JP4146787B2

JP4146787B2 - 太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体、太陽電池構造体、その屋根取り付け方法及びモジュールユニットの交換方法

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Publication number: JP4146787B2
Application number: JP2003409097A
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Inventors: 正雄田中
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Priority date: 2003-02-12
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Publication date: 2008-09-10
Anticipated expiration: 2023-12-08
Also published as: JP2004263544A

Description

本発明は、太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体、太陽電池構造体、その屋根取り付け方法及びモジュールユニットの交換方法に関する。

図１５は太陽電池モジュールにモジュール枠が取り付けられた従来のモジュールユニットを示す概略斜視図であり、図１６は同従来のモジュールユニットの分解斜視図であり、図１７は同従来のモジュールユニットを屋根上に取り付ける従来の取り付け方法を説明する概略斜視図である。太陽電池モジュールＭは、マトリックス状に配置された複数の太陽電池セル１００がインターコネクタ等によって電気的に直列又は並列に接続されてなるスーパーストレート構造である。この太陽電池セル１００の表面側には、透明樹脂等によって薄い平板状に構成された充填材１０１を介して白色強化ガラス板１０２が積層されている。また、太陽電池セル１００の裏面側には、透明樹脂によって薄い平板状に構成された充填材１０３を介してバックフィルム１０４が積層されている。このように、太陽電池セル１００は、白色強化ガラス板１０２とバックフィルム１０４とによって充填材１０１、１０３を介して挟持され、全体として長方形平板状の太陽電池モジュールＭが構成されている。また、図１５に示すように、太陽電池モジュールＭの左右一方の側端部の裏面には、端子ボックス１０５が設けられており、この端子ボックス１０５には一対の電気ケーブル１０６が接続されている。そして、このような太陽電池モジュールＭの周辺部に枠体１１０が取り付けられてモジュールユニットＵ₁が構成されている。

枠体１１０は、太陽電池モジュールＭの前後端縁に沿って取り付けられる前側枠部１１１及び後側枠部１１２と、太陽電池モジュールＭの左右端縁に沿って取り付けたられる左側枠部１１３及び右側枠部１１４とを備え、これらの各枠部１１１、１１２、１１３、１１４は太陽電池モジュールＭの周縁部にそれぞれ嵌合され、ビス１１５によって連結されている。なお、前側枠部１１１及び後側枠部１１２と太陽電池モジュールＭとの間には緩衝材が設けられている。

このような太陽電池モジュールＭに枠体１１０が取り付けられたモジュールユニットＵ₁を家屋の屋根に付ける場合、図１７に示すように、図示しない野地板の上表面に金属板からなる屋根材１２０を設け、その上に複数本の縦桟１２１ａ及び複数本の横桟１２１ｂよりなる架台１２１を設置し、この架台１２１の上部にモジュールユニットＵ₁を載置し、電気ケーブル９を配線し、モジュールユニットＵ₁の棟側と軒側をカバー１２５とともに上方からボルトで架台１２１に固定することにより取り付けていた(例えば、特許文献１参照)。

しかしながら、このような従来の太陽電池モジュールＭの屋根取り付け構造は、以下のような問題を有していた。
（１）従来の太陽電池モジュールＭの屋根取り付け構造は漏水対策及び不燃対策が不十分であるため、屋根の野地板に直接太陽電池モジュールＭを取り付けることができず、そのため野地板の上表面に屋根材１２０を設けて防水性及び不燃性を確保し、そして屋根材１２０の上にモジュールユニットＵ₁を固定するための架台１２１を設置しなければならず、さらにモジュールユニットＵ₁を架台１１２に固定するカバー１２５及び多数のボルト１２６が必要であるため、取り付け構造が複雑でその部品点数も多くなり、そのため施工時間が長くコストも高くついていた。
（２）取り付けの際、作業者が屋根材１２０を破損するおそれがあると共に、隣接する太陽電池モジュールＭの枠体１１０同士をアースケーブルで接続する必要があり、アース配線に手間を要すると共に、この際に枠体１１０を傷つけてしまうおそれがあった。
（３）架台１１２の上に太陽電池モジュールＭを取り付けるため、太陽電池モジュールＭの表面が周囲の瓦よりも高くなり、美観が損なわれていた。

特開平１１−３２４２５９号公報

本発明は、構造が簡素化し部品点数が低減できると共に、簡単に能率よく施工することができる太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体、モジュールユニット、太陽電池構造体、その屋根取り付け方法及びモジュールユニットの交換方法を提供することを課題とする。

かくして、本発明によれば、四角形の太陽電池モジュールの四辺に取り付けられ、傾斜した屋根上に太陽電池モジュールを敷設するためのモジュール枠を備えた屋根取り付け構造体であって、
前記モジュール枠は、対向する一対の第１枠部及び第２枠部と、他の対向する一対の第３枠部及び第４枠部とを有し、
前記第３枠部及び第４枠部は、外方へ突出し、かつ枠部長さ方向に沿って延びる漏水防止辺をそれぞれ有し、
第１枠部が、屋根のスロープ下端の軒側に配置される前側枠部であり、
第２枠部が、屋根のスロープ上端の棟側に配置される後側枠部であり、
第３枠部が、屋根のスロープに対して左側に配置される左側枠部であり、
第４枠部が、屋根のスロープに対して右側に配置される右側枠部であり、
太陽電池モジュールにモジュール枠が取り付けられてなるモジュールユニットを、屋根上で相互に又は屋根葺き材に隣接して前後左右に敷設した状態において、
後側枠部が、棟側に隣接するモジュールユニットの前側枠部又は屋根葺き材の下に重なり、
左側枠部の漏水防止辺が、左側に隣接するモジュールユニットの右側枠部の漏水防止辺又は屋根葺き材の右側縁と下又は上に重なり、
右側枠部の漏水防止辺が、右側に隣接するモジュールユニットの左側枠部の漏水防止辺又は屋根葺き材の左側縁と上又は下に重なるように構成され、
前側枠部は、その下面側に前引掛辺を有し、
後側枠部は、その上面側に配置され、棟側に隣接するモジュールユニットの前引掛辺と前後方向で掛合する後引掛辺を有し、
モジュール枠を屋根上の左右方向の桟に固定するための固定部材をさらに備えると共に、モジュール枠の後側枠部が、その下面に前方へ突出する突出辺を有し、
前記固定部材が、複数の固定金具と、モジュール枠の前引掛辺と前後方向に掛合可能な前固定具と、後側枠部の前記突出辺と前後方向に掛合可能な後固定具を備え、
前記前固定具は、前記固定金具を挿通させる孔部を有し、この孔部と屋根葺き材に設けられた固定金具挿入孔とに挿通させた固定金具にて屋根葺き材を介して左右方向の桟に固定され、
前記後固定具は、前記固定金具を挿通させる孔部を有し、後側枠部の前記突出辺と掛合した状態で左右方向の桟に上載され、かつ前記孔部に固定金具を挿通させて左右方向の桟に固定されることを特徴とする太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体が提供される。
本発明は、別の観点によれば、四角形の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールに取り付けられる上記太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体とからなる太陽電池構造体、この太陽電池構造体の屋根取り付け方法及びモジュールユニットの交換方法を提供することができる。

本発明によれば、太陽電池モジュールを簡素な構造体で屋根上に屋根葺き材と共に敷設可能であり、かつモジュールユニット同士あるいはモジュールユニットと屋根葺き材との左右間を漏水防止辺によって雨水の漏れ防止を可能とする。

本発明の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体において、
第１枠部が、屋根のスロープ下端の軒側に配置される前側枠部であり、
第２枠部が、屋根のスロープ上端の棟側に配置される後側枠部であり、
第３枠部が、屋根のスロープに対して左側に配置される左側枠部であり、
第４枠部が、屋根のスロープに対して右側に配置される右側枠部であり、
太陽電池モジュールにモジュール枠が取り付けられてなるモジュールユニットを、屋根上で相互に又は屋根葺き材に隣接して前後左右に敷設した状態において、
後側枠部が、棟側に隣接するモジュールユニットの前側枠部又は屋根葺き材の下に重なり、
左側枠部の漏水防止辺が、左側に隣接するモジュールユニットの右側枠部の漏水防止辺又は屋根葺き材の右側縁と下又は上に重なり、
右側枠部の漏水防止辺が、右側に隣接するモジュールユニットの左側枠部の漏水防止辺又は屋根葺き材の左側縁と上又は下に重なるように構成される。

つまり、屋根上に複数のモジュールユニットのみあるいは複数のモジュールユニットを屋根葺き材と共に敷設する場合、各太陽電池モジュールに取り付けられるモジュール枠には、その左側枠部に漏水防止辺（下重り受辺又は上重り辺）が設けられ、右側枠部に漏水防止辺（上重り辺又は下重り受辺）が設けられている。これにより、屋根上に前後左右に敷設した複数の太陽電池モジュールの左右方向において、隣接するモジュールユニット間あるいはモジュールユニットと屋根葺き材の間の雨水の漏れが防止され、無論前後方向（屋根の流れ方向）においては、屋根葺き材又はモジュールユニットの軒側がその前列のモジュールユニット又は屋根葺き材の棟側に上載されるので雨水の漏れが防止される。
この場合、屋根葺き材の種類、形状に応じて、屋根葺き材に左右隣接する位置に敷設されるモジュールユニットのモジュール枠は、その左側枠部・右側枠部に上重り辺と下重り受辺のどちらを設けるのかを選択することができ、あるいは左側枠部・右側枠部に同じ重なり辺を設けることができる。例えば、左右端部に上下の重なり部を有する屋根葺き材（例えば平板瓦、変形瓦）を使用する場合、瓦の上重なり部に隣接するモジュールユニットの左側枠部・右側枠部には下重り受辺を設け、瓦の下重なり部に隣接するモジュールユニットの左側枠部・右側枠部には上重り辺を設ける。また、左右端部に上下の重なり部を有さない瓦やスレート等の屋根葺き材を使用する場合、屋根葺き材に隣接する左側枠部・右側枠部には下重り受辺を設ける。また、左右にモジュールユニット同士が隣接する場合は、隣接する左側枠部・右側枠部のうち一方を上重り辺とし、他方を下重り受辺とすればよい。
このように構成することにより、従来必要であった浸水防止用の金属製屋根材（図１７参照）を設置することなしにモジュールユニットを屋根面である野地板の左右方向の桟（所謂、瓦桟）に直接取り付けることができる。したがって、本発明では、浸水防止用の金属製屋根材や、この屋根材に太陽電池モジュールを固定するための架台等が不要となり、大幅に部品点数が低減して取り付け構造が簡素化すると共に、施工を能率よく短時間で行うことができ、施工コストも大幅に低減する。
ここで、本発明において、屋根を軒側から見た状態を基準として左右方向を定義し、軒側を前方、棟側を後方と定義する。

また、前後複数列にモジュールユニットを設置するに際しては、最も軒側（最前列）のモジュールユニットに関しては前側枠部と後側枠部を屋根面の瓦桟に固定する必要があるが、それより棟側のモジュールユニットに関しては後側枠部のみを瓦桟に固定すれば、前側枠部は前列のモジュールユニットの後側枠部に掛合すれば前後複数枚の太陽電池モジュールが連結された状態となる。したがって、各モジュールユニットを瓦桟に固定する木ネジ等の固定金具の使用数量を低減することができ、かつ能率よく施工することができる。さらに、金属製のモジュール枠を使用すれば、前後のモジュールユニットのモジュール枠が掛合することにより電気的に接続された状態となるので、前列の２枚のモジュールユニットに対して後列の１枚のモジュールユニットが跨るように設置することにより、前後左右の全てのモジュールユニットのモジュール枠が電気的に接続された状態となる。これにより、各モジュール枠間のアース配線の必要がなくなり、例えば最後列の一端側のモジュール枠のみにアースケーブルを接続するのみでよく、アース配線作業が短時間で済む。
また、モジュールユニット自体を屋根葺き材として野地板の瓦桟に敷設することで、太陽電池モジュールの表面が、周囲の瓦やスレート等の屋根葺き材の表面の高さとほぼ同じとなり、太陽電池モジュールに周囲の屋根葺き材との一体感が得られ、屋根の美観を損なうことがない。なお、モジュールユニットの左右方向の長さを、横並びに重ねた複数枚の屋根葺き材（例えば平板瓦）の左右方向の長さと略等しく設定し、かつモジュールユニットの前後方向の長さを、屋根葺き材の前後方向の長さと略等しく設定するのが、意匠上及び屋根葺きの容易性の面で好ましい。

本発明において、前側枠部は、その下面側に前引掛辺を有し、後側枠部は、その上面側に配置され、棟側に隣接するモジュールユニットの前引掛辺と前後方向で掛合する後引掛辺を有するものとしてもよい。
このように構成すれば、軒側前列のモジュールユニットの棟側に後列のモジュールユニットを設置する際に、後列のモジュールユニットを棟側へ押し上げるようにすれば、その前引掛辺を前列のモジュール枠の後引掛辺に自然と掛合させることができ、その掛合した状態にて後列のモジュールユニットの軒側枠を前列のモジュールユニットの後側枠部の上に重ねることができるので、強風によってモジュールユニットの軒側が浮いて隙間を生ずるということがない。

本発明において、モジュール枠を屋根上の左右方向の桟に固定するための固定部材をさらに備えると共に、モジュール枠の後側枠部が、その下面に前方へ突出する突出辺を有し、
前記固定部材が、複数の固定金具と、モジュール枠の前引掛辺と前後方向に掛合可能な前固定具と、後側枠部の前記突出辺と前後方向に掛合可能な後固定具を備え、
前記前固定具は、前記固定金具を挿通させる孔部を有し、この孔部と屋根葺き材に設けられた固定金具挿入孔とに挿通させた固定金具にて屋根葺き材を介して左右方向の桟に固定され、
前記後固定具は、前記固定金具を挿通させる孔部を有し、後側枠部の前記突出辺と掛合した状態で左右方向の桟に上載され、かつ前記孔部に固定金具を挿通させて左右方向の桟に固定されるようにしてもよい。
このように構成すれば、モジュールユニットを、瓦のような屋根葺き材と同じようにして屋根の瓦桟に釘やビス等の固定金具にて容易かつ確実に固定することができる。この際、前固定具は、屋根葺き材の固定金具挿通孔（所謂釘孔）を利用して屋根葺き材の上からでも瓦桟に固定することができ、最前列のモジュールユニットの前引掛辺を掛合させる突起部としての機能を有するので、最前列のモジュールユニットの前側枠部を固定金具にて瓦桟に固定する手間を省くことができると共に、交換の際には最前列のモジュールユニットの取り外しも容易に行うことができる。

本発明において、第１枠部と第２枠部と第３枠部と第４枠部はそれぞれ分割されてなり、モジュール枠は、これら各枠部を連結して組立てるビスをさらに備えてなるものとしてもよい。
このようにすれば、モジュール枠を枠部毎に容易に製造することができる。また、モジュール枠の太陽電池モジュールへの組付けが容易となると共に、モジュール枠が傷んだ場合は容易に分解して取り換えることができる。

本発明において、前引掛辺は、前側枠部に前方からビスにて着脱自在に取り付けられているものとしてもよく、それによってこのビスを容易に取り外すことができ、かつ前引掛辺の取り外しが可能となって、屋根に敷設された所望のモジュールユニットの交換が可能となる。

本発明において、モジュール枠が、前側枠部に着脱自在に取り付けられて前端面を覆う化粧カバーをさらに備えてなるものとするのもよく、それによって屋根上に複数敷設されたモジュールユニットの軒側端部と周囲の屋根葺き材の軒側端部との統一感を得ることができ、かつ前引掛辺の取付用ビスを隠すこともでき、美観を損ねることがない。

本発明において、モジュール枠が、太陽電池モジュールの裏面側に配置され、第１枠部と第２枠部とを連結する補強部材をさらに備えてなるものとするのもよく、それによって太陽電池モジュールに取り付けたモジュール枠のがたつき及び屋根に取り付けた太陽電池モジュールのがたつきを防止することができる。また、積雪時の屋根上の雪の滑落に対し、第１枠部が変形することを防止できる。

本発明において、後固定具が、モジュール枠の後側枠部よりも短い長さに形成されてなるものとしてもよく、それによってモジュールユニットと野地板との間の通気性が良好となり、太陽電池モジュールの異常な温度上昇を抑制できると共に、各太陽電池モジュールの電気ケーブルの配線を各後固定具の横に通すことができて配線作業が容易となる。

本発明において、モジュール枠は、太陽電池モジュールとの間に介装される発泡樹脂部をさらに備えてなるもよく、それによって太陽電池モジュールとモジュール枠との間の隙間に雨水が侵入するのを確実に防止でき、屋根への浸水防止をより確実に図ることができる。また、この発泡樹脂部は、モジュール枠を太陽電池モジュールに取り付ける際の緩衝材としても機能するので、太陽電池モジュールを傷つけることがない。

次に本発明の太陽電池構造体について説明する。
本発明の太陽電池構造体は、四角形の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールに取り付けられる上述の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体とからなる。以下、太陽電池モジュールにモジュール枠が取り付けられた状態のもの（屋根に取り付けられる前の状態のもの）をモジュールユニットと称する。
この太陽電池構造体によれば、モジュールユニットをメーカーや施工業者の倉庫に梱包して保管しておけば、そのまま施工現場に持ち運んで即座に屋根葺き作業を行うことができるので、施工性に優れる。
太陽電池モジュールとしては、正方形、長方形、平行四辺形、台形でもよく、一般的には生産量の多い長方形のものが用いられる。
また、太陽電池モジュールは、その裏面に例えばスチール、アルミ等の金属箔入りバックフィルムが貼着されてなるものであってもよく、それによって太陽電池モジュールが不燃構造となり、屋根材としてより好ましいものとなる。

この太陽電池構造体によれば、屋根に上下左右に複数枚の太陽電池モジュールを敷設するに際して、最前列のモジュールユニットの軒側を固定するための前固定具を屋根葺き材を介して釘やネジ等の固定金具にて瓦桟に固定すれば、最前列のモジュールユニットの軒側は前固定具への引っ掛けで済み、棟側のみを後固定具にて瓦桟に固定金具にて固定すればよく、能率よく取り付けることができる。

本発明のモジュールユニットの屋根取り付け方は、上記太陽電池構造体を屋根上に敷設する屋根取り付け方法であって、
前固定具を屋根葺き材の上から屋根の左右方向の桟に固定金具にて固定し、後固定具をモジュール枠の後側枠部の突出辺に掛合させた状態で、前側枠部の前引掛辺を前固定具に掛合させ、後固定具を左右方向の桟に上載して固定金具にて固定するものである。
この屋根取り付け方法によれば、上記太陽電池構造体と同様に、屋根に上下左右に複数枚の太陽電池モジュールを敷設するに際して、最前列の各モジュール枠の軒側を固定するための前固定具を瓦を介して釘やネジにて左右方向の桟に固定すれば、最前列のモジュールユニットの軒側は前固定具への引っ掛けで済み、棟側のみを後固定具にて左右方向の桟に釘やネジにて固定すればよく、能率よく取り付けることができる。

本発明の屋根取り付け方法においては、屋根上にモジュールユニットを前後複数列で敷設するに際して、棟側後列のモジュールユニットの後側枠部の突出辺に後固定具を掛合させた状態で、後列のモジュールユニットの前側枠部の前引掛辺を前列のモジュールユニットの後引掛辺に掛合させ、後列側の前記後固定具を左右方向の桟に上載して固定金具にて固定することができる。つまり、２列目以降のモジュールユニットの取り付けは、その軒側は前列のモジュールユニットの後引掛辺に引っ掛けるだけで済み、棟側のみを後固定具にて瓦桟に釘やネジにて固定すればよく、２列目以降のモジュールユニットを能率よく取り付けていくことができる。

本発明のモジュールユニットの交換方法は、上述の太陽電池構造体の屋根取り付け方法により屋根上に前後複数列に敷設されたモジュールユニットを交換する交換方法であって、
交換すべきモジュールユニットの前側枠部から前引掛辺を取り外し、交換すべきモジュールユニットを棟側へ押し上げて、少なくとも後側枠部の突出辺を後固定具から離脱させ、棟側後列のモジュールユニットの前端又は後列の屋根葺き材の前端を持ち上げて交換すべきモジュールユニットを屋根から取り外し、次いで予めモジュール枠から前引掛辺を取り外しておいた新たなモジュールユニットの後端を前記後列のモジュールユニットの下又は後列の屋根葺き材の下に挿入して少なくとも突出辺を後固定具に掛合し、新たなモジュールユニットの前側枠部に前引掛辺を取り付けて前固定具又は前列のモジュールユニットの後引掛辺と掛合させるものである。
この交換方法によれば、交換したいモジュールユニットの前引掛辺を取外せば、このモジュールユニットを棟側へ押すことにより、後側枠部の突出辺が後固定具から離脱する。さらに、隣接する後列にモジュールユニットがある場合は、交換するモジュールユニットの後引掛辺も後列側のユニットの前引掛辺から離脱する。したがって、モジュールユニットの取り外しが簡単であり、新しいモジュールユニットの取り付けは取り外しと逆の順序で行なえばよく、交換作業が簡単である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳説する。なお、本発明は実施の形態に限定されるものではない。

図１は本発明の実施の形態におけるモジュールユニットを示す平面図であり、図２は同実施の形態におけるモジュールユニットを示す側断面図であり、図３は同実施の形態におけるモジュールユニットを屋根上に前後２列に敷設した状態を示す側断面図であり、図４は同実施の形態におけるモジュールユニットを示す正面断面図である。なお、本実施の形態では、平板瓦を屋根に葺く場合であって、一般的に多くの平板瓦は右側に上重り部（所謂オーバーラップ部）が設けられているため、右側に上重り部が設けられている平板瓦の場合を例示するが、左側に上重り部が設けられている平板瓦においても本発明は同様の構成が可能である。

本発明は、複数枚の四角形（長方形）の太陽電池モジュールＭを、屋根上で相互に又は瓦１に隣接して前後左右に敷設する太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体、モジュールユニットＵ、太陽電池構造体、その屋根取り付け方法及びモジュールユニットの交換方法である。図１〜図３に示すように、太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体は、太陽電池モジュールＭの四辺に取り付けられるモジュール枠１０と、太陽電池モジュールＭにモジュール枠１０を取り付けてなるモジュールユニットＵを屋根の野地板２の瓦桟３に固定するための前固定具３１と後固定具３２とからなる固定部材とを備える。

フレームレスの太陽電池モジュールＭは、表面側ガラスと裏面側フィルムの間に充填材を用いて複数枚（この場合、２列で各列１１枚）の太陽電池セルＳを封止し、かつ裏面側フィルムの裏面に金属箔入りバックフィルム１０ａが貼着されてなる。この太陽電池モジュールＭの裏面側の左右一方の端部には端子ボックスが設けられており、この端子ボックスには正極側と負極側の一対の電気ケーブルが設けられている。この太陽電池モジュールＭにモジュール枠１０を取り付けてなるモジュールユニットＵは、その左右横方向の長さが、横並びに重ねた複数枚の瓦１の左右横方向の長さと略等しく、その縦方向の長さが、瓦１の縦方向の長さと略等しく設定されている。

モジュール枠１０は、対向する一対の第１枠部及び第２枠部と、他の対向する一対の第３枠部及び第４枠部と、各枠部を相互に連結するビスとから主としてなる。具体的には、太陽電池モジュールＭを屋根上に敷設する状態を想定して、太陽電池モジュールＭの軒側端縁に取り付けられる前側枠部（第１枠部）１１と、モジュールＭの棟側端縁に取り付けられる後側枠部（第２枠部）１２と、モジュールＭの左側端縁に取り付けられる左側枠部（第３枠部）１３と、モジュールＭの右側端縁に取り付けられる右側枠部（第４枠部）１４と、４本の各枠部１１、１２、１３、１４を相互に連結する複数のステンレス製ビスとから主としてなる。これら各枠部１１、１２、１３、１４は、例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の押出加工により所望の断面形状に形成されている。

モジュール枠１０の各枠部の形状構造について説明すると、図２と図５に示すように、前側枠部１１は、太陽電池モジュールＭの軒側端縁を発泡樹脂｛例えば発泡性ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・メチレン）樹脂｝からなるシール材１６を介して差込み状に保持するように形成された略断面コの字形の保持部１１ａと、下方へ突出するように保持部１１ａに連設され、かつ所定位置にビス１７を螺着させるネジ孔を有する垂下辺部１１ｂと、垂下辺部１１ｂの後面に突設され、かつ所定位置にビス１８を螺着させるネジ孔を有する後方突出片１１ｃと、保持部１１ａと垂下辺部１１ｂの前面に設けられた上下一対の係止辺１１ｄ、１１ｄとを備える。
そして、この前側枠部１１には、断面Ｌ字形の前引掛辺２１が取り付けられる。この前引掛辺２１は、例えばステンレス製の板材を折曲げ形成してなり、その前壁２１ａに前側枠部１１の垂下辺部１１ｂの前面に重ねられた状態でビス１７を挿通させるビス孔を有し、この前板部２１ａの下端から後方突出状に掛合板部２１ｂが設けられている。なお、掛合板部２１ｂの後端は少し上方へ折り曲げられている。

図２と図６に示すように、後側枠部１２は、太陽電池モジュールＭの棟側端縁をシール材１６を介して差込み状に保持するように形成された略断面コの字形の保持部１２ａと、保持部１２ａの後面に連設され、内部に左側枠部１３と右側枠部１４と連結するビス用の螺着凹部を有する中空部１２ｂと、中空部１２ｂの上壁から棟側へ突設され、かつ所定位置にビス１９を螺着させるネジ孔を有する断面横倒Ｌ字状の取付辺部１２ｃと、中空部１２ｂの下面に設けられた前方（軒側）へ突出する突出辺１２ｄと、保持部１２ａの下壁から前方へ延び先端が折返したフック部１２ｅとを備える。
そして、この後側枠部１２には、後引掛辺２２が取り付けられる。この後引掛辺２２は、例えばステンレス製の板材を折曲げ形成してなり、前記取付辺部１２ｃに嵌合され、上壁にビス１９を挿通させるビス孔を有する断面コの字状の取付部２２ａと、この取付部２２ａの上壁前端から前方へ突出する横倒Ｌ字状の掛合板部２２ｂとからなり、この掛合板部２２ｂの前端は少し上方へ折り曲げられている。この後引掛辺２２は、複数本に分割されており（図１参照）、本実施の形態の場合、後側枠部１２の中央寄りに所定間隔離間して２本の後引掛辺２２、２２が取り付けられ、これらよりも長さが略半分の２本の後引掛辺２２、２２がその両側に所定間隔離間して取り付けられている。

図４と図７に示すように、左側枠部１３は、太陽電池モジュールＭの左側端縁をシール材１６を介して差込み状に保持するように形成された略断面コの字形の保持部１３ａと、保持部１３ａの側壁から下方垂直に突出する垂下辺１３ｂと、垂下辺部１３ｂの下端から左側へ突出する漏水防止用の下重り受辺１３ｃとを備え、下重り受辺１３ｃの上面には前後方向に延びる複数の水切り用突起部１３ｄ及び上方へ折れ曲がった折曲り端部１３ｅとを有している。

図４と図８に示すように、右側枠部１４は、太陽電池モジュールＭの右側端縁をシール材１６を介して差込み状に保持するように形成された略断面コの字形の保持部１４ａと、保持部１４ａの上壁から右側へ突出する上重り辺１４ｂとを備え、上重り辺１４ｂは、下面に前後方向に延びる複数の水切り用突起部１４ｃを有している。

また、図２と図９に示すように、このモジュール枠１０は、その前側枠部１１に着脱自在に取り付けられて前端面を覆う化粧カバー１５と、太陽電池モジュールＭの裏面側に配置され、前側枠部１１と後側枠部１２とを連結する補強部材２０とをさらに備えている。
化粧カバー１５は、前壁１５ａと、この前壁１５ａの上端が後方へ湾曲形成された上壁１５ｂと、上壁１５ｂの後端及び前壁１５ａの後面に設けられ、前側枠部１１の前記上下一対の係止辺１１ｄ、１１ｄと係合する上下一対の係止辺１５ｃ、１５ｃとを備えている。
補強部材２０は、例えばステンレス製の板材からなり、前側枠部１１の後方突出片１１ｃに取り付けるビス１８を挿通させるビス孔を前端に有すると共に、後側枠部１２のフック部１２ｅを係合させる係合孔を後端に有する。なお、この補強部材２０は一つでも複数でもよく、一つの場合はモジュール枠１０の左右長手方向の中間位置に、複数の場合はモジュール枠１０の左右長さを略等ピッチで区切る位置に配置され、これに対応して前側枠部のビス孔及び後側枠部のフック部１２ｅの位置や数も設定される。

図３と図１０に示すように、固定部材の前固定具３１は、例えばステンレス製の板材からなり、瓦１の棟側端部の釘孔に対応する位置に上載され、固定金具３３（この場合木ネジ）を挿通させる対応孔部３１ａを有する固定板部３１ｂと、固定板部３１ｂの前端に設けられた掛合辺部３１ｃとを有し、この掛合辺部３１ｃの前端は少し上方へ折り曲げられている。この前固定具３１は、モジュール枠１０の前側枠部１１と略等しい長さに形成されている。
一方、図３と図１１に示すように、固定部材の後固定具３２は、例えばステンレス製の板材からなり、野地板２の左右方向の瓦桟３に上載され、固定金具３４（この場合木ネジ）を挿通させる孔部３２ａを有し、かつこの孔部３２ａに固定金具３４を挿通させて左右方向の瓦桟３に固定される固定板部３２ｂと、固定板部３２ｂの前端縁から上方及び後方へ折り曲げ形成された掛合辺部３２ｃとを有している。掛合辺部３２ｃの後方へ折り曲がった端部下面には、三角凸部３２ｄが形成されている。また、固定板部３２ｂの後端は、下方へ折れ曲がって左右方向の瓦桟３の角部に引っ掛かるように形成されている。この後固定具３２は、モジュール枠１０の後側枠部１２よりも短い長さに形成されている。

次に、図３と図４に示す如く、屋根上に瓦１と共に上下２段に所定複数枚の太陽電池モジュールＭを敷設する施工手順の一例について説明する。
先ず、図１と図２に示すように、太陽電池モジュールＭの四辺にモジュール枠１０を取り付ける。この際、初めに前側枠部１１を図示しないビスにて太陽電池モジュールＭの軒側端縁に取り付け、次に左側枠部１３と右側枠部１４をモジュールＭの左右端縁にビスにてそれぞれ取り付け、続いて後側枠部１２をモジュールＭの棟側端縁にビスにて取り付ける。このようにして、必要複数枚のモジュールユニットＵの組立てを行う。このモジュールユニットＵの組立ては、施工現場で行ってもよいが、予め現場への搬送前に済ませておいてもよい。

モジュールユニットＵの屋根上への設置方法は以下のとおりであり、図３と図４及び図１２〜図１４を参照しながら説明する。なお、図１２は前列のモジュールユニットの軒側の取付構造を示す要部断面図であり、図１３は前列のモジュールユニットの棟側及び後列のモジュールユニットの軒側の取付構造を示す要部断面図であり、図１４は後列のモジュールユニットの棟側の取付構造を示す要部断面図である。

先ず、野地板２の軒側１列目に瓦１を右側から葺く。次に、その軒側１列目の瓦１の釘孔を利用してモジュールユニットＵを取り付けるスターターとなる前固定具３１を固定金具（木ネジ）３３にて取り付ける。続いて、軒側２列目の瓦１をモジュールユニット取り付け位置の手前まで取り付ける。

そして、後固定具３２を用いて１枚目のモジュールユニットＵを瓦１の左隣に固定する。この際、モジュールユニットＵの後端を浮かせて後固定具３２をモジュール枠１０の後側枠部１２の突出辺１２ｄに掛合させた状態で、前側枠部１１の前引掛辺２１を前固定具３１に掛合させ、後固定具３２を左右方向の瓦桟３に上載して固定金具３４にて固定する。このように固定した１枚目のモジュールユニットＵは、その右側枠部１４の上重り辺１４ｂが瓦１の下重り部１ｂの上に重なり、漏水（浸水）が防止される。この１枚目のモジュールユニットＵの取付要領で、２枚目以降のモジュールユニットＵを順次左右方向の瓦桟３に固定していく。この間、右側の太陽電池モジュールＭの正極側又は負極側の電気ケーブルを、左側に隣接する太陽電池モジュールＭの下に通し、この左側の太陽電池モジュールの負極側又は正極側の電気ケーブルと接続する。

これら複数枚のモジュールユニットＵ間において、左のモジュールユニットＵの上重り辺１４ｂが右のモジュールユニットＵの下重り受辺１３ｃの上に重なり、雨水の漏れが防止される。そして、左端のモジュールユニットＵの左隣に引き続いて瓦１を敷設していく。この瓦１の上重り部１ａは、右隣のモジュールユニットＵの下重り受辺１３ｃの上に重なり、雨水の漏れが防止される。このようにして、軒側２段目の瓦１及び軒側１段目の太陽電池モジュールＭの設置が完了する。なお、太陽電池モジュールＭの表面は、瓦（平板瓦）１の表面（外面）の最も低い部位と略等しい高さ位置に配置されている。

次に、軒側３列目の瓦１及び軒側２列目の太陽電池モジュールＭの設置に移る。この際、先に設置した前列のモジュールユニットＵに対して、後列のモジュールユニットＵが跨る、つまり前列の２枚のモジュールユニットＵの各後側枠部１２に、後列の１枚のモジュールユニットＵの前側枠部１１が乗るようにずらして設置する。この後列のモジュールユニットＵの取付方法は上述と略同様であるが、この場合は前固定具３１が不要となる。つまり、後列（軒側２列目）のモジュール枠１０の後側枠部１２の突出辺１２ｄに後固定具３２を掛合させた状態で、その前側枠部１１の前引掛辺２１を前列のモジュール枠１０の後引掛辺２２に掛合させ、後列側の前記後固定具３２を左右方向の瓦桟３に上載して固定金具（木ネジ）３４にて固定する。このようにして、瓦１の左隣に複数枚のモジュールユニットＵを順次敷設し、左端のモジュールユニットＵの左隣に瓦１を敷設していき、軒側３列目の瓦１及び軒側２列目の太陽電池モジュールＭの設置が完了する。この間、左右隣接する太陽電池モジュールＭの各電気ケーブルは前列と同様に直列に接続され、最後に設置した左端の太陽電池モジュールＭの電気ケーブルの片方を屋根に空けた図示しない配線口から屋内に引き込む。また、この後列の太陽電池モジュールＭのモジュール枠１０と前列の太陽電池モジュールＭのモジュール枠１０とは、前引掛辺２１と後引掛辺２２（又は後側枠部１２）とが接触して電気的に接続された状態であるため、前後左右の全てのモジュールユニットＵのモジュール枠１０が電気的に接続された状態となっており、そのため後列の最後に設置した左端のモジュール枠１０の後側枠部１２のみにアースケーブルを接続し、アースケーブルを前記電気ケーブルと一緒に屋内に引き込んでアース配線を行う。なお、前列の右端の太陽電池モジュールＭの電気ケーブルの片方は、後固定具３２の横を通されて、後列の右端の太陽電池モジュールＭの電気ケーブルの片方と接続され、かつ前列の左端の太陽電池モジュールＭの電気ケーブルの片方は後固定具３２の横を通されて前記配線口から屋内へ引き込まれる。本実施の形態の場合、図３及び図１４に示すように、後列のモジュールユニットＵのモジュール枠１０の後側枠部１２に後引掛辺２２が取り付けられた状態としているが、この後引掛辺２２はモジュールユニットＵの設置前に取り外していてもかまわない。

このように、屋根上に瓦１と隣接して、モジュール枠１０を取り付けた太陽電池モジュールＭからなるモジュールユニットＵを複数枚横並びとして固定部材にて前後２列に敷設して太陽電池アレイが構成される。この太陽電池アレイは、左右方向においては上述したような浸水防止が施され、屋根の流れ方向（前後方向）においては瓦の敷設と同様に軒側のモジュールユニットＵに棟側のモジュールユニットＵが上載されることで漏水防止が施されている。また、太陽電池モジュールＭを屋根面に取り付ける固定構造は、前後各列のモジュールユニットＵの軒側が、その前引掛辺２１を前固定具３１又は前列のモジュールユニットＵの後引掛辺２２に掛合し、前後各列のモジュールユニットＵの棟側がそれぞれ後固定具３２にて左右方向の瓦桟３に直接固定されるので、ほとんどの屋根面に直接に瓦と共に太陽電池モジュールＭを敷設することができる。また、太陽電池モジュールＭ（モジュールユニットＵ）を屋根材として直接野地板に設置することにより、架台の必要がなくなり、取付部品の部品点数を大幅に低減すると共に、架台の設置作業の省略により施工時間が大幅に短縮し、施工コストが低減する。また、架台が無いため、太陽電池モジュール面の高さが周囲の瓦と同程度に低くなり、屋根材と一体化し美観を損なうことがない。また、後固定具を後側枠部より短くすることで通気性が良くなり、太陽電池モジュールＭの温度上昇を抑えることができると共に、電気ケーブルの配線作業が容易となる。さらに、前後隣接する太陽電池モジュールＭのモジュール枠１０の後引掛辺２２と前引掛辺２１とを掛合させることにより、前後の太陽電池モジュールＭのモジュール枠１０同士が電気的に接続されるので、モジュール枠１０、１０間のアースケーブルの配線の必要がなくなる。また、受光面の反対面側に設けられたフィルムを金属箔（例えば鋼鈑）入りバックフィルム１０ａとすることにより防火構造となり、防火性を備えた屋根材としてより好ましいものとすることができる。

次に、このように屋根面に設置した太陽電池モジュールが万が一故障した場合あるいは寿命により交換する場合の交換方法について説明する。
前列のモジュールユニットＵを交換する場合は、先ず、交換すべきモジュールユニットＵのモジュール枠１０の化粧カバー１５を取り外し、ビス１７を取り外して前側枠部１１から前引掛辺２１を取り外す。このとき、モジュール枠１０の前方からドライバー等をビス１７に当てることができるので、取り外しが容易である。そして、交換すべきモジュールユニットＵを棟側へ押し上げ、それによって後側枠部１２の突出辺１２ｄを後固定具３２から離脱させると共に、後引掛辺２２を前引掛辺２１から離脱させる。そして、後列（棟側）のモジュールユニットＵの前端を持ち上げ、交換すべきモジュールユニットＵを屋根から取り外す。この際、交換すべきモジュールユニットＵの電気ケーブルを左に隣接するモジュールユニットＵの電気ケーブルから外す。次いで、予めモジュール枠から前引掛辺を取り外しておいた新たなモジュールユニットＵの後端を棟側のモジュールユニットＵの下に挿入し、かつ新たなモジュールユニットＵの電気ケーブルを左に隣接するモジュールユニットＵの下に通して双方の電気ケーブルを接続する。そして、新たなモジュールユニットＵの突出辺を後固定具３２に掛合し、かつ後引掛辺を棟側の前引掛辺２１に掛合し、その後、新たなモジュールユニットＵのモジュール枠の前側枠部に前引掛辺を取付けて前固定具３１と掛合させ、化粧カバー１５を取付けて交換作業が完了する。なお、後列のモジュールユニットＵを交換する場合の手順も同様である。

このように、本発明のモジュールユニットＵの交換方法によれば、交換したいモジュールユニットＵの取り外し、及び新しいモジュールユニットＵの取付けが、ビス１７及び前引掛辺２１の取り外し及び取付けのみで可能となるため、容易に短時間で交換作業を完了することができる。

［他の実施の形態］
１．上記実施の形態では、瓦が、右端縁側に上重り部を有する平板瓦の場合を例示したが、左端縁側に上重り部を有する平板瓦を屋根上に敷設する場合は、モジュール枠を上記実施の形態とは左右対称的に逆構造としてもよい。
２．上記実施の形態では、瓦が、平板瓦の場合を例示したが、変形瓦の場合も本発明は適用可能である。この場合、前側枠部および化粧カバーの形状を合わせる。また、変形瓦の表面（外面）の最も低い面に太陽電池モジュールの表面の位置を合わせるようにモジュール枠の形状寸法が設定される。
３．上記実施の形態では、前後２段で太陽電池モジュールを屋根上に敷設した場合を例示したが、屋根面の広さや得ようとする電力量等に応じて太陽電池モジュールの設置段数や枚数や配置パターンは自由に変更可能である。
４．屋根葺き材としては、左右端縁に上下の重なり部を有する瓦以外にも、このような上下の重なり部を有さない扁平板状の瓦やスレート等を用いることができる。このような上下の重なり部を有さない屋根葺き材と共に本発明のモジュールユニットを屋根上に葺く場合、図４を参照して説明すると、最右側に敷設されるモジュールユニットＵのモジュール枠１０の右の漏水防止辺を下重り受辺として形成し、この右側の下重り受辺を隣接する右側の屋根葺き材の下に重ねて雨水の漏れ防止を施す。この場合、図１３、１４で示した後固定具３２の野地板２からの突出高さが小さくなるような形に形成して、屋根葺き材の外表面の野地板２からの高さにモジュールユニットＵの外表面の高さを同じ程度に低くすることが好ましく、それにより屋根葺き材とモジュールユニットＵとの一体的感を得ることができる。

本発明の実施の形態におけるモジュールユニットを示す平面図である。同実施の形態におけるモジュールユニットを示す側断面図である。同実施の形態におけるモジュールユニットを屋根上に前後２列に敷設した状態を示す側断面図である。同実施の形態におけるモジュールユニットを示す正面断面図である。同実施の形態におけるモジュール枠の前側枠部を示す断面図である。同実施の形態におけるモジュール枠の後側枠部を示す断面図である。同実施の形態におけるモジュール枠の左側枠部を示す断面図である。同実施の形態におけるモジュール枠の右側枠部を示す断面図である。同実施の形態におけるモジュール枠の化粧カバーを示す断面図である。同実施の形態における固定部材の前固定具を示す断面図である。同実施の形態における固定部材の後固定具を示す断面図である。同実施の形態のモジュールユニットを瓦と共に屋根上に敷設した状態であって、前列のモジュールユニットの軒側の取付構造を示す要部断面図である。同実施の形態のモジュールユニットを瓦と共に屋根上に敷設した状態であって、前列のモジュールユニットの棟側及び後列のモジュールユニットの軒側の取付構造を示す要部断面図である。同実施の形態のモジュールユニットを瓦と共に屋根上に敷設した状態であって、後列のモジュールユニットの棟側の取付構造を示す要部断面図である。太陽電池モジュールにモジュール枠が取り付けられた従来のモジュールユニットを示す概略斜視図である。同従来のモジュールユニットの分解斜視図である。同従来のモジュールユニットを屋根上に取り付ける従来の取り付け方法を説明する概略斜視図である。

符号の説明

１瓦
１０モジュール枠
１１前側枠部
１２後側枠部
１３左側枠部
１４右側枠部
３１前固定具
３２後固定具
Ｍ太陽電池モジュール
Ｕモジュールユニット

Claims

四角形の太陽電池モジュールの四辺に取り付けられ、傾斜した屋根上に太陽電池モジュールを敷設するためのモジュール枠を備えた屋根取り付け構造体であって、
前記モジュール枠は、対向する一対の第１枠部及び第２枠部と、他の対向する一対の第３枠部及び第４枠部とを有し、
前記第３枠部及び第４枠部は、外方へ突出し、かつ枠部長さ方向に沿って延びる漏水防止辺をそれぞれ有し、
第１枠部が、屋根のスロープ下端の軒側に配置される前側枠部であり、
第２枠部が、屋根のスロープ上端の棟側に配置される後側枠部であり、
第３枠部が、屋根のスロープに対して左側に配置される左側枠部であり、
第４枠部が、屋根のスロープに対して右側に配置される右側枠部であり、
太陽電池モジュールにモジュール枠が取り付けられてなるモジュールユニットを、屋根上で相互に又は屋根葺き材に隣接して前後左右に敷設した状態において、
後側枠部が、棟側に隣接するモジュールユニットの前側枠部又は屋根葺き材の下に重なり、
左側枠部の漏水防止辺が、左側に隣接するモジュールユニットの右側枠部の漏水防止辺又は屋根葺き材の右側縁と下又は上に重なり、
右側枠部の漏水防止辺が、右側に隣接するモジュールユニットの左側枠部の漏水防止辺又は屋根葺き材の左側縁と上又は下に重なるように構成され、
前側枠部は、その下面側に前引掛辺を有し、
後側枠部は、その上面側に配置され、棟側に隣接するモジュールユニットの前引掛辺と前後方向で掛合する後引掛辺を有し、
モジュール枠を屋根上の左右方向の桟に固定するための固定部材をさらに備えると共に、モジュール枠の後側枠部が、その下面に前方へ突出する突出辺を有し、
前記固定部材が、複数の固定金具と、モジュール枠の前引掛辺と前後方向に掛合可能な前固定具と、後側枠部の前記突出辺と前後方向に掛合可能な後固定具を備え、
前記前固定具は、前記固定金具を挿通させる孔部を有し、この孔部と屋根葺き材に設けられた固定金具挿入孔とに挿通させた固定金具にて屋根葺き材を介して左右方向の桟に固定され、
前記後固定具は、前記固定金具を挿通させる孔部を有し、後側枠部の前記突出辺と掛合した状態で左右方向の桟に上載され、かつ前記孔部に固定金具を挿通させて左右方向の桟に固定されることを特徴とする太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体。
第１枠部と第２枠部と第３枠部と第４枠部はそれぞれ分割されてなり、モジュール枠は、これら各枠部を連結して組立てるビスをさらに備えてなる請求項１に記載の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体。
前引掛辺は、前側枠部に前方からビスにて着脱自在に取り付けられている請求項１又は２に記載の屋根取り付け構造体。
モジュール枠が、前側枠部に着脱自在に取り付けられて前端面を覆う化粧カバーをさらに備えてなる請求項１〜３の何れか１つに記載の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体。
モジュール枠が、太陽電池モジュールの裏面側に配置され、第１枠部と第２枠部とを連結する補強部材をさらに備えてなる請求項１〜４の何れか１つに記載の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体。
後固定具が、モジュール枠の後側枠部よりも短い長さに形成されてなる請求項１〜５の何れか１つに記載の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体。
モジュール枠は、太陽電池モジュールとの間に介装される発泡樹脂部をさらに備えてなる請求項１〜６の何れか１つに記載の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体。
四角形の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールに取り付けられる請求項１〜７の何れか１つに記載の太陽電池モジュールの屋根取り付け構造体とからなる太陽電池構造体。
太陽電池モジュールは、その裏面に金属箔入りバックフィルムが貼着されてなる請求項８に記載の太陽電池構造体。
上記請求項８に記載の太陽電池構造体を屋根上に敷設する屋根取り付け方法であって、
前固定具を屋根葺き材の上から屋根の左右方向の桟に固定金具にて固定し、後固定具をモジュール枠の後側枠部の突出辺に掛合させた状態で、前側枠部の前引掛辺を前固定具に掛合させ、後固定具を左右方向の桟に上載して固定金具にて固定することを特徴とする太陽電池構造体の屋根取り付け方法。
前記太陽電池モジュールにモジュール枠を取り付けたモジュールユニットを屋根上に前後複数列で敷設するに際して、棟側後列のモジュールユニットの後側枠部の突出辺に後固定具を掛合させた状態で、後列のモジュールユニットの前側枠部の前引掛辺を前列のモジュールユニットの後引掛辺に掛合させ、後列側の前記後固定具を左右方向の桟に上載して固定金具にて固定する請求項１０に記載の太陽電池構造体の屋根取り付け方法。
上記請求項１１に記載の太陽電池構造体の屋根取り付け方法により屋根上に前後複数列に敷設されたモジュールユニットを交換する交換方法であって、
交換すべきモジュールユニットの前側枠部から前引掛辺を取り外し、交換すべきモジュールユニットを棟側へ押し上げて、少なくとも後側枠部の突出辺を後固定具から離脱させ、棟側後列のモジュールユニットの前端又は後列の屋根葺き材の前端を持ち上げて交換すべきモジュールユニットを屋根から取り外し、次いで予めモジュール枠から前引掛辺を取り外しておいた新たなモジュールユニットの後端を前記後列のモジュールユニットの下又は後列の屋根葺き材の下に挿入して少なくとも突出辺を後固定具に掛合し、新たなモジュールユニットの前側枠部に前引掛辺を取り付けて前固定具又は前列のモジュールユニットの後引掛辺と掛合させることを特徴とするモジュールユニットの交換方法。