JP5419595B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、簡易な構成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 特開２００１−６５１１９

特許文献１乃至３では、何れも構造的には、特に雨仕舞構造を複雑化しているが、該雨仕舞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。特許文献５では、回転止めが良好に操作できないこともあった。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、 横梁としての構造材と、両縦フレーム，横水下フレーム，横水上フレームにて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、平坦部と立上り部とからなる縦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を備え、前記縦フレームの下部外側には縦フレーム樋状部が形成されると共に、前記横水下フレームには、高さ方向の中間より外側に水平部が形成され、前記横水上フレームの下部外側に広幅の横樋状部が屈曲形成されてなり、複数並設された前記構造材間に、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、前記縦樋材の縦樋状部内の取付突条部に載置固着されると共に、前記縦フレーム樋状部の長手方向端が前記縦樋状部内に配置され、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水下フレーム及び横水上フレーム相互が対向し、前記横水下フレームの水平部外端が、前記横水上フレームの高さ方向中間に当接すると共に、前記横樋状部内上に前記横水下フレームの水平部及び支持立上り部下側全体が配置され、且つ前記横水下フレームの上端に形成されたカバー部が前記横水上フレームの頂片を覆うようにして接続され、前記横樋状部の長手方向両端は、前記縦樋状部内に配置されてなり、さらには、前記両縦フレームの何れか一方の頂部箇所に係止片が、その他方に嵌合用突条がそれぞれ形成され、幅方向の一側に挿入溝が、他側に嵌合部が形成された長尺のジョイナー材が前記両縦フレーム間に挿入されると共に、前記挿入溝が前記係止片に係止されつつ、前記嵌合部が前記嵌合用突条に嵌合され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２の発明を、請求項１において、前記横水下フレームの支持立上り部は、前記横水上フレームの横樋状部内の中間に位置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３の発明を、請求項１又は２において、前記横水下フレームの水平部の外端に形成された端部垂下縁が、前記横水上フレームの支持立上り部の垂直部に当接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４の発明を、請求項１，２又は３のいずれか１項において、前記縦樋材の取付突条部は、断面門形状をなすと共に、頂部中央には溝部が形成され、且つ適宜の空隙を有して支持板部が形成されてなり、螺子部の下端に回転片が固着され、ナット及び押え片を有した固定具の回転片が前記溝部を介して支持板部上に挿入されて回転固定されて、前記隣接する太陽光発電ユニットの縦フレーム相互が、前記縦樋材の縦樋状部内の取付突条部に載置固着され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５の発明を、請求項１，２，３又は４のいずれか１項において、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、上記課題を解決した。請求項６の発明を、請求項１，２，３，４又は５のいずれか１項において、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、簡易な構成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、横梁と縦樋材と太陽光発電ユニットとの３部材にて極めて簡易な構造にできる。さらに、太陽光発電ユニットを前記縦樋材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。水下又は水上方向は、互いに当接するように施工することで簡単でしかも正確で整然とした施工ができる効果がある。さらに、カバー部の存在にて雨仕舞いを良好にできる。さらに、ジョイナー材の存在で、より一層優れた雨仕舞構造にできる。請求項２の発明では、雨水処理をより良好にできる。請求項３の発明では、より一層雨仕舞いを良好にできる。

請求項４の発明では、取付施工が一層迅速且つ確実にできる利点がある。また、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５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６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。

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）の一部略示平面図である。 図３（Ｂ）の（ア）部箇所の一部切除した拡大平面図である。 （Ａ）は図３（Ｂ）のＰ−Ｐ矢視拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）は要部拡大図、（Ｃ）はジョイナー材及び充填材の分解斜視図、（Ｄ）はジョイナー材の取付状態図である。 （Ａ）は固定具にて隣接する太陽光発電パネルを固定せんとする要部状態図、（Ｂ）は固定具にて隣接する太陽光発電パネルを固定する状態の要部断面図、（Ｃ）は固定具の一部斜視図、（Ｄ）乃至（Ｆ）は固定具を取付突条部に取り付ける過程の状態図である。 （Ａ）は図３（Ｂ）のＱ−Ｑ矢視拡大断面図、（Ｂ）は（Ａ）箇所における雨水の流れ状態の要部拡大斜視図である。 （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一部切除した斜視図、（Ｃ）は（Ｂ）の（イ）部拡大斜視図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は縦フレームの拡大断面図、（Ｃ）はジョイナー材の斜視図、（Ｄ）は縦樋材の拡大断面図である。 （Ａ）は横水下フレームの拡大断面図、（Ｂ）は横水上フレームの拡大断面図、（Ｃ）は横水下フレームと横水上フレームとを結合せんとする状態拡大断面図である。

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とが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７（Ａ）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とで方形枠を形成するものである。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とは殆ど左右勝手反対をなしている。まず、縦フレーム２１は、図９（Ａ）に示すように、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溝部２１２が設けられて構成されている。前記Ｌ字形部２１１の下部側に断面Ｕ字形の縦フレーム樋状部２１１ａが形成されている前記Ｌ字形部２１１の上方位置において、前記コ字状溝部２１２とは反対側に 突出する平板状の係止片２１３が設けられている。

また、図９（Ｂ）に示すように、前記縦フレーム２２にも、前記縦フレーム２２と同様な形状のＬ字形部２２１及びコ字状溝部２２２、さらには、縦フレーム樋状部２１１ａが形成されている。特に、前記Ｌ字形部２２１の上側位置の外向きに、後述するジョイナー材６の嵌合部６ｃを嵌合するための嵌合用突条２２３が膨出成形されている。該嵌合用突条２２３の断面は三角状をなしているが、これに限定されない。前記コ字状溝部２１２，２２２は、頂片２１２ａ，２２２ａと下側の片と垂直状部とで形成されている。特に、該頂片２１２ａ，２２２ａの下面には抜け止めする突起が形成されている。

また、図１０（Ａ），（Ｂ）に示すように、前記横水下フレーム２３と横水上フレーム２４とは左右非対称に形成されている。まず、前記横水下フレーム２３を説明する。該横水下フレーム２３は、断面角形６字状の支持立上り部２３１の上方位置にコ字状溝部２３２が形成されている。該コ字状溝部２３２の上側に頂片２３２ａが形成されている。前記支持立上り部２３１の外面の中間位置には水平部２３３が設けられている。該水平部２３３の外端には端部垂下縁２３３ａが形成されている。さらに、前記頂片２３２ａの中間位置より、一端上昇して外側に水平状となり、外端が垂下状となって曲がって形成されたカバー部２３４が一体的に備えられている。

また、図１０（Ｂ）に示すように、横水上フレーム２４は、断面角形６字状の支持立上り部２４１の上方位置にコ字状溝部２４２が形成され、該コ字状溝部２４２の上側に頂片２４２ａが形成されている。前記支持立上り部２４１の中間位置には水平部２３３が設けられている。さらに、前記支持立上り部２４１の下端より外面側に広幅の横樋状部２４４が形成されている。また、前記支持立上り部２４１の下端より内側にＬ形部２４５が屈曲形成されている。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（Ｄ）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と立上り部４１２，４１２とからなる縦樋状部４１の略中央に取付突条部４２が形成され、さらに、前記縦樋状部４１の両外側にＬ型側部４３，４３が一体形成されている。前記立上り部４１２の先端に水平状の端縁４１２ａが屈曲形成されている。前記取付突条部４２は断面門形状をなし、上辺の中央に適宜の幅の開口した溝部４２１が全長に亘って形成されている。また、前記溝部４２１の下には、適宜な空隙４２２を有してこの下に支持板部４２３が設けられている。前記取付突条部４２の上面なる取付頂面４２４は平坦状を有し、図２及び図９（Ｄ）に示すように、少し広幅に形成されたり、或いは図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、側部と同一面に形成されることがある。前記縦樋材４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。

また、前記太陽光発電ユニットＡの縦フレーム２１，２２には、図９（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、それぞれ縦フレーム樋状部２１１ａ，２２１ａが設けられ、該縦フレーム樋状部２１１ａ，２２１ａは、前記太陽光発電パネル１の外形を構成するパネル枠１２の縦方向長さと同等長さに形成されている。さらに、縦フレーム樋状部２１１ａ，２２１ａの断面の一部は、前記縦樋材４の縦樋状部４１内に位置するように配置されている。５は固定具であって、螺子部５ａの下端に回転片５ｂの中央が固着され、前記螺子部５ａの中間にはナット５ｃ螺合されると共に、この下に断面門形状の押え片５ｄの上片が貫通されている。前記螺子部５ａの上端にはツマミ部が設けられることもある。前記固定具５にて前記太陽光発電ユニットＡの縦フレーム２１，２２が前記縦樋材４に固定される。

このように構成されると、図３（Ａ）に示すように、傾斜角θとなった縦フレーム樋状部２１１ａ，２２１ａ内に流下した雨水、すなわち、図３（Ｂ）又は図７（Ｂ）のＸ方向に隣接する隙間内に入り込む雨水は、前記縦樋状部４１内に流下するように構成されている。図３（Ｂ）又は図７（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の横樋状部２４４を介して前記縦樋材４の縦樋状部４１に流下して雨仕舞を良好にできる。

６はジョイナー材であって、それぞれ隣接する前記太陽光発電ユニットＡのＸ方向に隣接する隙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５及び図９（Ｃ）等に示すように、前記縦ジョイナー材６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６ａの幅方向の一側に挿入溝６ｂが、他側に嵌合部６ｃがそれぞれ形成されている。前記ジョイナー材６が前記両縦フレーム２１，２２間に挿入されると共に、前記挿入溝６ｂが、水密性保持のための充填材６ｐを介して前記係止片２１３に係止されつつ、前記嵌合部６ｃが前記嵌合用突条２２３に嵌合されて構成されている。

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及びボルト等の固着具８２を介して固着される。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、太陽光発電ユニットＡが、図１及び図３（Ｂ）に示すように、前記縦樋材４の水下側（図１において手前側）から水上側（図１において向こう側）に向かって順次取付られる。そのとき、太陽光発電ユニットＡの横水下フレーム２３と、隣接の太陽光発電ユニットＡの横水上フレーム２４とが図７（Ａ）に示す構成になるように取り付け施工される。さらに、図７（Ｂ）に示すような隣接する太陽光発電ユニットＡ，Ａは、図６に示すように、固定具５を介して縦樋材４の取付突条部４２に固定される。このようにして太陽光発電ユニットＡ多数が、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す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、長尺のジョイナー材６が挿入されて固着される（図１及び図５参照）。また、必要に応じて、前記ジョイナー材６の周縁、前記上部カバー部２３４箇所には、水密性向上のために、何らかの充填材を介在することもある。

さらに、図５（Ａ）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７１が板状枠７２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を形成することがある。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、２１１ａ，２２１ａ…縦フレーム樋状部、
２１３…係止片、２２３…嵌合用突条、２３３ａ…端部垂下縁、
２３…横水下フレーム、２３１…支持立上り部、２３３…水平部、
２３４…カバー部、２４…横水上フレーム、２４２ａ…頂片、２４４…横樋状部、
３…構造材、４…縦樋材、４１…縦樋状部、４１１…平坦部、４１２…立上り部、
４２…取付突条部、４２１…溝部、４２２…空隙、４２３…支持板部、
４３…Ｌ形側部、５…固定具、５ａ…螺子部、５ｂ…回転片、５ｃ…ナット、
５ｄ…押え片、６…ジョイナー材、６ｂ…挿入溝、６ｃ…嵌合部。

Claims (6)

1. 横梁としての構造材と、両縦フレーム，横水下フレーム，横水上フレームにて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、平坦部と立上り部とからなる縦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を備え、前記縦フレームの下部外側には縦フレーム樋状部が形成されると共に、前記横水下フレームには、高さ方向の中間より外側に水平部が形成され、前記横水上フレームの下部外側に広幅の横樋状部が屈曲形成されてなり、複数並設された前記構造材間に、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、前記縦樋材の縦樋状部内の取付突条部に載置固着されると共に、前記縦フレーム樋状部の長手方向端が前記縦樋状部内に配置され、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水下フレーム及び横水上フレーム相互が対向し、前記横水下フレームの水平部外端が、前記横水上フレームの高さ方向中間に当接すると共に、前記横樋状部内上に前記横水下フレームの水平部及び支持立上り部下側全体が配置され、且つ前記横水下フレームの上端に形成されたカバー部が前記横水上フレームの頂片を覆うようにして接続され、前記横樋状部の長手方向両端は、前記縦樋状部内に配置されてなり、さらには、前記両縦フレームの何れか一方の頂部箇所に係止片が、その他方に嵌合用突条がそれぞれ形成され、幅方向の一側に挿入溝が、他側に嵌合部が形成された長尺のジョイナー材が前記両縦フレーム間に挿入されると共に、前記挿入溝が前記係止片に係止されつつ、前記嵌合部が前記嵌合用突条に嵌合されてなることを特徴とする太陽光発電装置。
2. 請求項１において、前記横水下フレームの支持立上り部は、前記横水上フレームの横樋状部内の中間に位置してなることを特徴とする太陽光発電装置。
3. 請求項１又は２において、前記横水下フレーム２水平部の外端に形成された端部垂下縁が、前記横水上フレームの支持立上り部の垂直部に当接してなることを特徴とする太陽光発電装置。
4. 請求項１，２又は３のいずれか１項において、前記縦樋材の取付突条部は、断面門形状をなすと共に、頂部中央には溝部が形成され、且つ適宜の空隙を有して支持板部が形成されてなり、螺子部の下端に回転片が固着され、ナット及び押え片を有した固定具の回転片が前記溝部を介して支持板部上に挿入されて回転固定されて、前記隣接する太陽光発電ユニットの縦フレーム相互が、前記縦樋材の縦樋状部内の取付突条部に載置固着されてなることを特徴とする太陽光発電装置。
5. 請求項１，２，３又は４のいずれか１項において、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。
6. 請求項１，２，３，４又は５のいずれか１項において、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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