JP6121184B2 - 太陽電池パネルの傾斜取付構造 - Google Patents

太陽電池パネルの傾斜取付構造 Download PDF

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Description

本発明は、少ない部品点数にて太陽電池パネルを傾斜状に配設でき、設置する場所(位置)に応じて太陽電池パネルの傾斜角度を適切な角度に設置することができ、また太陽電池パネルの様々なサイズに対応できる太陽電池パネルの傾斜取付構造に関する。
近年、太陽光を用いた再生可能エネルギーを普及するという社会的気運の高まりがあり、政府や自治体が積極的に太陽電池モジュールを導入する需要に対して補助を行ったり、余剰の電力を電力会社が買い取る機構もまた構築されている。
そして、この太陽電池パネルの受光効率の向上を図るなどの目的で、略平坦状の下地、或いはそれ自体が傾斜勾配を有する屋根下地等に対し、太陽電池パネルを傾斜状に設置する試みがなされている。
例えば特許文献1に記載の取付装置は、太陽光発電ユニットAを傾斜状に設置するために高低の二種類の受台座(高受台座3B,低受台座3A)を用いている。また、太陽光発電ユニットAの裏面側には取付材6が設けられ、その取付材6が低受台座3A、高受台座3Bに載置され、ボルトナットで固着されている。
特開2012−144903号公報
しかしながら、前記特許文献1の構造では、高低の二種類の受台座(高受台座3B,低受台座3A)を用いることで、部品点数が増加する問題があり、また、太陽光発電ユニットAの裏面側にも取付材6を設ける必要があるという点からコストの上昇が避けられないという問題があった。さらに、太陽光発電ユニットAと受台座(3A,3B)との固着が太陽光発電ユニットAの裏面で行われるため、作業者が目視しにくく、作業性が悪い(受台座3A,3Bのボルト孔と太陽光発電ユニットAの取付材6のボルト孔の併せながらボルトを差し込まなければならない)という問題もあった。
また、架台の完成後に傾斜角度を変更する必要があっても、その角度を変更することが困難であった。さらに、そもそもが、工場での部材製作時に傾斜角度が決まっているものが多く、設置時に任意の角度で設置することさえも困難であった。しかも、太陽電池パネルを支持して傾斜角度を任意に調整できるような支持架台を別途作成しようとしても、太陽電池パネルには様々なサイズ(長さ、高さ)があるため、これらの太陽電池パネルに応じた支持架台を個別に用意する等の対応は、コスト等も膨大にかかるため、到底困難であった。
そこで、本発明は、少ない部品点数にて太陽電池パネルを傾斜状に配設でき、設置する場所(位置)に応じて太陽電池パネルの傾斜角度を任意の角度に設置することができ、設置後にも傾斜角度を変更することもでき、また太陽電池パネルの様々なサイズに対応できる太陽電池パネルの傾斜取付構造を提供することを目的とする。
本発明は、上記に鑑み提案されたものであって、隣り合う太陽電池パネル間に、太陽電池パネルの一端及び他端を支持する支持部材を配して太陽電池パネルを下地に対して傾斜状に取り付けてなる太陽電池パネルの傾斜取付構造であって、前記支持部材は、支持部材本体と、太陽電池パネルの何れか一方の端縁を支持する受片とからなり、前記受片は、前記支持部材本体に対して回動自在に枢支されており、前記受片と前記支持部材本体の何れかに長さ方向にボルトを保持可能な溝状部が形成され、該溝状部に保持されたボルトに、太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する部材を取り付けることを特徴とする太陽電池パネルの傾斜取付構造を提案するものである。
また、本発明は、前記傾斜取付構造において、溝状部に保持されたボルトには、孔を備えるスペーサを介して太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する部材が取り付けられていることを特徴とする太陽電池パネルの傾斜取付構造をも提案する。
、また、本発明は、前記傾斜取付構造において、太陽電池パネルの端縁を、支持部材本体に取り付けた厚み方向に弾性を有する弾性材にて支持することを特徴とする太陽電池パネルの傾斜取付構造をも提案する。
本発明の太陽電池パネルの傾斜取付構造では、太陽電池パネルの何れか一方の端縁を支持する受片が支持部材本体に対して回動自在に枢支されているので、周辺環境に合わせてより発電効率のよい傾斜にすることや、冬季は傾斜を急にして積雪量を軽減することができる。しかも、太陽電池パネル間に、一種類の支持部材を配設して各太陽電池パネルを傾斜状に設置することができるため、施工コストを低く抑えることができ、太陽電池パネルの様々なサイズに対応させることができる。
また、受片と支持部材本体の何れかに、太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する部材を取り付けるので、太陽電池パネルの端縁を確実に保持することができる。
また、太陽電池パネルの端縁を、支持部材本体に取り付けた厚み方向に弾性を有する弾性材にて支持する場合には、太陽電池パネルの傾斜にかかわらず、どのような傾斜の太陽電池パネルも支持可能である。
(a)本発明の太陽電池パネルの傾斜取付構造の一実施例(第1実施例)の施工途中を示す斜視図、(b)用いた固定金具を拡大して示す斜視図、(c)用いた支持部材を拡大して示す斜視図、(d)用いた外設部材(雪止め具)を拡大して示す斜視図である。 (a)第1実施例の傾斜取付構造の要部の側面図、(b)用いた支持部材の本体を示す拡大側面図、(c)本体に受片を枢支させた状態を示す拡大側面図、(d)支持部材に太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する押さえ部材を取り付けた状態を示す拡大側面図である。 (a)第2実施例の傾斜取付構造を示す側面図、(b)用いた支持部材の本体を示す拡大側面図、(c)本体に受片を枢支させた状態を示す拡大側面図である。
本発明は、隣り合う太陽電池パネル間に、太陽電池パネルの一端及び他端を支持する支持部材を配して太陽電池パネルを下地に対して傾斜状に取り付けてなる太陽電池パネルの取付構造であって、前記支持部材には、太陽電池パネルの少なくとも一方の端縁を支持する受片が、支持部材に対して回動自在に枢支されていることを特徴とする。
本発明に用いる太陽電池パネルは、太陽電池モジュールの周縁に枠体(フレーム)を設けてパネル化したものであり、太陽電池モジュールは、結晶系等の太陽電池セルをガラス等に積層させてモジュール化したものであっても、アモルファス等の薄膜のものであってもよく、薄膜等にあっては、基材となる金属板等に一体化してシート状(板状)或いはボード状にしたものであってもよい。
前記太陽電池セルとしては、一般的には片面受光型を用いるが、発電量を増大させるために両面受光型を用いてもよく、この場合、太陽電池モジュールの下方に反射部を介在させればよい。
また、前記枠体は、前記太陽電池モジュールの四つの辺に配する上側枠、下側枠、左右の側方枠からなり、各枠体は、太陽電池モジュールの周縁を保持する保持部と、下方へ垂下する側壁とを備える。
本発明における下地は、瓦屋根、スレート屋根、縦葺き・横葺・折板等の金属屋根等の公知の既存又は新設屋根であっても、躯体上に防水機能を施して下地としたものであってもよく、これらの既存又は新設屋根に取り付けられた金具等でもよい。即ち、本発明の敷設構造に取り付けられる太陽電池パネル下面(下地上)での防水機能を備えるものであればその構成は特に問わない。
本発明における前記支持部材は、前記太陽電池パネル間に配するものであって、前述のように太陽電池パネルの一端及び他端を支持して太陽電池パネルを下地に対して傾斜状に取り付けることができる構成であり、太陽電池パネルの少なくとも一方の端縁を支持する受片が、支持部材(本体)に対して回動自在に枢支されている。
例えば流れ方向に隣接する太陽電池パネル間に支持部材を配する場合に、太陽電池パネルの水上側の端部を支持する水上端支持部と、水下側の端部を支持する水下端支持部とを有する構成であり、少なくとも水上端支持部と水下端支持部との何れかが、支持部材(本体)に対して回動自在に枢支される受片に形成されている。
前記受片は、太陽電池パネルの何れかの端縁を支持する支持部を有し、凸状部又は凹状部である第1枢支部を有し、支持部材(本体)には、当該第1枢支部に回動自在に嵌め込まれる凹状部又は凸状部である第2枢支部を有する。
なお、この受片としては、太陽電池パネルの一端を支持するものと、他端を支持するものの何れかを用いてもよいし、2種類の受片を用いてもよい。そのため、前述の流れ方向に隣接する太陽電池パネル間に支持部材を配する場合には、水上端支持部を設けた受片を用いてもよいし、水下端支持部を設けた受片を用いてもよく、それら2種類の受片を用いてもよい。
また、前記受片には、太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する部材を取り付けるようにしてもよい。この場合、太陽電池パネルを確実に保持することができる。
なお、後述する図示実施例では、開放部に内側へせり出した突出部が設けられ、内部空間に収納するボルトの脱落を防止する溝状部を設け、その内部に保持したボルトに押さえ部材を挿通させて取り付け、ナットを締め付けて固定するようにした。
また、「太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する」とは、この場合には、受片が支持する端縁を押さえ保持することを意味している。
また、この支持部材には、厚み方向に弾性を有する弾性材を一体的に取り付け、この弾性材にて太陽電池パネルの端縁を支持するようにしてもよい。この場合には、太陽電池パネルの傾斜にかかわらず、どのような傾斜の太陽電池パネルも容易に支持することができる。
なお、この場合の「太陽電池パネルの端縁」とは、前記受片にて支持されない側の端縁を意味している。したがって、この弾性材は、受片でなく支持部材(本体)に一体的に設けられる。
さらに、この支持部材には、太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する部材を取り付けるようにしてもよい。この場合、前記受片に押さえ部材を取り付けた場合と同様に、太陽電池パネルを確実に保持することができる。
なお、この場合の「太陽電池パネルの端縁」とは、前記受片にて支持されない側の端縁を意味している。したがって、この溝状部は、受片でなく支持部材(本体)に一体的に設けられる。
なお、溝状部を受片に設ける場合も支持部材(本体)に設ける場合も、溝状部に保持させたボルトを太陽電池パネルの端縁を押さえる押さえ部材に挿通させることにより、取付位置の微調整を行うつつ所望の位置にてナットを締着して固定することができる。
本発明は、太陽電池パネルの少なくとも一方の端縁を支持する受片が支持部材に対して回動自在に枢支されているので、周辺環境に合わせてより発電効率のよい傾斜にすることや、冬季は傾斜を急にして積雪量を軽減することができる。しかも、太陽電池パネル間に、一種類の支持部材を配設して各太陽電池パネルを傾斜状に設置することができ、太陽電池パネルの様々なサイズに対応させることができる。
また、この支持部材は、後述する図示実施例のようにピース材であっても通し材であってもよく、特に後者の場合には、前述の溝状部が長さ方向に形成されるものとなるため、この溝状部に保持させるボルトの位置、即ち押さえ部材の位置を容易に調整することができ、様々なサイズの太陽電池パネルに容易に対応させることができる。
また、後述する図示実施例に示すように太陽電池パネルの高位に位置する端部には、太陽電池パネルの表面上に突設する起立部を設けることが好ましい。この場合、起立部は、雪止め具として、雪を太陽電池パネル間へ、又は該パネル間から裏面空間へ落とすことができる。さらに、この起立部は、太陽電池パネルの裏面空間内の空気を排出する作用も果たすので、太陽電池パネルの裏面空間内の排熱が円滑に行え、太陽電池セルの発電効率の低下を抑制することができる。
この起立部は、太陽電池パネルに設けられるものでも、太陽電池パネルを前記支持部材に設けられるものでも、また取り付ける固定具に設けられるものでもよい。また、起立部を設ける(取り付ける)ための部材を介在させるものでもよく、前記固定具等が兼用するものであってもよい。
また、太陽電池パネルは、裏面と下地間に空間を有するように配設してもよい。この場合には、例えば前記雪止め具を設けた際にも単に雪を止めるばかりでなく、雪や雨水をパネル間から裏面空間に落とすことができ、受光面(=太陽電池パネルの表面)への積雪や付着物等を速やかに排除することができ、太陽電池の発電効率の低下を防止することができる。この空間は、下地の形状によるものであっても、取付部材の形状や、太陽電池の周縁フレームによるものであってもよい。
図1及び図2に示す第1実施例は、下地として、流れ方向に沿うハゼ組み式の折板屋根30のハゼ部35,35'に取り付けられた持出金具4に、太陽電池パネル5の一端及び他端を支持する支持部材1を配して太陽電池パネル5を下地3に対して傾斜状に取り付けてなる構成である。
この第1実施例における下地を構成する前記折板屋根30は、山部と谷部とを構成する外装材3Aと、躯体3B上に固定されて前記外装材3Aを保持する図示しない保持部材とからなる。この外装材3Aは、略平坦状の平板部31の左右に傾斜状に立ち上がる立ち上がり部32,32を有し、各立ち上がり部32の上端に外側へ延在する載置部33が形成され、この載置部33の外側を略鉛直状に起立させて起立部34とし、隣接する外装材3A,3Aの当該部分を重合させてカシメてハゼ部としたものであり、外側に位置する重合部35と内側に位置する被重合部35'とした構成である。
この折板屋根30のハゼ部35,35'には、図1(b)に拡大して示す左右分割型の本体4Aと略ハット型の連結枠体4Bと上向きの縦ボルト4Cとからなる持出金具4が一体化されて取り付けられ、取り付けられた持出金具4の受けフランジ41に、取付部材1が一体的に固定されている。この本体4Aは、上端に略平坦状の受けフランジ41が設けられ、その下方に通孔を有する縦片部分を介して外方へ膨出状の包持部42が設けられ、さらにその他方に着座部43が設けられている。そして、この本体4Aと連結枠体4Bと縦ボルト4Cとは、係合状に組み合わされ、その着座部43を折板屋根30の載置部33上に受支させると共に、その包持部42がハゼ部35,35'を覆うように配置した状態で前記縦片部分に設けた通孔に連結具44を締着することにより一体化されている。
この第1実施例における支持部材1は、前記持出金具4の縦ボルト4Cに固定されるものであって、図1(b)に示すように略矩形状の平板部11の略中央に設けられた孔から縦ボルト4Cの先端を貫通させてナット4Dにて一体的に固定された本体10と該本体10に回動可能に枢支された受片2とからなるピース材である。
この支持部材1の本体10は、その一方側(左手前)寄りに、図2(b)に示すように起立片15の上端が円柱状に膨出する凸状部である第1枢支部12が形成され、該第1枢支部12に対して受片2が回動可能に枢支される。また、他方側(右奥側)寄りには、ボルト1cの頭部を収納し、且つボルト1cをスライド状に微調整可能に保持する溝状部13を有し、更に他方側には、弾性材1bを取付可能な取付受部14を有する。前記溝状部13は、内部にボルト1cの頭部よりやや大きな断面略矩形状の空間を備える構成であって、この溝状部13は開放部に内側へせり出した突出部が設けられ、内部空間に収納するボルト1cの脱落を防止する構成である。
また、支持部材1を構成する受片2は、図2(b)に示すように一方側に平板状の水上端支持部21を有し、下端に前記本体10の第1枢支部12に嵌合する断面略円弧状の凹部分である第2枢支部22を有し、その上方に上方が開放する溝状部23を有する構成であり、この溝状部23も前記溝状部13と同様にボルト2bを保持可能である。なお、前記水上端支持部21と溝状部23との間には、段部24が形成され、該段部24に太陽電池パネル5の水上端縁を当接させて位置規制するようにしてもよい。
また、この第1実施例には、図1(a)に点線で示すような外設部材(雪止め具)7を用いた。この外設部材7は、図1(d)に拡大して示すように湾曲状の起立部71の裏面側に取付溝72を形成した構成であり、雪を太陽電池パネル5,5間へ、又はそこから裏面空間52へ落とすことができる。なお、この裏面空間52とは、太陽電池パネル5と下地(折板屋根30)との間の空間を指す。
しかも、この起立部71は、太陽電池パネルの裏面空間52内の空気を排出する作用も果たすので、太陽電池パネル5の裏面空間52内の排熱が円滑に行え、太陽電池セルの発電効率の低下を抑制することができる。
本発明の傾斜取付構造の施工手順を以下に示す。
まず、前述のように折板屋根30のハゼ部35,35'には、持出金具4が取り付けられ、該持出金具4に前記支持部材1を一体的に取り付けているが、施工に際し、予め取り付ける太陽電池パネル5の長さ方向の寸法に応じて持出金具4及び支持部材1を取り付ける。即ちどのような寸法の太陽電池パネル5に対しても容易に対応することができる。
なお、支持部材1は、図1(a)では本体10に受片2を枢支すると共に弾性材1bを取り付けた状態で配設しているが、図2(c)に示すように更にボルト1cを保持させ、受片2にボルト2bを保持させた状態で配設するようにしてもよい。
次に、太陽電池パネル5を配設するが、前述のようにその水上端縁を、支持部材1の水上端支持部21上に配設し、その水下側の裏面を支持部材1に取り付けた弾性材1bに支持させる。この状態では、太陽電池パネル5の水上端縁と水下側の裏面を載置状に配設しているに過ぎない。
続いて図2(c)に示すようにボルト2b,1cに、スペーサ7A,7Bを介して押さえ部材6A,6Bを配設し、太陽電池パネル5の水上端縁と水下端縁を押さえ保持し、ナット2c,1dを締め付けて固定する。
ここで用いた押さえ部材6A,6Bは、それぞれ上方の横片が押さえ部61,62で、下方の横片が貫通孔を有する固定部63,64である略Z字状のピース材であり、実質的に一つの部材を左右逆に用いたものである。また、用いたスペーサ7A,7B及びその孔71,72も別符号を付したが、実質的に同一部材である。
このように本発明は、隣り合う太陽電池パネル5,5間に一種類の部材(支持部材1)を配設する簡易な構造であって、太陽電池パネル5の端縁を支持する受片2が支持部材本体10に対して回動自在に枢支されているので、周辺環境に合わせてより発電効率のよい傾斜にすることや、冬季は傾斜を急にして積雪量を軽減することができる。しかも、太陽電池パネル5,5間に、一種類の支持部材1を配設して各太陽電池パネル5を傾斜状に設置することができ、太陽電池パネル5の様々なサイズに対応させることができる。
例えば図1に示すように用いた太陽電池パネル5の短辺が流れ方向に沿うように配設したが、縦横を逆にして、同じ太陽電池パネル5でも長辺が流れ方向に沿うように配設した場合にも全く同じ支持部材1にて対応することができる。そして、この場合には、よりなだらかな傾斜となる。
図3に示す第2実施例の支持部材1'は、前記第1実施例の支持部材1と同様に前記持出金具4に一体的に固定されるものであるが、本体10'に回動可能に枢支される受片2'は、太陽電池パネル5の水上側の端縁を支持するものではなく、太陽電池パネル5の水下側の端縁を支持する構成である。
この支持部材1'を構成する本体10'は、図3(b)に示すように持出金具4の受けフランジ41上に載置する平板部16の略中央に設けられた孔から縦ボルト4Cの先端を貫通させてナット4Dにて一体的に固定される。その一方側(左側)には、起立片17が形成され、該起立片17の上端に太陽電池パネル5の水上側の端縁を支持する水上端支持部18及び溝状部19が設けられている。この溝状部19は、前記第1実施例における溝状部13,23と同様である。その他方側(右側)には、起立片15'の上端が円柱状に膨出する凸状部である第1枢支部12'が形成されている。
また、支持部材1'を構成する受片2'は、他方側(右側)に平板状の水下端支持部25を有し、下端に前記本体10'の第1枢支部12'に嵌合する断面略円弧状の凹部分である第2枢支部22'を有する構成である。なお、前記水下端支持部25の上方には、太陽電池パネル5の水下端の上面を押さえる押さえ部26が形成され、前記水下端支持部25と略コ字状を形成している。
この第2実施例でも、前記第1実施例と同様に、隣り合う太陽電池パネル5,5間に一種類の部材(支持部材1')を配設する簡易な構造であって、太陽電池パネル5の端縁を支持する受片2'が支持部材本体10'に対して回動自在に枢支されているので、周辺環境に合わせてより発電効率のよい傾斜にすることや、冬季は傾斜を急にして積雪量を軽減することができる。
1,1' 支持部材
10,10' 本体
12,12' 第1枢支部
1b 弾性材
2,2' 受片
22,22' 第2枢支部
3 折板屋根
4 持出金具
5 太陽電池パネル
6 押さえ部材
7 スペーサ

Claims (3)

  1. 隣り合う太陽電池パネル間に、太陽電池パネルの一端及び他端を支持する支持部材を配して太陽電池パネルを傾斜状に取り付けてなる太陽電池パネルの傾斜取付構造であって、
    前記支持部材は、支持部材本体と、太陽電池パネルの何れか一方の端縁を支持する受片とからなり、前記受片は、前記支持部材本体に対して回動自在に枢支されており、前記受片と前記支持部材本体の何れかに長さ方向にボルトを保持可能な溝状部が形成され、該溝状部に保持されたボルトに、太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する部材を取り付けることを特徴とする太陽電池パネルの傾斜取付構造。
  2. 溝状部に保持されたボルトには、孔を備えるスペーサを介して太陽電池パネルの端縁を押さえ保持する部材が取り付けられていることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池パネルの傾斜取付構造。
  3. 太陽電池パネルの端縁を、支持部材本体に取り付けた厚み方向に弾性を有する弾性材にて支持することを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池パネルの傾斜取付構造。
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