特表 2024-517573 リフトアシスト太陽光パネル装置

(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】2024-04-23

(54)【発明の名称】リフトアシスト太陽光パネル装置

(51)【国際特許分類】

   E04D 13/18 20180101AFI20240416BHJP

   H02S 20/23 20140101ALI20240416BHJP

   H02S 20/30 20140101ALI20240416BHJP

【ＦＩ】

E04D13/18 ETD

H02S20/23 A

H02S20/30 Z

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023560290

(86)(22)【出願日】2022-04-28

(85)【翻訳文提出日】2023-10-18

(86)【国際出願番号】 US2022026840

(87)【国際公開番号】W WO2022235491

(87)【国際公開日】2022-11-10

(31)【優先権主張番号】17/308,467

(32)【優先日】2021-05-05

(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】523369433

【氏名又は名称】セルーロ，ロバート ジェイ．

(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】セルーロ，ロバート ジェイ．

【テーマコード（参考）】

2E108

【Ｆターム（参考）】

2E108KK01

2E108LL01

2E108MM04

2E108MM06

2E108NN07

(57)【要約】

下地屋根領域を露出するために持ち上げる支援をするために、枠から担持され、挙上位置に向かって付勢される太陽光パネル。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

分離距離だけ離れた基部及び頭部交差梁を含む長方形支持枠であって、前記長方形支持枠は、前記基部及び頭部交差梁の各側面上に捕捉部を含む、長方形支持枠と、
近位及び遠位側面を備えて形成された太陽光パネルであって、前記太陽光パネルは、前記長方形支持枠の基部交差梁と頭部交差梁との間の前記分離距離より大きい長さを有し、前記太陽光パネルは、自由縁部上に摺動可能に装着されたバネ荷重式ロッドを更に含み、前記バネ荷重式ロッドは、前記バネ荷重式ロッドが前記太陽光パネルの前記自由縁部に平行な方向に動く時に、それぞれが１つの捕捉部を前記基部及び頭部交差梁の前記側面上に係合するように位置付けられたＬ字形ピンを担持する、太陽光パネルと、
前記自由縁部と反対の前記太陽光パネルの縁部を前記長方形支持枠に装着する複数のヒンジであって、前記ヒンジの少なくとも１つは、各基部交差梁に置かれ、前記ヒンジの少なくとも１つは、各頭部交差梁に置かれる、複数のヒンジと、
前記ヒンジを中心に前記太陽光パネルが回転するために、前記ヒンジ上に装着されたコイルバネであって、前記コイルバネは、前記太陽光パネルの前記自由縁部を挙上位置に回転させるために十分なバネ係数を有する、コイルバネを含み、
それによって前記複数のヒンジを中心とした前記太陽光パネルの回転は、前記バネ荷重式ロッドが、圧縮バネの付勢に対して、前記自由縁部と反対の前記太陽光パネルの前記縁部に沿って長手方向に摺動する時に、前記太陽光パネルの回転ができるように、前記Ｌ字形ピンが、前記基部及び頭部交差梁の前記側面上でそれぞれの捕捉部と係脱するように作動される、太陽光パネル・アセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

発明の背景
本発明は、太陽光パネルデバイスに関し、より詳細には屋根などの上に装着するように適合された太陽光パネルデバイスに関する。

【0002】

一部の実施形態に対して、本出願人は、取り組んだ特定の課題に依存して、パネルを完全に上昇した位置に上昇する傾向があるコイルバネとして付勢デバイスを選択した。当業者には認識されるように、本発明の太陽光パネル装置は、本出願が示すことがあるように個々の設備として、対で、又は一緒に合わせて設置することができる。デバイスは、所望通りに右又は左に開くように設置することができる。本商業的実施形態に対して、本出願人は、好ましくはプレーン仕上げのアルミニウムの枠材料を選択した。

【背景技術】

【0003】

先行技術の説明
今日、太陽光パネル技術は６０年位経つが、太陽電池自体をもたらした発見は、光の特性と伝導性の特性との間の関係を発見した２００年位前に始まった。光起電力効果は、電圧を発生するために材料によって光が吸収される工程である。この効果は、１５０年以上前に発見された。

【0004】

１８００年代後期に、Charles Frittsが、金の薄層でセレンを被覆することにより、最初の太陽電池を生成した。

【0005】

ドイツ人の物理学者Hendrik Hertzが、電力を発生するために、光を使用して固体面から電子を遊離させる光電効果を見出した。

【0006】

１９５０年代中期までに、ベル研究所が、シリコンがセレンより効率的であることを発見し、６％位の効率で最初の実用的な太陽電池を生成した。

【0007】

１９７０年代には、油の価格が上昇し、太陽光発電に対する需要が増加し、Exxon Corporationが、より低い品質のシリコン及びより安価な材料から作成された太陽電池を生成する研究に資金を供給した。

【0008】

Arco Solarが、米国カリフォルニア州Hesperiaに最初の太陽光発電所を建て、フル稼働で作動する時に１時間当たり１０００キロワット位を発生したことで評判を得た。

【0009】

１９９５年に、Thomas Flaudeが、ＲＶ車に使用する一体型太陽電池を備えた、格納式日除けに対する特許出願を出願した。

【0010】

２０１０年までに、米国カリフォルニア州の発電所は、再生可能資源から電力生産のわずか１５％を発生した。２０１１年までに、再生可能エネルギーの全生産は２７％に増加し、太陽光発電はその増加のほとんどを占めた。太陽光パネルの効率及び価格の急落は、それらの人気に寄与した。住居用、業務用、及び実用規模プロジェクト用の太陽光発電の平均価格は、２０１０年から２０１６年の間に７３％低減した。Los Angeles Times、２０１７年６月２５日。米国カリフォルニア州San Luis Obispo付近のある太陽光発電所は、７マイル四方位に拡散している。太陽がTopaz Solar Farmの上で輝くと、輝く太陽光パネルは、５０万人近くの市街の住宅の全てに電力供給するのに十分な電気を発生する。

【0011】

これらの太陽光発電所は、当然のことながら、送電網を通して遠隔ユーザに伝送する伝送課題を生む。南西部の多くの住宅は、地域利用及び送電網への可能な伝送のために自宅の屋根上に太陽光パネルを設置している。

【0012】

実用的な個々の住宅の設置の必要性の説得力のある例は、米国テキサス州で２０２１年冬の停電から生じた。米国は、３つの電力網を有し、すなわち１つは米国東部を網羅し、もう１つは西部の州であり、テキサス送電網はテキサス全州を網羅する。送電網は、極端なエネルギー需要及び過負荷された凍結した発電所により、例えばテキサス州に停電が広がったので、全国の注目を浴びた。４５０万人近くの顧客が電気なしで過ごしたと報告された。テキサス州は、丸一日電気が付かなかった。停電、ushtps://poweroutage.us/。三日後、３１０万人以上が電気のないままだった。輪番停電は日常茶飯事になっている。

【0013】

公益事業者は、太陽光への移行の効果を見た。カリフォルニア州の私営電力会社３社は、州の屋根を太陽光プログラムに変えることを提案していることが報告されており、それにより新しい接続料になり、自宅にパネルを設置する顧客に対する補償が下がるはずである。カリフォルニア州公益事業委員会は、太陽光産業の成長を認めているが、屋根システムのない顧客が屋根システムの顧客に年に３０億ドルを超える助成金を払う不公平があると確信している。居住者の余剰のクリーン電力に対して支払うカリフォルニア・プログラムにより、１００万を超える人が太陽光パネルを自宅に設置したと報告されている。今まで、これらの設置は、緊急時にタイミングよく下地屋根に接近するための障害であることを表している。

【0014】

太陽光エネルギーを使用すると、天然ガス電力発電所などを構築又は改装するための追加投資の数１０億ドルの需要が必ず減り、それによって経済に貢献する。２０２０年の夏に、カリフォルニアは、記録的熱波の間に８０万の家庭及び企業が電力なしの輪番停電を経験した。それは、州自体が化石燃料から離れようとしている最中でさえも、ガス火力発電所がより多く求められる可能性があることを意味する。

【0015】

その不足により、州監督官は、全てが閉鎖を予定されていた、カリフォルニア州のHuntington Beach、Long Beach、Redondo Beach及びOxnardの旧式のガス火力発電所の寿命を延ばすことを強いられている。Diablo Canyon原子力発電所及びいくつかのガス火力発電所の閉鎖が予定されており、カリフォルニアで太陽光エネルギーを取り入れる必要性は更に駆り立てられている。従って太陽光エネルギーを取り入れる他の形が必要とされている。

【0016】

太陽光エネルギーに向かう動きは、設置が安価であり、使用が便利であり、操作及び修理に問題がない、太陽光パネル機器の需要に繋がっている。移動式設備又は静止場所に装着するために別個の枠に担持するプレハブ式の太陽光起電源は、費用対効果があることがある。調節可能な枠から一緒に合わせて装着するためのシステムは、Vaidyanathanによる米国特許第８，７１６，８８９号に示されている。移動式設備に有益であるが、そのようなデバイスは屋根に装着するのに適さない。

【0017】

長距離にわたって電気を分配するための送電系統は、過負荷になることがある。送電系統への負荷を低減する役割を果たす一方で、個々の屋根に装着した太陽光パネルは、屋根並びにパネル内の電子機器の保守に複雑性を増す。埃及び瓦礫は、パネルの下に集まることが多い。下を掃除するためにパネルのボルトを外して立て掛けることは、安全性を脅かせ、時間が掛る。安全性の懸念は、特に火災の場合に、消防士が、屋根に突き抜ける穴を切断し又は切り倒すことにより炎に直接接近する必要がある時に、屋根の大きい面積が覆われ、直接接近できないことが原因で起こる。屋根を覆うパネルによる接近への制限は、消防士並びに保険業者にとって、特にそのようなパネルの群が一緒に大きい面積にわたって密集している時に懸念される。

【0018】

太陽光線の好ましい入射のために挙上し及び／又は傾斜することができるラック上にパネルを装着することが提案されてきた。そのようなパネルが挙上されて、それらの電子機器及び下の屋根に接近できるように、枠内にそのようなパネルを装着することも提案されてきた。しかし太陽光パネルは比較的重く、１つのパネル当たり約２０～５０ポンドである可能性があり、やや扱い難い可能性がある。これは、次いでパネルを持ち上げ又は挙上する課題をもたらすことが多く、作業者がパネルを、特に傾斜した屋根などの上で操作しようとするために背中及び首を負傷しやすい可能性がある。

【0019】

この問題は、急勾配に傾いた屋根により、且つその枠から分離したパネルが吹いてくる風を受けることがあるという事実によっても悪化し、風に帆走させてパネルを失うか、又はそれが係脱して自由に飛ぶのを防ごうとしてパネルにしがみつくことにより、自分の健康と安全を危険にする、いずれかのジレンマに作業者を曝す帆として作用する。２０又は３０ポンドの重量のパネルは、風に曝されて地面に落下しても、又は作業者がパネルを持っていても、作業者並びに通行人を過度の危険にする。

【0020】

太陽光パネルに接近する作業者は、特に傾斜し又は勾配のある屋根の上では、折り曲げ又はかがんだ姿勢で操作する必要があることが多く、典型的には片側又は反対側に曲がって背に不均衡な負荷を掛け、それによって特にパネルの重量を持ち上げる時に、軟組織が引っ張られ、神経を圧迫する。プロップ、ストラット及び枠は、様々な選択された角度で太陽光パネルを支持するように提案されてきた。作業者には、依然として下地面に接近するために、パネルの重量を手で持ち上げる作業が残されており、従って人身事故及び／又は疲労に自身を曝す。

【0021】

太陽光パネルを様々な屋根建築に装着することに関連したこれらの問題は、長く認識されてきた。これらの問題を認識して、その一端又は側面を調節可能に挙上する支持ストラットを備えた、太陽光パネルを支持するための副枠を提供することが提案されてきた。この型のデバイスは、Pelmanによる米国特許第９，０３８，３２９号に示されている。パネルの傾きを調節するために役立つが、このようなデバイスは、作業者が保守などのため、特に傾いた又は勾配のある屋根の上に装着した時に、パネル自体を手で持ち上げることに関与する課題及び危険が残っている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0022】

太陽光パネルに装着するデバイスを提供する他の努力により、パネルを特定の装着環境に従って傾斜させるために一端若しくは他端又は両側で挙上されることがある、様々な連結式トラック又は枠の提案に至った。この型のデバイスは、Muchowによる米国特許出願公開第２０１１／００２３８６７号及びMayerによる米国特許出願公開第２０１５／０１０１９９６号に示されている。作業者は、次いで枠組みの周りに上り、屋根面の上を歩き、パネルを操作するためにかがむことを強いられ、こうして落下及び人身傷害の危険を招き、かがみながら持ち上げることを強いられることによって悪化し、恐らく片側に引っ張られ、脊柱及び背の脊椎間板並びに軟組織に広く負担が掛かる。従って修理及び保守のためにパネルを持ち上げる支援具を提供する装置が必要とされている。

【0023】

地域の消防署及び地方自治体は、多くの異なる手法で課題に取り組んできた。２０１７年２月２０日に、この時までに太陽光パネルは至る所にあり、屋根の上に装着されたパネルに対する新しい挑戦を提示していることを認識しているという記事が、Belleville News-Democratから出た。消防士が構造火災において最初にすることの１つは、安全のために電気を切ることであると言われている。しかし電気が電力系統からきていない時にどうするのか。太陽光パネルで屋根が覆われている時に、消防士はどのように感電せずに屋根を通気するのか。消防士が完全武装で太陽光パネルの上を踏むことは安全か。消火救援雑誌によれば、答えは否である。太陽光電力システムは激増を続けているので、消防士が構造火災において太陽光電力システムに遭遇する可能性は、増加すると予期される。従って活性化することができる実用的な屋根に装着された太陽光システムが、下地屋根への道を迅速に確保することが必要とされている。

【0024】

地域の消防署及び地方自治体は、多くの異なる手法で課題に取り組んできた。２０１７年２月２０日に、この時までに太陽光パネルは至る所にあり、屋根の上に装着されたパネルに対する新しい挑戦を提示していることを認識しているという記事が、Belleville News-Democratから出た。消防士が構造火災において最初にすることの１つは、安全のために電気を切ることであると言われている。しかし電気が電力系統からきていない時にどうするのか。太陽光パネルで屋根が覆われている時に、消防士はどのように感電せずに屋根を通気するのか。消防士が完全武装で太陽光パネルの上を踏むことは安全か。（消火救援雑誌によれば、答えは否である）「太陽光電力システムは激増し続けているので、消防士が構造火災において太陽光電力システムに遭遇する可能性は、急激に増加する」ことが全国火災報告システムに認められている。著作権２０１７、the Belleville News-Democrat。従って下地屋根への道を迅速に確保するために活性化することができる、実用的な屋根に装着する太陽光システムが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0025】

発明の概要
本発明は、太陽光パネルの一端に関連した基部を有する枠組みと、パネル自体を持ち上げる支援をするため、又は更にパネルの一端を挙上位置に付勢するために助力を加えるために、枠とパネルとの間に挿入されたリフタとを含む。

【0026】

一部の実施形態では、作業者は、屋根を掃除し、パネルを修理し、又は万一火災の場合に屋根に接近するために、ラッチを外してリフトアシストの影響を受けてパネルの片側を持ち上げるだけでよい。

【0027】

本発明の特徴及び利点は、添付図面と共に読むべきである以下の詳述から、より容易に理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0028】

図面の簡単な説明

【図1】本発明を具現化し、上昇されるパネルの一列を描く、太陽光パネル装置の斜視図である。

【図2】本発明を具現化する太陽光パネル装置の第２の斜視図である。

【図3】折り重ねる様々なパネルを示す、図２に類似した斜視図である。

【図4】図１に示された装置の断面の一部を拡大し、係止された太陽光パネルを描く、側面図である。

【図5】図１に示された装置の断面の一部を拡大し、解除された太陽光パネルを描く、側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

好ましい実施形態の詳細な説明
次に本発明の実施形態を例示する目的で、例示的図面をより詳細に参照する。ここでは同じ参照番号は、複数の図の間で対応する又は同様の要素を示す。

【0030】

典型的には、以前の太陽光パネルデバイスは、屋根の上に装着され、従って修理のために屋根に接近するのを妨げ、又は火災の場合に消防士が火災に接近するために大雑把に穴を開け若しくは切断したい時に、屋根に接近するのを妨げる。加えて、パネルに接近しようとする作業者は、屋根面の上で処理しなければならず、特に勾配のある屋根を靴底で掴む必要があり、複合、シェイク、又はスギの屋根板であっても、屋根葺きを損傷することが多い。

【0031】

本発明の太陽光パネル装置は、概して柱の上に支持され、太陽光パネル２５を受領するための開口２１を形成する支持枠１５を含む。太陽光パネル２５は、近位及び遠位側面を有し、入れ子にされ、又は別法により枠１５の片側上にその近位側面が接続され、ヒンジ２７によって捕捉されてもよい。近位側面は、凹部若しくは溝内に入れ子にするように枠に関連付けられ、又はラッチによって接続され、又は示されたようにヒンジ２７によって接続されてもよい。一部の実施形態では、装置は、枠１５上で捕捉部３１に解除可能に掛け金を掛けるために、自由端の裏側にラッチデバイス２９を含む。当業者には認識されるように、枠への取付けは、多くの異なる形を取ってもよく、更にパネルの周縁部を受領するために枠内の凹部の形であることも可能であり、支援具は、パネルの重量を受けて挙上位置から下がるが、それでもパネルに助力を提供するために、枠に装着されたバネ荷重式キッカーの形であってもよいことが理解される。

【0032】

枠１５は、長方形開口２１を形成するために長方形であってもよい。パネル２５の片面は、溝（図示せず）に入れ子にされ、又はヒンジロッドの上にはめ込まれ、パネルが捕捉部３１から解除された時に、手動の支援なしにパネルの自由側面を約９０度まで上昇させるために十分に高いバネ係数を有する、コイルバネ３０などの付勢デバイスを組み込むヒンジ２７の上に担持されてもよい。好ましい実施形態では、捕捉部は、下地枠内に形成された開口穴の形であってもよい。

【0033】

一部の実施形態では、付勢デバイスとして作用するバネは、パネルを持ち上げる作業者が加えるのに必要な力は最小のみであるように支援具として作用する。

【0034】

例示目的で、本出願人は、パネルの自由縁部の裏側にインバータ２８を装着する。当業者には認識されるように、これらの変換器は、スティング・インバータ、マイクロ・インバータ、パワー・オプティマイザなどの多くの異なる形を取ってもよい。

【0035】

枠１５は、屋根４３の上部に装着された支持柱の上に担持されてもよい。

【0036】

ラッチデバイス２８は、それぞれのパネル２５の自由縁部上に摺動可能に装着され、コイルバネ４６により図１に見られるように右に付勢された、バネ荷重式ロッド３２の形であってもよい。ロッドのそれぞれの右端には、それぞれの左側端部の開口と位置合わせする水平脚を有する、直径方向に突起するＬ字形ラッチピン４７が装着され、枠上に装着されたそれぞれの捕捉部３１内のピンに掛け金を掛けるように、ロッドを操作するためのそれぞれのハンドル４８を備えて形成される。

【0037】

当業者には認識されるように、ラッチは、バネ荷重クリップ、フック、クランクなどの多くの異なる形を取ってもよい。一部の実施形態では、本出願人は、悪天候に阻まれることなく、穏やかな条件下で性能に不要なラッチを発見した。

【0038】

作動時に、作業者は、様々な太陽光パネル・アセンブリの枠を適所に支え、太陽光エネルギーを捕捉するために好ましい方向に向けるために、屋根４３上に柱を設置してもよいことが認識されよう。

【0039】

枠は、太陽光エネルギーを集めるために好ましい位置及びクラスタに太陽光パネルを置くために、屋根４３の表面を横切る所望の配列に設置されてもよい。パネルは、枠上で閉じ、一部の実施形態では、適所にラッチ接続されたラッチを含んでもよい。次いで万一屋根に接近しなければならない機会が起きた場合、修繕のため又は恐らく最初の対応者が火元に接近するために、屋根に突き抜けるように切り倒し、鋸又は別法により切断する。ラッチが外され、屋根を露出するためにハンドル５０を掴んでそれぞれのパネルの自由側面を上昇させてもよく、全てはアシスト・スプリング４６の影響を受けて最小の労力でなされ、下地屋根を露出するのに役立つ。当業者には認識されるように、このラッチを外してパネルを持ち上げることは、パネルの自由側面上に装着されたハンドル４８及び／又はリフタ・クリート上の解除可能な締結具を係合するために、長い柄の道具であっても最小の労力で達成され得る。

【0040】

前述から、本発明は、経済的で有効な太陽光アセンブリと、建物の屋根の周りに太陽光パネルを展開し、更にパネルを持ち上げて立ち上げる時に、作業者が過剰の負荷を受けることなく、屋根又はそれぞれのパネルの電子機器に容易に接近させるために使用する方法とを提供することが明らかである。

【0041】

本発明は、その精神及び基本的な特性から逸脱することなく、他の形で具現化されてもよい。従って記載された実施形態は、制限としてではなく例示として全ての態様で考えられる。本発明は、特定の好ましい実施形態に関して記載されてきたが、当業者に明らかな他の実施形態も、本発明の範囲内である。従って本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参照することのみによって定義されることを意図する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【国際調査報告】