用于将光伏安装轨连接至安装柱的系统的制作方法

本实用新型涉及光伏安装系统，并且特别地涉及用于将光伏阵列迅速地组装在平屋顶建筑物上的系统。

背景技术：

北美洲大多数住宅光伏系统针对斜(复合木瓦或者砖瓦)屋顶设计。然而，相当多的美国住宅屋顶是平的。在美国，例如，尽管大多数住宅屋顶是斜的，但是南部和北部的州相当多的住宅屋顶是平的。与美国的斜屋顶相比，除了美国以外的许多国家有甚至更高比例的平屋顶。

传统地，这种住宅平屋顶光伏系统包含典型地具有大量零件的复杂管架设计，并且因此需要大量时间进行组装。当前管架设计还由于它们的大量零件而不可容易地调节。因此，很难改变光伏阵列相对于屋顶的角度，并且将需要根据所安装系统的纬度改变该特性以使得阵列最佳地指向太阳。

传统平屋顶设计的另一个问题是建筑物渗漏。具体地，当穿过平屋顶附接至建筑椽时，传统平屋顶安装可以导致屋顶渗漏。使穿过屋顶的连接点最小化是合乎需要的。因此还需要在确定阵列将要安装到屋顶的椽上的准确屋顶附接点时具有最大灵活性。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题之一是提供一种改进的光伏安装系统。

本系统提供非常适合安装在平屋顶建筑物上的可迅速安装的光伏阵列安装系统。在它使用的少量组件上以及在组装这些各种组件的简易性和速度上都很容易组装。可容易地关于阵列将指向的方向进行调节以及本系统还使建筑物渗漏的可能性最小化。

在一些实施例中，系统提供由平行安装轨支撑的光伏模块阵列，该平行安装轨又保持与下面的平屋顶表面成一定角度。平行安装轨可以由从安装轨底部垂直向下延伸的安装柱从下面支撑，并且可以通过连接系统连接至其上，该连接系统可以包括具有容纳到安装轨中的底部凹槽中的交叉指状件的一对连锁抓紧件。

在一些实施例中，本系统提供用于将光伏安装轨连接至安装柱的系统，该系统可以包括：安装轨，具有沿着其延伸的凹槽；一对连锁抓紧件，具有交叉指状件，其中交叉指状件的尺寸设计成在第一位置插入到凹槽中以及在第二位置锁定到凹槽中；安装柱连接构件；以及紧固系统，将连锁抓紧件对连接至安装柱连接构件，其中紧固系统被配置为使连锁抓紧件从第一位置移动至第二位置，从而使连锁抓紧件对固定至安装轨。

在组装期间，可以通过将轨降低到紧固系统上以及随后使紧固系统拧紧以快速地将安装轨附接到安装柱上。在一些实施例中，拧紧紧固系统可以包括使仅一个组件转动。

根据本实用新型的一个方面，提供一种用于将光伏安装轨连接至安装柱的系统，所述系统包括：安装轨，具有沿着其延伸的凹槽；一对连锁抓紧件，具有交叉指状件，其中所述指状件在第一位置可插入到所述凹槽中以及在第二位置锁定到所述凹槽的中；安装柱连接构件；以及紧固系统，将所述连锁抓紧件连接至所述安装柱连接构件，其中所述紧固系统被配置为使所述连锁抓紧件从所述第一位置移动至所述第二位置。

在一种实施方式中，所述凹槽具有窄开口和宽内腔，以及其中当所述一对连锁抓紧件在所述第一位置中时跨所述交叉指状件的距离小于所述凹槽的所述窄开口的宽度，以及其中当所述一对连锁抓紧件在所述第二位置中时跨所述交叉指状件的距离大于所述凹槽的所述窄开口的宽度在一种实施方式中，当所述连锁抓紧件在所述第二位置中时所述交叉指状件的端部向外伸到所述凹槽的宽内腔的侧部。

在一种实施方式中，所述紧固系统是穿过所述安装柱连接构件中的孔的连接器，以及其中所述连接器旋转小于360度，使所述连锁抓紧件从所述第一位置移动至所述第二位置。

在一种实施方式中，所述一对连锁抓紧件能够沿着所述安装轨的长度安置在多个位置。

在一种实施方式中，所述系统还包括：从所述安装柱连接构件延伸的安装柱。

在一种实施方式中，所述安装柱能够以相对于所述安装轨的多个不同的非垂直角度安置。

在一种实施方式中，所述系统还包括：连接至所述安装轨的枢轴底座。

在一种实施方式中，所述枢轴底座的尺寸设计成连接至一对光伏模块的侧边缘，其中所述光伏模块中的每一个的侧边缘连接至所述枢轴底座的相对侧。

在一种实施方式中，所述安装轨具有沿着其延伸的第二凹槽，以及所述枢轴底座容纳在所述第二凹槽中。

在一种实施方式中，所述第二凹槽具有窄开口和宽内腔，以及其中枢轴底座从枢轴底座的基座容纳到所述凹槽的所述窄开口中的第一位置旋转到枢轴底座的所述基座向外伸到所述宽内腔的侧部的第二位置，从而使所述枢轴底座锁定到所述第二凹槽的第二位置。

在一种实施方式中，所述第二凹槽具有窄开口和宽内腔，以及其中枢轴底座安装到悬臂上，以及其中所述悬臂的基座容纳到所述凹槽的所述窄开口中，到达所述悬臂的所述基座向外伸到所述宽内腔的侧部中的第二位置，从而使所述悬臂锁定到所述第二凹槽的所述第二位置。

根据本实用新型的另一方面，提供一种用于将光伏安装轨连接至安装柱的系统，所述系统包括：一对连锁抓紧件，具有交叉指状件，其中所述指状件的尺寸设计成在第一位置插入到所述安装轨中的凹槽中以及在第二位置锁定到所述凹槽中；以及紧固系统，将所述连锁抓紧件连接至所述安装柱连接构件，其中所述紧固系统被配置为使所述连锁抓紧件从所述第一位置移动至所述第二位置。

在一种实施方式中，所述凹槽具有窄开口和宽内腔，以及其中当所述一对连锁抓紧件在所述第一位置中时跨所述交叉指状件的距离小于所述凹槽的所述窄开口的宽度，以及其中当所述一对连锁抓紧件在所述第二位置中时跨所述交叉指状件的距离大于所述凹槽的所述窄开口的宽度。

在一种实施方式中，当所述连锁抓紧件在所述第二位置中时所述交叉指状件的端部向外伸到所述凹槽的所述宽内腔的侧部中。

本实用新型的有益技术效果之一是嫩南瓜提供一种改进的光伏安装系统。

附图说明

图1是结合本安装系统的光伏阵列的顶部透视图。

图2是结合本安装系统的光伏阵列的侧部透视图。

图3是结合本安装系统的光伏阵列的底部面透视图。

图4是结合本安装系统的光伏阵列的前透视图。

图5A是用于将安装柱连接到安装轨底部的本系统的近视图。

图5B是类似于图5A的视图，但旋转至不同角度。

图5C是类似于图5A和5B的视图，但旋转至另一个不同角度。

图6是图5所示组件的分解透视图。

图7A是示出了第一位置中的连锁抓紧件的侧部正视图。

图7B是示出了第二位置中的连锁抓紧件的侧部正视图。

图8A是附接到安装轨中的顶部凹槽中的“Rock-it”连接器(枢轴底座)(可以商标“Rock-It”从加利福尼亚的San Rafael的Zep Solar购得)的顶部透视图。

图8B是图8A所示组件的近视图。

图9A是附接至悬臂的Rock-it连接器(枢轴底座)的顶部透视图，该悬臂又附接到安装轨中的顶部凹槽中。

图9B是图9A所示组件的近视图。

图10是连锁抓紧件附接到安装轨侧部的实施例的侧部正视图。

图11是连锁抓紧件附接到安装轨中并且Rock-it连接器(枢轴底座)附接至安装轨的相对侧的另一个实施例的侧部正视图。

图12类似于图11，但是Rock-it连接器(枢轴底座)安置在安装柱之上。

图13是使用连锁抓紧件连接至安装轨的替换系统的透视图。

图14是图13的实施例的端视图。

具体实施方式

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年6月26日提交的美国非临时专利申请No.14/832,777的优先权，该美国非临时专利申请No.14/832,777要求2015年6月26日提交的美国临时申请No.62/185,363的权益，为了所有目的通过引用将这些申请的全部合并于此。

图1至图4是结合将安装轨20(在光伏阵列下延伸)连接至安装柱30(从安装轨向下延伸到屋顶表面)的本安装系统的光伏阵列的各种透视图，如下所述。光伏阵列10包括由平行安装轨20支撑的多个单个光伏模块12，该平行安装轨20又由垂直安装柱30支撑。如图所示，安装柱30的底部可以连接到建筑椽R中。因而，如在图2中最佳可见，三排安装柱30可以容纳在安置在阵列下面的三个平行建筑椽中。(注意：在图1至图4中，为了清楚起见移除了建筑物屋顶)。

模块至模块连锁装置35可以用于使模块连接在一起(图4)。如图所示，连锁装置35优选地在没有来自下面的支撑的情况下将四个模块12的角保持在一起。使用连接阵列10中的模块12的四个角的模块至模块连锁装置35防止模块12中的过多悬臂，同时还允许安装柱30直接地安置在椽R上，而不管阵列10中每个模块12的角的安置如何。连锁装置35可以可选地为美国专利8,991,114的图15至图18中描述的类型的连锁装置。然而，本系统结合用于将光伏模块保持在一起的任何合适的连锁系统。因而，配置用于带槽框架模块、不带槽框架模块和无框模块的连锁系统全都可以预期，所有都保持在本系统的范围内。

安装柱30在它们的底部端部处连接到建筑椽R中。(为了便于图示，从图1至图4移除了建筑物屋顶本身，仅示出了建筑椽R。)典型地，可以通过方头螺钉进行这种到椽中的连接，然而本实用新型并不仅限于此，因为还可以通过粘合剂、压重块或者任何其它系统或者方法进行连接。

另外，尽管本系统理想地适合用在平屋顶住宅上，但是其可以替换地用于其它位置以及包括商业建筑的其它建筑结构上。另外，本系统的组件可以用于将阵列安装到安置在地面上的阵列上，例如，安装柱30的下端部可以安置到地面中或者安置到搁置在地面上的结构上。

图1示出了安装到三个平行建筑椽上的本系统。图2示出了呈现连接至连续椽R的安装柱30的旋转视图，其中省略了介于中间的椽排。图3示出了旋转下侧视图，其中示出了沿垂直于椽R的方向延伸的安装轨20。如还可以看到的，安装轨20可以安置在各模块的中心或者侧边缘下方。因此，安装轨20在模块12下面的安置不需要与模块12的边缘位置相对应。相反地，由于安装轨20典型地垂直于椽R，因此安装轨20可以沿着模块12侧部的长度安置在各个位置处。

如可以看到的，与屋顶表面成角度地安置阵列10。例如，如在图2中看到的，可以在阵列10的一侧使用较长的安装柱30以及可以在阵列10的另一侧使用较短的安装柱30。可以在阵列10的中心处使用中间范围高度的安装柱30。

因此，本系统的优点是可以在不干扰将安装柱30连接至安装轨20的紧固系统(下面详述的)的操作的情况下容易地改变阵列10与水平线的角度。在一个实施例中，可以在阵列10的前面使用较短的安装柱30，以及可以在阵列10的后面使用较长的安装柱30。可以在沿着阵列10的中途处使用中间大小的安装柱30。因此，使用不同长度的安装柱30引起阵列10相对于水平线的倾斜角。例如，前安装柱30与后安装柱30之间的高度差越大，安装在其上的阵列10的倾斜角越大。通过替换不同高度的柱，可以实现不同阵列角度。另外，如果安装柱30本身可调节高度，则可以在施工现场调节阵列10的角度。前排和后排安装柱30可调节高度并且中间排安装柱30不可调节高度的系统的实施例将仍然使阵列10的倾斜角能够被调节。

在一个实施例中，安装轨20可以具有沿着其延伸的顶部凹槽和底部凹槽。枢轴底座40可以安装到顶部凹槽中并且可以用于支撑光伏模块(例如枢转连接在其上)。将连接系统容纳到底部凹槽24中以使垂直安装柱30附接至安装轨20的底部，如下。

图5A至图5C示出了用于将安装柱30的顶部连接到安装轨20的底部的本系统的近视图，如下。在一个实施例中，可以用安装柱连接构件32封盖每个安装柱30的顶端。可以可选地用固定螺钉或者推入式连接器按钮33或者用粘合剂将安装柱连接构件32连接到中空安装柱30的顶部上。可选地，安装柱连接构件32可以由与安装柱30一体的材料块形成。安装轨20可以具有沿着其延伸的顶部凹槽22和沿着其延伸的底部凹槽24。然而，应当理解，本系统还包括在安装轨20中没有顶部凹槽22或者没有底部凹槽24的实用新型的实施例。

如在图5A至图7B中看到的，在一个实施例中，用于将光伏安装轨20连接到光伏安装柱30上的本系统可以使用一对具有交叉指状件38的连锁抓紧件34和36。具体地，如将进一步解释的，沿着安装轨20的长度延伸的顶部凹槽22和底部凹槽24可以具有窄开口和宽内腔(安置在凹槽的前开口和后表面之间的中间部分)。如将在下面示出的，当交叉指状件38在第一位置中时，跨交叉指状件38顶部的距离小于底部凹槽24的窄开口的宽度。因此，在该第一位置中，交叉指状件38可以容易地插入到安装轨20中的底部凹槽24中。

当连锁抓紧件34和36在第一位置中时，可以由安装者仅仅通过将安装轨20向下放置(即，降低)到连锁抓紧件38上完成该附接。接着，可以拧紧紧固系统35。该动作将使交叉指状件38移动到第二位置，在该第二位置中，交叉指状件38随后展开到凹槽24的宽内腔中。因此，在窄开口后面将交叉指状件38安置到底部凹槽24中，从而使安装轨20锁定至安装柱30的顶部。

在一个实施例中，该对连锁抓紧件34和36的侧边缘在连锁抓紧件34和36处于第一位置时间隔开以及在连锁抓紧件34和36处于第二位置时接触或者更紧密地安置在一起。因此，紧固系统35将安装柱的顶端连接到安装轨20的底部凹槽24中。因此，紧固系统35提供了用于将安装柱30的顶部快速附接至安装轨20的方便并且容易使用的系统。另外，本紧固系统可以像螺母和螺栓一样简单，它们一起将连锁抓紧件34和36以及它们的交叉指状件38从第一位置移动到第二位置。然而，在下面解释的其它实施例中，本紧固系统可以是仅需要旋转不到360度就将连锁抓紧件34和36以及它们的交叉指状件从第一位置移动到第二位置的连接器。紧固系统35还被配置为将连锁抓紧件34和36从第一位置移动到第二位置，从而将该对连锁抓紧件34和36固定到安装轨20。

紧固系统35的优点是可以优选地用于将连锁抓紧件34和36固定至安装柱30的顶端，而无论连锁抓紧件34和36(和安装轨20)与水平线的角度如何。因而，紧固系统35可以与按照不同角度安置的安装轨20拧紧。

图6是图5A至图5C所示组件的分解透视图。图7A是示出了在第一位置中的连锁抓紧件34和36的侧部正视图，以及图7B是示出了在第二位置中的连锁抓紧件34和36的侧部正视图。(注意：为了清楚起见，在这些视图中将安装轨20截短，仅示出了其很短的区段)。

如图6所示，紧固系统35可以是穿过连锁抓紧件34和36中的每一个中的孔以及穿过孔37容纳的螺母。旋转紧固系统螺母35将使连锁扣件34和36拧紧在一起。紧固螺母35的尺寸可以设计成使用手工工具保持和旋转。当旋转时，紧固螺母35后端部上的一对凸缘将围绕穿过连锁抓紧件34的孔的后部旋转，使得紧固螺母35锁定就位。

如可以在图7A中看到的，底部凹槽24可以具有窄开口25和宽内腔26。另外，当该对连锁抓紧件在第一位置中时，跨抓紧件34和36的交叉指状件的顶部的距离D1可以小于凹槽24的窄开口25的宽度。类似地，如在图7B中看到的，当该对连锁抓紧件在第二位置中时，跨抓紧件34和36的交叉指状件38的距离D2可以大于凹槽24的窄开口25的宽度。如还可以看到的，当连锁抓紧件34和36在第一位置中时(图7A)，该对连锁抓紧件34和36的侧边缘间隔较远，以及当连锁抓紧件34和36在第二位置中时(图7B)，该对连锁抓紧件34和36的侧边缘靠得较近。如在图7B中最佳看到的，当连锁抓紧件在第二位置中时，交叉指状件38的端部可以向外伸到凹槽的宽内腔的侧部中，从而将安装柱连接构件32固定至安装轨20。另外，底部凹槽24的形状以及连锁抓紧件34和36的顶端的形状可以推压在底部凹槽24的内部侧面和底部凸缘两者上。因此，可以在垂直和水平方向上阻止安装轨20相对于连锁抓紧件34和36的运动。还通过连锁抓紧件34和36在凹槽24内的适配抑制连锁抓紧件34和36与安装轨20之间的旋转移动。

在其它方面中，紧固系统35可以仅仅是螺母和螺栓(其中螺栓穿过安装柱构件32中的孔37)。替换地，紧固系统35可以包括穿过安装柱构件32中的孔37的其它连接器。例如，连接器可以可选地为图5A至图6所示的类型并且旋转不到360度(例如，90度)，而将连锁抓紧件34和36从第一位置移动到第二位置。有利地，在一些实施例中，仅需要常见的手工工具(例如，将紧固设备35拧紧90度的扳手)操作这种紧固系统。因此，安装者在拧紧组件时不需要过多空间来旋转扳手的端部。

该设计的一个优点是旋转扳手使连接器35转动所需的空间最小。紧固系统35的另外的优点是可以以相对于安装轨20的多个不同的非垂直角度安置安装柱30。换言之，无论安装轨20相对于水平线安置的角度如何都可以拧紧紧固件系统35。另外，可以在将安装轨放置到紧固系统上之前快速地调节紧固系统35在安装柱30上支撑安装轨20的角度。所有将需要的将是松开紧固系统35，然后相对于连锁抓紧件34和36旋转安装轨20。

图8A和图8B示出了附接到安装轨20中的顶部凹槽22中的枢轴底座40的视图。枢轴底座40的尺寸可以设计成连接至其相对侧上的光伏模块的侧边缘的枢轴安装连接器。在标题为“Connecting Components For Photovoltaic Arrays”、公布为2015/0155823的共同转让美国专利申请14/615,320中描述和图示了这种枢轴底座。枢轴底座40提供将光伏模块12安装到安装轨20上的快速并且容易的方式。枢轴底座40的这种实施例的优点包括其将一个光伏模块搁置到另一个光伏模块的事实、其非常易于使用的事实(因为安装者仅仅将光伏模块枢转降低到枢轴底座40的任一侧上)。

图9A和图9B示出了附接至悬臂50的枢轴底座40的视图，该悬臂50又附接至安装轨20中的顶部凹槽22中。

如可以在图8A和8B中看到的，顶部凹槽22还可以具有窄开口和宽内腔(类似于底部凹槽24)。因此，枢轴底座40可以从枢轴底座40的基座42首先穿过凹槽22的窄开口插入的第一位置旋转至枢轴底座40的基座42向外伸到宽内腔的侧部中的第二位置，从而使枢轴底座40在第二位置锁定到顶部凹槽22中。这提供了将枢轴底座40附接到安装轨20顶部上的快速并且容易的方式，其中仅使用一个转动工具或者扳手将基座42扭转到其锁定位置中。

图8A至图9B的枢轴底座40的尺寸可以设计成连接至一对光伏模块12的侧边缘，其中光伏模块中的每一个的边缘连接至枢轴底座40的相对侧。枢轴底座40的一个优点是可以旋转它们的底端以在沿着安装轨20的任何期望位置处锁定到凹槽22中(类似于可以怎样将连锁抓紧件34和36在沿着安装轨20底部的长度的多个连续位置中的任何一个处安置在凹槽24中)。

因此，可以有利地将枢轴底座40(支撑光伏模块)以及连锁抓紧件34和36(将每个安装轨20连接至安装杆30)两者分别地沿着安装轨20的顶部凹槽22和底部凹槽24的长度容易地移动至各种期望位置。这在将模块放置在安装轨顶部上以及在将安装柱30放置在建筑物屋顶上两者中提供灵活性。因此，可以将枢轴底座40移动至期望位置以将模块12最佳地容纳在其上。类似地，可以在安装轨20下面将安装柱30移动至期望位置，使得安装柱30可以与阵列10下方的建筑椽对准。

类似地，在图9A和图9B中，悬臂的基座部分52可以容纳到凹槽22的窄开口中，然后可以旋转至悬臂的基座52向外伸到宽内腔侧部中的第二位置，从而使悬臂锁定到第二位置中的凹槽22中。

当期望避免模块的悬臂时，可以使用图8A和图8B所示实施例，以及模块12的前边缘和后边缘可以与枢轴底座40的相对(前和后)侧部对准。替换地，图9A和图9B所示实施例可以用于在将期望在阵列中的相同位置处安置枢轴底座40和模块至模块连锁装置两者的情况下防止枢轴底座40与模块至模块连锁装置35(图4)的位置之间的干扰。具体地，悬臂的存在允许枢轴底座40远离其它组件(例如：图4中的连锁装置35)位于阵列10中的位置移动。另外，臂50允许枢轴底座40围绕基座部分52安置在各种位置处。因此，枢轴底座40可以安置在安装轨20的任意侧上或者安置在基座52的前面或者后面。

图10图示了安装轨20具有侧凹槽21和顶部凹槽22的本系统的实施例。在该实施例中，连锁抓紧件34和36容纳到侧凹槽21中并且当拧紧到适当位置时，以与如上面参照图7A和7B解释的连锁抓紧件34和36锁定到底部凹槽24中的相同方式锁定到侧凹槽21 中。该系统的一个优点是可以从安装柱30正上方将连锁抓紧件34与连锁抓紧件36之间的连接拧紧。该实施例还允许安装轨20关于延伸穿过安装柱30的纵轴旋转。该特性可以在形成阵列10时帮助对准安装轨20相对于安装柱30的位置。

图11和图12示出了连锁抓紧件34和36类似地容纳在侧凹槽21中的实施例。然而，在图11中，枢轴底座40安装在通过旋转连接器27固定到侧凹槽23中的托架41上，使系统锁定在适当位置，该连接器27在其上具有延伸到凹槽23的加宽中心部分中的突出部。图11的实施例可以提供与图9A和图9B的实施例中看到的优点类似的优点。具体地，托架41使枢轴底座40远离安装柱30的顶部移动。因此，该实施例可以用于避免枢轴底座40与图4所示模块至模块连锁装置35之间的安置冲突。

在替换实施例中，此处示出的枢轴底座40可以由模块框架的顶部和底部上容纳的环绕式连接器或者任何其它类型的连接器代替，所有都保持在本实用新型的范围内。

图12示出了与图11类似的实施例，然而，使托架的方向反向以使得枢轴底座40作为替代安置在安装柱30上(或者根据在侧凹槽23内旋转连接器27的位置直接地安置在安装柱30的前面或者后面)。图12的实施例的优点是在安装轨20或者连锁抓紧件34和36上减小或者消除弯曲力矩。

最后，图13和图14示出了抓紧件34A和36A仅仅朝向彼此移动以抓到沿着安装轨20的底表面延伸的底部突出部29上的替换实施例。在操作中，拧紧紧固系统35使抓紧件34A和36A朝彼此移动，从而将安装轨20固定至安装柱连接构件31的顶部。该系统的一个优点是它允许安装轨20以与水平线的各种角度旋转，其中以这种不同角度将抓紧件34A和34B拧紧到适当位置中。