KR20100024611A - 태양광 모듈용 배전함 - Google Patents

Abstract

본 발명은 상면이 개방된 박스 본체; 태양 전지 모듈의 양전극 및 음전극과 접속되도록 상기 박스 본체 내에 장착되는 단자판; 상기 단자판에 결합되는 역류 방지용 다이오드; 및 상기 박스 본체의 상면을 실링하도록 커버하는 덮개;를 포함하고, 상기 덮개에는 다수의 관통공이 형성되며, 상기 덮개의 내측면에는 상기 관통공이 형성된 부분에 선택성 투과막이 부착된 태양광 모듈용 배전함에 관한 것이다.

태양전지, 단자박스, 정션박스

Description

태양광 모듈용 배전함 {Junction box for photovoltaic module}

본 발명은 태양광 모듈용 배전함에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 효과적인 다이오드 접속 구조와 방열 수단이 마련되어 있는 태양광 모듈용 배전함에 관한 것이다.

태양 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양광 전지 시스템은, 통상적으로 건물 외부에 태양 전지 모듈을 설치하고, 상기 태양 전지 모듈로부터 접속함, 인버터, 배전반을 통해 전력을 공급하는 구조이다.

상기 태양 전지 모듈은 단자 박스를 통해서 직렬 또는 병렬로 접속되는데, 이러한 단자 박스는 태양 전지 모듈의 뒷면에 실링되도록 접착하여 설치된다.

대한민국 특허 공개 제10-2007-29171은 단자판 사이에 복수의 역류 방지용 다이오드를 접속한 단자 박스의 구성을 보여주고 있다.

그러나, 상기 단자 박스에서는 다이오드의 리드와 단자판이 선접촉에 의해 접속되어 있으므로 접속 안정성과 신뢰성이 높지 못하다.

또한, 단자 박스의 동작시에는 상기 다이오드로부터 고열이 발생하는데 이러한 열을 외부로 방출하기 위한 수단이 전혀 마련되어 있지 않다. 특히, 단자 박스는 태양 전지 모듈에 부착되어 외부에 노출되므로 빗물이나 수분의 침투를 방지하여야 하는 구조상 방열 수단을 마련하는 것에는 한계가 있다.

미도시된 또 다른 선행기술에 따르면 단자 박스의 측면에 하방으로 통기구를 형성하고 입구를 메탈 필터로 실링하여 외부 공기의 유입이 가능하도록 한 구성이 제안되고 있으나, 공기 유입량이 매우 제한적이고 나아가 방수가 완벽하지 못하고 메탈 필터가 부식될 경우에는 외부의 빗물이나 수분이 침투할 우려마저 있어서 바람직하지 못하다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 역류 방지용 다이오드와 단자판의 접촉 면적을 증대시켜 접속 안정성과 신뢰성을 확보할 수 있는 태양광 모듈용 배전함를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 단자 박스 내부에서 발생하는 열을 외부로 충분히 방출할 수 있음과 동시에 외부로부터 빗물이나 수분의 침투를 방지할 수 있는 방열 수단이 구비된 태양광 모듈용 배전함를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함은, 상면이 개방된 박스 본체; 태양 전지 모듈의 양전극 및 음전극과 접속되도록 상기 박스 본체 내에 장착되는 단자판; 상기 단자판에 결합되는 역류 방지용 다이오드; 및 상기 박스 본체의 상면을 실링하도록 커버하는 덮개;를 포함하고, 상기 덮개에는 다수의 관통공이 형성되며, 상기 덮개의 내측면에는 상기 관통공이 형성된 부분에 선택성 투과막이 부착되도록 구성된다.

바람직하게, 상기 선택성 투과막은 고어텍스(Gore-tex)로 채용된다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상면이 개방된 박스 본체; 태양 전지 모듈의 양전극 및 음전극과 접속되도록 상기 박스 본체 내에 장착되는 단자판; 상기 단자판에 결합되는 역류 방지용 다이오드; 및 상기 박스 본체의 상면을 실링하도록 커버하는 덮개;를 포함하고, 상기 단자판에는 상기 역류 방지용 다이오드의 리드가 안착되어 면접촉하는 리드 안착 요면이 형성된 태양광 모듈용 배전함이 제공된다.

여기서, 상기 리드 안착 요면은 상기 다이오드의 리드의 곡률과 동일한 곡률을 가지도록 구성된다.

바람직하게, 본 발명은 상기 리드 안착 요면에 안착된 다이오드의 리드를 눌러서 고정시키는 캡부재를 더 포함한다.

상기 캡부재는 상기 다이오드의 리드가 삽입되는 삽입부를 중심으로 양측에 상방으로 절곡된 탄성 록킹편을 가지는 록킹부가 형성되어 있다.

또한, 본 발명은 상기 단자판의 선단부에 형성된 접속 슬리이브; 및 상기 접속 슬리이브 내에 삽입되는 탄성 접속편;을 포함하고, 상기 탄성 접속편은 상기 접 속 슬리이브의 바닥에 의해 지지되는 베이스부와, 상기 접속 슬리이브의 상단 하면과 접촉한 채로 외부 접속 케이블을 클램핑하는 클램핑부를 가진다.

더욱 바람직하게, 상기 클램핑부의 선단부에는 누름턱이 형성되고, 상기 접속 슬리이브의 상단에는 상기 누름턱을 눌러서 가압할 수 있도록 가압구멍이 형성된다.

본 발명의 태양광 모듈용 배전함은 다이오드의 리드가 다이오드 접속부의 리드 안착 요면에 결합되므로 리드와 단자판이 서로 면접촉 상태로 접속된다. 따라서, 종래의 선접촉 방식에 비해서 보다 안정적이고 신뢰성있는 접속 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 발명의 태양광 모듈용 배전함은 외부에 노출되어 있는 덮개에 다수의 관통공을 마련하고 외부의 빗물은 차단하는 대신 내부의 공기는 유동할 수 있도록 선택성 투과막을 부착함으로써 배전함 내부의 고열을 효과적으로 방출할 수 있는 이점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2에는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 개략적인 구성이 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 태양광 모듈용 배전함은 상면이 개방되며 내부에는 단자판(10)이 장착되는 박스 본체(1)와, 상기 박스 본체(1)의 개방된 상면을 커버하는 덮개(2)를 포함한다.

상기 박스 본체(1)와 덮개(2)는 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리페닐렌에테르(PPE)를 비롯한 합성수지 또는 플라스틱으로 제조될 수 있으나, 이러한 재질은 본 발명에 의해 특별히 한정되지 않는다.

바람직하게, 상기 덮개(2)는 박스 본체(1)의 상면에 착탈가능하게 결합되는데, 예를 들어, 박스 본체(1)의 측면에는 복수개의 록킹부(3)가 마련되고, 상기 덮개(2)에는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수개의 록킹 핑거(4)가 형성될 수 있다.

따라서, 상기 록킹 핑거(4)를 록킹부(3)에 밀어 넣은 후 걸림턱(미도시)에 걸리게 함으로써 덮개(2)가 박스 본체(1)의 상면에 결합될 수 있다.

이때, 상기 덮개(2) 또는 박스 본체(1)의 결합부 테두리에는 실리콘 또는 고 무로 이루어진 실링부재(5)를 구비함으로써 덮개(2)를 박스 본체(1)에 결합하였을 때, 외부로부터 빗물이나 이물질이 배전함 내부로 침투하지 못하도록 구성한다.

본 발명에 따르면, 상기 덮개(2)에는 배전함 내부에서 발생하는 고열을 외부로 방출할 수 있는 방열수단이 마련된다.

구체적으로, 상기 덮개(2)에는 다수의 관통공(20)이 형성된다. 종래에는 덮개(2)에 어떠한 개구부나 구멍도 형성하지 않았는데 그 이유는 외부에 노출되어 있는 덮개에 개구부 또는 구멍이 형성될 경우에는 빗물이나 수분이 쉽게 침투할 수 있기 때문이었다.

그러나, 본 발명에서는 발열이 집중되는 다이오드 상층부의 덮개(2)에 다수의 관통공(20)을 형성하였는데 이것이 가능한 것은 선택성 투과막(22)을 채용하였기 때문이다.

즉, 본 발명의 덮개(2) 내측면 중에서 상기 관통공(20)이 형성된 부위에는 선택성 투과막(22)이 부착되는데, 상기 선택성 투과막(22)은 상대적으로 크기가 큰 물 입자는 통과하지 못하는 반면 상대적으로 크기가 작은 공기 입자는 통과할 수 있는 막으로서, 대표적으로 미국 듀퐁사의 고어텍스(Gore-tex)가 채용될 수 있다.

따라서, 본 발명에 따르면 외부로부터 빗물은 침투하지 못하는 대신에 배전함 내부의 공기는 상기 선택성 투과막(22)을 통과하여 관통공(20)을 통해 외부로 유동할 수 있으므로 종래에 비해 우수한 방열 효과를 얻을 수 있다.

상기 관통공(20)의 개수와 크기 등은 본 발명에 의해 특별히 한정되지는 않으며, 배전함의 발열 정도를 고려하여 적절히 설정될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 상기 박스 본체(1) 내에는 태양 전지 모듈(미도시)의 양전극과 음전극이 접속되는 한 쌍의 단자판(10)이 장착되어 있다. 이러한 단자판(10)은 복수개의 쌍으로 구비될 수 있으며 본 발명에 의해 특별히 한정되지 않는다.

상기 단자판(10)의 구체적인 구성은 도 4에 보다 상세히 도시되어 있다.

도시된 바와 같이, 상기 단자판(10)은 태양 전지 모듈의 전극 리본 케이블(도 5의 100 참조)이 접속되는 리본 케이블 접속부(30)와, 역류 방지용 다이오드(도 9의 110 참조)가 접속되는 다이오드 접속부(40)와, 접속용 외부 케이블(도 1의 120 참조)이 접속되는 외부 케이블 접속부(50)를 포함한다.

상기 리본 케이블 접속부(30)의 구성이 상세하게 도시된 도 5 및 도 6을 함께 참조하면, 상기 리본 케이블 접속부(30)는 단자판(10)의 선단부에 형성된 접속 슬리이브(32)와, 상기 접속 슬리이브(32) 내에 삽입되는 탄성 접속편(34)을 포함한다.

상기 접속 슬리이브(32)는 접속되는 전극 리본 케이블(100)의 폭을 수용할 수 있을 정도로 단자판 소재를 절곡하여 형성되며, 상단 일부에는 전극 리본 케이블(100)을 접속할 때 탄성 접속편(34)을 눌러서 가압할 수 있도록 가압구멍(36)이 형성되어 있다.

상기 탄성 접속편(34)은 장방형의 금속 소재를 구부려서 탄성을 갖도록 성형한 것으로서, 하부에 있는 베이스부(34a)는 상기 접속 슬리이브(32)의 바닥에 의해 지지되고, 상부에 있는 클램핑부(34b)는 접속 슬리이브(32)의 상단 하면과 접촉한 채로 접속 슬리이브(32) 내에 결합되어 있다.

상기 클램핑부(34b)는 전극 리본 케이블(100)을 클램핑하여 고정시키는 부분으로서 상부로 볼록하게 융기부가 형성되어 있으며, 그 선단부에는 클램핑부(34b)를 눌러서 가압할 수 있도록 누름턱(34c)이 형성되어 있다. 여기서, 탄성 접속편(34)이 접속 슬리이브(32)내에 삽입되어 결합된 상태에서, 상기 누름턱(34c)은 가압구멍(36) 아래에 위치하게 된다.

또한, 상기 다이오드 접속부(40)는 단자판(10)의 길이 방향을 따라 형성되며, 후술하는 바와 같이 역류 방지용 다이오드(110)의 리드(도 9의 112 참조)가 안착되는 리드 안착 요면(凹面)(42)을 가진다. 이러한 다이오드 접속부(40)는 단자판(10)을 프레스 성형함으로써 얻어질 수 있다.

본 발명에 따르면, 상기 리드 안착 요면(42)은 상기 다이오드 리드(112)의 곡률과 동일한 원형 곡률을 가지며, 따라서 리드(112)가 안착될 경우 리드의 하면과 면접촉한다.

또한, 본 발명은 상기 리드 안착 요면(42)에 안착된 다이오드의 리드(112)를 눌러서 고정시키기 위한 캡부재(60)를 포함한다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 상기 캡부재(60)는 다이오드의 리드(112)가 삽입되는 삽입부(62)를 중심으로 양측에 록킹부(64)가 형성되어 있다. 상기 록킹부(64)의 양단에는 상방으로 절곡된 탄성 록킹편(66)이 형성되어 있어서 후술하는 바와 같이 단자판(10)에 결합시 록킹되도록 구성된다.

바람직하게, 상기 삽입부(62)가 형성된 부분에는 아래쪽으로 융기부가 형성 되어 삽입되는 리드(112)를 탄성적으로 눌러서 가압하기에 용이한 구조로 되어 있다.

상기 외부 케이블 접속부(50)에는 체결볼트(122)가 삽입될 수 있는 너트구멍(52)이 형성되어 있어서 여기에 외부 접속 케이블(120)을 연결할 수 있도록 되어 있다.

이를 위해 배전함 박스 본체(1)의 후단에는 외부 접속 케이블(120)이 삽입될 수 있도록 인입 구멍(6)이 형성되어 있다.

그러면, 상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 태양광 모듈용 배전함의 조립 과정을 살펴보기로 한다.

본 발명에 따른 단자판(10)은 박스 본체(1) 내부에 장착된다. 이때, 박스 본체(1)의 내부 바닥은 상기 단자판(10)이 형합될 수 있는 형상으로 몰딩되어 있어서 단자판(10)을 간편하게 장착할 수 있다. 그러나, 상기 형합 구조와 단자판의 장착 방식은 이미 당업계에 잘 알려진 것이므로 더 이상 상세하게 설명하지 않으며 본 발명에 의해 특별히 한정되지 않는 것으로 이해되어야 한다.

태양 전지 모듈의 전극 리본 케이블(100)을 단자판(10)에 접속하기 위해서는, 전극 리본 케이블(100)을 도 5에 도시된 것과 같이, 접속 슬리이브(32)와 탄성 접속편(34)의 클램핑부(34b) 사이의 틈으로 밀어 넣는다.

이때, 접속 슬리이브(32)의 가압구멍(36)을 통해 예컨대, 스크류와 같은 도구를 밀어 넣어 탄성 접속편(34)의 누름턱(34c)을 하방으로 가압한다. 그러면, 접속 슬리이브(32)의 상단 하면과 클램핑부(34b) 사이의 틈이 벌어지면서 전극 리본 케이블(100)이 여유있게 삽입될 수 있다.

바람직하게, 누름턱(34c)을 가압하기 위해서 밀어 넣은 스크류와 같은 도구는 전극 리본 케이블(100)의 삽입 한계를 설정하는 스토퍼 역할을 한다. 또한, 작업자는 상기 가압구멍(36)을 통해 삽입되는 전극 리본 케이블(100)의 단부를 육안으로 확인할 수 있어서 더욱 용이하고 정확한 접속이 가능하다.

이어서, 전극 리본 케이블(100)이 충분히 삽입된 후 누름턱(34c)의 가압을 해제하면 전극 리본 케이블(100)은 접속 슬리이브(32)와 클램핑부(34b) 사이에서 클램핑되어 고정된다. 바람직하게, 클램핑부(34b)에 형성된 융기부는 전극 리본 케이블(100)을 가압하여 더욱 확실하게 고정하는 역할을 한다.

다음으로 도 9 및 도 10을 참조로 역류 방지용 다이오드(110)의 결합에 대해서 살펴본다.

도시된 바와 같이, 역류 방지용 다이오드(110)의 리드(112)를 단자판(10)의 다이오드 접속부(40)에 형성된 리드 안착 요면(42)에 안착시킨다. 이때, 리드(112)와 요면(42)은 곡률이 동일하므로 서로 면접촉하게 된다.

이러한 상태에서, 캡부재(60)를 상부로부터 결합하되, 다이오드(110)의 리드(112)가 캡부재(60)의 삽입부(62) 내에 놓이도록 하고, 캡부재(60)를 단자판(10)에 대해 눌러서 가압한다.

그러면, 캡부재(60)가 하강하면서 탄성 록킹편(66)이 다이오드 접속부(40)의 에지와 접촉하여 바깥쪽으로 탄성변형하게 되고, 이어서 탄성 록킹편(66)의 단부가 다이오드 접속부(40)의 에지를 넘어서게 되면 안쪽으로 탄성 복귀하면서 에지부에 걸리게 된다. 이로써, 다이오드(110)의 리드(112)는 리드 안착 요면(42)과 캡부재(60) 사이에서 고정될 수 있다.

비록 위 실시예에서는 다이오드(110)의 리드(112)가 캡부재(60)에 의해 고정되는 것으로 설명되었으나 이것에 한정하지 않고 다른 방식으로도 고정될 수 있다. 예를 들어, 상기 다이오드(110)의 리드(112)를 리드 안착 요면(42)에 안착시킨 후 납땜(솔더링)에 의해 고정시킬 수도 있다.

다음으로 외부 접속 케이블(120)은 박스 본체(1)의 인입 구멍(6)을 통해서 삽입한 후 체결볼트(122)에 의해 상기 외부 케이블 접속부(50)의 너트홈(52)에 볼팅에 의해 접속된다.

이상과 같이 케이블과 다이오드의 접속이 완료되면, 이어서 덮개(2)를 덮어서 내부를 완전히 밀봉한다.

조립된 배전함은 태양 전지 모듈(미도시)에 실링가능하도록 부착되어 사용되는데, 본 발명에 따른 배전함에는 선택성 투과막(22)이 부착된 다수의 관통공(20)이 형성되어 있으므로 외부로부터 빗물이나 습기의 침투가 방지되는 대신에 내부의 고열은 외부로 방출될 수 있다.

본 발명은 아래 도면들에 의해 구체적으로 설명되지만, 이러한 도면은 본 발명의 바람직한 실시예를 나타낸 것이므로 본 발명의 기술사상이 그 도면에만 한정되어 해석되어서는 아니된다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 개략적인 외관을 보여주는 사시도이다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 내부를 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 덮개의 내측면을 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 단자판을 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 단자판에 있어서 전극 리본 케이블의 접속 상태를 보여주기 위한 일부 절개 사시도이다.

도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 단자판에 있어서 전극 리본 케이블의 접속 상태를 보여주기 위한 단면도이다.

도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 캡부재를 보여주는 개략적인 사시도이다.

도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 캡부재를 보여주는 개략적인 단면도이다.

도 9 및 도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 태양광 모듈용 배전함의 단자판에 다이오드를 접속하는 과정을 보여주는 사시도이다.

<도면의 주요 참조번호에 대한 설명>

1: 박스 본체 2: 덮개

3: 록킹부 4: 록킹 핑거

5: 실링부재 6: 인입구멍

10: 단자판 20: 관통공

22: 선택성 투과막 30: 리본 케이블 접속부

32: 접속 슬리이브 34: 탄성 접속편

36: 가압구멍 40: 다이오드 접속부

42: 리드 안착 요면 50: 외부 케이블 접속부

52: 너트홈 100: 전극 리본 케이블

110: 역류 방지용 다이오드 112: 리드

120: 외부 접속 케이블 122: 체결볼트

60: 캡부재

Claims (8)

1. 상면이 개방된 박스 본체;

   태양 전지 모듈의 양전극 및 음전극과 접속되도록 상기 박스 본체 내에 장착되는 단자판;

   상기 단자판에 결합되는 역류 방지용 다이오드; 및

   상기 박스 본체의 상면을 실링하도록 커버하는 덮개;를 포함하고,

   상기 덮개에는 다수의 관통공이 형성되며,

   상기 덮개의 내측면에는 상기 관통공이 형성된 부분에 선택성 투과막이 부착된 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.
2. 제1항에 있어서,

   상기 선택성 투과막은 고어텍스(Gore-tex)인 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.
3. 상면이 개방된 박스 본체;

   태양 전지 모듈의 양전극 및 음전극과 접속되도록 상기 박스 본체 내에 장착되는 단자판;

   상기 단자판에 결합되는 역류 방지용 다이오드; 및

   상기 박스 본체의 상면을 실링하도록 커버하는 덮개;를 포함하고,

   상기 단자판에는 상기 역류 방지용 다이오드의 리드가 안착되어 면접촉하는 리드 안착 요면이 형성된 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.
4. 제3항에 있어서,

   상기 리드 안착 요면은 상기 다이오드의 리드의 곡률과 동일한 곡률을 가지는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.
5. 제3항에 있어서,

   상기 리드 안착 요면에 안착된 다이오드의 리드를 눌러서 고정시키는 캡부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.
6. 제5항에 있어서,

   상기 캡부재는 상기 다이오드의 리드가 삽입되는 삽입부를 중심으로 양측에 상방으로 절곡된 탄성 록킹편을 가지는 록킹부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.
7. 제3항에 있어서,

   상기 단자판의 선단부에 형성된 접속 슬리이브; 및

   상기 접속 슬리이브 내에 삽입되는 탄성 접속편;을 포함하고,

   상기 탄성 접속편은 상기 접속 슬리이브의 바닥에 의해 지지되는 베이스부와, 상기 접속 슬리이브의 상단 하면과 접촉한 채로 외부 접속 케이블을 클램핑하는 클램핑부를 가지는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.
8. 제7항에 있어서,

   상기 클램핑부의 선단부에는 누름턱이 형성되고,

   상기 접속 슬리이브의 상단에는 상기 누름턱을 눌러서 가압할 수 있도록 가압구멍이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 배전함.

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