KR101354507B1

KR101354507B1 - 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스

Info

Publication number: KR101354507B1
Application number: KR1020120018316A
Authority: KR
Inventors: 이태희; 박충열; 김영춘
Original assignee: 김영춘; 주식회사 한국쏠라케이블
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2014-01-27
Also published as: KR20130096815A

Abstract

본 발명은 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스에 관한 것으로서, 개구부에 이웃하게 배치되며, 태양광 모듈의 후면 백 시트(back sheet)에서 나오는 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)과 연결되는 컨택트 터미널(contact terminal)이 거치되는 컨택트 터미널 거치대와, 상기 컨택트 터미널 거치대에 이웃하게 배치되고 상기 컨택트 터미널이 고정되는 컨택트 터미널 고정보스부를 구비하는 바텀 커버(bottom cover); 및 상기 컨택트 터미널과 전기적으로 접속되는 케이블 터미널(cable terminal)이 고정되는 케이블 터미널 고정보스부를 구비하며, 상기 바텀 커버와 착탈 가능하게 결합되는 탑 커버(top cover)를 포함한다.

Description

탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스{JUNCTION BOX FOR SOLAR BATTERY MODULE}

본 발명은, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양광 모듈의 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)과 정션박스의 컨택트 터미널(contact terminal)을 연결시키는 작업이 용이하여 정션박스에 대한 탑재의 편의성이 증대될 수 있으며, 나아가 태양광 모듈의 후면에 정션박스를 용이하고 빠르게 고정시킬 수 있는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스에 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, 도 1은 정션박스의 일반적인 구조도이다.

이 도면을 참조하면, 현재 사용되고 있는 일반적인 정션박스는, 하부 본체 박스(2)와, 하부 본체 박스(2)의 상면 개구부를 덮는 상부 덮개(1)로 이루어진다.

상부 덮개(1)와 달리 하부 본체 박스(2)는 일정한 높이를 갖는 박스(box)형 구조물로서, 그 내부에는 리본 케이블 입출부(Ribbon cable in-out area)를 비롯하여 컨택트 터미널(contact terminal) 등이 마련된다.

이에, 태양광 모듈의 후면 백 시트(back sheet)에서 나오는 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)은 하부 본체 박스(2) 내의 리본 케이블 입출부를 통해 컨택트 터미널에 연결되며, 이후에 정션박스는 태양광 모듈의 후면에 위치하게 실리콘에 의해 고정된다.

그런데, 도 1과 같은 구조를 갖는 종래의 정션박스의 경우, 하부 본체 박스(2)가 박스형의 구조물이어서 하부 본체 박스(2)의 높이가 높은 구조적인 한계로 인해 태양광 모듈의 인터컨넥트 리본 케이블과 정션박스의 컨택트 터미널을 연결시키는 작업이 용이하지 않아 전반적으로 정션박스에 대한 탑재의 편의성이 저하되는 문제점이 있다.

뿐만 아니라 하부 본체 박스(2)가 박스형의 구조물이어서 하부 본체 박스(2)의 높이가 높기 때문에 태양광 모듈과 정션박스 사이의 실리콘이 경화될 때까지 대기해야 하므로 보관상의 문제가 대두되고 있으므로 이러한 사항을 고려한 구조 개선이 요구된다.

대한민국특허청 출원번호 제10-2010-0005538호

본 발명의 목적은, 태양광 모듈의 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)과 정션박스의 컨택트 터미널(contact terminal)을 연결시키는 작업이 용이하여 정션박스에 대한 탑재의 편의성이 증대될 수 있으며, 나아가 태양광 모듈의 후면에 정션박스를 용이하고 빠르게 고정시킬 수 있는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 개구부에 이웃하게 배치되며, 태양광 모듈의 후면 백 시트(back sheet)에서 나오는 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)과 연결되는 컨택트 터미널(contact terminal)이 거치되는 컨택트 터미널 거치대와, 상기 컨택트 터미널 거치대에 이웃하게 배치되고 상기 컨택트 터미널이 고정되는 컨택트 터미널 고정보스부를 구비하는 바텀 커버(bottom cover); 및 상기 컨택트 터미널과 전기적으로 접속되는 케이블 터미널(cable terminal)이 고정되는 케이블 터미널 고정보스부를 구비하며, 상기 바텀 커버와 착탈 가능하게 결합되는 탑 커버(top cover)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스에 의해 달성된다.

상기 바텀 커버는 플레이트(plate) 타입으로 제작되고, 상기 탑 커버는 상기 바텀 커버를 덮는 박스(box) 타입으로 제작될 수 있다.

상기 바텀 커버의 배면에는 상기 태양광 모듈의 후면에 접촉 가능한 양면테이프가 접착될 수 있다.

상기 바텀 커버와 상기 탑 커버 사이에는 상기 바텀 커버와 상기 탑 커버 사이의 기밀 유지를 위한 러버 링(rubber ring)이 개재될 수 있다.

상기 개구부는 상기 바텀 커버가 상기 태양광 모듈의 후면에 고정되기 위해 실리콘의 충전 장소를 형성할 수 있다.

일단부는 상기 탑 커버 내에 배치되어 상기 케이블 터미널과 전기적으로 접속되고 타단부는 상기 탑 커버의 외부로 연장되는 케이블(cable)을 지지하는 케이블 지지체를 더 포함할 수 있다.

상기 케이블 지지체는, 상기 케이블에 삽입되되 상기 탑 커버의 케이블 관통부에 끼워져 상기 케이블을 지지하는 고무 재질의 케이블 러버(cable rubber)를 포함할 수 있다.

상기 케이블 지지체는, 상기 탑 커버의 후면에 형성되는 제1 후크공에 결합되는 제1 후크를 구비하며, 상기 탑 커버의 후면에서 상기 케이블을 지지하는 제1 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

상기 케이블 지지체는, 상기 제1 스토퍼의 제2 후크공에 결합되는 제2 후크를 구비하며, 상기 제1 스토퍼와 결합되어 상기 케이블을 지지하는 제2 스토퍼를 더 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 태양광 모듈의 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)과 정션박스의 컨택트 터미널(contact terminal)을 연결시키는 작업이 용이하여 정션박스에 대한 탑재의 편의성이 증대될 수 있으며, 나아가 태양광 모듈의 후면에 정션박스를 용이하고 빠르게 고정시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 정션박스의 일반적인 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스의 정면 이미지이다.
도 3은 도 2의 배면 이미지이다.
도 4는 도 2의 분해 사시도이다.
도 5는 도 2의 횡단면 이미지이다.
도 6a 및 도 6b는 각각 바텀 커버의 정면 및 배면 이미지이다.
도 7a 및 도 7b는 각각 탑 커버의 정면 및 배면 이미지이다.
도 8 내지 도 11은 각각 컨택트 터미널, 케이블 터미널, 제1 스토퍼 및 제2 스토퍼의 확대 이미지이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스의 정면 이미지, 도 3은 도 2의 배면 이미지, 도 4는 도 2의 분해 사시도, 도 5는 도 2의 횡단면 이미지, 도 6a 및 도 6b는 각각 바텀 커버의 정면 및 배면 이미지, 도 7a 및 도 7b는 각각 탑 커버의 정면 및 배면 이미지, 그리고 도 8 내지 도 11은 각각 컨택트 터미널, 케이블 터미널, 제1 스토퍼 및 제2 스토퍼의 확대 이미지이다.

정션박스의 설명에 앞서, 태양광 모듈에 대해 간략하게 알아본다. 태양광 모듈은 프레임(prame) 내에 다수의 셀(cell)이 측방향 또는 폭방향으로 배열된 구조를 갖는다. 다수의 셀은 종방향 리본(ribbon)에 의해 인접된 것끼리 종방향으로 연결되며, 종방향 리본들은 다시 상하부의 횡방향 리본에 의해 대응되는 것끼리 전기적으로 연결된다. 횡방향 리본을 인터컨넥트 리본이라 하기도 한다. 이와 같은 방식, 즉 종방향 리본들 및 횡방향 리본들에 다수의 셀이 연결됨에 따라 다수의 셀은 전체가 통전된 상태를 취하면서, 태양광을 집광할 수 있다. 이러한 태양광 모듈은, 유리기판의 상면으로 방수막을 위한 에바 시트(E.V.A sheet), 종방향 리본에 의해 전기적으로 연결된 다수의 셀들, 또 다른 에바 시트, 그리고 백 시트(back sheet)가 차례로 배치되어 조립되며, 이후에는 라미네이팅되어 이들이 한 몸체를 이룰 수 있다.

이렇게 만들어진 태양광 모듈의 일측에 후술할 정션박스(junction box)가 장착된다. 정션박스는 일종의 전기 커넥터로서 집광된 전기에너지로 한 곳으로 출력하는 역할을 한다.

도 2 내지 도 11을 참조하되 주로 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스는, 다수의 부품이 조립되는 바텀 커버(bottom cover, 110) 및 탑 커버(top cover, 120)를 포함한다.

바텀 커버(110)는 태양광 모듈의 후면에 고정되는 구조물이다. 종래기술의 경우에는 도 1처럼 바텀 커버(미도시)가 하부 본체 박스(2)라는 박스형 구조물인 반면 본 실시예의 경우, 바텀 커버(110)는 플레이트(plate) 타입으로 제작된다.

따라서 태양광 모듈의 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)과 정션박스의 컨택트 터미널(contact terminal, 130)을 연결시키는 작업이 용이하여 정션박스에 대한 탑재의 편의성이 증대될 수 있다.

뿐만 아니라 실리콘 경화가 쉽기 때문에 종래처럼 실리콘이 경화될 때까지 대기해야 하는데 따른 보관상의 문제가 대두되지 않는다.

바텀 커버(110)는, 개구부(111)와, 개구부(111)에 이웃하게 배치며, 태양광 모듈의 후면 백 시트에서 나오는 인터컨넥트 리본 케이블과 연결되는 컨택트 터미널(130)이 거치되는 컨택트 터미널 거치대(112)와, 컨택트 터미널 거치대(112)에 이웃하게 배치되고 컨택트 터미널(130)이 고정되는 컨택트 터미널 고정보스부(113)를 포함한다.

도시하지는 않았지만 인터컨넥트 리본 케이블은 바텀 커버(110)의 컨택트 터미널 거치대(112)가 배치되는 통홀(115)을 지날 수 있으며, 이곳을 지난 후에 컨택트 터미널 거치대(112)에 거치된 컨택트 터미널(130)과 전기적으로 연결될 수 있다. 물론, 이러한 사항에 본 발명의 권리범위가 제한될 필요는 없다.

컨택트 터미널(130)에는 컨택트 터미널 고정보스부(113)와의 나사 결합을 위한 통공(131)이 형성된다.

바텀 커버(110)의 일측에는 날개부(114)가 돌출되게 마련되며, 내측면에는 단턱부(115)가 형성된다.

개구부(111)는 플레이트 타입의 바텀 커버(110)에서 넓은 영역으로 오픈(open)된 구간이다. 이 개구부(111)를 통해 추후 실리콘이 고착되며, 이로써 태양광 모듈의 후면에서 바텀 커버(110)가 용이하게 또한 빠르게 고정될 수 있다.

바텀 커버(110)의 배면에는 태양광 모듈의 후면에 접촉 가능한 양면테이프(161)가 접착된다. 양면테이프(161)는 바텀 커버(110)를 태양광 모듈의 후면에 일시적으로 접착시키기 위해 사용된다.

바텀 커버(110)와 탑 커버(120) 사이에는 바텀 커버(110)와 탑 커버(120) 사이의 기밀 유지를 위한 러버 링(rubber ring, 163)이 개재된다. 러버 링(163)은 폐루프 형상의 고무 링으로 마련될 수 있다.

한편, 탑 커버(120)는 종래와 달리 바텀 커버(110)를 덮는 박스(box) 타입으로 제작된다.

주요 부품들에 대한 조립이 바텀 커버(110)를 통해 이미 진행된 상태이기 때문에 탑 커버(120)를 바텀 커버(110)에 덮어씌우는 작업은 그리 어렵지 않다.

이러한 탑 커버(120)에는 컨택트 터미널(130)과 전기적으로 접속되는 케이블 터미널(cable terminal, 140)이 고정되는 케이블 터미널 고정보스부(121)가 형성된다.

케이블 터미널(140)에도 케이블 터미널 고정보스부(121)와의 나사 결합을 위한 통공(141)이 형성되며, 케이블 터미널(140)들은 패킹(P)에 의해 상호간 이격된다.

이 외에도 본 발명에 따른 정션박스에는 케이블 지지체(150)가 더 마련된다. 케이블 지지체(150)는 일단부는 탑 커버(120) 내에 배치되어 케이블 터미널(140)과 전기적으로 접속되고 타단부는 탑 커버(120)의 외부로 연장되는 케이블(cable)을 지지하는 역할을 한다.

이러한 케이블 지지체(150)는 케이블 러버(cable rubber, 151), 제1 스토퍼(152), 그리고 제2 스토퍼(155)를 포함한다.

케이블 러버(151)는 케이블에 삽입되되 탑 커버(120)의 케이블 관통부(122)에 끼워져 케이블을 지지하는 역할을 한다. 다시 말해, 고무 재질로 제작되는 케이블 러버(151)는 케이블 관통부(122) 내에서 케이블이 지지되도록 하는 역할을 한다.

제1 스토퍼(152)는 탑 커버(120)의 후면에 형성되는 제1 후크공(123)에 결합되는 제1 후크(153)를 구비하며, 탑 커버(120)의 후면에서 케이블을 지지하는 역할을 한다. 제1 후크(153)는 제1 스토퍼(152)의 양측에 한 쌍으로 마련되며, 탑 커버(120)의 후면에 형성되는 역시 한 쌍의 제1 후크공(123)에 결합된다.

제2 스토퍼(155)는 제1 스토퍼(152)의 제2 후크공(154)에 결합되는 제2 후크(156)를 구비하며, 제1 스토퍼(152)와 결합되어 케이블을 지지하는 역할을 한다. 제2 후크(156)는 제2 스토퍼(155)의 양측에 한 쌍으로 마련되며, 제2 스토퍼(155)에 형성되는 역시 한 쌍의 제2 후크공(154)에 결합된다.

마지막으로, 본 실시예의 정션박스의 탑 커버(120)에는 태양광 모듈의 동작여부에 기초한 온도 변화에 따라 색상이 변화되는 물질이 혼합되어 있다. 이러한 물질로 탑 커버(120) 전체를 제작할 수도 있고 아니면 부분적인 물질을 혼합하는 수준으로 마련할 수도 있다.

그리고 탑 커버(120)에는 템퍼러쳐 센서(temperature sensor, 170)가 마련된다. 템퍼러쳐 센서(170)가 일률적으로 배치될 수 있도록 탑 커버(120)에는 템퍼러쳐 센서(170)가 배치되는 자리홈(124)이 더 마련될 수 있다. 물론, 자리홈(124)은 선택하상이며, 반드시 마련되어야 하는 구성은 아니다.

바텀 커버(110)와 탑 커버(120) 사이의 공간에는 태양광 모듈에 음영 발생 시 태양광 모듈을 형성하는 셀(cell) 또는 셀 그룹(cell group)으로 우회한 전류가 바이패스 다이오드(미도시)를 통해 흐를 때 발생되는 열을 감지하여 템퍼러쳐 센서(170)로 전달하는 열 감지 전달체(171,172)가 마련된다.

본 실시예에서 열 감지 전달체(171,172)는, 다수의 컨덕터(conductor, 171)와, 다수의 컨덕터(171)에 하나씩 대응되게 마련되는 컨덕터 링(conductor ring, 172)을 포함한다.

이에, 태양광 모듈에 음영 발생 시 셀 또는 셀 그룹으로 우회한 전류가 바이패스 다이오드를 통해 흐르게 되면 바이패스 다이오드 표면에 열이 발생하게 되고, 이 열은 열 감지 전달체(171,172)인 컨덕터(171)와 컨덕터 링(172)을 통해 탑 커버(120)로 전달되며, 이로써 탑 커버(120)의 색상이 변화된다. 탑 커버(120)의 색상 변화는 육안으로 쉽게 확인할 수 있기 때문에 태양광 모듈의 동작여부 등을 쉽게 확인할 수 있다. 특히, 이러한 구조는 무엇보다 가역변화의 특성으로 일회성이 아닌 영구적인 특성을 가지고 있기 때문에 유리한 이점이 있을 것이다.

이상 설명한 바와 같은 구조, 즉 종래와 달리, 바텀 커버(110)가 플레이트(plate) 타입으로 제작되고, 탑 커버(120)는 바텀 커버(110)를 덮는 박스(box) 타입으로 제작되는 경우, 제작이 쉬울 뿐만 아니라 케이블의 연결 작업 역시 용이해지는 이점이 있다.

이와 같이, 본 실시예에 따르면, 태양광 모듈의 인터컨넥트 리본 케이블과 정션박스의 컨택트 터미널(130)을 연결시키는 작업이 용이하여 정션박스에 대한 탑재의 편의성이 증대될 수 있으며, 나아가 태양광 모듈의 후면에 정션박스를 용이하고 빠르게 고정시킬 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.

110 : 바텀 커버 111 : 개구부
112 : 컨택트 터미널 거치대 113 : 컨택트 터미널 고정보스부
114 : 날개부 120 : 탑 커버
121 : 케이블 터미널 고정보스부 130 : 컨택트 터미널
140 : 케이블 터미널 150 : 케이블 지지체
151 : 케이블 러버 152 : 제1 스토퍼
155 : 제2 스토퍼 161 : 양면테이프
163 : 러버 링

Claims

개구부에 이웃하게 배치되며, 태양광 모듈의 후면 백 시트(back sheet)에서 나오는 인터컨넥트 리본 케이블(Inter-connect ribbon cable)과 연결되는 컨택트 터미널(contact terminal)이 거치되는 컨택트 터미널 거치대와, 상기 컨택트 터미널 거치대에 이웃하게 배치되고 상기 컨택트 터미널이 고정되는 컨택트 터미널 고정보스부를 구비하는 바텀 커버(bottom cover);
상기 컨택트 터미널과 전기적으로 접속되는 케이블 터미널(cable terminal)이 고정되는 케이블 터미널 고정보스부를 구비하며, 상기 바텀 커버와 착탈 가능하게 결합되는 탑 커버(top cover); 및
일단부는 상기 탑 커버 내에 배치되어 상기 케이블 터미널과 전기적으로 접속되고 타단부는 상기 탑 커버의 외부로 연장되는 케이블(cable)을 지지하는 케이블 지지체를 포함하며,
상기 케이블 지지체는 상기 탑 커버의 후면에 형성되는 제1 후크공에 결합되는 제1 후크를 구비하며, 상기 탑 커버의 후면에서 상기 케이블을 지지하는 제1 스토퍼를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스.
제1항에 있어서,
상기 바텀 커버는 플레이트(plate) 타입으로 제작되고, 상기 탑 커버는 상기 바텀 커버를 덮는 박스(box) 타입으로 제작되는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스.
제1항에 있어서,
상기 바텀 커버의 배면에는 상기 태양광 모듈의 후면에 접촉 가능한 양면테이프가 접착되는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스.
제1항에 있어서,
상기 바텀 커버와 상기 탑 커버 사이에는 상기 바텀 커버와 상기 탑 커버 사이의 기밀 유지를 위한 러버 링(rubber ring)이 개재되는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스.
제1항에 있어서,
상기 개구부는 상기 바텀 커버가 상기 태양광 모듈의 후면에 고정되기 위해 실리콘의 충전 장소를 형성하는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스.
삭제
제1항에 있어서,
상기 케이블 지지체는,
상기 케이블에 삽입되되 상기 탑 커버의 케이블 관통부에 끼워져 상기 케이블을 지지하는 고무 재질의 케이블 러버(cable rubber)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스.
삭제
제1항에 있어서,
상기 케이블 지지체는,
상기 제1 스토퍼의 제2 후크공에 결합되는 제2 후크를 구비하며, 상기 제1 스토퍼와 결합되어 상기 케이블을 지지하는 제2 스토퍼를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 탑재 편의성이 증대된 태양광 모듈용 정션박스.