JP5862005B2 - 太陽電池モジュールの取付け構造および太陽電池ユニット - Google Patents

Description

この発明は、太陽電池モジュールの取付け構造に関するものであり、特に折板屋根の山部へ太陽電池モジュールを固定する金具の構造に関するものである。

特許文献１には屋根固定金具が開示されている。屋根固定金具の金具本体は、一対の側壁部を有しており、ボルト軸部を有している。一対の側壁部は折り曲げ成形されている。一方の側壁部には、固定用ボルトを介して補助金具が取り付けられている。他方の側壁部および補助金具が折板屋根の山部を側面から挟む。これにより屋根固定金具は、屋根に固定される。金具本体は上方に突出するボルト軸部を有している。太陽電池モジュールはこのボルト軸部に固定される。

特許文献２には他の屋根固定金具が開示されている。固定ベースは天板および左右一対の側板で構成される。各側板にはボルトが取り付けられている。このボルトは折版屋根の山部に設けられた凹部を両側から挟む。これにより固定ベースは屋根に固定される。天板には取付ボルトが上方に突出している。太陽電池モジュールはこの取付ボルトに固定される。

特開２００１−１９３２３１号公報（段落００３０−００３３、第６図） 特開２００１−３０３７２４号公報（段落００１３−００１４、第７図）

特許文献１および特許文献２に記載された屋根固定金具は、２本以上のボルトを用いて太陽電池モジュールを屋根に固定している。１本のボルトは太陽電池モジュールを固定金具に固定するために用いる。他のボルトは固定金具を屋根に取り付けるために用いる。太陽電池モジュールは上方に突出したボルトを用いて屋根固定金具に固定される。屋根固定金具を屋根に固定する作業は、屋根固定金具の側面からボルトを締めて行う。

太陽電池モジュールは屋根の上に複数のモジュールが配置されることが一般的である。工場の屋根に設置する場合、数百枚の太陽電池モジュールが屋根の上に設置される。固定金具が所定の位置に固定されていない場合、太陽電池モジュールを取り外して、固定金具の位置を再調整する。固定金具の位置の再調整は、側面のボルトを緩めてから行う。このように太陽電池モジュールを屋根に固定する作業は煩雑となる。

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものである。この発明は、作業性を改善した太陽電池モジュールの固定金具を提供することを目的とする。

この発明に係る太陽電池モジュールの取り付け構造は、太陽電池モジュールを設置部に取り付けるための太陽電池モジュールの取付け構造において、第１の天板部および前記第１の天板部の両端に接続されて同一方向に延在する一対の第１の側板部を有し、前記第１の側板部の先端部に接続されて互いに間隔が狭くなる方向に延在する一対の挟持部をさらに有する第１の金具と、第２の天板部および前記第２の天板部の両端に接続されて同一方向に延在する一対の第２の側板部を有する第２の金具と、前記第１の天板部及び前記第２の天板部を接続する接続具とを備え、前記接続具にガイドされて前記第１の天板部を前記第２の天板部に近づけると、前記第２の側板部と前記第１の金具との接触位置が移動することで前記第１の天板部と前記第２の天板部との距離に応じて連続的に前記一対の挟持部の間隔が狭くなり前記一対の挟持部が前記設置部を掴み、前記第２の側板部が撓むことで前記挟持部に挟持力を発生させることを特徴とする。

この発明は、固定金具の屋根への固定が上方からの仮固定作業及び締着作業で可能となる。また、太陽電池モジュールの固定金具への固定も上方からの仮固定作業及び締着作業で可能となる。

この発明の実施の形態１に係る取付け金具の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態１に係る取付け金具の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る取付け金具の屋根への固定状態を示す側面図である。 この発明の実施の形態１に係る取付け金具、太陽電池モジュールおよびボルトの位置関係を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る取付け金具の構成を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１に係る取付け金具を用いた太陽電池モジュールの設置状態を示す斜視図である。 この発明の実施の形態２に係る取付け金具の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態２に係る取付け金具の屋根への固定状態を示す側面図である。 この発明の実施の形態３に係る取付け金具の構成を示す側面図である。 この発明の実施の形態３に係る取付け金具の屋根への固定状態を示す側面図である。

実施の形態１．
図１は、太陽電池モジュールの固定金具１００を折板屋根６０に固定する前の状態を示す側面図である。図２は太陽電池モジュールの固定金具１００を折板屋根６０に固定する前の状態を示す斜視図である。金具１は、天板部１１、側板部１２，１３および挟持部１４，１５を有している。金具１は第１の金具である。天板部１１は第１の天板部である。側板部１２，１３は第１の側板部である。図１中、側板部１２は、天板部１１の右側の端部から屈曲した後に下方に延びている部分である。側板部１３は、天板部１１の左側の端部から屈曲した後に下方に延びている部分である。挟持部１４は、側板部１２の下端から内側に屈曲した後に下方に延びている。挟持部１５は、側板部１３の下端から内側に屈曲した後に下方に延びている。金具１は、１枚の弾性を有する板材を曲げ加工して形成されている。ボルト３１は上方へ突出して天板部１１の略中央に固定されている。穴１８は天板部１１の略中央に形成されている。穴１８は第１の穴である。穴１８にはボルト３１が貫通している。ボルト３１は締結部品である。ボルト３１は固定具として機能している。

ボルト３１は、穴１８を貫通した後、接着剤などを用いて天板部１１に固定される。これにより、ボルト３１は金具１に固定される。そしてボルト３１は軸まわりに回転しない。同様の効果は、ボルト３１の頭を天板部１１の上側の面に接着剤などを用いて固定することでも得られる。

挟持部１４の略中央にはＶ字形状の屈曲部１６が内側に突出して形成されている。同様に、挟持部１５の略中央にはＶ字形状の屈曲部１７が内側に突出して形成されている。初期の状態において、側板部１２と側板部１３との間隔は上方から下方へ行くに連れて広くなっている。側板部１２，１３の下端部の間隔は最大間隔Ｂから側板部１２，１３の板厚を引いた値である。

初期の状態において、側板部１２と側板部１３との最も離れた部分の間隔は最大間隔Ｂである。また、挟持部１４と挟持部１５との最も狭い部分の間隔は間隔Ａである。間隔Ａは折板屋根６０のはぜ部６０１の首部６０２の幅Ｗよりも大きい。金具１は折板屋根６０のはぜ部６０１に取り付けられる。はぜ部６０１は設置部としで機能している。

金具２は、天板部２１および側板部２２，２３を有している。金具２は第２の金具である。天板部２１は第２の天板部である。側板部２２，２３は第２の側板部である。図１中、側板部２２は天板部２１の右側の端部から屈曲した後に下方に延びている。側板部２３は天板部２１の左側の端部から屈曲した後に下方に延びている。側板部２２の下端には屈曲端２４が形成されている。側板部２３の下端には屈曲端２５が形成されている。屈曲端２４，２５は各々外側に向けて屈曲している。

穴２６は天板部２１の略中央に形成されている。穴２６は第２の穴である。穴２６にはボルト３１が貫通している。太陽電池モジュール３０１は、金具２の天板部２１の上方に配置される。押え具３は太陽電池モジュール３０１を上方から押える。第１のナット４１はボルト３１に締めつけて固定される。第１のナット４１は金具２を金具１の上方に固定する。第２のナット４２はボルト３１に締めつけて固定される。第２のナット４２は太陽電池モジュール３０１を金具２の天板部２１上に押え具３を介して固定する。つまり、太陽電池モジュール３０１は金具２の天板部２１と押え具３とに挟まれて固定される。

固定金具１００は、金具１、金具２、ボルト３１、ナット４１、押え具３およびナット４２で構成されている。

次に太陽電池モジュール３０１の取り付け操作について説明する。図３は実施の形態１における太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０に固定した状態を示す側面図である。図１に示すように、作業者は金具１の挟持部１４，１５ではぜ部６０１の首部６０２を挟んで固定金具１００を折板屋根６０に取り付ける。はぜ部６０１は折板屋根６０の山部６０３の頂点に形成されている。はぜ部６０１の断面は、上側が円形をしている。そして、円形の下側の首部６０２は細い直線状である。首部６０２は山部６０３につながっている。

次にボルト３１に第１のナット４１を締めつける。金具２は下方に下がり、天板部２１が天板部１１の上側に接する。金具１の側板部１２，１３の最大間隔Ｂは金具２の側板部２２，２３の最大間隔Ｃより大きい。金具２を下げると金具１の間隔Ａは狭くなる。やがて、間隔Ａは折板屋根６０のはぜ部６１の根元の首部６０２の幅Ｗと等しくなる。その後、挟持部１４，１５ははぜ部６０１を挟み込む。間隔Ａが幅Ｗと等しくなった以後は、屈曲部１６、１７が撓んで、所定の力で折板屋根６０を挟持する。これで固定金具１００の折板屋根６０への固定が完了する。

図３は固定金具１００が板折屋根６０に固定された状態を示している。図３に示すように、金具２は金具１の内側に収まっている。挟持部１４，１５は水平方向に延びている。そして、挟持部１４，１５ははぜ部６０１の根元首部６０２を直角に押している。

図４は、太陽電池モジュール３０１，３１１、ボルト３１および押え具３の位置関係を示す斜視図である。太陽電池モジュール３０１，３１１は金具２の天板部２１の上に置かれる。図３に示すように、第１のナット４１は、隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１の間に位置する。押え具３の略中央に空いた穴３２にボルト３１を通し、押え具３を取り付ける。穴３２は第３の穴である。図４に示すように、押え具３は隣接する太陽電池モジュール３０１，３１１のボルト３１側の端部を押える。第２のナット４２をボルト３１に締めつける。ナット４２は押え具３を上方から押す。押え具３は隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１を金具２の天板２１に押し当てて、この隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１を固定する。

図５は、太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０の上に並べた端の部分の固定金具１００の構成を示す分解斜視図である。図５に示すように補助具３３を押え具３の代わりに取り付ける。補助具３３はＬ字状に折り曲げられた板金部品である。

図６は固定金具１００を用いて複数の太陽電池モジュール３０１を設置した状態を示す斜視図である。図６で示す折板屋根６０は傾斜している屋根である。太陽電池ユニットはこのように複数の太陽電池モジュール３０１が設置されたものである。一般的に、最初に固定金具１００，１０１が折板屋根６０の山部６０３に固定される。その後、太陽電池モジュール３０１を固定金具１００，１０１の上に置いて固定する。従来の固定金具は、予め精度良く折板屋根６０の上に位置決めされた後に固定されていた。従来の固定金具は、ピッチＰで折板屋根６０の上に並べられ、横向きのねじを締めて固定されていた。その後、太陽電池モジュール３０１を固定金具の上方から設置して、固定用のボルトを締める。これらの作業によって太陽電池モジュール３０１は折板屋根６０に固定される。

本発明に係る固定金具１００にとって、このような精度の良い位置決め作業は必要とされない。まず、作業者は墨だし等を用いて第一列目の基準線を折板屋根６０の上に描く。墨出しとは、工事中に必要な線や位置などを床や壁などに表示する作業である。固定金具１００はその基準線に沿って固定される。次に、第２列目の固定金具１０１は、おおよその位置に仮に固定される。第１列目の太陽電池モジュール３０１，３０２が固定金具１００，１０１の上に置かれる。

この際、第２列目の固定金具１０１は折板屋根６０に仮に固定されているので、太陽電池モジュール３０１，３０２の位置に合せて第２列目の固定金具１０１の位置は微調整できる。固定金具１０１は太陽電池モジュール３０１，３０２に沿う位置に移動して仮に固定される。同様に第３列目の固定金具をおおよその位置に仮に固定し、第２列目の太陽電池モジュール３１１，３１２を固定する。上述の手順に従って、固定金具１００は折板屋根６０の上に固定されて、太陽電池モジュール３０１は設置される。なお、固定金具の符号は符号１００を用いる。同一の図の中で、区別する場合に符号１００以外の符号を用いる。同様に太陽電池モジュールの符号は符号３０１を用いる。同一の図の中で、区別する場合に符号３０１以外の符号を用いる。

このように、本実施の形態１に係る固定金具１００は、ボルト３１およびナット４１を用いて上方からの締着作業で屋根に固定できる。また、固定金具１００は、ボルト３１およびナット４２を用いて上方からの締着作業で太陽電池モジュール３０１を固定金具１００に固定できる。このため、固定金具１００を折板屋根６０の上に仮に固定した状態で、太陽電池モジュール３０１は、固定金具１００の上に配置できる。事前に固定金具を折板屋根６０の上に精度よく固定する必要が無い。また、太陽電池モジュールを取り外して、固定金具の位置を再調整する必要もなくなる。このように本実施の形態１に係る固定金具１００は、作業性に優れた固定金具を提供できる。

実施の形態２．
実施の形態１では、ボルト３１は金具１の天板部１１の下側から取り付けられている。つまり、ボルト３１の頭は金具１の天板部１１の下側に位置している。そして、太陽電池モジュール３０１を設置した後に、ナット４２を締めて太陽電池モジュール３０１を固定金具１００に固定している。本実施の形態２では、金具１の穴１８に雌ねじの加工が施されている。太陽電池モジュール３０１を金具２の上に設置した後、上方よりボルト４０２で押え具３を介して太陽電池モジュール３０１を固定する。図７は、この発明の実施の形態２における太陽電池モジュール３０１の固定金具１００の構成を示す側面図である。実施の形態１で説明した固定金具１００の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。

金具１の天板部１１の略中央の穴１８には、雌ねじが形成されている。図７で示す金具１は、天板部１１の穴１８の下面にナットが固定されている。この構成に限られず、雌ねじは天板部１１にバーリング加工をした後にタップ加工により形成しても良い。固定金具１１０は、金具１、金具２、ボルト４０２、ナット４０１および押え具３で構成されている。

次に太陽電池モジュール３０１を取り付け操作について説明する。図８は実施の形態２における太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０に固定した状態を示す側面図である。図８に示すように、作業者は金具１の挟持部１４，１５ではぜ部６０１の首部６０２を挟んで固定金具１００を折板屋根６０に取り付ける。はぜ部６０１は折板屋根６０の山部６０３の頂点に形成されている。はぜ部６０１の断面は、上側が円形をしている。そして、円形の下側の首部６０２は細い直線状である。首部６０２は山部６０３につながっている。金具２の天板部２１の上に太陽電池モジュール３０１を設置する。押え具３の穴３２にボルト４０２を通す。ボルト４０２を金具２の穴２６および金具１のナット４０１に通して締める。

金具２は下方に下がり、天板部２１が天板部１１の上側に接する。金具１の側板部１２，１３の最大間隔Ｂは金具２の側板部２２，２３の最大間隔Ｃより大きい。金具２を下げると金具１の間隔Ａは狭くなる。やがて、間隔Ａは折板屋根６０のはぜ部６１の根元の首部６０２の幅Ｗと等しくなる。その後、挟持部１４，１５ははぜ部６０１の首部６０２を挟み込む。間隔Ａが幅Ｗと等しくなった以後は、屈曲部１６，１７が撓んで、所定の力で折板屋根６０を挟持する。これで固定金具１００の折板屋根６０への固定が完了する。

図８は固定金具１００が板折屋根６０に固定された状態を示している。図８に示すように、金具２は金具１の内側に収まっている。挟持部１４，１５は水平方向に延びている。そして、挟持部１４，１５ははぜ部６０１の根元の首部６０２を直角に押している。

太陽電池モジュール３０１は金具２の天板部２１の上に置かれる。ボルト４０２は、隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１の間に位置する。押え具３の略中央に空いた穴３２にボルト４０２を通し、押え具３を取り付ける。押え具３の略中央にある穴３２にボルト４０２を通す。図４と同様に、押え具３は隣接する太陽電池モジュール３０１，３１１のボルト４０２側の端部を押える。ボルト３１を締めつけると、ボルト４０２の頭は押え具３を上方から押す。押え具３は隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１を金具２の天板２１に押し当てて、この隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１を固定する。

実施の形態１に示す固定金具１００では、太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０に固定する際、２個のナット４１，４２を締める必要があった。実施の形態２に示す固定金具１１０では、１本のボルト４０２を締めるだけで太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０に固定することができる。これにより、太陽電池モジュール３０１の折板屋根６０への取り付けが容易となる。

実施の形態３．
実施の形態１および実施の形態２では、金具１の挟持部１４，１５は挟持力を発揮させるための略Ｖ字形状の屈曲部１６，１７を有していた。本実施の形態３では、金具１は金具２の側板部２２，２３の撓みによって、挟持力を発揮する。図９は、この発明の実施の形態３における太陽電池モジュール３０１の固定金具１２０の構成を示す側面図である。図１０は実施の形態３における太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０に固定した状態を示す側面図である。実施の形態１で説明した固定金具１００の構成要素と同様の構成要素には、同一符号を付し、その説明を省略する。

図１０に示すように、固定金具１２０は、金具１、金具２、ボルト３１、ナット４１、押え具３およびナット４２で構成されている。作業者は金具１の挟持部１４，１５ではぜ部６０１の首部６０２を挟んで固定金具１００を折板屋根６０に取り付ける。はぜ部６０１は折板屋根６０の山部６０３の頂点に形成されている。次にボルト３１に第１のナット４１を締めつける。金具２は下方に下がり、天板部２１が天板部１１の上側に接する。

金具１の側板部１２，１３の最大間隔Ｂは金具２の側板部２２，２３の最大間隔Ｃより大きい。金具２を下げると金具１の間隔Ａは狭くなる。やがて、間隔Ａは折板屋根６０のはぜ部６１の根元の首部６０２の幅Ｗと等しくなる。その後、挟持部１４，１５ははぜ部６０１の首部６０２を挟み込む。間隔Ａが幅Ｗと等しくなった以後は、金具２の側板部２２，２３が撓んで、所定の力で折板屋根６０の首部６０２を挟持する。金具２の側板部２２，２３が撓むことで、挟持部１４，１５ははぜ部６０１の首部６０２への挟持力を発生する。これで固定金具１００の折板屋根６０への固定が完了する。

図１０は固定金具１００が板折屋根６０に固定された状態を示している。図１０に示すように、金具２は金具１の内側に収まっている。挟持部１４，１５は水平方向に延びている。そして、挟持部１４，１５ははぜ部６０１の根元の首部６０２を直角に押している。側板部２２，２３の間隔は、太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０に固定する前では間隔Ｃである。側板部２２，２３の間隔は、太陽電池モジュール３０１を折板屋根６０に固定した後では間隔Ｄである。側板部２２，２３が撓んでいるため、間隔Ｄの値は間隔Ｃ値よりも大きい。

太陽電池モジュール３０１は金具２の天板部２１の上に置かれる。第１のナット４１は、隣接する２つの太陽電池モジュール３０１の間に位置する。押え具３の略中央に空いた穴３２にボルト３１を通し、押え具３を取り付ける。押え具３の略中央にある穴３２にボルト３１を通す。押え具３は隣接する太陽電池モジュール３０１，３１１のボルト３１側の端部を押える。第２のナット４２をボルト３１に締めつける。ナット４２は押え具３を上方から押す。押え具３は隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１を金具２の天板２１に押し当てて、この隣接する２つの太陽電池モジュール３０１，３１１を固定する。

実施の形態３に示す固定金具１２０は、金具１の形状を簡素化して、生産性を向上することができる。また、これにより固定かな部１２０のコストを低減することができる。

なお、上述の各実施の形態においては、「平行」や「垂直」などの部品間の位置関係もしくは部品の形状を示す用語を用いている場合がある。また、略正方形、略９０度および略平行など「略」または「ほぼ」などの用語をつけた表現を用いている場合がある。これらは、製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを表している。このため、請求の範囲に例え「略」を記載しない場合であっても製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むものである。また、請求の範囲に「略」を記載した場合は製造上の公差や組立て上のばらつきなどを考慮した範囲を含むことを示している。

１，２ 金具、 １１，２１ 天板部、 １２，１３，２２，２３ 側板部、 １４，１５ 挟持部、 １６，１７ 屈曲部、 １８，２６，３２ 穴、 ２４，２５ 屈曲端、 ３ 押え具、 ３１，４０２ ボルト、 ３３ 補助具、４１，４２，４０１ ナット、 ６０ 折板屋根、 ６０１ はぜ部、 ６０２ 首部 ６０３ 山部、 １００，１０１，１１０，１２０ 固定金具、 ３０１，３０２，３１１，３１２ 太陽電池モジュール、 Ａ，Ｂ，Ｃ 間隔、 Ｗ 幅。

Claims (5)

1. 太陽電池モジュールを設置部に取り付けるための太陽電池モジュールの取付け構造において、
   第１の天板部および前記第１の天板部の両端に接続されて同一方向に延在する一対の第１の側板部を有し、前記第１の側板部の先端部に接続されて互いに間隔が狭くなる方向に延在する一対の挟持部をさらに有する第１の金具と、
   第２の天板部および前記第２の天板部の両端に接続されて同一方向に延在する一対の第２の側板部を有する第２の金具と、
   前記第１の天板部及び前記第２の天板部を接続する接続具と
   を備え、
   前記接続具にガイドされて前記第１の天板部を前記第２の天板部に近づけると、前記第２の側板部と前記第１の金具との接触位置が移動することで前記第１の天板部と前記第２の天板部との距離に応じて連続的に前記一対の挟持部の間隔が狭くなり前記一対の挟持部が前記設置部を掴み、前記第２の側板部が撓むことで前記挟持部に挟持力を発生させることを特徴とする太陽電池モジュールの取付け構造。
2. 前記挟持部は挟持力を発生する屈曲部を有す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取付け構造。
3. 前記接続具は、前記一対の挟持部が前記設置部を掴んだ状態で、前記第１の金具および前記第２の金具を固定することを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
4. 前記接続具に接続され、前記太陽電池モジュールを前記第２の天板部とともに挟んで固定する押え具さらに有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造を用いて複数の前記太陽電池モジュールを組み立てた太陽電池ユニット。

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