JP6564885B2 - 光発電タイル - Google Patents

Description

本発明は、基本的なタイルとして使用される複数の同じパネルを並置して光発電面を構成する太陽光発電パネルに関するものである。従来から、光発電タイルと呼んでいる。

このようなタイルは、例えば、長方形の小さい縁とその大きい縁を嵌合して周囲を重ね合わせたタイルが国際特許ＷＯ２０１１／００４０９２号に記載されている。さらに、タイルとその隣接するタイルとの直列または並列での電気的接続は、重なり合う縁部が嵌合して組立てられた位置にあるときに互いに嵌め込まれる電気接続体によって行われる。

また、国際出願ＷＯ００／３０１８４の文書から、２つの部分があるパネルを閉じるのにゴムを使用する光発電タイルが知られている。また、米国特許出願２００６／０２６６４０６の文書から、その本体がエラストマーである光発電タイルが知られている。

然しながら、これらの文献は、光発電面が発電しているときの温度上昇や温度差に晒されるときに生じる問題に対処していない。ある特定の構造は、特に、タイルの種々の材料により受ける膨張差によって引き起こされる熱による歪みから、隣接するタイル間での電気的接触をなくすことがある。

この問題を解決するために、並置された複数の太陽光発電パネルを並置して光発電面を構成する太陽光発電パネルを提供する。このパネルは、剛性材料の本体と、第１電気接続手段と第２の電気接続手段とを有し、第１電気接続手段が、その隣のパネルの第２電気接続手段によってそのパネルとその隣り合うパネルとを電気的に接続するよう構成されており、第１および第２電気接続手段の相互係合によりパネル本体を隣接するパネル本体と固定すると共に、第１および第２電気接続手段の電気接続体間を接触させる。そして、第１電気接続手段は、合成または天然のエラストマー材料でなる介在エレメントがパネル本体と隣接するパネル本体との間に介在して、複数のパネルの固定に関与すると共に、パネルを光発電に使用しているときに複数のパネルエレメントの熱膨張の違いによって引き起こされる相対的な動きを吸収することを特徴としている。

本発明は、以下のいくつかの有益な特徴を有している。
−第１電気接続手段と第２電気接続手段の相互係合は、パネルの中間平面を横切る方向で行われる。
−介在エレメントは、パネルの中間平面に、パネルの縁部と平行に延びる一般に細長形状である。
−介在エレメントは、ゴムまたはハイトレル（Ｈｙｔｒｅｌ）（登録商標）、またはその他合成または天然のエラストマー材料である。
−介在エレメントは、パネルと隣接するパネルとの間を電気的に接続ができる電気接続体の通る２つの通路を有している。
−介在エレメントは、第２電気接続手段にある剛性材料の雄型シリンダーと協働する少なくとも１つの雌型シリンダーを有して、パネル本体内に形成される。
−第１電気接続手段と第２電気接続手段は、パネルの細長い縁部の一部に位置する単一の電気接続領域を区画している。
−第１電気接続手段と第２電気接続手段は、長方形のパネルの小さい側に電気接続領域を画設できる。
−相互嵌合は、パネル上にある隣接するパネルの支持面に垂直な方向に向いている。この支持面は、パネルの下面とパネルの上面に対して斜めになっている。
−パネルの光発電面は、平らでも波状でもよい。

このパネルは、さらに、直流を交流にして集める変換器を有していてもよく、あるいはその逆に端子に直流電流を供給してもよい。
本体は、断熱と電気エネルギー管理の手段を行う２つの部分からなる区画された空間（シェル部）を有している。

本発明、及び本発明の他の目的、特徴、詳細、及び利点は、本発明の実施形態を説明する一例としてのみ提供される添付の図面を参照しての説明でよりよく理解できるであろう。
本発明の実施形態によるタイルの概略図を示している。 図１のタイルの組立の詳細図を示している。 図１のタイルの介在エレメントの正確な形状を示している。 図１のタイルの介在エレメントの正確な形状を示している。 図３Ａ、図３Ｂの介在エレメントを設置した状態の断面図を示している。 同じ断面面で、２つのタイルが互いに連結されていることを示している。

図１を参照すると、光発電タイル１００を示している。これは、一般に取付面と平行な長方形の形状で、光発電タイル１００の上面には光発電面１１０がある。光発電タイル１００の反対側面（下側）には、取付面１１５があり、屋根の骨組など構造体の上に置かれる取付面となっている。光発電タイルは、大きい側を覆う第１縁部１２０と、第１端部１２０とは反対側の大きい側を覆う第２縁部１３０とを有している。タイルは、さらに、小さな側を覆う第１縁部１４０と、第１縁部１４０とは反対側の小さな側を覆う第２縁部１５０を有している。

第１縁部１２０と第２縁部１３０は、第１縁部１２０の下面にある入り込み形態が、第２縁部１３０の上面にある入り込み構造の内部に入り込んでタイル１００の小さい側と平行に延びるタイルの列でタイルの組立てができる。

第１縁部１４０と第２縁部１５０は、第２縁部１５０の下面にある入り込み形態が、第１縁部１４０の上面にある入り込み構造の内部には入り込んで、タイル１００の大きい側と平行方向に同じ光発電タイル１００の並置ができる。

このように、基本タイルから形成されて光発電表面をもつ同じ光発電タイルを、互いに垂直に延びる２つの方向に並置して配置することができる。

小さな側を覆う第１縁部１４０は、その上面の、光発電タイル１００の隅から遠くなく、および大きな側を覆う縁部１３０から遠くない位置に、第１電気接続手段１６０を有している。第１電気接続手段１６０は、光発電タイル１００に隣接する光発電タイルの支持に使用される小さな側の全長に亘って延びる一つの支持面１８０で囲まれている。

小さな側を覆う第２縁部１５０は、支持面１８０と反対側に一つの支持面を有している。この反対側にある支持面は、第１電気接続手段１６０の高さに対応する高さで、第２電気接続手段１７０（見えていないが、図５に示されている）を有していて、２つの光発電タイル１００を大きい側と平行な方向に並置したとき、第２電気接続手段１７０が第１電気接続手段１６０と係合するようになる。

第１電気接続手段１６０および第２電気接続手段１７０は、小さな側を覆う第１縁部１４０の一部、および小さな側を覆う第２縁部１５０の対応する部分に位置する固有の電気接続領域を画設する。

タイルの本体には、ある場合には有機剛性複合材料で作られた２つの部分からなる区画された空間（シェル部）を有している。この空間には、ある実施形態では、断熱手段が、ある場合には直流を交流にして集めるなどの発電した電気のエネルギー管理と最適化の手段が、あるいはタイルのコントロールと遠隔保守の手段を収容する。

図２には、第１電気接続手段１６０の組立図を示している。支持面１８０には、光発電タイル１００の小さい側と平行して細長い形状の開口１９０が貫通しているのがわかる。

開口１９０は、ゴム、または他のエラストマー材料、または他の可撓性弾性材料、例えば合成材料、または天然材料でできた介在接続エレメント２００の設置を可能にしている。特に、ハイトレルは、エラストマーであり熱可塑性樹脂でもあるという特性の故に、特定の実施形態において使用される。予想される温度変化、および機械的な制約から、あるグレードのハイトレルが選択されるであろう。

図２を見ると、組立実施中の介在接続エレメント２００が、支持面１８０の上で開口１９０から距離を置いた真上にあるのを表している。介在接続エレメント２００は、支持面１８０と平行な面内に一般的に細長形状を有し、開口１９０内に埋め込みで取り付けできる寸法である。

より正確には、介在接続エレメント２００の周囲には溝があり、介在接続エレメント２００を開口１９０に設置するとき、光発電タイル１００本体のリブを受けて、光発電タイル１００の本体に固定する。

図３（図３Ａおよび図３Ｂ）に、介在接続エレメント２００の形状をより詳細に示した。これは、細長形状の一側面が開口２１０となっている。細長形状の反対側面には、内底２２０があり、実質的に開いていない。

細長形状の周囲には、その面と平行している溝２６０が介在接続エレメント２００を囲んでいる。

さらに、介在接続エレメント２００の内部空間に、細長形状の長さ方向と平行して２つの埋め込みシリンダー２３０、２４０がある。これらは、内底２２０に固定され、細長形状の面に垂直に形成され、広い開口２１０の方向に開いている。開口の反対側で、これらの埋め込みシリンダー２３０、２４０には、電気接続体のための狭い通路２３５と２４５がある。シリンダー２３０、２４０は、例えば回転シリンダーであり、通路２３５、２４５は、シリンダー２３０、２４０の横断面中央に円形開口で形成されている。

図４には、光発電タイル１００の本体内にある介在接続エレメント２００の位置を断面図で示している。この図では、介在接続エレメント２００の取り付け溝２６０に、固定リブ１９５が入っているのがみられる。

埋め込みシリンダー２３０と２４０の開口は、光発電面１１０の側にあり、電気接続体の通路２３５、２４５は、取付面１１５の側にある。この図で、支持面１８０は、タイルの上面および下面、ここでは取付面１１５および光発電面１１０に対して傾斜しているのが見られる。支持面１８０は、断面図に見られるように、大きな側を覆う第２縁部１３０に近い取付面１１５に近づき、大きな側を覆う第１縁部１２０から遠ざかっている。

図５は、第１電気接続手段１６０と第２電気接続手段１７０を使用して互いに連結された１組の２つのタイルの詳細な断面図である。この図は、図４と同じ断面で示している。第２の光発電タイルに使用された参照数字は、第１の光発電タイルに使用された参照数字に対応し、１０００を加えている。

第２接続手段１１７０は、光発電タイル１１００の本体材料内に形成された２つの埋め込みシリンダー１１７２、１１７４を有している。これら２つの埋め込みシリンダー１１７２、１１７４は、介在接続エレメント２００の埋め込みシリンダー２３０、２４０の内側に嵌合される。

第２光発電タイル１１００の相対する支持面１１８５は、第１光発電タイル１００の支持面１８０と接触している。

電気的接続は、図示されていない電気接続体によって行われ、一方の埋め込みシリンダー２３０、２４０と他方のシリンダー１１７２、１１７４の入り込みで接触させている。
２つの別々の電気接触は、１つは、埋め込みシリンダー２３０、１１７２により、もう１つは、埋め込みシリンダー２４０、１１７４によって成り立っている。

シリンダー２３０、２４０は雌シリンダーであり、パネル本体内に形成された剛性材料の雄シリンダー１１７２、１１７４と協働する。介在接続エレメント２００の通路２３５、２４５には、それぞれ電気接続体が通され、パネルと隣接するパネルとの間の電気的接続ができる。

より一般的にいえば、第１電気接続手段１６０と第２電気接続手段１７０は、互いに嵌合する。この嵌合は、支持面１８０に対して垂直な方向であり、したがって、タイル１００の中間平面、または取付面を横切る向きになる。

従って、介在接続要素２００は、タイルの本体と隣接するタイルの本体との間に介在し、２つのタイルの固定に関与し、一方、タイルを光発電に使用中にタイルエレメントの熱膨張の違いによる互いの動きを全て吸収する。

本発明は、提示した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の内の全ての変形に及ぶものである。特に、パネルの光発電面１１０は、平坦でなく波打っていてもよいが、これによって、タイル縁部における機械的および電気的接続の原理が変ることはない。

Claims (11)

1. 複数の太陽光発電パネル（１００）を並置して光発電面を構成する太陽光発電パネル（１００）であって、
   前記パネルは、剛性材料の本体と、第１電気接続手段（１６０）と第２の電気接続手段（１７０）とを有し、第１電気接続手段（１６０）が、その隣のパネル（１１００）の第２電気接続手段（１１７０）によって前記パネル（１００）とその隣り合うパネル（１１００）とが電気的に接続するように構成され、第１および第２電気接続手段（１６０，１１７０）の相互係合によりパネル（１００）本体を隣接するパネル（１１００）本体と固定すると共に、第１および第２電気接続手段の電気接続体間を接触させる構成であり、
   前記第１電気接続手段（１６０）は、合成または天然のエラストマー材料でなる介在エレメント（２００）がパネル（１００）本体と隣接するパネル（１１００）本体との間に介在して、複数のパネルの固定に関与すると共に、前記パネルを光発電に使用しているときに複数のパネルエレメントの熱膨張の違いによって引き起こされる相対的な動きを吸収し、
   前記介在エレメント（２００）は、少なくとも１つの雌型シリンダー（２３０，２４０）が、隣接するパネル（１１００）本体に形成された第２電気接続手段（１１７０）の硬質材料でなる雄型シリンダー（１１７２，１１７４）と協働する、ことを特徴とする太陽光発電パネル。
2. 前記第１および第２電気接続手段（１６０，１７０）の相互係合は、前記パネルの中間平面を横切る方向でなされることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電パネル。
3. 前記介在エレメント（２００）は、前記パネルの中間平面に、細長い一般形状で、前記パネルの縁部（１４０）と平行に並んでいることを特徴とする請求項２に記載の太陽光発電パネル。
4. 前記エラストマー材料でなる介在エレメント（２００）は、ゴムまたはハイトレル（Ｈｙｔｒｅｌ）でなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
5. 前記介在エレメント（２００）は、２つの通路を有して、それぞれがパネルと隣接するパネルの間の電気的に接続する電気接続体が通り抜けできるようにしたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
6. 前記第１および第２電気接続手段（１６０，１７０）は、前記パネルの細長い縁部（１４０）の一部に配置された固有の電気接続領域を画設することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
7. 前記第１および第２電気接続手段（１６０，１７０）は、長方形である前記パネルの小さい縁部（１４０，１５０）に電気接続領域を画設することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
8. 前記相互係合は、パネル上にある隣接するパネルの支持面（１８０）に対して垂直な方向に行われ、前記支持面（１８０）は、パネルの下面（１１５）およびパネルの上面（１１０）に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
9. 前記パネルの光発電面（１１０）は、平坦または波状であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
10. 直流を交流にして集める変換器を備える、または直流を端子に送ることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
11. 前記本体は、断熱手段と電気エネルギー管理手段を収容する２つの部分からなる区画された空間（シェル部）をもつことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の太陽光発電パネル。
    

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