TWI386610B - 框架及使用此框架的光伏面板模組、系統 - Google Patents

Description

框架及使用此框架的光伏面板模組、系統

本發明是有關於一種光伏面板模組，且特別是有關於一種光伏面板模組的支撐結構設計。

目前由於國際能源短缺，世界各國一直持續研發各種可行之替代能源，其中以光伏面板，例如：太陽能面板，最受到矚目。太陽能面板具有使用方便、取之不盡、用之不竭、無廢棄物、無污染、無轉動部份、無噪音、可阻隔輻射熱、使用壽命長、尺寸可隨意變化、並與建築物作結合及普及化等優點，故太陽能面板的製造技術越來越受到重視。

目前太陽能面板模組大都架設於戶外的屋頂上，藉以膸時接收太陽照射並轉換的電能輸出。由於太陽能面板模組架設於戶外，除了需要承受高低溫變化，還要能夠承受氣候所帶來的外力(例如颱風所帶來的強風等)。因此，太陽能面板模組的設計會有承受外力的安規測試，藉以滿足某些區域或某些國家安規標準。

請參照第9圖，其繪示一種習知技術的光伏面板模組承受外力後的剖面圖。在多種安規測試的其中一種是讓光伏面板模組200之光伏面板220的上表面承受均勻的施力F，造成光伏面板220的彎曲。在測試的過程中，若框架250的支撐牆254的強度較弱，支撐牆254也會彎曲。當支撐牆254過度彎曲，很容易造成光伏面板220局部的過度彎曲而破裂(例如光伏面板220中間的部份)。

請參照第10圖，其繪示另一種習知技術的光伏面板模組承受外力後的剖面圖。在另一種光伏面板模組202的測試狀況中，光伏面板222的上表面承受均勻的施力F，造成光伏面板222的彎曲。光伏面板模組202之框架252的支撐牆256的強度較第9圖的支撐牆254來的大，使得測試的過程中，支撐牆256幾乎不彎曲。當支撐牆256不彎曲時，在測試的過程中，光伏面板222於兩側258的局部彎曲會最大，也會造成面板的破裂。

由上述的兩種習知光伏面板模組的測試結果可知，光伏面板的彎曲容許度需配合其適當的支撐牆強度，才能使光伏面板模組於受力測試時不會造成局部彎曲過大的狀況，也才能防止光伏面板的破裂。

然而，在現實狀況中，由於光伏面板的彎曲容許度會因不同的材料與製程而有所不同。如何設計出適當的光伏面板框架，且其支撐牆強度能配合光伏面板的彎曲容許度，在實務上有很大的困難度且需要耗費很大的人力與成本。如何解決上述的問題是該技術領域的人所期盼的。

因此，本發明之目的提供一種可以解決上述的問題的光伏面板模組。

根據上述目的，提供一種光伏面板模組的框架，其包含一底板、一支撐牆、一上唇板、一下唇板以及一緩衝牆。支撐牆從底板縱向或大致垂直往上延伸。上唇板與下唇板各自從支撐牆的頂端往內延伸，且下唇板位於底板與上唇板之間。緩衝牆從下唇板或底板沿縱向延伸。補強肋位於緩衝牆的一邊，例如：頂邊或底邊，且與底板或下唇板之間具有一狹縫。狹縫與緩衝牆、補強肋具有相同之長度。

根據上述目的，提供另一種光伏面板模組的框架，其包含一底板、一支撐牆、一上唇板、一下唇板以及二緩衝牆。支撐牆從底板縱向或大致垂直往上延伸。上唇板與下唇板各自從支撐牆的頂端往內延伸，且下唇板位於底板與上唇板之間。第一緩衝牆從下唇板往下延伸。第二緩衝牆從底板往上延伸，且與第一緩衝牆之間形成一狹縫。狹縫與第一、第二緩衝牆皆具有相同之長度。

根據本發明之一實施例，狹縫的寬度範圍從2毫米到10毫米。

根據本發明之另一實施例，補強肋之截面寬度為該緩衝牆之截面寬度的2倍到4倍。

根據本發明之另一實施例，補強肋與緩衝牆共同具有一L形截面或一倒L形截面。

根據本發明之另一實施例，補強肋與緩衝牆共同具有一T形截面或一倒T形截面。

根據本發明之另一實施例，上唇板與下唇板彼此平行。

根據本發明之另一實施例，支撐牆平行於緩衝牆。

根據上述目的，提供一種光伏面板模組，其包含一光伏面板以及一種如上述之複數個框架，該些框架用以固定光伏面板所有的側邊。

根據上述目的，提供一種架構於屋頂的光伏面板系統，其包含一光伏面板、一種如上述之複數個框架、複數個連接樑以及複數個扣夾裝置。該些框架用以固定光伏面板所有的側邊。該些連接樑用以供該些框架固定於其上。該些扣夾裝置用以固定該些連接樑於一屋頂的複數個鎖縫上。

請參照第1圖，其繪示依照本發明一實施例的一種架構於屋頂的光伏面板系統。光伏面板系統包含複數光伏面板模組100鎖固於複數個連接樑104上。每一連接樑104再藉複數個扣夾裝置106鎖固於屋頂102的鎖縫102a上，因此光伏面板模組100能穩固的鎖附於屋頂102上。

請參照第2圖，其繪示依照本發明一實施例的一種光伏面板模組的剖面圖。為了解決「先前技術」所提及的問題，光伏面板模組100之框架150的設計特別作了改良。框架150基本上包含底板152、支撐牆154、上唇板158a、下唇板158b以及緩衝牆156。框架150的材質可以是鋁或鋁合金。支撐牆154從底板152縱向或大致垂直往上延伸。上唇板158a與下唇板158b從支撐牆154的頂端往內延伸，亦即沿水平方向延伸，藉以夾持一光伏面板120的部分或所有側邊(例如一矩形光伏面板的4個側邊)於兩者之間，下唇板158b係位於底板152與上唇板158a之間。緩衝牆156從下唇板158b往下延伸，且與底板152之間具有一狹縫160。

請同時參照第2、9、10圖，比較第2圖之實施例與第9、10圖之習知光伏面板模組的差異。主要的差異就在於緩衝牆156的設計。更具體的說，緩衝牆156與底板152之間的狹縫160對於解決「先前技術」所提及的問題有很大的幫助。緩衝牆156與支撐牆154均具有支撐上唇板158a與下唇板158b的功用。當光伏面板120的上表面平均受力時(如同第9、10圖的受力狀況)，本實施例可以避免在支撐牆不彎曲的情況下，光伏面板於兩側的局部彎曲最大所造成面板的破裂問題。換言之，支撐牆154在受力測試時需要能夠適當彎曲。為了避免支撐牆254過度彎曲造成的問題(參照上述先前技術關於第9圖的說明)發生在支撐牆154上，本實施例多了緩衝牆156阻止支撐牆154的過度彎曲。當緩衝牆156的底端抵接底板152時，就能抑止支撐牆154繼續彎曲。狹縫160的寬度W具有控制支撐牆154彎曲程度的功能。狹縫160的寬度W愈大，控制支撐牆154彎曲程度的功能愈小，狹縫160的寬度W愈小，控制支撐牆154彎曲程度的功能就愈大。因此不同寬度的狹縫160就能配合不同光伏面板的彎曲容許度，藉以防止光伏面板困局部過度彎曲而破裂的狀況。

對製造光伏面板模組之框架而言，『要利用材料、厚度控制支撐牆154的彎曲程度』的難度比『利用緩衝牆156與底板152之間的狹縫160控制支撐牆154的彎曲程度』的難度高多了。因此，只要能找出符合光伏面板模組彎曲容許度的狹縫寬度範圍，就不需要耗費很大的人力與成本去設計與製造出合適的支撐牆強度。

經過本案發明人測試多種光伏面板模組後，發現狹縫160的寬度W從2毫米到10毫米能配合目前大多數光伏面板的彎曲容許度的需求。當狹縫160的寬度W小於2毫米時，支撐牆154能夠彎曲程度過小，對於防止光伏面板困局部過度彎曲而破裂沒有助益。當狹縫160的寬度W大於10毫米時，容易對大多數金屬支撐牆造成永久的彎曲變形而無法回復原形狀，因此寬度W也不宜大於10毫米。

緩衝牆156的底邊亦可設計一補強肋156a。在本實施例中，補強肋156a之截面寬度d₂ 為緩衝牆156之截面寬度d₁ 的2倍到4倍，且補強肋156a與緩衝牆156共同具有一L形截面。補強肋156a的設計有助於增加緩衝牆156接觸底板152的摩擦力，讓兩者的接觸更穩固。

在一較佳實施例中，狹縫160的寬度W與補強肋156a之截面寬度d₂ 相同或相近，亦即狹縫160的寬度W也可以為緩衝牆156之截面寬度d₁ 的2倍到4倍。因此，在寬度W的範圍介於2毫米到10毫米的情況下，補強肋156a之截面寬度d₂ 的範圍建議介於2毫米到10毫米，而緩衝牆156之截面寬度d₁ 的範圍則建議介於0.5毫米到5毫米。藉由上述設計，補強肋156a能有效地增加補強肋156a與底板152的接觸面積，並增加緩衝牆156接觸底板152的摩擦力，使得緩衝牆156不易沿著水平方向而在接觸底板152滑動，以穩固地提供控制支撐牆154彎曲程度的能力。

狹縫160除了上述的功能，還能作為氣體或液體的疏通管道。舉例來說，堆積於支撐牆154與緩衝牆156之間的氣體或液體，可以經狹縫160與底孔162排出光伏面板模組100外，使框架150免於堆積氣體或液體的侵蝕而氧化，造成鋁或鋁合金的材料腐蝕。

請參照第3圖，其繪示沿第2圖之3-3’剖線的剖面圖。由此剖面圖可知，緩衝牆156、補強肋156a與底板152係藉狹縫160完全分離，換言之，狹縫160與緩衝牆156、補強肋156a具有相同之長度L。在一較佳的實施例中，狹縫160與緩衝牆156的長度亦與框架150的側邊長度或周邊長度相同，亦即可以在框架150的任一側邊或四個側邊設置狹縫160與緩衝牆156。此外，在另一較佳實施例中，狹縫160的寬度W從左至右都是相同的，狹縫160提供給緩衝牆156的緩衝空間才能夠一致。

緩衝牆156底邊的補強肋的設計，除了上述第2圖之156a外，亦可如第4圖的156b的設計。在本實施例中，狹縫的寬度與補強肋156b之截面寬度相同或相近，補強肋156b之截面寬度為緩衝牆156之截面寬度的2倍到4倍，且補強肋156b與緩衝牆156共同具有一倒T形截面。

請參照第5圖，其繪示依照本發明又一實施例的一種光伏面板模組之框架。此實施例與第2或4圖之框架的差異之處在於緩衝牆的設計與狹縫的位置。在本實施例中，緩衝牆分為兩部分。緩衝牆157從下唇板158b往下延伸，緩衝牆159從底板152往上延伸，且與緩衝牆157之間形成一狹縫160’。在本實施例中，緩衝牆157的底邊具有補強肋157a，而緩衝牆159的頂邊具有補強肋159a。狹縫160’與緩衝牆157、159及其補強肋157a、159a皆具有相同之長度(例如第3圖之狹縫160的長度L)。狹縫160’的寬度與補強肋157a、159a之截面寬度相同或相近，補強肋157a、159a之截面寬度為緩衝牆157、159之截面寬度的2倍到4倍，補強肋157a與緩衝牆157共同具有一L形截面，而補強肋159a與緩衝牆159共同具有一倒L形截面。由於緩衝牆157與緩衝牆159的截面寬度通常小於5毫米，例如介於0.5毫米到5毫米，補強肋可以增加緩衝牆157與緩衝牆159之間的接觸面積，使兩者抵接時不致於發生滑動而錯位的狀況。當截面寬度小於0.5毫米時，緩衝牆157與緩衝牆159之間的錯位會讓緩衝牆失去對支撐牆緩衝功能，支撐牆可能會因此過度彎曲。而當截面寬度大於5毫米時，例如：緩衝牆159截面寬度大於5毫米，會使得緩衝牆159過於厚重，除了增加框架150整體的重量，不利於搬運以外，也會增加材料的成本。

請參照第6圖，其繪示依照本發明再一實施例的一種光伏面板模組之框架。此實施例與第5圖之框架的差異之處在於補強肋的截面形狀。在本實施例中，緩衝牆分為兩部分。緩衝牆157從下唇板158b往下延伸，緩衝牆159從底板152往上延伸，且與緩衝牆157之間形成一狹縫160’。在本實施例中，緩衝牆157的底邊具有補強肋157b，而緩衝牆159的頂邊具有補強肋159b。補強肋157b與緩衝牆157共同具有一倒T形截面，而補強肋159b與緩衝牆159共同具有一T形截面。狹縫160’與緩衝牆157、159及其補強肋157b、159b皆具有相同之長度(例如第3圖之狹縫160的長度L)。由於緩衝牆157與緩衝牆159的截面寬度通常小於5毫米，例如介於0.5毫米到5毫米，補強肋可以增加緩衝牆157與緩衝牆159之間的接觸面積，使兩者抵接時不致於發生滑動而錯位的狀況。當截面寬度小於0.5毫米時，緩衝牆157與緩衝牆159之間的錯位會讓緩衝牆失去對支撐牆緩衝功能，支撐牆可能會因此過度彎曲。而當截面寬度大於5毫米時，例如：緩衝牆159截面寬度大於5毫米，會使緩衝牆159過於厚重，除了增加框架150整體的重量，不利於搬運以外，也會增加材料的成本。

請參照第7圖，其繪示依照本發明再一實施例的一種光伏面板模組之框架。此實施例與第2或4圖之框架的差異之處在於緩衝牆的設計與狹縫的位置。在本實施例中，緩衝牆161從底板152往上延伸，且與下唇板158b之間形成一狹縫160”。在本實施例中，緩衝牆161的頂邊具有補強肋161a。狹縫160”與緩衝牆161及其補強肋161a皆具有相同之長度(例如第3圖之狹縫160的長度L)。在本實施例中，狹縫160”的寬度與補強肋161a之截面寬度相同或相近，補強肋161a之截面寬度為緩衝牆161之截面寬度的2倍到4倍，且補強肋161a與緩衝牆161共同具有一T形截面。

請參照第8圖，其繪示依照本發明再一實施例的一種光伏面板模組之框架。此實施例與第7圖之框架的差異之處在於補強肋的設計。在本實施例中，狹縫的寬度與補強肋161b之截面寬度相同或相近，補強肋161b之截面寬度為緩衝牆161之截面寬度的2倍到4倍，且補強肋161b與緩衝牆161共同具有一倒L形截面。

由上述本發明實施方式可知，應用本發明之光伏面板模組的框架改良設計，增加一緩衝牆，且設計一狹縫介於緩衝牆的底邊與底板之間。藉由控制狹縫的寬度，使框架之支撐牆就能配合不同光伏面板的彎曲容許度，藉以防止光伏面板困局部過度彎曲而破裂的狀況。當上述框架改良設計應用於戶外屋頂的光伏面板系統時，光伏面板所能承受的外力的強度又更為提高。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．光伏面板模組

102．．．屋頂

102a．．．鎖縫

104．．．連接樑

106．．．扣夾裝置

120．．．光伏面板

150．．．框架

152．．．底板

154．．．支撐牆

156．．．緩衝牆

156a．．．補強肋

156b．．．補強肋

157．．．緩衝牆

157a．．．補強肋

157b．．．補強肋

158a．．．上唇板

158b．．．下唇板

159．．．緩衝牆

159a．．．補強肋

159b．．．補強肋

160．．．狹縫

160’．．．狹縫

160”．．．狹縫

161．．．緩衝牆

161a．．．補強肋

161b．．．補強肋

162．．．底孔

W．．．寬度

L．．．長度

d₁ ．．．截面寬度

d₂ ．．．截面寬度

F．．．施力

200．．．光伏面板模組

202．．．光伏面板模組

220．．．光伏面板

222．．．光伏面板

250．．．框架

252．．．框架

254．．．支撐牆

256．．．支撐牆

258．．．兩側

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：

第1圖係繪示依照本發明一實施例的一種架構於屋頂的光伏面板系統。

第2圖係繪示依照本發明一實施例的一種光伏面板模組的剖面圖。

第3圖係繪示沿第2圖之3-3’的剖面圖。

第4圖係繪示依照本發明另一實施例的一種光伏面板模組之框架。

第5圖係繪示依照本發明又一實施例的一種光伏面板模組之框架。

第6圖係繪示依照本發明再一實施例的一種光伏面板模組之框架。

第7圖係繪示依照本發明再一實施例的一種光伏面板模組之框架。

第8圖係繪示依照本發明再一實施例的一種光伏面板模組之框架。

第9圖係繪示一種習知技術的光伏面板模組承受外力後的剖面圖。

第10圖係繪示另一種習知技術的光伏面板模組承受外力後的剖面圖。

100．．．光伏面板模組

120．．．光伏面板

150．．．框架

152．．．底板

154．．．支撐牆

156．．．緩衝牆

156a．．．補強肋

158a．．．上唇板

158b．．．下唇板

160．．．狹縫

162．．．底孔

W．．．寬度

d₁ ．．．截面寬度

d₂ ．．．截面寬度

Claims (9)

1. 一種框架，至少包含：一底板；一支撐牆，從該底板往上延伸；一上唇板、一下唇板，從該支撐牆的頂端往內延伸，且該下唇板係位於該底板與該上唇板之間；一緩衝牆，從該下唇板或該底板沿縱向延伸；以及一補強肋，位於該緩衝牆的一邊，且與該底板或該下唇板之間具有一狹縫，該狹縫與該緩衝牆、該補強肋具有相同之長度。
2. 如請求項1所述之框架，其中該狹縫的寬度範圍從2毫米到10毫米。
3. 如請求項1所述之框架，其中該補強肋之截面寬度為該緩衝牆之截面寬度的2倍到4倍。
4. 如請求項1所述之框架，其中該補強肋與該緩衝牆共同具有一L形截面或一倒L形截面。
5. 如請求項1所述之框架，其中該補強肋與該緩衝牆共同具有一T形截面或一倒T形截面。
6. 如請求項1所述之框架，其中該上唇板與該下唇 板彼此平行。
7. 如請求項1所述之框架，其中該支撐牆平行於該緩衝牆。
8. 一種框架，至少包含：一底板；一支撐牆，從該底板往上延伸；一上唇板、一下唇板，從該支撐牆的頂端往內延伸，且該下唇板係位於該底板與該上唇板之間；一第一緩衝牆，從該下唇板往下延伸；以及一第二緩衝牆，從該底板往上延伸，且與第一緩衝牆之間形成一狹縫，該狹縫與該第一及第二緩衝牆皆具有相同之長度。
9. 一種光伏面板模組，至少包含：一光伏面板；以及一種如申請專利範圍第1到8項的其中任一的複數個框架，用以固定該光伏面板所有的側邊。