 하나라 할 수 있다.

도 5에 도시된 바와 같이, 제2 플러그(150)는, 제2 플러그 몸체(151)와, 제2 플러그 몸체(151)의 중심부에서 함몰되게 마련되는 제2 단자부(152)와, 제2 단자부에 이웃되게 마련되고, 제2 조립 치형(153a, 154a)이 내면에 형성되는 다수의 제2 조립 리브(153, 154)를 포함한다.

제2 플러그(150)의 경우에도 제2 조립 치형(153a, 154a)들이 삼각 치형으로 도시되어 있지만 제2 조립 치형(153a, 154a)들의 형상이 반드시 도면에 국한될 필요는 없다.

이때, 도면상 좌측의 제2 조립 리브(153)에 형성되는 제2 조립 치형(153a)은 제2 조립 리브(153)의 일부 구간에 걸쳐 형성되고 있지만, 도면상 우측의 제2 조립 리브(154)에 형성되는 제2 조립 치형(154a)은 제2 조립 리브(154)의 전 구간에 걸쳐 형성된다. 이와 같은 사항 역시 본 발명의 특징 중에 하나라 할 수 있다.

한편, 제1 단자부(142)와 제2 단자부(152)는 도면에 도시된 바와 같이, 그 단부가 둥글게 라운딩(rounding) 가공 처리된다. 따라서 넒은 면적에서 전기적인 접속이 이루어질 수 있다.

이때, 제1 단자부(142)와 제2 단자부(152)는 그 직경(D1,D2)이 서로 다르게 마련된다. 즉 본 실시예에서 제2 플러그(150)에 마련되는 제2 단자부(152)의 직경(D2)이, 제1 플러그(140)에 마련되는 제1 단자부(142)의 직경(D1)보다 크다. 이러한 구조적인 특징에 의해서도 제1 및 제2 플러그(140, 150)가 바뀌어 조립되는 현상은 없어진다.

이러한 구성을 갖는 본 실시예의 정션박스 연결장치(120)의 작용에 대해 살펴보면 다음과 같다.

본 실시예의 정션박스 연결장치(120)를 이용하여 도 2처럼 정션박스(111a~111c, 112a~112c)들을 전기적으로 연결하면 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들이 직렬로 연결될 수 있는데, 이 경우, 본 실시예의 정션박스 연결장치(120)에 마련되는 제1 및 제2 플러그(140, 150)의 암수 조립 구조가 서로 상이하게 마련되어 있기 때문에, 설사 제1 및 제2 플러그(140, 150)를 반대편의 정션박스(111a~111c, 112a~112c)들에 연결시키려 하더라도 연결이 되지 않는다.

다시 말해, 제1 플러그(140)를 정션박스(111a~111c, 112a~112c)의 (+)단자에 조립시킬 수 없고, 마찬가지로 제2 플러그(150)를 정션박스(111a~111c, 112a~112c)의 (-)단자에 조립시킬 수 없다.

따라서 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있게 되는 것이다.

이와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들을 상호간 직렬로 연결시키는 작업을 종래보다 용이하게 수행할 수 있음은 물론 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)들이 병렬로 연결되는 상황을 근본적으로 차단시킬 수 있어 전기 합선에 따른 태양광 모듈(100a, 100b, 100c)의 파손 내지는 화재 위험을 예방할 수 있게 된다.

이와 같이 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.

100a : 태양광 모듈 101 : 외곽 프레임
102 : 셀 103 : 종방향 리본
104 : 횡방향 리본 111a, 111b : 정션박스
120 : 정션박스 연결장치 130 : 태양광 케이블
140 : 제1 플러그 141 : 제1 플러그 몸체
142 : 제1 단자부 143, 144 : 제1 조립 리브
143a, 143b : 제1 조립 치형 150 : 제2 플러그
151 : 제2 플러그 몸체 152 : 제2 단자부
153, 154 : 제2 조립 리브 153a, 153b : 제2 조립 치형

Claims

태양광 모듈에 결합되는 정션박스를 이웃된 것끼리 전기적으로 연결하는 태양광 케이블;
상기 태양광 케이블의 일단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되는 제1 플러그; 및
상기 태양광 케이블의 타단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되되 상기 정션박스와 조립되는 암수 조립 구조가 상기 제1 플러그와의 상이하게 마련되는 제2 플러그를 포함하며,
상기 제1 플러그는,
제1 플러그 몸체;
상기 제1 플러그 몸체의 중심부에서 돌출되게 마련되는 제1 단자부; 및
상기 제1 단자부에 이웃되게 마련되고, 제1 조립 치형이 외면에 형성되는 다수의 제1 조립 리브를 포함하며,
상기 다수의 제1 조립 리브에 형성되는 제1 조립 치형의 길이는 서로 다르게 마련되는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치.
삭제
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2 플러그는,
제2 플러그 몸체;
상기 제2 플러그 몸체의 중심부에서 함몰되게 마련되는 제2 단자부; 및
상기 제2 단자부에 이웃되게 마련되고, 제2 조립 치형이 내면에 형성되는 다수의 제2 조립 리브를 포함하는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치.
제4항에 있어서,
상기 다수의 제2 조립 리브에 형성되는 제2 조립 치형의 길이는 서로 다르게 마련되는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부의 단부는 라운딩(rounding) 가공 처리되는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치.
제4항에 있어서,
상기 제1 단자부와 상기 제2 단자부의 직경은 서로 다르게 형성되는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치.
제7항에 있어서,
상기 제1 플러그는 (+) 플러그이고, 상기 제2 플러그는 (-) 플러그이며,
상기 제2 플러그에 마련되는 상기 제2 단자부의 직경이, 상기 제1 플러그에 마련되는 상기 제1 단자부의 직경보다 크게 형성되는 태양광 모듈의 정션박스 연결장치.