(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2023-04-14
(54)【発明の名称】太陽光モジュールラックシステム
(51)【国際特許分類】
F24S 25/60 20180101AFI20230407BHJP
E04D 13/18 20180101ALI20230407BHJP
H02S 20/23 20140101ALI20230407BHJP
H02S 20/26 20140101ALI20230407BHJP
H02S 30/10 20140101ALI20230407BHJP
【ＦＩ】
F24S25/60
E04D13/18 ETD
H02S20/23 A
H02S20/26
H02S30/10
【審査請求】未請求
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2022552734
(86)(22)【出願日】2021-02-26
(85)【翻訳文提出日】2022-10-31
(86)【国際出願番号】 US2021019979
(87)【国際公開番号】W WO2021178244
(87)【国際公開日】2021-09-10
(31)【優先権主張番号】62/984,137
(32)【優先日】2020-03-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】522348114
【氏名又は名称】プランテッド ソーラー，インコーポレイテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100079108
【弁理士】
【氏名又は名称】稲葉 良幸
(74)【代理人】
【識別番号】100109346
【弁理士】
【氏名又は名称】大貫 敏史
(74)【代理人】
【識別番号】100117189
【弁理士】
【氏名又は名称】江口 昭彦
(74)【代理人】
【識別番号】100134120
【弁理士】
【氏名又は名称】内藤 和彦
(72)【発明者】
【氏名】アーブ，リチャード
(72)【発明者】
【氏名】アルモギー，ギラッド
(72)【発明者】
【氏名】ベケット，ネイサン
【テーマコード（参考）】
2E108
5F151
【Ｆターム（参考）】
2E108KK01
2E108NN07
2E108PP01
5F151JA09
5F151JA13
(57)【要約】
太陽光モジュールラックシステムは、ギャップを挟んで離間された複数の細長太陽光モジュールを有するビームを備える。太陽光モジュールは、キー構造などのジョイントを使用してビームに固定されることができる。太陽光モジュールのフレームは、ビーム方向に対して横方向にラックアセンブリに対する物理的支持を提供する。ギャップを挟んで分離されたラックシステムにおいて細長太陽光モジュールを離間することは、ラックの表面積全体を増加させる。これは、風やその他の力に対してラックを固定するために必要な表面積あたりの力の同時削減をもたらす。ラックシステムの実施形態は、商業用建物に存在することができる、低減した耐荷重能力を示すチルトアップ屋根構成において利用可能な広い領域に太陽光パネルを配備するのに特に適している可能性がある。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１の方向に延在する第１のビームと、前記第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有し、前記長さ寸法が前記幅寸法よりも大きい第１の太陽光モジュールと、
前記第１の太陽光モジュールを前記第１のビームに固定する第１のジョイントと、
第２のビームと、
第２の太陽光モジュールと、
前記第１の太陽光モジュールからのギャップにおいて前記第２の太陽光モジュールを前記第１のビームに固定する第２のジョイントと、を備える、
装置。
【請求項2】
前記第１のビームが前記第２のビームに平行であり、前記第２の太陽光モジュールが、前記第１の方向に前記幅寸法を有し、前記第２の方向に前記長さ寸法を有する、
請求項１に記載の装置。
【請求項3】
前記第１の太陽光モジュールが、前記長さ寸法に延在するフレームを有する、請求項１に記載の装置。
【請求項4】
前記第１のジョイントが前記フレームに接続されている、請求項３に記載の装置。
【請求項5】
前記フレームが前記幅寸法にも延在する、請求項４に記載の装置。
【請求項6】
前記長さ寸法における前記フレームの強度が、前記幅寸法における前記フレームの強度よりも大きい、請求項５に記載の装置。
【請求項7】
前記ギャップの距離が前記幅寸法に対応する、請求項１に記載の装置。
【請求項8】
前記ギャップの距離が前記幅寸法以外である、請求項１に記載の装置。
【請求項9】
前記ジョイントが、前記ビームに挿入されるキー構造を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項10】
表面上に第１の方向に延在する第１のビームを配置することと、第１のジョイントによって第１の太陽光モジュールを前記ビームに固定することであって、前記第１の太陽光モジュールが、前記第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有し、前記長さ寸法が前記幅寸法よりも大きい、固定することと、
第２のジョイントによって第２の太陽光モジュールを前記ビームに固定することであって、前記第２の太陽光モジュールが、ギャップによって前記第１の太陽光モジュールから分離され、前記ギャップが、前記第１の太陽光モジュールおよび前記第２の太陽光モジュールによって提供される合計面積の約５～７５％の面積を提供する、固定することと、を含む、
方法。
【請求項11】
前記第１の方向が、前記第２の方向にほぼ直交する、請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記ギャップの距離が前記幅寸法に対応する、請求項１０に記載の方法。
【請求項13】
前記表面がチルトアップ屋根を備える、請求項１０に記載の方法。
【請求項14】
前記第１の太陽光モジュールを前記ビームに固定することが、前記第１のジョイントの一部を前記ビーム内に配置することと、
前記長さに沿って延在するフレームに前記第１のジョイントの別の部分を挿入することと、を含む、
請求項１０に記載の方法。
【請求項15】
前記挿入することが、前記第１の方向および前記第２の方向によって画定される面から力を加えることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記挿入することがスライドすることを含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項17】
ラックシステムの太陽光モジュール間にギャップを設けて、前記ラックシステムの全表面積を増加させ、それによって前記ラックシステムの単位表面積当たりのバラスト力を低減することを含む、方法。
【請求項18】
前記単位表面積当たりのバラスト力が、前記太陽光モジュールを含む前記ラックシステムの重量によって完全に供給される、請求項１７に記載の方法。
【請求項19】
前記ラックシステムがチルトアップ屋根上に配置される、請求項１７に記載の方法。
【請求項20】
前記第１のジョイントがクリンチによって前記ビームに固定される、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
本非仮特許出願は、２０２０年３月２日に出願され、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６２／９８４，１３７号の優先権を主張する。
本非仮特許出願は、２０２０年３月２日に出願され、全ての目的のために参照により本明細書に組み込まれる米国仮特許出願第６２／９８４，１３７号の優先権を主張する。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化の悪影響が認識されるにつれて、太陽エネルギーからの使用可能な電力の生成がますます受け入れられている。商業用建物（例えば、倉庫、工場）に利用可能な広い屋根領域は、太陽光パネルの配置に魅力的な場所を提供する。
【0003】
しかしながら、そのような商業用屋上は、構造的な支持を提供するよりもむしろ、外部環境（例えば、雨）からの建物内部の囲いを主に提供するように設計されることができる。この特性は、任意の太陽光発電装置の重量を含め、そのような商業用屋根が支持することができる荷重を低減することができる。
【発明の概要】
【0004】
太陽光モジュールラックシステムは、ギャップを挟んで離間された複数の細長太陽光モジュールを有するビームを備える。太陽光モジュールは、キー構造などのジョイントを使用してビームに固定されることができる。太陽光モジュールのフレームは、ビーム方向に対して横方向にラックアセンブリに対する物理的支持を提供する。ギャップを挟んで分離されたラックシステムにおいて細長太陽光モジュールを離間することは、ラックの表面積全体を増加させる。これは、風やその他の力に対してラックを固定するために必要な表面積あたりの力の同時削減をもたらす。ラックシステムの実施形態は、商業用建物に存在することができるような、低減した耐荷重能力を示すチルトアップ屋根構成において利用可能な広い領域に太陽光パネルを配備するのに特に適している可能性がある。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
図１は、実施形態にかかる太陽光モジュールラック構成を示す簡略斜視図である。特に、太陽光モジュールラックの実施形態１００は、一対のビーム１０２を備える。
【0007】
これらのビームは、硬く、Ｚ方向の柔軟性に欠ける。したがって、ビームは、その軸に沿って力１２０を伝達するように構成される。力は、ビームの曲げ力として分解される。伝達可能な曲げモーメントの例は、４００～４０００フィート・ポンドの範囲である。
【0008】
ここでは、ビームは、互いに平行に向けられている。しかしながら、これは、全ての実施形態において厳密に必要とされるわけではなく、いくつかの実施形態では、ビームは、平行以外とすることができる。
【0009】
太陽光モジュール１０４は、介在ジョイント１０６を介してビーム１０２に物理的に接続される。ジョイントの様々な可能な実施形態に関する詳細は、以下に後述される。しかしながら、最低限、ジョイントは、太陽光パネルをビームに対して（全方向で）所定の位置に保持し、隣接する太陽光パネルからの曲げ力をＹ方向に伝達するように設計される。
【0010】
太陽光モジュールは、（Ｙ軸に沿った）長さ寸法Ｌと（Ｘ軸に沿った）幅寸法Ｗとを特徴とする。特定のラックシステムの実施形態に応じて、Ｌ：Ｗのアスペクト比は変化することができ、例えば、幅は、約６インチから３６インチとすることができ、長さは、約１２インチから９６インチとすることができる。
【0011】
モジュールは、フレーム１０８を含むことができる。そのフレームは、ＷおよびＬの寸法において異なる強度を示すように設計されることができる。具体的には、フレームは、（ビームに垂直なＹ軸に沿った）Ｌ寸法においてより大きな強度を示すことができる。
【0012】
このように、ラックシステムは、外力（例えば、風）に抵抗し、（例えば、Ｙ軸に沿って）力１２２を伝達するのに十分な剛性を提供するために、モジュール自体（すなわち、モジュールフレーム）の構造的強度に（部分的に）依存して設計されることができる。様々なモジュールフレームの実施形態に関する詳細は、少なくとも図９Ａ～図９Ｇに関連して以下に提供される。
【0013】
ビームに沿って、ジョイントは、太陽光モジュールをギャップ１０８だけ互いに離間させることができる。図１の特定の実施形態に示されるように、ギャップは、必ずしも等しい寸法ではない。
【0014】
しかしながら、いくつかの実施形態では、ギャップの寸法が繰り返されてもよく、ギャップは規則的に離間されてもよい。特定の実施形態では、ギャップの寸法は、太陽光モジュールの寸法に対応することができ、それによって均一な間隔をもたらす。ラックシステムのそのような実施形態は、以下に記載される図１Ａおよび図１Ｂにおいて１５０として示される。
【0015】
以下に記載されるように、ギャップは、その寸法に細心の注意を払って意図的に導入される。ギャップは、ラックシステムの全体の領域を増やし、力（風など）に抵抗し、ラックシステムを屋根と接触させたままにするために別のバラストウェイトを提供する必要性を低減する（さらには完全になくす）のに役立つ。
【0016】
実施形態にかかるラックシステムは、モジュール領域と比較して、ギャップによって占められる領域に関して特徴付けられることができる。この特性（例えば、気孔率）は、約５％から約７５％まで変化することができる。
【0017】
図１Ａは、実施形態を従来の太陽光モジュールのラックアプローチと対比する簡略図である。特に、図１Ａの比較は、ラックシステムの実施形態１５０が、広い領域にわたって自重で自動バラストされることによって屋根上にそれ自体を保持することを示している。
【0018】
ラックシステムの実施形態のより大きな総接続面積は、別個のバラストが軽量にされること、または存在しないことさえも可能にする。太陽光パネル間に意図的に組み込まれたギャップは、構造的な連続性が維持されることを許容し、ラックシステムの実施形態は軽量でありながら、同じ風速にさらに耐えることができる。
【0019】
上述したように、ラックシステムの実施形態１５０は、双方の平面寸法（例えば、図１のＸおよびＹ）において機能する。これは、ビーム、モジュールフレーム、およびジョイントの強度によって達成される。
【0020】
図１Ａにおいて比較される２つのアプローチは、同じ量の太陽光領域を提供するが（風の正味断面積が同じになる）、実施形態１５０は、意図的に導入されたギャップを含むより大きな総領域にわたって風を受けているため、より低いピーク全風圧を示す。
【0021】
図１Ｂは、様々なラックアプローチの２つの異なる実施形態１５０および１８０を対比する簡略図である。特に、実施形態１５０は、支持される太陽光パネルのアスペクト比が高いため、実施形態１８０よりも高い構造効率を示すことができることに留意されたい。
【0022】
特に、実施形態１５０のより小さなモジュールは、より良いパッケージング密度を提供するより小さな部分により、このギャップ方式のより効率的なレイアウトを提供する。さらに、小型でより頻繁なモジュールおよびギャップの使用は、風の上昇によって引き起こされる力のよりスムーズ且つ均一な分布をもたらす。
【0023】
一般に、より小さなモジュールの配備は、接続の量が多くなるが、より低いモジュールあたりの総力を提供することに留意されたい。そのため、そのようなアタッチメントの設置は、工具なしでより容易に行うことができる。
【0024】
ギャップ内のサポートされていない長い構造セクションは、より高いモーメントを有することに留意されたい。曲げは長さ２に依存するため、より均一に荷重がかかる構造が好ましい。
【0025】
そのような検討に基づいて、ギャップ幅の例は、約ゼロからモジュール幅の約３倍の間（例えば、約３９インチ）の範囲とすることができる。Ｌ方向に沿って、ギャップは存在しなくすることができるか、またはギャップは、約６インチ以下のオーダーとすることができる。
【0026】
特定の実施形態は、約２インチから約３９インチまでの距離を特徴とすることができる。または、モジュール幅（Ｗ）に関して表すと、ギャップは、約Ｗ／６から３×Ｗの間とすることができる。
【0027】
ギャップの存在は、一体化された通路を含めるための場所を提供することができることに留意されたい。通常、消防法は、天窓やその他の屋根の特徴が通路を介してアクセス可能であることを要求する。これは、太陽光アレイがレイアウトされる方法に制限を課す可能性がある。
【0028】
しかしながら、実施形態によって提供される自然な間隔のために、モジュール間のギャップに鋼格子（または他のタイプの通路）が追加されることができる。図１４Ａ～Ｂは、ギャップ内に位置する通路を特徴とする実施形態の斜視図を示している。
【0029】
図２は、実施形態にかかる方法２００の簡略フロー図である。特に、２０２において、表面上で第１の方向に延在する第１のビームが配置される。
【0030】
２０４において、第１の太陽光モジュールが第１のジョイントによってビームに固定される。第１の太陽光モジュールは、第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有し、長さ寸法は、幅寸法よりも大きい。
【0031】
２０６において、第２の太陽光モジュールが第２のジョイントによってビームに固定される。第２の太陽光モジュールは、ギャップによって第１の太陽光モジュールから分離される。
【0032】
実施形態にかかる太陽光モジュールラックシステムは、従来のアプローチと比較して、１つ以上の利益を提供することができる。例えば、実施形態は、レイアウトオプションにおいてより大きな柔軟性を提供することができる。
【0033】
具体的には、様々な建物が様々な屋根能力を提供し、風、雪、および地震の要件の様々な組み合わせを提供する。従来の太陽光モジュールラックシステムを使用すると、従来の太陽光モジュールラックシステムは、過剰設計され、特定の建築プロジェクトの仕様および／または設計スペースのエッジに必ずしも存在しない風域のために余分なマージン（金）を放棄する可能性がある。
【0034】
従来のラックアプローチは、パネルの下方にある余分な量のバラストを利用することによって、そのような過剰設計を明らかにする可能性がある。しかしながら、屋根が支持することができる最大バラストには制限がある。これは、特に、雪／氷の蓄積が懸念されない穏やかな気候にある商業用建物の大きな屋根に普及しているチルトアップ屋根の設計に当てはまる（すなわち、降水は、液体の雨の形態で排出されて蓄積されず、屋根の強度によって支持される必要がなくなる）。
【0035】
対照的に、実施形態は、異なる風地域に対応するためにギャップ間隔を変更する柔軟性を提供する。したがって、風が弱い地域では、ギャップの間隔を狭めてモジュールをより密に詰め込み、屋根の表面積あたりの電力密度を高めることができる。あるいは、強風地域では、ラックの実施形態は、モジュールをさらに離間することができ、その結果、電力密度は低下するが、単位表面積当たりの風荷重も低下する。
【0036】
予想される様々な風荷重に対応するためのそのような調整は、新たな部品を導入することなく達成されることができる。むしろ、ビームに沿って異なる間隔でジョイントが配置されることができる。例えば、以下の特定の実施例にしたがって孔をドリルで開けることによって、低コストの修正を行うことができる。
【0037】
実施例
図３は、一実施形態３００にかかる太陽光モジュールラック方式を示す簡略斜視図を示している。前の実施形態１５０と同様に、この特定の実施形態は、太陽光モジュール３０４の２列を支持する３つの平行ビーム３０２を特徴とし、それらの間に意図的にギャップ３０５が導入される。
図３は、一実施形態３００にかかる太陽光モジュールラック方式を示す簡略斜視図を示している。前の実施形態１５０と同様に、この特定の実施形態は、太陽光モジュール３０４の２列を支持する３つの平行ビーム３０２を特徴とし、それらの間に意図的にギャップ３０５が導入される。
【0038】
【0039】
この実施例にかかる実施形態では、モジュール幅は、従来のモジュール幅の約１／３（すなわち、短手方向）である。したがって、従来の太陽光モジュールが短辺に沿って約３フィートの幅を有する場合、太陽光モジュールの本実施形態は約１フィートの幅を有する。
【0040】
そのようなモジュールの実施形態は、２４個の従来の６インチ太陽電池を連続的にラックに配置することによって装備される従来のモジュールの１／３の電力を提供することができる。様々な可能なモジュール設計に関するさらなる詳細は、以下に後述される。
【0041】
実施形態にかかるラックシステムは、ほぼあらゆるアスペクト比を有するモジュールによって効果的に動作することができることに留意されたい。しかしながら、より小さいＷ：Ｌ比がより望ましくてもよい。モジュールのアスペクト比は、風の抵抗を考慮して間隔を調整することができる。
【0042】
この特定の実施例は、ビームに垂直な方向により強いフレーム３０８を有する。システムを構造的に接続するために、１ワットあたりの材料が多く使用されて、バラストを削減（またはゼロに）することができる。ビームに沿った方向には、より強度の低いフレームが存在してもよい（またはフレームが全くない）。これは、モジュールの寸法が重要な荷重を担持するために必要とされていないためである。むしろ、モジュールの短辺の大きな荷重はビームによって支えられる。
【0043】
図３Ｂは、図３のモジュールラックの実施形態の別の簡略拡大斜視図を示している。図示のように、ここでジョイントは、ビームの孔３１０に適合するキー構造の形態であり、モジュールフレームの特徴とも係合する。例示的なキー構造に関する追加の詳細が以下に提供される。
【0044】
【0045】
図３Ｄは、図３のモジュールラックの実施形態の別の簡略拡大斜視図を示している。ここで、ジョイントのキー構造は、風の上昇に抵抗するのに役立つヒール・トゥ作用を介して、モジュールから隣接するモジュールに曲げを伝達する。
【0046】
ここで、この例示的な実施形態にかかるモジュール実装構成の詳細について説明する。具体的には、モジュール間に設計されたギャップが存在するため、モジュールフレームは、一方向（ビームに直交する方向）にのみ荷重を伝達する必要があることに留意されたい。
【0047】
したがって、実施形態は、最小限の処理によってシート金属から直接製造されることができる長く連続したビームを備える。そのビームは、キー構造の形態でジョイントを利用してモジュールのフレームと嵌合する。
【0048】
図４Ａは、説明のためにモジュールが取り外された、ラックの実施形態４００の一部の簡略斜視図を示している。この図は、ここではキー構造として成形された、２つのジョイント４０６を示している。
【0049】
図４Ｂは、ビーム４０２の実施形態の簡略平面図である。この実施形態では、ビームは、最小限の製造（例えば、スロット４０４）を有する連続鋼シート金属を含む。
【0050】
図４Ｃは、別の実施形態にかかるビーム４１０の斜視図を示している。ここで、ビームのフランジ４１２は、バラストブロック４１６を捕捉して保持するためのタブ４１４を有する。
【0051】
以下に詳細に説明するように、キー構造は、ビームの屋根部分に直接位置するハットセクションを備える。複雑なスロット構造は、キーが設置されて、設置された向きでビームによって捕捉されることを可能にする。
【0052】
本明細書に記載のラックシステムは、太陽光モジュールが任意に離隔されながら、以下の理由により構造的な連続性を保持することを可能にする：
・ 一方向に延在する連続ビーム、および
・ 垂直方向のモーメント担持モジュールフレーム。
・ 一方向に延在する連続ビーム、および
・ 垂直方向のモーメント担持モジュールフレーム。
【0053】
モジュール取り付け用のキー構造の形態のジョイントの使用に関する詳細がここで提供される。特に、実施形態にかかるラックシステムは、隣接するモジュールが荷重を伝達することを可能にするために、強力な構造的接続を必要とすることができる。しかしながら、強力な構造的接続は、高価で重く、設置に比較的時間がかかるボルトやその他の機械的締結具を利用することがある。
【0054】
したがって、実施形態は、シート金属ビームのスロットに嵌合し、その後に９０°回転するとそこに保持されることができる金属キー構造を特徴とすることができる。このキー構造はまた、モジュールを上方からスナップ留めすることを可能ｊにするためのタブも有する。
【0055】
キー構造の長さは、太陽光モジュールフレームが「ヒール・トゥ」作用を介して、あるモジュールから別のモジュールに曲げ力を伝達することを可能にする。図１６Ａ～Ｃは、ヒール・トゥ力を示すキー構造の端面図である。
【0056】
したがって、キー構造は、１つの装置において３つの接続を確立するのに役立つ。図１７は、キー構造の役割をさらに示す平面図である。
【0057】
図５は、ラックシステムの実施形態にかかるキー構造５００の形態のジョイントの簡略斜視図を示している。キー構造は、柔軟な上部フランジ５０４を含む上部ハット部分５０２を備える。上部フランジは、設置時に太陽光モジュール（例えば、太陽光モジュールフレーム）によって押し込まれるのに十分な柔軟性があり、モジュールを所定の位置に保持するために所定の位置にスナップ留めして戻る。インデックス付け特徴５０５は、横方向の動きにおいてモジュールを捕捉する。
【0058】
キー構造は、下部フランジ５０６をさらに含む。その下部フランジは、挿入されるとビーム内にキー構造を保持するように設計される。ネック部分５０８は、キー構造がビーム内の孔の内部で一度回転することを可能にする。
【0059】
【0060】
【0061】
上述したキー構造は、１つの特定の実施形態のみを表しており、異なる変形が可能である。例えば、特定の実施形態は、接地のためのばりを含むことができる。そのようなバリは、以下に位置することができる：
・ （レールの側面内の）キー部分、
・ レールへのキー付き部分の底面、および／または
・ モジュールへの捕捉フランジの底面。
・ （レールの側面内の）キー部分、
・ レールへのキー付き部分の底面、および／または
・ モジュールへの捕捉フランジの底面。
【0062】
図６は、キー構造の形態のジョイントの別の実施形態６００の簡略斜視図である。この実施形態は、接地接続を確立するための鋭利なエッジを有するバリ６０２を特徴とする。
【0063】
また、図５の特定のキー構造の下部は、確実に係合するために支えるためのタブを含むが、代替実施形態は、レールの側面のスロットを通って突出するタブを特徴とすることができる。
【0064】
したがって、図７Ａ～図７Ｂは、ジョイントのさらに別の実施形態７００の簡略正面図および斜視図をそれぞれ示している。この実施形態では、キーがその最終的な向きに回されると、下部フランジ７０４のタブ７０２がビーム７０８の孔７０６を通り抜ける。タブは、設置されると、キー構造が９０°を超えて回転することを許容しない。キー構造をビーム上にしっかりと固定するために、確実に係合するようにタブが先細にされることができる。
【0065】
いくつかの実施形態によれば、キー構造は、所定の位置にねじれる代わりに、捕捉されている間にビームの上部をスライドする車とすることができる。図８Ａは、ビーム８０２上に配置されたジョイントの別の実施形態８００の簡略斜視図を示している。図面は、フランジ８０４に巻き付きながらビームの上部をスライドすることによって捕捉されたキー構造を示している。図８Ｂは、図８Ａのジョイントの実施形態へのモジュール８０６の設置の簡略斜視図を示している。
【0066】
いくつかの実施形態では、追加のステップが、ジョイントとビームとの間の確実な接触を確実にすることができることに留意されたい。図１３Ａは、ビームに溶接によって固定された、回転によって嵌合されたキー構造の斜視図を示している。図１３Ｂは、ビームに溶接によって固定された、スライドによって嵌合されたキー構造の斜視図を示している。
【0067】
いくつかの実施形態によれば、ボルト、溶接、および／または事前の工場での打ち抜きによって、ジョイント（例えば、キー構造）がビームに事前に取り付けられることができる。人件費は工場よりも屋根の上の方が高くつくため、これは潜在的に金を節約することができる。
【0068】
さらに、これは、連続したビームが多くのモジュールを保持する単一ピースであることの利点である。業界では一般的に、各モジュールマウントが組み立てられ、屋根に設置される。多くのモジュール用のアタッチメントが事前に設置された単一ピースを有することは、時間とコストの面での利点を提供することができる。
【0069】
図１３Ｃは、ジョイント１３００の代替実施形態の簡略斜視図である。図１３Ｃは、未設置にアクセスするための上部の切り欠き１３０２と、モジュール間のインデックス付けのための下部のタブ１３０４とを示している。簡略設計は、標準のモジュールフレームへの取り付けを可能にする。
【0070】
【0071】
図１３Ｅは、図１３Ｃのジョイントの実施形態を使用した金属ビームの取り付けを示す詳細を示している。図１３Ｅでは、ジョイント１３００は、クリンチによって金属ビーム１３０８に取り付けられ、クリンチジョイント１３１０を形成する。
【0072】
図１３Ｆは、ジョイント１３２０のさらに別の実施形態を示す斜視図を示している。この実施形態は、モジュールをフレームの下部からクリップの下部に位置合わせするとともに、モジュールを上部からクリップするためのタブ１３２２を含む。この実施形態は、さらに、中央タブ１３２６を形成するための切り欠き１３２４を含み、設置中のビーム上のジョイントの安定性を高める。
【0073】
ジョイントは、鋼またはアルミニウムを含むがこれらに限定されない金属から作製されることができる。シート金属からジョイントを製造することは、押し出し、鍛造、および／または鋳造の可能性を有する、機械加工を容易にすることができる。
【0074】
特定のジョイントの実施形態は、側面からのモジュール（例えば、モジュールフレーム）の挿入に対応することができる。ジョイントの実施形態は、モジュールにスナップ留めする任意の長さとすることができる。
【0075】
特定の構成は、高いモジュール密度を達成するために、２つのジョイントを背中合わせに配置することを含むことができる。図１５は、背中合わせの向きに配置された２つのキー構造を示す斜視図を示している。いくつかの実施形態は、モジュールの特徴（例えば、フレーム）をよりよく収容するために曲げられることができる。
【0076】
さらに、特定の図は、キー構造がモジュールの側面に隣接して配置されている（場合によってはそこから曲げられている）実施形態を示しているが、これは必須ではない。あるいは、モジュールの下方にジョイント（例えば、キー構造）が配置されることができる。
【0077】
そのような構成は、ラックシステムの平面内の領域を節約することができるため、ジョイントが利用可能な表面を消費しない。いくつかの実施形態では、モジュールフレームの下部に位置する下部フランジがモジュールの下方にある。１つのそのような実施形態は、図９Ｅに関連して以下に説明される。
【0078】
実施形態にかかる太陽光モジュール設計の様々な態様がここで記載される。モジュールのフレーム特徴が最初に記載される。
【0079】
具体的には、加えられた力に反応して動かないようにするために（例えば、風で持ち上がらないようにするために）、ラックシステムは、意味のある構造的に接続される必要があり得る。しかしながら、太陽光モジュールの下方に余分なビームの他の部分を含めることは、材料および設置に費用がかかる場合がある。
【0080】
これを回避するために、ラックシステムの実施形態は、（モジュール自体だけでなく）取り付けシステム全体の荷重を伝達するのに十分頑丈な一方向の太陽光モジュールフレームを利用することができる。これは、高価なラックコンポーネントを追加する必要をなくすことができる。
【0081】
【0082】
この実施形態では、フレームは、モジュールの長辺Ｌに沿って存在する。上部リップ９０３は、モジュールの前面ガラスを捕捉する。
【0083】
長辺フレーム（従来のモジュールと同じ深さを有することができる）は、キー構造のスナップイン特徴によって捕捉される下部フランジ９０４を有する。
【0084】
図９Ｃは、実施形態にかかるモジュールフレームおよびモジュールの拡大斜視図を示している。長辺フレームは、短辺モジュールフレーム９１０に接続するために設置されるコーナーピース９０８を受け入れる開口部９０６を有する。
【0085】
この実施形態では、長辺フレームは、モジュールがキー構造上に存在するインデックス付け特徴にスナップ留めすることを可能にする特定の形状を提供する。長辺のモジュールフレームの形状は、「Ｃ」に似ており、曲げに効果的である。
【0086】
図９Ｄは、モジュールの短辺フレームの代替実施形態の簡略斜視図を示している。この短辺フレームは、長いフレームの半分の深さである。これは、長いフレームに接続するコーナーピースを受け入れる対応する開口部９１２を有する。
【0087】
この実施形態では、短いフレームは、モジュールのガラスを上方から捕捉する必要はない。短辺フレームは、モジュールがこの方向の荷重をほとんどまたは全く支持しないため、より少ない量の材料を含む。それは、低コストの製造に最適化された特定の形状を有することができる。
【0088】
【0089】
図９Ｅの実施形態では、キー構造は、モジュールの下方にあることができる。これは、前述のように望ましい場合がある。
【0090】
状況によっては、モジュールの短辺に沿ってフレームが全く存在しなくてもよい。モジュールは、ガラス－ガラス、または背面にシート金属ビームが接着されたガラス－背面シートとすることができる。
【0091】
図１０Ａ～Ｂは、実施形態にかかるジョイントへのモジュールフレームの設置を示す簡略斜視図である。モジュールがスナップ留めされると、キーは回転することができず、それによって所定の位置に完全にロックされる。実施形態にかかるラックシステムへのモジュールの設置力の範囲の例は、約２５～５００ポンドの間で変動することができる。
【0092】
図１１は、ラックシステムの一実施形態にかかる、ジョイントと設置されたモジュールフレームとの間の嵌合を示す簡略斜視図である。モジュールフレームの孔は、モジュールをその長い方向において捕捉し、設置を容易にすることができる。
【0093】
状況によっては、ビームは、独立しており、突起の隣接するビームに接続されていなくてもよい。しかしながら、他の状況下では、少数のモジュールを既存のラックシステムに追加することが有益な場合がある。これは、ビーム間接続を使用して達成されることができる。
【0094】
図１２は、実施形態にかかるビーム間接続１２００の簡略斜視図を示している。１２０２に示されるように、キー構造の下部は、接続を保持するために、双方のビームに存在する孔に嵌合することができる。ビームは、ビームの屋根に対するヒール・トゥ作用によって上向きの曲げ力を伝達することができる。
【0095】
【0096】
図１２Ａは、代替実施形態にかかるビーム間接続１２１０の簡略斜視図を示している。ここで、ビーム１２１２は、別のビーム１２１８の反対側の端部１２１６が内側にスライドすることができるように広げられた端部１２１４を有するように示されている。双方のビームは、ビームが特定の深さまでスライドされると係合されるように、金属に打ち抜かれたくぼみ付き特徴１２２０を有する。
【0097】
条項１Ａ．装置であって、
第１の方向に延在する第１のビームと、
第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有し、長さ寸法が幅寸法よりも大きい第１の太陽光モジュールと、
第１の太陽光モジュールを第１のビームに固定する第１のジョイントと、
第２のビームと、
第２の太陽光モジュールと、
第１の太陽光モジュールからのギャップにおいて第２の太陽光モジュールを第１のビームに固定する第２のジョイントと、を備える、装置。
第１の方向に延在する第１のビームと、
第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有し、長さ寸法が幅寸法よりも大きい第１の太陽光モジュールと、
第１の太陽光モジュールを第１のビームに固定する第１のジョイントと、
第２のビームと、
第２の太陽光モジュールと、
第１の太陽光モジュールからのギャップにおいて第２の太陽光モジュールを第１のビームに固定する第２のジョイントと、を備える、装置。
【0098】
条項２Ａ．
第１のビームが第２のビームに平行であり、
第２の太陽光モジュールが、第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有する、条項１Ａに記載の装置。
第１のビームが第２のビームに平行であり、
第２の太陽光モジュールが、第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有する、条項１Ａに記載の装置。
【0099】
条項３Ａ．第１の太陽光モジュールが、長さ寸法に延在するフレームを有する、条項１Ａに記載の装置。
【0100】
条項４Ａ．第１のジョイントがフレームに接続されている、条項３Ａに記載の装置。
【0101】
条項５Ａ．フレームが幅寸法にも延在する、条項４Ａに記載の装置。
【0102】
条項６Ａ．長さ寸法におけるフレームの強度が、幅寸法におけるフレームの強度よりも大きい、条項５Ａに記載の装置。
【0103】
条項７Ａ．ギャップの距離が幅に対応する、条項１Ａに記載の装置。
【0104】
条項８Ａ．ギャップの距離が幅以外である、条項１Ａに記載の装置。
【0105】
条項９Ａ．ジョイントがビームに挿入されるキー構造を備える、条項１Ａに記載の装置。
【0106】
条項１０Ａ．方法であって、
表面上に第１の方向に延在する第１のビームを配置することと、
第１のジョイントによって第１の太陽光モジュールをビームに固定することであって、第１の太陽光モジュールが、第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有し、長さ寸法が幅寸法よりも大きい、固定することと、
第２のジョイントによって第２の太陽光モジュールをビームに固定することであって、第２の太陽光モジュールが、ギャップによって第１の太陽光モジュールから分離され、ギャップが、第１のモジュールおよび第２のモジュールによって提供される合計面積の約５～７５％の面積を提供する、固定することと、を含む、方法。
表面上に第１の方向に延在する第１のビームを配置することと、
第１のジョイントによって第１の太陽光モジュールをビームに固定することであって、第１の太陽光モジュールが、第１の方向に幅寸法を有し、第２の方向に長さ寸法を有し、長さ寸法が幅寸法よりも大きい、固定することと、
第２のジョイントによって第２の太陽光モジュールをビームに固定することであって、第２の太陽光モジュールが、ギャップによって第１の太陽光モジュールから分離され、ギャップが、第１のモジュールおよび第２のモジュールによって提供される合計面積の約５～７５％の面積を提供する、固定することと、を含む、方法。
【0107】
条項１１Ａ．第１の方向が、第２の方向にほぼ直交する、条項１０Ａに記載の方法。
【0108】
条項１２Ａ．ギャップの距離が幅に対応する、条項１０Ａに記載の方法。
【0109】
条項１３Ａ．表面がチルトアップ屋根を備える、条項１０Ａに記載の方法。
【0110】
条項１４Ａ．第１の太陽光モジュールをビームに固定することが、
第１のジョイントの一部をビーム内に配置することと、
長さに沿って延在するフレームに第１のジョイントの別の部分を挿入することと、を含む、条項１０Ａに記載の方法。
第１のジョイントの一部をビーム内に配置することと、
長さに沿って延在するフレームに第１のジョイントの別の部分を挿入することと、を含む、条項１０Ａに記載の方法。
【0111】
条項１５Ａ．挿入することが、第１の方向および第２の方向によって画定される面から力を加えることを含む、条項１４Ａに記載の方法。
【0112】
条項１６Ａ．挿入することがスライドすることを含む、条項１４Ａに記載の方法。
【0113】
条項１７Ａ．方法であって、
ラックシステムの太陽光モジュール間にギャップを設けて、ラックシステムの全表面積を増加させ、それによってラックシステムの単位表面積当たりのバラスト力を低減することを含む、方法。
ラックシステムの太陽光モジュール間にギャップを設けて、ラックシステムの全表面積を増加させ、それによってラックシステムの単位表面積当たりのバラスト力を低減することを含む、方法。
【0114】
条項１８Ａ．単位表面積当たりのバラスト力が、太陽光モジュールを含むラックシステムの重量によって完全に供給される、条項１７Ａに記載の方法。
【0115】
条項１９Ａ．ラックシステムがチルトアップ屋根上に配置される、条項１７Ａに記載の方法。
【0116】
条項２０Ａ．第１のジョイントがクリンチによってビームに固定される、条項１４Ａに記載の方法。
【0117】
ここで図１に戻ると、その図は、別個のクロス部材がない太陽光モジュールラックアプローチを示している。したがって、モジュールフレームのみがＹ方向に沿った構造を提供する。
【0118】
しかしながら、これは必須ではなく、代替実施形態は、ビームの主軸に直交する方向に沿って支持を提供するために別個の異なるクロス部材を含むことができる。図１８Ａ～Ｆは、そのような代替実施形態の様々な図を示している。
【0119】
特に、図１８Ａは、設置中の代替実施形態にかかる太陽光モジュールラックアプローチの斜視図を示している。ここで、ビーム１８００は、最初に屋根１８０２上に配置される。次に、ＰＶモジュール１８０４が、それらのフレーム１８０７がビーム上のタブ１８０８上に置かれた状態で追加される。
【0120】
複数のモジュールがこのように配置されると、図１８Ｂの詳細図に示されるように、クロス部材１８１０が複数のビーム１８１１上に押し付けられる。
【0121】
図１８Ｃは、設置中の図１８Ｃの太陽光モジュールラックの詳細図を示している。このビームは、モジュールを屋根から直接離して保つために、モジュールの下部が着座するタブ１８０８を形成する切り欠き１８１６を有する。
【0122】
【0123】
また、クロス部材がくさび留めして係合するための切り欠き１８１６も示されている。このクロス部材は、１モジュールの長さ（例えば、６フィート）まで短くすることも、２０フィート以上にすることもできる。
【0124】
図１８Ｅは、クロス部材の設置を示すビームの端面図である。この断面は、クロス部材１８１０がどのように下降され、ビーム１８００に押し込まれ１８１１、２つのフランジを外側にこじ開けさせてモジュールフレームに係合し、所定の位置にしっかりと保持されるかを示している（点線）。クロス部材が押し込まれると、タブ１８２０が第１のビームの切り欠きと係合し、構造を所定の位置にロックする。結果として得られるラック配置は、４つのモジュールと同じ程度に少ないか、または５０もしくはそれ以上の程度に多くすることができる。
【0125】
全ての中間モジュールにクロス部材が設置される必要はないことに留意されたい。クロス部材が存在しない場合、図１８Ｆに示すように、くさび１８２２部材が使用されてビームを係合させてモジュールフレーム上にクランプすることができる。
【0126】
太陽光モジュールを支持する代替実施形態が可能である。図１９Ａは、例示的な実施形態にかかる互い違いに配置されたベースプレート１９０２のアレイ１９００を示す簡略斜視図である。
【0127】
図１９Ｂは、図１９Ａの互い違いに配置されたベースプレートのアレイであって、それに取り付けられた太陽光モジュール１９０４をさらに有するベースプレートのアレイを示している。モジュールは、下方にあるベースプレートよりも大きい（長い）ことに留意されたい。
【0128】
ここで、屋根に取り付けられたシステム特徴の配置は、互い違いに配置されたベースプレートを特徴とする。この互い違いの配置は、モジュールフレームの重なり合う連続性を提供し、剛性を提供する。
【0129】
【0130】
ベースプレートが最初に設置され、次にモジュールが上方からスナップ留めされる。これは、複合マウント構造を完成する。
【0131】
【0132】
図示のように、これらのタブは、持ち上げられ、隣接するベースプレートと重なっている。タブは、隣接するモジュールフレームに係合する。
【0133】
この配置は、アレイ全体にわたって堅牢な接続を提供する。モジュールが接続された構造であることによってモジュールに与えられる結果としての剛性および堅さは、バラストの必要性を低減するのに役立つ。また、モジュールが構造にロックされるという事実は、設置目的に有用である。
【0134】
例示の目的で、図１９Ｆは、噛合されるベースプレートの片側のさらなる拡大斜視図を示している。図１９Ｇは、隣接するベースプレートおよびモジュールとともに、モジュールを支持するベースプレートの断面を示している。図１９Ｈは、図１９Ｇの断面の拡大図を示している。
【0135】
ベースプレートは、シート金属（例えば、鋼および／またはアルミニウム）から作製されることができる。耐腐食性を付与するために、事前亜鉛めっきコイル、溶融亜鉛めっき鋼、またはステンレス鋼が使用されることができる。
【0136】
ベースプレートは、単一の金属ピースから打ち抜かれることができる。図２０は、（上記の実施形態のクロス部材ではなく）１つの横断部材を有し、単一ピースとして製造されたベースプレートの実施形態の部分斜視図を示している。
【0137】
あるいは、ベースプレートは、母材のコイルをより有効に利用するために、２つ以上の金属のサブピースから（リベット、ボルト、ねじ、またはクリンチによって）構築されることができる。図２１は、単一の横断部材を有し、各タブ付きエッジに別個に取り付けられたピースを備えるベースプレートの別の実施形態の部分斜視図を示している。
【0138】
連結タブの性質上、外力（例えば、風）に抵抗するために、アレイのエッジにあるモジュールが押さえつけられる必要がある場合がある。これは、バラストれんがを収容することができる専用の小型ベースプレートによって達成されることができる。図２２は、バラストれんがによって保持された実施形態にかかるベースプレートのアレイの斜視図を示している。
【0139】
バラストの使用の代わりに、またはバラストの使用と組み合わせて、エッジモジュールは、インバータに戻る配線を含む構造、または専用のアクセス通路を提供することによって押さえつけられることができる。図２３は、アクセスおよび／またはケーブルルーティングのための経路を含む代替実施形態にかかるベースプレートおよびモジュールのアレイの斜視図を示している。
【0140】
図２２～図２３の実施形態に関連して、ベースプレートは、いずれかの端部に横断要素が配置された矩形を含むことに留意されたい。これは、（単一の横断要素を有する）図２０～図２１および（追加のクロス横断要素をさらに含む）図１９Ａ～Ｇの他のベースプレートの実施形態と比較される。
【0141】
図２４は、掃除ロボットを含むモジュールアレイの実施形態の斜視図を示している。特に、この接続されたモジュールの配置は、モジュールを横切って任意の平面方向に自由に移動することができる小さな掃除ロボットによって掃除されることができる。
【0142】
条項１Ｂ．装置であって、
太陽光モジュールを支持し、隣接するベースプレートによって支持される隣接する太陽光モジュールと係合されるエッジタブを有するベースプレートを備え、
隣接するベースプレートのエッジタブが太陽光モジュールと係合される、装置。
太陽光モジュールを支持し、隣接するベースプレートによって支持される隣接する太陽光モジュールと係合されるエッジタブを有するベースプレートを備え、
隣接するベースプレートのエッジタブが太陽光モジュールと係合される、装置。
【0143】
条項２Ｂ．ベースプレートおよび隣接するベースプレートが互い違いに配置される、条項１Ｂに記載の装置。
【0144】
条項３Ｂ．ベースプレートのエッジタブが、隣接するベースプレートのエッジタブと噛合される、条項１Ｂに記載の装置。
【0145】
条項４Ｂ．ベースプレートが横断要素を備える、条項１Ｂに記載の装置。
【0146】
条項５Ｂ．横断要素がベースプレートの一端に配置され、装置が、さらに、
ベースプレートを矩形として画定するために、ベースプレートの反対側の端部に配置された別の横断要素を備える、条項４Ｂに記載の装置。
ベースプレートを矩形として画定するために、ベースプレートの反対側の端部に配置された別の横断要素を備える、条項４Ｂに記載の装置。
【0147】
条項６Ｂ．ベースプレートが単一ピースを備える、条項１Ｂに記載の装置。
【0148】
条項７Ｂ．エッジタブの反対側に配置されたバラストをさらに備える、条項１Ｂに記載の装置。
【0149】
条項８Ｂ．方法であって、
太陽光モジュールをベースプレート上に下降して、隣接するベースプレートのエッジタブと係合させることと、
別の太陽光モジュールを隣接するベースプレートに下降して、ベースプレートのエッジタブと係合させることと、を含む、方法。
太陽光モジュールをベースプレート上に下降して、隣接するベースプレートのエッジタブと係合させることと、
別の太陽光モジュールを隣接するベースプレートに下降して、ベースプレートのエッジタブと係合させることと、を含む、方法。
【0150】
条項９Ｂ．ベースプレートおよび隣接するベースプレートが互い違いに配置される、条項８Ｂに記載の方法。
【0151】
条項１０Ｂ．ベースプレートのエッジタブが、隣接するベースプレートのエッジタブと噛合される、条項８Ｂに記載の方法。
【0152】
条項１１Ｂ．ベースプレートが横断要素を備える、条項８Ｂに記載の方法。
【0153】
条項１２Ｂ．ベースプレートのエッジタブとは反対側にバラストを配置することをさらに含む、条項８Ｂに記載の方法。
【図1】
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図3D】
【図4A】
【図4B】
【図4C】
【図5】
【図5A】
【図5B】
【図5C】
【図5D】
【図5E】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8A】
【図8B】
【図9A】
【図9B】
【図9C】
【図9D】
【図9E】
【図9F】
【図10A】
【図10B】
【図11】
【図12】
【図12A】
【図13A】
【図13B】
【図13C】
【図13D】
【図13E】
【図13F】
【図14A】
【図14B】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図16C】
【図17】
【図18A】
【図18B】
【図18C】
【図18D】
【図18E】
【図18F】
【図19A】
【図19B】
【図19C】
【図19D】
【図19E】
【図19F】
【図19G】
【図19H】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【国際調査報告】