JP5686771B2 - 太陽電池モジュールの固定構造、及び太陽電池モジュールの固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、屋根材上に設置される太陽電池モジュールの固定構造、及び固定方法に関するものである。

屋根瓦やスレート等の屋根材の上に設置される太陽電池モジュールの取付架台として、屋根の傾斜方向（流れ方向）へ延びる複数の長尺の縦桟を所定の間隔で屋根材上に固定し、それらの縦桟の上に、屋根の傾斜方向に対して直角方向（横方向）へ延びる複数の長尺の横桟をボルトで固定することにより井桁状に形成したものが知られている。

ところが、上記の取付架台では、横桟に太陽電池モジュールの横方向の辺を載置させて太陽電池モジュールを固定するため、横桟を太陽電池モジュールの大きさに合せた間隔で精度よく縦桟に取付けなければならず、ひいては取付架台の設置に手間がかかり、作業コストが高くなるという問題があった。また、取付架台が縦桟及び横桟によって井桁状に形成されるため、多くの桟部材を必要とし部材コストが高くなるという問題もあった。

そこで、本願出願人は、太陽電池モジュールの設置に係るコストを低減させることが可能な太陽電池モジュールの固定構造を先に出願した（特許文献１）。図５に示すように、この固定構造１００は、屋根材（図示しない）上に複数取付けられた支持部材（図示しない）と、複数の支持部材によって支持された長尺状の桟部材１０６と、桟部材１０６の上面に載置された複数の太陽電池モジュール１０１の間に配置され桟部材１０６の上面から上方へ延出した締結部材１１１と、締結部材１１１を挟んだ両側で太陽電池モジュール１０１の上面と当接し締結部材１１１が通過する開口（図示しない）を有した固定部材１０７と、固定部材１０７の上側から締結部材１１１に螺合した被締結部材１１３とを備えている。

この固定構造１００によれば、締結部材１１１に被締結部材１１３を締結することで、隣接した太陽電池モジュール１０１を固定部材１０７により桟部材１０６へ押圧して、太陽電池モジュール１０１を夫々固定することができる。従って、従来のように井桁状の取付架台を構成する必要がなく、部品点数を少なくすることができると共に、取付けに係る手間を簡略化することができ、太陽電池モジュール１０１の設置に係るコストを低減させることができる。

しかしながら、上記の固定構造１００では、隣接した太陽電池モジュール１０１の間で締結部材１１１に被締結部材１１３を締結して両側の太陽電池モジュール１０１を固定部材１０７により同時に固定しているので、太陽電池モジュール１０１の設置には、桟部材１０６の上面に複数の太陽電池モジュール１０１を予め並べた上で被締結部材１１３を締結する必要があり、太陽電池モジュール１０１の上に載って作業を行わなければならなかった。そのため、上記の固定構造１００では、太陽電池モジュール１０１上での作業中に、滑ったり太陽電池モジュール１０１を壊したりしないように、慎重に作業をする必要があり、作業性が悪いという問題があった。

そこで、本発明は、上記の実情に鑑み、太陽電池モジュールの設置に係る作業性を向上させることが可能な太陽電池モジュールの固定構造及び固定方法を提供することを課題とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る太陽電池モジュールの固定構造は、
「屋根材上に配置された取付具と、該取付具によって所定方向へのみスライド可能に保持された締結部材と、該締結部材の上方の位置で前記取付具に載置された取付片、及び該取付片の前記所定方向の一方側の端部に立設され太陽電池モジュールが載置された第一載置部を備える第一固定部材と、該第一固定部材の前記取付片上に載置されると共に上面に前記第一載置部に載置された太陽電池モジュールとは異なる太陽電池モジュールが載置された第二載置部、該第二載置部の前記所定方向の一方側の端部に立設され少なくとも該所定方向の他方側を向いた側面が上方へ向うに従って該所定方向の一方側へ傾斜した軸部、及び該軸部の上端から前記所定方向の一方側及び他方側へ夫々前記第二載置部よりも短く突出し前記第一載置部及び前記第二載置部に夫々載置された太陽電池モジュールの上面に夫々当接した上側当接片を備える第二固定部材と、該第二固定部材における前記第二載置部の上面よりも下側の位置で前記締結部材に締付けられ、前記第一固定部材及び前記第二固定部材を前記取付具に締結した被締結部材とを具備する」ことを特徴とするものである。

ここで、「取付具」としては、少なくとも一つの太陽電池モジュールよりも長い長尺のものでも良いし、太陽電池モジュールよりも短い短尺のものでも良いし、短尺のものを複数連結して長尺としたものでも良い。また、取付具の屋根材上への配置としては、屋根材上に直接的に取付けても良いし、屋根材上又は屋根を構築する構造物（例えば、野地板、垂木、等）に固定された支持金具に間接的に取付けても良い。なお、太陽電池モジュールよりも短い短尺の取付具を用いる場合、複数の取付具を所定方向へ太陽電池モジュールの間隔で列設する。

また、「所定方向」としては、屋根の傾斜方向（流れ方向）、屋根の傾斜方向に対して直角方向（屋根の横方向）、屋根の面に平行な方向で流れ方向及び横方向以外の方向、等を例示することができる。

また、「締結部材」としては、被締結部材としてのボルト（雄ねじ部）と螺合可能な雌ねじ部を備えたもの、被締結部材としてのナット（雌ねじ部）と螺合可能とされ取付具の上面から上方へ延出した雄ねじ部を備えたもの、等を例示することができる。また、「スライド可能」としては、取付具の内部に挿入することでスライドするもの、取付具に形成された溝内に挿入することでスライドするもの、取付具の外周を略囲むことでスライドするもの、等を例示することができる。

更に、第一固定部材の「第一載置部」としては、太陽電池モジュールの側面から外方へ延出したフランジ部が載置されるもの、太陽電池モジュールの底面が載置されるもの、等を例示することができる。

また、第二固定部材の「第二載置部」としては、第一固定部材の取付片に載置される部位と太陽電池モジュールが載置される部位とを夫々別々の板状の部材で構成したもの、第一固定部材の取付片に載置される面を下面とすると共に太陽電池モジュールが載置される面を上面とした一つの部材で構成したもの、等を例示することができる。また、「第二載置部」としては、太陽電池モジュールの底面が載置されるもの、太陽電池モジュールの側面から外方へ延出したフランジ部が載置されるもの、等を例示することができる。

更に、第二固定部材の「軸部」としては、所定方向の他方側及び一方側が互いに略平行に形成されたもの、所定方向の他方側を向いた側面のみが傾斜し一方側の側面が所定方向に対して略直角に形成されたもの、所定方向の一方側及び他方側の両側が傾斜し夫々の傾斜角度が異なったもの、等を例示することができる。また、第二固定部材の上側当接片における「太陽電池モジュールの上面に当接」としては、太陽電池モジュールの枠体の上面に当接、太陽電池モジュールの側面から外方へ延出したフランジ部の上面に当接、太陽電池モジュールの側面に形成された溝内の上面に当接、等を例示することができる。

更に、「被締結部材」としては、締結部材としてのナット（雌ねじ部）と螺合可能な雄ねじ部を備えたもの（例えば、ボルト）、締結部材としての雄ねじ部と螺合可能な雌ねじ部を備えたもの（例えば、ナット）、等を例示することができる。

本発明によれば、第一固定部材及び第二固定部材を、第二固定部材における第二載置部、つまり軸部よりも所定方向の他方側の位置で締結部材及び被締結部材によって取付具に締結するようにしていると共に、軸部を挟んで所定方向の一方側と他方側とに夫々太陽電池モジュールの他方側の端部と一方側の端部とを固定するようにしているので、蓋然的に、第一固定部材及び第二固定部材を取付具に締結する時には、軸部の一方側に配置された太陽電池モジュールの他方側の端部のみしか固定することができず、軸部の他方側に配置された太陽電池モジュールについては、第一固定部材及び第二固定部材を取付具に締結した後に、第二固定部材の第二載置部と上側当接片との間へ太陽電池モジュールの一方側の端部を挿入して固定することとなる。従って、太陽電池モジュールを固定する際には、太陽電池モジュールの一方側の端部では、予め取付具に締結された第二固定部材における第二載置部と上側当接片との間へ挿入して固定し、太陽電池モジュールの他方側の端部では、別の第一固定部材の第一載置部に載置した上で、別の第二固定部材の上側当接片を上面に当接させて締結部材及び被締結部材によりそれら第一固定部材及び第二固定部材を取付具に締結して固定することで、太陽電池モジュールの一方側の端部と他方側の端部とを屋根材の上側に固定することができる。

このように、第二固定部材の軸部を挟んで所定方向の一方側から他方側へ順番に太陽電池モジュールを固定する構造となるので、複数の太陽電池モジュールを屋根材上に設置する際に、複数の太陽電池モジュールを予め並べる必要がなく、複数の太陽電池モジュールを所定方向の一方側から他方側へ向って順番に屋根材上に固定することができ、太陽電池モジュールに乗らなくても設置作業を行うことができる。従って、太陽電池モジュールの設置作業時の足場を確保し易くすることができると共に、太陽電池モジュールを破損し難くすることができ、太陽電池モジュールの設置に係る作業性を向上させることができる。

また、本発明では、上側当接片が第二載置部よりも短く延びている、つまり、第二載置部が上側当接片よりも長く延びているので、第二載置部と上側当接片との間に太陽電池モジュールの一方側の端部を挿入する時に、第二載置部に太陽電池モジュールの一方側の端部を載置してから、第二載置部をガイドにして太陽電池モジュールを挿入することができ、作業性を向上させることができる。

ところで、第二載置部と上側当接片との間に太陽電池モジュールの一方側の端部を挿入する際に、太陽電池モジュールを屋根の面（所定方向を含む）に対して平行な状態とした上で、一方側の端部を第二載置部に載置して挿入するようにした場合、屋根材の上面から第二載置部の上面までの高さがある程度ないと、作業者が中腰等の無理な姿勢で作業しなければならず、太陽電池モジュールを屋根の面に対して平行な状態に保持し辛くなり、作業性が悪くなる問題がある。これに対して、一方側の端部が屋根に接近するように太陽電池モジュールを屋根の面に対して傾けた状態で、太陽電池モジュールの一方側の端部を第二載置部に載置し、載置した一方側の端部を中心に太陽電池モジュールが屋根の面と平行になるように回動させながら第二載置部と上側当接片との間へ挿入するようにした場合、作業者が中腰よりも楽な姿勢で作業することができるので、作業者が太陽電池モジュールを保持し易くなり、作業性を向上させることができる。しかしながら、この場合、太陽電池モジュールを回動させながら挿入するので、太陽電池モジュールの一方側の端部における下側の角部が第二載置部上を軸部の方向へ摺動すると共に、上側の角部が軸部における他方側の側面に当接して軸部に沿って上方へ摺動することとなり、それらの摺動による抵抗（摺動抵抗）によって、太陽電池モジュールを回動させながら挿入する作業に大きな力が必要となり、作業性が悪くなる虞がある。

これに対して、本発明では、軸部における少なくとも上側当接片と第二載置部との間の他方側を向いた側面が、上方に向って所定方向の一方側へ傾斜しているので、太陽電池モジュールを屋根の面に対して傾けた状態でその一方側の端部を第二載置部に載置させた上で、太陽電池モジュールの一方側の端部における上側の角部を軸部の側面に当接させると共に、太陽電池モジュールを回動させながら挿入すると、軸部の側面が傾斜していない場合（所定方向に対して直角の場合）と比較して、軸部の側面と当接した太陽電池モジュールの上側の角部から軸部の側面に対して法線方向へ作用する力が小さくなる。従って、軸部の側面に沿って摺動する太陽電池モジュールの一方側の端部における上側の角部にかかる摺動抵抗が小さくなるので、少ない力で太陽電池モジュールを回動させながら挿入することができ、太陽電池モジュールの設置に係る作業性を向上させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの固定構造は、上記の構成に加えて、「前記軸部は、板状に形成され、全体が上方へ向うに従って前記所定方向の一方側へ傾斜している」ことを特徴とすることができる。

本発明によれば、軸部を全体が傾斜した板状に形成しているので、他方側を向いた側面のみが傾斜しているものと比べて、軸部の厚さを一定とすることができる。従って、第二固定部材を押出成形によって製造する場合には、均一に冷却することが可能となり、軸部を歪み難くすることができる。また、軸部の厚さを一定とすることで、軸部（第二固定部材）の製造に必要な材料の量を減らして、コストを低減させることができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの固定構造は、上記の構成に加えて、「前記第二載置部は、前記上側当接片と前記第二載置部との間への太陽電池モジュールの挿入により、少なくとも上面が太陽電池モジュールの下面に沿った形状に弾性変形している」ことを特徴とすることができる。

ここで、「第二載置部」としては、少なくとも上面が所定方向の一方側よりも他方側が高くなるように傾斜した状態から太陽電池モジュールの下面に沿った状態に弾性変形可能に形成されたもの、上面から上方へ突出し太陽電池モジュールの下面に沿った状態に弾性変形可能な突部を備えたもの、等を例示することができる。

本発明によれば、上側当接片と第二載置部との間へ太陽電池モジュールを挿入すると、第二載置部の少なくとも上面が、太陽電池モジュールの下面に沿って弾性変形するので、第二載置部の弾性変形により太陽電池モジュールの下面を上側へ付勢することができ、太陽電池モジュールを上側当接片と第二載置部とで挟持して強固に固定することができる。

また、本発明に係る太陽電池モジュールの固定方法は、「前記締結部材及び前記被締結部材によって前記取付具に固定された前記第二固定部材の前記第二載置部上に、太陽電池モジュールの一方側の端部を、他方側の端部が高くなるように傾斜した状態で載置させると共に、太陽電池モジュールの一方側の端部における上側の角部を前記軸部に当接させた状態で前記取付具の上面と平行になるように太陽電池モジュールを回動させることで、太陽電池モジュールの一方側の端部を固定する」ことを特徴とするものである。

本発明によれば、上述したように、太陽電池モジュールの一方側の端部における上側の角部を第二固定部材の軸部の側面に当接させた状態で回動させても、上述したように、軸部が傾斜していることで軸部の側面に沿って摺動する太陽電池モジュールの上側の角部に作用する摺動抵抗を小さくすることができるので、少ない力で太陽電池モジュールを回動させながら第二載置部と上側当接片との間へ挿入して固定することができ、太陽電池モジュールの設置に係る作業性を向上させることができる。

このように、本発明によれば、太陽電池モジュールの設置に係る作業性を向上させることができる、太陽電池モジュールの固定構造及び固定方法を提供することができる。

本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの固定構造を適用した太陽光発電システムの縦断面図である。 （ａ）は取付具及び固定手段に関して各構成部品毎に分解して示す分解斜視図であり、（ｂ）は取付具に固定手段を取付けた状態を示す斜視図である。 太陽電池モジュールの固定方法を示す説明図である。 太陽電池モジュールの回動操作を示す説明図である。 従来の太陽電池モジュールの固定構造を示す側面断面図である。

以下、本発明の一実施形態である太陽電池モジュールの固定構造を適用した太陽光発電システム１について、図１乃至図４に基づき説明する。図１に示すように、本実施形態の太陽光発電システム１は、屋根の傾斜方向（以下、流れ方向と称す）へ複数（本実施形態では二つ）の太陽電池モジュール２を設置したものである。この太陽光発電システム１は、屋根材（図示しない）上に直接的に取付けられる複数の取付具２０と、取付具２０に保持される締結部材２６と、締結部材２６の上方の位置で取付具２０上に載置されると共に太陽電池モジュール２の他方側の端部（本例では棟側の端部）を載置可能な第一固定部材３０ａと、第一固定部材３０ａに載置された太陽電池モジュールを上側から押圧すると共に別の太陽電池モジュールの一方側の端部（本例では軒側の端部）を固定可能な第二固定部材３０ｂと、第二固定部材３０ｂ及び第一固定部材３０ａを貫通して締結部材２６へ締結することで第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂによって太陽電池モジュール２を取付具２０へ固定する被締結部材２８と、最も軒側に配置された太陽電池モジュール２の軒側の端部を覆う軒カバー５０と、最も棟側に配置された太陽電池モジュール２の棟側の端部を覆う棟カバー５１とを備えている。以下、各部材の構成について詳細に説明する。なお、以下の説明では、図１において左側を一方側（又は軒側）、右側を他方側（又は棟側）と称す。

太陽電池モジュール２は、図１に示すように、複数の太陽電池セルを有し外形が矩形状で板状の太陽電池パネル２ａと、太陽電池パネル２ａの外周辺を支持する長尺の枠体２ｂと、外周辺を支持する枠体２ｂのうち太陽電池パネル２ａを挟んで背向配置された一対の枠体２ｂから太陽電池パネル２ａの面に平行で外方向へ延出されたフランジ部２ｃと、フランジ部２ｃの外縁から上方へ屈曲した立壁部２ｄとを備えている。なお、図示は省略するが、本実施形態では、太陽電池モジュール２における長辺側の枠体２ｂにフランジ部２ｃ及び立壁部２ｄが備えられている。

取付具２０は、図２に示すように、上面板２０ｂと、一対の側面板２０ｃと、底面板２０ｄとを有し、外形が略矩形状の同一断面形状に形成されている。本実施形態では、取付具２０がアルミニウム等の金属の押出型材によって形成されており、押出方向に対して太陽電池モジュール２の短辺の長さよりも短い所定の長さに切断されている。

また、取付具２０は、上面板２０ｂにおける幅方向の中央に開口すると共に長手方向（押出方向）に沿って形成された溝２０ａを有し、溝２０ａによって取付具２０の上面板２０ｂが幅方向の中央で二つに分割されている。また、取付具２０は、上面板２０ｂの下側に位置し溝２０ａの幅方向両外側に夫々形成されたレール状の保持部２２を備えている。この保持部２２は、側面板２０ｃの内壁から幅方向の中央側へ延出しており、その長さは溝２０ａにより分割された上面板２０ｂの幅よりも短い。また、保持部２２は、延出した端部から上方へ上面板２０ｂの下面よりも下方の位置まで延出しており、断面が略Ｌ状に形成されている。また、取付具２０は、長手方向の一方の端部側において、上面板２０ｂから保持部２２側へ突出した半球状のストッパー２９を更に備えている（図１及び図２を参照）。

締結部材２６は、図２に示すように、平面視の形状が略長方形に形成され略中央に雌ねじ部２６ａを有した平板部２６ｂと、平板部２６ｂにおける長辺側の両端部分から板状に垂下した垂設部２６ｃとを備えている。締結部材２６は、平板部２６ｂにおける短辺方向の幅が、取付具２０の一対の側壁板２０ｃの距離よりも若干狭い幅とされている。この締結部材２６は、両端の垂設部２６ｃが取付具２０の保持部２２内に位置するように取付具２０内へ挿入することで、取付具２０に対して回転不能且つ取付具２０の長手方向へのみ移動可能に保持される。

被締結部材２８は、外周が六角形に形成された頭部２８ａと、頭部２８ａの下面から下方へ延出し外周に雄ねじが形成された雄ねじ部２８ｂとを備えている。この被締結部材２８は、所謂、六角ボルトである。この被締結部材２８の雄ねじ部２８ｂは、締結部材２６の雌ねじ部２６ａに対して螺合可能な径及びピッチに形成されている。

第一固定部材３０ａは、図１に示すように、取付具２０上に載置可能な板状の取付片３９と、取付片３９の一方側の端部から取付片３９の面に対して直角方向へ延びるように立設され上端に太陽電池モジュール２を載置可能な角筒状の第一載置部３６と、取付片３９を貫通し被締結部材２８の雄ねじ部２８ｂを挿通可能な第一開口３９ａと、取付片３９の他方側の端部から第一載置部３６と同じ方向へ低く突出した立壁部３９ｂと、第一載置部３６における一方側の側面の下部から外方へ向って突出した上で更に上方へ屈曲した断面Ｌ字状の係止爪部４０とを備えている。

この第一固定部材３０ａは、図２に示すように、同一断面形状で長尺状に形成されたアルミニウム等の金属の押出型材を、取付具２０の幅よりも若干長く切断したものに、第一開口３９ａを切削加工したものである。

第一固定部材３０ａの第一載置部３６は、下面から上面までの高さが、太陽電池モジュール２の高さ（厚さ）よりも高く形成されている。また、第一載置部３６は、取付片３９側を向いた他方側の側面が上方へ向うに従って取付片３９側から遠ざかるように傾斜（一方側の方向へ傾斜）している。この第一載置部３６の傾斜した他方側の側面は、図示するように、上下方向の中央よりも上方の位置で上側が更に一方側へ傾斜するようにく字状に折れ曲がっている。なお、第一載置部３６の他方側の側面は、後述する第二固定部材３０ｂの軸部３１よりも一方側へ傾斜している。

第二固定部材３０ｂは、第一固定部材３０ａの取付片３９上に載置可能な板状の取着片３８と、取着片３８の一方側の端部から上方に延出すると共に上方に向って一方側へ傾斜した板状の軸部３１と、軸部３１における取着片３８よりも所定高さの位置から他方側へ取着片３８よりも長く延出すると共に他方側の端部が一方側の端部よりも高くなるように傾斜し上面に太陽電池モジュール２を載置可能な板状の下側当接片３７と、軸部３１の上端から一方側及び他方側へ夫々下側当接片３７よりも短く突出し太陽電池モジュール２の上面に当接可能な板状の上側当接片３２と、下側当接片３７の上面から上方へ軸部３１よりも低く延出した板状の係止爪部３７ｂと、取着片３８と下側当接片３７の他方側の端部同士を連結するクランク状の壁部３８ｂとを備えている。

ここで、下側当接片３７、取着片３８、及び壁部３８ｂは、本発明の第二載置部に相当している。

また、第二固定部材３０ｂは、取着片３８を貫通し被締結部材２８の雄ねじ部２８ｂを挿通可能な第二開口３８ａと、第二開口３８ａの上方で下側当接片３７を貫通し少なくとも被締結部材２８の頭部２８ａ及び雄ねじ部２８ｂに挿通されたワッシャ２８ｃ（図２（ａ）を参照）を通過可能とし下側当接片３７の一方側と他方側とを結んだ方向に対して直角方向（図１における紙面に対して垂直な方向）へ延びた長孔３７ａとを備えている。この長孔３７ａは、詳細な図示は省略するが、長軸方向の寸法が短軸方向の寸法の約３倍とされている。

この第二固定部材３０ｂは、図２に示すように同一断面形状で長尺状に形成されたアルミニウム等の金属の押出型材を、取付具２０の幅の約３倍の長さに切断したものに、第二開口３８ａ及び長孔３７ａを切削加工したものである。

第二固定部材３０ｂの下側当接片３７は、一方側と他方側とを結んだ方向の長さが、下側当接片３７から上側当接片３２までの高さと略同じに形成されている。また、第二固定部材３０ｂの下側当接片３７は、取着片３８と平行な面に対して一方側よりも他方側が高くなるようにした傾斜した状態から、取着片３８と平行な状態となるように弾性変形可能に形成されている。更に、第二固定部材３０ｂの軸部３１は、取着片３８の面の直角方向に対して一方側へ約５度傾斜している。本実施形態では、軸部３１の取着片３８の面に直角な方向に対する傾斜角度の範囲は、太陽電池モジュール２の下面を取着片３８の面と平行にした状態で、太陽電池モジュール２の枠体２ｂの側面と平行（取着片３８の面に直角）な角度から、太陽電池モジュール２の枠体２ｂの側面と、枠体２ｂの側面における下側の角部４６（図４参照）と立壁部２ｄの端部（上側の角部４５）とを通る面とで形成される角度までの範囲内である。

第二固定部材３０ｂの上側当接片３２は、一方側と他方側の端部から夫々下方に突出した第一垂下片３４及び第二垂下片３５を有している。なお、以下の説明では、上側当接片３２について、軸部３１よりも一方側へ突出した部分を第一上側当接片３２ａとし、軸部３１よりも他方側へ突出した部分を第二上側当接片３２ｂとする。また、第二固定部材３０ｂの係止爪部３７ｂは、他方側の側面が、下側当接片３７の上面における第二上側当接片３２ｂの他方側（第二垂下片３５）の端面と略同一面上となる位置に配置されており、軸部３１との間に隙間を形成している。

本実施形態の第二固定部材３０ｂは、第一固定部材３０ａの取付片３９上に取着片３８を載置した状態で、上側当接片３２の第一垂下片３４及び第二垂下片３５の下端が、第一固定部材３０ａにおける第一載置部３６の上面よりも上側に位置するように、軸部３１が上方へ延出している。

軒カバー５０は、アルミニウム等の金属の押出型材からなる同一断面形状の長尺部材である。軒カバー５０は、図１に示すように、所定長さの底部５０ａと、底部５０ａの他方側の端部から上方へ立上る立壁部５０ｂと、立壁部５０ｂの上端から底部５０ａと平行に他方側へ延びる延出部５０ｃと、延出部５０ｃから第二固定部材３０ｂの上端と略同じ高さまで立上がる頂部５０ｄと、頂部５０ｄから底部５０ａの一方側の端部につながった上でさらに一方側の斜め下方へ延びる側壁部５０ｅと、底部５０ａの他方側の端部付近の下側から下方へ突出した突起部５０ｆと、延出部５０ｃの他方側の端部から上方及び下方へ短く突出した突起部５０ｇとを備えている。

棟カバー５１は、アルミニウム等の金属の押出型材からなる同一断面形状の長尺部材である。棟カバー５１は、図１に示すように、第二固定部材３０ｂの下側当接片３７上に載置される板状の底部５１ａと、底部５１ａの一方側の端部に形成され下側が開口した断面コ字状の下側引掛部５１ｂと、底部５１ａの中央付近から一方側に斜め上方へ第二固定部材の上端と略同じ高さまで延びた側壁部５１ｃと、側壁部５１ｃの上端に形成され上側が開口した断面コ字状の上側引掛部５１ｄとを備えている。

次に、本実施形態の太陽光発電システム１における太陽電池モジュール２の固定方法について主に図３及び図４を参照して説明する。まず、太陽光発電システム１を設置する屋根に対し、設置する太陽電池モジュール２の数や、設置パターンに応じて、取付具２０を設置する。具体的には、複数の取付具２０を、ストッパー２９が備えられた一方の端部側が屋根の流れ方向における軒側を向くようにした状態で、流れ方向へは太陽電池モジュール２の短辺の長さに対応した間隔で略直線状に配置すると共に、屋根の横方向（流れ方向に対して直角方向）へは太陽電池モジュール２の長辺を少なくとも二箇所の位置で固定できる間隔で略並列状に配置し、夫々を屋根材上に固定する。なお、図示は省略するが、本実施形態では、取付具２０が屋根材としてのスレートの上面にブチルゴム等の防水シートを介して、木ねじ等のビスによって固定している。

次に、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを締結部材２６及び被締結部材２８によって仮組みする。詳しくは、被締結部材２８の雄ねじ部２８ｂを取着片３８の第二開口３８ａ及び取付片３９の第一開口３９ａへ順に挿入し、取付片３９の第一開口３９ａから突出する雄ねじ部２８ｂの先端に、締結部材２６の雌ねじ部２６ａを螺合し、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂが夫々雄ねじ部２８ｂに沿って移動できる状態とする。ここで、「仮組み」とは、第二固定部材３０ｂの第二開口３８ａと第一固定部材３０ａの第一開口３９ａとに挿通された被締結部材２８の雄ねじ部２８ｂの先端に、締結部材２６の雌ねじ部２６ａを螺合しただけで締め付けていない状態であり、この状態で締結部材２６を取付具２０の保持部２２に挿入すると、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを取付具２０の溝２０ａの延びた方向へスライドさせることができると共に、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを夫々雄ねじ部２８ｂに沿った方向（取付具２０における上面板２０ｂに対して直角方向）へ夫々移動させることができる状態である。

そして、上記のように第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを仮組みした状態で、第一固定部材３０ａの第一載置部３６が軒側を向くように締結部材２６を取付具２０の保持部２２内へ棟側から挿入し、取付具２０に沿って軒側へスライドさせ、取付具２０を所定位置に配置する。なお、取付具２０の軒側には、上面板２０ｂから下方に突出した半球状のストッパー２９が形成されているので、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂが屋根の傾斜に沿って軒側に動いても、締結部材２６がストッパー２９に当接することで、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂが保持部２２（取付具２０）から外れるのを防止することができる。

続いて、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂの軒側に軒カバー５０を取付ける。具体的には、取付具２０に仮組みの状態で支持させた第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂに対して、第二固定部材３０ｂのみを上方に持ち上げた状態で、第一固定部材３０ａに形成された係止爪部４０に軒カバー５０の突起部５０ｆを上方から係止させると共に、軒カバー５０の突起部５０ｇを第一載置部３６の上端に載置して係止させる。そして、第二固定部材３０ｂを下げて第二固定部材３０ｂの取着片３８を第一固定部材３０ａの取付片３９上に載置することで、第二固定部材３０ｂの第一垂下片３４を、軒カバー５０の突起部５０ｇに係止させる。

その後、被締結部材２８を回転させて締結部材２６に締め付けることで、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを取付具２０に締結して軒カバー５０を固定する。なお、この締め付けの際には、先に長孔３７ａから指を入れて被締結部材２８の頭部２８ａを回してある程度締め付けた上で工具で締め付けても良いし、指を使わずに工具だけで締め付けても良い。

次に、第二上側当接片３２ｂと下側当接片３７との間に、太陽電池モジュール２の軒側の端部を挿入する。詳しくは、下側当接片３７上に、太陽電池モジュール２の軒側の端部を、屋根の面に対して棟側の端部の方が軒側の端部よりも高くなるように傾斜させた状態で載置する（図３（ａ）及び図４の二点鎖線参照）。この際、太陽電池モジュール２におけるフランジ部２ｃを備えた側面（長辺側の側面）が軒側及び棟側を向くように、太陽電池モジュール２を載置する。その後、軸部３１側へ太陽電池モジュール２を押し込みながら太陽電池モジュール２が屋根の面（取付具２０の上面）と平行になるように矢印Ｒ方向へ回動させる。

この際、第二固定部材３０ｂの軸部３１が、上方に向って軒側へ傾斜しているので、太陽電池モジュール２の軒側の端部における下側の角部４６を中心に太陽電池モジュール２を回動させながら挿入すると、軸部３１が傾斜していない場合（取付具２０の長手方向に対して直角の場合）と比較して、軸部３１の側面と当接した太陽電池モジュール２の軒側の端部における上側の角部４５から軸部３１の側面に対して法線方向へ作用する力が小さくなる。従って、軸部３１の側面に沿って摺動する太陽電池モジュール２の上側の角部４５にかかる摺動抵抗が小さくなるので、少ない力で太陽電池モジュール２を回動させながら挿入することができる。

そして、太陽電池モジュール２の軒側の端部を、第二上側当接片３２ｂと下側当接片３７との間に挿入して取付具２０の上面と平行になる位置へ太陽電池モジュール２を回動させると、太陽電池モジュール２の軒側の端部の上面が第二上側当接片３２ｂに当接し、太陽電池モジュール２の軒側の端部の下面が下側当接片３７に当接する。これにより、太陽電池モジュール２の軒側の端部における立壁部２ｄが、軸部３１と第二上側当接片３２ｂの第二垂下片３５との間に嵌め込まれた状態となり、この状態で太陽電池モジュール２を棟側へ引っ張っても立壁部２ｄが第二垂下片３５と係合して、太陽電池モジュール２が棟側へ抜けるのを防止することができる（図３（ｂ）参照）。

また、太陽電池モジュール２を取付具２０の上面と平行になる位置へ回動させると、取付具２０の上面と平行な面に対して棟側が高くなるように傾斜した下側当接片３７の上面が、太陽電池モジュール２の下面によって押圧され、取付具２０の上面と略平行な状態に弾性変形する。これにより、太陽電池モジュール２の軒側の端部に対して下側当接片３７から上向きの付勢力が作用することとなり、太陽電池モジュール２の軒側の端部が下側当接片３７と第二上側当接片３２ｂとで挟持することができ、太陽電池モジュール２の軒側の端部を強固に固定することができる。なお、下側当接片３７の上面が取付具２０の上面と略平行な状態に弾性変形すると、下側当接片３７の棟側端部と取着片３８の棟側端部とを繋いだ壁部３８ｂが第一固定部材３０ａの立壁部３９ｂの上端と当接し、下側当接片３７がこれ以上弾性変形するのを阻止することができる。

太陽電池モジュール２の軒端側を固定したら、次に、太陽電池モジュール２の棟側の端部に、別の第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを取付ける。なお、これらの第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂにおいても、仮組みされた状態で、締結部材２６を対応した位置の取付具２０の棟側から保持部２２内へ挿入し、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂの全体を取付具２０に沿って軒側へスライドさせる。

そして、第一固定部材３０ａの第一載置部３６に、太陽電池モジュール２の棟側の端部のフランジ部２ｃが載置されるように、固定手段３０を軒側に向ってスライドさせ、第一載置部３６の軒側の側面を太陽電池モジュール２の棟端側の枠体２ｂの側面に当接させる（図３（ｃ）参照）。その状態で、第二固定部材３０ｂの第一上側当接片３２ａの第一垂下片３４が、太陽電池モジュール２の立壁部２ｄに上方から係止するように、第二固定部材３０ｂを下方へ移動させる。その後、上記と同様に、被締結部材２８を締結部材２６に締め付けて、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを取付具２０に締結し太陽電池モジュール２の棟側の端部を固定する（図３（ｄ）参照）。これにより、一つの太陽電池モジュール２が、屋根材上に固定された状態となる。

続いて、太陽電池モジュール２の棟側の端部を固定した第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂの第二上側当接片３２ｂと下側当接片３７との間に、別の太陽電池モジュール２の軒側の端部を上記と同様に挿入して固定し（図３（ｅ）参照）、更に、その太陽電池モジュール２の棟側の端部を別の第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂによって上記と同様に取付具２０へ固定する（図３（ｆ）参照）。

そして、最も軒側に配置される太陽電池モジュール２を屋根材上に固定したら、次は、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂの棟側に棟カバー５１を取付ける。具体的には、棟カバー５１の上側引掛部５１ｄが第二垂下片３５に、棟カバー５１の下側引掛部５１ｂが下側当接片３７の係止爪部３７ｂに、夫々係止されるように、棟カバー５１を第二固定部材３０ｂの長手方向（屋根の横方向）端部からスライドさせて下側当接片３７上へ挿入し、その後、ビス５２によって棟カバー５１を下側当接片３７に固定する（図１を参照）。

ところで、夫々の第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂは、別個の取付具２０に固定されるので、隣接した太陽電池モジュール２の高さが異なってしまうことがある。この場合には、取付具２０と第一固定部材３０ａとの間に所定厚さのスペーサを挿入して第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを締結固定することで太陽電池モジュール２同士の高さを調整する。

このように、本実施形態によれば、太陽電池モジュール２を固定する第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを、第二固定部材３０ｂの軸部３１の棟側に固定された太陽電池モジュール２の下側の位置で締結部材２６及び被締結部材２８によって取付具２０へ取付けているので、太陽電池モジュール２を固定する際には、太陽電池モジュール２の軒側の端部では、予め取付具２０に締結された第二固定部材３０ｂにおける下側当接片３７と第二上側当接片３２ｂとの間へ挿入して固定し、太陽電池モジュール２の棟側の端部では、別の第一固定部材３０ａの第一載置部３６に載置した上で別の第二固定部材３０ｂの第一上側当接片３２ａを上面に当接させた状態で締結部材２６及び被締結部材２８によりそれら第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂを取付具２０に締結して固定することで、太陽電池モジュール２の軒側の端部と棟側の端部とを固定することができる。つまり、第二固定部材３０ｂの軸部３１を挟んで屋根の流れ方向の軒側から棟側へ順番に太陽電池モジュール２を固定することができるので、複数の太陽電池モジュール２を屋根材上に設置する際に、複数の太陽電池モジュール２を予め並べる必要がなく、太陽電池モジュール２を順番に屋根材上に固定することで、太陽電池モジュール２に乗らなくても設置作業を行うことができる。従って、太陽電池モジュール２の設置作業時の足場を確保し易くすることができると共に、太陽電池モジュール２を破損し難くすることができ、太陽電池モジュール２の設置に係る作業性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、第二固定部材３０ｂの下側当接片３７が第二上側当接片３２ｂよりも長く延びているので、下側当接片３７と第二上側当接片３２ｂとの間に太陽電池モジュール２の軒側の端部を挿入する時に、下側当接片３７に太陽電池モジュール２の軒側の端部を載置してから、下側当接片３７をガイドにして太陽電池モジュール２を挿入することができ、作業性を向上させることができる。

また、本実施形態によれば、軸部３１が上方に向って軒側へ傾斜しているので、太陽電池モジュール２の軒側の端部における下側の角部４６を中心に太陽電池モジュール２を回動させながら挿入すると、上記のように、軸部３１の側面に沿って摺動する太陽電池モジュール２の上側の角部４５にかかる摺動抵抗が小さくなるので、少ない力で太陽電池モジュール２を回動させながら挿入することができ、太陽電池モジュール２の設置に係る作業性を向上させることができる。

更に、本実施形態によれば、第一固定部材３０ａの第一載置部３６は、取付片３９側を向いた軒側の側面が上方へ向うに従って取付片３９側から遠ざかるように傾斜しており、この側面は、第二固定部材３０ｂの軸部３１に対しても遠ざかるように傾斜しているため、第一載置部３６の側面と軸部３１との間に隙間が形成される。従って、太陽電池モジュール２を押し込む際、軸部３１を若干弾性変形させることができ、ひいては太陽電池モジュール２の摺接抵抗がさらに小さくなり、挿入が一層容易となる。

また、本実施形態によれば、下側当接片３７が太陽電池モジュール２の下面を上向きに付勢しているので、太陽電池モジュール２の軒端側を第二上側当接片３２ｂと下側当接片３７とで挟持することができ、太陽電池モジュール２を強固に固定することができる。

更に、本実施形態によれば、締結部材２６及び被締結部材２８を太陽電池モジュール２の下方に配置する共に、板状の軸部３１を上方へ延出させて軸部３１を挟んで軒側と棟側に配置された太陽電池モジュール２の上面を上側当接片３２で下方へ押圧して固定しているので、太陽電池モジュール２同士の間にこれらを配置するためのスペースを確保する必要がなくなり、太陽電池モジュール２同士の隙間を極力小さくすることができる。特に、隣接した太陽電池モジュール２が、第二固定部材３０ｂの軸部３１のみを挟んで支持されるため、太陽電池モジュール２同士を可及的に接近させることができる。従って、屋根の面積に対する太陽電池モジュール２の面積の割合を大きくし、発電効率を高めることが可能となる。また、太陽電池モジュール２同士の隙間を覆うカバーが不要となり、ひいては部品点数が少なくなり、コストを低減することができる。

また、本実施形態によれば、太陽電池モジュール２が載置された第一載置部３６や第二載置部（下側当接片３７、取着片３８、及び壁部３８ａ）を、角筒状に形成しているので、強靭な構造となり、例えば強風等によって太陽電池モジュール２から第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂ側へ作用する荷重が比較的大きくなっても、しっかりと支持することができる。

更に、本実施形態によれば、第二固定部材３０ｂの下側当接片３７における取着片３８に形成された第二開口３８ａの直上の位置に、締結部材２６に螺合させる被締結部材２８が通過可能な長孔３７ａを備えているので、第二開口３８ａ及び第一開口３９ａを貫通して被締結部材２８を締結部材２６に対して螺合させたり締め付けたりする際に、被締結部材２８の頭部２８ａを指で摘んだままの状態で長孔３７ａを貫通させることができる。従って、被締結部材２８を螺合させたり締め付けたりする際に、被締結部材２８の頭部２８ａを押さえたり軽く回したりすることができるので、第一固定部材３０ａ及び第二固定部材３０ｂの仮組み作業や被締結部材２８の締結作業を行い易くすることができる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

例えば、上記実施形態では、太陽電池モジュール２を屋根の流れ方向に対して二つ配置したものを示したが、太陽電池モジュール２を一つのみとしてもよく、あるいは三つ以上配置しても良い。また、上記実施形態では、複数の固定手段３０を別々の取付具２０に固定するものを示したが、一本の長尺の取付具、あるいは短尺の取付具を屋根の流れ方向に複数連結させたものを用い、それらに複数の固定手段３０を固定するようにしても良い。

また、上記の実施形態では、第二固定部材３０ｂにおける太陽電池モジュール２を載置する下側当接片３７と、第二固定部材３０ｂを第一固定部材３０ａの取付片３９に載置する取着片３８との間に空間が形成された構成のものを示したが、下側当接片３７と取着片３８とが一体となった肉厚の板状としても良い。なお、この場合、被締結部材２８を挿通させる第二開口３８ａとして、被締結部材２８の頭部２８ａやワッシャ２８ｃを収容可能な座繰りを有した段付き孔とすれば良い。

更に、上記実施形態では、取付具２０によって保持される締結部材２６としてナット状のものを用い、被締結部材２８としてボルトを用いるものを示したが、締結部材として根角ボルトを用い、その締結部材に締結される被締結部材としてナットを用いるようにしても良い。

また、上記実施形態では、太陽電池モジュール２として、フランジ部２ｃ及び立壁部２ｄを有するものを示したが、フランジ部のみを有する太陽電池モジュール、またはフランジ部及び立壁部を備えない太陽電池モジュールを使用するようにしても良い。

さらに、上記実施形態では、取付具２０を屋根材に直接取付けるものを示したが、屋根材上または野地板に取付けられた所定の支持部材を介して取付けるようにしても良い。

２ 太陽電池モジュール
２０ 取付具
２２ 保持部
２６ 締結部材
２８ 被締結部材
３０ａ 第一固定部材
３０ｂ 第二固定部材
３１ 軸部
３２ 上側当接片
３６ 第一載置部
３７ 下側当接片（第二載置部）
３８ 取着片（第二載置部）
３８ａ 壁部（第二載置部）
３９ 取付片
４５ 角部

特開２０１０−２６１２５７号公報

Claims (4)

1. 屋根材上に配置された取付具と、
   該取付具によって所定方向へのみスライド可能に保持された締結部材と、
   該締結部材の上方の位置で前記取付具に載置された取付片、及び該取付片の前記所定方向の一方側の端部に立設され太陽電池モジュールが載置された第一載置部を備える第一固定部材と、
   該第一固定部材の前記取付片上に載置されると共に上面に前記第一載置部に載置された太陽電池モジュールとは異なる太陽電池モジュールが載置された第二載置部、該第二載置部の前記所定方向の一方側の端部に立設され少なくとも該所定方向の他方側を向いた側面が上方へ向うに従って該所定方向の一方側へ傾斜した軸部、及び該軸部の上端から前記所定方向の一方側及び他方側へ夫々前記第二載置部よりも短く突出し前記第一載置部及び前記第二載置部に夫々載置された太陽電池モジュールの上面に夫々当接した上側当接片を備える第二固定部材と、
   該第二固定部材における前記第二載置部の上面よりも下側の位置で前記締結部材に締付けられ、前記第一固定部材及び前記第二固定部材を前記取付具に締結した被締結部材と
   を具備することを特徴とする太陽電池モジュールの固定構造。
2. 前記軸部は、
   板状に形成され、全体が上方へ向うに従って前記所定方向の一方側へ傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの固定構造。
3. 前記第二載置部は、
   前記上側当接片と前記第二載置部との間への太陽電池モジュールの挿入により、少なくとも上面が太陽電池モジュールの下面に沿った形状に弾性変形していることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュールの固定構造。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の太陽電池モジュールの固定構造を構築するための太陽電池モジュールの固定方法であって、
   前記締結部材及び前記被締結部材によって前記取付具に固定された前記第二固定部材の前記第二載置部上に、太陽電池モジュールの一方側の端部を、他方側の端部が高くなるように傾斜した状態で載置させると共に、太陽電池モジュールの一方側の端部における上側の角部を前記軸部に当接させた状態で前記取付具の上面と平行になるように太陽電池モジュールを回動させることで、太陽電池モジュールの一方側の端部を固定することを特徴とする太陽電池モジュールの固定方法。
   

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