JP6936008B2 - 光起電装置を備えるパネル - Google Patents

Description

本発明は、光起電装置を備える建物用の外部被覆パネル（ｅｘｔｅｒｉｏｒ ｃｌａｄｄｉｎｇ ｐａｎｅｌ）に関する。この種のパネルは、主として、光起電屋根の構築を意図しているが、この用途に限定されるものではない。

電気エネルギーを生成できるように、建物の屋根に、互いに電気的に接続された光起電モジュールの組を備えることが知られている。

光起電モジュールは、直列に接続された１組の光起電力セルによって形成されている。より具体的には、セルは列に配設されて、列は互いに接続されて折り畳まれたリボンのようなものを形成する。各モジュールは、その周辺に、＋端子と−端子の形態で、互いに接近して位置する、２つの電極を有する。

屋根ふきモジュールの組み立て中に、一方では、ケーブルの長さを最小化すること、他方では、ケーブルが、エネルギーの生成に妨害を与える誘導ループを形成するのを防止するのが望ましい。

これを行うために、特にＣＮ１０３１５１４０９から、図１に示されるように、モジュールを「水平に」配線することが知られている。第１の行において、その電極が上部に位置するモジュールが、直列に接続されている。この行は、互いに直列に接続されおり、その電極が下方部分に位置するモジュールで構成される、上の行に接続されている。このタイプの配線は、誘導ループをより小さくできるが、いくつかの欠点がある：
− ２つの連続するモジュールの接続は、後側にあり、これは屋根板への接近を必要とすることがある、
− 非偶数行のモジュールを屋根として設置しようとする場合には、配線はさらに複雑となり、大量のケーブルを必要とする、
− ケーブルは、屋根の側に存在し、これはまた、ケーブルを電気グリッドに接続するために、屋根板への接近を必要とする。

中国特許出願公開第１０３１５１４０９号明細書

本発明の目的は、ケーブル長を最小化するとともに、配線が有害な誘導ループを形成するのを防止しながら、配線を容易にする、光起電装置を備える建物用の外部被覆パネルを利用可能にすることによって、上記の問題を改善することである。

この目的で、本発明の第１の目的は、偶数の列の光起電モジュールによって構成される光起電装置を備えるパネルであって、列は、パネルの１つの縦方向縁端に本質的に平行に整列されており、各列は、その末端の各々に電極を備え、一方の末端の電極の極性は他方の末端の電極の極性の逆であり、２つの隣接する列の極は逆の極性である、パネルである。

本発明によるパネルはまた、個別に、または組合せで考慮される、以下の任意選択の特徴を備える：
− パネルは、成形された金属板で製作されている、
− 光起電モジュールは、パネルに接着された可撓性のリボンである、
− 光起電モジュールは、真空蒸着法による、適当なタイプの層の連続的な付着によってパネル上に直接的に付着されている、
− 列は、互いに電気的に接続されていない、
− 列は、同一の長さのものであり、それらの末端は、パネルの横方向縁端に本質的に平行に整列されている、
− 電極は、それが一方の極性のものであるときには雄型のコネクタの形態であり、それが逆の極性のものであるときには、雌型のコネクタの形態である、
− 列の雄型コネクタおよび雌型コネクタは、上方パネルの下方横方向縁端が下方パネルの上方横方向縁端に重なるときに、それらが互いに連結するように配設されている。

本発明の第２の目的は、縦方向に光起電モジュールの行を形成するように、それらの縦方向縁端および／またはそれらの横方向縁端の縁部の重なりによって並置された、本発明によるパネルの組立体で構成される。

本発明の第３の目的は、所与の傾斜に沿って傾いた、本発明による組立体を備える、コンバータに接続することのできる電気装置によって構成され、それに対して：
− 組立体の傾斜の底部において、第１の行の下方末端の電極は、第２の行の下方末端の電極に電気的に接続されて、以下同様であり、
− 所与の行の２つの隣接するパネルの縁部の重なりのレベルにおいて、上方パネルの各列の下方末端の電極は、下方パネル上の逆極性の対向する電極に接続されており、
− 屋根の棟部において、行の上方末端の電極は、コンバータに、またはそれら電極同士の間で、傾斜の底部において行われるものに類似の方法で、接続されている。

本発明の第４の目的は、傾斜に沿って傾いた、本発明による組立体の構成パネルの、コンバータへの、電気接続の方法であって：
− 組立体の傾斜の底部において、第１の行の下方末端の電極は、第２の行の下方末端の電極に電気的に接続され、以下同様であるステップと、
− 所与の行の２つの隣接するパネルの縁部の重なりのレベルにおいて、上方パネルの各列の下方末端の電極は、下方パネル上の逆極性の対向する電極に接続されるステップと、
− 屋根の棟部において、行の上方末端の電極は、コンバータに、またはそれら電極同士の間で、傾斜の底部において行われるものに類似の方法で、接続されるステップと
を含む、方法で構成される。

本発明のその他の特徴および利点を、以下により詳細に説明する。

本発明は、添付の図を参照して、説明のためのものであり、限定的ではない、以下の説明を読むことによって、より良く理解されるであろう。

従来技術によるパネルの組立体の概略図である。 本発明の一変形形態によるパネルの斜視概略図である。 本発明の一変形形態によるパネルの組立体の概略図である。

図の各々において、同じ参照番号は同じ要素を表す。

全文を通して、パネルとは、平坦な形状、すなわちその厚さがその他の寸法に比べて小さい、要素を意味する。パネルは、単一の材料または複合組立体からなる、プレートまたはシートの形態であってもよい。後者の場合、パネルは、同じ材料または異なる材料の複数の層の積重ねである。当該材料としては、とりわけ、金属材料、ポリマーまたはセラミックであってもよい。金属材料、鋼、アルミニウム、銅、亜鉛を、非限定の例として引用することができる。パネルは、好ましくは、金属シートである。それは、好ましくは、腐食から保護するために、予め亜鉛めっき（ｇａｌｖａｎｉｚｅｄ）されて、塗装済みの鋼で製作される。パネルは、必要に応じて下側に発泡処理させて、それによってサンドイッチパネルの外装を構成してもよい。

本発明の枠組みにおいては、パネルは、好ましくは、非限定的な例として、曲げ、圧延成形、型打ち、押し型（ｍｏｌｄｉｎｇ）を含む、任意の既知の成形方法を用いて、予め成形されている。

この成形は、とりわけ、パネルの表面上にリブを形成させる。全文を通して、リブとは、パネルの表面上に形成された突起を意味する。リブは、以下に示した例示的実施形態の場合のような、台形形状、または長方形、波形、正弦状またはさらにオメガ形を有してもよい。リブは、上端中心部および２つの横翼部（ｌａｔｅｒａｌ ｗｉｎｇ）を有する。

屋根または正面を形成するために、パネルは、それらの縦方向縁端とそれらの横方向縁端の縁部を重ねることによって組み立てられ、ねじ、釘またはさらにリベットなどの締結具によって建物の支持構造に固定される。

図２を参照すると、パネル１は、主として、第１の縦方向縁端２、光起電装置によって少なくとも部分的に覆われた中心部３、および第２の縦方向縁端４から構成されている。

光起電装置は、パネルの上面に位置する偶数の列５の光起電モジュールによって構成されている。列の各々は、少なくとも１つの光起電モジュール、言い換えると、少なくとも、互いに、好ましくは直列に、接続されて、保護バリヤによって外部から絶縁されている、光起電力セル６の組立体を含む。非限定的な例として、それは、パネルの中心部に接着された可撓性のリボンの形態のモジュール、または真空蒸着法を使用して、適当なタイプの層を連続的に付着させることにより、パネルの中心部上に直接的に付着させたモジュールとしてもよい。

各光起電モジュール内において、これらの光起電力セルの配設および機構は限定的なものではない。非限定的な例として、セルは、１行に互いに重ねて配置されるか、または複数の行に配設され、これらの行は、相互に接続されて、折り畳まれたリボンのようなものを形成している。好ましくは、また真空蒸着法を使用して、光起電モジュールをパネルに直接的に付着させることを容易にするために、セルは１行に配設されている。

光起電モジュールの列５は、したがって、一体型（ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ）とする、言い換えると単一部品で製作するか、または端と端をつけて配置された複数の光起電モジュールで構成してもよい。２つの連続する光起電モジュールが、２つのセルが直列に接続されるように、一方のモジュールの最後の光起電力セルと、他方のモジュールの第１の光起電力セルとの間の電気的な接触を確立することによって、端と端をつけて配置される。

列は、パネルの縦方向縁端に実質的に平行に整列されている。好ましくは、列は、同じ長さのものであり、その末端は、パネルの横方向縁端に本質的に平行に整列されており、２つの隣接パネルの列の接続を容易にする。

パネルの組立体の配線を容易にするために、後述のように、光起電装置は、以下の特徴も有する：
− 各列は、その末端の各々の上に電極７を含み、１つの末端の電極の極性は、他方の末端の電極の極性の逆であること、
− ２つの隣接する例の極が、逆極性であること。

パネルの上側に電極が存在することは、パネルが建物上に設置されるときに、モジュールを互いに接続することを容易にする。配線を設置するのに、屋根板（ｒｏｏｆ ｂｏａｒｄｉｎｇ）に接近する必要はもうない。

好ましくは、パネルの列は、相互に電気的に接続されない。列間の電気的接続は、後に説明するように、パネルの組み立て後にのみ行われる。これは、工場におけるパネルの製作を簡略化するとともに、建設現場での組立体の特殊性に配線を適合させることを可能にする。

好ましくは、各列は、その末端の一方に、第１の電極として機能する雄型コネクタを、その他方の末端に、第２の電極として機能する雌型コネクタを備え、２つのコネクタは、上方パネルの下方横方向縁端が下方パネルの上方横方向縁端に重なるときに、それらが互いに連結するように配設されている。このタイプの接続は、建物上でのパネルの組み立てを容易にし、光起電設備の配線を簡略化する。このタイプのコネクタは、当業者には知られており、当業者は場合に応じてそれらを適合させるであろう。

本発明のパネルは、好ましくは、工場で製作され、次いで、組み立てられる前に、以下に記述して図３に示すように、現場に輸送される。一方では、工場においてパネル全体の製作することによって、その品質と正しい動作が保証されるとともに、他方では、単一ステップで、建物の外部被覆と光起電組立体とを設置することによって、現場での組み立て作業が最少となる。

好ましくは、所与の組立体を意図されたパネルは、それぞれ、第１の列５を有し、その列においては、極７の各々が、別のパネルの第１の列の対応する極と同じ極性を有する。しかしながら、パネルの寸法、およびパネルの光起電モジュールの列数は変化することがある。

覆いをしようとする建物の構造８において、第１のパネル１が、ねじ、釘、またはさらにリベットなどの締結手段によって定位置に置かれる。好ましくは、パネルは、その縦方向縁端が傾斜の方向に延びるように配向されている。この配向は、組立体上の雨水の排水を容易にし、その水密性を保つ。

１つまたは複数のパネルは、第１のパネルまわりに配設されて、互いに組み付けられる：
− 隣接パネルの横方向縁端の縁部の重なりによって、上方パネルの光起電モジュールの列の下方末端の各電極が、下方パネルの列の上端の逆極性の電極に対向するように、光起電モジュールの行を形成する、
− および／または隣接するパネルの縦方向縁端の縁部の重なりによって、行数を倍増させる。

したがって、光起電モジュールの行は、光起電モジュールの列の縦方向における並置として画定される。覆いをしようとする構造の形状、および例えば、窓、ドアまたは煙突の存在などの局所的な制約に応じて、パネルの行を、可変長にしてもよい。

このようにして、パネルの組立体を取得して、光起電モジュールの複数の行９を形成する。各パネルは、偶数の列の光起電モジュールを備えているので、行の数は偶数である。行当たりの光起電モジュールの数は、所与の行における互いに隣接するパネルの数に依存し、したがって、各行毎に変化することがある。その横方向縁端の縁部の重なりを示さない、パネルの場合には、光起電モジュールの行は、光起電モジュールの列と融合する。

各行は、その末端のそれぞれの上の電極を備え、一方の末端の電極の極性は、他方の末端の電極のそれと逆であり、２つの隣接する行の極は逆極性である。言い換えると、各行は、その下方末端において、この行の第１の列の下方末端の電極と結合する、電極と、その上方末端において、この行の最後の例の上方末端の電極と結合する、逆極性の電極とを備える。パネルの２つの隣接する列は、逆の極性のものであり、この極の逆転は、また２つの隣接する行のレベルにおいても見出される。

各パネルの光起電モジュールの列５は、次いで、以下に述べるように電気的に接続される。

組立体の傾斜１０の底部において、第１の行９の下方末端の電極７は、第２の行の下方末端の電極に電気的に接続され、第３の行の下方末端の電極は、第４の行の下方末端の電極に電気的に接続され、以下同様である。

実際に、この電気的接続は、非限定の例として、可撓性の電気ケーブルまたは剛性のある電気接続ストリップなどの、横方向コネクタ１１を用いて行われる。行の末端の電極が雄型および雌型のコネクタを備えている場合には、ワイヤまたは接続ストリップが、等価な雄型および雌型のコネクタによって張られて、行の末端のコネクタをワイヤまたは接続ストリップへ接続することを可能にする。

横方向コネクタ１１はまた、正の電極から負の電極に向かう電流の通過を阻止し、逆方向への電流の通過を可能にするように、配向されたダイオードを備えてもよい。このダイオードは、必要なときに不良行を短絡することができる。

所与の行の２つの隣接するパネルの縁部の重なり１２のレベルにおいて、上方パネルの各列の下方末端の電極は、下方パネル上の逆極性の対向する電極、言い換えると、下方パネルの対応する列の上方末端の電極に接続されている。

実際に、この電気接続は、光起電モジュールの列が、その末端に、雄型と雌型のコネクタを備えている場合には、パネルが設置されるのと同時に、それらを単に連結することによって行われる。代替的に、上述の横方向コネクタに類似する垂直コネクタ１３を用いて行ってもよい。

棟部１４において、行の上方末端の電極は、コンバータに、またはコンバータ用の受入れ可能な入力電圧に応じて、傾斜の底部での接続に類似の方法で、相互に接続されている。この入力電圧は、それらの間で直列に接続される列数を適合させることによって、調節される。当業者であれば、この接続原理を特定の場合に適合させることができる。図３は、屋根の棟部において可能な接続の１つのタイプを示す。第１の行の上方電極はコンバータに接続されている。第２の行の上方電極は、傾斜の底部において使用されたものに類似する、横方向コネクタ１５を用いて、第３の行の上方電極に接続されている。第４の行の上方電極は、同様にして第５の行の上方電極に接続される。最終的に、第６の行の上方電極は、コンバータ回路に接続される。最初の６つの行のｎ個の光起電モジュールは、このように直列に接続されて、コンバータに、それらの公称電圧のｎ倍に等しい電圧を配給する。

次いで、後続の列が、同じ方法を使用して接続される。

したがって、コンバータに向かうケーブルの出力は、接近が容易であり、それらの設置または修理の場合の接近を容易にする、屋根の棟部において供給される。

パネルの組立体の第２の例示的実施形態において、傾斜の底部において、および屋根の棟部においてモジュールを接続する方法は、配線出力が傾斜の底部に位置するように、逆転させてもよい。

したがって、本発明によるパネルの、建設現場での配送のおかげで、パネルを定位置に置いて、同時に、または後で、光起電モジュールを接続することは非常に容易である。

Claims (10)

1. 外部被覆鋼シート（１）であって、鋼シートの三次元寸法のうち最も大きい寸法方向である長手方向に沿って延びる縁端と、鋼シートの三次元寸法のうち最も大きい寸法方向と直交する横方向に沿って延びる第１および第２の縁端とを備え、外部被覆鋼シートは、光起電モジュールの偶数の列（５）によって構成された光起電装置を備え、偶数の列は、第１の列と、隣り合う第２の列とを含み、列は、外部被覆鋼シートの長手方向に沿って延びる縁端と本質的に平行に整列されており、各列は、単一の対の電極（７）を備え、単一の対の電極のうちの第１の電極は、横方向に沿って延びる第１の縁端に向けた列の第１の末端に配置されており、単一の対の電極のうちの第２の電極は、横方向に沿って延びる第２の縁端に向けた列の第２の末端に配置されており、第１の電極の極性は、第２の電極の極性の逆であり、２つの隣り合う列の電極は逆の極性を有し、各電極はシートの表面から垂直に延びており、
   外部被覆鋼シートと第２の外部被覆鋼シートとが外部被覆鋼シートの横方向に沿って延びる第１の縁端に沿って重なるとき、第１の列の第１の電極は、第２の外部被覆鋼シートの第１の列の第２の電極に接続されることができるようになっており、
   外部被覆鋼シートと第２の外部被覆鋼シートとが外部被覆鋼シートの横方向に沿って延びる第１の縁端に沿って重なるとき、第２の列の第１の電極は、第２の外部被覆鋼シートの第２の列の第２の電極に接続されることができるようになっており、
   外部被覆鋼シートと第３の外部被覆鋼シートとが外部被覆鋼シートの横方向に沿って延びる第２の縁端に沿って重なるとき、第１の列の第２の電極は、第３の外部被覆鋼シートの第１の列の第１の電極に接続されることができるようになっており、
   外部被覆鋼シートと第３の外部被覆鋼シートとが外部被覆鋼シートの横方向に沿って延びる第２の縁端に沿って重なるとき、第２の列の第２の電極は、第３の外部被覆鋼シートの第２の列の第１の電極に接続されることができるようになっており、
   列（５）が、互いに電気的に接続されていない、外部被覆鋼シート。
2. 成形された金属シートで製作された、請求項１に記載の外部被覆鋼シート。
3. 光起電モジュールが、シートに接着された可撓性のリボンである、請求項１または２に記載の外部被覆鋼シート。
4. 光起電モジュールが、真空蒸着法によって、適当なタイプの層の連続的な付着によってシート上に直接的に付着されている、請求項１または２に記載の外部被覆鋼シート。
5. 列（５）が、同一の長さのものであり、それらの末端が、シートの横方向に沿って延びる第１および第２の縁端に本質的に平行に整列されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の外部被覆鋼シート。
6. 電極（７）が、それが一方の極性のものであるときには雄型のコネクタの形態であり、それが逆の極性のものであるときには、雌型のコネクタの形態である、請求項１から５のいずれか一項に記載の外部被覆鋼シート。
7. 列の雄型コネクタおよび雌型コネクタは、上方のシートの横方向に沿って延びる第２の縁端が下方のシートの横方向に沿って延びる第１の縁端に重なるときに、それらが互いに連結するように配設されている、請求項６に記載の外部被覆鋼シート。
8. シートが、長手方向に光起電モジュールの行（９）を形成するように、それらの長手方向に沿って延びる縁端および／またはそれらの横方向に沿って延びる第１および第２の縁端の縁部の重なりによって並置されている、請求項１から７のいずれか一項に記載の外部被覆鋼シートの組立体。
9. 所与の傾斜に沿って傾いた、請求項８に記載の組立体を備える、コンバータに接続することのできる電気装置であって、
   − 組立体の傾斜（１０）の底部において、第１の行（９）の第２の末端の電極（７）は、第２の行の第２の末端の電極に電気的に接続されており、以下同様であり、
   − 所与の行の２つの隣接するシートの縁部の重なり（１２）のレベルにおいて、上方のシートの各列の第２の末端の電極は、下方のシート上の逆極性の対向する電極に接続されており、
   − 屋根（１４）の棟部において、行の第１の末端の電極は、コンバータに、またはそれら電極同士の間で、傾斜の底部において行われるものに類似の方法で、接続されている、電気装置。
10. 傾斜に沿って傾いた、請求項８に記載の組立体の構成シートの、コンバータへの電気接続の方法であって、
    − 組立体の傾斜（１０）の底部において、第１の行（９）の第２の末端の電極（７）は、第２の行の第２の末端の電極に電気的に接続され、以下同様にされるステップと、
    − 所与の行の２つの隣接するシートの縁部の重なり（１２）のレベルにおいて、上方のシートの各列の第２の末端の電極は、下方のシート上の逆極性の対向する電極に接続されるステップと、
    − 屋根（１４）の棟部において、行の第１の末端の電極は、コンバータに、またはそれら電極同士の間で、傾斜の底部において行われるものに類似の方法で、接続されるステップと
    を含む、方法。

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