(57)【要約】本発明は、立体的なアレイに複数の太陽電池モジュールを保持するためのアセンブリを提供する。本アセンブリは、垂直方向に間隔を開けて重層するグリッドレイヤを含み、それぞれのグリッドレイヤは複数の水平的な間隔をもつポジションを定義する。本構成において、太陽電池モジュールは、実質的に垂直方向に重複しない関係において、連続するグリッドレイヤの各ポジションに配列され、保持されるので、どのグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも、他のグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも塞ぐことがない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールを立体的なアレイに保持するためのアセンブリであって、
該アセンブリが、
垂直方向に間隔を開けて重層するグリッドレイヤを備え、各グリッドレイヤは、複数の水平的な間隔をもったポジションを定義する構成において、
太陽電池モジュールが、
垂直方向に重複しない関係において、連続するグリッドレイヤの各ポジションに配列及び保持されて、どのグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも、他のグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも塞ぐことがないようにした
ことを特徴とする立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項２】
前記アセンブリにおいて、
前記太陽電池モジュールのそれぞれが、周縁フレームで囲まれた１つ以上の太陽電池セルを含む構成であって、
該太陽電池モジュールは連続する前記グリッドレイヤの前記各ポジションに配列及び保持され、
該太陽電池モジュールの該周縁フレームは少なくとも部分的に垂直的に互いに重なる一方、いずれの該太陽電池モジュールの該太陽電池セルも、垂直方向で他の太陽電池モジュールによって塞がれることがないようにした
請求項１に記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項３】
前記アセンブリにおいて、
前記連続するグリッドレイヤが、垂直及び傾斜した腹材によって連結される
請求項１又は２に記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項４】
前記アセンブリにおいて、
前記グリッドレイヤが、ワイヤメッシュ、水平的な弦材、十字交差したケーブル、又はそれらの組み合わせから選択して形成される
請求項１ないし３のいずれかに記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項５】
前記アセンブリが、
複層の間隔を開けたグリッド構造からなる
請求項１ないし４のいずれかに記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項６】
前記アセンブリが、
２層又は３層の間隔を開けたグリッド構造からなる
請求項５に記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項７】
前記アセンブリにおいて、
太陽電池モジュール同士の隣接した角同士と、グリッドレイヤの各ポジションの隣接した角とを連結するコーナーブラケットを備えた
請求項１ないし６のいずれかに記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項８】
前記コーナーブラケットが、それぞれ反対に向くコーナークランプを備え、該コーナークランプが、前記太陽電池モジュールと、前記各グリッドレイヤの各ポジションとの両方の隣接する角近傍を固定する留め具により互いに連結可能である
請求項７に記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項９】
前記アセンブリにおいて、
前記グリッドレイヤの各ポジションと、前記太陽電池モジュールとが、正方形、長方形、三角形、六角形、その他の繰り返し配置することで隙間無く埋めることのできる２次元幾何形状から選択して、互いに補完する平面形状である
請求項１ないし８のいずれかに記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項１０】
前記アセンブリにおいて、
連続する前記グリッドレイヤの前記太陽電池モジュールが太陽の方角を追尾できるように、極方向、又は水平方向の少なくともいずれかについて、該アセンブリを回転可能にする１軸又は２軸マウントを備えた
請求項１ないし９のいずれかに記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項１１】
複数の太陽電池モジュールを立体的なアレイに保持するための製造方法であって、
水平的な間隔をもつ複数のポジションを定義し、複数の垂直方向に間隔を開けて重層するグリッドレイヤを提供するステップと、
どのグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも、他のグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも塞ぐことがないように、実質的に垂直方向に重複しない関係において連続するグリッドレイヤの各ポジションに太陽電池モジュールを配置し保持するステップと
を含むことを特徴とする製造方法。
【請求項１２】
前記請求項１ないし１０のいずれかに記載のアセンブリを含む太陽電池モジュールの立体的なアレイ、又は前記請求項１１に記載の製造方法を用いて形成された太陽電池モジュールの立体的なアレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュールによる立体的な太陽電池アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、太陽電池モジュールは，互いに隣接関係で2次元平面的なアレイ（配列）として接地されている。
このいわゆる"パネルクラスタリング(panel clustering)"は、アレイ中のそれぞれの太陽電池モジュールが冷却するのを妨げ、その支持材に対する風圧を増加する。冷却効果が損なわれることは、各太陽電池モジュールの出力を減じ、結果としてアレイのトータル出力も減少させることになると同時に、強い風圧がかかることは、屋外に太陽電池モジュールを設置し、使用するために重厚な構造支持材を必要とする。
【０００３】
本発明は、上記の問題点を解決することを課題とするものである。
【発明の概要】
【０００４】
本発明によれば、立体的なアレイに複数の太陽電池モジュールを保持するためのアセンブリを提供する。本アセンブリは、垂直方向に間隔を開けて重層するグリッドレイヤを含み、それぞれのグリッドレイヤは複数の水平的な間隔をもつポジションを定義する。本構成において、太陽電池モジュールは、実質的に垂直方向に重複しない関係において、連続するグリッドレイヤの各ポジションに配列され、保持されるので、どのグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも、他のグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも塞ぐことがない。
【０００５】
太陽電池モジュールは、それぞれが、周縁フレームで囲まれた１つ以上の太陽電池セルを含むことができ、その太陽電池モジュールは連続するグリッドレイヤの各ポジションに配置、保持されるので、太陽電池モジュールの周縁フレームは少なくとも部分的に垂直的に互いに重なることはあっても、いずれの太陽電池モジュールの太陽電池セルは、実質的に垂直的に他の太陽電池モジュールによってふさがれることはない状態を保つことができる。
【０００６】
連続するグリッドレイヤは、垂直及び傾斜した腹材によって連結してもよい。
【０００７】
本グリッドレイヤは、ワイヤメッシュ、水平的な弦材、十字交差したケーブル、又はそれらの組み合わせから選択することによって形成することもできる。
【０００８】
本アセンブリは、複層の間隔を開けたグリッド構造でもよく、例えば２重あるいは３重のグリッド構造とすることができる。
【０００９】
本アセンブリは、さらに、太陽電池モジュール同士の隣接した角同士と、グリッドレイヤの各ポジションの隣接した角とを連結するコーナーブラケットを含むことができる。
【００１０】
グリッドレイヤの各ポジションと、太陽電池モジュールは、正方形、長方形、三角形、六角形、その他の繰り返し配置することで隙間無く埋めることのできる２次元幾何形状から選択して、互いに補完する平面形状とすることができる。
【００１１】
本アセンブリはさらに、連続するグリッドレイヤの太陽電池モジュールが太陽の方角を追尾できるように、極方向及び水平方向について本アセンブリを回転可能にする２軸マウントを含むことができる。
【００１２】
本発明は、さらに立体的なアレイで複数の太陽電池モジュールを保持するためのアセンブリの製造方法を提供することもできる。本方法には、水平的な間隔をもつ複数のポジションを定義し、複数の垂直方向に間隔を開けて重層するグリッドレイヤを提供するステップと、どのグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも、他のグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも塞ぐことがないように、実質的に垂直方向に重複しない関係において連続するグリッドレイヤの各ポジションに太陽電池モジュールを配置し保持するステップとを含む。
【００１３】
本発明は、さらに、上記アセンブリ、又は上記方法による形成物を含む太陽電池モジュールの立体的なアレイを提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る立体的な太陽電池アレイにおける太陽電池モジュールを保持するアセンブリの斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例に係る斜視図である。
【図３】本発明のアセンブリにおける太陽電池モジュールを保持するコーナーブラケットの斜視図である。
【図４】本発明による太陽電池モジュールの２層のアセンブリの平面図及び断面図である。
【図５】本発明による太陽電池モジュールの３層のアセンブリの平面図及び断面図である。
【図６】図２に示すアセンブリにおいて２軸マウントをもつ実施例の斜視図である。
【図７】図６に示す２軸マウントにおいて用いられる２重軸ジョイントの斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１及び図２に、３次元の太陽電池アレイとして複数の太陽電池モジュール１２を保持するアセンブリ１０の実施例を示す。
本アセンブリ１０は、重層する上段グリッドレイヤ１４と下段グリッドレイヤ１６を備え、それぞれが、水平的な間隔をもつ複数のポジションを定義している。上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６は通常は相互に平行であり、また、通常は平面である。もっとも、太陽光放射を集めるために太陽電池モジュール１２を矢印Ａの方向に全体的に方向付けられるような平行でなく、また平面でない、他の同等のグリッドレイヤであっても用いることができる。
【００１６】
上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６は垂直の腹材（垂直材）１８と、傾斜した腹材（傾斜材）２０とによって連結される。上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６は、例えば水平方向の弦材２２の結合によって形成する。グリッドレイヤを形成するために、その他の同等の方法を用いることができ、例えばワイヤメッシュや、十字交差したケーブル等によって形成することもできる。
【００１７】
垂直材１８、傾斜材２０、水平の弦材２２は共に、堅固な２層の間隔の開いたグリッド構造（あるいは空間をもつフレーム）を形成する。その他の同等の堅固な間隔の開いたグリッド構造（あるいは空間をもつフレーム）も用いることができ、例えば、３層あるいは４層で間隔の開いたグリッド構造でもよい。
【００１８】
図４（ｄ）を参照すると、各太陽電池モジュール１２は上側機能面１１と、下側無機能面１３とを有する。上側機能面１１は、太陽光放射を受けるようにガラス３４の下に配列された１つ以上の太陽電池セル３２を有している。ガラス３４はシール材３６と周縁フレーム３８とによって耐候性がある。
【００１９】
上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６の太陽電池モジュール１２は、例えば、立体的太陽電池アレイの累積した出力を供給できるように、直列に電気的に接続されている。
【００２０】
上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６の各ポジションと、太陽電池モジュール１２は、例えば、互いに補完する正方形の平面形状である。他の補完するような平面形状、例えば長方形や、三角形、六角形、その他の繰り返し配置することで隙間無く埋めることのできる２次元幾何形状を用いることができる。
【００２１】
太陽電池モジュール１２は、上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６の各ポジションに配列及び保持される。このとき、実質的に垂直方向に重複しない関係に配列、保持されるので、上段グリッドレイヤ１４におけるいずれの太陽電池モジュール１２も、下段グリッドレイヤ１６のどの太陽電池モジュール１２も垂直方向で塞ぐことがない。
【００２２】
使用の際、このコンパクトな配列方法によって、本アセンブリ１０の立体的なアレイにおける全ての太陽電池モジュール１２が、太陽光放射を受けるために表出できるようになり、その結果、スペースを効率良く使用し、太陽光放射の収集の最適化が図られる。
【００２３】
加えて、本アセンブリ１０の太陽電池モジュール１２の垂直方向の間隔及び水平方向の間隔の両方が、各太陽電池モジュール１２の冷却に寄与し、立体的な太陽電池アレイによる発電の最適化にも寄与する。
【００２４】
さらに、各グリッドレイヤ１４・１６中、又はその間で、太陽電池モジュール１２が離れていることにより、本アセンブリ１０に対する風による負荷を減らすように風が通り抜けることができる。
【００２５】
図２における点線は、２軸マウント４０を示し、本マウント４０は、上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６の太陽電池モジュールが、太陽の方向を追尾できるように極方向及び水平方向の軸を中心に回転することができる。
具体的な２軸マウント４０の構成は、図６及び図７を参照しながら、以下に詳述する。
【００２６】
図３を参照すると、アセンブリ１０はさらにコーナーブラケット２４を備えることができ、本コーナーブラケット２４は、太陽電池モジュール１２の隣接する角同士を連結すると共に、上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６における各ポジションの隣接する角とを連結する。
【００２７】
コーナーブラケット２４はそれぞれ、反対を向き合うコーナークランプ２６・２８を備え、それらは互いに留め具３０で連結可能である。そのため、太陽電池モジュール１２と、各グリッドレイヤ１４・１６の各ポジションとの両方の隣接する角を、上と下から挟んで連結することができる。
上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６の各ポジションに太陽電池モジュール１２を保持するために、同等の連結部材を用いることもできる。
【００２８】
各グリッドレイヤの隣接する太陽電池モジュール１２を直列で接続する電気ケーブル（図示しない）を配線するためにコーナーブラケット２４に保持させることもでき、例えば、太陽電池モジュール１２の下側無機能面の下部角同士の対角線に配線して、下層のグリッドレイヤの太陽電池モジュールの上側機能面の垂直方向で塞ぐことがないようにすることができる。
【００２９】
図４（ａ）（ｂ）（ｃ）は、３角形の平面形状を有する太陽電池モジュール１２を、上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６における各ポジションに配列、保持させたアセンブリ１０の実施例を示す。なお、明瞭にするためにアセンブリ１０の構造要素は図中で省略している。
【００３０】
上段及び下段のグリッドレイヤの太陽電池モジュール１２の周縁フレーム３８は、少なくとも部分的に垂直方向で互いに重複している。しかし、下段グリッドレイヤの太陽電池モジュール１２の上側機能面１１における太陽電池セル３２は、上段グリッドレイヤの太陽電池モジュール１２の太陽電池セル３２によって垂直方向で塞がれることなくとどまっている。
【００３１】
使用の際、このコンパクトな配列方法は、立体的な太陽電池アレイにおける全ての太陽電池モジュール１２の上側機能面１１が、太陽光放射を受けられるように表出できるようにしている。
【００３２】
加えて、本アセンブリ１０の太陽電池モジュール１２の垂直方向の間隔及び水平方向の間隔の両方が、各太陽電池モジュール１２の冷却に寄与し、立体的な太陽電池アレイによる発電の最適化にも寄与する。
【００３３】
図５は、太陽電池モジュール１２を３層にしたアセンブリ１０の実施例を示しており（上段・中段・下段のグリッドレイヤは異なるハッチングで示している）、垂直方向では周縁フレームが重複しているが、太陽電池セルの機能面は垂直方向で塞がれることがないので太陽光放射を受けられるように表出した状態である。なお、明瞭にするためにアセンブリ１０の構造要素は図中で省略している。
【００３４】
図６は、上段及び下段のグリッドレイヤ１４・１６の太陽電池モジュールが、太陽の方向を追尾できるように、アセンブリ１０を極方向及び水平方向の軸を中心に回転することができるようにした２軸マウント４０の実施例を示している。
【００３５】
２軸マウント４０は、太陽を追尾するソフトウェアでプログラムされたコントローラ（図示しない）によってコントロールされるモータードライブ（図示しない）と動作可能に接続されている。
【００３６】
２軸マウント４０は、上部ジョイント４２と下部ジョイント４４を備え、これらによって、アセンブリ１０が極方向軸Ａ−Ａと、水平方向軸Ｂ−Ｂの両方について回動できる。水平方向軸Ｂ−Ｂ（あるいは、アセンブリ１０の仰角方向）についての回転は、上部ジョイント４４に集中する、２つの互いに傾斜したアクチュエータ４６・４８の同時の延長及び収縮によって駆動される。
【００３７】
図７は、上部ジョイント４４の実施例を示しており、２つの平行なシャフト５０・５２を備え、それらはシャフト５４によって連結されており、シャフト５４は、その上に備えられた推進ベアリング５６を有している。ベアリングキャリア５８はシャフト５４において回転し、極方向軸回転シャフト６０はベアリングキャリア５８によって保持されている。
【００３８】
２つのインターフェースプレート６２・６４の、２つの平行シャフト５０・５２についての回転は、アクチュエータ４６・４８の長さに対する交点の位置の変化による上部ジョイント４４の頂角の変化に対応する。
【００３９】
極方向軸回転シャフト６０の一端は、ベアリングキャリア５８によって支持され、他端は、下部ジョイント４２によって支持される。下部ジョイント４２は、例えば、水平方向軸Ｂ−Ｂについて回転するように中央ベアリング（図示しない）を支えるヨーク部材とする。
極方向軸回転シャフト６０の下側の端部は、太陽の方向を追尾するために極方向軸シャフト６０が様々な仰角を向けられるように、該ヨーク部材の中央ベアリングによって支持する。
【００４０】
アセンブリ１０が、極方向及び、又は水平方向軸について回転できるように、他の同等のマウント及び、又はジョイントを用いることもできる。
以上に述べた実施例は、一例を述べたものにすぎず、本発明の請求項の範囲内で適宜変更することができる。
【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】
2011522404.tif 000008
【図７】
2011522404.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成23年1月12日(2011.1.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池モジュールを立体的なアレイに保持するアセンブリ（組み合わせ体）であって、
該アセンブリが、
垂直方向に間隔を開けて重層する複数のグリッドレイヤを備え、各グリッドレイヤは、複数の水平方向に間隔を有するポジションを定義する構成において、
該太陽電池モジュールが、
垂直方向で略重なり合わない関係において、重層するグリッドレイヤの各ポジションに配設されて、どのグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも、他のグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも塞ぐことがないようにした
ことを特徴とする立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項２】
前記アセンブリにおいて、
前記重層するグリッドレイヤの前記太陽電池モジュールが太陽の方角を追尾できるように、該アセンブリを回転可能にする１軸又は２軸マウントを備えた
請求項１に記載の立体的な太陽電池アレイのアセンブリ。
【請求項３】
複数の太陽電池モジュールを立体的なアレイに保持するための製造方法であって、
それぞれが水平方向に間隔を有する複数のポジションを定義する、複数の垂直方向に間隔を開けて重層するグリッドレイヤを配置するステップと、
どのグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも、他のグリッドレイヤのいずれの太陽電池モジュールも塞ぐことがないように、垂直方向で略重なり合わない関係において重層するグリッドレイヤの各ポジションに太陽電池モジュールを配設するステップと
を含むことを特徴とする製造方法。
【国際調査報告】
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