TWI403047B - 接線盒及其導線連接裝置 - Google Patents

Description

接線盒及其導線連接裝置

本案係關於一種接線盒裝置，尤指一種應用於太陽能模組之接線盒及其導線連接裝置。

由於光伏太陽能具有許多的優點，而使其成為現今世界最具發展潛力的再生能源之一。基本上，光伏太陽能是可自由免費取得的，它不需要燃料，不會產生廢棄物或污染，且其使用之太陽能產生器僅需花費微力維持，不需特別管理即可以低運作成本持續使用20至30年。另一方面，太陽能產生器亦可輕易地配設於一般家庭、學校或營業場所中，且在其配設組裝設備之地點上並不需要再特別的處理建構或額外的佔地面積，其功能運作安全且安靜。而在偏遠地區更可簡便地藉由建構所需大小之系統來生產自有供應電力。

一般而言，藉由太陽光產生電力能源之太陽能或太陽光電模組具有複數個太陽能或光伏電池。而在太陽能模組內之太陽能電池則通常透過薄型傳導帶(亦稱導線)而彼此連接。這些薄型傳導帶由太陽能模組中背離太陽之背面導出。而該薄型傳導帶幾乎都是由銅箔所製成且由太陽能模組（如太陽能面板）之背面延伸出。此類可彎曲之薄型傳導帶極其敏感且不易於導接。因此，遂而有一種接線盒被應用於太陽能模組中，使得該等薄型傳導帶能以手工方式與接線盒之電性端子連接。另一方面，該接線盒亦可謂一太陽能或光伏系統之整合部件，因該接線盒可提供各太陽能模組（如太陽能面板）中太陽能電池間之電性連接，以及太陽能模組與其他系統元件（如直流/交流轉換器）間之電性連接。一般而言，接線盒係設置於太陽能面板之背面，且其內部具有電連接機構用以與太陽能模組之薄型傳導帶導接，並將太陽能模組產生之電流傳送至外部。沒有了接線盒，太陽能模組將無法適切地運作。

一般而言，複數個太陽能模組會串聯操作，其中一被稱為旁路二極體之元件係以反向並聯(anti-parallel)之方式連接至每一太陽能模組。該旁路二極體設置於接線盒內，固定且連接至接線盒內之電連接機構。當一太陽能模組被遮蔽或因缺陷無法產生電力時，若沒有了旁路二極體，此一太陽能模組將降低整體串聯太陽能模組之輸出電源，甚而遭受損害。這是因為若在太陽能模組之太陽能電池群組內之一太陽能電池被部份遮蔽時，此一被遮蔽之太陽能電池會成為一阻斷二極體或該太陽能電池群組電路之電阻。這將可能導致該被遮蔽之太陽能電池損害，以及太陽能模組之整體太陽能電池群組無法再提供電力。然而前述之狀況可藉由將一旁路二極體導入接線盒而避免，此係因為其電流可持續地流經該旁路二極體。換句話說，該旁路二極體係以一反向並聯(anti-parallel)之方式對應連接至太陽能電池群組，且具有將流經太陽能模組之電流導引通過僅提供低功率之太陽能電池群組。亦即該太陽能模組之太陽能電池群組各端子皆因該旁路二極體而呈現短路狀態，而其他太陽能電池群組則由此旁路傳輸電流。藉此，該被遮蔽之太陽能電池群組便不再對太陽能模組之整體效能做出貢獻，但整體流經太陽能面板之電流在本質上可順利傳輸，且對各別太陽能電池之損害亦可避免。

然而，由於機械性構成條件的限制，特別是對於薄型傳導帶與旁路二極體之構成，使得在建構接線盒時會有一些困難產生。此外，由於手工連接、組裝及安裝薄型傳導帶，以及安裝接線盒內電連接機構與旁路二極體等製程均使其生產成本過高且耗費人力。因此到目前為止，傳統之接線盒在組裝上均屬複雜難實施；且安裝該接線盒亦極其費工。且傳統的接線盒並無法提供具可靠度的電性連接；而接線盒之耐用性亦不佳。因此，有鑑於習用技藝之限制與缺失，實有必要提出一種接線盒及其導線連接裝置，其結構簡單、具成本效益、耐用性足夠對抗各種環境變數，且更易於安裝及維護，進而於太陽能或光伏系統元件間維持一高品質及可靠的電性連接。

本案之主要目的為提供一接線盒及其導線連接裝置，使其能輕易地組裝、固定並將太陽能模組之薄型傳導線耦接至該接線盒。

本案之另一目的為提供一接線盒及其導線連接裝置，使其能輕易地組裝、固定，且不需使用輔助工具或螺絲起子而可將太陽能模組之薄型傳導線耦接至該接線盒。

本案再一目的為提供一種應用於太陽能模組之接線盒，其結構簡單、具成本效益、耐用性足夠對抗各種環境變數，且更易於安裝及維護。

本案尚有一目的為提供一種應用於太陽能模組之接線盒，可用於太陽能或光伏系統元件間，並維持一高品質及高可靠性的電性連接。

為達上述目的，本案之一較佳實施態樣為提供一接線盒，其結構包括一殼體，具有一開口，用以由該開口導入複數個導線；以及一電連接機構，設置於殼體之一容置槽內。電連接機構包括複數個導線連接裝置，分別設置於殼體之一內表面上，用以連接複數個導線；以及一電流路徑安排模組，具有複數個電力傳輸元件及複數個電子元件，其中複數個電力傳輸元件係分別與複數個導線連接裝置連接，每一該電子元件係連接至兩相鄰之電力傳輸元件。而每一該導線連接裝置包括一接觸單元，具有一接觸部；一載體單元；以及一控制桿，樞接至載體單元，且具有一壓制部。其中壓制部與接觸單元之接觸部相配合，用以於控制桿切換至第一位置時置入或移除導線，而於控制桿切換至第二位置時箝制並固設導線。

為達上述目的，本案另一較佳實施態樣為提供一種應用於太陽能模組接線盒之導線連接裝置，其結構包括一接觸單元，具有一接觸部，用以連接至一導線；一載體單元；以及一控制桿，樞接至載體單元，且具有一壓制部。其中壓制部與接觸單元之接觸部相配合，用以於控制桿切換至一第一位置時置入或移除導線，而於控制桿切換至第二位置時箝制並固設導線。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上係當作說明之用，而非用以限制本案。

請參閱第一圖，其係揭示本案較佳實施例應用於太陽能模組之接線盒外觀結構示意圖。本案之接線盒1結構係包括有一由耐用塑膠所製成之殼體10，其可承受一切外在天候因素的影響並保用至少二十年，同時也具有絕緣的特性。該殼體10包括一基座101及一上蓋102，該上蓋102係可拆卸地固定於該基座101上或與之嚙合。殼體10具有至少一開口形成於基座101之底部，用以將太陽能模組之導線導入殼體10之內部。接線盒之殼體10可被固定或貼合於太陽能模組之背面(未揭示於第一圖中)。

第二圖係揭示第一圖中接線盒之電連接機構示意圖。如第二圖所示，該接線盒1包括一電連接機構11，其係設置於基座101之容置槽103內，且透過基座101開口101a與太陽能模組之導線2及兩電纜3耦合連接。電連接機構11則包括複數個導線連接裝置12及一電流路徑安排模組13，其中可拆式之電流路徑安排模組13係連接至複數個導線連接裝置12及兩電纜3。複數個導線連接裝置12係相互分離並設置於基座101之一內部表面上，且架構於導接該太陽能模組之導線2，即如圖示之四個扁平導線2a、2b、2c及2d。

第三圖A係揭示第二圖中該電連接機構之導線連接裝置之結構示意圖；而第三圖B則係揭示第三圖A中該電連接機構之導線連接裝置之結構分解圖。如第二圖、第三圖A及第三圖B所示，每一導線連接裝置12包括一接觸單元121、一控制桿122、一載體單元123、一彈性單元124及一軸桿125。其中接觸單元121係由一金屬材料所製成，且其結構包括一接觸部1211、一固定部1212及一阻擋部1213。接觸部1211係架構於導接太陽能模組之導線2，固定部1212則係架構於與其相對應之該電流路徑安排模組13之電力傳輸元件相導接。固定部1212更具有一穿孔1212a及一向下延伸之腳部1212b。阻擋部1213則係架構於當導線2被***或置入導線連接裝置12時限制導線2在水平方向之移動。阻擋部1213係以由接觸部1211向上延伸之一突起元件為較佳。

控制桿122包括一壓制部1221、一把手1222以及一軸桿容置部1223。壓制部1221係與接觸單元121之接觸部1211相配合，用以箝制或鬆釋太陽能模組之導線2。本質上，壓制部1221係以垂直於把手1222為較佳，但實際應用時並不受限於此。軸桿容置部1223連接於壓制部1221與把手1222間，而軸桿容置部1223更具有一溝槽1223a，用以容置軸桿125。

載體單元123包括一第一側壁1231、一第二側壁1232、一與該第一側壁1231與第二側壁1232連接之底板1233，以及一由第一側壁1231、第二側壁1232與底板1233所定義形成之收納空間1234。其中第一側壁1231與第二側壁1232分別包括一第一穿孔1235及一第二穿孔1236，用以安裝軸桿125。而軸桿125之兩自由端則透過第一穿孔1235與第二穿孔1236而向外延伸凸出於第一側壁1231與第二側壁1232。

彈性單元124係設置於接觸單元121之接觸部1211與載體單元123之底板1233間，用以抵頂載體單元123。而彈性單元124更包括一連接片1241、一第一側片1242，以及一相對於該第一側片1242之第二側片1243。第一側片1242與第二側片1243可自連接片1241之相對兩側向上或向下延伸。

控制桿122藉由將該軸桿125穿設於該軸桿容置部1223、第一穿孔1235與第二穿孔1236而與載體單元123樞接。控制桿122因而可轉動且切換於一第一位置(如第四圖(A)所示)與一第二位置(如第四圖(B)所示)。控制桿122之壓制部1221係設置於軸桿125與接觸單元121之接觸部1211間。當控制桿122被切換並轉動至第一位置時，在控制桿122之壓制部1221與接觸單元121之接觸部1211間會形成一間隙，此時太陽能模組之導線2可***置進入該間隙。而當控制桿122被切換至第二位置時，控制桿122之壓制部1221與接觸單元121之接觸部1211會箝制太陽能模組之導線2，因而使太陽能模組之導線2得以固接於導線連接裝置12內。

第三圖C係揭示本案較佳實施例中導線連接裝置與殼體之機構示意圖。如第三圖A、第三圖B及第三圖C所示，殼體10之基座101更包括複數個容置裝置104，用以將導線連接裝置12安裝於其中。而殼體10之基座101亦包括一支撐元件105，形成於基座101之內表面上，並設置於容置裝置104之內部。載體單元123具有一第一穿槽1237，形成於底板1233內；而彈性單元124則具有一第二穿槽1244，形成於連接片1241內，且與載體單元123第一穿槽1237相對應。其中基座10之支撐元件105係穿過第一穿槽1237與第二穿槽1244而與接觸單元121之接觸部1211背面相接觸，藉以支撐接觸單元121之接觸部1211，並避免接觸單元121變形。

第四圖A及第四圖B則分別揭示第三圖A及第三圖B中該導線連接裝置之作動示意圖。如第三圖A、第三圖B、第三圖C、第四圖A及第四圖B所示，當使用者要組裝連接導線2與接線盒1時，使用者可以推動控制桿122之把手1222，使控制桿122轉動並切換至第一位置處(如第四圖(A)中所示)。當控制桿122轉動並切換至第一位置時，控制桿122之壓制部1221會自接觸單元121之接觸部1211脫離，此時彈性單元124會呈原始狀態並接觸到載體單元123之底板1233，且在控制桿123之壓制部1231與接觸單元121之接觸部1211間形成一間隙g。因此，導線2可輕易地***置於控制桿122之壓制部1221與接觸單元121之接觸部1211間形成之該間隙g內。

當導線2已經***置於控制桿122之壓制部1221與接觸單元121之接觸部1211間之間隙g時，使用者可以再推動控制桿122之把手1222，使控制桿122轉動並切換至第二位置(如第四圖(B)中所示)。於控制桿122轉動至第二位置之過程中，由於導線2已置入間隙g，因此當壓制部1221因控制桿12轉動至第二位置而置入於間隙g時，壓制部1221會持續壓制導線2且載體單元123會相對接觸單元121略向上移動或略為變形，此時彈性單元124則會形變而抵頂載體單元123之底板1233，藉以抵抗載體單元123相對接觸單元121向上移動或變形，並提供控制桿122之壓制部1221向下壓制導線2之作用力。因此，該導線2可藉由夾持或箝制的方式連接並固設於導線連接裝置12，而不需使用任何輔助工具或螺絲起子。

第五圖係揭示第二圖中電連接機構之電流路徑安排模組之結構示意圖。如第二圖與第五圖所示，可拆式電流路徑安排模組13係連接至導線連接裝置12與電纜3，且具有複數個電力傳輸元件130、複數個電子元件131及一載具132。電力傳輸元件130係分離地設置於載具132之一表面上，以形成複數個電力傳輸路徑。複數個電子元件131係設置於載具132上，且每一電子元件131更連接固定於兩相鄰之電力傳輸元件130間，進而形成一所需之電流路徑配置。在實際應用時，載具132係為一支撐平板，用以支撐並設置電力傳輸元件130與電子元件131於其上，電力傳輸元件130則為設置於載具132之一表面的導電軌，而電子元件131則可為旁路二極體。更佳的應用狀態係如圖所示，在載具132之一表面上設有四個導電軌130a、130b、130c及130d，並設置三個旁路二極體131a、131b及131c。在實際應用時，每一旁路二極體131a、131b及131c均具有兩端子，連接至電流路徑安排模組13中兩相鄰之導電軌130a、130b、130c及130d間。該導電軌130a、130b、130c及130d可以滑軌、嵌設、嚙合、鎖固或黏合等方式設置於載具132之一表面上，且不以此為限。載具132則可以螺絲固定、鎖固或嚙合等方式設置於殼體10之基座101之容置槽103的底面上，且不以此為限。使用電流路徑安排模組13則旁路二極體131a、131b及131c可被輕易地置換及進行維護，因此當任何一個旁路二極體131a、131b及131c故障或失效時，只要以另一個電流路徑安排模組13替換即可。

在本案實施例中，每一電力傳輸元件130均具有一主體部1301。主體部1301具有複數個嚙合元件1302。載具132具有複數個嚙合元件1321，用以與電力傳輸元件130之複數個嚙合元件1302相嚙合。其中載具132之嚙合元件1321可為一卡勾結構，電力傳輸元件130之嚙合元件1302可為一孔洞結構，且不以此為限。載具132包括複數個支撐元件1322，用以支撐並固定電子元件131之各端子，進而使電子元件131之各端子可耦接至電力傳輸元件130。其中支撐元件1322更可為一具夾臂之突柱。當然支撐元件1322與嚙合元件1321更可一體成型。當電子元件131之端子1311耦接至電力傳輸元件130時，電子元件131之端子1311可被***形成於電力傳輸元件130之主體部1301上之穿孔1305內。

載具132可被固設於基座101之容置槽103的底面。載具132更具有一個或一個以上的固定元件1323，基座101則具有一個或一個以上的對應固定元件101b，用以與載具132之固定元件1323相耦合固定，進而使載具132得以固設於基座101之容置槽103的底面。該電力傳輸元件130之主體部1301更包括一第一連接墊1303及一第二連接墊1304。其中電力傳輸元件130之第一連接墊1303透過如螺絲等固定元件與導線連接裝置12之固定部1212連接並鎖固，且不以此為限。電力傳輸元件130之第二連接墊1304亦可透過如螺絲等固定元件與其對應之電纜3連接並鎖固，且不以此為限。

綜上所述，本案提供一種接線盒，其結構簡單、具成本效益、耐用性足夠對抗各種環境變數，且更易於安裝及維護。再者，本案接線盒所具有之導線連接裝置，能輕易地組裝、固定，且不需使用輔助工具或螺絲起子，並可將太陽能模組之扁平導線耦接至接線盒。而且本案之接線盒可用於太陽能或光伏系統元件間並維持一高品質及高可靠性的電性連接。

縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉本技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。

1‧‧‧接線盒

10‧‧‧殼體

101‧‧‧基座

101a‧‧‧開口

101b‧‧‧固定元件

102‧‧‧上蓋

103‧‧‧容置槽

104‧‧‧容置裝置

105‧‧‧支撐元件

11‧‧‧電連接機構

12‧‧‧導線連接裝置

121‧‧‧接觸單元

1211‧‧‧接觸部

1212‧‧‧固定部

1212a‧‧‧穿孔

1212b‧‧‧腳部

1213‧‧‧阻擋部

122‧‧‧控制桿

1221‧‧‧壓制部

1222‧‧‧把手

1223‧‧‧軸桿容置部

1223a‧‧‧溝槽

123‧‧‧載體單元

1231‧‧‧第一側壁

1232‧‧‧第二側壁

1233‧‧‧底板

1234‧‧‧收納空間

1235‧‧‧第一穿孔

1236‧‧‧第二穿孔

1237‧‧‧第一穿槽

124‧‧‧彈性單元

1241‧‧‧連接片

1242‧‧‧第一側片

1243‧‧‧第二側片

1244‧‧‧第二穿槽

125‧‧‧軸桿

13‧‧‧電流路徑安排模組

130‧‧‧電力傳輸元件

130a、130b、130c及130d‧‧‧導電軌

1301‧‧‧主體部

1302‧‧‧嚙合元件

1303‧‧‧第一連接墊

1304‧‧‧第二連接墊

1305‧‧‧穿孔

131‧‧‧電子元件

131a、131b及131c‧‧‧旁路二極體

1311‧‧‧端子

132‧‧‧載具

1321‧‧‧嚙合元件

1322‧‧‧支撐元件

1323‧‧‧固定元件

2‧‧‧導線

2a、2b、2c及2d‧‧‧扁平導線

3‧‧‧電纜

g‧‧‧間隙

第一圖係揭示本案較佳實施例應用於太陽能模組之接線盒外觀結構示意圖。

第二圖係揭示第一圖中接線盒之電連接機構示意圖。

第三圖A係揭示第二圖中該電連接機構之導線連接裝置之結構示意圖。

第三圖B係揭示第三圖A中該電連接機構之導線連接裝置之結構分解圖。

第三圖C係揭示本案較佳實施例中導線連接裝置與殼體之機構示意圖。

第四圖A及第四圖B係分別揭示第三圖A及第三圖B中該導線連接裝置之作動示意圖。

第五圖係揭示第二圖中電連接機構之電流路徑安排模組之結構示意圖。

12‧‧‧導線連接裝置

121‧‧‧接觸單元

122‧‧‧控制桿

123‧‧‧載體單元

124‧‧‧彈性單元

125‧‧‧軸桿

2‧‧‧導線

Claims (20)

1. 一接線盒，包括：
     一殼體，具有一開口，用以由該開口導入複數個導線；以及
     一電連接機構，設置於該殼體之一容置槽內，而該電連接機構更包括：
        複數個導線連接裝置，分別設置於該殼體之一內表面上，用以連接該複數個導線；以及
        一電流路徑安排模組，具有複數個電力傳輸元件及複數個電子元件，其中該電力傳輸元件係分別與該複數個導線連接裝置連接，且每一該電子元件係連接至兩相鄰之該電力傳輸元件；
        其中，每一該導線連接裝置包括：
        一接觸單元，具有一接觸部；
        一載體單元；以及
        一控制桿，樞接至該載體單元，且具有一壓制部，其中該壓制部與該接觸單元之該接觸部相配合，用以於該控制桿切換至一第一位置時置入或移除該導線，而於該控制桿切換至一第二位置時箝制並固設該導線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該接觸單元更包括：
   一固定部，架構於與一相對應之該電流路徑安排模組之電力傳輸元件導接；以及
   一阻擋部，架構於限制該導線之一水平移動。
3. 如申請專利範圍第2項所述之接線盒，其中該阻擋部係為一突起元件，自該接觸部向上延伸。
4. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該導線連接裝置更包括一軸桿，以及其中該控制桿包括：
     一把手；以及
     一軸桿容置部，連接於該壓制部與該把手間，且具有一溝槽，用以容置該軸桿。
5. 如申請專利範圍第4項所述之接線盒，其中該控制桿之該壓制部係設置於該軸桿及該接觸單元之該接觸部間。
6. 如申請專利範圍第4項所述之接線盒，其中該載體單元包括一第一側壁、一第二側壁、一與該第一側壁與該第二側壁連接之底板，以及一由該第一側壁、該第二側壁與該底板所定義形成之收納空間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之接線盒，其中該第一側壁與該第二側壁分別包括一第一穿孔及一第二穿孔。
8. 如申請專利範圍第7項所述之接線盒，其中該控制桿係藉由將該軸桿穿設於該軸桿容置部、該第一穿孔與該第二穿孔而與該載體單元樞接。
9. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該導線連接裝置包括一彈性單元，設置於該接觸單元之接觸部與該載體單元間，用以抵頂該載體單元。
10. 如申請專利範圍第9項所述之接線盒，其中該彈性單元包括一連接片、一第一側片，以及一相對於該第一側片之第二側片。
11. 如申請專利範圍第9項所述之接線盒，其中該殼體包括一基座，具有複數個容置裝置，用以設置該導線連接裝置。
12. 如申請專利範圍第11項所述之接線盒，其中該殼體之基座具有一支撐元件，該載體單元具有一第一穿槽，該彈性單元具有一相對於該載體單元之該第一穿槽之第二穿槽。
13. 如申請專利範圍第12項所述之接線盒，其中該基座之該支撐元件係穿過該第一穿槽與該第二穿槽且與該接觸單元之該接觸部之一背面相接觸。
14. 如申請專利範圍第9項所述之接線盒，其中當該控制桿切換至該第一位置時，該控制桿之壓制部自該接觸單元之該接觸部分離，且於該控制桿之該壓制部與該接觸單元之該接觸部間形成一間隙。
15. 如申請專利範圍第9項所述之接線盒，其中當該控制桿切換至該第二位置時，該控制桿之該壓制部壓制該導線，且該彈性單元形變而抵頂該載體單元。
16. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該接觸單元係由金屬材料製成。
17. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該電子元件係為旁路二極體。
18. 如申請專利範圍第1項所述之接線盒，其中該電流路徑安排模組更包括一載具，用以支撐並設置該電力傳輸元件與該電子元件，該電力傳輸元件係為設置於該載具之一表面之導電軌。
19. 一種應用於太陽能模組接線盒之導線連接裝置，包括：
    　一接觸單元，具有一接觸部，用以連接至一導線；
    　一載體單元；以及
    　一控制桿，樞接至該載體單元，且具有一壓制部，其中該壓制部與該接觸單元之該接觸部相配合，用以於該控制桿切換至一第一位置時置入或移除該導線，而於該控制桿切換至一第二位置時箝制並固設該導線。
20. 如申請專利範圍第19項所述之導線連接裝置，其更包括一彈性單元，設置於該接觸單元之接觸部與該載體單元間，用以抵頂該載體單元。