JP2008101466A - 太陽電池モジュール固定装置及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】荷重に対し、太陽電池モジュールのフレーム強度を上げることなく強固に固定すると共に、太陽電池モジュール間の電気的導通を確実かつ簡便にできる太陽電池モジュール固定装置及びその形成方法を提案する。
【解決手段】係止用開口部３を有する直線状のレール溝２を備えた基台１と、基台１の上側に配置され、周辺部が導電性を有する太陽電池モジュールと、レール溝２の直線方向の所定位置で、係止用開口部３と係合された締着部材６と、基台１に対して、太陽電池モジュールを介した状態で、押圧固定された第１の押圧部材４と、電気的に接地され、且つ、太陽電池モジュールの周辺部に対して下側から導通状態で押圧固定された第２の押圧部材５とを備えた太陽電池モジュール固定装置とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池モジュール固定装置及びその形成方法に関するものである。

近年、地球環境問題への関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術のひとつとして、太陽光発電システムが注目され、その実用化が加速されてきている。太陽光発電システムは、その構成要素である太陽電池により太陽光エネルギーを電力に変換して利用するものである。

本出願人は、家屋等の屋根と一体的に多数の太陽電池モジュールを取りつける場合、係止用開口部を有した直線状のレール溝を設けた基台と該基台上に配置された前記太陽電池モジュールの周縁部を押圧して当接固定するための押圧部材と前記レール溝に沿って移動可能でかつ前記係止用開口部に係合させながら前記押圧部材を固定するための締結部材とを備えてなる屋根固定装置を提案している。

これは、図４（ｂ）に示すように、屋根上に固定装置Ｋ（Ｋ１〜Ｋ８）を多数配置して太陽電池モジュールＰ（Ｐ１〜Ｐ２）を屋根上に配する場合、図４（ａ）に示すように、屋根用固定装置Ｋの基台１上に配置された押圧部材４をボルト等で締め付けることにより、前記太陽電池モジュールＰのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂを押圧して当接固定されるようにし、前記基台１のレール溝に沿って前記押圧部材を移動可能とすることで屋根用固定装置Ｋの設置位置の許容範囲が大きくなり、施工性が向上し、また、縦桟や横桟を不要として部材の削減を図るものである（特許文献１を参照）。

また、このような固定装置において、一つの係止部で２枚以上の太陽電池モジュールを系止すると同時に前記押圧部材で、太陽電池モジュールのフレームに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破ることにより、屋根傾斜方向の太陽電池モジュールどうしを電気的に導通させることを提案した。
特願２００１−２９４０５１号

しかしながら、図６に示すように、太陽電池モジュールのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破るために、押圧部材に鋭凸状の導通部４ｃが形成されており、当該導通部４ｃでフレーム部材１６Ａ、１６Ｂを押圧する構造上、フレーム部材１６Ａ、１６Ｂの押えが点接触となっている。このような状態で、太陽電池モジュールに一定以上の風荷重が掛かった場合、実験によれば風荷重が太陽電池モジュールＰを持ち上げる方向に作用すると、太陽電池モジュール本体１５を構成しているガラスが撓み、太陽電池モジュールのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂが撓む。この時押圧部材４が導通部４ｃで点接触で押圧して当接固定しているため、フレーム部材が押圧部材から抜け出す方向に力が作用し、フレーム部材の撓みが増大しフレーム部材がガラス面から外れてしまうといった不具合の恐れがあり、このため、太陽電池モジュールを構成するフレーム部材の強度を上げねばならない。これは、大型化や重量増といった問題に繋がる。

また、太陽電池モジュールのフレームに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破るために、押圧部材に導通部４ｃが形成されており、当該導通部４ｃでフレーム部材１６を上から押圧するため、雨水などが当該押圧部に溜まりやすく、アルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破った部分に滞留する恐れがあり、腐食の進行の懸念があった。

そこで、本発明は上述の諸事情に鑑みてなされたものであり、荷重に対し、太陽電池モジュールのフレーム強度を上げることなく強固に固定すると共に、太陽電池モジュール間の電気的導通を確実かつ簡便にできる太陽電池モジュール固定装置及びその形成方法を提案することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュール固定装置は、係止用開口部を有する直線状のレール溝を備えた基台と、前記基台の上側に配置され、周辺部が導電性を有する太陽電池モジュールと、前記レール溝の直線方向の所定位置で、前記係止用開口部と係合された締着部材と、前記基台に対して、前記太陽電池モジュールを介した状態で、押圧固定された第１の押圧部材と、電気的に接地され、且つ、前記太陽電池モジュールの周辺部に対して下側から導通状態で押圧固定された第２の押圧部材と、を備えたものである。

また、前記太陽電池モジュールの周辺部は、絶縁性被膜が形成された導電性フレーム部材からなり、且つ、前記絶縁性被膜が破れて露出した前記導電性フレーム部材と前記第２の押圧部材とが導通状態で押圧固定されている、ことを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュール固定装置の形成方法は、係止用開口部を有する直線状のレール溝を備えた基台と該基台の上側に位置する第１の押圧部材との間であって、前記レール溝の直線方向の所定位置において、前記係止用開口部と係合する第１の締着部材を用いて、太陽電池モジュールを固定する固定工程と、前記太陽電池モジュールに対して、導電性材料からなる第２の押圧部材を、第２の締着部材を用いて前記太陽電池モジュールの下側から押圧することによって、前記太陽電池モジュールと前記第２の押圧部材とを導通させる導通工程と、を備えるものである。

また、前記太陽電池モジュールは、絶縁性被膜が形成された導電性フレーム部材を有し、前記導通工程は、前記第２の締着部材を用いて前記第２の押圧部材を押圧することによって、前記絶縁性被膜を破ることで、前記第２の押圧部材と前記導電性フレーム部材とを導通させるものである、ことを特徴とする。

さらに、接地用配線と前記第２の押圧部材とを結合して電気的な接地を行う接地工程、をさらに有するものである。

本発明の太陽電池モジュール固定装置は、係止用開口部を有する直線状のレール溝を備えた基台と、前記基台の上側に配置され、周辺部が導電性を有する太陽電池モジュールと、前記レール溝の直線方向の所定位置で、前記係止用開口部と係合された締着部材と、前記基台に対して、前記太陽電池モジュールを介した状態で、押圧固定された第１の押圧部材と、電気的に接地され、且つ、前記太陽電池モジュールの周辺部に対して下側から導通状態で押圧固定された第２の押圧部材と、を備えたものである。

また、本発明の太陽電池モジュール固定装置の形成方法は、係止用開口部を有する直線状のレール溝を備えた基台と該基台の上側に位置する第１の押圧部材との間であって、前記レール溝の直線方向の所定位置において、前記係止用開口部と係合する第１の締着部材を用いて、太陽電池モジュールを固定する固定工程と、前記太陽電池モジュールに対して、導電性材料からなる第２の押圧部材を、第２の締着部材を用いて前記太陽電池モジュールの下側から押圧することによって、前記太陽電池モジュールと前記第２の押圧部材とを導通させる導通工程と、を備えるものである。

これら本発明によれば、太陽電池モジュール固定装置自体の設置位置の許容範囲が大きくなり施工性が向上するので、例えば、太陽電池モジュールが複数の段差を有し傾斜して設けられる屋根材の上に設置される場合においても、長尺部材を何ら使用することなく、太陽電池モジュールを屋根上に容易にかつ安定して作業性良好に設置でき、しかも太陽電池モジュールをすべて設置した状態の外観を良好にすることが可能となる。

また、太陽電池モジュールに想定以上の風荷重が掛かり、風荷重が太陽電池モジュールを持ち上げる方向に作用した場合でも、上側の第１の押圧部材で太陽電池モジュールを強く押さえ込むことができるので、フレームの強度を上げることなくフレームの撓みを最小限に押さえることができる。

さらに、下側の第２の押圧部材に、太陽電池モジュールの周辺部との導通部を設けることができるので、太陽電池モジュールどうしを電気的に導通させても雨水等の影響による腐食の進行を抑制することができる。

以下、平板状の屋根設置体である太陽電池モジュールを屋根上に配設する場合を例にとり、本発明の実施形態を、模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。

図１（ａ）、（ｂ）に本発明の屋根固定装置Ｋの組立手順を示す斜視図を示す。図１（ｂ）に示すように、本発明の屋根用固定装置Ｋは、係止用開口部３を有した直線状のレール溝２を１以上設けた板状の基台１と、この基台１上に配置された後記する太陽電池モジュールの周縁部を押圧して当接固定するための板状をなす第１の押圧部材４と、前記太陽電池モジュールの周縁部を電気的に導通させるための板状をなす第２の押圧部材５と、レール溝２に沿って移動可能でかつ係止用開口部３に係合させながら押圧部材４を固定するための締着部材であるボルト６、ナット７を備えて成る。

ここで、基台１は例えばアルミニウム等の軽量で強度に優れた金属材料で構成される。また、図１（ａ）に示すように、この基台１の左右両端部１ａにはレール溝２が少なくとも１以上、直線状に設けられ、基台１の中央部１ｂは溝（または凹部）に形成されており、この溝（または凹部）には後記する屋根材に固定するための釘孔１ｃである貫通孔が複数設けられている。レール溝２は図示のように２本とするのが構造が簡単であり、しかも堅固に押圧部材４を取りつけることができ望ましい。

また、レール溝２はその最上部に溝幅が急に狭くなった係止用開口部３が形成されているが、必ずしもレール溝２の最上部でなくともよく、溝幅が狭く押圧部材４を固定するためのボルト６の頭部６ａを係合させることができればよく、その場所は特定されるものではない。また、第１の押圧部材４と第２の押圧部材５はこれらで押圧する部材より硬く例えばステンレス等の導電性を有し強度的にも優れた金属材料（導電性材料）から構成される。第１の押圧部材４の縦横方向には後記する太陽電池モジュールを押圧して当接固定するための押圧部４ｂが太陽電池モジュールのフレームの周縁部に設けられた突起上の額の形状にそって面接触する様に形成され、太陽電池モジュールの周縁部を押圧する。さらに、第２の押圧部材５は第１の押圧部材４の下側に配置され太陽電池モジュールの周縁部を押圧するための押圧片５ａが設けられ、さらに、第２の押圧部材５は第１の押圧部材４で太陽電池モジュールを押圧して当接固定した後、第１の押圧部材４にボルト、ナットで締着することにより、前記押圧片５ａが太陽電池モジュールの周縁部を押圧するようにしている。

ここで、前記第２の押圧部材における当接部には、鋭凸状の導通部５ｂが設けられ、前記太陽電池モジュールにおける周縁部の表面に形成されている絶縁性被膜を突き破ることができるようになっている。これにより、第２の押圧部材と太陽電池モジュールの周縁部とが電気的に接続され接地できるようになっている。電気的な接地は、地上からの接地用配線を別途設け、第２の押圧部または前記基台１とこの配線を結合することによって可能である。

また、ボルト６は押圧部材４の貫通孔４ｄに挿通されナット７で締付けることにより、溝幅が急に狭くなった係止用開口部３によりボルト６の頭部６ａが係合され、押圧部材４は基台１に堅固に固定される。

さらに、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、基台１にはその中央部１ｂにビス８や釘を挿入するための貫通孔１ｃが形成されており、基台１はスレートなどの屋根材１０、屋根構造材１１及び垂木１２にビス８や釘等が入り込むことにより固定される。この際に、ビス８や釘を挿入する孔の防水を行うため、基台１と屋根材１０との間に例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・ラバー）等の弾性部材であるシール材７を介在させるとよい。基台１の下面にこのシール材７を貼着させるが、このシール材７の接着面は中央部が窪んだ形状になっており、シール材７をこの面に貼り付け、ビス８などを屋根材１０及び屋根構造材１１等に打ち込んだ際に、その圧力により基台１の貫通孔１ｃにシール材７が入り込むことで防水性能をいっそう高めている。

図３に屋根上に敷設された屋根材１に、屋根用固定装置の多数を配設した様子と、屋根用固定装置Ｋ１の拡大斜視図を示す。図３に示すように、多数の屋根用固定装置Ｋ（例えば屋根用固定装置Ｋ１〜Ｋ８）をレール溝２の長手方向に対し直交する方向に所定間隔を置いて、複数設けた固定装置群（例えば、屋根用固定装置Ｋ１〜Ｋ４で構成されるＫＡや屋根用固定装置Ｋ５〜Ｋ８で構成されるＫＢ）を複数条に配設するとともに、前記固定装置群どうしの間に太陽電池モジュールの互いに平行な２辺の部分が押圧して当接固定されるように配設されている。

また、図５に示すように、太陽電池モジュールＰを電気的に導通させ接地させる際には、太陽電池モジュールＰを固定する第２の押圧部材５の押圧片５ａを利用して、太陽電池モジュールＰのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装膜等を破ることにより、屋根の流れ方向の太陽電池モジュールＰどうしを電気的に導通させることができ、太陽電池モジュールが漏電した際にも安全性を確保できる。この際、図４の実施形態によれば、真ん中の屋根固定装置Ｋ５〜８は屋根の流れ方向の隣接する太陽電池モジュールＰどうしを電気的に導通させるので、屋根の流れ方向に並ぶ太陽電池モジュールＰを支持する屋根固定装置（例えば、Ｋ１，２，５，６の組とＫ３，４，７，８の組）の各組について、１個の屋根固定装置が前記接地用配線に接続されていればよい。また、横方向の化粧板を、屋根の流れ方向に垂直な横方向に設ける場合、この化粧板を横方向の電気的な導通に利用することで、例えば、屋根固定装置のＫ１，２，５，６の組とＫ３，４，７，８の組の両組に対して、１個の屋根固定装置が前記接地用配線に接続されていればよい。

また、第２の押圧部材５は太陽電池モジュールＰの周縁部を下側から押圧し、太陽電池モジュールＰのフレーム部材１６に施されているアルマイト皮膜やクリア塗装膜等を破ることにより、アルマイト皮膜やクリア塗装膜等の破れた部位に雨水等がかからず雨水等による腐食の進行を防ぐことができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能である。

本発明に係る屋根用固定装置の組立の様子を模式的に説明する図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は斜視図である。 本発明に係る屋根用固定装置を屋根に取付ける際の様子を模式的に説明する図であり、（ａ）（ｂ）は分解断面図、（ｃ）は断面図である。 本発明に係る屋根固定装置を屋根に配置した様子を模式的に説明する斜視図である。 従来の屋根用固定装置に太陽電池モジュールを取付けた様子を模式的に説明する図であり、（ａ）は屋根固定装置に太陽電池モジュールを取付けた状態の断面図、（ｂ）は屋根固定装置に太陽電池モジュールを取付けた状態の斜視図である。 本発明に係る屋根用固定装置の組立の様子を模式的に説明する断面図である。 従来の屋根固定装置と太陽電池モジュールに荷重が作用した様子を模式的に説明する断面図である。

符号の説明

１： 基台
１ａ：端部
１ｂ：中央部
１ｃ：釘孔
２： レール溝
３： 係止用開口部
４： 第１の押圧部材
４ｂ：押圧部
４ｃ：角部
４ｄ：貫通孔
５： 第２の押圧部材
５ａ：押圧片
６： ボルト（締着部材）
６ａ：ボルト頭部
７： ナット（締着部材）
８： シール材
１０：屋根材
１１：屋根下地材
１２：垂木
１５：太陽電池本体
１６Ａ、１６Ｂ：フレーム部材
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４：太陽電池モジュール
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８：屋根用固定装置

Claims (5)

1. 係止用開口部を有する直線状のレール溝を備えた基台と、
   前記基台の上側に配置され、周辺部が導電性を有する太陽電池モジュールと、
   前記レール溝の直線方向の所定位置で、前記係止用開口部と係合された締着部材と、
   前記基台に対して、前記太陽電池モジュールを介した状態で、押圧固定された第１の押圧部材と、
   電気的に接地され、且つ、前記太陽電池モジュールの周辺部に対して下側から導通状態で押圧固定された第２の押圧部材と、
   を備えた太陽電池モジュール固定装置。
2. 前記太陽電池モジュールの周辺部は、絶縁性被膜が形成された導電性フレーム部材からなり、且つ、前記絶縁性被膜が破れて露出した前記導電性フレーム部材と前記第２の押圧部材とが導通状態で押圧固定されている、ことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール固定装置。
3. 係止用開口部を有する直線状のレール溝を備えた基台と該基台の上側に位置する第１の押圧部材との間であって、前記レール溝の直線方向の所定位置において、前記係止用開口部と係合する第１の締着部材を用いて、太陽電池モジュールを固定する固定工程と、
   前記太陽電池モジュールに対して、導電性材料からなる第２の押圧部材を、第２の締着部材を用いて前記太陽電池モジュールの下側から押圧することによって、前記太陽電池モジュールと前記第２の押圧部材とを導通させる導通工程と、
   を備える太陽電池モジュール固定装置の形成方法。
4. 前記太陽電池モジュールは、絶縁性被膜が形成された導電性フレーム部材を有し、
   前記導通工程は、前記第２の締着部材を用いて前記第２の押圧部材を押圧することによって、前記絶縁性被膜を破ることで、前記第２の押圧部材と前記導電性フレーム部材とを導通させるものである、
   ことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール固定装置の形成方法。
5. 接地用配線と前記第２の押圧部材とを結合して電気的な接地を行う接地工程、をさらに有する請求項３又は４に記載の太陽電池モジュール固定装置の形成方法。

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