JP2012109573A - パネル型要素の締結 - Google Patents
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Abstract
【課題】構造が簡単で、据付の複雑性が少ない据付システムを提供する。
【解決手段】パネル型要素、特に外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、光電池モジュールまたは太陽光モジュール用であって、少なくとも1つの上側および下側横レール60上に要素を締結および固定する据付システムに関し、横レール60は、要素を把持するために、互いに間隔をおいて平行に配置され、要素の裏面に固定状態で接続された、少なくとも1つの締結部材20を含み、締結部材20は、上側横レール60に締結するために、裏面の面に対して略垂直に配置された少なくとも1つの係留手段を含み、要素の設置位置では、締結部材20が、傾斜ライン10に対して、外側の輪郭の下側エッジからより、要素の外側の輪郭の上側エッジからの距離のほうが短い。更に、同様の据付システムを含んでいるパネル型要素、およびこのような要素を把持する基礎構造に関する。
【選択図】図1
【解決手段】パネル型要素、特に外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、光電池モジュールまたは太陽光モジュール用であって、少なくとも1つの上側および下側横レール60上に要素を締結および固定する据付システムに関し、横レール60は、要素を把持するために、互いに間隔をおいて平行に配置され、要素の裏面に固定状態で接続された、少なくとも1つの締結部材20を含み、締結部材20は、上側横レール60に締結するために、裏面の面に対して略垂直に配置された少なくとも1つの係留手段を含み、要素の設置位置では、締結部材20が、傾斜ライン10に対して、外側の輪郭の下側エッジからより、要素の外側の輪郭の上側エッジからの距離のほうが短い。更に、同様の据付システムを含んでいるパネル型要素、およびこのような要素を把持する基礎構造に関する。
【選択図】図1
Description
本発明は、一般にパネル型要素、特に外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、光電池モジュールまたは太陽光モジュール用であって、少なくとも1つの上側および下側横レール上にこれらの要素を締結する据付システムに関し、該レールは、このようなパネル型要素を把持するために、互いに間隔をおいて平行に配置されている。更に、本発明は、同様の据付システムを含んでいるパネル型要素、およびこのような要素を把持する基礎構造に関する。
パネル型太陽光モジュールまたは光電池(PV)モジュール用の複数のシステムが、建物の外観または屋根、もしくは開放された地形内の架台上に据え付けられたPVモジュール用の基礎構造または支持構造を介して、直接的または間接的な締結用として知られている。
DE 10 2008 052 594 A1は、挟持装置の保持部を介して、4つの各周辺点に、パネル型太陽光モジュールを締結する複数部品把持システムを示している。挟持装置は、上側モジュール用の口形開口部を備えた上側U字形据付部と、下側モジュール用の口形開口部を備えたU字形据付部と、を含み、これらの据付部は、垂直に配置され、該開口部は、互いに逆向きに配置されている。挟持装置は、中央ネジ部によって、締結部分を介して建物上に据え付けられ、上側据付部および/または下側据付部は、この締結領域に対して旋回および係止されるように適合させる。ここでは、把持システムが、複数の据付部品からなり、そのため、据付に非常に時間がかかるという欠点がある。更に、4点で挟持されているため、負荷が加わるとモジュール内に重大な応力が発生する可能性がある。
DE 10 2009 024 615 A1は、少なくとも2種類のプロファイル型横レールを備えたPVモジュール用の据付システムを示しており、該レールは、互いに間隔をおいて平行に配置され、複数のPVモジュールを把持するために設けられ、各レールは、平坦な支持面を備えている。保持部は、接着剤により、PVモジュールの裏面に固定状態で接続され、PVモジュールは、把持部を介して、横レール上に懸架されるように適合させる。この目的のために、少なくとも1つの保持部は、各横レールに関連付けられ、各保持部は凹部を備え、各横レールは一体型の突出部を備えているか、またはその逆であってもよい。PVモジュールを懸架するために、まず、横レール上に配置し、保持部は、該横レールの支持面上に平坦に載置されており、それから、該支持面上に載置された状態で、該横レールに対して垂直の接合方向に変位させ、凹部と突出部を互いに係合させる。少なくとも横レールとそれに関連付けられた保持部との間には、把持連結部を設け、接合方向に対して保持部が変位しないようにする。ここでは、横レールの間隔に対する許容誤差の補償を実現し、更に盗難または風の吸い込みに対してPVモジュールを固定するために、保持部が非常に複雑になるという欠点がある。
DE 10 1008 032 985 A1からは、大面積太陽光モジュール用の締結構造が知られている。締結構造は、2種類の受容プロファイルを備えた基礎構造を含み、該受容プロファイルは、太陽光モジュールを締結する保持プロファイルと協調する。これらの受容および保持プロファイルは、固定係合を構成する。
DE 20 2010 007 658 U1からは、特に光電池モジュール用のモジュールキャリアが知られており、該キャリアは、平坦な屋根上に設置される。モジュールキャリアは、前方および後方の保持プロファイルを含み、該プロファイルおよび風密閉部材用の据付部を備えている。
FR 2 538 867 A1からは、垂直壁に壁保護パネルを締結する保持装置が知られている。
FR 2 928 672 A1からは、特に外観または屋根用の外観保護部が知られている。
FR 2 928 672 A1からは、特に外観または屋根用の外観保護部が知られている。
最後に、WO 99 017 062 A1からは、太陽光モジュール用の締結部が知られており、該締結部は、現場で締結する少なくとも1つの受容部と、この受容部に該太陽光モジュールを締結する締結手段とからなる。締結手段は、突出部、ピン、フック等であり、該締結手段は、太陽光モジュールに接続されるか、または該モジュール上に成形されている。
従って、本発明の可能な目的は、パネル型要素、特に外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、太陽光モジュールまたは光電モジュール用であって、建物の外観または屋根もしくは支持構造にこのような要素を締結する据付システムを提案することであり、該据付システムはその構造が簡単であり、据付の複雑性が少ない。
本目的は、独立請求項の特徴によって達成される。別の実施形態は、それらに付加された従属請求項内に指定されている。
本発明による据付システムは、パネル型要素、特に外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、太陽光モジュールまたは光電モジュールを、少なくとも1つの上側および下側横レールに締結し、ある特定の場合は固定するために役立ち、該横レールは、該要素を把持するために互いに間隔をおいて平行に配置されている。
この状況では、「パネル型」は、その長さおよび幅に比べて厚さが明らかに小さいこのような要素を意味し、つまり、それは実質的にパネル形状を備えている。パネル型要素の外側の輪郭は通常、長方形または正方形であってもよいが、基本的に所望の形状を提示できる。
据付システムは、パネル型要素の裏面に固定状態で接続された少なくとも1つの締結部材を含み、該締結部材は、少なくとも1つの係留手段を含み、該係留手段は、上側横レールに締結するために、裏面の面に略垂直に配置されている。該要素の設置位置では、締結部材は、傾斜ラインに対して、該要素の外側の輪郭の下側エッジよりも上側エッジから近い距離に配置されている。
固定部材を介して、該要素の下側支持位置は、支持方向の逆方向に固定される。口形開口部の開口幅の設計によって、および弾性材料の中間配置を用いて、不正な取り外しに対して、および特に該要素の風による持ち上げおよびそれに伴う揺動に対して、該要素をより固定できる。更に、これは、上側支持位置における締結位置を保護することに役立ち、つまり、瞬間的な負荷に対して該要素上の二重軸受となる。
その断面では、弾性部材は、例えば、三角形、楕円形、円形または四角形に構成される。断面は、横方向、特にパネル型要素の表面に対して直角に延びている。更に、断面は、傾斜ラインがこの断面内に拘束されるように延びていてもよい。これは、無端製品の形状で存在している連続材料を所定の長さに切断することによって、弾性部材を製造可能にする。
弾性部材は、軟質ゴム、シリコン、またはエチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)から作製できる。軟質ゴムは、特に低コストで作業がしやすい材料である。シリコンまたはエチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)は、特にUV耐性があるので、特に適している。更に、シリコンまたはエチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)は、化学物質、特に、家畜製品用の農業施設の近くで高濃度で存在する可能性があるアンモニア含有ガスに耐性がある。
弾性部材は、PVモジュールまたは基礎構造に一体的に締結されている。弾性部材がシリコンからなる場合、該シリコンは、PVモジュール上に吹き付けられ、従って、所望の形状を設けることができる。しかし、例えば、エチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)の事前に製造された弾性部材を用いることもでき、該弾性部材は、この一体的な接続を製造するためにPVモジュールに結合される。
本発明の要点は、係留手段を含んでいる支持形態で、2重支持によって、パネル型要素の特に簡単な締結を実現することにあり、該係留手段は、例えば、形状適合によって、または任意選択的に接着剤によって、適合受容部内で固定される。基礎構造への要素全体の締結は、係留手段によって主に実現され、非常に簡単で、素早くしかも確実な方法で据え付けられる。
据付システムの1つの好都合な展開では、少なくとも1つの固定部材が更に提供され、該固定部材は、該要素の設置位置では、傾斜ラインに対して締結部材より下に配置されている。固定部材は、該要素の設置位置では制限し、または対応する設計によって、特に基礎構造から離れた据付面に対して垂直に、該要素が自由に移動することを完全に妨げるように適合させる。
好都合な展開の要点は、簡単な支持部の形態を備えた移動可能な(簡単な)支持と、係留手段を含んでいる支持部の形態を備えた二重と、の組み合わせによって、パネル型要素の締結を実現することにある。更に、基礎構造に対する要素全体の締結は、係留手段によって主に実現され、従って、非常に簡単で、素早くしかも確実な形態で据え付けられる。移動可能な軸受の半分を含んでいる据付システムの現在提案された展開の結果として、機械的および/または熱的負荷による、例えば、該要素のガラスシートまたはシリコン層等の要素内の応力は、最小化または抑制される。
この目的のために、固定部材は角付き腕部を備えていてもよく、該角付き腕部は、該要素の裏面から間隔をおいて平行に、傾斜ラインに対して略垂直に延びている。裏面と共に、腕部は、傾斜ラインの方向に実質的に開いている口形開口部を構成し、据付面から見たとき、より低い横レール上またはそれによって形成された切欠き部の周りに到達させる。
少なくとも1つの締結部材、およびある特定の場合の少なくとも1つの固定部材のパネル型要素の裏面への締結に関しては、以降のことに留意すべきである。
締結部材と固定部材は両方とも、例えば、該要素の踏み板の平坦な接触面等の、該要素の裏面に締結する締結面を所有している。それから、締結面は、接着結合によって該要素の裏面に結合される。
締結部材と固定部材は両方とも、例えば、該要素の踏み板の平坦な接触面等の、該要素の裏面に締結する締結面を所有している。それから、締結面は、接着結合によって該要素の裏面に結合される。
接着結合に適した接着剤の種類は、接続される材料によって基本的に決定される。締結部材、およびある特定の場合の固定部材が、金属からなる場合、例えば、パネル型要素としてPVモジュールのガラスの裏面への結合には、シリコン系の接着剤が特に適している。このようなPVモジュールは、例えば、ガラス基板の保護を向上させるために、裏面に積層したプラスチック層を備えていてもよい。この場合、締結部材、およびある特定の場合の固定部材が、同様にプラスチック材料からなる場合、締結するために、例えば、超音波溶接または摩擦溶接等の一体的な締結を用いることもできる。代替的に、両面接着テープの形態で、両側に各々適切な接着剤を塗布したキャリアを用いることもできる。
更に、特に、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、PVモジュールまたは太陽光モジュールは、高価であるために、これらは、例えば、工業地域や開放地への設置等の離れた地域の地面上に支持されたり、屋根上に配置されている施設内での盗難の特に高い誘因となる。泥棒に対する誘因を最小化するために、このようなパネル型要素の裏面への少なくとも締結部材の締結は、これらが、該要素を同時に破壊することによってのみ該要素から取り外し可能になるように実現される。係留手段が、基礎構造への接続において取り外し不可能な接続に入るように適合されている場合、それは、締結位置において該要素を破壊するのに必要な力より強く適合され、該要素は、盗難しようとする過程で破壊され、従って、無用で無価値のものになる。
更に、シリコンゴム帯等の少なくとも1つの弾性部材は、傾斜ラインに対して、該要素の裏面上の少なくとも1つの締結手段の下側に配置され、1つの要素が横レール上、つまりその設置位置に据え付けられたとき、該弾性部材が、より低い横レール上に載置させる。
これによって、該要素と比較してより高い剛性を備えた横レールとの接触による該要素の損傷が避けられる。
複数の締結部材、およびある特定の場合の複数の固定部材は、傾斜ラインに対して略垂直に延びているライン上で、該要素の裏面に配置されている。好ましい形態では、各締結部材と各固定部材も、傾斜ラインに対して略平行に延びているライン上で、該要素の裏面に配置されている。しかし、ここで、締結部材と、それより下に配置された固定部材の間の横方向のズレは、締結システムの機能を損なわないことに留意すべきである。
複数の締結部材、およびある特定の場合の複数の固定部材は、傾斜ラインに対して略垂直に延びているライン上で、該要素の裏面に配置されている。好ましい形態では、各締結部材と各固定部材も、傾斜ラインに対して略平行に延びているライン上で、該要素の裏面に配置されている。しかし、ここで、締結部材と、それより下に配置された固定部材の間の横方向のズレは、締結システムの機能を損なわないことに留意すべきである。
更に、締結部材および/または固定部材は、プロファイルレールとして実現し、各々を、傾斜ラインに対して略垂直に、該要素の裏面に締結することもできる。それから、固定部材の係留部材および角付き腕部は、対応するウェブ形状で実現し、使用目的に従って、各横レールと協調させることもできる。
少なくとも1つの締結部材、または少なくとも1つの弾性部材は、該要素の外側の輪郭から一定の距離の、裏面の表面領域の内側に各々配置できる。締結部材の締結位置と、より低い横レールにおける該要素の支持位置は、該要素が、設置位置で最小の曲げ負荷を受け、支持点が、設置位置の該要素の位置となるように選択される。ここでは、該要素の裏面の締結位置は、例えば、風または雪による表面負荷により該要素が弾性変形した場合に、締結点の曲げ負荷に対して水平接線内で生じるように選択される。この場合、トルクは、締結位置上にはかからない。
締結部材の係留手段は、例えば、切欠き部材を備えたピン形状の係留体として実現され、該切欠き部材は、該要素の裏面に対向する係留体の端部に配置され、変位可能で自己復帰する。
切欠き部材は、例えば、少なくとも1つのスナップ留め係止部材、またはスナップ留めフックの形態で実現される。代替的に、係留部材の材料は、再び膨張し、横レールの受容部内の狭い通路を乗り越えた後、切欠き部の周りに到達するように弾性的であってもよい。
更に、本発明は、パネル型要素、特にパネル型外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、光電モジュールまたは太陽光モジュールに関し、該要素は、本発明による据付システムが締結されている裏面を備えている。
更に、本発明は、据付面を形成する基礎構造であって、該据付面においてその裏面に締結されている、本発明による据付システムを備えた少なくとも1つのパネル型要素を把持する基礎構造に関する。
ここで、本発明による基礎構造は、少なくとも1つの第1および第2横レールを含み、該横レールは、少なくとも1つの要素を把持するために、互いに間隔をおいて平行に配置されている。各横レールは、少なくとも1つの要素の少なくとも上側および下側軸受位置に平坦な支持面を備えている。少なくとも第1横レールは、据付面の傾斜ラインに対して第2横レールより上に配置され、少なくとも上側軸受位置に、切欠き部を備えた凹部を含み、係留手段を受容し、該係留手段の、特に少なくとも1つのスナップ留めフックの形態を備えている係留手段の切欠き部材と協調する。
据付システムの好都合な展開では、少なくとも第2横レールは、据付面から見たとき、少なくとも下側軸受位置の領域に、該要素に締結された固定部材用の切欠き部を含んでいる。
該要素が、下側軸受位置におけるその裏面に弾性部材を含んでいない場合、弾性部材、好ましくはシリコンゴムは、該要素の裏面の支持面として、第2横レールの支持面上に代替的に、または更に追加的に配置できる。このような弾性緩衝部材は、接着剤によって締結することもできる。代替的に、特に第1および第2横レールがほぼ同一である場合、このような要素は、凹部に形状適合して係留され、該凹部は、締結部材への接続用の第1横レールとして使用する場合に設けられる。
少なくとも第1横レールは、プロファイルレール、特に支持面に溝付きのCプロファイルを備えたレールとして実現される。それから、溝は、締結部材用の凹部を構成し、移動可能な切欠き部材用の少なくとも切欠き部を含んでいる。
固定部材用の切欠き部を構成するために、少なくとも第2横レールは、該横レールに沿って、据付面から見たとき、該据付面と平行に延びているフランジ板を備えていてもよい。横レールのプロファイルは、対称的に実現することもでき、つまり、据付面から見たとき、両側にフランジ板を含み、間違った据付を避けることができる。代替的に、切欠き部も、据付面から見たとき、第2横レールの裏面によって構成できる。固定部材は単に、切欠き部の種類または形状に対して開口幅に適合させなければならないことは明らかにすべきである。
大部分の簡単な場合は、第1および第2横レールは、プロファイルレール、特に押し出しプロファイルレールとして実現され、好ましくは金属または合金、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる。
本発明による締結は、風負荷または雪負荷および熱負荷による、パネル型要素、特に該要素のガラスシートまたはシリコン層等の堅固な構成部品内の応力を好都合に避けるため、本発明は、パネル型外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、光電モジュール、および特に枠なし光電モジュールの場合の締結に特に適している。
本発明の別の好都合な態様および実施例は、添付の図面と共に以降に更に詳しく説明する。構成部品または同様の機能を備えた部品は、同一の参照記号と共に部分的に提供されている。実施例の説明で用いられる表現「左側」、「右側」、「上部」、「底部」は、図面および参照記号の指示を、通常の方法で読むことができる方向で図面を示している。
図1と図2は、本発明の目的内でのパネル型要素の一例として、基礎構造または支持構造上に配置された複数のパネル型PVモジュールを備えたPVモジュールの分野の例において、本発明の締結および固定システムまたは据付システムを図式的に示している。本実施例のPVモジュールは、9個のパネル型太陽光モジュールまたは同一構成のPVモジュール1から構成されている。1例として、PVモジュールは、長方形の形式の枠なしパネル型薄膜モジュールであってもよい。本発明の締結システムは、これまで既に説明した外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器等の、他の種類のパネル型要素にも基本的に適している。
表現を簡略化するために、全部で9個の据付可能なPVモジュール1の6個のみが、図2の据付状態では表現されていることに留意すべきである。言い換えると、更に3個のPVモジュールを基礎構造に締結することができる。更に、参照記号は、同様の参照記号によって指定される要素が繰返し生じる場合は、簡略化のために省略される。従って、図1と図2では、PVモジュール1aのみが詳しい参照記号を備えている。
PVモジュール1は、設置場所における日射の角度に対して通常最適化された角度αで、基礎構造上に斜めに配置されている。ここでは、基礎構造は、2つの長い支柱2と2つの短い支柱3および2つの傾斜梁4を含み、各傾斜梁4は、長い支柱2の1つと短い支柱3の1つを介して、水平面5に対して角度αで斜めに配置されている。2つの傾斜梁4は、それらの上に配置された横レール60と共に、同様に水平面5に対して約30゜の角度αで傾斜した据付面7を構成する。
図1では、据付面7は、パネル型PVモジュール1によって画定されたモジュール面と平行である。従って、基礎構造上の据付面またはモジュール面では、PVモジュール1は、同様に水平面5に対して角度αで配置されている。更に詳しく議論される締結部材および/または特定の横レール60の対応する設計によって、まさにPVモジュール1は、据付面7と共に特定の角度で基礎構造上に配置することができる。
図1〜3の矢印10は、PVモジュール1の傾斜下降方向または傾斜ラインを示している。パネル型モジュールの場合の傾斜ラインは、最も高い勾配方向に従う面上のラインであり、つまり、傾斜ラインは、モジュール上に直角に入るレベル表示ラインと常に交差している。
図1と2に示した実施例では、基礎構造の横レール60は、同一構造のプロファイルレールであり、互いに略平行に配置され、2つの傾斜梁4は該レール上に横向きに延びている。2つの隣接する横レール60は各々、1つの行に配置された3つのPVモジュール1を把持し、例えば、最上部の2つの横レール60上では、PVモジュール1a、1b、1cが、第1の上側横レール60aと第2の下側横レール60b上に支持されている。
図の実施例では、横レール60は、いわゆるCプロファイルの断面を有し、該断面は長さ全体にわたって均一である。横レール60のプロファイルは、図4aでより明確に表現されている。
本発明による締結システムは、PVモジュール1の少なくとも支持点の領域内で、横レール60のプロファイルが構成される範囲で横レール60を含み、本発明に従って構成された締結部材を備えたPVモジュール1が、その目的に従って、各支持点内の横レール60と協調でき、つまり、その上に係留されるようにする。従って、例示のために図面に表現された横レール60のプロファイルは、単に一例として表現されており、本発明は、Cプロファイルの具体的な実施形態には必ずしも限定されないことは明らかにすべきである。
更に、建物の外枠上、特に建物の外観または屋根上に、基礎構造の横レール60を配置できることも留意すべきである。PVモジュールが、傾斜した屋根上に設置されるとき、ある特定の場合はスペーサを介して、屋根上に必要なレールを直接据え付けることも適切な屋根ピッチの場合は十分可能である。横レール60が、表現されるように、PVモジュール1の傾斜ライン10に対して略横方向に延びていることは、更に説明される据付システムの機能に対しても必須である。
更に、図1と2は、各パネル型PVモジュール1が、横レール60の各々の上の少なくとも4つの点または位置上に据え付けられていることを示し、2つの支持点は各々、2つの横レール60の各々の上側支持点8aまたは下側支持点8bとして提供されている。図2では、支持点8a、8bは、PVモジュール1aと共に簡略化された形態で表現されているだけである。すべての支持点8a、8bは、PVモジュールによって生じる垂直力を吸収し、該垂直力は、重力、およびある特定の場合は風または雪等による追加の負荷によって引き起こされる。上側支持点8aは、傾斜ライン10に沿って導かれるこれらの力の成分を追加的に吸収する。
図4aと4bを参照することによって更に詳しく説明されるように、例えば、適切な接着剤または両面接着テープの1部によって、PVモジュール1に固定状態で接続された締結部材20と固定部材30a、30bは、上側支持点8aと下側支持点8bの領域の各PVモジュール1の裏面11に各々設けられている。
締結部材20または固定部材30a、30bは、工業生産処理の過程で製造者の現場で、PVモジュール1の裏面に既に締結されていてもよい。代替的に、例えば、各PVモジュール1上の位置で据付型板を用いることによって、PVモジュール1の設置場所にこれらの要素を繰返し締結可能にすることもでき、該位置は、型板に補助されて決定され、従って所定の位置となる。
いずれにせよ、締結部材20または固定部材30a、30bは、接着層12を介して、PVモジュール1の平坦な裏面11に対して、締結面13上に固定状態で接続される。接着層12は、例えば、図4aと4bでは、PVモジュール1の裏面11と、締結部材20または固定部材30との間で図式的に認識可能である。
締結部材20または固定部材30a、30bは、金属材料、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合金、または代替的にプラスチック材料からなる。枠なし薄膜モジュールの形態を備えたPVモジュールの裏面11は、通常、ガラスからなる。従って、例えば、屋外使用を許容できると見られるシリコン成分の接着剤は、この材料の組み合わせの結合に適している。更に、このような接着剤は、PVモジュール1内の応力を避ける観点で減衰および補償効果を備えている。
図3は、4つの締結部材20の締結面13a、または固定部材30aと30bの締結面13bを備えたPVモジュール1aの斜視図を示しており、これらは、裏面11上に図式的に示されている。更に、上側支持点8aと下側支持点8bが示されている。軸受力、または把持の場合に発生する固定軸受力を示すために、PVモジュール1の右側に示された投射面P内で、対応する力の矢印が表現されている。
投射面P内の表現は、パネル型PVモジュール1上の3次元負荷の場合、締結部材20によって実現される各上側支持点8aと、下側支持点8bとの相互作用は、本発明による締付けの機能に関して極めて重要であることを示している。投射面Pでは、本発明によるPVモジュール1の締結および軸受機能は、2次元表現に簡略化され、従って、図4aと4bの側面図に実質的に対応している。
投射面Pでは、支持点L1とL2で発生する軸受力LK1、LK2、LK3が表現されている。軸受力LK2、LK3は、支持点に垂直に導入されたPVモジュール1aの垂直力に対応している。軸受力LK2は、重力、および傾斜ライン10の方向に効果を及ぼすPVモジュール上に作用する力の割合に対応している。上側締結位置では、この軸受力LK1は、締結手段20の係留手段によって吸収されるが、これは図4aと共に更に詳しく説明しなければならない。
投射面Pでは、固定力SK1〜SK4が更に入力され、該固定力は、投射面の各投射点から一定の距離に表現されている。該距離は、締結部材20または固定部材30a上の所定の各支持遊びを示しており、つまり、締結部材20または固定部材30aが、各力を吸収しなければならないかまたは吸収可能になる前に、PVモジュール1aは、固定力の各矢印の方向に一定の距離だけ移動できる。
既に述べたように、例えば力SK3に関する支持遊びは、固定部材30aの開口幅の対応する設計に影響される。力SK2とSK4に関してのみ、十分な全遊びを確保すべきであり、十分な「移動の自由」を備えたPVモジュールのままにし、温度の変動が、PVモジュール内に熱応力を引き起こさないようにする。
図3に表現されている固定力SK1〜SK4の方向におけるこれらの移動自由の結果として、横レール60上におけるPVモジュール1aの支持の重複決定または挟持が避けられる。従って、締結によるPVモジュール内の応力が避けられる。
図3では、矢印F1の方向において、PVモジュールが摩擦力のみで支持点に把持されていることがよく分かる。従って、矢印F1の方向でPVモジュール1a内に発生する力は、PVモジュール1a内に応力を発生させない。
締結手段20上の各支持遊び、または固定手段30a上の固定遊びの対応する設計において、力は更に素早く吸収される。ここでは、各支持遊びが、軟質の圧縮性の、ある特定の場合は伸縮性の弾性中間要素によって充填され、該弾性によって十分な移動の自由を更に獲得し、例えば、風や雪により作業中に発生する許容誤差および特に負荷の変動、および/または熱負荷の変動による材料の膨張または収縮を補償することは好都合である。これによって、好ましくない風の状態下で風の持ち上げによる横レール上のPVモジュール1aの振動または揺動が抑制される。
例えば、この目的に適した中間要素は、シリコン系のエラストマ(例えば、シリコンゴム)等の弾性材料から製造され、または、例えば、締結部材20または固定部材30a、30bの対応する位置上に直接吹き付け成形することによる軟質プラスチック材料であってもよい。
通常負荷の場合に、つまり、横レール60上に配置されたPVモジュール1aの設置位置に発生する軸受力は、モジュール1aの各力導入点として、各投射点P1、P2、P3に直接プロットされている。
投射点P1は、締結手段20に関する力を視覚化しており、締結手段20は、締結面13aにおいて、PVモジュール1aの裏面11に接続されている。設置位置では、力LK1とLK2は、締結手段によって、基礎構造の上側横レール内に導入される。投射点P2は、PVモジュール1aが設置位置の場合に、下側支持点8bにおいて、基礎構造の下側横レール内に導入される力LK3を視覚化している。投射点P3は、締結面13b上のPVモジュール1aの裏面11に接続された固定部材30aによる遅延を視覚化している。言い換えると、PVモジュール1aが、例えば、風の持ち上げによって持ち上げられた場合、固定部材は、一定の距離の後でのみPVモジュール1aを捕捉し、加えられた力を下側横レールに導入する。既に議論したように、風の持ち上げによる揺動の結果としてのPVモジュール1aへの損傷は、固定遊びの対応する設計、例えば、弾性部材を中間に配置することによって完全に避けられる。
図4aと4bは、本発明によるPVモジュール1aまたは1d用の締結の第1および第2実施例を示している。
締結部材20の脚部21、または固定部材30a、30bの脚部31は、台形状の断面を有している。脚部21と31の材料の厚さは、台形状のためにエッジに向かって連続的に減少し、台形のより長い辺は、各締結面13aまたは13bを構成している。先細り形状によって、脚部21または31の剛性は、各締結面13aまたは13bのエッジに低下し、PVモジュール1の裏面14の負荷領域と非負荷領域との間の脚部の剛性の急速な変化が避けられる。これは、負荷状態での応力の局所的集中を低減する。この点では、脚部21と31のエッジは、円形または角を付けて実現できることにも留意すべきである。
締結部材20の脚部21、または固定部材30a、30bの脚部31は、台形状の断面を有している。脚部21と31の材料の厚さは、台形状のためにエッジに向かって連続的に減少し、台形のより長い辺は、各締結面13aまたは13bを構成している。先細り形状によって、脚部21または31の剛性は、各締結面13aまたは13bのエッジに低下し、PVモジュール1の裏面14の負荷領域と非負荷領域との間の脚部の剛性の急速な変化が避けられる。これは、負荷状態での応力の局所的集中を低減する。この点では、脚部21と31のエッジは、円形または角を付けて実現できることにも留意すべきである。
図4aの表現は、図1、2、および3のPVモジュール1aの側面図である。締結部材20は、PVモジュール1aのパネル型ベース本体上のその裏面11上で、接着層12を介して締結位置13a内に取り付けられていると理解してもよい。
締結部材20の脚部21上では、締結面13aに対応する支持面22上に係留体23を備えた係留手段が提示されている。係留体23は、基礎構造の横レール60の上側横レール60a内の溝61と係合するように構成されている。
既に説明したように、上側横レール60aは、この端部に溝61を備えたCプロファイルを含んでいる。溝61は、略U字形の基本形状を備え、U字形の2つの脚端部上、つまり、溝61の開口部上に内向きに導かれた切欠き部62a、62bを備えている。締結手段20の機能に必須のものは、U字形の脚部上に少なくとも1つの切欠き部62aと62bが存在していることである。溝61の底部63も、その断面で基本的に実現され、横レール60内に下向きに開口させ、従って、例えば、凝縮水の排出口として貫通させる。
支持面22に対向する端部の係留体23上には、拡大部材の形態を備えた少なくとも1つの係留手段が提供され、それはスナップ留めフック24として現在は実現されている。図4aの実施例では、係留手段は、2つのスナップ留めフック24を備え、スナップ留めフック24は、係留体23が溝61内に挿入されると、切欠き部62a、62bに従い、あるいは切欠き部62a、62bによって形成された狭い通路で屈曲または圧縮され、狭い通路を通過した後、溝61内で再び拡大または広がり、切欠き部62a、62bの周りに到達する。図4bでは、1つの切欠き部62bのみが横レール60a内の溝上に設けられ、このため、1つのスナップ留めフック24のみが係留体23上に形成され、切欠き部62bの周りに到達する。
係留手段は基本的に、スナップ固定接続または係留部等として実現される。例えば、係留手段は、キノコ状弾性材料、従って圧縮可能な材料から構成することもでき、該材料は、溝61内への挿入中に圧縮され、溝61内で再び拡大し、こうして切欠き部62a、62bの周りに到達する。
結果として、PVモジュール1aが据え付けられると、締結部材20は、上側横レール60aと共に、スナップ固定接続の形態で形状適合接続を構成し、従って、該接続は、簡単な方法で作り出され、寸法設計に依存して破壊的にのみ、またはある特定の場合は、専用の器具によって高い力を加えることによってのみ再び解放される。横レールからPVモジュール1aを取り外そうとすると、PVモジュールを破壊することになるので、形状適合接続は、盗難に対する有効な保護策として適用できる。
シリコン系の接着剤等の弾性接着剤により、固定接着結合によって、溝として実現された受容部に係留手段を固定状態で取り付けることもできる。接着剤は更に硬化条件で十分な弾性を有し、十分な支持遊びを許容する場合、これは、隣接する締結部材の接続線の方向のモジュール内の応力を避けるように機能する。
図4aと4bでは、図3の力SK1とSK2と共に説明した可能な支持遊びS1とS2が更に指定されており、該遊びの設計は更に、モジュールの所定の移動を維持し、設置位置での応力を避けることができる。図面に示した支持遊びは、見やすくするために必要なものより大きく描かれていることに留意すべきである。
更に、締結手段20は支持面22を備え、支持面22は係留体23の周りに延び、設置位置で横レール60a上の支持面65と接触していることも分かる。この接触面は、上側支持点8aに対応している。もちろん、支持面22および/または支持面65に弾性層または要素を提供し、それによって上側支持点8aに減衰性をもたらすこともできる。
更に、図4aと4bの実施例は、固定部材30aまたは30bに関して、および横レール70のプロファイルにおいて異なっている。
固定部材30aと30bは、下側横レール60bと協調するように適合され、固定部材30aまたは30bは、PVモジュールが、例えば、風の持ち上げによって、下側横レール60bから持ち上げられないようにできる。
固定部材30aと30bは、下側横レール60bと協調するように適合され、固定部材30aまたは30bは、PVモジュールが、例えば、風の持ち上げによって、下側横レール60bから持ち上げられないようにできる。
この目的のために、固定部材30aまたは30bを成形し、横レール60全体(図4a)、または横レール70に設けられ、例えば、フランジ板75の形状を備えたエッジのいずれかの周りに到達できるようにする。横レール70は、溝71のU字形の脚部の外側に翼状に、図の例では対象に突出している横向きに成形したエッジ75についてのみ、横レール60とは異なっている。
対称な構成のため、横レール60bは、優先的な設置方向を有しておらず、それによって誤った設置はされなくなる。上側横レール60aに向かって導かれる側のみ、横レール60bに成形エッジ75を提供すれば基本的に十分であることは明らかである。
一般に、この状況では、図4aに示すように、同一のプロファイルを備えたプロファイルレールが、上側横レール60aと下側横レール60bとして用いられることに留意すべきである。この状況では、2つの横レールは、設置場所で混乱する可能性はない。更に、1種類のレールのみを保管しておけばよい。言い換えると、図4bの実施例では、横レール60aの代わりに横レール70を利用することもできる。
更に、一般的に、締結部材の拡大部材は、横レール70内の溝の形状に適合させなければならないことは自明である。当業者には既知のように、溝および係留手段の両方の具体的な構成に関して、多くの変更が可能であり、それによって本発明の原理から逸脱することはない。
固定部材30a(図4a)と30b(図4b)に関しては、一般原則として、PVモジュール1の裏面11に締結した角付き腕部Aとして実現され、腕部Aは、モジュールの裏面11と共に、該モジュールの傾斜ライン10の方向に導かれる口形開口部を構成することに留意すべきである。図4aの第1実施例では、開口部の開口幅は、腕部Aが、横レール60全体の周りに到達できるように寸法設計され、図4bの第2実施例では、開口部の開口幅は、腕部Aが、横レール70上に設けたフランジ板75の周りに到達できるように寸法設計される。
固定部材30aまたは30bの角付き腕部Aは、PVモジュール1aまたは1dの裏面11に対して直交している部分32aまたは32bと、裏面11と平行な部分33aまたは33bと、を実質的に含んでいる。直交部分32aまたは32bは、直交腕部面34aまたは34bを備え、面34aまたは34bは、設置位置では、横レールの外面67に対向し、支持遊びS4aまたはS4bによって、設置中のみ外面67に接触できる。支持遊びS4aまたはS4bの設計のために、上側横レール60aと下側横レール60bとの間の間隔、およびPVモジュール1上の締結部材20と固定部材30aまたは30bとの間の間隔は決定的なものとなる。
裏面11に平行な部分33aまたは33bは、接触腕部面35aまたは35bを備え、支持遊びS3aまたはS3bが無い場合、接触腕部面35aまたは35bは、PVモジュールの設置位置では横レール裏面66と接触している。
第1および第2実施例では、腕部Aは、フックに相当する形状を備えているように見える。しかし、本発明の固定部材30aまたは30b内のフックとの違いは、その使用意図に従って用いられるとき、このフックには負荷がかからないということにある。言い換えると、仮定上のフックは、モジュールによって及ぼされる重力の任意の成分を導かないので、PVモジュール1aまたは1dは、このフックを介して、横レール60または70上に正確には吊り下げられてはいない。
支持遊びS3aまたはS3bおよびS4aまたはS4bの設計に依存して、PVモジュール1aまたは1dが持ち上げられるか、または設置中に傾斜ライン10の方向に過度に押し下げらた場合、固定部材30aまたは30bは、即座に、または固定の場合は遅れて開口幅を介して、力SK3またはSK4(図3参照)を吸収するだけである。言い換えると、フック機能は、ここでは設置中に好都合な2次機能を意味する。
風の持ち上げによるPVモジュールの揺動を避けるために、例えば、好ましくない風の状態下では、開口幅の設計に加えて、許容誤差S3aおよびS3bの領域内に弾性材料を提供することもでき、モジュールの裏面11が支持位置のすべてに対して載置される通常状態では、PVモジュールは保持されるが、それでもなお、弾性材料の方向に、特に負荷が加わった場合は矢印F2(図4aまたは4b参照)の方向に向かう場合がある、つまり、所定の大きさまでの力の発生は、弾性材料の圧縮によって阻止および減衰され、それによってシステムの振動の増大が避けられる。
図5a〜5cは、図4aの実施例による本発明の締結固定システムを備えた2つの横レール60上に、図1〜4aのPVモジュール1aを据え付けることを示している。ここでは、支持遊びS2aは、角付き腕部Aによって形成された口形開口部の開口幅の対応する設計によってゼロに等しい。矢印F2の方向のPVモジュール1aの移動性は、弾性部材15によって実質的に確保され、弾性部材15は、下側横レール60aと、PVモジュール1aの裏面11との間に配置されている。
例えば、弾性部材15は、図5a〜5cのように三角形、楕円形、円形、または四角形の断面形状を備えていてもよい。本実施例では、弾性部材15は長方形の形状を備えている。この場合、断面は、パネル型要素1aの表面に対して直角に延びており、傾斜ライン10(図1参照)がこの断面内に拘束されるように延びていてもよい。弾性部材15は、無端製品の形状で存在している長方形の断面を備えた連続材料を所定の長さに切断することによって製造できる。
弾性部材15は、軟質ゴム、シリコン、またはエチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)から作製できる。軟質ゴムは、特に低コストで作業がしやすい材料である。シリコンまたはエチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)は、特にUV耐性があるので、特に適している。更に、シリコンまたはエチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)は、化学物質、特に、家畜製品用の農業施設の近くで高濃度で存在する可能性があるアンモニア含有ガスに耐性がある。
弾性部材15は、PVモジュール1aに一体的に締結されている。弾性部材15がシリコンからなる場合、該シリコンは、PVモジュール上に吹き付け成形され、従って、所望の形状を設けることができる。しかし、この一体的な接続を製造するために、例えば、エチレンプロピレンジエンモノマゴム(EPDM)の事前に製造された弾性部材15を用いることもでき、弾性部材15は、PVモジュールに結合される。
締結部材20および固定部材30aと共に、PVモジュール1aの裏面11に弾性部材15を一体的に締結すること、または代替的に、横レール60bの支持面に一体的に、例えば、結合によって、つまり、下側および上側横レール60a、60bへの実際の据付作業の前に締結することは、基本的に製造現場で既に実行されていてもよい。
図5aは、上側横レール60aと下側横レール60bに、PVモジュール1aを据え付ける第1ステップを視覚化している。この目的のために、PVモジュール1aは、固定部材30aの腕部Aによって形成された開口部Mを介して、下側横レール60b上に挿入される。ここでは、PVモジュール1aは、上側横レール60aの方向から横レール60bに向かって、つまり、据付面7と鋭角βを形成しながら、破線の単一点矢印の方向に、開口部Mと共に移動されなければならない。鋭角βの結果として、弾性部材15は、横レール60bと裏面11の間で圧縮され、従って、PVモジュール1aの挿入中に発生する力を好都合に減衰させる。
図5bは、次の据付ステップを示しており、そこでは、いったん開口部Mが、下側横レール60bの周りに到達すると、PVモジュール1aは、破線の二重点矢印の方向、つまり、据付面7の方向に傾斜される。傾斜は、締結部材20の係留体23が、前方のスナップ留めフックと共に、上側横レール60aの溝61内に挿入されるように行われる。
図5bに示すように、スナップ留めフック24は、内向きに屈曲されるか、または上側横レール60aの溝61の開口部における切欠き部62aと62bによって共に圧縮される。いったん係留体23とスナップ留めフック24によって構成された係留手段が、溝61内に挿入されると、スナップ留めフックは再び、それらの元の広がった位置に跳ね戻り、従って、溝61の開口部において、切欠き部62aと62bの周りに到達する。
ここで、図5cに示した設置位置が確立され、該設置位置では、締結部材20の支持面22は、上側横レール60aの支持面65に対して支持される。更に、固定部材30aの接触腕部面34aは、下側横レール60bの裏面に接触し、支持遊びS3aがなくなる。それでもなお、傾斜ライン10の方向の支持遊びS4aは十分に大きく適合され、一方では、据え付けた横レール60の距離に関する許容誤差を補償し、他方では、温度変動によるPVモジュール1aの長さの変化を補償する。
Claims (13)
- パネル型要素(1)、特に外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、光電池モジュールまたは太陽光モジュール用の据付システムであって、前記要素(1)を把持するために互いに間隔をおいて平行に配置された少なくとも1つの上側および1つの下側横レール(60、60a、60b)上に、前記要素(1)を締結する据付システムにおいて、
前記据付システムは、前記要素(1)の裏面(11)に固定状態で接続された少なくとも1つの締結部材(20)を含み、前記締結部材が、前記上側横レール(60a)に締結するために、前記裏面(11)の面に対して略垂直に配置された少なくとも1つの係留手段を含み、
前記要素(1)の設置位置において、前記締結部材(20)は、傾斜ライン(10)に対して、外側の輪郭の下側エッジ(UK)からの距離と比較して前記要素(1)の外側の輪郭の上側エッジ(OK)からの距離が短く、
前記傾斜ライン(10)に対して、前記要素(1)の裏面(11)上の少なくとも1つの締結手段(20)よりも下方に少なくとも1つの弾性部材(15)が配置され、前記要素(1)が前記横レール(60、60a、60b)上に載置されたとき、前記弾性部材は下側にある前記横レール(60、60b)上に配置される、据付システム。 - 前記据付システムが、更に少なくとも1つの固定部材(30a、30b)を含み、前記固定部材が、前記要素(1)の設置位置で前記傾斜ライン(10)に対して前記締結部材(20)よりも下方に配置され、
前記固定部材(30a、30b)が、角付き腕部(A)を含み、前記角付き腕部は、前記裏面(11)から間隔をおいて同裏面11と平行に、且つ前記傾斜ライン(10)に対して略垂直に延び、前記裏面(11)と共に、前記傾斜ライン(10)の方向に実質的に開いた口形開口部(M)を構成し、据付面から見たとき、前記開口部が前記下側横レール(60、60b)上に、またはそれによって形成された切欠き部(66、76)の周りに到達する、請求項1に記載の据付システム。 - 前記複数の締結部材(20)、および請求項2に従属する場合は前記複数の固定部材(30a、30b)が、前記要素(1)の裏面(11)に、特に接着結合部(12)を介して一体的に締結されている、請求項1または2に記載の据付システム。
- 複数の締結部材(20)が、請求項2に従属する場合は複数の締結部材(20)及び複数の固定部材(30a、30b)が、前記傾斜ライン(10)に略直交するライン上において前記要素(1)の裏面(11)に配置され、
好ましくは各締結部材(20)と、ある特定の場合の各固定部材(30a、30b)とが、前記傾斜ライン(10)に対して略平行に延びているライン上において前記要素(1)の裏面(11)に配置されている、請求項1〜3に記載の据付システム。 - 前記締結部材(20)および/または前記固定部材(30a、30b)が、プロファイルレールとして実現され、前記プロファイルレールの各々が、前記傾斜ライン(10)に対して略直交するように前記要素(1)の裏面(11)に締結されている、請求項4に記載の据付システム。
- 前記少なくとも1つの締結部材(20)または前記少なくとも1つの弾性部材(15)が各々、前記PV要素(1)の外側の輪郭から一定の距離において、前記裏面(11)の表面領域の内側で、好都合には、前記要素(1)が、前記設置位置で最小の屈曲負荷を受けるような位置に配置されている、請求項1〜5に記載の据付システム。
- 前記締結部材(20)の係留手段は、特に少なくとも1つの変位可能な且つ自己復帰可能なスナップ留めフック(24)の形態で、切欠き部材を備えた係留体(23)を含み、前記切欠き部材が、前記要素(1)の裏面(11)に対向する前記係留体(23)の一方の端部上に配置されている、請求項1〜6に記載の据付システム。
- 裏面(11)を備えたパネル型要素、特に外観要素、熱電発電機要素、熱太陽光集光器、光電池モジュールまたは太陽光モジュールであって、請求項1〜7のいずれか1つによる据付システムが、前記裏面に締結されているパネル型要素。
- 前記要素(1)が、光電モジュール、特に枠なし薄膜モジュールである、請求項8に記載の要素。
- 据付板を形成し、請求項8〜9のいずれか1つに従って、前記据付板に少なくとも1つのパネル型要素(1)を把持する基礎構造であって、
前記基礎構造が、少なくとも1つの要素を把持するために、互いに間隔をおいて平行に配置されている、少なくとも1つの第1および1つの第2横レールを含み、
前記横レールの各々が、前記少なくとも1つの要素(1)の少なくとも上側および下側の支持位置に、平坦な支持面を備え、
前記据付面の傾斜ライン(10)に対して前記第2横レール上に配置された前記少なくとも第1横レールが、少なくとも前記上側の支持位置の凹部に切欠き部を備え、該切欠き部は、前記係留手段を受容し、且つ、特に少なくとも1つのスナップ留めフック(24)の形態を備えた変位可能な切欠き部材と協調し、
前記少なくとも第2横レール(60b)が、少なくとも据付面から見た際に下側の支持位置の領域に、前記要素に締結した固定部材(30a、30b)用の切欠き部を含み、好ましい形態では、弾性部材(15)、好ましくはシリコンゴムが、前記要素(1)の裏面(11)用の支持面として、前記第2横レール(60b)の支持面上に配置されている基礎構造。 - 前記少なくとも第1横レールが、前記支持面に溝を備えたプロファイルレールであり、前記溝が、前記締結部材用の凹部を形成し、少なくとも、前記変位可能な切欠き部材用の前記切欠き部を含んでいる、請求項9または10に記載の基礎構造。
- 少なくとも前記第2横レールは、前記切欠き部を構成するように前記横レールと平行に延びているフランジ板を含む、請求項10〜11に記載の基礎構造。
- 前記第1および第2横レールが形状レール、特に押し出し形状レールであり、好ましくは、金属または合金、特にアルミニウムまたはアルミニウム合金からなる、請求項10〜12のいずれか1つに記載の基礎構造。
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