JP2005194771A - 太陽電池モジュール取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュール支持体の設置手間を軽減でき、しかも、防水層の貫通箇所数を少なくできるようにする。
【解決手段】 太陽電池モジュール支持体１を介して、屋外防水面Ｔ２上に間隔をあけて複数の太陽電池モジュールＭを並列状態に取り付けてある太陽電池モジュール取付構造において、太陽電池モジュールＭは、縦寸法Ａ、横寸法ＢでＡ＞Ｂの寸法設定の板状体として形成し、太陽電池モジュール支持体１は、太陽電池モジュールＭの並列方向に長手方向を向けて屋外防水面Ｔ２に固定された長尺接地部材１Ａと、長尺接地部材１Ａ上に長尺接地部材１Ａの長手方向に間隔をあけ、且つ、長尺接地部材１Ａに交差状態に並設された複数の支持フレーム１Ｂとを備えて構成してあり、太陽電池モジュールＭは、長尺接地部材１Ａに交差する方向に長手方向を向けた状態で支持フレーム１Ｂに対して取り付けてある。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール支持体を介して、屋外防水面上に間隔をあけて複数の太陽電池モジュールを並列状態に取り付けてある太陽電池モジュール取付構造に関する。

従来、この種の太陽電池モジュール取付構造としては、図１１、図１２に示すように、建物躯体（例えば、屋上スラブ）Ｇ上に一体固定されたコンクリート製の設置台３０を、設置する太陽電池モジュールＭの長さに合わせたピッチで二列に設け、それらの設置台３０の一方の列には長い支持支柱３１の基端部を、他方の列には短い支持支柱３１の基端部を埋設した状態に立設し、それら高さの異なる支持支柱３１の上端部にわたって額縁状の支持フレーム３２のコーナー部を取り付けて傾斜した姿勢に支持し、その支持フレーム３２に長方形板状の太陽電池モジュールＭを横長となる姿勢に取り付けてあるものがあった。
尚、この様な従来技術に関しては、当業者の間で広く知られているものであるが、取り立てて詳しく言及した特許文献などは見あたらないので、先行技術文献は示していない。

上述した従来の太陽電池モジュール取付構造によれば、取り付けてある太陽電池モジュールへの風圧等の外力は、支持フレーム３２・支持支柱３１を介して設置台３０に作用するから、安定した取付状態を維持するためには、設置台と屋上躯体との高い一体性が必要となる。従って、設置台は、コンクリートで建物躯体から一体に立ち上がる状態に形成され、その部分の防水層は、建物躯体表面から設置台の外周部に沿って立ち上がる状態に設置される。このように建物躯体と一体に設置台を形成するのは、新築、改築何れの場合でも手間が掛かり易い問題点があり、しかも、その部分の防水性を確保しにくい問題点がある。
この問題点を解決する提案例としては、建物躯体への固定部を、例えば、図１３、図１４に示すようにアンカーボルト３３等の簡単な固定具を用いて構成し、それらのアンカーボルト３３で、支持支柱３１の基端部を固定することが考えられるが、固定部の固定強度を確保するには、固定部の数を前述の従来構造に比べて増加させる必要があり、それに伴って防水層の貫通箇所数も増加する。従って、アンカーボルト周りの防水処理工程が増加し、やはり手間が掛かる問題点がある。更には、防水の基本思想から言えば、できるだけ防水層を貫通する部分を作らないことが必要とされるから、その意味からも好ましくない。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、太陽電池モジュール支持体の設置手間を軽減でき、しかも、防水層の貫通箇所数を少なくできる太陽電池モジュール取付構造を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、太陽電池モジュール支持体を介して、屋外防水面上に間隔をあけて複数の太陽電池モジュールを並列状態に取り付けてある太陽電池モジュール取付構造において、前記太陽電池モジュールは、縦寸法Ａ、横寸法ＢでＡ＞Ｂの寸法設定の板状体として形成し、前記太陽電池モジュール支持体は、前記太陽電池モジュールの並列方向に長手方向を向けて屋外防水面に固定された長尺接地部材と、長尺接地部材上に長尺接地部材の長手方向に間隔をあけ、且つ、長尺接地部材に交差状態に並設された複数の支持フレームとを備えて構成してあり、太陽電池モジュールは、前記長尺接地部材に交差する方向に長手方向を向けた状態で支持フレームに対して取り付けてあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、長尺接地部材を使用することで、固定部の一箇所に外力が作用する場合でも、その接地部材を固定している他の固定部も含めた全体に分散した状態で支持することが可能となる。従って、長尺接地部材そのものの建物躯体への固定部そのものの構成を簡単なものにすることができると共に、固定部の箇所数を、前記提案例に比べて少なくすることが可能となる。また、固定部の構成を簡単にできることにより、防水層の貫通規模も縮小でき、箇所数の減少と相まって防水性能の維持を図り易くすることができる。
更には、太陽電池モジュールの取付方向を、長手方向が長尺接地部材の間隔方向と一致する配置状態（縦配置）に取り付けてあることで、横配置にするのに比べて長尺接地部材の間隔寸法を大きく確保することができ、所定範囲内での長尺接地部材の使用密度が低下するに伴って、固定部の箇所数をより減少させることが可能となる。
従って、太陽電池モジュール支持体の設置手間を軽減することが可能となる。
また、太陽電池モジュールに対する支持フレームの取り付き姿勢は、太陽電池モジュールの長手方向に支持フレームが沿う状態となるので、その支持フレームで支持されている状態の太陽電池モジュールは、短辺方向が応力スパン方向となる。従って、太陽電池モジュールが風圧等の外力を受けても、小さな内部応力に止めることができる。
これらの結果、屋外防水面上への太陽電池モジュールの取付工事の効率向上、コストダウンを叶えることが可能な上、太陽電池モジュールに優しい支持状態での保持を叶えることが可能となる。

本発明の第２の特徴構成は、前記支持フレームは、間隔をあけて並設した一対の長尺接地部材にわたって取り付けてあり、前記太陽電池モジュールは、間隔をあけた一対の支持フレームにわたって取り付けてあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、支持フレームの両端側を各別に長尺接地部材で支持することができると共に、太陽電池モジュールの両端側を各別に支持フレームで支持することができ、極めて安定した支持状態での太陽電池モジュール設置を叶えることができる。
しかも、構成部材は、複雑な形状を必要とせず、簡単な構造の太陽電池モジュール支持体とすることができ、材料コストの低減を図ることが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、前記支持フレームにおける前記太陽電池モジュールへの取付部である第一取付部は、前記支持フレーム本体から太陽電池モジュールに沿って中央側へ突出する状態に設けられた第一フランジ部にて構成してあると共に、前記支持フレームにおける前記長尺接地部材への取付部である第二取付部は、前記支持フレーム本体から前記長尺接地部材に沿って前記第一フランジ部とは反対方向に突出する状態に設けられた第二フランジ部で構成してあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１又は２の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、第一取付部は、前記支持フレーム本体から太陽電池モジュールに沿って中央側へ突出する状態に設けられた第一フランジ部にて構成してあるから、太陽電池モジュールの端縁部より離れた位置に支持フレームの第一フランジ部が位置し、太陽電池モジュールに伝って裏面側に回り込んだ水分が第一フランジ部に接触し難い状態を形成でき、腐蝕するのを未然に防止し易くなる。太陽電池モジュールの裏面部は、陰になるから乾燥し難く、この意味で、第一取付部が縁部から離間させてあることで有効に作用する。
また、前記支持フレームにおける前記長尺接地部材への取付部である第二取付部は、前記支持フレーム本体から前記長尺接地部材に沿って前記第一フランジ部とは反対方向（端縁部側）に突出する状態に設けられた第二フランジ部で構成してあるから、太陽電池モジュールに予め支持フレームを取り付けた状態で長尺接地部材へ第二フランジ部を固定する手順を採る場合、第二フランジ部は、太陽電池モジュールの端縁部側に露出した状態となるから、ナットやボルト等を締めると言った固定作業が実施し易くなり、効率の良い取付作業を実現することができる。

本発明の第４の特徴構成は、長尺接地部材が、固定部材で屋外防水面に固定してあり、固定部材は、屋外防水面の上面に接着固定してあるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、固定部材が屋外防水面の上面に接着固定してあるから、屋外防水層を貫通する状態にビスやボルト等を設けなくても長尺接地部材を屋外防水面に固定することが可能となる。従って、屋外防水層を傷つけずに太陽電池モジュールの取付を実施でき、水漏れの原因となる貫通穴が防水層にできないから建物防水性能の維持を更に図り易くすることができる。
更には、固定にビスやボルトを使用しないことで、建物躯体のハツリ作業や穴明け作業、及び、その部分の防水処理作業等を実施する必要が無くなり、効率的に太陽電池モジュールの取付作業を実施することができる。勿論、建物の建設時に限らず、既存の建物への後付も何ら変わりなく実施することができる。

本発明の第５の特徴構成は、屋外防水面が、下地上に敷設した防水シートで構成してあり、固定部材を接着固定してある防水シート部分は、下地に対して接着固定してあるところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、固定部材が接着固定されている防水シート部分が下地に対して接着固定されていることで、下地と防水シートと固定部材とがその接着部分で一体となって重なり、太陽電池モジュールに対する支持力をより強力に発揮することが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図１は、本発明の太陽電池モジュール取付構造の一実施形態を示すもので、陸屋根Ｔ部分に太陽電池モジュール支持体（以後単にモジュール支持体と言う）１で太陽電池モジュール（以後単にモジュールという）Ｍを取り付けてある状況を表している。

前記陸屋根Ｔは、コンクリートスラブ（下地に相当）Ｔ１上に防水シート（屋外防水面に相当）Ｔ２を設置して構成してある。
そして、図２に示すように、前記モジュール支持体１を陸屋根Ｔ上に固定する為の固定ボルト部材（固定部材に相当）２が、前記防水シートＴ２上に先端部が突出する状態に設置してある。

前記モジュールＭは、図２に示すように、縦寸法Ａ、横寸法ＢでＡ＞Ｂの寸法設定の長方形板状体として形成してある。さらに詳しく説明すると、外周部は金属製のフレームＭ１によって形成してあり、そのフレームの内側にセルＭ２が支持されている。尚、図には示さないが、モジュールＭの裏面側には電極や配線が配置されている。
そして、フレームＭ１の下面には、前記モジュール支持体１がボルト３で取り付けられている。

前記モジュール支持体１は、図２〜４に示すように、防水シートＴ２に固定された長尺接地部材１Ａと、長尺接地部材１Ａ上に長尺接地部材１Ａの長手方向に間隔をあけ、且つ、長尺接地部材１Ａに交差状態に並設された複数の支持フレーム１Ｂとを備えて構成してある。
前記長尺接地部材１Ａは、金属製のチャンネル部材で構成してあり、陸屋根Ｔ上には、多数の長尺接地部材１Ａを間隔をあけて並設してある。そして、チャンネルの下フランジ部分には、前記固定ボルト部材２を挿通させる複数の第一ボルト穴４が、長手方向に間隔をあけて設けてある（図５参照）。また、チャンネルの上フランジ部分には、前記支持フレーム１Ｂを固定する為の第二ボルト穴５が、長手方向に間隔をあけて設けてある。
そして、前記第一ボルト穴４に、前記固定ボルト部材２のネジ部分が挿通する状態に長尺接地部材１Ａを配置した後、固定ボルト部材２にナット２ａを螺合させて陸屋根Ｔに固定されている。また、第二ボルト穴５上に前記支持フレーム１Ｂの第三ボルト穴１０ａが重なるように支持フレーム１Ｂを配置した後、それら第二ボルト穴５、第三ボルト穴１０ａにボルト７を挿通してナット７ａを締め付けて両者を固定してある。

前記支持フレーム１Ｂは、図１に示すように、間隔をあけて並設された一対の長尺接地部材１Ａ上にわたって取り付けてあり、長尺接地部材１Ａの長手方向に間隔をあけ、且つ、長尺接地部材１Ａに交差する状態に並設してある。そして、各支持フレーム１Ｂは、前記モジュールＭの左右の長辺部分にそれぞれ取り付けてある。
前記支持フレーム１Ｂの構造を更に詳しく説明すると、図３に示すように、両長尺接地部材１Ａにわたる状態のウェブ部（支持フレーム本体に相当）８と、そのウェブ部８の上縁部からモジュールＭに沿ってモジュール中央側へ屈曲状態に設けられた第一フランジ部９と、ウェブ部８の下縁部から第一フランジ部９とは反対側へ屈曲状態に設けられた第二フランジ部１０とを一体的に設けて構成してある。また、ウェブ部８は、一端側から他端側にかけて高さ寸法が小さくなるように傾斜させて形成してあり、これによって、陸屋根Ｔ表面に対してモジュールＭを傾斜させた姿勢に取り付けることができ、最適の日照条件を確保できるように構成してある。

従って、支持フレーム１Ｂは、モジュールＭの左用と右用とが用意されており、それらは対称形に形成されている。
また、前記第一フランジ部９には、図５に示すように、前記フレームＭ１との固定用ボルト３を挿通させる第四ボルト穴９ａが設けてあり、第一フランジ部９とモジュールＭを重ねた状態で第四ボルト穴９ａにボルト３を挿通してフレームＭ１に螺合させることで双方を固定してある。前記第一フランジ部９を第一取付部８Ａと言う。
前記第二フランジ部１０には、前述の通り、長尺接地部材１Ａとの固定用の第三ボルト穴１０ａが形成してあり、ボルト７とナット７ａとで長尺接地部材１Ａ上に支持フレーム１Ｂを固定してある。第二フランジ部１０を第二取付部８Ｂと言う。

モジュールＭと支持フレーム１Ｂとの取付部分の詳細は、図３に示す通りであり、第一取付部８Ａは、モジュールＭの外縁より中央側へ離間した位置に配置されているから、モジュールＭを伝って裏面側へ回り込む水が第一取付部８Ａに接触し難くなり、腐蝕し難くしてある。
一方、第二取付部８Ｂは、モジュールＭの外縁部の直下に配置してあるから、着脱時の螺合操作を実施し易く配慮してある。

また、前記モジュールＭは、両支持フレーム１Ｂによって長辺部分を支持（縦配置）されているから、風圧等の外力が作用した場合の応力スパンは短辺方向となり、横配置に比べて内部応力を低く抑える効果がある。そして、モジュールＭを縦長に配置してあるから、それを支持する長尺接地部材１Ａの間隔寸法が最大限に伸び、所定面積内の長尺接地部材１Ａの使用率を低減することが可能となり、コストダウンを叶えることができる。更には、長尺接地部材１Ａの使用率が減少するに伴って、固定ボルト部材２による防水シートＴ２貫通部分の数を減少させることが可能となり、より、防水性能の維持を図り易くなる。

尚、参考として、固定ボルト部材２の設置例について説明する。
図５に示すのは、コンクリートスラブＴ１に固定ボルト部材２を直接設置してある例を示している。この例によれば、コンクリートスラブＴ１上への防水シートＴ２の施工前に固定ボルト部材２を設置することができる。
前記固定ボルト部材２は、当該実施形態では、円盤形状のベースプレート部２Ａと、その中央部に立設されているネジ部２Ｂとで構成され、ベースプレート部２Ａには、例えば、コンクリート用釘１１等を挿通自在な挿通孔２ｂが複数設けられている。
そして、コンクリートスラブＴ１上にベースプレート部２Ａが沿う状態に配置した状態で挿通孔２ｂにコンクリート用釘１１を挿通させて打ち込むことで固定されている。
また、防水シートＴ２は、前記コンクリート用釘１１の上方まで含めて覆う状態に、前記ベースプレート部２Ａ上面に接着してある。
一方、ネジ部２Ｂには、前記防水シートＴ２の端部分を挟み込まないためのリング状のスペーサ部材１２が外嵌させてある。即ち、防水シートＴ２を強い力で挟み込めば、その部分の劣化が進み易くなり、防水性の低下を招く危険性があるから、前記スペーサ部材１２によって防水シートＴ２が挟み込まれるのを防止している。
そして、このスペーサ部材１２上に、前記長尺接地部材１Ａが載置する状態に配置され、その後、ナット２ａをネジ部２Ｂに螺合させて挟持固定されている。

図６に示すのは、コンクリートスラブＴ１上に防水シートＴ２が施工された後に固定ボルト部材２を取り付けてある例である。
この場合、固定ボルト部材２のベースプレート部２Ａ上面と、その外側の防水シートＴ２上面にわたって防水マシ張りシート１３が接着してある。また、スペーサ部材１２に替えて、ネジ部２Ｂの基端部に拡径スペーサ部２ｃが設けてある。

図７は、固定ボルト部材２に、予め防水マシ張りシート１３の一部を接着してある例を示す。即ち、ベースプレート部２Ａの挿通孔２ｂより中央側に、防水マシ張りシート１３の内周部を接着してあり、陸屋根Ｔへの固定の際には、図に示すように、防水マシ張りシート１３の外周部をめくり上げてコンクリート用釘１１を打ち込んだ後、外周部を防水シートＴ２上面に沿わせて接着するだけの手間で、簡単に且つ確実に固定部分の止水を図ることができる。

尚、固定ボルト部材２は、ここで説明したものに限るものではなく、円盤形状のベースプレート部２Ａを備えたもの以外にも、例えば、帯板形状のベースプレート部を備えたものであってもよい。また、ベースプレート部２Ａとネジ部２Ｂとから構成されるものに限らず、直接にコンクリートスラブＴ１に打設されたアンカーボルト等であってもよい。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 太陽電池モジュール取付対象部は、先の実施形態で説明した陸屋根に限るものではなく、例えば、傾斜屋根であってもよい。また、取り付ける太陽電池モジュールＭは、先の実施形態で説明したものに限らず、他に公知の太陽電池モジュールであってもよい。
〈２〉 太陽電池モジュール支持体は、先の実施形態で説明した長尺接地部材や支持フレームに限るものではなく、例えば、長尺接地部材は、チャンネル部材に替えて、Ｈ形鋼や、角筒部材等であってもよい。また、支持フレームに関しても、同様に、Ｈ形鋼や、角筒部材等であってもよい。そして、それらの素材は、金属以外に、合成樹脂等の材料や、金属と合成樹脂との複合材料であってもよい。
また、長尺接地部材の配列は、二列配列に限るものではなく、例えば、一列や、三列以上の複数配列であってもよい。同様に、支持フレームに関しても、一つの太陽電池モジュールＭを支持するのに、二つの支持フレームを使用することに限らず、一つ、又は、三つ以上の支持フレームを使用することであってもよい。
〈３〉 固定部材２は、先の実施形態で説明した防水シートＴ２を貫通する釘を使用して下地に固定する固定ボルト部材に限るものではなく、例えば、図８に示すように、防水シートＴ２上面に接着固定するものであってもよい。この固定部材２を説明すると、合成樹脂製のベースプレート部２Ａと、そのベースプレート部２Ａの中央に螺着状態に立設してある金属製のネジ部２Ｂとを備えて構成してある。ベースプレート部２Ａは、図９に示すように、その中央部に前記ネジ部２Ｂを螺合させるように筒部２ｄを形成してあり、更に、この筒部の外周には、補強用の控え壁部２ｅを複数設けてある。
そして、ベースプレート部２Ａの材質については、防水シートＴ２と同質のものを使用すれば、高い接着性能を得やすい。尚、防水シートＴ２は、下地Ｔ１上の全面にわたって接着してあったり、局部的に接着してあってもよい。
また、防水シートＴ２の下地Ｔ１への固定に関しては、図１０に示すように、金属製のディスク板１４を予め下地Ｔ１にコンクリート釘１１等で固定しておき、このディスク板１４の上面に、防水シートＴ２を接着する対応をとる場合もある。そして、図に示すように、このディスク板１４への接着部の直上に、前記固定部材２を接着固定してある。この構造を採用すれば、下地Ｔ１に固定していない防水シートＴ２上に固定部材２を接着するのに比べて、より強力に固定部材２を下地Ｔ１に固定することができる。
因みに、ディスク板１４への防水シートＴ２の接着は、ホットメルト接着剤をディスク板１４表面に予め設けておき、その上から防水シートＴ２を被した後、磁気誘導加熱によってディスク板１４を加熱して、その熱によってホットメルト接着剤を溶かして接着する方法や、単に、接着剤を塗布して接着する方法等、公知の接着方法を採用することができる。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。

太陽電池モジュールの取付状態を示す斜視図 太陽電池モジュールの取付状態を示す分解斜視図 太陽電池モジュールの取付状態を示す支持フレーム軸芯方向視説明図 太陽電池モジュールの取付状態を示す長尺接地部材軸芯方向視説明図 取付部分を示す断面図 別形態の取付部分を示す断面図 別形態の固定ボルト部材を示す側面視断面図 別形態の取付部分を示す断面図 別形態の固定部材を示す分解斜視図 別形態の取付部分を示す側面視断面図 従来例の太陽電池モジュールの取付状態を示す斜視図 従来例の太陽電池モジュールの取付状態を示す側面図 従来例の変形例の太陽電池モジュールの取付状態を示す斜視図 従来例の変形例の太陽電池モジュールの取付状態を示す側面図

符号の説明

１ 太陽電池モジュール支持体
１Ａ 長尺接地部材
１Ｂ 支持フレーム
２ 固定部材
８ 支持フレーム本体
８Ａ 第一取付部
８Ｂ 第二取付部
９ 第一フランジ部
１０ 第二フランジ部
Ｍ 太陽電池モジュール
Ｔ１ 下地
Ｔ２ 屋外防水面

Claims (5)

1. 太陽電池モジュール支持体を介して、屋外防水面上に間隔をあけて複数の太陽電池モジュールを並列状態に取り付けてある太陽電池モジュール取付構造であって、
   前記太陽電池モジュールは、縦寸法Ａ、横寸法ＢでＡ＞Ｂの寸法設定の板状体として形成し、
   前記太陽電池モジュール支持体は、前記太陽電池モジュールの並列方向に長手方向を向けて屋外防水面に固定された長尺接地部材と、長尺接地部材上に長尺接地部材の長手方向に間隔をあけ、且つ、長尺接地部材に交差状態に並設された複数の支持フレームとを備えて構成してあり、
   太陽電池モジュールは、前記長尺接地部材に交差する方向に長手方向を向けた状態で支持フレームに対して取り付けてある太陽電池モジュール取付構造。
2. 前記支持フレームは、間隔をあけて並設した一対の長尺接地部材にわたって取り付けてあり、前記太陽電池モジュールは、間隔をあけた一対の支持フレームにわたって取り付けてある請求項１に記載の太陽電池モジュール取付構造。
3. 前記支持フレームにおける前記太陽電池モジュールへの取付部である第一取付部は、前記支持フレーム本体から太陽電池モジュールに沿って中央側へ突出する状態に設けられた第一フランジ部にて構成してあると共に、前記支持フレームにおける前記長尺接地部材への取付部である第二取付部は、前記支持フレーム本体から前記長尺接地部材に沿って前記第一フランジ部とは反対方向に突出する状態に設けられた第二フランジ部で構成してある請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール取付構造。
4. 前記長尺接地部材は、固定部材で屋外防水面に固定してあり、前記固定部材は、屋外防水面の上面に接着固定してある請求項１〜３の何れか一項に記載の太陽電池モジュール取付構造。
5. 前記屋外防水面は、下地上に敷設した防水シートで構成してあり、前記固定部材を接着固定してある防水シート部分は、前記下地に対して接着固定してある請求項４に記載の太陽電池モジュール取付構造。

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