JP2012028427A - 太陽電池モジュールの敷設構造 - Google Patents

Abstract

【課題】陸屋根等の平坦な設置面上に、架台を利用せず、低コストで簡単に太陽電池モジュールを設置し得る太陽電池モジュールの敷設構造を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１を設置面Ｇ上に複数行×複数列にわたって直置きし、各太陽電池モジュール１の角部を、短尺の綱体４を介して、行方向又は列方向に隣接する他のモジュール１の角部に連結する。４枚のモジュール１の各角部が十字状に突き合わされる箇所では、行方向又は列方向に隣接する２枚のモジュール１の角部同士を連結する綱体４同士を互いに交絡させる。これにより、モジュール１同士が、綱体４の配設方向と直交する方向にも拘束された連結体１０が構成される。連結体１０の四隅は、設置面Ｇに固定された支持体６に綱体７を介して緊結する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、陸屋根をはじめとする比較的勾配の緩い平坦な設置面に、複数枚の太陽電池モジュールを並べて敷設するための敷設構造に関する。

平坦な設置面上に太陽電池モジュールを設置するに際しては、例えば特許文献１に開示されているように、鉄筋コンクリート製の基礎構造体を設置面上の複数箇所に構築し、それらの基礎構造体上に鉄骨製の架台を組んで、その架台上に太陽電池モジュールを所定の勾配で設置する構造がよく採用されている。また、上述のような架台を支持するための基礎構築体に関しては、例えば特許文献２に開示されているように、コンクリート製の基礎ブロックを設置面上に、単に据え置くだけとした構成も公知である。この場合は、基礎ブロック自体の重量が、風荷重に対するカウンターウエイトとして作用する。

あるいは、特許文献３に開示されているように、太陽電池モジュールを保持する鉄骨架台の四隅に杭状の支柱を打ち込むなどして、架台を設置面内に固定する構造も公知である。

特開２００７−３５８４９号公報 特開平１１−１７７１１４号公報 特開平５−３３３５号公報

例えばビルの屋上の陸屋根面に太陽電池モジュールを設置する場合、陸屋根上にコンクリート製の基礎構造体を構築し、その上に鉄骨製の架台を組み上げるのは、施工手間やコスト面での負担が大きい。また、組み上げられる架台によって、建物の美観も損なわれかねない。さらに、架台が大きくなると、その分、建物本体の屋根構造体にかかる荷重負担も大きくなる。したがって、既設建物の屋上に後から架台を設置する場合には、建物本体の増強工事が必要になることもある。新築建物の本体工事と一緒に屋上に架台を設置する場合でも、屋根梁その他の構造材を過剰に配置しなければならなくなる。

また、架台を支持する基礎構造体が、建物屋上の防水層を貫通して建物本体の屋根構造体に結合されることになると、基礎構造体まわりの防水納まりが非常に複雑になり、防水施工の手間やコストが嵩んでしまう。そのように防水納まりにおいては、上方に架台が設置されて、設置面周りの作業空間が狭くなりやすいので、定期的なメンテナンスにおける施工性も損なわれやすい。

本発明は、上述のような事情に鑑みてなされたもので、陸屋根をはじめとする比較的勾配の緩い平坦な設置面上に、従来のような架台を利用せず、従来よりも低コストで簡単に、かつ、実用上、十分な強度をもって太陽電池モジュールを設置することのできる太陽電池モジュールの敷設構造を提供するものである。

本発明の太陽電池モジュールの敷設構造は、平面視矩形をなす平板状の太陽電池本体と、その周縁部を包囲する枠体とを備えた太陽電池モジュールを、平坦な設置面上に、行方向及び列方向に複数枚ずつ直置きして並べるものである。すなわち、本発明は、従来のような架台を利用せず、設置面上に太陽電池モジュールを直置きすることを基本的特徴として構成される。したがって、当然ながら太陽電池モジュールの設置角度は水平に近いものになる。ただし、個々の太陽電池モジュールが、その受光面を若干、傾斜させるように構成されていても、本発明は実施可能である。

本発明の太陽電池モジュールの敷設構造においては、各太陽電池モジュールの角部が、前記枠体の当該角部近傍に掛着された綱体を介して、行方向又は列方向に隣接する他の太陽電池モジュールの角部に連結されるとともに、４枚の太陽電池モジュールの各角部が十字状に突き合わされる箇所においては、行方向又は列方向に隣接する２枚の太陽電池モジュールの角部同士を連結する前記綱体同士が互いに交絡するように配設されて、太陽電池モジュールが行方向及び列方向に複数枚ずつ分離不能に連結された連結体が構成される。

ここで「綱体」とは、鋼製のワイヤや化学繊維製のロープ等、少なくとも実用的な引張強度と耐候性を備えた可撓性の線状材料を包括する概念であり、本発明において、特にその材質や詳細な編成構造は限定しない。各太陽電池モジュールの角部同士を短尺の綱体で連結することにより、太陽電池モジュール同士が綱体の長さに相当する間隔を設けて、若干の移動自由度を維持しながら、互いに連結される。このとき、４枚の太陽電池モジュールの各角部が十字状に突き合わされる箇所においては、行方向又は列方向に隣接する２枚の太陽電池モジュールの角部同士を連結する前記綱体同士を互いに交絡させる（２本の綱体の互いの中間部を屈曲させて略Ｘ字状になるように絡める）ことにより、極めて簡単に、行方向及び列方向の連結状態を保持することができる。

さらに、本発明は、こうして構成された連結体の四隅が、設置面に固定された支持体に、緊結手段を介して連結されたことを特徴とする。この構成により、太陽電池モジュールの連結体全体が、設置面上をむやみに移動したり、設置面から浮き上がったりしないような状態で、しっかりと敷設される。

ここで「支持体」とは、例えば設置面に埋設固定されたアンカー部材や小さい支柱のような部材をいうが、特にその詳細な構造は限定しない。どのような構成であれ、支持体自体の構成は単純かつコンパクトなもので十分であるから、支持体が設置面を貫通する部位に防水施工が必要になるとしても、その防水納まりは非常に簡素なもので済む。しかも、支持体の上方には架台その他の構造物が存在しないから、防水施工も楽である。

連結体の四隅を支持体に連結する緊結手段には、連結体の四隅に位置する太陽電池モジュールの枠体外角部と支持体との間に綱体を張設し、これを連結体の四隅外方に向けて緊張するような構成を採用するのが実用的である。この「綱体」には、太陽電池モジュール同士を連結する前記の綱体と同様の部材を利用することができる。

さらに本発明は、前記太陽電池モジュールの敷設構造における綱体が、枠体の角部近傍に着脱自在に取り付けられた連結金具に掛着されることを特徴とする。このような構成を採用すれば、太陽電池モジュールの任意の角部に任意の向きで、綱体を無理なく掛着することができるので、太陽電池モジュールを敷き並べながら、それらを相互に連結する作業も格段に容易になる。また、一部の綱体の掛着を解除して連結体を部分的に分離すれば、太陽電池モジュール同士を重ね合わせることも可能になる。

さらに本発明は、前記太陽電池モジュールの敷設構造における連結金具が、設置面に当接する脚部を具備し、この脚部は、太陽電池モジュールの設置高さを調節しうるように構成されていることを特徴とする。これにより、設置面の不陸や段差を吸収して太陽電池モジュールを精度良く設置することが可能になる。また、太陽電池モジュールの受光面に若干、傾斜角を設けて敷設することも可能になる。

本発明は、平坦な設置面上に大がかりな基礎構造体を施工したり、架台を組み上げたりするのではなく、設置面上に太陽電池モジュールを単純に直置きして並べるものであるから、敷設作業が極めて簡単であり、低コストで実施することができる。

太陽電池モジュールは、その各角部が、他の太陽電池モジュールの角部と綱体を介して連結されるので、それらの連結体は全体として構造的に安定したものになり、該連結体の四隅を支持体に緊結することにより、連結体全体が設置面上にしっかりと敷設される。支持体自体は単純かつコンパクトなものでよいので、支持体が設置面を貫通する部位に防水施工を行うのも容易である。

このように、本発明の太陽電池モジュールの敷設構造は、きわめて簡単かつ低コストで実施できるから、従来、構造的事情や経済的事情から太陽電池モジュールの敷設が困難であったような設置面でも手軽に実施することができ、太陽光発電システムの更なる普及促進に大いに寄与する。

しかも、本発明の太陽電池モジュールの敷設構造は、比較的勾配の緩い平坦な設置面であれば、その表面の材質や表層構造等を問わずに実施可能である。太陽電池モジュールの連結体の四隅を緊結する支持体さえ確保可能なら、未舗装の地盤面や芝生面、草原等であっても実施可能であり、さらには雪原や氷結した湖面に、一時的に太陽電池モジュールを設置するような態様にも利用可能である。

本発明の太陽電池モジュールの敷設構造の全体的構成を示す平面図である。 本発明の太陽電池モジュールの敷設構造の全体的構成を示す側面図である。 本発明の太陽電池モジュールの敷設構造の要部斜視図である。 本発明の太陽電池モジュールの敷設構造における、太陽電池モジュールの枠体及び連結金具の構成例を示す部分断面図である。 本発明の太陽電池モジュールの敷設構造における、太陽電池モジュールの並べ替えパターンの一例を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。

図１及び図２は、本発明の太陽電池モジュールの敷設構造の全体的構成を示す。本発明に係る太陽電池モジュール１自体の基本的構成は、平面視矩形をなす平板状の太陽電池本体２と、その周縁部を包囲する枠体３とを備えるものである。本発明において、太陽電池本体２の詳細な構造は特に限定しない。枠体３の構造については、例えば、太陽電池本体２の周縁部のみを包囲するものでもよいし、或いは、太陽電池本体２の底面全体を含めて包囲するものでもよい。枠体３の材質は、鋼やアルミニウム合金その他の金属とするのが実用的であるが、合成樹脂製のものでもよいし、場合によってはセメントコンクリート等の成形品を枠体兼ベースブロックとして利用することもできる。ただし、本発明は、太陽電池モジュール１を設置面Ｇ上に直置きするものであるから、少なくとも太陽電池本体２や、それを包囲する枠体３の底面は、その全体にわたって、設置面Ｇ上に直置きしても支障ない程度の表面強度、防水性、耐久性等を備えていることが望ましい。

太陽電池モジュール１を敷設する設置面Ｇは、比較的勾配の緩い平坦な面であれば、特にその表面の材質や表層構造等は限定されない。例示形態では、建物屋上に設けられる陸屋根を設置面Ｇとしている。この設置面Ｇの全面には、例えばアスファルト防水層や樹脂シート防水層等による防水処理（図示せず）が施されている。

本発明においては、上述の設置面Ｇ上に、上述の太陽電池モジュール１を、少なくとも行方向（図１における紙面横方向）及び列方向（同、縦方向）にそれぞれ複数枚ずつ敷き並べ、全体として大きな矩形格子状の連結体１０を構成する。例示形態では５行×４列の連結体１０が形成されている。

本発明の要部は、図１に示すように、各太陽電池モジュール１の４つの角部が、それぞれ行方向又は列方向に隣接する他の太陽電池モジュール１のいずれかの角部と、短尺の綱体４を介して連結される点にある。この綱体４には、例えば鋼製のワイヤや化学繊維製のロープ等を好適に利用することができる。綱体４の連結方向は、各角部毎に行方向又は列方向のいずれか一方に設定され、斜め方向はない。

すなわち、連結体１０の外周部分では、その辺方向に沿って綱体４が配設され、辺方向に隣接する太陽電池モジュール１の外周角部同士が連結される。一方、外周以外の部分では、行方向又は列方向のいずれか一方に沿って綱体４が配設される。例示形態では、全ての綱体４が、行方向に統一して配設されている。このとき、太陽電池モジュール１の各角部が十字状に突き合わされる箇所（４枚の太陽電池モジュール１が「田」字状に配置されるその中央部）においては、隣接する２枚の太陽電池モジュール１の角部同士を連結する綱体４同士が、互いに交絡するように配設される。ここで「交絡」とは、２本の綱体４の互いの中間部が屈曲して略Ｘ字状に絡まる状態になることをいう。これにより、太陽電池モジュール１の連結体１０は、綱体４の配設方向と直交する方向についても、互いの移動が拘束されることとなる。

太陽電池モジュール１の角部に綱体４を掛着するための具体的な構成を、図３及び図４に拡大して例示する。例示形態に係る太陽電池モジュール１の枠体３は、図４に示すように、全体として枠内側に開口した略溝形の断面形状を有している。詳細には、太陽電池本体２の四周を囲む側壁部３１、該側壁部３１の上縁及び下縁からそれぞれ枠内側に張り出す上フランジ部３２及び下フランジ部３３、上フランジ部３２と対向して上フランジ部３２との間に太陽電池本体２を挟み込んで支持する中フランジ部３４、等を具備する。そして、この枠体３の側壁部３１及び下フランジ部３３に対して、連結金具５が着脱自在に取り付けられる。

連結金具５は、端面略Ｌ字形に連続する直立部５１と下底部５２、さらに下底部５２の端縁の一部から延出して略コ字形に折り返された枠体係止部５３等を具備する。そして、連結金具５の枠体係止部５３を、枠体３の下フランジ部３３に下方から係止させた状態で、下底部５２を下フランジ部３３の下面にあてがい、直立部５１に形成されたネジ孔に固定ネジ５４を螺合して締め付けると、固定ネジ５４の先端が枠体３の側壁部３１を押圧して、枠体係止部５３との間に枠体３を挟持する。このようにして、連結金具５を枠体３の角部に固定することができる。

連結金具５の下底部５２には、脚部取付孔５５が形成されていて、この脚部取付孔５５に適宜の脚部を装着することにより、太陽電池モジュール１を設置面Ｇから若干、持ち上げて敷設することができる。例示形態に係る脚部は、脚部取付孔５５に装着されたボルト状部材５６と、その下端に螺装された円錐台形状の足部５７とからなり、足部５７を回動させると設置面Ｇからの高さを調節することができるようになっている。

連結金具５の直立部５１は枠体３の角部よりも側方へ突出しており、その先端近傍に形成された綱体掛着孔５８に、綱体４の端末が環状に掛着される。綱体４の端末構造は特に限定しないが、綱体４の端末が適宜の止め具等を介して開閉自在に構成されていてもよい。

このような連結金具５を、各太陽電池モジュール１の枠体３の角部に１個づつ取り付けることにより、各太陽電池モジュール１の角部同士を綱体４で連結することができる。そして、４枚の太陽電池モジュール１の各角部が十字状に突き合わされる箇所においては、２枚ずつの太陽電池モジュール１を同方向に連結する２本の綱体４同士を互いに交絡させるという簡素な工夫により、それらの太陽電池モジュール１を直交方向にも拘束することができる。

上述した枠体３及び連結金具５の構造は、あくまでも一例であって、本発明は例示形態に限定されるものではないが、このように簡素な連結構造により、複数行×複数列に及ぶ太陽電池モジュール１の連結体１０をきわめて迅速に、かつ低コストで構成することができる。

こうして構成された太陽電池モジュール１の連結体１０は、強風によって浮き上がったり暴れたりすることのないよう、設置面Ｇ上にしっかりと固定されなければならない。そこで、連結体１０の外側四隅に位置する太陽電池モジュール１の外角部が、設置面Ｇに固定した適宜の支持体に、適宜の緊結手段を介して連結される。

例示形態における支持体６は、略円柱状又は略円錐台形状の台座部６１に丸環６２が取り付けられたものである。台座部６１は、数本のアンカー（図示せず）を介して、建物の屋根スラブに固定されている。アンカーが設置面Ｇの防水層を貫通する部分には、局所的な防水処理が施されている。

一方、連結体１０の四隅に位置する太陽電池モジュール１の枠体３の外角部には、上述と同じ連結金具５が取り付けられている。その連結金具５と支持体６との間には、綱体７が張設されて、この綱体７が緊結手段を構成する。この綱体７は、太陽電池モジュール１同士を連結する上述の綱体４と同じ材料を利用するものでもよいし、綱体４とは異なる材料からなるものであってもよい。

綱体７を緊張させることにより、風圧に抵抗するための張力が、連結体１０全体に付与される。綱体７を緊張させるために、図示しない適宜の巻締装置等が利用されてもよい。

綱体７の緊結方向は、連結体１０の対角線方向とするのが合理的である。なお、連結体１０全体の面積が大きい場合や、連結体１０を構成する太陽電池モジュール１の枚数が特に多い場合は、必要に応じ、連結体１０の外角部だけでなく、外周辺の中間部分にも同様の緊結手段を配置して支持体に連結する。

また、連結体１０が強風を受けると、綱体４の交絡部分や足部５７と設置面Ｇとの接触部分等から騒音（振動音）が発生するおそれもある。そのような騒音を防ぐためには、例えば綱体４は鋼製ワイヤにビニル被覆を施したものとしたり、足部５７に緩衝性を有する材料を利用したりするのも好ましい。

このように構成される太陽電池モジュール１の連結体１０は、各太陽電池モジュール１を連結する綱体４、７の一部を解除することによって、所望の形態に分離可能である。したがって、例えば設置面Ｇに施工された防水層の定期的なメンテナンス処理に際し、或いは天候条件の激しい悪化に際して、太陽電池モジュール１を邪魔にならない場所へ一時的に移動させる、といった取り扱いも可能になる。

具体的には、図５に示すように、左側の支持体６を基点とする行方向の連結は維持したまま、右側の太陽電池モジュール１を交互に反転させながら、最左側の太陽電池モジュール１の上に順次、重ねていくような変形も容易である。この態様では、太陽電池モジュール１の１枚（１列）分のスペースに、複数枚（複数列）分の太陽電池モジュール１を重ねることができる。これを再度、展開して設置面Ｇ上に固定するのも、もちろん容易である。

１ 太陽電池モジュール
１０ 連結体
２ 太陽電池本体
３ 枠体
４ 綱体
５ 連結金具
６ 支持体
７ 綱体（緊結手段）
Ｇ 設置面

Claims (4)

1. 平面視矩形をなす平板状の太陽電池本体と、その周縁部を包囲する枠体とを備えた太陽電池モジュールを、平坦な設置面上に、行方向及び列方向に複数枚ずつ直置きして並べる太陽電池モジュールの敷設構造であって、
   各太陽電池モジュールの角部が、前記枠体の当該角部近傍に掛着された綱体を介して、行方向又は列方向に隣接する他の太陽電池モジュールの角部に連結されるとともに、
   ４枚の太陽電池モジュールの各角部が十字状に突き合わされる箇所においては、行方向又は列方向に隣接する２枚の太陽電池モジュールの角部同士を連結する前記綱体同士が互いに交絡するように配設されて、太陽電池モジュールが行方向及び列方向に複数枚ずつ分離不能に連結された連結体が構成され、
   前記連結体の四隅が、設置面に固定された支持体に、緊結手段を介して連結されたことを特徴とする太陽電池モジュールの敷設構造。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールの敷設構造において、
   連結体の四隅を支持体に連結する緊結手段は、連結体の四隅に位置する太陽電池モジュールの枠体外角部と支持体との間に張設されて、連結体の四隅外方に向けて緊張された綱体によって構成されることを特徴とする太陽電池モジュールの敷設構造。
3. 請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの敷設構造において、
   綱体は、枠体の角部近傍に着脱自在に取り付けられた連結金具に掛着されることを特徴とする太陽電池モジュールの敷設構造。
4. 請求項３に記載の太陽電池モジュールの敷設構造において、
   連結金具は設置面に当接する脚部を具備し、この脚部は、太陽電池モジュールの設置高さを調節しうるように構成されていることを特徴とする太陽電池モジュールの敷設構造。

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