[发明专利]用于斜屋顶的支座及其使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月5日提交的美国临时申请61/404,618和2011年1月10日提交的美国临时申请61/431,112的权益。这两个申请均通过引用以其全部内容结合在此。

技术领域

本发明涉及用于将多个太阳能面板安装在一个斜屋顶上的装置、系统和方法。

背景技术

替代性能量的市场正在不断发展。替代性能量包括由风力涡轮机、水力涡轮机产生的能量以及来自太阳的能量。替代性能量不仅潜在地提供有益于环境的更为清洁的能源，还使操作和维护一个替代性能量系统（如，一个光伏发电系统）的成本相对较低，使一名个人房屋所有人能够以与从国家电网购买能源的成本接近的成本自行发电。因此，太阳能发电不仅是一种使环境更为清洁的方式，还是一种以有竞争力成本实现较佳能源独立的手段。由光伏系统进行发电的成本典型地需要多种政府激励和税额减免措施，以便从经济上吸引大多数投资者。即使如此，一个太阳能面板系统的收支平衡点也典型地为约8年。

如果光伏电池变得较不昂贵或效率较高，那么总成本将吸引更多房屋所有人、土地所有人或企业所有人对这种更利于环保的光伏系统进行投资。一个太阳能面板系统的成本的一个重要部分是安装成本和托架系统成本。降低该托架系统成本可以通过使得这些部分更易于制造并因此更加便宜来实现。使系统更易于或更迅速安装的多种改进也可以降低该安装成本，从而使得光伏技术更接近于作为多种常规能源的一种具有价格优势的替代。

光伏电池可以安装在一个平屋顶系统或一个斜屋顶系统上。斜屋顶安装系统是典型地针对屋顶和建筑材料的类型进行设计的。大多数房屋是带有由纤维玻璃和/或沥青制成的多个合成瓦的木框架住宅。这些屋顶以一个角度倾斜，该角度典型地与水平线成15度到60度的弧度。用于这种类型的屋顶的这些光伏支座典型地被钉固或拧接到底层屋顶或多个支撑椽之中。

使用顶部安装夹具进行的安装（Installation with Top Mounting Clamps）、安装手册201.1（2005）以及美国外观设计专利号D496248示出一个斜屋顶安装系统，该系统采用一个轨道网络，这些轨道由拧接在这些底层椽中的多个支柱支撑。随后，这些光伏面板被紧固到这些轨道上。然而，将一个轨道系统稳固到带有斜面的屋顶上会存在危险，并且需要多个步骤。需要一个夹紧件，以便确保这些轨道支撑支柱被紧固在正确位置中。多条轨道较长、相对较重，并且不方便操作。然而，多条轨道允许这些夹具滑动进入沿着该轨道的位置中，从而允许在沿着该轨道的长度放置这些紧固件的较大的灵活性。令人希望的是，将多个光伏面板支撑在不需要将多条长轨道安装在一个斜屋顶上的一个系统上。

太阳电力公司（SunPower）是多种太阳能面板和多种安装系统的制造商。他们生产一种用于沥青合成瓦屋顶住宅的太阳能面板支座。见太阳电力经销商技术支持（SunPower Dealer Technical Support）（2007年12月）。太阳电力公司生产一种包括一个基板的斜屋顶支座，该基板带有支撑该太阳能面板的两个突出件。在这些突出件之间的间隙中有一个中心螺栓，该中心螺栓具有将太阳能面板稳固到这些突出件上的一个夹子。两个板从位于相反侧上的这些突出件向外水平延伸。这些板各自在这些板中的每个板上具有单排的三个孔，这些孔用于将该支座稳固到该屋顶上。另外两个紧固孔被定位在这些突出件之间。

在安装多个光伏电池之前，这些系统需要使用多个夹紧件来预放置这些支座。令人希望的是，发展一种在没有多个夹紧件的情况下启用安装系统的系统。进一步令人希望的是，发展一种斜屋顶安装系统，这种系统将通过减少由安装多个支座并随后分开安装这些光伏电池的两步骤过程而引起的安装步骤来减少总的安装时间。

SMART是由高岛株式会社（Takashima&Co.,Ltd）（smart-rta.tak.co.jp）提供的一种用于将多个太阳能面板安装在一个沥青斜屋顶上的安装系统。见SMART RACK通用安装手册（2009）。该系统由一个两部分式支座进行安装，该两部分式支座包括一个有凸缘的L形夹具和一个T形夹具。该太阳能面板被稳固在该T形夹具和该L形夹具上的这些凸缘之间。该T形夹具插入该有凸缘的L形夹具中的一个凹口通道之中。该夹具并不向下承压在该太阳能面板上。相反，一个水平定向的螺钉将该面板紧固到该T形夹具上。该有凸缘的L形夹具的L形部分具有两排孔，以便将该T形夹具稳固到该L形夹具上。