JP5505084B2 - 太陽光発電モジュールのアース接地方法 - Google Patents

Description

本発明の太陽光発電モジュールのアース接地方法に関し、水平な又は傾斜した設置面上に金属製架台を介して設置される太陽光発電モジュールをアース接地する方法に関する。

従来から、太陽光発電モジュール（以下、発電モジュールということもある）は、地上や屋上や傾斜屋根などの水平な又は傾斜した設置面上に金属製架台を介して設置される。架台は、複数の縦ラックと、これら縦ラックの上に固定される複数の横ラックとで構成されている。複数の発電モジュールを横方向に並べたモジュール列の各々は、２条の横ラックにより両端支持する状態に設置される。

発電モジュールは、発電パネルと、この発電パネルの外周を保持するアルミニウム製の外周枠とを有し、この外周枠をアース接地することが必要である。複数の横ラックは金属片を介して接続することで電気的に接続され、この電気的に接続された横ラック接続体の各々は導線により予め地面にアース接地される。そのため、各発電モジュールの外周枠を何れかの横ラックに電気的に接続することで、各発電モジュールをアース接地することができる。

次に、従来の発電モジュール１０Ａのアース接地方法について説明する。
図５に示すように、発電モジュール１０Ａの外周枠１２Ａの底部に、発電モジュール１０Ａの設置面Ｓと平行なフランジ部５０が設けられ、このフランジ部５０が横ラック３Ａの横支持板７Ａ上に載置される。

発電モジュール１０Ａの取り付け時に、各発電モジュール１０Ａの横幅方向の中央部位において、前記のフランジ部５０と横ラック３Ａの横支持板７Ａとにドリルで下穴５１を穿孔し、その両下穴にアースビス５２を上面側から挿通・螺合させて、各発電モジュール１０Ａと横ラック３Ａを電気的に接続する。ここで、上記のアースビス５２としては、特許文献１，２に開示されているような種々のネジ部材を適用することができる。

例えば、特許文献１の導通用緩み防止ネジは、ネジ軸部とネジ頭部を有し、この頭部に皿バネ形状のフランジが形成され、このネジ頭部の座面に複数の楔形状の突起部が設けられている。１対の鋼板を電気的に接続する際には、この緩み防止ネジを表側の鋼板のネジ挿通穴を挿通させて、裏面側の鋼板のネジ穴に螺合させる。このとき、複数の突起部により鋼板の絶縁被膜を削り取って、前記突起部を表側の鋼板の素地に導通させる。

特許文献２のネジ部品は、ネジ軸部とネジ頭部を有し、このネジ軸部には先端側から順にタッピンネジ部とネジ部が形成されている。ネジ頭部の座面には突起が設けられている。１対の金属板部材を電気的に接続する際には、このネジ部品を表側の金属板部材の貫通穴を挿通させて、裏面側の金属板部材の雌ネジ穴の内周面の塗装膜をタッピンネジ部で削り取りながらネジ穴に螺合する。これにより、ネジ部品を介して２枚の金属板部材を電気的に接続することができる。

特開平８−３３４１１４号公報 特開平１０―２６１１９号公報

しかし、上記に示す従来の発電モジュールのアース接地方法では、発電モジュールの外周枠にアース接地用フランジ部を予め形成しておく必要があるため、発電モジュールの製造コストが高くなる。しかも、外周枠のフランジ部と、架台の横ラックの横支持板とにドリルにて下穴を穿孔しなければならないため、発電モジュールを設置する工事量が増し、労力と時間がかかり、コスト増を招く。

さらに、アースビスを発電モジュールに対し垂直姿勢にして発電モジュールと金属製架台に取り付けるため、アースビスを締結するドライバーを、発電モジュールに対して垂直に使用することになる。このとき、ビット滑りなどにより、スクリュードライバーで発電モジュールの表面を傷つける虞があり、発電モジュールの品質低下を招く虞がある。

他方、特許文献１の緩み防止ネジは、穿孔機能がないため、アース接地する際には鋼板にネジ挿通穴やネジ穴を形成する必要がある。特許文献２のネジ部品も、穿孔機能を有する訳ではないため、接続対象の２枚の金属板部材にネジ挿通穴やネジ穴を形成する必要がある。そのため、ドリルによる穿孔の工事量が増え、コスト増が避けられない。

本発明の目的は、太陽光発電モジュールの製造コストと太陽光発電モジュールの設置コストを低減可能で、設置施工時間を短縮可能な太陽光発電モジュールのアース接地方法を提供することである。

請求項１の太陽光発電モジュールのアース接地方法は、水平な又は傾斜した設置面上に金属製架台を介して設置される太陽光発電モジュールをアース接地する方法において、前記太陽光発電モジュールを載置する金属製架台に形成した設置面と平行なビス挿通穴に先端にドリルネジ部が形成されたアースビスを挿通させる工程と、前記アースビスを回転させて前記ドリルネジ部によって前記太陽光発電モジュールの金属製外周枠に穿孔しながら前記ドリルネジ部を螺合させて太陽光発電モジュールを前記アースビスと金属製架台を介してアース接地する工程と、を有することを特徴としている。

請求項２の太陽光発電モジュールのアース接地方法は、請求項１の発明において、前記アースビスの頭部の座面に１又は複数の突起を予め形成しておき、このアースビスを取り付けるときに、前記突起により前記金属製架台の表面の皮膜を破って電気的に導通させることを特徴としている。

請求項１の発明によれば、太陽光発電モジュールを載置する金属製架台に形成した設置面と平行なビス挿通穴に先端にドリルネジ部が形成されたアースビスを挿通させる工程と、アースビスを回転させてドリルネジ部によって太陽光発電モジュールの金属製外周枠に穿孔しながらドリルネジ部を螺合させて太陽光発電モジュールをアースビスと金属製架台を介してアース接地する工程とを有するので、アースビスを取り付けるだけで、太陽光発電モジュールを金属製架台を介してアース接地することができる。

従って、太陽光発電モジュールの外周枠にアース接地用フランジ部を予め設ける必要がなくなるため、太陽光発電モジュールの製造コストを低減させることができるうえ、前記外周枠に予め下穴を形成する必要がないので、太陽光発電モジュール設置のためのコストを低減でき、施工時間を短縮できる。

しかも、金属製架台側から金属製架台の設置面と平行方向なビス挿通穴にアースビスを挿入してアースビスを外周枠にネジ込むので、ビット滑りなどで太陽光発電モジュールを損傷するのを防止でき、モジュールの品質の低下を防止できる。アースビスは水平な又は傾斜した設置面と平行方向に取り付けられるため、アースビスと太陽光発電モジュールの外周枠及び金属製架台との接触部に雨水などが溜まりにくくなり、酸化被膜発生による導電性能の低下が発生しにくくなる。

請求項２の発明によれば、アースビスの頭部の座面に１又は複数の突起を予め形成しておき、このアースビスを取り付けるときに、突起により金属製架台の表面の被膜を破って電気的に導通させるので、金属製架台に対してアースビスを確実に電気的に接続することができ、太陽光発電モジュールの外周枠をアースビスを介して金属製架台に電気的に確実に接続することができる。

本発明の実施例に係る太陽光発電モジュールの外周枠と金属製架台と金属製架台の挿通穴に挿通したアースビスとを示す縦断側面図である。 太陽光発電モジュールの外周枠と金属製架台とこれらに取り付けたアースビスを示す縦断側面図である。 太陽光発電モジュールの外周枠と金属製架台とアースビスとカバー部材とを示す縦断側面図である。 アースビスの斜視図である。 従来技術に係る太陽光発電モジュールの外周枠と金属製架台と未装着のアースビスとを示す縦断側面図である。

以下、本発明を実施するための形態について実施例に基づいて説明する。

先ず、水平な又は傾斜状の屋根面からなる設置面Ｓに太陽光発電モジュール１０を設置する為の金属製架台１について簡単に説明する。この金属製架台１は、地上や屋上や傾斜屋根の上に設置される。図１〜図３に示すように、金属製架台１は、縦方向（図１の左右方向）向きに延び且つ横方向（図１の紙面直交方向）に所定間隔おきに設置される複数の縦ラック２と、これらの複数の縦ラック２上に配置されて横方向向きに延び且つ縦方向に所定間隔おきに設置される複数の横ラック３とを主体として構成されている。

縦ラック２と横ラック３は、夫々、アルミニウム押し出し材の条材からなる。縦ラック２と横ラック３の表面には防蝕の為の酸化アルミニウムを主成分とする絶縁被膜が形成されている。縦ラック２と横ラック３の各交差部において、横ラック３は縦ラック２に対して１対の位置決め金具４により固定されている。横方向に延びる各列の複数の横ラック３は、各継目において導電接続片を介して導電接続され、その各列の横ラック接続体は導電線により予め地面にアース接地されている。

横ラック３は、前記位置決め金具４で固定された底板５、この底板５に垂直に形成され横方向に延びる複数のリブ６ａ，６ｂ，６ｃ、図１の左側のリブ６ａ上に一体形成された横支持板７ａ、図１の右側のリブ６ｂ，６ｃ上に一体形成された横支持板７ｂ、この横支持板７ｂ上に垂直に一体形成された縦支持板８などを有するものである。

横支持板７ａの図１の右端部分は、リブ６ａより横支持板７ｂの方へ延びて、その先端部には下方傾斜した傾斜受け部９ａが形成されている。横支持板７ｂの図１の左端部分は、中央のリブ６ｃよりも横支持板７ａの方へ延びて、その先端部には下方傾斜した傾斜受け部９ｂが形成されている。縦支持板８の右端面下部には、発電モジュール１０の外周枠１２を受け止めるＬ字状受部８ａが突出状に形成されている。

各発電モジュール１０の横方向の所定部位（例えば、中間点）に対応する位置において、横ラック３の縦支持板８の中段部には、アース接地用のアースビス２５が挿通される１つのビス挿通穴８ｂが形成されている。このビス挿通穴８ｂは、太陽光発電モジュール１０を載置する金属製架台１が設置される設置面Ｓと平行に形成されている。このビス挿通穴８ｂは、後述するアースビス２５のネジ軸部２６よりも僅かに大径に形成され、アースビス２５を挿通した状態においてネジ軸部２６の外周側には僅かな隙間が形成される。

次に、太陽光発電モジュール１０について説明する。
図１〜図３に示すように、発電モジュール１０は、発電パネル１１と、この発電パネル １１の外周部に取り付けられた金属製の外周枠１２などから構成されている。本実施例の外周枠１２はアルミニウム製のものであるが、アルミニウム以外の軽合金製とすることも可能である。外周枠１２の表面には酸化アルミニウムの絶縁性被膜が形成されている。この発電モジュール１０は、例えば、１．３ｍ×１．０ｍ程度のサイズに構成されている。発電パネル１１は、４〜５ｍｍ程度の厚さに形成され、太陽光のエネルギーを直接電力に変換するものである。

発電モジュール１０の外周枠１２は、底板部１３と、縦板部１４とを有する。縦板部１４の上端部の内周部の係合溝１５には、発電パネル１１の外周部が係合されている。底板部１３の外周部分は縦板部１４よりも外周側へ突出し、この外周部分の先端部には上方へ突出する突起部１６が形成されている。

図１に示すように、発電モジュール１０の外周枠１２の底板部１３の右端部分が横ラック３の左側の横支持板７ａの上に載置支持され、この外周枠１２の底板部１３の右端部分が、外周枠１２の横方向の両端付近において、１対の固定機構１７により横ラック３に固定される。

固定機構１７は、リブ６ａ，６ｂ間に配置されて傾斜受け部９ａ，９ｂに下側から係合する下固定金具１８と、外周枠１２の突起部１６と１対の傾斜受け部９ａ，９ｂの上面を押える上固定金具１９と、この上固定金具１９の挿通穴１９ａを挿通して下固定金具１８に螺合された締結ボルト２１などで構成されており、外周枠１２の突起部１６を横ラック３に固定する。

図１に示すように、外周枠１２の縦板部１４のうちの横ラック３の縦支持板８に対向する縦板部１４の図１の右端面の中段部には、前記挿通穴８ｂに対応する高さ位置において、横方向に延びるＶ溝２２が形成されている。このＶ溝２２は、発電モジュール１０をアース接地する際に、アースビス２５の先端部を係合させる為の溝である。このＶ溝２２は、例えば、深さは０．５ｍ程度、幅１〜３ｍｍ程度に形成されている。アースビス２５を装着する際に、アースビス２５の先端部のドリルネジ部２９の先端をＶ溝２２に係合させることでドリルネジ部２９の先端の上下方向への移動を規制し、ドリルネジ部２９による穿孔を安定的に行うことができる。

次に、アースビス２５について説明する。
図４に示すように、アースビス２５は、金属製架台１の横ラック３と発電モジュール１０の外周枠１２を電気的に接続する為のものである。アースビス２５は、細長いネジ軸部２６と、ネジ軸部２６の基端部の頭部２７とを有する。ネジ軸部２６には、基端側から順に、ロッド部２８と、ドリルネジ部２９とが形成され、ドリルネジ部２９の先端部には穿孔用のドリル部３０が形成されている。ドリル部３０には、通常のドリルの先端と同様に、捩れた形状の複数の刃と溝が形成されている。アースビス２５は、縦支持板８と外周枠１２間の間隔よりも長く形成され、アースビスの外径は、例えば４ｍｍ〜５ｍｍ程度である。ドリルネジ部２９の長さは例えば１０〜２０ｍｍである。但し、前記のサイズに限定される訳ではない。

アースビス２５の頭部２７の上面には、ドライバーで操作する為の十字溝３１が形成されている。頭部２７の座面３２には、円錐状の３つの突起３３が周方向に等間隔に形成されている。尚、突起３３は３つ形成されているが、この数に限定されず、３未満でもよく、４以上であってもよい。突起３３の形状は、円錐状に限定されず、縦支持板８の表面の絶縁皮膜を破ることが可能であれば、楔形状、角柱状、円柱状などの種々の形状の突起を採用してもよい。

次に、太陽光発電モジュール１０のアース接地方法について説明する。
以上説明したように、水平又は傾斜した設置面Ｓ上に金属製架台１を介して複数の太陽光発電モジュール１０を設置した状態において、前記各発電モジュール１０に対応するビス挿通穴８ｂを予め横ラック３の縦支持板８に形成しておき、各発電モジュール１０の外周枠１２のうち前記の横ラック３の縦支持板８に対向する縦板部１４にはＶ溝２２を予め形成しておく。

各発電モジュール１０毎に、前記ビス挿通穴８ｂにアースビス２５を挿通させ、アースビス２５の先端のドリル部３０を発電モジュール１０のＶ溝２２に係合させる。次に、図２に示すように、ドライバーなどの工具を頭部２７の十字溝３１に係合させて、アースビス２５を回転させて、このアースビス２５のドリル部３０により外周枠１２に穿孔しながらドリルネジ部２９を螺合させる。このとき、外周枠１２を穿孔しながら螺合させるので、アースビス２５と外周枠１２とを電気的に確実に導通させることができる。

一方、アースビス２５の頭部２７の座面３２が横ラック３の縦支持板８の表面に強力に当接する状態になるまで、アースビス２５のドリルネジ部２９を螺合させ、頭部２７の座面３２に形成した３つの突起３３により、縦支持板８の金属被膜を破りながら締結回転させる。こうして、アースビス２５の頭部２７を横ラック３の縦支持板８の素地部分に電気的に導通させることができる。

このように、各発電モジュール１０の外周枠１２をアースビス２５のドリルネジ部２９に電気的に接続し、アースビス２５の頭部２７を横ラック３の縦支持板８に電気的に接続するので、予めアース接地されている金属製架台１を介して、全部の発電モジュール１０をアース接地することができる。その後、図３に示すように、発電モジュール１０間の隙間を塞ぐ為のカバー部材３５を図示のように装着する。

次に、本発明の太陽光発電モジュール１０のアース接地方法の効果について説明する。
発電モジュール１０を載置する金属製架台１に形成した設置面Ｓと平行なビス挿通穴８ｂに先端にドリルネジ部２９が形成されたアースビス２５を挿通させる工程と、アースビス２５を回転させてドリルネジ部２９によって発電モジュール１０の金属製外周枠１２に穿孔しながらドリルネジ部２９を螺合させて発電モジュール１０をアースビス２５と金属製架台１を介してアース接地する工程とを有するので、アースビス２５を取り付けるだけで、発電モジュール１０を金属製架台１を介してアース接地することができる。

従って、発電モジュール１０の外周枠１２にアース接地用のフランジ部を設ける必要がなくなるため、発電モジュール１０の製造コストを低減させることができるうえ、発電モジュール１０の設置段階において、発電モジュール１０の外周枠１２にアース設置の為の下穴を形成する必要がないので、発電モジュール１０設置の為のコストを低減でき、施工時間を短縮できる。

また、金属製架台１側から金属製架台１の設置面Ｓと平行なビス挿通穴８ｂにアースビス２５を挿入してアースビス２５を外周枠１２にネジ込むので、ビット滑りなどによる発電モジュール１０の損傷を防止でき、発電モジュール１０の品質の低下を防止できる。アースビス２５は水平な又は傾斜した設置面Ｓと平行に配置されるので、アースビス２５と発電モジュール１０又は金属製架台１との接触部に雨水などが溜まらずに、酸化被膜発生による導電率低下を抑制できる。

アースビス２５の頭部２７の座面３２に１又は複数の突起３３を予め形成しておき、このアースビス２５を取り付けるときに、突起３３により金属製架台１の表面の被膜を破って電気的に導通させるので、アースビス２５を確実に金属製架台１に対して電気的に接続することで、発電モジュール１０をアースビス２５を介して金属製架台１に確実に電気的に接続できる。

そして、発電モジュール１０の外周枠１２の縦板部１４にＶ溝２２を予め形成し、このＶ溝２２にアースビス２５のドリル部３０の先端を係合させることで、ドリル部３０の先端の上下方向への移動を規制し、アースビス２５を所期の姿勢となるように取り付けることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更した変更例について説明する。
［１］前記実施例の金属製架台１において、複数の横ラック接続体を何れかの特定の縦ラック２に夫々電気的に接続し、その特定の縦ラック２を地面にアース接地してもよい。
［２］その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱することなく、前記実施例の種々の変更を付加した形態で実施可能で、本発明はそのような変更形態を包含するものである。

本発明は、水平な又は傾斜した設置面上に金属製架台を介して設置される種々の構造の太陽光発電モジュールのアース接地方法に適用することができる。

Ｓ 設置面
１ 金属製架台
２ 縦ラック
３ 横ラック
８ 縦支持板
８ｂ 挿通穴
１０ 太陽光発電モジュール
１１ 太陽光パネル
１２ 外周枠
２２ Ｖ溝
２５ アースビス
２６ ネジ軸部
２７ 頭部
２８ ロッド部
２９ ドリルネジ部
３０ ドリル部
３３ 突起

Claims (2)

1. 水平な又は傾斜した設置面上に金属製架台を介して設置される太陽光発電モジュールをアース接地する方法において、
   前記太陽光発電モジュールを載置する金属製架台に形成した設置面と平行なビス挿通穴に先端にドリルネジ部が形成されたアースビスを挿通させる工程と、
   前記アースビスを回転させて前記ドリルネジ部によって前記太陽光発電モジュールの金属製外周枠に穿孔しながら前記ドリルネジ部を螺合させて太陽光発電モジュールを前記アースビスと金属製架台を介してアース接地する工程と、
   を有することを特徴とする太陽光発電モジュールのアース接地方法。
2. 前記アースビスの頭部の座面に１又は複数の突起を予め形成しておき、このアースビスを取り付けるときに、前記突起により前記金属製架台の表面の皮膜を破って電気的に導通させることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電モジュールのアース接地方法。