(57)【要約】  軽量化されたアセンブリは、ＰＶモジュールの相互接続されるアレイを備え、ＰＶモジュールはそれぞれ、モジュールの外周部分によって一部規定される。アレイは、上縁部、側縁部及び下縁部を含む外周部によって一部規定される。アレイは、アレイの上縁部又は下縁部の少なくとも一方に沿って傾斜した屋根に固定される。アセンブリは更に、隣接するＰＶモジュールに揚力を分配し、モジュールの外周部分に沿って設けられた連結構造を備える。アセンブリはまた、アレイの下縁に沿って位置する少なくとも１つの風向偏向部材、及び、傾斜した屋根に設けられアレイの少なくとも一部を支持する非貫通型台座脚部を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールの外周部分によって一部規定される太陽電池（ＰＶ）モジュールを複数含み、相互接続されるアレイであって、上縁部、側縁部及び下縁部を含む外周部によって一部規定され、前記相互接続されるアレイの前記上縁部又は前記下縁部の少なくとも一方に沿って傾斜した屋根に固定される前記相互接続されるアレイと、
揚力を隣接するＰＶモジュールに分配し、前記ＰＶモジュールの前記外周部に沿って設けられる連結構造と、
前記相互接続されるアレイの前記下縁部に沿って設けられる少なくとも１つの風向偏向部材と、
前記傾斜した屋根に設けられ、ＰＶモジュールの前記相互接続されるアレイの少なくとも一部分を支持する１以上の非貫通型台座脚部と
を備えるアセンブリ。
【請求項２】
前記相互接続されるアレイに掛かる風の揚力に対処するべく、前記相互接続されるアレイ内の力の分配、前記相互接続されるアレイの圧力均等化処理及び前記相互接続されるアレイの空気力学的処理のうちの少なくとも１つを使用する請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項３】
前記連結構造は、隣接するＰＶモジュール間に配置されて隣接するモジュールの縁部分を平らにし、隣接するＰＶモジュールを取り外すことなく１つのＰＶモジュールを取り外すことを可能にする請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項４】
前記風向偏向部材は、前記相互に接続されたアレイと前記屋根との間に空気を流すことを可能にするための空隙を、前記風向偏向部材と前記下縁部との間に有する請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項５】
前記風向偏向部材は、前記相互接続されるアレイと前記屋根との間の空気の対流を可能にする孔を多数有すると共に、前記相互接続されるアレイの上方を通過する突風を偏向する請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項６】
前記相互接続されるアレイ、風向偏向部材及び前記台座脚部は全体として、前記屋根上での平均荷重が、略１０ポンド／平方フィートを超えないように軽量化されている請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項７】
前記相互接続されるアレイは、貫通部材を使用して、前記傾斜した屋根に固定されている請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項８】
前記相互接続されるアレイは、隣接するＰＶモジュールの間に間隙を有する少なくとも複数の前記ＰＶモジュールを含む請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項９】
前記台座脚部は、ノンバラスト化された台座脚部である請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１０】
前記傾斜した屋根及び前記相互接続されるアレイに接続された貫通部材を更に備え、
前記貫通部材は、前記相互接続されるアレイの設置面積内に設けられる、前記相互接続されるアレイの前記外周部に沿って設けられる、又は、その両方である請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１１】
前記傾斜した屋根は、１／１２よりも大きな傾斜を有する請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１２】
前記上縁部又は前記側縁部の少なくとも一方に沿って位置する少なくとも１つの風向偏向部材を更に備える請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１３】
前記１以上の台座脚部は、高さを調整可能な脚部である請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１４】
前記１以上の台座脚部は、エラストマー材料を含む請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１５】
前記１以上の台座脚部は、バネの脚部である請求項１３に記載のアセンブリ。
【請求項１６】
第１ＰＶモジュールの第１の側は凹型取り付け構造を有し、第２ＰＶモジュールの第２の側は凸型取り付け構造を有し、
前記凸型取り付け構造は、前記凹型取り付け構造に受容される請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１７】
前記台座脚部と前記屋根の表面との間に配置される接着剤を更に備える請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１８】
前記１以上の台座脚部は、上部及び下部によって一部規定され、カプラが前記上部から延在する請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項１９】
第１ＰＶモジュールは、回転することにより第２ＰＶモジュールに固定可能である請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２０】
第１ＰＶモジュールは、スライドすることにより第２ＰＶモジュールから取り外し可能である請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２１】
前記屋根に取り付けられ、屋根取り付け位置を形成する１以上の貫通部材、及び、
アレイ取り付け位置において前記相互接続されるアレイと前記１以上の貫通部材とを接続する少なくとも１つの可撓性を有する繋縛を更に備え、
前記屋根取り付け位置は、前記アレイ取り付け位置からずれていてもよい請求項１に記載のアセンブリ。
【請求項２２】
モジュール外周部分によって一部規定される太陽電池（ＰＶ）モジュールを複数含む相互接続されるアレイであって、上縁部及び下縁部を含む外周部、並びに、前記モジュール外周部分に沿って設けられる連結構造によって一部規定され、傾斜した屋根に固定される前記相互接続されるアレイと、
前記傾斜した屋根と接続され、屋根取り付け位置を形成する１以上の貫通部材と、
アレイ取り付け位置において前記相互接続されるアレイと前記１以上の貫通部材とを接続する少なくとも１つの可撓性を有する繋縛と、
前記傾斜した屋根上に設けられ、ＰＶモジュールの前記相互接続されるアレイの少なくとも一部を支持する１以上の台座脚部と
を備え、
前記屋根取り付け位置は、前記アレイ取り付け位置からずれていてもよいアセンブリ。
【請求項２３】
前記１以上の貫通部材は、前記傾斜した屋根の表面下の垂木と接続される請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２４】
前記１以上の貫通部材は、前記モジュール外周部分とは、ずらして設けられている請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２５】
繋縛締め付け部材を更に備える請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２６】
前記相互接続されるアレイの第１ＰＶモジュールは回転させることにより、前記相互接続されるアレイの第２ＰＶモジュールに固定可能である請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２７】
前記相互接続されるアレイの第１ＰＶモジュールはスライドさせることにより、前記相互接続されるアレイの第２ＰＶモジュールに取り外し可能である請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２８】
前記連結構造により、隣接するＰＶモジュールを取り外すことなく１つのＰＶモジュールを取り外すことが可能となる請求項２２に記載のアセンブリ。
【請求項２９】
最小限の貫通を行う屋根搭載構造を使用して、傾斜した屋根上に、２つ以上の太陽電池（ＰＶ）モジュールを搭載する段階と、
ＰＶモジュールのアレイを構成するべく、前記２つ以上のＰＶモジュールを相互接続する段階と、
前記アレイの上縁部の少なくとも一部を、前記傾斜した屋根に固定する段階と、
少なくとも１つの風向偏向部材を、前記アレイの下縁部の少なくとも一部と接続する段階と、
前記アレイに掛かる風の揚力に対処するべく、前記アレイ内の力の分配、前記アレイの圧力均等化処理及び前記アレイの空気力学的処理を行う段階と
を備える方法。
【請求項３０】
相互接続されたＰＶモジュールのアレイから、周りを取り囲むＰＶモジュールを取り外すことなく、少なくとも１つのＰＶモジュールを取り外す段階を更に備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記少なくとも１つのＰＶモジュールを取り外す段階は、第１ＰＶモジュールを第２ＰＶモジュールに対してスライドさせる段階を有する請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記２つ以上のＰＶモジュールを相互接続する段階は、
第１ＰＶモジュールの凸型取り付け構造を、第２ＰＶモジュールの凹型取り付け構造に挿入する段階と、
前記第１ＰＶモジュールを前記第２ＰＶモジュールに対して回転させる段階とを有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３３】
前記アレイの第１ＰＶモジュールと、前記アレイの第２ＰＶモジュールとを連結させる段階を更に備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３４】
前記屋根搭載構造と前記傾斜した屋根の表面との間に、接着剤を配置する段階を更に備える請求項２９に記載の方法。
【請求項３５】
可撓性を有する繋縛ケーブルを使用して、前記アレイの一部分を前記傾斜した屋根に固定する段階を更に備え、
前記固定する段階は、前記繋縛ケーブルを、前記アレイ及び前記屋根の上部デッキに接続された貫通部材に固定する段階を有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３６】
前記２つ以上のＰＶモジュールを搭載する段階は、
前記２つ以上のＰＶモジュールを、ＰＶモジュールの水平方向の行に配置する段階と、
隣接するＰＶモジュール間に、連結を配置する段階と
を有する請求項２９に記載の方法。
【請求項３７】
前記連結を取り除き、第１ＰＶモジュールを隣接するＰＶモジュールに対してスライドさせる段階を更に備える請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
モジュール外周部分によって一部規定される太陽電池（ＰＶ）モジュールを複数含む相互接続されるアレイであって、前記ＰＶモジュールは隣接するＰＶモジュールの間に間隙を有し、前記相互接続されるアレイは、上縁部及び下縁部を含む外周部によって一部規定され、前記上縁部の少なくとも一部に沿って傾斜した屋根に固定される前記相互接続されるアレイと、
前記モジュール外周部分に沿って、隣接するＰＶモジュールの間に設けられる連結構造と、
前記相互接続されるアレイの前記下縁部に沿って設けられる少なくとも１つの風向偏向部材と、
前記傾斜した屋根に設けられ、ＰＶモジュールの前記相互接続されるアレイの少なくとも一部分を支持する１以上の非貫通型台座脚部と
を備えるアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、概して、太陽電池アレイに関する。より詳細には、本願は、最小の貫通で傾斜する屋根上で固定される太陽電池アセンブリに関する。
【０００２】
［優先権情報］
本非仮出願は、２０１０年３月２６日出願の米国出願番号12/732,649号"Minimally Penetrating Photovoltaic Assembly for Use with a Sloped Roof and Related Methods（最小の貫通で傾斜する屋根上で固定される太陽電池アセンブリ）"の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
［連邦政府による資金提供を受けた研究開発の記載］
本発明は、米国エネルギー省より付託された契約番号DE-FC36-07GO17043の下、連邦政府の支援を受けてなされた発明であり、連邦政府は本発明について一定の権利を有する。
【背景技術】
【０００４】
現在の太陽電池モジュールは、縦方向に支柱を、及び、横方向にレールを備えるラックシステムを使用して、屋根に取り付け可能となっている。具体的には、横方向レールを、通常屋根から数インチの高さである支柱に取り付けて、ＰＶモジュールをレールに設置する。このような従来のラックシステムを使用したＰＶモジュールの設置は、例えば、支柱及びレールの数が不十分であることにより、多大な労力が必要であった。また、支柱は、屋根及び／又はその他の多くの場所を、深く貫通してしまう可能性がある。例えば、屋根の部材にドリルを使用して予め相対的に大きな孔を設け、搭載するためのハードウェアを備え付ける。穴のサイズが大きいために、及び／又は、孔を開ける箇所が多いために、適切な防水性が達成されているかを判断するのが難しい。このような従来のＰＶラックシステムは、上記のような問題点、又は、記載していないその他の問題点を有していることが知られている。
【発明の概要】
【０００５】
アセンブリは、相互に接続された太陽電池（ＰＶ）モジュールのアレイを含み、ＰＶモジュールはそれぞれ部分的に、モジュールの外周部分で規定される。アレイは一部、上縁部、側縁部及び下縁部を含む外周部によって規定されている。相互に接続されたアレイは、アレイの上縁部又は下縁部のうちの少なくとも１つに沿って、傾斜した屋根に固定される。アセンブリは更に、隣接するモジュールに揚力を分配するために、モジュールの外周部分に沿って連結構造を備える。アセンブリはまた、少なくとも１つの風向偏向部材をアレイの下縁部に沿って備え、更に、１以上の非貫通型台座脚部を傾斜した屋根に備え、台座脚部は、ＰＶモジュールの相互に接続されるアレイの少なくとも１部分を支持する。アレイに対する風の揚力に対抗するべく、アレイ内の力の配分、アレイの圧力均等化処理、及び／又は、アレイの空気力学的処理が行われてもよい。
【０００６】
方法は、２つ以上のＰＶモジュールを、非貫通型屋根搭載構造を使用して、傾斜した屋根上に搭載する段階を備える。２つ以上のＰＶモジュールは、ＰＶモジュールのアレイとして相互接続されており、アレイの上縁部の少なくとも一部は、傾斜した屋根に固定される。また、少なくとも１つの風向偏向部材が、アレイの下縁部の少なくとも一部に接続される。方法は更に、風による揚力に対処するべく、アレイ内の力の配分、アレイの圧力均等化処理及び／又はアレイの空気力学的処理を使用する段階を備える。
【０００７】
これら及びその他の実施形態、側面、利点及び特徴が以下に記載され、本発明の実施形態の説明及び添付の図面を参照することにより、又は、実施形態を実施することにより、当業者により明らかとなるであろう。本発明の側面、利点及び特徴は、添付の特許請求の範囲に特に記載される手段、プロセス及び組み合わせ、並びに、その均等物により、実現及び達成される。
【０００８】
本発明の実施形態は、以下の詳細な説明及び実施形態を例示した添付の図面を参照することにより、良好に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】１以上の実施形態に係る太陽電池システムのブロック図である。
【図２】１以上の実施形態に係る太陽電池システムの側面図である。
【図３】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの斜視図である。
【図４】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの斜視図である。
【図５】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの一部分の斜視図である。
【図６】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの一部分の斜視図である。
【図７】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの一部分の側面図である。
【図８】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの一部分の側面図である。
【図９】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの一部分の底面斜視図である。
【図１０】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの底面斜視図である。
【図１１】１以上の実施形態に係る台座脚部の斜視図である。
【図１２】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの底面斜視図である。
【図１３】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの底面斜視図である。
【図１４】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの上面斜視図である。
【図１５】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの上面斜視図である。
【図１６】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの上面斜視図である。
【図１７】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの上面斜視図である。
【図１８】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの上面図である。
【図１９】１以上の実施形態に係る太陽電池モジュールアセンブリの側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下の詳細な説明では、添付の図面を参照して説明が行われ、図面も詳細な説明の一部を構成する。図面には、一例として、太陽電池アセンブリ及び方法を実施可能な特定の実施形態が示されている。これらの実施形態は、"実施例"とも称され、当業者が、本発明の太陽電池アセンブリ及び方法を実施可能な程度に十分詳細に説明されている。複数の実施形態が組み合わせられてもよく、その他の実施形態を使用してもよく、また、本発明の太陽電池アセンブリ及び方法の範囲内において、構造的又は論理的変更を行うことが可能である。したがって、以下の詳細な説明は、本発明を限定する目的で解釈されるべきではなく、本発明の太陽電池アセンブリ及び方法は、添付の特許請求の範囲及びその法律的な均等物によって規定されるべきである。
【００１１】
本明細書において、使用されている"１つの（a又はan）"という言葉は、１つ又は１以上のものを含むことを指し、"又は（or）"という言葉は、そうであると明示されている場合を除いて、非排他的な"又は"として使用されている。更に、本明細書で使用されている表現又は用語は、規定されていない限り、本発明を説明することのみを目的としており、本発明を制限することを意図していない。
【００１２】
アセンブリは、相互に接続された太陽電池（ＰＶ）モジュールのアレイ（単に、"アレイ"とも称される）は、少なくとも１つの風向偏向部材及び１以上の非貫通型台座脚部を備える。相互接続されるアレイ、風向偏向部材及び台座脚部は必要に応じて軽量化されていてもよく、例えば、屋根上でのこれら全体の平均荷重が、略１０ポンド／平方フィートを超えないように構成されている。例えば、軽量化された構造の平均荷重は、略２ポンド／平方フィートから略５ポンド／平方フィートの間である。別の例では、軽量構造の平均荷重は、略２．５ポンド／平方フィートである。本明細書で使用されている"略（about）"という言葉は、所与の設計又はアプリケーションにおける許容範囲内において、規定の寸法又はパラメータが変動してもよいことを意味している。ある実施形態では、例えば、パラメータに対する許容誤差は、±１０％である。図１には、複数の個別のＰＶモジュール１１０のアレイ１００の一例が示されている。ＰＶモジュール１１０の各々は、一部、上縁部分１１４、側縁部分１１５及び下縁部分１１６を含むモジュール外周部分１１２によって規定されている。アレイ１００は一部、外周部１０２、上縁部１０４、側縁部１０５及び下縁部１０６によって規定されている。
【００１３】
ＰＶモジュール１１０のアレイ１００は、図３に示すような連結構造１３０によって、互いに相互接続される。連結構造１３０は、必要に応じて、揚力を隣接するＰＶモジュール１１０へと分配するモジュール外周部分に沿って設けられる。必要に応じて、連結構造１３０は、隣接するモジュールの縁部分が平らになるように、隣接するＰＶモジュール１１０の間に配置される。また、連結構造１３０により、隣接するＰＶモジュール１１０を取り外す、１つのＰＶモジュール１１０を取り外すことを可能にする。アレイ１００は、例えば、図２に示すように、傾斜した屋根１２０上に搭載される又は固定される。屋根の勾配は、例えば、１／１２以上であってもよい。一例では、相互接続されるアレイ１００は、アレイ１００の縁部１０４、１０５、１０６全てよりも少ない部分のみに沿って、傾斜した屋根１２０と接続されている。必要に応じて、相互接続されるアレイ１００は、上縁部１０４及び下縁部１０６の両方又は少なくとも一方に沿ってのみ、傾斜した屋根１２０と接続されている。別の選択肢では、相互接続されるアレイ１００は、上縁部１０４に沿ってのみ、傾斜した屋根１２０と接続されている。一例では、アレイ１００は、傾斜した屋根１２０を貫通しアレイ１００と機械的に接続される貫通部材を使用して傾斜した屋根１２０と接続されている。
【００１４】
ＰＶモジュール１１０のアレイ１００は、風による揚力に晒される場合がある。アレイ１００に対する揚力に抗するべく、１以上の異なる方法を採用することができる。例えば、アレイ１００内の力の分配、アレイ１００の圧力均等化処理、及び／又は、アレイ１００の空気力学的処理により、風による揚力に対処してもよい。
【００１５】
アレイ１００内の力の分配としては、これに限定されないが、複数の個別のＰＶモジュール１１０間の機械的及び構造的相互接続が含まれる。圧力均等化処理には、アレイ１００と傾斜した屋根１２０との間の圧力、及び、アレイ１００の上方の圧力を均等化する方法及び／又は構造が含まれる。例えば、アレイ１００は、様々な構成要素の間の空隙を有してもよく、それにより空気を流すことができる。このような空隙の例には、個々のＰＶモジュール１１０の間に位置する空隙、１以上のモジュール１１０と外側の偏向部材との間に位置する外周空隙、及び、偏向部材とアレイ１００の下縁部との間に位置する空隙が含まれる。別の選択肢として、ＰＶモジュール１１０の下の空気の流れを促進すると同時に、この領域に存在可能な空気の量を制限することにより、圧力均等化を改善させることが挙げられる。更なる別の選択肢として、偏向部材は風向偏向部材であり、この風向偏向部材には、アレイ１００と傾斜した屋根１２０との間を流れる対流する空気を通過させる多数の孔が設けられてもよく、また、アレイ１００上の突風を偏向する。
【００１６】
空気力学的処理は、アレイ１００上の風による揚力の大部分に抵抗するのを補助する。空気力学的処理には、これに限定されないが、上側風向偏向部材、側方風向偏向部材、又は、下側風向偏向部材のような風向偏向部材１０９が含まれる。風向偏向部材は、アレイ１００の下側に向かう風が流入する相対的に大きな入り口に設けられて、風が流入するのを防いでもよい。必要に応じて、風向偏向部材が、アレイ１００内の最も背の高い隣接する構成要素と同じ高さを有するようにして、アレイ１００に作用するけん引力を最小限にしてもよい。また、必要に応じて、風向偏向部材に作用するけん引力を低減させるべく、風向偏向部材を、一定の角度で傾斜させる。更に、縁の部分を利用して、空気力学的性能を改善することができ、また見た目の美しさを考えて、ＰＶモジュール１１０は、例えば、回転動作又はスライディング動作により、直接縁部分に取り付けられてもよい。更に、必要に応じて、アレイ１００に対する空気力学的なけん引力及び揚力を最小限にするべく、少なくとも１つの風向偏向部材をアレイ１００の下縁部に沿って位置させる。
【００１７】
図２に示すように、１以上の非貫通台座脚部１６０が設けられ、上部及び下部より部分的に規定される。台座脚部１６０は、発泡体の硬質ゴム、又は、その他の準可撓性を有する素材から形成することができ、必要に応じて、ＰＶモジュール１１０を台座脚部１６０上で又は外でスライドさせることを可能とする構造を含む。台座脚部１６０はその下の部分に、エラストマー材料で形成された、広い基礎部分を備えてもよい。金属のベースにエラストマー材料が被覆されたものであってもよい。また、必要に応じて、台座脚部１６０は手動で又は自動的に高さを調整可能な脚部であってもよい。例えば、台座脚部１６０は、必要に応じて、寸切ボルトのような高さ調整手段を備えてもよく、ＰＶモジュール１１０がアレイ１００に搭載された後であっても、台座脚部１６０を回転させて高さを調整することができる。これに替えて、ウォーム駆動メカニズムを設けてもよく、この場合、脚部へのアクセスは側面からとなる。また、台座脚部１６０は、台座脚部１６０ではなくＰＶモジュールのフレームに取り付けられた棒にはめられたナットを回転させることにより高さが調整可能となるが、この調整時の回転によって脚部が回転してしまうのを防ぐべく、ガイドロッドに固定されたベアリングを備えてもよい。別の選択肢では、１以上の台座脚部１６０は、バネの脚部である。バネの脚部は、屋根表面の凹凸に対して自動的に適応可能であると同時に、ＰＶモジュール１１０を効率的に支持可能である。ばねの脚部の例としては、これに限定されないが、コイルばね、蛇腹ばね又は板バネが含まれ、金属又はポリマーといったように様々な材料から形成される。
【００１８】
１以上の台座脚部１６０が、例えば、非貫通及び／又はノンバラストの態様で傾斜した屋根１２０上に設けられ、１以上の台座脚部１６０は、ＰＶモジュール１１０の相互接続されるアレイ１００の少なくとも一部分を支持する。必要に応じて、台座脚部１６０は、アレイ１００の支持構造の大部分を構成しており、台座脚部１６０は、傾斜した屋根１２０を含まない、アレイ１００の支持構造の５０％以上を占める。接着剤１６７は、台座脚部１６０と傾斜した屋根１２０の表面との間に必要に応じて設けられる。仮止め接着剤のような接着剤１６７を使用することにより、台座脚部１６０が傾斜した屋根１２０から滑り落ちることなく台座脚部１６０をレイアウトすることができる、又は、ＰＶモジュール１１０をスライドさせて台座脚部１６０上に配置する際に台座脚部１６０が移動してしまうのを防ぐことができる。一旦設置が完了すれば、ＰＶモジュール１１０自体の重さで隣接するＰＶモジュール１１０に固定される、又は、その他の固定機構により台座脚部１６０を所定の位置に固定されることから、接着剤１６７は必要なくなると考えられる。
【００１９】
アレイ１００を含むアセンブリは、図３に示されているように、隣接するＰＶモジュール１１０の間にモジュールの外周部１１２に沿って設けられる連結構造１３０を備え、それにより、隣接するモジュールの境界部分１１４、１１５、１１６が平坦化される。必要に応じて、連結構造１３０は、隣接するＰＶモジュール１１０を取り外すことなく、１つのＰＶモジュール１１０を取り除くことを可能にする。
【００２０】
一例では、図１及び図３に示すように、第１ＰＶモジュール１１８'の第１面１１８は凹型取り付け構造１３２を有し、第２ＰＶモジュール１１９'の第２面１１９は凸型取り付け構造１３４を有し、凸型取り付け構造１３４が凹型取り付け構造１３２に受容される。連結構造１３０により、例えば、第１ＰＶモジュール１１８'を第２ＰＶモジュール１１９'に対して回転させることにより、又は、第２ＰＶモジュール１１９'を第１ＰＶモジュール１１８'に対して回転させることにより、第１ＰＶモジュール１１８'を第２ＰＶモジュール１１９'に係止させることができる。第１ＰＶモジュール１１８'を第２ＰＶモジュール１１９'から取り外すには、第１ＰＶモジュール１１８'を、第２ＰＶモジュール１１９'に対してスライドさせる。
【００２１】
図３から図６に示した例では、ＰＶモジュール１１０の一方の側には、丸みを帯びた形状のノブ１３６が複数連なって設けられている。ＰＶモジュール１２０の反対の側には、丸みを帯びた形状のチャネル１３８が設けられており、ノブ１３６と相補関係となっている。チャネル１３８には刻み１３９が設けられており、それにより隣接するＰＶモジュール１１０からのノブ１３６を、丸みを帯びた形状のチャネル１３８に挿入可能となっている。一実施形態において、ＰＶモジュール１１０を横方向（チャネル１３８の軸方向に沿って）にスライドさせることにより、ノブ１３６を刻み１３９から外すことができる。このように軸に沿って横方向に移動させることにより、ノブ１３６が、隣接するＰＶモジュール１２０のチャネル１３８から外れてしまうのを防ぐことができる。チャネル１３８及びノブ１３６は、中心を同じくし、ほぼ等しい直径を有することから、ＰＶモジュール１１０を、傾斜した屋根１２０の輪郭にあわせて、上下にヒンジで可動となっている。図６に示すように、ノブ１３６を含むＰＶモジュール１１０の一方の側は、ほぼ平坦又は平面形状であるフレームを備える。必要に応じて、チャネル１３８を含むＰＶモジュール１１０の他方の側は、面取りされた面１４０を有するフレームを備える。これにより、２つの隣接するＰＶモジュール１１０のヒンジによる可動域を制限している。回転極限点では、平坦なフレームの端と面取りされたフレームの端とが、互いにぶつかる。このような構造により、ＰＶモジュール１１０が回転可能な量を制限し、ＰＶモジュール１１０が回転極限点にある場合にノブ１３６とフレームとの間の部材に掛かる曲げ応力を大幅に低減させることができる。ノブ１３６の長さ及び設けられる間隔は、変更可能である。ノブ１３６の長さが短くなればなるほど、設置の時にＰＶモジュール１１０が必要とするスライド距離が短くなる。ＰＶモジュール１１０をアレイ１００の真ん中から取り除く場合に、必要なスライド距離を短くすることは、左右のモジュール列間の距離を小さくすることを意味する。必要に応じて、ノブ１３６及びチャネル１３８は、ロック機構、又は、設置者にＰＶモジュール１１０が適切な距離だけスライドされ、正しく設置されたことを知らせるべく、接触時に"カチッ"という音がする機構を有してもよい。
【００２２】
図７及び図８には、連結構造を有する相互接続されるアレイ１００の別の例が示されている。この例では、凸型取り付け構造１３４及び凹型取り付け構造１３２が設けられている。凸型取り付け構造１３４は、凹型取り付け構造１３２内に配置され、ＰＶモジュール１１０は、回転及び／又はスライドされて所定の位置に配置される。ＰＶモジュール１１０を取り外すには、ＰＶモジュール１１０のうちの１つをスライドさせて、凹型取り付け構造１３２と凸型取り付け構造１３４の間の開口部により、凸型取り付け構造１３４を凹型取り付け構造１３２から取り外し可能となっている。別の選択肢では、クリップを使用して、当該クリップを所定の位置にスライドさせることにより、隣接するＰＶモジュール１１０を相互に接続してもよい。
【００２３】
一選択肢として、ＰＶモジュール１１０が回転して所定の位置から外れるのを防ぐために、固定タブ１３５を、モールド成型されたバネのようなバイアス部材１３７と共に設けて、隣接するＰＶモジュール１１０の間の結合部に、正方向の係合を提供してもよい。このような構造により、凸型取り付け構造１３４の適切な係合の正のフィードバックを提供することもできる。傾斜した屋根１２０の上で、横方向に腰をかがめてＰＶモジュール１１０を取り付ける動作は難しいことから、この種の構造は有用であると考えられる。実施形態では、設置者が立った姿勢から取り付けを行うことができるより自然な動きを利用し、僅かな位置ずれを修正することを助ける構造を利用する。
【００２４】
図９及び図１０には、ＰＶモジュール１１０の相互接続されるアレイ１００の別の例が示されている。連結構造１３０は、２つの隣接するＰＶモジュール１１０の間に配置されたフランジ１４６を有する。フランジ１４６は、２つの隣接するＰＶモジュール１１０を相互に接続するピン１４４を受容する。ＰＶモジュール１１０は更に、隣接するＰＶモジュール１１０を取り除くことなく、１つのＰＶモジュール１１０を取り外す能力を更に補助する切り込み１４２を有する。図１０に示すように、ピン１４４が取り除かれた後に第２ＰＶモジュール１１９'上のフランジ１４６を受容するべく、切り込み１４２が第１ＰＶモジュール１１８'に位置している。このような構成により、ＰＶモジュール１１０を取り外す時にＰＶモジュール１１０を横方向にシフトさせる能力を向上させることができ、アレイ１００において真ん中に位置する１つのＰＶモジュール１１０を取り外す場合に特に有用である。
【００２５】
別の選択肢として、図１１から図１３に示すように、複数の台座脚部１６０のうちの１以上を使用して、ＰＶモジュール１１０を総合接続する。例えば、図１１に描かれている台座脚部１６０は、台座脚部１６０の上部から延在する台座カプラ１６６のような連結構造を含む。台座カプラ１６６は、第１及び第２ＰＶモジュールが、台座脚部１６０の台座カプラ１６６を介して相互接続されるような態様で、第１ＰＶモジュールと第２ＰＶモジュール（図示せず）とを相互接続する。一例では、台座カプラ１６６は、台座脚部１６０の上部の上に延在する縁部を含む。図１２及び図１３に示すように、縁部は、隣接するＰＶモジュール１１０の下方で、フランジ１７０と係合する。
【００２６】
図１１に戻り、取り外し部材１６８が、台座脚部１６０の上部に沿って設けられ、取り外し部材１６８は、隣接するＰＶモジュール１１０の間に配置される。一例として、取り外し部材１６８は、台座脚部１６０から上方に延びるフック構造又は輪構造である。ＰＶモジュール１１０が台座脚部１６０上に設置された後であっても、取り外し部材１６８にアクセス可能である。これにより、故障したＰＶモジュール１１０を、隣接するＰＶモジュール１１０を取り外すことなく、アレイ１００の中心から取り外すことが可能となる。修理者は、フックの付いた棒のような装置を使用して、取り外し部材１６８を引き寄せることにより、縁部がフランジに係合しない位置にまで台座脚部１６０を移動させ、図１４に示すように台座脚部１６０に載っているＰＶモジュール１１０を取り外すことができる。取り外しに使用される装置としては、長い棒が含まれ、このような装置を使用することにより、ＰＶモジュール１１０の重さ及び支持構造に乗っている修理者の体重、並びに、台座脚部１６０と傾斜した屋根１２０との間の摩擦力及び接着力のような、台座脚部１６０を所定位置に保持させている力を上回って、取り外しを行うことができるようになる。ＰＶモジュール１１０を取り替えた後は、棒及びフックを使用して、台座脚部１６０をスライドさせて元の固定位置に戻すことができる。
【００２７】
図１２及び図１３には、ＰＶモジュール１１０がどのように設置されるかの一例が示されている。台座脚部１６０が、傾斜した屋根１２０上に、正確に測られた間隔で配置される。ＰＶモジュール１１０は、台座脚部１６０の上に配置される。ＰＶモジュール１１０は、図１２に示すように、ＰＶモジュール１１０を台座脚部１６０に配置可能とする切り込み１２４を有し、図１３に示すように、縁部を隣接するＰＶモジュール１１０のフランジ１７０上をスライドさせて所定位置に固定する。設置位置（図１３参照）では、ＰＶモジュールの動きは、上方向及び横方向のみに制限される。ＰＶモジュール１１０が動くことを妨げるＰＶ１１０自体の重さ、又は、台座脚部１６０が所定の位置に移動する時に係合するロック機構により、又は、これらの組み合わせにより、台座脚部１６０の前後の動きが制限される。アスファルトシングル及びその他の屋根の材料は、通常、平坦ではなく非常に高い摩擦力を有し、傾斜した屋根の表面に直接配置されるＰＶモジュール１１０をスライドさせてその位置を調整するのを難しくしている。これは、隣接するＰＶモジュール１１０と、一のＰＶモジュールを並べる又は係合させて設置する時に、問題となる。傾斜した屋根１２０とＰＶモジュール１１０との間に台座脚部１６０を配置することにより、ＰＶモジュール１１０の金属同士の又は金属とプラスチックの接触面（ＰＶモジュール１１０の下面及び台座脚部１６０の上面との間の接触）が容易にスライドし、隣接するモジュールの取り付け機構に合わせる又はアライメントするのが容易になる。
【００２８】
設置を容易にするために、台座脚部１６０の下面は、糊又は接着剤１６７で被覆されていてもよい。接着剤１６７により、台座脚部１６０が傾斜した屋根１２０から滑り落ちることなく、又は、ＰＶモジュール１１０が台座脚部１６０上でスライドされて所定位置に配置される時に台座脚部１６０が動くことなく、台座脚部１６０を並べることを容易にすることができる。一旦設置されると、ＰＶモジュール１１０の重さ、隣接するＰＶモジュール１１０への固定力、又は、ロック機構により、台座脚部１６０が所定位置に保持される。アレイ１００を構造的に一体化した状態に保持するのに、接着剤１６７はもはや必要なくなることから、接着剤は耐候性を有する必要はない。
【００２９】
図１５〜図１７には、上記及び下記の様々な実施形態を含む相互接続されるアレイ１００の別の例が示されており、実施形態において、隣接するＰＶモジュール１１０"を取り外すことなく、どのように１つのＰＶモジュール１１０'を相互接続されるアレイ１００から取り外すことを可能にするかが示されている。この例では、ＰＶモジュール１１０'は、例えば、ＰＶモジュール１１０'が損傷を受けた場合などに、アレイ１００から取り外される。図１５に示すように、ＰＶモジュール１１０'及び隣接するＰＶモジュール１１０"の台座脚部１６０を、１２５で示された方向にスライドさせて、ＰＶモジュール１１０及び１１０'の移動の制約を外すべく、ＰＶモジュール１１０、１１０'の固定状態を解除する。
【００３０】
ＰＶモジュール１１０'は、１２７で示されている方向にシフトされて、隣接するＰＶモジュール１１０"の切り込みにより、ＰＶモジュール１１０'を取り外しのために更に移動させることが可能となる。ＰＶモジュール１１０'がスライドされると、凸型取り付け構造及び凹型取り付け構造のような連結構造が、互いに係合状態から解放される。図１６に示すように、隣接するＰＶモジュール１１０"を僅かにシフトさせる、又は、傾斜した屋根１２０から離れる上方向に回転させることにより、図１７に示すように、アレイ１００からＰＶモジュール１１０'を取り外すことができる。ＰＶモジュール１１０'が取り外されて、新しいモジュール１１０と取り替えられる。新しいＰＶモジュール１１０を設置するには、上記したＰＶモジュール１１０を取り外す段階を、遡る順番で実行する。
【００３１】
図１８及び図１９には、ＰＶモジュール１１０の相互接続されるアレイ１００を備えるアセンブリが示されており、ＰＶモジュール１１０の各々は、モジュールの外周部１１２によって一部規定されている。相互接続されるアレイ１００は、上記したように互いに接続されている。相互接続されるアレイ１００は、傾斜した屋根１２０に接続される。１以上の台座脚部１６０が、例えば、非貫通及び／又はノンバラストの態様でルーフデッキに設けられ、１以上の台座脚部１６０は、ＰＶモジュール１１０の相互接続されるアレイ１００の少なくとも一部分を支持する。必要に応じて、アレイ１００の上縁部に沿って、１以上の台座脚部１６０が配置される。一実施形態では、相互接続されるアレイ１００はまた、例えば、台座脚部１６０が、相互接続される複数のＰＶモジュール１１０を支持するように（又は、抵抗力を提供するように）、連結構造を備えている。
【００３２】
アセンブリは更に、傾斜した屋根１２０と接続される１以上の貫通部材１８０を備える。貫通部材１８０は、押さえ部分を大きくするべく屋根表面の下の垂木１２２に沿って設けられてもよいし、垂木の位置とは関係なくルーフデッキに取り付けられてもよい。これにより、ＰＶモジュール１１０の配置に関係なく、貫通部材１８０を配置できる。一選択肢として、１以上の貫通部材１８０は、モジュールの外周部分から、ずれた位置に設けられてもよい。別の選択肢として、貫通部材１８０は、アレイ１００の設置面積内に設けられる、アレイ１００の外周部分に添って設けられる、又は、これらの組み合わせに従って設けられてもよい。更なる別の選択肢として、貫通部材１８０は、例えば、少なくとも１つの繋縛により、傾斜した屋根１２０及びアレイ１００に接続される。
【００３３】
可撓性を有する締結のような繋縛により、１以上の貫通部材１８０と、ＰＶモジュール１１０のようなアレイ１００の一部分が、取り付け点において接続される。繋縛は、ＰＶモジュール１１０のフレームに設けられた孔を通過可能であり、これにより、ＰＶモジュール１１０の取り付け又は取り外しを行うことが可能となっている。繋縛は、ケーブル、ワイヤ、導電性又は非導電性要素を使用して行うことができる。必要に応じて設けられる繋縛締め付け部材１８６も含まれる。例えば、繋縛部分は、孔を通過してネジに引き込まれてもよく、ネジが回されると、残りの緩みが緊縛されるように構成されてもよい。貫通部材１８０の位置は、ＰＶモジュール１１０の位置とは関係ないことから、繋縛１８２は必ずしも、傾斜した屋根１２０に対して垂直方向に設けられなくてもよい。例えば、一選択肢として、繋縛１８２と傾斜した屋根１２０との間の角度１８４は、鈍角である。
【００３４】
貫通部材１８０は、例えば、ＰＶ搭載システムで使用されている典型的な許容される設置間隔よりも、大きな間隔で配置されてもよく、そのような配置であっても、アレイ１００を不動の状態に保つのに必要な揚力に対する抵抗力を提供可能である。実施形態は、例えば、ＰＶモジュール１１０が傾斜した屋根１２０から、風の力で持ち上げられてしまうのを防ぐ、又は、モジュール間接続に過度の応力がかかるのを防ぐべく、アレイ１００内の任意の位置を傾斜した屋根１２０に取り付ける低コストの方法を提供することが考えられる。ケーブル又はワイヤのような可撓性を有する繋縛を使用することにより、締結部分にかかる力を、風の揚力よりも僅かに高くすることができると同時に、厳密でないアライメント固定に対する低コストの利点を維持できる。
【００３５】
様々なアレイ１００を設置及び／又は取り外す方法、ＰＶモジュール１１０、及び、上記した様々な実施形態の選択肢について更に以下に説明する。方法は、最小限の貫通及び軽量の屋根搭載構造を使用して、傾斜した屋根１２０の上に、２つ以上のＰＶモジュール１１０を搭載する段階を備える。最小限の貫通量とは、貫通構造が、アレイ１００を傾斜した屋根１２０に固定するのに使用される主要な構造ではないことを意味している。応力対策又は風揚力対策のようなその他の機構を使用して、アレイ１００を傾斜した屋根１２０に保持する。上記したように、アセンブリも軽量化されていてもよい。一選択肢として、ＰＶモジュール１１０を搭載する段階は、ＰＶモジュール１１０をＰＶモジュール１１０の水平方向の行に配置し、隣接するＰＶモジュール１１０の間に連結させる段階を有する。ＰＶモジュール１１０を取り外すには、連結を外し、第１ＰＶモジュールを、隣接するＰＶモジュールに対してスライドさせる。方法は、アレイ１００の上縁部の少なくとも一部を、傾斜した屋根１２０に固定する段階を備える。
【００３６】
方法は更に、２つ以上のＰＶモジュール１１０を、隣接するモジュールの縁部分が平らになるように、ＰＶモジュール１１０のアレイ１００内に相互接続させる段階を備える。一選択肢として、ＰＶモジュール１１０を相互接続させる段階は、第１ＰＶモジュールの凸型取り付け構造を、第２ＰＶモジュールの凹型取り付け構造に挿入する段階、及び、第１ＰＶモジュールを第２ＰＶモジュールに対して回転させる段階を有する。方法は更に、必要に応じて、少なくとも１つの個別のＰＶモジュール１１０を、それを取り囲むＰＶモジュール１１０を取り外すことなく、相互接続されるＰＶモジュール１１０のアレイ１００から取り外す段階を備える。一選択肢として、少なくとも１つの個別のＰＶモジュール１１０を取り外す段階は、第１ＰＶモジュールを第２ＰＶモジュールに対してスライドさせる段階を有する。
【００３７】
上記の方法における幾つかの選択肢について、以下に記載する。方法は、例えば、第１ＰＶモジュールを第２ＰＶモジュールに対して回転させることにより、第１ＰＶモジュールを第２ＰＶモジュールに対して固定する段階を備える。更に、一選択肢として、方法は、屋根搭載構造と傾斜した屋根１２０の表面との間に、又は、屋根搭載構造の高さに、接着剤１６７を設ける段階を備える。別の選択肢として、方法は、繋縛ケーブルのような繋縛を使用して、アレイ１００を傾斜した屋根１２０に固定する段階を備え、繋縛ケーブルをアレイ１００、及び、傾斜した屋根１２０と接続された貫通部材に固定する段階を含む。
【００３８】
開示された実施形態は、ＰＶモジュール１１０を相互接続し、傾斜した屋根１２０に固定する様々な方法について説明した。これらの方法は、例えば、風による負荷を低減させるという負荷均等化効果を組み込んでいる。実施形態はまた、傾斜した屋根１２０への貫通量及び貫通する数を減らすことが可能であり、隣接するＰＶモジュール１１０を邪魔することなく１つの個別のＰＶモジュール１１０を取り外す能力を提供する。実施形態は更に、モジュール配置を、縦方向及び横方向の両方で可能としている。上記の実施形態は、傾斜した屋根に適用することを想定して説明されたが、本発明の原理は、平坦な又は傾斜の緩い屋根に対しても同様に適用可能である。
【００３９】
"一実施形態"、"ある実施形態"、"例示的実施形態"等の言葉は、少なくとも本発明の実施形態が、特定の特徴、構造又は特性を含むことを示唆するが、必ずしも全ての実施形態が、これら特定の特徴、構造及び特性を含むことを意味しない。また、このような言葉は、必ずしも同一の実施形態を指していない。また、特定の特徴、構造又は特性が一実施形態に関連して説明されたが、特に明記されていなくとも、当業者であればこのような特徴、構造又は特性をその他の実施形態と関連付けることができることは理解できる。
【００４０】
上記の説明は例示を意図しており、限定することを意図していない。例えば、上記した実施形態は、個別に、又は、別の例と組み合わせて使用されてもよい。上記の説明を読むことにより、数多くのその他の実施形態が当業者に明らかとなる。したがって、本発明のＰＶアセンブリ及び方法の範囲は、添付の特許請求の範囲、及び、当該特許請求の範囲に与えられる均等物の全範囲を参照して決定されるべきである。添付の特許請求の範囲において、"含む（including）"及び"〜における（in which）"という言葉はそれぞれ、"備える（comprising）"及び"〜において（wherein）"という言葉と等価に使用されている。また、添付の特許請求の範囲において、"含む（including）"及び"備える（comprising）"という言葉は、非制限的に使用されている。すなわち、特許請求の範囲に列挙されている構成要素に加えて、システム、アセンブリ、物品又はプロセスは、特許請求の範囲に含まれると考えられるその他の構成要素を備える可能性がある。
【００４１】
本開示の要約は、３７ＣＦＲ§１．７２（ｂ）に従って提供されており、読者が本開示の技術の本質を手短に理解できるように記載されている。また、請求項の範囲又は意味を解釈又は限定するのに使用されないものとして、提供されている。上記の詳細な説明において、様々な特徴をグループ化して、開示の説明が長くならないようにしている。本開示の方法が、特許請求される実施形態が、各請求項に明示的に記載される以上の構成を必要とすることを反映していると解釈されるべきでない。添付の特許請求の範囲は、発明の特徴が、１つの開示された実施形態の全ての特徴よりも少ない数であることを意図している。従って、特許請求の範囲も、詳細な説明に組み込まれ、請求項はそれぞれ、別個の実施形態として独立している。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【国際調査報告】
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