JP2015063825A

JP2015063825A - 太陽電池モジュール用架台フレーム、及び太陽電池装置

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Publication number: JP2015063825A
Application number: JP2013198010A
Authority: JP
Inventors: 圭田本; Kei Taomoto
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2013-09-25
Filing date: 2013-09-25
Publication date: 2015-04-09
Anticipated expiration: 2033-09-25
Also published as: JP6179806B2

Abstract

【課題】架台フレーム同士の接続作業が容易でありながら、強固な接続構造を有する太陽電池モジュール用架台フレームを提供することである。【解決手段】長尺フレーム２０は、断面略コの字状の架台フレーム２１ａ，２１ｂと、これらを接続する接続部材３０とを備える。接続部材３０は、断面略コの字状の部材であって、上壁３１及び下壁３２の先端を側壁２４ａ，２４ｂ側に向けて架台フレーム２１ａ，２１ｂ内に挿入され、側壁２４ａ，２４ｂと側壁３３とが所定の間隔を隔てて対向するように架台フレーム２１ａ，２１ｂの長手方向端部にそれぞれ固定される。【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池モジュール用架台フレーム、及び太陽電池装置に関する。

特許文献１には、前段の太陽光発電装置の上辺架台上に、後段の太陽光発電装置の下辺架台を重ね合わせて積載し、その積載部分に押圧部材を配置することによって、その重量により前段、後段の太陽光発電装置を強固に設置固定する方法が開示されている。

特開２００６−２７４６１９号公報

ところで、太陽電池モジュールを設置する屋根等の形状や寸法は様々であるから、２つ以上の架台フレームを接続してフレームの長さを延長したい場合がある。この場合、架台フレーム同士を簡便且つ強固に接続することは重要な課題である。

本発明に係る太陽電池モジュール用架台フレームは、第１上壁、第１下壁、及び第１側壁をそれぞれ有する断面略コの字状の複数の架台フレームと、第２上壁、第２下壁、及び第２側壁を有する断面略コの字状の部材であって、第２上壁及び第２下壁の先端を各第１側壁側に向けて架台フレーム内に挿入され、各第１側壁と第２側壁とが所定の間隔を隔てて対向するように各架台フレームの長手方向端部にそれぞれ固定された接続部材とを備える。

本発明に係る太陽電池装置は、屋根に固定される固定部、及び固定部上に設けられ、屋根の表側に突き出る軸部を有するアンカーと、アンカーの軸部に第１下壁が固定された上記太陽電池モジュール用架台フレームと、太陽電池モジュール用架台フレームの第１上壁上に固定された太陽電池モジュールとを備える。

本発明に係る太陽電池モジュール用架台フレームは、架台フレーム同士の接続作業が容易でありながら、強固な接続構造を有する。

本発明の実施形態の一例である太陽電池装置を示す図である。図１のＡＡ線断面図である。図２の要部拡大図である。本発明の実施形態の一例である太陽電池モジュール用架台フレームの斜視図である。図４のＢＢ線断面図である。図４に示す太陽電池モジュール用架台フレームの分解斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

本明細書において「略＊＊」とは、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。

以下では、本発明の実施形態の一例である太陽電池用架台フレーム２０、及びアンカー５０を用いて、屋根材であるスレート瓦１０２が敷き詰められた屋根１００に、太陽電池モジュール１１を取り付ける構造を例示する。但し、架台フレーム２０の適用は、屋根１００に限定されない。

図１〜図３は、本発明の実施形態の一例である太陽電池装置１０を示す図である。
図１〜図３に示すように、太陽電池装置１０は、太陽電池モジュール１１と、複数の架台フレームが接続された太陽電池用架台フレーム２０（以下、「長尺フレーム２０」という）と、アンカー５０とを備える。本実施形態では、２つの架台フレーム２１ａ，２１ｂと、接続部材３０とで１つの長尺フレーム２０が構成されている。

太陽電池モジュール１１は、複数の太陽電池素子がガラス板等の保護部材で挟持された太陽電池パネル１２と、パネルの周縁に設置されたモジュールフレーム１３（以下、単に「フレーム１３」という）とを有する。フレーム１３は、太陽電池パネル１２の周縁を保護すると共に、太陽電池モジュール１１を長尺フレーム２０に取り付けるための部材としても機能する。

本実施形態では、平面視において略矩形形状を有する太陽電池モジュール１１の長手方向が長尺フレーム２０の長手方向に対して略直交するように、太陽電池モジュール１１が長尺フレーム２０上に配置されている。複数の太陽電池モジュール１１は、例えば隣り合うモジュール間で長辺同士、短辺同士がそれぞれ互いに略平行となるように並べられている。なお、「平面視」とは、太陽電池パネル１２の受光面に対し垂直方向から観た際の平面形状を意味する。

フレーム１３は、各長辺に沿って鍔部１４（図３参照）を有することが好適である。鍔部１４は、フレーム１３の幅方向において、太陽電池パネル１２が配置される側とは反対側である外側に張り出している。鍔部１４は、例えばフレーム１３の幅方向に切断した断面が略Ｌ字形状を有する。詳しくは後述するように、フレーム１３は、鍔部１４を利用して長尺フレーム２０に固定される。

長尺フレーム２０は、その長手方向が屋根１００の棟軒方向に沿うようにアンカー５０に固定される。長尺フレーム２０上には、太陽電池モジュール１１のフレーム１３が載せられて固定される。屋根１００の桁方向（棟軒方向に直交する方向）には、複数の架台フレーム２０が適当な間隔をあけて互いに略平行に配置される。そして、１つの太陽電池モジュール１１の下には２つ以上の長尺フレーム２０を配置することが好適である。

なお、本実施形態では太陽電池モジュール１１の長手方向を桁方向としたため、複数の架台フレーム２０を棟軒方向に沿って配置した。しかしながら、太陽電池モジュール１１の鍔部１４が設けられたフレーム１３と長尺フレーム２０が交差すればよく、本実施形態に限られない。例えば、太陽電池モジュール１１の長手方向を棟軒方向とする場合、長尺フレーム２０の長手方向を屋根１００の桁方向とする構成としてもよい。

アンカー５０は、屋根に固定される板状の固定部５１と、固定部５１の面に対して略垂直に設けられた軸部５２とを有する。固定部５１は、例えばドリルネジ５３によりスレート瓦１０２を介して屋根板１０１に固定される。軸部５２は、スレート瓦１０２の表側に突き出している。詳しくは後述するように、軸部５２に長尺フレーム２０が固定される。アンカー５０は、架台フレーム２１ａ，２１ｂのそれぞれに２つずつ以上設けられることが好適である。

以下、図４〜図６をさらに参照しながら、長尺フレーム２０の構成について詳説する。
図４〜図６は、太陽電池装置１０を構成する長尺フレーム２０を示す図である。

図４〜図６に示すように、長尺フレーム２０は、直線状に配置された２つの架台フレーム２１ａ，２１ｂと、各架台フレームの開口内に挿入されて、これらを接続する１つの接続部材３０とを備える。長尺フレーム２０では、架台フレーム２１ａ，２１ｂの長手方向端部同士が突き合わされて、当該長手方向端部に接続部材３０がそれぞれ固定されている。本実施形態では、架台フレーム２１ａ，２１ｂの形状・寸法が互いに同じである。なお、架台フレーム２１ａ，２１ｂは断面形状が略同一であれば、長手方向の長さは任意に設定してもよい。以下では、架台フレーム２１ａ，２１ｂで共通する内容は、架台フレーム２１ａを例に挙げて説明する。

架台フレーム２１ａは、上壁２２ａ（第１上壁）、下壁２３ａ（第１下壁）、及び側壁２４ａ（第１側壁）を有する断面略コの字状の部材である。架台フレーム２１ａは、上壁２２ａが下壁２３ａよりも上方に位置し、側壁２４ａが鉛直方向に沿った状態でアンカー５０に固定される。ここで、断面略コの字状とは、架台フレーム２１ａをその長手方向に直交する方向（幅方向）に切断した断面の形状が、略コの字状であることを意味する。上壁２２ａ及び下壁２３ａの長さは、長手方向、幅方向共に略同一であって、互いに略平行に設けられている。

上壁２２ａは、太陽電池モジュール１１が載せられる部分である。上壁２２ａには、太陽電池モジュール１１を固定するためのボルト３７が挿通されるボルト孔２７ａ（第１上壁ボルト孔）が形成されている。ボルト孔２７ａは、接続部材３０が挿入される架台フレーム２１ａの長手方向端部に形成されることが好適である。

下壁２３ａは、アンカー５０の軸部５２が固定される部分である。下壁２３ａには、アンカー５０の軸部５２を挿通可能な貫通孔２５ａが形成されている。長尺フレーム２０は、架台フレーム２１ａ，２１ｂの貫通孔２５ａ，２５ｂにそれぞれ軸部５２を差し込み、ナット５４，５５を用いて軸部５２に固定される。具体的には、軸部５２に取り付けたナット５４の上に長尺フレーム２０を載せ、長尺フレーム２０の上からナット５５を軸部５２に取り付けて固定する。なお、ナット５４，５５と長尺フレーム２０との間に座金を介して固定することが好ましい。これにより長尺フレーム２０に加わる荷重を広い面積でうけることが可能となるため、長尺フレーム２０の変形を抑制することができる。

側壁２４ａは、上壁２２ａと下壁２３ａとをつなぐ部分である。側壁２４ａには、接続部材３０を固定するためのボルト３６が挿通されるボルト孔２６ａ（第１側壁ボルト孔）が形成されている。ボルト孔２６ａは、接続部材３０が挿入される架台フレーム２１ａの長手方向端部に、複数（例えば、２つ）形成されることが好適である。

接続部材３０は、架台フレーム２１ａ，２１ｂのそれぞれに固定され、架台フレーム２１ａ，２１ｂを互いに接続する。接続部材３０は、架台フレーム２１ａ，２１ｂと同様に、上壁３１（第２上壁）、下壁３２（第２下壁）、及び側壁３３（第２側壁）を有する断面略コの字状の部材である。上壁３１及び下壁３２の長さは、長手方向、幅方向共に略同一であって、互いに略平行に設けられている。

接続部材３０は、上壁３１及び下壁３２の先端を側壁２４ａ，２４ｂ側に向けて架台フレーム２１ａ，２１ｂ内に挿入されている。そして、側壁２４ａ，２４ｂと側壁３３とが所定の間隔を隔てて対向するように架台フレーム２１ａ，２１ｂの長手方向端部にそれぞれ固定されている。つまり、接続部材３０の開口と架台フレーム２１ａ，２１ｂの開口が向い合せになるようにしては配置され、接続部材３０の上壁３１及び下壁３２の先端が架台フレーム２１ａ，２１ｂの側壁２４ａ，２４ｂに接触するようにして固定される。上壁３１、下壁３２の幅方向長さは、上壁２２ａ，２２ｂ、下壁２３ａ，２３ｂの幅方向長さと略同一又はやや短く、長尺フレーム２０は、接続部材３０が固定された部分の断面形状に略ロの字状を有する形状とすることができる。これにより、長尺フレーム２０は、架台フレーム２１ａ，２１ｂの接続部分において機械的強度が高くなり、大きな荷重を受けることが可能になる。

上壁３１及び下壁３２の先端は、側壁２４ａ，２４ｂの内面に略当接している。なお、接続部材３０は、上壁３１が架台フレーム２１ａ，２１ｂの上壁２２ａ，２２ｂと、また下壁３２が下壁２３ａ，２３ｂと、それぞれ接触した状態で固定されることが好ましい。このようした場合、側壁３３は、上壁２２ａ，２２ｂの先端と下壁２３ａ，２３ｂの先端とをつなぐように側壁２４ａ，２４ｂと略平行に配置される。

上壁３１には、太陽電池モジュール１１を固定するためのボルト３７が挿通されるボルト孔３５（第２上壁ボルト孔）が形成されている。ボルト孔３５は、架台フレーム２１ａ，２１ｂに形成されたボルト孔２７ａ，２７ｂと重なる位置に、形成されることが好適である。太陽電池モジュール１１のフレーム１３は、下方からボルト孔３５、ボルト孔２７ａに挿通されたボルト３７を用いて上壁２２ａに固定される。本実施形態では、ボルト孔２７ｂを使用せず、ボルト孔２７ａのみに挿通されたボルト３７を用いて２つの太陽電池モジュール１１を固定する。

より詳しくは、軸部３９が上壁２２ａから上方に突出するようにボルト３７が設けられる。ボルト３７は、ナット４１により上壁２２ａ及び上壁３１に固定される。上壁２２ａから上方に突出したボルト３７の軸部３９には、フレーム１３の鍔部１４を押さえ付ける断面略Ｕ字形状の押え金具４２が取り付けられる。具体的には、２つの太陽電池モジュール１１が、軸部３９を挟んで各鍔部１４が対向するように上壁２２ａの上に載置され、各鍔部１４に跨って押え金具４２が取り付けられる。押え金具４２は、ナット４３により固定される。

このようにして、２つの太陽電池モジュール１１のフレーム１３が架台フレーム２１ａの長手方向端部に固定される。当該長手方向端部には、２つの太陽電池モジュール１１の荷重が加わるが、ここには接続部材３０が固定されているため、架台フレーム２１ａに撓み等が発生することなく大きな荷重を安定に受けることが可能である。なお、ボルト３７は、太陽電池モジュール１１の固定に利用されると共に、接続部材３０と架台フレーム２１ａとを固定する役割も果たす。

側壁３３は、上壁３１と下壁３２とをつなぐ部分である。側壁３３には、接続部材３０を固定するためのボルト３６が挿通される複数のボルト孔３４（第２側壁ボルト孔）が形成されている。本実施形態では、架台フレーム２１ａ，２１ｂのそれぞれに対応して、各２つずつ合計４つのボルト孔３４が形成されている。

本実施形態では、４本のボルト３６が用いられる。４本のボルト３６は、いずれも架台フレーム２１ａ，２１ｂの側壁２４ａ，２４ｂから接続部材３０の側壁３３に亘って取り付けられる。ボルト３６は、例えばボルト孔３４側から挿通されて軸部３８の先端がボルト孔２６ａを通って側壁２４ａの外側に突出し、当該突出した部分にナット４０が取り付けられて側壁２４ａ，２４ｂ及び側壁３３に固定される。このように、ボルト３６を取り付けるという簡便な操作によって、架台フレーム２１ａ，２１ｂ同士を接続して長さを延ばすことができる。

以上のように、長尺フレーム２０は、架台フレーム２１ａ，２１ｂ同士の接続作業が容易でありながら、強固な接続構造を有する。また、接続部材３０を取り付けることで架台フレーム２１ａ，２１ｂの長手方向端部における機械的強度が高くなるため、当該端部で太陽電池モジュール１１の大きな荷重を安定に受けることができる。

上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。
例えば、上記実施形態では、ナット４０を用いたが、例えば架台フレーム２１ａ，２１ｂに形成されたボルト孔２６ａ，２６ｂにねじを切り、ナットを用いない構造としてもよい。

１０太陽電池装置、１１太陽電池モジュール、１２太陽電池パネル、１３モジュールフレーム、１４鍔部、２０太陽電池用架台フレーム（長尺フレーム）、２１ａ，２１ｂ架台フレーム、２２ａ，２２ｂ，３１上壁、２３ａ，２３ｂ，３２下壁、２４ａ，２４ｂ，３３側壁、２５ａ，２５ｂ貫通孔、２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ，３４，３５ボルト孔、３０接続部材、３６，３７ボルト、３８，３９軸部、４０，４１，４３，５４，５５ナット、４２押え金具、５０アンカー、５１固定部、５２軸部、５３ドリルネジ、１００屋根、１０１屋根板、１０２スレート瓦

Claims

第１上壁、第１下壁、及び第１側壁をそれぞれ有する断面略コの字状の複数の架台フレームと、
第２上壁、第２下壁、及び第２側壁を有する断面略コの字状の部材であって、前記第２上壁及び前記第２下壁の先端を前記各第１側壁側に向けて前記架台フレーム内に挿入され、前記各第１側壁と前記第２側壁とが所定の間隔を隔てて対向するように前記各架台フレームの長手方向端部にそれぞれ固定された接続部材と、
を備える太陽電池モジュール用架台フレーム。
請求項１に記載の太陽電池モジュール用架台フレームにおいて、
前記接続部材の前記第２上壁及び前記第２下壁の先端が前記架台フレームの前記第１側壁に接触した、太陽電池モジュール用架台フレーム。
請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用架台フレームにおいて、
前記各架台フレームの前記各第１側壁にそれぞれ形成された第１側壁ボルト孔と、
前記接続部材の前記第２側壁に形成された少なくとも２つの第２側壁ボルト孔と、
前記各第１側壁ボルト孔及び前記各第２側壁ボルト孔にそれぞれ挿通され、前記各第１側壁から前記第２側壁に亘って取り付けられた少なくとも２つのボルトと、
を備える、太陽電池モジュール用架台フレーム。
請求項３に記載の太陽電池モジュール用架台フレームにおいて、
前記各架台フレームの前記各第１上壁の少なくとも一方に形成された第１上壁ボルト孔と、
前記接続部材の前記第２上壁に形成された第２上壁ボルト孔と、
前記第１上壁ボルト孔及び前記第２上壁ボルト孔に挿通され、軸部が前記架台フレームの前記第１上壁から上方に突出した太陽電池モジュールの固定用ボルトと、
を備える、太陽電池モジュール用架台フレーム。
屋根に固定される固定部、及び前記固定部上に設けられ、前記屋根の表側に突き出る軸部を有するアンカーと、
前記アンカーの前記軸部に前記第１下壁が固定された請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用架台フレームと、
前記太陽電池モジュール用架台フレームの前記第１上壁上に固定された太陽電池モジュールと、
を備える太陽電池装置。