JP4614678B2 - 太陽光発電装置 - 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装置に関し、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素子を複数接続した太陽電池モジュールを用いて、さらにこれを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きた。そして、これに伴って、様々な屋根形状に対応した太陽電池モジュールが作られるようになってきた。

また、その屋根への取り付け方法についても、様々な構成が提案されている。

たとえば、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、屋根上の瓦材に対し、その上に縦桟や横桟から成る架台を組み、そして、この架台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も提案されている。

しかしながら、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構成であり、そのために、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（以下、この住宅屋根を陸屋根と称する）に対し、太陽光発電装置を設置した場合、太陽電池モジュールへの太陽光の入射角度が浅くなり、通常、３０〜４０％程度の発電量の低下を生じさせていた。

このような問題点を解消すべく、図１４に示すような太陽光発電装置Ｊが提案されている。

同図は従来の太陽光発電装置の斜視図であり、太陽電池モジュールを傾斜させながら支持する構造であって、そのように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いる。

以下、この太陽光発電装置の設置方法を述べる。

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、さらにこのアンカーに固定される基礎３１をコンクリートなどの重量物によって形成する。そして、屋根へ打ち込まれたアンカーボルト（図示せず）などによって基礎３１を固定する。

そして、このような基礎３１の自重も寄与されることで、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３１間の上に金属部材から成る長尺状の基台レール３４を据え付けし、これら基台レール３４上に支持金具３３（３３ａ〜３３ｃ）を固定し、これら支持金具３３の上に太陽電池モジュール３２を支持固定する。

各支持金具３３ａ〜３３ｃについては、それぞれ寸法（丈）が異なっており、たとえば支持金具３３ａが一番短く、支持金具３３ｂ、支持金具３３ｃの順に長くし、支持金具３３ｃに対し、最も長くした構成にすることで、太陽電池モジュール３２の設置角度を所要どおりに傾斜を持たせ、これにより、太陽光発電時の発電効率を向上させている。

太陽電池モジュール３２の傾斜角度については、日本国内において、緯度との関係から、およそ３０〜４５度が一般的であり、３５度が発電効率が良い場合でも積雪地域などでは落雪効果を向上させるために４５度とすることもある。

その他の公知技術として、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構成も提案されている（たとえば、特許文献１を参照）。
特開平１１−１７７１１５号

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、さらに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。

参考までに、このように風によって発生する風荷重に対する対策をコンクリートブロックによる自重のみとした場合、もし、設置角度を２０度として太陽電池の表面積を１.０平方メートルで計算すると、太陽電池の表面に働く風荷重は約２５０ｋｇｆ（建築基準法の開放型にて計算した場合の値を適用し、条件は設置高さ２５ｍ、地域III、風速３８ｍ/ｓとした）となり、少なくとも２５０ｋｇｆ以上のカウンターウェイトを取り付けなくてならず、これによって架台、太陽電池などの飛散を防止することができる。

しかしながら、このようにカウンターウェイトを取り付けた場合、アンカー工事が不用になるが、その反面、太陽電池一枚あたりに２５０ｋｇｆのコンクリートブロックを挿入する工程は、非常に困難かつ危険をともなう作業である。

また、前述の重量については、建築基準法第８５条の積載荷重で定められている学校（積載荷重２９０ｋｇｆ）などの限られた場所にしか設置することができないという課題がある。

さらに、もし、設置角度を３０度以上にした場合、風荷重はさらに大きくなることは明白である。そのため、建物への設置が極めて困難な構造である。

しかも、設置重量に耐え得る屋根に設けた場合であっても、老朽化が進んだ建物であれば、屋根の積載荷重は低下しており、設置重量により歪み等が拡大することがある。

以上のとおり、既築の建物への設置については、事前に十分に調査を行なう必要がある。

また、不図示であるが、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。

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装置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装置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、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装置を提供することにある。

本発明の太陽光発電装置は、矩形状もしくは正方形状の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの対向する１対の辺部を置く一対の支持部および底面部で一体に構成され且つ前記１対の辺部の長手方向に沿って空気が流れる凹部を有する、一方の架台および他方の架台とを備え、これら双方の架台間に空間領域を形成するように前記双方の架台を離した状態で、前記太陽電池モジュールと前記双方の架台とを組み立てて成り、さらに前記空間領域に入る空気流を阻止し前記太陽電池モジュールの表面側に空気の流れを誘導す
るための空気流入阻止部材を、前記空間領域の周辺に配置したことを特徴とする。

また、本発明の太陽光発電装置は、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。

さらにまた、本発明の太陽光発電装置は、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を特徴とする。

本発明の太陽光発電装置は、前記一方の架台および他方の架台の重量は、前記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を特徴とする。

本発明の太陽光発電装置は、前記一方の架台および／または他方の架台に、重し部材を配設したことを特徴とする。

本発明の太陽光発電装置によれば、上記構成のように太陽電池モジュールの対向する辺部に対し、それぞれ太陽電池モジュールを固定する一方の架台および他方の架台とを備え、これら双方の架台間に対し空気流が入るような空間領域を成し、さらに空気流入阻止部材を、この空間領域の周辺に配置したことで、上記空間領域に流入する空気流を減少させ、もしくは無くすことができ、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装置によれば、上記構成のように前記空気流入阻止部材に対し傾斜面を設けたことで、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、これにより、空間領域に入る風などの空気流を阻止するに当たり、その空気流が装置自体に対する横風とならず、スムーズな流路となる。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ることができるという点で、さらに効果的である。

すなわち、傾斜面を設けた空気流入阻止部材を用いることで、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能力を高め、そして、なんら設置手段を用いなくても、置くだけの設置にて、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という作用効果をいっそう高めることができる。

さらにまた、本発明の太陽光発電装置によれば、上記構成のように、一方の架台および他方の架台の重量は、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、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装置によれば、上記構成のように、一方の架台および／または他方の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。

以上のとおり、本発明の太陽光発電装置によれば、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。

また、本発明によれば、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。

もしくは、一方の架台および他方の架台の重量に対し、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、同様に部品点数が大幅に削減される。さらには、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。

さらにまた、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。

また、本発明の太陽光発電装置によれば、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電池アレイとした場合、とくに作業工数の削減が顕著になる。

さらに太陽電池モジュールを一方の架台や他方の架台に形成したガイド部に沿って載置してもよく、これにより、太陽電池モジュールの架台に対する位置合わせ（たとえばネジ位置合わせ）が容易になり、組立工程が簡単になる。

また、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。

本発明の太陽光発電装置によれば、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、今まで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。

以下、本発明に係る太陽光発電装置の一実施形態について、模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。

（例１）にて架台に重し部材を配設した太陽光発電装置を、（例２）にて、この重し部材を配設しない構造の太陽光発電装置を説明する。また、（例３）にて他の空気流入阻止部材を述べる。

（例１）
図１は本発明の太陽光発電装置の斜視図であり、架台と、太陽電池モジュールと、前記重し部材であるウェイトを組み合わせた状態を示す。図２はこの太陽電池モジュールの太陽電池部の概略断面図、図３は本発明の太陽光発電装置の分解斜視図である。

つぎにこれら各図でもって詳述する。

図１に示すように、本発明の太陽光発電装置は、矩形状もしくは正方形状の太陽電池モジュールである太陽電池部１と、この太陽電池部１を傾斜させて支持する前記他方の架台である上辺架台１１と前記一方の架台である底辺架台１２、ならびにこれら上辺架台１１と底辺架台１２とを、その設置場所から動かないようにするウェイト５とから構成される。

３、４は空気流入阻止部材である。

図３に示すように、上辺架台１１は太陽電池部１の対向する１対の辺部を置く一対の支持部２１および底面部２３ａで一体に構成され前記１対の辺部の長手方向に沿って空気が流れる凹部を有する。また、底辺架台１２は太陽電池部１の対向する１対の辺部を置く一対の支持部２２および底面部２３ｂで一体に構成され前記１対の辺部の長手方向に沿って空気が流れる凹部を有する。また、上辺架台１１と底辺架台１２の間に対し空気流が入るような空間領域を成しており、そして、この空間領域に入る空気流を阻止するように空気流入阻止部材３、４を、空間領域の周辺に配置している。

図１によれば、この空間領域における通風路９（９ａ、９ｂ）の近辺に空気流入阻止部材３、４を配置している。このような部材３、４は風誘導板としての機能を有する。

空気流入阻止部材３、４は、たとえば図１に示すごとく、アルミニウムやＳＵＳなどの金属板を用いて、この板を折り曲げた構造にしたり、もしくはセラミックス、合成樹脂から成る成形品、さらにコンクリートブロックや鉄などの金属ブロックを用いてもよい。そして、通風路９への風の流入量を抑制できる形状、材質であればよい。

このウェイト５は、たとえばコンクリートブロックや鉄などの金属ブロックなどがある。

図中では４個を用いている例を示すが、重量がほぼ同じであれば、たとえば２個のように分割数を減らしてウェイト自体も動きにくくしたり、あるいは８個や１６個に分割数を増やして１個あたりの重量を軽減させて施工性を向上させるようにしてもよい。

上辺架台１１と底辺架台１２は、たとえばアルミニウム金属やＳＵＳ、セラミックス、合成樹脂等から成る。

なお、本例において、この架台１１、１２を有する太陽電池部１とウェイト５とを組み合わされた構成を太陽電池ユニットＵと称する。

そして、この太陽電池ユニットＵおよび空気流入阻止部材３、４を陸屋根上などに設置する。

上記太陽電池部１を図２により説明する。

たとえばシリコン等から成る太陽電池素子１５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１５を複数個直列および/または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成す。

この太陽電池素子１５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。

かかる太陽電池部１においては、太陽電池素子１５の受光面にはガラス板や合成樹脂板などの光透過板１６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１７を被着し、光透過板１６と耐候性フィルム１７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１８と成し、これら光透過板１６、太陽電池素子１５および耐候性フィルム１７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１４を挟み込むように装着し、太陽電池部１の全体の強度を高めている。

このような枠体１４を設けた太陽電池部１を図１に示すごとく、上辺架台１１と底辺架台１２の上に載置する。そして、上辺架台１１の高さと底辺架台１２の高さが異なるようにして載置され、これによって太陽電池部１が傾斜して設置されるように成す。

さらに、図１に示すように太陽電池部１を上述した上辺架台１１と底辺架台１２との上に載置した状態で、ねじ等で上辺架台１１と底辺架台１２に対し、太陽電池部１を締め付け、そして、固定する。その後、上辺架台１１および底辺架台１２のそれぞれにウェイト５を載置する。

具体的には図３に示すように、上辺架台１１および底辺架台１２の上に太陽電池部１を置き、そして、太陽電池部１の枠体１４に設けられた穴（不図示）と、これら上辺架台１１および底辺架台１２に設けられた穴とを、ボルトとナットによって締め付け、固定する構造である。

このような構造によれば、かかる組立てに際し、ねじ回し程度の工具のみで取り付けることができ、従来工法と比較しても簡便な組立て方法になる。

このようにして組み立てられた太陽電池ユニットＵを、図４に示すように陸屋根上などに複数個設置することで、所要どおりの発電量が得られる太陽光発電装置Ｓとなる。

同図によれば、太陽電池ユニットＵを９ユニット用いた場合であり、そして、かかる本発明の太陽光発電装置Ｓによれば、ウェイト５の設置の順番や、その設置のタイミングは他の作業に依存せず、各太陽電池ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ９）を、所定の場所に設置した後に、適宜、ウェイト５を配置してもよい。

かくして本発明の太陽光発電装置によれば、上記構成のごとく、上辺架台１１および底辺架台１２の折り曲げ部に太陽電池部１を載置し、さらにウェイト５を載せ、これにより、上辺架台１１および底辺架台１２の全体が設置場所に固定され、その結果、陸屋根上などに設置しても、風圧等で飛ばされたり、ひっくり返されることがなく、そして、屋根上へのアンカー打ちなどの基礎埋設工事が不要となる。

また、図４に示すように、太陽電池ユニットＵを複数配置した状態においても、上辺架台１１および底辺架台１２の底辺部に対し、上方から容易に作業でき、これにより、ウェイト５を載置したり、もしくは撤去することが容易にできる。

さらにウェイト５であるコンクリートブロックや鉄などの金属ブロックをいくつかの小ブロックに分割したものにして使用すれば、より施工が容易かつ安全になる。

また、上辺架台１１と底辺架台１２を用いて、太陽電池部１に対し、その対向辺に対応して、両側より装着する構成であり、これにより、太陽電池部１の裏面側には、上辺架台１１と底辺架台１２が当接しない領域が存在し、そして、一定の空間領域を生じることで通気用の空間が生まれ、かかる空気流でもって太陽電池部１が冷却され、その結果、かかる冷却効果により発電効率を向上させることができる。

以下、この通気用の空間を通風路９と称し、風の流れを説明する。

たとえば、図４に示す太陽光発電装置Ｓに対し、太陽電池ユニットＵ１、Ｕ４、Ｕ７の方向から風が吹いた場合、風は通風路９を通って太陽電池ユニットＵ３、Ｕ６、Ｕ９の通風路から排出される。

この様子を太陽電池ユニットＵ１のみの状態を例にして、図５により詳細に説明する。

図５は太陽電池の長辺方向、すなわち太陽電池ユニットＵの側面方向から吹く風を矢印で示した図である。

同図から分かるように、風はユニットの周囲を囲むように様々な部分を通り吹き抜けていく。

風Ａは太陽電池の表面を、風Ｂは太陽電池ユニットＵの裏面の通風路９を、風Ｃ、Ｄは架台の側面に当たった後、通風路９と太陽電池ユニットＵの外周に分かれてそれぞれユニット反対側へ抜けていく状態を表している。

風Ａは太陽電池ユニットＵより高い位置で吹いている風であり、主に抗力（太陽電池を設置面方向に押さえる力）となり、風Ｂは太陽電池ユニットＵより低い位置に吹く風であり、主に揚力（太陽電池ユニットＵを持ち上げる力）となる。この力は風上側の太陽電池ユニットＵの長辺方向の角部が最大となり、太陽電池ユニットＵを片もちで持ち上げる力となるため、自重より低い力でも持ち上がることになる。これは風を受けて太陽電池ユニットＵが数ミリでも持ち上がると、風が架台と設置面との間に入り込み、さらに持ち上げる力を助長するからである。

なお、風ＣおよびＤも同様に抗力と揚力に分けられるが、分散されている分、風Ｂよりはこの力の影響は小さい。また、揚力は風上で吹いた風速と太陽電池ユニットＵの通風路９を通りぬけた風速が同じであれば、発生する揚力はゼロに極めて近い値となるが、通常、太陽電池ユニットＵのあらゆる場所に風があたり、風速が減速されるため、太陽電池ユニットＵ内部の圧力は上がり、その結果、揚力が高くなる。

以上のように、太陽電池ユニットＵにおいて発生する風の力について説明したが、同様の現象は図６に示すように、太陽電池ユニットＵの短辺方向から吹く風Ａ〜Ｃについても生じる。

この場合は太陽電池ユニットＵの短辺方向の通風路９ｂを通過する風Ｂによる影響が大きい。

また、図４に示すように、太陽電池ユニットＵを複数枚設置した太陽電池アレイＳとした場合においては、発生する風の揚力は太陽電池ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ９）の位置によって異なる。

この点は、太陽電池ユニットＵの通風路９を通過する風の風速が、風上のユニットが最大であり、太陽電池ユニットＵを通過するごとに風速が減速されることに起因している。すなわち、太陽電池ユニットＵ１の通風路９に侵入する風の初速が、仮に１０であったとすると、太陽電池ユニットＵ１内で減速された風が太陽電池ユニットＵ２に８の風速で入り、さらに減速され、次の太陽電池ユニットＵ３への侵入時の風速は６となり、最初の太陽電池ユニットＵ１にかかる風速の半分程度となるため、風の揚力は太陽電池ユニットＵ１が最大、太陽電池ユニットＵ３が最小となるのである。

ただし、実際には風の吹く方向は特定できないので、常に風の揚力が小さくなるのは図中における太陽電池ユニットＵ５のみとなる。

一方、この点を利用することで、揚力の小さい太陽電池ユニットＵ５には、最外周に配置された太陽電池ユニットＵ１〜４およびＵ６〜９よりもウェイト５の重量を軽減することができ、その軽減分に応じて屋根への負担を軽減することができ、かつ重量軽減による施工作業の工数削減、安全度を向上させる。そして、この効果は太陽電池ユニットＵの設置数が多くなるほど顕著である。

そこで、図７に示すように、太陽電池アレイＳの最外周部に位置する太陽電池ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ４およびＵ６〜Ｕ９）の通風路９の延長線上に空気流入阻止部材３（３ａ〜３ｆおよび４ａ〜４ｃ）を配置することにより、外周部に位置する太陽電池ユニットＵ（Ｕ１〜Ｕ４およびＵ６〜Ｕ９）の通風路９に侵入する風の進入を制御し、太陽電池アレイＳ全体のウェイト５の総重量を軽減させる効果を奏する。

以下、具体的な方法について太陽電池ユニットＵ７を例にして、図８および図９を用いて説明する。

図８はユニットの側面に空気流入阻止部材（風誘導板）を設置した斜視図である。

空気流入阻止部材３は、空気流入阻止部材３自体を設置面に固定するための設置面６と、風の流れる方向を誘導する前記傾斜面である誘導面７とから成り、太陽電池ユニットＵの通風路９ａの開口面に対して略並行な向きに長辺方向を向けて、通風路９ａの空間を外に向かって延ばした延長上に配置される。

矢印で示した風Ｂは空気流入阻止部材３に遮断されて太陽電池ユニットＵの通風路９ａには入らず、太陽電池ユニットＵの表面に誘導されていることがわかる。

風は壁面に沿って進む性質があり、風Ｂは空気流入阻止部材３の斜面に沿って太陽電池ユニットＵの表面に誘導される。

また、実験によって風Ｃ、Ｄのように空気流入阻止部材端部付近の風は空気流入阻止部材３の斜面を沿わずに空気流入阻止部材の横から抜けていくことが分かった。

さらにまた、空気流入阻止部材３を設置しない場合と比較すると、発生する揚力は約３０％低減できることが風洞実験より分かった。よって、この揚力の減少分だけウェイト５の重量を軽減することができる。

なお、図中では空気流入阻止部材３は太陽電池ユニットＵの長辺方向の長さと同等にしているが、ウェイト５の重量軽減を最大としないのであれば、これよりも短くしてもよく、また、空気流入阻止部材３の誘導面７の高さおよび角度は、太陽電池ユニットＵの通風路９ａの高さと、制御する風の風速によって変更する。

図９は空気流入阻止部材４によって太陽電池ユニットＵの通風路９ｂに吹き込む風Ｂを制御する様子を示す。

太陽電池ユニットＵは発電効率を向上させるために傾斜しており、その傾斜により通風路９ｂは通風路９ａよりも開口面の高さが高くなる。よって、空気流入阻止部材４は空気流入阻止部材３よりも風誘導面７の高さが高くなっている。

空気流入阻止部材４に吹きつけた風Ｂは誘導面７によって太陽電池ユニットＵの表面側に誘導される。

なお、前述したように太陽電池ユニットＵの傾斜により、太陽電池ユニットＵの底辺側（底辺架台１２側）から侵入する風Ｗについては、底辺側（底辺架台１２側）の開口面積よりも上辺側（上辺架台１１側）の通風路９ｂの開口面積の方が大きく、これにより、揚力が働かないので、空気流入阻止部材を設置しなくてよい。

また、上辺架台１１側のウエイト５を十分重くして空気流入阻止部材４を無くして空気流入阻止部材３のみを使用した構成としてもよい。

（例２）
前述したごとく、（例１）にて架台に重し部材（ウェイト５）を配設した太陽光発電装置を述べたが、これに代えて、（例２）にて、この重し部材（ウェイト５）を配設しない太陽光発電装置でもよい。

本例によれば、図１〜図９に示す太陽光発電装置において、ウェイト５を取り外し、そして、上辺架台１１および底辺架台１２に対し、それら自体に対し重しのような機能を具備させればよい。

実際には、その架台に対し、金属材などの重量を高める材質を用いればよい。もしくは、その過大の体積を大きくすることで、その重量を高めればよい、あるいは、これら材質と体積との組合せによっても達成できる。

なお、その他は（例１）に示す構成と同じである。

（例３）
本例においては、前記（例１）または（例２）において、さらに空気流入阻止部材３、４の構成を、アルミニウムやＳＵＳなどの金属の折り曲げ構造や、セラミックス、合成樹脂による成形品を、屋根上の設置面にエポキシ系やウレタン系やゴム系の接着材を用いて接着することに代えて、さらに様々な構成を取りえる。

たとえば、図１０に示すように小型のウェイト５ａの重量によって固定するようにしてもよい。

また、図１１に示すように、空気流入阻止部材３の設置面６ｂや空気流入阻止部材４の設置面６ａを太陽電池ユニットＵの下にまで張り出させて、太陽電池ユニットＵの自重によって固定されるようにしてもよい。

さらにまた、図１２のように風の風力が弱いときなどに風の通りを妨げないように誘導面７に多数の通気孔８を開けたり、図１３のようにスリット１０を設けるようにしてもよい。

その他、空気流入阻止部材３、４に対し、コンクリートブロックや鉄などの金属ブロックを用いてもよく、この場合、配置するだけで固定が完了するので施工性が向上する。

以上、詳述したように、本発明の太陽光発電装置によれば、基礎工事を必要としないことから、工期が短縮でき、さらに支柱の位置には影響を受けないことから、発電量が最大となる方位へ設置できる。

さらにまた、従来の工法の組立て時においては、色々な工具類を用いて作業を行っていたが、これに対し、部品点数が削減でき、たとえばねじ回し１本で組立て作業が完了する。

なお、本発明は上記実施形態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、（例１）によれば、一方の架台と他方の架台の双方に重し部材を配したが、これに代えて、いずれか一方の架台のみに重し部材を配してもよい。

また、（例３）において、図１０、図１２、図１３に示す空気流入阻止部材によれば、傾斜面を形成した構造が示されているが、これに代えて、傾斜させないで、ほぼ垂直方向の面にしても、空気流入阻止機能を有しており、これら各構造も本発明の範囲内である。

本発明の太陽光発電装置の斜視図である。 本発明の太陽光発電装置における太陽電池モジュールの概略断面図である。 本発明の太陽光発電装置の分解斜視図である。 本発明に係る太陽電池アレイの斜視図である。 本発明の太陽光発電装置における風の流れを示す斜視図である。 本発明の太陽光発電装置における風の流れを示す斜視図である。 本発明に係る太陽電池アレイの斜視図である。 本発明の太陽光発電装置における風の流れを示す斜視図である。 本発明の太陽光発電装置における風の流れを示す斜視図である。 空気流入阻止部材の一例を示す斜視図である。 本発明に係る太陽電池アレイの斜視図である。 空気流入阻止部材の一例を示す斜視図である。 空気流入阻止部材の一例を示す斜視図である。 従来の太陽光発電装置の斜視図である。

符号の説明

１・・・太陽電池部
３、４・・・空気流入阻止部材
５・・・ウェイト
６、６ａ、６ｂ・・・設置面
７・・・誘導面
８・・・通風孔
９・・・通風路９
１１・・・上辺架台
１２・・・底辺架台
１５・・・太陽電池素子
１４・・・枠体
Ｕ・・・太陽電池ユニット
Ｓ・・・太陽電池アレイ

Claims (5)

1. 矩形状もしくは正方形状の太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの対向する１対の辺部を置く一対の支持部および底面部で一体に構成され且つ前記１対の辺部の長手方向に沿って空気が流れる凹部を有する、一方の架台および他方の架台とを備え、これら双方の架台間に空間領域を形成するように前記双方の架台を離した状態で、前記太陽電池モジュールと前記双方の架台とを組み立てて成り、さらに前記空間領域に入る空気流を阻止し前記太陽電池モジュールの表面側に空気の流れを誘導するための空気流入阻止部材を、前記空間領域の周辺に配置したことを特徴とする太陽光発電装置。
2. 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前記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に記載の太陽光発電装置。
3. 前記一方の架台に比べて前記他方の架台を高くして、前記太陽電池モジュールを傾斜させ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装置。
4. 前記一方の架台および前記他方の架台の重量は、前記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装置。
5. 前記一方の架台および／または前記他方の架台に、重し部材を配設したことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽光発電装置。

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