KR101240964B1 - 태양광 모듈용 정션박스 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 태양광 모듈용 정션박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양광 모듈에 전기적으로 연결된 정션박스의 내부로 이물질이 침투되는 것을 효과적으로 저지할 수 있는 태양광 모듈용 정션박스에 관한 것이다.

Description

태양광 모듈용 정션박스{Junction box for solar battery module}

본 발명은, 태양광 모듈용 정션박스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 태양광 모듈에 전기적으로 연결된 정션박스의 내부로 이물질이 침투되는 것을 효과적으로 저지할 수 있는 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, 가로등처럼 적은 전력을 요하는 장소인 경우, 한 장의 태양광 모듈이 사용되기도 하지만 보통은 다수의 태양광 모듈을 배치하고 이들을 직렬로 연결시켜 사용하게 된다.

이 경우, 제1 태양광 모듈의 정션박스의 (+) 단자는 이웃된 제2 태양광 모듈의 정션박스의 (-) 단자와 태양광 케이블로 연결되어야 하고, 제2 태양광 모듈의 정션박스의 (-) 단자는 다시 이웃된 제3 태양광 모듈의 정션박스의 (+) 단자와 태양광 케이블로 연결되어야 한다.

한편, 태양광 모듈에 정션박스를 설치함에 있어, 정션박스의 내부로 외부의 이물질이나 습기, 먼지, 벌레 등(이하, 이물질로 통일함)이 침투되어서는 아니 된다. 만약, 이러한 이물질이 정션박스 내로 침투되면 정션박스가 손상될 우려가 높아 결과적으로 태양광 모듈의 기능이 상실될 수 있다.

따라서 정션박스의 내부로 이물질이 침투되는 것을 저지할 수 있는 수단이 요구되는데, 현재까지 알려진 정션박스의 경우에는 이러한 수단이 구비되어 있지 않기 때문에 이에 대한 보완된 구조 개선이 요구된다.

대한민국특허청 출원번호 제20-1996-0042510호 대한민국특허청 출원번호 제10-2009-0054277호

본 발명의 목적은, 태양광 모듈에 전기적으로 연결된 정션박스의 내부로 이물질이 침투되는 것을 효과적으로 저지할 수 있는 태양광 모듈용 정션박스를 제공하는 것이다.

상기 목적은, 태양광을 집광하는 태양광 모듈(solar battery module)의 일측에 착탈 가능하게 결합되는 정션박스(junction box)로서,
상기 태양광 모듈과 상기 정션박스 사이에 개재되어 상기 태양광 모듈 외부의 이물질이 상기 정션박스의 내부로 침투되는 것을 저지하되 상기 정션박스에 결합되는 이물질 침투 저지부를 포함하며,
상기 이물질 침투 저지부는 상기 태양광 모듈에 접면되는 상기 정션박스의 접면부에 마련되는 폐루프 형상의 2개의 실리콘 링과, 상기 태양광 모듈에 접면되는 상기 정션박스의 접면부에 마련되고 양면테이프로 적용되는 테이핑 부재를 포함하며,
상기 정션박스의 표면에는 상기 2개의 실리콘 링이 각각 부분적으로 삽입되는 2개의 링 삽입용 그루브가 더 형성되되 그 사이즈는 서로 다르게 마련되고, 상기 2개의 링 삽입용 그루브의 입구 직경은 상기 2개의 실리콘 링들의 최대 직경보다 작으며,
상기 정션박스에는 상기 테이핑 부재가 위치되는 자리홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 정션박스에 의해 달성된다.

본 발명에 따르면, 태양광 모듈에 전기적으로 연결된 정션박스의 내부로 이물질이 침투되는 것을 효과적으로 저지할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정션박스가 조립되는 태양광 모듈의 정면 구조도.
도 2는 도 1의 배면 구조도.
도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면 구조도.
도 4는 정션박스의 평면 구조도.
도 5는 도 4의 사시도.
도 6은 도 5의 B-B선에 따른 단면 구조도.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 개략적인 단면 구조도.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 개략적인 단면 구조도.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 정션박스가 조립되는 태양광 모듈의 정면 구조도, 도 2는 도 1의 배면 구조도, 도 3은 도 2의 A-A선에 따른 단면 구조도, 도 4는 정션박스의 평면 구조도, 도 5는 도 4의 사시도, 그리고 도 6은 도 5의 B-B선에 따른 단면 구조도이다.

도 1 내지 도 2를 참조하여 태양광 모듈(100)에 대해 살펴보면, 태양광 모듈(100)은 외곽 프레임(101) 내에 다수의 셀(102, cell)이 측방향 또는 폭방향으로 배열된 구조를 갖는다.

다수의 셀(102)은 종방향 리본(103, ribbon)에 의해 인접된 것끼리 종방향으로 연결되며, 종방향 리본(103)들은 다시 상하부의 횡방향 리본(104)에 의해 대응되는 것끼리 전기적으로 연결된다.

이와 같은 방식, 즉 종방향 리본(103)들 및 횡방향 리본(104)들에 다수의 셀(102)이 연결됨에 따라 다수의 셀(102)은 전체가 통전된 상태를 취하면서, 태양광을 집광할 수 있다.

태양광 모듈(100)의 내부 구조를 도 3을 참조하여 좀 더 살펴보면 다음과 같다.

태양광 모듈(100)은, 유리기판(105)의 상면으로 방수막을 위한 에바 시트(E.V.A sheet, 106), 종방향 리본(103)에 의해 전기적으로 연결된 다수의 셀(102)들, 또 다른 에바 시트(107), 그리고 백 시트(back sheet, 108)가 차례로 배치되어 조립되며, 이후에는 라미네이팅되어 이들이 한 몸체를 이루게 된다.

물론, 도 3에 확대 도시된 태양광 모듈(100)의 내부 구조는 선택 사항일 뿐 도면의 구조에 본 발명의 권리범위가 제한되지 않는다.

이렇게 만들어진 태양광 모듈(100)의 일측에는 정션박스(junction box, 110)가 장착된다. 정션박스(110)는 일종의 전기 커넥터로서 집광된 전기에너지로 한 곳으로 출력하는 역할을 한다.

한편, 종래기술에 따른 정션박스(미도시)는 태양광 모듈(100)에 단순하게 결합된 구조를 가졌다. 때문에, 다수의 단자가 구비되는 종래의 정션박스 내부로 외부의 이물질이나 습기, 먼지, 벌레 등(이하, 이물질로 통일함)이 침투될 소지가 높았고, 이로 인해 정션박스가 손상되면서 결과적으로 태양광 모듈의 기능이 상실되는 문제가 있었다.

하지만, 본 실시예의 경우, 그리 복잡하지 않은 단순한 구조로서 이러한 문제점을 해결하고 있다. 즉 본 실시예에 적용되고 있는 정션박스(110)에는 이물질 침투 저지부(120)가 마련된다.

다시 말해, 이물질 침투 저지부(120)는 태양광 모듈(100)과 정션박스(110) 사이에 개재되어 외부의 이물질이 정션박스(110)의 내부로 침투되는 것을 저지하는 역할을 한다.

경우에 따라, 이물질 침투 저지부(120)가 태양광 모듈(100)에 마련되는 것을 고려해볼 수도 있지만 구조의 편의성, 또는 제작의 편의성을 감안할 때 이물질 침투 저지부(120)는 도면처럼 정션박스(110)에 마련되는 편이 바람직하다. 하지만, 본 발명의 권리범위가 이에 제한될 필요는 없다.

본 실시예의 경우, 이물질 침투 저지부(120)는, 도 4 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 실리콘 링(130)과 테이핑 부재(140)를 포함한다. 본 실시예의 경우, 한 줄의 실리콘 링(130)과 역시 한 줄의 테이핑 부재(140)를 개시하고 있다.

실리콘 링(130)은 태양광 모듈(100)에 접면되는 정션박스(110)의 접면부에 폐루프 형상으로 마련된다. 실리콘 링(130)은 탄성을 갖는 실리콘 재질로 제작된 원 형상으로 링(ring)이며, 정션박스(110)를 태양광 모듈(100)에 접면시켜 결합시킨 경우에 정션박스(110)의 내부로 이물질이 침투하는 것을 1차로 방어한다.

실리콘 링(130)이 정션박스(110)에 조립되기 위해, 정션박스(110)에는 실리콘 링(130)이 부분적으로 삽입되는 링 삽입용 그루브(131)가 형성된다.

링 삽입용 그루브(131)는 실리콘 링(130)을 삽입하기 위한 홈의 형상으로서 실리콘 링(130)의 사이즈만큼 정션박스(110)의 일측면에 형성된다. 이때, 도 6의 확대 그림처럼, 링 삽입용 그루브(131)의 입구 직경(D1)은 실리콘 링(130)의 최대 직경(D2)보다 작게 마련된다.

이처럼 링 삽입용 그루브(131)의 입구 직경(D1)이 실리콘 링(130)의 최대 직경(D2)보다 작게 마련됨에 따라 링 삽입용 그루브(131)에 부분적으로 삽입된 실리콘 링(130)은 임의로 이탈되지 않는다.

테이핑 부재(140)는 실리콘 링(130)의 안쪽에 마련된다. 물론, 테이핑 부재(140)가 실리콘 링(130)의 바깥쪽에 마련되더라도 아무런 문제는 없다. 이러한 테이핑 부재(140)는 양면테이프로 적용될 수 있다.

이러한 구조에 의해, 링 삽입용 그루브(131)에 실리콘 링(130)을 부분적으로 삽입시킨 다음, 테이핑 부재(140)를 정션박스(110)의 일측 표면에 붙이고, 이어 정션박스(110)를 태양광 모듈(100)에 접면시켜 결합시키게 되면, 테이핑 부재(140)의 접착력에 의해 실리콘 링(130)이 부분적으로 탄성 변형되면서 정션박스(110)와 태양광 모듈(100) 사이를 기밀유지시키게 된다.

따라서 외부의 이물질은 실리콘 링(130)에 의해 1차로 내부 침투가 저지되고, 또한 테이핑 부재(140)에 의해 2차로 내부 침투가 저지될 수 있게 된다.

이와 같은 구조와 작용을 갖는 본 실시예에 따르면, 태양광 모듈(100)에 전기적으로 연결된 정션박스(110)의 내부로 이물질이 침투되는 것을 효과적으로 저지할 수 있게 된다.

도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 개략적인 단면 구조도이다.

본 실시예의 정션박스(210)에도 실리콘 링(230)과 테이핑 부재(240)를 포함하는 이물질 침투 저지부(220)가 구비되어 있다는 점에서는 전술한 제1 실시예와 다르지 않다.

다만, 본 실시예의 경우, 실리콘 링(230)이 링 삽입용 그루브(231)에 삽입되는 것과 유사하게 테이핑 부재(240) 역시 정션박스(210) 역시 별도의 자리홈(241)에 배치된다.

물론, 자리홈(241)의 깊이는 테이핑 부재(240)의 두께보다 낮아야 하며, 그래야만 테이핑 부재(240)가 정션박스(210)를 태양광 모듈(100, 도 1 참조)에 접착시킬 수 있을 것이다.

이와 같은 구조가 적용되더라도 태양광 모듈(100)에 전기적으로 연결된 정션박스(210)의 내부로 이물질이 침투되는 것을 효과적으로 저지할 수 있게 된다.

도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 태양광 모듈용 정션박스의 개략적인 단면 구조도이다.

본 실시예의 경우에도, 정션박스(310)에 실리콘 링(330a,330b)과 테이핑 부재(340)를 포함하는 이물질 침투 저지부(320)가 구비되어 있다는 점에서는 전술한 실시예들과 다르지 않다.

다만, 본 실시예의 경우, 2개의 실리콘 링(330a,330b)이 적용되고 있다. 이러한 경우, 링 삽입용 그루브(331a,331b) 역시 2개 마련될 수 있다. 이때, 2개의 실리콘 링(330a,330b)은 그 사이즈가 동일할 수도 있고, 도면처럼 다를 수도 있다. 후자의 경우, 2개의 실리콘 링(330a,330b)이 눌리는 정도가 다르기 때문에 이물질 차단 효과가 더 높아질 수도 있다.

테이핑 부재(340) 역시 정션박스(310) 역시 별도의 자리홈(341)에 배치된다.

이와 같은 구조가 적용되더라도 태양광 모듈(100)에 전기적으로 연결된 정션박스(310)의 내부로 이물질이 침투되는 것을 효과적으로 저지할 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.

100 : 태양광 모듈 101 : 외곽 프레임
102 : 셀 103 : 종방향 리본
104 : 횡방향 리본 110 : 정션박스
120 : 이물질 침투 저지부 130 : 실리콘 링
131 : 링 삽입용 그루브 140 : 테이핑 부재

Claims (8)

1. 태양광을 집광하는 태양광 모듈(solar battery module)의 일측에 착탈 가능하게 결합되는 정션박스(junction box)로서,
   상기 태양광 모듈과 상기 정션박스 사이에 개재되어 상기 태양광 모듈 외부의 이물질이 상기 정션박스의 내부로 침투되는 것을 저지하되 상기 정션박스에 결합되는 이물질 침투 저지부를 포함하며,
   상기 이물질 침투 저지부는 상기 태양광 모듈에 접면되는 상기 정션박스의 접면부에 마련되는 폐루프 형상의 2개의 실리콘 링과, 상기 태양광 모듈에 접면되는 상기 정션박스의 접면부에 마련되고 양면테이프로 적용되는 테이핑 부재를 포함하며,
   상기 정션박스의 표면에는 상기 2개의 실리콘 링이 각각 부분적으로 삽입되는 2개의 링 삽입용 그루브가 더 형성되되 그 사이즈는 서로 다르게 마련되고, 상기 2개의 링 삽입용 그루브의 입구 직경은 상기 2개의 실리콘 링들의 최대 직경보다 작으며,
   상기 정션박스에는 상기 테이핑 부재가 위치되는 자리홈이 더 형성되는 것을 특징으로 하는 태양광 모듈용 정션박스.
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