KR102237579B1 - 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법 - Google Patents

창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법 Download PDF

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박용수
박기웅
박재영
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금강창호기공 주식회사
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Abstract

본 발명은 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법에 관한 것으로서, 상세하게는 암 커넥터가 설치된 태양광 모듈을 창호 프레임에 설치하고, 태양광 모듈에 설치된 암 커넥터에 수 커넥터를 원터치 방식으로 삽입하여 태양광 모듈과 태양광 모듈 사이를 직렬 또는 병렬 연결시키고, 태양광 모듈과 충전 컨트롤러를 연결하도록 함으로써 설치가 간단하여 비전문가가 설치할 수 있고, 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 유지 보수를 용이하게 수행하도록 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법에 관한 것이다.

Description

창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법{A SOLAR POWER SYSTEM WITH INTEGRATED WINDOWS AND ITS INSTALLATION METHODS}
본 발명은 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법에 관한 것으로서, 상세하게는 암 커넥터가 설치된 태양광 모듈을 창호 프레임에 설치하고, 태양광 모듈에 설치된 암 커넥터에 수 커넥터를 원터치 방식으로 삽입하여 태양광 모듈과 태양광 모듈 사이를 직렬 또는 병렬 연결시키고, 태양광 모듈과 충전 컨트롤러를 연결하도록 함으로써 설치가 간단하여 비전문가가 설치할 수 있고, 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 유지 보수를 용이하게 수행하도록 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법에 관한 것이다.
최근, 석탄 및 석유와 같은 에너지를 대체하여 태양광 에너지를 전기에너지로 변환시켜 사용하는 태양광 발전에 대한 연구 및 개발이 활발히 진행되고 있다.
이러한 태양광 발전을 위해 구비되는 태양광 모듈은 태양으로부터 발산되는 광을 축적하여 전기에너지로 변환하는 것을 주목적으로 하며, 이를 위해 다양한 모듈의 특성을 갖는 태양광 모듈이 개발되고 있다.
한편, 상기 태양광 발전에 사용되는 태양광 모듈은 전지용량 등의 특성에 맞게 복수개의 태양전지 셀이 패키지 내에 배열된 모듈 형태로 제작되며, 태양전지 셀들은 와이어에 의해 상호 전기적으로 연결되고, 와이어의 종단부분은 태양광 모듈의 배면에 장착된 정션박스의 접속단자에 연결된다.
일예로서, 종래기술에 따른 태양광 모듈의 정션박스 연결장치가 대한민국 등록특허공보 제10-1077110호(이하, '선행문헌 1'이라 함)에 개시되어 있다.
상기 선행문헌 1의 종래기술에 따른 태양광 모듈의 정션박스 연결장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, +(양) 또는 -(음) 단자가 직렬로 연결된 태양광 모듈(100a, 100b 및 100c)에 결합되는 정션박스(111a~111c, 112a~112c)를 이웃된 것끼리 전기적으로 연결하는 태양광 케이블(130); 상기 태양광 케이블의 일단부에 마련되어 상기 정션박스의 (+)단자 또는 (-)단자와 전기적으로 착탈 가능하게 결합되는 제1 플러그(140) 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 플러그(150)를 포함하며, 상기 제1 플러그(140)는, 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 마련되고, 상기 제2 플러그(150)는, 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 포함하여 구성된다.
한편, 다른 예의 종래기술에 따른 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈이 대한민국 등록특허공보 제10-1283115호(이하, '선행문헌 2'라 함)에 개시되어 있다.
상기 선행문헌 2의 종래기술에 따른 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈은, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 케이블(12, 22) 및 제1 커넥터(100)를 포함하는 제1 태양전지 모듈(10); 및 제2 케이블(12, 22) 및 제2 커넥터(102)를 포함하는 제2 태양전지 모듈(20)을 포함하고, 상기 제1 커넥터(100)는 제1 몸체(110), 상기 제1 몸체 내에 수용되는 제1 연결부(120), 제1 고정부(140), 상기 제1 연결부에 위치하는 제11 홈(120a) 및 제12 홈(120b)을 포함하고, 상기 제2 커넥터(102)는 제2 몸체(112), 상기 제2 몸체 내에 수용되는 제2 연결부(122), 제2 고정부(142), 상기 제2 연결부에 위치하는 제21 홈(122a) 및 제22 홈(122b)을 포함하고, 상기 제1 연결부는 상기 제1 몸체의 내부 및 상기 제2 몸체의 내부에 위치하며, 상기 제1 커넥터 및 상기 제2 커넥터가 연결되고, 제1 및 제2 이동부(130 및 132)가 상기 제1 및 제2 연결부(120 및 122)에 연결되도록 구성되어 있다.
상기와 같은 선행 문헌 1, 2에 따른 종래기술은, 복수개의 태양광 모듈이 직렬로 연결되어 있어서 하나의 태양광 모듈이 외부의 환경에 의한 단락 및 단선에 의해 고장이 나면 전체의 태양광 발전 시스템이 작동되지 않는 문제점이 있으며, 특히 독립형 태양광 모듈에 있어서는 더욱 문제가 된다.
또한, 선행문헌 1, 2에 따른 종래기술은, 태양광 모듈과 연결된 케이블과 커넥터의 체결 및 분리가 복잡하며 방수 및 방진수단이 별도로 구비되지 않아서, 외부에 노출되는 커넥터로 인한 고장이 쉽게 발생되는 문제점이 있다.
또한, 선행 문헌 1, 2에 따른 종래기술은, 태양광 모듈과 연결되어 복수개의 커넥터가 결합되는 정션박스 및 접속함을 별도로 구비하여야 하는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 태양광 모듈용 병렬 케이블의 커넥터 어셈블리가 대한민국 등록특허공보 제10-1608465호(이하, '선행문헌 3'이라 함)에 개시되어 있다.
상기 선행문헌 3에 따른 태양광 모듈용 병렬 케이블의 커넥터 어셈블리는 도 4에 도시된 바와 같이 적어도 하나의 단위 커넥터 어셈블리(2a); 및 상기 적어도 하나의 단위 커넥터 어셈블리(2a)의 최상측 단위 커넥터 어셈블리와 컨트롤 박스(300)를 연결하는 과전류 및 역전류를 차단하는, 퓨즈 아답터(250);를 포함하는 태양광 모듈용 병렬 케이블의 커넥터 어셈블리로서, 상기 단위 커넥터 어셈블리(2a)는 적어도 하나의 태양광 모듈(200,200'); 상기 적어도 하나의 태양광 모듈의 각각에 설치된 역전류 보호부(205); 상기 역전류 보호부(205)의 일단 및 타단으로 각각 연장된 제1 케이블(201) 및 제2 케이블(202); 상기 제 1 케이블(201)의 말단에 연결된 수(Male)형 커넥터(210)와 상기 제2 케이블(202)의 말단에 연결된 암(Female)형 커넥터(220); 상측부(230a)(240a)는 각각, 상기 퓨즈 아답터(250)나 이웃하는 상측 단의 단위 커넥터 어셈블리에 연결되며, 하측부(230b)(240b)는 각각, 다음 단의 이웃하는 단위 커넥터 어셈블리에 연결되는, 마이너스(-) 케이블(230)과 플러스(+) 케이블(240)의 한 쌍으로 이루어지는 메인 케이블; 상기 마이너스(-) 케이블(230)의 상측 연결부(230a)와 플러스(+) 케이블(240)의 상측 연결부(240a)에 각각 연결되는 상측 커넥터(210')(220'); 상기 마이너스(-) 케이블(230)의 하측 연결부(230b)와 플러스(+) 케이블(240)의 하측 연결부(240b)에 각각 연결되는 하측 커넥터(210")(220"); 상기 마이너스(-) 케이블(230)에 형성되는 'Y자'형의 분로기(235)와 상기 플러스(+) 케이블(240)에 형성되는 '역Y자'형의 분로기(235'); 및 상기 마이너스(-) 케이블(230)에 형성되는 'Y자'형의 분로기(235)를 통해 분기되며 말단에 분기용 커넥터가 형성된 제3 케이블(233)과, 상기 플러스(+) 케이블(240)에 형성되는 '역Y자'형의 분로기(235')를 통해 분기되며 말단에 분기용 커넥터가 형성된 제4 케이블(234)의 한 쌍으로 이루어지는 분기 케이블;을 포함하되, 상기 "Y자"형 분로기(235) 및 "역Y자"형 분로기(235') 각각은 분로기의 외부에 날개부(237)(237')를 형성하면서 상기 마이너스(-) 및 플러스(+) 케이블의 상측부(230a)(240a) 또는 하측부(230b)(240b)와 분기되는 케이블(233)(244)이 예각을 이루도록 고정하며, 상기 제 1 케이블(201)에 연결된 수형 커넥터(210)는, 상기 "Y자"형 분로기(235) 및 "역Y자"형 분로기(235') 중의 어느 하나인 제1 분로기를 통해 분기된 케이블(233)의 말단에 연결된 암형 커넥터(220)와 체결되고, 상기 제 2 케이블(202)에 연결된 암형 커넥터(220)는, 상기 "Y자"형 분로기(235) 및 "역Y자"형 분로기(235') 중의 또다른 어느 하나인 제2 분로기를 통해 분기된 케이블(244)의 말단에 연결된 수형 커넥터(210)와 체결되며, 상기 적어도 하나의 단위 커넥터 어셈블리(2a)가 두 개 이상이거나, 혹은 상기 단위 커넥터 어셈블리(2a) 내의 상기 적어도 하나의 태양광 모듈(200,200')이 두 개 이상이어서, 전체적으로 두 개 이상의 태양광 모듈(200,200')이 서로 병렬로 연결되며, 상기 적어도 하나의 단위 커넥터 어셈블리(2a)의 최상측 단위 커넥터 어셈블리의 상기 마이너스(-) 케이블(230)과 플러스(+) 케이블(240)의 각각의 상측 단부에 연결된 수형 커넥터(210) 또는 암형 커넥터(220)에, 퓨즈 아답터(250)가 각각 분리 가능하게 체결된 것을 특징으로 한다.
그러나, 이러한 종래의 선행문헌 3에 따른 종래기술은 케이블과, 커넥터 종류가 많아 연결 부위가 많아짐으로 인해 효율이 상대적으로 떨어지고, 설치 비용이 증대되며, 연결이 복잡하여 전기 전문가만이 설치할 수 있는 문제점이 있고, 건물 일체형 태양광 발전 시스템에 적용할 시 각종 케이블과 커넥터가 미노출되도록 창호 프레임 내부에 삽입하기 위해 홀을 뚫거나 덮개를 설치하는 과정 등이 필요한 데, 이로 인해 창호 단열과 방수에 문제가 발생할 수 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1077110호 대한민국 등록특허공보 제10-1283115호 대한민국 등록특허공보 제10-1608465호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 암 커넥터가 설치된 태양광 모듈을 창호 프레임에 설치하고, 태양광 모듈에 설치된 암 커넥터에 수 커넥터를 원터치 방식으로 삽입하여 태양광 모듈과 태양광 모듈 사이를 직렬 또는 병렬 연결시키고, 태양광 모듈과 충전 컨트롤러를 연결하도록 함으로써 설치가 간단하여 비전문가가 설치할 수 있고, 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 유지 보수를 용이하게 수행하도록 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다수의 케이블과 커넥터가 불필요하여 제조 비용을 절감시킬 수 있고, 태양광 모듈이 일체화된 창호를 훼손하지 않은 상태에서 태양광 모듈 간에 연결이 가능하도록 하는 창호의 단열, 방수 성능을 유지하도록 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전기적 접촉 부위를 최소화시킴으로써 접촉 부위로 인해 손실이 발생되는 것을 최소화시켜 발전 효율을 상대적으로 높일 수 있도록 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은,
건물 외벽이나 지붕에 설치되는 창호 프레임과; 복수의 셀이 구비되고, 상기 창호 프레임에 설치되는 태양광 모듈과; 상기 태양광 모듈에 암 커넥터가 일체로 설치되고, 수 커넥터로 임의의 태양광 모듈의 암 커넥터와 이웃하는 태양광 모듈의 암 커넥터를 연결시키는 연결 커넥터 어셈블리와; 건물 내에 설치되어 최종단의 태양광 모듈에 설치된 상기 연결 커넥터 어셈블리의 암 커넥터와 수 커넥터에 의해 연결되어 태양광 발전을 제어하는 충전 컨트롤러; 및 건물 내에 설치되어 상기 충전 컨트롤러의 제어에 따라 상기 태양광 모듈에서 발생되어 상기 연결 커넥터 어셈블리와 상기 충전 컨트롤러를 통해 전달되는 전원을 충전하는 배터리를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 태양광 모듈은 2개의 유리 기판 사이에 셀이 접합되거나, 1개의 유리 기판 외측면에 셀이 접합된다.
여기에서 또한, 상기 태양광 모듈은 1개의 유리 기판으로 형성시 일측면에 백 시트가 부착된다.
여기에서 또, 상기 태양광 모듈의 각 셀은 상기 연결 커넥터 어셈블리의 암소켓과 전기적으로 연결된다.
여기에서 또, 상기 연결 커넥터 어셈블리는 상기 태양광 모듈의 외측 또는 내측에 설치된다.
여기에서 또, 상기 태양광 모듈은 2개의 유리 기판 사이에 셀이 접합되거나, 1개의 유리 기판 외측면에 셀이 접합된다.
여기에서 또, 상기 태양광 모듈은 1개의 유리 기판으로 형성시 일측면에 백 시트가 부착된다.
여기에서 또, 상기 태양광 모듈의 각 셀은 상기 연결 커넥터 어셈블리의 암소켓의 암 +소켓, 암 -소켓과 전기적으로 연결된다.
여기에서 또, 상기 연결 커넥터 어셈블리는 상기 태양광 모듈의 외측 또는 내측에 설치된다.
여기에서 또, 상기 암 커넥터의 암 소켓은 각각 2개가 한 쌍을 이루는 암 +소켓, 암 -소켓 및 1개의 공통 소켓을 구비하고, 상기 태양광 모듈의 모서리에 1개 이상 구비된다.
여기에서 또, 상기 암 커넥터는 태양광 버스바 와이어가 결합되고, 상기 태양광 모듈에 고정되도록 판 형태의 연결 플레이트가 일체로 구비된다.
여기에서 또, 상기 수 커넥터는 전선 케이블 양단에 상기 암 커넥터의 암 +소켓과 암 -소켓 및 공통 소켓에 원터치 방식으로 삽입 결합되는 수 소켓을 구비하고, 임의의 태양광 모듈의 암 커넥터와 이웃하는 태양광 모듈의 암 커넥터를 연결시킨다.
여기에서 또, 상기 수 커넥터는 MC-4 타입 또는 다이오드 타입으로 형성된다.
여기에서 또, 상기 수 커넥터는 임의의 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓과 이웃하는 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓을 각각 연결시키되, 암 +소켓과 이웃하는 암 +소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 직렬 연결시키거나 또는 암 +소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 병렬 연결시킨다.
여기에서 또, 상기 수 커넥터의 수 소켓은 탄성을 가지도록 중앙부에 수직으로 절개부가 구비된다.
본 발명의 다른 특징은,
상기의 태양광 발전용 창호 시스템의 설치공법에 있어서, 창호 프레임을 건물 외벽이나 지붕에 설치되는 프레임 설치 공정과; 상기 창호 프레임에 태양광 모듈을 설치하는 모듈 설치 공정; 및 상기 창호 프레임에 각각 설치된 상기 태양광 모듈의 암 커넥터에 각각의 수 커넥터를 원터치 방식으로 결합시키고, 최종단의 태양광 모듈의 암 커넥터와 발전 컨트롤러를 사이에 수 커넥터를 연결시키는 연결 공정으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 수 커넥터는 임의의 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓과 이웃하는 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓을 각각 연결시키되, 암 +소켓과 이웃하는 암 +소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 직렬 연결시키거나 또는 암 +소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 병렬 연결시킨다.
여기에서 또한, 상기 연결 커넥터 어셈블리는 상기 태양광 모듈의 외측 또는 내측에 설치된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명인 창호 일체형 태양광 발전 시스템 및 이의 설치공법에 따르면, 암 커넥터가 설치된 태양광 모듈을 창호 프레임에 설치하고, 태양광 모듈에 설치된 암 커넥터에 수 커넥터를 원터치 방식으로 삽입하여 태양광 모듈과 태양광 모듈 사이를 직렬 또는 병렬 연결시키고, 태양광 모듈과 충전 컨트롤러를 연결하도록 함으로써 설치가 간단하여 비전문가가 설치할 수 있고, 작업 시간을 단축시킬 수 있으며, 유지 보수를 용이하게 수행할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 다수의 케이블과 커넥터가 불필요하여 제조 비용을 절감시킬 수 있고, 태양광 모듈이 일체화된 창호를 훼손하지 않은 상태에서 모듈 간에 연결이 가능하도록 하는 창호의 단열, 방수 성능을 유지할 수 있는 이점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 전기적 접촉 부위를 최소화시킴으로써 접촉 부위로 인해 손실이 발생되는 것을 최소화시켜 발전 효율을 상대적으로 높일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 태양광 모듈의 정션박스 연결장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2 및 도 3은 종래기술에 따른 커넥터 및 이를 포함하는 태양전지 모듈의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 종래기술에 따른 태양광 모듈용 병렬 케이블의 커넥터 어셈블리의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템중 연결 커넥터 어셈블리의 구성을 나타낸 사시도이다.
도 8은 도 6의 분해 사시도이다.
도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템중 암 커넥터가 태양광 모듈에 설치된 모습을 나타낸 사시도이다.
도 11은 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 직병렬 연결을 나타낸 회로도이다.
이하, 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 6 및 도 7은 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템중 연결 커넥터 어셈블리의 구성을 나타낸 사시도이며, 도 8은 도 6의 분해 사시도이고, 도 9 및 도 10은 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템중 암 커넥터가 태양광 모듈에 설치된 모습을 나타낸 사시도이며, 도 11은 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 직병렬 연결을 나타낸 회로도이다.
도 5 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템(1)은 창호 프레임(10)과, 태양광 모듈(20)과, 연결 커넥터 어셈블리(30)와, 충전 컨트롤러(40) 및 배터리(50)로 구성된다.
먼저, 창호 프레임(10)은 통상의 구조로서 태양광 모듈(20)이 설치되도록 건물 외벽이나 지붕에 설치된다.
그리고, 태양광 모듈(20)은 도 9에 도시된 바와 같이 2개의 유리 기판(21) 사이에 셀(23)이 부착되어 형성되거나 도 10에 도시된 바와 같이 1개의 유리 기판(21)의 일측면에 셀(23)이 부착되어 형성된다.
또한, 유리 기판(21)에는 연결 커넥터 어셈블리(30)의 암 커넥터(31)가 삽입되도록 각 모서리에 2개의 홀(25)이 형성되는 것이 바람직하고, 셀(23)에 태양광 버스바 와이어(27)가 연결되어 암 커넥터(31) 측으로 연장 형성된다. 이때, 태양광 버스바 와이어(27)는 태양광 모듈(20)의 설치 위치에 따라 유리 기판(21)에서 그 위치 및 개수를 조절하여 시야를 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직하고, 태양광 모듈(20)의 테두리에는 프레임(미도시)이 설치될 수 있는 데, 프레임이 설치되는 경우 홀(25)이 프레임과 미간섭되는 위치에 설치되거나 프레임이 씌워지는 위치에 설치될 수 있다.
이어서, 연결 커넥터 어셈블리(30)는 암 커넥터(31)와, 수 커넥터(33)로 구성된다.
암 커넥터(31)는 동과 같은 도전성 금속 재질로 수 커넥터(33)의 수 소켓(33b)이 삽입되도록 원통형으로 암 소켓(31a)이 형성되고, 암 소켓(31a)은 각각 2개가 한 쌍을 이루는 암 +소켓(311a), 암 -소켓(312a) 및 1개의 공통 소켓(313a)으로 구성되어 각각의 태양광 모듈(20)에 고정 설치되며, 태양광 모듈(20)의 셀(23)에서 연장된 태양광 버스바 와이어(27)가 결합되어 태양광 모듈(20)에 고정되도록 판 형태의 연결 플레이트(31b)가 일체로 구비된다. 이때, 암 소켓(31a)을 원통형 이외에 타원형, 다각형으로 형성할 수도 있고, 연결 플레이트(31b) 역시 물방울 형태로 도시하였으나, 타원형, 원형, 다각형 형태로 다양하게 형성할 수 있다. 또한, 공통 소켓(313a)은 상호 간에 태양광 버스바 와이어(27)가 결합된다.
암 커넥터(31)는 태양광 모듈(20)에 결합시 도 9에 도시된 바와 같이 태양광 모듈(20)이 2개의 유리 기판(21) 사이에 셀(23)이 부착된 경우에는 연결 플레이트(13)를 중심으로 양측으로 암 소켓(31a)이 돌출 형성되어 태양광 모듈(20)의 홀(25)에 삽입되어 유리 기판(25) 사이에 연결 플레이트(31b)가 위치하는 것이 바람직하고, 도 10에 도시된 바와 같이 1개의 유리 기판(21)에 셀(23)이 부착된 경우 연결 플레이트(31b)의 일측으로 암 소켓(31)이 돌출 형성되어 태양광 모듈(20)의 홀(25)에 삽입되어 유리 기판(21) 일측에 연결 플레이트(31b)가 위치하는 것이 바람직하다. 이때, 암 커넥터(31)는 방수가 이루어지도록 외측에 커버(미도시)가 설치되는 것이 바람직하다.
수 커넥터(33)는 전선 케이블(33a) 양단에 암 커넥터(31)의 암 소켓(31a)에 원터치 방식으로 삽입 결합되는 수 소켓(33b)을 구비하고, 임의의 태양광 모듈(20)의 암 커넥터(31)와 이웃하는 태양광 모듈(20)의 암 커넥터(31)를 연결시킨다. 이때, 전선 케이블(33a)은 수 소켓(33b)에 납땜에 의해 결합되는 데, 결합 부위에는 열수축 튜브(33c)가 결합되는 것이 바람직하고, 수 소켓(33b)은 암 소켓(31a)와 대응되는 형상으로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 수 커넥터(33)는 도 6에 도시된 바와 같이 전선 케이블(33a)만이 구비된 MC-4 타입과, 도 7에 도시된 바와 같이 전선 케이블(33a)에 다이오드(33d)가 결합된 다이오드 타입으로 형성되는 데, 다이오드 타입은 암 +소켓에, MC-4 타입은 암 -소켓에 결합된다.
또한, 수 커넥터(33)의 수 소켓(33b)은 탄성을 가지도록 중앙부에 수직으로 절개부(331b)가 구비된다.
또, 수 커넥터(33)는 도 11에 도시된 바와 같이 임의의 태양광 모듈(20)에 구비된 암 커넥터(31)의 암 +소켓(311a)과 암 -소켓(312a)에 이웃하는 태양광 모듈(20)에 구비된 암 커넥터(31)의 암 -소켓(312a)과 암 +소켓(311a)을 각각 연결시키되, 암 +소켓(311a)과 이웃하는 암 -소켓(312a) 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓(312a)과 이웃하는 암 +소켓(311a) 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 직렬 연결시키거나, 임의의 태양광 모듈(20)에 구비된 암 커넥터(31)의 암 +소켓(311a)과 암 -소켓(312a)에 이웃하는 태양광 모듈(20)에 구비된 암 커넥터(31)의 암 +소켓(311a)과 암 -소켓(312a)을 각각 연결시키되, 암 +소켓(311a)과 이웃하는 암 +소켓(311a) 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓(312a)과 이웃하는 암 -소켓(312a) 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 병렬 연결시킨다. 이때, 공통 소켓(313a)을 이용하여 직병렬 연결이 이루어지도록 한다.
계속해서, 충전 컨트롤러(40)는 통상의 구조로 건물 내에 설치되어 최종단의 태양광 모듈(20)에 설치된 연결 커넥터 어셈블리(30)의 암 커넥터(31)와 길이가 연장된 수 커넥터(33)에 의해 연결되어 태양광 발전을 제어한다. 이때, 충전 컨트롤러(40)는 연결 커넥터 어셈블리(30)의 암 커넥터(31)가 구비되어 수 커넥터(33)가 직렬 방식으로 연결되도록 한다.
그리고, 배터리(50)는 통상의 구조로 건물 내에 설치되어 충전 컨트롤러(40)의 제어에 따라 태양광 모듈(20)에서 발생되어 연결 커넥터 어셈블리(30)와 충전 컨트롤러(40)를 통해 전달되는 전원을 충전한다.
이하, 본 발명에 따른 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 설치공법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
먼저, 암 커넥터(31)가 일체화되어 기제작된 태양광 모듈(20)을 창호 프레임(10)에 설치한다.
태양광 모듈(20)의 설치가 완료되면, 각각의 수 커넥터(33)를 이용하여 태양광 모듈(20)과 이웃하는 태양광 모듈(20)을 전기적으로 연결시키는 데, 수 커넥터(33)의 수 소켓(33a)을 암 커넥터(31)의 암 소켓(31a)중 암 +소켓(311a)와 암 -소켓(312a)에 원터치 방식으로 삽입 결합시킨다.
이때, 태양광 모듈(20) 간에 직렬 또는 병렬 연결에 따라 임의의 태양광 모듈(20)에 구비된 암 커넥터(31)의 암 +소켓(311a)과 암 -소켓(312a)에 이웃하는 태양광 모듈(20)에 구비된 암 커넥터(31)의 암 +소켓(311a)과 암 -소켓(312a)을 각각 연결시킨다.
수 커넥터(33)의 연결이 완료되면, 최종단의 태양광 모듈(20)에 설치된 연결 커넥터 어셈블리(30)의 암 커넥터(31)에 충전 컨트롤러(40)까지 길게 연장된 수 커넥터(33)의 일단을 연결하고, 충전 컨트롤러(40)에 구비된 암 커넥터(31)에 수 커넥터(33)의 타단을 연결한다. 이때, 충전 컨트롤러(40)와 배터리(50)는 전기적으로 연결된 상태이다.
이러한 상태에서, 각 태양광 모듈(20)의 각 셀(23)에서 발전이 이루어지면, 발전된 전기는 태양광 버스바 와이어(27)을 통해 암 커넥터(31)로 전달되고, 다시 암 커넥터(31)와 접속된 수 커넥터(33)를 통해 이웃하는 태양광 모듈(20)로 전달되면서 최종적으로 충전 컨트롤러(40)를 거쳐 배터리(50)에 충전된다.
본 발명은 다양하게 변형 및 응용될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시 예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
10 : 창호 프레임 20 : 태양광 모듈
21 : 유리 기판 23 : 셀
25 : 홀 27 : 태양광 버스바 와이어
30 : 연결 커넥터 어셈블리 31 : 암 커넥터
33 : 수 커넥터 40 : 충전 컨트롤러
50 : 배터리

Claims (14)

  1. 건물 외벽이나 지붕에 설치되는 창호 프레임과;
    복수의 셀이 구비되고, 상기 창호 프레임에 설치되는 태양광 모듈과;
    각각 2개가 한 쌍을 이루는 암 +소켓, 암 -소켓 및 1개의 공통 소켓이 구비되고, 상기 태양광 모듈의 모서리에 1개 이상 구비되는 암 소켓이 각각의 태양광 모듈에 고정 설치된 암 커넥터가 일체로 형성되고, 전선 케이블 양단에 상기 암 커넥터의 암 +소켓과 암 -소켓 및 공통 소켓에 원터치 방식으로 삽입 결합되는 수 소켓을 구비하는 수 커넥터가 구비되어 상기 수 커넥터로 임의의 태양광 모듈의 암 커넥터와 이웃하는 태양광 모듈의 암 커넥터를 연결시키며, 상기 태양광 모듈의 외측 또는 내측에 설치되는 연결 커넥터 어셈블리와;
    건물 내에 설치되어 최종단의 태양광 모듈에 설치된 상기 연결 커넥터 어셈블리의 암 커넥터와 수 커넥터에 의해 연결되어 태양광 발전을 제어하는 충전 컨트롤러; 및
    건물 내에 설치되어 상기 충전 컨트롤러의 제어에 따라 상기 태양광 모듈에서 발생되어 상기 연결 커넥터 어셈블리와 상기 충전 컨트롤러를 통해 전달되는 전원을 충전하는 배터리를 포함하며,
    상기 암 커넥터의 암 +소켓과 암 -소켓은,
    상기 태양광 모듈의 각 셀과 전기적으로 연결되고,
    상기 암 커넥터의 암 +소켓과 암 -소켓 및 공통 소켓은,
    태양광 버스바 와이어에 의해 각각 연결되고, 상기 태양광 모듈에 고정되도록 원통형, 타원형, 다각형중 어느 하나의 형태로 형성되는 연결 플레이트가 일체로 구비되고, 상기 태양광 모듈이 2개의 유리 기판 사이에 셀이 접합된 경우 상기 연결 플레이트를 중심으로 양측으로 상기 암 소켓이 돌출 형성되어 상기 태양광 모듈의 홀에 삽입되어서 유리 기판 사이에 상기 연결 플레이트가 위치하고, 1개의 유리 기판 외측면에 셀이 접합된 경우 상기 연결 플레이트의 일측으로 상기 암 소켓이 돌출 형성되어 상기 태양광 모듈의 홀에 삽입되어서 상기 유리 기판 일측에 상기 연결 플레이트가 위치하고,
    상기 수 커넥터는,
    임의의 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓과 이웃하는 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓을 각각 연결시키되, 암 +소켓과 이웃하는 암 +소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 직렬 연결시키거나 또는 암 +소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 병렬 연결시키는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 태양광 모듈은,
    1개의 유리 기판으로 형성시 일측면에 백 시트가 부착되는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 수 커넥터의 수 소켓은,
    탄성을 가지도록 중앙부에 수직으로 절개부가 구비되는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템.
  12. 제 1 항의 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 설치공법에 있어서,
    창호 프레임을 건물 외벽이나 지붕에 설치되는 프레임 설치 공정과;
    상기 창호 프레임에 태양광 모듈을 설치하는 모듈 설치 공정; 및
    상기 창호 프레임에 각각 설치된 상기 태양광 모듈의 암 커넥터에 각각의 수 커넥터를 원터치 방식으로 결합시키고, 최종단의 태양광 모듈의 암 커넥터와 발전 컨트롤러를 사이에 수 커넥터를 연결시키는 연결 공정으로 이루어지며,
    상기 수 커넥터는,
    임의의 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓과 이웃하는 태양광 모듈에 구비된 암 커넥터의 암 소켓을 각각 연결시키되, 암 +소켓과 이웃하는 암 +소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 직렬 연결시키거나 또는 암 +소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 다이오드 타입을 정방향으로 연결시키고, 암 -소켓과 이웃하는 암 -소켓 사이에는 MC-4 타입을 연결시켜 병렬 연결시키며,
    상기 연결 커넥터 어셈블리는,
    상기 태양광 모듈의 외측 또는 내측에 설치되는 것을 특징으로 하는 창호 일체형 태양광 발전 시스템의 설치공법.
  13. 삭제
  14. 삭제
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