JP2019075928A - 太陽電池モジュールおよび太陽光発電システム - Google Patents

Abstract

【課題】隣り合う太陽電池モジュールの枠体同士を連結するとともに、その連結部における電気的な接続を確保して、接地に関する施工を容易にしつつ、太陽電池モジュールの軽量化、単純化を図る構造を提供する。【解決手段】四角形状の太陽電池モジュール本体２の対向する二辺の周縁部にそれぞれ固定され、表面に絶縁被覆を有する導体で形成された第１の枠片（軒側の枠片３０）および第２の枠片（棟側の枠片４０）を備える。第１の枠片および第２の枠片は、隣り合う他の太陽電池モジュール１’の第２および第１の枠片と連結するための第１および第２の連結部を備える。第２の連結部は導体の内部と電気的に接続された状態で固定された導通部材５０を有し、第１の連結部は導通部材に当接する部分の絶縁被覆が除去された導通確保部を有する。【選択図】図７

Description

本発明は、太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムに関し、特に太陽電池モジュール本体に固定された枠体を、隣り合う太陽電池モジュール同士の間で連結する際に電気的にも接続されるようにしたものに係る。

従来より、太陽電池モジュールに屋根瓦の機能を持たせ、通常の屋根瓦と混在させて並べるようにした瓦一体型の太陽電池モジュールが知られている。このような太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体の周縁部を金属製の枠体で保持するとともに、隣り合う太陽電池モジュール同士の間で枠体同士を連結し、この連結部において電気的にも接続するようにしている。これによって、互いに連結されたいずれか１つの太陽電池モジュールの枠体を接地すれば、全ての太陽電池モジュールを接地することができ、個別の太陽電池モジュールに対して接地の為のアース配線を引き回す必要がない。

すなわち、例えば特許文献１に記載の太陽電池モジュールでは、アルミニウム合金製の枠体を用いており、その表面にはアルマイト処理によって絶縁被膜が形成されている。そこで、連結部における導通を確保するために一方の枠体にはばね鋼板を装着し、ステンレス製のねじによって枠体に締結するとともに、枠体と電気的にも接続する。また、他方の枠体については前記のばね鋼板と接触する部分を、例えばめっき鋼板製の別部材としている。

より詳しくは前記特許文献１の実施形態３として、一方の枠体の第４枠片の上部には固定片が設けられ、この固定片と第４枠片の上部との間に、他方の枠体の載置片の先端部が嵌め入れられて把持されるようになっている。このとき、固定片に装着されたばね鋼板が載置片の先端部によって押圧され、弾性変形するようになるので、その反力によってばね鋼板と載置片との押圧状態が安定し、電気的な接続（導通）が確保される。

特開２０１４−３００１３号公報

ところが、前記従来例の構造では、連結部におけるばね鋼板と戴置片との電気的な接続を確保するために、載置片はステンレスなどの導電性のある材料によって構成されているが、この場合は載置片が重くなるため、太陽電池モジュール自体の重量が大きくなる上に、一辺に重心バランスが偏ることから、施工しにくいという問題が生じていた。また、戴置片の材料を軽量なアルミニウム合金へ置き換えたり、太陽電池モジュールの枠体には一般的にアルミニウム合金が用いられており枠体と戴置片の一体化をしようとしても、耐久性の観点からアルミニウム合金の表面は絶縁被覆されるので、導電性が必要な戴置片にはアルミニウム合金をそのまま用いることができなかった。よって、戴置片がアルミニウム合金製の枠体とは別体の部材になってしまう上に、それらが異種の金属であることから、太陽電池モジュールの製造工程の複雑化やコストアップを招きやすいという不都合があった。

本発明は、このような実状を考慮してなされたものであり、その目的は、隣り合う太陽電池モジュールの枠体同士を連結するとともに、その連結部における電気的な接続を確保して太陽電池モジュールの接地に関する施工を容易にしつつ、太陽電池モジュールの軽量化や構造の単純化を実現するものである。

前記の目的を達成するために本発明に係る太陽電池モジュールは、四角形状の太陽電池モジュール本体と、前記太陽電池モジュール本体の対向する二辺の周縁部にそれぞれ固定され、表面に絶縁被覆を有する導体で形成された第１の枠片および第２の枠片とを備えたものである。そして、前記第１の枠片および前記第２の枠片は、隣り合う他の太陽電池モジュールの前記第２の枠片および前記第１の枠片と連結するための第１の連結部および第２の連結部を備え、前記第２の連結部は前記導体の内部と電気的に接続された状態で固定された導通部材を有し、前記第１の連結部は前記導通部材に当接する部分の絶縁被覆が除去された導通確保部を有するものである。

また、本発明に係る太陽光発電システムは、前記のような太陽電池モジュールを複数連結して屋根上に設置したものであって、前記第１の枠片および前記第２の枠片のいずれか1つが接地されているものである。

本発明の太陽電池モジュールおよび太陽光発電システムによれば、隣り合う太陽電池モジュールの枠体同士を連結する連結部において、電気的な接続を確保することができるとともに、太陽電池モジュールの軽量化を実現して施工性を向上させることができる。

実施形態１に係る太陽電池モジュールの全体構成を示す受光面側から見た斜視図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 図１におけるＣ部分を矢符ｃ１方向から見た分解斜視図である。 図１におけるＤ部分を矢符ｄ１方向から見た分解斜視図である。 図１におけるＥ部分を矢符ｅ１方向から見た分解斜視図である。 図１におけるＦ部分を矢符ｆ１方向から見た分解斜視図である。 軒側および棟側の枠片の連結部を拡大して、その断面構造を示す図である。 連結部において電気的に接続するための構造を示す分解斜視図である。 屋根上に敷設した太陽電池モジュールを右側から見た断面図である。 軒側の枠片の縦壁部と一体に連結片を設けた実施形態２に係る図７相当図である。

〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１に係る太陽電池モジュールについて図面を参照し説明する。なお、図１は、受光面側から見て太陽電池モジュールの全体構成を示す斜視図であり、この図１のＡ−Ａ線における断面を拡大して図２に示している。

本実施形態の太陽電池モジュール１は、それ自体に屋根瓦の機能を持たせ、屋根の上に通常の屋根瓦と混在させて並べるようにした瓦一体型のものであり、図１に表れているように四角形状の太陽電池モジュール本体２と、その周縁部を保持する枠体３とを備えている。太陽電池モジュール本体２は受光面側の透光性基板、太陽電池および裏面側を絶縁保護するバックシートとを積層したものであって（図示せず）、封止材によってそれらが互いに接着されている。そして、太陽電池モジュール本体２の受光面から入射した太陽光が太陽電池に当たることで発電が行われる。本実施形態では太陽電池モジュール本体２の太陽電池に用いられる種類は特に限定されず、例えば、単結晶、多結晶、薄膜等のシリコン系太陽電池、ＧａＡｓ,ＣｄＴｅ,ＣｄＳ等の化合物系太陽電池、色素増感、有機薄膜等の有機系太陽電池等が挙げられる。

枠体３は、太陽電池モジュール本体２の周縁部に取りつけられた長尺状の４つの枠片１０，２０，３０，４０で構成され、それらの周方向に隣り合う端部同士を突き合わせて、ねじ部材などで固定したものである。これらの各枠片１０，２０，３０，４０はいずれも、アルミニウム合金の押出成形によって製造され、それぞれの長手方向に直交する横断面において上下方向に延びる縦壁部１１，２１，３１，４１ａ，４１ｂを備えている。すなわち縦壁部１１，２１，３１，４１ａ，４１ｂは太陽電池モジュール本体２の裏面に対して下方向に延びている。

本実施形態においては、前記各枠片１０，２０，３０，４０のうち、枠片１０，２０はそれぞれ、太陽電池モジュール本体２の短辺側の縁部に固定されており、枠片３０，４０はそれぞれ太陽電池モジュール本体２の長辺側の縁部に固定されている。詳しくは図９を参照して後述するが、太陽電池モジュール１が屋根上に設置される際、屋根の軒側から見て左側に枠片１０が、右側に枠片２０がそれぞれ位置するようになるので、こうして屋根の軒側から見て左右を、以下では単に左右と呼び、枠片１０を左側の枠片１０と呼び、枠片２０を右側の枠片２０と呼ぶこととする。

また、そのように太陽電池モジュール１が屋根上に設置されると、前記各枠片１０，２０，３０，４０のうち、枠片３０は屋根の軒側に位置し、枠片４０は屋根の棟側に位置するようになる。すなわち、枠片３０は屋根の水流れ方向下側、枠片４０は屋根の水流れ方向上側に位置するように、太陽電池モジュール１が設置される。以下では、枠片３０を軒側の枠片３０と呼び、枠片４０を棟側の枠片４０と呼ぶこととする。

前記４つの枠片１０，２０，３０，４０同士の固定構造について説明すると、軒側の枠片３０の左右両端部にはそれぞれ左側の枠片１０および右側の枠片２０の軒側の端部が固定され、これら左側の枠片１０および右側の枠片２０の棟側の端部は、それぞれ棟側の枠片４０の左右両端部に固定されている。こうして固定する構造について以下、図１におけるＣ〜Ｆ部分をそれぞれ矢符ｃ１〜ｆ１方向から見た分解斜視図（図３〜６）を参照して説明する。

まず、図３に示すように左側の枠片１０の一方の端部（棟側の端部）では、太陽電池モジュール本体２を保持する上下一対の保持片１２ａ，１２ｂが所定長さだけ切り欠かれており、この切り欠かれた部分に棟側の枠片４０の一方の端部（図３では手前側になる左側の端部）が嵌め合わされて、ねじ部材６０により締結される。そのために左側の枠片１０の縦壁部１１には、棟側の枠片４０に設けられた２つのねじ溝部４２ａ，４２ｂに対応して２つのねじ穴１１ａが設けられている。

また、図４に示すように、左側の枠片１０の他方の端部（軒側の端部）は、上下一対の保持片１２ａ，１２ｂが部分的に切り欠かれており、ここに軒側の枠片３０の端部が嵌め合わされて、ねじ部材６０により締結される。そのために軒側の枠片３０の縦壁部３１には、左側の枠片１０に設けられた２つのねじ溝部１３，１４に対応して、２つのねじ穴３１ａが設けられ、これらねじ溝部とねじ穴との位置が合わされて、ねじ部材６０がねじ込まれることで、左側の枠片１０と軒側の枠片３０とが締結される。

さらに、図５に示すように右側の枠片２０の他方の端部（軒側の端部）には、軒側の枠片３０の右端部が重ね合わされて、ねじ部材６０により締結されるようになっている。そのために右側の枠片２０には２つのねじ溝部２２、２３が設けられ、これに対応して軒側の枠片３０の右端部には、縦壁部３１に２つのねじ穴３１ｂが設けられ、これらねじ溝部とねじ穴との位置が合わされて、ねじ部材６０がねじ込まれることで、右側の枠片２０と軒側の枠片３０とが締結される。

また、図６に示すように右側の枠片２０の棟側の端部では、縦壁部２１の上端から横向に延出する延出片２４の一部を残して、所定長さの切り欠きが形成されており、ここに棟側の枠片４０の端部（図６では手前側の右端部）が嵌め合わされて、ねじ部材６０により締結される。そのために右側の枠片２０の延出片２４には、棟側の枠片４０の２つのねじ溝部４２ａ，４２ｂにそれぞれ対応して、２つのねじ穴２４ａが設けられている。

−軒側および棟側の枠片とそれらの連結構造−
次に、軒側の枠片３０および棟側の枠片４０と、並びにそれらの連結構造について、前記図２の他に図７、８も参照して詳細に説明する。なお、図７には軒側の枠片３０（第１の枠片）および棟側の枠片４０（第２の枠片）にそれぞれ設けられた第１の連結部および第２の連結部が連結したときの断面を拡大して示しており、図８は、第１の連結部と第２の連結部とが連結する際において電気的な接続を確保するための構造を示している。

まず、図２の左側に表れているように軒側の枠片３０には、縦壁部３１の上端部から一側（太陽電池モジュール本体の内側であって棟側または水流れ方向上側でもある）に向かって延びる上下一対の保持片３２ａ，３２ｂが設けられている。これらの縦壁部３１および保持片３２ａ，３２ｂは、軒側の枠片３０の長手方向（図２の紙面に垂直方向）の全長に亘って設けられており、保持片３２ａ，３２ｂの間に太陽電池モジュール本体２の軒側の縁部が嵌め込まれて保持される。

また、前記縦壁部３１の下端部から湾曲して棟側に延びるようにして、軒側の枠片３０を隣り合う別の太陽電池モジュール１’の棟側の枠片４０と連結するための連結片３３ａが設けられている。これら縦壁部３１と連結片３３ａとで第１の連結部が構成される。本実施形態では軒側の枠片３０の縦壁部３１に、別部材である連結部材３３を取り付けて、連結片３３ａを構成している。すなわち、図２に表れているように連結部材３３は概略、断面Ｌ字状とされ、その立壁部３３ｂが軒側の枠片３０の縦壁部３１に裏側から重ねられて、ねじ部材３４により締結されている。

なお、軒側の枠片３０の一部である縦壁部３１および連結部材３３の一部である連結片３３ａはいずれもアルマイト加工されたアルミニウム合金であり、表面に絶縁層である酸化アルミニウムの層が形成されている。但し、ねじ部材３４の締結部分であるねじ穴は絶縁層が除去されており、ねじ部材３４はステンレスなどの導電性材料が用いられるため、縦壁部３１と連結片３３ａとは電気的に接続されている。

一方、連結片３３ａの先端部は棟側（図２において右側）に延びていて、図７に表れているように、棟側の枠片４０の上壁部４４と、その上部に設けられた固定片４７との間に挿入されて、把持されるようになっている。すなわち棟側の枠片４０の上面を構成する上壁部４４から上方向に延びる立設片が設けられており、立設片から上壁部４４に並行して左側（軒側であり水流れ方向下側）に延びるように固定片４７が形成されており、上壁部４４と固定片４７の間に、連結片３３ａが挿入できる挿入部が形成され、第２の連結部が構成されている。

そうして把持される連結片３３ａの先端部には、上向きに屈曲する屈曲部３３ｃと、上面が平坦面とされた平坦部３３ｄと、下向きに屈曲する屈曲部３３ｅとが設けられて、先端部で上下方向に厚みが増している。なお、先端部の厚みの大きい部分は屈曲した形状に限定されるものではなく、連結片３３ａの先端部の厚み自体が部分的に厚くなるように、先端部近傍に上方向に突出した凸部が設けられていてもよい。この凸部のような部分的に厚みの大きい部分があることによって、連結片３３ａ全体の厚みを大きくすることなく軽量性を保ちながら、第１の連結部と第２の連結部との連結強度を高めることができる。

そのようにして軒側の枠片３０が載置される棟側の枠片４０は、図２の右側に表れているように、横断面においてそれぞれ上下方向に延びる２つの縦壁部４１ａ，４１ｂを備えており、軒側の縦壁部４１ａの上端部には棟側に向かって、また、棟側の縦壁部４１ｂの上端部には軒側に向かって、それぞれ開放するように断面Ｃ字状のねじ溝部４２ａ，４２ｂが設けられ、図３を参照して上述したようにねじ部材６０がねじ込まれるようになっている。

また、軒側の縦壁部４１ａの上端部には、軒側に向かって延びる上下一対の保持片４３ａ，４３ｂが設けられ、その間に太陽電池モジュール本体２の棟側の縁部が嵌め入れられて保持されるようになっている。また、前記２つの縦壁部４１ａ，４１ｂの上端部同士を連結するように上壁部４４が設けられる一方、２つの縦壁部４１ａ，４１ｂの下端部同士を連結するように下壁部４５が設けられている。つまり、棟側の枠片４０の横断面は概略箱状の閉断面を有し、その剛性が高められている。

さらに、棟側の枠片４０の下壁部４５には、その下面の棟側の縁部付近から下方に突出した後に軒側に向かって延びる係止片４６が設けられ、図９を参照して後述するように、屋根の野地板１００上の瓦桟１０１に固定された取付金具１０２の一端部を係止するようになっている。なお、下壁部４５の下面には段部が屈曲形成されて、取付金具１０２の一端部を嵌め入れやすくなっている。

加えて、棟側の枠片４０の上壁部４４には、その上面の棟側の縁部付近から上方に突出した立設片が設けられるとともに、この立設片の上端から軒側に向かって上壁部と並行して延びる固定片４７と、反対に棟側に向かって延びる延出片４８とが設けられている。そして、図７、８に表れているように隣り合う太陽電池モジュール１’の軒側の枠片３０が載置されて、この軒側の枠片３０の連結片３３ａが上壁部４４の上面と固定片４７との間の挿入部に挿入されて把持されるようになっている。

すなわち、図９を参照して後述するように本発明の太陽電池モジュール１を複数設置する太陽光発電システムにおいては、屋根の軒側に敷置された太陽電池モジュール１の棟側の枠片４０の上に、隣り合う棟側の太陽電池モジュール１’の軒側の枠片３０を重ねて載置することで太陽電池モジュールを屋根に敷設していく。このとき、図８に矢印で示すように、棟側の枠片４０の上壁部４４の上面と固定片４７との間の挿入部に、軒側の枠片３０の連結片３３ａをその先端側から嵌め入れて、把持させる。

そして、本実施形態では、前記のようにして軒側の枠片３０および棟側の枠片４０が互いに機械的に連結する部位である第１の連結部と第２の連結部とにおいて、両者を電気的に接続するようにしている。こうすることで、屋根上に複数の太陽電池モジュール１，１’を設置する際に、接地するためにアース配線を用いて、個別の太陽電池モジュールの枠体３全てにアース配線を引き回したり、各太陽電池モジュールの枠体３同士を配線で電気的に接続する作業が不要となり、設置作業を簡便化することができる。

詳しくは図８に明らかなように、棟側の枠片４０の固定片４７には、断面がＪ字状となるように折り畳まれた板ばね５０（導通部材）が装着されている。この板ばね５０は、下側部分５０ａ（図８にのみ符号を付す）よりも上側部分５０ｂが長く、その上側部分５０ｂが固定片４７の上面から棟側の延出片４８の上面に亘るように装着されて、当該延出片４８にねじ部材５１によって締結されている。下側部分５０ａは固定片４７と上壁部４４との間の挿入部内の固定片４７の下方に配置されている。

すなわち、板ばね５０の上側部分５０ｂにおける棟側寄りの部位には丸穴５０ｃが開口しており、ここに上方から挿入されるねじ部材５１の軸部が、延出片４８に設けられているねじ穴（符号は省略）にねじ込まれる。本実施形態では、ねじ部材５１はステンレス製であり、前記のようにねじ穴にねじ込まれることによって、アルミニウム合金製の延出片４８およびそれと連続した棟側の枠片４０との間の電気的な接続（導通）が確保される。

板ばね５０とねじ部材５１はいずれも鋼鉄やステンレス等の導電性の材料が用いれら、互いに接触していれば電気的な接続は確保できる。しかしながら、ねじ部材５１の軸部と、これが挿通される板ばね５０の丸穴５０ｃとの間には隙間ができやすく、ねじ部材５１の頭の形状や大きさ、丸穴５０ｃの大きさとの関係によっては電気的な接続が確実ではないので、図示はしないが本実施形態では、ねじ部材５１の頭部の裏面に突起を設けて、丸穴５０ｃの周縁部上面に食い込ませるようにしている。これにより、鋼製の板ばね５０の上側部分５０ｂとねじ部材５１との間の電気的な接続を確保できる。

このようにしてアルミニウム合金製の棟側の枠片４０の固定片４７に装着された鋼製の板ばね５０は、ステンレス製のねじ部材５１を介して棟側の枠片４０に電気的に接続されている。そして、その板ばね５０と軒側の枠片３０の連結片３３ａとが電気的に接続されることによって、隣り合う太陽電池モジュール１，１’の軒側の枠片３０および棟側の枠片４０同士（枠体３同士）が電気的に接続される。

詳しくは図８に矢印で示すように、太陽電池モジュール１の棟側の枠片４０の上壁部４４の上面と固定片４７との間に、隣り合う太陽電池モジュール１’の軒側の枠片３０の連結片３３ａを嵌め入れると、この連結片３３ａの先端側に設けられた平坦部３３ｄが、固定片４７に装着されている板ばね５０の下側部分５０ａに接触し、これを押圧して弾性変形させるようになる。

図示のように板ばね５０の下側部分５０ａは、その先端側ほど固定片４７の下面から離れるように、言い換えると両者の間に隙間が設けられると共に、挿入部の奥に向かうにつれてその間隔が広くなるように形成されている。つまり、挿入部の入口側では板ばね５０と上壁部４４との間の間隔が広く、その間隔が挿入部の奥に向かうにつれて狭くなるようにされており、第１の連結部の連結片３３ａを挿入部に挿入しやすく、かつ、連結片３３ａを挿入部の奥に入れることで第１の連結部と第２の連結部とを強固に固定することができる。この下側部分５０ａに連結片３３ａの平坦部３３ｄが接触して押し上げると、下側部分５０ａが上向きに弾性変形する。そして、図７に表れているように、弾性変形した板ばね５０の下側部分５０ａの下面が、連結片３３ａの先端側の平坦部３３ｄの上面に押し付けられる。

本実施形態では、そうして板ばね５０の下側部分５０ａの下面が押し付けられる平坦部３３ｄの上面（接触面）に、予め加工を施して絶縁被覆を除去した導通確保部を設けている。連結片３３ａは軒側の枠片３０とは別体の連結部材３３に設けられており、この連結部材３３も軒側の枠片３０と同じくアルミニウム合金製の押し出し成型品であり、その表面にはアルマイト処理によって絶縁被覆が形成されているが、前述の通り、軒側の枠片３０および連結部材３３はねじ部材３４の締結部分で電気的に接続されている。

そこで、前記のように押し付けられる板ばね５０の下側部分５０ａの下面との間の電気的接続を確保するために、そこに押し付けられる平坦部３３ｄの上面（導通部材との接触面）全体を加工して、絶縁被覆が除去された導通確保部を設けたものである。こうして、軒側の枠片３０とは別部材とした連結部材３３の平坦部３３ｄの上面を全体的に加工するのであれば、その加工は比較的容易なものとなる。また、絶縁被覆が除去された部分は耐腐食性が低下するが、本実施形態では導通確保部は挿入部内で上面になる為、腐食の原因となる水分が侵入しにくい場所に位置しており、更にその上方を太陽電池モジュール本体２が覆っているので、絶縁被覆を除去したことによる腐食の発生を十分に抑えることができる。

また、本実施形態においては、平坦部３３ｄは連結片３３ａの先端部の厚みが部分的に厚くされて先端部近傍に上方向に突出した凸部の上面に設けられており、これによって、板ばね５０と平坦部３３ｄの上面に設けられた導通確保部をより密着させることができるので、軒側の枠片３０と棟側の枠片４０との導通をより確実にすることができる。

なお、図示はしないが板ばね５０は、棟側の枠片４０の長手方向の略中央に１つ、両端に近い箇所にそれぞれ１つずつの計３箇所に配置すればよく、こうすれば、図９を参照して以下に説明するように屋根上に太陽電池モジュール１，１’を設置する際に、それらを左右方向については揃えて並べるだけでなく、左右方向にずらして千鳥状に並べるなど、種々の設置パターンに対応できる。

すなわち、例えば軒側の太陽電池モジュール１と棟側の太陽電池モジュール１’とを互いに左右方向にずらして配置する場合、端に近い箇所に配置した板ばね５０を介して、軒側の太陽電池モジュール１と棟側の太陽電池モジュール１’とを電気的に接続できる。また、仮に軒側の太陽電池モジュール１と棟側の太陽電池モジュール１’の左右方向の長さが異なる場合でも、３箇所のいずれかに配置した板ばね５０を介して電気的に接続することが可能になる。

第２の連結部において、板ばね５０ の形状は上述した構造に限定されるものではなく、例えば板ばね５０が下側部分５０ａを有さず、板ばね５０の下面に下方に突出するピン形状の凸部が設けられており、固定片４７には前述の凸部が貫通する開口部が設けられ、その開口部を通じて板ばね５０に設けられた凸部が第２の連結部の挿入部内において、固定片４７の下方に位置するようにされていてもよい。また、板ばね５０の直下に位置する固定片４７を部分的に除去した切欠き部を設け、その切欠き部を通じて板ばね５０の一部分が固定片４７の下方、すなわち第２の連結部の挿入部内に位置するように、板ばね５０が下方に屈曲した部分を有してもよい。

−太陽電池モジュールの組み立ておよび屋根への敷設−
上述した各枠片１０，２０，３０，４０を用いて、太陽電池モジュール１を組み立てるときには、まず、太陽電池モジュール本体２の周縁部にエラストマー樹脂などの端面封止部材（図示せず）を嵌め込む。続いて長辺側の２つの縁部をそれぞれ、軒側の枠片３０の保持片３２ａ，３２ｂおよび棟側の枠片４０の保持片４３ａ，４３ｂと嵌め合わせ、短辺側の２つの縁部をそれぞれ、左側の枠片１０の保持片１２ａ，１２ｂおよび右側の枠片２０の保持片（図示せず）と嵌め合わせる。

そうして太陽電池モジュール本体２の周りに周方向に隣り合う各枠片１０，２０，３０，４０の端部同士を突き合わせ、図３〜６を参照して上述したように、ねじ部材６０によって締結する。これにより、図１に表れているように４つの枠片１０，２０，３０，４０が全体として枠体３を構成して、太陽電池モジュール本体２の周縁部を保持するようになる。即ち、太陽電池モジュール１が組み立てられる。

こうして組み立てた太陽電池モジュール１を、本実施形態では家屋の屋根上にその軒側から棟側に向かって順次、敷設していく。すなわち、図９に表れているように屋根の野地板１００上への敷設に際して、軒側の枠片３０を軒側（図９の左側）に配置し、棟側の枠片４０を棟側（図９の右側）に配置して、この棟側の枠片４０が軒側の枠片３０よりも高くなるように、概ね屋根の傾斜に沿って設置する。すなわち、軒側の枠片３０を屋根の水流れ方向下側に、棟側の枠片４０を屋根の水流れ方向上側に配置されるように設置する。

そして、軒側に敷設された太陽電池モジュール１の棟側の枠片４０の上に、その棟側に隣り合う太陽電池モジュール１’の軒側の枠片３０を重なり合うように配置して、軒側から棟側に向かって敷設していく。すなわち、野地板１００上の瓦桟１０１には、ねじ部材１１０によって取付金具１０２が固定されており、この取付金具１０２の一端部を、棟側の枠片４０の下部に設けられた係止片４６によって係止させる。

次に、軒側の枠片３０に取り付けられた連結部材３３を、軒側に既に敷設されている別の太陽電池モジュール１”の棟側の枠片４０上に固定する。すなわち、図９に表れているように連結部材３３は断面Ｌ字状とされ、その下部から棟側に向かって延びる連結片３３ａを上方から棟側の枠片４０に重ね合わせて、その上部に設けられた固定片４７と上壁部４４との間の挿入部に把持させる。

こうして太陽電池モジュール１は、棟側の枠片４０が取付金具１０２を介して野地板１００上の瓦桟１０１に固定される一方、軒側の枠片３０は、軒側に隣り合う別の太陽電池モジュール１”の棟側の枠片４０を介して、野地板１００の瓦桟１０１に固定される。なお、軒側の最下列の太陽電池モジュール１の軒側の枠片３０の固定構造、および棟側の最上列の太陽電池モジュール１の棟側の枠片４０の固定構造については、図示を省略している。このようにして、屋根上に複数の太陽電池モジュール１を設置した太陽光発電システムが構成される。

以上、説明したように本実施形態においては、屋根上で軒側および棟側に隣り合うように設置された太陽電池モジュール１，１’のうち、軒側の太陽電池モジュール１の棟側の枠片４０の上壁部４４および固定片４７の間の挿入部に、棟側の太陽電池モジュール１’の軒側の枠片３０に設けた連結片３３ａを把持させて、機械的に連結する構造としている。そして、軒側の枠片３０の連結片３３ａを含む第１の連結部と、棟側の枠片４０の上壁部４４および固定片４７を含む第２の連結部との間において、電気的な接続を確保している。

すなわち、前記棟側の枠片４０の固定片４７に、棟側の枠片４０と電気的に接続するように装着した板ばね５０の下側部分５０ａに対して、前記軒側の枠片３０における連結片３３ａの先端側の平坦部３３ｄを押し付けるとともに、この平坦部３３ｄの上面の絶縁被覆を剥がして導通確保部としており、このことで、板ばね５０と連結片３３ａとの間の電気的な接続（導通）を確保できる。

以上のように、太陽電池モジュール同士で電気的な接続が確保されているので、屋根上で隣り合って設置された太陽電池モジュール１，１‘のうち、いずれか１つの軒側の枠片３０または棟側の枠片４０が接地されていれば、太陽光発電システム全体で太陽電池モジュールを接地することができ、個別の太陽電池モジュール全てにそれぞれ接地するためのアース配線を引き回す必要がなく、施工性を向上させることができる。

本実施形態では、前記の連結片３３ａを軒側の枠片３０とは別部材の連結部材３３に設けているが、連結部材３３は軒側の枠片３０と同じアルミニウム合金製としているので、めっき鋼板やステンレスなどの一般的な導電性金属を用いる場合と比べて軽量にすることができ、また大きな面積でアルミニウム合金と鋼材やステンレス等の異種金属を接触させた場合に腐食が発生する現象の発生も抑えることができる。また、軒側の枠片３０とは別部材としていることから、連結片３３ａの平坦部３３ｄの上面をフライス盤など一般的な加工装置によって容易に加工してから枠片３０に取りつけることができる。

〔実施形態２〕
本発明の他の実施形態について説明すれば、以下のとおりである。なお、説明の便宜上、前記実施形態１にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。図１０に示すように実施形態２では、軒側の枠片３０の縦壁部３１に連続させて、実施形態１では別部材だった連結片３３ａを一体に形成している。すなわち、連結片３３ａは、縦壁部３１の下部から湾曲して棟側に延びており、その先端側に屈曲部３３ｃ、平坦部３３ｄおよび屈曲部３３ｅが設けられている。

こうして軒側の枠片３０の縦壁部３１に連続させて連結片３３ａを設ければ、これらがいずれもアルミニウム合金製であることから、押し出し成形によって一時に形成することが可能であり、こうして部材を一体化することにより、部品点数の削減および、組み立てにおける工数の削減が可能となり、強度や耐久性も向上する。

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る太陽電池モジュール（１）は、四角形状の太陽電池モジュール本体（２）と、前記太陽電池モジュール本体の対向する二辺の周縁部にそれぞれ固定され、表面に絶縁被覆を有する導体で形成された第１の枠片（３０）および第２の枠片（４０）とを備えている。そして、前記第１の枠片および前記第２の枠片は、隣り合う他の太陽電池モジュール（１’）の前記第２の枠片および前記第１の枠片と連結するための第１の連結部（３１，３３ａ）および第２の連結部（４４，４７）を備え、前記第２の連結部は、前記導体の内部と電気的に接続された状態で固定された導通部材（５０）を有し、前記第１の連結部は前記導通部材に当接する部分の絶縁被覆が除去された導通確保部を有している。

このような構造により、隣り合う太陽電池モジュールの枠体同士の連結部（第１および第２の連結部）において、一方の枠体と電気的に接続された導通部材に、他方の枠体の絶縁被覆が剥がされた導通確保部を押し付けることで、電気的な接続を確保することができる。よって、導通確保部を設ける部材を枠体と異なる金属で形成する必要がなく、太陽電池モジュールの軽量化を実現して施工性を向上させることができる。

本発明の態様２に係る太陽電池モジュールは、前記第１の連結部が前記太陽電池モジュールの内側方向に延びる部分を有する連結片（３３）を備え、前記第２の連結部は、前記第２の枠片の上壁部と、前記上壁部上面から上方向に延びた立設部と、前記第２の枠片上面と並行して前記立設部から延びた固定片（４７）とを有し、前記上壁部と前記固定片との間に前記連結片の先端部が挿入される挿入部が設けられている。また、前記導通部材が前記挿入部内において前記固定片の下側に位置するよう固定され、前記連結片の先端部の上面に前記導通確保部が設けられている。

また、本発明の態様３に係る太陽電池モジュールは、前記導通部材を前記固定片との間に間隔を有する状態で固定し、前記挿入部に前記連結片を挿入する際に前記導通部材が弾性変形し、前記導通確保部が前記導通部材に押圧されて前記連結片が把持されるようにしたものである。こうすれば導通部材を連結片の導通確保部に強く押圧して、電気的な接続をより確実なものとすることができる。

さらに、本発明の態様４に係る太陽電池モジュールは、前記挿入部に挿入される前記連結片の先端部に、上方向に突出した凸部を設け、前記凸部の上面に前記導通確保部を設けたものである。この凸部のような部分的に厚みの大きい部分があることによって、連結片全体の厚みを大きくすることなく軽量性を保ちながら、連結強度を高めることができる。

見方を変えると本発明の態様５は、前記のような太陽電池モジュールを複数連結して屋根上に設置した太陽光発電システムであって、前記第１の枠片および前記第２の枠片のいずれか1つが接地されているものである。こうすれば、全ての太陽電池モジュールを接地することができ、個別の太陽電池モジュールに対して接地の為のアース配線を引き回す必要がない。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。

例えば、前記各実施形態では、枠体３を構成する４つの枠片１０，２０，３０，４０をいずれもアルミニウム合金製とし、軒側の枠片３０に取り付ける連結部材３３もアルミニウム合金製としているが、これらの材料はアルミニウム合金に限るものではなく、絶縁被覆もアルマイト加工による酸化アルミニウムの層に限定されるものではない。例えば、枠片１０，２０，３０，４０が鋼鉄やアルミニウム、またはそれら複数の材料の組み合わせで形成され、その表面がアクリル樹脂やエポキシ樹脂等の絶縁性の塗料で塗装されて絶縁被覆が形成されている場合にも本発明は適用できる。また、棟側の枠片４０の固定片４７に装着する板ばね５０は鋼製とし、これを締結するねじ部材５１はステンレス製としているが、これらにも限定されない。

さらに、前記各実施形態では、軒側の太陽電池モジュール１と棟側の太陽電池モジュール１’とを連結する部分に電気的な接続部を設ける場合について説明したが、これにも限定されず、本発明の構造は、軒側から見て左右に隣り合う太陽電池モジュール同士を連結する部分にも適用可能である。また、前記各実施形態では、太陽電池モジュールとして瓦一体型の太陽電池モジュール１を例示しているが、瓦一体型ではない太陽電池モジュールにも本発明は適用可能である。

１，１’ 太陽電池モジュール
２ 太陽電池モジュール本体
３ 枠体
３０ 軒側の枠片（第１の枠片）
３３ 連結部材
３３ａ 連結片
３３ｄ 平坦部（上面が導通確保部）
４０ 棟側の枠片（第２の枠片）
４４ 上壁部（挿入部）
４７ 固定片（挿入部）
５０ 板ばね（導通部材）

Claims (5)

1. 四角形状の太陽電池モジュール本体と、
   前記太陽電池モジュール本体の対向する二辺の周縁部にそれぞれ固定され、表面に絶縁被覆を有する導体で形成された第１の枠片および第２の枠片とを備えた太陽電池モジュールであって、
   前記第１の枠片および前記第２の枠片は、隣り合う他の太陽電池モジュールの前記第２の枠片および前記第１の枠片と連結するための第１の連結部および第２の連結部を備え、
   前記第２の連結部は前記導体の内部と電気的に接続された状態で固定された導通部材を有し、前記第１の連結部は前記導通部材に当接する部分の絶縁被覆が除去された導通確保部を有することを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記第１の連結部は前記太陽電池モジュールの内側方向に延びる部分を有する連結片を備え、
   前記第２の連結部は、前記第２の枠片の上壁部と、前記上壁部上面から上方向に延びた立設部と、前記第２の枠片上面と並行して前記立設部から延びた固定片とを有し、前記上壁部と前記固定片との間に前記連結片の先端部が挿入される挿入部が設けられ、
   前記導通部材が前記挿入部内において前記固定片の下方に位置する部分を有するように固定され、前記連結片の先端部の上面に前記導通確保部が設けられている、請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 前記導通部材は前記固定片との間に間隔を有する状態で固定されており、
   前記挿入部に前記連結片を挿入する際に前記導通部材が弾性変形し、前記導通確保部が前記導通部材に押圧されて前記連結片が把持される請求項２に記載の太陽電池モジュール。
4. 前記挿入部に挿入される前記連結片の先端部に上方向に突出した凸部が設けられ、前記凸部の上面に前記導通確保部が設けられている、請求項２または３に記載の太陽電池モジュール。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールを複数連結して屋根上に設置した太陽光発電システムであって、
   前記第１の枠片および前記第２の枠片のいずれか1つが接地されている太陽光発電システム。

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