JP4382143B1 - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【目的】簡易で且つ迅速な施工ができると共に水密性が優れようにすること。
【構成】構造材３としての横梁と、両縦フレーム２２，２２両横フレームとで方形枠を形成した枠体２に，太陽光発電セル１１ａを集合させた太陽光発電ユニットＡと、樋状部４１の略中央に取付突条部４２が形成された長手方向に長尺の縦樋材４と、横樋６とからなる。複数並設された横梁間に、所定間隔をおいて複数の縦樋材４が傾斜方向を向いて固定されている。隣接する太陽光発電ユニットＡ，Ａの縦フレーム相互２２，２２が、縦樋材４の樋状部４１内の取付突条部４２に載置固着されると共に、その相互間の樋状部４１直上箇所のみが被覆材５にて被覆されている。縦樋材４の長手方向と同方向には太陽光発電ユニットＡ，Ａの横フレーム相互が、横樋６の両横方向立上り部６２，６２間に配置され、且つ横樋６の主板６１の両端は縦樋材４上に被覆材５が存在しない樋状部４１上に延出すること。
【選択図】 図２

Description

本発明は、簡易で且つ迅速な施工ができると共に、水密性の優れた太陽光発電装置に関する。

従来より、太陽光発電モジュール体を使用して、構造物の屋根又は壁に設けた太陽光発電装置が存在している。例えば、傾斜した屋根又は壁とした場合に対応できるが、構造が複雑化して、価格的にも高価となる等の欠点があった。また、雨仕舞が良好にできない問題もあった。特に、特許文献１では、明細書の内容では、サッシを設けながら、構造が複雑化するものであった。特許文献２では、サッシに取り付ける構成であるが、具体的な構成としては、屋根の雨仕舞を良好にするための構成が複雑化して極端に問題があった。さらに、特許文献３においては、太陽光発電モジュール体をサッシに取付けながらも、雨仕舞を良好にできにくいと考えられる構成であった。

特許第２９３９２３８号 特許第２８５７５８１号 特開２００１−２９８２０５ 特開２０００−２３４４２５

特許文献１乃至３では、何れも構造的には、特に雨仕舞い構造を複雑化しているが、該雨仕舞いが不完全である可能性が大である。特に、特許文献４は、構成がシンプルではあるが、良好なる雨仕舞が期待できない重大な欠点があった。このため、本発明が解決しようとする課題（技術的課題又は目的等）は、簡易で且つ迅速な施工ができると共に、水密性の良好な太陽光発電装置を実現することである。

そこで、発明者は上記課題を解決すべく鋭意，研究を重ねた結果、請求項１の発明を、構造材としての横梁と、両縦フレーム，両横フレームとで方形枠を形成した枠体に平板状の太陽光発電セルを集合させた太陽光発電アレイが収納された太陽光発電ユニットと、平坦部と縦方向立上り部とからなる樋状部の略中央に取付突条部が形成された長手方向に長尺の縦樋材と、主板の両側より横方向立上り部が形成された横樋とからなり、複数並設された前記横梁間に、所定間隔をおいて複数の縦樋材が傾斜方向を向いて固定され、該縦樋材に直交する方向に隣接する太陽光発電ユニットの縦フレーム相互が、前記縦樋材の樋状部内の取付突条部に載置固着されると共に、その相互間の樋状部直上箇所のみが被覆材にて被覆され、前記縦樋材の長手方向と同方向には太陽光発電ユニットの横フレーム相互が、前記横樋の両横方向立上り部間に配置され、且つ前記横樋の前記主板の両端は前記縦樋材上に被覆材が存在しない樋状部上に延出してなることを特徴とした太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決した。

請求項２の発明を、請求項１において、前記太陽光発電ユニットの縦フレームには、それぞれ縦フレーム樋状部が設けられ、該縦フレーム樋状部は、前記被覆材上に同等長さにて配置されると共に、前記縦樋材に等間隔をおいて被覆された被覆材相互間の開口部に前記縦フレーム樋状部の両端が位置するように設けられてなることを特徴とした太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項３の発明を、請求項１又は２において、前記樋状部の両外側にＬ形側部を一体的に設けた縦樋材とし、該縦樋材は、前記横梁に吊子を介して取り付けられてなることを特徴とした太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決した。

請求項４の発明を、請求項１，２又は３において、隣接する前記太陽光発電ユニットの対向する両横フレーム相互は、前記横樋の略中央に形成された膨出部に載置固着されてなることを特徴とした太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項５の発明を、請求項１，２，３又は４において、前記被覆材は、防水性を有する貼着テープとして形成されてなり、所要の箇所が塞がれてなることを特徴とした太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決した。

請求項６の発明を、請求項１，２，３，４又は５において、複数の前記太陽光発電パネルの隣接する両縦フレーム間には長尺の縦ジョイナー材が、且つ同隣接する両縦フレーム間には横ジョイナーがそれぞれ水密的に取り付けられてなることを特徴とした太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項７の発明を、請求項１，２，３，４，５又は６において、前記太陽光発電セルを透明又は半透明状に構成してなることを特徴とする太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決した。請求項８の発明を、請求項２，３，４，５，６又は７において、前記太陽光発電パネルの下側であって、隣接する前記縦樋材のＬ形側部の立上り部間に、透明又は半透明状で平板状の下部側採光板が水密的に取り付けられてなることを特徴とした太陽光発電装置としたことにより、前記課題を解決したものである。

請求項１の発明においては、簡易で且つ迅速な施工ができると共に、水密性の優れた太陽光発電装置を提供できる。特に、本発明では、太陽光発電ユニットを前記縦樋材、横樋上に敷き並べることで極めて簡易且つ迅速に施工できる最大の利点がある。また、被覆材の存在により雨仕舞いを良好にできる。請求項２の発明では、開口部に集中的に雨水を集中させて、より一層雨仕舞いを良好にできる。請求項３の発明では、構造材への取付性と、これに下部側採光板を簡単に取り付けることができる構成にできる。請求項４及び５の発明においては、請求項１又は２と同様の効果を奏する。

請求項６の発明では、一層雨仕舞いを良好にできる。請求項７の発明においては、下部側採光板を設けて二重構造にでき、断熱性能を上昇させうる。特に、上側が太陽光発電ユニットであるため、発電効率をも向上させることができる。請求項７の発明では、太陽光発電パネルが透明又は半透明状であるため、スカイライトとしての機能をも奏する。請求項８の発明においては、発電効率には支障を与えない二重構造にでき、断熱性能を上昇させうる。さらには、請求項７の発明と同様な効果も発揮しうる。

本発明の太陽光発電装置の一部斜視図である。 本発明の太陽光発電装置の要部拡大斜視図である。 （Ａ）は太陽光発電パネルの集合体を屋根として施工した構造物の一部斜視図、（Ｂ）は（Ａ）の一部平面略示図である。 図３（Ｂ）のＰ−Ｐ矢視拡大断面図である。 図３（Ｂ）のＱ−Ｑ矢視拡大断面図である。 図４のＲ−Ｒ矢視拡大断面図であって、雨水流下状態図である。 図４とは別の実施形態の拡大断面図である。 （Ａ）は太陽光発電ユニットを分解した斜視図、（Ｂ）は太陽光発電ユニット全体の斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）の（ア）部拡大斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は縦フレームの断面図、（Ｃ）は被覆材の斜視図、（Ｄ）は縦ジョイナー材の断面図、（Ｅ）は縦樋材の断面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は横フレームの断面図、（Ｃ）は横ジョイナーの斜視図、（Ｄ）は横樋の斜視図である。

以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明すると、平板状の太陽光発電ユニットＡは、図１及び図８等に示すように、太陽光発電パネル１と枠体２との結合されたものである。前記太陽光発電パネル１は、太陽光発電セル１１ａ，１１ａ，・・・が多数集合されて太陽光発電アレイ１１が構成され、該太陽光発電アレイ１１が複数集合されて構成されている。具体的には、例えば、太陽光発電セル１１ａが数ｃｍ平方であり、太陽光発電アレイ１１が約３０ｃｍ平方である。太陽光発電パネル１が約１ｍ内外の平方又は長方形（約１ｍ×約１．５ｍ）である。

前記枠体２は、図２（Ａ）に示すように、両縦フレーム２１，２２と、両横フレーム２３，２４とで方形枠を形成するものである。また、図９（Ａ），（Ｂ）及び図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、両縦フレーム２１，２２と、両横水下・水上フレーム２３，２４は、それぞれ内フレームと外フレームとで構成されている。縦フレーム２１と縦フレーム２２とは勝手反対に形成され、それぞれが縦内フレーム２１ａ，縦外フレーム２１ｂと、縦内フレーム２２ａ，縦外フレーム２２ｂにて構成されている。また、前記横水下フレーム２３と横水上フレーム２４も勝手反対に形成され、それぞれが横内フレーム２３ａ，横外フレーム２３ｂと、横内フレーム２４ａ，横外フレーム２４ｂにて構成されている。前記横水下フレーム２３と横水上フレーム２４とを総称して、単に「横フレーム」ということもある。

前記縦フレーム２１と縦フレーム２２とは左右勝手反対であるため、前記縦フレーム２１のみを図９（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。該縦内フレーム２１ａはＬ字形部２１１の垂直片の上側に、前記太陽光発電パネル１の一辺を挿入支持するコ字状部２１２が設けられて構成されている。また、前記縦外フレーム２１ｂは、大型Ｌ字形部２１３の内側に前記縦内フレーム２１ａを抱きかかえるＬ形突出片２１４が設けられ、前記大型Ｌ字形部２１３の下部側に断面Ｕ字形の縦フレーム樋状部２１３ａが形成されている。特に、前記縦内フレーム２１ａ，縦外フレーム２１ｂとはビスなどにて固着され、縦外フレーム２１ｂの頂部２１５が一段と低くなり、後述の縦ジョイナー材が載置固定される部位が設けられている。

また、前記横水下フレーム２３と横水上フレーム２４とは左右勝手反対であるため、前記横水下フレーム２３のみを図１０（Ａ），（Ｂ）に基づいて説明する。該横内フレーム２３ａはＬ字形部２３１の垂直片の上側内方に、前記太陽光発電パネル１の一辺を挿入支持するコ字状部２３２が設けられ、且つ垂直片の上側外方に取付上部２３３が設けられている。また、前記横外フレーム２３ｂは、大型ト字形部２３４の内側に前記横内フレーム２３ａを抱きかかえるＬ形突出片２３５が設けられ、前記大型ト字形部２３４の中間箇所に断面Ｕ字形の横フレーム樋状部２３４ａが形成されている。さらに、その底部箇所は方形枠２３６が設けられ、前記大型ト字形部２３４の外側位置に立上り部２３７が形成されている。

特に、大型ト字形部２３４の上端位置に前記取付上部２３３に重ねられる取付上部２３７が設けられている。特に、前記横内フレーム２３ａ，横外フレーム２３ｂとはビスなどにて固着され、前記横内フレーム２３ａの一段と低くなった取付上部２３３に、後述の横ジョイナーが載置固定される。このようにして太陽光発電ユニットＡは構成されている。電線等は適宜突出するように構成されているがここでは省略する。

３は横梁などの構造材である。該構造材３は、リップ溝形鋼，Ｈ形鋼或いはＩ形鋼等からなっており、必要に応じて断熱板等の下地材等が設けられている。４は、図１及び図２、図９（Ｅ）等に示すように、長手方向に長尺又は適宜の長さを有する金属製の縦樋材であって、平坦部４１１と縦方向立上り部４１２，４１２とからなる樋状部４１の略中央に取付突条部４２が形成され、さらに、前記樋状部４１の両外側にＬ型側部４３，４３が一体形成されている。前記縦方向立上り部４１２の先端より内方に上縁片４１２ａが屈曲形成されている。

特に、前記樋状部４１は、実施形態では、アルミニウム製で押出形成されているが、金属製板材が折り曲げ形成される場合もある。５は被覆材であって、図１及び図２等に示すように、前記樋状部４１の一部を塞ぐように（被覆）構成されている。前記縦樋材４に直交する方向に隣接する太陽光発電ユニットＡ，Ａの縦フレーム２１，２２相互が、前記縦樋材４の樋状部４１内の取付突条部４２に載置固着されると共に、その相互間の樋状部４１直上箇所のみが被覆材５にて被覆されている。

つまり、前記太陽光発電ユニットＡの縦フレーム２１，２２には、それぞれ縦フレーム樋状部２１３ａ，２２３ａが設けられ、該縦フレーム樋状部２１３ａ，２２３ａは、前記被覆材５上に同等長さにて配置されると共に、前記縦樋材４に等間隔をおいて被覆された被覆材５，５相互間の開口部５１に前記縦フレーム樋状部２１３ａ，２２３ａの両端が位置するように設けられている。該縦フレーム樋状部２１３ａ，２２３ａは、前記被覆材５上にあって、接触又は非接触状態で設けられている。このため、図６に示すように、傾斜角θとなった縦フレーム樋状部２１３ａ，２２３ａに流下した雨水は、開口部５１に集中的に流れるように構成されている。

このことを、図３（Ｂ）のＸ方向に隣接する隙間内に入り込む雨水は、前述したように、太陽光発電ユニットＡの縦フレーム樋状部２１３ａ，２２３ａから、開口部５１に流下して雨仕舞を良好にできる。６は、所定長さ（隣接する前記縦樋材４，４間の長さに相当する）の横樋であって、主板６１の両側より横方向立上り部６２，６２が形成され、その中央に膨出部６３が形成されている。特に、前記横樋６の長手方向の両端は、前記縦樋材４の樋状部４１の縦方向立上り４１２，４１２の上端に載置され、その両端には、下向きの屈曲片６１ａ，６１ａが形成されている。図３（Ｂ）のＹ方向に隣接する隙間内に入り込む雨水は、太陽光発電ユニットＡの横フレーム樋状部２３４ａ，２４４ａ及び横樋６を介して開口部５１に流下して雨仕舞を良好にできる。

７１は縦ジョイナー材、７２は横ジョイナーであって、それぞれ隣接する前記太陽光発電ユニットＡの間を塞ぐように設けられ、その間隔個所の雨仕舞を図る。図１，図４，図６及び図９（Ｄ）等に示すように、前記縦ジョイナー材７１は、長手方向に長尺又は適宜の長さを有する合成樹脂製又は金属製であって、平坦状の主板７１ａの両側寄りの下側に垂下片７１ｂ，７１ｂが形成され、幅中央箇所は、表面は同一面であるが裏側が薄材部７１ｃとして形成され、裏面に伝わるような雨水が垂下片７１ｂ下端より落下しやすいように構成されている。

図１，図５及び図１９（Ｃ）等に示すように、前記横ジョイナー７２は、適宜の長さを有する合成樹脂製又は金属製であって、前記太陽光発電ユニットＡの横幅又は前記隣接する前記縦樋材４，４間の長さに相当している。そして断面としては、前記縦ジョイナー材７１と同等であり、主板７２ａ、垂下片７２ｂ，７２ｂ、薄材部７２ｃがそれぞれ形成されている。

その施工順序及び施工された太陽光発電装置について説明する。該太陽光発電装置は、図３（Ａ）に示すように、構造物の屋根として施工された例である。Ｙ方向を屋根の傾斜方向とし、Ｘ方向を屋根の棟方向とする。その傾斜角度をθとする。まず、構造材３のみから構成される場合であって、母屋などの構造材３が棟方向に平行に所定間隔をおいて併設される。そして、前記縦樋材４，４，…が、所定間隔（前記太陽光発電ユニットＡの横幅に相当間隔）をおいて並列状態にして縦樋用吊子８１にて固着される。また、場合によっては、溶接手段にて固着されることもある。

次いで、横樋６が、隣接する前記縦樋材４，４間に取付けられる。そして所定長さの被覆材５が開口部５１の幅を開けつつ、前記縦樋材５に被覆される。次に、前記横樋６の長手方向の両端の主板６１の両端が、前記縦樋材４の縦方向立上り４１２に載置され、ビスなどの固着具８３にて前記縦樋材４に横樋６が固着されている。特に、前記横樋６の並列間隔は、前記太陽光発電ユニットＡの横幅に相当する間隔をなしている。

この作業で重要なことは、前記開口部５１箇所に対して前記横樋６の両端及び両屈曲片６１ａを配置することである。屈曲片６１ａの横幅が前記開口部５１よりも大きい場合には、適宜切除などして前記屈曲片６１ａが前記開口部５１箇所内に挿入配置される。図１及び図２に示すように、内部に入った雨水は開口部５１に入り、これが縦樋材４の樋状部４１を流下して外部に流れ、雨仕舞を良好にできる。

そして太陽光発電ユニットＡが、図１及び図５に示すように、前記縦樋材４の水上側及び水下側に取付られる。そのとき、本願発明の太陽光発電ユニットＡが、隣接する左右側の前記縦樋材４，４の間の水上側及び水下側に取付られる。このようにして太陽光発電ユニットＡ多数が、Ｙ方向及びＸ方向に整然と取り付けられる。

最後に、棟方向（棟方向：Ｘ方向）の太陽光発電ユニットＡ，Ａ間それぞれには、長尺の縦ジョイナー材７１が挿入されて固着される（図１及び図４参照）。そして、水上側と水下側の前記太陽光発電ユニットＡ，Ａ間それぞれに、所定長さの横ジョイナー７２が挿入されて固着される（図１及び図５参照）そして、必要に応じて、縦ジョイナー材７１と横ジョイナー７２との取付箇所の水密性向上のために、何らかの充填剤を介在することもある。

さらに、図４及び図７に示すように、隣接する前記縦樋材４，４間のＬ形側部４３，４３間に、前記太陽光発電パネル１と同等大きさの透明又は半透明状の下部側採光板９１が板状枠９２を介して水密的に嵌合施工されることもある。また、前述した縦フレーム２１，２２、横水下・水上フレーム２３，２４の適所には、必要に応じて適宜水抜き孔ｐを形成することがある。

また、前記被覆材５は、図７に示すように、防水性を有する貼着テープ（アルミ製テープ等）として形成されることがある。この場合には、前記縦樋材４の縦方向立上り４１２と前記取付突条部４２の頂部とを、それぞれ２箇所設ける。また、前記縦フレーム２１，２２の下面に下向き突起が形成され、該突起に貼着テープなる被覆材５が、図７点線のように曲がって構成されることもある。さらに、前記太陽光発電ユニットＡの太陽光発電パネル１の太陽光発電セル１１ａを透明又は半透明に構成すれば、屋根などの採光部として提供できる利点がある。

Ａ…太陽光発電ユニット、１１…太陽光発電アレイ、１１ａ…太陽光発電セル、
２…枠体、２１，２２…縦フレーム、２３…横水下フレーム、２４…横水上フレーム、
３…構造材、４…縦樋材、４１…樋状部、５…被覆材、５１…開口部、６…横樋、
７１…縦ジョイナー材、７２…横ジョイナー。

Claims (8)

1. 構造材としての横梁と、両縦フレーム，両横フレームとで方形枠を形成した枠体に平板状の太陽光発電セルを集合させた太陽光発電アレイが収納された太陽光発電ユニットと、平坦部と縦方向立上り部とからなる樋状部の略中央に取付突条部が形成された長手方向に長尺の縦樋材と、主板の両側より横方向立上り部が形成された横樋とからなり、複数並設された前記横梁間に、所定間隔をおいて複数の縦樋材が傾斜方向を向いて固定され、該縦樋材に直交する方向に隣接する太陽光発電ユニットの縦フレーム相互が、前記縦樋材の樋状部内の取付突条部に載置固着されると共に、その相互間の樋状部直上箇所のみが被覆材にて被覆され、前記縦樋材の長手方向と同方向には太陽光発電ユニットの横フレーム相互が、前記横樋の両横方向立上り部間に配置され、且つ前記横樋の前記主板の両端は前記縦樋材上に被覆材が存在しない樋状部上に延出してなることを特徴とした太陽光発電装置。
2. 請求項１において、前記太陽光発電ユニットの縦フレームには、それぞれ縦フレーム樋状部が設けられ、該縦フレーム樋状部は、前記被覆材上に同等長さにて配置されると共に、前記縦樋材に等間隔をおいて被覆された被覆材相互間の開口部に前記縦フレーム樋状部の両端が位置するように設けられてなることを特徴とした太陽光発電装置。
3. 請求項１又は２において、前記樋状部の両外側にＬ形側部を一体的に設けた縦樋材とし、該縦樋材は、前記横梁に吊子を介して取り付けられてなることを特徴とした太陽光発電装置。
4. 請求項１，２又は３において、隣接する前記太陽光発電ユニットの対向する両横フレーム相互は、前記横樋の略中央に形成された膨出部に載置固着されてなることを特徴とした太陽光発電装置。
5. 請求項１，２，３又は４において、前記被覆材は、防水性を有する貼着テープとして形成されてなり、所要の箇所が塞がれてなることを特徴とした太陽光発電装置。
6. 請求項１，２，３，４又は５において、複数の前記太陽光発電パネルの隣接する両縦フレーム間には長尺の縦ジョイナー材が、且つ同隣接する両縦フレーム間には横ジョイナーがそれぞれ水密的に取り付けられてなることを特徴とした太陽光発電装置。
7. 請求項１，２，３，４，５又は６において、前記太陽光発電セルを透明又は半透明状に構成してなることを特徴とする太陽光発電装置。
8. 請求項２，３，４，５，６又は７において、前記太陽光発電パネルの下側であって、隣接する前記縦樋材のＬ形側部の立上り部間に、透明又は半透明状で平板状の下部側採光板が水密的に取り付けられてなることを特徴とした太陽光発電装置。

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