JP2018137962A - 太陽電池モジュール用サイドフレーム - Google Patents

Abstract

【課題】防水性を実現すると共に、内部に雨水が浸入しても、ねじやねじ孔にまで浸水することがなく、かつ作業工程を大幅に減少できる太陽電池モジュール用サイドフレームを提供する。【解決手段】太陽電池モジュールＭ１を内側フランジ部１ｅと挟持部１ｇとの間に挟持した状態で、底面フランジ部１ｉの螺子用孔１ｊにねじＳをねじ込むことで屋根や外壁等の構造物に固定する。続いて、太陽電池モジュールＭ２を内側フランジ部２ｅと挟持部２ｈとの間に挿入した状態の第２のサイドフレーム２を、固定した第１のサイドフレーム１の横方向から、外側フランジ部１ｆの下に第２のサイドフレーム２の先端部２ｇが入り込むように配置し固定する。外側フランジ部１ｆの下に外側フランジ部２ｆの先端部２ｇが配置されることで外側フランジ部１ｆと外側フランジ部２ｆによる平面状の内部に対する防水蓋が形成される。【選択図】図４

Description

本発明は、屋根や外壁等の構造物に設置し、太陽電池パネルを保持する太陽電池モジュール用サイドフレームに関するものである。

一般に、太陽電池モジュール用フレームは、上側フレームと下側フレームから成る上下フレームと、右側フレームと左側フレームから成るサイドフレームとから構成され、パネル体である太陽電池モジュールの周縁部分を保持している。これらのフレームは、太陽電池モジュールの周囲を保護すると共に、複数の太陽電池モジュールから成る太陽電池アレイに組み立てるための取付部となり、屋根上に取り付けることが可能とされている。

ここで、複数の太陽電池モジュールを配置した屋根用アレイを屋根上に設置する場合には、瓦、化粧スレート、その他の屋根建材で葺かれた既存の屋根に支持体を介して太陽電池モジュールを設置する屋根置き型アレイや、太陽電池自体又は太陽電池モジュールの構成材料が屋根建材を兼ねる屋根材形アレイ等が存在する。

これらのうち、屋根材形アレイは屋根置き形アレイに比較して瓦を使用していないため建物にかかる荷重を軽減することができ、屋根上により多くの太陽電池モジュールを配置することが可能である。

しかし、屋根材形アレイの場合には、太陽電池モジュールや太陽電池モジュール用フレームが屋根建材を兼ねるために、防水性を有することが必須となる。このような防水性を備える太陽電池モジュール用フレームとして、例えば特許文献１には太陽電池モジュールの右側フレームと、隣接する太陽電池モジュールの左側フレームとの間に生ずる間隙を覆うように、別体の長尺のカバー部材を被着する防水構造が開示されている。

特開２００８−２５５７０７号公報

特許文献１に開示の右側、左側フレーム間のカバー部材を用いれば、前述の間隙の防水性を実現することができるが、右側、左側フレーム及びカバー部材を設置する際には、各部材に各々ねじ止めを施す必要があり、手間を要する。

例えば垂木に沿うように右側、左側フレーム及びカバー部材を取り付ける際に、先ず一対から成る２本のねじのうち、少なくとも１本を垂木に到達する程度の長さのねじを用いて、垂木に右側、左側フレームを固定する。そして、これらの一対のフレームを固定した後に、別の長ねじによりカバー部材を取り付けて作業が完了し、計３本のねじをねじ込む必要がある。

また、カバー部材が破損して、雨水がカバー部材の下に浸入した場合には、ねじが腐蝕したり、雨水がねじ孔から野地板や垂木に浸水し、野地板や垂木が腐蝕するという問題もある。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、防水性を実現すると共に、内部に雨水が浸入しても、ねじやねじ孔にまで浸水することがなく、かつ作業工程を大幅に減少できる太陽電池モジュール用サイドフレームを提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る太陽電池モジュール用サイドフレームは、 太陽電池モジュールを横方向から保持する一対の第１、第２のサイドフレームから成る太陽電池モジュール用サイドフレームあって、前記第１のサイドフレームは中央の第１の主壁部を基材として、該主壁部の上端には第１の蓋面フランジ部が、下端には第１の底面フランジ部がそれぞれＴ字状に連結され、前記第１の蓋面フランジ部は、前記第１の主壁部から前記太陽電池モジュールを挟持する側である内側面側に向って庇状に張り出している第１の内側フランジ部と、前記太陽電池モジュールを挟持しない側である外側面側に向って庇状に張り出している第１の外側フランジ部とから構成され、前記第２のサイドフレームは中央の第２の主壁部を基材として、該第２の主壁部の上端には第２の蓋面フランジ部が、下端には第２の底面フランジ部がそれぞれＴ字状に連結され、前記第２の蓋面フランジ部は、前記第２の主壁部から前記内側面側に向って庇状に張り出している第２の内側フランジ部と、前記外側面側に向って庇状に張り出している第２の外側フランジ部とから構成され、前記外側面側の前記第１の底面フランジ部にのみ構造物に固定するための複数個の螺子用孔が前記第１のサイドフレーム１の長手方向に沿って、所定間隔を置いて穿設されており、前記第１、第２のサイドフレーム同士を組合わせた場合に、前記第２の外側フランジ部の少なくとも一部の上に、前記第１の外側フランジ部を載置することにより、前記第１、第２のサイドフレームの内部に対する防水蓋を形成することを特徴とする。

本発明に係る太陽電池モジュール用サイドフレームによれば、屋根や外壁等の構造物への設置が容易であり、防水性を実現すると共に、防水蓋から雨水が浸水したとしても、ねじ付近には雨水が入り込むことはないので、浸水によるねじの腐蝕や、野地板、垂木の腐蝕が発生することがない。

第１、第２のサイドフレームにより太陽光パネルを保持した状態の断面図である。 第１のサイドフレームの斜視図である。 第２のサイドフレームの斜視図である。 第１のサイドフレームを垂木に固定し、第２のサイドフレームを組合わせた状態の説明図である。 上下フレームを組合わせた状態の説明図である。 実施例２の第１のサイドフレームを垂木に固定し、第２のサイドフレームを組合わせた状態の説明図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。

図１〜図５は実施例１を示している。図１は右側フレームとして配置した第１のサイドフレームと、左側フレームとして配置した第２のサイドフレームにより、太陽電池モジュールＭを側方から保持した状態の断面図である。図２は第１のサイドフレームの斜視図、図３は第２のサイドフレームの斜視図であり、図２、図３においては、図示の都合上、長さ方向を短縮した状態で図示している。

実施例１の太陽電池モジュール用サイドフレームは、第１のサイドフレーム１と第２のサイドフレーム２とから構成され、これらの第１、第２のサイドフレーム１、２はアルミニウム等の金属を素材として、押出成形により製造することができる。

第１、第２のサイドフレーム１、２は、例えば１００ｃｍ程度の長さとされ、押出成形等により製作されている。この長さは太陽電池モジュールＭの側辺の長さと略一致しており、アレイ状の太陽電池モジュールＭに対しては、第１、第２のサイドフレーム１、２を複数個を繋げて配置することになる。また、アレイ状の太陽電池モジュールＭに対応するように、太陽電池モジュールＭの個数に応じた長さの第１、第２のサイドフレーム１、２を製作してもよい。

第１のサイドフレーム１は、太陽電池モジュールＭの周縁部分のうちの一方の側面に取り付けるための部材であり、中央の主壁部１ａを基材として、主壁部１ａの上端に蓋面フランジ部１ｂが断面Ｔ字状に連結されている。主壁部１ａの下端から上端までの高さは５０ｍｍ程度、板厚は３ｍｍ程度の板状体であり、太陽電池モジュールＭを保持する側である内側面１ｃと、その外側の外側面１ｄとを有している。

水平状である蓋面フランジ部１ｂは、主壁部１ａから内側面１ｃ側に向って庇状に張り出している内側フランジ部１ｅと、主壁部１ａから外側面１ｄ側に向って庇状に張り出している外側フランジ部１ｆとから構成されている。この外側フランジ部１ｆは、後述する第２のサイドフレーム２の外側フランジ部２ｆと共に、太陽電池モジュールＭの防水蓋を形成する部分である。

内側フランジ部１ｅの下方には、太陽電池モジュールＭを厚み方向に挟持する挟持部１ｇが設けられており、平行する内側フランジ部１ｅと挟持部１ｇとの間隙は、太陽電池モジュールＭの板厚よりも若干大きくされている。

挟持部１ｇの下方の内側面１ｃ側には、受溝部１ｈが設けられ、更に主壁部１ａの下端には底面フランジ部１ｉが主壁部１ａに対し断面Ｔ字状になるように連結されている。

外側面１ｄ側の底面フランジ部１ｉには、第１のサイドフレーム１の長手方向に沿って所定間隔を置いて例えば３個所に螺子用孔１ｊが表面に対して直交して穿設されている。この螺子用孔１ｊを介して、ねじを底面フランジ部１ｉの表側から裏側へと挿通することができる。

外側面１ｄ側の底面フランジ部１ｉの横幅は、外側フランジ部１ｆの横幅よりも長くされており、このため螺子用孔１ｊに対して上方からのねじを下方にねじ込む作業が干渉されて妨げられることはない。

主壁部１ａの外側面１ｄには、底面フランジ部１ｉの上方に庇状の第１の中間フランジ部１ｋと、更にこの第１の中間フランジ部１ｋの上方に庇状の第２の中間フランジ部１ｌとが、外側フランジ部１ｆの横幅よりも短くして、それぞれ水平に突出されている。なお、第２の中間フランジ部１ｌについては必ずしも設けなくともよい。

また、受溝部１ｈ及び第１の中間フランジ部１ｋには、補強のために底面フランジ部１ｉから主壁部１ａと平行する補強壁部が設けられている。

第２のサイドフレーム２は、太陽電池モジュールＭの周縁部分のうちの他方の側面に取り付けるための部材であり、略中央の主壁部２ａを基材として、主壁部２ａの上端に蓋面フランジ部２ｂが断面Ｔ字状に連結されている。主壁部２ａは第１のサイドフレーム１の主壁部１ａと同様に、太陽電池モジュールＭを挟持する側である内側面２ｃと、その外側の外側面２ｄとを有している。

水平状である蓋面フランジ部２ｂは、主壁部２ａから内側面２ｃ側に向って庇状に張り出している内側フランジ部２ｅと、主壁部２ａから外側面２ｄ側に向って庇状に張り出している外側フランジ部２ｆとから構成されている。

外側フランジ部２ｆの厚みは、内側フランジ部２ｅよりも厚く、庇状に張り出した外側フランジ部２ｆの先端下端から、板厚が薄い先端部２ｇが段差を設けて内側方向に延在されている。この先端部２ｇ上に、第１のサイドフレーム１の外側フランジ部１ｆを載置することで防水蓋が形成されることになる。

内側フランジ部２ｅの下方には、太陽電池モジュールＭを挟持する挟持部２ｈが設けられ、これらの平行する内側フランジ部２ｅと挟持部２ｈとの間隙は、太陽電池モジュールＭの板厚よりも若干大きくされている。

挟持部２ｈの下方の内側面２ｃ側には受溝部２ｉが設けられており、更に主壁部２ａの下端には底面フランジ部２ｊが主壁部２ａに対して断面Ｔ字状になるように連結されている。そして、底面フランジ部２ｊの外側面２ｄ側には、先端を斜め上方に向けて雨除部２ｋが延在されており、雨除部２ｋと主壁部２ａとの間に、排水溝部２ｌが形成されている。

主壁部２ａの外側面２ｄには、雨除部２ｋの上方であって、外側フランジ部２ｆの下方に庇状の中間フランジ部２ｍが水平に突設されている。なお、中間フランジ部２ｍは第１のサイドフレーム１の第２の中間フランジ部１ｌの高さよりもやや低い位置に設けられている。また、前述の第２の中間フランジ部１ｌを設けない場合には、中間フランジ部２ｍも省略することが可能である。

また、受溝部２ｉには補強のため、主壁部２ａと平行する補強壁部が設けられている。

図４は第１のサイドフレーム１を垂木Ｔに固定した後に、第２のサイドフレームを組合わせた状態の説明図である。屋根は棟から下方の軒先方向に沿った垂木Ｔが、太陽電池モジュールＭを挟持した第１のサイドフレーム１、第２のサイドフレーム２の取付ピッチ幅と略一致する間隔で配置されており、これらの垂木Ｔ上に野地板Ｎが取り付けられている。更に、野地板Ｎの上には防水用のゴムシートＧが敷設されており、このゴムシートＧ上に太陽電池モジュールＭを支持する第１、第２のサイドフレーム１、２が取り付けられる。

太陽電池モジュールＭを屋根に取り付ける場合には、通常では例えば横に４枚、縦に３枚の太陽電池モジュールＭをアレイ状に設置することになり、太陽電池モジュールＭ１と横方向に隣接する太陽電池モジュールＭ２の連結個所において、第１のサイドフレーム１及び第２のサイドフレーム２が互いの外側面１ｄ、２ｄ同士が向き合うような状態で配置される。

なお、本実施例では家屋等の屋根に対して、第１、第２のサイドフレーム１、２の取り付けを説明しているが、屋根以外にも傾斜した壁面を有する外壁等の適宜の構造物に対しても取り付けることが可能である。

太陽電池モジュールＭ１を屋根上に配置し、更に隣接する太陽電池モジュールＭ２を設置する場合には、先ず内側フランジ部１ｅと挟持部１ｇとの間に充填したシリコン等からなる緩衝材Ｋを充填した状態で、太陽電池モジュールＭ１を内側フランジ部１ｅと挟持部１ｇ間で挟持する。内側フランジ部１ｅと挟持部１ｇとの間に緩衝材Ｋを充填することで、太陽電池モジュールＭ１の耐衝撃性が増加することになる。

このように、太陽電池モジュールＭ１を内側フランジ部１ｅと挟持部１ｇとで挟持した状態で、垂木Ｔに沿うように３個所の螺子用孔１ｊに対して、それぞれねじＳをねじ込むことで、ねじＳを第１のサイドフレーム１はゴムシートＧ、野地板Ｎを貫通し、更に垂木Ｔにねじ込んで第１のサイドフレーム１を固定する。

前述のように、ねじＳは外側フランジ部１ｆに干渉されることなく、下方向に電動ドライバ等によりねじ込むことができる。このようにして、第１のサイドフレーム１を屋根に固定することで、太陽電池モジュールＭ１も併せて固定されることになる。

続いて、太陽電池モジュールＭ２を緩衝材Ｋを充填した内側フランジ部２ｅと挟持部２ｈとの間に挿入した状態の第２のサイドフレーム２を、固定した第１のサイドフレーム１の横方向から、外側フランジ部１ｆの下に第２のサイドフレーム２の先端部２ｇが入り込むように配置し仮固定する。

これにより、外側フランジ部１ｆの下に外側フランジ部２ｆの先端部２ｇが配置されることで外側フランジ部１ｆと外側フランジ部２ｆによる平面状の内部に対する防水蓋が形成され、併せて第２の中間フランジ部１ｌの下に中間フランジ部２ｍが入り込むように配置される。

そして、図示は省略しているが、更に太陽電池モジュールＭ２の右側に第１のサイドフレーム１を本固定することで、先端部２ｇが外側フランジ部１ｆに押さえ付けられるように、第２のサイドフレーム２が固定され、更に太陽電池モジュールＭ２の荷重も加わり、第２のサイドフレーム２は横方向への移動が殆ど生じない状態になる。

なお、例えば夏冬の温度差による太陽電池モジュールＭ、第１、第２のサイドフレーム１、２の伸縮を考慮すると、第１、第２のサイドフレーム１、２の接合個所には、伸縮分のずれを考慮した遊びを設けることが好ましい。

また、外側フランジ部１ｆ、先端部２ｇのそれぞれの先端、及び第２の中間フランジ部１ｌ、中間フランジ部２ｍのそれぞれの先端には、相互に掛け止める凸状部が設けられており、これらが組合わさって水平方向において相互に掛け止め外れ難い構造となっている。そして、これらの凸状部により、雨水等による浸水をも防止することができる。

また、この固定において、第１の中間フランジ部１ｋの先端の下方に、雨除部２ｋの先端が配置されることになり、更に雨除部２ｋの下方には底面フランジ部２ｊの螺子用孔１ｊに固定したねじＳの頭部Ｓ１が配置される。従って、第１の中間フランジ部１ｋ及び雨除部２ｋにより、たとえ外側フランジ部１ｆ、先端部２ｇ及び第２の中間フランジ部１ｌ、中間フランジ部２ｍを雨水が通過しても、第１の中間フランジ部１ｋ、雨除部２ｋの順に雨水が流れ落ち、最終的に排水溝部２ｌに至ることになる。

そして、排水溝部２ｌに溜まった雨水は、軒先側から排水されることになる。このように、頭部Ｓ１の付近には雨水が入り込むことはないので、浸水によるねじＳの腐蝕や、野地板Ｎ、垂木Ｔの腐蝕が発生することはない。

図５に示すように、上下の太陽電池モジュールＭ１、Ｍ２の間にも、太陽電池モジュールＭの上下の周縁を保持する上側フレーム４と下側フレーム５とが組み合わされて配置されている。そして、上側フレーム４と下側フレーム５との間隙から浸入した雨水は、水溜部４ａに溜まる構造となっている。

そして、第１のサイドフレーム１の受溝部１ｈ及び第２のサイドフレーム２の受溝部２ｉは、太陽電池モジュールＭ２の上縁に取り付けた上側フレーム４の水溜部４ａに接続され、水溜部４ａに溜まった雨水は方向を９０度変換して、第１のサイドフレーム１の受溝部１ｈ及び第２のサイドフレーム２の受溝部２ｉを通って軒先に排水されることになる。

図６は実施例２の第１のサイドフレーム１’を垂木に固定し、第２のサイドフレーム２’を組合わせた状態の説明図である。また、符号は実施例１に準じて付されている。

第１のサイドフレーム１’の外側フランジ部１ｆ’は、第１、第２のサイドフレーム１’、２’を組み合わせた場合に、第２のサイドフレーム２’の主壁部２ａにほぼ至る長さを有し、第２のサイドフレーム２’の外側フランジ部２ｆ’は同じ厚みで主壁部２ａから延出されており、外側フランジ部１ｆ’に対し下側に位置して重なるようにされている。

また、第１のサイドフレーム１’の外側面１ｄ側の底面フランジ部１ｉには外側にゆくにつれて厚みが小さくなるように傾斜する斜面部１ｍが形成されている。そして、斜面部１ｍに対して直交するように、螺子用孔１ｊ’が底面フランジ部１ｉに対して斜め状に穿設され、螺子用孔１ｊ’は第１のサイドフレーム１’の長手方向に沿って所定間隔で底面フランジ部１ｉに配置されている。

従って、これらの螺子用孔１ｊ’に対して、それぞれねじＳをねじ込むと垂木Ｔに対して図示するように斜め方向にねじＳがねじ込まれる。このように、螺子用孔１ｊ’を底面フランジ部１ｉの斜面部１ｍに対して斜め状に穿設するので、外側フランジ部１ｆの横方向の長さを十分に大きくしても支障はない。

また、たとえ斜面部１ｍ付近に結露が生じたとしても、斜面部１ｍに沿って下方に水が流れ落ちるため、螺子用孔１ｊ’内やねじＳの頭部Ｓ１の腐蝕が発生し難い構造とされている。

このように、防水蓋を形成する第１のサイドフレーム１’の外側フランジ部１ｆ’と第２のサイドフレーム２’の外側フランジ部２ｆ’との重なる面積を大きくすることができるので、雨水がより浸入し難くなると同時に、外側フランジ部２ｆ’が外側フランジ部１ｆ’に押さえ付けられるので、第２のサイドフレーム２’がより強固に屋根上に固定されることになる。

このように、実施例１、２の太陽電池モジュール用サイドフレームは、ねじ止め個所を第１のサイドフレーム１、１’の外側面１ｄ側の底面フランジ部１ｉにのみに設けることで、屋根や外壁等の構造物に太陽電池モジュールＭを設置する作業工程を大幅に減少することができると共に、作業時間も短縮することが可能である。

また、従来の別体のカバー部材を不要とし、たとえカバー防水蓋から雨水が浸水したとしても、ねじＳの頭部Ｓ１の付近には雨水が入り込むことはないので、浸水によるねじＳの腐蝕や、螺子用孔１ｊ、１ｊ’を介しての野地板Ｎ、垂木Ｔの腐蝕が発生することがない。

１、２ サイドフレーム
１ａ、２ａ 主壁部
１ｂ、２ｂ 蓋面フランジ部
１ｃ、２ｃ 内側面
１ｄ、２ｄ 外側面
１ｅ、２ｅ 内側フランジ部
１ｆ、２ｆ 外側フランジ部
１ｇ、２ｈ 挟持部
１ｈ、２ｉ 受溝部
１ｉ、２ｊ 底面フランジ部
１ｊ 螺子用孔
１ｌ、２ｍ 中間フランジ部
２ｋ 雨除部
２ｌ 排水溝部
４ 上側フレーム
４ａ 水溜部
５ 下側フレーム
Ｍ 太陽電池モジュール
Ｓ ねじ

Claims (7)

1. 太陽電池モジュールを横方向から保持する一対の第１、第２のサイドフレームから成る太陽電池モジュール用サイドフレームあって、
   前記第１のサイドフレームは中央の第１の主壁部を基材として、該主壁部の上端には第１の蓋面フランジ部が、下端には第１の底面フランジ部がそれぞれ連結され、前記第１の蓋面フランジ部は、前記第１の主壁部から前記太陽電池モジュールを挟持する側である内側面側に向って庇状に張り出す第１の内側フランジ部と、前記太陽電池モジュールを挟持しない側である外側面側に向って庇状に張り出している第１の外側フランジ部とから構成され、
   前記第２のサイドフレームは中央の第２の主壁部を基材として、該第２の主壁部の上端には第２の蓋面フランジ部が、下端には第２の底面フランジ部がそれぞれ連結され、前記第２の蓋面フランジ部は、前記第２の主壁部から前記内側面側に向って庇状に張り出す第２の内側フランジ部と、前記外側面側に向って庇状に張り出す第２の外側フランジ部とから構成され、
   前記外側面側の前記第１の底面フランジ部にのみ構造物に固定するための複数個の螺子用孔が前記第１のサイドフレームの長手方向に沿って、所定間隔を置いて穿設されていることを特徴とする太陽電池モジュール用サイドフレーム。
2. 前記第１のサイドフレーム及び第２のサイドフレーム同士を組合わせた場合に、前記第２の外側フランジ部の少なくとも一部の上に、前記第１の外側フランジ部を載置することにより、前記第１、第２のサイドフレームの内部に対する防水蓋を形成す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用サイドフレーム。
3. 前記第１のサイドフレーム及び第２のサイドフレームは、前記第１の内側フランジ部及び前記第２の内側フランジの下に前記太陽電池モジュールを挟持する挟持部を設けたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用サイドフレーム。
4. 前記第１のサイドフレームの第１の主壁部の前記外側面には、前記第１の底面フランジ部の上方に庇状の第１の中間フランジ部が突出され、
   前記第２のサイドフレームの第２の底面フランジ部の外側面側には、斜め上方に向けて雨除部が延在され、前記雨除部と前記第２の主壁部との間に排水溝部が形成されており、
   前記第１、第２のサイドフレーム同士を組合わせた際に、前記第１の中間フランジ部の先端の下方に、前記雨除部が配置され、前記雨除部の下に前記螺子用孔が配置されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の太陽電池モジュール用サイドフレーム。
5. 前記螺子用孔が前記外側面側の前記第１の底面フランジ部に対して直交して穿設されている場合には、前記第１の外側フランジ部の長さを前記外側面側の前記第１の底面フランジ部よりも横方向に短くすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽電池モジュール用サイドフレーム。
6. 前記螺子用孔が前記第１のサイドフレームの外側面側の前記第１の底面フランジ部に対して斜め方向に穿設されている場合には、前記第１の外側フランジ部の長さを前記外側面側の前記第１の底面フランジ部よりも横方向に長くすることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽電池モジュール用サイドフレーム。
7. 前記第１の外側フランジ部及び第２の外側フランジ部のそれぞれの先端には、相互に掛け止める凸状部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の太陽電池モジュール用サイドフレーム。

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