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

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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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