KR101141288B1 - 태양광모듈의 단자박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광 모듈 배전함, 즉 태양광 모듈 단자 박스에 관한 것으로, 단자 박스 및 케이블의 방열, 방수 및 부품의 교환성과 견고성 등의 모든 기능을 향상시킨 구조의 단자 박스에 관한 것으로, 본 발명의 주요 구성은, 케이스와 커버를 포함하여 이루어지며, 내부에는 단자와 다이오드가 구성되어 단자에 외부의 케이블이 연결되는 구조의 태양광 모듈의 단자 박스에 있어서, 상기 단자박스의 케이스에는; 외부의 케이블과 연결하기 위한 연결나사부(75)를 형성하는 연결부(79)와, 연결부(79)의 후방 내부에서 수직으로 돌출 형성되는 설치벽(15)과, 설치벽(15)에 안착되게 설치하는 탄성체인 클립(50)과, 클립(50)을 내장하도록 설치벽(15) 위에 끼워지며 상면에는 클립을 끼우기 위한 삽입공(52)과 설치벽(15)에 끼워지기 위한 결합공(120)을 형성하고 있는 단자(20)를 포함하며, 상기 단자박스의 커버(2)에는; 커버의 측부에서 수직으로 하강하여 형성되는 전면커버(12)와, 커버 저면에 형성하는 시일부재(23)와, 커버 저면에 방사상 형상으로 이루어지는 방사벽(25)을 포함하는 것을 특징으로 한다
본 발명의 또 다른 특징은, 상기 설치벽(15)에는 클립(50)이 안착되는 안착홈(57)과, 안착홈((57) 측부에 상부로 돌출하여 단자의 결합공(120)과 결합하는 결합편(121)과, 단자와 체결되는 나사와 결합되기 위한 체결너트를 수용하기 위한 안착홈(115)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 단자(20)에는, 단면이 "ㄷ" 형상으로 이루어지며, 그 상면에는 설치벽(15)에 나사로 고정되기 위한 관통공(114)과, 다이오드가 끼워지기 위해 절개되어 뚫어져 아래로 내려간 구조의 절곡편(41)을 형성한 것을 특징으로 하며, 상기 연결부(79)에는 2 개의 케이블(70)이 연결되며, 2 개의 케이블 연결부에는 실컨넥터(71)가 수용되며, 그 실컨넥터(71) 외주로는 조임편(77)을 갖는 핀치링(72)이 둘러싸며, 핀치링(72) 외주에는 너트(80)로 체결되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 연결부(79)와 연결되는 케이블의 다른 단부는 암,수컨넥터로 이루어지며, 상기 수켄넥터(82)는; 중앙에 돌출하고 통공을 형성하는 핀봉(101)과, 핀봉 후방에 좌우로 벌어져 가로로 돌출하는 화살 형상의 결합핀(83)과, 결합핀(83) 후방에 숫나사를 갖는 구조로 이루어지며, 상기 암컨넥터(81)는; 상기 수켄넥터(82)의 결합핀(83)을 수용하도록 통공을 이루는 핀홀(83)과, 암컨넥터(81) 내부에 날개 형상으로 오무려지게 구성된 결합편(87)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

태양광모듈의 단자박스{TERMINAL BOX FOR SOLAR CELL MODULE}

본 발명은 태양광 모듈 배전함, 즉 태양광 모듈 단자 박스에 관한 것으로, 특히, 단자 박스의 수밀성과, 방열과 케이블 연결부의 탈장착의 편리성 등의 모든 면을 개선한 태양광 모듈의 단자 박스에 관한 것이다

[문헌1] PCT 국제출원번호 PCT/JP2006/319779, 도 2

[문헌2] 국제공개번호 WO 2005/117141 A1, 초록

[문헌3] 한국특허공개번호 10-2010-0024611, 도 2

종래 구조의 태양광 모듈 단자 박스는 내부의 방열이 완전하지 못하여 부품의 손상이나 변형이 발생하여 고장의 원인이 되어 왔다

또한 단자 박스와 연결되는 케이블의 연결 구조는 하나의 컨넥터 구조로 이루어져 이 연결부가 손상이 있을 경우 그 컨넥터 연결부 전체를 교체하여야 하는 단점이 있다

또한 그 연결부는 쉽게 꼬이거나 비틀어질 수 있어 그 연결부가 쉽게 손상이 발생하는 단점이 있고 또한 빗물이나 수분이 침투될 수 있는 취약한 점이 있다

또한 종래 경우, 태양광 모듈 단자 박스에 연결되는 케이블의 다른 단부에는 암수 컨넥터가 각각 구성되어 있는데, 이 암수 컨넥터 연결 부분이 종래에는 복잡한 구조로 되어 있으며 그 연결부분이 견고하지 못하고 꼬임도 발생하며, 통전 단자의 접촉 부분에 열이 발생하며, 그리고 수밀이 완벽하지 못한 단점이 있다

본 발명은 상기한 점을 감안하여 발명한 것으로, 단자 박스와 케이블의 연결부분인 컨넥터 부분이 습기나 빗물의 침투를 방지하고, 연결부가 꼬임이 발생하지 않토록하고, 그 연결부에 손상이 발생할 경우 부품을 쉽게 교체 가능한 구조를 제공하여 교체에 소요되는 비용을 절감할 수 있도록 함에 본 발명의 목적이 있다

또한 본 발명은 암수 컨넥터 연결 부분을 조립식으로 구성하되, 그 연결부분이 매우 견고하고, 꼬임이 발생하지 않으며 통전 단자의 접촉 부분에 접촉저항으로 인한 열의 발생도 없으며, 그리고 수밀이 완벽한 구조의 암,수컨넥터 구조를 제공함에 본 발명의 목적이 있다

또한 본 발명은 단자 박스 내부에 방열 구조를 제공하고 아울러 단자 및 다른 부품의 탈장착이 편리하고 견고하며 재료비도 최소한이 소요되게 구성하여 원가 절감 및 여러가지 기능면으로 크게 향상시킨 단자박스를 제공함에 본 발명의 목적이 있다

또 다른 본 발명의 목적 및 구성에 대하여는 이하 상술한다

본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 주요 구성은, 케이스와 커버를 포함하여 이루어지며, 내부에는 단자와 다이오드가 구성되어 단자에 외부의 케이블이 연결되는 구조의 태양광 모듈의 단자 박스에 있어서, 상기 단자박스의 케이스에는; 외부의 케이블과 연결하기 위한 연결나사부(75)를 형성하는 연결부(79)와, 연결부(79)의 후방 내부에서 수직으로 돌출 형성되는 설치벽(15)과, 설치벽(15)에 안착되게 설치하는 탄성체인 클립(50)과, 클립(50)을 내장하도록 설치벽(15) 위에 끼워지며 상면에는 클립을 끼우기 위한 삽입공(52)과 설치벽(15)에 끼워지기 위한 결합공(120)을 형성하고 있는 단자(20)를 포함하며, 상기 단자박스의 커버(2)에는; 커버의 측부에서 수직으로 하강하여 형성되는 전면커버(12)와, 커버 저면에 형성하는 시일부재(23)와, 커버 저면에 방사상 형상으로 이루어지는 방사벽(25)을 포함하는 것을 특징으로 한다

본 발명의 또 다른 특징은, 상기 설치벽(15)에는 클립(50)이 안착되는 안착홈(57)과, 안착홈((57) 측부에 상부로 돌출하여 단자의 결합공(120)과 결합하는 결합편(121)과, 단자와 체결되는 나사와 결합되기 위한 체결너트를 수용하기 위한 안착홈(115)을 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 단자(20)에는, 단면이 "ㄷ" 형상으로 이루어지며, 그 상면에는 설치벽(15)에 나사로 고정되기 위한 관통공(114)과, 다이오드가 끼워지기 위해 절개되어 뚫어져 아래로 내려간 구조의 절곡편(41)을 형성한 것을 특징으로 하며, 상기 연결부(79)에는 2 개의 케이블(70)이 연결되며, 2 개의 케이블 연결부에는 실컨넥터(71)가 수용되며, 그 실컨넥터(71) 외주로는 조임편(77)을 갖는 핀치링(72)이 둘러싸며, 핀치링(72) 외주에는 너트(80)로 체결되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 연결부(79)와 연결되는 케이블의 다른 단부는 암,수컨넥터로 이루어지며, 상기 수켄넥터(82)는; 중앙에 돌출하고 통공을 형성하는 핀봉(101)과, 핀봉 후방에 좌우로 벌어져 가로로 돌출하는 화살 형상의 결합핀(83)과, 결합핀(83) 후방에 숫나사를 갖는 구조로 이루어지며, 상기 암컨넥터(81)는; 상기 수켄넥터(82)의 결합핀(83)을 수용하도록 통공을 이루는 핀홀(83)과, 암컨넥터(81) 내부에 날개 형상으로 오무려지게 구성된 결합편(87)을 포함하는 것을 특징으로 한다

본 발명에 의하면, 단자 및 케이스 내부의 방수 및 방열 효과가 우수하여 내부 열 발생 및 수분과 습기로 인한 단자박스의 손상 문제를 크게 개선할 수 있다

또한 본 발명에 의하면, 단자박스 연결 케이블의 암수 컨넥터 연결 부분을 조립식으로 구성하되, 그 연결부분이 매우 견고하고, 꼬임이 발생하지 않으며 통전 단자의 접촉 부분에 접촉저항으로 인한 열이 발생도 없으면 하며, 그리고 수밀이 완벽한 구조의 암,수컨넥터 구조를 제공할 수 있다

또한 그 케이블 컨넥터의 연결부에 손상이 발생할 경우 부품을 쉽게 교체 가능한 구조를 제공하여 교체에 소요되는 비용을 절감할 수 있다

또한 단자박스 내의 모든 부품이 조립식으로 이루어져 부분적인 부품 교환이 용이하고, 분해 조립이 편리하다

또한 모든 부품의 결합 구조가 매우 견고하여 쉽게 분리되거나 이탈되지 않아 고장이 거의 없는 태양광 모듈 단자박스를 제공한다

도 1 은 본 발명이 적용되는 커버와 케이스 구조 및 내부 주요 부품 구성을 설명하기 위한 요부 분해 예시도
도 2 는 케이스를 전면에서 본 도면
도 3 은 케이스를 상면에서 본 도면
도 4 는 커버(2)를 뒤집어서 본 도면
도 5 는 케이스의 배면 구조를 설명하기 위한 도면
도 6 은 케이스 내부 단자 및 다이오드 설치 구조를 보여주는 도면
도 7 은 단자 및 이와 결합되는 부품들을 설명하기 위한 도면
도 8 은 케이스(1)에 단자와 클립이 설치되는 것을 설명하기 위한 도면
도 9 는 본 발명에 따른 컨넥터 부분을 분해하여 본 도면
도 10 은 핀치링에 대한 상세 구성을 설명하기 위한 도면
도 11 은 본 발명을 설명하기 위한 태양광모듈의 케이블 암,수컨넥터를 예시하는 도면
도 12 는 암,수컨넥터의 요부 단면도
도 13 은 수컨넥터에 구성되는 부품을 일부 분해 및 절단하여 본 도면
도 14 는 임,수컨넥터의 요부 분해도

이하, 본 발명을 첨부 도면에 의거 상술한다

참고로, 도 1 은 본 발명에 따른 태양광모듈 단자 박스의 케이스에 대한 요부 분해도이다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 태양광모듈 단자박스(배전함)는 크게 케이스(1)와 커버(2)로 구분 형성되고, 그 내부에는 주요 부품들이 실장된다. 본 도면에서는 단지 참고로 주요 부품만 일부 도시하였다

먼저, 하부에 구성되는 케이스(1)에는 끼움구(3)가 네 모서리에 돌출 형성된다. 케이스(1) 사부에는 수평으로 더 돌출되는 돌출림(5)이 형성되고 이 돌출 림(5)에는 통공(4)을 형성하고, 이 통공(4)을 관통하여 끼움구(3)가 상부로 솟아오르게 구성된다. 끼움구(3)는 통공(4)이 충분히 커서 통공(4) 내에서 어느 정도 탄성적으로 좌우로 유동 가능하다. 끼움구(3)는 도 3 에서 보듯이, 좌우로 약각 더 벌어져 구성되고 상단부는 화살 단부 형상으로 구성된다

이와 같이 구성하는 이유는 끼움구(3)가 벌어진 상태에서 커버(2)의 끼움공(7)에 끼워 체결시, 끼움구(3)가 안으로 오무려 들게 한 후 탄성적으로 좌우로 벌어지게 하여 커버(2)에 체결한 후 쉽게 이탈되지 않게 하기 위한 것이다

또한 커버(2)의 끼움공(7)에는 도 3 에서 보듯이 약간 경사진 형태로 내부에서 돌출되는 단턱부(18)가 형성되어 끼움구(3)의 선단부의 화살 형상부가 물리도록 구성된다. 이렇게 구성하면 한번 결합 후 해체가 쉽지 않으나 필요시 해체하고자 할 경우에는 끼움구(3)를 안으로 밀면서 커버(2)를 위로 당기면 해체가 쉽게 된다. 즉 단턱부(18)를 주되 끼움구(3)가 너무 단단히 물리지 낳게 경사지 단턱부(18)를 형성되게 한 것이다

또한 전방 전면에는 돌출된 "ㄷ" 형상의 프레임(8)이 세워진 구조로 형성하고 그 중앙에는 필터공(10)을 형성하고, 이 필터공(10)에 에어필터(9)가 내장 가능한 구조로 만들어 둔다

필터공(10) 후방에는 도 3 에서 보듯이, 둥그렇게 둘러친 보호 벽(16)을 구성하여 내부에 공간(17)이 형성되게 한다. 그리하여 외부에서 필터공(10)을 통하여 수분이나 습기가 침투되어 내부의 단자 등의 주요 부속품 내부로 들어가는 것을 방지한다

도 2 에서 프레임(8) 상부 좌우에는 홈(11)을 형성하여 이 홈(11)을 통하여 커버(2)의 전면커버(12)가 슬라이딩 식으로 위에서 끼워 넣을 수 있도록 구성한다. 이렇게 구성하면, 커버(2)를 케이스(1)와 결합시킨 후 필터공(10)을 통한 배기는 프레임(8) 하부로 가능하나 내부로 물기나 습기가 투입되는 것은 방지할 수 있다

케이스(1) 내부에는 도 1 에 보듯이, 단자 설치벽(15)을 설치하되 단자 설치벽(15)에는 오목한 브이 형상의 지지홈(13)이 형성되어, 이 지지홈(13)에는 도 1 에 도시한 다이오드(30)가 장착된다

설치벽(15)에는 "ㄷ" 형상의 단자(20)가 끼워진다. 이때 설치벽(15) 측부에는 돌출턱(14)이 형성되어 단자(20)의 측공(21)과 물려 결합되게 한다. 돌출턱(14)은 역삼각 형상으로 돌출된 구조로 이루어져 끼워져 단자(20)가 들어갈 때에는 쉽게 끼워지나 해체는 쉽게 되지 못하게 하였다

도 4 는 커버(2)를 뒤집어 본 도면이다

도시한 바와 같이 커버(2) 내면에는 시일부재(23)가 끼워지는 시일홈(24)이 형성된다. 시일홈(24)은 일정 간격마다 안으로 들어가는 끼움홈(26)을 형성하여 시일부재(23)의 돌출부(27)가 끼워져 들어가게 한다. 이렇게 구성하면 시일부재(23)의 시일홈(24)으로부터의 이탈을 방지하고, 케이스(1)에 대한 시일부재(23)의 조립이 편리하고(시일홈(24)에 돌출부(27)를 끼워 넣으면 쉽게 시일부재(23)를 쉽게 조립할 수 있기 때문에 조립이 용이함), 또한 완전한 실링이 가능하게 된다

또한 단자 박스 내부 온도 변화에 따른 시일부재(23)의 신축에 대한 변화를 이 돌출부(27)에서 수용 가능하므로 온도 변화에 따라 시일부재(23)가 부풀어 오르거나 홈에서 이탈하는 것도 방지 가능하다

또한 시일부재(23)는 그 자체에 림홈(33)을 형성하고 있다. 시일부재(23) 자체에 형성된 림홈(33)은 도 1 에 도시한, 돌출림(5) 안쪽에서 수직으로 돌출하는 돌출벽(31)에 끼워져 들어간다. 돌출벽(31)은 내측 전체를 감싸듯 빙 둘러쳐지게 돌출 형성된다. 그리하여 커버(2)를 결합하면 완벽한 방수 결합 구조가 가능하다

즉, 상기한 구조에 의하면, 외부의 물 등이 침투하지 못하게 되는데, 먼저 도 4 에서 보듯이, 외측에 있는 실리콘 재질의 림벽(34)에 의한 1 차 방수, 그리고 림홈(34)에 끼워지는 돌출벽(31)에 의한 2 차 방수 그리고 내측의 실리콘 재질의 림벽(34)에 의한 3 차 방수가 가능하고, 부가적으로 케이스(1)에 대한 결합 및 밀착력을 더욱 강화시켜 준다

그리고 내측에는 방사상 형상으로 즉, 거미줄 형상의 방사벽(25)을 형성한다

방사상의 벽을 형성하면 상부로부터 가압되는 하중에 대하여, 가로 및 세로 방향에 대한 가압 지지력이 향상과 부분적인 집중하중에 대한 가압력의 균일한 배분구조가 되어 외부의 충격에 대한 지지강도 향상의 효과가 있다. 그리고 좌우 양측 테두리 쪽에는 돌기(28)를 형성하여 케이스(1)의 돌출림(5)에 형성된 통공(29)에 결합되게 한다. 이렇게 구성하면 커버(2)의 케이스(1)에 대한 정합을 쉽고 정확하게 할 수 있어 조립이 용이하게 되어 조립성이 향상된다

또한 본 발명에서는 저면에 도 5 에서 보듯이, 외홈(44)과 내홈(45)을 형성하였다. 즉, 이 두개의 홈 사이에 의해 형성되는 림면(46)에는 실리콘 면이 형성되게 한다. 실리콘면을 형성하는 이유는 태양광모듈에 일정시간 경과 후 고정하기 위한 것이다. 림면46) 전후로 두개의 홈이 형성되어 있어 림면(46)을 벗어나는 실리콘은 이 두 홈인 외홈(44)과 내홈(45)에 충진되므로 그 범위 이상으로 실리콘이 번지는 것을 방지한다

그리고 개략 중간 부분에는 낮게 오목한 홈면(47)을 형성하여 여기에 양면테이프를 부착할 수 있도록 하여 단자 박스를 태양광모듈의 원하는 곳에 임시로 부착하기 쉽도록 한다. 이렇게 원하는 곳에 양면테이프에 의해 임시 부착한 후, 상기 주사한 실리콘에 의해 림면(46)이 시간에 경과하면서 경화되어 굳어지면 단자 박스가 완전하게 고정된다. 또한 후방부에는 리본이 들어온 것을 확인할 수 있는 큰 직사각 형상의 확인창(48)이 형성되고 그 아래에는 방열공(49)을 다수 형성하였다. 방열공(49)은 도 1 에 도시한 단자(20)가 설치벽(15)에 끼워지는 주변 사방에 형성하여 방열효과를 높이도록 하였다

도 6 는 본 발명에 따른 다이오드(30)의 장착 구조를 나타내고 있다

도시한 바와 같이 본 발명에 따른 다이오드(30)는 3 개가 삼각 형상으로 배열한다. 이렇게 배열하는 이유는 다이오드(30)에서 발생하는 열을 최대한 균일하게 골고루 방열시키기 위한 것이다. 즉, 다이오드(30)에서 발생하는 열은 상호 간섭되지 않게 하여 방열 효과를 높이기 위한 것이다. 또한 다이오드(30)는 두 단자(20) 사이에 걸처 설치되므로 충분히 넓은 판상으로 구성되는 단자(20)에 의해 방열 효과도 높다. 단자(20)는 단면 형상이 "ㄷ"자 형상으로 길게 형성되며 도 1 에서 보듯이, 설치벽(15)에 장착된다. 그러면 그 단자(20) 위에 다이오드(30)가 끼워진 후 솔더링으로 용접한다

도 7 에 보듯이 단자(20)에는 단자(20) 부재 자체를 일부 절개하여 아래로 내려 누른 형상의 절곡편(41)이 형성된다. 그러면 그 절곡된 형상의 구멍이 형성되므로 이 구멍에 다이오드(30)의 좌우 두 다리(42)를 끼워 넣는다. 그러면 절곡편(41)이 안으로 일부 변형되면서 압입되어 다리(42)가 강제로 끼워져 절곡편(41)과 압입 접촉한다. 진다. 그런 후 그 끼워 넣어진 다리(42)의 접촉 부분을 안전하게 용접한다. 용접을 하지 않아도 견고한 고정이 되나 안전을 위해 용접을 하는 것이 바람직하다.

상기 절곡편(41)은 그 자체가 판스프링과 같이 탄성을 가지고 강제 끼움에 유연하므로 다이오드(30)를 견고하게 잘 잡아 줄 수 있다. 또한 절곡편(41)은 다이오드(30)의 다리(42)가 끼워져 들어가는 공간의 크기 정도로 매우 작은 조각편으로 이루어지므로 다이오드(30)와의 접촉저항을 최소화하여 이 접촉부에서의 발열이 최소화되게 하였다

또한 도 7 및 도 1 에서 단자(20)에 절곡편(41) 형성 자리를 좌우 1열로 2 곳 형성한 이유는, 필요시 다이오드(30)의 장착 구조를 변경할 수 있도록 하기 위한 것이다. 즉, 단자 박스의 구조나 단자(20)의 배열에 따라 다이오드(30)의 설치 위치를 달리하거나 또는 예를들어 다이오드(30)의 고장으로 인한 교체 등의 이유로 새로 설치할 경우 등에 대비하기 위한 것이다.

단자(20)는 주석 도금 재질로 사용하는 것이 바람직하다. 주석은 용접에 유리하고 부식저항이 좋고 전도성이 좋다. 그리고 단자(20)에는 클립(50)이 단자(20)의 삽입공(52)에 끼워지도록 한다. 클립(50)은 복원력이 강한 인청동 재질로 만들고 외면은 바람직하기로는 니켈 도금을 한다. 그리하여 종래의 주석 또는 황동 재질의 클립 보다 클립의 탄성을 더욱 향상시킨다. 전체적 구조는 개략 "ㄷ" 형상으로 이루어지며 상부에 돌출부(51)를 형성한다. "ㄷ" 형상 후방은 수직부(56)가 형성되고 앞쪽으로는 곡부(54)와 절곡부(53)를 형성한다. 곡부(54)는 탄성을 좋게한다. 그리고 절곡부(53)를 한번 더 형성시킴으로 인해 상단부에 형성한 단부(55)가 하방으로 눌려질 때 탄성적으로 눌려짐과 아울러 반대로 탄성적 복원력도 더욱 좋게 된다. 상기 구조에 의하면 클립의 구조가 단순해지고 소요되는 재료가 최소화될 수 있다

도 8 은 케이스(1)의 설치벽(15)에 클립(50)이 설치된 것을 보여 주고 있다

설치벽(15)의 턱부(62)는 아래 안쪽이 오목한 홈으로 형성되어 이 홈에 클립(50)의 곡부(54)가 삽입되어 안착된다. 오목한 홈 아래는 하방으로 관통하는 통공으로 형성되어 있어 클립(50)이 설치벽(15)의 안착홈(57)에 안착될 때 쉽게 안착되게 한다.

클립(50)을 안착홈(57)에 끼울 때 곡부(54) 부분이 턱부(62) 아래 안쪽으로 들어가게 끼우면 미끄러져 들어가듯 쉽게 끼워진다. 반대로 제거할 경우에는 도 8 에서 단부(55)을 우측으로 당기면 쉽게 제거된다. 클립(50)이 안착된 후에는 단자(20)가 설치벽(15) 위로 끼워지는데, 이때, 삽입공(52)을 통하여 클립(50)의 단부(55)가 빠져나오도록 한다. 클립의 단부(55)는 당연히 삽입공(52)의 사이즈보다 작아야 한다. 상기와 같이 클립(50)과 단자(20)가 설치되면 넓은 확인창(48)을 통하여 리본이 들어와 물리는데, 리본의 선단부는 단자(20)의 제낌부(60) 아래로 진입한다.

확인창(48)은 충분히 넓은 구멍으로 형성되어 있어 작업성이 유리하다

제낌부(60)는 단자(20)의 상면보다 더 제껴져 있어 리본의 진입이 용이하도록 한다. 그리고 진입된 리본 선단은 단자(20) 상면을 하방으로 절개되어 약간 내려 앉은 하방절개편(61)을 지난다. 이곳을 리본이 지나면서 약간 물리게 된다. 그리고 2 차로 클립(50)이 설치된 단자(20) 위치로 집입하는데 이때 클립(50)의 단부(55)를 손으로 누른 상태로 리본 단부를 밀어 넣는다. 그리고 단부(55)를 놓으면 리본 단부가 탄성적으로 견고히 고정된다. 이와 같이 본 발명에 의하면 리본을 손쉽게 원터치로 고정 가능하다. 반면 종래에는 단자의 구조가 복잡하여 2-3 번 이상의 조작으로 리본이 고정되는 단점이 있었다

또한 상기 구조의 본 발명에 따른 단자와 클립에 의하면, 단자와 결합되는 리본을 장착시, 1차로 하방절개편(61)에 의한 물림과, 2 차로 클립 탄성에 의한 물림과 그리고 3차로 클립에 형성한 돌출부(51)에 의한 3 번의 물림으로 리본의 단부를 매우 견고하게 고정 가능한 효과가 있다

또한 단자(20)에의 삽입공(52) 옆에는 결합공(120)이 설치되는데 이는 도 8 에 도시한 케이스 설치벽(15)의 결합편(121)과 결합시키기 위한 것이다. 결합편(121)은 개략 화살 형상으로 이루어져 결합공(120)에 끼워져 들어가기는 쉬워도 이탈시키고자 할 경우에는 결합편121)을 한 방향으로 밀어 제껴야 이탈 될 수 있게 하였다

또한 단자에는 도 6 을 참고로 보듯이, 방열을 위한 방열패드(130)를 더 형성할 수 있다

방열패드(130)는 단자(20) 상면에 부착한다. 방열패드(130)는 실리콘 재질을 포함하여 방열 효과가 양호한 성분을 포함하는 재질로 구성되며 국내에 시판되는 방열패드(130) 소재를 사용한다. 두께는 약 0.3 내지 0.6mm 정도의 얇은 시트로 이루어지고 필요한 길이만큼 절단하여 사용 가능하다

도 1 에 도시한 다이오드(30)와 단자(20)와의 결합 부분에서는 매우 많은 열이 발생하는데, 이 열은 태양광에너지 효율을 저하시키는 가장 큰 요인 중 하나이다. 단자 박스 내에서 제일 중요한 문제가 이 열 문제인데, 다이오드 등의 부품의 내부에서 발생 열은 복사전도되는 열로 인해 박스 전체 온도를 상승시켜 단자 박스 수명을 단축시키고 에너지 효율을 크게 저하시킨다

상기 방열패드(130)를 단자(20) 상면 또는 기타 단자(20)의 다른 면에 부착하면, 방열 효과가 매우 우수하다

실험에 의하면 종래의 두 개의 단자에서의 온도 2 곳을 측정하고, 그리고 케이스 내부 온도와 커버(2)의 온도를 측정하였다. 약 5,000초 경과 후 단자에서 측정한 온도가 섭씨 100도 이상 나타내었으며 케이스 내부 온도는 약 섭씨 42도, 덮개인 커버 온도는 섭씨 약 38도로 나타내었다. 내부 온도가 섭씨 100도 이상이 되면 플라스틱 소재에 변형이 발생하고, 심할 경우엔 이물질 등으로 인해 화재도 발생할 수 있다

반면, 본 발명에 따라 단자에 3mm 정도 두께의 방열패드(130)를 부착한 실험에서는 약 5,000초 경과 후 단자(20)에는 섭씨 64 내지 65도 정도 나타내었으며, 케이스는 44도, 외부의 커버(2)는 약 55도를 나타내었다. 즉, 케이스 내부 온도는 종래 보다, 최대 섭씨 42도 정도 떨어뜨릴 수 있다

단, 케이스 내부 온도와 커버 온도는 종래 보다 더 올라가는데 이는 방열이 잘 이루어지기 때문이다. 섭씨 100도 이하의 온도에서는 다른 부품 등에 크게 악영향을 미치는 것은 거의 없다

도 9 는 본 발명에 따른 케이블의 연결구조를 예시한다

도시한 바와 같이, 케이블(70) 외주를 감싸는 실컨넥터(71)와 실컨넥터(71) 외주를 감싸는 핀치링(72) 그리고 최종 핀치링(72)을 조여주는 너트(80)가 결합된다

핀치링(72)은 선단 외주에 요철 형상으로 돌출되는 요철돌기(73)가 형성되고 케이스(1)와 결합되는 연결나사부(75)에도 요철돌기(73)와 물릴 수 있는 구조의 요철부(74)를 형성한다. 그리하여 핀치링(72)의 요철돌기(73)가 마치 기어 물리듯 요철부(74)에 결합된다.

즉, 케이블(70)이 케이스(1)의 연결부(79)로 삽입하여 연결될 때, 케이블(70) 외주에 설치되는 실컨넥터(71)가 연결부(79)에 돌출되게 삽입되어, 링 형상의 실림(76) 부분이 수분 및 빗물 등을 차단하게 하고 그리고 그 외주를 감싸는 핀치링(72)은 다수의 조임편(77)이 구성되어 있어 너트(80)를 돌리면 실컨넥터(71) 및 핀치링(72)을 조이게 되고 아울러 핀치링(72)은 너트(80)와 함께 전진하여 연결부(79)의 요철부(74)에 이르면 기어 물리듯 물리게 된다. 실림(76)의 또 다른 기능은 케이블(70)의 꼬임과 흔들림을 방지하도록 잡아주는 역할도 한다

이와 같은 구성에 의하면, 케이블 연결부에서 빗물의 침투나 수분의 침투가 없는 견고한 연결이 보장된다. 아울러 핀치링(72)은 조임편(77)이 구성되어 있어 케이블이 어느 정도 굵기에 차이가 있어도 호환성 및 융통성 있게 적용 가능하다

또한 도 9 및 도 10 의 좌측에서 보면 핀치링(72)의 조임편(77)의 외면, 즉 너트(80)에 의해 조여지는 접하는 부분이 둔각으로 이루어지는 둔각부(78) 형성되어 너트(80)를 돌릴 때 저항 없이 쉽게 돌려지게 함과 아울러 조임편(77)들은 조여지는 회전 방향으로 경사지게 형성하여 너트(80)의 조임 작동이 걸림 없이 쉽게 이루어지도록 하였다

종래에는 핀치링(72) 및 실컨넥터(71)와 같은 구조가 없이 연결 너트 부분이 하나의 부품으로 일체형으로 이루어져 있어, 케이블(70)의 이 연결부분에 이상이 있으면 전부 교체하여야 하는 단점이 있으나 본 발명에 의하면 부분적인 부품의 교체가 가능하다

또한 상기 구성에 의하면, 핀치링(72)은 연결부의 요철부(74)와 물리게 구성되어 있어 너트에 의한 조임이 더욱 견고하여 쉽게 풀어지거나 연결부가 이완되거나 또는 컨넥터 부분에 수분이 침투되는 일이 거의 없다

또한 실컨넥터(71)의 선단부에는 실림(76)이 형성되어 있어 이것이 연결부(79) 구멍을 완전히 막아 수밀이 완벽하게 이루어질 수 있으며, 이 실컨넥터는 또한 고무나 실리콘 등의 연성재질로 이루어져 있어 케이블의 움직임이나 비틀림을 수용하여 케이블 연결부에 손상이 가는 것도 방지한다

도 11 은 케이블(70)이 단자박스에 연결되고 그 다른 단부에는 암,수컨넥터가 형성됨을 보여 주고 있다.

도시한 바와 같이 태양광 모듈의 단자박스는 케이스(1)와 커버(2)로 조합되어 이루어지고 내부에는 관련 부품들이 내장되어 있다. 이러한 구조의 단자박스에는 케이블(70)이 너트(80)와 함께 결합되어 연결되어 있다. 케이블(70)의 다른 단부에는 암컨넥터(81)와 수컨넥터(82)가 각각 구성된다

상기 암컨넥터(81)는 도 11 과 동일한 형상으로 이루어지는 다른 태양광모듈 단자박스에 구성되는 케이블(70)과 연결된 수컨넥터(82)와 연결되고, 수컨넥터(82)는 다른 태양광모듈의 단자 박스에 연결된 케이블에 구성된 암컨넥터(81)와 연결된다. 이와 같은 식으로 여러 개의 태양광 모듈 단자박스가 연속으로 연결되어 있다

도 12 는 암,수컨넥터(81,82)의 단면을 나타낸 것이다

수컨넥터(82)는 원주상으로 결합핀(83)이 2 개 형성되고 후방에는 도 11 에 도시한 너트(80)를 결합하는 나사(84)가 형성된다. 이와 결합되는 암컨넥터(81)는 선단부에 결합핀(83)과 결합되는 핀홀(86)이 형성되어 결합 가능하고, 내부에는 안으로 오무려져 돌출하며 여러 갈래로 이루어지는 결합편(87)이 형성된다

도 13 은 수컨넥터(82)에 결합되는 부품들을 일부 분해하여 본 도면이다

도시한 바와 같이, 수컨넥터(82)의 입구에는 케이블(70)과 연결되는 컨텍부재(90)가 수용된다. 컨텍부재(90) 후단에는 케이블(70)이 결합되고 몸체 중간에는 오목한 단턱부(91)를 주어 이곳에 스토퍼(92)를 빙 둘러 감싸게 설치한다. 스토퍼(92)는 수컨넥터(82)와 결합시 견고하게 결합되게 하기 위해 형성한 것이다

컨텍부재(90) 선단에는 슬리브(93)가 삽입된다. 슬리브(93)는 후단에 날개편(94)을 형성하여 수컨넥터(82) 내에 위치하는 다른 핀컨텍(95)(도 14 에 도시)을 수용하게 하되, 날개편(94)이 그 핀컨텍(95) 선단부를 밀착되게 잡아주므로 접촉성이 좋아 전류 흐름 및 전도에 유리하다. 또한 핀컨텍(95)의 직경에 변화에 어느 정도 융통성 있게 잡아 줄 수 있는 효과도 있다. 또한 핀컨텍(95)의 몸체에 형성한 직선형 망 구조는 접촉면적이 커 접촉성을 좋게 하여 전기 흐름의 접촉 저항을 크게 줄여주어 이곳에서의 전기에 의한 열 발생을 방지한다. 참고로 종래에는 핀컨텍(95) 대신 스프링이 내장된 구조이어서 제조비가 비싸지고 접촉 저항이 큰 단점이 있었다

컨텍부재(90)에 형성시킨 돌출된 형상의 고정림(96)은 수컨넥터(82)의 단턱부(97)에 걸려 더 이상 전진하지 못하게 하는 역할을 한다

도 14 는 암,수컨넥터(81,82)의 결합을 분해하여 본 분해도이다

컨텍부재(90) 후방에는 케이블(70)이 연결되되, 도 11 에서 보듯이 너트(80)에 의해 후방이 체결되는데 그 내부에는 실컨넥터(71)와 핀치링(72)이 더 들어간다

실컨넥터(71)는 수컨넥터(82) 후방 통공에 삽입되어 수밀을 보장하도록 하고 그 실컨넥터(71) 외주를 조임편(77)을 갖춘 핀치링(72)이 둘러 싸도록 결합하여 가장 바같에서 너트(80)로 조이면 수밀구조로 견고히 결합시킬 수 있다

수컨넥터(82) 전방에는 내부에 구멍이 형성된 핀봉(101)이 돌출 형성된다. 핀봉(101)의 중앙 구멍에는 암컨넥터(81)에 구성되는 핀컨텍(95)이 수용되게 결합된다. 핀봉(101) 후방에는 오링(100)이 그 외주에 장착되어 핀컨텍(95)과 결합시 결합을 견고히 하고 수밀 구조가 되게 하여준다

핀턴텍((95)은 암컨넥터(81) 내부에 수용되게 구성하고, 그 후방에 실컨넥터(71), 핀치링(72)이 결합되어 너트(80)로 체결되는 구조는 앞선 수컨넥터(82)의 구조와 동일하다. 제일 후방에 도시한 케이블(70)은 핀컨텍(95) 하방에 연결된다

상기와 같은 본 발명에 따른 태양광 모듈의 단자 박스끼리 상호 연결하는 케이블의 컨넥터 구조는, 수밀이 가능한 구조로 이루어짐과 아울러 그의 결합이 암수 소켓 결합식으로 이루어져 결합 작동도 매우 편리하다

또한 모든 부품들이 조립식으로 구성되어, 부품상 일부 손상이 있을 경우 전체를 폐기할 필요 없이 부분적으로 수리 및 교환하기에도 유리하여 보수 유지면에서 비용 절감에 효율적이다. 또한 모든 부품이 조립식으로 구성되어 호환성이 좋고 조립 및 해체 작업이 편리하고 신속하다. 또한 컨넥터의 연결부분이 매우 견고하여 어느 정도 힘을 주어 당겨도 쉽게 해체되거나 케이블 연결부에 손상이 가는 것을 방지할 수 있다. 또한 암,수컨넥터의 통전단자 연결부분의 접촉성이 좋아 발열 문제도 발생하지 않고 전도성도 우수하여 진다

1 케이스 2 커버
3 끼움구 4 통공
5 돌출림 7 끼움공
8 프레임 10 필터공
11 홈 12 전면커버
13 홈 14 돌출턱
15 설치벽 18 단턱부
20 단자 21 측공
23 시일부재 24 시일홈
25 방사벽 26 끼움홈
27 돌출부 28 돌기
31 돌출벽 41 절곡편
42 다리 48 확인창
50 클립 52 삽입공
53 절곡부 55 단부
56 수직부 60 제낌부
61 하방절개편 62 턱부
70 케이블 71 실컨넥터
72 핀치링 73 요철돌기
74 요철부 75 연결나사부
76 실림 77 조임편
78 둔각부 79 연결부
81 암컨넥터 82 수컨넥터
83 결합핀 85 통공
86 핀홀 87 결합편
90 컨텍부재 92 스토퍼
93 슬리브 97 단턱부

Claims (5)

1. 케이스와 커버를 포함하여 이루어지며, 내부에는 단자와 다이오드가 구성되어 단자에 외부의 케이블이 연결되는 구조의 태양광 모듈의 단자 박스에 있어서,
   상기 단자박스의 케이스에는;
   외부의 케이블과 연결하기 위한 연결나사부(75)를 형성하는 연결부(79)와,
   연결부(79)의 후방 내부에서 수직으로 돌출 형성되는 설치벽(15)과,
   설치벽(15)에 안착되게 설치하는 탄성체인 클립(50)과,
   클립(50)을 내장하도록 설치벽(15) 위에 끼워지며 상면에는 클립을 끼우기 위한 삽입공(52)과 설치벽(15)에 끼워지기 위한 결합공(120)을 형성하고 있는 단자(20)를 포함하며,
   상기 단자박스의 커버(2)에는;
   커버의 측부에서 수직으로 하강하여 형성되는 전면커버(12)와,
   커버 저면에 형성하는 시일부재(23)와,
   커버 저면에 방사상 형상으로 이루어지는 방사벽(25)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 단자 박스
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 설치벽(15)에는 클립(50)이 안착되는 안착홈(57)과,
   안착홈((57) 측부에 상부로 돌출하여 단자의 결합공(120)과 결합하는 결합편(121)과,
   단자와 체결되는 나사와 결합되기 위한 체결너트를 수용하기 위한 안착홈(115)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 단자 박스
3. 제 1 항에 있어서, 상기 단자(20)에는,
   단면이 "ㄷ" 형상으로 이루어지며, 그 상면에는 설치벽(15)에 나사로 고정되기 위한 관통공(114)과, 다이오드가 끼워지기 위해 절개되어 뚫어져 아래로 내려간 구조의 절곡편(41)을 형성한 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 단자박스
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부(79)에는 2 개의 케이블(70)이 연결되며, 2 개의 케이블 연결부에는 실컨넥터(71)가 수용되며, 그 실컨넥터(71) 외주로는 조임편(77)을 갖는 핀치링(72)이 둘러싸며, 핀치링(72) 외주에는 너트(80)로 체결되게 구성한 것을 특징으로 하는 태양광 모듈의 단자 박스
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 연결부(79)와 연결되는 케이블의 다른 단부는 암,수컨넥터로 이루어지며,
   상기 수켄넥터(82)는;
   중앙에 돌출하고 통공을 형성하는 핀봉(101)과,
   핀봉 후방에 좌우로 벌어져 가로로 돌출하는 화살 형상의 결합핀(83)과,
   결합핀(83) 후방에 숫나사를 갖는 구조로 이루어지며,
   상기 암컨넥터(81)는;
   상기 수켄넥터(82)의 결합핀(83)을 수용하도록 통공을 이루는 핀홀(83)과,
   암컨넥터(81) 내부에 날개 형상으로 오무려지게 구성된 결합편(87)을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광모듈의 단자박스.

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