KR20140147869A - 히트 싱크를 갖는 전자 구성요소 하우징 - Google Patents

히트 싱크를 갖는 전자 구성요소 하우징 Download PDF

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KR20140147869A
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photovoltaic module
photovoltaic assembly
component housing
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KR1020147030072A
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자차리 키뇬
존 개논
니콜라스 맥키벤
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선파워 코포레이션
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Abstract

태양 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전 조립체가 기술된다. 광기전 조립체는 광기전 모듈 및 전자 구성요소 하우징을 포함한다. 광기전 모듈은 프레임, 적층체, 복수의 태양 전지들, 및 백시트를 갖는다. 전자 구성요소 하우징은 백시트에 결합된 상부 섹션, 중간 섹션, 및 전자 구성요소들을 봉입하는 하부 섹션을 갖는다. 전자 구성요소들은 접속함용 전자기기 또는 마이크로인버터를 포함할 수 있다. 중간 섹션은 전자 구성요소와 열적 연통하는 히트 싱크, 및 개구를 가질 수 있다. 개구는 그 내부에 분포된 복수의 공기 핀들을 갖는 복수의 개구들일 수 있거나, 대각선 또는 만곡된 구조물일 수 있다. 개구는 히트 싱크와 주변 환경 사이에서의 유체 연통을 허용할 수 있다. 상부 섹션 및/또는 전술된 공기 핀은 또한 열 전도성 접착제를 통해 백시트에 결합될 수 있다.

Description

히트 싱크를 갖는 전자 구성요소 하우징{ELECTRONIC COMPONENT HOUSING WITH HEAT SINK}
본 명세서에 기술된 요지의 실시예들은 일반적으로 태양 전지, 광기전 모듈, 및 관련 전자 구성요소들을 포함한 광기전 조립체(photovoltaic assembly)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 광기전 모듈, 전자 하우징 구성요소, 및 히트 싱크(heat sink)에 관한 것이다.
태양 전지는 태양 방사선을 전기 에너지로 변환시키기 위한 잘 알려진 장치이다. 몇몇 태양 전지들은 함께 연결되어 태양 전지 어레이를 형성할 수 있다. 태양 전지 어레이는 다양한 공정들 및 봉지제 재료(encapsulant material)를 사용하여 광기전(PV) 모듈로 패키징될 수 있다. 생성된 전류를 변환, 수집 및 전달하기 위해 전자 구성요소들 및 배선이 요구된다. 이러한 전자 구성요소들은 보통은 광기전 모듈들의 선적 밀도가 떨어지지 않도록 광기전 모듈의 후방에 근접하게 장착된다. 작동 동안에, 전자 구성요소들은 봉지제 재료가 가속된 속도로 열화되게 할 수 있는 열을 발생시키거나 포집할 수 있다. 열은 또한 광기전 모듈 내부의 전지들을 영구적으로 손상시키거나, 일시적인 성능 열화를 일으킬 수 있다. 본 발명의 하나 이상의 실시예들은 열을 전자 구성요소들로부터 주변 환경으로 전달하는 대안적인 수단을 제공하는 광기전 조립체에 관한 것이다.
유사한 도면 부호가 도면들 전체에 걸쳐 유사한 요소를 가리키는 첨부 도면과 관련하여 고려될 때, 상세한 설명을 참조함으로써 발명 요지의 보다 완전한 이해가 얻어질 수 있다.
<도 1>
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 광기전 모듈의 개략 사시도.
<도 2>
도 2는 일 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 3>
도 3은 일 실시예에 따른 도 2의 전자 구성요소 하우징의 개략 사시도.
<도 4>
도 4는 일 실시예에 따른 도 3의 전자 구성요소 하우징의 개략 단면도.
<도 5>
도 5는 또 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 단면도.
<도 6>
도 6은 또 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 단면도.
<도 7>
도 7은 또 다른 실시예에 따른 도 6의 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 8>
도 8은 또 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 단면도.
<도 9>
도 9는 또 다른 실시예에 따른 도 8의 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 10>
도 10은 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 11>
도 11은 또 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 단면도.
<도 12>
도 12는 또 다른 실시예에 따른 도 11의 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 13>
도 13은 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 단면도.
<도 14>
도 14는 다른 실시예에 따른 도 13의 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 15>
도 15는 또 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 단면도.
<도 16>
도 16은 또 다른 실시예에 따른 도 15의 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 17>
도 17은 또 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 18>
도 18은 또 다른 실시예에 따른 도 17의 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 19>
도 19는 다른 실시예에 따른 광기전 조립체의 개략 사시도.
<도 20>
도 20은 다른 실시예에 따른 도 19의 광기전 조립체의 개략 단면도.
하기 상세한 설명은 사실상 단지 예시적인 것이며, 발명 요지 또는 출원의 실시예 및 그러한 실시예의 사용을 제한하도록 의도되지 않는다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 단어 "예시적인"은 예, 사례 또는 일례로서 제공하는"을 의미한다." 본 명세서에 예시적으로 것으로 기술된 임의의 구현예는 다른 구현예들에 비해 바람직하거나 유리한 것으로 반드시 해석되는 것은 아니다. 또한, 전술된 기술분야, 배경기술, 간략한 요약 또는 하기 상세한 설명에서 제시되는 임의의 표현된 또는 암시된 이론에 의해 제한되도록 하는 의도는 없다.
게다가, 소정의 용어는 단지 참조의 목적을 위해 하기 설명에 또한 사용될 수 있고, 따라서 제한하고자 의도되지 않는다. 예를 들어, "상부", "중간" 및 "하부"와 같은 용어들은 참조되는 도면에서의 방향을 지칭한다. "전방" 및 "후방"과 같은 용어들은 논의 중인 구성요소를 기술하는 본문 및 연관 도면을 참조함으로써 명확해지는 일관된, 하지만 임의적인 기준틀 내에서 구성요소의 부분들의 배향 및/또는 위치를 기술한다. 그러한 용어는 위에서 구체적으로 언급된 단어, 이의 파생어 및 유사한 의미의 단어를 포함할 수 있다. 유사하게, 구조물을 지칭하는 "제1", "제2"라는 용어 및 다른 그러한 수치 용어는, 문맥에 의해 명확하게 지시되지 않는 한, 차례 또는 순서를 암시하지 않는다.
"억제하다" - 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 억제하다는 효과를 감소 또는 최소화시키는 것을 기술하는 데 사용된다. 구성요소 또는 특징부가 동작, 움직임 또는 조건을 억제하는 것으로 기술될 때, 이는 결과 또는 성과 또는 미래의 상태를 완전하게 방지할 수 있다. 부가적으로, "억제하다"는 그렇지 않을 경우에 발생할 수도 있는 성과, 성능 및/또는 효과의 감소 또는 완화를 또한 지칭할 수 있다. 따라서, 구성요소, 요소 또는 특징부가 결과 또는 상태를 억제하는 것으로 지칭될 때, 이는 결과 또는 상태를 완전하게 방지 또는 제거할 필요는 없다.
태양 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전 조립체가 본 명세서에 개시된다. 광기전 조립체는 광기전 모듈 및 전자 구성요소 하우징을 갖는다. 광기전 모듈은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전방면 및 전방면의 반대편에 있는 후방면을 가질 수 있다. 광기전 모듈은 프레임, 적층체, 적층체 내에 그리고 이에 따라 광기전 모듈 내에 배치되는 전방면 상의 복수의 태양 전지들, 및 후방면 상에 배치되는 백시트(backsheet)를 가질 수 있다. 전자 구성요소 하우징은 백시트에 결합된 상부 부분, 전자 구성요소를 봉입(enclosing)하는 하부 부분, 및 중간 부분을 가질 수 있다. 전자 구성요소 하우징의 중간 부분은 전자 구성요소와 열적 연통(thermal communication)하는 히트 싱크(heat sink) 및 개구를 포함할 수 있다. 전자 구성요소 하우징의 개구는 상부 부분과 하부 부분 사이에 있어, 히트 싱크와 주변 환경 사이에서의 유체 연통을 허용할 수 있다.
태양 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 다른 광기전 조립체가 또한 본 명세서에 개시된다. 광기전 조립체는 광기전 모듈 및 전자 구성요소 하우징을 갖는다. 광기전 조립체는 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전방면 및 전방면의 반대편에 있는 후방면을 가질 수 있다. 광기전 모듈은 적층체, 적층체 내에 그리고 이에 따라 광기전 모듈 내에 배치되는 전방면 상의 복수의 태양 전지들, 및 후방면 상에 배치되는 백시트를 가질 수 있다. 전자 구성요소 하우징은 광기전 모듈의 백시트에 결합된 상부 부분, 전자 구성요소를 봉입하는 하부 부분, 및 중간 부분을 가질 수 있다. 전자 구성요소 하우징의 중간 부분은 전자 구성요소와 열적 연통하는 히트 싱크 및 개구를 포함할 수 있다. 하우징의 개구는 하부 부분으로부터 시작하여 상부 부분과 하부 부분 사이에서 종료되어, 히트 싱크와 주변 환경 사이에서의 유체 연통을 허용할 수 있다.
태양 방사선을 전기 에너지를 변환하기 위한 또 다른 광기전 조립체가 또한 본 명세서에 개시된다. 광기전 조립체는 광기전 모듈 및 전자 구성요소 하우징을 갖는다. 광기전 모듈은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전방면 및 전방면의 반대편에 있는 후방면을 가질 수 있다. 광기전 모듈은 프레임, 적층체, 적층체 내에 그리고 이에 따라 광기전 모듈 내에 배치되는 전방면 상의 복수의 태양 전지들, 및 후방면 상에 배치되는 백시트를 가질 수 있다. 전자 구성요소 하우징은 전자 구성요소를 봉입하는 하부 부분, 상부 부분, 및 중간 부분을 가질 수 있다. 상부 부분은 하부 부분으로부터 연장되고 백시트에 결합되도록 내향으로 구부러진 L자형 구조물을 가질 수 있다. 중간 부분은 히트 싱크를 가질 수 있다. 히트 싱크는 전자 구성요소와 열적 연통 상태에 있을 수 있다. 중간 부분은 또한 상부 부분과 하부 부분 사이에서 전자 구성요소 하우징에 있는 개구를 가질 수 있다. 개구는 히트 싱크와 주변 환경 사이에서의 유체 연통을 허용한다. 중간 부분은 L자형 구조물 사이에서 백시트와 접촉하도록 전자 구성요소 하우징의 하부 부분으로부터 연장되어, 백시트로부터 히트 싱크로의 열 전달을 허용하는 복수의 공기 핀(air fins)들을 추가로 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 명확히 달리 명시되지 않는 한, "결합된"은 하나의 요소/노드/특징부가 반드시 기계적으로 결합되는 것은 아니고 다른 요소/노드/특징부에 직접적으로 또는 간접적으로 결합됨(또는 그와 직접적으로 또는 간접적으로 연통됨)을 의미한다.
도 1 내지 도 20은 태양 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전 조립체의 다양한 실시예들을 도시한다. 본 발명의 적어도 일부 실시예들의 철저한 이해를 제공하기 위해 장치 및 구성요소의 예들과 같은 다수의 구체적인 상세 사항들이 제공된다. 그러나, 본 발명의 다른 실시예들이 기술된 구체적인 상세 사항들 중 하나 이상 없이도 실시될 수 있는 것이 이해될 것이다. 다른 경우들에서, 본 발명의 소정의 실시예들의 태양을 모호하게 하는 것을 피하기 위하여, 잘 알려진 상세 사항들은 도시되거나 기술되지 않는다.
도 1은 정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전방면(112) 및 전방면(112)의 반대편에 있는 후방면(114)을 갖는 광기전 모듈(110)을 도시한다. 일부 실시예들에서, 광기전 모듈(110)은 프레임(118), 및 복수의 태양 전지(117)들을 포함하는 적층체(116)를 갖는다. 태양 전지(117)들은 전방면(112)에 대면한다. 적층체(116)는 태양 전지(117)들을 둘러싸고 봉입하는 하나 이상의 봉지 층(encapsulating layer)(111)들을 포함할 수 있다. 유리 또는 다른 투명한 재료로 제조된 커버(115)가 봉지 층(111)에 적층될 수 있다. 소정의 실시예에서, 커버(115)의 구성을 위해 선택되는 재료는, 반사를 최소함으로써 태양광의 최대량이 태양 전지(117)들에 도달하게 하는 특성에 대해 선택될 수 있다. 커버(115)는 적층체(116)에 구조적 강성을 제공할 수 있다. 적층체(116)는 또한 백시트(119)를 가질 수 있다. 백시트(119)는 적층체(116)의 밑면을 보호하는 내후성의 전기 절연 층일 수 있다. 백시트(119)는 중합체 시트일 수 있으며, 적층체(116)의 봉지제 층(111)(들)에 적층될 수 있거나, 봉지제의 층(111)들 중 하나와 일체일 수 있다.
도 2를 참조하면, 태양 방사선을 전기 에너지로 변환하기 위한 광기전 조립체(100)가 도시되어 있다. 광기전 조립체(100)는 도 1과 관련하여 기술된 광기전 조립체(110)와 유사한 광기전 모듈(110)을 가질 수 있다. 광기전 조립체(100)는 또한 백시트(119)에 결합된 전자 구성요소 하우징(120)을 갖는다. 광기전 모듈(110)이 도 2에 도시되어 있지만, 광기전 조립체(110)는 대안적으로 다른 실시예에서 광기전 집광기 및 전자 구성요소 하우징을 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에 기술된 전자 구성요소 하우징(120)의 개략 사시도를 도시한다. 전자 구성요소 하우징(120)은 상부 부분(122), 중간 부분(124) 및 하부 부분(126)을 갖는다. 상부 부분은 백시트(119) 상의 광기전 모듈(110)의 후방면(114)에 결합된다. 도 3에 도시된 개략도가 요소들의 하나의 예시적인 배열을 도시하지만, 추가의 개재하는 요소, 장치, 특징부 또는 구성요소가 본 발명의 하나 이상의 실시예에 존재할 수 있다.
도 4를 추가로 참조하면, 전자 구성요소 하우징(120)의 중간 부분(124)은 관통 구멍, 즉 전자 구성요소 하우징(120)의 다른 단부까지 연장되는 일 단부 상의 개구일 수 있는 개구(130)를 포함한다. 개구(130)는 히트 싱크(127)와 주변 환경 사이에서의 열 전달을 허용할 수 있다. 주변 환경은 광기전 모듈(110)의 위와 아래의 개방된 공기이다. 개구(130)는 또한 전자 구성요소 하우징(120) 내에 수용된 전자 구성요소들과 적층체(116) 사이의 공기 흐름을 허용하여, 전자 구성요소 하우징(120)을 효과적으로 냉각하여 열이 빠져나가게 할 수 있다. 전기 케이블(129)이 포함될 수 있고, 광기전 조립체(100)에 의해 생성된 전기를 출력하는 데에 사용될 수 있다.
히트 싱크(127)는 열에너지를 수용하고 지향시키며 분산시키는 장치이다. 히트 싱크(127)는 구리, 알루미늄, 또는 다른 금속과 같은 높은 열전도도를 갖는 재료로 구성될 수 있다. 비용, 입수가능성, 유전 특성, 또는 전자 구성요소 하우징(120)에서의 설계 제약과 같은 다른 이유들로 인해 다른 재료가 보다 더 적합하다면, 열전도도로 잘 알려지지 않은 재료로 또한 구성될 수 있다. 히트 싱크(127)는 전자 구성요소(128)와 직접적으로 열적 연통하며, 일부 실시예들에서, 전자 구성요소 하우징(120)과 일체로 형성될 수 있다. 히트 싱크는 그의 표면 특징부 및 기하학적 형상을 통해 열을 분포시키고 교환할 수 있다. 그러한 형상 및 특징부는 평면 요소, 원통형 연장부 등을 포함한, 임의의 유형, 크기 또는 배열의 핀들을 포함할 수 있다. 히트 싱크의 핀은 본 명세서에서 공기 핀으로 지칭될 수 있지만, 이들은 히트 싱크(127)의 다른 구성요소들과 일체로 형성된다. 핀은 히트 싱크(127)로부터 환경으로의 열 전달율을 증가시키는 것에 더하여 공기 흐름을 지향시킬 수 있다. 히트 싱크(127)는 하나 또는 수 개의 표면들로부터 돌출된 2개의 직사각형 프리즘들 사이에 배치된 핀들, 및 다른 구성들을 가질 수 있다. 핀의 평면 표면은 예상되는 공기 흐름과 정렬되거나 그에 수직일 수 있거나, 임의의 중간 구성일 수 있다.
일 실시예에서, 전자 구성요소 하우징(120)은 알루미늄으로 구성된다. 다른 실시예에서, 전자 구성요소 하우징(120)은 열 소산 중합체로 구성된다. 일 실시예에서, 광기전 모듈(110)의 백시트(119)는 유리 또는 플라스틱 중합체로부터 제작된다.
전자 구성요소 하우징(120)이 광기전 모듈(110)의 코너에 장착된 것으로 도 2에 도시되어 있지만, 전자 구성요소 하우징(120)은 광기전 모듈(110)의 후방면(114)에서 어디엔가의 일정 위치와 같은 다른 적합한 위치에 장착될 수 있다. 전자 구성요소 하우징(120)은 백시트(119)에 장착되는 것과 같이 광기전 적층체(116)의 후방면(114)에 직접적으로 그리고 오로지 후방면에만 장착될 수 있다. 따라서, 도시된 실시예들이 프레임(118)을 포함하지만, 다른 실시예들에서는, 프레임(118)이 생략될 수 있으며 광기전 적층체(116)가 본 명세서에 기술된 개선된 전자 구성요소 하우징을 여전히 포함하면서 비-프레임 요소들에 의해 지지될 수 있다. 프레임을 포함하는 이들 실시예에서, 전자 구성요소 하우징(120)은 하우징(120) 또는 프레임(118)의 하나 또는 수 개의 측부를 따라 프레임(118)에 추가적으로 결합될 수 있다.
계속 도 4를 참조하고, 도 5를 추가적으로 참조하면, 광기전 조립체(100)의 개략 단면도가 도시되어 있다. 전자 구성요소 하우징(120)은 상부 부분(122), 중간 부분(124) 및 하부 부분(126)을 갖는다. 상부 부분은 백시트(119)를 통해 광기전 모듈(110)의 후방면(114)에 결합된다. 중간 부분은 히트 싱크(127) 및 개구(130)를 포함할 수 있다. 하부 부분(126)은 전자 구성요소(128)를 봉입한다. 대안적으로, 전자 구성요소(128)는 전자 구성요소 하우징(120)의 상부 및 하부 부분(122, 126)들 중 어느 하나 또는 둘 모두 내에 부분적으로 또는 전체적으로 분포될 수 있다. 따라서, 전자 구성요소(128)의 구성 요소들의 적어도 일부는 전자 구성요소 하우징(120)의 상부 부분, 중간 부분, 또는 하부 부분(122, 124 126) 중 임의의 것에 존재할 수 있다. 히트 싱크(127)는 또한 개구(130)의 상부 부분, 하부 부분, 또는 상부 부분 및 하부 부분 둘 모두 상에 있을 수 있다. 전자 구성요소(128)는, 대부분의 가정 및 설비들이 AC를 사용하므로, 광기전 조립체(100)의 출력 전류를 직류(DC)로부터 교류(AC)로 변환하고 AC를 출력하는 데에 사용될 수 있는 마이크로인버터일 수 있다. 다른 실시예에서, 전자 구성요소(128)는 접속함(junction box) 또는 광기전 모듈 접속함의 전자 구성요소를 포함한다. 또 다른 실시예에서, 전자 구성요소(128)는 직류-직류 옵티마이저(DC to DC optimizer) 또는 다른 분산형 전력 조절 전자 장치를 포함한다.
또 다른 실시예에서, 열 전도성 접착제(125)가 도 5에 도시된 바와 같이 백시트(119)와 전자 구성요소 하우징(120)의 상부 부분(122) 사이에 배치된다. 열 전도성 접착제(125)는 전자 구성요소 하우징(120)을 백시트(119)에 고정되는 상태로 유지하도록 구비될 수 있다. 일 실시예에서, 열 전도성 접착제(125)는 백시트(119)로부터의 열을 흡수 및/또는 전달하여, 열이 반드시 고른 양으로는 아니지만 백시트(119)와 전자 구성요소 하우징(120) 중 어느 하나 또는 둘 모두로부터 히트 싱크(127)를 통해 환경으로 운반되도록 사용된다. 다른 실시예에서, 접착제는 비교적 높은 열 절연 특징을 가질 수 있으며, 전자 구성요소 하우징(120)에서 발생된 열로부터 광기전 모듈(110)을 절연하는 데에 사용될 수 있다. 유리하게는, 전자 구성요소 하우징(120)으로부터 전달되어 광기전 적층체(116) 내로 이동하는 열에 의해 야기되는 손상이 억제된다.
도 6을 참조하면, 광기전 조립체(200)의 다른 실시예의 개략 단면도가 도시되어 있다. 이하에 달리 명시되지 않는다면, 도 1 내지 도 5의 구성요소들을 지칭하는 데 사용된 도면 부호들은 인덱스가 100의 증가 단위로 증분된 것을 제외하고는 도 6 내지 도 20의 구성요소들과 유사하다.
도 1 내지 도 5와 유사하게, 광기전 조립체(200)는 전방면(212), 후방면(214), 프레임, 적층체(216), 복수의 태양 전지(217)들 및 백시트(219)를 갖는 광기전 모듈(210)을 포함한다. 전자 구성요소 하우징(220)은 백시트(119)에 결합된 상부 부분(222) 및 전자 구성요소를 봉입하는 하부 부분(226)을 갖는다. 전자 구성요소 하우징(220)의 중간 부분(224)은 제1 개구(232) 및 제2 개구(234)를 포함한다. 도시되지는 않았지만, 전자 구성요소는 제1 개구(232)와 제2 개구(234) 사이에 배치되거나, 전자 구성요소 하우징의 상부, 중간 및 하부 부분(222, 224, 226)들 내에 분포될 수 있다. 더욱이, 2개의 개구들만이 도시되었지만, 추가의 개구들이 포함될 수 있으며, 가능하게는 전자 구성요소를 배치하기 위한 추가의 구역들을 한정할 수 있다.
도 7은 광기전 조립체(200)의 개략 사시도를 도시한다. 프레임(218)이 백시트(219) 및 전자 구성요소 하우징(220)과 함께 도시되어 있다. 전자 구성요소를 봉입하는 전자 구성요소 하우징(220)의 상부 부분(222), 중간 부분(224) 및 하부 부분(226)이 또한 도시되어 있다. 제1 및 제2 개구(232, 234)들은 전자 구성요소 하우징(220)의 중간 부분(224) 내에 포함된다.
도 8을 참조하면, 광기전 조립체(300)의 다른 실시예의 개략 단면도가 도시되어 있다. 광기전 조립체(300)는 도 1 내지 도 5와 관련하여 기술된 조립체들과 유사한데, 이때 공기 핀(339)들의 부가가 전자 구성요소 하우징(320)의 중간 부분(324)에서 보여지는 히트 싱크(327) 내에 배치된다. 일 실시예에서, 공기 핀(339)들은 하부 부분(326)으로부터 연장되어 상부 부분(322)과 접촉한다. 그러한 일 실시예에서, 공기 핀(339)은 공기 흐름을 위한 추가적인 경로, 및 히트 싱크(327)와 주변 환경 사이에서의 유체의 열적 연통을 허용한다. 공기 핀(339)은 또한 전술된 바와 같이 전자 구성요소 하우징(320)의 냉각을 증진시키고 이에 기여한다. 소정 실시예들에서, 공기 핀(339)은 상부 부분(322)과 하부 부분(324) 사이에서 부분적으로만 연장될 수 있으며, 따라서 중간 부분(324)을 가로질러 부분적으로만 연장될 수 있다. 그러한 실시예들에서, 공기 핀(339)은 상부 부분(322)과 접촉하지 않는다.
도 9는 도 8과 관련하여 기술된 광기전 조립체(300)의 개략 사시도를 도시하는데, 여기서 중간 부분(324) 내의 공기 핀(339)들이 도시되어 있다.
도 10을 참조하면, 광기전 조립체(300)의 또 다른 실시예의 사시도가 도시되어 있다. 이상을 참조하면, 도 10에 도시된 광기전 조립체(300)는, 중간 부분(324)이 전자 구성요소 하우징(320)의 모든 측부들을 따라 개구(830) 내에 공기 핀(339)들을 포함하는 것을 제외하고는, 도 8과 관련하여 기술된 조립체와 유사하다. 공기 핀(339)은 전술된 바와 같이 히트 싱크(327)로부터 주변 환경으로의 열-지향 채널로서 작용할 수 있다. 개구(830)는 또한 일 측부이든, 모든 측부이든, 또는 이 사이의 임의의 개수의 측부들이든, 전자 구성요소 하우징(320)의 측부들 중 임의의 개수 상에 존재할 수 있다. 부가적으로, 다수의 보다 작은 개구들이 개구(830)를 대체하여, 전자 구성요소 하우징(320)의 측부에서 개방된 그릴(grill), 메시, 또는 일련의 포트들을 초래할 수 있다.
도 11을 참조하면, 광기전 조립체(400)의 또 다른 실시예의 개략 단면도가 도시되어 있다. 도 11에 도시된 광기전 조립체(400)는 도 8 내지 도 10과 관련하여 기술된 조립체와 유사하다. 그러나, 전자 구성요소 하우징(420)은 히트 싱크(427)의 표면으로부터 상부 부분(422)에 닿지 않으면서 전자 구성요소 하우징(420)의 상부 부분(422)을 향해 연장되는 공기 핀(439)들을 갖는 개구(430)를 구비한다.
도 12는 광기전 조립체(400)의 실시예에 대한 개략 사시도를 도시한다. 공기 핀(439)들이 개구(430) 내에 위치된 것으로 도시되어 있다.
도 13을 참조하면, 광기전 조립체(500)의 또 다른 실시예의 개략 단면도가 도시되어 있다. 광기전 조립체(500)는 전자 구성요소 하우징(520)의 하부 부분(526)으로부터 연장되어 광기전 모듈(510)의 백시트(519)에 결합되도록 내향으로 구부러진 L자형 구조물(550)을 갖는 상부 부분(522)을 포함한다. 전자 구성요소 하우징(520)의 중간 부분(524)은 개구(530) 내에 위치되는 히트 싱크(527) 내에 배치된 제1 세트의 공기 핀(539)들 및 제2 세트의 공기 핀(542)들을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 세트의 공기 핀(542)들은 전자 구성요소 하우징(520)의 하부 부분(526)로부터 L자형 구조물(550) 사이에서 백시트(519)와 접촉하도록 연장되어, 열이 백시트(519)로부터 히트 싱크(527)로 전달되게 한다. 하부 부분(526)으로부터 연장되어 내향으로 구부러진 L자형 구조물(550)로 인해, 제1 세트의 공기 핀(539)들은 백시트(519)에 닿지 않으면서 연장된다. 도시된 실시예들과 같은 일부 실시예들에서 제1 세트의 공기 핀(539)들은 L자형 구조물(550)과 접촉하지 않지만, 다른 실시예들에서 제1 세트의 공기 핀(539)들은 L자형 구조물(550)과 접촉할 수 있다. L자형 구조물(550)은 일부 실시예들에서 백시트(519)와 제1 세트의 공기 핀(539)들 사이의 효과적인 열적 연통을 허용하도록 구성될 수 있다.
도 14는 도 13과 관련하여 기술된 광기전 조립체(500)의 개략 사시도를 도시한다. 상부 부분(522)의 L자형 구조물(550), 개구(530) 내의 제1 및 제2 세트들의 공기 핀(540, 542)들을 갖는 중간 부분(524), 및 하부 부분(526)이 도시되어 있다.
도 15를 참조하면, 광기전 조립체(600)의 다른 실시예의 개략 단면도가 도시되어 있다. 광기전 조립체(600)는 도 13 및 도 14와 관련하여 기술된 조립체와 유사하다. 전자 구성요소 하우징(620)의 상부 부분(622)은 하부 부분(626)으로부터 연장되는 L자형 구조물(650)을 갖지만, 전술된 조립체와는 대조적으로, L자형 구조물(650)은 광기전 모듈(610)의 백시트(619)에 결합되도록 외향으로 구부러진다. 공기 핀(639)은 하부 부분(626)으로부터 연장되어 백시트(619)와 접촉한다. 그러한 일 실시예에서, 개구(630)에서, 공기 핀(639)들 중 적어도 하나는 백시트(619)와 접촉하여 도 15에 도시된 바와 같이 백시트와 히트 싱크(627) 사이의 열적 연통을 용이하게 한다.
도 16은 도 15와 관련하여 기술된 광기전 조립체(600)의 개략 사시도를 도시한다. L자형 구조물(650), 연장되어 백시트(619)에 닿는 공기 핀(639)들을 갖는 중간 부분(624), 및 하부 부분(626)이 도시되어 있다.
도 17을 참조하면, 광기전 조립체(700)의 또 다른 실시예의 단면도 및 개략 사시도가 도시되어 있다. 광기전 조립체(700)는 도 1 내지 도 5와 관련하여 기술된 조립체와 유사하다. 그러나, 전자 구성요소 하우징(720)의 중간 부분(724)은 전자 구성요소 하우징(720)의 상부 부분(722)과 하부 부분(726) 사이에서 시작하여 전자 구성요소 하우징(720)의 상부 부분(722)과 하부 부분(726) 사이에 배치된 제2 개구(734)에서 종료되는 제1 개구(732)를 갖는다. 도관(738)이 제1 개구(732)와 제2 개구(734) 사이에서 연장되고, 도관(738)의 하나의 벽으로서 히트 싱크(727)의 적어도 일부분을 포함할 수 있다. 따라서, 도관(738)을 통해 유동하는 공기와 히트 싱크(727) 사이에 열 교환이 일어날 수 있다. 이러한 배열은 개구가 단지 관통 구멍인 도 1 내지 도 5와 관련하여 기술된 조립체와는 대조적이다. 일 실시예에서, 도관(738)은 도 17에 도시된 바와 같이 만곡된다. 도시된 실시예를 포함한 일부 실시예들에서, 중간 부분(724)은 만곡된 히트 싱크(727)를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 공기 핀들은 또한 히트 싱크(727)로부터 도관(738) 내로 연장될 수 있다. 소정 실시예들에서, 제1 개구(732), 제2 개구(734) 및 도관(738) 중 적어도 하나는 도관(738)을 통해 요구되는 방향으로 공기를 지향시키기 위한 팬 또는 다른 강제식 공기 메커니즘을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 도관은 임의의 개수의 추가적인 개구들을 필요로 할 수 있는 복수의 도관들로 분할될 수 있다.
도 18은 광기전 조립체(700)에 대한 개략 사시도를 도시한다. 전자 구성요소 하우징(720)은 백시트(719)에 결합된 상부 부분(722), 중간 부분(724) 및 하부 부분(726)을 포함한다. 중간 부분(724)은 제1 개구(732)를 가지며, 하부 섹션(726)은 제2 개구(734)를 갖는다. 도관(738)은 제1 개구(732)와 제2 개구(734) 사이에서 연장된다.
도 19를 참조하면, 광기전 조립체(800)의 또 다른 실시예의 개략 사시도가 도시되어 있다. 광기전 조립체(800)는 도 10, 도 17 및 도 18과 관련하여 기술된 조립체들의 조합을 대표한다. 전자 구성요소 하우징(820)은 백시트(819)에 결합된 상부 섹션(822), 중간 섹션(824) 및 하부 섹션(826)을 갖는다. 전자 구성요소 하우징(820)은 히트 싱크(827)로부터 연장되어 중간 섹션(824) 내의 개구(830)와 연통하는 공기 공간 내로 돌출되는 복수의 공기 핀(839)들을 갖는다. 하부 섹션(826)은 백시트(819)에 수직인 전자 구성요소 하우징(820)의 영역으로부터의 제1 개구(834), 및 백시트(819)에 평행한 영역 상에서의 제2 개구(836)를 갖는다.
도 20은 광기전 조립체(800)의 개략 사시 단면도를 도시한다. 이 도면은 제1 개구(834)와 제2 개구(836)가 공기 핀(839)들과 연결되게 하는 대각선 공기 채널 또는 도관(838)을 도시한다.
대안적인 실시예에서, 대각선 채널은 도 17 및 도 18과 관련하여 기술된 조립체와 유사하게 만곡된다. 다른 실시예에서, 광기전 조립체(800)는 제1 개구(836), 제2 개구(834) 또는 개구(830) 상에 장착된 능동형 냉각 시스템을 제공한다. 능동형 냉각 시스템은 공기를 전자 구성요소 하우징(820) 내로 또는 그로부터 외부로 지향시키는 데에 사용될 수 있다.
전술된 상세한 설명에서 적어도 하나의 예시적인 실시예가 제시되었지만, 매우 많은 수의 변형예가 존재한다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 명세서에 기술된 예시적인 실시예 또는 실시예들이 청구된 발명 요지의 범주, 적용가능성, 또는 구성을 어떠한 방식으로도 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 오히려, 전술한 상세한 설명은 기술된 실시예 또는 실시예들을 구현하기 위한 편리한 지침을 당업자에게 제공할 것이다. 본 특허 출원의 출원 시점에 공지된 등가물 및 예측가능한 등가물을 포함하는 특허청구범위에 의해 한정되는 범주를 벗어나지 않고서 요소들의 기능 및 배열에 다양한 변경이 행해질 수 있다는 것을 이해하여야 한다.

Claims (20)

  1. 광기전 조립체(photovoltaic assembly)로서,
    정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전방면 및 전방면의 반대편에 있는 후방면을 갖고,
    광기전 모듈의 프레임,
    광기전 모듈 내부에 배치되는 전방면 상의 복수의 태양 전지들, 및
    광기전 모듈의 후방면 상의 백시트(backsheet)
    를 포함하는, 광기전 모듈; 및
    광기전 모듈의 백시트에 연결된 상부 부분,
    전자 구성요소를 봉입(enclosing)하는 하부 부분, 및
    중간 부분
    을 포함하는, 전자 구성요소 하우징
    을 포함하며,
    중간 부분은,
    전자 구성요소와 열적 연통(thermal communication)하는 히트 싱크(heat sink), 및
    히트 싱크와 주변 환경 사이에서의 유체 연통을 허용하도록 상부 부분과 하부 부분 사이에서 전자 구성요소 하우징에 있는 개구
    를 포함하는, 광기전 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 전자 구성요소는 태양 모듈로부터 생성된 직류를 교류로 변환하고 교류를 출력하기 위한 마이크로인버터(microinverter)를 포함하는, 광기전 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 전자 구성요소는 전자 접속함(junction box)을 포함하는, 광기전 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 전자 구성요소 하우징의 상부 섹션과 백시트 사이에서 열 전도성 접착제를 추가로 포함하는 광기전 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 전자 구성요소는 전자 구성요소 하우징의 중간 부분 내에 분포되는, 광기전 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 전자 구성요소 하우징의 개구 내에 분포된 복수의 공기 핀(fin)들을 추가로 포함하는 광기전 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 전자 구성요소는 전자 직류-직류 옵티마이저(DC to DC optimizer)를 포함하는, 광기전 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 복수의 개구들 내에 분포된 복수의 공기 핀들을 추가로 포함하는, 광기전 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 전자 구성요소 하우징은 알루미늄 또는 열 소산(heat dissipating) 중합체를 포함하는, 광기전 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 광기전 모듈의 백시트는 유리 또는 플라스틱 중합체를 포함하는, 광기전 조립체.
  11. 제1항에 있어서, 광기전 모듈은 광기전 집광기(photovoltaic concentrator)를 포함하는, 광기전 조립체.
  12. 광기전 조립체로서,
    정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전방면 및 전방면의 반대편에 있는 후방면을 갖고,
    광기전 모듈 내부에 배치되는 전방면 상의 복수의 태양 전지들, 및
    광기전 모듈의 후방면 상의 백시트
    를 포함하는, 광기전 모듈; 및
    광기전 모듈의 백시트에 연결된 상부 부분,
    전자 구성요소를 봉입하는 하부 부분, 및
    중간 부분
    을 포함하는, 전자 구성요소 하우징
    을 포함하며,
    중간 부분은,
    전자 구성요소와 열적 연통하는 히트 싱크, 및
    히트 싱크와 주변 환경 사이에서의 유체 연통을 허용하도록 하부 부분으로부터 시작하여 상부 부분과 하부 부분 사이에서 종료되는, 하우징에 있는 개구
    를 포함하는, 광기전 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 전자 구성요소 하우징의 상부 섹션과 백시트 사이에서 열 전도성 접착제를 추가로 포함하는 광기전 조립체.
  14. 제12항에 있어서, 하우징의 개구 내에 분포된 복수의 공기 핀들을 추가로 포함하는 광기전 조립체.
  15. 제12항에 있어서, 하부 부분으로부터 시작하여 전자 구성요소 하우징의 상부 부분과 하부 부분 사이에서 종료되는, 하우징에 있는 개구가 복수의 개구들을 포함하는, 광기전 조립체.
  16. 제15항에 있어서, 복수의 개구들 내에 분포된 복수의 공기 핀들을 추가로 포함하는 광기전 조립체.
  17. 광기전 조립체로서,
    정상 작동 동안에 태양에 대면하는 전방면 및 전방면의 반대편에 있는 후방면을 갖고,
    광기전 모듈의 프레임,
    광기전 모듈 내부에 배치되는 전방면 상의 복수의 태양 전지들, 및
    광기전 모듈의 후방면 상의 백시트
    를 포함하는, 광기전 모듈; 및
    전자 구성요소를 봉입하는 하부 부분,
    하부 부분으로부터 연장되고 광기전 모듈의 백시트에 결합되도록 내향으로 구부러진 L자형 구조물을 포함하는 상부 부분, 및
    중간 부분
    을 포함하는, 전자 구성요소 하우징
    을 포함하며,
    중간 부분은,
    전자 구성요소와 열적 연통하는 히트 싱크,
    히트 싱크와 주변 환경 사이에서의 유체 연통을 허용하도록 상부 부분과 하부 부분 사이에서 하우징에 있는 개구, 및
    L자형 구조물 사이에서 백시트와 접촉하도록 하부 부분으로부터 연장되어, 백시트로부터 히트 싱크로의 열 전달을 허용하는 복수의 공기 핀들
    을 포함하는, 광기전 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 전자 구성요소 하우징의 상부 섹션과 백시트 사이에서 열 전도성 접착제를 추가로 포함하는 전자 장치.
  19. 제17항에 있어서, 전자 구성요소 하우징의 개구는 전자 구성요소 하우징에서의 복수의 개구들을 포함하는, 광기전 조립체.
  20. 제17항에 있어서, 하부 부분으로부터 연장되어 내향으로 구부러진 L자형 구조물을 포함하는 상부 부분은 하부 부분으로부터 연장되어 광기전 모듈의 백시트와 결합되도록 외향으로 구부러진 L자형 구조물을 포함하는, 광기전 조립체.
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