JP7232602B2 - 太陽電池モジュール用の固定具及び太陽電池モジュールの固定構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュール用の固定具と、当該固定具を備えた太陽電池モジュールの固定構造に関する。

太陽電池モジュールは、屋根の種類によって異なった固定方法で屋根上に固定される。太陽電池モジュールが金属屋根に固定される場合、太陽電池モジュールは、一般的には、固定具を使って金属屋根上に直接固定される。太陽電池モジュールは、漏電防止の目的で電気的に接地される必要がある。

下記の特許文献１は、ハゼ式折板屋根上に太陽電池モジュールを設置するための固定具を開示する。固定具は、太陽電池モジュールの縁部の上面を下方に押さえつけて固定するパネル押止部材を有する。パネル押止部材の下面には突起が形成されている。この突起は、太陽電池モジュールの表面の塗装を突き抜け、太陽電池モジュールのアルミ素地と電気的に接続され、太陽電池モジュールをアース接続（接地）している。

特許第５６４９７５１号公報

一般に、外観上の理由や耐腐食性の理由から、太陽電池モジュールのフレームに絶縁性のコーティングが施されていることがある。この場合、太陽電池モジュールのフレームと固定具とを導通させるためには、固定具に設けられた突起部でフレームのコーティングを削り取るようにする必要がある。

特許文献１に開示された固定具では、太陽電池モジュールを上から押さえつける押止部材の下面にアース用の突起部が形成されている。特許文献１に開示された固定具では、この突起部が、太陽電池モジュールの設置時に、太陽電池モジュールの当接部位に施された塗装面を突き抜け、塗装面の下に位置するアルミ素地と接続される。

しかしながら、本願発明者は、太陽電池モジュールの設置時に突起部が塗装面を突き抜けなかった場合、太陽電池モジュールの接地が十分ではなくなる可能性があることを見出した。したがって、太陽電池モジュールの設置時により接地されやすくなる固定具、及び当該固定具を備えた太陽電池モジュールの固定構造が望まれる。

一態様における太陽電池モジュール用の固定具は、前記太陽電池モジュールの端部を下から支持する支持部材を有し、前記支持部材は、前記太陽電池モジュールの端部の下部と当接する領域に、接地用の突起を有し、前記固定具は、設置面に固定され、前記支持部材を支える基部を有し、前記基部は、締結部材を介して設置面に固定される脚部を有し、前記固定具は、前記脚部と前記設置面との間に設けられる板部材と、を有し、前記基部は、前記脚部及び前記板部材を貫通する締結部材と、前記脚部を貫通せずに前記板部材を貫通する別の締結部材と、によって前記設置面に固定されるよう構成されている。

一態様における太陽電池モジュールの固定構造は、上記の太陽電池モジュール用の固定具と、太陽電池モジュールと、を備える。

上記態様によれば、太陽電池モジュールの設置時に太陽電池モジュールがより接地されやすくなる。

第１実施形態に係る太陽電池モジュールの固定構造を示す斜視図である。 図１の領域２Ｒの拡大図である。 第１実施形態に係る太陽電池モジュール用の固定具の上方から見た平面図である。 図２の領域４ＲをＹ方向から見た平面図である。 図４の５Ａ－５Ａ線に沿った断面図である。 第２実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の斜視図である。 第２実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の分解斜視図である。 第３実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の斜視図である。 第３実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の分解斜視図である。

以下、図面を参照して、実施形態について説明する。以下の図面において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることがあることに留意すべきである。

（１）第１実施形態
図１は、第１実施形態に係る太陽電池モジュールの固定構造を示す斜視図である。図２は、図１の領域２Ｒの拡大図である。図３は、第１実施形態に係る太陽電池モジュール用の固定具の上方から見た平面図である。なお、便宜上、図２及び図３では、太陽電池モジュール１０を構成するフレーム１４は示されているが、パネル１２は示されていないことに留意されたい。図４は、図２の領域４ＲをＹ方向から見た平面図である。図５は、図４の５Ａ－５Ａ線に沿った断面図である。

太陽電池モジュールの固定構造は、太陽電池モジュール１０と、太陽電池モジュール１０用の固定具１００と、を有する。太陽電池モジュール１０は固定具１００によって設置面３００に設置される。設置面３００は、図１に示すように例えば波形であってよい。すなわち、設置面３００は、一方向（Ｙ方向）に沿って延びる複数の凸状部３１０を有していてよい。複数の凸状部３１０は、Ｙ方向に交差する方向（Ｘ方向）に並んでいてよい。そのような設置面３００として、例えば波形の折板屋根やスレート屋根が挙げられる。

設置面３００は、水平面から傾斜していてよい。この場合、傾斜した設置面３００において最大傾斜線に沿って高い方から低い方へ向かう方向を「流れ方向」と称することがある。流れ方向の上流側を「水上側」と称することがある。流れ方向の下流側を「水下側」と称することがある。また、水平面に平行な面内で流れ方向Ｆ１と直交する方向を「横方向」と称することがある。なお、本実施形態では、図中のＹ方向が流れ方向に沿っており、図中のＸ方向が横方向に沿っている。

太陽電池モジュール１０は、設置面３００上に、１つだけ設けられていてもよく、複数の互いに隣接して設けられていてもよい。各々の太陽電池モジュール１０は、パネル１２と、パネル１２の端部に取り付けられたフレーム１４と、を有していてよい。パネル１２は、光を電気に変換する光電変換素子によって構成されていてよい。複数の太陽電池モジュール１０が互いに隣接して設けられている場合、太陽電池モジュール１０どうしを電気的に接続するケーブル２００が設けられていてよい。

フレーム１４は、パネル１２の外周を取り囲んでいてよい。フレーム１４は、例えばアルミニウムのような金属部材によって構成されていてよい。外観上の理由や耐腐食性の理由から、フレーム１４の表面には美感や絶縁性向上のためのコーティングが施されていてよい。

固定具１００は、基部１２０と、支持部材１３０と、押さえ具１４０と、を有していてよい。基部１２０は、設置面３００に固定される。基部１２０は、波形の設置面３００の凸状部３１０を挟む脚部１２２を有していてよい。基部１２０は、Ｘ方向に離れた２つの凸状部３１０の両方に固定されるよう、一対の脚部１２２を有することが好ましい。一対の脚部１２２は、例えば互いに隣接する凸状部３１０に位置する。

各々の脚部１２２は、凸状部３１０の頂点を挟んで両側の斜面に当接するよう、略逆Ｖ字型に傾斜した形状を有していてよい。各々の脚部１２２は、例えばボルト及びナットのような締結部材１８０によって設置面３００の凸状部３１０に固定される。この場合、防水部材２１０が、脚部１２２と凸状部３１０との間に設けられることが好ましい（図４参照）。より好ましくは、防水部材２１０は、脚部１２２と凸状部３１０との間であって、締結部材１８０が存在する領域に設けられる。より具体的には、脚部１２２と凸状部３１０との間の防水部材２１０は、締結部材１８０を取り囲むように設けられていてよい。

一対の脚部１２２どうしの互いに対向する部分は、底部１２４により連結されていてよい。これにより、基部１２０全体の強度が向上する。さらに、基部１２０は、底部１２４と、支持部材１３０を下から支える上面１２１と、を連結する壁部１２６を有していてよい。この場合、基部１２０全体の強度がより向上する。

基部１２０は、上面１２１に、ボルト及びナットのような締結部材１９０の一部を設けるための溝部１２８を有していてよい。溝部１２８は、一方向、例えば図のＹ方向に延びていてよい。溝部１２８は、Ｙ方向に直交する断面において、締結部材１９０を受け入れ可能な形状を有していてよい。締結部材１９０が、ボルトとナットを含む場合、溝部１２８は、Ｙ方向に直交する断面において、ボルトの頭部を受け入れ可能な形状を有する。さらに、溝部１２８の上部のＸ方向の幅は、ボルトの頭部の幅よりも狭くなっており、ボルトのねじ部の幅よりも広くなっている。なお、ボルトの頭部は、Ｙ方向における端部からスライドさせることによって溝部１２８内に収容させることができる。

支持部材１３０及び押さえ具１４０は、基部１２０上に設けられる。押さえ具１４０は、支持部材１３０上に設けられる。支持部材１３０及び押さえ具１４０は、それぞれ前述した締結部材１９０が挿通可能な孔部１３７，１４６を有していてよい。これにより、締結部材１９０は、基部１２０と支持部材１３０と押さえ具１４０とを互いに締結することができる。

支持部材１３０は、押さえ具１４０を下から支える上面１３２を有していてよい。押さえ具１４０は、前述した孔部１４６が形成された下面１４４と、下面１４４から上方に延びた壁部１４３と、壁部１４３からＸ方向の外側へ延びた被覆部１４２と、を有していてよい。被覆部１４２は、支持部材１３０の上面１３２と対向する。

太陽電池モジュール１０が固定具１００に固定された状態において、太陽電池モジュール１０の端部、より具体的にはフレーム１４の一部は、支持部材１３０の上面１３２と、押さえ具１４０の被覆部１４２との間に挟まれる。支持部材１３０と押さえ具１４０が締結部材１９０によって互いに締結されると、押さえ具１４０の被覆部１４２は、太陽電池モジュール１０の端部、具体的にはフレーム１４を支持部材１３０に向けて押さえつける。

固定具１００は、互いに隣接する太陽電池モジュール１０を支持可能に構成されていてよい。この場合、押さえ具１４０は、互いに隣接する太陽電池モジュールの端部の両方を押さえ付ける一対の被覆部１４２を有していてよい。この場合、一対の被覆部１４２の両方が、支持部材１３０の上面１３２と対向する。

支持部材１３０の上面１３２は、押さえ具１４０の被覆部１４２に対向する領域に、接地用の突起１３８を有していてよい。この突起１３８は、太陽電池モジュール１０の端部、すなわちフレーム１４の下部に当接する。突起１３８は、支持部材１３０と同じ部材によって構成されていてよい。具体的には、支持部材１３０及び突起１３８は、例えばアルミニウムのような導電部材によって構成されていてよい。

作業員は、固定具１００に太陽電池モジュール１０を設置しようとする場合、支持部材１３０の上面１３２と押さえ具の被覆部１４２との間に太陽電池モジュール１０のフレーム１４をＸ方向から挿入する。この際、支持部材１３０の上面１３２は、太陽電池モジュール１０のフレーム１４から重力によって荷重を受ける。この荷重により、突起１３８は、太陽電池モジュール１０のフレーム１４を強い力で擦ることになる。これにより、突起１３８は、フレーム１４に形成された絶縁性のコーティングを削って、フレーム１４を構成する金属部材と当接することになる。したがって、太陽電池モジュール１０の設置時に太陽電池モジュール１０がより電気的に接地されやすくなる。

さらに、太陽電池モジュール１０が設置された状態では、太陽電池モジュール１０のフレーム１４は、押さえ具１４０と重力の作用によって、突起１３８に強く押し付けられる。したがって、太陽電池モジュール１０のフレーム１４と支持部材１３０との導通不良がより抑制される。

押さえ具１４０に形成された孔部１４６は、太陽電池モジュール１０の端部に交差する方向（Ｘ方向）において、締結部材１９０の幅よりも長いことが好ましい。これにより、押さえ具１４０は、太陽電池モジュール１０の端部に交差する方向（Ｘ方向）において、基部１２０に対して移動可能に構成される。この場合、基部１２０の位置、すなわち凸状部３１０の位置に対する太陽電池モジュール１０の端部の位置に応じて、押さえ具１４０の位置を調節することができる。この場合、支持部材１３０は、押さえ具１４０とともに基部１２０に対して移動可能に構成されてもよく、基部１２０に対して移動不能に構成されてもよい。なお、支持部材１３０の基部１２０に対する移動は、支持部材１３０の上面１３２に形成された孔部１３７のＸ方向における長さを変更することによって実現できる。

支持部材１３０のＹ方向における一端部１３５は、上面１３２から下方に曲げられていてよい。これにより、支持部材１３０の基部１２０に対するＹ方向における位置ずれを防止することができる。同様に、支持部材１３０のＹ方向におけるもう一方の端部も、上面１３２から下方に曲げられていてよい。

固定具１００は、互いに隣接する太陽電池モジュール１０どうしを電気的に接続するケーブル２００を保持するケーブル保持部１３４を有していてよい。さらに、固定具１００は、ケーブル保持部１３４の上方を被うケーブル被覆部１３１を有していてよい。本実施形態では、ケーブル被覆部１３１は、支持部材１３０の上面１３２から一段低い位置に形成された面によって構成される。この代わりに、ケーブル被覆部１３１は、支持部材１３０の上面１３２と面一に形成されていてもよい。支持部材１３０は、ケーブル被覆部１３１から下方に曲げられた壁部１３５を有する。壁部１３５は、下端部で内側に曲げられており、これによりケーブル２００を保持するケーブル保持部１３４が形成されている。この場合、ケーブル２００は、ケーブル被覆部１３１と壁部１３５によって覆われるため、ケーブル２００への紫外線の照射が抑制される。これにより、ケーブル２００の劣化を抑制することができる。

ケーブル被覆部１３１を構成する支持部材１３０の上面１３２及び壁部１３５は、互いに隣接する一対の太陽電池モジュール１０どうしの間の領域にわたって設けられていることが好ましい。これにより、ケーブル２００への紫外線の照射がより抑制される。

（２）第２実施形態
次に、第２実施形態に係る太陽電池モジュールの固定構造及び太陽電池モジュール用の固定具について説明する。第２実施形態において、第１実施形態と同様の構成については、同様の符号が付されている。以下では、第１実施形態と同様の構成については、その説明を省略することがある。図６は、第２実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の斜視図である。図７は、第２実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の分解斜視図である。

第２実施形態において、固定具１００は、基部１２０と、支持部材１３０と、押さえ具１４０と、を有する。基部１２０の形状は、概ね第１実施形態と同様である。ただし、第２実施形態では、基部１２０の底部１２４が、Ｙ方向から見ると、斜めに傾斜している。より具体的には、壁部１２６と底部１２４が、Ｙ方向から見て、略Ｙ字型に構成されている。これにより、Ｘ方向における固定具１００の中心に付加された荷重は、壁部１２６と底部１２４を経て、脚部１２２に伝わりやすくなる。これにより、基部１２０全体の強度がより向上する。

第２実施形態において、支持部材１３０の壁部１３５とケーブル保持部１３４の形状が、第１実施形態と異なっている。第２実施形態では、壁部１３５は、支持部材１３０の上面１３２の下方に位置するよう、上面１３２から斜め下方に曲げられている。ケーブル保持部１３４は、壁部１３５の下端部から下方に丸く湾曲した部分によって構成される。これにより、ケーブル保持部１３４は、支持部材１３０の上面１３２と壁部１３５の下側に配置される。したがって、第２実施形態では、支持部材１３０の壁部１３５が、ケーブル２００を被覆するケーブル被覆部１３１を構成する。

また、第２実施形態では、基部１２０の脚部１２２と、設置面３００の凸状部３１０との間に板部材２２０が設けられている。板部材２２０は、脚部１２２の下面と同様の形状を有していてよい。板部材２２０は、金属で構成されることが好ましい。この場合、固定具１００を設置面３００に締結する締結部材１８０は、脚部１２２と板部材２２０と設置面３００とを締結する。設置面３００が例えば金属屋根のような比較的薄い部材によって構成される場合、締結部材１８０によって脚部１２２を設置面３００に直接固定しようとすると、十分な締結力が得られないことがある。本実施形態では、脚部１２２と設置面３００との間に板部材２２０が設けられることで、締結部材１８０が抜けにくくなり、設置面３００に対する脚部１２２の締結力が向上する。この場合、防水部材２３０は、板部材２２０と脚部１２２との間と、板部材２２０と設置面３００の凸状部３１０との間の両方に設けられていることが好ましい。

また、第２実施形態では、脚部１２２を凸状部３１０に締結する締結部材１８０は、各の脚部１２２に対して２つ設けられている。したがって、各の脚部１２２は、締結部材１８０を挿入するための孔部１２３を２つ有する。

（３）第３実施形態
次に、第３実施形態に係る太陽電池モジュールの固定構造及び太陽電池モジュール用の固定具について説明する。第３実施形態において、第２実施形態と同様の構成については、同様の符号が付されている。以下では、第２実施形態と同様の構成については、その説明を省略することがある。図８は、第３実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の斜視図である。図９は、第３実施形態における太陽電池モジュール用の固定具の分解斜視図である。

第３実施形態において、固定具１００は、基部１２０と、支持部材１３０と、押さえ具１４０と、を有する。第３実施形態では、基部１２０の形状は、概ね第２実施形態と同様である。ただし、第３実施形態では、脚部１２２と設置面３００との間に板部材２２０は、脚部１２２よりも長く、脚部１２２からはみ出している。第３実施形態では、板部材２２０と設置面３００の凸状部３１０とを締結する別の締結部材２５０が設けられている。この締結部材２５０は、脚部１２２を通らない。すなわち、第３実施形態では、基部１２０は、脚部１２２及び板部材２２０を貫通する締結部材１８０と、板部材２２０を貫通せずに脚部１２２を貫通する別の締結部材２５０と、によって設置面３００に固定されるよう構成されている。この場合、板部材２２０が締結部材２５０によって設置面３００に固定されるため、基部１２０の設置面３００に対する締結力も増大する。

上述したように、実施形態を通じて本発明の内容を開示したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替の実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなる。したがって、本発明の技術的範囲は、上述の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

１０ 太陽電池モジュール
１２ パネル
１４ フレーム
１００ 固定具
１２０ 基部
１２２ 脚部
１３０ 支持部材
１３２ 支持部材の上面
１３４ ケーブル保持部
１３８ 突起
１４０ 押さえ具
１８０ 締結部材
１９０ 締結部材
３００ 設置面
３１０ 凸状部

Claims (6)

1. 太陽電池モジュール用の固定具であって、
   前記太陽電池モジュールの端部を下から支持する支持部材を有し、
   前記支持部材は、前記太陽電池モジュールの端部の下部と当接する領域に、接地用の突起を有し、
   設置面に固定され、前記支持部材を支える基部を有し、
   前記基部は、締結部材を介して設置面に固定される脚部を有し、
   前記脚部と前記設置面との間に設けられる板部材と、を有し、
   前記基部は、前記脚部及び前記板部材を貫通する締結部材と、前記脚部を貫通せずに前記板部材を貫通する別の締結部材と、によって前記設置面に固定されるよう構成されている、
   太陽電池モジュール用の固定具。
2. 前記太陽電池モジュールの前記端部の上を覆う被覆部を有し、
   前記被覆部と前記支持部材は、前記太陽電池モジュールの前記端部を側方から受け入れ可能に構成されており、
   前記突起は、前記支持部材の、前記被覆部に対向する領域に設けられている、請求項１に記載の太陽電池モジュール用の固定具。
3. 前記太陽電池モジュール用の固定具は、互いに隣接する一対の太陽電池モジュールの両方を支持可能に構成されており、
   前記太陽電池モジュール用の固定具は、前記一対の太陽電池モジュールどうしを電気的に接続するケーブルを保持するケーブル保持部を有する、請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール用の固定具。
4. 前記ケーブル保持部の上方を覆うケーブル被覆部を有し、
   前記ケーブル被覆部は、前記一対の太陽電池モジュールどうしの間の領域にわたって設けられている、請求項３に記載の太陽電池モジュール用の固定具。
5. 前記太陽電池モジュールの前記端部の上を覆う被覆部と、
   設置面に固定され、前記支持部材を支える基部と、
   前記支持部材上に設けられ、前記被覆部を有する押さえ具と、を有し、
   前記押さえ具は、締結部材によって前記基部に締結可能に構成されており、
   前記押さえ具は、前記締結部材が挿通する孔部を有し、
   前記孔部は、前記太陽電池モジュールの前記端部に交差する方向において、前記締結部材の幅よりも長い、請求項１から４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用の固定具。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール用の固定具と、
   太陽電池モジュールと、を備えた、太陽電池モジュールの固定構造。

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