JP2012199518A - 特に太陽光発電アレイの構成部品としての導電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光起電モジュールの外側フレームを接地することに適している、経済的で設置も容易な信頼性の高い導電装置を提供する。
【解決手段】光起電モジュール１０に電気的に接続されている第１の電導要素１、光起電モジュール１０を支持する第２の電導要素２、ねじ山３３を備えた導電性のロッド３２を有する導電装置で、第１の電導要素１と第２の電導要素２はロッド３２を介して互いに電気的に接続されている。ロッド３２は第１の電導要素１と第２の電導要素２の間に、少なくとも部分的に埋め込まれる。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に太陽光発電アレイの構成部品としての導電装置に関する。このような装置は、第１の電導体、第２の電導体、そしてそれ自体にねじ山（threading）を備えた電導ロッドを備え、この２つの電導体はこのロッドを介して互いに電気的に接続するように設計される。

太陽光発電アレイの動作中に、望ましくない電荷が光起電モジュールの外側フレームに発生する状況が起こり得る。このような電荷は、一例として、水分または大気の作用に起因する太陽電池セルからの障害電極電流により起こりうる。電荷が場合によってはアーク発生に至ることがあり、そのために人および器材に感電事故を起こし得るので、光起電モジュールの外側フレームは、多くの場合接地される。

装置を接地する可能な方法は、各モジュール・フレームとその関連する下部構造（substructure）間の電導接続であり得る。このような接続は、各モジュールのフレームにその一端が取り付けられ，他端がボルトによって下部構造に取り付けられた、ケーブルによって実現できる。このようにして、モジュール・フレームを互いに、そして下部構造に接続できる。しかしながら、このいわゆる接地ケーブルの取付けは、比較的大きな作業を伴い得る。

装置を接地することについて別の可能な方法は、接触プレートの使用である。接触プレートは、光起電モジュールのモジュール・クランプがきつく締め付けられたときに、光起電モジュール・フレームおよびその下部構造のコーティングを、自動的に貫いて切るように構成された、接触面を備える。

車両分野における、２つの要素間に電導接続を形成するための配置は、特許文献１から知られている。特許文献１は、要素の各々に開口を備え、互いに面一にその２つの開口を配置し、その２つの開口を通してボルトを設けることを教示する。この場合、この構成は、ボルトによって電導接続を形成するだけでなく、両開口は面一に同時に固定される。特許文献２は、太陽光発電アレイに電導接続を形成するために、隣接する要素にボルトを同一平面上のへこみを通して位置決めすることを教示しており、ここで、特許文献２の隣接する要素は、ボルトを囲む歯状ディスクを介して互いに電気的に接続されている。

独国特許出願公開第１０２００７０２７４９７号明細書 米国特許出願公開第２００７２４８４３４号明細書

本発明によって解決しようとする課題は、特にいくつもの方法で配備され得る、経済的で設置も容易な、信頼性の高い導電装置を創作することである。

本発明の導電装置は、２つの電導要素の間に少なくとも部分的にロッドが埋め込まれる、ことを特徴とする。

本発明の基本的な命題は、ねじ山付きロッドを少なくとも部分的に配置すること、と見なし得る。当該ロッドは、互いに面する２つの要素の面に沿って、ねじ山付きロッドが部分的に少なくとも２つの要素間に亘り、２つの要素間に電気的な接続を形成するために設けられる。

ボルトにより固定される接地ケーブルを備えた構成とは対照的に、本発明の装置の据付けには、２つの開口が互いに同一平面に（面一に）配置されることを必要としない。このように、本発明によれば、据付けは特に簡単でかつ素早くできる。本発明によれば、電気的な接続を形成する構成は、特に簡単な方法で２つの要素の据付け工程中に一体化させることもできる。本発明の埋め込み配置は幾何学的に簡単な手段により実行され得るので、その構成は、特に経済的な方法によっても構成し得る。加えて、本発明によれば、特に簡単な目視により、そして特にボルトがそこに在るかどうかを検査することにより、電気的な接続、特に接地接続が確立しているかどうかを検査できる。そのうえ、本発明の埋め込み配置はロッドと隣接要素との間に特に大きな電気的接触面を設けることができ、そのために、特に信頼性が高い接続を提供する。接地ボルトが同一平面位置にある２つの接続要素の２つの開口を固定するような先行技術による装置とは対照的に、本発明のねじ山付きロッドの埋め込み配置は、２つの要素の電気的な接続を２つの要素の機械的接続からある程度分離することができ、そして、部材を設計し、組み立てる際の自由度を増し、それにより、特に多面的な可能な使用の範囲を広げる。

本発明のロッドの埋め込み配置は、特に以下の構成を含むことができる。すなわちロッドが、両方の要素に沿って、ロッドの長手方向から見たとき、少なくとも部分的に延び、このロッドは、両方の要素に同時に接触し、このロッドは、少なくとも一つの円筒状接触領域をそのロッドの外面上に備えており、ここで、このロッドは、両方の要素にこの領域を介して接触している。本発明は、要素のうちの少なくとも１つが、不完全に、すなわちリング状ではなく、特にロッドに接触するだけの状態でロッドを囲む構成を含むようにすることもできる。例えば、第１の要素が光起電モジュールのフレームである場合、ロッドのための開口を有するために特に加工される必要はない。むしろ、そのフレームは、フレームの平坦な側で、ロッドに当接できる。

特に大きな機械的安定性のために、例として、ある構成においては、第１の要素は、ボルトの近くの領域で平坦な面部分を有し、そこで、この領域が第２の要素に面することができる。特にロッドの据付け前に、第１の要素は、この面領域を介して第２の要素に載置され得る。本発明のロッドの埋め込み配置は、ロッドの長手方向の軸はこの平坦な面領域に、３０度未満および特に１０度、５度または１度未満の角度で、少なくともおおよそ平行に亘る構成を含み得る。第２の要素は同様に設計され得る。

特に本発明の好ましい実施態様においては、少なくとも、第２の要素は、ロッドが通る案内穴を備える。この構成は、これにより、据付けの際、特に、ロッドが２つの要素の間にねじ込まれる工程の開始時に、特に信頼性の高い確実なロッドの位置調整ができる。

本発明によるねじ山付きロッドの埋め込み配置で、最も簡単な場合においては、両方の要素は、ロッドの領域を平坦な形状をもつように設計できる。しかしながら、少なくとも第２の要素にロッドが通る溝を備えた構成であって、その溝は少なくとも部分的に半円筒のように形づくられるのが特に好ましい。これにより、位置調整の信頼性を改善することができ、ロッドが要素の間にねじ込まれるとき、配置の外側の方へ、ロッドが位置から外れることを防ぐことができる。加えて、ロッドと第２の要素間の電気的な接触面が、この溝により拡大され得る。第２の要素がこのような溝を備える場合、第１の要素はロッドの領域を平坦な形状によって設計できる。これにより特に製造費用は低くなる。

ロッドが、特に導電性の、特にウィンド・ブレーカである、第３の要素を貫通すると、特に好都合である。この実施態様により、ロッドを、第３の要素に電気的な接触を設定および／または設置するため、特に簡単な方法で使うこともでき、費用および据付け時間を減らすことができる。

本発明のさらに好ましい実施態様においては、ロッドはボルト頭を備える。この実施態様によれば、本発明の導電装置は、シャフトにボルトを備え、ロッドはそのシャフトにより形成される。ボルト頭はねじ回し工具に係合するのに役立つ。加えて、ボルト頭によって、第３の要素は、第１の要素におよび／または第２の要素に固定され、それにより電気的な接続が、ロッドと第３の要素との間に確立され得る。

このように、ボルト頭が第３の要素を固定することが特に好ましい。ボルト頭は、このために第３の導電要素に直接着座するか、または導伝性の環状円板を介して第３の導電要素に着座できる。

ある構成では、特に良い接触および／または特に良い機械的強度を備えるため、第１の要素および／または第２の要素は、ねじ山の雄ねじ形状に対応する雌ねじ形状を有することができ、ねじ山は、部分的にこの雌ねじ形状の対応物に受け入られる。加えて、その要素とロッドとの間に固定的な接続実現できる。原則として、雌ねじの形状は第１または第２の要素の製造の際に形成できる。しかしながら、ロッドのねじ山が自ら切削性を有し、雌ねじの形状は、ロッドがねじ込まれる時に要素に刻まれることが特に好ましい。第１の要素がロッドを挟んで第２の要素と共に、例えばモジュール・クランプにより押圧される際に、雌ねじの形状を作成することもできる。

第１の要素および／または第２の要素は、少なくともロッドの領域にアルミニウムを備え、そしてロッドは亜鉛−ニッケル・コーティングを備えることが特に好ましい。ボルトは、特にその中心部は、鋼であり得る。驚くべきことに、このような両者の材質の組合せにより、特に簡単かつ同時に安定した装置が得られることが実証されている。すなわち、据付けに関して有利であり、更に、高い耐腐食性が得られる。このことは本発明の屋外使用に関して有利である。例えば、ある構成では、第２の要素は、少なくともロッドの部分がアルミニウム・ダイキャスト合金で作成され得る。このような材料は、鋼で作成されるねじ山付きロッドが、自らその材料に溝を切り込むことが可能であることが実証されており、雌ねじに対応する補完的な物を前もって用意する必要もなく、特に経済的である。ロッドは、鋼、特に炭素鋼から製作されるのが好ましく、亜鉛−ニッケル合金でコーティングされ、および／または潤滑油により密封され得る。

本発明は、本発明の導電装置を備えた太陽光発電アレイ、特に光起電アレイにも関係しており、そこでは、第１の要素は太陽光発電モジュール、特に光電子モジュールのフレームであり、そして第２の要素は太陽光発電モジュールの下部構造である。オプションの第３の要素は、太陽光発電モジュールに機能的に割り当てられるウィンド・ブレーカであってよい。

本発明は、両要素が、最初に少なくとも１つのモジュール・クランプによって、互いに接続され、それから、ロッドがその要素の間にねじ込まれるような、本発明の装置の据付けのための方法にも関する。この場合ロッドがねじ込まれたときに電気的な接触面が形成されるので、本実施態様においては、ある状況下での接触の信頼性をさらに増すことができる。ロッドがねじ込まれる工程中、そのねじ山は、回転動作の際、材料を押しのけることにより、一方または両方の要素に貫入できる。

加えて、本発明では、ロッドは、最初に第２の要素に、特に第２の要素に設けられた溝に配置され、それから、両方の要素が、少なくとも１つのモジュール・クランプによって、互いに取り付けられるような、本発明の装置の据付けのための方法にも関する。要素が締めつけられる工程中、モジュール・クランプをきつく締める際、すなわち、直線的な動作の間、ロッドのねじ山は、材料を押しのけることにより、一方または両方の要素に貫入できる。この変形例においては、ロッドをプレインストールすることもでき得るので、建設現場での据付けの複雑さを減らすことができる。

本発明の据付けのための方法は、一例として、本発明の太陽光発電アレイの据付けの際に用いられ得る。

本発明は、添付図に概略的に図示された好ましい実施態様によって、以下更に詳細に説明される。

導電装置の実施態様を備えた太陽光発電アレイの斜視図である。 ねじ山付きロッドに沿った破断図による、図１の導電装置の詳細図である。 図２の線Ａ−Ａに沿った断面図による、図１の導電装置の詳細図である。

本発明の導電装置を備えた、本発明の太陽光発電アレイの実施態様が図面に示されている。太陽光発電アレイは、光起電モジュール１０を備える。この光起電モジュール１０は、第１の電導体１を形成するフレームを備える。太陽光発電アレイは、第２の電導体２を形成する下部構造も備える。下部構造である第２の要素２は、光起電モジュール１０が水平に対して傾きをもって配向するように、光起電モジュール１０を支持する。太陽光発電アレイは、第３の電導体３を形成するウィンド・ブレーカをも備える。ウィンド・ブレーカとして構成される第３の要素３は、水平に対して傾けられた金属シートから成り、光起電モジュール１０の上端に隣接して配置され、部分的に光起電モジュール１０の下の空間を閉じる。モジュール・クランプ１９は、第１の導体１を有する光起電モジュール１０を、下部構造として構成される第２の要素２に固定するために設けられ得る。これらのモジュール・クランプ１９は、視覚的明瞭さのために、図３にのみ示されている。これらのモジュール・クランプ１９は、第２の要素２へ光起電モジュール１０を押圧する。モジュール・クランプ１９は、各々ボルト８１を備えており、このボルト８１に対応する雌ねじが、第２の要素２に切られている。

フレームとして構成される第１の要素１と接地点となる下部構造を形成する第２の要素２との間に電気的な接続を確立するために、実施態様は、ボルト頭３６を備えた少なくとも１の金属ボルト３０およびねじ山３３を備えた１のロッド３２を含み、そのロッド３２はそのボルト３０のシャフトを形成する。このボルト３０は、第２の要素２にねじ込まれる。このロッド３２は、ボルト頭３６の領域の第２の要素２の案内穴２１を通過する。このロッドは、その自由端の領域で、第２の要素２に形成された溝２３を貫く。この場合、ロッド３２は、第１の要素１の下側に沿って溝２３の領域に配向され、そして、少なくとも、そのねじ山３３は、溝２３の端を越えて突き出すので、ねじ山３３は、第1の要素１に切り込むことができる。その結果、第１の要素１の絶縁性被覆層が穿孔され、そのためロッド３２と第１の要素１との間の電気的な接触が形成される。ねじ山３３は、特に溝２３の領域で、第２の要素２にも切り込む。

ロッド３２は、結果的に第１の要素１と第２の要素２との間の溝２３の領域に埋め込まれる。すなわち、ロッドは、第１の要素１、更には第２の要素２に当接する円柱部分を備えている。モジュール・クランプ１９は、第２の要素２へ第１の要素１を押圧し、同時に両方の要素１と２の間でロッド３２を押圧する。

ウィンド・ブレーカとして構成される第３の要素３は、ロッド３２が通る開口３９を備える。ボルト頭３６は第３の要素３に着座し、そして第３の要素は固定的に第２の要素２に係止される。ボルトは、従って、第３の要素３を第２の要素２にも電気的に接続し得る。

図示するように、装置を据付ける間、第１の要素１は、当初はモジュール・クランプ１９によって第２の要素２に係止され得る。ボルト３０は、次に第２の要素２にねじ込まれ得る。溝２３の領域の、光起電モジュール１０のための第２の要素２の接触面を越えて突き出すねじ山３３は、ねじ込み工程の間、第１の要素１の電気的絶縁層を通して溝を切ることができ、そして、このようにして、第１の要素１と第２の要素２との間に導電接続を形成する。切られた溝の深さは、光起電モジュール１０に対するボルト３０の位置により判定され得る。

あるいは、ボルト３０は最初に第２の要素２に載置され、その後第１の要素１が続くこともできる。この場合、ねじ山３３は、モジュール・クランプ１９の締め付け力によって、強制的に、電気的絶縁層を通して第１の要素１のアルミニウムへ切り込み、そしてこのように、導電接続を形成する。このように、据付け順序に関係なく、本発明により接地機能は確実に得られ得る。

１ 第１の電導要素
２ 第２の電導要素
３ 第３の電導要素
１０ 光起電モジュール
１９ モジュール・クランプ
２１ 案内穴
２３ 溝
３０ 金属ボルト
３２ ロッド
３３ ねじ山（threading）
３６ ボルト頭
３９ 開口

Claims (11)

1. 第１の電導要素（１）と、
   第２の電導要素（２）と、
   ねじ山（３３）を備えた導電ロッド（３２）からなり、
   当該第１および第２の要素（１、２）は当該ロッド（３２）を介して互いに電気的に導通し、
   当該導電ロッド（３２）は、当該第１および第２の要素（１、２）との間で、少なくとも部分的に埋め込まれている、
   ことを特徴とする導電装置。
2. 前記第２の要素（２）は、前記ロッド（３２）が通る案内穴（２１）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 前記第２の要素（２）は、前記ロッド（３２）が導かれる溝（２３）を備える、ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 前記ロッド（３２）は、第３の電導要素（３）、特にウィンド・ブレーカを通る、ことを特徴とする前記請求項のいずれか１に記載の装置。
5. 前記ロッド（３２）は、ボルト頭（３６）を備える、ことを特徴とする前記請求項のいずれか１に記載の装置。
6. 前記ボルト頭（３６）は、前記第３の要素（３）に固定される、ことを特徴とする請求項４または５に記載の装置。
7. 前記第１の要素（１）および／または第２の要素（２）は、前記ねじ山（３３）のための、対応する雌ねじ形状を備え、前記ねじ山（３３）は、特にこの対応する形状に収容される、ことを特徴とする前記請求項のいずれか１に記載の装置。
8. 少なくとも前記ロッド（３２）の存在する領域において、前記第１の要素（１）および／または前記第２の要素（２）はアルミニウムであり、前記ロッド（３２）は亜鉛−ニッケル・コーティングを備える、ことを特徴とする前記請求項のいずれか１に記載の装置。
9. 第１の要素（１）は、光起電モジュール（１０）のフレームであり、第２の要素（２）は、光起電モジュール（１０）の下部構造である、前記請求項のいずれか１に従う導電装置を備えた、太陽光発電アレイ、特に光起電性アレイ。
10. 始めに両要素（１、２）が、少なくとも１のモジュール・クランプ（１９）によって、互いに接続され、続いて、ロッド（３２）が、当該要素（１、２）の間にねじ込まれる、
    前記請求項１乃至８のいずれか１に記載の装置の、据付けのための方法。
11. 始めに前記ロッド（３２）は、前記第２の要素（２）に配置され、続いて前記２つの要素（１、２）が、少なくとも１つのモジュール・クランプ（１９）で互いに接続される、前記請求項１乃至８のいずれか１に記載の配置の、据付けのための方法。

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