JP2007529902A - ベンチレーテッド光電池モジュールフレーム - Google Patents

Abstract

一実施形態では、光電池フレームアセンブリ(100)は、光電池モジュール(102)及び複数の通気孔(112)を有するフレームを含む。該通気孔(112)は、該フレーム内に空気が流れることを可能とし、これにより該光電池モジュール(102)が冷却される。該フレームは、もう１つのかかるフレームと直列に取り付けてそれらフレーム間における空気の流れを可能にするものである。該通気孔(112)は、美的外観を維持したまま構造的な完全性を実現するようフレームの周囲内に配置することが可能である。該フレームは、異なる場所に適合させるための異なる取り付け上の選択肢を提供するために、内部リップ、外部リップ、又はその両者を含むことが可能である。該フレームは、通気孔(112)を含む突起部といった複数のフレーム部材から構成することが可能である。
【選択図】図２

Description

本発明は、一般に光電池に関し、特に光電池モジュールを取り付けるためのフレームに関するものである（但しこれには限定されない）。

光電池は、「太陽電池」としても知られるものであり、太陽光放射を電気エネルギーに変換するための周知の装置である。光電池は、宇宙及び地上の両用途で使用されている。宇宙用途での光電池としては、宇宙船及び人工衛星で使用されているものが挙げられる。地上用途では、光電池は、電子的な装置、乗物、及び建造物を含む様々なもののための電源として使用されている。複数の光電池を１つのアレイとして構成し、及び１つのモジュールとしてパッケージ化することが可能である。

光電池モジュールは一般に建造物用の電源として使用される場合には屋上に取り付けられる。かかる用途では、その建造物が住居用であるか商用であるかにかかわらず、該光電池モジュールが構造的に信頼でき、定格効率で動作し、及び美しい外観を呈するように、取り付けられることが重要である。該光電池モジュールの搬送及び取り付けが比較的容易であることも重要である。

一実施形態では、光電池フレームアセンブリは、光電池モジュール及び複数の通気孔を有するフレームを含む。該通気孔は、該フレーム内に空気が流れることを可能とし、これにより該光電池モジュールが冷却される。該フレームは、もう１つのかかるフレームと直列に取り付けてそれらフレーム間における空気の流れを可能にするものである。該通気孔は、美的外観を維持したまま構造的な完全性を実現するようフレームの周囲内に配置することが可能である。該フレームは、異なる場所に適合させるための異なる取り付け上の選択肢を提供するために、内部リップ、外部リップ、又はその両者を含むことが可能である。該フレームは、通気孔を含む突起部といった、複数のフレーム部材から構成することが可能である。

本発明の上述その他の特徴は、図面及び特許請求の範囲を含む本開示全体を参照することにより当業者には容易に明らかとなろう。

異なる図面における同一符号の使用は、同一の又は類似した構成要素を示している。特に言及しない限り、図面は必ずしも実際の縮尺にはなっていない。

本開示では、本発明の実施形態の完全なる理解を提供するために、装置、構成要素、及び方法の実例といった多数の特定の細部が提供される。しかし、本発明は、かかる特定の細部のうちの１つ又は２つ以上なしで実施することが可能である、ということが当業者には理解されよう。実施形態によっては、本発明の特徴が曖昧になるのを回避すべく、周知の細部は図示せず又は説明しない。

図１は、本発明の一実施形態による光電池アセンブリ100の概略図を示している。該アセンブリ100は、１つの光電池モジュール102と１つのフレームとを含み、該フレームは、複数のフレーム部材から構成することが可能である。図１の例では、該フレーム部材は突起部110（すなわち、110-1,110-2,…）である。光電池モジュール102は複数の光電池のアレイから構成される。環境からの保護のために光電池上にガラス製の薄板を配置することが可能である。一実施形態では、光電池は、バックサイド・コンタクト・セル（例えば、Sunpower Corporation（Sunnyvale, California）から入手できるタイプのもの）から構成するのが有利である。バックサイド・コンタクト・セルでは、外部の電気回路へと通じる配線は、太陽光を収集する面積を増大させるために、該セルの裏側（すなわち、セルの側面のうち太陽から離れる方向に面する側面）上に接続される。バックサイド・コンタクト・セルはまた、米国特許第5,053,083号及び第4,927,770号に開示されている。本発明の利点を損なうことなく他のタイプの光電池を使用することも可能である。

突起部110は、フレーム部材として働き、光電池モジュール102を取り囲むフレームを形成する。結果的に得られるフレームは、図１に示すように、光電池モジュール102をその縁部に沿って支持することが可能なものである。これは、該フレームの美的外観と構造的な完全性とを増大させるだけでなく、該フレームの内部の構成要素の保護に資するものとなる。光電池モジュール102は、工場出荷時に既に突起部110によるフレームが形成されたものとすることが可能である。これは、搬送中における光電池モジュール102の保護に資するものとなり、また、取り付け現場における光電池モジュールの比較的容易な取り付けを可能にするものとなる。用途によっては、突起部110は、取り付け現場において光電池モジュール102に組み付けることも可能である。一実施形態では、突起部110は、押出成形されたアルミニウムからなる。他の材料又は製造プロセスを用いて突起部110を作成することも可能である。例えば、突起部110を代替的に、成形されたプラスチック（例えば射出成形によるもの）、引抜成形されたプラスチック（ガラス繊維強化されたもの）、ＲＩＭ成形によるプラスチック、又は溶接された金属製のアセンブリとすることが可能である。

突起部110は、フレームの内外へと空気が流れることを可能にする複数の通気孔112を含むことが可能である。図１その他の図面では、図示の明瞭化のため、少数の通気孔112にしか符号を付していない。矢印103は、空気の流れを示しており、図１ではフレーム内へ進むものとして示されている。勿論、空気の流れは、矢印103で示した方向とは逆の方向に進むことが可能である。通気孔112は、有利にもアセンブリ100の冷却を可能にする。これは、光電池モジュールを比較的冷えた状態に維持するのを助け、これにより光電池モジュールがその定格効率を維持するのが助けられる。

一実施形態では、通気孔112は、突起部110の周囲内の（すなわち該突起部110の縁部に触れない）切り欠きからなる。突起部110の周囲内の通気孔112の形成は、該突起部の構造的な完全性を損なうことなく複数の通気孔112を形成することを有利にも可能とする。これは、該フレーム内に別の支持体を設けることを必要とすることなく突起部110が光電池モジュール102のためのフレームを形成し該モジュールを支持するのを助けるものとなる。すなわち、突起部110は、屋上で光電池モジュール102を支持する唯一の構造体として用いることが可能なものである。用途によっては、通気孔112は、突起部110の縁部に接触する切り欠きから構成することも可能である。

突起部110に通気孔112を含ませる別の利点は、該突起部110により形成されるフレームを屋根の表面にかなり近づけて配置することができることである。例えば、フレームを屋根と同一平面上に取り付け又は屋根に比較的近づけて取り付けても、光電池モジュール102の下方に空気が流れることが依然として可能となる。これは、光電池モジュール102の冷却を可能にする一方で美的外観を維持するものとなる。これに対し、光電池モジュールを取り付けるための従来技術は、フレームを使用せずに屋根上に光電池モジュールを単純につり上げる（jack）ものである。かかる従来技術は、屋根と光電池モジュールとの間に醜い隙間を残し、該光電池モジュールの下方の構成要素が露出してしまうものである。

図２は、本発明の一実施形態による光電池モジュール102のフレームを形成する突起部110を一層接近して示したものである。図２の例では、突起部110-1は、留め具204により突起部110-2に結合されている。留め具204は例えばネジ又はボルトとすることが可能なものである。突起部110は外部リップ202を有することが可能である。以下で一層明らかとなるように、外部リップ202は、突起部110を屋根に取り付けるために用いることが可能なものである。図２は、図１に関して上述した通気孔112も示している。

図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ本発明の一実施形態による通気孔112を有する突起部110の斜視図及び正面図である。

図４は、本発明の一実施形態による光電池モジュールの構成を示している。図４の例では、複数の光電池モジュールアセンブリ100は、矢印403で示すように通気孔112（図示せず）を介して１つの光電池モジュールアセンブリから別の光電池モジュールアセンブリへと空気が流れるように直列に配置されている。その結果として、光電池モジュールの下方に空気の流れが生じ、これにより該光電池モジュールが冷却される。図４に示すように、光電池モジュールアセンブリ100は、屋根を形成する表面404と同一平面上に取り付けること、又は屋根を形成する表面404に比較的近接して取り付けることが可能である。屋根を形成する表面404は、住宅（商用又は住居用）の屋上の表面とすることが可能である。

通気孔を有する光電池モジュールフレームを複数の突起部を用いて形成することにより、該フレームの製造、搬送、及び組み立てが有利なことに単純化される。しかし、該フレームは、例えば、上部又は底部の開口を有する単一部品から構成することも可能である、ということが理解されよう。また、該フレームは、任意の個数の部品を有することが可能であり、本開示の実施形態の場合のように４つである必要はない。かかるフレーム部材又はフレームは、通気孔及び本開示の突起部と同様の取り付け部分を含むことが可能である。

図５は、本発明の一実施形態による突起部110Aを示している。該突起部110Aは、突起部110の特定の一実施形態である。図５の例では、突起部110Aは、スロット510、内部リップ502、及び複数の通気孔112を含む。光電池モジュール102の縁部が、該スロット510内に挿入されて支持される。内部リップ502は、例えば、ボルト、ネジ、又は留め具を使用して、屋根を形成する表面に対して固定される。内部リップ502は、複数の突起部110Aにより形成されるフレームの内部に面する。

図６は、本発明の一実施形態による突起部110Bを示している。該突起部110Bは、突起部110の特定の一実施形態である。図６の例では、突起部110Bは、スロット610、内部リップ602、外部リップ604、チャネル612、及び通気孔112を含む。光電池モジュール102の縁部が該スロット610内に挿入されて支持される。内部リップ602及び外部リップ604は、例えば、ボルト、ネジ、又は留め具を使用して、屋根を形成する表面に固定することが可能である。内部リップ602は、複数の突起部110Bにより形成されるフレームの内部に面し、外部リップ604は同フレームの外部に面する。図６に示すように、内部リップ602及び外部リップ604は、互いに逆方向に配置することが可能である。内部リップ602及び外部リップ604は、異なる取り付け場所に適合させるための異なる取り付け上の選択肢を有利にも提供可能とするものである。突起部110Bは更に、その長さ方向に沿って延びるチャネル612を含むことが可能である。チャネル612は、末端として使用される突起部（例えば図２に示す突起部110-2）内の孔に挿入されたセルフタッピングネジ（例えば図２に示す留め具204）のためのアンカーを提供する。

図７は、本発明の一実施形態による内部リップ602を用いて取り付けられた突起部110Bを示している。図７の例では、突起部110Bは構造体724に取り付けられ、次いで該構造体724が屋根に取り付けられる。構造体724は、例えば、傾斜した支持ラックその他の構造体とすることが可能である。突起部110Bは、留め具705（例えばネジ又はボルト）を使用して構造体724に取り付けることが可能である。図７は、光電池モジュール102を縁部で支持する突起部110Bを示している。図７において符号を付した他の構成要素は、図６に関して既に説明したものである。

図８は、本発明の一実施形態による外部リップ604を用いて取り付けられた突起部110Bを示している。図８の例では、突起部110Bは、クリップ804及び留め具705からなる取り付け用のハードウェアによって、屋根を形成する表面714に対して該表面714と同一平面上に取り付けられる。クリップ804は、屋根を形成する表面714に対して外部リップ604をクランプする。図８は、光電池モジュール102を縁部により支持する突起部110Bを示している。図８において符号を付した他の構成要素は、図６に関して既に説明したものである。

図９は、本発明の一実施形態による光電池モジュールアセンブリ100の構成を示している。図９の例では、クリップ804及び留め具705からなる１つの取り付け用のハードウェアが、屋根を形成する表面904に対して２つの光電池モジュールアセンブリ100を固定する。クリップ804は、光電池モジュールアセンブリ100の突起部110Bの外部リップ604を共にクランプすることができる。矢印903で示すように、１つの光電池モジュールアセンブリ100から別の光電池モジュールアセンブリ100へ通気孔112を介して空気が流れることが可能である。これは有利なことに光電池モジュール102を下方から冷却する。

本発明の特定の実施形態を提供したが、かかる実施形態は、例示を目的としたものであって制限を意味するものではない、ということが理解されよう。本開示を参照することにより多くの更なる実施形態が当業者には明らかとなろう。

本発明の一実施形態による光電池アセンブリ100の概略図を示している。 本発明の一実施形態による光電池モジュールを取り囲む突起部を接近して示している。 本発明の一実施形態による通気孔を有する突起部の斜視図である。 本発明の一実施形態による通気孔を有する突起部の正面図である。 本発明の一実施形態による複数の光電池モジュールアセンブリの配置を示している。 本発明の一実施形態による突起部を示している。 本発明の一実施形態による突起部を示している。 本発明の一実施形態による内部リップを用いて取り付けられた突起部を示している。 本発明の一実施形態による外部リップを用いて取り付けられた突起部を示している。 本発明の一実施形態による複数の光電池モジュールアセンブリの配置を示している。

Claims (20)

1. 屋根上に光電池モジュールフレームを取り付けるための装置であって、
   第１の光電池モジュールのフレームを形成する第１組のフレーム部材を含み、その各フレーム部材が、その各フレーム部材の周囲内に複数の通気孔を有し、及び住宅の屋根にへの取り付けを可能とするよう構成された取り付け部を有している、屋根上に光電池モジュールフレームを取り付けるための装置。
2. 前記取り付け部が、
   前記第１の光電池モジュールの前記フレームの外部に面し、及び屋根に取り付けるための手段を有する、外部リップと、
   前記第１の光電池モジュールの前記フレームの内部に面し、及び屋根に取り付け可能な構造体に取り付けるための手段を有する、内部リップと
   を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記外部リップが前記内部リップと逆方向に形成されている、請求項２に記載の装置。
4. 前記取り付け部が、前記第１の光電池モジュールの前記フレームの外部に面する外部リップを含み、該外部リップが、屋根に取り付けるための手段を有する、請求項１に記載の装置。
5. 第２の光電池モジュールのフレームを形成する第２組のフレーム部材を更に含み、該第２組のフレーム部材の各々が、その周囲内に複数の通気孔を含み、及び屋根を形成する表面上への取り付けを可能にするよう構成された取り付け部を有しており、該第２の光電池モジュールの前記フレームが、前記通気孔を介して前記第１の光電池モジュールの下方から前記第２の光電池モジュールの下方へと空気が流れるように該第１の光電池モジュールの前記フレームと直列に配置されている、請求項１に記載の装置。
6. 前記第１組のフレーム部材のうちの１つの外部リップと前記第２組のフレーム部材のうちの１つの外部リップとを屋根を形成する表面に取り付ける取り付け用のハードウェアを更に含む、請求項５に記載の装置。
7. 前記取り付け用ハードウェアが、前記第１組のフレーム部材のうちの１つの外部リップと前記第２組のフレーム部材のうちの１つの外部リップとをクランプするクリップを含む、請求項６に記載の装置。
8. 前記第１組のフレーム部材の各々が、前記第１の光電池モジュールの縁部を受容し支持するためのスロットを更に含む、請求項１に記載の装置。
9. 前記スロットが１つのフレーム部材の長さ方向に沿って延びる、請求項８に記載の装置。
10. 前記第１組のフレーム部材の各々が押出材からなる、請求項１に記載の装置。
11. 前記光電池モジュールが、バックサイド・コンタクト・セルのアレイからなる、請求項１に記載の装置。
12. 光電池モジュールアセンブリであって、
    光電池モジュールと、
    該光電池モジュールを受容し支持するフレームであって、該フレームの周囲内に複数の通気孔を有し、及び屋根に対する該フレームの取り付けを可能にするよう構成された取り付け部を有する、フレームと
    を含む、光電池モジュールアセンブリ。
13. 前記フレームが、その外方に面する外部リップを更に含み、該外部リップが、前記屋根に対する該フレームの取り付けを可能とし、及び別のフレームに対する該フレームの取り付けを可能にするよう構成されている、請求項１２に記載の光電池モジュールアセンブリ。
14. 前記フレームが、その内方に面する内部リップを更に含み、該内部リップが、前記屋根に取り付けることができる構造体に対する該フレームの取り付けを可能にするよう構成されている、請求項１２に記載の光電池モジュールアセンブリ。
15. 前記フレームが、前記通気孔を含む複数の突起部からなる、請求項１２に記載の光電池モジュールアセンブリ。
16. 前記フレームが、前記屋根に取り付けられる構造体に対して取り付けられる、請求項１２に記載の光電池モジュールアセンブリ。
17. 前記光電池モジュールが、バックサイド・コンタクト・セルのアレイからなる、請求項１２に記載の光電池モジュールアセンブリ。
18. 屋根上に光電池モジュールを取り付けるための方法であって、
    複数の通気孔を有する複数のフレーム部材を用いて第１の光電池モジュールのフレームを形成し、
    複数の通気孔を有する複数のフレーム部材を用いて第２の光電池モジュールのフレームを形成し、
    前記第１の光電池モジュールの前記フレーム部材を通過して前記第２の光電池モジュールの前記フレーム部材内へと空気が流れるように該第１及び第２の光電池モジュールを屋根上に取り付ける、
    という各ステップを含む、屋根上に光電池モジュールを取り付けるための方法。
19. 前記第１及び第２の光電池モジュールを取り付ける前記ステップが、
    前記第１の光電池モジュールのフレームを形成するフレーム部材の外部リップを、前記第２の光電池モジュールのフレームを形成するフレーム部材の外部リップと共にクランプする、
    というステップを含む、請求項１８に記載の方法。
20. 前記第１及び第２の光電池モジュールのフレームを形成する各フレーム部材が、押し出し成形されたアルミニウムからなる、請求項１８に記載の方法。

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