JP6065200B2 - 太陽電池モジュールアレイ - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールアレイに関する。

近年、建物の屋根などに太陽電池モジュールが敷設されることが多くなっている。例えば、降雪がある地域の建物の屋根に太陽電池モジュールを敷設した場合、太陽電池モジュールの上に積もった雪が一度に落下しないようにすることが求められる場合がある。これに鑑み、例えば、特許文献１では、屋根に敷設された太陽電池モジュールに雪止め部材を設けることが提案されている。

特開２００６−２９１５３０号公報

しかしながら、太陽電池モジュールの上に積もった雪が一度に落下することを好適に抑制できる太陽電池モジュールアレイについて十分に検討されていないのが実情である。

本発明の主な目的は、雪止め構造を有する新規な太陽電池モジュールアレイを提供することにある。

本発明に係る太陽電池モジュールアレイは、傾斜した被設置面の上に設置される太陽電池モジュールアレイである。本発明に係る太陽電池モジュールアレイは、複数の支持レールと、太陽電池モジュールとを備える。複数の支持レールは、被設置面の傾斜方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。複数の支持レールは、水平方向に延びるように被設置面に固定される。太陽電池モジュールは、傾斜方向において隣り合う支持レールにより支持されている。支持レールは、突出部を有する。突出部は、太陽電池モジュールの被設置面と対向する側の面とは反対側の面よりも被設置面に対して垂直な方向に突出している。突出部は、支持レールの傾斜方向における上端よりも下方に設けられている。

本発明によれば、雪止め構造を有する新規な太陽電池モジュールアレイを提供することができる。

第１の実施形態に係る太陽電池モジュールアレイの模式的側面図である。 図１の矢印ＩＩから視たときの太陽電池モジュールアレイの模式的平面図である。 第１の実施形態における太陽電池モジュールの略図的断面図である。 第１の実施形態における支持レールの略図的分解断面図である。 図１のＩＩＩ部分の略図的断面図である。 第２の実施形態における支持レールの略図的断面図である。 第３の実施形態における支持レールの略図的断面図である。

以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。

また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

（第１の実施形態）
図１及び図２に示される太陽電池モジュールアレイ１は、建物の屋根などの傾斜した被設置面２の上に設置される。被設置面２は、水平方向であるｙ軸と、傾斜方向であるｘ軸とで定義されたｘｙ平面と平行である。太陽電池モジュールアレイ１は、線状の複数の支持レール１１と、太陽電池モジュール２１とを備えている。

複数の支持レール１１は、被設置面２上において太陽電池モジュール２１を支持する部材である。複数の支持レール１１は、それぞれ、被設置面２の上に固定されている。被設置面２上において、複数の支持レール１１は、それぞれ、ｙ軸方向に沿って延びるように設けられている。複数の支持レール１１は、ｘ軸方向に沿って相互に間隔をおいて配されている。

太陽電池モジュール２１は、複数の支持レール１１によって被設置面２に固定されている。具体的には、太陽電池モジュール２１は、ｘ軸方向において隣り合う支持レール１１により支持されている。

図２に示されるように、太陽電池モジュール２１は、太陽電池２２を備えている。具体的には、太陽電池モジュール２１は、図示しない配線材によって電気的に接続された複数の太陽電池２２を備えている。複数の太陽電池２２は、被設置面２に対して垂直なｚ軸方向において、被設置面２とは反対側（ｚ１側）に位置する第１の保護部材２３と、被設置面２側（ｚ２側）に位置する第２の保護部材との間に配されている。第１の保護部材２３と第２の保護部材との間には、封止材が設けられている。この封止材によって太陽電池２２が封止されている。なお、第１の保護部材２３は、例えば、ガラス板、セラミック板、樹脂板などにより構成することができる。第２の保護部材は、ガラス板、セラミック板、樹脂板、樹脂シート、金属層を含む樹脂シートなどにより構成することができる。封止材は、例えば、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）などの架橋性樹脂や、ポリオレフィンなどの非架橋性樹脂などにより構成することができる。

図３に示されるように、太陽電池モジュール２１は、モジュール本体２１ａと、額縁状の金属製のフレーム２４とを有する。モジュール本体２１ａは、第１及び第２の保護部材と、第１の保護部材と第２の保護部材との間に設けられた封止材と、太陽電池２２とを有する。フレーム２４は、モジュール本体２１ａの外縁部に設けられている。フレーム２４は、ｘ軸とｚ軸とで定義されるｘｚ平面の断面において、支持部２４１と、本体部２４２と、固定部２４３とを含む。支持部２４１は、Ｕ字状であり、ｘ１側に開口している。支持部２４１の開口部に、モジュール本体２１ａが嵌め込まれる。本体部２４２は、矩形形状であり、内部が空洞になっている。固定部２４３は、本体部２４２のｘ２側の壁面とｚ２側の壁面とが交差する位置からｘ２方向に向かって突出している。太陽電池モジュール２１は、このフレーム２４の固定部２４３により支持レール１１に固定される。ここでは、支持レール１１のｘ１側に固定される太陽電池モジュール２１のフレーム２４の構造について説明した。支持レール１１のｘ２側に固定される太陽電池モジュール２１のフレーム２４の構造は、ｚ軸に対して線対象となっているだけでｘ１側の構造と同様である。

図４に示されるように、支持レール１１は、レール本体１２と、カバー部材１５とを有する。レール本体１２は、被設置面２に固定される。具体的には、レール本体１２は、レール本体１２のｘ軸方向の中央（基準線Ａ）よりもｘ１側に位置する下側部分１２ａにおいて、第１ねじ部材１２１により被設置面２に固定されている。

カバー部材１５は、カバー部材本体１５ａと、天壁部１５ｂとを有する。カバー部材本体１５ａは、底壁部１６と、上側側壁部１７と、下側側壁部１８とを有する。カバー部材本体１５ａは、ｘ軸方向に延びた底壁部１６と、底壁部１６の両端に接続されており、ｚ軸方向に平行に延びた上側側壁部１７及び下側側壁部１８とを有する。底壁部１６と上側側壁部１７及び下側側壁部１８とによって、ｚ１方向に開口したＵ字形状が形成されている。天壁部１５ｂは、カバー部材本体１５ａの開口部を覆う。カバー部材本体１５ａは、底壁部１６においてレール本体１２に固定される。ここでは、ｙ軸に沿った複数の位置にレール本体１２と底壁部１６とを貫通する第２ねじ部材１２２が設けられ、カバー部材本体１５ａとレール本体１２とが固定される。

上側側壁部１７は、底壁部１６のｘ２側の端部に接続されている。上側側壁部１７は、底壁部１６からｚ２側に向かって延びる第１部分１７ａと、ｚ１側に向かって延びる第２部分１７ｂとを含む。第２部分１７ｂのｘ１側の壁面には、ｙ軸方向に沿って凹部１７１が形成されている。凹部１７１は、第２部分１７ｂの壁面からｘ２方向とｚ１方向との間の方向に向かって形成されている。

下側側壁部１８は、底壁部１６のｘ１側の端部に接続されている。下側側壁部１８は、底壁部１６からｚ２側に向かって延びる第１部分１８ａと、ｚ１側に向かって延びる第２部分１８ｂとを含む。第２部分１８ｂのｘ２側の壁面には、ｙ軸方向に沿って凹部１８１が形成されている。凹部１８１は、第２部分１８ｂの壁面からｘ１方向とｚ１方向との間の方向に向かって形成されている。また、第２部分１８ｂのｚ１方向の端部近傍のｘ２側の壁面には、ｙ軸方向に沿って凸部１８２が形成されている。

下側側壁部１８のｚ１方向の端部には、太陽電池モジュール２１のｚ１側表面よりもｚ１側に突出する突出部１９がｙ軸方向に沿って接続されている。この突出部１９が雪止め構造を構成している。また、下側側壁部１８のｚ１方向の端部には、押さえ部２０がｙ軸方向に沿って接続されている。押さえ部２０は、下側側壁部１８のｚ１方向の端部からｘ１側に延びている。

天壁部１５ｂは、カバー部材本体１５ａに係止される。天壁部１５ｂは、本体部１５１と、上側部１５２と、下側部１５３と、上側係止部１５４と、下側係止部１５５とを含む。天壁部１５ｂは、樹脂製であってもよいが、金属製であることが好ましい。

本体部１５１は、カバー部材本体１５ａの開口部を覆う。本体部１５１は、ｚ１側の表面が太陽電池モジュール２１の第１の保護部材２３と略面一に設けられている。上側部１５２は、本体部１５１のｘ２方向の端部近傍からｚ２側に向かって延びる。上側部１５２のｚ２方向の端部には上側係止部１５４が接続されている。下側部１５３は、本体部１５１のｘ１方向の端部近傍からｚ２側に向かって延びる。下側部１５３のｚ２方向の端部には下側係止部１５５が接続されている。本体部１５１のｘ２方向の端部、すなわち、上側部１５２が接続されている部分よりもｘ２側は、第１係止部１５６を構成している。本体部１５１のｘ１方向の端部、すなわち、下側部１５３が接続されている部分よりもｘ１側は、第２係止部１５７を構成している。

上側係止部１５４は、上側部１５２のｘ２側の壁面よりもｘ２方向とｚ１方向との間の方向に向かって延びる第１部分１５４ａと、上側部１５２のｘ１側の壁面よりもｘ１方向とｚ２方向との間の方向に向かって延びる第２部分１５４ｂとを含む。

下側係止部１５５は、下側部１５３のｘ１側の壁面よりもｘ１方向とｚ１方向との間の方向に向かって延びる第１部分１５５ａと、下側部１５３のｘ２側の壁面よりもｘ２方向とｚ２方向との間の方向に向かって延びる第２部分１５５ｂとを含む。

カバー部材本体１５ａに天壁部１５ｂを係止した場合、天壁部１５ｂの上側係止部１５４の第１部分１５４ａが、カバー部材本体１５ａの上側側壁部１７の凹部１７１に嵌め込まれる。天壁部１５ｂの下側係止部１５５の第１部分１５５ａが、カバー部材本体１５ａの下側側壁部１８の凹部１８１に嵌め込まれる。また、天壁部１５ｂの本体部１５１の第１係止部１５６が、カバー部材本体１５ａの上側側壁部１７のｚ１側の端部上に引っ掛かる。天壁部１５ｂの本体部１５１の第２係止部１５７が、カバー部材本体１５ａの下側側壁部１８の凸部１８２に引っ掛かる。上記構成により、天壁部１５ｂに対してｚ２方向に力がかかったとしても、天壁部１５ｂの第１係止部１５６及び第２係止部１５７が、それぞれカバー部材本体１５ａの上側側壁部１７及び凸部１８２に引っ掛かっているため、天壁部１５ｂがカバー部材本体１５ａの開口部内部に落ちることを防止できる。また、天壁部１５ｂに対してｚ１方向に力がかかったとしても、天壁部１５ｂの上側係止部１５４及び下側係止部１５５が、それぞれカバー部材本体１５ａの凹部１７１及び凹部１８１に嵌め込まれているため、天壁部１５ｂがカバー部材本体１５ａから外れてしまうことを防止できる。

図５に示されるように、支持レール１１には、ｘ１側に位置する太陽電池モジュール２１Ａと、ｘ２側に位置する太陽電池モジュール２１Ｂとが固定される。

太陽電池モジュール２１Ｂを支持レール１１に固定すると、太陽電池モジュール２１Ｂのフレーム２４の本体部２４２及び支持部２４１のｘ１側の壁面が、カバー部材本体１５ａの上側側壁部１７のｘ２側の壁面に当接する。また、フレーム２４の本体部２４２及び固定部２４３のｚ２側の壁面が、レール本体１２に当接する。フレーム２４の固定部２４３は、上側側壁部１７の第１部分１７ａのｚ２側の端部と、レール本体１２とによって挟持される。

太陽電池モジュール２１Ａを支持レール１１に固定すると、太陽電池モジュール２１Ａのフレーム２４の本体部２４２及び支持部２４１のｘ２側の壁面が、カバー部材本体１５ａの下側側壁部１８のｘ１側の壁面に当接する。また、フレーム２４の本体部２４２及び固定部２４３のｚ２側の壁面が、レール本体１２に当接する。フレーム２４の固定部２４３は、下側側壁部１８の第１部分１８ａのｚ２側の端部と、レール本体１２とによって挟持される。

以上説明したように、太陽電池モジュールアレイ１では、太陽電池モジュール２１のｚ１側表面よりもｚ１方向に突出する突出部１９が、カバー部材１５のｘ軸方向における上端（ｘ２側の端部）よりも下方（ｘ１側）に設けられている。このため、突出部がｘ軸方向におけるｘ２側の端部に設けられている場合よりも、雪により太陽電池モジュール２１が覆われにくい。よって、雪による出力特性の低下を抑制することができる。また、太陽電池モジュール２１の上に雪がたまりにくいため、太陽電池モジュール２１の表面が汚れにくい。よって、この観点からも、出力特性の低下を抑制することができる。

太陽電池モジュールアレイ１の出力特性の低下をより効果的に抑制する観点からは、突出部１９がカバー部材１５のｘ軸方向における中央（図４の基準線Ｂ）よりもｘ１側に設けられていることが好ましく、突出部１９がカバー部材１５のｘ軸方向におけるｘ１側の端部に設けられていることが好ましい。

太陽電池モジュールアレイ１では、天壁部１５ｂは、金属製であり、太陽電池モジュール２１よりも高い熱伝導率を有する。このため、天壁部１５ｂの上に積もった雪は、太陽電池モジュール２１の上に積もった雪よりも溶けやすい。よって、突出部１９をカバー部材１５のｘ１側の端部に設け、天壁部１５ｂに雪がたまりやすくすることにより、雪の溶解を促進させることができる。また、天壁部１５ｂにおいて雪が溶解することにより、天壁部１５ｂよりも下側に積もった雪と、上側に積もった雪とが分離しやすくなる。従って、太陽電池モジュールアレイ１の上に積もった雪が一度に落下しにくくなる。

太陽電池モジュールアレイ１では、押さえ部２０により突出部１９が補強されている。このため、太陽電池モジュールアレイ１の上に雪が積もり、突出部１９にｘ１側への応力が付与された場合であっても、突出部１９が変形しにくい。

太陽電池モジュールアレイ１では、支持レール１１は、レール本体１２の中心（図４の基準線Ａ）よりもｘ１側の下側部分１２ａにおいて被設置面２に固定されているため、突出部１９と支持レール１１の固定部との間の距離が短い。従って、太陽電池モジュールアレイ１が被設置面２に強固に固定されている。

以下、本発明の好ましい実施形態の他の例について説明する。以下の説明において、上記第１の実施形態と実質的に共通の機能を有する部材を共通の符号で参照し、説明を省略する。また、図１及び図２を第１の実施形態と共通に参照する。

（第２及び第３の実施形態）
第１の実施形態では、突出部１９がカバー部材１５のｘ軸方向におけるｘ１側の端部に設けられている例について説明した。但し、本発明は、この構成に限定されない。例えば、図６及び図７に示されるように、突出部１９は、カバー部材１５の傾斜方向（ｘ軸方向）における中央に設けられていてもよい。この場合であっても第１の実施形態と同様の効果が奏される。

第１の実施形態や図７に示される第３の実施形態では、天壁部１５ｂは、カバー部材本体１５ａに係止されているが、図６に示されるように、天壁部１５ｂをボルトによってカバー部材本体１５ａに固定してもよい。

１…太陽電池モジュールアレイ
２…被設置面
１１…支持レール
１２…レール本体
１２ａ…下側部分
１５…カバー部材
１５ａ…カバー部材本体
１５ｂ…天壁部
１６…底壁部
１７…上側側壁部
１８…下側側壁部
１９…突出部
２０…押さえ部
２１…太陽電池モジュール
２２…太陽電池
２３…第１の保護部材
２４…フレーム

Claims (5)

1. 傾斜した被設置面の上に設置される太陽電池モジュールアレイであって、
   前記被設置面の傾斜方向に沿って相互に間隔をおいて配されており、水平方向に延びるように前記被設置面に固定される複数の支持レールと、
   前記傾斜方向において隣り合う支持レールにより支持されており、モジュール本体が嵌め込まれる開口部を有する支持部と本体部とを有するフレームを備える太陽電池モジュールと、
   を備え、
   前記支持レールは、前記太陽電池モジュールの前記被設置面と対向する側の面とは反対側の面よりも前記被設置面に対して垂直な方向に突出する突出部を有し、
   前記突出部は、前記支持レールの前記傾斜方向における上端よりも下方に設けられており、
   前記支持レールは、
   前記被設置面に固定されるレール本体と、
   前記レール本体と共に前記太陽電池モジュールを狭持するカバー部材と、
   をさらに有し、
   前記カバー部材は、
   前記レール本体に固定され、前記傾斜方向と平行に延びる底壁部と、
   前記底壁部の前記傾斜方向における上側端部から前記被設置面に対して垂直な方向に向かって延びる上側側壁部と、
   前記底壁部の前記傾斜方向における下側端部から前記被設置面に対して垂直な方向に向かって延びる下側側壁部と、
   を備え、
   前記太陽電池モジュールアレイは、
   さらに、前記下側側壁部の前記被設置面に対して垂直な方向の上端に接続され、かつ、前記フレームの前記支持部における前記開口部と反対側の面に当接しており、前記傾斜方向に沿って下方に延びる押さえ部を備え、
   前記フレームの前記支持部および前記本体部における前記モジュール本体が嵌め込まれる側と反対側の壁面が、前記下側側壁部と当接している、太陽電池モジュールアレイ。
2. 前記突出部は、前記支持レールの前記傾斜方向における下端部に設けられている、請求項１に記載の太陽電池モジュールアレイ。
3. 前記突出部は、前記下側側壁部の前記被設置面に対して垂直な方向の上端からさらに同方向に向かって延びる、請求項２に記載の太陽電池モジュールアレイ。
4. 前記支持レールは、前記太陽電池モジュールの前記被設置面と対向する側の面とは反対側の面と略面一に設けられた金属製の天壁部をさらに備える、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールアレイ。
5. 前記支持レールは、前記傾斜方向における前記支持レールの中心よりも下側部分において前記被設置面に固定されている、請求項１〜３のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールアレイ。

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