JP4549123B2 - 太陽光発電システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽エネルギーを利用して発電を行う太陽電池モジュールなどの太陽光発電システムに関し、とくに架台を用いて陸屋根上などに設置し固定する太陽光発電装置を複数個配列してなる太陽光発電システムに関するものである。

近年、太陽光を光に変換する太陽電池を用いて住宅の屋根などを発電部とする太陽光発電装置が普及しているが、この装置によれば、様々な屋根形状に合わせて太陽電池素子を複数接続した太陽電池モジュールが作られるようになっている。

また、その屋根への取り付け方法も様々であり、屋根部材と一体的に製造された屋根一体型太陽電池モジュールや、屋根上の瓦材の上に縦桟や横桟を用いて架台を組んで、そこに太陽電池モジュールを設置する、いわゆる屋根置き型と呼ばれる設置方法などがある。

また、前述した設置方法によれば、主に傾斜した屋根上に設置することが前提となっているため、ビルの屋上のように屋根上がほぼ平坦な状態をした住宅屋根（陸屋根と称する）に、その太陽光発電装置をそのまま水平設置すると、太陽電池モジュールへの太陽光の入射角度が浅くなり、これにより、通常、３０〜４０％程度の発電量の低下を生じさせていた。

そこで、図１２に示す構造が提案されている。

この太陽光発電装置によれば、太陽電池モジュールを傾斜設置するための架台を用いて、太陽電池モジュールを傾斜支持させている。

具体的には、まず水平設置面であるコンクリート製の屋根に穴を空けてアンカー埋設工事を行い、前記アンカーに固定される基礎１をコンクリートなどの重量物によって形成する。これにより、屋根へ打ち込まれたアンカーボルトなどによって基礎１が設置場所に固定され、さらに基礎１の自重によって風等による負圧荷重で太陽電池モジュール等が飛ばされないよう支えられる。

つぎに複数の基礎１間の上に長尺の金属部材である基台レール４を据え付け、前記基台レール４上に太陽電池モジュール２を支持する支持金具３（３ａ〜３ｃ）を固定し、これによって太陽電池モジュール２を支持固定する。

前記支持金具３ａ〜３ｃはそれぞれ長さが異なっており、たとえば支持金具３ａが一番短く、支持金具３ｃが最も長いように構成することで、太陽電池モジュール２の設置角度に傾斜を持たせ、太陽光発電時の発電効率を向上させる。

上記のごとき、太陽電池モジュール２によれば、図１１に示すような構成である。

このモジュール構造を同図に示す太陽電池モジュール５１にて示す。

たとえば、シリコン等から成る太陽電池素子１３の光電変換効果を利用して電力が得られるように構成したものであって、このような太陽電池素子１３を複数個直列および並列に電気的に接続し、そして、耐候性のある素材で覆うように成し、所要の出力電圧や出力電流を得るようにしている。

この太陽電池素子１３は単結晶や多結晶シリコンなどの結晶系太陽電池や、薄膜系太陽電池などにより構成する。

かかる太陽電池モジュール５１においては、太陽電池素子１３の受光面にはガラス板や合成樹脂板などの光透過板１４を配置し、その裏面である非受光面にはテフロン（R）フィルムやＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＥＴ（ポレエチレンテレフタレート）などの耐候性フィルム１６を被着し、光透過板１４と耐候性フィルム１６との間には、たとえばＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などから成る透明な合成樹脂を介在し、充填材１５と成し、これら光透過板１４、太陽電池素子１３および耐候性フィルム１６の重ね構造の矩形状の本体に対し、その各辺周囲をアルミニウム金属やＳＵＳ等から成る枠体１１を挟み込むように装着し、これにより、太陽電池部全体の強度を高めるとともに、枠体１１に取付用の穴を開けて支持金具３にボルトやねじで固定できるようにしている。

また、支持金具３については、太陽電池モジュールを複数同時に支持するように成してもよく、たとえば、支持金具３ｂと支持金具３ｃをひとつの部材として部品点数を削減する技術も提案されている（特許文献１参照）。

また、アンカー等の埋設工事を必要とせず、複数のレール材で組まれた架台の下部にコンクリート等の重量物を載置して、自重によって風等の負圧荷重に耐えられるようにした技術も提案されている（特許文献２参照）。
特開平１１−１７７１１５号公報 特開２００３−２３４４９２号公報

しかしながら、上記の従来技術によれば、基礎工事を行うことによって工事期間が長くなるという問題点があった。

また、設置面にアンカー打ちを必要とするために穴を開けることに起因して、そこから雨水が浸入するなどして設置面を痛め、損傷を与え、これにより、設置面の寿命を短くするという問題点もあった。

さらにまた、部品点数が多く、組み立て作業に時間を要し、しかも、部品一つ一つが重いことで、屋根上への部材の搬入（たとえば、主に屋外から梯子やクレーンで持ち上げる工程）、あるいは持ち運びについても、危険な作業であった。

さらに築年数が経過した建物に設置する場合、設置面の積載荷重が低下（耐久力の低下）しており、建物自体の崩壊を回避するために、予め支柱の位置を探し支柱の位置へアンカー打ちするなどの配慮も必要になってくる。

しかも、この場合、アンカーの打てる位置が、必ずしも太陽光発電装置の設置向きを、発電量が良くなるような条件にそっているとは限らず、これにより、最適な方位に太陽電池を設置することができず、発電量の低下をまねく場合があった。

さらには、この太陽光発電装置に用いる基台レールや金具、また、基礎用コンクリート（基台レール等の固定部材等を埋め込んだ形状成形済みのもの）などは、長尺で且つ重量物であったために、トラックなどでの運搬時に荷台に対する部品の占有面積および体積が非常に大きくなり、これにより、運搬費が嵩むという問題もあった。

また、特許文献１によれば、アンカー工事をせずに発電する架台を提案しているが、太陽電池を設置する架台の構造については、従来工法と近似しており、構成部材が多く、組立てに、その時間を要するという問題点もある。

さらに風によって発生する風荷重に対してのカウンターウェイトについては、架台の枠内に挿入する構造であり、設置面に架台を全て設置し、その後に架台のレールの間を縫うようにして重量物であるカウンターウェイトを架台枠内に挿入することは、カウンターウェイトを分割しているとは言え、極めて困難な構造であって、カウンターウェイト挿入後に太陽電池モジュールを固定しなければならないといった工事の段取りに制限が生じることになっていた。

また、図示しないが、このような構造によれば、隣り合う架台を隣接して配する場合、前記カウンターウェイトの挿入がより困難になることは容易に理解し得る。さらに仮に隣り合う架台との距離を、カウンターウェイトの長さ以上に設けて横側からの挿入を可能にしたとすると、太陽光発電装置間に設置不可の領域（面積）が生じ、これにより、設置面積当たりの発電効率が低下することは明白である。

また、特許文献２によれば、基礎部と呼ばれる部品を設置面に置き、前後左右の太陽電池と共有することによって部品点数を減らし、これにより、従来工法に対し部品点数の削減等が改善されるが、その反面、基礎部を正確に設置するために墨だし作業を正確に行わなければならず、もし、墨だし作業を正確に行うことができなければ、前後左右の太陽電池は正確に取り付けすることができず、作業者が現場で設置していかなければならず、個々への対応により組立てに時間を要することになる。

また、仮に墨だしを正確に行おうとしても、設置面のうねり、水抜き勾配、つなぎ面があり、ボルト固定（一般にＭ６〜Ｍ８程度）で太陽電池を固定する構造であるとするならば、墨だし精度は取り付け穴とボルト勘合部とのギャップ、すなわち３〜６ｍｍ程度の精度で墨出し作業を行わなければ、ボルトでの勘合が極めて難しいと言える。

さらにまた、複数の太陽光発電装置を組み合わせて配列する構造については、いまだ満足し得る程度にまで十分に検討されていない状況である。

したがって本発明は、このような課題に鑑みて完成されたものであり、その目的は複数の太陽光発電装置を簡易に配列してなる太陽光発電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、簡単な構造にて、設置工事の際の組立て工程数を減らし、製作コストや製作時間を低減し、これによって低コスト化を達成した太陽光発電システムを提供することにある。

本発明のさらに他の目的は、従来のごとき位置決めの精度を高めずにして、煩雑な工程を無くしたり、減らすことで、製作コストや製作時間を低減し、これによって低コスト化を達成した太陽光発電システムを提供することにある。

本発明の他の目的は、従来のごとき、部品の運搬時の問題を解消して、運搬コストを低減し、これによって低コスト化を達成した太陽光発電システムを提供することにある。

上記目的を達成すべく、本発明の太陽光発電システムは、太陽電池パネルの外周に枠体を設けて成る太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの対向辺部に対し、それぞれ架台を備えた太陽光発電装置を、これら架台の配列方向と直交する方向にそって複数個、配置し、さらに各太陽光発電装置を、連結部材を介して接続した構成であり、前記架台に連結ガイド部を形成し、この連結ガイド部に穴を形成し、さらに前記連結部材は爪部を備えた上方部材と下方部材と、これら双方の部材を締める締結構造を有し、上記爪部を前記穴に挿入するように成したことを特徴とする。

本発明の他の太陽光発電システムは、前記太陽光発電装置に配した両架台の間に対し、空気流が入るような空間領域を成したことを特徴とする。

本発明の太陽光発電システムは、前記架台に重し部材を配設したことを特徴とする。

また、本発明の太陽光発電システムは、前記空間領域に入る空気流を阻止するような空気流入阻止部材を、空間領域の周辺における架台の配列方向にそって配置したことを特徴とする。

さらにまた、本発明の太陽光発電システムは、前記空気流入阻止部材に対し傾斜面を設けて、この傾斜面に向かう空気流が太陽電池モジュールの上側に流れるように成したことを特徴とする。

本発明の太陽光発電システムは、前記空気流入阻止部材に重し部材を配設したことを特徴とする。

以上のとおり、本発明の太陽光発電システムによれば、上記構成のごとく、太陽電池モジュールの架台に連結ガイド部を形成し、この連結ガイド部に穴を形成し、さらに連結部材は爪部を備えた上方部材と下方部材と、これら双方の部材を締める締結構造を有し、爪部を穴に挿入するように成したことで、隣り合う太陽電池装置を連結するに際し、一方の架台の連結ガイド部と、他方の連結ガイド部を同時に挟持固定し、これにより、複数の太陽光発電装置を連結設置するように成す。その結果、太陽光発電装置の連結において、その一つの連結に対し、ネジ等の締結部材を複数用いて締め付け固定することがなくなり、これにより、施工性が向上する。

本発明によれば、このように爪部を穴に挿入したことで、前後左右という四方の方向に対する耐久性が向上し、たとえば、通常、連結には挟持部分の締め付けトルクを非常に大きくする必要があったことに対し、本発明では締め付けトルクを軽減させて施工性を向上させる。

また、本発明によれば、各太陽光発電装置（各太陽電池モジュール）を配列するに際し、隣り合う架台を詳細な位置合わせをせずに、隣り合う太陽光発電装置の架台を連結し、縦方向もしくは横方向の太陽光発電装置に対する位置決めを容易にし、さらに各架台のアース接続ができる。

さらにまた、本発明の太陽光発電システムによれば、連結部材を用いるだけで、所要とする太陽光発電装置を、必要数だけ設置できることから、このシステムに用いる部品点数が削減され、これにより、簡便に設置でき、安価なシステムが得られる。

本発明によれば、下記のような作用効果を奏する。

上記のごとく、空間領域を成したことで、双方の架台間に対し空気流が生成され、太陽電池モジュールを上げるように作用しなくなり、この空気流でもって、太陽電池モジュールを軽量化に働かなくなり、さらには太陽電池モジュールを、その空間領域の減圧でもって、下げるように作用させることができ、これにより、一方の架台と他方の架台との双方の重量（自重）でもって太陽電池モジュールを支えるに当り、その不足分を補うことができ、その結果、風等による負圧荷重で太陽電池モジュール等が飛ばされないよう支えることができる。

そして、かかる構成によれば、なんら設置手段を用いなくても、置くだけで設置することができ、また、屋根等の設置面に対しアンカー工事を行わなくてもよく、基礎工事が不要となる。そして、これに伴って生じる屋根への雨水の浸入等の不具合が防止でき、さらに防水処理のための工事を省くことができる。

また、本発明の太陽光発電システムによれば、太陽光発電装置を、架台の配列方向と直交する方向にそって複数個、配置したことで、全体の重量が増大し、これにより、風等による負圧荷重で太陽電池モジュール等が飛ばされないよう支えることができる。さらにまた、太陽電池モジュールの対向辺部に備えた各架台でもって、これらの重量を、この太陽光発電装置に加わる風に対する風荷重に耐え得るように設定することもでき、かかる作用効果をさらに高めることができる。

また、本発明の太陽光発電システムによれば、上記構成のように、架台に重し部材を配設したことでも、上記の作用効果をさらに高めることができる。

本発明に用いる架台については、たとえば太陽電池モジュールに対しボルトなどでもって勘合し、そして、風荷重のカウンターウェイトとして、そのウェイト（重し部材）を設置することで、上述のような作用効果を奏する。しかも、部品点数が大幅に削減される。

この部品点数の削減という点については、架台の重量に対し、この太陽光発電装置に加わる風に対する風荷重に耐え得るように設定したことでも、同様に大幅に削減される。さらには、対向する一方の架台および／または他方の架台に、重し部材を配設するという構成と組み合わせてもよい。

以上のとおり、本発明の太陽光発電システムによれば、なんら設置手段を用いなくても、置くだけであり、また、屋根等の設置面に対しアンカー工事を行わなくてもよく、基礎工事が不要となる。そして、これに伴って生じる屋根への雨水の浸入等の不具合が防止でき、さらに防水処理のための工事を省くことができる。

また、本発明によれば、屋根上への基礎の埋設工事が必要なくなり、そのために日射量の多い方角、すなわち発電量を多く取れる方位へ、適宜、設置することができ、効率的な発電ができる。

さらにまた、本発明によれば、対向する一方の架台や他方の架台に対し、カウンターウェイト（重し部材）を置く構造であっても、あるいはカウンターウェイト（重し部材）を置かない構造にしてもよいが、いずれにしても、これによって作業手順に制限を受けなくなり、その結果、作業効率が上がり、作製コストの低減をはかることができる。

たとえば、一方の架台と他方の架台を対向配置し、太陽電池モジュールを設置し、その後に一方の架台および他方の架台に対し、それぞれ重し部材を配するという工程があるが、その他に、たとえば一方の架台および他方の架台に対し、それぞれ重し部材を配すると同時に、あるいは前後して、太陽電池モジュールを設置してもよく、その作業性を考えて、適宜、組立工程が選択でき、このように作業手順に制限を受けないことで、各様に組み立てることができる。

また、本発明によれば、基準となる部品は無く、また、墨だし作業を必要としないことから組立て時間を大幅に短縮できる。さらにまた、撤去やメンテナンス等での一部取外しも容易であり、太陽光発電装置を複数設置した太陽光発電システムとするに当り、連結部材を用いるだけで、位置合わせが容易になり、組立工程が簡単になり、また、従来のごとき位置決めの精度を高めずにして、煩雑な工程を無くしたり、減らすことで、製作コストや製作時間を低減し、これによって低コスト化が達成できる。

本発明によれば、一方の架台および/または他方の架台を、重し部材を配すべく所定形状に成形したことで、これら架台を運搬するに当り、架台を重ね合わせて運搬することができ、これにより、トラックなどの荷台のスペースを有効に利用することができ、その他、折り曲げ加工後の仮り置き時、設置現場に架台を仮置きする時など、そこでの限られたスペースや空間に多数の架台を保管することができ、保管場所に要する面積を縮小することができる。

さらに本発明によれば、一方の架台に比べて他方の架台を高くして、上記太陽電池モジュールを傾斜させたことで、太陽電池モジュールの設置角度を所要どおりに傾斜を持たせることができ、たとえば、３０〜４５度に設定することができ、これにより、太陽光発電時の発電効率を向上させることができる。

さらにまた、本発明によれば、前記重し部材の重量を、太陽光発電装置に加わる風に対する風荷重に耐え得ることを基準にして、その重量を設定してもよく、そのような基準でもって風荷重に対し太陽光発電装置を耐え得るように設計できるという効果も奏する。

本発明の太陽光発電システムによれば、屋根等の設置面に対しアンカー工事を行わないために風により発生する風荷重に対しウェイトを軽減できることによって、設置面に対しての単位面積あたりの荷重を軽減できることから、建物に対しての負荷を下げることができ、従来のごとき、積載荷重の問題で設置を見合わせていた建物に対しても、設置することができ、用途や使用範囲を広げることができる。

さらに本発明によれば、下記のような課題も解消される。

すなわち、複数個の太陽電池モジュールを配列して成る太陽光発電システムを設置し、その作業の後に、太陽電池モジュールの出力低下に起因する不具合によって太陽電池モジュールの交換作業が発生した場合、そして、複数の太陽光発電装置（又は太陽電池モジュール）を締結用ボルトにて連結した構成においては、交換するためのメンテナンススペースが極めて少なく、交換作業などの定期メンテナンス作業が極めて困難な構造と言える。

具体的には、１０ｋｗシステムで例に挙げると、出力が一枚当り１５０ｗ程度の太陽電池モジュールを使用した場合、８列９段で７２枚の太陽電池モジュールを使用し、設置容量５８ｋｗになる交換作業が必要となるような場合、対象とする太陽電池モジュールについては、その位置は予測できないという課題があった。仮に中央付近の交換が必要になった場合、前後左右にメンテナンススペースが無いことから、通常通りの側面から固定する本装置では、締結用のボルトを外すどころか、工具をボルトに差し込む事さえ困難が予想される。

これに対する本発明の太陽光発電システムによれば、上記構成のごとく、太陽光発電装置の連結において、その一つの連結に対し、ネジ等の締結部材を複数用いて締め付け固定することがなくなり、これにより、施工性が顕著に向上する。

以下、本発明の太陽光発電システムの一実施形態について、模式的に示した図面に基づいて詳細に説明する。

（例１）
本例においては、４個の太陽光発電装置を並べた太陽光発電システムを述べる。

図１は４個の太陽光発電装置を組み合わせて連結した状態を示し、とくに架台の配列方向と直交する方向にそって配置した場合の太陽光発電システムの斜視図である。図２は連結部材の斜視図である。

図３は連結部材を架台の連結ガイド部に挿入する前の状態を示す斜視図、図４は連結部材を架台の連結ガイド部に挿入し、隣接する太陽光発電装置を連結した状態を示す斜視図である。

これらの図にて実施例を述べる。

図１に示すように、本発明の太陽光発電システムによれば、５１は太陽電池モジュールであり、この太陽電池モジュール５１は太陽電池パネルに枠体を備えた太陽光発電装置９（９ａ，９ｂ，９ｃ，９ｄ）を４個配列している。

個々の太陽光発電装置９は正方形状もしくは矩形状を成し、そして、いずれの太陽光発電装置９についても、対向辺部に太陽光発電装置９の一方端を低く支持する架台５２、太陽光発電装置９の他端を高く支持する架台５３を配置している。

これら架台５２、５３はアルミニウム金属やＳＵＳ、銅金属、真鍮などの耐候性に優れた導電性金属により成し、そして、それを所定の形状に成型すればよい。

このように本例の太陽電池モジュール５１によれば、太陽光発電装置９を傾斜させて支持する上辺架台５３と底辺架台５２とを備えており、各太陽光発電装置を複数個隣接して配置するに当り、これら隣接する上辺架台５３同士および／または底辺架台５２同士を連結固定金具５で連結固定して成る。

本例に用いる連結部材としての連結固定金具５は、板金を加工し、ボルトやネジなど締結部材を勘合した構造である。

連結固定金具５についても、同じくアルミニウム金属やＳＵＳ、銅金属、真鍮などの導電性金属により成し、所定の形状に成型すればよい。

本例によれば、４個の太陽光発電装置を、これら架台の配列方向と直交する方向にそって配置しているが、さらに架台の配列方向にも太陽光発電装置を配置してもよく、これによってマトリックス状に太陽光発電装置を配列してもよい。

このようなマトリックス配列については、図１に示すごとく、上部架台５３の一部の上に次に敷設する太陽光発電装置の底辺架台５２ｂを重ねて置くことで、得られる。

かかる太陽光発電装置のマトリックス配列により、太陽光発電装置９ａ〜９ｄは次に敷設する太陽光発電装置の重量によっても押さえられ、これにより、風圧荷重などによる浮き上がりに対する耐久力が向上する。

次に隣接する２つの太陽光発電装置が連結固定金具５によって挟持固定される状態を説明する。

図２に示す連結固定金具５によれば、上方部材２６と下方部材２７と締結部材（ネジやボルト）２８とから構成される。

上方部材２６には下方部材２７側に向かって突き出た爪部２９（２９ａ，２９ｂ）が２つ以上設けられている。また、上方部材２６の一辺は屈曲しており、太陽電池モジュールの浮き上がりを防止する太陽電池押え部２４を形成している。

また、上方部材２６にはネジ２８を通す為の貫通穴２５が設けられており、締結部材２８は貫通穴２５を通った後、下方部材２７自体に設けられたネジ穴や、溶接されたナットや、別体として用意されたナットによって、上方部材２６と下方部材２７を用いてその間にあるものを挟持固定できるようにしている。

以上のごとく、本発明の締結構造は、締結部材２８と貫通穴２５、ならびに下方部材２７やこれに設けたネジ穴などから成る。

つぎに連結固定金具５でもって挟まれる太陽電池モジュールの枠体部分を述べる。

図３に示すように太陽光発電装置９ａ、９ｂの上部架台および底辺架台には、これら架台の外側に向かって折り曲げられた連結ガイド部７（７ａ、７ｂ）が設けられ、これらガイド部７ａ、７ｂにはそれぞれ穴６（６ａ、６ｂ）が設けられている。また、前記ガイド部７の端部については、幅を他よりも少し短くしたことで、他の太陽光発電装置の連結ガイド部（図中７ａと７ｂ）が向かい合うことによってスリット８が形成される。

そして、前述した連結固定金具５を、前記連結ガイド部７（７ａ、７ｂ）が上方部材２６および下方部材２７の間に挟み込まれるようにして挿入し、かつ、爪部２９ａ、２９ｂをそれぞれ穴６ａ、６ｂに挿入する。前述したスリット８は上方部材２６と下方部材２７を繋いでいる締結部材２８が通るための通路である。

しかる後、図４に示すように、締結部材２８を締め付けることによって前記連結ガイド部７ａ、７ｂが同時に挟持固定され、太陽光発電装置９ａ、９ｂは強固に連結固定される。また、穴６に挿入された爪部２９によって太陽光発電装置９ａ、９ｂは前後左右への動きを制限されるので、締め付けによる挟持固定だけでは対応できない強大な応力に対しても連結状態を維持することができる。

また、施工に際して連結ガイド部７（７ａ、７ｂ）の配置が正しくないと爪部２９ａ、２９ｂが穴６に挿入できない。よって、本例においては、爪部２９ａ、２９ｂと穴６との双方の位置関係を規定し、そして、この位置関係にしたがって連結固定金具５の取付を行うことにより、太陽光発電装置の正しい位置出しをすることができる。

つぎに太陽電池モジュール５１の構成を述べる。

以下に、一般的なラミネート式の製造方法で作られる太陽電池モジュールを例にして説明する。

図１１に示すように、太陽電池モジュール５１は、受光面にガラスや樹脂等の光透過板１４が設けられ、この光透過板１４に多数の太陽電池素子１３がＥＶＡ樹脂（Ｅｔｈｙｌｅｎｅ−Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｔｅ）等からなる封止材１５によってラミネートされ、その裏面である非受光面にはテフロン（R）フィルムやＰＶＦ（ポリフッ化ビニル）、ＰＥＴ（ポレエチレンテレフタレート）などの耐候性フィルム１６が貼着されたものである。

太陽電池素子１３としては、たとえばシリコン系半導体やガリウムヒ素等から成る化合物半導体などの単結晶、多結晶や非晶質の材料が用いられ、互いに直列および／または並列に電気的に接続されている。

太陽電池モジュール５１の裏面、すなわち耐候性フィルム１６の上にはＡＢＳ樹脂などの合成樹脂やアルミニウム金属などで構成したジャンクションボックス１２を接着し、太陽電池モジュール５１の出力電力を取り出すターミナルに接続された送電線により出力が取り出される。

なお、これら光透過板１４、太陽電池素子１３および耐候性フィルム１６の重ね構造の矩形状の本体に対し、その各辺周囲をアルミニウム金属やＳＵＳ等から成る枠体１１を挟み込むように装着し、太陽電池モジュール５１の強度を向上させる役割を果たす。

太陽電池モジュールの交換やメンテナンス性を考慮して、枠体１１と上部架台・底部架台はネジやボルトで締め付け固定される。

このように太陽電池モジュールと上部架台・底部架台との固定部（ネジやボルト）は風荷重に対しては複数の点で支える形となるので、枠体やネジやボルトの破断が生じやすい。 これに対し、図４に示すように連結固定金具５が連結ガイド部７（７ａ、７ｂ）を挟持固定すると同時に、太陽電池押え部２４が太陽電池モジュール５１（図中では５１ａと５１ｂ）の浮き上がりを押さえるようにしている。これにより、太陽電池モジュール５１（５１ａ、５１ｂ）の浮き上がろうとする力（風荷重）を上部架台または底部架台で支えるようになり、その結果、連結固定金具５のネジやボルトの負担を軽減でき、太陽光発電装置９の風荷重に対する抵抗力がより一層向上する。

かくして本例の太陽光発電システムによれば、上記構成のように太陽光発電装置を設置するに当り、連結固定金具５にて取付し、なんら設置手段を用いなくても、置くだけであり、また、屋根等の設置面に対しアンカー工事を行わなくなり、基礎工事が不要となった。そして、これに伴って生じる屋根への雨水の浸入等の不具合が防止でき、さらに防水処理のための工事を省くことができた。

さらに本例によれば、屋上面の日射による老朽化が進み、定期的なメンテナンスによるコンクリート面の張替え作業などの場合に、容易に分解、移設が可能であり、基礎を埋設させる従来方式では懸案となっていた設置面のメンテナンスにも対応が可能となった。

さらに本例では、各部材を固定するために使用する連結固定金具を、全ての箇所に使用できるように共通化したことで、部品点数を大幅に削減された。

また、予め連結固定金具にはボルトを勘合させた状態で使用することで、ボルトをなくす、落とす、入れにくいなどのヒューマンエラーが削減できた。

さらにまた、本例によれば、屋根上への基礎の埋設工事が必要なくなり、そのために日射量の多い方角、すなわち発電量を多く取れる方位へ、適宜、設置することができ、効率的な発電ができた。

また、本例によれば、基準となる部品は無く、また、墨だし作業等の事前の位置決めを必要としないことから、組立て時間を大幅に短縮できた。

さらにまた、撤去やメンテナンス等での一部取外しも容易であり、太陽光発電装置を複数設置した太陽電池アレイとした場合、特に作業工数の削減が顕著になった。

さらに本例では、繰り返し作業を行うことで、組み立てができるという組立作業時の簡便さを備えており、一度に複数の作業を必要とする従来の作業形態とは異なり、これにより、作業人員の削減やヒューマンエラーによる作業ミスの発生度合が減少した。

さらに太陽電池モジュール以外は作業員一人で持ち運べる重量（約７ｋｇｆ程度）であり、重量物運搬時の危険を極めて減少させた部材構成となっている。

（例２）
図１に示すごとく、４個の太陽光発電装置を、これら架台の配列方向と直交する方向にそって配置しているが、さらに架台の配列方向にも太陽光発電装置を配置してもよく、これによってマトリックス状に太陽光発電装置を配列してもよい。

本例においては、太陽光発電装置をマトリックス状に配列した太陽光発電システムを述べる。

このようなマトリックス配列については、図１に示すごとく、上部架台５３の一部の上に次に敷設する太陽光発電装置の底辺架台５２ｂを重ねて置くことで、図５に示すような太陽光発電システムが得られる。

かかる太陽光発電装置のマトリックス配列により、太陽光発電装置９ａ〜９ｄは次に敷設する太陽光発電装置９ｅ〜９ｈの重量によっても押さえられ、これにより、風圧荷重などによる浮き上がりに対する耐久力が向上する。

以上のように、順次、太陽光発電装置を載置・連結していくことで、図５に示すような太陽電池アレイが完成する。このような太陽電池アレイ（太陽光発電システム）においては、太陽光発電装置９ａ〜９ｄおよび太陽光発電装置９ｅ〜９ｈがそれぞれ連結固定されており、これにより、風荷重による浮き上がりに対して連結された太陽光発電装置の総重量で対抗するので、単体で設置される場合よりも大きな風荷重に耐えることができる。

さらに前述したように、太陽光発電装置９ｅ〜９ｈの底部架台は太陽光発電装置９ａ〜９ｄの上部架台上に重ねられているので、太陽光発電装置９ａ〜９ｄの抵抗力はさらに向上する。

また、前述のように太陽電池アレイ（太陽光発電システム）の自重で風荷重に対抗させるのでは一部の太陽光発電装置（たとえば９ｅや９ｈ）が他よりも抵抗力で劣るといったバラツキが生じることもあり、そこで、図５に示すごとく、上部架台や底部架台上に重し部材であるウェイト７０を配して風荷重への抵抗力の向上や、ウエイトの重量を増減させてバラツキを調整し、重量増加を最小限に抑えられるようにしている。

すなわち、例１に示すごとく、太陽光発電装置１０は、図１に示すように太陽電池モジュール２０に前方架台１１と後方架台１２を取り付けたもので、太陽電池モジュール２０は、特に図示しないが、ガラスや太陽電池素子、充填材等から構成される重量物であり、前方架台１１や後方架台１２は鉄やアルミニウム、ステンレスなどの折り曲げもしくは成型品である。したがって、双方を合わせた総重量は十数キロ〜数十キロ程度にもなり、輸送や運搬は比較的容易である。

しかしながら、前方架台１１および後方架台１２は、双方とも設置面に対してアンカー等の固定を行なわないことで、風荷重に対する抵抗力が小さくなる。

これに対し、図５に示すように、前方架台１１および後方架台１２内に、コンクリート塊や鉄などの金属から成る重し部材であるウェイト７０を配置する。

同図は太陽光発電装置の固定方法を示す斜視図である。

このようにすることで重量物によって太陽光発電装置は設置面に強固に押し付けられ、風荷重に対する抵抗力を有するようになる。

かくして本例によれば、一方の架台および他方の架台に対し、それぞれカウンターウェイト（重し部材）を置く構造であり、これによって作業手順に制限を受けなくなり、その結果、作業効率が上がり、作製コストの低減をはかることができた。

また、本例によれば、上記構成のように重し部材を配して、かかる太陽光発電装置を設置するように成し、これにより、なんら設置手段を用いなくても、置くだけであり、また、屋根等の設置面に対しアンカー工事を行わなくなり、基礎工事が不要となる。そして、これに伴って生じる屋根への雨水の浸入等の不具合が防止でき、さらに防水処理のための工事を省くことができる。

たとえば、一方の架台と他方の架台を配置し、太陽電池モジュールを設置し、その後に一方の架台および他方の架台に対し、それぞれ重し部材を配するという工程があるが、他に、たとえば一方の架台および他方の架台に対し、それぞれ重し部材を配すると同時に、あるいは前後して、太陽電池モジュールを設置してもよく、その作業性を考えて、適宜、組立工程が選択でき、このように作業手順に制限を受けないことで、各様に組み立てることができた。

また、本例によれば、一方の架台および/または他方の架台を、重し部材を配すべく所定形状に成形したことで、これら架台を運搬するに当り、架台を重ね合わせて運搬することができ、これにより、トラックなどの荷台のスペースを有効に利用することができ、その他、折り曲げ加工後の仮り置き時、設置現場に架台を仮置きする時など、そこでの限られたスペースや空間に多数の架台を保管することができ、保管場所に要する面積を縮小することができる。

さらにまた、本例によれば、前記重し部材の重量を、太陽光発電装置に加わる風に対する風荷重に耐え得ることを基準にしたことで、その重量を設定すればよく、そのような基準でもって風荷重に対し太陽光発電装置を耐え得るように設計できる。

なお、本例においては、上記構成以外に、他の構成でもよい。

たとえば、対向する双方の架台は必ずしも同一重量もしくは同一構造のウェイト７０で押えられるようにする必要は無く、一方の架台および他方の架台に対し、それぞれ重量もしくは構造を違えた個別のウェイトを用いてもよい。

また、本例によれば、一方の架台と他方の架台との双方とも、たとえば太陽電池モジュールに対しボルトなどでもって勘合し、そして、風荷重のカウンターウェイトとして、そのウェイト（重し部材）を設置することで、部品点数が大幅に削減される。

さらにまた、本例によれば、前記重し部材の重量を、太陽光発電装置に加わる風に対する風荷重に耐え得ることを基準にしたことで、その重量を設定すればよく、そのような基準でもって風荷重に対し太陽光発電装置を耐え得るように設計できる。

（例３）
前述した例２の太陽光発電システムにおいては、太陽光発電装置をマトリックス状に配列し、さらに重し部材を用いた太陽光発電システムを述べたが、これに代えて、簡便に重し部材を配置しなくてもよい。

すわわち、図５に示す太陽光発電システムにおいて、ウェイト７０を使用しないが、一方、太陽光発電装置を、架台の配列方向と直交する方向にそって複数個、もしくはさらに太陽光発電装置を、架台の配列方向にも複数個、配置したことで、全体の重量が増大し、これにより、風等による負圧荷重で太陽電池モジュール等が飛ばされないよう支えることができる。

さらにまた、太陽電池モジュールの対向辺部に備えた各架台でもって、これらの重量を、この太陽光発電装置に加わる風に対する風荷重に耐え得るように設定することもできる。

つぎに他の例を述べる。

前述した例１、例２、例３においては、対向する架台の間に、空間領域を成したことで、双方の架台間に対し空気流が生成され、太陽電池モジュールを上げるように作用しなくなり、この空気流でもって、太陽電池モジュールを軽量化に働かなくなり、さらには太陽電池モジュールを、その空間領域の減圧でもって、下げるように作用させることもでき、これにより、一方の架台と他方の架台との双方の重量（自重）でもって太陽電池モジュールを支えるに当り、その不足分を補うことができ、その結果、風等による負圧荷重で太陽電池モジュール等が飛ばされないよう支えることができた。

これに対し、空間領域に入る空気流を阻止するような空気流入阻止部材を設けてもよい。

以下、この空気流入阻止部材を設けた場合を例４にて述べる。

（例４）
本例においては、空間領域の周辺における架台の配列方向にそって空気流入阻止部材を配置した太陽光発電システムである。

本例を図６に示す。

同図に示すように、風荷重を軽減させるために、空気流入阻止部材である風向板５４を太陽光発電システムの外周に配置している。

このように空気の流入を阻止するには、さまざまな構造が挙げられるが、単になんらかの構造体を配置するだけで、その目的が達成される。しかしながら、本例においては、さらに有利に、その目的を達成するために、空気流入阻止部材に対し傾斜面を設けて、この傾斜面に向かう空気流が太陽電池モジュールの上側に流れるように構成している。

このようにして空間領域に入る空気を少なくして、太陽電池モジュールの上面付近を通過するようにしたことで、風等により太陽電池モジュール等が飛ばされないようにしてもよい。

（例５）
前記例４においては、空気流入阻止部材である風向板５４を太陽光発電システムの外周に配置しているが、図７に示すごとく、さらにこの風向板５４に重し部材であるウェイト７０を配置している。そして、太陽光発電装置に風向板５４を接合したり、固定した構造である。

このように太陽電池モジュールの対向辺部に備えた各架台と風向板５４にウェイト７０を配置してもよく、この場合には、ウェイト７０の必要重量が少なくできる。

（例６）
前記の例５においては、空気流入阻止部材である風向板５４を太陽光発電システムの外周に配置し、さらに各架台と風向板５４にウェイト７０を配置しているが、これに代えて、風向板５４を配置するが、ウェイト７０を例３に示すように、いっさい使用しない場合である。

例３の太陽光発電システムにおいては、太陽光発電装置をマトリックス状に配列し、重し部材を用いない太陽光発電システムを述べたが、これに代えて、さらに風向板５４を配置している。

かかる太陽光発電システムによれば、ウェイト７０をまったく使用しないが、これに代わって、太陽光発電装置を、架台の配列方向と直交する方向にそって複数個、さらに太陽光発電装置を、架台の配列方向にも複数個、配置し、その上、太陽光発電装置に風向板５４を固定したことで、全体の重量が増大し、これにより、風等による負圧荷重で太陽電池モジュール等が飛ばされない優位性が高められる。しかも、太陽電池モジュールの対向辺部に備えた各架台および空気流入阻止部材（風向板５４）でもって、これらの重量を、この太陽光発電装置に加わる風に対する風荷重に耐え得るように設定することもできる。

以上のように、前記の各例によれば、風向板５４を用いる例を述べたが、その使用に際し、太陽光発電装置に固定することで、その浮き上がりを防止している。

この固定方法として、つぎのような構成でもよい。

すなわち、太陽光発電装置９ｄや９ｈの風向板５４側の連結固定金具については、その一方の部分でもって上部架台や底部架台を挟持固定し、他の部分が使用されていない状態になる。

そこで、風向板５４の一辺を上部架台や底部架台と同じような連結ガイド部の形状とすれば、連結固定金具は、太陽光発電装置を挟持固定するのと同じように、太陽光発電装置９と風向板５４を連結固定することができ、その結果、風向板５４の浮き上がりは太陽光発電装置９の重量によっても押さえられるようになる。また、ウェイト７０の軽減と風向板５４の配置位置の安定という効果が得られる。

以下の各例にて、連結固定金具の他の実施形態例を述べる。

（例７）
図８は本例の連結固定金具の斜視図であり、同図に示すように、上方部材２６と下方部材２７を１枚の板により形成したものであり、1枚の板を折り曲げることで、上方部材２６と下方部材２７を一体的に構成している。

上方部材２６と下方部材２７とが分離しない構成であることで、締結部材２８の緩めすぎに起因する脱落がない。さらに上方部材２６と下方部材２７とが個別になっていることで、紛失しないという利点もある。

（例８）
図９は本例の連結固定金具の斜視図である。

図８に示す連結固定金具に比べて、図９に示すように、上方部材２６と下方部材２７との双方間を、部分的な折り曲げ部５６でもって、繋がっているように構成している。

かくして本例によれば、締結部材２８を締め付けていくときに、それに反するような広がろうとする反力が小さくなり、これにより、締め付けトルクを軽減させることができ、その結果、施工性が向上する。

（例９）
図１０は本例の連結固定金具の斜視図である。

図９に示す連結固定金具に比べて、図１０に示すように、上方部材２６と下方部材２７を折り曲げ部５６でもって繋がる構成であるが、２つの折り曲げ部５６を設けたことで、双方間に接合強度を高めるとともに、同様に上記のような反力を小さくでき、その結果、さらに施工性が向上する。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。

たとえば、対向する双方の架台は必ずしも同一重量もしくは同一構造のウェイトで押えられるようにする必要は無く、両架台に対し、それぞれ重量もしくは構造を違えた個別のウェイトを用いてもよい。

本発明の太陽光発電システムの斜視図である。 本発明に係る連結部材の斜視図である。 本発明の太陽光発電システムの要部を示し、連結部材を枠体の連結ガイド部に挿入する前の状態を示す斜視図である。 本発明の太陽光発電システムの要部を示し、隣接する太陽光発電装置を連結した状態を示す斜視図である。 本発明の他の太陽光発電システムの斜視図である。 本発明のさらに他の太陽光発電システムの斜視図である。 本発明の他の太陽光発電システムの斜視図である。 本発明に係る他の連結部材の斜視図である。 本発明に係るさらに他の連結部材の斜視図である。 本発明に係る他の連結部材の斜視図である。 本発明に係る太陽電池モジュールの概略断面図である。 従来の太陽光発電システムの斜視図である。

符号の説明

１：基礎
２：太陽電池モジュール
３、３ａ〜３ｃ：支持金具
４：基台レール
５：連結固定金具
６：穴
７：連結ガイド部
８：スリット
９、９ａ〜９ｄ：太陽光発電装置
１１：枠体
１２：ジャンクションボックス
１３：太陽電池素子
１４：光透過板
１５：封止材
１６：耐候性フィルム
２４：太陽電池押え部
２５：貫通穴
２６：上方部材
２７：下方部材
２８：締結部材
２９：爪部
５１：太陽電池モジュール
５２：底辺架台
５３：上辺架台
５４：風向板
５６：折り曲げ部
７０：ウェイト

Claims (6)

1. 太陽電池パネルの外周に枠体を設けて成る太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの対向辺部に対し、それぞれ架台を備えた太陽光発電装置を、これら架台の配列方向と直交する方向にそって複数個、配置し、さらに各太陽光発電装置を、連結部材を介して接続した太陽光発電システムであって、前記架台に連結ガイド部を形成し、この連結ガイド部に穴を形成し、さらに前記連結部材は爪部を備えた上方部材と下方部材と、これら双方の部材を締める締結構造を有し、上記爪部を前記穴に挿入するように成したことを特徴とする太陽光発電システム。
2. 前記太陽光発電装置に配した両架台の間に対し、空気流が入るような空間領域を成したことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電システム。
3. 前記架台に重し部材を配設したことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光発電システム。
4. 前記空間領域に入る空気流を阻止するような空気流入阻止部材を、空間領域の周辺における架台の配列方向にそって配置したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽光発電システム。
5. 前記空気流入阻止部材に対し傾斜面を設けて、この傾斜面に向かう空気流が太陽電池モジュールの上側に流れるように成したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の太陽光発電システム。
6. 前記空気流入阻止部材に重し部材を配設したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽光発電システム。

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