JP4125338B2 - 太陽電池モジュール取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールを屋根などに取り付ける技術に関する。

従来から、屋根などに太陽電池基板とフレームからなる太陽電池モジュールを取り付けるために様々な施工方法がある。
一例として、太陽電池パネルを支持金具で建物の屋根などの固定物に支持している太陽電池パネルの支持装置において、支持金具を、太陽電池パネル側の支持金具と、固定物側の支持金具とで構成し、一方の支持金具には縦長の長孔を、他方の支持金具には横長の長孔を形成し、両孔を通して止められるボルトで両支持金具を固定した構造がある（例えば、特許文献１）。

特開平２００５−２９０７５５

しかし、上述の従来技術は、一方の金具に縦長の長孔を形成し、他方に横長の長孔を形成して、これら両孔を通してボルトで締める構成であったため、太陽電池モジュールの取付精度は、このボルトの締め具合により影響されてしまい、ボルトで締める際に両金具がずれてしまうことが多く、微妙な調整ができないという問題があった。特に、縦長の長孔は、垂直方向の加重がかかるため、わずかにボルトが緩んだり、金具を持っている手が緩んだ場合でも動いてしまい、微妙な調整が難しかった。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、簡単で、かつ、太陽電池モジュールの取付位置の調整が容易な太陽電池モジュール取付構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の一の観点にかかる太陽電池モジュール取付構造は、屋根などの取付面に太陽電池モジュールを取り付けるための取付構造であって、上記取付面に取り付けるために両端に形成された取付部と、当該取付部から盛り上がって形成された縦材保持部と、当該縦材保持部により上記取付面の傾斜方向と略直交する方向に、両端を開口させて形成された横溝と、当該縦材保持部上端から横溝の開口部の内側に向かって突出した係合部とからなる固定金具と、上記固定金具により取付面上に固定され、その中央部に上記屋根取付面の傾斜方向に形成された縦長の長穴が形成された縦材と、を有し、上記横溝にボルトの頭部の大径部をスライドさせて嵌め込んだ上、ボルトのねじ部分を固定金具から上方に向かって突設させると共に、上記固定金具の縦材保持部上に保持した縦材の長穴に嵌めて、上記縦材を上記固定金具上に固定する際に、上記ボルトは、上記係合部により上記固定金具に係合され、上記縦材は、上記ボルトを上記横溝に沿ってスライドさせると共に、上記縦材を上記長穴に沿って移動させることで取付位置が調整されることを特徴とする。

上記縦材には、係合部が形成されており、この係合部に太陽電池モジュールの上端部を引掛けると共に、上下に隣り合う太陽電池モジュール同士を互いに連結させてもよい。
また、上記取付面は、平型の屋根であってもよい。

本発明によれば、部品点数も少なく、また太陽電池モジュールの取付が簡単で、その取付位置の調整が容易となる。

以下、本発明を適用した太陽電池モジュールの例を、図面を参照して説明する。
図１に本実施形態にかかる太陽電池モジュール１を平型の屋根６０上に複数配置した状態を示す。
太陽電池モジュール１は、屋根６０上に一面に配置されており、各太陽電池モジュール１は、その棟側の上端部が、軒側の下端部よりも持ち上がった形で取り付けられている。

太陽電池モジュール１を取り付ける屋根上などには、図５に示すように固定金具３により屋根６０上に固定された縦材２により屋根６０上に固定される。
固定金具３は、図６に示すように、ねじにより屋根６０上の傾斜面に沿って所定の間隔を置いて一列に取り付けられている。固定金具３は、一枚の板を折り曲げるようにして、左右に形成された取付部３ａと、この取付部３ａから左右に盛り上がるようにようにして形成された縦材保持部３ｂと、縦材保持部３ｂにより形成された溝３ｃと、縦材保持部上端から溝３ｃの開口部の内側に向かって突出した係合部３ｄとを有しており、その上端部には開口が形成されている。溝３ｃは、太陽電池モジュール１の取付面である屋根６０の傾斜方向とは略直交する方向に形成された横溝となっている。この溝３ｃの幅は、縦材２を固定するためのボルト３０のねじ部分３０ｂの径よりも大きく、かつ、ボルト３０の大径部をなす頭部３０aの径よりも小さくなっている。これにより、ボルト３０が、その頭部３０ａを溝３ｃの側面の開口からスライドされて固定金具３に挿入して取付けられることにより、ボルト３０のねじ部分３０ｂが固定金具３上から突出した状態で、溝３ｃに沿ってスライドして動くようになる。この際、頭部３０aは、係合部３ｄに引っ掛かるため、溝３ｃからは外れず、ねじ部３０ｂだけが固定金具３から突出した状態となる。そして、この状態で、ねじ部分３０ｂを縦材２の長穴２２に嵌めて、突出したねじ部分にナットを嵌めて縦材２を固定することができる。

縦材２は、図７に示すように、亜鉛めっき鋼板などの部材を折り曲げるようにして形成されており、その下端部が開口した横長の中空の四角柱状に形成されている。縦材２の上端部には、係合部２１と、長孔２２が形成されている。係合部２１は、縦材２上に、所定の間隔（太陽電池モジュール１の縦幅から接合部分１１ｇの幅を引いた長さの間隔）をおいて設けられている。これにより、係合部２１に太陽電池モジュール１が取り付けられた場合、上下に隣り合う太陽電池モジュール１の上側の太陽電池モジュール１の接合部１１ｇと下側の太陽電池モジュール１のモジュール取付部１１ｂとが重なるようになっている。この係合部２１は、縦材２の上端部を切り起こして上側に突出させて形成されている。したがって、係合部２１は、縦材２の上端面から立ち上がって上側（棟側）に開口し、縦材２上面との間にわずかな隙間ができるようになっている。
長孔２２は、係合部２１、２１間に設けられ、この長孔２２には、固定金具３からのボルト３０が通され、ナットにより締められることで、縦材２が固定金具３上に固定されるようになっている。
これらの縦材２は、複数連結させることで、屋根６０の大きさや形に合わせて一面に配置され、平行に設けられた２本の縦材で太陽電池モジュール１を支える。
縦材２の下端部上面には、縦材２の端縁部をカバーするスタートカバー４を取り付けるためのねじ穴２３が形成されている。スタートカバー４により、太陽電池モジュール１の下に風が入り、その風圧で太陽電池モジュール１が外れないようにすることができる。

太陽電池モジュール１は、図２、図４に示すように、中空枠状のフレーム１１と、このフレーム１１の中空枠内に取り付けられた太陽電池基板１２を有している。
この太陽電池モジュール１は、中空状のフレーム１１内に、ＣＩＳ基板と、このＣＩＳ基板の背面を覆う耐候性フィルム等からなる背面材１３と、基板上には基板を保護するための強化処理ガラスが配置され、これらが接着剤により熱圧着されることにより一つの太陽電池基板１２が形成されている。
なお、基板は、本実施形態では、ＣＩＳ太陽電池基板を用いているが、本発明はこれに限定されずにシリコン結晶系（単結晶シリコン、多結晶シリコン）又は非結晶系（アモルファスシリコン）又は、化合物系（ＣｄＴｅ、ＧａＡｓなど）の太陽電池基板や、有機系の太陽電池基板などでもよく、その種類は特に限定されない。
太陽電池基板１２の背面には、端子箱１５とこの端子箱１５に接続されたケーブル１４が取り付けられている。

フレーム１１は太陽電池基板１２を保持するためのものである。このフレーム１１の上端部と下端部には、それぞれフレーム１１を屋根６０上に取り付けるための取付部がフレームの幅方向全体に形成されている。
フレーム１１の上端側の取付部は、図３（ａ）に示すように、太陽電池基板１２を挟持する基板支持部１１ａと、この基板支持部１１ａから水平方向逆向きに伸びだした平板状のモジュール取付部１１ｂと、モジュール取付部１１ｂから取付面側に垂直に延びだして形成された板状の柱部１１ｃと、柱部１１ｃの下端部に柱部１１ｃと直交するように形成された板状の係合部１１ｄ及び基底部１１ｅが一体に形成されている。
基板支持部１１ａは、太陽電池基板１２を挟持する部分であり、図３（ａ）に示すようにフレーム１１の中空部側に開口を有する形状となっており、この開口部分に太陽電池基板１２の上端部が嵌められ、接着剤等により接着されることでフレーム１１に固定されるようになっている。
モジュール取付部１１ｂは、図２（ａ）に示すように、穴１１Ｈが４箇所設けられている。この穴１１Ｈは、フレーム１１の幅方向の中心Ｃを基準にして等間隔で対称に設けられ、それぞれ幅方向中心Ｃから距離Ｌ，２Ｌ離れた位置に形成されている。
また、柱部１１ｃには、図２（ｃ）に示すように、穴１１Ｍが２つ形成されている。この穴１１Ｍは、フレーム１１の幅方向の中心Ｃを基準として対称な位置、すなわち、それぞれ中心Ｃから距離Ｌおいた位置に設けられている。この穴１１Ｍは、この太陽電池基板１２により発電された電力を外部に送電するためのケーブル１４を引き出すための穴である。
なお、この実施例では、穴１１Ｍの位置が、穴１１Ｈの位置に対応するようになっているが、必ずしもケーブル１４を引き出すための穴１１Ｍの位置は穴１１Ｈの位置と対応させる必要はない。
係合部１１ｄは、柱部１１ｃからフレーム内側向かって延び出して形成されることで、太陽電池モジュール１を取り付けた状態で軒側に開口して形成されている。太陽電池モジュール１が縦材２に取り付けられる際、この係合部１１ｄは、縦材２の係合部２１に係合するようになっている。
基底部１１ｅは、柱部１１ｃからフレーム外側にそれぞれ向かって延びており、この基底部１１ｅを押さえ金具により押さえることで、太陽電池モジュール１の上端部を縦材２上に固定するようになっている。

また、太陽電池モジュール１の下側の取付部は、図３（ｂ）に示すように、基板１２を取り付ける基板支持部１１ｊと、この基板支持部１１ｊから垂直下方に延び出した板状の柱部１１ｆと、柱部１１ｆの下端部からフレーム１の外側に延び出し、隣接する太陽電池モジュール１と接合する接合部１１ｇが一体に形成されている。
基板支持部１１ｊは、太陽電池基板１２を挟持する部分であり、図示のようにフレーム１１の中空部側に開口を有する形状となっており、上述の基板支持部１１ａと同様に、開口部分に太陽電池基板１２の上端部が嵌められ、接着剤等により接着されることでフレーム１１に固定されるようになっている。
接合部１１ｇは、柱部１１ｆからフレーム１１の外側に延びだして形成されている。接合部１１ｇには、図２（ａ）に示すように、穴１１ｈが、上述の穴１１Ｈと対応する位置に４箇所設けられている。すなわち、穴１１ｈも、穴１１Ｈと同様に、太陽電池モジュール１の幅方向の中心Ｃを基準にして対称に設けられ、それぞれ幅方向中心Ｃから距離Ｌ，２Ｌ離れた位置に形成されている。この穴１１ｈは、接合部１１ｇの下端部側に開口を有する長孔となっている。これにより、接合部１１ｇを隣り合う下側の太陽モジュール１のモジュール取付部１１ｂ上に載置して、穴１１Ｈと穴１１ｈとの位置を合わせてねじ止めすることで、隣り合う上下の太陽電池モジュール１を固定することができる。

次に、本発明にかかる太陽電池モジュール１の取り付け方法の一例について図を参照して説明する。
本例は、平型屋根６０に対して太陽電池ジュール１を取り付ける場合の例である。
まず、図６（ａ）に示すようにまず、屋根６０上に固定金具３を取り付ける。
この場合、屋根６０の垂木上に、固定金具３のビス穴を位置決めして、ドリルで屋根６０上に穴を開ける。
この際、穴から雨水が浸入することを防ぐため、穴を開けた後に、ブチルゴム等の防水シートを固定金具３と屋根面の間に挟み、図６（ａ）に示すように、固定金具３のビス穴からビスを打ち込んで屋根６０上に固定し、固定金具３、および、ブチルゴム等の防水シートの周囲に防水剤Ｓを塗布する。

固定金具３の取り付が完了したところで、図６（ｂ）に示すように、ボルト３０の頭部分３０aを、溝３ｃの側面の開口からスライドされて固定金具３に挿入して取付ける。
これにより、ボルト３０は、溝３ｃに沿ってスライドして動くことができるが、その頭部３０aは係合部３０ｄにより引っ掛かるため溝３ｃからは外れず、ねじ部３０ｂだけが固定金具３から突出した状態となる。
この状態で、図７に示すように、ねじ部分３０ｂに、縦材２の長穴に嵌めて、突出したねじ部分３０ｂにナットを嵌めて縦材２を固定する。この際、縦材２を取り付けた状態で、ナットを緩めてボルト３０を溝３ｃに沿って移動させることで、縦材２の横方向の位置を調整することができる。また、縦材２の長孔に沿って、ねじ部分３０ｂをスライドさせることで、縦方向の調整をすることができる。これにより、太陽電池モジュール１の取付位置を縦横で調整することができる。そして、取付位置が決まったところで、ナットをしっかり締めることで、縦材２を固定することができる。

また、この縦材２を屋根６０の幅に合わせて一直線に配置するためには、縦材２を複数繋いで固定することで、屋根６０の広さに応じて一直線状に取り付けることができる。これにより、図５に示すように屋根６０上には、複数条の縦材２がそれぞれ平行に取り付けられた状態となる。
また、最も軒側の縦材２の下端部には、図８に示すようにスタートカバー４を縦材２上にねじ止めして取り付ける。

縦材２及びスタートカバー４の取り付けが完了すると、軒側から順に太陽電池モジュール１を取り付けていく。
この場合、図９に示すように、太陽電池モジュール１を縦材２上に仮置し、その状態で太陽電池モジュール１をわずかに上側にずらすことで、係合部１１ｅを縦材２の係合部２１に引っ掛ける。
そして、太陽電池モジュール１の基底部１１ｅを押さえ金具で押さえて、この押さえ金具をねじ止めすることで太陽電池モジュール１を取り付ける。

また、この際、穴１１Ｍからケーブル１４を引き出し、左右に隣り合う太陽電池モジュール１を直列に接続する。例えば、＋側のケーブル１４を左隣の太陽電池モジュール１に接続し、−側のケーブル１４を右隣の太陽電池モジュール１に接続していく。そして、最終端の太陽電池モジュール１のケーブル１４を、図示しない集電ケーブルを介して接続箱へ接続することで、屋根全体の太陽電池パネルにより発電した電力を送電することができる。

この状態からさらに棟側に向かって上下に隣り合う太陽電池モジュール１を連結して取り付けることにより、屋根全体に太陽電池モジュール１を固定することができる。

このように、縦材２を固定金具３に固定する際、縦材２を取り付けた状態で、ナットを緩めてボルト３０を溝３ｃに沿って移動させることで、縦材２の横方向の位置を調整することができる。また、縦材２の長孔に沿って、ねじ部分３０ｂをスライドさせることで、傾斜方向（縦方向）の調整をすることができる。これにより、太陽電池モジュール１の取付位置を縦横で調整して、取り付けをすることができるため、縦材２の取付精度を良くすることができる。

本発明にかかる太陽電池モジュールを屋根に取り付けた状態を示す全体図。 （ａ）本実施形態にかかる太陽電池モジュールの正面図。 （ｂ）本実施形態にかかる太陽電池モジュールの右側面図。 （ｃ）本実施形態にかかる太陽電池モジュールの上端平面図。 （ａ）本実施形態にかかる太陽電池モジュールのフレームの上端部の側面図。 （ｂ）本実施形態にかかる太陽電池モジュールのフレームの下端部の側面図。 本実施形態にかかる太陽電池モジュールの背面図。 本実施形態にかかる縦材の取り付け状態を表す平面図。 （ａ）本実施形態にかかる固定金具を屋根上に取り付けるところ示した斜視図。 （ｂ）本実施形態にかかる固定金具にボルトを取り付けるところを示した斜視図。 本実施形態にかかる固定金具に縦材を取り付ける様子を示した斜視図。 本実施形態にかかる縦材にスタートカバーを取り付ける工程を示した斜視図。 本実施形態にかかる太陽電池モジュールを取り付ける工程を示した側面図。

符号の説明

１ 太陽電池モジュール
２ 縦材
３ 固定金具
３ａ 取付部
３ｂ 縦材保持部
３ｃ 溝
３ｄ 係合部
４ スタートカバー
１１ フレーム
１１ａ 基板支持部
１１ｂ モジュール取付部
１１ｃ 柱部
１１ｄ 係合部
１１ｅ 基底部
１１ｆ 柱部
１１ｇ 接合部
１１ｊ 基板支持部
１１Ｍ 穴
１１Ｈ 穴
１１ｈ 穴
１２ 太陽電池基板
１３ 背面材
１４ ケーブル
１５ 端子箱
２１ 係合部
２２ 長穴
２３ ねじ穴
３０ ボルト
３０ａ 頭部
３０ｂ ねじ部
６０ 屋根
Ｓ 防水剤

Claims (3)

1. 屋根などの取付面に太陽電池モジュールを取り付けるための取付構造であって、
   上記取付面に取り付けるために両端に形成された取付部と、当該取付部から盛り上がって形成された縦材保持部と、当該縦材保持部により上記取付面の傾斜方向と略直交する方向に、両端を開口させて形成された横溝と、当該縦材保持部上端から横溝の開口部の内側に向かって突出した係合部とからなる固定金具と、
   上記固定金具により取付面上に固定され、その中央部に上記屋根取付面の傾斜方向に形成された縦長の長穴が形成された縦材と、を有し、
   上記横溝にボルトの頭部の大径部をスライドさせて嵌め込んだ上、ボルトのねじ部分を固定金具から上方に向かって突設させると共に、上記固定金具の縦材保持部上に保持した縦材の長穴に嵌めて、上記縦材を上記固定金具上に固定する際に、上記ボルトは、上記係合部により上記固定金具に係合され、上記縦材は、上記ボルトを上記横溝に沿ってスライドさせると共に、上記縦材を上記長穴に沿って移動させることで取付位置が調整される、
   ことを特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。
2. 上記縦材には、係合部が形成されており、この係合部に太陽電池モジュールの上端部を引掛けると共に、上下に隣り合う太陽電池モジュール同士を互いに連結させる、
   請求項１記載の太陽電池モジュールの取付構造。
3. 上記取付面は、平型の屋根である、
   請求項１又は２記載の太陽電池モジュールの取付構造。

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