JP5705380B2 - 太陽電池モジュールの固定構造 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池モジュールを屋根上に設置するための太陽電池モジュールの固定構造に関するものである。
太陽電池モジュールを屋根上に設置するための固定構造としては、屋根瓦やスレート等の屋根材の上側に屋根の傾斜方向(流れ方向とも称す)へ延びるように複数の長尺の縦桟を、屋根の横方向へ所定間隔で固定した上で、それら縦桟の上に、屋根の横方向へ延びるように複数の長尺の横桟を太陽電池モジュールの短辺の長さに合せた間隔で固定して井桁状の取付架台を形成し、その取付架台の横桟に太陽電池モジュールの長辺を載置して固定するようにしたものが種々提案されている(特許文献1及び特許文献2)。
しかしながら、特許文献1及び特許文献2のような固定構造では、取付架台を井桁状に形成しているので、多くの桟部材を必要とし、部品点数が多く、太陽電池モジュールの設置にかかるコストが高くなる問題があった。
これに対して、本願出願人は、屋根材の上側に、複数の長尺の桟部材を並列に固定すると共に、桟部材に対して締結部材をその延びた方向へスライド可能に支持させ、桟部材に対して太陽電池モジュールの対向した一対の辺が交差するように太陽電池モジュールを複数の桟部材上に載置した上で、桟部材に支持された締結部材を介して固定部材により太陽電池モジュールを桟部材側へ押圧して固定するようにしたものを提案している(特許文献3)。
これにより、屋根材の上側に所定間隔で固定した長尺状の桟部材に太陽電池モジュールを直接載置して固定しているので、桟部材を井桁状に組んで取付架台を構成する必要が無く、太陽電池モジュールの設置に係る部品点数を少なくすることができ、コストを低減させることができる。
ところで、特許文献1乃至特許文献3では、複数の太陽電池モジュールの上面が同一面に揃った状態となるように、屋根材の上側に複数の長尺状の桟部材(縦桟)を並列に固定する時に、各桟部材の上面が屋根の面に平行な同一面となるように固定していた。つまり、複数の桟部材の上面を屋根の面に対して同じ高さに揃える不陸調整を行って固定していた。しかしながら、複数の桟部材を不陸調整するには、熟練した技術を要すると共に手間がかかる問題があった。また、不陸調整が不十分な場合、桟部材上に載置した複数の太陽電池モジュールの上面が同一面とならず(揃わず)、区々な状態となってしまい、屋根上の見栄えが悪くなる問題があると共に、太陽電池モジュールを桟部材へ固定した時に、太陽電池モジュールが捩れて破損してしまう虞があった。なお、ここでは、不陸調整として、複数の太陽電池モジュールの上面を同一面とする他に、太陽電池モジュールの上面と特定の面(例えば、屋根の面、設置場所の緯度に基いた最適な配置面、等)との平行度の調整も含んでいる。
一方、屋根上に複数の太陽電池モジュールを設置する場合、太陽電池モジュールを接地する必要があるが、各太陽電池モジュールを夫々別々に接地すると、太陽電池モジュールの数だけ接地線を屋根上から地面等へ延ばす必要があり、配線が煩雑になると共に手間がかかる問題があった。そのため、各太陽電池モジュールにおける金属製の枠体に接地用の端子をビス止めすると共に、各端子同士を電線ケーブルで接続して各太陽電池モジュール同士を接地し、一つの太陽電池モジュールから地面や金属製の構造物等へ接地線を延ばしていた。
しかしながら、この場合、太陽電池モジュールの枠体に孔を開けてビス止めすることとなるので、ビス止めする位置によっては太陽電池モジュール内部の機器を傷付けてしまう虞があった。また、太陽電池モジュールの枠体に孔を開けるので、その孔の部位が風雨に曝されることで腐蝕し易くなり、枠体の腐蝕によって太陽電池モジュールの耐久性が低下してしまう虞があった。
これに対して、特許文献2では、横桟に載置された一対の太陽電池モジュールを上側から同時に押え付けて固定する金属製の押圧部材に、太陽電池モジュールの枠体の上面に突き刺さる突起を備えることで、押圧部材を介して太陽電池モジュール同士を接地することが提案されている。しかしながら、特許文献2の場合、接地するための突起を太陽電池モジュールの上側から突き刺しているので、突起が突き刺さされた部位に雨水等が溜まり易くなる。そして、突起が突き刺さされた部位に水が溜まった状態で、突起と太陽電池モジュール(枠体)との間に電気が流れると、その部位で電蝕が発生し、枠体の腐蝕によって太陽電池モジュールの耐久性が低下する虞があった。
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上面を揃える不陸調整を簡単に行うことができると共に太陽電池モジュールを良好な状態で接地することが可能な太陽電池モジュールの固定構造の提供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、「屋根上に設置され一方向へ延びた溝を上面に有する載置部材と、該載置部材の前記溝から上方へ延出した雄ネジ部と、該雄ネジ部が貫通した前記溝の延びた方向の一方側へ開放したスリット、及び該スリットよりも他方側で貫通した貫通孔を備え、前記載置部材の上面に少なくとも一つ積重された平板状のシム部材と、該シム部材の上面に載置され、前記雄ネジ部が貫通した挿通孔、該挿通孔の他方側で前記シム部材の前記貫通孔を通して前記載置部材の溝内へ垂下した垂下部、及び前記挿通孔を挟んで前記溝の延びた方向に離間した位置から夫々上方へ突出して前記雄ネジ部から前記溝の延びた方向に離間して載置された太陽電池モジュールの下面に突き刺さった複数の上突出部を備え、導電性を有した平板状の接続部材と、該接続部材に載置された太陽電池モジュールの上端側に当接し、前記雄ネジ部と雌ネジ部との螺合によって太陽電池モジュールを下方へ押圧している固定部材とを具備する」ことを特徴とする。
ここで、「溝」が延びた「一方向」としては、「屋根の流れ方向」、「屋根の横方向(流れ方向に対して直角方向)」、「屋根の流れ方向及び横方向を除いた屋根の面に平行な方向」、等を例示することができる。また、溝が延びた方向と載置部材との関係としては、「押出型材からなる載置部材の押出方向と溝が延びた方向とを一致させたもの」、「載置部材の長手方向を溝が延びた方向と一致させたもの」、等を例示することができる。
また、「載置部材」としては、「屋根材の上面に直接取付けたもの」、「屋根材の上面に取付けられた支持部材に取付けたもの」、「屋根材を支持する屋根構造体(例えば、野地板、垂木、等)に取付けられた支持部材における屋根材の上側へ延出した部位に取付けたもの」、等を例示することができる。なお、載置部材を構成する材料としては、アルミ合金、鉄、鉄合金、等を用いることができる。
更に、載置部材における「溝」としては、「延びた方向の両端が閉鎖された長孔状のもの」、「一定の幅で延びた部位の一端に、その幅よりも大径の孔を有したもの」、「一定の幅で延びた部位の所定方向の中間位置に、その幅よりも大径の孔を有したもの」、「延びた方向の両端のうち少なくとも一方が開放されたもの」、等を例示することができる。なお、「溝」は、上下に貫通したものでも良いし、底を有した上下に貫通していないものでも良い。
また、「雄ネジ部」としては、「雄ネジ部材として雄ネジ部の一端に大径の頭部が形成されたもの」、「雄ネジ部のみからなるもの」、等を例示することができる。また、「雌ネジ部」としては、「雌ネジ部材としてのナットの雌ネジ部」、「載置部材の溝内に形成された雌ネジ部」、等を例示することができる。更に、雄ネジ部と雌ネジ部との関係としては、「雄ネジ部の下端に形成された大径の頭部が載置部材内に配置され、雄ネジ部の上端から雌ネジ部を螺合したもの」、「雄ネジ部の上端に大径の頭部が形成され、雄ネジ部の下端が載置部材内の雌ネジ部に螺合したもの」、「雄ネジ部の下端が載置部材内の雌ネジ部に螺合すると共に雄ネジ部の上端から雌ネジ部を螺合したもの」、等を例示することができる。
更に、「シム部材」は、同じ厚さのものを複数用意しても良いし、複数の異なる厚さのものを夫々複数用意しても良い。また、「シム部材」は、その厚さが一方側から他方側へ変化しているもの、つまり、下面に対して上面が相対的に傾斜したものでも良い(例えば、楔状、台形状、など)。また、シム部材を構成する材料としては、アルミ合金、鉄、銅、等の金属や、合成樹脂等を用いることができる。
また、「接続部材」は、厚さがシム部材より薄いものが望ましい。また、接続部材を構成する材料としては、導電性を有するものであれば良く、ステンレス合金、鉄、アルミ合金、銅、等の金属を用いることができる。なお、接続部材は、シム部材よりも硬いものを用いることが望ましい。
また、「固定部材」としては、「雄ネジ部から溝の延びた方向の両側へ離間して載置された一対の太陽電池モジュールを同時に押圧できるもの」、「雄ネジ部から溝の延びた方向の一方へ離間して載置された太陽電池モジュールのみを押圧できるもの」、等を例示することができる。なお、固定部材を構成する材料としては、アルミ合金、鉄、鉄合金、等を用いることができる。
本発明によると、屋根材上に設置された載置部材の上面に積重されたシム部材の数を変更することで、太陽電池モジュールの高さを変更することができ、太陽電池モジュールの上面を揃える不陸調整を簡単に行うことができる。
また、シム部材のスリットを、一方側へ開放しているので、雄ネジ部をその横(軸直角方向)から開放した部位を通してスリット内へ挿入することができる。つまり、太陽電池モジュールが載置された接続部材の挿通孔に雄ネジ部を挿通させた状態でも、雄ネジ部における載置部材と接続部材との間にシム部材を挿入することができる。従って、太陽電池モジュールの下側の接続部材を雄ネジ部から抜かなくても、シム部材を接続部材と載置部材との間へ簡単に挿入することができ、太陽電池モジュールの不陸調整を簡単に行うことができる。
更に、雄ネジ部から溝の延びた方向へ離間して載置された太陽電池モジュールの下面に、導電性を有した接続部材の上突出部を突き刺しているので、上突出部を突き刺した部位に雨水等が溜まり難く、電蝕が発生するのを可及的に抑制することができ、太陽電池モジュールを良好な状態で接地(電気的に接続)することができる。また、上述したように、電蝕の発生を可及的に抑制することができるので、太陽電池モジュール(の枠体)が腐蝕するのを防止して、太陽電池モジュールの耐久性の低下を抑制することができる。なお、接続部材の上面に対して雄ネジ部の両側に太陽電池モジュールを載置した場合、夫々の太陽電池モジュールの下面に上突出部が突き刺さるので、隣接した太陽電池モジュール同士を簡単に接地することができる。
また、シム部材に貫通孔を備えると共に、接続部材にシム部材の貫通孔を貫通して溝内へ垂下した垂下部を備えているので、垂下部が溝内に当接することで、載置部材に載置されたシム部材及び接続部材が回転するのを防止することができる。従って、雄ネジ部を挟んで備えられた複数の上突出部を、確実に溝の延びた方向へ離間した状態とすることができる。これにより、雄ネジ部から溝の延びた方向へ離間して載置された太陽電池モジュールの下面に、上突出部を確実に突き刺すことができ、太陽電池モジュールを良好な状態で接地することができる。
また、本発明に係る太陽電池モジュールの固定構造は、上記の構成に加えて、「前記上突出部は、少なくとも前記載置部材の上面の直上に配置した」ことを特徴としても良い。
ところで、接続部材の上突出部を、載置部材の上面の直上以外、つまり、載置部材の溝の直上や載置部材の上面よりも外側の位置に配置した場合、固定部材により太陽電池モジュールを下方(載置部材側)へ押圧した際に、それらの位置では上突出部の直下が支えられていない状態となる。そのため、接続部材やシム部材の厚さによっては、太陽電池モジュールの下面から上突出部に作用する押圧力によって、上突出部が突き刺さらずに、接続部材やシム部材が変形してしまい、太陽電池モジュールの接地が不十分になる虞がある。
これに対して、本発明では、接続部材の複数の上突出部を、少なくとも載置部材における上面の直上に配置したので、上突出部の直下を載置部材の上面で支持して、上突出部の部位が下方へ変形するのを防止することができる。従って、上突出部を太陽電池モジュールの下面へ確実に突き刺すことができ、雄ネジ部から溝が延びた方向へ離間して載置された太陽電池モジュールを確実に接地することができる。
更に、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、「下方へ突出して前記シム部材に突き刺さった下突出部を更に有し、且つ、前記シム部材は、前記接続部材よりも前記溝の延びた方向が長く形成され、前記接続部材よりも外側で貫通したビス孔を更に有した」ことを特徴としても良い。
本発明によると、接続部材にシム部材に突き刺さる下突出部を備えると共に、シム部材における接続部材よりも外側の位置にビス孔を備えているので、接続部材に太陽電池モジュールを載置した状態で、シム部材のビス孔を用いて接地線の先端に取付けられた端子をビス止めすれば、太陽電池モジュールの側面等に端子をビス止めしなくても、地面等に接地する接地線を簡単に取付けることができる。
このように、本発明によると、太陽電池モジュールの上面を揃える不陸調整を簡単に行うことができると共に太陽電池モジュールを良好な状態で接地することが可能な太陽電池モジュールの固定構造を提供することができる。
(a)は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側面断面図であり、(b)は(a)におけるA−A断面図である。 図1(a)を各部材毎に分解して示す分解図である。 図1における載置部材、雄ネジ部材、シム部材、及び接続部材を夫々示す斜視図である。
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について、図1乃至図3に基いて詳細に説明する。本実施形態の太陽電池モジュールの固定構造(以下、単に固定構造とも称す)を適用した太陽光発電システム1は、屋根上に複数の太陽電池モジュール2を設置したものであり、複数の太陽電池モジュール2を屋根の流れ方向、及び図示は省略するが屋根の横方向(流れ方向に対して直角方向)へ夫々上面が略同一面となるように列設したものである。本実施形態では、屋根の流れ方向を本発明の溝が延びた方向としている。
本実施形態の太陽光発電システム1は、図1等に示すように、建物の屋根を構成する屋根材(図示しない)上に取付けられる載置部材10と、載置部材10の上面から上方へ延出する雄ネジ部21を有した雄ネジ部材20と、雄ネジ部21が貫通し載置部材10の上面に少なくとも一つ積重される平板状のシム部材30と、シム部材30の上面に載置されると共に雄ネジ部21が貫通し、雄ネジ部21を挟んで両側に太陽電池モジュール2を載置可能な導電性を有した平板状の接続部材40と、接続部材40を貫通した雄ネジ部21を挟んで屋根の流れ方向の少なくとも一方側に載置される太陽電池モジュール2とを備えている。
また、太陽光発電システム1は、接続部材40の上面に載置されると共に雄ネジ部21が貫通し、雄ネジ部21を挟んで屋根の流れ方向の両側に配置された太陽電池モジュール2同士の間隔を位置決めする位置決め部材50と、位置決め部材50の上方に配置されると共に雄ネジ部21が貫通し、雄ネジ部21を挟んで両側に配置された太陽電池モジュール2を下方へ押圧可能な第一固定部材60と、雄ネジ部21が貫通すると共に雄ネジ部21の一方側に配置された太陽電池モジュール2のみを下方へ押圧可能な第二固定部材70と、第一固定部材60及び第二固定部材70の上側から雄ネジ部21に螺合される雌ネジ部(図示は省略)を有した雌ネジ部材80とを備えている。
また、太陽光発電システム1は、雌ネジ部材80と第一固定部材60及び第二固定部材70との間に配置され雄ネジ部材20の雄ネジ部21が挿通される平座金81とバネ座金82とを備えている。なお、本実施形態における雌ネジ部材80は、本実施形態では六角ナットとされている。更に、太陽光発電システム1は、地面等に接続される接地線85と、接地線85の先端に取付けられた端子86と、端子86をシム部材30に取付けるビス87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を構成する各部材について詳細に説明する。まず、太陽光発電システム1の太陽電池モジュール2は、複数の太陽電池セルを有し外形が多角形状とされた板状の太陽電池パネル2aと、太陽電池パネル2aの外周を支持する長尺の枠体2bとを備えている。また、図示は省略するが、太陽電池モジュール2は、太陽電池パネル2aにより発電した電気を出力し裏側(下側)から延出した出力ケーブルを備えている。なお、図示は省略するが、本実施形態の太陽電池モジュール1は、外形が長辺と短辺を有した矩形状(長方形状)とされている。また、太陽電池モジュール2の枠体2bは、本実施形態ではアルミ合金の押出型材とされており、表面に酸化皮膜や塗料からなる表面層を備えている。
また、太陽光発電システム1の載置部材10は、図1に示すように、屋根材上に載置される板状のベース部10aと、ベース部10aから上方へ延出した一対の外壁部10bと、一対の外壁部10bにおける互いに対向した側面から互いに接近する方向へ夫々延出した一対の外天板部10cと、一対の外天板部10cにおける互いに対向した端部から上方へ延出した一対の内壁部10dと、一対の内壁部10dの上端同士を繋ぐ板状の内天板部10eと、内天板部10eよりも下側で一対の内壁部10dにおける互いに対向した側面から互いに接近する方向へ夫々延出した一対の棚部10fと、一対の棚部10fにおける互いに対向した端部から下方へ延出した垂壁部10gとを備えている。この載置部材10は、図3に示すように、略同一断面形状で一方向へ延びている。
また、載置部材10は、内天板部10eを上下に貫通し長手方向へ延びた溝10hと、溝10hの長手方向の一端部と連通し溝10hの幅よりも大径で内天板部10eを上下に貫通した挿通孔10iと、挿通孔10iとは溝10hの反対側且つ溝10hの外側の位置で内天板部10eを上下に貫通した貫通孔10jと、を備えている。また、載置部材10は、ベース部10aにおける長手方向の略中央で一対の外壁部10bの外側の位置と、ベース部10aにおける挿通孔10i及び貫通孔10jに対して略同心となる位置とに、上下に夫々貫通した取付孔10kを備えている。
この載置部材10の一対の外壁部10bは、ベース部10aの両端からベース部10aの幅(図1(b)における左右方向の寸法)の約1/4の位置よりもやや外側の位置で、上方へ夫々延出している。また、一対の外壁部10bは、上端が互いに対向する方向へ夫々少し折れ曲がっている。更に、載置部材10の外天板部10cは、一対の外壁部10bの間の幅の約1/4の幅で互いに対向する方向へ延出している。
また、載置部材10の内天板部10eは、上面が一対の外壁部10bの上端と同じ高さに形成されている。また、内天板部10eは、幅方向の両端が内壁部10dよりも外側へ延出している。更に、載置部材10の棚部10fは、載置部材10の幅方向中央へ向って下方へ夫々斜めに延出している。また、載置部材10の一対の垂壁部10gの間の幅は、溝10hの幅よりも広く形成されている。
更に、載置部材10の溝10hは、内天板部10eにおける幅方向の中央に形成されている。載置部材10の挿通孔10i及び貫通孔10jは、それらの下方に形成された取付孔10kを通して載置部材10を屋根材上へ取付けるための取付ビスの頭部や座金及びパッキング等が通過可能な径とされている。
本実施形態の載置部材10は、内天板部10eの下面における一対の棚部10fや垂下部10gの間に、本発明の雄ネジ部を備えた根角ボルトや鍔付きボルトの頭部、或いは、本発明の雄ネジ部と螺合する雌ネジ部を備えた鍔付きナットを挿入することで、それらを長手方向へスライド可能且つ回転不能に支持することができる。具体的には、根角ボルトの場合、頭部を内天板部10eと棚部10fとの間に位置させると共に、根角部をその対向した側面が溝10hの側面に当接するように位置させることで、スライド可能且つ回転不能に支持することができる。また、鍔付きボルトや鍔付きナットの場合、鍔の部位を内天板部10eと棚部10fとの間に位置させると共に、外周面が多角形状の部位をその対向した側面が一対の垂壁部10gの側面に当接するように位置させることで、スライド可能且つ回転不能に支持することができる。
また、本実施形態の載置部材10は、内天板部10eの幅方向外側に外壁部10b、外天板部10c、及び内壁部10dによって形成された上方へ開口した窪みを備えている。この窪みを用いて太陽電池モジュール2から延出した出力ケーブル等を保持することができる。
因に、本実施形態の載置部材10は、アルミ合金の押出型材を必要な長さに切断すると共に、溝10h、挿通孔10i、貫通孔10j、及び取付孔10kを切削等により加工したものである。また、本実施形態の載置部材10は、表面に酸化皮膜や塗料からなる表面層を備えている。
太陽光発電システム1の雄ネジ部材20は、図3に示すように、外周にネジが形成された棒状の雄ネジ部21と、雄ネジ部21の一端側に形成され外周が多角形(本例では略正方形)の根角部22と、根角部22の一端側に形成され雄ネジ部21よりも大径の頭部23とを備えている。本実施形態の雄ネジ部材20は、所謂、根角ボルトと呼ばれるものである。雄ネジ部材20の根角部22(雄ネジ部21の径)は、一辺が載置部材10における溝10hの幅よりも若干短く形成されている。
また、太陽光発電システム1のシム部材30は、矩形の細長い平板状に形成されており、長手方向の中央で貫通すると共に長手方向の一方側へ開放されたスリット31と、スリット31よりも長手方向の他方側で貫通した貫通孔32と、貫通孔32よりも長手方向の他方側で貫通したビス孔33とを備えている。
シム部材30のスリット31は、図3に示すように、略U字状に形成されている。また、スリット31は、その幅(長手方向に対して直角方向)が、載置部材10の溝10hと略同じ幅とされている。また、シム部材30の貫通孔32は、スリット31の幅と略同じ長さに延びた角孔に形成されている。
因に、本実施形態のシム部材30は、厚さ1mm〜5mmのアルミ板によって形成されており、表面に酸化皮膜や塗料からなる表面層を備えている。
更に、太陽光発電システム1の接続部材40は、略矩形の薄板で、導電性を有した材料によって形成されている。この接続部材40は、中央を貫通し雄ネジ部21が通過可能な挿通孔41と、挿通孔41よりも長手方向の一方側の位置から下方へ延出した垂下部42と、長手方向の一方側及び他方側の端部付近から夫々上方へ突出した複数の上突出部43と、長手方向の一方側及び他方側の端部付近から夫々下方へ突出した複数の下突出部44とを備えている。
接続部材40の垂下部42は、図3に示すように、長手方向に対して直角方向及び下方へ延びた板状に形成されている。また、垂下部42は、挿通孔41の中心からの位置が、シム部材30におけるスリット31の他端部を形成する半円形状の部位の中心から貫通孔32までの距離と対応した位置とされている。これにより、接続部材40の垂下部42は、挿通孔41の中心とスリット31の半円形状の部位の中心とを一致させると、シム部材30の貫通孔32を貫通することができる。
また、接続部材40の上突出部43及び下突出部44は、挿通孔41を中心として垂下部42よりも遠い位置に夫々配置されており、長手方向の一方側及び他方側の端部に沿って交互に列設されている。具体的には、複数の上突出部43及び下突出部44は、図3に示すように、幅方向の中央に沿って挿通孔41の径の範囲内が除かれるように、端部に沿って列設されていると共に、挿通孔41を中心として点対称に夫々配置されている。
本実施形態の接続部材40は、シム部材30よりも、長さが短く形成されていると共に、幅が長く形成されている。また、接続部材40は、シム部材30よりも薄い厚さ0.1mm〜1mmのステンレス板によって形成されており、垂下部42が屈曲形成されていると共に、上突出部43及び下突出部44が打抜き加工又はバーリング加工によって形成されている。
また、太陽光発電システム1の位置決め部材50は、平板状の底板51と、底板51の両端から立設された一対の当接片52と、一対の当接片52の間の中心に形成され雄ネジ部材20の雄ネジ部21が通過可能な通過孔53とを備えている。位置決め部材50の一対の当接片52は、通過孔53の中心に対して、接続部材40における挿通孔41の中心から垂下部42までの距離よりも短い位置に形成されている。
更に、太陽光発電システム1の第一固定部材60は、平板状の基板部61と、基板部61の両端から上方へ延出した一対の立壁部62と、一対の立壁部62の上端から互いに離反する方向へ夫々延出し太陽電池モジュール2の上面に当接可能な当接部63と、一対の立壁部62の間の中心で基板部61を貫通し雄ネジ部材20の雄ネジ部21が通過可能な通過孔64とを備えている。第一固定部材60は、一対の立壁部62の外側面同士の間隔が、位置決め部材50の一対の当接片52の外側面同士の間隔よりも若干狭く形成されている。
また、太陽光発電システム1の第二固定部材70は、平板状の基板部71と、基板部71の一端側から上方へ延出した立壁部72と、立壁部72の上端から基板部71とは反対方向へ延出し太陽電池モジュール2の上面に当接可能な当接部73と、基板部71における一端と他端との間の略中心で貫通し雄ネジ部材20の雄ネジ部21が通過可能な通過孔74と、基板部71の他端側から下方へ延出した脚部75と、脚部75よりも若干短く基板部71の一端側から下方へ延出した下壁部76とを備えている。この第二固定部材70は、当接部73の下面から脚部75の下端までの高さが、太陽電池モジュール2の高さと略同じとされている。
本実施形態の位置決め部材50、第一固定部材60、及び第二固定部材70は、夫々アルミ合金の押出型材を、例えば、載置部材10における一対の外壁部10bの間よりも長い長さに切断した上で、夫々の通過孔53,64,74を切削等により加工したものである。また、本実施形態の位置決め部材50、第一固定部材60、及び第二固定部材70は、表面に酸化皮膜や塗料からなる表面層を備えている。
続いて、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の固定構造について、施工方法と共に詳細に説明する。まず、太陽光発電システム1を設置する屋根上に対し、設置する太陽電池モジュール2の数や、太陽電池モジュール2の設置パターン等に応じて、複数の載置部材10を適宜の間隔で配置して屋根材上に取付ける。載置部材10の配置パターンとしては、例えば、屋根の流れ方向に対して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)に対しては太陽電池モジュール2の長辺の少なくとも二箇所を固定できる間隔で配置し、少なくとも四つの載置部材10で一つの太陽電池モジュール2を固定するように配置する。
本実施形態では、図示は省略するが、屋根材としてスレートや、トタン等の金属屋根を想定しており、屋根材と載置部材10のベース部10aとの間にブチルゴムや樹脂等からなるシート状のシーリング部材を挟んだ状態で、ベース部10aの上側から取付孔10kを通して所定の取付ビスを屋根材の上側から野地板や垂木へ捻じ込んで載置部材10を取付ける。
なお、載置部材10を屋根材上に取付ける際には、載置部材10の溝10hが延びた方向(長手方向)を屋根の流れ方向と一致させると共に、挿通孔10iが溝10hに対して棟側となる向きとする。
次に、雄ネジ部材20を、その頭部23が下端となる向きで、屋根材上に取付けた載置部材10の挿通孔10iへ挿入した上で、雄ネジ部材20の頭部23を更に載置部材10における内天板部10cと棚部10fとの間へ挿入して軒側へスライドさせる。これにより、雄ネジ部材20の雄ネジ部21が、載置部材10の溝10hから上方へ延出した状態となると共に、頭部23が内天板部10cと棚部10fとの間に支持されて溝10hの延びた方向(屋根の流れ方向)へ溝10hの長さ分スライドさせることができる状態となる(図3を参照)。
また、雄ネジ部材20の頭部23を内天板部10cと棚部10fとの間に支持させた状態では、雄ネジ部材20の根角部22が、溝10h内に位置した状態となる。これにより、根角部22の側面と溝10hの側面とが当接することで、雄ネジ部材20が雄ネジ部21の軸芯周りに回転するのを規制することができ、雄ネジ部材20を回転不能に支持することができる。
その後、載置部材10の上面から上方へ延出した雄ネジ部材20の雄ネジ部21に、接続部材40の挿通孔41を挿通させる。この際に、接続部材40の垂下部42が、下方へ(載置部材10側へ)延出すると共に挿通孔41よりも棟側に位置するように、接続部材40を向ける。そして、接続部材40の垂下部42が載置部材10の溝10h内へ挿入されるように接続部材40を載置部材10における内天板部10cの上面に載置する。
続いて、最も軒側に取付けられた載置部材10に対して、上方へ延出した雄ネジ部21の棟側に太陽電池モジュール2の長辺側を載置する。そしで、雄ネジ部21に、第二固定部材70の当接部73が棟側を向いた状態で通過孔74を挿通する。この状態で、太陽電池モジュール2の軒側の辺が屋根の流れ方向に対して軒から略平行となるように太陽電池モジュール2の位置を調節すると共に、太陽電池モジュール2の軒側の辺が屋根の面に対して略平行となるように不陸調整を行う。
不陸調整は、主に太陽電池モジュール2が載置された複数の載置部材10における低い側に対して行う。具体的には、不陸調整を行う載置部材10に載置された太陽電池モジュール2を接続部材40及び第二固定部材70ごと持ち上げて接続部材40と載置部材10との間に隙間を形成して、接続部材40と載置部材10との間へ必要な数のシム部材30を挿入する。この際に、シム部材30のスリット31内へ雄ネジ部21を挿入させると共に貫通孔32に接続部材40の垂下部42を挿入させる。これにより、シム部材30の貫通孔32を貫通して接続部材40の垂下部42が、載置部材10の溝10h内へ挿入され、接続部材40及びシム部材30が載置部材10に対して回転不能となる。
太陽電池モジュール2における軒側の辺の不陸調整が完了したら、各第二固定部材70の上側から雄ネジ部21に、平座金81及びバネ座金82を挿入させた上で、雌ネジ部材80を螺合させる。そして、雌ネジ部材80を締め付けることで第二固定部材70の当接部73により太陽電池モジュール2の軒側の辺を下方へ押圧して固定する。これにより、接続部材40の上突出部43及び下突出部44が太陽電池モジュール2(枠体2b)の下面及びシム部材30又は載置部材10の上面に突き刺さった状態となる。
なお、以下も含めて、複数の載置部材10における不陸調整の必要にない箇所では、載置部材10と接続部材40との間にシム部材30を配置することなく、載置部材10上に接続部材40を直接載置して太陽電池モジュール2を固定する。
次に、軒側の辺が固定された太陽電池モジュール2の棟側の辺に対して不陸調整を行い、上述と同様に、接続部材40と載置部材10との間に必要な数のシム部材30を挿入する。太陽電池モジュール2における棟側の辺の不陸調整が完了したら、その載置部材10から上方へ延出した雄ネジ部21に、位置決め部材50の通過孔53を挿通させる。そして、雄ネジ部材20を溝10hに沿ってスライドさせることで、シム部材30、接続部材40及び位置決め部材50を一緒に軒側の方向へスライドさせて、位置決め部材50の軒側の当接片52を太陽電池モジュール2の棟側の側面に当接させる。
続いて、軒側に太陽電池モジュール2が載置された接続部材40における雄ネジ部21の棟側に次の太陽電池モジュール2を載置すると共に、その太陽電池モジュール2の軒側の側面を位置決め部材50の棟側の当接片52に当接させる。そして、雄ネジ部21に第一固定部材60の通過孔64を挿通させて、第一固定部材60の一対の当接部63を軒側と棟側の太陽電池モジュール2に夫々当接させると共に、第一固定部材60の上側から雄ネジ部21に平座金81及びバネ座金82を挿入させた上で雌ネジ部材80を螺合させる。
その後、雌ネジ部材80を締め付けることで第一固定部材60の一対の当接部63により軒側及び棟側(雄ネジ部21の両側)に配置された太陽電池モジュール2の棟側の辺及び軒側の辺を下方へ押圧して固定する。これにより、接続部材40の上突出部43及び下突出部44が、雄ネジ部21の両側に配置された太陽電池モジュール2(枠体2b)の下面及びシム部材30等の上面に突き刺さった状態となる(図1(a)を参照)。
そして、更に棟側に配置する太陽電池モジュール2がある場合は、上記の作業を繰り返し、最も棟側に配置された太陽電池モジュール2の棟側の辺を固定する際には、上記と同様に、接続部材40と載置部材10との間に必要な数のシム部材30を挿入して太陽電池モジュール2の不陸調整を行う。その後、上方へ延出した雄ネジ部21に、第二固定部材70の当接部63が軒側を向いた状態で通過孔74を挿通させ、当接部63を太陽電池モジュール2の棟側の辺に当接させる。
更に、雄ネジ部21に、平座金81及びバネ座金82を挿入させた上で、雌ネジ部材80を螺合させる。そして、雌ネジ部材80を締め付けることで第二固定部材70の当接部73により太陽電池モジュール2の棟側の辺を下方へ押圧して固定する。これにより、接続部材40の上突出部43及び下突出部44が太陽電池モジュール2(枠体2b)の下面及びシム部材30等の上面に突き刺さった状態となる(図1(a)を参照)。
その後、最も棟側に配置された複数の載置部材10における一つの載置部材10において、その上面に載置されたシム部材30のビス孔33に、接地線85の先端に取付けられた端子86を通してビス87を捻じ込み、端子86をシム部材30に取付ける。これにより、屋根上への太陽光発電システム1の設置が完了する。
このように、本実施形態によると、屋根材上に設置された載置部材10の上面に積重されたシム部材30の数を変更することで、太陽電池モジュール2の高さを変更することができ、太陽電池モジュール2の上面を揃える不陸調整を簡単に行うことができる。
また、シム部材30における雄ネジ部21が通過するスリット31を、一方側へ開放した形状としているので、太陽電池モジュール2の下側に配置された接続部材40を雄ネジ部21から抜かなくても、太陽電池モジュール2ごと接続部材40を少し持ち上げた状態で、スリット31を介してシム部材30の中央が雄ネジ部21と略一致する位置へシム部材30を接続部材40と載置部材10との間へ簡単に挿入することができ、不陸調整を簡単に行うことができる。
更に、太陽電池モジュール2の下面に、導電性を有した接続部材40の上突出部43を突き刺しているので、上突出部43を突き刺した部位に雨水等が溜まり難く、電蝕が発生するのを可及的に抑制することができ、太陽電池モジュール2を良好な状態で接地することができる。また、上述したように、電蝕の発生を可及的に抑制することができるので、太陽電池モジュール2(の枠体2b)が腐蝕するのを防止して、太陽電池モジュール2の耐久性の低下を抑制することができる。
また、接続部材40における挿通孔41(雄ネジ部21)を挟んで両側に上突出部43を備えているので、雄ネジ部21の両側に太陽電池モジュール2を載置した場合、夫々の太陽電池モジュール2の下面に上突出部43が突き刺さり、隣接した太陽電池モジュール2同士を簡単に接地(電気的に接続)することができる。
また、シム部材30に貫通孔32を備えると共に、接続部材40にシム部材30の貫通孔32を貫通して載置部材10の溝10h内へ延出した垂下部42を備えているので、垂下部42が溝10h内に当接することで、載置部材10に載置されたシム部材30及び接続部材40が回転するのを防止することができる。これにより、接続部材40における挿通孔41(雄ネジ部21)を挟んで備えられた複数の上突出部43を、確実に溝10hの延びた屋根の流れ方向へ離間した状態とすることができる。従って、雄ネジ部21から屋根の流れ方向へ離間して載置された太陽電池モジュール2の下面に上突出部43を確実に突き刺すことができ、太陽電池モジュール2同士を良好な状態で接地することができる。
更に、接続部材40の上突出部43の直下を、載置部材10の上面で支持しいるので、接続部材40における上突出部43の部位が下方へ変形するのを抑制することができる。従って、上突出部43を太陽電池モジュール2の下面へ確実に突き刺すことができ、太陽電池モジュール2を確実に接地することができる。
また、接続部材40にシム部材30に突き刺さる下突出部44を備えると共に、シム部材30における接続部材40よりも軒側の外側にビス孔33を備えているので、接続部材40に太陽電池モジュール2を載置した状態で、そのビス孔33にビス87を用いて接地線85の先端の端子86を取付けることで、太陽電池モジュール2の側面等に端子をビス止めしなくても、地面等に接地する接地線85を簡単に取付けることができる。
更に、シム部材30によって太陽電池モジュール2の不陸調整を簡単に行うことができるので、本実施形態のように、太陽電池モジュール2の短辺よりも短い載置部材10を用いることができ、長尺のものと比較して載置部材10に係るコストを低減させることができる。
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、上記の実施形態では、雄ネジ部材20の頭部23を載置部材10の内天板部10cと棚部10fとの間に支持させて雄ネジ部21を載置部材10の上面から上方へ延出させたものを示したが、これに限定するものではなく、載置部材10の内天板部10cと棚部10fとの間に鍔付きナットを支持させた上で、頭部を上側としたボルトの雄ネジ部を載置部材10の上側から溝10hを通して鍔付きナットに螺合させることで雄ネジ部を載置部材10の上面から上方へ延出させるようにしても良い。これにより、不陸調整の際に、載置部材10と接続部材40との間に挿入するシム部材30の数が多くなって、雄ネジ部21の長さが足りなくなった場合でも、接続部材40の上側から簡単に雄ネジ部の長いボルトに交換することができ、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、上記の実施形態では、不陸調整として、同じ厚さのシム部材30を用いるものを示したが、これに限定するものではなく、予め厚さの異なるシム部材30を複数用意し、それらを適宜組合わせて不陸調整するようにしても良い。また、シム部材30として、厚さが一定のものを示したが、これに限定するものではなく、厚さが長手方向の一方側から他方側へ変化した楔状や台形状のものでも良い。これにより、例えば、載置部材10の上面が屋根の面に対して傾いて取付けられている場合、その傾きをシム部材30で調整することができる。
更に、上記の実施形態では、載置部材10として、屋根材上に直接取付けるものを示したが、これに限定するものではなく、屋根材の上面に備えられた支持部や、屋根材を支持する屋根構造体(例えば、野地板や垂木)に取付けられて屋根材上に延出した支持部等に取付けるようにしても良い。
また、上記の実施形態では、載置部材10として、太陽電池モジュール2の短辺よりも短い短尺のものを示したが、これに限定するものではなく、少なくとも太陽電池モジュール2の短辺よりも長い長尺のものでも良い。
特開2006−037545号公報 特開2006−144266号公報 特開2010−261257号公報

Claims (3)

  1. 屋根上に設置され一方向へ延びた溝を上面に有する載置部材と、
    該載置部材の前記溝から上方へ延出した雄ネジ部と、
    該雄ネジ部が貫通した前記溝の延びた方向の一方側へ開放したスリット、及び該スリットよりも他方側で貫通した貫通孔を備え、前記載置部材の上面に少なくとも一つ積重された平板状のシム部材と、
    該シム部材の上面に載置され、前記雄ネジ部が貫通した挿通孔、該挿通孔の他方側で前記シム部材の前記貫通孔を通して前記載置部材の溝内へ垂下した垂下部、及び前記挿通孔を挟んで前記溝の延びた方向に離間した位置から夫々上方へ突出して前記雄ネジ部から前記溝の延びた方向に離間して載置された太陽電池モジュールの下面に突き刺さった複数の上突出部を備え、導電性を有した平板状の接続部材と、
    該接続部材に載置された太陽電池モジュールの上端側に当接し、前記雄ネジ部と雌ネジ部との螺合によって太陽電池モジュールを下方へ押圧している固定部材と
    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. 前記上突出部は、
    少なくとも前記載置部材の上面の直上に配置した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. 前記接続部材は、
    下方へ突出して前記シム部材に突き刺さった下突出部を更に有し、且つ、
    前記シム部材は、
    前記接続部材よりも前記溝の延びた方向が長く形成され、前記接続部材よりも外側で貫通したビス孔を更に有したことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の太陽電池モジュールの固定構造。

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