(57)【要約】典型的にソーラーパネルモジュールからなる組立体が開示され、それは風にさらされる表面に装着されており、前記表面に対してある角度で装着されるパネルと、前記パネルの先端部から延在する陥凹面をそれが装着される表面に固定する手段とを有し、それによって前記陥凹面への風の影響は組立体に加わる風に起因する揚力を低下させる。この配置は組立体が吹きとばされるのを防ぐのに必要なバラストの量を減少させる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風にさらされる表面に装着される組立体であって、前記表面にある角度で装着されるパネルと、前記パネルの上端部から延在する陥凹面を画成してパネルを装着させる手段とを有する組立体。
【請求項２】
前記陥凹面は翼型形状を有する請求項１記載の組立体。
【請求項３】
前記陥凹面はＮＡＣＡ形状を有する請求項２記載の組立体。
【請求項４】
前記陥凹面の最大曲率の点の位置は前記パネルに隣接する端部より前記表面の先端部により近接している請求項３記載の組立体。
【請求項５】
前記陥凹面の最大曲率の前記点は、前記先端部から前記パネルに隣接する前記端部までコードに沿って２０％と４０％の間に位置する請求項４記載の組立体。
【請求項６】
前記陥凹面の前記最大曲率は５％と１５％の間である請求項４または５記載の組立体。
【請求項７】
前記陥凹面の前記最大曲率は８％と１２％の間である請求項６記載の組立体。
【請求項８】
前記パネルの前記端部と前記陥凹面との接合部は、前記接合部を横切る滑らかな断面の形状を与えるよう形作られる請求項１乃至７いずれかに記載の組立体。
【請求項９】
前記パネルはソーラーパネルである請求項１乃至８いずれかに記載の組立体。
【請求項１０】
それぞれは装着されたソーラーパネルからなる個々のモジュールの配置を備えており、前記モジュールは対応する伸張した陥凹面に連結される伸張した列のソーラーパネルを形成するようにともに連結される請求項９記載の組立体。
【請求項１１】
連結したモジュールの一連の平行な列を備えており、ある列からの前記伸張したパネルはすぐ正面の前記列の前記伸張した陥凹面と合わせるか及び／又は重なる請求項１０記載の組立体。
【請求項１２】
前記陥凹面は、前記パネルと凹面シートの下の領域への空気流を可能にする１つ以上の孔部と目打ちを含んだ硬いシートの形状である請求項１０又は１１記載の組立体。
【請求項１３】
連結した前記モジュールは、各モジュールの個々の前記陥凹面が離間するよう配置されて空気が通るギャップを提供する請求項１０乃至１２いずれかに記載の組立体。
【請求項１４】
１対のスロットは、前記パネル及び／又は陥凹面のいずれかの側に備えられて、ほぼ垂直な内壁に関して前記パネル又は表面の下のものはほぼ水平な開口部を画成し、上のものはほぼ垂直な開口部を画成する請求項１乃至１３いずれかに記載の組立体。
【請求項１５】
前記１対のスロットは、前記パネルのどちらかの側に備えられる請求項１４記載の組立体。
【請求項１６】
さらに、前記パネルと陥凹面とベースパネルがともに三角形の組立体を形成するようなベースパネルを備える請求項１乃至１５いずれかに記載の組立体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、平板或いは類似のものが有効な固定具なしで支持表面に対してある角度で装着される必要がある場所で使用する場合の低バラスト装着システムに関する。本発明は、支持表面に対してある角度でソーラーパネルを装着する際に特に適用可能である。
【０００２】
例えば光電池などのソーラーパネルは、電源としてますます重要になりつつある。特に、建物の屋根に取り付けられる発電用のソーラーパネルの使用がますます普及している。
【０００３】
多くのタイプのソーラーパネル装着システムは技術的に知られている。例えば、ソーラーパネルは存在する屋根に付けられることができるし、または新しい屋根の独自のデザインに組み込まれることもできる。パネルが１つの存在する屋根に付けられる場合、それらは屋根の表面を貫通するボルトのような固定装置を使用して存在する表面に通常固く締められる。一般的に、そのような貫通する固定装置による屋根を覆う膜の裂け目は好ましくなく、それは屋根を通って漏れが起こるという問題を引き起こす可能性があるからである。
【０００４】
あるいは、屋根に固定されないソーラーパネル装着システムが使用されるが、代わりにバラストを使用して表面に単に組立体を押さえつけるものもある。十分なバラストが使用されて、最も風が強い時に屋根上のある位置にソーラーモジュールを堅固に保持する。
【０００５】
一般的に、ソーラーパネルはある角度で装着され、その表面は太陽熱放射の最適レベルを受け取る。それらが装着される屋根の表面が同じように傾斜していない場合、必然的にパネルは屋根の表面に対してある角度で固定される。そのようなパネルの下側は屋根の表面と鋭角を形成し、明らかに適当な方向から吹く風に対して大きな抵抗を与えることができ、そのような状況では風の揚力や抗力が主な問題となりうる。これを克服するため、バラストだけによる装着システムは大量のバラストを必要とする。
【０００６】
しかしながら、有効なバラストに対する条件によってソーラーパネル配置は多くの屋根、特に多くの平らな屋根に対して不適当になり、重さに耐える強度が不十分になりうる。したがって、風の揚力に対して十分な抵抗力を有するより軽量の装着システムが必要となる。
【０００７】
例えば米国特許第５７４６８３９号明細書には、角度を持ったソーラーパネルの後方に偏向板を使用するとパネルのまわりの風がたわみ、相当する風の揚力を減衰させることが開示されている。しかしながら、平らな偏向板のみがパネルの後方下側に届く風に対してバリアとして効果的に作用することが開示されている。
【０００８】
今や我々は風をたわませる陥凹面を利用した装着システムを使用することによってより効果的に風の揚力を減衰させることができることがわかっている。これは、風の揚力が問題となる表面に対してある角度で装着されるパネルからなるいかなる組立体にも適用可能である。
【０００９】
したがって、本発明は風にさらされる表面上に装着されて前記表面にある角度で装着されるパネルを有する組立体と、前記パネルの上端部から延在する陥凹面をそれが装着される表面に固定する手段とを提供する。
【００１０】
本件出願では、「陥凹面」は大半の断面図の大半を占める凹面の側断面図を有する表面を意味する。それは端部に隣接する異なる形状を有する表面を除外せず、例えばその表面はそれが接続されるパネルの端部に隣接する凸部形状を有することができ、パネルとの接合部を横切って滑らかな表面を提供する。
【００１１】
もちろん、風はいずれの方向からでも組立体に作用することができるが、本発明によって扱われた揚力の問題は、風の成分がパネルとそれが装着される表面で画成される鋭角の中へ吹いているときに生じるだけである。従って、簡略化のために、本発明はそのような方向からの、すなわち陥凹面上に直接作用するわずかな風に関して記載する。この方向性で、組立体が装着される表面に隣接して（装着されるパネルとの接合部から離れた）陥凹面の端部は先端部と考えられ、装着されたパネルは風下であり後縁を形成することができる。
【００１２】
典型的には、装着されたパネルは平板或いは他の類似したシート材料から構成されるが、その支持表面に対してある角度で装着されるとき、たぶんいかなる建築物でも揚力の問題が生じるのに十分大きい風の抵抗力を有すると予測される。また、典型的には陥凹面は重量を最小化するために固形物よりはシートで構成される。
【００１３】
本発明の特定の適用例は、ソーラーパネルのようなパネルを平らな屋根にある角度で装着するものであって貫通する締め具を必要としないである場所にシステムを固定する。同じように、本発明は、例えば移動できる斜面又はジャンプの場合などの傾斜したパネル或いはプレートは空気力学的に軽減された風の揚力から恩恵を得る他の適用例での使用にも適している。
【００１４】
組立体の先端部は、（風が関係する方向に向いているとき）凹面形状を有し、風に影響される場合に風に起因する揚力を減衰させる。好適には、陥凹面は翼型形状を有し、例えばＮＡＣＡ（米国航空諮問委員会）の形状としてその技術で知られる形状である。ＮＡＣＡ形状は航空産業でよく知られており、空気力学的形状を必要とするいかなる適用例でも頻繁に使用される。多くのシリーズの番号付けされたＮＡＣＡ形状は公的に利用可能であるが、最大レベルの曲率（％）とその先端部からの形状に沿ったその位置に関して本発明の目的のために単純化して定義されることができる。陥凹面の最大曲率の点の位置はパネルに隣接する端部より表面の先端部により近接していることが好ましい。より好適には、先端部からパネルに隣接する端部までの弦に沿って２０％から４０％の間に位置する。この点での最大曲率（又はそり）は好適には５％から１５％の間であって、より好適には８％から１２％の間である。
【００１５】
いかなる特定の適用例で利用される陥凹面の正確な形状はパネルの装着角度と耐えることが要求される風の速度と（バラストを含む）組立体の全体のサイズと重量とによって変化することが容易に明らかであるだろう。例えば、比較的弱い屋根の上などの最小のバラストがどうしても必要な場合は、形状は風に起因する揚力を最小化するよう設計される。しかしながら、バラストの条件があまり厳しくなくより多いバラストが使用されることができる場合には、先端部は揚力が最も減衰するように形作られる必要はなく、他の要素を形状に影響させることができる。
【００１６】
おそらく、パネルの端部と陥凹面との接合部は接合部を横切る滑らかな断面の形状を与えるよう形作られ、それによって接合部を横切る空気の層流を活発にして乱気流を減少させる。これによってそのデザインは揚力を低下させるのにより効果的になる。したがって、陥凹面の形状はパネルと境を接するその端部に近接して修正されるだけであり、空気力学的な形状に悪影響を与えない。
【００１７】
好適な実施例では、スロットはソーラーパネル及び／又は陥凹面のどちらかの側に備えられ、ほぼ垂直な内壁に関してその下部のものはほぼ水平の開口部を画成し、上部のものはほぼ垂直な開口部を画成する。屋根を横切って吹く風は水平スロットを通るパネルと陥凹面によって画成される空間に入り、内壁によって上向きに曲げられて垂直スロットを通って出る。それによって下向きの反力を発生し、パネル又は陥凹面のどちらも風上であり、さらに風に起因する揚力を軽減するのに役立つ。スロットは陥凹面よりソーラーパネルのどちらかの側に備えられるほうが最も好ましい。この配置はさらに利点があり、それは対流によってパネルを冷却できることである。
【００１８】
さらに好適な実施例では、組立体は付加的にベースパネルからなり、フロントパネルと後部陥凹面とベースパネルはともに三角形の組立体を形成する。２つの直立したパネルによって固定された内部の空間に入る風は、上向きの力をそれらのパネルに及ぼし、下向きの力をそれらが立っている表面に及ぼし、それが屋根である場合にはその表面からそれらを分離する役目をする。それらが立っている表面が組立体の統合部分である場合、その危険性は未然に防がれる。
【００１９】
本発明がソーラーパネルの組立体である場合、典型的にはその組立体は通常列を成して配置される個々のモジュールの配置で構成され、それぞれは装着されたソーラーパネルからなる。全体の組立部は個々のモジュールがともに相互接続するよう設計されることが好ましい。典型的には、全体の配置は周辺ケーブルによってともに固定され、その配置中に横方向の力を分配する役目を担っており、１００個ものモジュールを含む。これは全体の配置がより堅固であり風の揚力に対するより大きい抵抗力を有するという利点がある。そのような構成では、隣接する個々のモジュールの配置は、単一の伸張したソーラーパネルが同様に伸張した陥凹面に効果的に取り付けられるものを形成する。典型的には、それらの列のいくつかは平らな屋根上に平行に使用される。そのような場合、１列からの伸張したパネルはすぐ正面の列の伸張した陥凹面と合っており及び／又は重なることが好ましい。このようにして、延在する配置が得られ、潜在的な風の揚力にさらされる最小の端部を有する。
【００２０】
配置の各列の端部には、典型的には凹面形状のエンドキャップ又はフェアリングを供給する。これは鋭角の配置を横切って吹く風の影響を最小にするのに有利である。
【００２１】
陥凹面は、典型的には硬いシートの形状である。ある実施例では、１つ以上の孔部又は目打ちを含み、パネルや凹面シートの下の領域への空気流を可能にする。同様に、一連のモジュールはともに接続されて１列のパネルを形成する場合、その接続が各モジュールの個々の陥凹面がわずかに離間するように配置されることができ、空気が通るギャップを与える。
【００２２】
モジュールはこのようにして連結され、いくつかの典型的に平行な列のモジュールの配置を形成する。そのような配置のサイズや形状は、パネルが装着されるべきである領域、例えば、屋根の形状などのレイアウトなしでも合うように適宜に決定されることができる。また、配置のサイズと形状を決定するときに、他の要素が考えられ、例えばメンテナンス目的で配置内のモジュールに適宜に接近することを可能にする。
【００２３】
いくつかのモジュールが列を成してともに接続される場合、組立体はその列のモジュールの下に溝を含むことができる。そのような溝は例えば電気部品を収容するのに使用されることができ、ここでそれらは要素から保護されることができる。例えば、装着システムはソーラーパネル配置に使用され、変換器と他の電気部品はその配置の下に収容されることができる。列の端部のフェアリングは電気屋根貫通部又は主な電気接合ボックスを覆うのに使用されることができる。
【００２４】
ともに列を成した組立体の個々のモジュールを締める手段は、当業者に知られているいくつかの適当な手段からなっていてもよい。使用されうる固定具の例は拡張ロールプラグを有するねじ、標準のねじ及びナット、或いはプラスチック内金属挿入物を含む。使用される止め金具はプラスチックや金属などの適当な材質のものであってもよい。
【００２５】
隣接する装着モジュールをともに固定するのに使用される取り付け具及び／又は止め金具は全体の配置により滑らかな表面を生成するような方法で空気力学的に形作られ、風の揚力にさらされる端部の数を減少させることが好ましい。また特に、各列の端部を固定するのに使用される締め具は空気力学的に形作られることが好ましい。このようにして、組立体全体に渡る風の滑らかな流れが実現し、乱流を減少させて揚力を減衰させるデザインの効果を上げることができる。
【００２６】
組立体が隣接するか或いは相互接続するソーラーパネルモジュールの列から構成され、いくつかの列が平行に位置して配置を形成する場合には、陥凹面と各列のいずれかの締め具は反射性材料で形成されるかコーティングされて後部列のソーラーパネル上に太陽熱放射を反射することができる。
【００２７】
さらに、本発明の好適な実施例は添付図面を参照して記載される。
【００２８】
図１では、接続された１対のモジュールが示され、それぞれ反射性陥凹面２に取り付けられたパネル１からなる。この特定の実施例では、陥凹面はパネル１に隣接するその端部で凸部３を有し、その２つの部分間の接合部を横切る滑らかな表面を備える。これは接合部を横切る空気の層流を確保するためである。また、この実施例は隣接するモジュールをともに接続する接合板４を有する。
【００２９】
モジュールの配置が平行な列から構成されるよう作られる場合、配置の正面のパネルはさらに空気力学的に形作られた付属部品５を有し、滑らかな空気流がその方向からそれらを横切ることを可能にする。図２と図３はそのような配置の部分を示し、それぞれ３つのモジュールの３つの列６，７，８からなる。内部構成を示すため、その配置の１つのパネルは示されておらず、もう一つのパネル９は前方へ回転するよう示される。これらの図では、接合板４は再び目に見える。その構成がどのようであるかは、１列のパネルが隣接する列の陥凹面と重なっていると見ることができる。
【００３０】
陥凹面の形状の例は図４と図５に示される。これらは修正されたＮＡＣＡ形状を示し、最大１０％のそりを有し、表面の形状に沿って異なる点に位置する。そりが最大の点をパネルに隣接する端部より先端部により近くに位置づけることが望ましいことがわかる。これらの理論的形状の両方で、パネルの端部に隣接する（すなわち先端部から離れている）その端部で形状の平滑化はない。実際には、これは組立体の上に尖った端部を形成し、乱流と増大する揚力をもたらす。これはその形状のこの端部を平滑化することによって影響を弱め、凸部を形成し、パネルの隣接する上面に滑らかに導くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】パネルと関連する陥凹面とからなる隣接する各モジュールの１対を示す。
【図２】図１のモジュールの平行な列の配置を示す。
【図３】もう片方の側からの図２と同じ見取り図を示す。
【図４】ＮＡＣＡ形状を有する陥凹面を示す。
【図５】対称性を有するＮＡＣＡ形状の陥凹面を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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