(57)【要約】  本発明はソーラーパネルのための一体的モジュール枠及びラックシステムに関する。ソーラーパネルは複数のソーラーモジュールと複数のソーラーモジュールを一体的に連結するための複数の接合部を含む。複数の接合部により、屋根への移送中及びシステムの取付後の耐用年限にわたる期間の両者にわたって連結されるモジュールを機械的に且つ堅固にする方法が得られ、モジュール間の配線により連結することができ、モジュールにおいて電気的接地経路が得られ、モジュールをパネルに付加することができ、不備のあるモジュールを取り払うか変更するための方法が得られる。コネクタ取付組立体がモジュールの両側に設けられ、これにより、モジュールが接合部により一体的に連結される場合にモジュールの電気的組立体は単純な構造となり、モジュールへの外側配線の最終的な接続が単純な構造となる。
2010541207.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のソーラーモジュールと、
同複数のソーラーモジュールを一体的に連結するためのネジ付きの複数の接合部とを備え、同複数の接合部により剛性が得られることを特徴とするソーラーパネル。
【請求項２】
前記ネジ付きの複数の接合部によりモジュールのための設置経路が得られることを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項３】
前記接合部はそれぞれ、
２つのソーラーモジュールを一体的に連結する本体と、
２つのソーラーモジュールを連結させるための本体の両端部のネジと、
該２つのソーラーモジュールのうち少なくとも１つに本体を固定するための固定機構とを含むことを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項４】
前記固定機構はカムロック機構からなることを特徴とする請求項３に記載のソーラーパネル。
【請求項５】
前記ソーラーモジュールはそれぞれ複数のコネクタ組立体を含み、同コネクタ組立体は、ケーブルの長さに起因する不適切な配線を防止するように位置され、且つソーラーモジュールを一体的に連結するときに１つのソーラーモジュールの少なくとも１つのコネクタソケットが別のソーラーモジュールのコネクタ組立体と並べられるように位置される請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項６】
前記ソーラーモジュールはそれぞれコネクタマウントの形状によって不適切な配線を防止する複数のコネクタ組立体を含むことを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項７】
前記コネクタ組立体はメスのコネクタ及びオスのコネクタのうち一方に連結されるコネクタマウントからなることを特徴とする請求項６に記載のソーラーパネル。
【請求項８】
前記ネジ付きの複数の接合部はソーラーモジュールの内側に位置されることを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項９】
２つのモジュール間に少なくとも１つのシムブロックを備えることを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項１０】
２つのモジュール間に少なくとも１つの南北（Ｎ−Ｓ）スペーサブロックを備えることを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項１１】
前記モジュールはそれぞれソーラーモジュールに沿って延びる溝を含むことと、同溝は接地マウントを受承することと、同接地マウントはソーラーパネルを構造体に固定することとを特徴とする請求項１に記載のソーラーパネル。
【請求項１２】
前記接地マウントは表面に直接取り付けるためのスタッドを含むことを特徴とする請求項１１に記載のソーラーパネル。
【請求項１３】
迅速解放クリップが接地マウントとして使用され、溝と係合することを特徴とする請求項１１に記載のソーラーパネル。
【請求項１４】
前記ネジ付きの複数の接合部は南北接合部からなることを特徴とする請求項１１に記載のソーラーパネル。
【請求項１５】
前記ネジ付きの複数の接合部はカムロックを含むことを特徴とする請求項１４に記載のソーラーパネル。
【請求項１６】
複数の配線区分はモジュールを電気的に且つ一体的に連結することを特徴とする請求項１１に記載のソーラーパネル。
【請求項１７】
各モジュールはモジュール内の、及びモジュール間の配線区分を受承するために、内部に配電盤を含むことを特徴とする請求項１１に記載のソーラーパネル。
【請求項１８】
前記配電盤は標準的な配電盤からなることを特徴とする請求項１７に記載のソーラーパネル。
【請求項１９】
前記配電盤は各モジュールの側部に自動的に連結され、接地経路はソーラーパネルのシステム接地に設けられることを特徴とする請求項１７に記載のソーラーパネル。
【請求項２０】
前記複数の配線区分は相互に、且つ配電盤に迅速に連結させる複数のコネクタを含むことを特徴とする請求項１６に記載のソーラーパネル。
【請求項２１】
前記配電盤は配線区分に迅速に連結させる複数のコネクタを含むことを特徴とする請求項１６に記載のソーラーパネル。
【請求項２２】
前記ソーラーパネルの外側に位置される結合配電盤がソーラーパネルに連結され、ソーラーパネルを別のソーラーパネルに電気的に接続させることを特徴とする請求項１１に記載のソーラーパネル。
【請求項２３】
前記配電盤はモジュール間にて配線を転移させることを特徴とする請求項１７に記載のソーラーパネル。
【請求項２４】
複数のソーラーモジュールと、
同複数のソーラーモジュールを分離するための複数の梱包スペーサと、
該複数のソーラーモジュールを保持するための積層ストラップとを備え、該梱包スペーサにより、積層モジュールの搬送のために好適な空隙を確実に設けることを特徴とするシステム。
【請求項２５】
前記スペーサブロックの両端部はそれぞれ容易に配列できるように面取りした端部を含むことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記少なくとも１つのスペーサブロックは配線を保持するチャネルを含むことを特徴とする請求項２４に記載のシステム。
【請求項２７】
本体部と、
カムロックを接合部に設置するために本体部の一端部に設けられる第１の開口部と、
コネクタをモジュールから外すために本体部の反対側の端部に設けられる第２の開口部と、
二重ネジロック接合部を螺入させるための、第１の開口部及び第２の開口部の間に設けられる第３の開口部とを備えることを特徴とするレンチ。
【請求項２８】
取付金具を表面に設置する工程と、
複数のソーラーパネルを取付金具の上方に位置させる工程と、
複数の接合部をソーラーパネルの枠に挿入し、接合部を使用してソーラーパネルの列を一体的に連結する工程と、
接合部を十分に締める工程と、
取付金具を十分堅固に固定する工程と、
ソーラーパネルシステムが設置されるまで上記工程を繰り返す工程とを含むことを特徴とするソーラーパネルシステムの設置方法。
【請求項２９】
ソーラーパネルであって、
複数のソーラーモジュールと、複数のソーラーモジュールを一体的に連結するための複数のネジ付き接合部とを備え、該ソーラーモジュールはそれぞれコネクタマウントの形状によって不適切な配線が防止されるように複数のコネクタ組立体を含むことと、前記コネクタ組立体はメスコネクタ及びオスコネクタの１つに連結されるコネクタマウントからなることと、該モジュールはそれぞれソーラーモジュールに沿って延びる溝を含むことと、同溝は接地マウントを受承することと、同接地マウントはソーラーパネルを構造体に固定することと、複数の配線区分はモジュールを電気的に且つ一体的に連結することと、各モジュールはモジュール内及びモジュール間にて配線区分を受承するために配電盤を内部に含むこととを特徴とするソーラーパネル。
【請求項３０】
前記配電盤は各モジュールの側部に自動的に連結され、接地経路はソーラーパネルのシステム接地に設けられることを特徴とする請求項２９に記載のソーラーパネル。
【請求項３１】
前記複数の配線区分は相互に、且つ配電盤に迅速に連結させる複数のコネクタを含むことを特徴とする請求項２９に記載のソーラーパネル。
【請求項３２】
前記配電盤は複数の配線区分に迅速に連結させる複数のコネクタを含むことを特徴とする請求項２９に記載のソーラーパネル。
【請求項３３】
前記ソーラーパネルの外側に位置される結合配電盤がソーラーパネルに連結され、ソーラーパネルを別のソーラーパネルに電気的に接続させることを特徴とする請求項２９に記載のソーラーパネル。
【請求項３４】
前記配電盤はモジュール間にて配線を転移させることを特徴とする請求項２９に記載のソーラーパネル。
【請求項３５】
ポスト部材と、
同ポスト部材をソーラーパネルに係合させて適合させるようにポスト部材に連結されるカムレバー機構とを備えることを特徴とするソーラーパネルを表面に取り付けるための迅速解放クリップ。
【請求項３６】
前記カム機構は、
ブラケットと、
同ブラケットの溝に連結される取付ポストと、
取付ポストに連結される連結組立体と、
コネクタ組立体に連結されるカムレバーとを含み、同カムレバーの位置に基づいて取付ポストを移動させることを特徴とする請求項３５に記載の迅速解放クリップ。
【請求項３７】
前記コネクタ組立体は、支持部材と、Ｌ字型ブラケットの溝内のコイルバネと、コイルバネの一方の側に設けられる少なくとも１つの平坦なワッシャと、コイルバネの他方の側に設けられる少なくとも１つのワッシャとを含むことを特徴とする請求項３６に記載の迅速解放クリップ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はソーラーパネルに関する。より詳細には本発明はソーラーパネルの組立体及び設置システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ソーラー電気システムは電気を発生させる最も環境に優しい方法である。上記ソーラー電気システムを得るべく、通常複数のソーラーモジュールからなり一体的に連結されるソーラーパネルを使用する。ソーラーパネルは通常建物の屋根の上にて直接組み立てられるが、接地上にて組み立てられて建物の屋根に載置されるか、専用接地上又は柱に設置された枠に設置される。図１は公知のソーラーパネル組立体１０を示す。本実施例におけるソーラーパネルは３つのソーラーモジュール１２Ａ乃至１２Ｃからなる。しかしながら、任意の数のモジュールが使用可能であり、ソーラーパネルを形成すべく任意の構造体に構成可能である。
【０００３】
ソーラーパネルモジュール１２Ａ乃至１２Ｃはそれぞれケーブル１６を受承する配電盤１４Ａ乃至１４Ｃを備える。ケーブルはモジュールを順次直列に接続する。上記モジュール１２Ａ乃至１２Ｃはそれぞれ電気的接地線組立体１８を更に備えるが、これはモジュール及び下部の枠を好適な地点にて接地することに使用される。付加的に、各モジュールは隣接するモジュールからの配線を含み、参照符号２０Ａ及び２０Ｂにて示すように、配線は損傷を受けないように被覆され、モジュール間にて縛られる必要がある。図１Ａはソーラーパネルのための接地ネジを示す図である。複数の箇所に設けられる必要のあるネジ、即ちボルト組立体２２は、接地線組立体１８を組立体内の部材の各部分に、ソーラーモジュール１２Ａ乃至１２Ｃ及び下部の枠のそれぞれにて少なくとも一箇所、図示の事例においては五箇所において固定され、これにより、接地組立体を形成する。
【０００４】
図１に、更にソーラーモジュール１２Ａ乃至１２Ｃに平行にして、且つソーラーモジュール１２Ａ乃至１２Ｃの長さ部分に沿って延びる２つの金属製レール２４を示す。上記レールはソーラーモジュールのための下部の支持構造体を形成する。レールは屋根に取り付けられ、これにより、ソーラーパネル全体は屋根の１つの堅固な幾何学面に取り付けられ、これにより、設置の耐久性及び美観が向上する。実施例において、レールは最初に屋根に取り付けられ（Ｌ字型ブラケット及びラグボルトを使用して下部の垂木に取り付けられ）、モジュールはボルト固定によるクリップを使用してレールに取り付けられる。図１Ｂに示すように、別例において、レールは最初にモジュールに（本事例においては六角ナットとボルトを使用して、別例においてはクリップを使用して）取り付けられ、モジュール−レール組立体（即ち、パネル）が図１に示すＬ字型ブラケット２６を使用して屋根に取り付けられ、ラグボルトを使用して下部の垂木に取り付けられる。上記レール２４は上述したように電気的に接地もされる。
【０００５】
通気及び排水のために、屋根表面と、モジュールの下側と、レールとの間に小さな空隙ができるようにパネルを屋根に取り付けることが好ましい。屋根組立型パネルの配線及び接地のために、ワイヤが接続され縛られるようにモジュールの下方へアクセスできることが好ましい。１つの幾何学的計画のために、屋根表面に変化（波形）を設けるべく設置位置を上下方向に調整できることが好ましい。上記理由により、屋根取付ブラケット（Ｌ字型ブラケットであれ、その他の設計であれ）によって通常上下方向に調整が可能となる（通常１乃至３インチ（約２．５４ｃｍ乃至７．６２ｃｍ））。更に、屋根取付具が堅固な下部の表面、通常垂木に形成される必要がある。上記垂木は連続して離間して設ける必要はない。従って、取付レールは通常所定のタイプの調整可能な溝を含み、これにより、レールから屋根取付部（Ｌ字型ブラケット）への設置点は、この点がどの位置にあろうとも堅固な設置点の真上に位置される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
公知のソーラーパネル１０は、信頼性を有し高性能なソーラー電気システムを得るべく組立及び接地に多くの個別の作業を要する。一様でない屋根の表面に設置するために多くの部品及び調整部を要する。気流及び排水路を確認するために、パネルを屋根から僅かに上昇させる必要があるが、美的観点からパネルは屋根に近接して設ける必要がある。パネルの各モジュールは一体的に配線により接続する必要があり、余分な配線は安全に隠す必要があり、全ての導電性要素は電気的に接地される必要がある。これらに要する部品及び工程全てによりシステムに要する費用は高価なものとなるため、これは最終的にシステムの資本回収に悪影響を付与する。付加的に、公知のソーラーモジュールはパレットの段ボール箱にて搬送されるが、これは付加的な搬送費用と、開梱費用と、段ボール廃棄費用とを要する。
【０００７】
従って、取付金具及び配線用金具を含み、個別の全ての作業を要さず、必要な電気的接地工程の数を最小限にし、管理すべき配線及びケーブルの量を最小限にする、必要なものをより多く完備したソーラーモジュールが要求される。最終的にシステムは設置業者がパネルを組み立て設置することに要する部品及び工具の数を最小限にするものとする。このシステムは容易に実施可能であり、様々な環境に適用可能であり、費用対効果が高い。本発明は上記要求に応えるものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ソーラーパネルのための一体的モジュール枠及びラックシステムを開示する。ソーラーパネルは複数のソーラーモジュールと複数のソーラーモジュールを一体的に連結するための複数の接合部を含む。複数の接合部により、屋根への移送中及びシステムの取付後の耐用年限にわたる期間の両者にわたって連結されるモジュールを機械的に且つ堅固にする方法が得られ、モジュール間の配線により連結することができ、モジュールにおいて電気的接地経路が得られ、モジュールをパネルに付加することができ、不備のあるモジュールを取り払うか変更するための方法が得られる。コネクタ取付組立体がモジュールの両側に設けられ、これにより、モジュールが接合部により一体的に連結される場合にモジュールの電気的組立体は単純な構造となり、モジュールへの外側配線の最終的な接続が単純な構造となる。
【０００９】
本発明によるソーラーパネルは、迅速且つ信頼性の高い設置に最適化される。付加的に、部品を少なくし、組立体の構造を単純にすることにより、誤設置の危険性を低減する。付加的に、パネルの多数のモジュールが搬送中に支持される。付加的に、モジュール及びパネルは密接に、且つ一体的に組み立てられるため、空間を効率よく使用でき、美観が向上する。更に、個別のモジュールは既存のソーラーパネルに付加及び連結可能である。付加的に、一体的な取付レールを使用することにより、パネルを屋根により近接させて設置することができ、これにより美観が向上する。更に、最小限の数の部品が組立体全体に使用される。付加的に、外側の配線の接続がより迅速なものとなり、モジュールの連結がより迅速なものとなる。更に、屋根上の組立体が低減され、信頼性が高くなり、屋根の貫通が低減される。最終的に、ソーラーモジュールは堅固に積層され付属の取付ブラケットと共に搬送されるため、搬送費用、梱包及び開梱費用が低減される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】公知のソーラーパネル組立体を示す図。
【図１Ａ】ソーラーパネルの接地ネジを示す図。
【図１Ｂ】レールに取り付けられるモジュールを示す図。
【図２】本発明によるソーラーパネルの設置システムを示す斜視図。
【図２Ａ】本発明によるソーラーパネルを示す背面図。
【図２Ｂ】第１の実施例における配電盤を示す図。
【図２Ｃ】第２の実施例における配電盤を示す図。
【図２Ｄ】一実施例における２つのソーラーパネル間にて連結される主連結ブロックを示す図。
【図２Ｅ】既存のモジュールの側部に（通常東又は西に）モジュールやパネルを連結させる東西接合部を示す図。
【図２Ｆ】既存のモジュールの上方又は下方に（通常北又は南に）モジュールやパネルを連結させる南北接合部を示す図。
【図３Ａ】一実施例におけるネジ付き接合部を示す図。
【図３Ｂ】一実施例における二重のネジロックを備えたネジ付き接合部を示す図。
【図３Ｃ】一実施例における接合部のための摺動カムロックを示す図。
【図３Ｄ】第３の実施例における接合部を示す図。
【図３Ｅ】一実施例におけるコネクタマウントを示す図。
【図３Ｆ】オスのコネクタを保持するコネクタマウントを示す図。
【図３Ｇ】メスのコネクタを保持するコネクタマウントを示す図。
【図４Ａ】モジュールパネルを屋根に固定するためのモジュールパネルの溝及び表面取付ブラケットを示す図。
【図４Ｂ】第１の実施例における接地マウントを示す図。
【図４Ｃ】第２の実施例における接地マウントを示す図。
【図４Ｄ】一実施例における迅速解放クリップを示す側面図。
【図４Ｅ】一実施例における迅速解放クリップを示す斜視図。
【図４Ｆ】迅速解放クリップを示す分解図。
【図５Ａ】取付ロッド及び接合部収容部により搬送のため積層された、作り付けの取付ブラケットを備えるソーラーモジュールを示す図。
【図５Ｂ】第１の実施例における梱包スペーサブロックを示す図。
【図５Ｃ】第２の実施例における梱包スペーサブロックを示す図。
【図６】接合部のためのカムロック及びモジュールのコネクタのロックを外すためのレンチを示す図。
【図７】図３Ａ及び３Ｂに示す接合部のための、一実施例におけるドライバを示す図。
【図８】ソーラーパネルシステムのための取付金具を示す分解図。
【図９】一実施例における南北（Ｎ−Ｓ）スペーサブロックを示す図。
【図１０Ａ】一実施例におけるシムブロックを示す図。
【図１０Ｂ】ソーラーパネルに位置されるシムブロックを示す図。
【図１０Ｃ】過度の締め付けを最小限にするための、ソーラーパネル間のシムブロックを示す図。
【図１１】取付金具の設置を示す図。
【図１２】設置位置の上方におけるパネルの位置決めを示す図。
【図１３】接合部を枠内に挿入することを示す図。
【図１４】一体的に連結される列組立体を示す図。
【図１５Ａ】接合部進入口がパネル（南北）方向に開いていることを示す図。
【図１５Ｂ】接合部進入口がパネル（南北）方向に開いていることを示す図。
【図１５Ｃ】進入口の上方に平坦部を設けた接合部を示す図。
【図１５Ｄ】進入後に接合部が回動され、接合部の丸みを帯びた部分が接合部の平坦部において妨害されて留められることを示す図。
【図１６】好適な配線の一例を示す回路図。
【図１７】モジュール間接地接合部を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明はソーラーパネルに関する。より詳細には本発明はソーラーパネルの設置システムに関する。当業者が本発明を実施することができるように本発明を後述する。即ち、本出願及びその要件を後述する。ここで開示される好適な実施例の様々な変形、並びに本発明の原理及び特徴が当業者に明らかなものとなるであろう。従って、本発明は後述の実施例に限定されるものではなく、ここで開示される原理及び特徴と一致する最も広い範囲にある。
【００１２】
本発明によるシステム及び方法はソーラーパネル用の一体的モジュール枠及びラックシステムを提供する。本発明によるソーラーパネルはモジュールの頂部から全ての設置作業を完了すること（配線、接地、及び下部からの取付をすることなく）に特に重点を置き、構造体の迅速な設置を最適化する。この最適化はソーラーパネルの組立及び設置の全ての工程を含む。更に、一体的枠及びラックシステムを使用することにより、パネル用の多数のモジュールが搬送中に支持される。付加的に、本発明による一体的システムを使用することにより、個別のモジュールを既存のソーラーパネルに付加し連結することができ、美観をより満足させる方法により設置可能である。最終的に、組立体全体に対して最小限の数の部品が使用される。
【００１３】
本発明の特徴を添付の図面を参照してより詳細に後述する。
図２は本発明によるソーラーパネル１００の設置システムを示す斜視図である。図示のように、３つのモジュール１０２Ａ乃至１０２Ｃが一体的に連結され、ソーラーパネル１００をモジュール方式により構成し、一体的なシステムにより形成する特徴を含む。第１に、モジュールを順次機械的に連結する接合部が設けられ、ソーラーモジュール間に接地を接続する。接合部の機械的強度及びモジュール枠への取付技術により、各モジュール枠は公知のソーラーパネル組立体の下部の枠レールと同様に堅固に機能する。付加的に、モジュールを一体的に連結することに要する配線作業の量を最小限にするモジュール間のケーブルコネクタの溝が設けられる。最終的に、システムはパネル全体に対して１つの電気的接地接続を要するのみであり、モジュール対モジュールの接地接続、モジュール−レール間の接地接続は不要である。付加的に、接地システムにより、ソーラーパネルを容易に組み立てることができ、設置に先立ってソーラーモジュールを効率よく梱包できるようになる多くの要素が得られる。本発明の特徴を添付の図面を参照して詳細にわたって後述する。
【００１４】
図２Ａは本発明によるソーラーパネル１００を示す背面図である。上述したように、ソーラーパネル１００は複数のモジュール１０２Ａ乃至１０２Ｃを含む。しかしながら、当業者はパネル１００がＸ及びＹ方向の両者において任意の数のモジュールを含むことができ、任意の構造体に形成され、これらを使用することが本発明の精神及び範囲内にあることを認識する。図示のように、各モジュール１０２は配電盤１０３を備える。各配電盤１０３はコネクタマウントを含む配線区分１０８に連結される。配線区分１０８はモジュール１０２を電気的に、且つ一体的に連結すること、更にモジュ―ル１０２を結合配電盤１２１に連結することに使用される。従って、結合配電盤１２１は高電圧配線及び接地経路を接続する。結合配電盤１２１によって、手動により或いは自動的に配線の転移が行われる。配電盤１２１は複数のソーラーパネルを電気的に接続することに使用される。
【００１５】
図２Ｂは第１の実施例における公知の結合配電盤１２１’を示す。図示のように、公知の配電盤１２１’は配線１６５に応じてソーラーモジュールに合わせる必要がある。従って、配電盤１２１’を設置するときに時間及び費用が相当付加される。
【００１６】
図２Ｃに特注の結合配電盤１２１”を示す。特注の結合配電盤１２１”は公知の結合配電盤１２１に対して複数の効果を有する。図２Ａに戻ると、まず図示のように配線区分１０８は配電盤１０３’の連結部１７５に直接連結される。図２Ｄは２つのソーラーパネル間に連結された結合配電盤１２１”を示す。更に、特注の結合配電盤１２１”はソーラーパネルの外側に直接連結され、ボルトを使用してパネルの側部に恒久的に固定される。ボルトによって更にシステム接地導体に対して接地経路が得られる。
【００１７】
従って、ソーラーパネル１００は図１に示す公知のソーラーパネル１０と比較して、組み立てるべき部品が非常に少なくて済み、より容易に組立可能である。
好適にケーブルホルダ１３６もこのソーラーパネルにおいて使用可能である。図２Ａに戻ると、ケーブルホルダ１３６はモジュールの側部に連結され、パネルに収容されるケーブルを保持する。通常ケーブルホルダ１３６は収容したケーブルを所定の位置に保持するケーブルクリップである。更に、ケーブルホルダ１３６はケーブル自体に成型可能である。
【００１８】
図２Ｅに２つのモジュール１０２Ａ及び１０２Ｂの内側に設けられ、モジュール１０２Ａ及び１０２Ｂを連結する東西（ｅ−ｗ）接合部１０４を示す。接合部１０４は分子間の機械的剛性、モジュール間の接地経路、モジュール間の配置、及びモジュール間の連結方法を含め、パネル１００に対して有用な特徴を付与する。
【００１９】
行間の南北接合部も好適に利用可能である。図２Ｆは上部の（通常北側の）モジュールやパネルを連結するか、下部の既存のモジュールを連結する南北接合部１０４Ｅを示す。この接合部１０４Ｅは行間を整列し、行間に剛性を付与し、接地接続する。上記南北接合部１０４Ｅを使用することにより、設置面の設置点は低減される。
【００２０】
一実施例において、接合部はモジュール内に設けられる取り外し可能な連結部である。付加的に、接合部は設置時においてモジュール枠中空区分や側部溝内に取り付けることによって通常隠される。接合部によりモジュール間は非常に近接するため、空間の利用性が向上する。更に、接合部は導電性を備える（導電性を有する配線や表面を備えた非導電性主部を含む）。本実施例において接合部はソーラーモジュールの内側に位置されるが、接合部が外側に位置されて使用されることも本発明の精神及び範囲内にあることを当業者は容易に理解するものといえる。別例による接合部を後述する。
【００２１】
図３Ａは第１の実施例におけるネジ付き接合部２００を示す。図示の接合部２００はその両端部に第１のネジ２０２ａ及び第２のネジ２０２ｂを含む。上記接合部はモジュールをネジにより一体的に連結し、構造体の剛性を付与し、モジュール間にて接地する。対向するネジ２０２ａ及び２０２ｂを使用することにより、１つの操作によりモジュールを一体的に連結したり分離することができる。接合部２００はドライバを使用してモジュール間の接合部を締め付けたり緩めたりする。本実施例において、ネジのドライバのヘッド部はネジ２０２ａの端部２０６ａ及びネジ２０２ｂの端部２０６ｂにて使用される。フィリップス型ドライバ（＋ドライバ）等のその他のドライバのヘッド部も使用可能であり、その使用も本発明の精神及び範囲内にある。更に、ソーラーパネル内に好適に位置された場合に接合部を所定位置にロックするカムロック２０８も使用される。上記ドライバの実施は詳細にわたって後述する。
【００２２】
図３Ｂは第２の実施例における二重ネジロック３０２を含むネジ付き接合部３００を示す。本実施例において、ネジロック３０２はソーラーモジュールをネジにより一体的に連結する。ネジロック３０２はモジュール間に構造体の剛性を付与し、電気的に接地もする。本実施例において、左ネジ３０８ａ及び右ネジ３０８ｂによりモジュール間に任意の距離が設けられる。モジュール間の空隙は中央部の左ネジ３０８ａ及び右ネジ３０８ｂによって決定される。接合部３００は特注のレンチを使用してソーラーモジュールに連結される。上記レンチを詳細にわたって後述する。
【００２３】
図３Ｃは、一実施例における接合部のための摺動カムロックを示す。摺動カムロック３５０により、ロック機構３５２ａ及び３５２ｂを使用してモジュールを押し出しにより並べることができる。ブロックは接合部を固定する位置に移動される。
【００２４】
図３Ｄは第３の実施例における接合部１０４を示す。接合部１０４は先端に向かって細くなる形状であり、これにより最初に組立のために容易に整列させることができ、最後にモジュール１０２Ａ及び１０２Ｂ間に密接して嵌入可能である。好適な実施例において、接合部１０４はパネル１００の中心線に正確に位置される。好適な実施例において、接合部１０４は先端に向かって細くなる導電性を備えた金属であり、モジュール間の接地経路をなし、鋭利な先端を含み各モジュールの接地を向上させる。接合部１０４は更にモジュール１０２の頂部又は側部から容易にネジが挿入できるように溝が設けられる。接合部１０４によりモジュール１０２は正確に並べられ、組立者はコネクタソケット１０８を押圧し、２つの隣接するモジュール間の電気的接続が完了する。接合部３０４により２つの隣接するモジュール間を電気的に接続することによって、各モジュール間に接地線を引くことが不要となる。図示のように、接合部を使用して全てのソーラーモジュールが連結される限り、１つの別の接地線のみがパネル組立体全体に対して必要である。接合部によりモジュール間に十分な剛性が得られ、これにより、パネル全体は屋根まで上昇及び搬送され、堅固に且つ長持ちするように、屋根やその他の表面に直接設置可能である。
【００２５】
一実施例において、各接合部は２つのモジュールを一体的に固定する固定具としてネジを使用する。２つのモジュールを一体的に固定する別の機構はカムタイプの圧縮器具、圧入又は歯を設けたバルブ器具、バネクリップ固定具、両端に拡張可能な区分を備えた貫通ピンを含むが、これらに限定されるものではない。分解図に示す３つのモジュールのソーラーパネルにおいて、ソーラーパネルを得るべく全部で４つの接合部及び８つのセルフタッピングネジが使用される。従って、最小限の数の部品がパネルの組立に必要である。接合部はモジュールを一体的に連結する複数の隆起した部分を更に含む。第１の隆起部１３２は接合部の係止部として機能する。第２の隆起部１３４は接合部の接地経路として機能する。
【００２６】
図２Ａに戻ると、複数のコネクタマウント１０８が各モジュール１０２に設けられる。上記コネクタマウント１０８により後述する効果が得られる。
コネクタマウント１０８は（＋又は−）とラベル付けされ、適切なケーブル接続のみ受容する寸法に形成され、配線の課題を最小限にする。コネクタマウント１０８はモジュールに（左又は右、即ち、東西側に、及び／又は上部又は下部、即ち、南北側に）位置され、ケーブルの長さ及びコネクタソケットの寸法又は形状により不適切な配線を防止する。コネクタマウント１０８は枠側に設けられ、これにより、容易に且つ信頼性の高いモジュールの相互連結が可能となる。枠側のコネクタマウント１０８により、作り付けのホームランリターン（home run return ）配線経路が可能となる。枠側のコネクタマウント１０８により、ストリングの相互連結が可能となる。枠側のコネクタマウント１０８により、モジュール設置後に隠して配線接続することが可能である。最終的に、設計全体により配線管理及び接地が向上する。
【００２７】
図３Ｅは実施例におけるコネクタマウント４００を示す。コネクタマウント４００は図３Ｆ及び３Ｇにそれぞれ示す電気的コンタクトを固定するためのオスのコネクタ４０２及びメスのコネクタのいずれと組み合わせても使用可能である。コネクタマウント４００はソーラーパネルが接合部によってネジ締めされ電気回路を閉じる場合に電気的コンタクトを保持し、係合する。コネクタマウント４００はコネクタ自体にモールド成形されてもよい。コネクタマウント４００はモジュールが分離され、電気回路を開く場合にも電気的コンタクトを保持する。コネクタマウント４００は工場にて設置されても実地にて設置されてもよい。更に、コネクタマウント４００はコネクタ自体の内部にモールド成形されてもよい。
【００２８】
図４Ａはモジュールの金属板１３８の溝１４２を示す。溝により、（１つ以上のモジュールからなる）パネルを屋根等の構造体に取付ブラケットを使用して固定することができる。金属板の両側の溝１４２はモジュールが接合部を使用して連結される場合に並べられ、パネル全体に沿って連続した溝を形成し、これにより、ソーラーパネルを屋根等に連結する。上述したように実施することにより、ソーラーパネルは構造体に１つの平面において堅固に取り付けられる。連続した溝により、水平方向の任意の位置の固定点（通常垂木）に取り付けることが可能である。通常溝を設けた部分は図４に示す金属板１３８の押出部からなり、これはモジュールの部分である。これによりパネルに完全に且つおおよそ連続した延長部を形成する。この溝１４２はモジュールの両側（東西）及び上下部（南北）に設けられ、これによりモジュールは任意の配向にて設置可能である。
【００２９】
ブラケット１４０は屋根に堅固に取り付けられ、ボルトを使用して溝を設けた金属板１３８に取り付けられる。上記ブラケット１４０は様々な表面に対応する高さにてパネルを取り付ける手段を含む。これに代えて、上記ブラケット１４０はネジ付きボルトやその他の高さ変更可能な設置点を使用して屋根に取り付けられてもよい。ソーラーパネルは水平方向、上下方向、或いは傾斜した構造体や表面に取付ブラケットを使用して取り付けられる。
【００３０】
別例において、平坦な表面や構造体に取り付けるために接地マウントが金属板に取り付けられる。図４Ｂは第１の実施例における接地マウント５００を示す。接地マウント５００は既存の摺動チャネルを使用して平坦な表面に取り付ける。位置決めネジが開口部５０２に挿入され、所定の位置から移動することを防止し、穴５０４により、ソーラーモジュールは平坦な表面や構造体に取り付けられる。摺動チャネルにより、枠の軸上の無限取付位置の近傍の位置が得られる。
【００３１】
図４Ｃは第２の実施例におけるスタッド６０２を含む接地マウント６００を示す。スタッド６０２によりラック構造体への上下方向における取り付けが可能となり、位置決めネジにより所定の位置から移動することが防止される。上記接地マウント６００も既存の摺動チャネルを使用する。同様に、摺動チャネルにより枠の軸上の無限取付位置の近傍の位置が得られる。
【００３２】
別のタイプの取付組立体は屋根やその他の表面へのマウントとして使用され、モジュールの溝に取り付けられる迅速解放クリップである。図４Ｄ及び４Ｅは、実施例において押出部６８２の溝６８０に連結される迅速解放クリップ７００を示す側面図及び斜視図である。迅速解放クリップ７００は屋根やその他の表面の取付組立体に対応するボルト及びナットの組立体に代わる。迅速解放クリップ７００により、工具を使用することなく表面からモジュールを迅速に解放することができる。図４Ｆは迅速解放クリップ７００を示す分解図である。クリップ７００は支持部材７０１、第１の平坦なワッシャ７０２、傾斜ワッシャ７０３、コイルバネ７０４、ロックワッシャ７０５、第２の平坦なワッシャ７０６を備える。クリップ７００は更に組立体接地ポスト７０７、カムレバー７０８、ピン７０９、及びＬ字型ブラケット７１０を備える。クリップ７００は要素７０１乃至７０５をポスト７０７にて組み立てるようにして組み立てられる。カムレバーはピン７０９によりポスト７０７の頂部に挿入される。ポスト７０７はブラケット７１０の溝７１１内に挿入される。コイルバネ７０４はＬ字型ブラケット７１０の一方の側部の要素７０１乃至７０３、及びＬ字型ブラケット７１０の他方の側部の要素７０５及び７０６を分離し、これによりカムレバー７０８は取付ポスト７０７を押出部の内外に移動させることができる。ワッシャを付加及び取り払うことにより、表面における迅速解放クリップ７００の位置決めのための粗調整が行われる。迅速解放クリップ７００の位置決めの精密な調整はカムレバー７０８の位置によって制御される。
（モジュールの堅固な積層）
最終的に、ソーラーモジュールは堅固に積層され、作り付けの取付ブラケットを使用して搬送されるため、搬送、梱包、及び開梱の費用が低減される。
【００３３】
図５Ａは多数のモジュール１０２が１つのパレット７４２に搬送のため堅固に積層される態様を示す。複数の梱包スペーサ７４０がパネルを積層するときに使用される。梱包ストラップ７３０が複数のモジュール１０２を一体的に保持することに使用される。
【００３４】
図５Ｂは実施例における梱包スペーサブロック７５０を示す。梱包スペーサブロック７５０により、積層されたモジュールの搬送のために好適な空隙を確実に設けることができる。図５Ａに示すように、空隙（一実施例において０．６４２インチ（約１．６３１ｃｍ）の空隙）が積層されたモジュールの搬送中に梱包ストラップ８０２を保持する。スペーサブロック７５０は、モジュール設置時においても好適な空隙及び整列された状態を確実に保持する。面取りした端部により、設置時において容易にモジュールを並べることができる。図５Ｃは第２の実施例において配線を保持するためのチャネル７８０を含む梱包スペーサブロック７７０を示す。
（設置）
一実施例におけるソーラーパネルシステムの設置例を後述する。ソーラーパネルシステムを設置すべく機械的工具キット及び電気的工具キットが必要である。機械的工具キットはラチェット、ドライバ、レンチ、ソケット、及びワイヤカッタ等の複数の工具からなり、これらは全て標準的な寸法を有する。上記工具はコネクタ用工具、接合部用レンチ、及び接合部をネジ締めするためのドライバを含む。
【００３５】
電気的工具キットは特注の多目的レンチ、ワイヤカッタ、ワイヤストリップ工具、及び栓形成工具からなる。特注工具の特徴を詳細にわたって後述する。
図６は特注の多目的レンチ８００を示す。レンチ８００は本体部を含む。本体部８０１は接合部のためのカムロックを設置するための開口部８０２を一端部に含む。本体部８０１は更にモジュールのためのコネクタのロックを外すための第２の開口部８０６を他端部に含む。本体部は更に第１の開口部８０２及び第２の開口部８０６の間に、二重ネジロック接合部をネジ締めするための第３の開口部８０４を含む。
【００３６】
図７は図３Ａ及び３Ｂに示す接合部のための、一実施例におけるドライバ９００を示す。ドライバはモジュールを一体的に連結すべく接合部のドライバ端部９０２と係合する。ドライバはモジュール枠貫通孔を通じてドライバ９００を挿入することにより接合部をネジ締めする。一実施例において、ドライバ９００の六角形端部９０４は既成のハンドラチェットに取り付けられる。ドライバ９００はモジュール枠貫通孔を通じてモジュールを連結及び分離する。フィリップス型ドライバ等の異なるタイプのドライバが異なるドライバのヘッド部に取り付けられてもよい。
【００３７】
ソーラーパネルは適用可能な定格耐火屋根の上方に設置される。パネルを屋根に固定するために使用される最小限の機械的手段は例えば合成、スレート、筒瓦、セメント瓦、木のこけら、発泡芯材、タール及び礫岩、並びに金属製継ぎ目等の屋根のタイプに応じる。好適な最小限の機械的手段（設置点）を後述する図に示す。設置点の数は、屋根のタイプ、現地の建築基準法、風雪、及び地震による負荷の条件に対して好適なものである必要がある。図８に取付金具を示す。金具９５０はボルト９５２、第１のロックナット９５４、Ｌ字型ブラケット９５６、第２のロックナット９５０、雨押さえ９６０、絶縁板９６２、及びラグボルト９６４から構成される。スペーサブロック及びシムブロックもソーラーパネルの組立に使用される。
【００３８】
図９は実施例における南北（Ｎ−Ｓ）スペーサブロック９６６を示す。南北スペーサブロックにより、モジュール間に確実に好適な空隙を設けることができる。スペーサブロック９６０は通常のスペーサブロックであり、設置後に取り払われる。南北スペーサブロック９６６は更に緩んだ配線を保持するための電線管として使用されてもよい。
【００３９】
図１０Ａは実施例におけるシムブロック９６０を示す。シムブロック９６０によりモジュール間に好適な空隙を確実に設けることができる。図１０Ｂはパネル１０２にシムブロック９６０を示す。図１０Ｃは２つのソーラーパネル１０２ａ及び１０２ｂの間の、過度の締め付けを最小限にするシムブロック９６０を示す。
【００４０】
上記工具及び金具を使用することによりソーラーパネルシステムは容易に設置可能である。
（機械的設置）
一実施例におけるソーラーパネルシステムの設置を後述する。
【００４１】
工程１．図１１に示すように取付金具が設置される。平坦な絶縁板が六角形ラグボルトを使用して垂木に直接取り付けられる。雨押さえ及びＬ字型ブラケットが平坦な絶縁板に取付られる。
【００４２】
工程２．パネルは図１２に示す取付位置の上方に位置される。
取付点は、モジュールの頂部及び底部が取付点間に正確に嵌入するように設置される。ボルトは頂部及び底部の枠押出部の両者に挿入され、フランジ付きロックナットによってスロット付きＬ字型ブラケットに固定される。
【００４３】
工程３．図１３に示すように接合部は枠内に挿入される。実施例において、２つの接合部は特注の工具を使用してモジュールの長尺状端部の枠内に挿入される。
第１の接合部はモジュールの頂部枠に連結され、底部はモジュールの底部枠に連結される。一体的にネジ締めされると、２つの接合部は２つのモジュールを一体的に引き寄せ、構造体部材として、更に接地連結部として機能する。
【００４４】
工程４．図１４に示すように列組立体は接合部を使用して連結される。ソーラーパネルはモジュール間にて特注のレンチを使用するか特注のドライバを使用して一体的に引き寄せられる。特注のドライバはラチェットドライバを使用して枠貫通孔を通じて挿入される。頂部及び底部接合部の両者は同じ速度にて固定される必要がある。組立体の摺動により、モジュールの側部の一組のコネクタは隣接するパネルに確実に、且つ堅固に嵌入する。モジュールの長尺状端部にてシムブロックは過度の挿入を防止する。
【００４５】
工程５．続いて接合部は特注のドライバ及びラチェットを使用して十分に締め付けられる。
シムブロックを使用することにより過度の締め付けが防止される。
【００４６】
工程６．その後ボルトは十分に締め付けられる。特注のレンチはＬ字型ブラケット組立体及び取付点にてボルトを十分に締め付けることに使用される。
工程７．最終的に、上記工程は所望の数のモジュールをストリングに組み立てるまで繰り返される。
（南北組立体）
モジュールがストリングからソーラーパネルに組み立てられた後に、１つ以上のソーラーパネルが南北（Ｎ−Ｓ）方向に組み立てられる必要がある。
【００４７】
図１５Ａ乃至１５Ｄは南北組立体を示す。図１５Ａ及び１５Ｂは接合部進入口がパネル（南北）方向に開いていることを示す。接合部の平坦部は上方に配向される。接合部の平坦部が上方に配向される場合に、接合部が係合するように開口部にも平坦部が設けられる。
【００４８】
図１５Ｃはパネル内への進入口の上方に平坦部を設けた接合部を示す。図１５Ｄは進入後に接合部が回動され、接合部の丸みを帯びた表面が接合部の平坦部において妨害されて留められることを示す。上述したように接合部を使用することにより、ソーラーパネルは南北方向に組み立てられる。
（電気的設置）
モジュールは要求に応じてモジュール配電盤からの正負のリード線を接続することにより直列又は並列に相互に連結される。最も容易な電気的設置において、モジュールは直列に連結され複数のストリングを形成する。複数のストリングは直列又は並列に配線により容易に連結される。
【００４９】
図１６に好適な配線の電気回路を例示する。モジュール間、ストリング間、並びに配電盤及びインバータへのパネル列の配線に留意する必要がある。
（接地）
ソーラーパネルシステムにおいて、モジュール間の接地は接合部によって得られ、ストリング間の接地は接地つまみ間を接続する裸の銅線によって得られる。
【００５０】
モジュール間接地。モジュール間の好適な接地を確実に行うために、接合部は枠の内部の接地ナットに接触するまで十分に各パネル内にネジ締めされる必要がある。接合部はモジュールの長尺状端部に沿って連結することによりモジュール間を接地することに使用可能である。接合部はモジュールの長尺状端部に沿って機械的にのみ連結され、接地を形成するものではない。図１７にモジュール間の２つの接地接合部を示す。
【００５１】
ストリング間接地。モジュールからなるストリングの端部にて、接地つまみが接地ネジを使用して一モジュールの枠に取り付けられる。接地ネジを締める際に、モジュール枠の陽極酸化処理された黒い面がこすられてアルミニウム枠の非導電性を備えた黒いコーティングが確実に取り払われるようにする。続いて別体のストリングに位置される２つのモジュール間が接地つまみにより裸の銅線にて連結される。
【００５２】
パネル−配電盤間の接地。モジュールからなるストリングの端部にて、接地つまみが接地ネジを使用して一モジュールの枠に取り付けられる。続いて接地つまみＬが銅線を使用して配電盤に接続されるか、配電盤自体を接地に使用する。
（結論）
ソーラーパネルのための一体的モジュール枠及びラックシステムを上述した。ソーラーパネルは複数のソーラーモジュールと複数のソーラーモジュールを一体的に連結するための複数の内部の接合部を含む。複数の内部の接合部により、屋根への移送中及びシステムの取付後の耐用年限にわたる期間の両者にわたって連結されるモジュールを機械的に且つ堅固にする方法が得られ、モジュール間の配線により連結することができ、モジュールにおいて電気的接地経路が得られ、モジュールをパネルに付加することができ、不備のあるモジュールを取り払うか変更するための方法が得られる。コネクタソケットがモジュールの両側に設けられ、これにより、モジュールが接合部により一体的に連結される場合にモジュールの電気的組立体は単純な構造となる。
【００５３】
本発明によるソーラーパネルは、迅速且つ信頼性の高い設置に最適化される。付加的に、部品を少なくし、組立体の構造を単純にすることにより、誤設置の危険性を低減する。付加的に、パネルの多数のモジュールが搬送中に支持される。付加的に、モジュール及びパネルは密接に、且つ一体的に組み立てられるため、空間を効率よく使用でき、美観が向上する。更に、個別のモジュールは既存のソーラーパネルに付加及び連結可能である。付加的に、一体的な取付レールを使用することにより、パネルを屋根により近接させて設置することができ、これにより美観が向上する。最終的に、最小限の数の部品が組立体全体に使用される。
【００５４】
本発明は上述した実施例により開示されたが、当業者は上記実施例の変更が可能であり、変更も本発明の精神及び範囲内にあることを認識するであろう。例えば、接合部はアルミニウム等の導電性材料から好適に形成されるが、表面に導電性が付加された非導電性材料を使用して形成されてもよく、この使用も本発明の精神及び範囲内にある。従って、添付の特許請求の範囲及び精神を逸脱しない限り、多くの変形が当業者によってなされ得る。
【図１】
2010541207.tif 000003
【図１Ａ】
2010541207.tif 000004
【図１Ｂ】
2010541207.tif 000005
【図２】
2010541207.tif 000006
【図２Ａ】
2010541207.tif 000007
【図２Ｂ】
2010541207.tif 000008
【図２Ｃ】
2010541207.tif 000009
【図２Ｄ】
2010541207.tif 000010
【図２Ｅ】
2010541207.tif 000011
【図２Ｆ】
2010541207.tif 000012
【図３Ａ】
2010541207.tif 000013
【図３Ｂ】
2010541207.tif 000014
【図３Ｃ】
2010541207.tif 000015
【図３Ｄ】
2010541207.tif 000016
【図３Ｅ】
2010541207.tif 000017
【図３Ｆ】
2010541207.tif 000018
【図３Ｇ】
2010541207.tif 000019
【図４Ａ】
2010541207.tif 000020
【図４Ｂ】
2010541207.tif 000021
【図４Ｃ】
2010541207.tif 000022
【図４Ｄ】
2010541207.tif 000023
【図４Ｅ】
2010541207.tif 000024
【図４Ｆ】
2010541207.tif 000025
【図５Ａ】
2010541207.tif 000026
【図５Ｂ】
2010541207.tif 000027
【図５Ｃ】
2010541207.tif 000028
【図６】
2010541207.tif 000029
【図７】
2010541207.tif 000030
【図８】
2010541207.tif 000031
【図９】
2010541207.tif 000032
【図１０Ａ】
2010541207.tif 000033
【図１０Ｂ】
2010541207.tif 000034
【図１０Ｃ】
2010541207.tif 000035
【図１１】
2010541207.tif 000036
【図１２】
2010541207.tif 000037
【図１３】
2010541207.tif 000038
【図１４】
2010541207.tif 000039
【図１５Ａ】
2010541207.tif 000040
【図１５Ｂ】
2010541207.tif 000041
【図１５Ｃ】
2010541207.tif 000042
【図１５Ｄ】
2010541207.tif 000043
【図１６】
2010541207.tif 000044
【図１７】
2010541207.tif 000045
【国際調査報告】
2010541207.tif 000046