JP2009094072A - 電気接続システム - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電気屋根タイルの個別の光電池間の電気接続にて、接続ブロックでのワイヤはんだ付けやチューブへのねじ留めに変わる電気接続システムの提供。
【解決手段】電気接続システム１０は、電気接続ポスト１２と、電気接続チューブ１４とを備える。各ポスト１２は、第１端部と、反対側の第２端部とを有する。第１端部は、光電池２０などの第１デバイスに電気的に接続される。各チューブ１４は、それぞれのポスト１２の第２端部を収容し第２端部との電気接続を提供する開口部を有する。第１および第２コネクタが接続チューブ１４のそれぞれの対向する軸方向端部に配置されており、隣接するチューブ１４間の端部・端部電気接続が可能になる。ポスト１２をチューブ１４に接続するために、チューブ１４は、複数のポスト１２の端部がスロットを整列するように配置される。チューブは軸方向にスライド、回転、軸方向にスライドされ、最終位置に保持される。
【選択図】図１０

Description

本発明は、第１および第２デバイスあるいは部品間の電気接続を提供する電気接続システムに関する。

本発明は、例えば太陽電気パネル内にあるいは太陽電気屋根タイルが配置されている屋根の上に配置することができる、またあるいは太陽電気屋根タイルとすることができる、隣接する個別の光電池あるいは光起電タイル間の電気接続を提供することの必要性を考慮して開発された。

このような個別の電池あるいはタイル間の電気接続は、一般的な以下のような方法を用いて行うことができる：
ワイヤをはんだ付けし、
複数のワイヤを収容する導電チューブを収納する材料から成る絶縁ブロックと、機械的かつ電気的にワイヤと係合するようにチューブにねじ留め可能なネジとを通常備えている接続ブロックを使用し、
嵌合プラグを使用する。

しかしながら、このような接続の方法は、タイルの光電池に用いられる場合、問題となりうる。小屋梁など支持構造に取り付けられる電池あるいはタイルの側部で接続が行われる必要があるからである。

本発明は、当初、光電池および太陽タイルに関する用途に開発されたが、本発明の形態は、２つ以上のデバイスあるいは部品を電気的に連結することが要求されるあらゆる用途に適用することができる。例えば、本発明の形態は、例えばアレイ状の１つあるいはそれ以上のセンサをプロセッサに電気的に連結するのに用いることができる。

ここで従来技術の刊行物を引用する場合、それがどのようなものであっても、そのような引用は、その出版物がオーストラリアあるいは他の国においてその技術分野におけるよくある一般的な知識の一部を構成していることを認めているわけではないことは、理解されるべきである。

電気接続システムは、第１デバイスと第２デバイスとの間の電気接続を提供する電気接続システムであって、少なくとも１つの電気接続ポストと、少なくとも１つの電気接続チューブとを備える。その１つのあるいは各ポストは第１端部と第２端部とを有している。第１端部は第１デバイスに電気的に接続されるように構成されている。１つのあるいは各チューブは、開口部とエンドコネクタとを有している。開口部は、それぞれのポストの第２端部を収容し、第２端部との電気接続を提供している。エンドコネクタは、チューブの各軸方向端部に設けられる。エンドコネクタは、隣接するチューブのエンドコネクタと電気的に接続されるように構成されている。第２デバイスは、チューブのエンドコネクタと電気的に接続可能であり、その結果、第１デバイスと電気的に接続可能である。

各チューブの開口部は、ポストの第２端部を収容する長手スロットを備えることができる。長手スロットは、チューブの少なくとも一方の端部で開口している。

一の形態では、長手スロットはチューブの両端部で開口している。

システムは、長手スロットから延びる少なくとも１つの第２スロットをさらに備えることができる。その１つのあるいは各第２スロットは、それぞれのポストの第２端部を収容し、第２端部との電気接続を提供するように構成されている。

各チューブは、第１導電体と第２導電体とをさらに備えることができる。第１導電体は、それぞれのエンドコネクタ間で延びるとともに、第２スロットの第１グループと電気的に連結される。第２導電体は、それぞれのエンドコネクタ間で延びるとともに、第２スロットの第２グループと電気的に連結される。第１および第２導電体は、互いに電気的に絶縁されている。

システムの一の形態では、各チューブには各端部に相補状の連結部がさらに設けられており、これにより、隣接するチューブ間の機械的な連結が可能となっている。

単なる具体例としての本発明の実施の態様を、添付の図面を参照して説明する。
図１は、電気接続システムに組み込まれた電気接続ポストの概略図である。 図２は、電気接続システムに組み込まれた電気接続チューブの斜視図である。 図３は、図２に示したチューブの平面図である。 図４は、図２および図３に示したチューブの断面図である。 図５は、本発明にかかる電気接続システムの実施形態に組み込まれたベースタイルの断面立面図である。 図６は、図５に示したベースタイルの上面立面図である。 図７は、光起電タイル組立体に組み込まれたカバータイルの底面立面図である。 図８は、図７に示したカバースタイルの上面立面図である。 図９は、電気接続システムとベースタイルとカバータイルとを組み込んだ光起電タイル組立体の横方向断面図である。 図１０は、図９に示した光起電タイル組立体の交差方向断面図である。

添付図面、特に図１および図２に示されるように、第１デバイスと第２デバイスとの間の電気接続を提供する電気接続システム１０の実施形態は、１つあるいはそれ以上の電気接続ポスト１２（図１に図示）と、１つあるいはそれ以上の電気接続チューブ１４（図２に図示）とを備える。各ポスト１２は、第１端部１６と第２の反対側端部１８とを有する。第１端部１６は、光電池２０などの第１デバイスに電気的に接続されるように構成されている。図２から明らかなように、各チューブ１４は、それぞれのポスト１２の第２端部１８を収容し、第２端部１８との電気接続を提供する開口部２２を有する。第１および第２コネクタ２４，２６は、接続チューブ１４のそれぞれの対向する軸方向端部に設けられており、これにより、隣接するチューブ１４間の端部・端部電気接続が可能になる。エンドコネクタ２４，２６は、第２デバイスとの電気接続を容易にする。

以下により詳細に説明する実施形態において、電気接続システム１０が光起電タイル組立体に組み込まれる場合、光電池２０を第１デバイスと見なすことができ、また、電力管理システムおよび／またはバッテリーなどの電気蓄積装置を第２デバイスと見なすことができる。このように、接続システム１０は、光電池２０と管理ユニットあるいは蓄積装置との間の電気接続を可能にする。

図５から図１０には、電気接続システム１０を組み込んだ光起電タイル組立体２８を示す。タイル組立体２８は、ベースタイル３０と、１つあるいはそれ以上のカバータイル３２とを備える。各カバータイル３２は、１つあるいはそれ以上のＰＶ電池２０を有する。

タイル組立体２８の具体的な構造は接続システム１０の概略的な態様に対して重要ではないが、接続システム１０の１つの具体的な用途に対する状況を提供するためにタイル組立体２８について説明する。ベースタイル３０は、平面状で略連続的な上面３４を有する正方形のプレートの形状および態様にある。上面３４の連続性は、複数のポスト１２が挿入される交差方向に並んでいる一連の孔３６のみで阻害されている。ベースタイル３０の下側３８には、下側３８を多くの別々のセクションに区分けする複数の壁あるいはリブが形成されている。この特定の実施形態において、ベースタイル３０の４つのコーナー４０のそれぞれは、釘あるいはネジなど機械的な留め具を受けるように用いることができる固体材料から形成されている。

１組の平行な壁４２は、ベースタイル３０の対向する側面４４，４６間に延びており、部分的に固体部４０の境界を形成している。ベースタイル３０は、壁４８をさらに備える。壁４８は、壁４２に対して垂直に延びており、固体部４０のそれぞれの側面と結合されている。壁４８は、ベースタイル３０のそれぞれの近傍の側面５０，５２と、それに最も近い壁４２との間で延びている。この構成によって、ベースタイル３０の下側３８には、側面５０，５２に隣接する区分室５４と、壁４２に挟まれるより大きい中央区分室５６とが形成される。図１０から明らかなように、壁４２には、チューブ１４を収容する凹部５８が設けられている。

隣接するタイル組立体２８間の防水連結の提供を補助するように、それぞれのベースタイル３０には、２つの長いエッジに沿って横方向に延設される舌状部６０が設けられている。それぞれの舌状部６０には、上面および下面上において長く延設されるゴムシール６２が配置されている。ベースタイル３０の残りの２つの側面に沿って２つの相補状の溝６４が形成されており、これにより、隣接するベースタイル３０の舌状部６０が収容される。

図１、図２、図９および図１０を特に参照すれば、各ポスト１２は、ゴムグロメット６６の態様のエンドキャップを収容する開口部を第１端部１６に有するチューブの形態をとることがわかる。エンドキャップあるいはグロメット６６はゴムなど弾性材料から形成することができ、エンドキャップあるいはグロメット６６は、端部１６に締り嵌めおよび接着剤の使用の一方あるいは両方によって保持される。例えば、グロメット６６には複数の周辺リブを配置できる。複数の周辺リブは、グロメット６６の端部１６内への挿入によってと圧縮され、その結果、締り嵌めを提供する。さらに、接着剤を、リブあるいは端部１６のポスト１２の内部に塗布することもできる。さらなる変形においては、しかしながら、所望により、キャップを、ネジ状留め具と、留め具の頭部によって留め具の軸部に保持されるゴムシールおよび／またはワッシャとの組合せから形成することもできる。この場合、留め具と係合する相補状のネジ孔が、端部１６近くのポスト内部に形成されている。

ポスト１２自体は、鋼あるいはステンレス鋼など導電材料で形成されており、電気はポスト１２の端部１６，１８の間で流れることができる。

図示する実施形態において、ポスト１２には、周方向および軸方向に間隔をあけて配置された一対の溝あるいは凹部６８が形成されている。凹部６８は、ポスト１２が挿入されるベースタイル３０における孔３６の中に形成された、対応する凸状部を収容する。凸状部は、溝あるいは凹部６８と噛み合い、各ポスト１２とベースタイル３０との間の防水シールを形成する。

導電性スプリング７０は、各ポスト１２の端部１８に機械的に連結されると共に電気的に接続されている。これは、例えば、スプリング７０を端部１８にはんだ付けすることによってあるいはスポット溶接することによって達成することができる。しかしながら、さらなる変形においては、スプリング７０を、ポスト１２とは別々に形成し、組み付け後ポスト１２に取り付けることもできる。例えば、これは、ネジと、ネジの頭部に保持される別部材としてのスプリングとを用いて、ネジがポスト１２の端部１８の内部に形成されたネジ孔とねじ締めによって係合可能にすれば達成することができる。この変形においては、ポスト１２には、ポストが孔を通るよう押し込まれるのではなくポストを基体あるいは物品へネジ締めできるようにねじ込まれる外ネジを配置することもできる。またさらなる変形では、第１端部１６に一体的なキャップあるいはヘッドを形成することができる。

先述の通り、各チューブ１４は、ポスト１２の第２端部１８を収容し、第２端部１８との電気接続を提供する開口部２２を備える。各開口部２２は、長手スロット７２を備える。本実施形態において、長手スロット７２は、複数の第２スロット７４とともにチューブ１４の全長さにわたって延びている。複数の第２スロット７４は、長手スロット７２から延びている。第２スロット７４は、円周方向に延びる第１長さの部分７６と、軸方向に延びる第２長さの部分７８と、電気接点として機能するよう構成される円形部８０とを備える。

第１エンドコネクタ２４は、スプリング荷重すなわちスプリング付勢のピンあるいはプラグの形態とすることができ、また、第２エンドコネクタ２６はソケットの形態とすることができる。ピンあるいはプラグ２４は、チューブ１４の連結に際しチューブ１４の隣接する端部と略同じ面となるように後退することができる。さらなる変形においては、ソケット２６は、また、スプリングなど付勢機構の作用によって直線的に後退可能に形成することができ、これにより、ソケットは、チューブ１４の隣接する端部から軸方向に延出することができる。またさらなる変形において、第１コネクタ２４は、スプリングで付勢された導電ボールの形態とすることができる。導電ボールは、チューブ１４の隣接する端部内に保持されて付勢されており、これにより、各ボールの一部が、チューブ１４内に保持されると同時にチューブ１４の軸方向の端部から延出できる。この変形において、第２エンドコネクタ２６は、チューブ１４の反対側の端部に形成され、隣接するチューブ１４から延出するボールの一部を収容するカップあるいはくぼみの形態とすることができる。

図から明らかなように、この特定の実施形態において、チューブ１４の一方の端部に２つの第１エンドコネクタ２４があり、そして、チューブ１４の反対側の端部に２つの第２エンドコネクタ２６がある。第１導電体８２は、第１エンドコネクタ２４の１つを第２エンドコネクタ２６の１つに接続し、そしてまた第２スロット７４のグループそして特に各第２スロット７４の端部の円形部８０との電気的連結を提供する。同様に、第２導電体８４は、他の第１および第２エンドコネクタ２４，２６と第２スロット７４の第２グループそして対応する円形部８０との間の電気接続を提供する。より具体的には、導電体８２，８４は、ＰＶ電池２０の正負ターミナル８６ａ，８６ｂと電気的に接続されている交互の円形部８０との電気接続を提供する。こうして、要するに、各ＰＶ電池２０の正ターミナル８６ａは、導電体８２と電気的に連結されており、また、各ＰＶ電池２０の負ターミナル８６ｂは、導電体８４と電気的に接続されている。

ターミナル８６ａ，８６ｂ（以下、まとめて「ターミナル８６」という）は、各カバータイル３２に形成されるとともに導電面が配置されている貫通孔８７の形態とされている。ポスト１２と、カバータイル３２に形成された孔８７の表面およびポスト１２用の外面との間の接触が電気的連結を提供する。電気的連結を向上するために、第１端部１６の近くのスプリングあるいは弾性部材８８など、１つあるいはそれ以上の付勢された接触面をポスト１２にさらに配置することもできる。スプリング８８は、例えば、「バナナプラグ」によく見られる形態とすることができる。

チューブ１４の各軸方向端部には、隣接するチューブ１４の端部の連結を可能にする、ある形態の機械的な連結を配置することもできる。これは、例えば、ある形態の締り嵌めによって、あるいは隣接するチューブ１４間の「カチッと嵌るコネクタ」の使用によって、達成することができる。チューブの各端部の機械的な連結の具体的な態様は、接続システム１０の実施形態の機能あるいは動作では重大ではない。

次に、電気接続システム１０の動作の方法を、材木屋根枠などの構造上のタイル組立体２８の構成および組み込みプロセスを参照して説明する。まず、対応するキャップあるいはグロメット６６のないポスト１２が、ベースタイル３０に形成された孔３６に押し込まれる。このとき、第２端部１８が表面３４から孔を通るよう押される。ポスト１２は、端部１８、特にスプリング７０が凹部５８へと延びる程度まで押される。ポスト１２は、スプリング７０が凹部５８内に位置するときに第１端部１６が表面３４上方に延びるように寸法付けられている。すべてのポスト１２がベースタイル３０の孔３６に挿入されると、それぞれのチューブ１４を対応する凹部５８内に配置することができ、このとき、端部１８およびスプリング７０は長手スロット２２内に配置された状態にある。これは、典型的には、チューブ１４をそれぞれの凹部５８へとスライドさせることにより達成でき、これにより、スプリング７０がチューブ１４の内部に配置される。チューブ１４は、各ポスト１２の端部１８およびスプリング７０が対応する第２スロット７４と隣接する位置へとスライドされる。その後、チューブを、スロット７４の第１長さの部分７６の長さと等しい距離回転でき、これにより、端部１８を第２スロット７４の第２長さの部分７８と隣接して配置することができる。その後、チューブを、軸方向に再びスライドすることができ、これにより、最終的に端部１８を円形部分８０内に配置できる。このとき、スプリング７０は、円形部８０回りのチューブ１４の内側面を支持する状態にある。こうして、このときには、電気接続が、ターミナル８６からポスト１２を介して導電体８２，８４へと提供され、したがってそれぞれの第１および第２エンドコネクタ２４，２６へと提供されている。次に、ベースタイル３０を、例えば釘あるいはネジを固体部４０を貫通して枠体の基礎エレメントに打ち込むことによって、支持構造上の定位置に固定することができる。

その後、上述と同じ方法で組み立てられた第２タイルを、それぞれの舌状部および溝部が互いに係合している状態で、先に配置されたタイルと隣接して配置することができる。隣接するチューブ１４間の電気接続は、一のチューブ１４の第１あるいは第２エンドコネクタ２４，２６と、隣接するチューブ１４の第２および第１コネクタ２４，２６との間の相互係合および電気的連結によって達成される。こうして、電気接続経路が、隣接するチューブ１４に沿って、電気エネルギー管理ユニットあるいはバッテリーなどの蓄積装置等の第２デバイスへと形成される。

当業者にはあきらかであろう電気接続システム１０の変更・変形は、その内容が上記説明および添付の特許請求の範囲から決定されるべきである本発明の範囲内であるとみなされる。

そのような変更・変形には、例えば、チューブ１４を円形の断面ではなく正方形の断面を有するよう形成することが含まれる。そのような実施形態においては、スロット７２および第２スロット７４はチューブの同一面上に形成されることになろう。また、ポスト１２は、主としてプラスチックあるいはゴムなどの絶縁材から形成することができ、また、電気伝導を可能にするように埋め込まれた導電体を有することもできる。さらに、電気接続システム１０の実施形態は、光起電タイルだけでなく２つ以上のデバイスあるいは部品を電気的に接続することが望まれるあらゆる用途に用いることもできる。

本願の特許請求の範囲および発明の説明において、明示された言葉あるいは言外の意味によってそれ以外となることが必要となる状況を除いて、「備える」、あるいは「備えている」などの変形は、包含的な意味で用いられている、つまり、記載された特徴が含まれることを特定しているのであって本発明の種々の態様にさらなる特徴が含まれることすなわち追加されることを排除するものではない。

ここで従来技術の刊行物を引用する場合、それがどのようなものであっても、そのような引用は、その出版物がオーストラリアあるいは他の国においてその技術分野におけるよくある一般的な知識の一部を構成していることを認めているわけではないことは、理解されるべきである。

Claims (14)

1. 第１デバイスと第２デバイスとの間の電気接続を提供する電気接続システムであって、
   少なくとも１つの電気接続ポストであって、第１端部と第２端部とを有しており、前記第１端部は前記第１デバイスに電気的に接続されるよう構成されている電気接続ポストと、
   少なくとも１つの電気接続チューブであって、それぞれのポストの第２端部を収容し第２端部との電気接続を提供する開口部と、チューブの各軸方向端部に設けられるエンドコネクタとを有しており、前記エンドコネクタは、隣接するチューブのエンドコネクタと電気的に接続されるよう構成されており、第２デバイスは、チューブの前記エンドコネクタと電気的に接続可能でありその結果前記第１デバイスと電気的に接続可能である電気接続チューブと、
   を備える電気接続システム。
2. 各チューブの前記開口部は、ポストの前記第２端部を収容する長手スロットを備えており、
   前記長手スロットは、チューブの少なくとも一方の端部で開口している、
   請求項１に記載のシステム。
3. 前記長手スロットは、前記チューブの両端部で開口している、
   請求項２に記載のシステム。
4. 前記長手スロットから延びる少なくとも１つの第２スロットをさらに備え、
   その１つのあるいは各第２スロットは、それぞれのポストの前記第２端部を収容し前記第２端部との電気接続を提供するよう構成されている、
   請求項２または３に記載のシステム。
5. 前記チューブは、それぞれのエンドコネクタ間に延びるとともに第２スロットの第１グループと電気的に連結される第１導電体と、それぞれのエンドコネクタ間に延びるとともに第２スロットの第２グループと電気的に連結される第２導電体とをさらに備え、
   前記第１および第２導電体は互いに電気的に絶縁されている、
   請求項４に記載のシステム。
6. 前記チューブの一方の端部におけるその１つのあるいは各エンドコネクタは、延出位置と後退位置との間で移動可能な第１コネクタを備えている、
   請求項１から５のいずれかに記載のシステム。
7. 前記第１コネクタは、前記延出位置に向かって付勢されている、
   請求項６に記載のシステム。
8. 前記チューブの反対側の端部におけるその１つあるいは各エンドコネクタは、対応する第１コネクタを収容する第２コネクタを備えている、
   請求項６または７に記載のシステム。
9. 前記第１コネクタは、プラグピンおよびボールの一方であり、
   前記第２コネクタは、ソケットである、
   請求項８に記載のシステム。
10. 各チューブには、各端部に相補状の連結部がさらに配置されており、これにより、隣接するチューブ間の機械的な連結が可能となる、
    請求項１から９のいずれかに記載のシステム。
11. 各ポストに対してキャップをさらに備えており、
    前記キャップおよび前記ポストの前記第１端部は、互いに係合するように構成されており、
    前記キャップは、前記ポストの前記第１端部の横方向に延びるヘッドを有している、
    請求項１から１０のいずれかに記載のシステム。
12. 前記ポストには、少なくとも１つの周方向溝を有する少なくとも１つの凹部が形成されている、
    請求項１から１１のいずれかに記載のシステム。
13. 少なくとも１つのポストには、そのポストの前記第１端部に第１弾性電気接続デバイスが配置されている、
    請求項１から１２のいずれかに記載のシステム。
14. 少なくとも１つのポストには、そのポストの前記第２端部に第２弾性電気接続デバイスが配置されている、
    請求項１から１３のいずれかに記載のシステム。

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