KR102007114B1 - 패널, 패널들의 어셈블리, 및 관련 루프 - Google Patents

Abstract

본 발명은 주로 패널에 관한 것으로, 상기 패널은: 인접 패널에 의해 커버되도록 의도된 상부 중첩 구역을 포함하는 상부 횡방향 엣지; 인접 패널을 커버하도록 의도된 하부 중첩 구역을 포함하는 하부 횡방향 엣지; 제 1 종방향 리브를 포함하는 제 1 종방향 엣지; 상기 제 1 종방향 리브의 연장부에 있는 중심부로서, 상부 중첩 구역 내에 위치되고 또한 전기 접속 박스가 끼움장착되는 개구를 포함하는 리세스; 전기 커넥터의 통과를 위해 하부 중첩 구역 내에 위치되는 홀 (hole) 를 포함하는, 상기 중심부; 중심부의 연장부에서 제 2 종방향 리브를 포함하는 제 2 종방향 엣지를 포함하고, 상기 제 1 종방향 리브 및 상기 제 2 종방향 리브는 이들을 중첩시킬 수 있는 형상을 가진다.

Description

패널, 패널들의 어셈블리, 및 관련 루프{PANEL, ASSEMBLY OF PANELS, AND ASSOCIATED ROOF}

본 발명은, 빌딩 외벽의 구성을 위해 의도되고, 더 구체적으로는 광전지 셀을 지탱하는 빌딩 루프의 구성을 위해 조립되도록 의도되지만 이들에 제한되지 않는 패널에 관한 것이다.

루프 커버링은 루프의 수밀성 (watertightness) 을 보장하는 중첩 엣지를 갖는, 예를 들어 미리 코팅된 아연도금 강의, 리브형 패널 (ribbed panels) 로 이루어지는 것으로 공지되어 있다.

특히, WO200909090347 로부터, 태양광 모듈, 특히 광전지 모듈이 빌딩용 루프 커버링으로 기술된다는 것이 공지되어 있다. 여기에는 리브형 패널의 웨이브 트로프 (wave troughs) 표면에 접착제로 부착된 가요성 스트립 형태의 모듈이 포함될 수도 있다. 또한, 미래에는, 광전지 디바이스는 특히 진공 또는 대기압 증착 방법에 의해 리브형 패널의 웨이브 트로프 표면에 직접 제조될 수도 있다. 이러한 모듈은, 케이블의 조기 열화를 회피하기 위하여 그리고 빌딩의 미관을 유지하기 위하여 바람직하게는 루프의 전방에 위치된 케이블의 네트워크에 의해 서로 연결된다.

하지만, 이러한 배열체는, 루프의 뒷면에 있는 케이블이 일반적으로 리브형 패널의 표면에 홀 (hole) 을 형성하는 것을 요구하므로, 루프의 수밀성을 손상시키는 단점을 갖는다.

또한, 이러한 배열체는, 두 개의 연속적인 모듈이 리브형 패널의 후방에서 연결된다는 것을 보장하기 위하여 루프 밑면 (roof underlayment) 에의 접근을 요구한다는 단점을 갖는다.

또한, 이러한 배열체는, 루프에 대한 태양 광선의 입사각이 낮을 때, 일부 광전지 셀이 패널의 리브의 그림자 내에 있다는 단점을 갖는다. 따라서, 이는 광전지 시스템의 성능을 감소시킨다.

게다가, 광전지 모듈의 루핑 (roofing) 및 배선의 설치를 용이하게 하는 리브형 광전지 루핑 패널이 또한 필요하다.

본 발명의 일 목표는 광전지 모듈들의 루핑 및 케이블링 (cabling) 의 설치를 용이하게 하면서 수밀성이 유지되도록 프로파일이 구성되는 리브형 패널을 제안함으로써 전술한 수밀성 문제를 극복하는 것이다.

본 발명의 다른 목표는 대다수의 조명 조건 하에서 광전지 셀들이 리브들의 그림자 내에 있지 않도록 프로파일이 구성되는 리브형 패널을 제안함으로써 전술한 그림자 문제를 극복하는 것이다.

이를 위하여, 본 발명의 제 1 목적은:

- 인접 패널에 의해 커버되도록 의도된 상부 중첩 영역을 포함하는 상부 횡방향 엣지,

- 인접 패널을 커버하도록 의도된 하부 중첩 영역을 포함하는 하부 횡방향 엣지,

- 제 1 종방향 리브를 포함하는 제 1 종방향 엣지,

- 상기 제 1 종방향 리브로부터 연장되는 중심부로서,

ｏ 상기 상부 중첩 영역 내에 위치되고 또한 전기 정션 박스를 탑재하기 위해 개구를 포함하는 리세스,

ｏ 전기 커넥터를 통과시키기 위해 상기 하부 중첩 영역 내의 천공부를 포함하는, 상기 중심부,

- 상기 중심부로부터 연장되고 또한 제 2 종방향 리브를 포함하는 제 2 종방향 엣지를 포함하고, 상기 제 1 종방향 리브 및 상기 제 2 종방향 리브는 이들을 중첩시킬 수 있는 형상들을 갖는 패널이다.

또한, 본 발명에 따른 패널은 개별적으로 또는 조합하여 취해진 이하의 선택적 특징들을 포함할 수도 있다:

- 중심부는 편평하다.

- 중심부는 폭 (L13) 의 제 1 베이스 플레이트, 적어도 하나의 돌출부 및 폭 (L15) 의 제 2 베이스 플레이트를 연속적으로 포함하고, 상기 제 1 베이스 플레이트 및 상기 제 2 베이스 플레이트는 평면 (P) 에 위치된다.

- 돌출부는 높이 (H16) 및 폭 (L16) 의 상부 플레이트, 및 상기 상부 플레이트로부터 양측에서 평면 (P) 과 각도 (β) 로 하방으로 연장되는 두 개의 사이드 웨브 플레이트들을 포함한다.

- 제 1 종방향 리브는 높이 (H8) 및 폭 (L8) 의 리브 정점, 및 상기 리브 정점으로부터 양측에서 하방으로 연장되는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들을 포함하고, 상기 두 개의 측방향 베이스 플레이트들은 평면 (P) 과 각도 (α) 를 형성하고, 상기 제 2 종방향 리브는 높이 (H11) 및 폭 (L11) 의 리브 정점, 및 상기 리브 정점으로부터 양측에서 하방으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (γ) 를 형성하는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들을 포함한다.

- 폭들 (L13, L15), 높이들 (H8, H11, H16) 및 각도들 (α, β, γ) 은 이하의 관계식

H16 / (H8) ≥ 0.4

H16 ≥ ((H8 × (ab-be) - L13 × abe) / (ae + ab))

H16 ≥ ((H11 × (cb-be) - L15 × cbe) / (ce + cb))

이때 a = tan α, b = tan β, c = tan γ 및 e = tan 20°을 만족시킨다.

- 길이 (L16) 대 길이 (L8) 의 비율은 5 이상이고, 길이 (L16) 대 길이 (L11) 의 비율은 5 이상이다.

- 중심부는, 높이 (H20) 의 리브 정점 및 상기 리브 정점으로부터 양측에서 하방으로 그리고 외측으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (δ) 를 형성하는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들을 포함하는 중심 리브를 프레이밍 (framing) 하는 평면 (P) 내에 위치된 길이 (L18) 의 두 개의 중간 베이스 플레이트에 의해 분리되는 적어도 두 개의 돌출부들을 포함한다.

- 폭 L18, 높이 H16, (H20) 및 각도 β, (δ) 는 이하의 관계식

H16 ≥ ((H20 × (db-be) - L18 × dbe) / (de + db))

이때 b = tan β, d = tan δ 및 e = tan 20°을 만족시킨다.

- 상기 패널은 폭 (L1) 을 가지고, 상기 상부 플레이트들의 폭들 (L16) 의 합 대 상기 패널의 상기 폭 (L1) 의 비율은 0.5 이상이다.

- 상기 상부 플레이트는 광전지 셀들로 커버된다.

- 광전지 셀들은 상기 상부 플레이트에 접착된 가요성 스트립들의 형태로 조립된다.

- 광전지 셀들은 진공 증착 방법으로 상부 플레이트 상에 직접 형성된다.

- 리세스는 상기 패널의 상기 상부 횡방향 엣지까지 연장된다.

- 리세스는 상부 플레이트 상에서 측방향으로 센터링된다.

- 개구는 상기 상부 중첩 영역의 상부 절반부 내에 위치된다.

- 천공부는 상기 하부 중첩 영역의 하부 절반부 내에 위치된다.

본 발명의 제 2 목적은 본 발명에 따른 적어도 두 개의 패널들의 가장자리 (marginal) 중첩 어셈블리를 포함하는 루프이다.

본 발명의 다른 특징들 및 이점들은 이하의 상세한 설명에서 나타날 것이다.

본 발명은 비제한적인 예로서 주어진 경우에 첨부된 도면을 참조하여 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 더 양호하게 이해될 것이다.

- 도 1 은 본 발명에 따른 패널의 사시도이다.
- 도 2 는 본 발명에 따른 패널의 단면도이다.
- 도 3 은 도 2 의 상세도이다.
- 도 4 는 본 발명의 변형예에 따른 패널의 사시도이다.
- 도 5 는 본 발명의 변형예에 따른 패널의 상부 중첩 영역의 사시도이다.
- 도 6 은 본 발명의 다른 변형예에 따른 패널의 상부 중첩 영역의 사시도이다.
- 도 7 은 본 발명의 변형예에 따른 패널의 하부 중첩 영역의 사시도이다.

동일 참조 부호들은 상이한 도면들에서 동일 요소들을 식별한다.

본문 전반에 걸쳐, 패널은 편평한 형상을 갖는 요소, 즉 그의 다른 치수에 비해 작은 두께의 요소로 규정된다. 패널은 단일 재료 또는 복합 어셈블리로 구성된 플레이트 또는 시트 형태일 수도 있다. 후자의 경우에, 패널은 동일한 재료 또는 상이한 재료의 여러 층들의 중첩 (superposition) 이다. 당해 재료는, 그 중에서도, 금속 재료, 폴리머 또는 세라믹일 수도 있다. 금속 재료의 예는 강, 알루미늄, 구리 및 아연을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 바람직하게는, 패널은 금속 시트이다. 바람직하게는, 패널은 패널을 부식으로부터 보호하기 위하여 예비 아연도금 및 예비 코팅된 강이다. 패널은 발포체 (foam) 로 선택적으로 코팅될 수도 있다.

본 발명의 맥락에서, 패널은 임의의 공지된 성형 방법에 의해 미리 성형되었고, 그 중에서 폴딩, 성형, 스탬핑, 및 몰딩이 비제한적인 예이다.

이러한 성형은 패널 표면에 리브들의 형성으로 이어진다. 본문 전반에 걸쳐, 리브는 패널의 표면에 형성된 돌출부로 규정된다. 리브는 이하의 예에서와 같이 사다리꼴로 형상화될 수도 있거나, 예를 들어, 사각형, 골판형 (corrugated), 사인곡선형 (sinusoidal) 또는 오메가형으로 형상화될 수도 있다. 이는 리브 정점과 두 개의 측방향 베이스 플레이트들을 포함한다.

루프 또는 파사드 (facade) 를 형성하기 위하여, 패널들은 그들의 종방향 및 횡방향 엣지들의 가장자리 중첩에 의해 조립되고, 또한 스크류, 네일, 또는 리벳과 같은 파스너에 의해 빌딩의 지지 구조물에 부착된다.

본문 전반에 걸쳐, 광전지 모듈은 서로에, 바람직하게는 직렬로 접속된 광전지 셀들의 세트로 규정되고, 또한 보호 장벽에 의해 외부로부터 격리된다. 이는 진공 또는 대기압 증착 방법에 의한 적합한 성질의 층들의 연속 증착에 의해 패널의 중심부에 직접 형성된 모듈 또는 패널의 중심부에 접착된 가요성 스트립 형태의 모듈을 포함할 수도 있지만, 이들에 제한되지 않는다.

각 광전지 모듈 내에서, 광전지 셀들의 배열 및 구성은 (organization) 은 제한되지 않는다. 비제한적인 예로서, 셀들은 셀들의 단일 열에서 겹겹이 (under each other) 배열될 수도 있거나, 또는 여러 열들로 배열될 수도 있고, 열들은 폴딩 리본의 종류를 형성하기 위하여 서로에 연결된다. 바람직하게는, 그리고 진공 또는 대기압 증착 방법에 의해 패널에 광전지 모듈의 직접적인 구성을 용이하게 하기 위하여, 셀들은 단일 열로 배열된다.

본 발명의 맥락에서, 광전지 모듈은 일 종방향 단부에 전기 폴 (electric pole) 을 그리고 타 단부에 반대 극성의 전기 폴을 포함한다.

도 1 을 참조하여, 패널 (1) 은 제 1 종방향 엣지 (2), 제 2 종방향 엣지 (3), 상부 횡방향 엣지 (4), 하부 횡방향 엣지 (5) 를 주로 포함하고, 네 개의 엣지들은 광전지 모듈들로 커버되도록 의도된 중심부 (6) 에 의해 연결된다.

상부 횡방향 엣지 (4) 는 루프 조립 동안 인접 패널에 의해 커버되도록 의도된 상부 중첩 영역 (41) 을 포함한다. 이러한 상부 중첩 영역은, 그 중에서도, 루프의 경사에 따라 150 ~ 500 mm 의 폭을 일반적으로 가진다.

하부 횡방향 엣지 (5) 는 루프 조립 동안 인접 패널을 커버하도록 의도된 하부 중첩 영역 (51) 을 포함한다. 이러한 하부 중첩 영역은, 그 중에서도, 루프의 경사에 따라 150 ~ 500 mm 의 폭을 일반적으로 가진다.

도 2 및 도 3 을 참조하여, 제 1 종방향 엣지 (2) 및 제 2 종방향 엣지 (3) 가 설명될 것이다. 패널 (1) 은 도 1 의 A-A 에 의한 단면으로 도시된다. 이러한 섹션은 중첩 영역들 (41 및 51) 외측에 위치된다.

우선, 제 1 종방향 엣지 (2) 는, 높이 (H8) 및 폭 (L8) 의 리브 정점 (8) 및 리브 정점 (8) 으로부터 양측에서 하방으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (α) 를 형성하는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들 (9, 9') 을 포함하는 제 1 종방향 리브 (7) 를 포함한다. 여기에서, 높이 (H8) 는 평면 (P) 과 리브 정점의 최고점 사이의 거리를 나타낸다.

평면 (P) 은, 패널 (1) 이 지지부 상에 편평하게 놓일 때 그대로 있는 평면이다.

제 1 종방향 리브 (7) 는 패널의 웨이브 트로프가 아닌 웨이브 크레스트 (wave crest) 에서 빌딩의 구조물에 패널을 부착하는 역할을 한다. 이는 파스너 부근에서의 물 고임 (water stagnation) 을 방지하고, 따라서 루프 방수의 가능한 불이행을 방지한다.

이러한 예에서, 리브 정점 (8) 은 편평하고, 리브 정점 (8) 으로부터 하방으로 그리고 외측으로 연장되는 측방향 베이스 플레이트들 (9, 9') 은 예각인 각도 (α) 로 경사진다. 본 발명의 맥락에서, 제 1 종방향 리브 (7) 는 물론 이러한 예에서 설명된 것과는 다른 형상들을 가질 수도 있다. 특히, 종방향 리브 (7) 의 측방향 베이스 플레이트 (9') 는, 패널의 이러한 부분의 원하는 기계적 강도에 따라, 도 2 의 경우에서와 같이 절두형이거나 절두형이 아닐 수도 있다.

제 2 종방향 엣지 (3) 는 높이 (H11) 및 폭 (L11) 의 리브 정점 (11) 및 리브 정점 (11) 으로부터 양측에서 하방으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (γ) 를 형성하는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들 (12, 12') 을 포함하는 제 2 종방향 리브 (10) 를 포함한다. 여기에서, 높이 (H11) 는 평면 (P) 과 리브 정점 (H11) 의 최고점 사이의 거리를 나타낸다.

제 2 종방향 리브의 기능은 두 개의 패널들의 조립 동안 인접 패널의 제 1 종방향 리브에 의해 커버되는 것이다. 결과적으로, 높이 (H11) 는 제 1 종방향 리브의 높이 (H8) 보다 작거나 같다. 제 1 종방향 리브 및 제 2 종방향 리브의 형상들은 따라서 조정된다. 바람직하게는, 형상들은 패널들이 루핑을 위해 사용될 때에 수밀성이 보장되도록 조정된다. 바람직하게는, 두 개의 리브들은 중첩이 완전히 접촉 (contiguous) 하고 따라서 완전히 방수되도록 동일한 형상과 크기를 가진다. 하지만, 본 발명의 맥락에서, 중첩은 오로지 국부적으로 접촉할 수도 있다. 이러한 수밀성 이슈의 전문 지식을 가지는 당업자는 어셈블리의 수밀성을 보장하면서 원하는 미관에 따라 두 개의 종방향 리브들의 형상들을 조정하는 방법을 알 것이다.

도 2 및 도 3 에 도시된 예에 따라, 두 개의 종방향 리브들 (7, 10) 은 하방으로 그리고 외측으로 연장하는 측방향 베이스 플레이트들을 갖는 동일한 사다리꼴 형상을 가지고, 측방향 베이스 플레이트들 (9, 12') 은 절두형이다. 따라서 두 개의 종방향 리브들은 완전히 접촉한 방식으로 중첩되고, 이는 루프의 수밀성에 기여한다.

중심부 (6) 는 제 1 종방향 리브 (7) 및 제 2 종방향 리브 (10) 의 연장부에 위치된다.

본 발명의 제 1 변형예에 따라, 중심부 (6) 는 편평하다.

본 발명의 제 2 변형예에 따라, 중심부 (6) 는 주로 편평하고, 또한 전체 중심부에 걸쳐 균등하게 분포된 종방향 보강재들을 포함한다.

도 2 및 도 4 에 도시된 본 발명의 제 3 변형예에 따라, 중심부 (6) 는 제 1 베이스 플레이트 (13), 적어도 하나의 돌출부 (14) 및 제 2 베이스 플레이트 (15) 를 연속적으로 포함한다. 폭 (L13) 의 제 1 베이스 플레이트 (13) 는 제 1 종방향 리브 (7) 의 측방향 베이스 플레이트 (9') 의 연장부에서 평면 (P) 내에 위치된다. 폭 (L15) 의 제 2 베이스 플레이트 (15) 는 제 2 종방향 리브 (10) 의 측방향 베이스 플레이트 (12) 의 연장부에서 평면 (P) 내에 위치된다. 돌출부 (14) 는 높이 (H16) 및 폭 (L16) 의 상부 플레이트 (16) 및 상부 플레이트로부터 양측에서 하방으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (β) 를 형성하는 두 개의 사이드 웨브 플레이트들 (17, 17') 을 포함한다. 여기에서 높이 (H16) 는 평면 (P) 과 상부 플레이트의 측방향 단부, 즉 상부 플레이트와 사이드 웨브의 교차점 사이의 거리를 나타낸다.

특히, 돌출부 (14) 는 상부 플레이트 (16) 와 평면 (P) 사이에 정션 박스 (junction box) 및/또는 커넥터들을 통합하는 역할을 한다. 패널이 지지 구조물을 향하여 베이스 플레이트들 (13 및 15) 을 슬라이딩시킴으로써 빌딩의 하중 지탱 구조물 (load-bearing structure) 상에 배치될 때에, 정션 박스 및/또는 커넥터들은 슬라이딩을 방해하지 않는다.

도 2 에 도시된 예에 따라, 중심부 (6) 는 중간 베이스 플레이트 (18) 에 의해 구분된 두 개의 돌출부들 (14) 을 포함한다. 하지만, 중심부 (6) 는 중간 베이스 플레이트들 (18) 에 의해 구분된 추가 개수의 돌출부들 (14) 을 포함할 수도 있다.

도 4 에 도시된 예에 따라, 중심부 (6) 는 두 개의 돌출부들 (14) 을 포함한다. 이들은 높이 (H20) 의 리브 정점 (20) 및 상기 리브 정점으로부터 리브의 양측에서 하방으로 그리고 외측으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (δ) 를 형성하는 두 개의 사이드 베이스 플레이트들 (21, 21') 을 포함하는 중심 리브 (19) 를 프레이밍하는 평면 (P) 내에 위치되는 길이 (L18) 의 두 개의 중간 베이스 플레이트들 (18, 18') 에 의해 구분된다. 이러한 중심 리브는 한편으로는 패널의 기계적 강도를 증가시킬 수 있고, 다른 편으로는 패널의 중심을 빌딩의 하중 지탱 구조물에 부착시킬 수 있으며, 베이스 플레이트들 (13, 13') 은 이러한 구조물에서 패널에 대한 지지점들을 구성한다.

상부 플레이트 (16) 는 광전지 셀들로 커버되도록 의도된다. 예들은 진공 또는 대기압 증착 방법에 의해 상부 플레이트 (16) 의 표면에 직접 형성된 광전지 모듈들 또는 상부 플레이트 (16) 의 표면에 접착된 가요성 스트립들 형태의 모듈들을 포함한다. 이를 위해, 그리고 충분한 광전지 커버율을 얻기 위하여, 플레이트 (16) 는 바람직하게는 종방향 리브들의 리브 정점 (8, 11) 보다 큰 크기를 가지고, 또한 패널의 상당한 부분을 차지한다. 따라서, 바람직하게는

- 플레이트 (16) 의 폭 (L16) 대 리브 정점 (8) 의 폭 (L8) 의 비율은 5 이상이고,

- 플레이트 (16) 의 폭 (L16) 대 리브 정점 (11) 의 폭 (L11) 의 비율은 5 이상이다.

바람직하게는, 광전지 셀들로 대체로 커버된 패널을 얻기 위하여, 중심부 (6) 의 모든 돌출부들 (14) 의 상부 플레이트들 (16) 의 폭들 (L16) 의 합 대 패널의 폭 (L1) 의 비율은 0.5 이상이다.

사이드 웨브 플레이트들 (17, 17') 의 배향은 또한 광전지 커버율을 증가시킬 수도 있다. 도 2 의 경우에, 사이드 웨브 플레이트들 (17, 17') 은 경사져서 상부 플레이트 (16) 로부터 하방으로 그리고 외측으로 연장된다. 하지만 다른 구성들도 가능하다: 예를 들어, 사이드 웨브 플레이트들 (17, 17') 은 상부 플레이트 (16) 의 측방향 단부와 리브 (8 또는 11) 의 측방향 단부 사이의 거리를 최소화하기 위하여, 따라서 광전지 셀들에 대해 이용가능한 표면적을 최대화하기 위하여, 둔각인 각도 (β) 로 상부 플레이트 (16) 로부터 아래로 그리고 내측으로 연장될 수도 있다.

도 4 를 참조하여, 상부 중첩 영역 (41) 내에 위치된 중심부 (6) 의 일부는 리세스 (22), 즉 나머지 중심부 (6) 의 표면 아래의 중심부 영역을 포함한다. 중심부가 적어도 하나의 돌출부 (14) 를 포함하는 변형예의 맥락에서, 리세스 (22) 는 상부 중첩 영역 (41) 내에 위치된 상부 플레이트 (16) 의 일부에 위치된다.

이러한 리세스는 두 개의 인접 패널들의 어셈블리의 수밀성을 손상시키지 않으면서 광전지 모듈들의 전기 배선을 통합할 수 있도록 의도된다. 특히, 이는 한편으로는 패널의 중심부 (6) 에 위치된 광전지 모듈의 전기 단자를 그리고 다른 한편으로는 제 1 패널의 상부 중첩 영역을 커버하는 인접 패널의 중심부 (6) 에 위치된 광전지 모듈의 다른 극성의 전기 단자를 전기 접속시키는 정션 박스 케이블을 통합시킬 수 있다. 또한, 리세스 (22) 는 대응하는 전기 커넥션들 또는 커넥터들을 통합하는데 사용될 수도 있다.

이를 위하여, 리세스 (22) 는 상부 중첩 영역 (41) 을 넘어서 연장하지 않는다. 따라서, 루프에서 흘러 내리는 비가 그로 인해 리세스에 들어가지 못하게 한다.

바람직하게는, 리세스의 깊이는, 패널 (1) 이 상부 중첩 영역 (41) 에서 인접 패널에 의해 접촉식으로 커버될 수도 있도록 정션 박스 및 커넥터들의 치수에 대해 조절된다. 특히, 리세스의 깊이는, 정션 박스의 상부 및 상기 정션 박스를 광전지 모듈들에 접속시키는 커넥터들의 상부가 리세스의 주위를 넘어서 연장하지 않도록 되어 있다.

리세스 (22) 는 전기 정션 박스를 플러시 탑재 (flush mounting) 하기 위한 개구 (23) 를 포함한다. 개구의 치수는 이러한 목적을 위해 제공된 전기 정션 박스에 대해 조절된다. 특히, 치수들은 그의 사용 동안 패널에 가해질 수도 있는 하중 및 열 팽창을 고려함으로써 조절된다. 본 발명의 변형예에 따라, 개구는 정션 박스보다 2 mm 큰 치수를 가진다.

개구 (23) 의 하부 횡방향 엣지는 바람직하게는 가능한 한 패널의 상부 횡방향 엣지에 근접하게 위치된다. 이는 개구가 상부 중첩 영역 (41) 의 하한으로부터 최대로 떨어져 있다는 것을 보장하고, 이는 양호한 루프 수밀성을 유지하는데 용이하다. 실제로, 하부 패널의 상부 중첩 영역 및 상부 패널의 하부 중첩 영역에 의해 형성된 갭에서 모세관 작용으로 인한 물의 임의의 용승은 개구에 도달하는 위험으로 이어지지 않는다. 개구 (23) 의 하부 횡방향 엣지는 바람직하게는 상부 중첩 영역 (41) 의 상부 절반부 내에 놓이게 된다. 더 바람직하게는, 개구 (23) 의 하부 횡방향 엣지는 패널의 상부 횡방향 엣지로부터 150 mm 를 초과하지 않는다.

리세스 (22) 의 형상은 비제한적이다. 도 5 에 도시된 변형예에 따라, 리세스는 U 형상이다. 개구 (23) 는 상부 플레이트 (16) 상에서 횡방향으로 센터링되고, 또한 U 의 분기부들은 사이드 웨브 플레이트들 (17, 17') 의 부근으로 연장된다. 이러한 U 형상은 정션 박스를 중간에 플러시-탑재시킬 수 있고, 즉 이는 중심부 (6) 또는 필요한 경우에는 상부 플레이트 (16) 상에서 횡방향으로 센터링될 수도 있고, U 의 분기부들 내에 배열된 커넥터들에 의해 광전지 모듈들의 종방향 엣지들에 접속될 수도 있다.

도 6 에 도시된 본 발명의 다른 변형예에 따라, 리세스 (22) 는 직사각 형상을 가지고, 또한 상부 플레이트 (16) 상에서 횡방향으로 센터링된다. 이러한 형태는 정션 박스를 중간에 플러시-탑재시킬 수 있고, 또한 중심부 내에 배열되는 커넥터들에 의해 광전지 모듈들의 중심부들에 상기 정션 박스를 접속시킬 수 있다.

리세스 (22) 는 중심부 (6) 를 스탬핑함으로써 또는 당업자에게 공지되고 상황에 적합한 임의의 다른 형상화 기술에 의해 얻어질 수도 있다.

개구 (23) 는, 펀칭, 밀링, 기계 커팅, 레이저 커팅, 워터 커팅, 및 산소 커팅을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 당업자에게 공지된 임의의 커팅 기술에 의해 얻어질 수도 있다.

도 7 을 참조하여, 하부 중첩 영역 (51) 내에 위치된 중심부 (6) 의 일부는 천공부 (24), 즉 중심부의 두꺼운 영역에 형성된 개구를 포함한다. 중심부가 적어도 하나의 돌출부 (14) 를 포함하는 변형예의 맥락에서, 천공부 (24) 는 하부 중첩 영역 (51) 내에 위치된 상부 플레이트 (16) 의 일부에 위치된다.

이러한 천공부는 두 개의 인접 패널들의 어셈블리의 수밀성을 손상시키지 않으면서 광전지 모듈들의 전기 배선을 통합할 수 있도록 의도된다. 특히, 천공부 (24) 는 하부 중첩 영역이 천공부 아래에 위치되는 인접 패널의 개구 (23) 내에 매설된 정션 박스와 일 광전지 모듈의 전기 단자들 사이에 전기 접속을 허용한다.

이를 위하여, 천공부는 하부 중첩 영역 (51) 을 넘어서 연장되지 않는다. 따라서, 루프로부터 흘러내리는 비가 불충분한 방수의 결과로서 천공부를 통과했다면, 물은 인접 패널의 상부 중첩 영역 (41) 내에 들어갈 것이고, 또한 루프를 따라서 계속해서 흐를 것이다. 루프의 수밀성을 그로 인해 유지된다.

본 발명의 변형예에 따라, 천공부 (24) 는 바람직하게는 패널의 하부 중첩 영역 (51) 의 하부 절반부 내에서 패널의 하부 횡방향 엣지에 가능한 한 근접하게 위치된다. 이러한 방식으로, 천공부는 인접 패널의 상부 횡방향 엣지로부터 최대로 떨어져 있고, 이는 패널의 하부 중첩 영역에 의해 부분적으로 커버되며, 그로 인해 패널 어셈블리의 양호한 수밀성을 유지하는데 용이하다. 실제로, 제 1 패널의 부적합한 수밀성을 갖는 천공부 (24) 의 후방으로부터 모세관 작용으로 인한 물의 가능한 용승이 제 1 패널에 의해 부분적으로 커버되는 제 2 패널의 약간 떨어져 있는 개구 (23) 에 도달하기는 쉽지 않다.

본 발명의 다른 변형예에 따라, 천공부 (24) 는 패널의 하부 중첩 영역 (51) 의 상부 2/3 에 위치된다. 따라서, 천공부 (24) 는 광전지 셀들로 대부분 커버되고, 이는 천공부의 레벨에서의 양호한 수밀성에 기여한다. 바람직하게는, 천공부 (24) 는, 패널의 하부 중첩 영역 (51) 이 인접 패널의 상부 중첩 영역 (41) 을 단지 커버할 때에, 이것이 인접 패널의 개구 (23) 와 수직이 되도록 위치된다. 이러한 위치는 정교한 전기 접속을 필요로 하지 않고 두 개의 패널들을 쉽게 전기 접속시킬 수 있다.

천공부 (23) 의 기하학적 형상 및 치수는 비제한적이다. 이것들은 천공부가

- 상부 측에서는, 광전지 모듈에 의해 커버될 수 있도록 조절될 수도 있고, 접착제와 같은 상부 측과 광전지 모듈 사이의 연결부가 천공부의 주위에서 방수 멤브레인으로서 작용한다.

- 하부 측에서는, 커넥터에 의해 커버될 수 있도록 조절될 수도 있고, 접착제와 같은 하부 측과 커넥터 사이의 연결부가 천공부의 둘레 주위에서 방수 멤브레인으로서 작용한다.

본 발명의 변형예에 따라, 천공부는 치수가 시판되는 커넥터들에 적합한 작은 직사각형이다.

바람직하게는, 천공부 (23) 의 측방향 위치는, 천공부가 위치되어 이것이 중심부 (6) 또는 필요한 경우 상부 플레이트 (16) 를 커버하는 광전지 모듈의 전기 단자와 수직이 되도록 조절된다.

천공부 (23) 는, 펀칭, 밀링, 기계 커팅, 레이저 커팅, 워터 커팅 및 산소 커팅을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 당업자에게 공지된 임의의 커팅 기술에 의해 얻어질 수도 있다.

중심부 (6) 가 적어도 하나의 돌출부 (14) 를 포함하는 본 발명의 변형예에 따라, 패널 (1) 의 프로파일은, 광전지 셀들이 대다수의 조명 조건 하에서 리브들의 그림자 내에 있지 않도록 또한 구성된다.

특히, 상부 플레이트의 높이, 상부 중심부들의 높이, 베이스 플레이트들의 폭, 및 각도들 (α, β 및 γ) 은 태양 광선이 평면 (P) 과 20°이상의 각도를 형성할 때에 상부 플레이트를 커버하는 광전지 셀들의 일부가 제 1 종방향 리브 및 제 2 종방향 리브의 그림자 내에 있지 않게 하는 방식으로 구성된다. 이를 위하여, 본 발명의 맥락 내에서,

H16 / (H8) ≥ 0.4 (1)

H16 ≥ ((H8 × (ab-be) - L13 × abe) / (ae + ab)), 및 (2)

H16 ≥ ((H11 × (cb-be) - L15 × cbe) / (ce + cb)) (3)

이때 a = tan α, b = tan β, c = tan γ 및 e = tan 20°이고,

부등식 (2) 및 부등식 (3) 은 도 5 에 도시된 바와 같이 20°의 각도의 접선에 대한 표현에서 비롯된다.

20°의 각도는 쉐이드로 인한 에너지 손실의 관점에서 허용가능한 한도에 해당한다; 이러한 손실은 단지 광전지 셀들에 의해 수용된 에너지의 작은 퍼센티지를 나타낸다.

0.4 미만의 H16 / H8 비율에 대해, 부등식 (2) 및 부등식 (3) 을 만족시키려면 오버사이즈의 베이스 플레이트들 (13 및 15) 의 사용이 필요하고, 이는 광전지 셀들로 대부분이 커버된 패널을 얻는 목적과 양립할 수 없다.

일 변형예에 따라, H16 / H8 비율 및 H16 / H11 비율은 설명된 바와 같이 상부 플레이트가 굽혀질 때에도 대부분의 상부 플레이트 (16) 가 리브 정점 (8, 11) 위로 연장되지 않도록 0.6 이하이다. 따라서, 상부 플레이트로부터 흐르는 물이 패널의 종방향 엣지들에 도달할 수 없으므로, 두 개의 패널들 사이의 가장자리 중첩의 레벨에서 수밀성이 보다 양호하게 유지된다.

바람직하게는, 부등식 (2) 및 부등식 (3) 은 e = tan 15°, 훨씬 더 바람직하게는 e = tan 10°에 대해 만족된다. 따라서, 상부 플레이트를 커버하는 광전지 셀들은 태양 광선의 각도가 특히 낮을 때에 제 1 종방향 리브와 제 2 종방향 리브의 그림자 내에 없다.

훨씬 더 구체적으로, 상부 플레이트를 커버하는 광전지 셀들은 태양 광선의 입사각에 관계없이 제 1 종방향 리브와 제 2 종방향 리브의 그림자 내에 있지 않다. 이러한 조건은 상부 플레이트 (16) 의 높이 (H16) 가 리브 정점 (8) 의 높이 (H8) 이상이고 리브 정점 (11) 의 높이 (H11) 이상일 때에 충적된다. 즉, 이러한 조건은 부등식 (1) 내지 부등식 (3) 이 이하의 부등식들로 대체될 때에 만족된다:

- H16 ≥ (H8) 및 (4)

- H16 ≥ H11 (5)

더 구체적으로, 상부 플레이트 (16) 의 높이 (H16) 가 리브 정점 (8) 의 높이 (H8) 보다 엄격하게 크고 리브 정점 (11) 의 높이 (H11) 보다 엄격하게 크다. 즉, 이러한 조건은 부등식 (1) 내지 부등식 (3) 이 이하의 부등식들로 대체될 때에 만족된다:

- H16 > (H8) 및 (6)

- H16 > H11 (7)

따라서, 태양 광선의 입사각과 관계없이, 상부 플레이트를 커버하는 광전지 셀들이 제 1 종방향 리브 및 제 2 종방향 리브의 그림자 내에 있지 않을 뿐만 아니라, 그러한 구성은 또한 돌출부 (14) 의 측방향 웨브 플레이트들 (17, 17') 의 상부 부분에서, 즉 사이드 웨브 플레이트들에서 광전지 셀들의 추가를 상정할 수 있으며, 이는 종방향 리브들의 그림자 내에 있지 않다. 이는 패널의 광전지 커버율을 증가시킨다. 또한, 종방향 리브들이 두 개의 인접한 플레이트들의 광전지 셀들을 방해하지 않으므로 광전지 셀들의 세척을 용이하게 한다.

중심부 (6) 가 중심 리브 (19) 와 두 개의 플레이트들 (18, 18') 에 의해 구분된 두 개의 돌출부들 (14) 을 포함하는 본 발명의 변형예에 따라, 베이스 플레이트와 중심 리브는 태양 광선의 입사 각이 평면 (P) 과 20°이상의 각도에 있을 때에 상부 플레이트 (16) 를 커버하는 광전지 셀들이 중심 리브의 그림자 내에 있지 않게 하는 방식으로 바람직하게는 구성된다. 이를 위하여, 폭 (L18), 높이 (H16, H20) 및 각도들 (β 및 δ) 이 이하의 관계식을 만족시킨다.

H16 ≥ ((H20 × (db-be) - L18 × dbe) / (de + db)) (8)

이때 b = tan β, d = tan δ 및 e = tan 20°

일 변형예에 따라, H16 / H20 비율은 0.4 초과여서, 오버사이즈의 베이스 플레이트들 (18) 이 필요 없다.

일 변형예에 따라, H16 / H20 비율은 0.6 이하여서, 대부분의 상부 플레이트는 상부 플레이트 (16) 가 구부려질 때에도 리브 (19) 의 리브 정점 (20) 위로 돌출하지 않는다. 상부 플레이트로부터 흐르는 물이 빌딩의 하중 지탱 구조물을 부착하는 수단이 위치되는 리브 정점 (20) 에 도달될 수 없으므로, 루프의 수밀성이 더 양호하게 유지된다.

바람직하게는, 부등식 (8) 이 e = tan 15°및 더 바람직하게는 e = tan 10°에 대해 만족된다. 이는 태양 광선의 입사각이 매우 낮을 때에 상부 플레이트를 커버하는 광전지 셀들이 중심 리브의 그림자 내에 있지 않게 한다는 것을 의미한다.

더 구체적으로는, 상부 플레이트를 커버하는 광전지 셀들은 태양 광선의 입사 각에 관계없이 중심 리브의 그림자 내에 있지 않다. 이러한 조건은 부등식 (8) 이 다음과 같이 표현될 때에 충족된다.

- H16 ≥ H20

훨씬 더 구체적으로는, 상부 플레이트 (16) 의 높이 (H16) 는 엄격하게는 리브 정점 (20) 의 높이 (H20) 보다 크다. 따라서, 태양 광선의 입사각과 관계없이, 상부 플레이트를 커버하는 광전지 셀들이 중심 리브의 그림자 내에 있지 않을 뿐만 아니라, 그러한 구성은 또한 돌출부 (14) 의 측방향 웨브 플레이트들 (17, 17') 의 상부 부분에서, 즉 사이드 웨브 플레이트들에서 광전지 셀들의 추가를 상정할 수 있으며, 이는 종방향 리브들의 그림자 내에 있지 않다. 이는 패널의 광전지 커버율을 증가시킨다. 또한, 중심 리브 (19) 가 두 개의 인접한 플레이트들의 광전지 셀들을 방해하지 않으므로 광전지 셀들의 세척을 용이하게 한다.

도 4 에 도시된 실시예에서, 중심 리브의 리브 정점 (20) 은 제 1 종방향 리브의 리브 정점 (8) 과 같은 높이를 가진다.

바람직하게는, 그리고 항상 광전지 셀들에서의 그림자들을 회피하려는 목적을 위해, 상부 플레이트 (14) 는 도 2 에 도시된 바와 같이 평편하고 수평하다. 이는 플레이트의 어떠한 부분도 플레이트의 임의의 다른 부분에 그림자를 드리우지 않다는 것을 보장한다. 하지만, 본 발명의 맥락에서, 플레이트는 단지 거의 편평하고, 즉 약간 오목하거나 약간 볼록하다. 여기에서 "약간 오목한" 과 "약간 볼록한" 은 태양 광선이 평면 (P) 과 20°이상의 각도를 형성할 때에 플레이트의 어떠한 부분도 플레이트의 다른 부분의 그림자 내에 없도록 플레이트가 굽힘 된다는 것을 의미한다. 이는 상부 플레이트의 폭 (L14) 의 1.4 배 이상의 플레이트의 곡률 반경, 즉 약 275 mm 의 폭 (L14) 에 대해 400 mm 의 곡률 반경에 해당한다. 플레이트의 이러한 굽힘은 돌출부의 기계적 강도를 증가시킬 수 있다. 상부 플레이트는 견고하고 적재 시에 붕괴되지 않는다.

도 4 에 도시된 실시예에 따라, 상부 플레이트는 상부 플레이트의 폭 (L16) 의 대략 1.8 배의 플레이트의 곡률 반경으로 약간 오목하다.

변형예들을 지지하여 나타낸 특징들은 서로 무관하고 결과적으로 이러한 특징들의 다른 조합들, 즉 다른 패널 프로파일들이 가능하다는 것은 명백하다.

Claims (18)

1. 패널 (1) 로서,
   - 인접 패널 (1) 에 의해 커버되도록 의도된 상부 중첩 영역 (41) 을 포함하는 상부 횡방향 엣지 (4),
   - 인접 패널 (1) 을 커버하도록 의도된 하부 중첩 영역 (51) 을 포함하는 하부 횡방향 엣지 (5),
   - 제 1 종방향 리브 (7) 를 포함하는 제 1 종방향 엣지 (2),
   - 상기 제 1 종방향 리브로부터 연장되는 중심부 (6) 로서,
   ｏ 상기 상부 중첩 영역 (41) 내에 위치되고 또한 전기 정션 박스를 탑재하기 위해 개구 (23) 를 포함하는 리세스 (22),
   ｏ 전기 커넥터를 통과시키기 위해 상기 하부 중첩 영역 (51) 내의 천공부 (24) 를 포함하는, 상기 중심부 (6),
   - 상기 중심부 (6) 로부터 연장되고 또한 제 2 종방향 리브 (10) 를 포함하는 제 2 종방향 엣지 (3) 를 포함하고,
   상기 제 1 종방향 리브 (7) 및 상기 제 2 종방향 리브 (10) 는 이들을 중첩시킬 수 있는 형상들을 갖는, 패널.
2. 제 1 항에 있어서,
   중심부 (6) 는 편평한, 패널.
3. 제 1 항에 있어서,
   중심부 (6) 는 폭 (L13) 의 제 1 베이스 플레이트 (13), 적어도 하나의 돌출부 (14) 및 폭 (L15) 의 제 2 베이스 플레이트 (15) 를 연속적으로 포함하고, 상기 제 1 베이스 플레이트 및 상기 제 2 베이스 플레이트는 평면 (P) 에 위치되는, 패널.
4. 제 3 항에 있어서,
   돌출부 (14) 는 높이 (H16) 및 폭 (L16) 의 상부 플레이트 (16), 및 상기 상부 플레이트로부터 양측에서 평면 (P) 과 각도 (β) 로 하방으로 연장되는 두 개의 사이드 웨브 플레이트들 (17, 17') 을 포함하는, 패널.
5. 제 4 항에 있어서,
   제 1 종방향 리브 (7) 는 높이 (H8) 및 폭 (L8) 의 리브 정점 (8), 및 상기 리브 정점으로부터 양측에서 하방으로 연장되는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들 (9, 9') 을 포함하고, 상기 두 개의 측방향 베이스 플레이트들은 평면 (P) 과 각도 (α) 를 형성하고, 상기 제 2 종방향 리브 (10) 는 높이 (H11) 및 폭 (L11) 의 리브 정점 (11), 및 상기 리브 정점으로부터 양측에서 하방으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (γ) 를 형성하는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들 (12, 12') 을 포함하는, 패널.
6. 제 5 항에 있어서,
   폭들 (L13, L15), 높이들 (H8, H11, H16) 및 각도들 (α, β, γ) 은 이하의 관계식
   H16 / (H8) ≥ 0.4
   H16 ≥ ((H8 × (ab-be) - L13 × abe) / (ae + ab))
   H16 ≥ ((H11 × (cb-be) - L15 × cbe) / (ce + cb))
   이때 a = tan α, b = tan β, c = tan γ 및 e = tan 20°을 만족시키는, 패널.
7. 제 4 항에 있어서,
   길이 (L16) 대 길이 (L8) 의 비율은 5 이상이고, 길이 (L16) 대 길이 (L11) 의 비율은 5 이상인, 패널.
8. 제 4 항에 있어서,
   중심부 (6) 는, 높이 (H20) 의 리브 정점 (20) 및 상기 리브 정점으로부터 양측에서 하방으로 그리고 외측으로 연장되어 평면 (P) 과 각도 (δ) 를 형성하는 두 개의 측방향 베이스 플레이트들 (21, 21') 을 포함하는 중심 리브 (19) 를 프레이밍 (framing) 하는 평면 (P) 내에 위치된 길이 (L18) 의 두 개의 중간 베이스 플레이트들 (18, 18') 에 의해 분리되는 적어도 두 개의 돌출부들 (14) 을 포함하는, 패널.
9. 제 8 항에 있어서,
   폭 (L18), 높이들 (H16, H20) 및 각도들 (β, δ) 은 이하의 관계식
   H16 ≥ ((H20 × (db-be) - L18 × dbe) / (de + db))
   이때 b = tan β, d = tan δ 및 e = tan 20°을 만족시키는, 패널.
10. 제 4 항에 있어서,
    상기 패널은 폭 (L1) 을 가지고,
    상기 상부 플레이트들 (16, 16') 의 폭들 (L16) 의 합 대 상기 패널의 상기 폭 (L1) 의 비율은 0.5 이상인, 패널.
11. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 플레이트 (16) 는 광전지 셀들로 커버되는, 패널.
12. 제 11 항에 있어서,
    광전지 셀들은 상기 상부 플레이트 (16) 에 접착된 가요성 스트립들의 형태로 조립되는, 패널.
13. 제 11 항에 있어서,
    광전지 셀들은 진공 증착 방법으로 상부 플레이트 (16) 상에 직접 형성되는, 패널.
14. 제 1 항에 있어서,
    리세스 (22) 는 상기 패널의 상기 상부 횡방향 엣지까지 연장되는, 패널.
15. 제 4 항에 있어서,
    리세스 (22) 는 상부 플레이트 (16) 상에서 측방향으로 센터링되는, 패널.
16. 제 1 항에 있어서,
    개구 (23) 는 상기 상부 중첩 영역 (41) 의 상부 절반부 내에 위치되는, 패널.
17. 제 1 항에 있어서,
    천공부 (24) 는 상기 하부 중첩 영역 (51) 의 하부 절반부 내에 위치되는, 패널.
18. 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 따른 적어도 두 개의 패널들의 가장자리 (marginal) 중첩 어셈블리를 포함하는 루프.

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