KR102276769B1 - 태양광발전 접속함 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양전지판과 연결된 스트링 및 인버터로 연결되는 케이블의 연결작업 편의성을 향상시킴은 물론, IP67 등급의 요구 조건을 만족시킬 수 있는 구조의 태양광발전 접속함에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 태양전지판에서 발전된 전기를 모아서 인버터로 전달하는 태양광발전 접속함에 있어서, 상기 접속함본체의 좌우 두 개의 측면 중 일측면에 연결되어 내부 빈 공간을 형성하고, 상기 접속함본체와 연결된 측면부에 제1케이블커넥터가 형성되며, 상기 태양전지판과 연결된 (-)극성의 스트링이 내부 빈 공간으로 인입되어 상기 제1케이블커넥터를 통해 상기 접속함본체 내부로 연결되는 제1하우징; 및 상기 접속함본체의 좌우 두 개의 측면 중 타측면에 연결되어 내부 빈 공간을 형성하고, 상기 접속함본체와 연결된 측면부에 제2케이블커넥터가 형성되며, 상기 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링이 내부 빈 공간으로 인입되어 상기 제2케이블커넥터를 통해 상기 접속함본체 내부로 연결되고, 상기 접속함본체로부터 인버터로 연결되는 케이블이 내부 빈 공간을 통해 인출되어 상기 인버터로 연결되는 제2하우징;을 포함하는 태양광발전 접속함에 관한 것이다.

Description

태양광발전 접속함{PHOTOVOLTAIC COMBINER BOX}

본 발명은 태양광발전 접속함에 관한 것으로서, 특히, 태양전지판과 연결된 스트링 및 인버터로 연결되는 케이블의 연결작업 편의성을 향상시킴은 물론, 외함의 밀폐 보호등급 구분 규격(KS C IEC 60529)인 IP 등급을 상향시키기 위한 기술과 함께 KS 규격에 따른 접속함 내부 온도 요구 조건을 만족시킬 수 있는 구조의 태양광발전 접속함에 관한 것이다.

도 1은 일반적인 태양광 발전시스템의 구성 개념도이고, 도 2는 일반적인 태양광 발전시스템의 접속함을 나타낸 도면 대용 사진이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 태양광 발전시스템과 이에 따른 접속함을 설명하면 다음과 같다.

태양광발전에 필수적으로 들어가는 접속함은 태양전지판에서 발전된 전기를 모아서 큰 전력이 되도록 하는 기능을 가진다. 구체적으로는 기본 발전 소자인 태양전지(solar cell)는 전기가 흐르면 빛을 내는 발광다이오드(LED)와 같은 구조이나, 동작이 반대로 일어나는 소자이다. 즉, 빛을 전기로 바꾸어 주는 것이고, 따라서 태양전지 하나가 만들어내는 전기는 큰 전기가 아니다. 그러므로 기본 소자인 태양전지를 여러 개 직렬 연결하여 발전 전압을 크게 하고, 또 이를 여러 개 병렬 연결하여 큰 전류가 되도록 만든다. 통상적으로 전자를 PV 모듈(Photovoltaic Module)이라고 부르고 후자를 스트링(또는 채널)이라고 부른다.

따라서, 접속함은 발전 용량에 따라서 다르지만, 여러 개의 스트링을 병렬 연결하여 하나의 큰 DC 전기를 만들고, 이를 인버터를 통해서 다시 AC 전기로 만들어 우리가 사용하는 상용 전기를 만든다. 그러므로, 접속함은 여러 개의 입력 단자가 있으며, 통상적으로는 함체의 하부면을 통해서 배선이 연결된다. 즉, 도 2의 함체 아래쪽에 있는 것이 연결 단자대이다.

일례로, 대략 100kW 급을 담당하는 접속함의 경우 최소 10개의 스트링이 연결되며, 이는 전선의 경우 +/- 극으로 총 20개가 연결되어야 한다. 또한, 출력이 나와 인버터로 연결되는 케이블까지 포함하면 최소 25~30개의 전선이 연결되어야 한다. 즉, 함체의 제한된 하부 공간을 통해서 많은 수의 배선이 인입되고 처리되어야 하므로 작업상의 어려움이 매우 많다. 특히 KS 규정으로 방진, 방수(IP등급) 처리가 되어야 하는 조건에서는 물리적으로 공간을 확보하기 위해서는 함체의 부피가 커져야 하는 문제가 발생한다. 더욱이, 이와 같은 열악한 작업 환경으로 인해 현장 작업자가 작업의 편의를 위해 임의로 함체를 파손(천공)하시커나, 작업 과정에서 밀폐 상태가 저해되는 일도 발생하고 있다.

(0001) 국내등록특허 제10-2104876호

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 배선 연결작업의 작업 편의성 향상 및 화재 발생의 효율적인 방지를 위해 배선 작업공간을 접속함의 하부가 아닌 좌우 측면으로 배치시킨 태양광발전 접속함을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 접속함의 구조의 변경을 통해 밀폐 등급을 높혀 IP67 등급의 요구 조건을 만족시킬 수 있는 태양광발전 접속함을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 역전류 방지용 다이오드를 본체 밖으로 이동시킴으로써 본체 내부의 온도 상승을 막아 KS 규격이 요구하는 온도 요구 조건을 충족시킬 수 있는 태양광발전 접속함을 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명인 태양광발전 접속함은, 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링과 (-)극성의 스트링이 접속함본체의 하부로 연결되어 태양전지판에서 발전된 전기를 모아 인버터로 전달하는 태양광발전 접속함에 있어서, 상기 접속함본체의 좌우 두 개의 측면 중 일측면에 연결되어 내부 빈 공간을 형성하고, 상기 접속함본체와 연결된 측면부에 제1케이블커넥터가 형성되며, 상기 태양전지판과 연결된 (-)극성의 스트링이 내부 빈 공간으로 인입되어 상기 제1케이블커넥터를 통해 상기 접속함본체 내부로 연결되는 제1하우징; 및 상기 접속함본체의 좌우 두 개의 측면 중 타측면에 연결되어 내부 빈 공간을 형성하고, 상기 접속함본체와 연결된 측면부에 제2케이블커넥터가 형성되며, 상기 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링이 내부 빈 공간으로 인입되어 상기 제2케이블커넥터를 통해 상기 접속함본체 내부로 연결되고, 상기 접속함본체로부터 인버터로 연결되는 케이블이 내부 빈 공간을 통해 인출되어 상기 인버터로 연결되는 제2하우징;을 포함하며, (+)극성의 스트링과 (-)극성의 스트링 상호간에 발생되던 아크(arc) 발생을 방지하기 위해 상기 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링과 (-)극성의 스트링 상호간의 이격 거리를 상기 접속함본체의 좌우로 각각 이격시켜 배치한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1케이블커넥터 및 상기 제2케이블커넥터는 상하 일렬로 배치되고, 상기 접속함본체 내부에는 상기 스트링이 체결되는 퓨즈홀더가 상기 제1케이블커넥터 및 상기 제2케이블커넥터의 위치에 대응되어 일직선상에 위치되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1하우징의 하부면과 후면에는 상기 태양전지판과 연결된 스트링이 인입되는 인입홀이 각각 동일한 구조로 형성되어 둘 중 어느 하나의 인입홀에는 제1차단판이 탈부착가능하게 결합되면서 상기 제1차단판이 결합된 인입홀이 폐쇄되고, 상기 제2하우징의 하부면과 후면에는 상기 태양전지판과 연결된 스트링과 상기 인버터로 연결되는 케이블이 인입/인출되는 인출홀이 각각 동일한 구조로 형성되어 둘 중 어느 하나의 인출홀에는 제2차단판이 탈부착가능하게 결합되면서 상기 제2차단판이 결합된 인출홀이 폐쇄되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1하우징의 좌우 길이에 비해 상기 제2하우징의 좌우 길이가 더 길게 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2하우징 내부에는 역전류 방지를 위한 밀폐형 다이오드 연결모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2하우징에는 상기 제2하우징 내부의 열을 상기 제2하우징의 외부로 방출하기 위한 열방출수단이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접속함본체의 전면에 형성되는 도어는 탈부착형 밀폐도어로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 탈부착형 밀폐도어는 다방향 압착 밀폐가 가능한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제1하우징 및 상기 제2하우징을 통해서 바닥에 고정되거나 벽체에 고정되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 접속함본체의 상부에는 그늘막부재가 더 설치되며, 상기 그늘막부재는 상기 제1하우징과 상기 제2하우징을 통해 탈부착되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 상술한 본 발명은 다음과 같은 효과가 있다.

먼저, 소비자 측면에서는,

종래와 같은 좁은 하부가 아닌 좌우 결선 방식으로 결선부의 공간이 2배로 늘어나 현장 배선 작업성이 좋아지므로, 작업자의 결선 시간을 단축시킬 수 있으며, 작업시간과 작업비용을 크게 절감시킬 수 있다.

또한, 작업 공간의 확보 및 결선 작업의 용이성으로, 작업 오결선 방지 및 선간의 이격거리를 충분히 확보할 수 있어 화재 발생 가능성을 크게 낮출 수 있다.

또한, 좌측 제1하우징을 통해 태양전지판 발전 전기의 +/- 극성 중 어느 하나를 연결시키고, 우측 제2하우징을 통해 나머지 다른 극성을 연결시켜 (+)극성과 (-)극성을 완전히 분리하여 결선함으로써, 병렬 단락 사고의 발생을 원천적으로 막을 수 있어 전기 안전성을 대폭 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함을 현장에 설치함에 있어 접속함본체의 밀폐력에는 영향을 주지 않고 제1하우징 및 제2하우징을 통해서만 고정되므로, 작업 설치시 자립형과 벽부형 구분없이 현장 여건에 맞춰 설치할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함은 설치 장소나 설치 여건에 따라 별도의 구조 변경 없이 설치가 가능한 표준형 구조로 양산이 가능하므로, 제작성을 높일 수 있음은 물론, 설치 작업 능률을 향상시킬 수 있다.

또한, 접속함본체의 개폐도어를 힌지 결합에 의한 여닫이가 구조가 아닌 탈부착 구조와 다방향 매미고리 결합 구조로 구성함으로써, 밀폐 성능을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래 대비 개폐도어의 두께를 줄일 수 있다.

또한, 다방향 매미고리 결합 구조와 함께, 접속함본체의 크기가 기존 방식보다 상대적으로 줄어들어 밀폐 성능을 보다 손쉽게 얻을 수 있으며, 오염 물질의 유입을 완벽히 차단함으로써 안전성을 더욱 높이고, 높은 등급의 IP 요구 조건을 만족시킬 수 있어 옥외뿐만 아니라 수상과 해상 등에도 적용할 수 있다.

또한, 종래 대비 본체 크기의 축소 및 함체 철판의 두께를 줄여 경량화가 가능하므로, 운반성을 향상시킬 수 있다.

또한, 역전류 방지용 다이오드가 구비된 타입이나 없는 타입 모두 모양이나 크기가 동일한 표준형 구조로 양산되므로, 작업 능률 향상 및 설계 변경이 용이하다.

다음으로 생산자 측면에서는,

태양광전지판과 연결된 스트링이 체결되는 퓨즈홀더가 제1케이블커넥터 및 제2케이블커넥터의 위치에 대응되어 일직선상에 구성되므로, 접속함본체 내부 배선의 간소화로 내부 작업성이 높아지므로, 제조 시간을 단축시킬 수 있으며, 표준형 제품으로 생산 자동화가 가능하므로 제품 품질 향상에 기여할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함은 스트링이 체결되는 퓨즈홀더가 제1케이블커넥터 및 제2케이블커넥터의 위치에 대응되어 아주 짧은 일직선 선으로 체결되므로, 접속함본체 내부 배선의 간소화로 기존 접속함에 흔히 이용되는 플라스틱 재질의 전선 덕트를 모두 생략할 수 있으며, 이는 만약에 일어날 수 있는 접속부의 접속불량에 의한 발열이 접속함 전체의 화재로 확산되는 것을 막아주는 최선의 방안을 구현하는 것이다.

또한, 모든 결선 작업을 공장 내에서 마무리하여 제공할 수 있으므로, 접속 불량 발생 가능성을 현저히 낮출 수 있음은 물론, 표준화 공정 적용으로 신뢰성 있는 제품 출시가 가능하다.

또한, 접속함 함체가 자립형 또는 벽부형 구분 없이 케이스 제작의 표준화로 대량 발주가 가능하여 제작 단가 낮출 수 있어, 가격 경쟁력을 확보할 수 있다.

또한, 다이오드 구비된 타입이나 없는 타입 또는 통신형 타입이나 비통신형 타입에도 모양이나 크기가 동일한 태양광발전 접속함이 제공되므로, 케이스 제작의 표준화로 인한 대량 발주가 가능하여 제작 단가를 절감시킬 수 있다.

또한, 태양광발전 접속함은 모두 표준형 구조로 동일하므로 기존의 주문 제작 방식에서 계획 생산 양산 방식으로 생산 방식의 변경이 가능하여 생산 작업 능률 향상 및 제품 품질 확보가 가능하다.

또한, 방열판 일체형 다이오드 연결모듈이 접속함본체 안에 위치하지 않고 우측 제2하우징 내부에 위치되어 연결되며, 다이오드 연결모듈의 사전 조립작업이 가능하여 접속함본체 본체와는 별개로 사전 조립후 별도의 검사 장비를 사용하여 검사 가능하므로 화재의 원인인 접속불량을 방지하고 생산 작업 능률을 향상시킬 수 있다.

또한, 방열판 일체형 다이오드 연결모듈이 접속함본체 안에 위치하지 않고 우측 제2하우징 내부에 위치하므로, 자연대류나 강제순환을 통해서 발열 문제를 쉽게 해결할 수 있으므로, KS 규격이 요구하는 함체 내의 전기부품의 상한 온도 조건을 쉽게 만족시킬 수 있다.

도 1은 일반적인 태양광발전시스템의 구성 개념도,
도 2는 일반적인 태양광발전시스템의 접속함을 나타낸 도면 대용 사진,
도 3은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 사시도,
도 4는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 정면도,
도 5는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 배면도,
도 6은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 좌측면도,
도 7은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 우측면도,
도 8은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 평면도,
도 9는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 저면도,
도 10은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 접속함본체에 형성된 연결홀 구성 상태를 나타낸 도면,
도 11은 본 발명에 따른 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 케이블 연결상태를 나타낸 개념도,
도 12는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 다이오드 연결모듈과 환풍구덮개 연결 구조를 나타낸 개념도,
도 13은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 다른 실시례에 따른 사시도.

각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 실시례를 설명함에 있어, 관련된 공지구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시례에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.

또한, 본 발명의 실시례의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

도 3은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 사시도이고, 도 4는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 정면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 배면도이고, 도 6은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 좌측면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 우측면도이며, 도 8은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 평면도이고, 도 9는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 저면도이며, 도 10의 (a)는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 제1하우징이 결합되는 접속함본체의 일측면에 형성된 연결홀의 구성 상태를 나타낸 도면이고, 도 10의 (b)는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 제2하우징이 결합되는 접속함본체의 타측면에 형성된 연결홀의 구성 상태를 나타낸 도면이며, 도 11은 본 발명에 따른 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 케이블 연결상태를 나타낸 개념도이다.

먼저, 도 3 내지 도 11을 참조하여 본 발명인 태양광발전 접속함의 기본적인 구조에 대해 설명하면 다음과 같다.

본 발명인 태양광발전 접속함은 정면을 기준으로 가운데에 종래와 같은 접속함본체(10)가 위치되고, 접속함본체(10)의 좌측에 제1하우징(20)이 연결되고, 접속함본체(10)의 우측에 제2하우징(30)이 연결되는 구조를 갖는다. 기본적인 외형 구조는 도 3 내지 도 9를 참조하여 파악할 수 있다.

접속함본체(10)의 내부 구조는 종래와 유사하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하도록 한다. 다만, 종래의 접속함은 접속함의 하부에서 배선 연결작업을 수행하였으나, 본 발명에 따르면 접속함본체(10)의 양 측에서 배선 연결작업을 수행하게 되므로, 접속함본체(10)의 상하 길이도 종래 대비 절대적으로 줄어들며, 본체 좌우 길이도 종래 대비 대폭적으로 축소할 수 있어 전면 밀폐도어의 크기를 획기적으로 줄일 수 있으며, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함은 내부 결선이 거의 없어져 종래에 흔히 이용되는 전선 덕트를 모두 생략할 수 있다.

접속함본체(10)의 전면에는 탈부착형 밀폐도어(12)가 구비된다. 탈부착형 밀폐도어(12)는 접속함본체(10)의 개방된 전면부에 슬라이딩되어 탈부착되면서 접속함본체(10)의 개방된 전면부를 개폐시킨다. 즉, 탈부착형 밀폐도어(12)는 접속함본체(10)의 개방된 전면부 형상에 대응되어 형성되며, 접속함본체(10)의 전면부 양 측면에 형성된 개폐수단을 통해 탈부착되는 구조를 갖는다. 개폐수단은 매미고리(14)나 결합볼트 등을 사용할 수 있으며, 접속함본체(10)의 개방된 전면부 둘레부와 탈부착형 밀폐도어(12) 상호간의 접촉부위는 실리콘이나 고무 패킹 등과 같은 적어도 하나의 밀폐부재(미도시)가 추가된다. 이와 같은 탈부착형 밀폐도어(12)의 구조는 종래의 일측면 힌지 결합에 의한 개폐도어에 비해 밀착력이 우수하며, 둘레부 전체에 고른 밀착력을 확보할 수 있도록 해준다. 즉, 힌지 결합에 의한 여닫이 구조는 도어의 두께를 일정 두께 이상, 일례로 2㎜ 이상으로 제작하지 않을 경우 힌지축, 즉 여닫이축 결합에 의해 도어판 자체가 휘면서 개폐면 전체에 고른 밀착력을 확보할 수 없다. 따라서, 도어판 자체가 휘지 않도록 도어의 두께를 일정 두께 이상으로 제작해야만 한다. 그러나, 이로 인해 도어의 무게가 무거워지면서 힌지축 결합부위가 일정 시간이 경과하면 힌지축이 틀어지면서 도어의 밀폐력을 저해시키는 현상이 발생한다.

따라서, 본 발명에 따른 탈부착형 개폐도어(12) 구조를 통해 이와 같은 문제점을 해소시킬 수 있다. 즉, 힌지축 구조를 생략하고 탈부착형 도어를 좌우 양측에 각각 형성된 적어도 두 개의 매미고리(14)를 통해 탈부착함으로써, 밀착력을 4방향으로 동일하게 가해줄 수 있어 종래와 같은 도어판의 휨 현상과 축 틀어짐을 방지할 수 있으며, 이로 인한 도어 및 함체의 두께를 종래 대비 얇게 제작할 수 있고 축 틀어짐으로 인한 밀폐력 저하 현상을 방지할 수 있어 보다 높은 IP 등급을 받을 수 있다.

또한, 탈부착형 밀폐도어(12)의 중심 상부에는 소정 크기의 투명 또는 반투명 재질의 아크릴판(15)을 구비할 수 있다. 아크릴판(15) 역시 밀폐구조를 구성하는 것이 원칙이다.

한편, 미도시 하였으나, 탈부착형 밀폐도어(12)의 일측 동일선상 상하부에는 돌기를 형성할 수 있으며, 상기 돌기의 위치에 대응되어 접속함본체(10)의 전면부 일측에는 상기 돌기가 끼워져 걸쳐지는 고리부를 형성할 수 있다. 힌지축의 결합구조와는 달리 금속재질로 형성된 돌기와 고리부는 축 틀어짐(주저앉음) 없이 탈부착형 밀폐도어를 지지하는 역할을 수행할 수 있다. 물론, 탈부착 결합동작은 매미고리(14)에 의해 수행된다.

이와 같은 탈부착형 밀폐도어(12)의 구성으로 접속함본체(10) 전면부의 밀폐력을 향상시킴은 물론, 접촉 부위에 전체적으로 고른 밀폐력을 확보 및 유지할 수 있다. 또한, 작업시에도 도어를 완전히 분리한 상태에서 작업을 수행하게 되므로, 작업 공간을 넓게 확보할 수 있으며, 이로 인한 작업 편의성을 향상시킬 수 있다.

제1하우징(20)은 접속함본체(10)의 좌측에 위치된다. 제1하우징(20)은 접속함본체(10)의 전후 두께에 비해 얇게 제작되며, 내부에 빈 공간을 형성한다. 제1하우징(20)은 접속함본체(10)의 좌측에 결합되면서 접속함본체(10)와의 결합면에는 연결홀(13)이 형성되며, 연결홀(13)에 제1케이블커넥터(21)가 결합된다. 연결홀(13)은 도 10에 도시된 바와 같이 상하 일렬로 배치된다.

따라서, 태양전지판과 연결된 (-)극성의 스트링(22)이 제1하우징(20)의 내부 빈 공간으로 인입된 후, 도 11에 도시된 바와 같이, 제1케이블커넥터(21)를 통해 접속함본체(10) 내부로 연결된다. 접속함본체(10) 내부에는 제1케이블커넥터(21)를 통해 유입된 (-)극성의 스트링(22)이 체결되는 퓨즈홀더(11)가 제1케이블커넥터(21)의 위치에 대응되어 일렬로 형성된다.

제1하우징(20)으로 유입되는 (-)극성의 스트링(22)은, 도 5 및 도 9를 참조하면, 제1하우징(20)의 하부면 또는 배면을 통해 유입될 수 있다. 따라서, 제1하우징(20)의 하부면과 배면에는 각각 인입홀(23)이 형성된다. 제1하우징(20)의 하부면과 배면에 형성된 인입홀(23)은 동일한 크기를 가지며, 평상시 하부면에 형성된 인입홀(23)만 개방되고, 배면에 형성된 인입홀(23)에는 제1차단판(24)이 결합된다. 즉, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함을 지면에 설치하는 경우(자립형) 태양전지판과 연결된 (-)극성의 스트링(22)을 주로 제1하우징(20)의 하부면에 형성된 인입홀(23)을 통해 제1하우징(20)의 내부 빈 공간으로 유입시킨 후 제1케이블커넥터(21)를 통해 접속함본체(10) 내부와 연결시킨다. 또한, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함을 벽체 등에 설치하는 경우(벽부형) 태양전지판과 연결된 (-)극성의 스트링(22)을 주로 제1하우징(20)의 배면에 형성된 인입홀(23)을 통해 내부 빈 공간으로 유입시킨 후 제1케이블커넥터(21)를 통해 접속함본체(10) 내부와 연결시킨다. 이때, 제1하우징(20)의 배면에 형성된 인입홀(23)을 사용할 경우 제1차단판(24)을 분리하여 제1하우징(20)의 하부면에 형성된 인입홀(23)에 결합시킨다. 즉, 제1하우징(20)에 형성된 인입홀(23)은 사용되는 인입홀(23)이 개방되고, 미사용되는 인입홀(23)이 제1차단판(24)에 의해 폐쇄되는 구조를 갖는다.

제2하우징(30)은 접속함본체(10)의 우측에 위치된다. 제2하우징(30)도 제1하우징(20)과 마찬가지로 접속함본체(10)의 전후 두께에 비해 얇게 제작되며, 내부에 빈 공간을 형성한다. 제2하우징(30)은 접속함본체(10)의 우측에 결합되면서 접속함본체(10)와의 결합면에는 연결홀(13)이 형성되며, 연결홀(13)에 제2케이블커넥터(31)가 결합된다. 연결홀(13)은 도 10에 도시된 바와 같이 상하 일렬로 배치된다.

따라서, 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링(32)이 제2하우징(20)의 내부 빈 공간으로 인입된 후, 도 11에 도시된 바와 같이, 제2케이블커넥터(31)를 통해 접속함본체(10) 내부로 연결된다. 접속함본체(10) 내부에는 제2케이블커넥터(31)를 통해 유입된 (+)극성의 스트링(32)이 체결되는 퓨즈홀더(11)가 제2케이블커넥터(31)의 위치에 대응되어 일렬로 형성된다.

이와 같이 태양전지판으로부터 생성된 전기(DC)는 접속함본체(10) 내부로 모아진 후 접속함본체(10) 내부에 구비된 차단기(도면부호 미기재)를 통해 인버터로 전달된다. 즉, 미도시 하였으나, 차단기와 연결된 케이블이 접속함본체(10)로부터 인버터연결홀(16)을 통해 제2하우징(30) 내부를 거쳐 인버터로 연결된다. 인버터연결홀(16)도 밀폐되며, 일례로 인버터연결홀(16)에는 밀폐력 확보를 위해 케이블 글랜드를 체결할 수 있다.

한편, 전술한 (-)극성과 (+)극성의 스트링(22, 32)은 모두 케이블로 칭할 수 있으나, 인버터로 연결되는 케이블과 구분하기 위해 편의상 태양전지판과 태양광발전 접속함 사이에 연결되는 선을 스트링이라 칭하고, 태양광발전 접속함과 인버터 사이에 연결되는 선을 케이블(미도시)이라 칭하였다.

따라서, 제1하우징(20)과 제2하우징(30)의 구성으로 종래 대비 배선 연결부의 면적이 2배로 늘어나 작업자가 현장 결선 작업시 작업 시간을 획기적으로 줄일 수 있으며, 또 종래 엎드려 작업하던 환경 조건에서 편하게 서서 결선 작업을 할 수 있으며, 접속함본체 작업시에도 내부 연결선 흐름이 모두 1: 1 직선 흐름으로 변경되므로, 채널(스트링) 수에 무관하게 통일된 작업이 가능하고, 채널 수가 많이 늘어나도 본 발명에 따른 함체의 높이만 변경하면 수용이 가능하므로 제작 및 작업 편리성이 향상될 수 있다.

제1케이블커넥터(21) 및 제2케이블커넥터(31)는 태양광 전용 MC4 커넥터를 사용하는 것이 바람직하다. MC4 커넥터는 IP67 기준을 만족시키며, 작업표준화가 매우 용이한 측면이 있다.

제2하우징(30)으로 인입되는 (+)극성의 스트링(32)이나 제2하우징(30)으로부터 인출되는 케이블(미도시)은, 도 5 및 도 9를 참조하면, 제2하우징(30)의 하부면 또는 배면을 통해 인입되거나 인출될 수 있다. 한편, 인출홀을 통해서는 (+)극성의 스트링(32)이 인입되기도 하고 인버터로 연결되는 케이블이 인출되기도 하나, 편의상 이하에서는 케이블을 기준으로 설명하도록 한다.

즉, 제2하우징(30)의 하부면과 배면에는 각각 인출홀(33)이 형성된다. 제2하우징(30)의 하부면과 배면에 형성된 인출홀(33)은 동일한 크기를 가지며, 평상시 하부면에 형성된 인출홀(33)만 개방되고, 배면에 형성된 인출홀(33)에는 제2차단판(34)이 결합된다. 즉, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함을 지면에 설치하는 경우(자립형) 인버터로 연결되는 케이블을 주로 제2하우징(30)의 하부면에 형성된 인출홀(33)을 통해 내부에서 외부로 인출시킨다. 또한, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함을 벽체 등에 설치하는 경우(벽부형) 인버터로 연결되는 케이블을 주로 제2하우징(30)의 배면에 형성된 인출홀(33)을 통해 내부에서 외부로 인출시킨다. 이때, 제2하우징(30)의 배면에 형성된 인출홀(33)을 사용할 경우 제2차단판(34)을 분리하여 제2하우징(30)의 하부면에 형성된 인출홀(33)에 결합시킨다. 즉, 제2하우징(30)에 형성된 인출홀(33)은 사용되는 인출홀(33)이 개방되고, 미사용되는 인출홀(33)이 제2차단판(34)에 의해 폐쇄되는 구조를 갖는다.

한편, 제1하우징(20)의 좌우 길이에 비해 제2하우징(30)의 좌우 길이가 더 길게 형성된다. 이는 전술한 (+)극성의 스트링(32) 이외에 인버터로 연결되는 굵은 케이블이 하부로 굽어지는 각도를 고려한 것이다. 즉, 퓨즈홀더(11)와 연결되는 (+)극성의 스트링(32)은 전선이 얇아 쉽게 구부릴 수 있으나, 인버터로 연결되는 케이블은 직경이 굵기 때문에 쉽게 구부릴 수 없어 굽어지는 각도 반경을 (+)극성의 스트링(32)에 비해 크게 확보해야 하므로, 인버터로 연결되는 케이블의 굽힌 반경을 고려하여 제2하우징(30)의 좌우 길이를 제1하우징(20)의 좌우 길이보다 길게 형성하는 것이 바람직하다. 인버터로 연결되는 케이블은 접속함본체(10) 내부에서 연결홀(13)보다 직경이 큰 인버터연결홀(16)을 통해 제2하우징(30) 내부로 인출되며, 인출된 케이블은 인출홀(33)을 통해 인버터로 연결된다.

한편, 본 발명에 따르면 안전적인 측면에서도 장점이 있다. 즉, 발전되어 인입되는 +/- 전선을 제1하우징(20)과 제2하우징(30)의 구성으로 좌/우로 완전 분리하여 배치 및 배선 작업이 가능하기 때문이다. 참고로, 태양광 발전시스템에서 가장 문제가 되는 곳이 접속함본체(10)이고, 이는 발전되는 전기를 좁은 공간(함체)에 모으는 역할을 하기 때문이다. 또한, 태양전지판에서 발전되는 전기는 일반 상용전기와 다른 고전압 DC 전기이다. DC 전기는 전류가 연속적으로 흐르므로 차단이 바로 되지 않고 강제로 차단을 시키면 아주 큰 아크(arc)가 발생한다. 이는 미미한 접속불량만 있어도 시간이 지나면 화재로 이어질 가능성이 매우 높으며, 또한 태양전지판은 햇빛이 있다면 무조건 전기가 만들어지므로 화재 발생시 소화가 불가능하여 화재 현장에서 가장 문제시 되는 부분이다. 하지만, 본 발명의 구조처럼 태양전지판에서 발전되어 들어오는 전선을 좌/우 측으로 물리적으로 확실히 이격시켜 줌으로써 화재 발생 가능성을 원천적으로 방지할 수 있다. 또한, 접속함본체(10) 내부 소자에서 접속불량이 발생하여 문제가 발생해도 접속함본체(10) 자체가 완전히 밀폐되는 구조이므로 외부로의 화재 확산은 불가능하다.

한편, 본 발명에 따른 태양광발전 접속함은, 제1하우징(20) 및 제2하우징(30)을 통해서 바닥에 고정되거나 벽체에 고정된다.

즉, 전술한 바와 같이, 접속함본체(10)를 현장 설치시 보통 2가지 방식으로 수행한다. 기본적인 방법인 자립식 하부부착 방식과 구조물에 부착하는 벽부착 방식이다. 전자는 모든 전선이 아래 덕트(전선 트레이: 배선이 다니는 통로)를 통하여 모여서 오고, 이 위에 태양광발전 접속함을 설치하여 아래면에 배선을 처리하는 방식이다. 후자는 구조물을 기둥에 매다는 형식으로 고정하는 방식이며, 두 고정 방법이 서로 다르므로 일반적으로는 함체를 각각 별도로 만들어야 한다. 즉, 자립형은 아래에 고정 구멍을 만들고, 벽부착형은 통상적으로는 돌출형 날개를 부착하고 복잡한 구조의 보조 장치를 추가로 만들어야 한다. 이는 현장 여건에 따라서 두 가지 형태를 상호 교환할 수 없다는 것이며, 매번 달리 발주 주문을 해야 함을 의미한다.

하지만, 본 발명에 적용되는 제1하우징(20) 및 제2하우징(30)은 본체의 IP 등급과는 무관하므로 자립형 부착을 위한 고정 구멍이나 벽부형 고정걸이용 구멍을 미리 뚫어 놓을 수 있으므로 2종류의 함체를 만들 필요가 없어 작업 생산성이 높아진다. 즉, IP 등급을 유지해야 하는 본체에는 일체의 구멍 없이 측면 제1하우징(20)과 제2하우징(30)에서 처리가 가능하므로 통일성 있는 함체를 만들 수 있다.

도 12는 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 일 실시례에 따른 다이오드 연결모듈과 환풍구덮개 연결 구조를 나타낸 개념도이다.

도면상에는 다이오드 연결모듈(35) 및 열방출수단(36)을 실선으로 표시하였으나, 이 둘은 모두 제2하우징(30) 내부에 위치한 것으로 이해할 수 있다.

즉, 제2하우징(30)의 내부에는 역전류 방지를 위한 다이오드 연결모듈(35)이 더 구비될 수 있다. 또한, 제2하우징(30) 내부에는 제2하우징(30) 내부의 열을 외부로 방출하기 위한 열방출수단(36)이 더 구비될 수 있으며, 열방출수단(36)은 냉각팬으로 구성할 수 있다.

태양광발전 접속함에는 역전류의 흐름을 막기 위한 다이오드가 설치되는 경우가 있다. 다이오드 설치는 접속함 KS 규격에서는 의무 사항은 아니지만, 낙뢰 등으로 외부에서 과전류가 흘러들어올 때 역전류의 흐름을 막을 수 있어 서로 연결된 주변 전지판이나 장비를 보호해 주는 역할을 한다. 하지만, 다이오드는 소자 동작시 발열하므로 냉각장치가 필수적으로 요구된다. 기존의 경우 다이오드는 접속함본체(10) 내부에 설치하고, 방열을 위해서 별도로 구성되는 방열판을 사용하고 있으며, 방열판 날개부(방열부)를 본체함에 구멍을 만들어 외부로 돌출되도록 한 뒤 외부 공기와의 접촉으로 방열시키는 구조였다.

구체적인 예로 종래에는 방열판을 배면에 설치하거나 상면에 설치하고 방열부를 외부로 돌출시키는 형태이다. 이 방법은 근본적으로 함체에 아주 큰 홀을 형성한 후 방열부를 밖으로 뽑아내는 것이므로 IP65 이상의 등급을 확보하기 위해서는 완벽한 기밀 처리를 해야하며, 함체의 철판을 두껍게 만들고 별도의 가공과 실링 등의 후처리를 해야만 한다. 따라서, 현재까지는 다이오드가 구비된 형태의 접속함은 제작이나 가공에 어려움이 많아 KS 규격인증 제품으로 시판되고 있는 것은 없는 실정이다. 그리고, 더욱 중요한 것은 비록 외부로 방열하는 구조를 가지고 있다고 하여도 방열판이 함체 내부에 존재하면 함체 내부 온도를 높이는 동작을 하게 되므로, KS 규격이 요구하는 온도 조건을 만족시키가 쉽지 않다. 즉, KS 규격에는 함체 내부 온도가 75도를 넘지 못하도록 하고 있으며, 이는 접속함본체(10)에 필수적으로 들어가는 전기소자(퓨즈홀더와 차단기 등)의 정상적인 동작을 위한 상한 온도이기 때문이다.

이의 해결을 위해서 본 발명에서는 다이오드를 본체 안에 설치하는 것이 아니라, 특수 제작된 방열판에 다이오드를 부착하여 IP67 등급을 만족하는 별도의 다이오드 연결모듈(35)을 만들어 제2하우징(30) 내부에 제2케이블커넥터(31)의 위치와 1대 1 대응하는 위치에 배치시킨다. 이렇게 하면, 발열이 되는 방열판 전체가 접속함본체(10) 밖으로 노출되는 구조가 되며, 이는 한쪽면만 외부로 노출되는 기존의 방열판 부착 구조보다 방열이 더욱 용이하다는 장점도 갖는다. 만약 다이오드 연결모듈(35)의 강제 방열이 필요시에는 접속함본체(10) 내부가 아닌 제2하우징(30) 상부에 열방출수단(36)을 위치시킨다. 이는 다이오드 동작으로 발생하는 열이 접속함본체(10)와는 무관하므로 접속함본체(10)에 들어가는 전기소자의 온도 조건을 완벽히 만족시킬 수가 있다. 즉, KS 규격이 요구하는 온도 조건을 손쉽게 만족시킬 수가 있다. 다만, 방열판 일체형 다이오드 모듈을 만들기 위한 별도의 방열판 구조 및 가공이 필요하다.

본 발명에서는 최소 비용으로 IP67 등급을 보장하는 다이오드 연결모듈(35)을 만들기 위하여 미도시 하였으나, 방열판 일체형 다이오도 연결모듈을 제시하고, 통일된 모듈을 만들기 위해서 4 채널(다이오드가 4개 들어감)용을 기본으로 하는 방식을 제시한다.

참고로 다이오드는 동작 허용 상한 온도가 120도 이므로, 다이오드 독립으로는 100도 이하의 온도 조건만 만족한다면 KS 규격에는 문제가 없다.

도 13은 본 발명에 의한 태양광발전 접속함의 다른 실시례에 따른 사시도이다.

도 13을 참조하면, 태양광발전 접속함으로 조사되는 직사광이나 빗물 등을 방지하기 위해 접속함본체(10)의 상부에는 그늘막부재(40)를 더 설치할 수 있다. 그늘막부재(40)는 제1하우징(20)과 제2하우징(30)을 통해 탈부착된다.

즉, 태양광발전 접속함 설치 장소는 비와 직사광선을 피할 수 있는 곳에 설치되어야 하나, 현장에서는 잘 지켜지지 않는 실정이다. 따라서 KS 규격에서는 IP54 이상을 만족하도록 하여 약간의 비바람은 문제가 없도록 하고 있으나, 한 여름의 폭염에 의한 함체의 온도 상승에 대한 규제는 완벽하지 않다. 따라서 태양광발전 접속함이 직사광선을 받을 경우 접속함본체(10) 내부 온도는 쉽게 50도를 넘을 수 있으며, 현장에서 가끔 문제를 일으키기도 한다. 따라서, IP 등급과는 무관한 제1하우징(20)과 제2하우징(30)에 연결부(미도시)를 형성하고 이에 그늘막부재(40)를 부착하는 것이 바람직하며, 그늘막부재(40)의 기둥을 부착할 수 있는 구멍을 제1하우징(20)과 제2하우징(30)에 미리 형성해 놓으면, 사용자 요구에 따라 삿갓 모양의 그늘막부재(40)를 쉽게 추가할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명에 따르면, 제1하우징(20)과 제2하우징(30)의 구성을 통해 태양전지판과 연결된 스트링(22) 및 인버터로 연결되는 케이블(32)의 연결작업 편의성을 향상시킴은 물론, 높은 IP 등급의 요구 조건을 쉽게 만족시킬 수 있다.

이상에서, 본 발명의 실시례를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시례에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 이상에서 기재된 "포함하다", "구성하다" 또는 "가지다" 등의 용어는, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 해당 구성 요소가 내재할 수 있음을 의미하는 것이므로, 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 게시된 실시례들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시례에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10 : 접속함본체 11 : 퓨즈홀더
12 : 탈부착형 밀폐도어 13 : 연결홀
14 : 매미고리 15 : 아크릴판
16 : 인버터연결홀
20 : 제1하우징 21 : 제1케이블커넥터
22 : (-)극성의 스트링 23 : 인입홀
24 : 제1차단판
30 : 제2하우징 31 : 제2케이블커넥터
32 : (+)극성의 스트링 33 : 인출홀
34 : 제2차단판 35 : 다이오드 연결모듈
36 : 열방출수단 37 : 환풍구덮개
40 : 그늘막부재

Claims (10)

1. 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링과 (-)극성의 스트링이 접속함본체의 하부로 연결되어 태양전지판에서 발전된 전기를 모아 인버터로 전달하는 태양광발전 접속함에 있어서,
   상기 접속함본체의 좌우 두 개의 측면 중 일측면에 연결되어 내부 빈 공간을 형성하고, 상기 접속함본체와 연결된 측면부에 제1케이블커넥터가 형성되며, 상기 태양전지판과 연결된 (-)극성의 스트링이 내부 빈 공간으로 인입되어 상기 제1케이블커넥터를 통해 상기 접속함본체 내부로 연결되는 제1하우징; 및
   상기 접속함본체의 좌우 두 개의 측면 중 타측면에 연결되어 내부 빈 공간을 형성하고, 상기 접속함본체와 연결된 측면부에 제2케이블커넥터가 형성되며, 상기 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링이 내부 빈 공간으로 인입되어 상기 제2케이블커넥터를 통해 상기 접속함본체 내부로 연결되고, 상기 접속함본체로부터 인버터로 연결되는 케이블이 내부 빈 공간을 통해 인출되어 상기 인버터로 연결되는 제2하우징;을 포함하며,
   (+)극성의 스트링과 (-)극성의 스트링 상호간에 발생되던 아크(arc) 발생을 방지하기 위해 상기 태양전지판과 연결된 (+)극성의 스트링과 (-)극성의 스트링 상호간의 이격 거리를 상기 접속함본체의 좌우로 각각 이격시켜 배치한 것을 특징으로 하는 태양광발전 접속함.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제1케이블커넥터 및 상기 제2케이블커넥터는 상하 일렬로 배치되고,
   상기 접속함본체 내부에는 상기 스트링이 체결되는 퓨즈홀더가 상기 제1케이블커넥터 및 상기 제2케이블커넥터의 위치에 대응되어 일직선상에 위치되는 태양광발전 접속함.
3. 제1항에 있어서,
   상기 제1하우징의 하부면과 후면에는 상기 태양전지판과 연결된 스트링이 인입되는 인입홀이 각각 동일한 구조로 형성되어 둘 중 어느 하나의 인입홀에는 제1차단판이 탈부착가능하게 결합되면서 상기 제1차단판이 결합된 인입홀이 폐쇄되고,
   상기 제2하우징의 하부면과 후면에는 상기 태양전지판과 연결된 스트링과 상기 인버터로 연결되는 케이블이 인입/인출되는 인출홀이 각각 동일한 구조로 형성되어 둘 중 어느 하나의 인출홀에는 제2차단판이 탈부착가능하게 결합되면서 상기 제2차단판이 결합된 인출홀이 폐쇄되는 태양광발전 접속함.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1하우징의 좌우 길이에 비해 상기 제2하우징의 좌우 길이가 더 길게 형성되는 태양광발전 접속함.
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2하우징 내부에는 역전류 방지를 위한 밀폐형 다이오드 연결모듈이 더 구비되는 태양광발전 접속함.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2하우징에는 상기 제2하우징 내부의 열을 상기 제2하우징의 외부로 방출하기 위한 열방출수단이 더 구비되는 태양광발전 접속함.
7. 제1항에 있어서,
   상기 접속함본체의 전면에 형성되는 도어는 탈부착형 밀폐도어로 구성되는 태양광발전 접속함.
8. 제7항에 있어서,
   상기 탈부착형 밀폐도어는 다방향 압착 밀폐가 가능한 태양광발전 접속함.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1하우징 및 상기 제2하우징을 통해서 바닥에 고정되거나 벽체에 고정되는 태양광발전 접속함.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 접속함본체의 상부에는 그늘막부재가 더 설치되며,
    상기 그늘막부재는 상기 제1하우징과 상기 제2하우징을 통해 탈부착되는 태양광발전 접속함.

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