JP2014136916A - 縦庇式太陽電池モジュールユニット - Google Patents

Abstract

【課題】取付け作業や保守点検作業が容易となる縦庇式太陽電池モジュールユニットを提供する。
【解決手段】カーテンウォールの縦枠６側の室外側の左右いずれか一方にユニット１の回動支持部３０を設け、他方にユニット１の固定用受け部３１を設ける。ユニット１の縦枠材１３に、回動支持部３０に水平回動可能に係合させる係合部３２と、固定用受け部３１に当接して固定具３７により固定する固定部３３とを設ける。係合部３２を回動支持部３０に係合させると共に、ユニット１を回動支持部３０を中心に水平回動させて固定部３３を固定用受け部３１に当接させ、固定部３３を固定用受け部３１に固定具３７によって固定する。
【選択図】図８

Description

本発明は、建物に設置される太陽電池モジュールユニットに係わり、特にビルの外壁に縦庇として取付ける場合に好適なものに関する。

太陽電池モジュールの建物への設置例として、例えば特許文献１に記載のように、カーテンウォールのガラスパネルの代わりに太陽電池モジュールを組み込んだり、庇に太陽電池モジュールを設けたものが開示されている。これらの太陽電池モジュールの設置例のほか、ビルの外壁に太陽電池モジュールを取付けたものとして、太陽電池モジュールを枠内に組み込んで太陽電池モジュールユニットとし、これをカーテンウォールに縦に取付けたものがあり、この縦庇式のユニットの場合、図１３の横断面図に示す取付け構造が採用されていた。

図１３において、５０はカーテンウォールの縦枠であり、５１はこの縦枠５０に縦庇として取付けられる太陽電池モジュールユニットである。このユニット５１は発電素子(図示せず)を含む樹脂層５２の表裏面をガラスパネル５３で挟持して一体化し、周囲を枠５４で囲んでユニット化したものである。５４ａはこの枠５４の一部を構成する縦枠材であり、この縦枠材５４ａは左右にカーテンウォール側に突出する取付け用の突条５５，５６を有する。一方、カーテンウォールの縦枠５０にボルト５７、ナット５８によりブラケット５９を固定する。そして、このブラケット５９の左右の突条６０，６１の嵌合部６０ａ，６１ａに、縦枠材５４ａの突条５５，５６の嵌合溝５５ａ，５６ａを嵌合して重ね合わせ、ねじ６２，６３により突条５５，５６と突条６０，６１とを結合することにより、ユニット５１をカーテンウォールの縦枠５０に取付けていた。

特開２０００−２９７４９７号公報

しかしながら、図１３に示した従来構造によると、例えばゴンドラを利用した不安定な足場で突条５５，５６と６０，６１どうしの嵌合とねじ６２，６３による結合作業を、ユニット５１の両側から行なう必要がある。また太陽電池モジュールユニット５１は４年に一度の保守点検作業が義務づけられているが、ユニット５１の取外し作業を行なう場合もねじ６２，６３の取外しをユニット５１の両側から行なう必要があり、保守点検作業が容易ではないという問題点がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、取付け作業や保守点検作業が容易となる縦庇式太陽電池モジュールユニットを提供することを目的とする。

請求項１の縦庇式太陽電池モジュールユニットは、カーテンウォールの縦枠の室外側の左右いずれか一方に太陽電池モジュールユニットの回動支持部を設け、他方に太陽電池モジュールユニットの固定用受け部を設け、
太陽電池モジュールユニットの縦枠材に、前記回動支持部に水平回動可能に係合させる係合部と、前記固定用受け部に当接して固定具により固定する固定部とを設け、
前記太陽電池モジュールユニットの前記縦枠材の前記係合部を、前記カーテンウォールの縦枠側の前記回動支持部に係合させると共に、前記太陽電池モジュールユニットを前記回動支持部を中心に水平回動させて前記固定部を前記固定用受け部に当接させ、前記固定部を前記固定用受け部に固定具によって固定することにより、太陽電池モジュールユニットを前記縦枠に取付ける構造としたことを特徴とする。

請求項２の縦庇式太陽電池モジュールユニットは、請求項１に記載の縦庇式太陽電池モジュールユニットにおいて、
前記カーテンウォールの縦枠側に太陽電池モジュールユニットの荷重受けを設け、前記荷重受けに前記太陽電池モジュールユニットを水平回動可能に支持させたことを特徴とする。

請求項３の縦庇式太陽電池モジュールユニットは、請求項１または２に記載の縦庇式太陽電池モジュールユニットにおいて、
前記太陽電池モジュールユニットの縦枠材の前記係合部を、水平断面が弧状をなす形状に形成し、
前記縦枠側の回動支持部を、前記係合部の内周の弧状面を嵌合する軸部と、前記係合部の外周の弧状面に嵌合する凹状弧状面を有して縦枠側に固定具により取付けられる外れ止め部材とにより構成したことを特徴とする。

請求項４の縦庇式太陽電池モジュールユニットは、請求項１から３までのいずれか１項に記載の縦庇式太陽電池モジュールユニットにおいて、
前記回動支持部および前記固定用受け部を、前記カーテンウォールの縦枠にボルト、ナットにより取付けるブラケットに設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、太陽電池モジュールユニットの縦枠材の係合部をカーテンウォールの縦枠側の回動支持部に係合させ、ユニットを水平回動させてユニットの固定部を縦枠側の固定用受け部に当接させて固定具によって固定することにより、ユニットを縦枠に取付ける構造としたので、ユニットをユニットの片側における作業で取付けることができるため、取付けが容易となる。また、ユニットの取外しも片側から行なえるので、保守点検作業が容易となる。

請求項２の発明によれば、カーテンウォールの縦枠側に荷重受けを設け、この荷重受けユニットの荷重を受けさせたので、ユニットの取付け、取外しの際にユニットの荷重を支えておく必要がなく、ユニットの取付け取外しがさらに容易となる。

請求項３の発明によれば、縦枠側の回動支持部を、ユニットの係合部の弧状部の内周面に嵌合する軸部と、前記係合部の外周の弧状面に嵌合する凹状弧状面を有して縦枠側に固定具により取付けられる外れ止め部材とにより構成したので、ユニットがガタつくことなく強固に、かつ係合部が外れることなく係合されると共に、ユニット取付け取外し時におけるユニットの回動範囲が拡大され、取付け取外しがさらに容易となる。

また、外れ止め部材を後付けすることにより、ユニットを上から吊り込むのではなく、横から嵌めることで取付けることが可能となり、保守点検のためにユニットを外す場合もまず外れ止め部材を外し、その後ユニットを外すことにより、横方向に容易にユニットを外すことができる。

請求項４の発明によれば、カーテンウォールの縦枠にユニット取付けのためのブラケットが後付けできるため、既存の縦枠に対しても上記構造のユニットを取付けることが可能となる。

本発明の太陽電池モジュールユニットの一実施の形態を示すビルの斜視図である。 図１の部分拡大図である。 本実施の形態の太陽電池モジュールユニットをビルの縦庇としてカーテンウォールの縦枠に取付けた状態を、２枚１組とするユニットのうちの上方のユニットの上部について示す縦断面図である。 本実施の形態の太陽電池モジュールユニットをビルの縦庇としてカーテンウォールの縦枠に取付けた状態を、２枚１組とするユニットのうちの下方のユニットの下部について示す縦断面図である。 本実施の形態の太陽電池モジュールユニットをビルの縦庇としてカーテンウォールに取付けた状態を示す横断面図である。 本実施の形態の太陽電池モジュールユニットを示す正面図である。 本実施の形態の太陽電池モジュールユニットを示す縦断面図である。 本実施の形態のユニットのカーテンウォールへの取付け構造を示す横断面図である。 図８の部分拡大図である。 本実施の形態の太陽電池モジュールユニットの水平回動範囲を示す平面図である。 （Ａ）は本実施の形態のユニットの荷重受け構造を実現する構成部材を示す分解正面図、（Ｂ）は組立構造を示す縦断面図である。 本実施の形態のユニットの配線構造を示す正面図である。 従来の縦庇式太陽電池モジュールユニットのカーテンウォールへの取付け構造を示す横断面図である。

図１は本発明の太陽電池モジュールユニット１の一実施の形態を示すビルの斜視図、図２はその部分拡大図である。図１、図２に示すように、太陽電池モジュールユニット１は、縦庇の役目も果たすものであり、ビルの外壁を構成するカーテンウォール２に取付けられるものである。図１に示すように、各階において、各カーテンウォール２ごとに２枚のユニット１が縦並びに取付けられ、縦に隣接して配置されるユニット１のケーブルどうしを直列に接続し、図２に示すように、２枚１組で横並びに配置されるユニットどうしはケーブル３ａにより接続され、戻りケーブル３ｂは、ビルの片側等に縦に配線するケーブル３ｃを通して各階のユニットどうしが接続される。また、１グループとなる複数階に共通のケーブル３ｄも配線され、図１に示すように、全体として太陽電池モジュールの直流出力がビル内に設置したパワーコンディショナー４に集約され、ここで直流を交流に変換する等の処理を行なう。

カーテンウォール２には、予め工場においてカーテンウォールがユニットとして組まれて施工現場において互いに外壁として躯体に取付けられるユニット式カーテンウォールと、施工現場においてカーテンウォールとして組立てられるノックダウン方式のものがあるが、本例ではノックダウン方式のものを示している。このカーテンウォール２は、鉄筋コンクリート製床５等の躯体に縦枠６がブラケット(図示せず)を介して取付けられる。

図２に示すように、このカーテンウォール２の枠体は、隣接する縦枠６，６の間に各階対応の横枠７と、上下の横枠７，７間の横枠８とを備える。そして、図３、図４の縦断面図および図５の横断面図に示すように、左右の縦枠６，６と、中間の横枠８と、その下の横枠７で囲まれた枠内にペアガラス９が組み込まれて光透過壁を構成し、左右の縦枠６，６と、中間の横枠８と、その上の横枠７とで囲まれた枠内にガラスパネル１０と耐火ボード１１とが組み込まれて遮光壁を構成する。縦枠６と横枠７，８はいずれも金属製押出形材でなる。

図６はユニット１を示す正面図、図７はその縦断面図である。図６、図７に示すように、このユニット１は、太陽電池モジュール１２をユニット枠１８で囲んで構成される。ユニット枠１８は、ケーブル引き出し側となる一方の縦枠材１３と、その反対側の縦枠材１４と、上枠材１５と、下枠材１６とをタッピングねじ１７で結合して組んだものである。これらの枠材１３〜１６はいずれも押出形材でなる。

図７に示すように、太陽電池モジュール１２は、縦横に配列された複数の発電素子１９を含む樹脂層２０を表裏面のガラスパネル２１Ａ，２１Ｂで挟んで一体化する。そして、図６に示すように、縦枠材１３を装着する側の側面に、端子ボックス２２Ａ，２２Ｂおよびダイオード２５を固着すると共に、各端子ボックス２２Ａ，２２Ｂにそれぞれケーブル２３Ａ，２３Ｂを介して接続されたコネクタ２４Ａ，２４Ｂを備えたものである。ダイオード２５は、互いに直列に接続される複数の発電素子１９のうち、発電しない素子についてはバイパス回路を構成して発電している素子のみの発電電圧を外部に導くために設けられたものである。

図８の横断面図に示すように、太陽電池モジュール１２の端子ボックス２２Ａ，２２Ｂに接続されるケーブル２３Ａ，２３Ｂは、縦枠材１３に設けた開口部１３ａからコネクタ２４Ａ，２４Ｂと共に引き出される。

図８に示すように、カーテンウォール２の縦枠６の室外側端部には、ユニット１を取付けるためのブラケット２７が、ボルト２８およびナット２９により取付けられる。このブラケット２７は水平断面形状がほぼコ字形をなし、このブラケット２７の左右いずれか片側（本実施の形態においては室外側から見て左側）にユニット１の回動支持部３０を設け、他側には固定用受け部３１を設ける。一方、ユニット１の縦枠材１３には、回動支持部３０に水平回動可能に係合させる係合部３２と、固定用受け部３１に固定する固定部３３を設ける。

ブラケット２７に設ける回動支持部３０は、室外側に突出して形成されたＬ字形縦板部３４の先端に形成された軸部３４ａと、外れ止め部材３５とにより構成される。図９に示すように、係合部３２は軸部３４ａの外周の弧状面３４ｂに嵌合される内周の弧状面３２ａを有する。また、外れ止め部材３５は、係合部３２の外周の弧状面３２ｂに嵌合する凹状の弧状面３５ｂを有する。

また、ブラケット２７のＬ字形縦板部３４は、外れ止め部材３５を取付けるための傾斜した縦板部３４ｃを有し、この縦板部３４ｃにねじ孔３４ｄを有する。外れ止め部材３５は、この外れ止め部材３５に設けた貫通孔３５ａに固定具としてのねじ３６を通して縦板部３４ｃに設けたねじ孔３４ｄに螺合し締結することにより、縦板部３４ｃに取付けられる。この外れ止め部材３５は、ユニット１の係合部３２を軸部３４ａに嵌めた後、係合部３２と縦板部３４ｃとの間に嵌めこんでねじ３６により固定するものである。

図８に示すように、ブラケット２７に設ける固定用受け部３１は、ユニット１の縦枠材１３に設けた固定部３３の先端を当接させる段部３１ａを有すると共に、固定具であるねじ３７を螺合するねじ孔３１ｂを有する。

このユニット１は、図１０に２点鎖線で示すように、カーテンウォール２に対して平面視において傾斜した姿勢で係合部３２を軸部３４ａに係止させ、この状態で図９で示したように係合部３２と縦板部３４ｃとの間に外れ止め部材３５をねじ３６によって取付ける。その後、縦枠材１３に設けた固定部３３の先端がブラケット２７の固定用受け部３１の段部３１ａに当接するまで回動させ、図１０に実線で示す状態とする。この実線で示す状態においては、縦枠材１３に設けた固定部３３を固定用受け部３１に当接する。この状態で、図８に示すように、縦枠材１３に設けた固定部３３に設けた貫通孔３３ａにねじ３７を通して固定用受け部３１のねじ孔３１ｂに螺合し締結することにより、ユニット１が縦枠６に取付けられる。

次にユニット１の荷重受け機構について説明する。図１１（Ａ）に示すように、前記係合部３２の途中に側面から切欠き３２ｃを設ける。一方、前記ブラケット２７に、図１１（Ｂ）に示すように、切欠き３２ｃに遊嵌して切欠き３２ｃの上辺３２ｄを上面に当接させるブロック状の荷重受け３８を固定具であるねじ３９により取付ける。この荷重受け３８の取付け部位を図８に２点鎖線で示す。図１１（Ａ）には、この荷重受け３８を嵌めて縦板部３４ｃにユニット１の荷重を負担させるための切欠き３４ｅを設ける。また、外れ止め部材３５には、この荷重受け３８を回避するための切欠き３５ｃを設ける。このような荷重受け３８は、２枚１組の各ユニット１ごとに設ける。

この荷重受け３８のブラケット２７への取付けは、縦枠６にブラケット２７を取付ける前に行ない、ユニット１の取付けは、荷重受け３８に縦枠材１３の係合部３２の切欠き３２ｃを嵌めると共に、軸部３４ａに係合部３２を嵌め、その後、外れ止め部材３５の切欠き３５ｃを嵌め、ねじ３６により縦板部３４ｃに外れ止め部材３５を固定する。その後、前述のようにユニット１を水平回動させて固定部３３をねじ３７により固定用受け部３１に固定する。

図２は２枚１組で各カーテンウォール２毎に設けられるユニット１の配線構造を示す正面図である。上下に隣接して設けられるユニット１は、上側のユニット１の下側のコネクタ２４Ｂが、下側のユニット１の上側のコネクタ２４Ａに接続されて上下のユニット１間が接続される。また、下側のユニット１の下側のコネクタ２４Ｂには、横並びに隣接するユニット１に接続されるケーブル３ａの端部に設けたコネクタ２４Ｃが接続され、ケーブル３ａはブラケット２７を通して上方に引き出され、縦枠６，６間に設けた横枠８の室外側に設けたダクト４０を通して（図３参照）横並びに隣接する上側のユニット１の上側のコネクタ２４Ａに接続される。

上述のように、本実施の形態のユニット１は、縦枠材１３の係合部３２を縦枠６側に設けた回動支持部３０に係合させ、ユニット１を水平回動させて固定部３３を縦枠６側の固定用受け部３１に当接させてねじ３７によって固定することにより、ユニット１を縦枠６に取付ける構造としたので、ユニット１をその片側から取付けることができるため、取付けが容易となる。また、ユニット１の取外しも片側から行なえるので、保守点検作業が容易となる。

また、本実施の形態においては、ユニット１の荷重をカーテンウォール２の縦枠６側に設けた荷重受け３８により受けるようにしたので、ユニット１の取付け、取外しの際にユニット１の荷重を支えておく必要がなく、ユニット１の取付け取外しがさらに容易となる。

また本発明は、軸部３４ａとその軸部３４ａに回動可能に嵌合する弧状の係合部３２とによってもユニット１の回動可能な支持機構を構成することも可能であるが、本実施の形態においては、縦枠６側の回動支持部３０を、係合部３２の弧状部の内周面３２ａに嵌合する軸部３４ａと、係合部３２の外周の弧状面３２ｂに嵌合する凹状の弧状面３５ｂを有して縦枠６側に固定具３６により取付けられる外れ止め部材３５とにより構成したので、ユニット１がガタつくことなく強固に、かつ係合部３２が外れることなく係合される。また、ユニット取付け取外し時におけるユニット１の回動範囲、すなわち図１０に示す角度θが拡大され、取付け取外しがさらに容易となる。

また、外れ止め部材３５を後付けすることにより、ユニット１を上から吊り込むのではなく、横から嵌めることで取付けることが可能となり、保守点検のためにユニット１を外す場合もまず外れ止め部材３５を外し、その後ユニット１を外すことにより、横方向に容易にユニット１を外すことができる。

また、本発明は、縦枠６に回動支持部３０や固定用受け部３１を設けてもよいが、本実施の形態のように、縦枠６にボルト２８、ナット２９により取付けるブラケット２７に回動支持部３０や固定用受け部３１を設けたので、カーテンウォール２の縦枠６にユニット取付けのためのブラケット２７を後付けすることができ、既存の縦枠６に対しても上記構造のユニット１の取付けが可能となる。

以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明を実施する場合、ブラケット２７としてユニット１のカーテンウォール２に対する傾斜角度（図１０の角度θの方向の角度）が変更できるように、複数種類のものから選択されたブラケット２７を取付けるようにしてもよい。また本発明は、カーテンウォールがユニット式である場合にも適用できる。また、本発明を実施する場合、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、構成部材やその組み合わせについて、種々の変更、付加が可能である。

１：太陽電池モジュールユニット、２：カーテンウォール、３ａ〜３ｄ：ケーブル、４：パワーコンディショナー、６：縦枠、７，８：横枠、９：ぺアガラス、１０：ガラスパネル、１１：耐火ボード、１２：太陽電池モジュール、１３，１４：縦枠材、１５：上枠材、１６：下枠材、１７：タッピングねじ、１８：ユニット枠、１９：発電素子、２０：樹脂層、２１Ａ，２１Ｂ：ガラスパネル、２２Ａ，２２Ｂ：端子ボックス、２３Ａ，２３Ｂ，２３Ｃ：ケーブル、２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃ：コネクタ、２５：ダイオード、２７：ブラケット、２８：ボルト、２９：ナット、３０：回動支持部、３１：固定用受け部、３１ａ：段部、３１ｂ：ねじ孔、３２：係合部、３２ａ：内周弧状面、３２ｂ：外周弧状面、３２ｃ：切欠き、３３：固定部、３３ａ：貫通孔、３４：Ｌ字形縦板部、３４ａ：軸部、３４ｃ：縦板部、３４ｄ：ねじ孔、３４ｅ：切欠き、３５：外れ止め部材、３５ａ：貫通孔、３５ｂ：凹状の弧状面、３５ｃ：切欠き、３６：ねじ（固定具）、３７：ねじ（固定具）、３８：荷重受け、３９：ねじ（固定具）

Claims (4)

1. カーテンウォールの縦枠の室外側の左右いずれか一方に太陽電池モジュールユニットの回動支持部を設け、他方に太陽電池モジュールユニットの固定用受け部を設け、
   太陽電池モジュールユニットの縦枠材に、前記回動支持部に水平回動可能に係合させる係合部と、前記固定用受け部に当接して固定具により固定する固定部とを設け、
   前記太陽電池モジュールユニットの前記縦枠材の前記係合部を、前記カーテンウォールの縦枠側の前記回動支持部に係合させると共に、前記太陽電池モジュールユニットを前記回動支持部を中心に水平回動させて前記固定部を前記固定用受け部に当接させ、前記固定部を前記固定用受け部に固定具によって固定することにより、太陽電池モジュールユニットを前記縦枠に取付ける構造としたことを特徴とする縦庇式太陽電池モジュールユニット。
2. 請求項１に記載の縦庇式太陽電池モジュールユニットにおいて、
   前記カーテンウォールの縦枠側に太陽電池モジュールユニットの荷重受けを設け、前記荷重受けに前記太陽電池モジュールユニットを水平回動可能に支持させたことを特徴とする縦庇式太陽電池モジュールユニット。
3. 請求項１または２に記載の縦庇式太陽電池モジュールユニットにおいて、
   前記太陽電池モジュールユニットの縦枠材の前記係合部を、水平断面が弧状をなす形状に形成し、
   前記縦枠側の回動支持部を、前記係合部の内周の弧状面を嵌合する軸部と、前記係合部の外周の弧状面に嵌合する凹状弧状面を有して縦枠側に固定具により取付けられる外れ止め部材とにより構成したことを特徴とする縦庇式太陽電池モジュールユニット。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の縦庇式太陽電池モジュールユニットにおいて、
   前記回動支持部および前記固定用受け部を、前記カーテンウォールの縦枠にボルト、ナットにより取付けるブラケットに設けたことを特徴とする縦庇式太陽電池モジュールユニット。

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