JP6350807B2 - 太陽電池アレイ用カバー、太陽電池モジュールの取り付け器具、及び太陽電池アレイ - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池アレイ用カバー、太陽電池モジュールの取り付け器具、及び太陽電池アレイに関する。

家屋が密集している都市部では、屋根に取り付けられた太陽電池アレイ上に雪が積もった場合に、例えば一度に多くの雪が滑落して隣家の器物等を破損させることが想定される。このような落雪を防止すべく、屋根の棟側に向けて突出したカバー突縁の先端から直角状に折り曲げられるように成形された雪止め部を備える太陽電池モジュール支持装置が提案されている（特許文献１参照）。

特開２０００−３４５６６８号公報

しかし、特許文献１の太陽電池モジュール支持装置では、当該装置の棟側に配置された太陽電池モジュール上に雪止め部が張り出しているため、雪止め部の影がモジュールの端部に位置する太陽電池セルにかかり、発電効率が低下することが想定される。

本発明に係る太陽電池アレイ用カバーは、隣り合う太陽電池モジュールの間隙に取り付けられるカバーであって、当該間隙を覆うカバー本体と、カバー本体の上面から上方に突出して、間隙の長手方向に延び、間隙上に設けられた雪止め壁とを有する。

本発明に係る太陽電池モジュールの取り付け器具は、上記カバーを備える取り付け器具であって、隣り合う太陽電池モジュールに跨って取り付けられる押え金具と、押え金具上に取り付けられ、カバーが載置されるカバー受け部材とを備える。

本発明に係る太陽電池アレイは、隣り合う太陽電池モジュールの複数の間隙が屋根の棟軒方向に直交する横方向に沿って一直線上に並ぶように、複数の太陽電池モジュールが配置されてなる太陽電池アレイであって、当該間隙を覆うカバー本体、及びカバー本体の上面から上方に突出して、間隙の長手方向に延び、間隙上に設けられた雪止め壁を有する太陽電池アレイ用カバーを備え、当該カバーは、横方向に沿って略一直線上に複数配置され、雪止め壁は、横方向に沿って略等間隔で配置される。

本発明に係る太陽電池アレイ用カバーによれば、従来技術のような問題点を解消でき、太陽電池アレイ上に積もった雪が一気に滑落することを抑制できる。

本発明の実施形態の一例である太陽電池アレイを示す図である。 本発明の実施形態の一例である太陽電池の取り付け構造を説明するための図である。 図１のＡ部拡大図である。 図３のＢＢ線断面図である。 図３のＣＣ線断面図である。 本発明の実施形態の一例である太陽電池アレイ用カバーの雪止め壁と水抜き孔の配置を説明するための図である。 本発明の実施形態の他の一例である太陽電池アレイ用カバーを示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
実施形態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、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

本明細書において、太陽電池アレイ用カバーの上面とは、隣り合う太陽電池モジュールの間隙に取り付けられた状態において鉛直上方を向く面を意味する。また、太陽電池モジュール、太陽電池パネル、及び太陽電池セルの「受光面」とは光が主に入射する面を意味し、「裏面」とは受光面と反対側の面を意味する。太陽電池モジュールに入射する光のうち、例えば５０％超過〜１００％の光が受光面側から入射する。

本明細書において、「略＊＊」とは、「略同一」を例に挙げて説明すると、全く同一はもとより、実質的に同一と認められるものを含む意図である。また、「第１の部材上に第２の部材を設ける」等の記載は、特に限定を付さない限り、第１及び第２の部材が直接接触して設けられる場合のみを意図しない。即ち、この記載は第１及び第２の部材の間に他の部材が存在する場合を含む。

図１は、実施形態の一例である太陽電池アレイ１０を示す図である。図２は、実施形態の一例である取り付け器具１２を用いた太陽電池モジュール１１の取り付け構造を説明するための図である。以下では、瓦１０１が敷き詰められた屋根１００に太陽電池モジュール１１を取り付ける場合を例示するが、太陽電池モジュール１１の取り付け対象は屋根１００に限定されない。

図１及び図２に示すように、太陽電池アレイ１０は、太陽電池モジュール１１と、取り付け器具１２とで構成される。太陽電池アレイ１０は、複数の太陽電池モジュール１１が取り付け器具１２を用いて屋根１００上に配置されてなる。複数の太陽電池モジュール１１は、隣り合うモジュールの複数の間隙Ｚが屋根１００の棟軒方向αに直交する横方向βに沿って略一直線上に並ぶように配置されることが好適である。詳しくは後述するように、横方向βに沿った間隙Ｚには、雪止め壁３２を有する太陽電池アレイ用カバー３０（以下、単に「カバー３０」という）が取り付けられる。

太陽電池モジュール１１は、太陽電池パネル１３と、当該パネルの端縁に取り付けられるモジュールフレーム１４とで構成される。太陽電池モジュール１１は、例えば平面視（太陽電池パネル１３の受光面に対して垂直な方向から見た場合）において略矩形形状を有する。本実施形態では、太陽電池モジュール１１の短辺が棟軒方向αと略平行となり、長辺が横方向βと略平行となるように、各太陽電池モジュール１１が配置されている。なお、各太陽電池モジュール１１は、短辺同士が略接触して配置されている。

太陽電池パネル１３は、例えば複数の太陽電池セル１９と、当該セルの受光面側に配置される第１保護部材と、当該セルの裏面側に配置される第２保護部材と、各保護部材の間に充填される封止剤とを有する。複数の太陽電池セル１９は、配線材によって直列に接続されている。好適な保護部材としては、ガラス基板、樹脂フィルム等が例示できる。

モジュールフレーム１４は、ステンレスやアルミニウム等の金属製枠であって、軽量性等の観点から好ましくはアルミニウム製とされる。モジュールフレーム１４は、太陽電池パネル１３の端縁を保護し、且つ太陽電池モジュール１１の屋根１００への固定に利用される。モジュールフレーム１４は、例えば複数のフレームをコーナーピースで接続して構成され、太陽電池パネル１３の四方を囲む。

モジュールフレーム１４は、例えば中空構造の本体部１５と、太陽電池パネル１３の受光面上に張り出した略Ｌ字形状の鍔部１６とを有する（詳しくは後述の図４，５参照）。本体部１５と鍔部１６の間には、太陽電池パネル１３の端縁が嵌め込まれる溝部（溝部１７ａ，１７ｂ：後述の図４，５参照）が形成される。モジュールフレーム１４は、本体部１５の外側に向かって張り出した鍔部１８を有することが好適である。鍔部１８は、例えば鍔部１６と同様に略Ｌ字形状を有し、太陽電池パネル１３の長辺に取り付けられるフレームのみに設けられる。

取り付け器具１２は、上記のカバー３０と、隣り合う太陽電池モジュール１１に跨って取り付けられる押え金具２０と、押え金具２０上に取り付けられ、カバー３０が載置されるカバー受け部材２２とを備えることが好適である。本実施形態では、後述の架台フレーム４０上に押え金具２０が設置され、太陽電池モジュール１１の長辺の長さよりも短いカバー受け部材２２が各間隙Ｚに２つずつ設置されている。カバー受け部材２２は、架台フレーム４０と略直交するように配置される。詳しくは後述するように、押え金具２０とカバー受け部材２２は、ボルト４３及びナット４５を用いて架台フレーム４０に固定され、カバー受け部材２２とカバー３０は、ネジ３６を用いて互いに固定される。

取り付け器具１２は、太陽電池モジュール１１が載置される架台フレーム４０と、屋根１００に固定され、架台フレーム４０を支持する支持部材５０とを備えることが好適である。本実施形態では、棟軒方向αと略平行に、即ち各太陽電池モジュール１１の短辺と略平行に、複数の架台フレーム４０が配置されている。１つの太陽電池モジュール１１は、例えば横方向βに間隔をあけて配置される２本の架台フレーム４０上に載置され、各架台フレーム４０は、２つの支持部材５０によって支持される。

架台フレーム４０の上面には、当該フレームの長手方向に沿って、ボルト４３の頭部をスライド可能に保持するガイドレール部４１が形成されている。ボルト４３は、押え金具２０等の固定に利用されるものであり、軸部が架台フレーム４０上に立設するように頭部がガイドレール部４１に保持され、所望の位置でナット４４を用いて固定される。架台フレーム４０は、幅方向両側の側面にもガイドレール部４２を有する。各ガイドレール部４２には、操作ピン４７を有するナット４６がそれぞれ挿入される。ナット４６には、架台フレーム４０を支持部材５０に仮固定するボルト５６が螺合される。

支持部材５０は、ネジ５５を用いて屋根１００に固定されるベース板５１と、ベース板５１に対して略垂直に形成された一対の支持片５２とを有する。ネジ５５は、例えば木ネジである。一対の支持片５２は、架台フレーム４０の両側面を挟持するように対向配置されている。各支持片５２には、仮固定用のボルト５６が挿通される長孔５３と、ネジ５７が挿通されるネジ挿通孔５４とがそれぞれ形成されている。ネジ５７は、例えばタッピングネジであり、架台フレーム４０の側面を貫通して、架台フレーム４０と支持部材５０を本固定する。

以下、図３〜図６を適宜参照しながら、取り付け器具１２の構成、特にカバー３０について、さらに詳説する。

図３は、図１のＡ部拡大図であって、隣り合う太陽電池モジュール１１ａ，１１ｂの間隙Ｚの近傍を拡大して示す図である。カバー３０は、上記のように、隣り合う太陽電池モジュール１１ａ，１１ｂの間隙Ｚに取り付けられる。カバー３０は、間隙Ｚを覆うカバー本体３１と、カバー本体３１の上面から上方に突出した雪止め壁３２とを有する。カバー３０は、雪止め壁３２によって雨水や雪溶け水が堰き止められることを防止するため、カバー本体３１を上下方向に貫通する水抜き孔３３を有することが好適である。間隙Ｚの下には押え金具２０（図４参照）が設置され、カバー３０は、押え金具２０を覆って間隙Ｚの上部に設置される。

カバー３０は、例えば各間隙Ｚに１つずつ設置される。１つのカバー３０は、太陽電池モジュール１１ａ，１１ｂの長辺（間隙Ｚの長さ）と略同一の長さを有し、間隙Ｚの全長に亘って設けられることが好適である。カバー３０は間隙Ｚの上部に設置されるため、カバー３０（カバー本体３１）の幅は、間隙Ｚの上部の幅よりも短く設定される。但し、モジュールフレーム１４ａ，１４ｂとカバー３０との間に大きな隙間が形成されないようにするため、カバー３０の幅は、カバー３０が間隙Ｚに挿入可能な範囲で間隙Ｚの幅に近いことが好ましい。

カバー本体３１は、間隙Ｚの形状に対応した形状（例えば、平面視略矩形形状）を有し、間隙Ｚの上部に隙間なく収まり、間隙Ｚ上の略全域を覆うことが好適である。カバー本体３１の上面は、例えば雪止め壁３２や水抜き孔３３が形成される部分を除いて略平坦であり、当該平坦な部分はモジュールフレーム１４ａ，１４ｂの上面と略同一平面上に配置される。即ち、カバー３０は、カバー本体３１の上面（平坦部）とモジュールフレーム１４ａ，１４ｂの上面とが略面一となるように配置される。

雪止め壁３２は、太陽電池モジュール１１上に積もった雪を堰き止めて、例えば隣家の器物等を破損させるような落雪を防止する役割を果たす。即ち、太陽電池アレイ１０上に降った雪は雪止め壁３２に引っ掛かってアレイ上に積もる。雪止め壁３２の高さは、降雪量等に応じて調整することができ、例えば５ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定される。高さが７ｍｍの雪止め壁３２を設けた場合（９寸勾配の場合）、太陽電池アレイ１０上の最大積雪量を７０ｃｍ程度とすることができる。

雪止め壁３２は、間隙Ｚの長手方向に延びて、即ち太陽電池モジュール１１の長辺に沿って形成されている。雪止め壁３２は、カバー本体３１の全長に対して５０％以上の長さ（長手方向長さ）を有し、好ましくは７０％以上、特に好ましくは８０％以上の長さを有する。本実施形態では、カバー本体３１の長手方向中央部から略等距離の左右２箇所に雪止め壁３２が形成されない部分が存在する。即ち、１つのカバー３０は、互いに分離された３つの雪止め壁３２を有する。複数の雪止め壁３２は、略一直線上に設けられることが好適である。

雪止め壁３２は、間隙Ｚ上に設けられている。本実施形態では、カバー３０の全体が間隙Ｚ内及び間隙Ｚ上に位置し、カバー３０が太陽電池モジュール１１ａ，１１ｂ上に張り出していない。雪止め壁３２は、間隙Ｚの直上であって、太陽電池モジュール１１ａに接するカバー本体３１の棟側端部から所定長さ軒側に離れて設けられることが好適である。雪止め壁３２は、例えばカバー本体３１の幅方向中央部と棟側端部との間に設けられる。これにより、太陽電池モジュール１１ａの端部に位置する太陽電池セル１９が雪止め壁３２の影にならず、発電効率の低下が防止される。

水抜き孔３３は、カバー本体３１の上面に対して略垂直に、カバー本体３１を上下方向に貫通して形成されることが好適である。本実施形態では、雪止め壁３２の延長線上であって、２つの雪止め壁３２に挟まれた部分に水抜き孔３３が形成されている。カバー３０は、例えばアルミニウムの押し出し成形により作製される。水抜き孔３３は、カバー本体３１及び雪止め壁３２を一体成形した後、カバー本体３１の一部を切除して形成される。このとき、雪止め壁３２を含む範囲を切除することが好適である。

なお、水抜き孔３３を設ける代わりに、雪止め壁３２だけを切除して水の堰き止めを防止する水切り構造とすることも可能である。但し、この場合は、鉛直上方に向いた雪止め壁３２の切断面が現れるため、意匠性の観点から好ましくない場合がある。上記の水抜き孔３３を設けた場合は、カバー本体３１の上下方向に沿った切断面となるため、切断面が見え難く良好な意匠性が得られる。

水抜き孔３３は、複数形成されることが好適であり、本実施形態ではカバー本体３１の長手方向中央部から略等距離の左右２箇所に形成されている。水抜き孔３３の形状は、例えばカバー本体３１の長手方向に長く延びた略矩形形状である。各水抜き孔３３の長さは、水抜き孔３３が雪止め壁３２の延長線上に位置する場合、カバー本体３１の全長に対して２０％以下の長さ（長手方向長さ）を有し、好ましくは１５％以下、特に好ましくは１０％以下の長さを有する。

図４は、図３のＢＢ線断面図であって、押え金具２０が設置された部分の断面を示す。押え金具２０は、略Ｕ字形状を有し、モジュールフレーム１４ａの鍔部１８ａとモジュールフレーム１４ｂの鍔部１８ｂとに跨って設置される。押え金具２０が鍔部１８ａ，１８ｂを押さえ付けることで、太陽電池モジュール１１ａ，１１ｂが架台フレーム４０に固定される。モジュールフレーム１４ａ，１４ｂは、上記のように、太陽電池パネル１３ａ，１３ｂの端縁が嵌め込まれる溝部１７ａ，１７ｂをそれぞれ有する。

押え金具２０上には、カバー受け部材２２が配置される。押え金具２０及びカバー受け部材２２には、ボルト挿通孔２１，２５が形成されており、架台フレーム４０に固定されたボルト４３の軸部が挿通される。カバー受け部材２２の上方に突き出たボルト４３の軸部にナット４５が取り付けられて、押え金具２０及びカバー受け部材２２が架台フレーム４０に固定される。

カバー３０は、カバー受け部材２２上に配置される。カバー３０は、カバー本体３１の棟側端部及び軒側端部がＬ字状に折り曲げられて形成された脚部３４，３５を有することが好適である。脚部３４，３５は、雪止め壁３２と反対側である下方に延び、カバー受け部材２２の支持部２３，２４上に配置される。支持部２３，２４は、カバー受け部材２２の棟側端部及び軒側端部をＬ字状に上方に折り曲げて形成される。支持部２３，２４には、中間部が内側（互いに近づく方向）に折れ曲がって、脚部３４，３５が載せられる段部２３ａ，２４ａが形成されている。即ち、支持部２３，２４の上部がカバー３０の内側に差し込まれた状態となる。

図５は、図３のＣＣ線断面図であって、ネジ３６が設置された部分の断面を示す。ネジ３６は、例えばタッピングネジであり、カバー３０とカバー受け部材２２とを結合する。ネジ３６は、カバー３０の上面側から両部材を貫通して取り付けられる。図２及び図３にも示すように、ネジ３６は雪止め壁３２よりも軒側に取り付けることが好適である。即ち、雪止め壁３２は、ネジ３６よりも棟側に設けられる。これにより、カバー本体３１上に突出したネジ３６の頭部が雪に埋もれ難くなり、ネジ３６のサビ等が抑制される。

図６は、カバー３０の雪止め壁３２と水抜き孔３３の配置を説明するための図であって、太陽電池アレイ１０のカバー３０のみを抜き出して示している。太陽電池アレイ１０は、上記のように、複数の間隙Ｚが横方向βに沿って略一直線上に並ぶように、複数の太陽電池モジュール１１が屋根１００に配置されてなる。そして、カバー３０は、横方向βに沿って略一直線上に複数設置される。各カバー３０は、互いに略接触して横方向βに連続するように配置される。

雪止め壁３２は、横方向βに沿って略等間隔で配置されることが好適である。例えば、各カバー３０において、水抜き孔３３に挟まれた中央の雪止め壁３２の長さＬ１は、端部に位置する雪止め壁３２の長さＬ２の約２倍である。端部に位置する雪止め壁３２は、隣接するカバー３０の端部に位置する雪止め壁３２とつながって、各カバー３０の中央に位置する雪止め壁３２と略同一の長さとなる。つまり、太陽電池アレイ１０では、横方向βに沿って雪止め壁３２が略等間隔で存在することになり、例えば良好な意匠性が得られ、またアレイ上に積もった雪の滑落を防止し易くなる。

以上のように、上記構成を備えた太陽電池アレイ１０によれば、アレイ上に積もった雪が隣り合う太陽電池モジュール１１の間隙Ｚに取り付けられたカバー３０の雪止め壁３２によって堰き止められる。これにより、隣家の器物等を破損させるような落雪を抑制することができる。太陽電池アレイ１０では、雪止め壁３２が間隙Ｚの直上に設けられているため、太陽電池モジュール１１の端部に位置する太陽電池セル１９が雪止め壁３２の影にならず、発電効率の低下が防止される。

上記実施形態は、本発明の目的を損なわない範囲で適宜設計変更できる。
例えば、図７（カバー３０ｘの平面図）に示すように、カバー本体３１ｘには、雪止め壁３２ｘよりも屋根１００の棟側に水抜き孔３３ｘが形成されていてもよい。図７に示すカバー３０ｘは、雪止め壁３２ｘに沿って略等間隔で壁際に並んで形成された複数の水抜き孔３３ｘを有する。雪止め壁３２ｘは、例えばカバー３０ｘの全長に亘って形成される。図７では、真円形状の水抜き孔３３ｘを示しているが、水抜き孔３３ｘの形状は楕円形状や矩形形状、その他の形状であってもよい。

１０ 太陽電池アレイ、１１，１１ａ，１１ｂ 太陽電池モジュール、１２ 取り付け器具、１３，１３ａ，１３ｂ 太陽電池パネル、１４，１４ａ，１４ｂ モジュールフレーム、１５，１５ａ，１５ｂ 本体部、１６，１６ａ，１６ｂ，１８，１８ａ，１８ｂ 鍔部、１７ａ，１７ｂ 溝部、１９ 太陽電池セル、２０ 押え金具、２１，２５ ボルト挿通孔、２２ カバー受け部材、２３，２４ 支持部、２３ａ，２４ａ 段部、３０ 太陽電池アレイ用カバー、３１ カバー本体、３２ 雪止め壁、３３ 水抜き孔、３４，３５ 脚部、３６，５５，５７ ネジ、４０ 架台フレーム、４１，４２ ガイドレール部、４３，５６ ボルト、４４，４５，４６ ナット、４７ 操作ピン、５０ 支持部材、５１ ベース板、５２ 支持片、５３ 長孔、５４ ネジ挿通孔、１００ 屋根、１０１ 瓦、α 棟軒方向、β 横方向

Claims (5)

1. 隣り合う太陽電池モジュールの間隙に取り付けられるカバーであって、
   前記間隙を覆うカバー本体と、
   前記カバー本体の上面から上方に突出して、前記間隙の長手方向に延び、前記間隙上に設けられた雪止め壁と、
   を有し、
   前記雪止め壁の延長線上には、前記カバー本体を上下方向に貫通する水抜き孔が形成されている、太陽電池アレイ用カバー。
2. 請求項１に記載の太陽電池アレイ用カバーを備える太陽電池モジュールの取り付け器具であって、
   隣り合う前記太陽電池モジュールに跨って取り付けられる押え金具と、
   前記押え金具上に取り付けられ、前記太陽電池アレイ用カバーが載置されるカバー受け部材と、
   を備える、太陽電池モジュールの取り付け器具。
3. 隣り合う太陽電池モジュールの複数の間隙が屋根の棟軒方向に直交する横方向に沿って一直線上に並ぶように、複数の前記太陽電池モジュールが配置されてなる太陽電池アレイであって、
   前記間隙を覆うカバー本体、及び前記カバー本体の上面から上方に突出して、前記間隙の長手方向に延び、前記間隙上に設けられた雪止め壁を有する太陽電池アレイ用カバーを備え、
   前記太陽電池アレイ用カバーは、前記横方向に沿って略一直線上に複数配置され、
   前記雪止め壁は、前記横方向に沿って略等間隔で配置され、
   前記雪止め壁の延長線上には、前記カバー本体を上下方向に貫通する水抜き孔が形成されている、太陽電池アレイ。
4. 前記太陽電池アレイ用カバーと、
   隣り合う前記太陽電池モジュールに跨って取り付けられる押え金具と、
   前記押え金具上に取り付けられ、前記太陽電池アレイ用カバーが載置されるカバー受け部材と、
   を含む太陽電池モジュールの取り付け器具を備えた、請求項３に記載の太陽電池アレイ。
5. 前記太陽電池アレイ用カバーと前記カバー受け部材とを結合するネジを備え、
   前記雪止め壁は、前記ネジよりも前記屋根の棟側に設けられる、請求項４に記載の太陽電池アレイ。
   

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