KR101472891B1 - 태양광 패널과 같은 전기활성 패널용 지지 프레임 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기활성 패널(20)을 수용하기 위한 외변 구조물(1)을 포함하는 전기활성 패널용 지지 프레임에 관한 것이다. 외변 구조물(1)은, 프레임에 의해 지지된 전기활성 패널(20)에 대한 접속을 위한 내부 전기접속 수단(14), 프레임 외부의 제1수단에 대한 접속을 위한 적어도 한 개의 제1 외부 전기접속 수단(16), 및 외변 구조물에 의해 감춰지도록 외변 구조물을 따라 연장되고, 최소한 상기 내부 전기접속 수단(14)을 적어도 한 개의 제1 외부 전기접속 수단(16)에 전기적으로 연결하기 위한 전기 링크수단(18)을 포함한다. 외변 구조물은 전기 링크수단(18)이 수용되는 중공부분(25)을 포함한다. 외변 구조물(1)은 관형 직립재들(2, 3, 4, 5), 직립재들의 벽을 따라 연장 배치된 내부 전기 접속수단(14)과 외부 전기 접속수단(16, 17), 및 상기 관형 직립재들 내부로 연장된 전기 링크수단(18)을 포함하는 프레임 구조이다.

Description

태양광 패널과 같은 전기활성 패널용 지지 프레임 {Bearing frame for an electrically active panel such as a photovoltaic panel}

본 발명은 태양광 전지(photovoltaic cell) 패널과 같은 전기활성 패널을 수용하기 위한 외변 구조물(peripheral structure)을 포함하는 패널용 지지 프레임에 관한 것이다. 특히, 패널용 지지 프레임은 지붕, 또는 외면 또는 정면(facade)과 같은 빌딩의 벽에 설치되는 전기활성 패널들을 지지하기 위해 사용된다.

복수 개의 태양광 전지들로 구성된 패널 세트들은 하우스와 같은 빌딩에 태양 에너지를 사용하는 발전기를 설비하기 위해, 예를들면, 빌딩들의 지붕에 설치된다.

일반적으로, 패널은 글래스, 실리콘, 전도체, 폴리머 등의 서로 다른 층들의 적층물(stack)로 이루어진다. 일반적인 사각형 실리콘 전지는 변들이 200mm 정도로 크다. 전지들은 직렬로 연결되어 두 장의 글래스 사이 또는 한 장의 글래스와 다른 폴리머 층들 사이에 접합된다. 예를들면, 12 V의 정격전압을 갖는 모듈은 36 개의 단결정 또는 다결정 전지들을 직렬로 연결하여 구성된다. 이러한 36 개의 셀들의 조립체들은 다시 병렬로 연결된다. 그러므로, 24 V 모듈의 경우, 72 개의 실리콘 전지가 사용된다.

이러한 형태의 패널 또는 모듈의 전면은 글래스로 구성되고, 태양을 향해 기울어져 복사열을 통과할 수 있게 하여 복사열이 실리콘 전지와 상호작용하여 전기를 발생할 수 있도록 한다. 또한, 글래스 판은 태양광 전지들을 충격으로부터 보호하는 기능을 갖는다. 패널 또는 모듈의 후면은 전면이 글래스 판일 경우 투명하거나 전지들을 기계적인 충격 또는 부식으로부터 보호하기 위한 복합 폴리머 적층물로 불투명하게 구성될 수 있다.

이러한 태양광 패널 또는 모듈은, 패널들에 대해 기계적인 강성을 부과함과 함께 지붕에 고정할 수 있게 하는 조립 알루미늄 형태로 구성되는 직립재들을 구비한 프레임 구조(framework)상에 설치된다. 또한, 패널들은 서로 연결되고, 전기 부하들에 전력을 공급하기 위한 분배회로 또는 선에 연결된다.

일반적으로, 광전지 패널들의 뒤쪽에는 태양광 패널들 아래로 연장된 케이블들의 다발을 통해 접속부분들이 만들어 진다. 만일 태양광 패널이 투명하다면, 이러한 케이블의 다발들은 미관상 좋지 않다. 특히, 이것은 태양광 패널들이 빌딩의 정면 또는 외면에 설치될 경우 단점이 된다. 이러한 형태의 투명 패널들은 실제로 장식의 수단으로 사용될 수 있으나, 패널들 뒤쪽에 보이는 케이블 다발의 존재는 패널들을 장식 용도로 사용하는 것을 부적당하게 한다.

이러한 문제는 전자발광 패널 또는 평판 스크린들과 같은 구성요소들을 포함하는 패널과 같은 다른 전기활성 패널들에서도 발생할 수 있다.

또한, 알루미늄 프레임 구조들은 알루미늄의 약한 기계적 특성 때문에 부피가 상당히 크고, 항상 만족스럽지 못한 부식특성을 나타낼 수 있다. 그러므로, 알 루미늄 프레임 구조는 적소 설치, 특히 전기 접속부분들을 형성하기 위해 상당한 노동을 필요로 한다.

마지막으로, 폭설시의 경우, 알루미늄 프레임 구조는 설층이 슬라이딩하는 것에 의해 이탈될 수 있다.

[발명의 요약]

본 발명의 목적은 패널 세트들로 이루어지는 외면들의 외관을 해치지 않고 접속부분들을 쉽게 만들 수 있는, 태양광 패널들 또는 모듈들과 같은 전기활성 패널들(electrical active panels)을 지지하기 위한 수단을 제안함으로서 위에서 설명한 문제점을 극복하는 데 있다.

따라서, 본 발명은 전기활성 패널을 수용하기 위한 외변 구조물을 포함하는 전기활성 패널용 지지 프레임에 관한 것이다. 외변 구조물은, 프레임에 의해 지지된 전기활성 패널에 대한 접속을 위한 내부 전기접속 수단, 프레임 외부의 제1수단에 대한 접속을 위한 적어도 한 개의 제1 외부 전기접속 수단, 및 외변 구조물에 의해 감춰지도록 외변 구조물을 따라 연장되고, 최소한 내부 전기접속 수단을 적어도 한 개의 제1 외부 전기접속 수단에 전기적으로 연결하기 위한 전기 링크수단을 포함한다.

외변 구조물은 전기 링크수단이 수용되는 중공부분을 포함하는 것이 바람직하다.

외변 구조물은, 얘를들면, 관형 직립재들, 직립재들의 벽을 따라 연장 배치된 내부 전기 접속수단과 외부 전기 접속수단, 및 관형 직립재들 내부로 연장된 전기 링크수단을 포함하는 프레임 구조이다.

직립재들은, 모면들(genetratrices) 중의 하나를 따라 연장되고 상기 프레임 구조의 내부 쪽을 향해 배향되어 있고 전기활성 패널의 가장자리를 수용하도록 형성된 홈을 포함할 수 있다.

적어도 한 개의 직립재는 전체길이를 따라 프레임 구조의 외부 쪽으로 연장된 적어도 한 개의 플랩을 포함할 수 있다.

외변 구조물에 의해 규정된 중앙부는 비어 있는 것이 바람직하다.

지지 프레임은, 예를들면, 스틸(steel)로 이루어진 절단, 접힘 및 용접접합 금속 스트립을 포함하는 것이 바람직하다.

금속 스트립은 스테인레스 합금과 유리의 팽창계수와 유사한 팽창계수를 갖는 합금 중에서 하나를 포함하는 것이 바람직하다.

지지 프레임은 각각 적어도 세 개의 단자들을 포함하는 두 개의 외부 전기 접속수단을 포함하고, 내부 전기접속 수단은 각각 외부 전기 접속수단의 각각의 단자들에 연결되는 적어도 두 개의 단자들을 포함하며, 내부 전기접속 수단의 단자에 연결되지 않은 외부 전기 접속수단의 각각의 단자는 내부 전기접속 수단의 단자에 연결되지 않은 다른 외부 전기 접속수단의 단자에 전기적으로 연결된 것이 바람직하다.

내부 전기접속 수단은 전기활성 패널의 수 접속 스터드가 플러그 접속될 수 있는 적어도 두 개의 암 탄성 하프-루프(half-loop)를 포함할 수 있다.

전기활성 패널은, 예를들면, 태양광 발전기이다.

또한, 본 발명은 나란히 배치된 복수 개의 프레임들을 포함하는 빌딩의 외벽에 관한 것이다. 적어도 두 개의 인접한 프레임들은 한편으로는 한 프레임의 외부 전기 접속수단과 작용하고 다른 한편으로는 다른 프레임의 외부 접속 수단과 작용하는 외부 전기 링크수단에 의해 서로 연결된다.

적어도 한 개의 프레임은, 예를들면, 태양광 발전기인 한 개의 전기 활성패널을 지지한다.

빌딩의 외벽은, 예를들면, 지붕체를 형성한다.

본 발명은 첨부된 도면에 관하여 더욱 상세하지만 비한정적으로 서술될 것이다.

도 1은 전기활성 패널을 지지하기 위한 프레임의 사시도이다.

도 2는 전기활성 패널이 탑재된 도 1의 프레임의 단면도이다.

도 3은 도 1에 도시한 바와 같은 전기활성 패널용 지지 프레임의 제조를 위한 절단 및 사전접힘 금속 스트립의 개략도이다.

도 4는 도 3에 도시한 바와 같은 금속 스트립에 의한, 전기활성 패널을 지지하기 위한 프레임을 제조하는 중간 제조단계의 사시도이다.

도 5는 전기활성 패널이 탑재된 전기활성 패널을 지지하기 위한 프레임의 분해도이다.

도 6은 빌딩의 지붕 상에 탑재된 한 세트의 태양광 패널들을 연결하는 한 방법의 개략도이다.

도 7은 빌딩의 지붕 상에 탑재된 한 세트의 태양광 패널들을 연결하는 다른 방법의 개략도이다.

도 8은 빌딩의 벽 상에 탑재되도록 설계된 두 개의 인접한 태양광 패널들을 연결하는 수단의 개략도이다.

도 9는 태양광 패널을 연결하기 위한 수단의 개략도이다.

도 10, 도 11, 및 도 12는 두 개의 인접한 태양광 패널들을 연결하기 위한 세 가지 실시예의 장치들을 도시한다.

도 13은 전기활성 패널을 프레임의 내부 접속수단에 연결하기 위한 한 실시예의 단면도이다.

전기활성 패널용 지지 프레임은 도 1에서 부호 1로 표시된 네 개의 직립재들(2, 3, 4, 5)로 구성된 사각형 프레임 구조 형태의 외변 구조물을 포함한다. 직립재들은 그 상부부분들에서 수평 플랩들(7, 8, 9, 10)을 포함한다. 수평 플랩들은 내부쪽으로 접혀져, 프레임 구조의 외변부에서 태양광 전지 패널과 같은 전기활성 패널을 수용하기 위한 홈(11)을 규정한다. 또한, 플랩들 중 두 개(9, 10)는 프레임 구조의 외부쪽으로 연장되어 두 개의 인접한 프레임들 사이에 밀봉을 제공하기 위한 핀들을 형성한다.

외변 구조물을 형성하는 프레임 구조의 각각의 직립재들(2, 3, 4, 5)은 중공형태를 가지며, 아래에 서술한 방식으로 금속 스트립을 접는 것에 의해 전기 접속수단을 수용할 수 있도록 제조된다.

직립재(3)의 내벽(12)은 프레임에 의해 지지되는 전기활성 패널을 접속하기 위한 두 개의 스터드(14a, 14b)를 구비하는 커넥터(14)를 포함한다. 특히, 전기활성 패널이 광전지 셀(20)일 경우, 커넥터(14)의 스터드들(14a, 14b)에는 광전지 패널의 양극 및 음극 접속부분(21, 22)가 연결될 수 있다. 커넥터(14)는, 예를들면, 직립재(3)의 면, 즉, 내벽(12)에 마련된 구멍에 오버몰드된 플라스틱재의 몸체를 구비하는 커넥터이다.

직립재(3)에 수직인 직립재(2)의 외면은 역시 직립재(2)의 벽(15)에 마련된 구멍에 오버몰드된 외부 접속수단(16)을 포함한다. 외부 접속수단은 네 개의 접속 스터드들(16a, 16b, 16c, 16d)을 포함한다. 마찬가지로, 직립재(2)에 대향한 직립재(4)의 외벽(도면에 도시하지 않음)은 역시 오버몰드되고 네 개의 접속 스터드들(17a, 17b, 17c, 17d)를 포함하는 제2 외부 접속수단(17)을 구비한다.

외부 접속수단(16, 17)의 스터드들과 내부 접속수단(14)의 스터드들은 전기 링크 수단(18)에 의해 서로 연결된다. 전기 링크수단은, 외부 접속수단(16)의 제1 접속스터드(16a)와 외부 접속수단(17)의 제1 접속스터드(17a)를 연결하는 제1 연결 선(18a)을 포함한다. 제1 연결선(18a)은 역시 내부 접속수단(14)의 제1 접속스터드(14a)에 연결되어 있다.

제2 연결선(18b)은 외부 접속수단(16)의 제2 스터드(16b), 외부 접속수단(17)의 제2 스터드(17b), 및 내부 접속수단(14)의 제2 접속 스터드(14b)를 연결한다.

제3 연결선(18c)은 외부 접속수단(16)의 제3 접속스터드를 제2외부 접속수단(17)의 제3 스터드(17c)에 직접 연결한다.

마지막으로, 제4 연결선(18d)은 외부 접속수단(16)의 제4 접속스터드(16d)를 외부 접속수단(17)의 제4 스터드(17d)에 직접 연결한다.

마지막 두 개의 연결회선은 내부 접속수단(14)에 연결되지 않는다.

또한, 양극 내부커넥터(14a)와 음극 내부커넥터(14b)는 양극 커넥터에서 음극 커넥터로의 전류 통과를 차단함과 함께 반대방향으로의 전류통과를 허용하는 다이오드(14c)를 통해 연결될 수 있다. 이 다이오드는 필요할 경우 불량 광전지 패널을 바이패스하도록 한다.

이러한 연결회선들은 중공 직립재들 내부에 위치하므로 외부로부터 완전히 감춰진다.

내부 접속수단, 외부 접속수단, 및 이들 다른 접속수단들 사이의 연결회선들은 아래에 서술한 바와 같이 패널 세트들을 서로 연결될 수 있게 하여, 예를들면, 전기발전 패널들의 경우 직렬연결들 또는 병렬연결들을 제공하도록 한다.

지금까지 설명한 바와 같이, 직립재들(2, 3, 4, 5)은 비어 있는 중앙부(26)을 에워싸는 중공 외변 구조물을 형성하는 프레임 구조를 구성한다. 그러나, 중앙부(26)는 패널에 의해 밀폐되는 것을 제약하지 않는다.

이러한 배열과 함께, 전기 링크수단(18)은 관형 직립재들의 내부에 형성된 프레임 구조의 중공부(25)내에 완전히 수용되고, 이에 의해 외부로부터 감춰진다.

또한, 광전지 패널들의 부하를 위해 필요한 전기적 접속 및 링크들에 추가하여, 프레임은 프레임을 0 ℃ 이상, 바람직하게는 7 ℃ 또는 8 ℃ 이상의 온도로 유지하기 위한 전열수단(도시하지 않음)을 포함할 수 있다.

공지의 방법으로 온도 감지기에 의해 제어되는 전열체로 구성될 수 있는 전열수단은 패널들을 덮을 수 있는 눈을 제거하기 위해 동절기에 사용할 수 있다. 도시된 바와 같은 내부 전기 접속수단(14)은 두 개의 전기 연결선을 포함하는 광전지 패널들을 연결하는 데 적당하다.

프레임 상에 직접 고정되어 접지를 가능하게 하는 딤블(thimble)이 마련될 수도 있다.

추가 내부 전기 접속수단이 고려될 수 있다. 지금부터, 도 13에 도시된 한 특정 실시예의 접속방법이 서술될 것이다.

프레임의 직립재(200)는 광전지 패널(205)의 가장자리(204)를 수용하는 홈(203)의 하면(202)에 결합된 내부 커넥터(201)을 포함한다. 광전지 패널과 홈(203)의 하부 및 상부면들 사이에는 탄성 시일들(216)이 설치된다. 탄성 시일들은 밀봉 기능과 팽창으로부터 기인되는 변위를 허용하는 기능을 가진다.

커넥터(201)는 전도성 재료로 형성된 적어도 두 개의 딤블(206)(도면에는 하나만 도시함)로 구성된다. 딤블들은 각각 암 탄성 하프-루프(207)와, 전도체(209)에 연결하기 위한 스터드(208)를 포함한다. 두 개 또는 세 개의 딤블들은 플라스틱 재료로 형성된 코팅(210) 내에 묻혀서 프레임 구조의 직립재의 벽 상에 고정된다.

광전지 패널(205)은 두 개의 보호 지지판들(212) 사이에 형성된 활성 슬라이스(active slice)(211)를 포함한다. 활성 슬라이스(211)는 구리로 형성된 두 개 또는 세 개의 도전성 스트립들(213)(도면에는 한 개만 도시함)에 의해 외부로 연장된다. 도전성 스트립들은 프레임 구조의 커넥터(201)의 딤블(206)의 암 하프-루프들(207) 내부에 클립 고정되기에 적당하게 수 접속 스터드(215)를 형성하도록 플라스틱 재료로 형성된 몸체(214) 둘레에 감겨있다.

내부 커넥터(201)와 수 접속 스터드(215)는 수 접속 스터드(215)가 내부 커넥터(201) 내에 플러그 접속될 때 광전지 패널의 각각의 도전성 스트립(213)이 내부 커넥터의 암 탄성 하프-루프와 전기적으로 접촉하도록 구성된다.

여기서, 접속장치는 적어도 한 개의 양극용 딤블과 한 개의 음극용 딤블을 포함함을 이해할 수 있을 것이다.

이상에서 서술한 바와 같은 중공 외변 구조물을 포함하는 패널용 지지 프레임을 제조하기 위해, 미리 절단된 금속 스트립(30)(도 3에 도시됨)이 사용된다. 금속 스트립은, 수직 접힘선들(36a, 36b, 36c)에 의해 분리되고 각각 접힌 후 직립재들(2, 3, 4, 5)을 형성하도록 구성된 네 개의 패널들(31, 32, 33, 34)을 포함한다. 스트립(30)은 스트립의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 관형 유닛들을 형성하도록 접혀질 수 있는 수평 접힘선들(35a, 35b, 35c, 35d, 35e, 35f, 35g)을 포함한다. 금속 스트립은 적어도 한 개의 용접 러그(40')를 포함한다.

패널(31)은 외부 접속수단(16)을 수용하기 위한 개구(37)를 포함한다.

패널(32)은 내부 접속수단(14)을 수용하기 위한 개구(39)를 포함한다.

패널(33)은 외부 접속수단(17)을 수용하기 위한 개구(38)를 포함한다.

도 4에 도시한 바와 같이, 중간 제조단계에서, 사전절단 스트립(30)은 길이방향 접힘선들(35a, 35b, 35c, 35d, 35e)을 따라 접혀져 특히 패널들(31, 32, 33, 34)에 대응하는 관형 유닛들을 형성할 수 있다. 이러한 유닛(도면에 도시하지 않음)은 다시 일반적인 사각형 형태의 밀폐 구조물을 형성하도록 수직 접힘선들(36a, 36b, 36c)을 중심으로 접혀질 수 있다.

패널들은 각각 접혀진 후 플랩들(10, 7, 8, 9)을 형성할 수 있는 에이프런들(aprons)(41, 42, 43, 44)을 포함한다.

접혀진 후, 패널들은 강성 구조물을 형성하도록 용접에 의해 고정된다.

이러한 프레임구조들을, 사전절단 및 사전접힘 금속스트립을 접는 공정에 의해 제조하는 방법은, 예를들면, 프랑스 특허출원 FR 00 09334에 공지 및 서술되어 있다.

이 방법은 매우 가벼운 동시에 강성이 있는 중공 프레임 구조 또는 구조물의 제조를 가능하게 하는 장점을 가진다. 또한, 이 방법은 그러한 구조물의 제조를 쉽게 자동화할 수 있게 한다. 여기서 주목해야 할 것은 특히 제조될 프레임 구조가 매우 클 때는 단일 스트립이 아닌 복수 개의 스트립들을 사용하는 것이 가능하다는 점이다. 각각의 스트립은 프레임 구조부를 제조하기 위해 사용되고, 이어서, 부분들은 조립된다.

프레임 구조를 제조하기 위해, 미리 접힘선 형성공정과 필요한 형단조(stamping) 공정을 거친 사전절단 스트립이 준비된다. 이어서, 패널들(31, 32, 33) 상에 오버몰드된 커넥터들이 배치된다. 다음으로, 연결선들의 세트(18)가 설치된다.

접는 공정에 의해 프로파일 관들이 형성되고, 선들은 관 내부에 배치된다.

길이방향의 레이저 용접공정이 수행된다.

이어서, 네 개의 관 세그멘트들이 프레임 구조를 밀폐하도록 연결선들을 따라 접혀지고, 조립체는 특히 용접 러그(40')에서 레이저 용접에 의해 함께 접합된다.

이러한 제조방법은 당해 기술분야의 술련된 기술자들에게 잘 알려져 있다.

일단 이와 같은 구조물이 에이프런들(41, 42, 43, 44)을 갖는 사각형 유닛을 형성하도록 제조되면, 구조물은 광전지 패널(20)과 같은 전기 패널을 수용할 수 있다. 전기 패널은 프레임 구조 내측에 배치되고, 광전지의 전기출력 도체들(21, 21)을 내부 접속 수단(14)의 스터드들(14a, 14b)에 연결하는 것에 의해 구조물에 연결된다. 광전지 패널이 프레임 구조 내측에 배치되어 연결되면, 애이프런들(42, 43, 44, 45)은 아래로 접혀져 네 개의 모서리들에서 패널(20)을 프레임 구조 내부 또는 프레임 상에 안전하게 유지하도록 용접된다.

기후에 영향을 받기 쉬운 광전지 패널들을 양호한 조건 하에 지지할 수 있도록 하기 위해, 금속 스트립은 높은 기계적 특성과 글래스와 유사한 것이 바람직한 팽창계수, 및/또는 높은 대기 부식 저항성을 갖는 합금으로 구성되어야 한다. 글래스의 팽창계수와 유사한 팽창계수를 선택하는 이유는 프레임들과 광전지 패널들 사이의 접촉지점에 배치된 시일들의 전단을 방지하기 위해서이다.

합금은, 예를들면, 팽창계수가 0℃와 100℃ 사이에서 대략 9.1 x 10^-6/K로 글래스의 팽창계수와 가깝고 탄성 한계가 대략 250 MPa인 규격 ISO 6372에 규정된 타입 N485로 구성될 수 있다. 만일 프레임 구조가 약 48%의 니켈, 6%의 크롬, 및 45%의 철을 포함하는 화학조성을 갖는 이 합금으로 제조된다면, 프레임 구조는 부식으로부터 보호된다.

또한, 합금은, 예를들면, 팽창계수가 0℃와 100℃ 사이에서 대략 16 x 10^-6/K로 글래스의 팽창계수 보다 더 높고 탄성 한계가 대략 200 MPa인 규격 NF EN 10088-2에 규정된 타입 316의 스테인레스 스틸으로 구성될 수 있다. 이 스테인레스 스틸은 약 18%의 크롬, 10%의 니켈, 및 3%의 몰리브덴을 포함하므로 내부식성이 매우 높다. 하지만, 이 스테인레스 스틸은 높은 팽창계수 때문에 팽창 갭들을 보상하기 위해 광전지 패널과 프레임 구조 사이에 고무 시일을 배치하는 것이 필요하다.

사용할 수 있는 또 다른 합금은 팽창계수가 0℃와 100℃ 사이에서 대략 10.8 x 10^-6/K로 글래스의 팽창계수와 가까운 규격 NF EN 10088-2에 규정된 스틸 F18 MT이다. 이 합금의 탄성 한계는 연화 상태에서 대략 220 MPa이고, 내부식성도 허용가능하다. 이 스틸 합금은 대략 18%의 크롬, 2%의 몰리브덴, 및 0.5%의 티타늄 및/또는 니오브(niobium)를 포함한다.

이러한 가능한 합금들의 리스트는 한정된 것이 아니며, 이 기술분야의 숙련된 기술자들은 각각의 특정 적용예에 가장 적당한 것으로 추정되는 합금을 선택할 수 있다.

특히, 종래의 탄소강 형태의 스틸이 사용될 수 있다.

한편, 알루미늄 합금들은 충분한 강성을 얻기가 힘들기 때문에 사용하는 것이 바람직하지 않다.

지금까지 설명한 바와 같이, 광전지 패널들이 장착된 형태의 프레임들은 빌딩의 벽들, 특히 지붕 팬(pan)에 설치될 수 있다. 이들 패널은 밀봉을 제공하는 적당한 고정수단을 사용하여 탑재 및 고정된다. 고정수단은 스트링거들(stringers), 볼트들, 및 시일들(도시하지 않음)로 구성될 수 있지만, 예를들면, 이 기술분야에서 공지된 광전지 패널들을 위한 프레임 구조들을 고정하는데 사용되는 지지수단과 같은 것일 수 있다.

그러므로, 빌딩의 벽에 탑재되는 패널들은 패널들에 보충되는 에너지를 부하에 연결할 수 있도록 서로에 연결되어야 한다.

도 6은 제1 실시예의 조립체를 도시한다. 이 도면에서, 직렬로 탑재된 두 패널들(53, 54)의 제1 그룹(52)과 역시 직렬로 탑재된 두 패널들(56, 57)의 제2 그룹(55)은 빌딩(50)의 지붕(51)에 설치된다. 두 그룹의 채널들(52, 55)은 부하에 전력을 공급하기 위한 선 또는 회로(63)에 병렬 연결된다. 이러한 형태의 조립체를 제조하기 위해, 제1 그룹(52)의 단부에 위치한 패널(53)의 외부 접속수단(53a)은 패널(53)의 태양광 발전기의 양극에 연결된 선 또는 회로를 복귀선 또는 회로에 연결하기 위한 접속수단(61)을 포함한다.

마찬가지로, 서로 대면하는 프레임 구조(53)의 외부 커넥터(53b)와 패널(54)의 외부 커넥터(54a)는 중간 접속수단(60)에 의해 연결된다. 중간 접속수단은 패널(54)의 발전기의 양극을 패널(53)의 발전기의 음극에 연결시킴과 함께 패널(53)의 복귀선을 패널(54)의 복귀선에 연결시키도록 할 수 있다,

마지막으로, 패널(54)의 외부 접속수단(54b)은 패널(54)의 발전기의 음극이 부하회로의 음극에 연결됨과 함께 패널(53)의 발전기의 양극에 연결된 복귀선이 부하회로의 양극에 연결되도록 하는 식으로 중간 접속수단(62)을 통해 부하에 전력을 공급하기 위한 회로(63)에 연결된다.

마찬가지로, 두 패널들(56, 57)의 제2 그룹(55)은 두 개의 발전기들이 직렬로 연결되도록 함과 함께, 패널들(53, 54)에 의해 형성된 발전기와 병렬로 부하회로에 연결되도록 하는 단부 전속수단(67)과 중간 접속수단(66, 68)을 포함한다.

부하회로는 음극에 대응하는 선(64)와 양극에 대응하는 선(65)을 포함한다.

이러한 형태의 조립체들은 당해 기술분야의 술련된 기술자들에게 알려져 있다.

도 7에 도시된 제2실시예에서, 병렬 연결된 패널들(73, 74)의 제1그룹(72)과 역시 병렬로 연결된 패널들(76, 77)의 제2 그룹(75)은 빌딩(70)의 지붕(71)에 설치된다. 패널들(73, 74)은 중간 커넥터(78)을 통해 병렬로 연결된다. 마찬가지로, 패널들(76, 77)은 커넥터(81)를 통해 병렬로 연결된다.

패널들(72, 75)의 세트들은 커넥터들(79, 82)을 통해 부하회로와 직렬로 연결된다. 커넥터들(79, 82)은 패널들(75)의 유닛의 양극들을 패널들(72)의 유닛의 음극들에 연결하기 위한 선(82)에 패널들(72, 75)을 연결한다. 부하회로의 양극에 대응하는 선(83)은 커넥터(79)를 통해 패널들(73, 74)의 양극에 연결된다. 부하회로의 음극에 대응하는 선(84)은 커넥터(82)를 통해 패널들(76, 77)의 음극에 연결된다.

한정하지 않은 예로서 설명한 이러한 형태의 조립체들은 역시 당해 기술분야의 숙련된 기술자들에게 알려져 있다.

특히, 접합부들(junctions)은 프레임들의 접지를 고려해야 한다.

이러한 조립체들은 두 개의 패널(90, 91)을 예시하는 도 8에 개략적으로 도시되어 있다. 두 개의 패널(90, 91)은 각각 발전기 소자들(92, 93), 및 패널(90)의 발전기를 외부 접속수단들(96, 97)에 연결함과 함께 패널(91)의 발전기를 외부 접속수단들(98, 99)에 연결하기 위한 외부 접속수단들(94, 95)를 포함한다. 패널(90)의 외부 접속수단(96)은 외부 접속수단(96) 내에 플러그 접속되는 단부 접속수단(100)을 수용한다. 이러한 단부 접속수단은 필요할 경우, 위에서 설명한 제1실시예의 경우에서와 같이 발전기(92)의 전극과 복귀선 사이에 접합부를 형성한다.

서로 대면하는 패널들(92, 91)의 두 개의 외부 접속수단들(97, 98)은 위에서 서술한 제1실시예 또는 제2실시예에 도시한 방법에 의해 두 개의 패널들 사이의 연결을 위해 한편으로는 접속수단(97)에 플러그 접속되고 다른 한편으로는 접속수단(98)에 플러그 접속되는 외부 전기 링크 수단(101)을 통해 연결된다.

마지막으로, 패널(91)의 외부 접속수단(99)은 보충된 전기를 사용하는 부하에 전력을 공급하기 위한 회로에 연결하기 위한 접속수단(102)을 포함한다.

이러한 전기 링크 또는 접속수단들(100, 101, 102)은 접속수단들 사이에 혼선을 피하기 위한 특별한 배치와 함께 외부 접속수단들(96, 97) 내에 직접 플러그 접속되도록 설계된다. 이러한 접속수단들은, 외부 접속수단들(96, 97) 내에 플러그 접속되기에 적당한 형상들을 갖는 내부 전도성 플러그들을 포함하는, 예를들면, 성형 플라스틱 재료로 만들어진 부품들로 구성되기 때문에, 도 9, 도 10, 도 11 및 도 12에 도시한 바와 같은 여러가지 형태를 가질 수 있다.

도 9는 도 6에 도시한 바와 같은 병렬로 연결된 일련의 패널들의 단부 복귀선과 태양광 패널의 발전기의 전극을 결합하기 위한 외부 전기 링크수단(110)을 개략적으로 도시한다.

이 외부 전기 링크수단은 중간 스터드(112)와 중간 스터드(113)을 결합하기 위한 전도성 점퍼(15)를 내장하는 네 개의 스터드(111, 112, 113, 114)를 포함한다.

도 8의 중간 접속수단(101)과 같은 두 패널들 사이의 중간 접속수단은 제조될 전기 링크의 특성에 따라 다른 형상을 가질 수 있다.

도 10은 도 6에 도시한 링크 형태의 링크(60)를 형성하기 위한 외부 전기 링크 수단을 구성하는 한 커넥터(120)를 도시한다. 이 커넥터는 한편에서는 네 개의 스터드들(121, 122, 123, 124)를 포함하고, 다른 한편에서는 두 개의 분리된 스터드들(125, 126)과 서로 결합된 두 개의 스터드들(127, 128)을 포함한다.

플라스틱 재료로 만들어진 이들 스터드들 내부에서, 커넥터는 패널들의 복귀회로들 사이의 접합부들을 형성하도록 서로 대면하는 스터드(122)와 스터드(126) 사이의 접합부(129), 및 한 패널의 양극과 다른 패널의 음극 사이에 접합부 제공할 수 있도록 한편의 단부 스터드(124)와 다른 한편의 중간 스터드(127) 사이에 링크를 형성하는 제3 접합부(130)을 포함한다. 스터드들(127, 128)은 커넥터의 특성을 인식하기 위한 수단을 제공하도록 결합된다.

도 11에 도시한 제2형태의 커넥터는 도 6에 도시한 바와 같이 패널(54)과 부하회로(63) 사이에 접합부를 형성하는데 사용될 수 있다.

이 커넥터(140)는 한편에서는 서로 분리된 스터드들(141, 142, 143, 144)을 포함하고 다른 한편에서는 두 개의 결합 스터드들(146, 147)로부터 분리된 스터드(145)와 스터드(148)를 포함한다. 커넥터 내부의 도전 결합수단(149, 150)은 도 6에서 중간 접속수단(62)으로 도시한 바와 같은 접합부들을 형성하도록 스터드들(142, 146)들과 스터드들(144, 148)에서의 연결을 가능하게 한다.

두 개의 스터드들(146, 147)은 커넥터를 인식하는 수단을 형성하도록 동일 유닛으로 결합된다.

도 12에 도시한 제3실시예의 커넥터는 두 개의 인접한 패널들이 병렬로 연결될 때 두 개의 인접한 패널들 사이 또는 한 패널과 부하회로 사이의 접합부들을 형성하기 위해, 도 7에 도시한 접속부분들(78, 79, 81, 또는 82) 형태의 접속부분들을 형성하는데 사용될 수 있다.

이 커넥터(160)는 한편에서는 스터드들(161, 162, 163, 164)을 포함하고 다른 한편에서는 스터드들(165, 166, 167, 168)을 포함한다.

서로 대면하는 스터드들(163 167)은 도전성 결합 수단(169)에 의해 연결되고, 서로 대면하는 스터드들(164, 168)은 도전성 결합 수단(170)에 의해 서로 연결되어 있다.

한 쪽의 스터드들(163, 164)과 다른 쪽의 스터드들(167, 168)은 접속수단, 즉 커넥터를 인식하는 수단을 형성하도록 플라스틱으로 만들어진 단일 유닛으로 결합된다.

지금까지 서술한 커넥터들은 단지 세 벌만 사용되는 네 벌의 스터드들을 포함한다.

그러나, 네번째 벌의 스터드들은, 예를들면, 접지를 위해 사용될 수 있다. 이 경우, 관련 스터드들은 전기적으로 연결된다.

여기서 이해해야 할 것은 단지 예로서 설명한 이들 접속수단이, 예를들면, 빌딩의 지붕 또는 어떤 벽에 프레임 구조를 쉽게 조립하는 데 사용될 수 있는 기준 수단이 된다는 점이다.

실제로, 바람직한 접속방법이 알려져 있을 경우에는 적당한 접속수단이 선택될 수 있고, 처음일 경우에는 적당한 중간접속 수단이 전력 수집회로(63 또는 80)의 접속을 위한 스터드들에 탑재될 수 있다. 이들 중간 접속수단이 탑재되면, 제1패널은 접속수단을 패널의 상응하는 외부 접속수단 내부에 플러그 접속함으로서 위치가 선정될 수 있다. 패널이 고정되면, 적당한 중간 접속수단이 패널의 제2외부 접속수단에 플러그 접속될 수 있다. 이어서, 제2패널은 쉽게 위치가 정해질 수 있는 표준화된 중간 접속수단을 통해 서로에 연결된 패널들의 컬럼을 형성하도록 하기 위해, 상기 중간 접속수단이 제2패널 등의 중간 접속수단 내에 잘 플러그 접속되게 하는 동안 위치가 선정될 수 있다.

이와 같이, 서로 연결된 패널들의 복수 개의 컬럼들이 형성되고, 그 결과, 빌딩의 벽에 탑재된 복수 개의 태양광 패널로 구성된 발전기가 쉽게 제작될 수 있다. 이러한 위치선정 작업은 최소한의 노동을 필요로 한다.

이 기술분야의 숙련된 기술자들은 태양광 패널들 이외의 전기활성 패널들을 위해서도 본 발명의 조립원리가 사용될 수 있고, 특히, 접속수단은 패널들 각각을 일반 제어회로에 연결하여 패널들 각각을 독립제어 하기 위해 제공될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 여기서, 일반 제어회로는, 예를들면, 발광될 수 있는 패널들을 사용하여 각각의 패널들이 독립적으로 전력 공급 및 제어되도록 하여 심미적 효과를 산출하도록 하는 것이다.

Claims (13)

1. 전기활성 패널(20)을 수용하기 위한 외변 구조물(1)을 포함하는 전기활성 패널용 지지 프레임에 있어서,

   상기 외변 구조물(1)은, 상기 프레임에 의해 지지된 전기활성 패널(20)에 대한 접속을 위한 내부 전기접속 수단(14), 상기 프레임 외부의 제1수단에 대한 접속을 위한 적어도 한 개의 제1 외부 전기접속 수단(16), 및 상기 외변 구조물에 의해 감춰지도록 상기 외변 구조물을 따라 연장되고, 최소한 상기 내부 전기접속 수단(14)을 상기 적어도 한 개의 제1 외부 전기접속 수단(16)에 전기적으로 연결하기 위한 전기 링크수단(18)을 포함하며, 상기 외변 구조물은 상기 전기 링크수단(18)이 수용되는 중공부분(25)을 포함하며, 상기 외변 구조물(1)은 관형 직립재들(2, 3, 4, 5), 상기 직립재들의 벽을 따라 연장 배치된 상기 내부 전기 접속수단(14)과 외부 전기 접속수단(16, 17), 및 상기 관형 직립재들 내부로 연장된 상기 전기 링크수단(18)을 포함하는 프레임 구조인 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
2. 제1항에 있어서, 상기 직립재들(2, 3, 4, 5)은, 모면들 중의 하나를 따라 연장되고 상기 프레임 구조의 내부 쪽을 향해 배향되어 있고 전기활성 패널(20)의 가장자리를 수용하도록 형성된 홈(11)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
3. 제2항에 있어서, 적어도 한 개의 직립재(2, 5)는 전체길이를 따라 상기 프레임 구조의 외부 쪽으로 연장된 적어도 한 개의 플랩(9, 10)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
4. 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 외변 구조물에 의해 규정된 중앙부(26)는 비어 있는 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
5. 제4항에 있어서, 상기 지지 프레임은 절단, 접힘 및 용접접합 금속 스트립(30)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
6. 제5항에 있어서, 상기 금속 스트립(30)은 스테인레스 합금과 글래스의 팽창계수와 유사한 팽창계수를 갖는 합금 중에서 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지 프레임은 각각 적어도 세 개의 단자들(16a, 16b, 16c, 16d; 17a, 17b, 17c, 17d)을 포함하는 두 개의 외부 전기 접속수단(16, 17)을 포함하고, 상기 내부 전기접속 수단(14, 201)은 각각 상기 외부 전기 접속수단(16, 17)의 각각의 단자들(16a, 16b, 17a, 17b)에 연결되는 적어도 두 개의 단자들(14a, 14b)을 포함하며, 상기 내부 전기접속 수단의 단자에 연결되지 않은 외부 전기 접속수단(16, 17)의 각각의 단자는 상기 내부 전기접속 수단의 단자에 연결되지 않은 다른 외부 전기 접속수단의 단자에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
8. 제7항에 있어서, 상기 내부 전기접속 수단(201)은 전기활성 패널의 수 접속 스터드(20)가 플러그 접속될 수 있는 적어도 두 개의 암 탄성 하프-루프를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
9. 제7항에 있어서, 상기 전기활성 패널(20)은 태양광 발전기인 것을 특징으로 하는 전기활성 패널용 지지 프레임.
10. 나란히 배치된 제1항 또는 제2항에 따른 복수 개의 프레임들(53, 54, 56, 57; 73, 74, 76, 77)을 포함하고, 적어도 두 개의 인접한 프레임들(53, 54, 56, 57; 73, 74, 76, 77)은, 한편으로는 한 프레임(53)의 외부 전기 접속수단(53b)과 협력하고 다른 한편으로는 다른 프레임(54)의 외부 접속 수단(54b)과 협력하는 외부 전기 링크수단(60, 66, 78, 81)에 의해 서로 연결된 것을 특징으로 하는 빌딩(50, 70)의 외벽(51, 71).
11. 제10항에 있어서, 적어도 한 개의 프레임이 한 개의 전기 활성패널을 지지하는 것을 특징으로 하는 빌딩(50, 70)의 외벽(51, 71).
12. 제11항에 있어서, 상기 전기 활성패널은 태양광 발전기인 것을 특징으로 하는 빌딩(50, 70)의 외벽(51, 71).
13. 제10항에 있어서, 상기 외벽은 지붕체를 형성하는 것을 특징으로 하는 빌딩(50, 70)의 외벽(51, 71).

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