KR101679882B1 - 밸러스트된 태양광발전 모듈 및 모듈 어레이 - Google Patents

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Abstract

태양광발전 모듈 조립체는 태양광발전 모듈 및 밸러스트 트레이를 포함한다. 상기 태양광발전 모듈은 태양광발전 장치 및 프레임을 포함한다. 태양광발전 라미네이트는 상기 프레임에 조립되고, 상기 프레임은 아암을 포함한다. 상기 밸러스트 트레이는 밸러스트를 보유하도록 구성되고, 상기 트레이가 상기 태양광발전 라미네이트의 연직 아래에 있고 상기 아암의 연직 위에 있는 밸러스트 상태에서 상기 태양광발전 모듈의 명시적인 이동을 억제하기 위해 태양광발전 모듈에 제거 가능하도록 결합된다. 상기 태양광발전 모듈 조립체는, 상기 태양광발전 모듈 및 상기 밸러스트 트레이 모두를 옥상에 지지하여, 평평한 상업용의 옥상에 설치될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 밸러스트 상태는 상기 프레임이 상기 트레이의 중량을 연속적으로 받지 않도록 정상적인 조건(바람이 적거나 없음) 하에서 상기 아암 및 상기 트레이의 대응하는 표면이 이격되는 것을 포함한다.

Description

밸러스트된 태양광발전 모듈 및 모듈 어레이{BALLASTED PHOTOVOLTAIC MODULE AND MODULE ARRAYS}
본 발명은 미국 에너지부에 의해 부여된 계약번호 제DE-FC36-07G017043호 하의 정부 후원에 의해 이루어졌다. 정부는 본 발명에 대한 일정한 권리를 갖는다.
본 출원은 미국 특허법(35 U.S.C) 제119조(e)(1) 하에서 2008년 6월 27일에 출원되고, "Ballasted Photovoltaic Module and Module Arrays"인 제목을 가지며, 대리인 사건 번호 S0131US/S812.101.101인 미국임시특허출원 제61/076,475호의 우선권을 주장하고, 이의 모든 내용은 여기에 참조로 병합된다.
또한, 본 출원은 본 출원과 모두 동일한 날짜에 출원된 미국출원 제12/492,680호("Photovoltaic Module Kit Including Connector Assembly for Non-Penetrating Array Installation", 대리인 사건번호 S0132US/S812.102.102), 미국출원 제12/492,729호("Photovoltaic Module with Removable Wind Deflector", 대리인 사건번호 S0133US/S812.103.102), 미국출원 제12/492,802호("Photovoltaic Module and Module Arrays", 대리인 사건번호 S0134US/S812.104.102) 및 미국출원 제12/492,838호("Photovoltaic Module with Drainage Frame", 대리인 사건번호 S0135US/S812.105.102)와 관련되고, 각각의 내용은 여기에 참조로 병합된다.
본 개시 내용은 지붕적재형 태양광 타일(solar roof tile)에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시 내용은 선택적으로 실행되는 밸러스트 장치(ballast device)를 포함하는 태양광발전 모듈 조립체에 관한 것이다.
태양 에너지는 오랫동안 중요한 대체 에너지원으로 여겨지고 있다. 이를 위해, 태양 에너지 수집 기술을 개발하고 향상시키기 위해 상당한 노력과 투자가 이루어지고 있다. 전력 수요를 보충하거나 충족시키는데 있어서 상대적으로 상당한 양의 태양 에너지가 수집될 수 있고 사용될 수 있는 산업형 또는 상업형으로의 적용에 특히 관심이 있다.
태양광발전 기술은 일반적으로 대규모의 태양 에너지 수집을 위한 최적의 접근책으로 여겨지고 있고, 1차 및/또는 2차(또는 보충의) 에너지원으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 태양광발전 시스템(solar photovoltaic system 또는 간단히 photovoltaic system)은 태양광을 전기로 변환하기 위해 실리콘 또는 다른 물질(예를 들어, 갈륨비소(GaAs)와 같은 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 전지)로 이루어진 태양광 패널을 채용한다. 보다 구체적으로, 태양광발전 시스템은 전형적으로 하나 이상의 적합한 전기 부품(예를 들어, 스위치, 인버터, 배선함 등)과 배선으로 서로 연결되는 복수의 태양광발전(PV) 모듈(또는, 태양광 타일(solar tile))을 포함한다. 통상적으로 PV 모듈은 전기적으로 서로 연결되고 캡슐화된 결정질 또는 비결정질 반도체 장치의 조립체를 일반적으로 형성하는 PV 라미네이트(laminate) 또는 패널로 구성된다. 하나 이상의 전기 전도체는 태양광 발전 전류가 전도되는 PV 라미네이트에 의해 수행된다.
PV 라미네이트의 정확한 구성에 무관하게, 대부분의 태양광발전의 적용은 태양광이 쉽게 제공되는 위치에서의 설치 장소에 PV 모듈의 어레이(array)를 배치하는 것을 수반한다. 이는 PV 모듈이 설치될 수 있는 편리한 표면을 제공하는 상업용 건물의 옥상을 가진 상당한 양의 에너지를 생산하기 위해 상대적으로 많은 PV 모듈이 바람직한 곳에서의 상업용 또는 산업용 적용에 있어서 특히 그러하다. 참조할 점으로, 많은 상업용 건물은 PV 모듈 어레이를 배치하기 위해 크고 평평하며, 본질적으로 전도성인 지붕을 포함하고, 이는 기존 공간의 가장 효율적인 사용이다. 따라서, 옥상 설치는 실행 가능성이 높지만, 일정한 환경 제약이 처리되어야 한다. 예컨대, PV 라미네이트는 일반적으로 평평하거나 평면이므로, 단순히 다른 평평한 옥상에 "놓인"다면 PV 라미네이트는 하루 동안 최대량의 태양광을 수집하기 위해 최적으로 배치/배향되지 않을 수 있다. 대신에, PV 라미네이트를 옥상에 대해 작은 각으로(즉, 북반구에서의 설치에서 남쪽 하늘을 향하거나, 남반구에서의 설치에서 북쪽 하늘을 향하도록) 기울이는 것이 바람직하다. 또한, 특히 전술한 바와 같이 PV 라미네이트가 옥상에 대해 기울어진 곳에서 돌풍에 기인해 일어날 수 있는 PV 모듈의 이동이 설명되어야 한다.
상기 내용으로 미루어, 통상적인 PV 모듈 설치 기술은 상기 모듈 어레이의 각각의 개별적인 PV 모듈을 기존의 옥상 구조에 의해 또는 옥상 구조로 직접 물리적으로 연결하는 것을 포함한다. 예컨대, 일부 PV 모듈 구성은 옥상을 꿰뚫은(또는 관통한) 볼트를 통해 옥상에 물리적으로 부착된 다수의 프레임 부재를 포함한다. 이 기술은 PV 모듈의 견고한 부착을 제공할 수 있지만, 이는 시간 소비적인 공정이고 옥상을 영구적으로 손상시킬 수 있다. 또한, 옥상에 구멍이 형성되기 때문에, 별도의 물에 의한 손상이 일어날 수 있다. 보다 최근에, PV 모듈 구성은 상업용의 평평한 옥상 설치 장소를 위해 상기 설치 장소에 배열된 PV 모듈들이 비관통 방식으로 옥상에 대하여 자기 지지되었다. 보다 구체적으로, PV 모듈은 일련의 별개의 보조 부품을 통해 서로 연결된다. 밸러스트(ballast)는 PV 모듈에 장착되어 밸러스트 및 서로 연결된 PV 모듈이 바람에 의해 발생되는 힘을 집합적으로 상쇄하도록 작용한다. 또한, 하나 이상의 바람에 의해 변형되는 유선체(또는, 윈드 디플렉터(wind deflector))는 PV 모듈 및/또는 어레이의 아래쪽에 가해지는 풍력의 크기를 줄이기 위해 PV 모듈의 일부 또는 전체에 조립된다.
적합한 PV 모듈 윈드 퍼포먼스(wind performance)를 제공하기 위한 밸러스트의 사용은 비관통 PV 모듈 옥상 설치, 특히 기울어진 태양광발전 배열을 위한 필수적인 구성이다. 각 설치 장소는 상이한 적재 제약(예를 들어, 지붕의 화물 적재 능력. 높이에 기인해 예상되는 바람 관련 힘, 바람 강도에 따른 지역(wind zone) 및 건물의 주변 노출 등)을 갖기 때문에, 밸러스트의 중량을 조정하는 능력은 유익하다. 설치자가 개별적인 PV 모듈과 연관된 밸러스트의 질량 또는 중량을 조정할 수 있도록 노력이 이루어지는 반면에, 통상적인 설계는 밸러스트를 PV 모듈 프레임에 직접, 접촉 설치하는 것을 필요로 하여, 따라서 상당히 노동 집약적인 공정을 수반한다. 또한, 장착된 밸러스트는 시간 경과에 따라 PV 모듈 프레임에서 잠재적으로 손상 응력을 일으킬 수 있다. 따라서, 개선된 밸러스트 구성을 갖는 PV 모듈 조립체의 필요성이 존재하다.
본 기재의 원리와 관련한 일부 측면은 태양광발전 모듈 및 밸러스트 트레이(ballast tray)를 포함하는 태양광발전 모듈 조립체에 관한 것이다. 태양광발전 모듈은 태양광발전 장치 및 프레임을 포함한다. 태양광발전 장치는 프레임에 조립된 태양광발전 라미네이트를 제공한다. 또한, 프레임은 아암(arm)을 포함한다. 밸러스트 트레이는 밸러스트를 수용하도록 구성되고, 태양광발전 모듈에 제거 가능하도록 결합된다. 특히, 태양광발전 모듈 조립체는 트레이의 적어도 일부분이 태양광발전 라미네이트의 연직 아래에 있고, 트레이의 적어도 일부분이 아암의 연직 위에 있는 밸러스트 상태(ballasting state)를 제공하도록 구성된다. 그러면 이러한 구조에 의해 태양광발전 모듈 조립체는 옥상 위에 지지되는 태양광발전 모듈 및 트레이를 사용하여 평평한 상업용의 옥상에 설치될 수 있다. 밸러스트를 적어도 부분적으로 태양광발전 라미네이트의 아래에 배치시킴으로써, 그에 따른 태양광발전 모듈 조립체의 접지면이 최소화된다. 장착된 태양광발전 모듈이 상부 방향의 힘(예를 들어, 돌풍)을 받는 경우, 옥상에 대한 아암의 상부 방향으로의 이동 및 그에 따른 태양광발전 모듈의 이동은 아암과 트레이 사이의 접촉에 의해 억제 또는 방지된다. 일부 실시예에서, 밸러스트 상태는 아암 및 트레이의 대응 표면이 정상적인(바람이 적거나 없는) 조건 하에서 간격에 의해 서로 이격되고 태양광발전 모듈의 상부 방향으로의 이동에 따라 서로 접촉하는 것을 포함하고, 이러한 선택적인 구조로 인해, 태양광발전 모듈 프레임은 트레이(및 트레이에 수용된 밸러스트)의 중량 또는 질량을 계속적으로 받지 않는다. 다른 실시예에서, 아암은 트레이를 밸러스트 상태로 안내하도록 구성되는 정렬 탭을 포함한다. 또 다른 실시예에서, 트레이는 전체적으로 플라스틱으로 형성되고, 선택적으로 프레임은 전체적으로 플라스틱으로 형성된다.
본 기재의 원리에 따른 또 다른 측면은 실질적으로 평평한 표면에 비관통 설치를 위한 태양광발전 모듈 조립체에 관한 것이다. 상기 조립체는 태양광발전 모듈 및 밸러스트 트레이를 포함한다. 태양광발전 모듈은 태양광발전 장치 및 프레임을 포함한다. 태양광발전 장치는 주연부를 형성하는 태양광발전 라미네이트를 포함하고, 프레임의 프레임 틀은 상기 주연부를 감싼다. 또한, 프레임은 프레임 틀로부터 돌출되어 하부면과 상부면을 형성하는 아암을 구비한다. 하부면은 평평한 표면에 대하여 평행하지 않은 각으로 태양광발전 라미네이트를 지지하여 실질적으로 평평한 설치 표면 상의 배치를 위해 구성된다. 상부면은 하부면에 대향하여 제공되고, 결합 표면을 형성한다. 트레이는 밸러스트를 수용하도록 구성되고, 평평한 설치 표면 상에의 배치를 위한 상기 바닥과 바닥에 대향하는 정지 표면을 포함한다. 이 구성으로, 평평한 설치 표면에의 태양광발전 모듈 조립체의 비관통 설치는, 트레이가 평평한 설치 표면으로부터 상부 방향으로의 아암의 이동을 억제하도록, 정지 표면이 결합 표면의 연직 위에 배치되는 것을 포함한다.
본 기재의 원리에 따른 또 다른 측면은 태양광발전 모듈 및 밸러스트 트레이를 포함하는 태양광발전 모듈 조립체에 관한 것이다. 태양광발전 모듈은 태양광발전 장치 및 프레임을 포함한다. 태양광발전 라미네이트는 태양광발전 장치에 구비되고, 프레임에 조립된다. 프레임은 아암을 더 포함한다. 끝으로, 트레이는 밸러스트를 수용하도록 구성된다. 이를 고려할 때, 태양광발전 모듈 조립체는, 평평한 설치 표면으로부터 상부 방향으로의 아암의 이동을 억제하기 위해 트레이의 적어도 일부분은 태양광발전 라미네이트의 아래에 있고 트레이의 일부분은 아암의 위에 있도록, 프레임을 평평한 표면에 배치하고 트레이를 평평한 표면에 제거 가능하도록 배치하여, 실질적으로 평평한 설치 표면에 비관통 설치되도록 구성된다.
본 기재의 원리에 따른 부가적인 측면은 태양광발전 모듈 어레이를 옥상에 설치하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 아암을 포함하는 프레임에 조립된 라미네이트를 포함하는 태양광발전 장치를 포함하는 태양광발전 모듈을 제공하는 단계를 포함한다. 태양광발전 모듈은 태양광발전 라미네이트가 옥상에 대하여 평행하지 않은 각으로 배열되도록 옥상에 배치된다. 밸러스트를 수용하는 밸러스트 트레이는 트레이의 적어도 일부분이 태양광발전 라미네이트 아래에, 그리고 아암 위에 있도록 배치된다. 또한, 트레이는 옥상 위에 지지된다. 최종 설치에 의해 트레이는 평평한 표면으로부터 상부 방향으로의 아암의 이동을 억제한다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 수공구의 사용 및/또는 트레이의 프레임에 대한 물리적인 결합이 없는 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 기재의 원리에 따른 태양광발전 모듈 조립체의 분해 사시도이다.
도 2는 설치 표면에 장착된 도 1의 상기 조립체의 태양광발전 모듈 부분의 측면도이다.
도 3a는 도 1의 태양광발전 모듈에 사용되는 프레임의 일부분의 외부 사시도이다.
도 3b는 도 3a의 프레임 부분의 내부 사시도이다.
도 4a는 도 1의 상기 조립체에 사용되는 트레이의 배면, 평면 사시도이다.
도 4b는 도 4a의 트레이의 배면, 저면 사시도이다.
도 4c는 도 4a의 트레이의 일부분의 단면도이다.
도 4d는 밸러스트 상태에서 도 1의 조립체의 일부분의 단면도이다.
도 5a는 부분 설치된 상태에서 도 1의 태양광발전 모듈 조립체의 일부분의 사시도이다.
도 5b는 도 1의 태양광발전 모듈 조립체의 사시도이다.
도 5c는 도 1의 상기 조립체를 포함하는 태양광발전 모듈 어레이의 측면도이다.
도 6은 본 기재의 원리에 따른 다른 태양광발전 모듈 조립체의 일부분의 사시도이다.
본 기재의 원리에 따른 태양광발전(PV) 모듈 조립체(20)의 일 실시예가 도 1에 도시된다. 태양광발전 모듈 조립체(20)는 태양광발전 모듈(22) 및 밸러스트 트레이(24)를 포함한다. 다양한 부품에 대한 세부 사항은 아래에 제공된다. 하지만, 일반적으로, 태양광발전 모듈(22)은 태양광발전 장치(26)(개괄적으로 참조됨) 및 프레임(28)을 포함한다. 태양광발전 장치(26)의 태양광발전 라미네이트(30)는 프레임(28)에 둘러싸이고, 프레임(28)은 태양광발전 라미네이트(30)가 평평한 설치 표면(예를 들어, 평평한 옥상)에 대해 기울어진 배향을 이루게 하는 하나 이상의 지지면을 제공한다. 또한, 프레임(28)은 하나 이상의 결합 표면(32)(개괄적으로 참조됨)을 제공한다. 트레이(24)는 밸러스트(도시되지 않음)를 수용하도록 구성되고, 태양광발전 모듈(22), 특히 프레임(28)에 제거 가능하도록 결합된다. 이러한 점에 있어서, 트레이(24) 및 프레임(28)은, 상기 조립체(20)의 밸러스트 상태에서 트레이(24)가 적어도 부분적으로 태양광발전 라미네이트(30)의 아래에 제거 가능한 방식으로 배치되고 트레이(24)의 정지 표면(34)(개괄적으로 참조됨)과 프레임(28)의 결합 표면(32) 사이의 접촉을 통해 태양광발전 모듈(22)의 명시적인 이동(예를 들어, 설치 표면에 대해 상부 방향으로의 이동)을 억제하도록 구성된다. 이 구성으로, 태양광발전 모듈 조립체(20)는, 태양광발전 모듈(22)용 밸러스트가 필요하거나 필요하지 않을 수 있는 비관통, 상업용 옥상 설치에 매우 유용하고, 밸러스트가 제공되는 곳에서는 밸러스트가 프레임(28)에 최소의 하중을 부여한다. 거주용 옥상 또는 지면 장착 용도와 같은 다른 설치 장소 역시 본 기재의 태양광발전 모듈 조립체로부터 유용할 수 있다.
태양광발전 모듈 조립체(20)는 도 1에 관련되거나 관련되지 않을 수 있는 다양한 형상을 취할 수 있다. 예컨대, 태양광발전 라미네이트(30)를 포함하는 태양광발전 장치(26)는 현재 알려진 형태 또는 그 밖에 태양광발전 장치로 사용되기에 적합하도록 미래에 개발되는 형태를 가질 수 있다. 일반적으로, 태양광발전 라미네이트(30)는 태양전지의 어레이로 구성된다. 환경 보호를 위해 유리 라미네이트가 태양전지 위에 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 태양전지는 바람직하게 캘리포니아주 산 호세의 선파워 코포레이션에서 구할 수 있는 타입의 배면 접촉 전지를 포함한다. 참조할 점으로, 배면 접촉 전지에서, 외부 전기 회로에 이르는 배선은 태양광 수집을 위한 증가된 면적을 위하여 전지의 배면(즉, 설치 시 태양으로부터 멀어지는 측부) 상에 결합된다. 또한, 배면 접촉 전지는 미국특허공보 제5,053,083호 및 제4,927,770호에 개시되어 있고, 이들은 전체적으로 참조로 여기에 병합된다. 또한, 본 기재의 장점을 감하지 않으면서 다른 타입의 태양전지가 사용될 수 있다. 예컨대, 태양전지는 실리콘 박막, 비실리콘 장치(예를 들어, 갈륨비소를 포함하는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 전지) 등과 같은 박막 기술을 포함할 수 있다. 따라서, 도면에 도시되지 않았지만, 일부 실시예에서는, 태양광발전 장치(26)가 태양광발전 라미네이트(30)에 추가하여 배선 또는 다른 전기 부품과 같은 하나 이상의 부품을 포함할 수 있다.
정확한 구성에 무관하게, 태양광발전 라미네이트(30)는 전면(36) 및 주연부(38)(도 1에서 개괄적으로 참조됨)를 형성하는 것으로 설명될 수 있다. 참조할 점으로, 태양광발전 장치(26)의 부가적인 부품(제공되는 곳에서)은 통상적으로, 도 1의 시야에서 숨겨진, 태양광발전 라미네이트(30)의 배면에 또는 배면을 따라 위치된다.
태양광발전 장치(26), 특히 태양광발전 라미네이트(30)의 상기 이해를 고려하여, 프레임(28)은 일반적으로 태양광발전 라미네이트(30)의 주연부(38)를 둘러싸도록 구성된 프레임 틀(40) 및 프레임 틀(40)로부터 연장되는 하나 이상의 밸러스트 아암(42)을 포함한다. 예컨대, 도 1의 일 실시예에서, 프레임(28)은 제1 및 제2 밸러스트 아암(42a, 42b)을 포함한다. 또한, 결합 아암(44a, 44b)과 같은 부가적인 아암이 제공될 수 있다. 아래에 서술하는 바와 같이, 밸러스트 아암(42a, 42b)은 결합 표면(32)의 제공과 같이 최종 설치 시에 트레이(24)와의 원하는 접속을 용이하게 하는 하나 이상의 구성을 포함할 수 있다. 하지만, 보다 일반적으로, 프레임(28)은 옥상과 같은 실질적으로 평평한 표면에 대해 기울어지거나 경사진 방향(예를 들어, 2:12의 최대 경사도)으로의 태양광발전 라미네이트(30)의 배열이 용이하도록 구성된다. 예컨대, 프레임 틀(40)은 선단 측부 또는 선단 프레임 부재(50), 후단 측부 또는 후단 프레임 부재(52), 제1 측부 또는 제1 측부 프레임 부재(54) 및 제2 측부 또는 제2 측부 프레임 부재(56)를 포함하거나 제공하는 것으로 서술될 수 있다. 이들 약속 사항을 고려하여, 도 2는 평평한 수평 표면(S)에 대한 태양광발전 모듈(22)의 단순화된 도시를 제공한다. 도 2에서 숨겨져 있지만, 태양광발전 라미네이트(30)의 위치는 일반적으로 전면(36)(도 1)에 의해 설정된 태양광발전 라미네이트(30)의 평면(PPV)으로 나타내어진다. 도 2의 배열에 관하여, 프레임(28)은 평평한 표면(S)에 대해 기울기 또는 경사각(θ)으로 태양광발전 라미네이트(30)를 지지한다. 경사각(θ)은 태양광발전 라미네이트 평면(PPV)과 평평한 표면(S)의 평면 사이에 형성된 끼인각으로 달리 정의될 수 있다. 일부 실시예에서 프레임(28)은 1° 내지 30°의 범위의 경사각(θ)으로 태양광발전 라미네이트(30)를 지지하도록 구성되고, 일부 실시예에서는 3° 내지 7°의 범위로, 또 다른 실시예에서는 5°로 지지하도록 구성된다. 참조할 점으로, 경사진 태양광발전 태양광 수집 설비에서 태양광발전 라미네이트(30)는 (북반구 설치에서) 바람직하게 남쪽을 향하거나 남쪽으로 기울어지도록 배치된다. 이 전형적인 설치 방향을 고려하면, 선단 프레임 부재(50)는 일반적으로 남쪽 프레임 부재로 나타낼 수 있고, 후단 프레임 부재(52)는 북쪽 프레임 부재로 나타낼 수 있다. 하지만, 다른 실시예에서, 프레임(28)은 일반적으로 평평한 표면(S)에 대해 평행한 관계에서 태양광발전 라미네이트(30)를 유지하도록 구성될 수 있다.
도 1로 돌아가면, 프레임 틀(40)은 태양광발전 라미네이트(30)의 주연부(38)를 감싸고 원하는 경사각(θ)(도 2)을 설정하기 위해 적합한 다양한 형상을 취할 수 있다. 일부 실시예에서, 프레임 부재(50-56)는 별개로 형성되고, 그 다음에 최종 구성 시에 단일의 구조를 만드는 방식으로 서로 조립되고 태양광발전 라미네이트(30)에 조립된다. 이와 달리, 도 1에 나타난 프레임 틀(40)에 제한되지 않도록 다른 제조 기술 및/또는 부품이 채용될 수 있다.
전술한 바와 같이, 프레임(28)은 결합 표면(32)을 제공하기 위해 프레임 틀(40)로부터 연장된 하나 이상의 밸러스트 아암(42a 또는 42b)을 포함한다. 도 1이 두 개의 밸러스트 아암(42a, 42b)을 나타내고 있지만, 다른 실시예에서는 더 많은 수 또는 더 적은 수가 포함될 수 있다. 한정되지 않는 도 1의 일 예시와 관련하여, 밸러스트 아암(42a, 42b)은 프레임(28)의 최종 구성 시에 동일하게 형성되는 거울상이다. 이를 고려하고, 도 3a 및 도 3b를 참조하여 제1 밸러스트 아암(42a)이 더 구체적으로 설명된다. 특히, 밸러스트 아암(42a)은 제1 측부 프레임 부재(54)의 연장으로 또는 이에 조립되어 형성되고, 숄더(shoulder)(60) 및 풋(foot)(62)을 포함한다. 숄더(60)는 상기 측부 프레임 부재(54)의 후단 단부(64)에 인접한, 그러나 이로부터 이격된, 점에서 상기 측부 프레임 부재(54)로부터(예를 들어, 도 3a 및 도 3b의 방위에 대해 아래쪽으로) 돌출된다. 도 1을 참조하여 달리 서술하면, 숄더(60)는 제1 측부 프레임 부재(54)를 따라 선단 및 후단 프레임 부재(50, 52)의 중간에 위치되고, 그러나 후단 프레임 부재(52)에 보다 근접하게 배치된다. 도 3a 및 도 3b로 돌아가면, 풋(62)은 숄더(60)로부터 연장되고, 후단 단부(64)(그리고 도 1에 도시된 후방 프레임 부재(52))를 넘어(예를 들어, 후방으로) 길이 방향으로 돌출된다. 밸러스트 아암(42a)은 상기 측부 프레임 부재(54)로부터 연장되어 배면(66)을 설정하는 숄더(60) 및 숄더(60)로부터 연장되어 상부면(68)을 설정하는 풋(62)에 의해 L자와 같은 형상을 가질 수 있다. 그러면 상기 측부 프레임 부재(54)의 하부(70)에 관하여, 아래에 서술하는 바와 같이 트레이(24)(도 1)의 일부분을 수용할 수 있는 크기의 개방 구역(72)을 형성하도록 상기 면들(66, 68)이 결합한다.
전술한 결합 표면(32)은 상부면(68)의 일부분 또는 구획으로 형성된다. 상부면(68)의 전체가 결합 표면(32)으로 작용하도록 구성될 필요는 없지만, 일부 실시예에서는 그러할 수 있다. 선택적으로, 결합 표면(32)의 유효 영역은 상부면(68)의 측면 바깥쪽으로(즉, 측부 프레임 부재(54)에 대향하는 방향으로) 연장됨으로써 형성된 하나 이상의 핑거(finger)(76)에 의해 커질 수 있다. 이때, 설명의 편의를 위해 상부면(68) 및 핑거(76)는 결합 표면(32)으로 집합적으로 참조되고, 이는 본 기재에 의해 고려된 태양광발전 모듈에 형성된 결합 표면의 하나의 예시를 나타내는 것으로 이해된다. 보다 일반적으로, 트레이(24)(도 1)와 접속하도록 태양광발전 모듈(22)에 의해 형성된 결합 표면(32)은 도시된 바와 같이 밸러스트 아암(42a, 42b)에 결합되거나 결합되지 않을 수 있고(즉, 다른 곳에서 프레임(28)을 따라 형성될 수 있고), 핑거(76)를 포함하거나 포함하지 않을 수 있다.
일부 실시예에서, 밸러스트 아암(42a)은 결합 표면(32)의 구역에서 상부면(68)으로부터 돌출된 정렬 탭(80)을 더 포함하거나 형성한다. 정렬 탭(80)은 다양한 형상을 취할 수 있고, 일반적으로 아래에 서술하는 트레이(24)(도 1)의 구성에 따른 크기를 갖는다. 정렬 탭(80)은 일반적으로 트레이(24)를 결합 표면(32)에 대하여 원하는 위치로 안내하기 위해 구성된다. 실제, 이와 달리 상부면(68)이 일정한 구성을 갖는 곳에서 정렬 탭(80)은 상부면(68)의 어느 구획이 결합 표면(32)으로 작용하는지를 효율적으로 규정한다.(예를 들어, 밸러스트 아암(42a)에 대한 트레이(24)의 배치에 의해, 정렬 탭(80)은 상부면(68)의 어느 부분이 트레이(24)와 접촉하는지를 규정하고, 이러한 접촉부가 결합 표면(32)이다.) 정렬 탭(80)은 테이퍼 단부(82, 84)를 포함할 수 있고, 자유단(86)에서 종결된다. 자유단(86)은 개방 구역(72) 내에 배치되고, 풋(62)의 최대 높이를 한정한다. 다르게 서술하면, 풋(62)의 하부면(88)에 대하여 정렬 탭(80)의 자유단(86)은 결합 표면(32)의 위에 있고 탭 높이(HT)를 한정(도 4d에 가장 잘 도시됨)한다. 결합 표면(32)은 자유단(86)의 연직 아래에, 높이 HE로, 위치(도 4d에 가장 잘 도시됨)된다. 참조할 점으로, 하부면(88)은 태양광발전 모듈(22)을 위한 지지면으로 작용하고, 평평한 설치 표면 상에 배치되도록 구성된다.
도 3a 및 도 3b에 나타난 바와 같이, 결합 표면(32)을 한정하는 상부면(68) 구획과 선택적인 정렬 탭(80)은 숄더(60)와 풋(62)의 종단부(100) 사이에 길이 방향으로 배치된다. 일부 실시예에서, 풋(62)은 종단부(100)에 인접한 장착 구역(102)을 형성한다. 제공되는 곳에서는 장착 구역(102)이 제1 측부 프레임 부재(54)로부터 길이 방향으로 이격된 (그리고 도 1에 도시된 바와 같이, 최종 구성에 의해 후단 프레임 부재(52)로부터 길이 방향으로 이격된) 공간적인 위치에 형성된다. 보다 구체적으로, 숄더(60)로부터 풋(62)의 길이 방향으로의 연장은 제1 측부 프레임 부재(54)뿐만 아니라 후단 프레임 부재(52)의 후방으로 장착 구역(102)을 공간적으로 배치한다. 이와 무관하게, 장착 구역(102)은 대응되는 밸러스트 아암(42)(예를 들어, 도시된 밸러스트 아암(42a))의 한쪽 끝과 다른 한쪽 끝을 잇는 배열에서 동등하게 구성된 별개의 태양광발전 모듈(22)의 유사한 부품에의 장착을 촉진시키도록 구성된다. 예컨대, 장착 구역(102)은 길이 방향으로 연장되는 구멍(104)을 포함할 수 있다. 정렬 탭(80)(그리고 결합 표면(32))은 아래의 명확한 이유로 장착 구역(102)으로부터 길이 방향으로 멀어지도록 위치된다.
일부 실시예에서, 도 3b에 가장 잘 나타나듯이, 풋(62)은 윈드 디플렉터(도시되지 않음)와 같은 하나 이상의 부가적인 태양광발전 모듈 조립체 부품의 장착을 촉진하는 구성을 포함할 수 있다. 예컨대, 풋(62)은 하나 이상의 슬롯(112)을 갖는 윈드 디플렉터 장착 구성부(110)를 포함하거나 형성할 수 있다. 이와 달리, 윈드 디플렉터 장착 구성부(110)는 다양한 다른 형상을 취할 수 있다. 이와 무관하게, 제공되는 곳에서는 결합 표면(32) 및 정렬 탭(80)은 숄더(60)와 윈드 디플렉터 장착 구성부(110) 사이에서 길이 방향으로 배치된다. 이와 달리, 윈드 디플렉터 장착 구성부(110)는 생략될 수 있다.
도 1로 돌아가면, 밸러스트 아암(42)은 전술한 것들과 다른 구성을 가질 수 있고, 프레임 틀(40)의 어느 부분으로부터 연장되거나 이에 결합될 수 있으며, 반드시 설치 표면에 대해 태양광발전 모듈(22)을 지지하도록 작용할 필요는 없다. 그러면 보다 일반적으로, 밸러스트 아암(42)은 최종 설치 시에 트레이(24)와 선택적으로 접속하기 위하여 공간적으로 배치되는 결합 표면(32)을 제공한다.
트레이(24)는 일반적으로 결합 표면(32)과 선택적으로 접속하기 위한 정지 표면(34)을 포함한다. 본 기재의 원리에 따른 트레이(24)의 일 구성이 도 4a 및 도 4b에 상세하게 도시된다. 트레이(24)는 바닥(120), 하나 이상의 측벽(122)(개괄적으로 참조됨) 및 립(lip)(124)을 포함한다. 측벽(122)은 바닥(120)으로부터 연장되어 내부에 다양한 형상의 밸러스트(도시되지 않음)가 유지될 수 있는 수용 구역(126)(도 4a)을 형성한다. 립(124)은 측벽(122)으로부터 바닥(120)에 대향하여 연장되고, 아래에 서술하는 바와 같이 프레임(28)(도 1)에 접속하기 위한 정지 표면(34)(개괄적으로 참조됨)을 형성한다.
트레이(24)는 태양광발전 모듈 조립체(20)(도 1)와 관련하여 사용될 때, 설치 표면(예를 들어, 옥상) 상에 배치되거나 이에 기대도록 정해진다. 이를 고려하여, 바닥(120)은 내면(130)(도 4a) 및 외면(132)(도 4b)을 형성하고, 외면(132)이 설치 표면 상에 배치되도록 정해진다. 도 4b에 가장 잘 도시된 바와 같이, 외면(132)은 대향하는 측벽(122), 예를 들어 제1 및 제2 가로 측벽(122a, 122b), 사이에서 연장되고 이에 대해 개방된 하나 이상의 슬롯(134)을 형성할 수 있다. 이 구성으로, 설치 장소에 달리 존재하는 물 또는 다른 액체는 슬롯(134)을 통해 바닥(120) 아래로 쉽게 흐를 수 있다. 이와 달리, 슬롯(134)의 하나 이상은 대향하는 제1 및 제2 세로 측벽(122c, 122d) 사이에서 연장될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 슬롯(134)은 생략될 수 있다.
측벽(122)은 바닥(120)의 내면(130)으로부터 상부 방향으로 돌출되고, 따라서 집합적으로 바닥(120)의 형상에 상응하는 형상을 형성한다. 예컨대, 일부 실시예에서, 제1 가로 측벽(122a)의 길이는 제2 가로 측벽(122b)의 길이보다 작을 수 있지만, 다른 형상도 마찬가지로 허용된다. 이와 무관하게, 일부 실시예에서 측벽(122)의 하나 이상은 배수구(140)를 형성한다. 배수구(140)는 대응하는 측벽(122)의 두께를 통해 연장되고, 수용 구역(126)으로부터 트레이(24)의 외부로 물 또는 다른 액체의 배수를 가능하게 한다. 예컨대, 도 4a 및 도 4b는 가로 측벽(122a, 122b)에 형성된 배수구(140)를 나타내고, 또한 배수구(140)의 적어도 일부가 선택적으로 바닥(120) 내로 연장된 것을 나타낸다. 이와 달리 또는 부가적으로, 배수구(140)는 세로 측벽(122c, 122d)의 어느 하나 또는 양쪽 모두에 형성될 수 있다.
측벽(122)의 높이는, 아래에 서술하는 바와 같이, 적어도 부분적으로 태양광발전 모듈(22)(도 1) 아래에서 트레이(24)의 배치를 용이하게 하기 위해 선택될 수 있다. 이에 견주어 요구되는 일 특성은 원하는 밸러스트(유형, 크기 및/또는 양의 관점에서)를 수용하기 위해 충분한 체적을 갖도록 수용 구역(126)을 형성하는 것이다. 일부 실시예에서, 측벽(122)의 높이는 두 개의 적층된 보도 블록을 지지할 수 있는 크기이다. 이와 동일한 취지로, 유용할 것 같은 밸러스트 아이템(예를 들어, 보도 블록)을 수용하는 동안 트레이(24)의 다른 크기 특성은 태양광발전 모듈(22)(도 1)의 구성에 따라 선택된다. 예컨대, 트레이(24)의 최대 가로 폭(즉, 세로 측벽(122c, 122d) 사이의 거리)은 밸러스트 아암(42a, 42b)(도 1) 사이의 거리보다 약간 작다. 또한, 트레이(24)의 최대 세로 길이(즉, 가로 측벽(122a, 122b) 사이의 거리)는 풋(62)(도 3a)의 세로 길이보다 약간 작다. 이와 다르게, 다른 크기 특성 역시 계획된다.
립(124)은 대략 측벽(122)에 의해 집합적으로 형성된 주연부에 균일하게 연장되고, 트레이(24)의 전체 강성을 향상시키도록 작용한다. 이와 달리, 립(124)은 측벽(122)의 오직 일부분을 따라 제공(예를 들어, 세로 측벽(122c, 122d)의 하나 또는 양쪽으로부터 연장)될 수도 있다. 이와 무관하게, 립(124)은 태양광발전 모듈(22)(도 1)에 대한 트레이(24)의 부분적인 조립과 원하는 공간적인 위치에 정지 표면(34)의 배치를 용이하게 하는 하나 이상의 구성을 제공하도록 구성된다.
특히, 도 4c는 세로 측벽(122c)에 대한 립(124)의 구성을 구체적으로 도시한다. 참조할 점으로, 도 4c는 세로 측벽(122c)이 이로부터 립(124)이 연장되는 선택적인 플랜지(flange) 또는 핸들 세그먼트(handle segment)(142)를 포함하는 것으로 나타낸다. 립(124)은 밀폐 단부면(152) 및 대향하는 제1 및 제2 측면(154, 156)에 의해 한정된 채널(150)을 형성한다. 제2 측면(156)은 하부면(160)을 더 한정하는 립 벽(158)에 의해 형성된다. 도 4c에 나타난 바와 같이, 정지 표면(34)은 하부 면(160)에 의해 형성된다. 립(124)은 대략 트레이 주연부 전체까지 형성(예를 들어, 도 4a)되고, 이와 달리 정지 표면(34)은 하부면(160)의 일부분 또는 구획으로 특정된다. 이와 다르게, 그리고 상기 결합 표면(32)(도 1)의 설명과 유사하게 서술하면, 립(124)의 전체가 반드시 최종 설치 시에 태양광발전 모듈(22)(도 1)의 이동을 억제하기 위한 정지 표면(34)으로 작용하도록 구성될 필요가 없다. 그 대신에, 일부 실시예에서는 결합 표면(32)과 접속하도록 배치된 립 하부면(160)의 상기 구획만이 정지 표면(34)을 구성한다. 이와 달리, 정지 표면(34)은 트레이(24)를 따라 다른 곳에서 제공될 수 있고, 립(124)은 생략될 수 있다.
도 4c의 단지 하나의 가능한 구성에 관하여, 채널(150)의 폭은 정렬 탭(80)(도 3a 및 도 3b)의 대응 크기에 따르는 크기(예를 들어, 상기 대응 크기보다 약간 더 큰 크기)를 갖는다. 또한, 프레임(28)(도 1)의 대응 크기에 따라서 바닥(120)의 외면(132)에 대하여 단부면(152)과 정지 표면(34)의 연직 위치에 트레이(24)가 공간적으로 위치하도록 구성된다. 이러한 점에 있어서, 트레이(24)는 채널의 밀폐 단부면(152)을 바닥(120)의 외면(132)에 대하여 미리 결정된 높이(HC)로 위치시키도록 구성된다. 유사하게, 외면(132)에 대한 정지 표면(34)의 미리 결정된 높이(Hs) 역시 설정된다.
트레이(24)와 프레임(28)의 크기 사이의 관계는, 프레임(28)의 명시적인 이동을 제한하기 위하여 트레이(24)가 프레임(28) 및 특히 밸러스트 아암(42a)에 대하여 배치되는 밸러스트 상태에서 태양광발전 모듈 조립체(20)의 일부분을 달리 도시한 도 4d를 참조하여 서술될 수 있다. 도시된 바와 같이, 프레임(28) 및 특히 밸러스트 아암(42a)의 하부면(88)은, 표면(S)(예를 들어, 옥상) 상에 배치되고 이에 대해 자기 지지된다. 또한, 트레이(24)는 바닥(120)의 외면(132)을 통해 표면(S) 상에 지지된다. 따라서, 태양광발전 모듈(22) 및 트레이(24) 각각은 표면(S)에 대하여 독립적으로 자기 지지된다.
도 4d의 밸러스트 상태에서, 정렬 탭(80)은 채널(150) 내에서 연장되고, 프레임(28)의 결합 표면(32)은 트레이(24)의 정지 표면(34)과 정렬되지만, 그로부터 이격된다. 그러면 이 구성으로, 정렬 탭(80)은 일반적으로 트레이(24)를 도 4d의 밸러스트 상태로 안내하도록 작용한다. 하지만, 명백히 트레이(24) 및 프레임(28)은 물리적으로 연결되거나 다른 방법으로 서로 결합되지 않는다.
예컨대, 트레이(24) 및 밸러스트 아암(42a)은 간격(162)에 의해 정렬 탭(80)의 자유단(86)이 채널(150)의 단부면(152)으로부터 연직으로 이격되도록 크기가 정해진다. 정렬 탭(80)의 높이(HT)(즉, 하부면(88)과 자유단(86) 사이의 연직 크기)는 채널(150)의 연직 높이(HC)(즉, 바닥(120)의 외면(132)과 채널(150)의 단부면(152) 사이의 연직 크기)보다 작다. 유사하게, 결합 표면(32)과 정지 표면(34) 사이에 간격(164)이 설정된다. 프레임(28)의 결합 표면(32)의 높이(HE)(즉, 하부면(88)과 결합 표면(32) 사이의 연직 거리)는 트레이(24)의 정지 표면(34)의 연직 높이(HS)(즉, 바닥(120)의 외면(132)과 정지 표면(34) 사이의 연직 거리)보다 작다. 상기 간격(162, 164)을 제공함으로써, 트레이(24)(및 그에 의해 지지되는 밸러스트)는 정상 조건 하에서(즉, 태양광발전 모듈(22)이 도 4d의 방위에서 표면(S)에 대하여 달리 자기 지지되고, 태양광발전 모듈(22)의 질량을 극복하기 위해 충분한 크기의 들어올리는 힘을 받지 않는 곳에서) 프레임(28) 상에 힘을 인가하지 않는다. 태양광발전 모듈로부터 계속적으로 "매달린" 밸러스트를 적용한 통상적인 설계와 달리, 본 기재의 태양광발전 모듈 조립체(20)는 프레임(28) 상에 밸러스트 관련 힘 또는 응력의 장시간 인가를 피한다. 하지만, 이와 달리 태양광발전 모듈(22)이 표면(S)으로부터 상부 방향으로 태양광발전 모듈(22)을 들어올리기 위해 충분한 힘을 받는 경우에, 트레이(24)에 의해 수행되어 들어올리는 힘을 상쇄하는 밸러스트에 의해 밸러스트 아암(42a)의 결합 표면(32)은 트레이(24)의 정지 표면(34)에 접촉하거나 인접하게 되고, 이에 따라 표면(S)으로부터 태양광발전 모듈(22)의 명시적인 이동을 억제한다.
도 4d에 나타난 바와 같이, 설치되는 밸러스트 상태에서, 트레이(24)가 개방 구역(72) 내에 배치되는 동안 개방 구역(72)의 최소 체적만이 영향을 받는다. 즉, 립(124)은 개방 구역(72)의 작은 부분을 차지한다. 따라서, 개방 구역(72)은 배선/케이블(도시되지 않음)과 같은 태양광발전 모듈(22)의 다른 부품의 통로를 수용할 수 있다. 이런 선택적인 특징은, 예를 들어 태양광발전 모듈 조립체(20)가 모듈 어레이의 부분으로 사용되고, 배선/케이블이 나란히 배열된 두 개의 태양광발전 모듈 사이에서 바람직하게 연장되고 개방 구역(72) 내에 배치될 수 있을 때(그리고 트레이(24)에 의해 지지될 수 있을 때)에 현저히 유용하게 된다.
밸러스트 상태에서 태양광발전 모듈(22)과 트레이(24) 사이의 미결합 관계는 바람직하지 않은 프레임(28) 상에의 밸러스트 관련 응력의 인가를 제거할 수 있을 뿐만 아니라, 태양광발전 모듈 조립체(20)의 간단하고 복잡하지 않은 설치를 용이하게 한다. 예컨대, 태양광발전 모듈(22)에의 트레이(24)의 밸러스트 상태로(또는, 밸러스트 상태로부터) 부분적인 조립은 일반적으로 도 5a에 나타난다. 보다 구체적으로, 원하는 위치(예를 들어, 옥상)에서의 태양광발전 모듈(22)의 다음의 배치에서 트레이(24)에 원하는 밸러스트(170)(예를 들어, 보도 블록, 바위, 자갈 등)가 적재된다. 그 다음에, 설치자는 프레임(28)에 대해 트레이(24)를 끼워 넣는다. 예컨대, 트레이(24)는 밸러스트 아암(42)에 인접한(후방의) 표면(S) 상에 배치될 수 있고, 그 다음에 상기 표면을 따라 활주하여, 트레이(24)가 개방 구역(72)으로 가게 한다. 앞서 서술한 바와 같이, 정렬 탭(80)이 립(124)의 채널(150)(도 4c) 내에 들어갈 때까지, 트레이(24)의 이동은 계속된다. 이러한 점에 있어서, 정렬 탭(80)의 테이퍼 단부(84)는 립(124)을 원하는 위치로 안내하는 것을 도울 수 있다. 이와 달리 또는 부가적으로, 트레이(24)는 설치 표면(S)에 대하여 약간 들려질 수 있고, 그 다음에 도시된 바와 같이 결합 표면(32) 위에 배치될 수 있다. 이와 무관하게, 밸러스트 상태로의 태양광발전 모듈 조립체(20)의 배치는 어떠한 공구나 다른 결합 또는 장착 부품의 사용을 필요로 하지 않는다. 그 대신에, 트레이(24)는 밸러스트 상태로(또는 밸러스트 상태로부터) 손으로 빠르고 쉽게 조작된다.
도 5b는 일부 실시예에 따른 밸러스트 상태에서의 태양광발전 모듈 조립체(20)의 보다 완전한 도시를 제공한다. 트레이(24)는 앞서 서술한 방식으로 밸러스트 아암(42a, 42b)의 사이에서 연장된다. 이 구성으로, 트레이(24)는 양 밸러스트 아암(42a, 42b)의 명시적인 이동을 억제하도록 작용한다.(즉, 각각의 밸러스트 아암(42a, 42b)은 전술한 결합 표면(32)을 제공하고, 트레이(24)는 대응하는 정지 표면(34)(도 4c)을 갖는다.) 또한, 트레이(24)의 적어도 일부분, 그리고 일부 실시예에서 그 전체는 태양광발전 라미네이트(30) 및/또는 프레임 틀(40)의 대응하는 부품(예를 들어, 후단 프레임 부재(52))의 아래에 또는 연직 아래에 배치된다. 이 배치로, 개방 공간(172)이 밸러스트 아암(42a, 42b) 사이에 남고, 트레이(24)에 의해 달리 점유되지 않는다. 상기 공간(172)은 태양광발전 모듈 조립체(20)가 태양광발전 모듈 어레이의 부분으로서 제공될 때 편리한 구역 또는 통로를 제공한다. 또한, 트레이(24)에 제공된 수용 구역(126)(도 4a)의 상대적으로 개방된 특성은 설치 인원에게 각각의 개별적인 트레이(24)에 달리 포함되는 밸러스트(170)의 양 또는 질량을 독립적으로 결정하는 능력을 제공한다. 반대로, 밸러스트 트레이(24)는 설치 장소로부터 제거될 수 있다.(그렇지 않으면, 태양광발전 모듈(22)과 처음부터 결합되지 않을 수 있다.) 이는 설치자가 예정된 어레이의 각각의 개별적인 태양광발전 모듈이 밸러스트를 필요로 하는지 아닌지를 선택적으로 결정할 수 있는 본 기재에 따른 다른 선택적인 특징을 나타낸다. 예컨대, 다수의 태양광발전 모듈(22)을 포함하는 어레이에 대하여, 밸러스트 "조정"은 각각의 개별적인 태양광발전 모듈(22)에 대해 이루어질 수 있다. 트레이(24)는 태양광발전 모듈의 일부 및 원하는 대로 선택되어 수용되는 밸러스트 질량/중량을 위해 제공될 수 있고, 다른 태양광발전 모듈(22)을 위하여는 트레이(24)가 제공되지 않는다.
이와 동일한 취지로, 한쪽 끝과 다른 한쪽 끝을 연결하는 배열로 서로 장착되는 제1 및 제2 태양광발전 모듈(22a, 22b)을 포함하는 예시적인 태양광발전 모듈 어레이(190)의 부분들이 도 5c에 도시된다. 이러한 점에 있어서, 본 기재에 따라 제1 태양광발전 모듈(22a)은 태양광발전 모듈 조립체(20a)의 부분으로서 제공되고, 따라서 앞서 서술한 바와 같이 프레임(28)에 제거 가능하게 결합되는 트레이(24)(도 5c의 시야에서 부분적으로 숨겨짐)를 포함한다. 제1 태양광발전 모듈(22a)에 대한 트레이(24)의 배치(부분적으로 또는 전체적으로 태양광발전 라미네이트(30)의 아래)는, 도시된 바와 같이 트레이(24)가 제1 태양광발전 모듈(22a)의 밸러스트 아암(42b)과 제2 태양광발전 모듈(22b)의 결합 아암(44b) 사이의 결합을 차단하지 않도록 한다. 또한, 태양광발전 모듈(22a, 22b) 사이의 통로(200)(일반적으로 참조됨)는 개방된 상태로 남고(즉, 트레이(24)에 의해 차단되지 않음), 따라서 설치 인원이 상기 어레이(190)를 따라 자유롭게 이동할 수 있게 한다.
태양광발전 모듈 어레이의 태양광발전 모듈들 사이에 장착을 촉진시키는 것에 더하여, 본 기재의 태양광발전 모듈 조립체(20)(도 1)는 선택적으로 프레임(28)에의 하나 이상의 부가적이고, 개별적인 부품의 장착을 용이하게 하거나 가능하게 한다. 예컨대, 도 6은 본 기재에 따른 태양광발전 모듈 조립체(210)의 다른 실시예를 도시한다. 상기 조립체(210)는 전술한 조립체(20)와 매우 유사하고, 태양광발전 모듈(22) 및 밸러스트 트레이(24)를 포함한다. 또한, 윈드 디플렉터(212)가 제공되고, 이는 프레임(28)에 장착된다. 윈드 디플렉터(212)는, 예컨대 전술한 윈드 디플렉터 장착 구성부(110)(도 3b)를 통해 후단 프레임 부재(52) 및 밸러스트 아암(42)에 결합될 수 있다. 이와 무관하게, 도 6의 밸러스트 상태에서 트레이(24)의 위치는, 트레이(24)가 윈드 디플렉터(212)로부터 이격됨으로써, 윈드 디플렉터(212)가 프레임(28)에 원하는 대로 결합하도록 한다. 명백히, 트레이(24)는 도 6의 예시적인 구성에 의해 윈드 디플렉터(212)에 물리적으로 장착되거나 이의 부분으로서 제공되지 않는다.
도 1로 돌아가면, 트레이(24)는 적합한 강도 및 강성을 나타내는 다양한 물질로부터 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 트레이(24)는 전체적으로 플라스틱 또는 폴리머 물질로 형성된다. 예컨대, 트레이(24)는 사출 성형된 PPO/PS(Polyphenylene Oxide co-polymer/polystyrene blend) 또는 PET(Polyethylene Terephthalate)와 같은 성형 폴리머 성분일 수 있지만, 다른 폴리머 또는 전기 절연 물질 역시 가능하다. 그러면 이들 구성으로, 태양광발전 모듈 조립체(20)의 부분으로서의 선택적인 비전도성 플라스틱 트레이(24)의 사용은 부가적인 접지 부품(또는 관련된 설치 절차)을 필요로 하지 않는다. 관련된 실시예에서, 프레임(28)은 유사하게 태양광발전 모듈 조립체(20)를 전기적으로 접지하기 위한 필요를 한번 더 제거하는 플라스틱 또는 폴리머 물질로 형성된다. 하지만, 이와 달리 트레이(24) 및 프레임(28) 중 하나 또는 둘 모두는 부분적으로 또는 전체적으로 금속으로 형성될 수 있다. 명백히, 적어도 프레임(28)이 부분적으로 또는 전체적으로 플라스틱인 곳에서, 트레이(24)가 밸러스트 상태에서 프레임(28)에 물리적으로 장착되지 않는 것(또는, 다른 방법으로 프레임(28)에 지지되지 않는 것)에 의한 본 기재의 특징은 프레임(28)의 장시간 보전을 크게 향상시킨다. 플라스틱 프레임(28)은 시간의 경과에 따라, 큰 응력을 받는 플라스틱 부분과 관련된 공통된 문제인(이와 다른 통상적인 밸러스트 장착 태양광발전 모듈 설계에 의해 일어날 수 있는) 크리프(creep)를 경험하지 않을 것이다.
본 기재의 태양광발전 모듈 조립체는 이전의 설계에 대해 현저한 개선점을 제공한다. 공구를 필요로 하지 않으면서 트레이는 태양광발전 모듈에 대해 빠르고 쉽게 설치된다. 또한, 여전히 매우 알맞은 윈드 퍼포먼스를 제공하면서 태양광발전 모듈의 장시간, 응력 유발 손상이 회피된다. 트레이의 존재는 조립체의 접지면 전체에 최소의 충격을 갖고, 선택적인 플라스틱 구성에 의해 부가적인 접지 부품 및 설치 절차가 필요하지 않게 된다.
본 기재는 바람직한 실시예를 참조하여 서술되었지만, 당업자는 본 기재의 사상과 범위를 벗어나지 않고 형상 및 세부 사항에 있어 변경이 이루어질 수 있음을 인식할 것이다.

Claims (29)

  1. 태양광발전 모듈 조립체이며,
    상기 조립체는 태양광발전 모듈 및 상기 태양광발전 모듈과 제거 가능하게 결합되고 밸러스트를 보유하기 위한 밸러스트 트레이를 포함하고,
    상기 태양광발전 모듈은 태양광발전 라미네이트를 포함하는 태양광발전 장치 및 상기 태양광발전 라미네이트에 조립되고 제1 아암을 포함하는 프레임을 구비하고,
    상기 태양광발전 모듈의 명시적인 변위(displacement)를 억제하기 위해 상기 트레이의 적어도 일부분은 상기 태양광발전 라미네이트의 연직 아래에 있고 상기 트레이의 적어도 일부분은 상기 제1 아암의 연직 위에 있는 밸러스트 상태를 제공하도록 구성되고,
    상기 태양광발전 모듈 및 상기 밸러스트 트레이 각각은 평평한 표면에 대해 독립적으로 자기 지지되는 태양광발전 모듈 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 밸러스트 상태는 상기 트레이가 상기 프레임에 고정되지 않는 것을 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 조립체는 상기 트레이는 공구를 사용하지 않고 상기 밸러스트 상태로부터 손으로 제거 가능하도록 구성되는 태양광발전 모듈 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 조립체는, 상기 프레임이 평평한 표면 상에 배치될 때, 상기 밸러스트 상태는 상기 트레이가 상기 평평한 표면 상에 지지되는 것을 포함하도록 구성되는 태양광발전 모듈 조립체.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프레임은 상기 태양광발전 라미네이트의 주 평면이 상기 평평한 표면에 대해 평행하지 않은 각도로 배향되도록 구성되는 태양광발전 모듈 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 아암은 상기 트레이를 상기 밸러스트 상태로 안내하기 위한 정렬 탭을 형성하는 태양광발전 모듈 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 상기 트레이는 바닥, 상기 바닥으로부터 연장된 하나 이상의 측벽 및 상기 바닥에 대향하여 상기 측벽으로부터 돌출되고 상기 밸러스트 상태에서 상기 정렬 탭을 수용하기 위한 크기의 채널을 형성하는 립을 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  8. 제7항에 있어서, 상기 채널은 밀폐 단부면에 의해 형성되고, 상기 정렬 탭은 자유단에서 종결되며, 상기 밸러스트 상태는 상기 단부면과 상기 자유단 사이에 간격이 형성되는 것을 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 아암은 평평한 표면에 대한 배치를 위해 구성된 하부면 -상기 자유단은 상기 하부면에 대향하여 배치됨- 을 포함하고, 상기 바닥은 상기 평평한 표면에 대한 배치를 위한 외면을 형성하고, 상기 하부면과 상기 자유단 사이의 연직 거리는 상기 바닥의 외면과 상기 채널의 밀폐 단부 사이의 연직 거리보다 작은 태양광발전 모듈 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 상기 태양광발전 라미네이트는 주연부를 형성하고, 상기 프레임은 상기 주연부를 둘러싸는 프레임워크(framework)를 포함하며, 상기 제1 아암은 상기 프레임워크로부터 돌출되어 개방 구역을 형성하고, 상기 밸러스트 상태는 상기 트레이의 일부분이 상기 개방 구역 내에 배치되는 것을 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  11. 제10항에 있어서, 상기 프레임워크는 선단 프레임 부재, 후단 프레임 부재, 및 대향하는 제1 측부 프레임 부재를 포함하고, 상기 제1 아암은 상기 제1 측부 프레임 부재로부터 연장된 숄더 및 상기 숄더로부터 상기 선단 프레임 부재에 대향하는 방향으로 상기 후단 프레임 부재를 넘어 길이 방향으로 배치되는 단부까지 연장되는 풋을 포함하며, 상기 밸러스트 상태는 상기 트레이의 일부분이 상기 풋의 위에 배치되는 것을 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 상기 프레임은 제2 측부 프레임 부재로부터 연장되는 숄더 및 상기 선단 프레임 부재에 대향하는 방향으로 상기 후단 프레임 부재를 넘어 길이 방향으로 배치되는 단부까지 연장되는 풋을 포함하는 제2 아암을 더 포함하고, 상기 밸러스트 상태는 상기 트레이가 상기 아암들 사이에 위치하고 상기 트레이의 일부분이 상기 제2 아암의 풋 위에 배치되는 것을 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 아암 및 상기 제2 아암 각각은 상기 트레이를 상기 밸러스트 상태로 안내하기 위한 정렬 탭을 형성하는 태양광발전 모듈 조립체.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제1 아암은 제2 태양광발전 모듈에 장착하기 위해 구성되는 장착 구역을 형성하고, 상기 밸러스트 상태는 상기 트레이의 전체가 상기 장착 구역으로부터 이격되는 것을 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  15. 제1항에 있어서, 상기 트레이는 바닥 및 상기 바닥으로부터 연장되어 수용 구역을 형성하는 복수의 측벽을 포함하고, 상기 측벽의 적어도 하나에 상기 수용 구역으로부터 액체를 배출하기 위한 개구가 형성되는 태양광발전 모듈 조립체.
  16. 제1항에 있어서, 상기 트레이는 내면 및 외면을 형성하는 바닥 및 상기 바닥으로부터 연장되어 상기 내면에 대하여 수용 구역을 형성하는 복수의 측벽을 포함하고, 상기 외면은 상기 외면을 따라 액체의 배출 통로를 위한 하나 이상의 슬롯을 형성하는 태양광발전 모듈 조립체.
  17. 제1항에 있어서, 상기 트레이는 플라스틱으로 형성되는 태양광발전 모듈 조립체.
  18. 제17항에 있어서, 상기 프레임은 플라스틱으로 형성되는 태양광발전 모듈 조립체.
  19. 제1항에 있어서, 상기 트레이로부터 이격되고 상기 프레임에 연결 가능하게 제공되는 윈드 디플렉터를 더 포함하는 태양광발전 모듈 조립체.
  20. 실질적으로 평평한 표면에 비관통 설치를 위한 태양광발전 모듈 조립체이며,
    상기 조립체는 태양광발전 모듈 및 밸러스트를 보유하기 위한 밸러스트 트레이를 포함하고,
    상기 태양광발전 모듈은 주연부를 형성하는 태양광발전 라미네이트를 포함하는 태양광발전 장치와, 상기 주연부를 둘러싸는 프레임워크 및 상기 프레임워크로부터 돌출되는 아암을 포함하는 프레임을 구비하고,
    상기 아암은 평평한 표면 상에 배치하기 위하여 실질적으로 평평한 표면에 대해 평행하지 않은 각도로 상기 태양광발전 라미네이트를 지지하는 하부면, 및 상기 하부면에 대향하는 결합 표면을 형성하고,
    상기 트레이는 상기 실질적으로 평평한 표면 상에 배치하기 위한 바닥, 및 상기 바닥에 대향하는 정지 표면을 포함하고,
    상기 평평한 표면에의 비관통 설치는 상기 아암이 상기 실질적으로 평평한 표면으로부터 상부 방향으로의 상기 아암의 변위를 억제하도록 상기 아암의 결합 표면의 연직 위에 상기 트레이의 상기 정지 표면이 위치되는 것을 포함하고,
    상기 태양광발전 모듈 및 상기 밸러스트 트레이 각각은 평평한 표면에 대해 독립적으로 자기 지지되는 태양광발전 모듈 조립체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 트레이를 상기 프레임에 고정시키는 결합 부품이 없는 태양광발전 모듈 조립체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 프레임 및 상기 트레이는 전체적으로 플라스틱으로 형성되는 태양광발전 모듈 조립체.
  23. 태양광발전 모듈 조립체이며,
    상기 조립체는 태양광발전 모듈 및 밸러스트를 보유하기 위한 밸러스트 트레이를 포함하고,
    상기 태양광발전 모듈은 태양광발전 라미네이트를 포함하는 태양광발전 장치 및 상기 태양광발전 라미네이트에 결합되고 아암을 포함하는 프레임을 구비하고,
    평평한 표면으로부터 상부 방향으로의 상기 아암의 이동을 억제하기 위해 상기 트레이의 적어도 일부분이 상기 태양광발전 라미네이트의 아래에 있고 상기 트레이의 일부분이 상기 아암의 위에 있도록 상기 평평한 표면 상에 상기 프레임을 배치하고 상기 평평한 표면 상에 상기 트레이를 제거 가능하게 배치함으로써 실질적으로 평평한 표면에의 비관통 설치를 위해 구성되고,
    상기 태양광발전 모듈 및 상기 밸러스트 트레이 각각은 평평한 표면에 대해 독립적으로 자기 지지되는 태양광발전 모듈 조립체.
  24. 태양광발전 모듈 어레이를 옥상에 설치하는 방법이며,
    상기 방법은 태양광발전 라미네이트를 포함하는 태양광발전 장치 및 상기 태양광발전 라미네이트에 결합되고 아암을 포함하는 프레임을 구비하는 제1 태양광발전 모듈을 제공하는 단계,
    옥상에 대하여 평행하지 않은 각도로 배열된 상기 태양광발전 라미네이트를 포함하는 상기 제1 태양광발전 모듈을 상기 옥상에 배치하는 단계,
    밸러스트를 보유하는 밸러스트 트레이를 제공하는 단계,
    상기 밸러스트 트레이의 적어도 일부분을 태양광발전 라미네이트의 아래 및 상기 아암의 위에 배치하는 단계 및
    상기 트레이를 상기 옥상에 지지시키는 단계를 포함하고,
    최종 설치에 의해 상기 트레이는 상기 옥상으로부터 상부 방향으로의 상기 아암의 이동을 억제하고,
    상기 제1 태양광발전 모듈 및 상기 밸러스트 트레이 각각은 평평한 표면에 대해 독립적으로 자기 지지되는 태양광발전 모듈 어레이의 설치 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 트레이를 배치하는 단계는 상기 트레이를 상기 아암의 위로 활주시키는 단계를 포함하는 태양광발전 모듈 어레이의 설치 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 트레이를 상기 프레임에 직접 장착하기 위한 결합 장치를 조작하는 단계가 없는 것을 특징으로 하는 태양광발전 모듈 어레이의 설치 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 트레이는 정지 표면을 형성하고, 상기 아암은 결합 표면을 형성하며, 상기 트레이를 배치하는 단계는 평평한 표면에 대한 상기 아암의 상부 방향으로의 이동에 의해 상기 트레이의 정지 표면을 상기 아암의 결합 표면에 인접하도록 배열하는 단계를 포함하는 태양광발전 모듈 어레이의 설치 방법
  28. 제27항에 있어서, 상기 표면을 배열하는 단계는 상기 평평한 표면에 대한 상기 아암의 상부 방향으로의 이동이 없는 경우 상기 정지 표면과 상기 결합 표면 사이에 간격을 설정하는 단계를 포함하는 태양광발전 모듈 어레이의 설치 방법.
  29. 제24항에 있어서, 상기 옥상에 상기 트레이를 지지시키는 단계 이후에 상기 제1 태양광발전 모듈의 아암에 제2 태양광발전 모듈을 장착하는 단계를 더 포함하는 태양광발전 모듈 어레이의 설치 방법.
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