JP2006332286A - Fixing device, fixing structure, and fixing method of solar cell module - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、太陽エネルギーを利用して発電を行う太陽電池モジュールの固定装置、固定構造及び固定方法に関するものである。 The present invention relates to a solar cell module fixing device, a fixing structure, and a fixing method for generating power using solar energy.
近年、環境意識の高まりにより太陽電池モジュールを一般住宅や公共の建物の屋根に配置し、発電を行う太陽光発電がクリーンエネルギーとして注目されている。従来このような太陽光発電としては、例えば図14に示すような一般住宅の屋根90上に屋根瓦91や瓦一体型太陽電池モジュール92を瓦重ねして配設して成る太陽光発電屋根Jが知られている。
In recent years, solar power generation in which solar cell modules are arranged on the roofs of ordinary houses and public buildings due to increasing environmental awareness has attracted attention as clean energy. Conventionally, as such a solar power generation, for example, a solar power roof J in which a
また、図15に示すように、太陽電池モジュールの枠部を挿入固定するベース架台20に掘り込み部20aを設け、さらにフレームWに変形可能な可動部材17を設け、前記掘り込み部20aと可動部材17の間の開口部に太陽電池モジュール1の枠部5aを挿入することで可動部材17が上方に逃げて太陽電池モジュールの進入を可能とし、前記枠部5aの下部が前記掘り込み部20aに嵌り込むことにより太陽電池モジュール1が締結部材を用いずに着脱可能に嵌め込み固定する方法が紹介されている(例えば、特許文献1を参照)。
しかしながら、上記固定方法では、上下段に設けられた太陽電池モジュールの間に雨水が侵入して各固定部材を腐食させる原因となるという問題がある。また、上記構造においては、上部に太陽電池モジュールを重ねた状態で、下段の太陽電池モジュールを斜め上方に持ち上げての着脱することが困難であるという問題がある。 However, the fixing method has a problem that rainwater enters between solar cell modules provided in the upper and lower stages and causes each fixing member to corrode. Moreover, in the said structure, there exists a problem that it is difficult to lift and remove the lower stage solar cell module diagonally upward in the state which accumulated the solar cell module on the upper part.
そこで、本発明は上記欠点に鑑み案出されたもので、その目的は、太陽電池モジュールの着脱を簡便に行うことが可能で、且つ、止水性に優れた太陽電池モジュールの固定装置を提供することにある。 Therefore, the present invention has been devised in view of the above-described drawbacks, and an object of the present invention is to provide a solar cell module fixing device that can easily attach and detach a solar cell module and has excellent water-stopping properties. There is.
本発明の固定装置は、太陽電池モジュールの一端部を固定するものであって、設置フレームと、該設置フレームに接合されて、該設置フレームの一部と前記太陽電池モジュール用の挿入口を構成し、且つ、止水領域を有する弾性部材と、を有してなるものである。 The fixing device of the present invention fixes one end of a solar cell module, and is configured to be connected to the installation frame and a part of the installation frame and the insertion slot for the solar cell module. And an elastic member having a water stop region.
また、前記弾性部材の止水領域は、上段に瓦重ね状に配置される太陽電池モジュールの下側に延出して成ることを特徴とする。 Further, the water stop region of the elastic member is characterized by extending to the lower side of the solar cell module arranged in a tiled manner on the upper stage.
さらに、前記弾性部材は、その表面に腐食防止層を有することを特徴とする。 Furthermore, the elastic member has a corrosion prevention layer on its surface.
また本発明の太陽電池モジュールの固定構造は、太陽電池モジュールが、前記固定装置の挿入口に挿入され且つ前記弾性部材の復元力により前記挿入口内側に押圧されて成るものである。 Further, the solar cell module fixing structure of the present invention is such that the solar cell module is inserted into the insertion port of the fixing device and pressed into the insertion port by the restoring force of the elastic member.
さらに本発明の太陽電池モジュールの固定方法は、太陽電池モジュールの一端部を固定するものであって、前記太陽電池モジュールを、前記固定装置の挿入口に、前記弾性部材を変形させつつ挿入する工程を有するものである。 Furthermore, the fixing method of the solar cell module of the present invention is to fix one end of the solar cell module, and the step of inserting the solar cell module into the insertion port of the fixing device while deforming the elastic member. It is what has.
本発明の固定装置によれば、太陽電池モジュールの一端部を固定するものであって、設置フレームと、該設置フレームに接合されて、該設置フレームの一部と前記太陽電池モジュール用の挿入口を構成し、且つ、止水領域を有する弾性部材と、を有してなることから、弾性部材の弾力性により太陽電池モジュールの挿入口に対する着脱を容易にするとともに、弾性部材上に降った雨水が固定装置内部へ進入する事によって生じ得る腐食を簡素な構成で抑制できる。この場合、比較的複雑且つ重厚な構造を有する設置フレーム自体に止水領域を設ける必要がなくなり、加工煩雑化の抑制並びに設置フレーム部材の削減などを可能とすることができる。 According to the fixing device of the present invention, one end of the solar cell module is fixed, and the installation frame is joined to the installation frame, and a part of the installation frame and the insertion slot for the solar cell module And an elastic member having a water stop region, and the elasticity of the elastic member makes it easy to attach and detach the solar cell module to the insertion port, and rainwater that has fallen on the elastic member Corrosion that may be caused by entering the inside of the fixing device can be suppressed with a simple configuration. In this case, it is not necessary to provide a water stop area in the installation frame itself having a relatively complicated and heavy structure, and it is possible to suppress complication of processing and reduce installation frame members.
また、前記弾性部材の止水領域は、上段に瓦重ね状に配置される太陽電池モジュールの下側に延出して成るようにすれば、上段の太陽電池モジュールの下側のスペースを有効利用することが可能となる。 In addition, if the water stop region of the elastic member extends to the lower side of the solar cell module arranged in a tiled manner on the upper stage, the space below the upper solar cell module is effectively used. It becomes possible.
さらに前記弾性部材の表面に腐食防止層を有するようにすれば、設置フレームに別途防錆処理することなく防錆材料の削減を可能とすることができる。 Furthermore, if a corrosion prevention layer is provided on the surface of the elastic member, it is possible to reduce the rust preventive material without separately performing a rust preventive treatment on the installation frame.
また、本発明の太陽電池モジュールの固定構造によれば、太陽電池モジュールが、上記固定装置の挿入口に挿入され且つ前記弾性部材の復元力により前記挿入口内側に押圧されて成ることから、挿入完了によって押圧固定がなされた状態となるため、他端側を固定するまでの間の仮止め作業をすることなく太陽電池の配線チェック等の仮置き作業ができる。また、弾性部材による押圧で太陽電池モジュールとの密着性が高くなり、風圧等によるモジュールのガタツキ・騒音を抑制することができる。 Further, according to the fixing structure of the solar cell module of the present invention, the solar cell module is inserted into the insertion port of the fixing device and is pressed into the insertion port by the restoring force of the elastic member. Since it is pressed and fixed upon completion, a temporary placement operation such as a solar cell wiring check can be performed without performing a temporary fixing operation until the other end side is fixed. Moreover, the adhesiveness with a solar cell module becomes high by the press by an elastic member, and the rattling and noise of a module by wind pressure etc. can be suppressed.
さらに、本発明の太陽電池モジュールの固定方法によれば、太陽電池モジュールの一端部を固定するものであって、前記太陽電池モジュールを、上記固定装置の挿入口に、前記弾性部材を変形させつつ挿入する工程を有することから、例えば挿入口に対して斜めの角度からの太陽電池モジュールの挿入或いは脱離を容易に行うことができ作業性を飛躍的に向上することができる。 Furthermore, according to the fixing method of the solar cell module of the present invention, one end portion of the solar cell module is fixed, and the elastic member is deformed into the insertion port of the fixing device while the solar cell module is deformed. Since the step of inserting is included, for example, the solar cell module can be easily inserted or removed from an oblique angle with respect to the insertion port, and the workability can be greatly improved.
以下に本発明の実施の形態の一例を模式的に示した図に基づいて詳細に説明する。 In the following, the present invention will be described in detail based on a diagram schematically showing an example of an embodiment of the present invention.
図1は本発明に係る太陽電池モジュールの固定装置を示す斜視図であり、図2はその分解斜視図、図3は棟側フレーム周辺部の一部拡大断面図である。 FIG. 1 is a perspective view showing a solar cell module fixing device according to the present invention, FIG. 2 is an exploded perspective view thereof, and FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of a peripheral portion of a ridge side frame.
図1に示すように本発明の太陽電池モジュールの固定装置は、屋根90や設置架台上にネジや釘や接着材等で固定される設置フレームである棟側フレーム2(軒側フレーム3)と、弾性部材である止水カバー6とから構成される。なお、軒側カバー4は、太陽電池モジュール1を軒側で押圧固定する部材である。
As shown in FIG. 1, the solar cell module fixing device of the present invention includes a ridge side frame 2 (eave side frame 3) that is an installation frame fixed on a
なお、本例では軒側フレーム3および棟側フレーム2は、1枚の太陽電池モジュール1のみを載置しているものとして説明するが、同一フレーム上に複数枚の太陽電池モジュール1を載置した太陽電池アレイとしても同様の効果が得られる。
In this example, the
図2に示すように、鉄やアルミニウムやステンレス等の金属からなるレール状の棟側フレーム2上に止水カバー6がネジや接着によって固定され、後述する前記棟側フレーム2と前記止水カバー6によって構成される挿入口に太陽電池モジュール1の1辺の端部が挿入固定される。前記太陽電池モジュール1の対向する辺は、前述した棟側フレームと同様に固定された金属レールである軒側フレーム3上で受けられており、前記軒側フレーム3にネジ等の締結部材で締め付け固定される軒側カバー4の締め付けによって挟持固定される。
As shown in FIG. 2, a water-
図3に棟側フレーム2と止水カバー6によって太陽電池モジュール1が挟み固定された様子を示す。止水カバー6は鉄やステンレスやアルミニウムや銅の板金をプレス加工や折り曲げ加工したものであり、家屋の屋根90や固定架台に取付けられた棟側フレーム2にネジ止めやウレタン系や合成ゴム系粘着材や金属用接着剤によって固定されている。一般にこのような板金の板厚は0.3mm〜1.2mmである。このような板金で構成される止水カバー6は弾性を有しており、常に太陽電池モジュール1を棟側フレーム2が押さえつけており、密着性が高く、風圧等が太陽電池モジュール1にかかっても動くことがないのでガタツキ等による騒音が生じない。
FIG. 3 shows a state in which the
また、図中の例では上段の太陽電池モジュールが瓦重ね状に覆い被さっているのは下段の太陽電池モジュール1の端部手前までであるが、このような場合には太陽電池モジュール1を押さえている止水カバー6が屋根外観として露出することになる。よって従来のように棟側レールが止水カバーを兼ねている構造においては錆びや腐食が美観を損なわないように、また、例えば溶融亜鉛メッキのような防錆処理では表面色が銀色となってしまい、他の太陽電池やフレーム部分の色と一体感が取りにくいが、本発明の止水カバー6によれば、板金自体は元来屋根材であり、表面に防錆処理がなされた塗装鋼板が一般的であるので、錆や腐食には強く、また、塗装色も自在に選択可能であり、屋根の美観を損なわない。また、これにより棟側フレーム2の防錆処理は外観を気にしなくてよいので、簡易な方法を選択することができ、加工の手間や防錆材料の削減も可能とできる。また、棟側フレーム2に止水機能が必要ないので、その分のフレーム部材の削減とでき、フレームの小型化によって搬送性、敷設作業性も向上する。なお、塗装鋼鈑の防錆には水性塗料、油性塗料による塗装のほか、溶融亜鉛メッキやアルミニウム亜鉛合金メッキ(ガルバリウム鋼鈑)のようなメッキ処理を施したものや、フッ素樹脂被覆鋼鈑(カラー鋼鈑)などがあり、さらにそれらの上に塗装することで遮熱・断熱を行なう塗料もあり、目的に合わせて単体もしくは併用で選択すればよい。
In the example shown in the figure, the upper solar cell module is covered in a tiled pattern until the end of the lower
次に止水カバー6によって太陽電池モジュール1が容易に着脱される様子を説明する。図4(a)に示すように、屋根90上に木ネジ40で固定された棟側フレーム2、および前記棟側フレーム2上に固定された止水カバー6によって太陽電池モジュール1を挿入する挿入口7が構成される。この挿入口7に太陽電池モジュール1を挿入するのであるが、通常、止水カバー6の弾性変形部6aが弾性変形しない場合には太陽電池モジュール1を挿入口7に対して水平状態にして挿入しなければ各部フレームに引っ掛かって挿入できない。しかし、本発明の固定装置によれば、図4(b)に示すように、太陽電池モジュール1を挿入口7に押し込むことにより、止水カバー6の弾性変形部6aが図中矢印のように上方に弾性変形して太陽電池モジュール1が侵入できるように挿入口7の開口面積を拡大させる。これにより、例えば図6(a)のように勾配30°の屋根においては、従来は作業者は太陽電池モジュール1を屋根面に対して水平にして挿入しなければならず、かなりかがんだ状態で押し込み作業を行なわなければならず、足場も不安定となり安全性に問題があったが、本発明の固定装置を用いれば図6(b)のように太陽電池モジュール1を屋根面と同じ水平状態まで降ろさなくても挿入可能となり、挿入完了後に太陽電池モジュール1を降ろすことにより図3のような固定状態が完成するので、作業姿勢を比較的高い状態に留めておくことができ、作業性、安全性とも向上する。さらには設置された太陽電池モジュール1は、止水カバー6の押圧力によって軒先方向へ落ちるのを止められているので、太陽電池モジュールを軒側カバーで確実に固定するまでの間の仮止め状態でも通常の風圧荷重や作業者が触れても外れにくく、太陽電池の配線チェック等の仮置き状態での作業性にも優れ、作業効率の向上が図れる。
Next, how the
一方、図5に示すように止水カバー6は止水領域6b、6cを有し、上段の太陽電池モジュールの軒側カバー4との間に生じる隙間から吹き込む雨水9の雨返しの役割を果す。具体的には、隙間から吹き込んだ雨水9は最初移動エネルギーを有しているが、止水カバー6の雨返し部6bは上段の太陽電池モジュールの内側に長く張り出しており、さらに勾配を有しているので、雨水は徐々に移動のエネルギーを失って減速され、最終的に重力に従って逆流し、外に排出される。なお、特に図示しないが、このとき雨返し部6bの端部や途中に止水用突起6cを単数または複数配するようにすれば、雨水9の減速を更に強くすることができ、雨返し部6bの距離を短くすることも可能である。
On the other hand, as shown in FIG. 5, the
以上のように、本発明の太陽電池モジュールの固定装置を用いることにより、太陽電池モジュールの設置や着脱が容易で、交換やメンテナンスを行なっても作業者の熟練度に関係なく屋根の防水性が損なわれる事がなく、ガタツキ等による騒音が生じず、しかも部材の原材料や表面処理材の削減により軽量化、小型化、搬送性の向上を実現することができる。 As described above, by using the solar cell module fixing device of the present invention, it is easy to install and detach the solar cell module, and even if replacement or maintenance is performed, the roof has waterproofness regardless of the skill level of the operator. There is no damage, noise due to rattling or the like does not occur, and weight reduction, size reduction, and improvement in transportability can be realized by reducing the raw materials and surface treatment materials of the members.
なお、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various changes and improvements can be made without departing from the gist of the present invention.
図7に示すように、棟側フレーム2と止水カバー6により構成される挿入口7にゴムやシリコン等の変形可能なシール材11を配するようにすれば、太陽電池モジュール1を挿入することにより太陽電池モジュール1と棟側フレーム2との間の密着度がさらに強化され、強風時などは雨水が屋根勾配を風の力で押し返され逆流することが稀に発生するが、太陽電池モジュール1と止水カバー6との隙間から進入する雨水の止水性能が向上するので雨水の浸入を防止できる。
As shown in FIG. 7, the
また、図8に示す構造によれば、止水カバー6を挿入口7内で下方に突出させ、その突出部にシール材11を嵌め込んでおくようにしたので、シール材11の脱落を防止でき、太陽電池モジュール1の挿入時にシール材11が傾斜状態でも落ちないので作業性が向上する。
Further, according to the structure shown in FIG. 8, the
さらにまた、図9に示す構造によれば、最上段に配置される太陽電池モジュールは止水カバー6の裏側から吹きつける風雨に対しては止水性能を発揮できないが、止水カバー6を覆う棟側端部カバー12を用い、前記棟側端部カバー12の片端を止水カバー6の弾性変形部6aで太陽電池モジュール1と共に挟み込み、押圧固定するようにすれば、ネジ締め等の穴を設けずに棟側端部の止水構造を設置可能とできる。棟側端部カバー12には止水カバー6と同様の板金を用いればよい。なお、このとき図中のように、棟側端部カバー12の裏面に、緩衝材14を追加して積雪などの荷重を受けるようにすれば、耐荷重強度が向上して好適である。
Furthermore, according to the structure shown in FIG. 9, the solar cell module arranged in the uppermost stage cannot exhibit water-stopping performance against wind and rain blowing from the back side of the water-
また、上述した太陽電池モジュールの固定装置は、図10(a)に示すように長さの異なる複数種類の太陽電池モジュールを混在して載置してもよい。具体的には、長尺の太陽電池モジュール1aと短い太陽電池モジュール1bをそれぞれ棟側と軒側に配置する場合には、図10(b)のように短い止水カバー61と短い棟側フレーム21、及び短い軒側フレーム31と短い軒側カバー41によって短い太陽電池モジュール1bを載置し、その棟側に長尺の止水カバー61と長尺の棟側フレーム21、及び長尺の軒側フレーム31と長尺の軒側カバー41によって長尺の太陽電池モジュール1aを載置すればよく、長短の位置関係はこの逆であってもよい。また、先にも述べたが太陽電池モジュールの挿入固定位置には特に限定はないので、1本のフレーム(軒側フレーム、棟側フレーム、軒側カバー、止水カバーの構成を指す)上に複数の太陽電池モジュールを載置することも可能であり、特に図示しないがその応用としては横方向に連なって設置された複数のフレームに跨って1つの太陽電池モジュールを配置することも可能であるので、前述した長短の太陽電池モジュールを交えた設置方法と合わせて、様々な太陽電池モジュールの載置方法が選択できる。よって、様々な形状の屋根に合わせた太陽電池モジュールの配置が可能となる。
In addition, the solar cell module fixing device described above may be mounted by mixing a plurality of types of solar cell modules having different lengths as shown in FIG. Specifically, when the long
次に、止水カバー6の強度を向上させる方法について図11〜13を用いて説明する。
Next, a method for improving the strength of the
図11に示すように、止水カバー6の側辺6dを雨返し部6bと同方向に折り曲げることにより折り曲げ強度が向上するとともに、進入した雨水の横方向への進行を阻むことができ、止水性能が向上する。また、棟側フレームに止水カバー6をネジ13等で固定する場合、板金は弾性を有する素材であるので、点や線で支えるとネジ近辺から自重でたわもうとするので、図中のようにネジ13を千鳥配置とすることで止水カバー6の固定部分への応力を分散させ、面で支えるようにするとよい。これは接着や粘着材を用いて部分接着で固定する場合も同様であり、また、ビス、接着材、粘着材の配置は配置間隔Tが離れているほど風圧等に対する強度を高めることができるので、設計時には必要な耐風圧荷重に合わせた止水カバー取付け幅を有する棟側フレームを選択する。
As shown in FIG. 11, the
また、図12に示すように板金をプレス成形して凹凸を設け、折り曲げ強度を向上させても良い。この場合、例えば凸状の突起部14を配する様にすれば、強度向上とともに図中矢印のように侵入した雨水の横方向への移動を阻害するので、止水性も向上する。また、自重でたわむのを防止する為に板厚を厚めにしなくてもよいので、軽量化も可能となる。
Further, as shown in FIG. 12, a sheet metal may be press-molded to provide unevenness to improve the bending strength. In this case, for example, if the
さらにまた、図13に示すように止水カバー6をプレス成形で外観が瓦屋根(図中の例ではスレート瓦をイメージ)にようにするなども可能であり、太陽光発電屋根の意匠性の向上に容易に対応できる。さらに特に図示しないが、このようにプレス成形によって止水カバー6の裏面にも凹凸が生じるようにすると、棟側フレームと止水カバーの間に空気の流れる隙間が生じるので通気性がよくなり、結露や湿気が溜まりにくく、また、雨水が毛細管現象で引き込まれにくいので、棟側フレームと止水カバーの接触面が水分によって腐食される可能性を極力少なくでき腐食防止抑制作用が得られる。
Furthermore, as shown in FIG. 13, the
1:太陽電池モジュール
2:棟側フレーム(設置フレーム)
3:軒側フレーム(設置フレーム)
4:軒側カバー
5a:枠部
6:止水カバー(弾性部材)
6a:弾性変形部
6b:雨返し部(止水領域)
6c:止水用突起(止水領域)
7:挿入口
9:雨水
11:シール材
12:棟側端部カバー
13:ネジ
14:突起部
20:ベース架台
20a:掘り込み部
21:棟側フレーム(設置フレーム)
22:棟側フレーム(設置フレーム)
31:軒側フレーム(設置フレーム)
32:軒側フレーム(設置フレーム)
40:木ネジ
41:軒側カバー
42:軒側カバー
61:止水カバー(弾性部材)
62:止水カバー(弾性部材)
90:屋根
91:屋根瓦
92:瓦一体型太陽電池モジュール
93:瓦状本体
95:発電部
99:棟
100:軒
T:配置間隔
W:発電部固定用フレーム
1: Solar cell module 2: Building side frame (installation frame)
3: Eave side frame (installation frame)
4:
6a:
6c: Water stop protrusion (water stop region)
7: Insertion port 9: Rainwater 11: Sealing material 12: Building side end cover 13: Screw 14: Projection 20:
22: Building side frame (installation frame)
31: Eave side frame (installation frame)
32: Eave side frame (installation frame)
40: Wood screw 41: Eave side cover 42: Eave side cover 61: Water stop cover (elastic member)
62: Water stop cover (elastic member)
90: roof 91: roof tile 92: tile-integrated solar cell module 93: tile-shaped main body 95: power generation unit 99: building 100: eaves T: arrangement interval W: power generation unit fixing frame
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