JP6046583B2 - 架台および太陽電池アレイ - Google Patents

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Description

本発明は、架台および太陽電池アレイに関する。
近年の環境保護の機運の高まりに伴い、環境負荷の少ない太陽光発電が注目されている。そして太陽光発電の普及拡大のために、屋根に設置される太陽電池アレイが注目を集めている。太陽電池アレイは、屋根に設置された架台および該架台に取り付けられた太陽電池モジュールを備えている。架台は、例えば、屋根に設置された支持金具等を含む支持部材と、支持部材に固定されて太陽電池モジュールを保持する縦桟および横桟等のレール部材とを備えている(例えば、特許文献1参照)。
また、太陽電池アレイを設置する屋根は、瓦およびスレートを葺いたものなど様々である。そのため、支持部材は、様々な屋根に対して取り付け可能なものが求められる。
特開2003−343058号公報
上記特許文献の太陽電池アレイは、レール部材の長手方向に沿ってその側面にナットを収容するための凹部を設け、その凹部に収容したナットに対して支持部材をボルトで締結することで、支持部材とレール部材を固定する構造である。
しかし、このような構造では、レール部材の凹部に収容されたナットが支持部材に隠れており、外側から視認しにくい。そのため、ボルトとナットの締結が不完全となるともに、施工性が悪くなる可能性がある。
本発明の目的の一つは、簡易な構造でそれぞれの部材の位置を容易に確認することができ、施工性に優れた架台および太陽電池アレイを提供することである。
本発明の実施形態に係る架台は、第1面および該第1面の裏側に位置する第2面を有する支持部と、設置面に固定される固定部とを有する支持部材と、第1側面および該第1側面に対向する第2側面を有するとともに、前記支持部材の前記第1面上に配置された第1レール部材と、前記支持部材と前記第1レール部材とを固定する第1固定部材とを備えている。本実施形態において、前記第1固定部材は、ねじ部および頭部を有する雄ねじ、該ねじ部が挿入される貫通孔を有する止め具、および前記ねじ部に嵌合する雌ねじを有し、前記第1レール部材の前記第1側面には、前記雄ねじの前記頭部を収容する保持部が設けられている。さらに、本実施形態において、前記止め具は、前記支持部材の前記第2面から前記第1レール部材の前記第1側面に亘るとともに、前記第1側面における前記保持部の開口の少なくとも一部と前記止め具の貫通孔とが重なるように位置しており、前記ねじ部が前記開口および前記貫通孔に挿通されて前記雌ねじにより固定される。
また、本実施形態に係る太陽電池アレイは、上記架台と、該架台に固定された複数の太陽電池モジュールとを備えている。
本実施形態に係る架台および太陽電池アレイによれば、第1レール部材の第1側面から固定部材のねじ部が突出している部分で止め具を雌ねじで固定する構造であるため、施工時に第1レール部材の側面からねじ部を容易に視認することができる。これにより、支持部材と第1レール部材とを効率良く固定することができるため、施工性が向上する。
本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイを設置面に設置した様子を示す図面であり、(a)は斜視図を示し、(b)は図1(a)に示す太陽電池アレイから一部の太陽電池モジュールを取り外した架台の様子を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールを示す図であり、(a)は太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図であり、(b)は図2(a)のA−A’断面を示す断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイを示す図面であり、(a)は図1(b)のB部を拡大して示す斜視図であり、(b)は図3(a)を分解して示す分解斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイを示す図面であり、図1(a)のC−C’断面を示す断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイを示す図面であり、図4に相当する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイを示す図面であり、図4に相当する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイを示す図面であり、図4に相当する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイを示す図面であり、図4に相当する断面図である。 本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイを示す図面であり、図3(b)に相当する分解斜視図である。
以下、本発明に係る架台および太陽電池アレイの実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図面は模式的に示されたものであり、各図における各種構造のサイズおよび位置関係等は適宜変更し得る。
≪第1実施形態≫
<太陽電池アレイ>
図1および図3に示すように、本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイ1は、例えば、傾斜した屋根2を設置面として設置される。屋根2は、例えば、屋根材として折板が葺かれている。なお、以下では屋根2の傾斜方向をy軸方向、屋根2に対する法線方向をz軸方向、y軸方向およびz軸方向と直交する方向をx軸方向という。また、屋根2の傾斜の高い側を+y軸方向、屋根2の傾斜の低い側を−y軸方向といい、屋根2から太陽電池アレイ1へ向かう方向を+z軸方向または上といい、その逆の方向を−z軸方向または下という。
太陽電池アレイ1は、屋根2の上に設置される架台3と、架台3に固定された太陽電池モジュール10とを備えている。架台3は、屋根2に対して固定される支持部材20、第1レール部材21および第1固定部材22を有している。
<太陽電池モジュール>
図1に示すように、複数の太陽電池モジュール10は、x軸方向に沿って配列されてい
るとともに、y軸方向にも沿って配列されている。そして、図2に示すように、各太陽電池モジュール10は、太陽電池パネル11と、この太陽電池パネル11の外縁部を補強するフレーム12とを有している。
図2(b)に示すように、太陽電池パネル11は、主として光を受光する第1主面(受光面)11a(透光性基板13の一主面)と、この第1主面11aの裏面に相当する第2主面(非受光面)11b(裏面保護部材17の一主面)とを有している。そして、太陽電池パネル11は、第1主面11a側から順に、太陽電池モジュール10の基板を兼ねる透光性基板13と、熱硬化性樹脂よりなる一対の封止材14と、インナーリード15によって電気的に接続された複数の太陽電池素子16とを備えている。
さらに、太陽電池パネル11は、太陽電池モジュール10の裏面を保護する裏面保護部材17と、太陽電池素子16で得られた出力を外部に取り出すための端子ボックス18とを備えている。
なお、太陽電池パネル11の第2主面11bは、例えば、太陽電池素子16と裏面保護部材17との間に位置する封止材14および裏面保護部材17を、透光性を有するような材質で構成してもよい。これにより、第2主面11b側からも光の一部を受けることができる形態であってもよい。
太陽電池素子16は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなる平板状の基板が用いられる。このようなシリコン基板を用いる場合は、上述したように、インナーリード15で隣接するシリコン基板同士を電気的に接続すればよい。
また、太陽電池素子16の種類は特に制限されない。例えば、太陽電池素子16として、アモルファスシリコンよりなる薄膜太陽電池、CIGS太陽電池、CdTe太陽電池、または、結晶シリコン基板上に薄膜アモルファスを形成した太陽電池素子16等を用いてもよい。例えば、アモルファスシリコン、CIGSおよびCdTeよりなる太陽電池素子16としては、透光性基板13上において、アモルファスシリコン層、CIGS層またはCdTe層を透明電極等と組み合わせて適宜積層するようにしたものが利用できる。
また、端子ボックス18は、変性ポリフェニレンエーテル樹脂(変性PPE樹脂)またはポリフェニレンオキサイド樹脂(PPO樹脂)の箱体と、該箱体内に配置されるターミナル板と、箱体の外部へ電力を導出する出力ケーブルとを備えている。
フレーム12は、太陽電池パネル11を保持する機能を有する。フレーム12は、後述する太陽電池アレイ1の設置の際に、太陽電池パネル11と嵌合する嵌合部12aと、太陽光を受光する側に位置するフレーム上面12bと、フレーム上面12bの裏面側に位置するフレーム下面12cと、フレーム上面12bおよびフレーム下面12cを接続するフレーム側面12dとを備えている。このようなフレーム12は、アルミニウムを押し出し成形すること等により製造することができる。
<架台>
次に、図1、図3、図4を用いて、太陽電池モジュール10を屋根2へ固定する本発明の実施形態に係る架台3について詳述する。架台3は、屋根2の上に設置される支持部材20と、支持部材20に支持される第1縦レール部材21を備えている。さらに、架台3は、支持部材20に第1レール部材21を固定するための第1固定部材22を備えている。この架台3では、第1レール部材21で太陽電池モジュール10を保持している。次に、架台3を構成する部材について説明する。
<支持部材>
図3および図4に示すように、支持部材20は、屋根2に固定される固定部20aと、固定部20aの上に設置される支持部20bとを備えている。
固定部20aは、支持部材20を屋根2に固定するために用いる部材である。例えば、図3(b)に示すように、屋根2の屋根材が折板である場合に、固定部20aは、脚部20a1で折板のハゼ部を挟持することで屋根2に固定される。また、固定部20aは、脚部20a1の上側に配置面20a2が設けられている。支持部材20は、この配置面20a2で支持部20bを支持する。
支持部20bは、x−y平面に平行な主面を有する2つの面状の部材で構成されている。より詳細には、支持部20bは、固定部20a上に載置されるベース部20b1とベース部20b1の上に連結部20b2を介して設けられたプレート部20b3とを有する。プレート部20b3は、上側の第1面20b4および第1面20b4の裏側に位置する第2面20b5を有する。なお、以下の説明では、プレート部20b3の上面側を第1面20b4とし、第1面20b4の裏側を第2面20b5とする。
また、プレート部20b3のy軸方向の端部側は、ベース部20b1との間に隙間を有する。この隙間を第1溝部20b6とする。この第1溝部20b6は、ベース部20b1、連結部20b2および第2面20b5で囲まれた部位である。
<第1レール部材>
図3および図4に示すように、第1レール部材21は、支持部材20上で支持されて、太陽電池モジュール10を保持する部材である。第1レール部材21は、下側へ向けて開口した略凹状の断面形状を有している。この第1レール部材21は、太陽電池モジュール10のx軸方向の長さのほぼ整数倍の長さを有している。また、第1レール部材21は、第1側面21aと第1側面21aに対向する第2側面21bを有する。そして、第1レール部材21は、第1側面21aに保持部21cが設けられている。
保持部21cは、第1レール部材21の長手方向に沿って延びる溝で構成されている。保持部21cは、溝の奥側である凹部21c1と、溝の入り口である開口21c2とを有する。ここで、開口21c2の幅は、凹部21c1よりも狭く形成されている。
この保持部21cの凹部21c1には、後述の雄ねじ22aの頭部22a2が収容されている。また、保持部21では、開口21c2から頭部22a2が抜けないようにしつつ、開口21c2からねじ部22a1のみを突出させることができる。すなわち、開口21c2の幅は、ねじ部22a1の径よりも大きく、頭部22a2の径よりも小さくなるように形成されている。なお、このような保持部21cは、図3および図4に示すように、第2側面21bに設けられていてもよい。これにより、第1側面21aおよび第2側面21bで第1レール部材21を支持部材20に固定することができる。
<固定部材>
第1固定部材22は、第1レール部材21を支持部材20に固定するための部材である。第1固定部材22は、雄ねじ22a、雌ねじ22bおよび止め具22cを有している。
雄ねじ22aは、例えば、六角ボルトや四角ボルトなど互いに平行な辺を有する頭部22a2と、ねじ部22a1を有するものを用いることができる。雄ねじ22aは、上述したように、第1レール部材21の凹部21c1に頭部22a2が収納される。雄ねじ22aは、その頭部22a2の少なくとも一辺を凹部21c1の内壁と当接するように配置されることによって、雄ねじ22aの回転が係止される。これにより、雄ねじ22aは、第1レール部材21の長手方向に沿って凹部21c1内を移動できるが、雄ねじ22aの回転は止めることができる。
雌ねじ22bは、雄ねじ22aと組み合わせるナットである。具体的に、雌ねじ22bは、ねじ部22a1に嵌合する。例えば、雄ねじ22aにM8のねじ部22a1が設けられている場合、雌ねじ22bは、M8のナットとすることができる。
このような雄ねじ22aおよび雌ねじ22bは、クロムメッキまたは亜鉛等を用いた表面処理などを施したステンレス鋼などを用いて形成することができる。
止め具22cは、例えば、L字型の断面部位を有する部材である。また、止め具22cは、第1レール部材21の保持部21cの開口21c2と相対する板状部22c3と、板状部22c3と直交する板状の第1嵌合部22c2とを有する。板状部22c3は、開口21c2と対応する位置に貫通孔22c1が設けられている。そのため、止め具22cは、開口21c2の少なくとも一部と貫通孔22c1とが重なるように位置している。そして、雄ねじ22aのねじ部22a1は、開口21c2および貫通孔22c1に挿通されることによって雌ねじ22bにより固定される。なお、本実施形態において、開口21c2および貫通孔22c1の大きさは、略同じにしているが、これに限られない。本実施形態では、開口21c2と貫通孔22c1とが重なる部位においてねじ部22a1が挿通可能であればよいため、各々の大きさが異なっていてもよい。このとき、開口21c2と貫通孔22c1とが重なる部位は、雌ねじ22bの外径よりも小さくなるように設定されればよい。
また、第1嵌合部22c2は、板状部22c3の下側に設けられる。そして、第1嵌合部22c2は、支持部20bの第1溝部20b6に挿入されることによって、第2面20b5と当接する。これにより、止め具22cは、第2面20b5から第1レール部材21の第1側面21に亘るように配置される。そのため、止め具22cは、保持部21cを覆うように配置される。
このように、本実施形態では、第1レール部材21の第1側面21a側から第1固定部材22のねじ部22a1が突出している部分で止め具22cを雌ねじ22bで固定することができる。これにより、架台3の屋根への施工時に、第1レール部材21の第1側面21aからねじ部22a1を容易に視認することができる。その結果、本実施形態では、支持部材20と第1レール部材21とを効率良く固定することができるため、施工性が向上する。
また、雄ねじ22aは、第1レール部材21の長手方向に沿って移動可能であるため、所望の位置で第1レール部材21と支持部材20とを止め具22cで固定することができる。これにより、太陽電池アレイ1の支持部材20の配置の自由度が高まり、屋根2への太陽電池アレイ1の配置の設計を容易に行なうことができる。
なお、本実施形態では、止め具22cが1つの例で示しているが、複数用いてもよい。第1レール部材21の長手方向に沿って複数の止め具22cで第1レール部材21と支持部材20とを固定すれば、架台3の屋根への固定強度が高まる。
≪第2実施形態≫
図5に示すように、本実施形態の太陽電池アレイ1は、第1レール部材21および止め具22cの形状において、第1実施形態と相違する。
第1レール部材21は、保持部21cの上側に第2溝部21eを有する。また、止め具
22cは、凹状の断面形状を有している。そのため、止め具22cは、板状部22c3の+z軸方向側の端部から第1レール部材21に向かって突出する板状の第2嵌合部22c4を有する。この第2嵌合部22c4の一部は、第2溝部21eに挿入される。第1嵌合部22c2と第2嵌合部22c4との間のz軸方向における間隔は、第1嵌合部22c2と第2嵌合部22c4の間に位置する保持部21cおよびプレート部20b3のz軸方向の寸法の和と略同じであればよい。これにより、止め具22は、第1嵌合部22c2および第2嵌合部22c4が保持部21cおよび支持部20bのプレート部20bの一部に嵌入される。
本実施形態では、第1レール部材21と支持部20bとを止め具22cで挟持することができるため、強固に固定されることができる。また、雄ねじ22aと雌ねじ22bの締結が緩んだ場合であっても、止め具22cが第1レール部材21と支持部20bとを挟持していることから、がたつきが生じにくい。
さらに、保持部21cの上側と第2面20b5の間の距離は、第1溝部20b6および第2溝部21eの奥側に向かうにしたがって大きくなるようにしてもよい。これにより、雌ねじ22bを締めるに伴って、止め具22cが保持部21cと第2面20b5とをより強く挟み込むことができる。その結果、第1縦レール部材21と支持部材20とをより強固に固定することができる。
また、止め具22cは、第1レール部材21と第1側面21aと板状部22c3との間に隙間を設けているが、接触するように固定してもよい。
≪第3実施形態≫
図6に示すように、本実施形態の太陽電池アレイ1は、止め具22cの形状において第1実施形態および第2実施形態と相違する。
止め具22cは、略ハット型の断面形状を有し、第1嵌合部22c2および第2嵌合部22c4の先端に幅広の第1先端部22c5および第2先端部22c6を有する。このような止め具22cの第1先端部22c5および第2先端部22c6のz軸方向の寸法は、それぞれ相対する第1溝部20b6および第2溝部21eのz軸方向の開口幅と略同じであればよい。
本実施形態では、第1嵌合部22c2の第1先端部22c5が第1溝部20b6に嵌入され、第2嵌合部22c4の第2先端部22c6が第2溝部21eに嵌入される。支持部材20は、屋根2の凹凸等によって若干傾いて屋根2に固定される場合がある。これにより、支持部20b(プレート部20b3)と第1レール部材21(保持部21c)との間に意図しない隙間が生じることがある。この隙間が小さければ、本実施形態の構造であれば、第1先端部22c5が隙間に嵌まりにくくなる。これにより、止め具22cの第1嵌合部22c2が隙間に誤って嵌まることによって生じる施工不良を低減できる。
≪第4実施形態≫
図7に示すように、本実施形態の太陽電池アレイ1は、支持部20bと第1レール部材21の形状において第1実施形態乃至第3実施形態と相違する。
本実施形態において、第1レール部材21は、第2側面21bの下端にx軸方向に向けて突出する突起部21dが設けられている、また、支持部20bには、前述の突起部21dと相対する第1面20b4に突起部21を収容するようにx軸方向へ開口した挿入溝部20b7を有する。このような挿入溝部20b7は、第1レール部材21の長手方向に沿って設けられる。
本実施形態では、第1固定部材22を支持部材20および第1レール部材21に締結する作業を第1レール部材21の第1側面21aの側のみで行えばよく、締結作業を削減して施工性を高めることができる。
なお、突起部21dは外側に向けて突出する構造に限られるものではなく、図8に示すように内側に向けて突出する構造であってもよい。
≪第5実施形態≫
図9に示すように、本実施形態の太陽電池アレイ1は、第2レール部材23および第2固定部材24を有する点において第1実施形態乃至第4実施形態と相違する。
第2レール部材23は、第1レール部材21と一直線上になるように配置され、第2固定部材24により第1レール部材21と連結されるように固定される。この第2レール部材23は、第1レール部材21と略同じ断面形状の長尺の部材である。
また、第2固定部材24は、雄ねじ24a、雌ねじ24bおよび連結具24cを有する。連結具24cは、例えば、略凹状の断面形状を有している。また、連結具24cは、第1レール部材21の第1側面21aの突出した保持部21cをz軸方向に沿って挟持する開口幅を有している。同様に、連結具24cは、第2レール部材23の保持部23cも挟持することができる。さらに、連結具24cは、第1レール部材21および第2レール部材23を固定するための2つの貫通孔24c1を有する。
本実施形態では、連結具24cで第1レール部材21と第2レール部材23とを連結することができる。これにより、第1レール部材21と第2レール部材23との位置ずれを低減できる。また、本実施形態では、第1レール部材21の保持部21cおよび第2レール部材23の保持部23cの部位で連結具24cを配する構造であるため、施工性がより向上する。
以上、本発明に係る実施形態を例示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限り任意のものに適宜変更可能である。例えば、上述の実施形態では、第1レール部材21で太陽電池モジュール10を保持する構造を示したが、第1レール部材21の上にさらに第3レール部材を格子状に重ねて、第3レール部材で太陽電池モジュールを保持する構造としてもよい。
1:太陽電池アレイ
2:屋根
2a:折板
3:架台
10:太陽電池モジュール
11:太陽電池パネル
11a:受光面
11b:非受光面
12:フレーム
12a:嵌合部
12b:フレーム上面
12c:フレーム下面
12d:フレーム側面
13:透光性基板
14:封止材
15:インナーリード
16:太陽電池素子
17:裏面保護部材
18:端子ボックス
20:支持部材
20a:固定部
20a1:脚部
20a2:配置面
20b:支持部
20b1:ベース部
20b2:連結部
20b3:プレート部
20b4:第1面
20b5:第2面
20b6:第1溝部
20b7:挿入溝部
21:第1レール部材
21a:第1側面
21b:第2側面
21c:保持部
21c1:凹部
21c2:開口
21d:突起部
21e:第2溝部
22:第1固定部材
22a:雄ねじ
22a1:ねじ部
22a2:頭部
22b:雌ねじ
22c:止め具
22c1:貫通孔
22c2:第1嵌合部
22c3:板状部
22c4:第2嵌合部
22c5:第1先端部
22c6:第2先端部
23:第2レール部材
23c:保持部
24:第2固定部材
24a:雄ねじ
24b:雌ねじ
24c:連結具
24c1:貫通孔

Claims (7)

  1. 第1面および該第1面の裏側に位置する第2面を有する支持部と、設置面に固定される固定部とを有する支持部材と、
    第1側面および該第1側面に対向する第2側面を有するとともに、前記支持部材の前記第1面上に配置された第1レール部材と、
    前記支持部材と前記第1レール部材とを固定する第1固定部材とを備え、
    前記第1固定部材は、ねじ部および頭部を有する雄ねじ、該ねじ部が挿入される貫通孔を有する止め具、および前記ねじ部に嵌合する雌ねじを有し、
    前記第1レール部材の前記第1側面には、前記雄ねじの前記頭部を収容する保持部が設けられており、
    前記止め具は、前記支持部材の前記第2面から前記第1レール部材の前記第1側面に亘るとともに、前記第1側面における前記保持部の開口の少なくとも一部と前記止め具の貫通孔とが重なるように位置しており、前記ねじ部が前記開口および前記貫通孔に挿通されて前記雌ねじにより固定される、架台。
  2. 前記止め具は、前記支持部の一部および前記保持部に嵌合する嵌合部を有している、請求項1に記載の架台。
  3. 前記嵌合部には、前記支持部の一部および前記保持部が嵌入されている、請求項2に記載の架台。
  4. 前記第1レール部材の前記第2側面には、突起部が設けられており、
    前記支持部材の前記支持部には、前記突起部が挿入された挿入溝部が設けられている、請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の架台。
  5. 前記挿入溝部は、前記支持部の前記第1レール部材の長手方向に沿って設けられている、請求項4に記載の架台。
  6. 前記第1レール部材と一直線上に配置された第2レール部材をさらに備え、
    前記第1レール部材および前記第2レール部材は、第2固定部材で連結されている、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の架台。
  7. 請求項1乃至請求項6のいずれかに記載された架台と、
    該架台に固定された複数の太陽電池モジュールとを備えた太陽電池アレイ。
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