(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電モジュールと、
バラストを収納し、前記太陽光発電モジュールに取り外し可能に対応付けられているバラストトレイと
を備え、
前記太陽光発電モジュールは、
太陽光発電積層体を含む太陽光発電デバイスと、
前記太陽光発電積層体に取着されており、第１のアームを含むフレームと
を有し、
前記バラストトレイの少なくとも一部分が前記太陽光発電積層体の垂直方向下方に配置され、前記バラストトレイの少なくとも一部分が前記第１のアームの垂直方向上方に配置され、前記太陽光発電モジュールが大きくずれないように制限する安定化状態を取り、
前記太陽光発電モジュール及び前記バラストトレイが配置された平坦面に対して、前記太陽光発電モジュール及び前記バラストトレイが自立している
太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項２】
前記安定化状態では、前記バラストトレイは前記フレームに固定されていない請求項１に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項３】
前記バラストトレイは、道具を用いることなく手動で前記安定化状態から取り外し可能である請求項１に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項４】
前記第１のアームは、前記バラストトレイを前記安定化状態に誘導する位置合わせタブを形成する請求項１に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項５】
前記バラストトレイには底面が設けられており、少なくとも１つの側壁が前記底面から延伸しており、前記側壁から前記底面とは反対側に縁部が突出しており、前記縁部は、前記安定化状態において、前記位置合わせタブを受け入れる大きさのチャネルを形成している請求項４に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項６】
前記チャネルは、閉じた端面によって画定されており、前記位置合わせタブの終端は自由端であり、
前記安定化状態では、前記端面と前記自由端との間に間隙が形成される請求項５に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項７】
前記第１のアームは、前記自由端の反対側に下面が設けられており、前記下面は平坦面に載置される面であり、
前記底面には、前記平坦面に載置される外面があり、
前記下面と前記自由端との間の垂直方向の距離は、前記底面の前記外面と前記チャネルの前記閉じた端面との間の垂直方向の距離よりも短い請求項６に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項８】
前記太陽光発電積層体は外周を画定しており、前記フレームは前記外周の外側を囲む骨組部を含み、
前記第１のアームは前記骨組部から突出して開放領域を画定しており、前記安定化状態では前記バラストトレイの一部分が前記開放領域内に配置される請求項７に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項９】
前記骨組部は、前方フレーム部材と、後方フレーム部材と、互いに対向する第１の側方フレーム部材および第２の側方フレーム部材とを含み、
前記第１のアームは、前記第１の側方フレーム部材から延伸している肩部分、および、前記前方フレーム部材と反対の方向に前記後方フレーム部材を長手方向に超えた位置にある端部まで前記肩部分から延伸している足部分を含み、
前記安定化状態では、前記バラストトレイの一部分が前記足部分の上方に配置される請求項８に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【請求項１０】
前記フレームはさらに、第２のアームを含み、前記第２のアームは、前記第２の側方フレーム部材から延伸している肩部分、および、前記前方フレーム部材とは反対の方向に前記後方フレーム部材を長手方向に超えた位置にある端部まで延伸している足部分を含み、
前記安定化状態では、前記第１のアームおよび前記第２のアームと、前記バラストトレイの一部分との間に配置されている前記バラストトレイが、前記第２のアームの前記足部分の上方に配置されている請求項９に記載の太陽光発電モジュールアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
［連邦政府後援の研究または開発に関する記述］
本発明は、米国エネルギー省から契約番号ＤＥ−ＦＣ３６−０７ＧＯ１７０４３で請け負って政府の支援を受けて成された。政府は本発明に関して所与の権利を有するものである。
【０００２】
［優先権情報］
本願は、米国特許法第１１９条（ｅ）（１）に基づき米国仮特許出願第６１／０７６，４７５号（出願日：２００８年６月２７日、発明の名称：「バラスト付太陽光発電モジュールおよびモジュールアレイ」、代理人整理番号：第Ｓ０１３１／Ｓ８１２．１０１．１０１について優先権を主張する。当該仮出願の教示内容は全て参照により本願に組み込まれる。
【０００３】
［関連出願］
本願はさらに、米国特許出願第１２／４９２，６８０号（発明の名称：「非貫通方式でアレイを設置するためのコネクタアセンブリを備える太陽光発電モジュールキット」、代理人整理番号：第Ｓ０１３２ＵＳ／Ｓ８１２．１０２．１０２）、米国特許出願第１２／４９２，７２９号（発明の名称：「取り外し可能な風向偏向部材を備える太陽光発電モジュール」、代理人整理番号：第Ｓ０１３３ＵＳ／Ｓ８１２．１０３．１０２）、米国特許出願第１２／４９２，８０２号（発明の名称：「太陽光発電モジュールおよびモジュールアレイ」、代理人整理番号：第Ｓ０１３４ＵＳ／Ｓ８１２．１０４．１０２）、米国特許出願第１２／４９２，８３８号（発明の名称：「排水フレームを備える太陽光発電モジュール」、代理人整理番号：第Ｓ０１３５ＵＳ／Ｓ８１２．１０５．１０２）に関連する。これらの関連出願は全て本願と同日付けで出願されており、それぞれの教示内容は参照により本願に組み込まれる。
【０００４】
本開示は、屋根瓦風の太陽電池に関する。特に、選択的にバラストデバイスが備えられる太陽光発電モジュールアセンブリに関する。
【０００５】
太陽エネルギーは長きにわたって、重要な代替エネルギー源と考えられてきた。このため、太陽エネルギー集積技術を開発および改良するべく多大な労力および投資が費やされてきた。特に高い関心を集めているのは、電力需要を補完または満足させるべく非常に多量の太陽エネルギーを収集および利用する産業上または商業上の利用である。
【０００６】
太陽光発電技術は一般的に、大規模な太陽エネルギー集積に最適な方法であると考えられており、主要エネルギー源および／または副次的（または補完的）エネルギー源として利用が可能である。一般的に言うと、太陽光発電システムは、シリコンまたはその他の材料（例えば、第ＩＩＩ−Ｖ族のセル、例えばＧａＡｓ）から成るソーラーパネルを利用して太陽光を電力に変換する。具体的に説明すると、太陽光発電システムでは通常、複数の太陽光発電（ＰＶ）モジュール（または、「ソーラータイル」とも呼ぶ）が１以上の適切な電気部品（例えば、スイッチ、インバータ、接続箱等）への配線に相互接続されている。ＰＶモジュールは従来、電気的に相互接続され且つ封止されている複数の結晶質または非晶質の半導体デバイスのアセンブリが通常形成されているＰＶ積層体またはＰＶパネルから構成されている。ＰＶ積層体は１以上の導電体を担持して、これらの導電体によって太陽光によって生成される電流を導通させる。
【０００７】
ＰＶ積層体の正確な構成は別として、ＰＶシステムの大半では、複数のＰＶモジュールから成るＰＶモジュールアレイを、太陽光の照射が容易に得られる設置箇所に載置することになる。これは、商業的または産業的に利用して、非常に多数のＰＶモジュールによって大量のエネルギーを生成することが望まれている場合に特に当てはまる。商業用ビルの屋上は、ＰＶモジュールの載置面としては格好の面である。例えば、多くの商業用ビルの屋上は大きく平坦であり、本質的にＰＶモジュールアレイを載置し易く、既存空間の最も有効な利用方法である。このように屋上への設置は実現の可能性が高いが、設置環境について解決しなければならない制約がいくつかある。一例を挙げると、ＰＶ積層体は通常平坦または平面的であるので、平坦な屋上に単に「置かれた」場合、日中を通して最大量の太陽光を集積できるように最適配置／配向されない場合がある。これに代えて、屋上に対してわずかな角度でＰＶ積層体を傾斜させることが好ましい（つまり、北半球で設置する場合は南側の空へ向け、南半球で設置する場合には北側の空へ向ける）。また、このようにＰＶ積層体が屋上に対して傾斜している場合は特に、突風によってＰＶモジュールがずれてしまう可能性も考慮しておかなければならない。
【０００８】
このため、従来のＰＶモジュール設置技術では、モジュールアレイが備える複数のＰＶモジュールをそれぞれ物理的に、既存の屋上構造に直接相互接続するか、または、既存の屋上構造に直接組み込んでいた。例えば、一部のＰＶモジュール構成によると、屋上を貫通するボルトによって屋上に複数のフレーム部材を物理的に取着していた。この方法によれば、ＰＶモジュールをより強固に装着できるが、時間がかかり、屋上には消えない傷ができる。また、屋根に穴を開けるので、明らかに水害が発生する可能性がでてくる。より最新型の平坦な屋上を設置箇所とする商業用ＰＶモジュール構成では、アレイ状に構成された複数のＰＶモジュールは、非貫通方式で屋上に他に支持部材を必要とすることなく設けられる。具体的に説明すると、複数のＰＶモジュールは互いに、一連の別個の補助部材によって接続されている。ＰＶモジュールにはバラストが取着されており、バラストと、相互に接続された複数のＰＶモジュールとによって風力を相殺している。また、１以上の風向偏向フェアリング（または、「風向偏向部材」とも呼ぶ）を複数のＰＶモジュールのうち一部または全てに装着して、ＰＶモジュールおよび／またはＰＶモジュールアレイの下側にかかる風力の大きさを小さくする。
【０００９】
ＰＶモジュールの風力特性を適切なものとするためにバラストを利用することは、非貫通方式でＰＶモジュールを屋上に設置する際、特に、ＰＶを傾斜させて配置する際には依然として必要である。設置箇所毎に負荷に関する制約（例えば、屋上の耐荷重、高さに起因する風関連の力の予想値、風域、および、周囲に対するビルの露出度等）が異なるので、バラストの重量を調整可能とすることが有益である。各ＰＶモジュールに対応付けられるバラストの重量または質量を設置者が調整できるよう注力されてきたが、従来の構成ではＰＶモジュールのフレームへのバラストの取着は直接その場で行う必要があるので、作業が大変である。さらに、取着されたバラストは、時間が経過すると、ＰＶモジュールのフレームで応力を発生させ損傷させてしまう可能性がある。このため、バラスト部を改善したＰＶモジュールアセンブリが必要とされている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本開示の原理に応じた一部の側面は、太陽光発電（ＰＶ）モジュールと、バラストトレイとを備えるＰＶモジュールアセンブリに関する。ＰＶモジュールは、ＰＶデバイスと、フレームとを有する。ＰＶデバイスは、フレームに取り付けられているＰＶ積層体を含む。また、フレームはアームを持つ。バラストは、バラストを収納するように構成されており、ＰＶモジュールとは取り外し可能に対応付けられている。具体的に説明すると、当該ＰＶモジュールアセンブリは、トレイの少なくとも一部分がＰＶ積層体の垂直方向下方に配置され、トレイの少なくとも一部分がアームの垂直方向上方に配置される安定化状態を取る。このような構成によって、ＰＶモジュールアセンブリは、ＰＶモジュールおよびトレイの両方を屋根に載置した状態で、平坦な商業用ビルの屋上に設置することが可能となる。バラストを少なくとも部分的にＰＶ積層体の下方に配置させたことによって、ＰＶモジュールアセンブリの占有面積は最小限に抑えられる。設置後にＰＶモジュールに上向きの力（例えば、突風）がかかると、屋上と相対的なアーム、つまりＰＶモジュールの上向きのずれは、アームとトレイとが接触することによって、制限される。一部の実施形態によると、安定化状態では、通常（弱風または無風）条件においてアームの表面およびトレイの対応する表面の間に間隙が設けられて離間しており、ＰＶモジュールが上向きに移動すると互いに接触する。このような構成によると、ＰＶモジュールのフレームにトレイ（および内部に収容されたバラスト）の重量または質量が常にかかることはなくなる。他の実施形態によると、アームには、安定化状態へとトレイを誘導する位置合わせタブが設けられている。さらに別の実施形態によると、トレイおよびフレーム（任意）は、全体がプラスチック製である。
【００１１】
本開示の原理に応じた別の側面は、略平坦な表面に非貫通方式で設置するためのＰＶモジュールアセンブリに関する。当該アセンブリは、ＰＶモジュールと、バラストトレイとを備える。ＰＶモジュールは、ＰＶデバイスと、フレームとを有する。ＰＶデバイスは、外周を画定するＰＶ積層体を含み、フレームの骨組部は外周の周囲を取り囲む。また、フレームにはアームが設けられており、当該アームは骨組部から突出しており、下面および上面を画定している。下面は、略平坦な設置面に載置されて、当該略平坦な設置面に対して平行にならない角度でＰＶ積層体を支持する面である。上面は、下面の反対側の面であり、係合面を形成する。トレイは、バラストを収納するように構成されており、平坦な設置面に載置される床面および床面の反対側の停止面を含む。このような構成によると、平坦な設置面にＰＶモジュールアセンブリを非貫通方式で設置する場合、平坦な設置面から上向きにアームがずれないようにトレイが制限するように、係合面の垂直方向上方に停止面を配置する。
【００１２】
本開示の原理に応じたさらに別の側面は、ＰＶモジュールと、バラストトレイとを備えるＰＶモジュールアセンブリに関する。ＰＶモジュールは、ＰＶデバイスと、フレームとを有する。ＰＶデバイスにはＰＶ積層体が設けられており、当該ＰＶ積層体はフレームに取り付けられている。フレームはさらに、アームを持つ。また、トレイは、バラストを収納するように構成されている。このような構成によると、ＰＶモジュールアセンブリは、略平坦な設置面に非貫通方式で設置するべく構成されており、略平坦な設置面にフレームを載置して、略平坦な設置面にトレイを取り外し可能に載置して、トレイの少なくとも一部分をＰＶ積層体の下方に位置させ、トレイの一部分をアームの上方に位置させて、平坦な設置面から上向きにアームが移動しないように制限する。
【００１３】
本開示の原理に応じた別の側面は、ＰＶモジュールアレイを屋上に設置する方法に関する。当該方法は、アームを持つフレームに積層体が取り付けられているＰＶデバイスを備えるＰＶモジュールを用意する段階を備える。ＰＶモジュールは、ＰＶ積層体が屋上に対して平行でない角度に配置されるように、屋上に載置される。バラストを収納しているバラストトレイは、当該トレイの少なくとも一部分がＰＶ積層体の下方且つアームの上方に配置されるように、位置決めされる。また、トレイは屋上に置かれている。設置が完了すると、トレイによって、アームが平坦面から上向きに移動しないように制限される。一部の実施形態によると、当該方法の特徴は、手工具を用いないこと、および／または、トレイをフレームに物理的に固定しないことにある。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本開示の原理に応じたＰＶモジュールアセンブリを示す斜視展開図である。
【００１５】
【図２】図１に示すアセンブリの太陽光発電モジュール部分が設置面に取着されている様子を示す側面図である。
【００１６】
【図３Ａ】図１に示す太陽光発電モジュールで利用されるフレームの一部分を外側から見た様子を示す斜視図である。
【００１７】
【図３Ｂ】図３Ａに示すフレームの一部分を内側から見た様子を示す斜視図である。
【００１８】
【図４Ａ】図１に示すアセンブリで利用されるトレイを示す背面上部斜視図である。
【００１９】
【図４Ｂ】図４Ａのトレイを示す背面底面斜視図である。
【００２０】
【図４Ｃ】図４Ａのトレイの一部分を示す断面図である。
【００２１】
【図４Ｄ】図１のアセンブリの一部分が安定化状態にある様子を示す断面図である。
【００２２】
【図５Ａ】図１の太陽光発電モジュールアセンブリの一部分が半設置状態である様子を示す斜視図である。
【００２３】
【図５Ｂ】図１の太陽光発電モジュールアセンブリを示す斜視図である。
【００２４】
【図５Ｃ】図１のアセンブリを備える太陽光発電モジュールアレイを示す側面図である。
【００２５】
【図６】本開示の原理に応じた別の太陽光発電モジュールアセンブリの一部分を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本開示の原理に応じた太陽光発電（ＰＶ）モジュールアセンブリ２０の一実施形態を図１に示す。ＰＶモジュールアセンブリ２０は、ＰＶモジュール２２と、バラストトレイ２４とを備える。さまざまな構成要素を以下で詳細に説明する。しかし、概略を説明すると、ＰＶモジュール２２は、ＰＶデバイス２６（総称）と、フレーム２８とを有する。ＰＶデバイス２６のＰＶ積層体３０はフレーム２８の内部に収納されており、フレーム２８の１以上の支持面によって、平坦な設置面（例えば、平坦な屋上）に対してＰＶ積層体３０を傾斜して配向する。また、フレーム２８は、少なくとも１つの係合面３２（総称）を持つ。トレイ２４は、バラスト（不図示）を格納するように構成されており、ＰＶモジュール２２、特に、フレーム２８と取り外し可能に対応付けられている。この点に関して、トレイ２４およびフレーム２８は、アセンブリ２０が安定化状態にある場合、トレイ２４が少なくとも部分的にＰＶ積層体３０の下方に取り外し可能に配置されて、トレイ２４の停止面３４（総称）とフレーム２８の係合面３２とを接触させることによって、ＰＶモジュール２２が大きく移動しないように（例えば、設置面に対して上向きに移動しないように）、構成されている。このような構成とすることによって、ＰＶモジュールアセンブリ２０は、非貫通方式で商業用建物の屋上に設置したい場合に有用性が高くなり、ＰＶモジュール２２用のバラストは必要である場合もあれば不要である場合もあるが、利用される場合には、フレーム２８に対して負荷をかける部分を最小限に抑えることができる。ほかの箇所に設置する場合、例えば、住居の屋上または地面に取着する場合も、本開示に係るＰＶモジュールアセンブリは有用性を持つ。
【００２７】
ＰＶモジュールアセンブリ２０は、図１に示す形態を取るとしてもよいし、それ以外のさまざまな形態を取るとしてもよい。例えば、ＰＶ積層体３０を含むＰＶデバイス２６は、現在公知の形態を持つとしてもよいし、または、太陽光発電デバイスとして利用されるのに適切なものとして将来開発される形態を持つとしてもよい。概略を説明すると、ＰＶ積層体３０は、複数の太陽電池から成るセルアレイによって構成されている。ガラス製の積層体を、外部から保護する目的で、太陽電池の上方に載置するとしてよい。一部の実施形態によると、太陽電池は、裏面コンタクト型の太陽電池を含み、例えば、ＳｕｎＰｏｗｅｒ  Ｃｏｒｐ．社（米国、カリフォルニア州、サンノゼ）製のものを含む。例えば、裏面コンタクト型の太陽電池では、太陽光集光面積を大きくする目的で、外部の電気回路につながっている配線が太陽電池の裏面（つまり、設置された状態で、太陽照射面とは反対側の面）に結合されている。裏面コンタクト型の太陽電池は、米国特許第５，０５３，０８３号および第４，９２７，７７０号にも開示されている。両特許文献の内容は全て参照により本願に組み込まれる。他の種類の太陽電池もまた、本開示の利点を損なうことなく、利用し得る。例えば、太陽電池は、シリコン薄膜、非シリコンデバイス（例えば、第ＩＩＩ−Ｖ族のセル、例えば、ＧａＡｓ）等の薄膜技術を取り入れることができる。このため、図示はしていないが、一部の実施形態によると、ＰＶデバイス２６はＰＶ積層体３０以外にも１以上の構成要素、例えば、配線またはその他の電子部品を有するとしてよい。
【００２８】
細かい構成は別にして、ＰＶ積層体３０は、正面３６および外周３８（図１では総称）を画定するものとして説明することができる。例えば、ＰＶデバイス２６に追加する構成要素（ある場合）は従来、ＰＶ積層体３０の裏面に、または、ＰＶ積層体３０の裏面に沿って配置されていた。尚、裏面は図１では図示されていない。
【００２９】
上記の構成を持つものとしてＰＶデバイス２６、特に、ＰＶ積層体３０を理解すると、フレーム２８は通常、ＰＶ積層体３０の外周３８の周囲を取り囲む骨組部４０を含む。骨組部４０からは、少なくとも１つのバラストアーム４２が延伸している。例えば、図１に示す一実施形態によると、フレーム２８は第１のバラストアーム４２ａおよび第２のバラストアーム４２ｂを持つ。さらに、結合アーム４４ａ、４４ｂのようなアームを追加して設けることもできる。以下で説明するが、バラストアーム４２ａ、４２ｂは、設置が完了すると、トレイ２４と所望の界面で接することを容易にする特徴を１以上含むとしてよい。例えば、係合面３２を持つ。しかし、より一般的に言うと、フレーム２８は、屋上等の略平坦な面（例えば、最大勾配が２：１２）に対して傾斜するように、または、勾配を持つようにＰＶ積層体３０を配置することを容易にするように構成されている。例えば、骨組部４０は、前方面または前方フレーム部材５０、後方面または後方フレーム部材５２、第１の面または第１の側方フレーム部材５４、および、第２の面または第２の側方フレーム部材５６を含むものとして説明され得る。上記の構成を考慮しつつ、平坦で水平な面Ｓと相対的にＰＶモジュール２２を示す簡略図である図２を参照されたい。図２では隠れて図示されていないが、ＰＶ積層体３０の位置を、正面３６（図１を参照のこと）によって形成されるＰＶ積層体３０の平面ＰＰＶとして、概略的に示している。図２に示す配向によると、フレーム２８は、平坦面Ｓに対して勾配を持つように、または、傾斜するように角度θでＰＶ積層体３０を支持する。傾斜角θは、ＰＶ積層体の平面ＰＰＶと、平坦面Ｓの平面との間に形成される内角として定義され得る。一部の実施形態によると、フレーム２８は、１度から３０度の範囲内の傾斜角θでＰＶ積層体３０を支持するように構成されている。一部の実施形態では、傾斜角θの範囲は３度から７度であり、ほかの実施形態では傾斜角θは５度である。例えば、傾斜させて設置するＰＶ太陽光集光設備の場合、ＰＶ積層体３０は、（北半球で設置する場合）南向きまたは南方向に傾斜するように配置することが好ましい。通常はこのような配向で設置されることを考えると、前方フレーム部材５０を南フレーム部材と呼ぶこともでき、後方フレーム部材５２を北フレーム部材と呼ぶこともできる。しかし、他の実施形態によると、フレーム２８は、平坦面Ｓに対して概して平行にＰＶ積層体３０を保持するように構成するとしてもよい。
【００３０】
図１を参照しつつ説明すると、骨組部４０は、所望の傾斜角θ（図２を参照のこと）を形成すると共に、ＰＶ積層体３０の外周３８の周囲を取り囲むのに適したさまざまな形態を取るとしてよい。一部の実施形態によると、フレーム部材５０−５６は、別個に形成された後に組み合わせられて、ＰＶ積層体３０に取り付けられ、組み立てが完了すると一体的な構造となる。これに代えて、別の製造方法および／または構成要素を利用するとしてよく、図１に示した骨組部４０に限定されるものではない。
【００３１】
上述したように、フレーム２８は、骨組部４０から延伸するバラストアーム４２ａまたは４２ｂのうち少なくとも一方を含み、係合面３２を形成している。図１ではバラストアーム４２ａおよび４２ｂの２つを図示しているが、他の実施形態のバラストアームの数はこれより多くても少なくてもよい。図１に示す例は、本開示がこれに限定されるものではないが、バラストアーム４２ａ、４２ｂが同一で、フレーム２８の形成が完了すると鏡像となる。このような構成として、図３Ａおよび図３Ｂを参照しつつ第１のバラストアーム４２ａを詳細に説明する。具体的には、バラストアーム４２ａは、第１の側方フレーム部材５４の延長部分として形成されるか、または、第１の側方フレーム部材５４に取り付けられており、肩部分６０および足部分６２から成る。肩部分６０は、側方フレーム部材５４の後方端６４に隣接しているが離間している箇所において、側方フレーム部材５４から（例えば、図３Ａおよび図３Ｂの配向では下向きに）突出している。言い換えると、図１に示すように、肩部分６０は、前方フレーム部材５０および後方フレーム部材５２の間において第１の側方フレーム部材５４に沿って配置されるが、後方フレーム部材５２により近くなるように配置される。図３Ａおよび図３Ｂに戻って説明を続けると、足部分６２は、肩部分６０から延伸しており、長手方向に後方端６４（および、図１に示すように後方フレーム部材５２）を越えて（例えば、後方端６４（および、後方フレーム部材５２）よりも背面側に）突出している。バラストアーム４２ａは、Ｌ字形状を持ち、肩部分６０が、側方フレーム部材５４からの延長部分として背面６６を形成し、足部分６２が、肩部分６０からの延長部分として上面６８を形成している。後述するように、側方フレーム部材５４の底部７０との間で、背面６６および上面６８が、トレイ２４（図１を参照のこと）の一部分を受け入れる大きさの開放領域７２を画定している。
【００３２】
上述した係合面３２は、上面６８の一部分と定義される。上面６８を全面にわたって係合面３２とする必要はないが、一部の実施形態はそのように構成するとしてもよい。任意で、係合面３２の有効領域を、上面６８の横方向外側（つまり、側方フレーム部材５４とは反対方向）の延長部分として形成されている１以上のフィンガー部７６によって大きくすることができる。説明の便宜上、上面６８およびフィンガー部７６はまとめて、係合面３２と呼ぶ。これは、本開示に係るＰＶモジュールの係合面の一例を表すのみと理解されたい。より一般的に言うと、ＰＶモジュール２２でトレイ２４（図１を参照のこと）と面で接するように形成されている係合面３２は、図示されているようにバラストアーム４２ａ、４２ｂに設けられるとしてもよいし、設けられてないとしてもよく（つまり、フレーム２８に沿った別の箇所に定めるとしてもよい）、フィンガー部７６を含むとしてもよいし、含まないとしてもよい。
【００３３】
一部の実施形態によると、バラストアーム４２ａはさらに、係合面３２の領域において上面６８から突出する位置合わせタブ８０を含むか、または、形成する。位置合わせタブ８０は、さまざまな形態を取り得るが、以下に説明するようにトレイ２４（図１を参照のこと）の特徴に応じて大きさが決められるのが通常である。位置合わせタブ８０は通常、トレイ２４を係合面３２と相対的に決まる所望の位置まで誘導するように構成されている。実際、上面６８が均一に構成されている場合、位置合わせタブ８０によって実質的に、上面６８のどの部分が係合面３２となるかが決まる（例えば、位置合わせタブ８０は、バラストアーム４２ａに対してトレイ２４を位置決めすることによって、上面６８のどの部分がトレイ２４に接触するかを決定し、この接触部分が係合面３２となる）。位置合わせタブ８０は、テーパー状端部８２、８４を含み、自由端８６で終端している。自由端８６は、開放領域７２内に位置しており、足部分６２の最大高さを定めている。言い換えると、位置合わせタブ８０の自由端８６は、足部分６２の下面８８と比較すると、係合面３２より上方にあり、タブ高さＨＴ（図４Ｄが最も分かりやすい）を定めている。係合面３２は、自由端８６の垂直方向下方に位置しており、高さはＨＥである（図４Ｄが最も分かりやすい）。例えば、下面８８は、ＰＶモジュール２２の支持面という機能を持ち、平坦な設置面に載置されるように構成されている。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂに示すように、上面６８のうち係合面３２および任意の位置合わせタブ８０を定めている部分は、長手方向において肩部分６０と足部分６２の終端１００との間に位置している。一部の実施形態によると、足部分６２には、終端１００に隣接して取着領域１０２が形成されている。取着領域１０２は、設けられる場合、第１の側方フレーム部材５４から長手方向に離間した空間位置に定められる（このため、図１に示すように、形成が完了すると、後方フレーム部材５２から長手方向に離間した位置に定められることになる）。より具体的に説明すると、肩部分６０から足部分６２が長手方向に延伸していることによって、第１の側方フレーム部材５４だけでなく後方フレーム部材５２より後方の空間に取着領域１０２を位置決めする。いずれにしても、取着領域１０２は、対応するバラストアーム４２（例えば、図示しているバラストアーム４２ａ）を、端部同士を組み合わせて同一構造の別のＰＶモジュール２２の対応する構成要素へと取着する際の作業を容易にするように構成されている。例えば、取着領域１０２は、横方向に延伸している穴１０４を持つとしてよい。位置合わせタブ８０（および、係合面３２）は、以下で説明する理由のために、取着領域１０２から長手方向に離して配置される。
【００３５】
一部の実施形態によると、図３Ｂが最も分かりやすいが、足部分６２は、ＰＶモジュールアセンブリの別の１以上の構成要素、例えば、風向偏向部材（不図示）の取着を容易にする部分を持つとしてよい。例えば、足部分６２は、１以上のスロット１１２が設けられている風向偏向部材取着部１１０を含むか、または、定めるとしてよい。これに代えて、風向偏向部材取着部１１０の形態はさまざまに変更するとしてよい。いずれにしても、係合面３２および位置合わせタブ８０は、設けられる場合、長手方向に肩部分６０と風向偏向部材取着部１１０との間に配置される。これに代えて、風向偏向部材取着部１１０を省略するとしてよい。
【００３６】
図１に戻って説明を続けると、バラストアーム４２の構成は上記のものとは異なって、骨組部４０の任意の部分から延伸するか、または、骨組部４０の任意の部分と対応付けられて、必ずしも設置面に対してＰＶモジュール２２を支持する機能を持つように構成される必要はないとしてよい。より一般的に言うと、バラストアーム４２は、設置が完了するとトレイ２４と選択的に面で接するように空間内に配置される係合面３２を持つ。
【００３７】
トレイ２４は通常、係合面３２と選択的に面で接する停止面３４を含む。本開示の原理に応じたトレイ２４の構成の一例を図４Ａおよび図４Ｂに詳細に示す。トレイ２４は、底面１２０、１以上の側壁１２２（総称）、および、縁部１２４を含む。側壁１２２は、底面１２０から延伸して、内部にさまざまな形態のバラスト（不図示）を保持し得る収納領域１２６（図４Ａを参照のこと）を画定している。縁部１２４は、側壁１２２から底面１２０とは反対側に延在し、後述するようにフレーム２８（図１を参照のこと）と面で接する停止面３４（総称）を画定している。
【００３８】
トレイ２４は、ＰＶモジュールアセンブリ２０（図１を参照のこと）と組み合わせて用いられる場合、設置面（例えば、屋上）に載置されるか、または、設置面に立て掛けられる。このため、底面１２０は、内面１３０（図４Ａを参照のこと）および外面１３２（図４Ｂを参照のこと）を画定しており、外面１３２が設置面に載置される。図４Ｂの図示が最も分かりやすいが、外面１３２には、互いに対向する側壁１２２、例えば、第１の横方向の側壁１２２ａと第２の横方向の側壁１２２ｂとの間に、開口しつつ延在している１以上のスロット１３４が形成されているとしてよい。このような構成によると、設置箇所の水またはその他の液体がスロット１３４を通って底面１２０の下方を簡単に流れていく。これに代えて、スロット１３４のうち１以上は、互いに対向している第１の長手方向の側壁１２２ｃと第２の長手方向の側壁１２２ｄとの間に延在するとしてもよい。さらに別の実施形態によると、スロット１３４は省略するとしてもよい。
【００３９】
側壁１２２は、底面１２０の内面１３０から上向きに突出しており、底面１２０の形状と同様の形状を形成している。例えば、一部の実施形態によると、第１の横方向の側壁１２２ａの長さは、第２の横方向の側壁１２２ｂの長さよりも短いとしてよいが、その他の形状も同様に実施可能である。いずれにしても、一部の実施形態によると、側壁１２２のうち１以上に排水開口１４０が形成されている。排水開口１４０は、側壁１２２の厚み方向に貫通しており、収納領域１２６からトレイ２４の外部へと水等の液体を排出する。例えば、図４Ａおよび図４Ｂは、横方向の側壁１２２ａ、１２２ｂに形成されている排水開口１４０を示しており、排水開口１４０のうち少なくとも一部は任意で底面１２０へと延在する。これに代えて、また、これに加えて、排水開口１４０は、長手方向の側壁１２２ｃおよび／または１２２ｄの一方または両方に形成するとしてもよい。
【００４０】
側壁１２２の高さは、後述するように、ＰＶモジュール２２（図１）の下方にトレイ２４を少なくとも部分的に配置することが容易になるように選択されるとしてよい。この好ましい属性を維持しつつ、所望の（種類、サイズ、および／または、量の）バラストを収納するために十分な容積を持つ収納領域１２６を形成する。一部の実施形態によると、側壁１２２の高さは、敷石ブロックを２つ重ねて保持することができるサイズにする。同様に、トレイ２４のほかの寸法属性は、同様の有用なバラスト部材（例えば、敷石ブロック）を収納することを考慮しつつ、ＰＶモジュール２２（図１を参照のこと）の特徴に応じて選択される。例えば、トレイ２４の最大横幅（つまり、長手方向の側壁１２２ｃ、１２２ｄの間の距離）は、バラストアーム４２ａ、４２ｂ（図１を参照のこと）の間の距離よりもわずかに小さくする。また、トレイ２４の最大縦幅（つまり、横方向の側壁１２２ａ、１２２ｂの間の距離）は、足部分６２（図３Ａを参照のこと）の長さよりもわずかに小さくする。これに代えて、他の寸法属性もまた想定され得る。
【００４１】
縁部１２４は、全ての側壁１２２によって画定されている外周の回りに均一に延在しており、トレイ２４全体の剛性を高める役割を持つ。これに代えて、縁部１２４は、側壁１２２の一部のみに沿って設けられるとしてもよい（例えば、長手方向の側壁１２２ｃ、１２２ｄのうち一方または両方から延伸）。いずれにしても、縁部１２４は、トレイ２４をＰＶモジュール２２（図１を参照のこと）に対して部分的に取り付けることを容易にする特徴を１以上持つと共に、停止面３４が所望の空間位置に配置されるように構成される。
【００４２】
具体的に説明すると、図４Ｃは、長手方向の側壁１２２ｃの縁部１２４の特徴を詳細に示す図である。例えば、図４Ｃは、長手方向の側壁１２２ｃが任意で含むフランジ部またはハンドル部１４２から縁部１２４が延伸している様子を示している。縁部１２４は、閉じている端面１５２と、互いに対向している第１および第２の側面１５４、１５６とによって画定されているチャネル１５０を形成している。第２の側面１５６は、縁部の壁部１５８によって形成されており、壁部１５８はさらに下面１６０を画定している。図４Ｃに示すように、下面１６０によって停止面３４が画定されている。縁部１２４がトレイ外周の全周囲にわたって形成されている限りは（例えば、図４Ａを参照のこと）、停止面３４は下面１６０の一部とする。言い換えると、係合面３２（図１を参照のこと）について上述したのと同様に、縁部１２４の全てを、設置が完了した際にはＰＶモジュール２２（図１を参照のこと）の移動を制限する停止面３４とする必要は必ずしもない。これに代えて、一部の実施形態では、縁部１２４の下面１６０のうち係合面３２と面で接触する部分のみが停止面３４を形成する。これに代えて、停止面３４は、トレイ２４の別の箇所に設けられて、縁部１２４は省略するとしてもよい。
【００４３】
図４Ｃに示す許容範囲内の構成について、チャネル１５０の幅は、位置合わせタブ８０（図３Ａおよび図３Ｂを参照のこと）の寸法に応じてサイズを決める（例えば、位置合わせタブ８０の寸法よりもわずかに大きくする）。また、トレイ２４は、フレーム２８（図１を参照のこと）の寸法に応じて、底面１２０の外面１３２と相対的に、端面１５２および停止面３４の垂直方向の位置を空間内で決めるように構成されている。この点について、トレイ２４は、底面１２０の外面１３２から所定の高さＨＣに、チャネルの閉じた端面１５２が配置されるように構成されている。同様に、停止面３４は、外面１３２から所定の高さＨＳに形成される。
【００４４】
トレイ２４の寸法とフレーム２８との間の関係は、図４Ｄを参照して説明され得る。図４Ｄは、ＰＶモジュールアセンブリ２０の一部分が安定化状態にある様子を示している。安定化状態とは、トレイ２４が、フレーム２８の大きな移動を制限するように、フレーム２８、特に、バラストアーム４２ａと相対的に位置決めされている状態である。図から分かるように、フレーム２８、特に、バラストアーム４２ａの下面８８は、面Ｓ（例えば、屋上）に載置されていると同時に、面Ｓに対して依存することなく自立している。トレイ２４もまた、底面１２０の外面１３２で面Ｓに置かれている。このように、ＰＶモジュール２２およびトレイ２４はそれぞれ無関係に、面Ｓに対して自立している。
【００４５】
図４Ｄに示す安定化状態によると、位置合わせタブ８０は、チャネル１５０内に位置しており、フレーム２８の係合面３２は、トレイ２４の停止面３４から離間しつつも停止面３４と位置合わせされている。このような構成によると、位置合わせタブ８０は、トレイ２４を図４Ｄに示す安定化状態に誘導する機能を持つ。しかし、トレイ２４およびフレーム２８は、物理的に接続されておらず、その他の方法でも互いに固定されていない点に注目されたい。
【００４６】
例えば、トレイ２４およびバラストアーム４２ａの寸法は、位置合わせタブ８０の自由端８６が間隙１６２だけチャネル１５０の端面１５２から垂直方向に離間するように、決められる。位置合わせタブ８０の高さＨＴ（つまり、下面８８と自由端８６との間の垂直方向の寸法）は、チャネル１５０の垂直方向の高さＨＣ（つまり、底面１２０の外面１３２とチャネル１５０の端面１５２との間の垂直方向の寸法）よりも小さくする。同様に、係合面３２と停止面３４との間にも間隙１６４が設けられる。フレーム２８の係合面３２の高さＨＥ（つまり、下面８８と係合面３２との間の垂直方向の距離）は、トレイ２４の停止面３４の垂直方向の高さＨＳ（つまり、底面１２０の外面１３２と停止面３４との間の垂直方向の距離）よりも小さくなる。間隙１６２、１６４を設けることによって、トレイ２４（および保持されているバラスト）は、通常条件において（つまり、ＰＶモジュール２２が面Ｓに対して図４Ｄに示すように配向されて自立しており、ＰＶモジュール２２の質量を十分に超える大きさの上向きの力が加えられていない場合に）フレーム２８に力を加えることがない。利用されるバラストがＰＶモジュールから常に「吊り下がっている」従来の構成とは違って、本開示に係るＰＶモジュールアセンブリ２０では、バラストに起因する力または応力が長期間にわたってフレーム２８に加えられることがなくなる。しかし、表面Ｓから上向きにＰＶモジュール２２を持ち上げるのに十分な大きさの力がＰＶモジュール２２にかかると、バラストアーム４２ａの係合面３２がトレイ２４の停止面３４に接触または当接し、トレイ２４に担持されているバラストが上向きの力を相殺して、面ＳからＰＶモジュール２２が大きくずれないようにする。
【００４７】
図４Ｄに示すように、設置されて安定化状態にある場合、トレイ２４が開放領域７２に位置している間、開放領域７２のうち影響を受ける容積は最小限に抑えられる。つまり、縁部１２４は開放領域７２のごく小さい一部分を占有するに過ぎない。この結果、開放領域７２は、ＰＶモジュール２２のほかの構成要素、例えば、配線／ケーブル（不図示）を通過させることができるようになる。この特徴は、必須ではないが、ＰＶモジュールアセンブリ２０がモジュールアレイの一部として利用され、隣り合わせに並べられた２つのＰＶモジュール間に配線／ケーブルを設けることが好ましく、当該配線／ケーブルは開放領域７２内に設けられ（そして、トレイ２４によって支持される）例では有用性が非常に高くなる。
【００４８】
安定化状態においてＰＶモジュール２２とトレイ２４とが互いに固定されていないことによって、バラストに起因する応力がフレーム２８にかかるという問題が解決されるだけでなく、ＰＶモジュールアセンブリ２０を簡単に複雑な手順なしで設置することが容易になる。例えば、安定化状態にするべく（安定化状態から外すべく）トレイ２４をＰＶモジュール２２に部分的に取り付ける様子を、図５Ａに概略的に示す。より具体的には、ＰＶモジュール２２を所望の位置（例えば、屋上）に載置した後、トレイ２４に所望のバラスト１７０（例えば、敷石ブロック、石、砂利等）を搭載する。設置者はその後、トレイ２４をフレーム２８に対して挿入する。例えば、トレイ２４は、バラストアーム４２に隣接して（バラストアーム４２の後方に）面Ｓに載置され、面に沿って摺動させて、トレイ２４を開放領域７２へと入れる。トレイ２４は、上述したように、位置合わせタブ８０が縁部１２４のチャネル１５０（図４Ｃ）に係合するまで、移動させる。この点について、位置合わせタブ８０のテーパー状端部８４によって、縁部１２４が所望の位置に誘導されやすくなるとしてよい。これに代えて、または、これに加えて、トレイ２４は、設置面Ｓに対してわずかに持ち上げられて、図示されているように係合面３２に載置されるとしてよい。いずれにしても、ＰＶモジュールアセンブリ２０を安定化状態に配置する際には、道具、または、接続用の構成要素あるいは取着用の構成要素を一切利用する必要がない。これに代えて、トレイ２４は素早く且つ容易に手動で安定化状態に誘導される（そして、安定化状態から外される）。
【００４９】
図５Ｂは、一部の実施形態に係るＰＶモジュールアセンブリ２０が安定化状態にある様子をより完全に近い形で示す図である。トレイ２４が、上述したように、バラストアーム４２ａ、４２ｂの間に延在している。このような構成によると、トレイ２４は、バラストアーム４２ａ、４２ｂの両方が大きく移動しないように制限する機能を持つ（つまり、バラストアーム４２ａ、４２ｂのそれぞれが上述した係合面３２を持ち、トレイ２４は対応する停止面３４（図４Ｃを参照のこと）を持つ）。さらに、トレイ２４の少なくとも一部、一部の実施形態では全体が、ＰＶ積層体３０および／または骨組部４０の対応する構成要素（例えば、後方フレーム部材５２）の下方または垂直方向下方に位置している。このように配置されている場合、バラストアーム４２ａ、４２ｂ間には、開放空間１７２が、トレイ２４に占有されることなく残っている。空間１７２は、ＰＶモジュールアセンブリ２０がＰＶモジュールアレイの一部として利用される場合に、便利な領域または通路となる。また、トレイ２４に用意されている収納領域１２６（図４Ａを参照のこと）は外部からの操作が非常に容易であるので、設置者は各トレイ２４に含められるバラスト１７０の量または質量を別々に決定することができる。逆に、バラストトレイ２４は設置場所から取り外すことも可能である（または、最初からＰＶモジュール２２に対応付けないとしてもよい）。このように、本開示によれば、アレイの各ＰＶモジュールにバラストが必要か否かを設置者が選択的に判断することができるという特徴がさらに任意で得られる。例えば、複数のＰＶモジュール２２を備えるアレイでは、各ＰＶモジュール２２に関してバラスト「調節」を行うことができる。トレイ２４は一部のＰＶモジュールに設けるとしてよく、トレイ２４に含められるバラストの質量／重量は所望のままに選択され、他のＰＶモジュール２２についてはトレイ２４を設けない。
【００５０】
同様に、ＰＶモジュールアレイ１９０の一例の一部分を図５Ｃに示す。ＰＶモジュールアレイ１９０では、第１のＰＶモジュール２２ａおよび第２のＰＶモジュール２２ｂが端部同士で互いに取着されている。この点について、第１のＰＶモジュール２２ａは、本開示に係るＰＶモジュールアセンブリ２０ａの一部として設けられており、上述したようにフレーム２８に取り外し可能に対応付けられているトレイ２４（図５Ｃでは一部分が隠れている）を含む。トレイ２４を第１のＰＶモジュール２２ａと相対的に（一部分または全体がＰＶ積層体３０の下方に来るように）配置するのは、図示されているように第１のＰＶモジュール２２ａのバラストアーム４２ｂと第２のＰＶモジュール２２ｂの結合アーム４４ｂとを結合する際にトレイ２４が邪魔にならないようにするためである。また、ＰＶモジュール２２ａおよび２２ｂ間の通路２００（総称）は、何も無い（つまり、トレイ２４が塞いでいない）ので、設置者は自由にアレイ１９０に沿って移動できる。
【００５１】
本開示に係るＰＶモジュールアセンブリ２０（図１）によれば、任意であるが、ＰＶモジュールアレイのＰＶモジュール同士の取着が容易になること以外にも、１以上の別個の構成要素を追加でフレーム２８に取着することを容易または可能にする。一例として、図６は、本開示の別の実施形態のＰＶモジュールアセンブリ２１０を示している。アセンブリ２１０は、上述のアセンブリ２０と非常に類似しており、ＰＶモジュール２２およびバラストトレイ２４を備える。また、風向偏向部材２１２が設けられており、フレーム２８に取着されている。風向偏向部材２１２は、例えば、上述した風向偏向部材取着部１１０（図３Ｂを参照のこと）によって、後方フレーム部材５２およびバラストアーム４２に結合することができる。いずれにしても、図６に示す安定化状態でのトレイ２４の位置は、風向偏向部材２１２が所望どおりにフレーム２８に結合され、トレイ２４が風向偏向部材２１２から離間するような位置となる。図６に示す構成例によれば、トレイ２４は、風向偏向部材２１２に物理的に取着されておらず、風向偏向部材２１２の一部でもない点に注目されたい。
【００５２】
図１を再び参照すると、トレイ２４は、強度および剛性が適切なさまざまな材料から形成されるとしてよい。一部の実施形態によると、トレイ２４は、全体が１または複数のプラスチック材料またはポリマー材料から形成される。例えば、トレイ２４は、型を用いて成形されたポリマー部品であってよく、例えば、射出成形されたＰＰＯ／ＰＳ（ポリフェニレン・オキサイド・コポリマー／ポリスチレン混合物）またはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）であってよいが、ほかのポリマー材料または電気的絶縁材料も利用可能である。このような構成によると、ＰＶモジュールアセンブリ２０の一部として非導電性のプラスチックトレイ２４を任意で利用すると、接地部品（または、関連する設置手順）を追加する必要がなくなる。関連実施形態によると、フレーム２８も同様に、１または複数のプラスチック材料またはポリマー材料から形成されており、ＰＶモジュールアセンブリ２０を電気的に接地する必要がなくなる。しかしこれに代えて、トレイ２４および／またはフレーム２８の一方または両方は、一部分または全体が金属から形成されるとしてもよい。少なくともフレーム２８の一部分または全体がプラスチック製の場合、安定化状態においてトレイ２４がフレーム２８に物理的に取着されていない（または、フレーム２８に負荷をかけていない）という本開示の特徴によって、フレーム２８が長期にわたって壊れない可能性を大幅に高まることに注目されたい。プラスチックフレーム２８は、時間が経過しても、プラスチック部品に大きな応力が加えられる場合の一般的な懸念であるクリープが（従来のバラスト実装ＰＶモジュール構成とは違って）発生しない。
【００５３】
本開示に係るＰＶモジュールアセンブリは、従来の構成に比べて著しい改善点を有する。トレイは、道具を利用することなく、ＰＶモジュールに素早く且つ容易に設置される。また、風力特性を非常に高い水準に維持しつつ、長期にわたって、応力に起因したＰＶモジュールの破損を防ぐ。トレイを設けてもアセンブリ全体の占有面積に対する影響は小さく、任意でプラスチック部品を利用すれば、接地部品および設置手順を追加する必要はなくなる。
【００５４】
好ましい実施形態を参照しつつ本開示を説明してきたが、当業者であれば、本開示の思想および範囲から逸脱することなく、形態および細部を変更し得るものと認めるであろう。
【図１】
0005472860.tif 000002
【図２】
0005472860.tif 000003
【図３Ａ】
0005472860.tif 000004
【図３Ｂ】
0005472860.tif 000005
【図４Ａ】
0005472860.tif 000006
【図４Ｂ】
0005472860.tif 000007
【図４Ｃ】
0005472860.tif 000008
【図４Ｄ】
0005472860.tif 000009
【図５Ａ】
0005472860.tif 000010
【図５Ｂ】
0005472860.tif 000011
【図５Ｃ】
0005472860.tif 000012
【図６】
0005472860.tif 000013