JP6207416B2 - 固定金具およびそれを備える太陽電池システム - Google Patents

Description

本発明は、固定金具およびそれを備える太陽電池システムに関する。

例えば、太陽電池モジュールのように平面的に並べて設置される被固定物を固定面に固定する場合に固定金具が用いられる。例えば、特許文献１では、架台の固定面に対して固定金具が締結ねじで固定されている。固定金具には、締結ねじを挟んだ両側に、太陽電池モジュールの端部に上方から係合する係合部が形成される。固定金具の両側に設けられた太陽電池モジュールの端部を係合部と架台とで挟持することで、太陽電池モジュールが架台上に固定される。この固定金具を用いる場合、太陽電池モジュールを固定金具の両側に配置してから、固定金具を架台に固定することで、両側の太陽電池モジュールが同時に固定される。

また、特許文献２では、予め架台上に締結ねじで固定した固定金具の間に太陽電池モジュールを嵌め込んで、太陽電池モジュールを固定している。また、固定金具を固定する締結ねじと太陽電池モジュールとを平面的に重ねて配置できるように、締結ねじの頭部が固定金具に形成された台座内に収められ、太陽電池モジュールが台座上に設置される。

特開２０００−２２０２６８号公報 特開２０１３−２１７０８４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された固定金具では、太陽電池モジュール同士の間に、締結ねじの頭部の幅と、締結ねじを締結する工具の厚さとを積算した幅以上の間隔が必要であった。そのため、複数の太陽電池モジュールを設置する際に必要となる設置面積も大きくなってしまう傾向にあった。また、固定金具の両側に太陽電池モジュールを並べてからの固定作業であるため、太陽電池モジュールが邪魔になって、施工性が低下してしまう場合があった。

また、特許文献２に開示された固定金具では、太陽電池モジュールと締結ねじとが平面的に重ねて配置されるので、設置面積の縮小が図られるものの、台座を形成する分の材料が余分に必要となり、製造費の増加を招くおそれがあった。また、太陽電池モジュールが台座の高さ分だけ架台から離れて固定されるので、美観を損なう場合や、固定が不安定になってしまう場合があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、設置面積の縮小化、施工性の向上、および製造コストの抑制を図ることのできる固定金具およびそれを備える太陽電池システムを得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、第１の方向に沿って並べて配置される第１の太陽電池モジュールと第２の太陽電池モジュールを固定面に対して固定する固定金具であって、第１の太陽電池モジュールと第２の太陽電池モジュールとの間に位置して、締結ねじの軸部を貫通させる貫通孔が形成されて、貫通孔に軸部を貫通させた締結ねじで固定面に固定される固定部と、固定部から第１の太陽電池モジュール側に延びて、固定面との間に第１の太陽電池モジュールの端部を挟持させる第１係合部と、固定部から第２の太陽電池モジュール側に延びて、固定面との間に第２の太陽電池モジュールの端部を挟持させる第２係合部と、を備え、貫通孔に貫通された締結ねじは、その軸線が第１係合部および第２係合部と重ならないように固定面の鉛直方向に対して傾けられ、貫通孔に貫通された締結ねじの頭部は、第１係合部と第２係合部とを固定面の鉛直方向に投影した投影部分の内側に収まることを特徴とする。

本発明によれば、設置面積の縮小化、施工性の向上、および製造コストの抑制を図ることのできる固定金具を得ることができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池システムの斜視図である。 図２は、図１に示すＩ−Ｉ線に沿って見た矢視断面図である。 図３は、太陽電池モジュールの断面図である。 図４は、固定金具の断面図である。 図５は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図６は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図７は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図８は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図９は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図１０は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図１１は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図１２は、実施の形態１にかかる固定金具を用いた太陽電池モジュールの固定例を示す平面図である。 図１３は、実施の形態１にかかる固定金具を用いた太陽電池モジュールの他の固定例を示す断面図である。 図１４は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池システムの断面図である。 図１５は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図１６は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図１７は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。 図１８は、実施の形態２にかかる太陽電池システムにおける太陽電池モジュール同士の間隔について示す図である。 図１９は、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールを重ねた状態を示す断面図である。

以下に、本発明の実施の形態にかかる固定金具および太陽電池システムを図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１にかかる太陽電池システムの斜視図である。図２は、図１に示すＩ−Ｉ線に沿って見た矢視断面図である。太陽電池システム９００は、図１，２に示すように、建造物の屋根１上に設けられた太陽電池モジュール（被固定物）２と、屋根１上に固定される架台４と、架台４に固定されて太陽電池モジュール２を屋根１上に固定する固定金具６と、を備えて構成される。本実施の形態１では、屋根１は傾斜屋根である。

図面において、矢印Ｘに示す方向が軒側であり、矢印Ｙに示す方向が棟側である。また、軒側に配置された太陽電池モジュール２を第１の太陽電池モジュール（被固定物）２ａともいい、棟側に設けられた太陽電池モジュール２を第２の太陽電池モジュール（被固定物）２ｂともいう。すなわち、第１の太陽電池モジュール２ａと第２の太陽電池モジュール２ｂとは、屋根１の傾斜方向（第１の方向）に沿って並べて設置される。図面では、棟側と軒側に並べた２枚の太陽電池モジュール２のみが示されているが、実際には多数の太陽電池モジュールが縦横に並べて設置されることが多い。

図３は、太陽電池モジュール２の断面図である。太陽電池モジュール２は、太陽電池パネル２０と保持枠２００とを有する。太陽電池パネル２０は、平面視において長方形形状となる板状形状を呈する。太陽電池パネル２０は、受光面２０ａに光が入射することで電力を発生させる。

保持枠２００は、太陽電池パネル２０の周囲を囲んで、太陽電池パネル２０を保持する。保持枠２００は、金属製、例えばアルミニウム製の枠部材である。保持枠２００は、側面部２０１、受光面側突部２０２、裏面側突部２０３、底部２０４、フランジ部２０５を有する。

側面部２０１は、太陽電池パネル２０の側面と平行に延びる。受光面側突部２０２と裏面側突部２０３は、側面部２０１から太陽電池パネル２０側に突出されて、太陽電池パネル２０を受光面２０ａ側とその裏面２０ｂ側から挟持する。底部２０４は、裏面側突部２０３よりも屋根１側に設けられて、側面部２０１から太陽電池パネル２０側に突出される。フランジ部２０５は、底部２０４よりも太陽電池パネル２０側に設けられて、側面部２０１から太陽電池パネル２０と反対側に突出される。

以上のように構成された保持枠２００が、太陽電池パネル２０の周囲を囲むように設けられる。なお、以下の説明において、太陽電池パネル２０の周囲を囲む保持枠２００のうち、軒側に設けられる保持枠２００を下側保持枠２００ａともいい、棟側に設けられる保持枠２００を上側保持枠２００ｂともいう。

図４は、固定金具６の断面図である。固定金具６は、屋根１に固定された架台４の固定面４０１上に固定される。なお、以下の説明において、固定面４０１に対して鉛直であって屋根１から離れる方向を上方とし、その反対方向を下方とする。

固定金具６は、固定部６００と、第１係合部６０１と、第２係合部６０２と、当接部６０４とを備える。固定部６００は、第１の太陽電池モジュール２ａと第２の太陽電池モジュール２ｂとの間に位置する。固定部６００には、締結ねじ８の軸部８０３を貫通させる貫通孔６０３が形成されている。貫通孔６０３に軸部８０３を貫通させた締結ねじ８で、固定金具６が固定面４０１に固定される。

第１係合部６０１は、固定部６００から軒側に延びて、固定面４０１との間に太陽電池モジュール２の端部（上側保持枠２００ｂのフランジ部２０５）を挟持させる。第２係合部６０２は、固定部６００から棟側に延びて、固定面４０１との間に太陽電池モジュール２の端部（下側保持枠２００ａのフランジ部２０５）を挟持させる。

当接部６０４は、固定部６００の下端から棟側に向けて突出され、第２の太陽電池モジュール２ｂの下側保持枠２００ａと架台４の固定面４０１との間に入り込んで、下側保持枠２００ａを下方から支持する。貫通孔６０３が形成される貫通孔形成面６０５は、第２係合部６０２側が第１係合部６０１側よりも低くなるように、固定面４０１よりも第２係合部６０２側に傾けて形成される。貫通孔形成面６０５と固定面４０１とがなす角度は、貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の軸線８０１が第１係合部８０１および第２係合部６０２と重ならない角度である。

したがって、貫通孔形成面６０５と固定面４０１とがなす角度は、第２係合部６０２の突出量や、第２係合部６０２と固定面４０１との距離によって定まる角度である。本実施の形態では、貫通孔形成面６０５と固定面４０１とがなす角度θ１を４５度としている（軸線８０１と固定面４０１の鉛直方向とがなす角度θ２も４５度となる）。

貫通孔６０３は、第１係合部６０１と第２係合部６０２とを下方に投影した投影部分の内側に形成される。これにより、貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の頭部８０２が、第１係合部６０１と第２係合部６０２とを下方に投影した投影部分の内側に収まる。

固定部６００には、軒側に配置される太陽電池モジュール２（第１の太陽電池モジュール２ａ）に側面から当接する第１当接面６００ａが形成されている。固定部６００には、棟側に配置される太陽電池モジュール２（第２の太陽電池モジュール２ｂ）に側面から当接する第２当接面６００ｂが形成されている。より具体的には、固定部６００と当接部６０４との境界部分から上方に突出する突部の一面が第２当接面６００ｂとなる。

次に、上述した太陽電池モジュール２を、固定金具６を用いて屋根１上に固定する手順について説明する。図５から図１１は、太陽電池モジュール２の固定手順を説明する図である。屋根１上には、固定面４０１が形成された架台４が、木ねじ５（図１も参照）を用いて固定されている。

まず、軒側に設けられる第１の太陽電池モジュール２ａよりも軒側となる位置に固定金具６を固定する（図５を参照）。具体的には、架台４の中空部４０２にナット７を挿通し、固定金具６に形成された貫通孔６０３に締結ねじ８の軸部８０３を挿通して、ナット７に形成された雌ねじ７０１に締結ねじ８の軸部８０３を螺合させる。

ナット７は、架台４の固定面４０１と平行に架台４に当接する当接面７０２を有する。また、ナット７への雌ねじ７０１の形成方向は、当接面７０２の鉛直方向に対して、傾けて形成されている。なお、ナット７を締結ねじ８に螺合させた状態で、雌ねじ７０１の形成方向と貫通孔形成面６０５の鉛直方向が一致する。すなわち、上述した締結ねじ８の軸線８０１の傾きを、雌ねじ７０１の形成方向によっても実現している。

次に、第１の太陽電池モジュール２ａの下側保持枠２００ａに形成されたフランジ部２０５を、固定金具６の第２係合部６０２の下側に潜り込ませてから（図６を参照）、太陽電池パネル２０が固定面４０１と平行になるようにして、下側保持枠２００ａの底部２０４を固定金具６の当接部６０４上に載置する（図７を参照）。

これにより、下側保持枠２００ａ（第１の太陽電池モジュール２ａの端部）が、固定面４０１（当接部６０４）と第２係合部６０２との間に挟持される。具体的には、第２係合部６０２がフランジ部２０５を下方に押し付ける。そして、架台４および当接部６０４が底部２０４を上方に押し付ける。なお、下側保持枠２００ａの側面部２０１の側面が、固定金具６の第２当接面６００ｂに当接することで、第１の太陽電池モジュール２ａの軒側への移動が規制される。

次に、第１の太陽電池モジュール２ａの上側保持枠２００ｂのフランジ部２０５に、第１係合部６０１を上方から被せて、固定金具６が設けられる（図８を参照）。そして、架台４の固定面４０１に固定金具６が締結ねじ８で固定される。これにより、上側保持枠２００ｂ（第１の太陽電池モジュール２ａの端部）が、固定面４０１と第１係合部６０１との間に挟持される。ここで、上側保持枠２００ｂの側面部２０１の側面が、固定金具６の第１当接面６００ａに当接することで、第１の太陽電池モジュール２ａの棟側への移動が規制される。

このように、第１係合部６０１、第２係合部６０２および固定面４０１（当接部６０４）によって保持枠２００が挟持されることで第１の太陽電池モジュール２ａの上下方向への移動が規制され、第１当接面６００ａおよび第２当接面６００ｂによって太陽電池モジュール２ａの軒側および棟側への移動が規制されて、第１の太陽電池モジュール２ａが屋根１上に固定される。なお、第１の太陽電池モジュール２ａを固定する前に、予め架台４にナット７を挿通して締結ねじ８を軽く締め付けることで、上側保持枠２００ｂを挟持する固定金具６を仮組固定しておいてもよい。この場合、上側保持枠２００ｂを固定金具６で挟持する際に、フランジ部２０５に第１係合部６０１を被せてから締結ねじ８の本締めが行われる。

次に、第２の太陽電池モジュール２ｂの下側保持枠２００ａに形成されたフランジ部２０５を、第１の太陽電池モジュール２ａの上側保持枠２００ｂを挟持している固定金具６の第２係合部６０２の下側に潜り込ませてから（図９を参照）、太陽電池パネル２０が固定面４０１と平行になるようにして、下側保持枠２００ａの底部２０４を当接部６０４上に載置する（図１０を参照）。

これにより、下側保持枠２００ａ（第２の太陽電池モジュール２ｂの端部）が、固定面４０１と第２係合部６０２との間に挟持される。また、下側保持枠２００ａの側面部２０１と側面が、固定金具６の第２当接面６００ｂに当接することで、第２の太陽電池モジュール２ｂの軒側への移動が規制される。

そして、第１の太陽電池モジュール２ａの上側保持枠２００ｂを固定したのと同様に、第２の太陽電池モジュール２ｂの上側保持枠２００ｂを固定金具６で固定することで、第１の太陽電池モジュール２ａと第２の太陽電池モジュール２ｂとが、傾斜方向に沿って並べて屋根１上に固定される（図１１を参照）。

以上説明した太陽電池システム９００によれば、図２，５等に示すように、貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の頭部８０２は、第１係合部６０１と第２係合部６０２とを下方に投影した投影部分の内側に収まっているにもかかわらず、締結ねじ８の軸線８０１が第２係合部６０２と重ならずに棟側にずれているので、第２係合部６０２を避けて頭部８０２に工具を係合させてねじ締め作業を行うことができる。例えば、図２，５に示すように、六角形の形状に形成された頭部８０２に、電動ドライバー９に取り付けたソケットレンチ１０を係合させてねじ締め作業を行うことができる。その際に、ソケットレンチ１０は第２係合部６０２に干渉しない。

このように、貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の頭部８０２を、第１係合部６０１と第２係合部６０２とを下方に投影した投影部分の内側に収めることで、太陽電池モジュール２の間に締結ねじ８の頭部８０２の幅を設けずに済むため、太陽電池モジュール２の平面的な設置面積の縮小化を図ることができる。

例えば、図１１に示すように、第１の太陽電池モジュール２ａにおいて、下側保持枠２００ａのフランジ部２０５の先端から上側保持枠２００ｂのフランジ部２０５の先端までの長さＬを８５８ｍｍとし、締結ねじ８の軸部８０３の外径寸法Ｄを８ｍｍとすると、第１の太陽電池モジュール２ａと第２の太陽電池モジュール２ｂとの隙間Ｗは、固定金具６の肉厚２ｍｍに若干のクリアランスを加えた３ｍｍで済む。

また、屋根１の傾斜方向に沿った太陽電池モジュール２の取付ピッチは、８５８ｍｍ＋３ｍｍ＝８６１ｍｍである。この取付ピッチは、下側保持枠２００ａのフランジ部２０５の先端から上側保持枠２００ｂのフランジ部２０５の先端までの長さＬである８５８ｍｍに、締結ねじ８の軸部８０３の外径寸法Ｄである８ｍｍを足した８６６ｍｍより５ｍｍ短くなっている。

また、貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の頭部８０２が、第１係合部６０１と第２係合部６０２とを下方に投影した投影部分よりもはみ出している場合には、太陽電池モジュール２の下方に締結ねじ８の頭部８０２を潜り込ませるために、締結ねじ８の頭部８０２よりも高い位置に当接部６０４を形成したり、頭部８０２を収める台座を形成したりする必要がある。

一方、本実施の形態では、貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の頭部８０２が、第１係合部６０１と第２係合部６０２とを下方に投影した投影部分の内側に収めているので、固定金具６の当接部６０４を締結ねじ８の頭部８０２よりも上方に設けずに済む。したがって、屋根１から太陽電池モジュール２までの距離を抑えて、美観の向上や、固定の安定化を図ることができる。本実施の形態では、頭部８０２の高さが４ｍｍであるのに対して当接部６０４の厚みは２ｍｍである。また、台座を形成するよりも使用材料を抑えることができるので、製造コストの抑制を図ることができる。また、施工性も向上する。

また、上記固定の手順でも説明したように、固定金具６を架台４に固定する際に、軒側と棟側の両方に同時に太陽電池モジュール２を固定せずに、軒側に設けられる第１の太陽電池モジュール２ａだけを固定させることができる。したがって、固定を行う作業者は、固定金具６の棟側に立てば、太陽電池モジュール２上に上らずに済むため、太陽電池モジュール２の破損を抑えることができる。

また、貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の頭部８０２を、第１係合部６０１と第２係合部６０２とを下方に投影した投影部分の内側に収めても頭部８０２に工具を係合させることができるので、頭部８０２に工具を係合させやすいように、貫通孔６０３の上方で第２係合部６０２を切除せずに済む。これは、図２の紙面において、固定金具６の手前側および奥側となる端面が１つの平面で形成されると換言することができる。したがって、固定金具６の製造工程において、押出成形によって成形したものを切断する工程以外に、第２係合部６０２の一部を切除するためのプレス加工等の工数を削減することができる。これにより、製造コストの抑制を図ることができる。

なお、本実施の形態では、締結ねじ８の軸線８０１を第２係合部６０２と重ねずに棟側にずらすために、貫通孔形成面６０５を傾けたり、雌ねじ７０１の形成方向を傾けたりしている。ここで、締結ねじ８の軸線８０１を第２係合部６０２と重ねずに棟側にずらす手法は、これらに限られない。例えば、貫通孔６０３の形成方向を傾けて、締結ねじ８の挿入方向自体を傾けてもよい。すなわち、貫通孔形成面６０５や雌ねじ７０１の形成方向に傾きが設けられていない場合であっても、貫通孔６０３に軸部８０３を通して固定された締結ねじ８の軸線８０１を第２係合部６０２と重ねずに棟側にずらす構成であればよい。

図１２は、実施の形態１にかかる固定金具６を用いた太陽電池モジュールの固定例を示す平面図である。固定金具６は、押し出し金型によって製造され、任意の長さに切断加工して形成されている。固定面４０１（図２も参照）に平行かつ屋根１の傾斜方向と垂直な方向（以下の説明において横方向（第２の方向）ともいう）に並べた複数枚の太陽電池モジュールを同時に挟持できるような長さに固定金具６を切断加工することで、架台４の個数を少なく抑えることができる。特に、大きさの異なる太陽電池モジュールを併設する場合に、架台４の個数を少なく抑えることができる。

図１２に示す例では、長方形形状を呈して屋根１の傾斜方向に沿って並べられた第１の太陽電池モジュール２ａ、第２の太陽電池モジュール２ｂの横に、面積が半分程度となる台形形状の台形太陽電池モジュール（第３の太陽電池モジュール）１１，１２と、面積が半分程度となる正方形形状の正方形太陽電池モジュール（第３の太陽電池モジュール）１３とが配置されている。

太陽電池モジュールに加わる風圧荷重、あるいは積雪荷重は太陽電池モジュールの面積に比例して増大するため、太陽電池モジュールの面積が小さければ前記の風圧荷重、積雪荷重に抗じる固定力は少なくて済む。

例えば、第１，第２の太陽電池モジュール２ａ，２ｂに加わる風圧荷重、積雪荷重に抗じる固定力が、屋根１の傾斜方向に併設される他の太陽電池モジュールの固定と合わせても４個の架台４および固定金具６で満足する場合は、太陽電池モジュール１１〜１３の固定に必要な架台４および固定金具６の数は４個よりも少なくなる。しかしながら、平面形状の剛体に空間で姿勢を維持させるには最低３点の固定点が必要となる。

そこで、押し出し金型で断面形状を形成して製造された固定金具６よりも長い長さで切断した固定金具１４を用意する。そして、台形太陽電池モジュール１２と第２の太陽電池モジュール２ｂの両方に係合する位置に架台４と固定金具１４を配設することにより、台形太陽電池モジュール１２を保持する架台４を３個以下に抑えることができる。

同様に、第２の太陽電池モジュール２ｂの横に配設された正方形太陽電池モジュール１３と第１の太陽電池モジュール２ａの横に配設された台形太陽電池モジュール１１の両方に係合する長さで切断加工された固定金具１５は、その中央に設けられた一つの架台４に固定され、固定金具１４は、正方形太陽電池モジュール１３と、第２の太陽電池モジュール２ｂの上側保持枠２００ｂのフランジ部２０５（図２等も参照）を第１係合部６０１に係合させ、第１の太陽電池モジュール２ａと、台形太陽電池モジュール１１の下側保持枠を固定金具６の第２係合部６０２に係合させて４枚の太陽電池モジュールを挟持して一つの架台４に固定し、それぞれの太陽電池モジュールに加わる風圧荷重、積雪荷重に抗じている。

また、台形太陽電池モジュール１１，１２は、屋根形状が寄棟の場合に利用される場合が多いが、切り妻形状の屋根面に太陽電池モジュールを併設する場合は利用しない。また、正方形太陽電池モジュール１３は、切り妻屋根形状に第１の太陽電池モジュール２ａと同じ面積の太陽電池モジュールを複数枚併設しても、若干屋根面に空間が余る場合に利用される。したがって、横方向の長さが固定金具６と異なる固定金具１４，１５を製造するための押し出し金型を専用に製造してもその出荷数量は固定金具６と比較して少量であり、部品単価に加算される金型割りかけ費用が高くなる。

固定金具６と長さの異なる固定金具１４，１５との断面形状を同一とすれば同一の押し出し金型ですべての固定金具を製造でき、当接部６０４には頭部８０２との干渉を避けるための厚みが不要であるため、固定金具６と同一断面形状で固定金具１４，１５を押し出し成形しても強度上余分な材料を抑制できる。上述したように、本実施の形態では、固定金具の断面形状を同一としている。

図１３は、実施の形態１にかかる固定金具を用いた太陽電池モジュールの他の固定例を示す断面図である。この固定例では、地上や陸屋根上、あるいは湖の上に置いたフロート上南面に傾斜を有する骨組み構造体による架台に、太陽電池モジュール２を設置した場合を示している。

架台４１０は、整地された地上に図示を省略した杭基礎を植設し、杭基礎の上に断面がＬ字状の鋼材にて組み立て固定された骨組み状の構造体の斜面を形成する架台である。架台４１０の固定面４１１は主に南方向に向けられている。また、雑草の成長や地上の積雪によって太陽光が遮られ、太陽電池モジュール２の受光面に到達しなくなることを避けるため、地上から比較的高い位置に太陽電池モジュール２を設置している。したがって、屋根面に太陽電池モジュール２を設置する場合と異なり、固定面４１１の裏側に組み立て作業者が入り込むことができる。

したがって、この固定例では、固定面４１１の傾斜方向に対して、図１，２等で示す例と逆方向にして固定金具６を用いている。すなわち、第１の太陽電池モジュール２ａの上側保持枠２００ｂのフランジ部２０５を第２係合部６０２に係合させ、第２の太陽電池モジュール２ｂの下側保持枠２００ａのフランジ部２０５を第１係合部６０１に係合させる。

締結ねじ８は、軸線８０１と固定面４１１の鉛直方向とがθ３の角度をなして貫通孔６０３に挿通される。この固定例では、本実施例ではθ３を４５度としている。このとき、締結ねじ８の軸線８０１は、第２係合部６０２と重ならないため、締結ねじ８を貫通孔６０３に挿通する際に、頭部８０２が第２係合部６０２に干渉することなく、容易に組み立て作業を行える。

固定面４１１の一部には、孔部４１２が形成される。貫通孔６０３、孔部４１２を貫通した締結ねじ８の軸部８０３に対し、固定面４１１の裏側から孔部７２が形成されたナット受け金具７１を任意の角度で挿通する。ナット受け金具７１の裏面には締結ねじ８の軸線８０１に直交する当接面７３が形成され、当接面７３に当接するまでナット７４を締結ねじ８に螺合することにより、第１の太陽電池モジュール２ａ、および第２の太陽電池モジュール２ｂが架台４１０に固定される。このように、一般的な形状のナット７４を用いた場合であっても、ナット受け金具７１をスペーサとして挿入することで、締結ねじ８の軸線８０１を固定面４１１の鉛直方向に対して傾けることが可能となる。なお、固定金具６が逆向きに用いられているので、太陽電池モジュール２の固定の順番も、第２の太陽電池モジュール２ｂが先になる。

実施の形態２．
図１４は、本発明の実施の形態２にかかる太陽電池システムの断面図である。図１５〜１７は、太陽電池モジュールの固定作業の一工程を示す図である。なお、上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付して詳細な説明を省略する。

本実施の形態では、太陽電池モジュール２が備える保持枠２００において、側面部２０１は、裏面側突部２０３が突出される部分よりも底部２０４が突出される部分のほうが保持枠２００の内側に位置するように形成される。また、保持枠２００には、外側に突出するフランジ部が形成されていない。

本実施の形態にかかる固定金具６１０では、第１係合部６１１および第２係合部６１２が、太陽電池モジュール２の保持枠２００の受光面側突部２０２（太陽電池モジュール２の端部）に係合する。これにより、太陽電池モジュール２が備える太陽電池パネル２０の外側領域の一部も、第１係合部６１１と第２係合部６１２とを下方に投影した投影部分の内側に入り込む。

なお、太陽電池モジュール２の固定手順は、上記実施の形態１と同様である。すなわち、第１の太陽電池モジュール２ａよりも軒側に設けられる固定金具６１０を架台４に固定してから、第１の太陽電池モジュール２ａ、その棟側に設けられる固定金具６１０、第２の太陽電池モジュール２ｂの順で固定する。

なお、本実施の形態では、固定金具６１０の貫通孔形成面６１５と架台４の固定面４０１とがなす角度θ４が、２２度となっている。また、ナット７に形成される雌ねじ７０１の貫通方向と固定面４０１の鉛直方向とがなす角度θ５は、９０−２２＝６８度となっている。

貫通孔６０３に貫通された締結ねじ８の頭部８０２は、第１係合部６１１と第２係合部６１２とを下方に投影した投影部分の内側に収まっているにもかかわらず、締結ねじ８の軸線８０１が第２係合部６１２と重ならずに棟側にずれているので、第２係合部６１２を避けて頭部８０２に形成された六角形形状の穴部８０４に工具を係合させてねじ締め作業を行うことができる。例えば、電動ドライバー９に取り付けたトルクレンチ１６を穴部８０４に係合させてねじ締め作業を行うことができる。その際には、トルクレンチ１６は第２係合部６１２に干渉しない。

更にトルクレンチ１６の先端は、断面形状が六角形でありながら先端と首下部分を面取りしているため、締結ねじ８の軸線８０１から多少異なる角度でトルクレンチ１６を穴部８０４に挿入しても穴部８０４と回転しながらの係合を維持でき、電動ドライバー９の回転力を締結ねじ８に伝達することができる。したがって、実施の形態１よりも軸線８０１と第２係合部６１２との距離を接近させても締結ねじ８の締付け作業性は損なわれない。

締結ねじ８とナット７の締結によって架台４に挟持された固定金具６１０は、第１係合部６１１と第２係合部６１２とで、保持枠２００の受光面側突部２０２を固定面４０１の方向に押し付ける。そして、架台４が底部２０４を上方に押し付ける。

同一押し出し金型で形成される保持枠２００の一部には、側面部２０１の底部２０４側が内側に入り込むことで、テーパー状の空隙部２０９が形成されている。図１７に示すように、空隙部２０９同士が対向することにより生成された空間に締結ねじ８の頭部８０２が収納される。

図１８は、実施の形態２にかかる太陽電池システムにおける太陽電池モジュール同士の間隔について示す図である。本実施の形態では、第１の太陽電池モジュール２ａにおいて、下側保持枠２００ａの外側から上側保持枠２００ｂの外側までの長さＬを８３４ｍｍ、締結ねじ８の軸部８０３の外径寸法Ｄを８ｍｍとしている。

ここで、第１の太陽電池モジュール２ａと第２の太陽電池モジュール２ｂとの隙間Ｗは固定金具６１０の肉厚２ｍｍに若干のクリアランスを加えた３ｍｍしかなく、固定金具６１０を介する方向（屋根１の傾斜方向）の太陽電池モジュール２の取付ピッチは８３４ｍｍ＋３ｍｍ＝８３７ｍｍである。したがって、この取付ピッチは、下側保持枠２００ａの外側から上側保持枠２００ｂの外側までの長さＬである８３４ｍｍに、締結ねじ８の軸部８０３の外径寸法Ｄである８ｍｍを足した８４２ｍｍより５ｍｍ短い。

ビルの壁面に太陽電池モジュールを併設可能な長さが３２ｍあった場合、従来方式によってモジュール間に架台に鉛直方向に締結ねじを挿入する場合はナット対角寸法にソケットレンチの厚みや締結ねじの締付けによって固定金具が変形しないためのストッパー等の厚みが必要でおおむね２５ｍｍの間隔が太陽電池モジュール間に必要であった。したがって本実施の形態と同一の太陽電池モジュールを用いたとしても太陽電池モジュール間のピッチ８３４ｍｍ＋２５ｍｍ＝８５９ｍｍ必要となり、長さ３２ｍの壁面には３７枚の太陽電池モジュールを併設できる（８５９×３７−２５＝３１７５８ｍｍ）。

一方で、本実施の形態の太陽電池モジュールは長さ３２ｍの壁面に３８枚の太陽電池モジュールを敷設できる（８３７×３８−３＝３１８０３ｍｍ）。したがって本実施の形態では敷設可能な有効長さが３２ｍに限定されている場合は従来方式よりも（３８÷３７−１）×１００＝約２．７％発電量を増やすことができる。

図１９は、実施の形態２にかかる太陽電池モジュールを重ねた状態を示す断面図である。太陽電池モジュール２は、屋根１上まで上げるまでの間、地上に重ねて仮置きされる場合がある。本実施の形態にかかる太陽電池モジュール２では、保持枠２００の側面部２０１において底部２０４側が内側に入り込んでいるものの、側面部２０１の下端同士の距離Ｌ１は、受光面側突部２０２の先端同士の距離Ｌ２よりも大きくされている。

そのため、太陽電池モジュール２を上下に重ねた場合に、保持枠２００の底部２０４と太陽電池パネル２０との間に底部２０４の厚さ分の隙間が形成される。したがって、上方に重ねられた太陽電池モジュール２の保持枠２００によって、下方に置かれた太陽電池モジュール２の太陽電池パネル２０が傷つけられにくくなる。例えば、距離Ｌ１が８１６ｍｍとされ、距離Ｌ２が８１０ｍｍとされる。

なお、実施の形態２にかかる固定金具６１０においても、図１２で示したように長さの異なる固定金具６１０を用意して、１つの固定金具６１０で複数の太陽電池モジュール２を固定してもよい。

また、上記実施の形態では、固定金具６等を締結固定する締結ねじ８にはスプリングワッシャーや平座金を動軸に挿通しない例について示したが、架台４等の当接面の鉛直方向に対する軸線８０１の角度や頭部８０２の高さによってはスプリングワッシャーや平座金を頭部８０２の下に具備しても太陽電池モジュール２の保持枠に干渉しない。また、ナット７に直接雌ねじを形成した例について示したが、ナット７を柔らかい材料で形成し、別体のインサートナットやかしめナットを挿入して雌ねじ部分を構成してもよい。

また、一つの架台４に対して複数個の固定金具６を固定してもよい。また、図１３に示す固定例では、ナット７４の座面が軸線８０１に対して直交するように当接面７３を有するナット受け金具７１を示したが、架台４１０の一部を軸線８０１と略直交する角度に切り起こし、ナット受け金具７１を使用せずに切り起こし部の裏面から直接ナットを締結ねじ８に螺合させてもよい。

また、上記実施の形態では、最軒側の架台４に固定された固定金具６の第１係合部６０１には何も係合させていない例について示したが、太陽電池モジュールの保持枠やフランジの代わりに、第１係合部に軒カバー等の化粧部品を係合させて締結ねじ等の露出を目立たなくさせてもよい。

また、上記実施の形態で示した固定金具は、複数枚隣合わせて配設することによって一つの巨大な広告表示を行う看板の固定にも適用できる。

以上のように、本発明にかかる固定金具は、被固定物を平面的に並べて固定面上に固定する固定金具に有用である。

１ 屋根、２ 太陽電池モジュール（被固定物）、２ａ 第１の太陽電池モジュール（被固定物）、２ｂ 第２の太陽電池モジュール（被固定物）、２０ 太陽電池パネル、２００ 保持枠、２００ａ 下側保持枠、２００ｂ 上側保持枠、２０１ 側面部、２０２ 受光面側突部、２０３ 裏面側突部、２０４ 底部、２０５ フランジ部、２０９ 空隙部、４ 架台、４０１ 固定面、４０２ 中空部、４１０ 架台、４１１ 固定面、４１２ 孔部、５ 木ねじ、６ 固定金具、６００ 固定部、６００ａ 第１当接面、６００ｂ 第２当接面、６０１ 第１係合部、６０２ 第２係合部、６０３ 貫通孔、６０４ 当接部、６０５ 貫通孔形成面、６１０ 固定金具、７ ナット、７０１ 雌ねじ、７０２ 当接面、８ 締結ねじ、８０１ 軸線、８０２ 頭部、８０３ 軸部、９ 電動ドライバー、１０ ソケットレンチ、１１，１２ 台形太陽電池モジュール（第３の太陽電池モジュール）、１３ 正方形太陽電池モジュール（第３の太陽電池モジュール）、９００ 太陽電池システム。

Claims (8)

1. 第１の方向に沿って並べて配置される第１の太陽電池モジュールと第２の太陽電池モジュールを固定面に対して固定する固定金具であって、
   前記第１の太陽電池モジュールと前記第２の太陽電池モジュールとの間に位置して、締結ねじの軸部を貫通させる貫通孔が形成されて、前記貫通孔に前記軸部を貫通させた前記締結ねじで前記固定面に固定される固定部と、
   前記固定部から前記第１の太陽電池モジュール側に延びて、前記固定面との間に前記第１の太陽電池モジュールの端部を挟持させる第１係合部と、
   前記固定部から前記第２の太陽電池モジュール側に延びて、前記固定面との間に前記第２の太陽電池モジュールの端部を挟持させる第２係合部と、を備え、
   前記貫通孔に貫通された前記締結ねじは、その軸線が前記第１係合部および前記第２係合部と重ならないように前記固定面の鉛直方向に対して傾けられ、
   前記貫通孔に貫通された前記締結ねじの頭部は、前記第１係合部と前記第２係合部とを前記固定面の鉛直方向に投影した投影部分の内側に収まることを特徴とする固定金具。
2. 前記固定部には、前記第１の太陽電池モジュールに側面から当接する第１当接面が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の固定金具。
3. 前記固定部には、前記第２の太陽電池モジュールに側面から当接する第２当接面が形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の固定金具。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の固定金具と、
   前記固定面が形成された架台と、
   前記第１および第２の太陽電池モジュールと、を備える太陽電池システムであって、
   前記太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの周囲を囲む保持枠と、を有し、
   前記保持枠は、前記太陽電池パネルの側面と平行に延びる側面部と、前記側面部から前記太陽電池パネル側に突出されて前記太陽電池パネルを受光面とその裏面側とから挟持する受光面側突部および裏面側突部と、前記裏面側突部よりも前記固定面側に設けられて、前記側面部から前記太陽電池パネル側に突出される底部と、前記底部よりも前記太陽電池パネル側に設けられて、前記側面部から前記太陽電池パネルと反対側に突出されるフランジ部と、を有し、
   前記第１係合部および前記第２係合部は、前記フランジ部に係合することを特徴とする太陽電池システム。
5. 請求項１から３のいずれか１つに記載の固定金具と、
   前記固定面が形成された架台と、
   前記第１および第２の太陽電池モジュールと、を備える太陽電池システムであって、
   前記太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの周囲を囲む保持枠と、を有し、
   前記保持枠は、前記太陽電池パネルの側面と平行に延びる側面部と、前記側面部から前記太陽電池パネル側に突出されて前記太陽電池パネルを受光面とその裏面側とから挟持する受光面側突部および裏面側突部と、前記裏面側突部よりも前記固定面側に設けられて、前記側面部から前記太陽電池パネル側に突出される底部と、を有し、
   前記側面部は、前記裏面側突部が突出される部分よりも前記底部が突出される部分のほうが前記保持枠の内側に位置するように形成され、
   前記第１係合部および前記第２係合部は、前記受光面側突部に係合することを特徴とする太陽電池システム。
6. 前記受光面側突部の先端同士の距離よりも、前記側面部の下端同士の距離のほうが大きいことを特徴とする請求項５に記載の太陽電池システム。
7. 前記固定金具は、前記第１の太陽電池モジュールまたは前記第２の太陽電池モジュールに対して、前記固定面に平行かつ前記第１の方向に垂直な第２の方向側に並べられた第３の太陽電池モジュールと、前記第１の太陽電池モジュールまたは前記第２の太陽電池モジュールとの複数枚を固定することを特徴とする請求項４から６のいずれか１つに記載の太陽電池システム。
8. 並べて配置されることによって文字、あるいは静止画像、動画を表示する第１の被固定物と第２の被固定物を固定面に対して固定する固定金具であって、
   前記第１の被固定物と前記第２の被固定物との間に位置して、締結ねじの軸部を貫通させる貫通孔が形成されて、前記貫通孔に前記軸部を貫通させた前記締結ねじで前記固定面に固定される固定部と、
   前記固定部から前記第１の被固定物側に延びて、前記固定面との間に前記第１の被固定物の端部を挟持させる第１係合部と、
   前記固定部から前記第２の被固定物側に延びて、前記固定面との間に前記第２の被固定物を挟持させる第２係合部と、を備え、
   前記貫通孔に貫通された前記締結ねじは、その軸線が前記第１係合部および前記第２係合部と重ならないように前記固定面の鉛直方向に対して傾けられ、
   前記貫通孔に貫通された前記締結ねじの頭部は、前記第１係合部と前記第２係合部とを前記固定面の鉛直方向に投影した投影部分の内側に収まることを特徴とする固定金具。

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