JP6544510B2 - 太陽光発電装置 - Google Patents

Description

本開示は、太陽電池モジュールを屋根に設置した太陽光発電装置に関する。

従来、太陽電池モジュールを屋根に設置するために用いられる種々の固定構造、屋根瓦などが提案されている。例えば、特許文献１には、太陽エネルギー利用装置を設置する際に架台となる複数の縦桟部材を屋根に固定し、複数の縦桟部材の上側に横桟部材を掛け渡すことが記載されている。また、２つの横桟部材の対面する位置に形成された溝部には、太陽電池パネルの軒棟方向端部を差し込んでいる。また、特許文献２には、屋根瓦の表面に太陽電池パネル等の屋根上パネルを設置するための台座部と、該台座部に取り付けられた装着具とを有するパネル設置用屋根瓦が記載されている。屋根上パネルは、装着具を構成する固定部材上に取り付けられている。

特開２０１２−１４９４０３号公報 特開２０１０−２０９５８３号公報

ところで、屋根上に固定した架台上に太陽電池モジュールを固定する場合に、太陽電池モジュールの軒側及び棟側の端部を２つの固定部材を用いて架台に固定する場合がある。この場合、２つの固定部材の一方の固定部材により太陽電池モジュールの一方の端部を係止した後、他方の固定部材を用いて太陽電池モジュールの他方の端部を係止する前に、作業者が太陽電池モジュールを誤って持上げる場合がある。これにより、太陽電池モジュールが過度に動いて一方の固定部材から太陽電池モジュールが外れる可能性がある。この外れを防止するために作業者が注意深く作業を行う必要があるので、太陽電池モジュールの設置作業の作業性を向上する面から改良の余地がある。

本開示の一態様に係る太陽光発電装置は、太陽電池パネルと、太陽電池パネルの軒側周縁部を保持する軒側モジュールフレーム及び棟側周縁部を保持する棟側モジュールフレームと、を有する太陽電池モジュールと、屋根上において軒棟方向に沿って固定され、受光面側にガイドレール部を有する長尺状の架台フレームと、ガイドレール部に係合し、軒側モジュールフレームを架台フレームに固定する軒側固定部材と、ガイドレール部に係合し、棟側モジュールフレームの軒側に面する棟側対面部材と、ガイドレール部に係合し、棟側モジュールフレームの棟側に配置され棟側モジュールフレームを架台フレームに固定する棟側固定部材と、を備える。軒側モジュールフレーム及び棟側モジュールフレームは、太陽電池パネルの周縁部を収納する内側溝部と、太陽電池パネルと反対側に形成される外側溝部と、太陽電池パネル側に延びる内側鍔部とを有する。軒側固定部材及び棟側固定部材は、ガイドレール部に係合するベース部と、該ベース部の受光面側に形成されて軒棟方向に延び、外側溝部に挿入される挿入部とを有する。軒側固定部材は、軒側モジュールフレームの内側鍔部の先端と軒棟方向において対向する軒側移動抑制壁部を有し、棟側対面部材は、棟側モジュールフレームの内側鍔部の先端と軒棟方向において対向する棟側移動抑制壁部を有し、ガイドレール部は、底面の幅方向に離れた２つの部分と、底面の２つの部分と対向する２つの張り出し部と、底面の幅方向両端部より立設する２つの側面とを含んで構成され、軒側固定部材及び棟側固定部材におけるベース部の周縁部をスライド移動可能に収納する２つの溝部を備えている。

本開示の一態様に係る太陽光発電装置によれば、太陽電池モジュールの架台フレームへの固定作業時に太陽電池モジュールが誤って架台フレームから外れることを抑制でき、設置作業の作業性を向上できる。

本開示の実施形態の太陽光発電装置において、太陽電池モジュールを受光面に対し直交する方向に見た図である。 太陽電池モジュールのモジュールフレームの断面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 架台フレームと、軒側金具（軒側固定部材）、第１棟側金具（棟側対面部材）、及び第２棟側金具（棟側固定部材）とを分離して示す斜視図である。 図３のＢ部拡大図である。 図３のＣ部拡大図である。 軒側金具の斜視図である。 軒側金具の側面図である。 第１棟側金具の斜視図である。 第１棟側金具を図９とは異なる方向から見た斜視図である。 第１棟側金具の側面図である。 第２棟側金具の斜視図である。 第２棟側金具を図１２とは異なる方向から見た斜視図である。 第２棟側金具の側面図である。 架台フレームのガイドレール部に、軒側金具、第１棟側金具、及び第２棟側金具を係合させた状態を示す斜視図である。 本開示に係る実施形態において、架台フレームに太陽電池モジュールを設置する際の施工手順を示す図である。 棟側カバー部材の斜視図である。 棟側カバー部材を上側から下方に見た図である。 棟側カバー部材の側面図である。 比較例において、太陽電池パネルに上方に向く力が加わる場合における太陽電池パネルの傾斜状態を示す模式図である。 実施形態において、太陽電池パネルに上方に向く力が加わる場合における太陽電池パネルの傾斜状態を示す模式図である。 第２棟側金具を用いてモジュールフレームを支持する状態を示している図６のＤ−Ｄ断面図である。

以下に、本開示に係る実施形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本開示の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態、または変形例などが含まれる場合、複数の実施形態または変形例における各構成要素の特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。また、以下では同様の要素には同一の符号を付して説明する。

以下では、２枚の太陽電池モジュールを軒棟方向に並べて設置し、それを軒棟方向に対し直交または交差する方向に複数列設ける場合について説明するが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、３枚以上の太陽電池モジュールが軒棟方向に並んで設置される場合に適用されても良い。

図１は、実施形態の太陽光発電装置において、固定構造１０を用いて設置された太陽電池モジュール１ａ，１ｂを受光面に対し直交する方向に見た図である。図２は、太陽電池モジュール１ａ，１ｂの周縁部に設けられるモジュールフレーム２の横断面図である。図１では、屋根１００の軒棟方向が矢印Ｘで示され、これと直交する方向が矢印Ｙで示されている。図２では、軒棟方向Ｘと直交する方向であって、太陽電池パネルの受光面に対し垂直方向が矢印Ｚで示されている。実施形態の説明では、矢印Ｘの方向を「軒棟方向Ｘ」と呼び、矢印Ｙの方向を「水平方向Ｙ」と呼び、矢印Ｚの方向を「垂直方向Ｚ」と呼ぶ。屋根１００は棟側から軒側に向かって下り傾斜している。

図１に示すように、各列の太陽電池モジュール１ａ，１ｂにおいて、２枚の太陽電池モジュール１ａ，１ｂが屋根１００の上に軒棟方向Ｘに並んで設置されている。太陽電池モジュール１ａ，１ｂは、それぞれ、複数の太陽電池素子がガラス板等の保護部材で挟持された太陽電池パネルＳＰと、太陽電池パネルＳＰの周縁に設置されたモジュールフレーム２とを有する。

実施形態では、太陽電池モジュール１ａ，１ｂは、平面視で長方形状をなしている。ここで、「平面視」とは、太陽電池パネルＳＰの受光面に対し垂直方向Ｚに見た方向をいう。太陽電池モジュール１ａ，１ｂは、短辺方向が軒棟方向Ｘと平行に設置されている。ただし、太陽電池モジュールは、長方形以外の平面視形状を有してもよく、例えば正方形等の他の形状であってもよい。

太陽電池モジュール１ａ，１ｂのモジュールフレーム２は、太陽電池パネルＳＰの周縁を保護すると共に、太陽電池モジュール１ａ，１ｂを後述する架台フレーム１２に取り付けるための部材として機能する。モジュールフレーム２は、例えば、アルミニウム等の金属材料を押出成形して形成される長尺状の部材である。モジュールフレーム２は、図２に示すように、垂直方向Ｚに長い略矩形状をなす断面形状を有し、上部に太陽電池パネルＳＰの周縁部を収納する内側溝部３が形成されている。この内側溝部３内に太陽電池パネルＳＰの周縁部が挿入されて接着剤などで固定される。

また、モジュールフレーム２は、内側溝部３に隣接して管状部分４を有する。この管状部分４によって、モジュールフレーム２の剛性が高められるとともに、中空状とすることで軽量化が図られている。そして、モジュールフレーム２の管状部分４において、太陽電池パネルＳＰと反対側の側面下部には、外側溝部５が形成されている。

外側溝部５は、モジュールフレーム２の長手方向となる水平方向Ｙに沿って伸びるように形成されている。外側溝部５は、太陽電池モジュール１ａ，１ｂが組み立てられたときに、太陽電池パネルＳＰとは反対側、すなわち太陽電池モジュール１ａ，１ｂの外側を向いて開口している。さらに、外側溝部５は、後述の図３を参照して軒側金具３０または第２棟側金具５０の挿入部が挿入される空間である。外側溝部５の奥行深さｄは上記の金具３０，５０の挿入部を完全に収容できる程度に形成されている。

また、モジュールフレーム２のうち、太陽電池パネルＳＰの軒棟方向Ｘの一端である軒側周縁に設けられる軒側のモジュールフレーム２の下端部には、図２に示す内側鍔部８が形成される。モジュールフレーム２のうち、太陽電池パネルＳＰの軒棟方向Ｘの他端である棟側周縁に設けられる棟側のモジュールフレーム２の下端部にも、同様に内側鍔部８が形成される。内側鍔部８は、対応するモジュールフレーム２において、外側溝部５とは反対側の側面より軒棟方向Ｘにおいて太陽電池パネルＳＰ側に延びる。実施形態では、外側溝部５と内側鍔部８との受光面側と反対の垂直方向Ｚの底面が一体となって形成される。

内側鍔部８の軒棟方向Ｘの先端には、後述の図３を参照して軒側金具３０または第１棟側金具４０の一部が軒棟方向に面する。軒側金具３０または第１棟側金具４０の一部は、内側鍔部８の軒棟方向Ｘの先端と垂直方向Ｚに重なって配置される。これによって、太陽電池モジュール１ａ，１ｂが架台フレーム１２への固定作業時に誤って移動して軒側金具３０または第１棟側金具４０から外れることが防止される。モジュールフレーム２のうち、太陽電池パネルＳＰの水平方向Ｙの両端の周縁に設けられるモジュールフレーム２にも共通化のために内側鍔部８が形成されるが、内側鍔部８は省略してもよい。以下では軒側に設けられるモジュールフレーム２を軒側モジュールフレーム２ａといい、棟側に設けられるモジュールフレーム２を棟側モジュールフレーム２ｂという。軒側モジュールフレーム２ａは、太陽電池パネルＳＰの軒側周縁部を保持し、棟側モジュールフレーム２ｂは、太陽電池パネルＳＰの棟側周縁部を保持する。

図１を再び参照すると、太陽電池モジュール１ａ，１ｂは、固定構造１０の一部を構成する複数本、例えば２本の架台フレーム１２によって屋根１００上に設置されている。架台フレーム１２は、屋根１００の軒棟方向Ｘに沿って設置される長尺状の部材である。太陽電池モジュール１ａ，１ｂは、水平方向Ｙに所定間隔を開けて屋根１００上に固定された架台フレーム１２に載せられて固定されている。実施形態の太陽光発電装置は、軒側及び棟側に設置される２つ以上の太陽電池モジュール１ａ，１ｂと、２本以上の架台フレーム１２と、後述の取付具（図示せず）と、後述の軒側カバー部材（図示せず）と、固定部材である軒側金具３０（図７、図８）、第１棟側金具４０（図９〜１１）、第２棟側金具５０（図１２〜１４）、及び棟側カバー部材６０（図１７〜１９）とを含む。なお、太陽光発電装置は、太陽電池モジュールとして、１つの太陽電池モジュールのみを含む構成としてもよい。また、太陽電池モジュール１ａ，１ｂが設置される屋根１００は、例えば、瓦屋根、スレート屋根、金属板屋根等の種々のタイプであってもよい。

図３は、図１のＡ−Ａ断面図である。屋根上に架台フレーム１２が固定され、その架台フレーム１２の受光面側に２枚の太陽電池モジュール１ａ，１ｂが置かれている。なお、架台フレーム１２の軒側端部には、実際には軒側カバー部材（図示せず）が固定される。

架台フレーム１２は、屋根の表面に対し取付具（図示せず）によって固定される。例えば取付具は、金属板を曲げ加工して形成されたものが用いられ、ドリルネジを用いて取付具に架台フレーム１２を固定する。取付具は、木ネジなどによって屋根の表面を構成する屋根材に固定する。

図４に示すように、架台フレーム１２は長尺状の部材であり、上面側に後述のガイドレール部１３が形成される。太陽電池モジュール１ａ、１ｂのモジュールフレーム２は、このガイドレール部１３の上面に載せられて支持される。

架台フレーム１２は、例えば、アルミニウムを押出成形することで好適に形成される。架台フレーム１２は、ロールフォーミング等によって金属板を連続的に曲げ加工して長尺状の部材としてもよい。

架台フレーム１２は、例えば略長方形状の横断面及び端面形状をなす管状部分１６を有する。このように管状をなすことで、架台フレーム１２を軽量化するとともに高剛性化を図れる。また、架台フレーム１２の受光面側には、ガイドレール部１３が形成される。ガイドレール部１３は、架台フレーム１２の水平方向Ｙの両側から水平方向Ｙに沿って張り出した張り出し部１４ａ，１４ｂと、管状部分１６の上壁に相当するレール底面１５とによって構成される。そして、ガイドレール部１３は、張り出し部１４ａ，１４ｂの間で開口するとともに、架台フレーム１２の長手方向となる軒棟方向Ｘの両端において開口している。これにより、図４に示すように複数の金具３０，４０，５０のベース部３１，４１，５１の両側縁部がガイドレール部１３に係合した状態で架台フレーム１２の軒棟方向Ｘにスライド移動可能になっている。各金具３０，４０，５０は、太陽電池モジュール１ａを架台フレーム１２に固定するために用いられる。各金具３０，４０，５０の詳細については後で説明する。

図３に戻って、架台フレーム１２の棟側端部には後述の棟側カバー部材６０が固定されて管状部分１６の棟側端開口を覆っている。棟側カバー部材６０は、棟側の太陽電池モジュール１ｂの棟側モジュールフレーム２ｂを架台フレーム１２に固定する機能も有する。架台フレーム１２の軒側端部にも軒側カバー部材（図示せず）が固定される。軒側カバー部材も棟側カバー部材６０と同様に管状部分１６の軒側端開口を覆っている。軒側カバー部材は架台フレーム１２に例えばドリルネジで固定される。

次に軒棟方向Ｘに並んで設置される２枚の太陽電池モジュール１ａ，１ｂのうち、軒側の太陽電池モジュール１ａを架台フレーム１２に固定する構造を説明する。図５は図３のＢ部拡大図である。図６は図３のＣ部拡大図である。図３、図５に示すように、太陽電池モジュール１ａの軒側モジュールフレーム２ａは、軒側固定部材である軒側金具３０によって架台フレーム１２に固定される。図３、図６に示すように、太陽電池モジュール１ａの棟側モジュールフレーム２ｂは、棟側対面部材である第１棟側金具４０と、棟側固定部材である第２棟側金具５０とによって架台フレーム１２に固定される。

図７は、軒側金具３０の斜視図である。図８は、軒側金具３０の側面図である。軒側金具３０は、架台フレーム１２において対応する太陽電池モジュール１ａの軒側端部に位置するように、ガイドレール部１３に沿って架台フレーム１２の軒棟方向Ｘにスライド移動して設けられ、ガイドレール部１３に固定される。また、軒側金具３０は、固定ピンとしての後述するボルト７０（図５参照）が挿入されて位置決めされる。

軒側金具３０は、架台フレーム１２のガイドレール部１３にスライド可能に係合するベース部３１と、ベース部３１の軒棟方向両端部に略垂直に立設された第１軒側立壁部３４及び第２軒側立壁部３６とを有する。第１軒側立壁部３４は、ベース部３１の軒側端部を曲げ起こすことにより、ベース部３１に対し略垂直に立設される。第１軒側立壁部３４の受光面側の端部には、第１軒側立壁部３４に対し略直角に折れ曲がって棟側に延びる上端板部３５が形成される。これによって、上端板部３５はベース部３１の上側に形成され、第１軒側立壁部３４はベース部３１と上端板部３５を接続する。上端板部３５は、軒側金具３０において、軒側モジュールフレーム２ａの外側溝部５（図５）に挿入される挿入部である。

第２軒側立壁部３６は、ベース部３１の棟側端部を曲げ起こすことにより、ベース部３１に対し略垂直に立設される。第２軒側立壁部３６は、軒側モジュールフレーム２ａの内側鍔部８（図５）の高さ位置より高くし、かつ内側鍔部８の先端である棟側端（図５の右端）と軒棟方向Ｘにおいて対向して、太陽電池モジュール１ａの外れを阻止する部分である。第２軒側立壁部３６は、軒側金具３０の移動抑制壁部に相当する。図８では、第１軒側立壁部３４及び第２軒側立壁部３６の高さを略同じとしているが、第１軒側立壁部３４及び第２軒側立壁部３６の高さを異ならせてもよい。

各軒側立壁部の幅ｗ１、ｗ２は、ガイドレール部１３の上方開口部の幅ｗ３（図４）よりも小さくなるように、ベース部３１の幅より小さくなっている。これにより、各立壁部３４，３６は、ガイドレール部１３の各張り出し部１４ａ，１４ｂと干渉しないように構成される。上端板部３５の幅は第１軒側立壁部の幅ｗ１と同じである。上端板部３５の軒棟方向長さはベース部３１の軒棟方向長さより小さい。

軒側金具３０のベース部３１にはベース側貫通孔３２が形成される。ベース側貫通孔３２は、上端板部３５と重ならないベース部３１の棟側の端部近傍に形成される。ベース側貫通孔３２には後述するように位置決め用の固定ピンとして、ボルト７０（図５）が挿入される。このような軒側金具３０は、例えばステンレス合金またはアルミニウム合金などの金属材料により一体に形成される。

図９から図１１は、棟側対面部材である第１棟側金具４０を示している。第１棟側金具４０は、太陽電池モジュール１ａの棟側端部を架台フレーム１２に固定するために用いられる。図９は、第１棟側金具４０の斜視図である。図１０は、第１棟側金具４０の図９とは異なる方向から見た斜視図である。図１１は、第１棟側金具４０の側面図である。

第１棟側金具４０は、架台フレーム１２において太陽電池モジュール１ａの棟側端部に位置するように、ガイドレール部１３に沿って架台フレーム１２の軒棟方向Ｘにスライド移動して設けられ、ガイドレール部１３の上に配置される。第１棟側金具４０は、固定ピンとしてのボルト７０（図６）が挿入されて架台フレーム１２の上に位置決めされる。そして、第１棟側金具４０は、棟側モジュールフレーム２ｂの軒側に面する。第１棟側金具４０は、架台フレーム１２のガイドレール部１３の上にスライドして挿入されるベース部４１と、ベース部４１から略垂直に立設された立壁部４５と、上側対面部である上側対面板部４６とを有する。ベース部４１は、軒棟方向Ｘに沿う一対の脚部４２と、各脚部４２の棟側端部を連結する連結部４３とを有し、平面視で略Ｕ字形に形成される。連結部４３は、水平方向Ｙに沿って延びる。連結部４３の中央部には棟側に突出する半円部４４が形成される。半円部４４にはボルト７０（図６）を挿入するためのベース側貫通孔４４ａが形成される。一対の脚部４２は、軒側への第１棟側金具４０の倒れを防止するとともに、ガイドレール部１３の張り出し部１４ａ，１４ｂとの接触面積を大きくして棟側モジュールフレーム２ｂと架台フレーム１２との固定部の剛性を高くする。

立壁部４５は、ベース部４１を構成する連結部４３の軒側端部から立設される。立壁部４５は、軒棟方向に見た形状が略Ｕ字形である。

上側対面板部４６は、立壁部４５の垂直方向Ｚの受光面側の端部から、棟側に延びるように立壁部４５に対し略直角に曲げて形成される。これにより上側対面板部４６は、立壁部４５の受光面側の端部から棟側モジュールフレーム２ｂの内側鍔部８（図６）沿って太陽電池パネルＳＰの棟側に延びて、太陽電池モジュール１ａの垂直方向Ｚの受光面側への浮き上がりを阻止する部分である。

立壁部４５の幅ｗ４（図１０）は、ガイドレール部１３の上方開口部の幅ｗ３（図４）よりも小さい。これにより、立壁部４５は、ガイドレール部１３の各張り出し部１４ａ，１４ｂと干渉しないように構成される。水平方向Ｙの両端部に置ける立壁部４５の垂直方向Ｚの高さは、棟側モジュールフレーム２ｂの内側鍔部８（図６）の受光面側の上面より高い。立壁部４５は、内側鍔部８の先端である軒側端（図６の左端）と軒棟方向において対向して、太陽電池モジュール１ａの外れを阻止する第１棟側金具４０の移動抑制壁部である。

このような第１棟側金具４０は、棟側モジュールフレーム２ｂの軒側に配置される。第１棟側金具４０も、軒側金具３０と同様にステンレス合金などの金属材料により一体に形成される。

図１２から図１４は、棟側固定部材である第２棟側金具５０を示している。第２棟側金具５０は、太陽電池モジュール１ａの棟側端部を架台フレーム１２に固定するために用いられる。図１２は、第２棟側金具５０の斜視図である。図１３は、第２棟側金具５０の図１２とは異なる方向から見た斜視図である。図１４は、第２棟側金具５０の側面図である。

第２棟側金具５０は、架台フレーム１２において太陽電池モジュール１ａの棟側端部に位置するように、ガイドレール部１３に沿って架台フレーム１２の軒棟方向Ｘにスライド移動して設けられ、ガイドレール部１３の上に配置される。第２棟側金具５０には位置決め用のボルトを挿入するための孔は形成されない。第２棟側金具５０は、棟側モジュールフレーム２ｂの棟側に配置されて、棟側モジュールフレーム２ｂを架台フレーム１２に固定する。第２棟側金具５０は、架台フレーム１２のガイドレール部１３の上にスライドして挿入されるベース部５１と、ベース部５１から略垂直に立設された立壁部５６とを有する。ベース部５１は、軒棟方向Ｘに沿う一対の脚部５２と、各脚部５２の軒側端部を連結する連結部５３とを有し、平面視で略Ｕ字形に形成される。連結部５３は、水平方向Ｙに延びる。連結部５３のうち、第１棟側金具４０（図１０）の半円部４４と対向する位置には、半円形に窪む凹部５４が形成される。これにより、第２棟側金具５０の連結部５３の軒側端縁は、第１棟側金具４０の連結部４３の棟側端縁と合致する形状となる。一対の脚部５２は、棟側への第２棟側金具５０の倒れを防止するとともに、ガイドレール部１３の張り出し部１４ａ，１４ｂとの接触面積を大きくして棟側モジュールフレーム２ｂと架台フレーム１２との固定部の剛性を高くする。

立壁部５６は、ベース部５１を構成する連結部５３の棟側端部から立設される。立壁部５６は、軒棟方向Ｘから見た形状が矩形であり、垂直方向Ｚの受光面側の端部において立壁部５６に対し略直角に曲げ形成されて軒側に延びる上端板部５７を有する。上端板部５７は、第２棟側金具５０の挿入部に相当する。立壁部５６の幅ｗ５は、ガイドレール部１３の上方開口部の幅ｗ３（図４）よりも小さい。これにより、立壁部５６は、ガイドレール部１３の各張り出し部１４ａ，１４ｂと干渉しないように構成される。第２棟側金具５０も、軒側金具３０及び第１棟側金具４０と同様にステンレス合金などの金属材料により一体に形成される。

また、ベース部５１の水平方向Ｙの両端部には、上側に突出する第１突出部５５が形成される。第１突出部５５は、ベース部５１の端部を、上側にかしめることによって形成される。第１突出部５５は、ガイドレール部１３の一対の張り出し部１４ａ，１４ｂの下面に接触して、ガイドレール部１３に対しベース部５１を確実に固定する。また、第１突出部５５は、第２棟側金具５０とガイドレール部１３とを接触させて、太陽電池モジュール１ａの金属製の棟側モジュールフレーム２ｂから金属製の架台フレーム１２へのアース用経路を形成するための電気接触部を構成する。

また、上端板部５７の水平方向Ｙの両端部には、下側に突出する第２突出部５８が形成される。第２突出部５８は、上端板部５７の端部を下側にかしめることによって形成される。これによって、図６に示す棟側モジュールフレーム２ｂの外側溝部５に上端板部５７が挿入される際に、第２突出部５８は外側溝部５の内面を構成する下面に接触して、外側溝部５の上面と上端板部５７の上面とが接触し、外側溝部５に対し上端板部５７を確実に固定する。また、第２突出部５８は、第２棟側金具５０と棟側モジュールフレーム２ｂとを接触させて、上記のアース用経路を形成するための電気接触部を構成する。なお、第２突出部５８は、上側に突出させた構成としてもよい。

上記の図７、図８に示した軒側金具３０のベース部３１及び上端板部３５には、第２棟側金具５０のような第１突出部及び第２突出部は形成されていないが、第１突出部及び第２突出部が形成されてもよい。なお、軒側金具３０に第１突出部及び第２突出部を形成しない場合において、軒側金具３０の板厚を、第１棟側金具４０及び第２棟側金具５０の板厚より大きくしてもよい。この構成によれば、第２軒側立壁部３６を含む軒側金具３０の剛性を高くできる。これによって、第２軒側立壁部３６に軒側モジュールフレーム２ａの内側鍔部８が突き当たる場合でも第２軒側立壁部３６の変形を抑制することにより、軒側モジュールフレーム２ａが軒側金具３０から外れることをより効果的に抑制できる。

図４を参照して、架台フレーム１２のレール底面１５において、軒棟方向Ｘに離れた４個所位置にはフレーム側貫通孔１８が形成される。各フレーム側貫通孔１８は、内側にネジ部を有しない下穴と呼ばれるもので、例えば単なる円形の孔である。各フレーム側貫通孔１８は、架台フレーム１２を屋根上に載せる前に予め工場などで架台フレーム１２に形成される。

４つのフレーム側貫通孔１８のうち、軒側の２つの貫通孔１８に挿入されたボルト７０（図３）によって、軒側金具３０と第１棟側金具４０とが位置決めされる。４つのフレーム側貫通孔１８の残りの２つの貫通孔１８は、図３を参照して棟側に設置される太陽電池モジュール１ｂ側の軒側金具３０及び第１棟側金具４０をボルト７０によって位置決めするために用いられる。

太陽電池モジュール１ａ，１ｂを架台フレーム１２に固定する場合には、架台フレーム１２を屋根上に載せる前に、図１５に示すように予め架台フレーム１２のガイドレール部１３に軒側金具３０、第１棟側金具４０及び第２棟側金具５０を係合させている。図１５では分かりやすくするためにガイドレール部１３のレール底面１５を砂地で示している。そして、軒側金具３０及び第１棟側金具４０のベース側貫通孔３２，４４ａ（図７、図１０）と、架台フレーム１２のフレーム側貫通孔１８とを一致させて、ベース側貫通孔３２，４４ａにボルト７０を挿入している。これにより、軒側金具３０及び第１棟側金具４０が架台フレーム１２の所定位置に位置決めされる。図１５では軒側の太陽電池モジュール１ａ（図３）に対応して軒側金具３０及び第１棟側金具４０が架台フレーム１２に位置決めされている。この状態で、ガイドレール部１３の張り出し部１４ａ，１４ｂは、軒側金具３０、第１棟側金具４０及び第２棟側金具５０のベース部３１，４１，５１の受光面側において軒棟方向Ｘに伸びて設けられている。

また、図１５に示す状態において、棟側の太陽電池モジュール１ｂ（図３）に対応する軒側金具３０及び第１棟側金具４０も架台フレーム１２のガイドレール部１３に配置される。太陽電池モジュール１ａの固定が完了していない状態では、太陽電池モジュール１ｂに対応する軒側金具３０及び第１棟側金具４０は、ボルトによる位置決めは行われない。この理由は、軒側の太陽電池モジュール１ａの架台フレーム１２への配置の作業性を低下させないように、太陽電池モジュール１ｂに対応する軒側金具３０及び第１棟側金具４０を棟側に退避させておくためである。

図６に示すように、軒側金具３０、第１棟側金具４０が架台フレーム１２にボルト７０によって位置決めされた状態で、後述のように軒側の太陽電池モジュール１ａが架台フレーム１２に、直接にまたは軒側金具３０、第２棟側金具５０を介して載っている。そして、軒側モジュールフレーム２ａ、棟側モジュールフレーム２ｂが、軒側金具３０、第１棟側金具４０に挿入されたボルト７０の頭部を覆う。これによってボルト７０が架台フレーム１２から外れることが阻止される。

そして、第２棟側金具５０が第１棟側金具４０の棟側に配置される。このとき、第２棟側金具５０のベース部５１の軒側端縁が第１棟側金具４０のベース部４１の棟側端縁に突き当たる、または隙間をあけて対向する。そして、太陽電池モジュール１ａの棟側モジュールフレーム２ｂが架台フレーム１２に、直接にまたは第２棟側金具５０を介して載っている。太陽電池モジュール１ａの棟側モジュールフレーム２ｂに形成された外側溝部５には、第２棟側金具５０の上端板部５７が挿入されて位置決めされる。この上端板部５７の上面に外側溝部５の上面が接触して、上端板部５７に棟側モジュールフレーム２ｂが載っている。このように架台フレーム１２上に直接には太陽電池モジュール１ａが載らないことが好適である。この理由は後述する。

図１６を参照して、軒側の太陽電池モジュール１ａを架台フレーム１２に固定する際の作業手順を説明する。図１６では、左側を軒側、右側を棟側とする。

まず、軒側金具３０、第１棟側金具４０をボルト７０によって位置決めする。次に、図１６（ａ）に示すように、架台フレーム１２に位置決めされた軒側金具３０に、軒側に設置される太陽電池モジュール１ａの軒側モジュールフレーム２ａの外側溝部５を係合させる。具体的には、軒側モジュールフレーム２ａと軒側金具３０の第２軒側立壁部３６との干渉を避けるように、棟側から軒側に向かって太陽電池モジュール１ａの軒側端部を下げるように太陽電池モジュール１ａを架台フレーム１２に対し傾斜させる。そして、軒側モジュールフレーム２ａの外側溝部５に軒側金具３０の上端板部３５を挿入するように、架台フレーム１２上に太陽電池モジュール１ａを配置する。

そして、図１６（ｂ）に示すように架台フレーム１２に対し平行に太陽電池モジュール１ａを配置して、太陽電池モジュール１ａを図１６（ｃ）の正規の固定位置に比べて棟側に配置した状態から軒棟方向Ｘの軒側に太陽電池モジュールを移動させる。これによって、太陽電池モジュール１ａの棟側モジュールフレーム２ｂの内側鍔部８が第１棟側金具４０の上側対面板部４６の下側に挿入される。次に、図１６（ｃ）に示すように第２棟側金具５０を、架台フレーム１２のガイドレール部１３に軒側にスライド移動させて、棟側モジュールフレーム２ｂの外側溝部５に第２棟側金具５０の上端板部５７を挿入する。これによって、図１６（ｄ）に示すように、太陽電池モジュール１ａが架台フレーム１２に固定される。

上記では軒側に設置される太陽電池モジュール１ａの固定構造を説明した。一方、図３を参照して、棟側に設置される太陽電池モジュール１ｂは、第２棟側金具５０の代わりに棟側カバー部材６０を用いる。そして、軒側金具３０と第１棟側金具４０と棟側カバー部材６０とによって太陽電池モジュール１ｂが架台フレーム１２に固定される。

図１７は、棟側カバー部材６０を示す斜視図である。図１８は、棟側カバー部材６０を受光面側から垂直方向Ｚに見た図である。図１９は、棟側カバー部材６０の側面図である。棟側カバー部材６０は、図３に示す架台フレーム１２の管状部分１６の棟側端開口を覆う部材であり、架台フレーム１２の棟側端部にドリルネジ７２で固定される。

棟側カバー部材６０は、架台フレーム１２の棟側端開口を全体的に覆う平板部６１と、平板部６１の上端から２段の階段状に連結される段付き板部６２とを有する。段付き板部６２は、下側板部６３と、下側板部６３の軒側端部に連結される立壁部６４と、立壁部６４の上端部に軒側に延びるように連結される上端板部６５とを有する。下側板部６３の幅方向両端部は、架台フレーム１２のガイドレール部１３に係合される。立壁部６４及び上端板部６５の幅は、ガイドレール部１３の上端開口の幅ｗ３（図４）より小さい。棟側カバー部材６０は金属材料により形成される。

そして、下側板部６３の幅方向両端部には、上側に突出する第１突出部６３ａが形成される。第１突出部６３ａの機能は、第１突出部５５と同様である。また、下側板部６３の２個所位置にはドリルネジ７２（図３）を挿通するための貫通孔６３ｂが形成される。各貫通孔６３ｂからドリルネジ７２を架台フレーム１２のレール底面１５に開口を形成しながら挿入することで、棟側カバー部材６０が架台フレーム１２に固定される。さらに、上端板部６５は、棟側に設置される太陽電池モジュール１ｂの棟側モジュールフレーム２ｂの外側溝部５に挿入される。これによって、棟側カバー部材６０は、上記の第２棟側金具５０の一部の機能を有する。太陽電池モジュール１ｂは、軒側金具３０及び第１棟側金具４０と棟側カバー部材６０とによって架台フレーム１２に固定される。また、上端板部６５の幅方向両端部には、下側に突出する第２突出部６５ａが形成される。第２突出部６５ａの機能は、第２突出部５８と同様である。

実施形態の太陽光発電装置の固定構造１０では、屋根上で架台フレーム１２を固定する場合に、軒側の太陽電池モジュール１ａを棟側から軒側金具３０及び第１棟側金具４０に差し込んだ後、第２棟側金具５０をスライドさせて棟側モジュールフレーム２ｂに係合させればよい。また、その後、棟側の太陽電池モジュール１ｂを固定する場合には、対応する軒側金具３０及び第１棟側金具４０と架台フレーム１２との貫通孔にボルト７０を挿入して位置決めする。それから軒側の場合と同様に太陽電池モジュール１ｂを棟側から軒側金具３０及び第１棟側金具４０に差し込めばよい。実施形態の太陽光発電装置の固定構造１０を採用することにより、太陽電池モジュール１ａ，１ｂの固定作業の作業性の向上を図れる。

第１棟側金具４０の上側対面板部４６が棟側モジュールフレーム２ｂの内側鍔部８と重なるように配置される。これによって、太陽電池モジュール１ａを架台フレーム１２上に仮に配置した後、第２棟側金具５０を外側溝部５に挿入する前に作業者が太陽電池モジュール１ａを持ち上げようとしても、その浮き上がりを防止できる。このため、この浮き上がりによって軒側金具３０の上端板部３５と軒側モジュールフレーム２ａに応力が加わることを防止でき、軒側金具３０と軒側モジュールフレーム２ａとの変形を防ぐことができる。

実施形態によれば、軒側金具３０及び第２棟側金具５０の上端板部３５，５７が、太陽電池モジュール１ａの外側溝部５に挿入される。また、軒側金具３０及び第１棟側金具４０は、対応するモジュールフレーム２ａ，２ｂの内側鍔部８の先端と軒棟方向において対向する第２軒側立壁部３６または立壁部４５を有する。これによって、太陽電池パネルＳＰに負荷がかかりモジュールフレーム２ａ，２ｂが軒棟方向Ｘに移動しようとしても、第２軒側立壁部３６または立壁部４５がモジュールフレーム２ａ，２ｂの移動を抑制して、太陽電池モジュール１ａ，１ｂが架台フレーム１２から脱落することを防止できる。例えば、屋根に設置した後の太陽電池モジュール１ａ，１ｂに、風の影響によって太陽電池パネルＳＰに垂直方向Ｚの受光面側の向きに応力が加わる場合がある。この応力は、太陽電池パネルＳＰを介してモジュールフレーム２ａ，２ｂにも伝わる。このとき、モジュールフレーム２ａ，２ｂは、水平方向Ｙの中央部分が軒棟方向Ｘに曲がろうとする。軒側金具３０に第２軒側立壁部３６を設け、そして、第１棟側金具４０に立壁部４５を設けることで、モジュールフレーム２ａ，２ｂは、軒棟方向Ｘに曲がることを抑制できる。また、太陽電池モジュール１ａの使用時に風の進入などで太陽電池パネルＳＰに垂直方向Ｚの力が加わって各モジュールフレーム２ａ，２ｂが水平方向Ｙを軸として倒れるように曲げモーメントが発生する場合がある。この場合に、上記の上側対面板部４６によって、太陽電池モジュール１ａが対応する金具３０，４０，５０から外れることを防止できる。これについて、図２０Ａ，図２０Ｂを用いて説明する。

図２０Ａは、比較例において、太陽電池パネルＳＰに垂直方向Ｚの受光面側に向く力が加わる場合における太陽電池パネルＳＰの傾斜状態を示す模式図である。比較例では、図２０Ａに示すように、棟側モジュールフレーム２ｂの外側に金具８０が配置され、さらにガイドレール部１３に金具８０のベース部８２が係合する。また、金具８０の板部８１が棟側モジュールフレーム２ｂの外側溝部５に挿入される。このとき、棟側モジュールフレーム２ｂには矢印Ｐ１方向に曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントの支点は、架台フレーム１２と棟側モジュールフレーム２ｂとの接触部であって、金具８０と重なる領域である。この支点は、棟側モジュールフレーム２ｂにおける力点よりも、軒棟方向Ｘの外側（すなわち太陽電池パネルＳＰとは反対側）に位置する。そして、上記の曲げモーメントにより軒棟方向Ｘ（矢印Ｑ１方向）に棟側モジュールフレーム２ｂの下端が移動しようとする。このため、金具８０の板部８１から棟側モジュールフレーム２ｂが外れる方向に移動する。

一方、図２０Ｂは、実施形態において、太陽電池パネルＳＰに上方に向く力が加わる場合における太陽電池パネルＳＰの傾斜状態を示す模式図である。図２０Ｂでは、第２棟側金具５０を省略して記載している。実施形態では、棟側モジュールフレーム２ｂの内側（すなわち太陽電池パネルＳＰ側）に第１棟側金具４０が配置される。また、棟側モジュールフレーム２ｂの内側鍔部８が上側対面板部４６と架台フレーム１２との間に挿入される。このとき、図２０Ａに示す比較例と同様に、太陽電池モジュール１ａに垂直方向Ｚの受光面側への力が加わる場合には、棟側モジュールフレーム２ｂに矢印Ｐ２方向に曲げモーメントが発生する。この曲げモーメントの支点は、架台フレーム１２と棟側モジュールフレーム２ｂとの接触部であって、第１棟側金具４０と重なる領域となり、力点よりも軒棟方向Ｘの内側に位置する。そして上記の曲げモーメントにより水平方向において軒棟方向Ｘ（矢印Ｑ２方向）に棟側モジュールフレーム２ｂの下端が移動しようとする。棟側モジュールフレーム２ｂの外側溝部５には第２棟側金具５０が挿入されているため、第２棟側金具５０が棟側モジュールフレーム２ｂの移動を抑制する。このため、太陽電池モジュール１ａの対応する金具３０，４０，５０からの外れを防止でき、耐荷重性能の向上を図れる。

図２１は、第２棟側金具５０を用いて棟側モジュールフレーム２ｂを支持する状態を示している図６のＤ−Ｄ断面図である。実施形態の好適な構成では、第２棟側金具５０の上端板部５７の垂直方向Ｚの受光面側に棟側モジュールフレーム２ｂを載せている。そして、棟側モジュールフレーム２ｂの下面Ｕと架台フレーム１２の上面との間には隙間Ｇを形成し、棟側モジュールフレーム２ｂが直接には架台フレーム１２に載っていない。この構成によれば、太陽電池モジュール１ａに垂直方向Ｚの架台フレーム１２側への力が加わる場合でも、第２棟側金具５０が弾性変形してその力を緩和して、架台フレーム１２に垂直方向Ｚの架台フレーム１２側への力が加わることを防止できる。これによって、太陽電池モジュール１ａの変形が抑制される。詳述すると、太陽電池モジュール１ａと架台フレーム１２とが接触して配置された状態で太陽電池モジュール１ａに垂直方向Ｚの架台フレーム１２側への力が加わった場合、棟側モジュールフレーム２ｂが優先的に変形する恐れがある。これは、架台フレーム１２の剛性が棟側モジュールフレーム２ｂより高いためである。第２棟側金具５０が弾性変形を用いて、垂直方向Ｚの力を緩和することで、棟側モジュールフレーム２ｂの変形が抑制される。

なお、上記の実施形態では第１棟側金具４０に上側対面板部４６を形成しているが、この上側対面板部４６は省略してもよい。また、金具の位置決め用のボルト７０は、固定ピンとして用いられるので、ボルト７０の代わりに単なる棒状のピン、または頭部付きのピンを用いてもよい。

また、上記においては２枚の太陽電池モジュール１ａ，１ｂを固定する場合について説明した。一方、３枚以上の太陽電池モジュールを軒棟方向に並べて設置する場合には、図６に示す軒側金具３０、第１棟側金具４０、第２棟側金具５０の配置構成を繰り返して、実施形態と同様に構成すればよい。

また、棟側カバー部材６０において、棟側モジュールフレーム２ｂに挿入するための板部を形成せず、棟側端の太陽電池モジュールは、軒側の固定構造と同様の固定構造で架台フレーム１２に固定されてもよい。また、図３等では、軒側及び棟側の太陽電池モジュール１ａ，１ｂを固定する第２棟側金具５０と軒側金具３０とが離れた図としているが、互いに接触させてもよい。また、上記では軒側固定部材、棟側固定部材及び棟側対面部材として金具を用いているが、必要な強度を確保できるのであれば樹脂など金属材料以外の材料により形成されてもよい。

１ａ，１ｂ 太陽電池モジュール、２ モジュールフレーム、２ａ 軒側モジュールフレーム、２ｂ 棟側モジュールフレーム、３ 内側溝部、４ 管状部分、５ 外側溝部、６ 鍔部、８ 内側鍔部、１０ 固定構造、１２ 架台フレーム、１３ ガイドレール部１３、１４ａ，１４ｂ 張り出し部、１５ レール底面、１６ 管状部分、１８ フレーム側貫通孔、３０ 軒側金具、３１ ベース部、３２ ベース側貫通孔、３４ 第１軒側立壁部、３５ 上端板部、３６ 第２軒側立壁部、４０ 第１棟側金具、４１ ベース部、４２ 脚部、４３ 連結部、４４ 半円部、４４ａ ベース側貫通孔、４５ 立壁部、４６ 上側対面板部、５０ 第２棟側金具、５１ ベース部、５２ 脚部、５３ 連結部、５４ 凹部、５５ 第１突出部、５６ 立壁部、５７ 上端板部、５８ 第２突出部、６０ 棟側カバー部材、６１ 平板部、６２ 段付き板部、６３ 下側板部、６３ａ 第１突出部、６３ｂ 貫通孔、６４ 立壁部、６５ 上端板部、６５ａ 第２突出部、７０ ボルト、７２ ドリルネジ、８０ 金具、８１ 板部、８２ ベース部、１００ 屋根、ＳＰ 太陽電池パネル。

Claims (5)

1. 太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの軒側周縁部を保持する軒側モジュールフレーム及び棟側周縁部を保持する棟側モジュールフレームと、を有する太陽電池モジュールと、
   屋根上において軒棟方向に沿って固定され、受光面側にガイドレール部を有する長尺状の架台フレームと、
   前記ガイドレール部に係合し、前記軒側モジュールフレームを前記架台フレームに固定する軒側固定部材と、
   前記ガイドレール部に係合し、前記棟側モジュールフレームの軒側に面する棟側対面部材と、
   前記ガイドレール部に係合し、前記棟側モジュールフレームの棟側に配置され前記棟側モジュールフレームを前記架台フレームに固定する棟側固定部材と、を備え、
   前記軒側モジュールフレーム及び前記棟側モジュールフレームは、前記太陽電池パネルの周縁部を収納する内側溝部と、前記太陽電池パネルと反対側に形成される外側溝部と、前記太陽電池パネル側に延びる内側鍔部とを有し、
   前記軒側固定部材及び前記棟側固定部材は、前記ガイドレール部に係合するベース部と、該ベース部の受光面側に形成されて軒棟方向に延び、前記外側溝部に挿入される挿入部とを有し、
   前記軒側固定部材は、前記軒側モジュールフレームの前記内側鍔部の先端と軒棟方向において対向する軒側移動抑制壁部を有し、
   前記棟側対面部材は、前記棟側モジュールフレームの前記内側鍔部の先端と軒棟方向において対向する棟側移動抑制壁部を有し、
   前記ガイドレール部は、底面の幅方向に離れた２つの部分と、前記底面の前記２つの部分と対向する２つの張り出し部と、前記底面の幅方向両端部より立設する２つの側面とを含んで構成され、前記軒側固定部材及び前記棟側固定部材における前記ベース部の周縁部をスライド移動可能に収納する２つの溝部を備えている、
   太陽光発電装置。
2. 請求項１に記載の太陽光発電装置において、
   前記棟側対面部材は、前記棟側移動抑制壁部から前記棟側モジュールフレームにおける前記内側鍔部の受光面側に沿って太陽電池パネルの棟側に延びる上側対面部を有する、
   太陽光発電装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置において、
   前記軒側固定部材及び前記棟側固定部材は、前記ベース部と前記挿入部とを接続する立壁部を備え、
   受光面における前記軒棟方向と直交する水平方向について、前記立壁部の幅は、前記ベース部の幅よりも小さい、
   太陽光発電装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽光発電装置において、
   受光面における前記軒棟方向と直交する水平方向について、前記挿入部の幅は、前記ベース部の幅よりも小さい、
   太陽光発電装置。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽光発電装置において、
   前記ガイドレール部は、前記軒側固定部材及び前記棟側固定部材の前記ベース部の受光面側において軒棟方向に伸びる張り出し部を有し、
   前記軒側固定部材及び前記棟側固定部材は金属材料により形成され、
   前記軒側固定部材及び前記棟側固定部材の少なくとも一方の部材は、前記ベース部において受光面側に突出し前記張り出し部に接触する第１突出部と、前記挿入部において受光面側または受光面と反対側に突出し前記外側溝部の内面に接触する第２突出部とを有する、
   太陽光発電装置。

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