JP2018046686A - 太陽電池モジュール及びその装着方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】故障等した既設の太陽電池モジュールの一部を利用して新設の太陽電池モジュールを低コストで設置できる。
【解決手段】故障等した既設の太陽電池モジュール4の周縁部に設けた既設枠体6を残して他の部品を撤去し、既設枠体6を固定した一対の取付部材10に設置したブレース22の上に新設の太陽電池モジュール16を設置した。新設の太陽電池モジュール16は既設枠体6より縦横寸法が小さい。一方の取付部材10の上にブレース22の一端を挟んで新設枠体17の載置部をねじ14で固定した。既設枠体6における一の既設枠辺部6aの載置部の上に新設枠体17における一の新設枠辺部17aの載置部を載置し、載置部をブレース22と取付部材10にねじ固定した。新設枠辺部17aに対向する新設枠辺部17bは取付部材10とブレース22にそれぞれねじ固定した。
【選択図】図3

Description

本発明は、例えば平地や屋根等に設置される太陽電池モジュールを配列した太陽光発電ユニットにおける太陽電池モジュール及びその装着方法に関する。
太陽電池モジュール(太陽電池パネル)をアレイ状に配列させた太陽光発電ユニットとして例えば特許文献1に記載されたものが提案されている。この太陽光発電ユニットは架台上に複数の太陽電池モジュールを配列したものであり、太陽電池モジュールにおける太陽電池モジュール本体の四辺を支持する枠体の裏面に2本の枠体の支持点同士の間に補強部材を連結している。これによって、太陽電池モジュール本体への荷重によるたわみを抑制できるとしている。
また、特許文献2では、外枠内に太陽電池モジュールを取り付けた内枠をスライドによって取り付け取り外し可能とし、収納した状態でビス等によって固定可能とした。太陽電池モジュールを取り外すことで点検や修理等を行える。また、特許文献3では太陽電池モジュール本体の周辺部を四辺の枠体に受け入れ、枠体にカバーを取り付けて太陽電池モジュール本体を固定している。
特開2014−66045号公報 特開2000−27395号公報 特開2001−295437号公報
しかしながら、上述した特許文献1〜3に記載された太陽電池モジュールでは、故障や破損等した太陽電池モジュールを新設のものに交換する場合、枠部と太陽電池モジュール本体を含む太陽電池モジュール全体を交換する必要があった。しかも、既設の太陽電池モジュールを架台から取り外して新たな太陽電池モジュールを架台に設置するため、着脱作業に手間がかかる上に交換部品数が多いためにコスト高になる欠点があった。
また、新設の太陽電池モジュールの寸法が既設の太陽電池モジュールと異なると取り付けが困難であった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、故障等した既設の太陽電池モジュールの一部を利用して新設の太陽電池モジュールを低コストで設置できるようにした太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの装着方法を提供することを目的とする。
本発明による太陽電池モジュールは、既設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた既設枠体と、既設枠体内に固定された新設の太陽電池モジュールとを備え、既設枠体に新設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた新設枠体を固定したことを特徴とする。
本発明によれば、故障や破損等した既設の太陽電池モジュールの既設枠体を残して他の部品を撤去し、新設の太陽電池モジュールの新設枠体を既設枠体に固定できるため、新設の太陽電池モジュールの取り付けが容易であり、しかも予め架台に固定された既設枠体を用いて固定できるため、既設の太陽電池モジュールと大きさの異なる新設の太陽電池モジュールを容易に且つ低コストで取り付けできる。
また、新設の太陽電池モジュールは既設枠体より小型であり、既設枠体の一辺または二辺の既設枠辺部に新設枠体の一辺または二辺の新設枠辺部が固定されていてもよい。
これによって、新設の太陽電池モジュールを既設枠体内に取り付けできる。
また、既設枠体と新設枠体は架台の取付部材を介して固定されていてもよい。
架台の取付部材を介して新設枠体を既設枠体に固定できるため、強固な固定ができる。
また、取付部材に固定する仲介部材を備え、仲介部材は既設枠体及び新設枠体の少なくとも一方にも固定されていてもよい。
仲介部材によって取付部材を補強して既設枠体または新設枠体を固定できる。
また、仲介部材は複数の取付部材に連結するブレースであってもよい。
また、仲介部材は取付部材と新設枠体を連結する止め部材であってもよい。
新設枠体のねじ穴が取付部材から外れていても止め部材を介して新設枠体と取付部材を固定できる。
本発明による太陽電池モジュールの装着方法は、既設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた既設枠体を残して他の部分を撤去する工程と、架台の取付部材に仲介部材を固定する工程と、新設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた新設枠体を仲介部材及び取付部材の少なくとも一方を介して既設枠体に固定する工程と、を備えたことを特徴とする。
本発明による太陽電池モジュール及びその装着方法によれば、故障等した既設の太陽電池モジュールの既設枠体を残して撤去し、新設の太陽電池モジュールの新設枠体を既設枠体に固定できるため、新設の太陽電池モジュールの取り付けが容易であり、しかも予め架台に固定された既設枠体を用いて新設の太陽電池モジュールを固定できるため製造コストの上昇を抑制できる。
また、既設の太陽電池モジュールと大きさの異なる新設の太陽電池モジュールを容易に取り付け固定できる。
本発明の実施形態による太陽電池モジュールを備えた太陽光発電ユニットの正面図である。 図1に示す太陽光発電ユニットの太陽電池モジュールの配列を示す平面図である。 既設の太陽電池モジュールの既設枠体に新設の太陽電池モジュールを固定した要部平面図である。 太陽電池モジュールの既設枠体を取付部材に固定した図3のA−A線断面図である。 既設枠体に新設の太陽電池モジュールの新設枠体を固定した図3のB−B線断面図である。 既設枠体に新設の太陽電池モジュールの新設枠体を載置した図3のC−C線断面図である。 新設枠体とブレースを固定した図3のD−D線断面図である。 取付部材とブレースを固定した図3のE−E線断面図である。 実施形態の第一変形例による太陽電池モジュールの平面図である。 第二変形例による太陽電池モジュールの平面図である。 第三変形例による太陽電池モジュールの平面図である。 既設枠体と新設枠体の変形例を示す要部断面図である。
以下、本発明の実施形態による太陽光発電ユニットの太陽電池モジュール及びその装着方法について図1から図5に基づいて説明する。
本発明の実施形態による太陽光発電ユニット1は、図1及び図2に示すように、例えば地表面等の設置面2に設置された架台3の上部に複数の太陽電池モジュール4を配列した太陽電池アレイ5を配設している。本実施形態では太陽電池アレイ5は例えば東西方向に傾斜する傾斜面からなる板状に形成され、二組の太陽電池アレイ5は互いに傾斜方向が東方向と西方向に異なる山型または屋根型に設置されているが、同一方向に傾斜していてもよい。
なお、本発明による太陽光発電ユニット1は東西方向に代えて南北方向に設置してもよい。
架台3は設置面2上に所定間隔で設置された基部7の上部に支持部材8が固定され、その上部に梁部材9が連結されている。各支持部材8は例えばトラス構造であるが、支柱であってもよい。支持部材8は太陽電池アレイ5の傾斜方向に離間して例えば2組設置され、その一方は太陽電池アレイ5の下端部5a付近に設置された支持部材8Aであり、他方は太陽電池アレイ5の上端部5bよりも下端部5a側に寄った位置に設置された支持部材8Bである。梁部材9の上部には垂木をなす取付部材10がその側面に連結部材11を介して傾斜状態で固定されている。梁部材9と取付部材10は平面視で互いに直交する方向に配列されている。
山型に形成された一対の太陽電池アレイ5及び取付部材10の傾斜姿勢に関し、各上端部5bの間にわずかな隙間がある。そして、これら各上端部5bから両側の支持部材8Bまでの間は作業者が立って歩行や保守点検作業等をできる程度の高さと横幅を有する保守スペース12を形成している。
保守スペース12において、上端部5bの高さは例えば180cm〜230cm程度、支持部材8Bの高さは例えば100cm〜150cm程度、一対の支持部材8B間の距離は例えば150cm程度である。下端部5aは設置面2から例えば37cm程度の高さである。
太陽光発電ユニット1は、例えば一対の太陽電池アレイ5が取付部材10の傾斜角度に沿って東西方向に対向して設置されている。太陽電池アレイ5は、取付部材10の傾斜角度に沿って適宜角度、例えば15°の傾斜角を有しているために日中の午前午後に亘って太陽光を受光することができる。山型をなす一対の太陽電池アレイ5はその上端部5b同士がわずかな間隙を介して対向して配設されている。
図2において、所定間隔で配列された取付部材10には、その上端部5bから下端部5aに向けて複数枚、例えば6枚の太陽電池モジュール4が図3に示す略四角形枠状の枠部(以下、これを既設枠体6というものとする)でねじ14によってそれぞれ2本の取付部材10上に固定されている。
そして、太陽電池アレイ5の一部の既設の太陽電池モジュール4が故障または破損したものとして新たな太陽電池モジュール16に交換する。
本実施形態では、交換に際し、図3に示すように、破損等した太陽電池モジュール4の既設枠体6を残して受光面を含む太陽電池モジュール本体を除去して、新たな太陽電池モジュール16を設置して、略四角形枠状の枠部(以下、これを新設枠体17という)を既設枠体6に固定するものとした。即ち、既設枠体6を再生フレームとして再利用する。
既設枠体6には対向する既設枠辺部6a、6bに各一対のねじ穴P1が予め形成されている。新設枠体17には対向する新設枠辺部17a、17bに各一対のねじ穴P2が予め形成されている。しかも、太陽電池モジュール4、16の大きさに応じてねじ穴P1の間隔とねじ穴P2の間隔は相違している。
なお、既設の太陽電池モジュール4の既設枠体6は図3及び図4に示すように、対向する2辺の既設枠辺部6a、6bが2本の取付部材10にそれぞれねじ14とナット15で固定されている。取付部材10は断面略コの字状に形成されている(図8参照)。
既設枠体6は、図4に示すように、既設の太陽電池モジュール4の略板状の太陽電池モジュール本体13を嵌合するための断面略コの字状の受け部18aと、受け部18aの下側に形成した中空枠部19aと、中空枠部19aの下面を内側に延長させた載置部20aとからなる断面形状で四辺が形成されている。載置部20aは取付部材10の上に設置され、取付部材10の上面部の裏側から載置部20aにねじ14を締め込んでナット15で固定されている。なお、取付部材10の上面部には予め所定間隔でねじ穴が形成されているが、捩じ込み時に形成してもよい。
しかも、本実施形態では、図3に示すように、既設枠体6内に新たな太陽電池モジュール16が取り付けられている。この新設の太陽電池モジュール16は既設の太陽電池モジュール4よりも受光面積が小さく縦横方向の寸法が小さい小型のものとする。
一般に、既設の太陽光発電ユニット1は設置後、数年〜10数年の年月が経過していずれかの太陽電池モジュール4が故障することがある。その場合、故障した太陽電池モジュール4の交換時期には、技術の進歩により設置時より小さい大きさの太陽電池モジュール16で同程度以上の発電出力をだせるように進歩している。そのため、本実施形態では新設の太陽電池モジュール16として故障等した太陽電池モジュール4より縦横寸法の小さい小型のものを設置した。
次に既設枠体6と新設の太陽電池モジュール16の固定構造について図3乃至図6により説明する。新設の太陽電池モジュール16は既設の太陽電池モジュール4と同様に略四角形板状で形成され、縦横方向の寸法が比較的短く形成された小型のものである。そのため、新設の太陽電池モジュール16は既設枠体6内に納められている。また、新設の太陽電池モジュール16の下面側には対向する2本の取付部材10に斜めに連結されたブレース22が設置され、両端部に形成したねじ穴P3を通してねじ14によって連結されている。
図5に示すように、ブレース22の一端は取付部材10と新設枠体17の間に挟持されてねじ14で連結されている。既設枠体6と新設枠体17の断面形状はほぼ同一であるが、両者を区別するために、新設枠体17の構成を受け部18b、中空枠部19b、載置部20bと表示する。
図3において、既設枠辺部6a、6bの各2つのねじ穴P1は一対の取付部材10上に位置し、ねじ14でそれぞれ固定されている。一方、新設枠辺部17a、17bの各ねじ穴P2は一方だけ取付部材10上に位置し、他方は取付部材10から外れた位置にある。
図5において、既設枠体6の一方の既設枠辺部6aは載置部20aと一方の取付部材10の上面部とがねじ14によって連結されている。新設枠体17の新設枠辺部17aは既設枠辺部6aの載置部20aの上に載置され、中空枠部19aに当接して設置されている。
しかも、ねじ14及びナット15との干渉を避けるために中空枠部19bに凹部19baが形成されている。そして、取付部材10の上面部とブレース22と新設枠辺部17bの載置部20bとが積層されてねじ14とナット15で連結されている。
図6に示すように、他方の取付部材10の上には既設枠辺部6aが設置され、その載置部20aがねじ14で連結されている。しかも、載置部20aの上には新設枠辺部17aが載置され、図5と同様の構成を有している。しかも、新設枠辺部17aはねじ穴P2の位置がずれているため載置部20bはねじ14で固定されていない。
そして、図7に示すように、他方の新設枠辺部17bはブレース22上に載置され、ブレース22と載置部20bとがねじ穴P2、P3を通してねじ14とナット15によって固定されている。新設枠辺部17bの載置部20bは一方の取付部材10上に載置されて、取付部材10の上面部から他方のねじ穴P2を通してねじ14とナット15で固定されている。また、図8に示すように、ブレース22の他端部は取付部材10の上で上面部とねじ14で固定されている。
本実施形態において、既設の太陽電池モジュール4と新設の太陽電池モジュール16はその大きさが相違しており、対向する既設枠辺部6a、6bはねじ穴P1がそれぞれ取付部材10上に位置してねじ14で固定されている。一方、対向する新設枠辺部17a、17bはその長さに応じてねじ穴P2が形成されているため、一方のねじ穴P2は取付部材10上に位置してその上面部とねじ14で固定されるが、他方のねじ穴P2は取付部材10から外れた位置にある。
そのため、他方のねじ穴P2の1つはブレース22にねじ14で固定することで、新設の太陽電池モジュール16の固定強度を確保している。しかもブレース22の両端はそれぞれ取付部材10にねじ14で固定されている。
本実施形態による太陽光発電ユニット1は上述した構成を備えており、次に既設の太陽電池モジュール4の補修等による交換方法ついて説明する。
即ち、図2に示すように、太陽光発電ユニット1の太陽電池アレイ5の一部の太陽電池モジュール4が故障や破損等した場合、図3及び図4に示すようにその四角形枠状の既設枠体6を除いて太陽電池モジュール本体13等の内部の部品を撤去する。残った既設枠体6は対向する既設枠辺部6a、6bが一対の取付部材10にねじ固定されている。
次に一対の取付部材10間に斜めにブレース22を設置し、ブレース22の他端を取付部材10の上面部とねじ14で固定する。次いで、既設枠体6内の一対の取付部材10上に新設の太陽電池モジュール16を設置する。
その際、図3及び図5に示すように、新設枠体17の一方の新設枠辺部17aを既設枠辺部6aの載置部20aの上に載置させ、その載置部20bを取付部材10の上面部との間にブレース22の一端部を挟んでねじ14で固定する。また、図7に示すように、他方の新設枠辺部17bをブレース22の中間部に載置させてねじ14で固定する。
このようにして新設の太陽電池モジュール16を既設枠体6を介して取付部材10に固定できる。
上述したように、本実施形態による太陽光発電ユニット1の太陽電池モジュール16及びその装着方法によれば、故障等した既設の太陽電池モジュール4の既設枠体6を残して残りの部品を撤去し、小型で新設の太陽電池モジュール16の新設枠体17を既設枠体6内に固定できるため、新設の太陽電池モジュール16の取り付けが容易であり、周囲の他の既設の太陽電池モジュール4に影響を与えることなく交換作業を行える。
しかも、予め架台3の取付部材10に固定された既設枠体6を用いて新設の太陽電池モジュール16を固定できるため取り付け作業が簡単であり、製造コストの上昇を抑制できる。
なお、本発明は上述した実施形態による太陽光発電ユニット1の太陽電池モジュール16及びその装着方法に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の変形例等について説明するが、上述した実施形態と同一または同様な部分や部材には同一の符号を用いて説明を省略する。
例えば、上述した実施形態では、取付部材10、既設枠体6、新設枠体17、ブレース22には予め所定位置にねじ穴を形成したが、これに代えて固定時にねじ穴を形成してもよい。
図9乃至図11は上述した実施形態の変形例による太陽電池モジュールを示すものである。
図9に示す第一変形例では、第一実施形態における太陽電池モジュール16の交換構造と比較して、ブレース22の設置位置が異なる。本第一変形例では、ブレース22は一端部を他方の取付部材10の上面部にねじ固定し、中間部を新設枠体17の新設枠辺部17bにねじ固定して連結する。そして、ブレース22の他端部は一方の取付部材10の上面部と既設枠辺部6bの載置部20aとの間に挟んでねじ14とナット15で固定した。
本第一変形例では、ブレース22の他端部を既設枠辺部6bと取付部材10との間に介在させて一体にねじ固定できる。
図10に示す第二変形例では、第一実施形態における太陽電池モジュール16の交換構造と比較して、ブレース25の形状と設置位置が異なる。本第二変形例では、ブレース25は略くの字状に屈曲しており、その一端部を他方の取付部材10の上面部と既設枠辺部6aの載置部20aとの間に介在させ、上面部からねじ14を締め込んでナット15で締め付け固定した。そして、ブレース25の他端部は上述の第一変形例と同様に一方の取付部材10の上面部と既設枠辺部6bの載置部20aとの間に挟んでねじ14とナット15で固定した。しかも、ブレース25の中間部は新設枠体17の新設枠辺部17bの載置部20bとねじ14で固定した。
更に、新設枠辺部17bの既設のねじ穴P2が一方の取付部材10上に位置するため、ねじ14で上面部と載置部20bをねじ穴P2を通してねじ14とナット15で固定した。
本第二変形例によれば、1枚のブレース25を折り曲げ形成することで、対向する既設枠辺部6a、6bに固定して、その上で新設の太陽電池モジュール16を新設枠体17で固定できるため、新設の太陽電池モジュール16の保持強度が高くなる。
図11に示す第三変形例では、ブレース22、25を設置しない点で上述の実施形態や他の変形例や実施形態の設置位置が異なる。本第三変形例では、一対の取付部材10と既設枠体6の各既設枠辺部6a及び既設枠辺部6bとの各交差部に略L字状の止め金具27を設置した。なお、止め金具27の両端部にはねじ穴P3が予め形成されている。
そして、既設枠体6の対向する既設枠辺部6a、6bに形成されたねじ穴P1を通して取付部材10の上面部と既設枠辺部6a、6bの載置部20aとをねじ14とナット15で固定している。
しかも、既設枠体6内に小型で新設の太陽電池モジュール16を設置する際、新設枠体17は比較的小型であるため、既設枠辺部6a、6bと新設枠辺部17a、17bとに予め設置したねじ穴P1、P2の位置がずれている。即ち、既設枠辺部6a、6bのねじ穴P1は取付部材10上に位置するが、新設枠辺部17a、17bのねじ穴P2は取付部材10から外れた位置になる。
そのため、取付部材10の上面部と既設枠辺部6a,6bの載置部20aとの間に止め部材としての止め金具27の一端部を介在させてねじ14とナット15で固定し、止め金具27の他端部を新設枠辺部17a、17bの載置部20bに重ねてねじ14とナット15で固定した。なお、止め金具27の両端部には予めねじ穴P3が形成されている。
これによって、新設の太陽電池モジュール16は対向する新設枠辺部17a、17bの既設の一対のねじ穴P2の下部に設けた止め金具27を介して既設枠体6及び取付部材10に堅固にねじ固定できる。
また、図12は既設の太陽電池モジュール4の変形例による既設枠体29と新設枠体30を示すものである。これらの対向する既設枠辺部29a、29b、新設枠辺部30a、30bは例えば断面略E字状に形成されていてもよい。この場合、既設枠辺部29a、29b、新設枠辺部30a、30bの上側の断面コの字状の受け部31a、31bで太陽電池モジュール本体13を嵌合させ、下側の下面部32a、32bで取付部材10の上面部やブレース22,25等とねじ14とナット15で固定してもよい。なお、図12(a)は実施形態の図4に相当する構成であり、図12(b)は同じく図5に相当する構成を示している。
なお、上述した実施形態や変形例等では、既設枠体6の一辺の既設枠辺部6aに新設枠体17の一辺の新設枠辺部17aをねじ14で連結固定したが、連結固定部は必ずしも一辺である必要はなく、交差する二辺同士をねじ14で連結固定してもよい。新設枠辺部17aのねじ穴P2が取付部材10からずれたとしても、少なくとも既設枠体6の載置部20aを長く設定して新設枠体17の載置部20bと重ねてねじ14で連結固定してもよい。
また、図5において、既設枠体6の載置部20aを新設枠体17の載置部20bの下に延ばしてねじ穴P1、P2を重ねる構成を採用することで、既設枠体6の載置部20aと新設枠体17の載置部20bを直接ねじ14で連結固定できる。
また、ブレース22,25と止め金具27は仲介部材に含まれる。
1 太陽光発電ユニット
3 架台
4 既設の太陽電池モジュール
6、29 既設枠体
6a、6b,29a、29b 既設枠辺部
10 取付部材
13 太陽電池モジュール本体
14 ねじ
15 ナット
16 新設の太陽電池モジュール
17 新設枠体
17a、17b、30a、30b 新設枠辺部
18a、18b、31a、31b 受け部
19a、19b 中空枠部
20a、20b 載置部
22、25ブレース
27 止め金具
P1、P2、P3 ねじ穴

Claims (7)

  1. 既設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた既設枠体と、
    前記既設枠体内に固定された新設の太陽電池モジュールとを備え、
    前記既設枠体に前記新設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた新設枠体を固定したことを特徴とする太陽電池モジュール。
  2. 前記新設の太陽電池モジュールは前記既設枠体より小型であり、前記既設枠体の一辺または二辺の既設枠辺部に前記新設枠体の一辺または二辺の新設枠辺部が固定されている請求項1に記載された太陽電池モジュール。
  3. 前記既設枠体と新設枠体は架台の取付部材を介して固定されている請求項1または2に記載された太陽電池モジュール。
  4. 前記取付部材に固定する仲介部材を備え、前記仲介部材は前記既設枠体及び前記新設枠体の少なくとも一方にも固定されている請求項3に記載された太陽電池モジュール。
  5. 前記仲介部材は複数の前記取付部材に連結するブレースである請求項4に記載された太陽電池モジュール。
  6. 前記仲介部材は前記取付部材と前記新設枠体を連結する止め部材である請求項4に記載された太陽電池モジュール。
  7. 既設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた既設枠体を残して他の部分を撤去する工程と、
    架台の取付部材に仲介部材を固定する工程と、
    新設の太陽電池モジュールの周縁部に設けた新設枠体を前記仲介部材及び取付部材の少なくとも一方を介して前記既設枠体に固定する工程と、
    を備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの装着方法。
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