JP3776631B2

JP3776631B2 - 太陽電池モジュール支持装置及び太陽電池発電装置

Info

Publication number: JP3776631B2
Application number: JP15940999A
Authority: JP
Inventors: 竹治山脇
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2006-05-17
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP2000345668A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の太陽電池モジュールを屋根上等に設置するのに用いられる支持装置、及びこの支持装置と前記各太陽電池モジュールとを備えてなる太陽電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池発電装置は一般的に屋根に設置される。そして、この装置が備える各太陽電池モジュールの光入射面は透明ガラス基板で作られているので、太陽電池発電装置上の積雪は、融雪時に一度に滑落し易い。
【０００３】
そこで、こうしたことを防止できる太陽電池屋根が特開平８−１３７２５号公報で知られている。この公報のものは各太陽電池モジュールが備える枠体に雪止めを設けたものである。詳しくは、太陽電池モジュールの屋根傾斜方向下側に配置される前記枠体の枠部に、屋根傾斜方向下側に隣接する他の太陽電池モジュールの屋根傾斜方向上側に配置される枠体の枠部を覆うカバー部を一体に設け、このカバー部に、そこから屋根傾斜方向上側に向けて前記枠部の上面と平行に延長部を延出して、この延出部を雪止め部としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、雪止めをする場合、地域によって異なる降雪量、或いは太陽電池モジュールの配置や設置面積又は屋根の傾斜等の設置条件に応じて、雪止め部の位置や雪止め部の形状又は強度等を適正なものとすることが望まれている。
【０００５】
しかし、太陽電池モジュールは、そのモジュール本体の四周に夫々枠部を設けているとともに隣接する枠部同士を連結した構成であるから、前記要請を満たすためには、屋根傾斜方向下側に配置される枠部全体で対処する必要があり、各種の雪止め部を用意しようとする場合には、その種類毎の雪止め部を一体に有した枠部を用意しなければならないので、コスト高になるという問題がある。
【０００６】
又、雪止め部は積雪の重み等により変形することも考えられるが、その場合の修理に際しては、太陽電池モジュールの枠組を分解して雪止め部を一体に有した枠部を交換する必要があるので、その手間が大変でメンテナンス性が良くないという問題がある。
【０００７】
しかも、雪止め部は枠部と一体に成形されていて、枠部の長手方向に延びているだけではなく棟方向に突出されているから、軒方向への雨水を流れを雪止め部が妨げて、この雪止め部に沿って誘導される雨水が太陽電池発電装置の列方向両端から集中して排水されるという問題があるだけではなく、雪止め部の棟側に土埃が溜り易く、そこに苔が生えたりするなど植物が繁殖して太陽電池モジュールに悪影響を与える恐れが高いという問題がある。
【０００８】
本発明が解決しようとする第１の課題は、設置条件に応じた雪止め部を低コストで設けることができるとともにメンテナンス性を向上できる太陽電池モジュール支持装置及び太陽電池発電装置を得ることにある。
【０００９】
本発明が解決しようとする第２の課題は、前記第１の課題を解決するにあたり、雪止め部回りに植物が根付くことを防止できる太陽電池モジュール支持装置及び太陽電池発電装置を得ることにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記第１の課題を解決するために、請求項１の発明に係る太陽電池モジュール支持装置は、モジュール本体の四周にフレームを備えてなる複数の太陽電池モジュールを屋根に列にして設置する太陽電池モジュール支持装置において、列に配置された前記各太陽電池モジュールの棟側又は軒側の前記フレームが載置されるベースと、このベース上に着脱可能に設けられて棟側又は軒側の前記フレームを前記ベースとの間に挟むように配置されるカバーとを具備し、前記カバーに雪止め部を一体に設けたことを特徴としている。
【００１１】
本発明及び以下の各発明において、ベース及びカバーには、アルミニューム合金その他の金属の押し出し型材又は引き抜き材、或いは、合成樹脂製の成形材、若しくはこれらの複合材を利用できる。また、ベースに対するカバーの取付け構造は、設置後等においてカバーを着脱できればいかなる構造であってもよく、以下説明する実施形態には制約されず、取外し可能なねじ等の固定具を用いて取付けてもよい。更に、太陽電池モジュールが備えるモジュール本体が有するセルには、アモルファス系のもの、或いは単結晶及び多結晶等の結晶系ものを用いることができる。
【００１２】
この請求項１の発明及び以下の各発明において、支持装置は、太陽電池モジュールの棟側及び軒側を支持して屋根に太陽電池モジュールを設置する。そして、この支持装置は、単一構造ではなく、屋根に固定されるベースとこの上に着脱可能であって雪止め部を有したカバーとを備えるので、本支持装置が屋根上に設置された状態であっても、ベースに対してカバーを着脱することで、結果的に雪止め部を着脱できる。そのため、互いに異なる雪止め部を一体に有した各種のカバーを用意し、その中から太陽電池モジュールの設置条件に応じた雪止め部付きのカバーを選択してベースに組合わせることが可能となり、ベースを互いに異なる雪止め部を一体に有した各種のカバーに対する共通部品とすることができる。そして、雪止め部を一体に有したカバーは太陽電池モジュールの枠組を構成するものではないから、雪止め部のメンテナンスに際しては太陽電池モジュールの枠組の分解・組立ての手間を要することなく、単にベースに対するカバーの着脱だけで対応できる。
【００１３】
前記第２の課題を解決するために、請求項１の発明に従属する請求項２の発明は、前記雪止め部を前記太陽電池モジュールの列方向に設けるとともに、この雪止め部に前記列方向に沿って間隔的に複数の排出部を設けたことを特徴とするものである。この発明においては、雪止め部が複数の排出部を有することによって、各排出部を通して雨水を下方へ通すことができるに伴い、雪止め部で塞き止められている土埃を各排出部に通して容易に流し去ることができる。
【００１４】
請求項３の発明に係る太陽電池発電装置は、モジュール本体の四周にフレームを備えてなる複数の太陽電池モジュールと、これらモジュールを屋根に列にして設置する前記請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール支持装置と、を備えることを特徴としている。
【００１５】
この請求項３の発明では、太陽電池モジュールを屋根に支持する支持装置が、既述のようにベースを共有部品としてこれに着脱される雪止め部付きのカバーを備えるから、設置条件及び雪止め部のメンテナンスに応じて支持装置を変える必要がなく対応できるので、設置条件に適合し易く、かつ、メンテナンス性が高く、安価な太陽電池発電装置を提供できる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図４を参照しながら本発明の一実施形態を説明する。
【００１７】
図１には一実施形態に係る太陽電池発電装置が屋根に設置された状況が概略的に示され、この図中１１は金属板ぶき屋根、例えば瓦棒葺の屋根であり、１２は屋根ぶき用野地板及び金属板、１３は瓦棒ぶきを示し、また、図１中矢印Ａは軒側、矢印Ｂは棟側を示している。
【００１８】
この屋根１１上に設置される太陽電池発電装置１５は、２種類の支持部材１６、１７からなる太陽電池モジュール支持装置と、この支持装置によって支持されてアレイに配設される複数枚の太陽電池モジュール１８と、これらモジュール１８に接続して設けられる図示しないケーブルとを備えている。
【００１９】
レール状の支持部材１６、１７は、瓦棒ぶき１３と直角に交差し、かつ、互いに所定間隔を置いて平行な姿勢で屋根１１上に設置される。軒先側と棟側に最も近い位置にエンドレールとして配置される第１の支持部材１６は同一構造であり、対称に配置される。第２の支持部材１７は中間レールとして一対の支持部材１６間に設置される。
【００２０】
図２に示されるように第１、第２の支持部材１６、１７は、いずれもベース２１と、カバー２２と、モジュール連結手段２３とからなる。ベース２１及びカバー２２はアルミニューム合金等を押し出し成形して得た型材からなる。
【００２１】
図２及び図３に示されるようにベース２１は、モジュール支え２４と、溝状のケーブル収納部２５とを有するとともに、ゴム板等の下地シート２６を瓦棒ぶき１３との間に挟んで屋根１１にねじ込まれる木ねじ１９よって、屋根１１上に固定される。モジュール支え２４は、その天井壁２４ａの幅方向中央部に長手方向に連続して延びる開口２４ｂを有しているとともに、この開口２４ｂの縁をなして天井壁２４ａの内外面から夫々上下に突出する開口フランジ２４ｃを有し、かつ、これらフランジ２４ｃを間に置いて天井壁２４ａの内面から下向きに突出する一対の突条２４ｄを有している。開口２４ｂは木ねじ１９をねじ込む際の通路として用いられる。
【００２２】
なお、図３中２４ｅはタッピングホールであって、これにねじ込まれる図示しないセルフタッピングねじにより第１支持部材１６の両端の開口を塞いで夫々配置される図示しない端板が取付けられる。天井壁２４ａのうち開口２４ｂの両側に位置される天井壁部分の内の少なくとも一方は、モジュール設置壁として使用され、この部分上への太陽電池モジュール１８の固定により太陽電池モジュール１８がその裏面側から支持されるようになっている。ケーブル収納部２５内には図示しない前記ケーブルが収納し配線される。
【００２３】
モジュール連結手段２３は、アルミニューム合金等金属製の押え部材２７と、ステンレス等金属製のナット板２８と、連結ボルト２９とからなる。押え部材２７の下面には前記開口２４ｂに嵌入するインロー凸部２７ａが一体に突設され、かつ、上面には一対の係止爪２７ｂが一体に突設されている。押え部材２７は、そのインロー凸部２７ａを開口２４ｂに嵌合して前記天井壁２４ａ上に位置決めして配置され、又、ナット板２８は前記一対の突条２４ｄに回り止めされるとともに前記開口フランジ２４ｃの下端で位置決めされてモジュール支え２４内に配置され、そして、これら押え部材２７とナット板２８とは、押え部材２７を挿通してナット板２８に螺合される連結ボルト２９の締付けにより、モジュール支え２４の天井壁２４ａ側に取付けられている。
【００２４】
カバー２２は、支持部材１６又は１７の底壁と平行に張出すカバー突縁２２ａと、モジュール支え２４の天井壁２４ａ方向に突出する一対の係合壁２２ｂとを有している。これら係合壁２２ｂはその先端に爪部を有している。支持部材１６のカバー２２は、支持部材１６がエンドレールとして用いられる関係で一つのカバー突縁２２ａを有し、支持部材１７のカバー２２は、支持部材１７が中間レールとして用いられる関係で互いに逆方向に張出す一対の突縁２２ａを有している。
【００２５】
これらのカバー２２は、モジュール支え２４の天井壁２４ａに被せることにより、その係合壁２２ｂを係止爪２７ｂに夫々引掛けてモジュール支え２４に装着されるとともに、モジュール連結手段２３を覆い隠す。各カバー２２は、それに上向きの外力を加えることにより、係合壁２２ｂの弾性変形を利用して係止爪２７ｂとの係合を外すことができる。つまり、各カバー２２はベース２１に対して取外し可能である。なお、図３中２４ｆはカバー２２を位置決めするための支持部材１６のモジュール支え２４のみに設けた位置決め溝である。又、カバー２２をベース２１側に着脱するカバー取付け手段は、前記爪係合に制約されるものではない。例えば、押え部材２７に複数の螺孔を設けるとともに、前記係合壁２２ｂの下端間を一体に連結して押え部材２７の上面に重なる固定壁部をカバー２２に設け、この固定壁部を貫通して前記螺孔に取外し可能なねじをねじ込むことによって押え部材２７を介してベース２１にカバー２２を着脱可能に取付けるようにしてもよく、この場合、前記ねじが通るカバー２２の上面壁の孔は後から着脱可能なゴム栓等で塞げばよい。
【００２６】
支持部材１６、１７はカバー２２を備えているから、太陽電池モジュール支持装置及び太陽電池発電装置１５の外観上、モジュール支え２４の上部造作構造や太陽電池モジュール１８のフレーム３３等の視認をなくして、外観を向上できるとともに、モジュール支持部２４上の上部造作構造へのごみや土埃等の滞留を防止できる。特に、中間レールとしての第２支持部材１７のカバー２２により、棟・軒方向に隣接する太陽電池モジュール間の隙間へのごみや土埃等の滞留を防止できる。
【００２７】
いずれか一つの支持部材例えば支持部材１７のカバー２２には、カバー２２の長手方向に延びる雪止め部３０が一体に設けられている。雪止め部３０を有した支持部材１７のカバー２２には複数種の中から任意に選択したものが使用される。図４は選択対象として例えば３種類のカバー２２を示している。
【００２８】
すなわち、図４（Ａ）に示したカバー２２は、例えば棟側に向けて突出したカバー突縁２２ａの先端から直角状に折り曲げられるように成形された雪止め部３０を備えたカバーであり、その雪止め部３０には長手方向に沿って間隔的に排出孔３０ａが設けられている。なお、本実施形態は、このカバー２２を採用した例である（図２及び図３参照）。図４（Ｂ）に示したカバー２２も、例えば棟側に向けて突出したカバー突縁２２ａの先端から直角状に折り曲げられるように成形された雪止め部３０を備えたカバーであるが、その雪止め部３０には長手方向に沿って間隔的に排出溝３０ｂが設けられている。図４（Ｃ）に示したカバー２２は、太陽電池発電装置１５上を流下する雨水等の流れに対して順方向となるように、例えば例えば棟側に向けて突出したカバー突縁２２ａの先端から軒側に倒れるように斜めに成形された雪止め部３０を備えたカバーであり、その雪止め部３０の高さは図４（Ａ）（Ｂ）に示された雪止め部３０よりも低い。これらの３種類のカバー２２の雪止め部３０を除いた各部の構造はいずれも同じである。また、雪止め部３０に排出孔３０ａ又は排出溝３０ｂ等の排出部を設ける場合、その形状、大きさ、間隔、高さ等は任意に設定できるとともに、カバー２２の上面壁の何処に設けてもよい。
【００２９】
太陽電池モジュール１８は、集積化されたセル及び電極等を有する長四角形のモジュール本体３１と、この本体３１の四周に夫々取付けられたフレーム３２、３３とを備えている。モジュール本体３１を構成するセルの数や配列或いはセルの種類（結晶系又は非晶質系）は任意であり、特に制約されるものではないが、本実施形態では非晶質のセルを採用している。
【００３０】
図２及び図３に示されるようにフレーム３２、３３はアルミニューム合金等を押し出し成形して得た型材からなる。棟側又は軒側に配設されるモジュール本体３１の短い方の側縁に取付けられる一対のフレーム３３は、タッピングホール３３ａを有し、このホール３３ａに、モジュール本体３１の長い方の側縁に取付けられた一対のフレーム３２の端部を通って図示しないセルフタッピングねじをねじ込むことにより、隣接するフレーム３２、３３同士を連結し枠組みしている。
【００３１】
各フレーム３２、３３の高さはモジュール本体３１の厚みよりも大きく、これらの上端部には溝状の嵌合部３４が設けられ、この内側にガスケット３５を介してモジュール本体３１の縁部が嵌合して取付けられている。更に、各フレーム３２、３３はモジュール支え２４の天井壁２４ａに載置される底壁３６を有している。
【００３２】
前記構成の太陽電池モジュール１８は、そのフレーム３３の底壁３６を、屋根１１に既に固定されたベース２１のモジュール支え２４の天井壁２４ａ上に載せた状態で、モジュール連結手段２３を組立てることによって、モジュール支え２４上に固定される。
【００３３】
つまり、太陽電池モジュール１８のフレーム３３の底壁３６を、隣接する支持部材１６、１７のモジュール支え２４の天井壁２４ａ上に載置して、これらにわたって配置する。この場合に、フレーム３３の底壁３６から起立した上向き凸条３６ａを前記開口フランジ２４ｃの上部に当てることにより、セットされる太陽電池モジュール１８を位置決めできる。次に、モジュール連結手段２３の連結ボルト２９を締付ける。この締付けにより上向き凸条３６ａに押え部材２７が押付けられるから、これと前記天井壁２４ａとの間にフレーム３３の底壁３６が挟着される。最後に、各支持部材１６、１７のモジュール支え２４の夫々にカバー２２を上方から被着して、モジュール連結手段２３を覆い隠すとともに、太陽電池モジュール１８のフレーム３３をカバー２２のカバー突縁２２ａで覆い隠す。以上により図１に示されるように屋根１１に太陽電池発電装置１５を設置できる。
【００３４】
前記のように屋根１１に設置された太陽電池発電装置１５が備える支持部材１６、１７の内の中間の支持部材１７は、そのカバー２２に雪止め部３０を一体に設けているので、この雪止め部３０によって、太陽電池発電装置１５上の積雪が融雪時に一度に滑落することを防止できる。
【００３５】
太陽電池モジュール１８を屋根１１上に支持する前記太陽電池モジュール支持装置をなした支持部材１６、１７は、既述のように単一構造ではなく、屋根１１に木ねじ１９で固定されるとともに、太陽電池モジュール１８をモジュール連結手段２３を介して支持するベース２１と、このベース２１のモジュール支え２４上に着脱可能なカバー２２とを備えるので、本支持装置が屋根１１上に設置された状態であっても、ベース２１に対してカバー２２を着脱できる。
【００３６】
そして、中間位置の支持部材１７のカバー２２に雪止め部３０を一体に設けてあるので、このカバー２２をベース２１に対して着脱することで、結果的に雪止め部３０を着脱できる。そのため、図４（Ａ）〜（Ｃ）に例示されるように互いに異なる雪止め部３０を一体に有した各種のカバー２２を予め用意して置いて、その中から太陽電池モジュール１８の設置条件に応じた雪止め部３０付きのカバー２２を任意に選択してベース２１に組合わせることが可能である。
【００３７】
従って、ベース２１を互いに異なる雪止め部３０を一体に有した各種のカバー２２に対する共通部品とすることができるとともに、雪止め部３０を一体に有したカバー２２は太陽電池モジュール１８の枠組を構成するものではないから、雪止め部３０のメンテナンスに際しては、太陽電池モジュール１８の枠組の分解・組立ての手間を要することなく、単にベース２１のモジュール支え２４上にカバー２２を着脱するだけで対応できる。
【００３８】
このように前記構成の太陽電池発電装置１５によれば、その設置条件及び雪止め部３０のメンテナンスに応じて支持装置１６、１７全体を変える必要がなく対応できるので、設置条件への適合を容易かつ安価に実現でき、しかも、雪止め部３０の破損や性能変更についてのメンテナンス性を向上できる。
【００３９】
しかも、図４（Ａ）又は図４（Ｂ）に示すカバー２２を選択して採用する場合には、その雪止め部３０が排出部としての排出孔３０ａ又は排出溝３０ｂを、太陽電池モジュール１８の列方向に間隔的に複数有しているから、太陽電池発電装置１５の上面に沿って流下する雨水を塞き止めることが少なく前記排出部を通して雨水を流下させることができる。それに伴い、雨水が雪止め部３０の長手方向両端から集中して排出されることがないことは勿論、雪止め部３０によって遮られた土埃等が滞留していても、それを容易に流し出すことができる。従って、雪止め部３０の棟側に土埃が溜められ堆積して、そこに苔や植物が繁殖し、太陽電池発電装置１５に悪影響を与える恐れを少なくできる。
【００４０】
又、図４（Ｃ）に示すカバー２２を選択して採用する場合には、その雪止め部３０による一定程度の土埃の塞き止めは否定できないが、この雪止め部３０は棟方向に突出するものではなく軒側への雨水の流れに対して順方向に傾斜しているので、雨水を塞き止める作用が少ない。したがって、雨水が容易に雪止め部３０を乗り越えて流下できるに伴い、雪止め部３０によって遮られてその棟側に滞留している土埃等を容易に流し出すことができるので、雪止め部３０回りでの苔や植物の繁殖が抑制されて、太陽電池発電装置１５に悪影響を与える恐れを少なくできる。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００４２】
請求項１の発明に係る太陽電池モジュール支持装置によれば、屋根に固定されるベースを互いに異なる雪止め部を一体に有した各種の着脱可能なカバーに対する共通部品とできるので、設置条件に応じた雪止め部を低コストで設けることができるとともに、太陽電池モジュールの枠組の分解・組立を要することなく雪止め部のメンテナンスができるから、メンテナンス性を向上できる。
【００４３】
請求項２の発明に係る太陽電池モジュール支持装置によれば、請求項１の発明の効果に加えて、雪止め部によって雨水が遮られることが少なく、軒方向へ雨水を容易に排水できることに伴って、雪止め部の棟側に塞き止められる土埃を排出できるので、雪止め部回りに植物が根付くことを向上できる。
【００４４】
請求項３の発明に係る太陽電池発電装置によれば、既述のようにベースを共有部品としてこれに着脱される雪止め部付きのカバーを備えるから、設置条件に適合し易く、かつ、メンテナンス性が高く、安価な太陽電池発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池発電装置が屋根に設置された状況を概略的に示す斜視図。
【図２】図１中Ｚ−Ｚ線に沿って示す太陽電池発電装置の断面図。
【図３】図２に示された太陽電池発電装置の一部を拡大して示す断面図。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は一実施形態に係る太陽電池発電装置が備えるモジュール支持装置に選択的に使用可能な夫々異なる種類のカバーの一部を示す斜視図。
【符号の説明】
１１…屋根
１５…太陽電池発電装置
１６、１７…支持部材（太陽電池モジュール支持装置）
１８…太陽電池モジュール
２１…ベース
２２…カバー
２２ａ…係合壁（カバー取付け手段）
２３…モジュール連結手段
２７…係止爪（カバー取付け手段）
３０…雪止め部
３０ａ…排出孔（排出部）
３０ｂ…排出溝（排出部）
３１…モジュール本体
３２、３３…モジュールのフレーム

Claims

モジュール本体の四周にフレームを備えてなる複数の太陽電池モジュールを屋根に列にして設置する太陽電池モジュール支持装置において、列に配置された前記各太陽電池モジュールの棟側又は軒側の前記フレームが載置されるベースと、このベース上に着脱可能に設けられて棟側又は軒側の前記フレームを前記ベースとの間に挟むように配置されるカバーとを具備し、前記カバーに雪止め部を一体に設けたことを特徴とする太陽電池モジュール支持装置。
前記雪止め部を前記太陽電池モジュールの列方向に設けるとともに、この雪止め部に前記列方向に沿って間隔的に複数の排出部を設けた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支持装置。
モジュール本体の四周にフレームを備えてなる複数の太陽電池モジュールと、
これらモジュールを屋根に列にして設置する前記請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール支持装置と、
を備えることを特徴とする太陽電池発電装置。