ITMI20080569A1 - Sistema di interconnessione di pannelli fotovoltaici - Google Patents

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di brevetto di invenzione Industriale

dal Titolo: Sistema di interconnessione di pannelli fotovoltaici.

CAMPO DELL’INVENZIONE

La presente invenzione concerne sistemi di interconnessione di pannelli solari fotovoltaici sostanzialmente comprendenti: - scatole di giunzioni; - connettori; - cavi; - diodi; - e componenti simili.

L’invenzione risulta principalmente dal coordinamento di misure, provvedimenti, scelte di materiali e forme, con effetti complessivi superiori alle previsioni o meglio superiori alla somma dei diversi contributi dei vari elementi combinati.

STATO DELLA TECNICA

I sistemi di produzione di energia “solare” stanno conoscendo sviluppi tecnologici e diffusione commerciale, che aumentano a ritmo esponenziale (anche per il continuo aumento del prezzo del petrolio).

A parte i pannelli veri e propri, il “cuore” di detti sistemi risiede in primis nei dispositivi di interconnessione, in particolare nelle scatole o box di giunzioni tra pannelli, come pure nei collegamenti interni ed esterni con connettori e cavi.

Di conseguenza questo campo é diventato decisamente un campo fitto di brevetti (crowded fleid) concernenti soprattutto piccoli perfezionamenti che, anche se a prima vista potrebbero apparire come mancanti di elevato livello inventivo, risultano nella realtà dei fatti pur sempre apportatori di migliorie e producono progresso tecnico, per cui sono ugualmente meritorie dì brevettabilità.

Esemplificativamente, nella parte introduttiva delle recente pubblicazione di domanda di Brevetto Intemazionale W02<Q>08/000101 si commenta adeguatamente una lunga documentazione brevettale comprendente una serie di Titoli quali le Pubblicazioni di Brevetti Europei EP n° 999601, n° 1605554, n° 1501133, le Pubblicazioni di Brevetti Tedeschi DE n° 102005044939, n° 202005018884U1, i Brevetti US n° 6.582.249, e Giapponese n° 2022359389.

Ma il W02008/000101 concerne una scatola di giunzione comprendente sostanzialmente due porzioni, una superiore ed una inferiore, la detta porzione superiore (coperchio) essendo ribaltabile e avente zanche sporgenti verso l’interno, per l’alloggiamento di una piastra.

Addizionalmente si possono citare anche 1ΈΡ 1502426 che descrive una scatola incuneata in piastre traslucide, con le estremità dei conduttori di accoppiamento che si estendono tra gli elementi fotovoltaici parzialmente supportati da organi di irrigidimento a contatto con “pin”. L’USP 7.291.036 rivendica una scatola di giunzioni comprendente un coperchio (con piastra rivestita di materiale termicamente conduttore e con elementi di serratura), ed una piastra a circuito stampato con una prima faccia portante diodi ed una seconda faccia con elementi fogliformi, e con elementi a clip. Il DE 102006012665 si riferisce ad un box con una pluralità di lamine ed un diodo di by-pass termicamente a contatto con dette lamine.

Pur con tutti gli innegabili meriti delle singole proposte brevettali sopra menzionate, non si può non constatare il fatto che i sistemi a tutt’oggi disponibili non sono esenti da lacune (sia individualmente che in combinazione).

SOMMARIO DELL 'INVENZIONE

Primo scopo della presente invenzione è quello di provvedere un sistema che elimini almeno le maggiori di dete lacune e presenti una felice combinazione di provvedimenti che possano tradursi in un “maximum maximorum” di prestazioni e di economia.

Altro scopo del trovato è quello di offrire un sistema che, facendo perno su un avanzato box di giunzioni, si caratterizzi per una elevata automaticità, in particolare in fase di montaggio, di collaudo, di carica del collante ecc. ecc,.

Un ulteriore scopo della presente invenzione è costituito dai metodi che consentono le suddette automaticità senza intervento di specifici mezzi addizionali.

Le caratteristiche più salienti del trovato sono recitate nelle rivendicazioni in calce che si ritengono qui incorporate. In definitiva l’invenzione può essere soprattutto vista in una combinazione critica di misure, ciascuna, con un suo singolo effetto specifico, coordinate però in modo da produrre almeno un effetto superiore alla somma dei detti singoli effeti, che si traduce nella realizzazione di una prestazione complessiva di maggior efficacia.

BREVE DESCRIZIONE DEI DISEGNI

I diversi aspetti del trovato appariranno più chiaramente dalla descrizione dettagliata della forma di realizzazione (illustrativa e non limitativa) rappresentata nei disegni di accompagnamento, nei quali:

- la figura 1 è una vista in prospettiva esplosa del sistema secondo l’invenzione;

- la figura 2 è una vista in prospettiva daH’alto, col coperchio chiuso;

- le figure 3 e 4 sono viste in prospettiva delle porzioni laterali del corpo di contenimento della scatola, sporgenti oltre la superficie del coperchio;

- la figura 5 è una vista dal basso della scanalatura di contenimento del silicone;

- la figura 6 è una vista parzialmente in prospettiva dall’alto della sola zona di contenimento della eircuiteria e mostra, ad esempio, i diodi sollevati dalla faccia interna del box;

- la figura 6 A è una vista in prospettiva dal basso della faccia interna LI dei coperchio staccato L, sulla quale è ricavata una nervatura NE che fronteggia il bordo B portazanche Z che ha un’altezza inferiore ad NE; e

- la figura 7 è una flow-chart del processo preferito di montaggio della scatola del pannello,

DESCRIZIONE DETTAGLIATA DI UNA FORMA DI REALIZZAZIONE PREFERITA

Nei disegni di accompagnamento, in particolare nella prospettiva esplosa di figura 1, nella vista dall’alto di fig. 2 (coperchio chiuso), nelle viste parziali in prospettiva dall’alto di fìg. 3 (sul fianco sinistro del box con coperchio L chiuso), e di fig. 4 (vista sul fianco destro), è rappresentata una scatola S (secondo il trovato) che comprende: - i) un corpo inferiore formatore di spazio di contenimento CFSC della circuiteria, in particolare dei diodi DI, D2 e D3 (D3 essendo estratto dal fondo perché non visibile in fig. I, mentre è ben visibile in fìg.

6A) e della relativa serie di molle MI, M2, M3; - ii) una guarnizione GUA (riproducente la conformazione rettangolare di CFSC); ed - iii) un coperchio L.

Detto corpo CFSC ha una superficie di contenimento sostanzialmente uguale alla superficie del coperchio L, così come definita ad esempio dalle due fiancate laterali longitudinali FLL1 e FLL2 e dai due Iati trasversali LTF (frontale) e LTP (posteriore); nel caso rappresentato nei disegni il corpo CFSC è rettangolare e conseguentemente anche il coperchio è rettangolare. Sono ovviamente possibili forme quadrangolari, circolari, poligonali.

Secondo un primo aspetto dell’invenzione, il fondo di detto corpo CFSC si estende oltre i limiti del coperchio, in particolare dalle due fiancate laterali longitudinali di CFSC (corrispondenti a FLL1 ed FLL2) sporgono verso l’esterno due protuberanze Et e E2, mentre dal lato trasversale posteriore (corrispondente a LTP) sporge una terza protuberanza E3, la coppia di dette protuberanze longitudinali E1 e E2 avendo aree e funzionalità diverse da quelle delta protuberanza trasversale E3.

Significativamente, le dette sporgenze El e E2 dalle fiancate longitudinali hanno la funzione di ospitare, ciascuna, un connettore (maschio) CM ed un cavo CA.S (su El) rispettivamente un connettore femmina CF col relativo cavo CA D su E2. Per contro la protuberanza trasversale E3 non è occupata da componenti elettronici ma serve in particolare a prolungare una scanalatura CAV.si per il collante (preferibilmente silicone Si) agente da adesivofissatore della faccia interna inferiore di CFSC al pannello fotovoltaico (non rappresentato), così come si vedrà meglio allorché si parlerà delle figure 6A e 7,

Pertanto, secondo l’invenzione, si utilizza una coppia di connettori (maschio CM e femmina CF) con relativi cavi allineati (in senso longitudinale) all’esterno del corpo di contenimento CFSC, detti connettori CM-CF e cavi CAS-CAD essendo irremovibilmente fissati alle espansioni E1-E2 tramite, preferibilmente, i supporti a gancio FAS e FAD che esercitano forze di ritenuta direttamente sulla superficie dei connettori e dei cavi, bloccati peraltro da vincoli di forma.

In effetti detti supporti a gancetti sono in materiale plasto-elastomerico con discreta memoria elastica.

Sulla facciata frontale FF del detto corpo di contenimento sono ricavati i fori per l’inserzione delle ghiere Gh.s e Gh.d associate ai detti cavi, come pure la valvola osmotica Vo.

All’interno dello spazio di contenimento CFSC è sistemata la circuiteria, sostanzialmente i diodi DI, D2, D3 (D3 essendo rappresentato estratto in fig. 1 ma ben visibile nella sua posizione di esercìzio in fig. 6) con i relativi PIN, scavalchi e rialzi SCA così da staccarli dal fondo FO del corpo di contenimento e da disporli esattamente su una stessa lìnea trasversale; in fig. 6 sono rappresentati su scala ingrandita, oltre ai detti diodi D1-D3 e scavalchi SCA, le molle M1-M4, le coperture di dette molle CMo4, e le lamelle delle giunzioni LA1-LA4 della scatola S, alle quali sì fisseranno i terminali del pannello (non rappresentato).

Nella gola GO ricavata fra le due pareti interne del corpo CFSC si dispone la guarnizione GUA. Questa parte delle scatole di guarnizione si può ritenere sostanzialmente convenzionale per cui non sembrano necessari ulteriori dettagli e chiarimenti.

La guarnizione GUA incassata nella gola GO ricavata sostanzialmente alia sommità delle pareti più interna Pi ed intermedia 25 del corpo di contenimento CFSC contribuisce ad incassare automaticamente il coperchio L nel corpo CFSC che all’ uopo è dotato di una seconda gola o scanalatura profonda GO’ formata da detta parete intermedia 25 e la parete esterna Pe nella quale sono ricavate le '‘tasche” o nicchie SL1, SL2 (SL3, SL4) in cui vanno infilate le zanche Z1-Z4 del coperchio.

Nella sua nuova versione, detto coperchio è rappresentato in vista dall’alto nelle figure 1 e 2 ed in vista dal basso nella fìg. 6A. Sulla faccia esterna superiore LS si vedono un rettangolo 10 per l’inserimento eventuale del nome del cliente, e per la creazione di un gradino interno (26), come pure tre rettangolini per la segnalazione di dati tecnici. Dalle fasce longitudinali laterali FLL1 e FLL2 (fig. 1) sporgono verso il basso le già menzionate quattro zanche ZI, Z2, Z3, Z4 ciascuna con risvolto Z 1 R, Z2B, ecc.,

Dal lato trasversale frontale LTF sporge verso il basso un’espansione Cvo che serve alla protezione della valvola osmotica Vo affacciata sul corrispondente frontale del corpo CFSC. Sulla faccia interna LI del coperchio L (fig. 6 A, vista dal basso del coperchio di fig 1) è ricavata una nervatura NE che si estende frontalmente lungo tutto il bordo B più esterno, che è però meno alto della nervatura NE. Nella vista prospettica dal basso (fig. 5) del fondo FIFO del corpo CFSC (girato di 180° rispetto alla fìg. 1) è rappresentata una caratteristica dell’invenzione consistente nel fatto che ora una lunga scanalatura o cava CAV.si per il collante, preferibilmente siliconico SI, di fissazione di detto fondo FIFO a zone predisposte del pannello fotovoltaico (non rappresentato),, è ricavata lungo i bordi delle espansioni El, E2, E3, estendendosi, ad esempio, da O a O’ (in senso orario). Questa estesa scanalatura CAV.si ha il vantaggio di aumentare notevolmente la zona di contatto tra silicone SI (tratteggiato in fig. 5) versata da un dispenser o tubolare (non rappresentato) senza sbavature cioè fuoriuscite dalla cava CAV.si, evitando gradienti di concentrazioni di si.

Non senza sorpresa, la funzione delle espansioni E1 e E2 non è più limitata a quella di supporto (esterno al corpo CFSC) dei connettori CM-CF e cavi CA.S-CA.D ma è anche quella di aumentare sostanzialmente la lunghezza della relativa scanalatura CAV.si (in collaborazione col percorso su E3) aumentando così la qualità e la distribuzione uniforme del collante, nonché la vita della fissazione della scatola al pannello, ed eliminando le fuoriuscite di silicone sul pannello, che costituivano pur sempre uno spreco di materiale ed in più richiedevano noiose operazioni di asportazione.

Trattasi perciò di un effetto addizionale. In più il montaggio del fondo F1FO della scatola S al pannello può ora essere effettuato in automatico.

Convenzionalmente esso avveniva con l’ausilio di un braccio pneumatico che portava il box in corrispondenza del pannello, o di una morsa o pinza che afferrava la scatola infilando sotto di essa una forchetta a più denti. Questa movimentazione veniva generalmente ostacolata dalla presenza casuale sul percorso, dei connettori e cavi mobili cioè non fissati inamovibilmente.

Poiché secondo un aspetto del trovato, connettori e cavi sono ora vincolati stazionariamente alle espansioni E 3 ed E2 sono cioè in posizioni fisse ben individuate, la movimentazione della scatola verso e sul pannello può essere automatizzata, risultando più veloce e più esatta.

Anche il collaudo elettrico della scatola è ora automatizzato, esso consiste nel verificare che esponendo la faccia superiore del pannello ad una apposita sorgente di luce, si ha (o meno) produzione di energia. All’uopo si può impiegare un robot che infila due sonde (“probe”) nei connettori CM e CF e rileva se c’è o meno corretto passaggio di corrente.

Normalmente Pinserzione delle sonde come pure il loro distacco alla fine del collaudo avvengono manualmente, con precauzioni che comportano notevoli perdite di tempo. In più i cavi, le sonde, ece. ecc. vanno rimessi al loro posto dopo ogni distacco.

Secondo un ulteriore aspetto vantaggioso del trovato, poiché i connettori CM e CF sono ora vincolati inamovibilmente in posizione fissa sulle espansioni E1 e E2, il robot può inserire automaticamente e precisamente le sue sonde nei connettori fissi e disinserirle agevolmente al termine del collaudo, In vista del posizionamento e della fissazione stabile dei connettori alle alette EI ed E2, sono stati studiati appositi connettori, sedi e ganci ad elevata compatibilità così da realizzare, già con soli vincoli di forma, montaggi e smontaggi automatici veloci e sicuri, così come si intuisce dai disegni di accompagnamento.

In definitiva con la sola adozione dello spostamento dei connettori e cavi al di fuori del corpo di contenimento CFSC, e con la loro fissazione stabile alle espansioni E1 ed E2 si riesce vantaggiosamente ad ottenere almeno i due effetti addizionali del collaudo e del montaggio automatici.

Come si vedrà anche a proposito della fase IV della seguente flow-chart, P apertura del coperchio è necessaria per col legare i terminali del pannello alle lamelle della circuiteria del box. In precedenza sono stati menzionati dispenser, bracci di sollevamento e robot definiti “di per sé noti” anche senza indicazioni di brevetti e/o articoli tecnico-scientifici anteriori. Ciò si giustifica semplicemente per il fatto che oggi su Internet abbondano adeguate informazioni relative ai pannelli fotovoltaici, ai box di giunzioni., e ai relativi sistemi e metodi di impiego, robot, bracci e dispenser compresi.

Nella figura 7, è rappresentata una flow-chart di un processo preferito per il montaggio su pannello fotovoltaico del sistema secondo l’invenzione. E’ vero che generalmente le scatole in questione possono essere fornite aperte, cioè col coperchio L staccato, tuttavia è bene prevedere anche il caso del box chiuso, per cui nello step 1 si apre la scatola sollevando il detto coperchio L dal corpo di contenimento (CFSC). Nella fase II si effettua la movimentazione automatica della scatola nel senso che, mancando ora gli ostacoli convenzionali dovuti alla presenza casuale (e imprevedibile) dei connettori CM, CF e dei cavi CA.S-CA.D non inamovibilmente fissati, il movimento della scatola da parte di un organo convenzionale di sollevamento è automatico, cioè rapido e sicuro. Nello step III si effettua la deposizione automatica del collante, preferibilmente siliconico (si), nella apposita lunga scanalatura CAV.si ricavata senza soluzione di continuità nelle tre espansioni El, E2 ed E3 del fondo FO sostanzialmente uguale all’area di copertura del coperchio L; come si vede meglio dalla figura 5 (vista prospettica dal basso sulla faccia esterna del fondo Fl-FO dello spazio di contenimento centrale CFSC) la detta scanalatura CAV.si si sviluppa su un lungo ininterrotto percorso sulle dette espansioni Ε1Έ3 e si estende (in senso orario) da<)>punto O al punto O’, per cui l’adozione, secondo un spetto del trovato, delle stesse protuberanze E1-E2-E3 produce, oltre all’effetto di vantaggiose sedi per connettori e cavi fissi inori da percorsi di movimentazione, anche un benefico effetto sinergico sulla tenuta e inamovibilità del box sul pannello, detto effetto costituendo indubbiamente un effetto addizionale non facilmente prevedibile. Nello step IV si realizza l’inserzione delle lamine terminali del pannello solare nella scatola, facilitata dal mantenimento del coperchio ancora staccato. Nella fase V si effettua, senza alcun problema, il posizionamento automatico della scatola di giunzioni sulla zona predisposta del pannello. Nella fase VI si attende che il collante faccia presa. Nella fase VII si effettua la chiusura del box applicandovi il coperchio L che chiude stabilmente l’insieme, a scatto, coll’ausilio della zanche Z1-Z4 e del vincolo di forma tra coperchio e corpo di contenimento. Le fasi VI e VII possono essere anche invertite.Per scrupolo di chiarezza illustrativa il trovato è stato descritto con particolare riferimento alta forma di realizzazione (esemplificativa e non limitativa) rappresentata nei disegni di accompagnamento: và da sé che varianti, sostituzioni , aggiunte e simili, possono essere apportate a detta realizzazione, che, se risultano a portata di mano del tecnico medio del ramo, sono da considerare come comprese e ricadenti nell’ambito dell’invenzione.

Claims (6)

1. RIVENDICAZIONI 1) Sistema per l’interconnessione di pannelli solari fotovoltaici, comprendente: - scatole di giunzioni, coperchi, connettori, cavi, diodi, supporti e componenti simili, caratterizzato dal fatto che la scatola (S) ha un corpo centrale formatore di spazio di contenimento (CFSC) con superficie corrispondente all’area del coperchio (L) e almeno tre propaggini (E fi, E2, E3) sporgenti dal fondo verso l’esterno, su due di queste propaggini (El, E2) essendo fissati inamovibilmente un connettore maschio (CM) sul lato (Eì) e, sul lato (E2), un connettore femmina (CF), nonché cavi (CA.S, CA.D) longitudinalmente allineati con gli assi di detti connettori, così da automatizzare le operazioni di collaudo, montaggio e carica di collante.
2. 2) Sistema secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che almeno una (E3) delle dette propaggini sporgenti dal fondo del corpo (CFSC) è ricavata su uno dei lati trasversali di detto corpo.
3. 3) Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui detto coperchio (L) avente la stessa superfìcie del corpo (CFSC) presenta zanche (Z) sporgenti verso il basso, situate sui lati longitudinali del coperchio (L).
4. 4) Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui nicchie (SL1-SL4) per la ricezione,in chiusura, delle zanche del coperchio sono ricavate sui lati longitudinali del corpo (CFSC).
5. 5) Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui su almeno una fiancata trasversale dei coperchio è ricavata una sporgenza verso il basso per proteggere la valvola osmotica (Vo) presente sul frontale anteriore del corpo (CFSC).
6. 6) Sistema secondo la rivendicazione 3, in cui sulla faccia interna o rovescio del coperchio sono ricavati, -un gradino centrale (26); - una prima nervatura verticale (NE) che è prospiciente e lunga quanto il bordo più esterno (B) del coperchio, ed ha altresì un’altezza superiore a quella di detto bordo (B), come pure una seconda bassa nervatura (NE<5>) sporgente dal fondo per formare una gola (GO”), 7) Sistema secondo la rivendicazione 1, in cui alla sommità del corpo (CFSC) sono ricavate pareti (Pi, 25, Pe) formatrici di una prima intercapedine o gola (GO) interna per Fincasso della guarnizione (GUA), ed una seconda gola (GO’) nella cui parete più esterna sono ricavate le dette nicchie per le zanche in fase di chiusura automatica del coperchio (L) sul corpo (CFSC). 8) Sistema secondo la rivendicazione 7, in cui sulla parete esterna di fondo del corpo (CFSC) è ricavata una scanalatura (CAV.si) per la carica agevolmente controllata di un collante siliconico, detta scanalatura coinvolgendo anche le zone più periferiche delle espansioni laterali (E1 ed E2) come pure il rovescio della protuberanza posteriore (E3) così da aumentare notevolmente Festensione e la capacità del silicone, da agevolarne il riempimento senza fuoriuscite e da aumentare la vita della fissazione adesiva della scatola sul pannello. 9) Metodo per il montaggio su pannelli fotovoltaici di scatole con coperchio amovibile, secondo le rivendicazioni da 1 ad 8, in cui: - si apre il corpo di contenimento (CFSC) sollevando il coperchio (L); - si effettua la movimentazione automatica della scatola; -si deposita automaticamente il silicone nella scanalatura che corre lungo i bordi delle protuberanze (E1-E3); - si collegano, a coperchio staccato, i terminali del pannello alle lamelle dei diodi nel corpo (CFSC); - si posiziona automaticamente la detta scatola chiusa su zone predisposte del pannello; - si lascia far presa al silicone, - si effettua il collaudo elettrico automatico; e - si chiude il coperchio. IO) Sistema, scatole di giunzione, metodi automatizzati di montaggio, collaudo e carica di silicone, sostanzialmente secondo quanto descritto e rappresentato.