JPH09148612A - 太陽電池モジュールおよびその架台取付構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来の太陽電池モジュールは、大型化した際
に設計風荷重に対して強度不足となった。 【解決手段】 表面にガラス材料が配置された太陽電池
モジュール本体５と、該太陽電池モジュール本体５を架
台に取り付けるための枠材６，７とを備えてなる太陽電
池モジュールにおいて、太陽電池モジュール本体５の長
辺側それぞれを挟持する長辺側枠材６，６間に前記太陽
電池モジュール本体５の裏面を支持する補強部材１５を
設け、該補強部材１５がネジ１６にて各長辺側枠材６，
６の段差部６ａ，６ａに固定されるとともに接着部材１
８にて太陽電池モジュール本体５裏面に固定されたこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は太陽電池モジュール
およびその架台取付構造に関し、特に家屋の屋根，壁面
または地上の架台等に設置する太陽電池モジュールおよ
びその架台取付構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】太陽光発電システムを構成する太陽電池
モジュールの多くはスーパーストレート方式と呼ばれる
構造が採用されている。図８はその構造を示す外観図で
ある。また、図９は図８におけるＡ−Ａ′断面図であ
る。

【０００３】図示するように、従来のスーパーストレー
ト方式の太陽電池モジュールは、複数個の太陽電池セル
をインターコネクタ等にて直列または並列に電気的に配
線してなる太陽電池セル列１を透明樹脂からなる充填材
２を介して受光面の白板強化ガラス板３と裏面の耐候性
フィルム４とで挟んで板状の太陽電池モジュール本体５
にし、この板状の太陽電池モジュール本体５の周辺をア
ルミニウム等の押し出し成型からなる枠材６，７で支え
た構造からなる。

【０００４】前記長辺側枠材６と短辺側枠材７とはネジ
８にて固定される。また、前記長辺側枠材６には架台固
定用のネジ穴９が複数個設けられている。

【０００５】前記枠材６，７と白板強化ガラス板３との
間には緩衝材料１０が挟まれており、該緩衝材料１０は
応力が白板強化ガラス板３に加わるのを防ぐとともに、
水の侵入を抑える働きをする。

【０００６】上記太陽電池モジュール裏面には端子ボッ
クス１１が取り付けられ、該端子ボックス１１には太陽
電池モジュールの電気的出力を取り出すための太陽電池
出力ケーブル１２の一端側が接続され、該太陽電池出力
ケーブル１２の他端側にはコネクタ１３，１４が取り付
けられている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】近年、太陽電池セル単
体のサイズの大型化，太陽電池セル直列数の増加に伴
い、太陽電池モジュールサイズが大型化してきている。
特に、住宅用太陽光発電システムに使用する太陽電池モ
ジュールは、大型化することにより太陽電池モジュール
の単位出力あたりの価格低減、現場での架台取付，電気
配線作業時間の短縮が期待できる。

【０００８】しかしながら、太陽電池モジュールサイズ
の大型化により、受光面ガラス板の耐荷重性能が低下す
ることは避けることができなかった。

【０００９】即ち、多くの場合、太陽電池モジュールの
受光面ガラスは、３．２ｍｍ厚さの白色強化ガラス板３
が使用されている。このガラス材料は光透過率が９０％
以上あり、他のガラス材料に比較して太陽電池セル列１
の出力の低下を抑えることができるために受光面ガラス
として最適のガラス材料であった。

【００１０】一般に、ガラス材料の許容応力は次式で表
される。

【００１１】 Ｐ＝Ｋ／（Ｆ×Ａ）×（ｔ＋ｔ² ／４）・・・（１） この式において、Ｐはガラス材料の許容応力（ｋｇ／ｍ
² ）である。ｋはガラス材料特有の係数であり、白色強
化ガラス板３の場合１２０を適用する。Ｆはガラス材料
の破損確率に対応する係数であり、通常は破損確率を１
／１０００としてＦ＝２．５とする。Ａはガラス材料の
面積（ｍ² ）であり、ｔはガラス材料の厚み（ｍｍ）で
ある。

【００１２】ここで、例えば、ガラス材料のサイズ１．
５ｍ² とし、厚さｔ＝３．２ｍｍの白色強化ガラス板３
で太陽電池モジュールを設計する場合、ガラスの許容応
力は上式より１８４．３ｋｇ／ｍ² となる。

【００１３】太陽電池モジュールを屋外に設置した場
合、ガラス材料に加わる風荷重の算定は、例えば建設基
準法施行令８７条の式を適用すると以下のようになる。

【００１４】

【数１】

【００１５】この式において、ｑは風荷重（ｋｇ／ｍ
² ）であり、ｈは設置高さ（ｍ）である。

【００１６】ここで、例えば高さｈ＝１０ｍとすると、
ｑ＝１８９．７ｋｇ／ｍ² となる。

【００１７】ｑの値に風力係数を乗じて風荷重を求める
ことができるが、仮に風力係数を１とするとＰ＜ｑであ
り、ガラス材料の許容応力より風荷重の方が大きくな
る。

【００１８】即ち、上記サイズの太陽電池モジュールは
設計風荷重に対して強度不足となる。

【００１９】この荷重はガラス材料の受光面方向から加
わる正荷重と、ガラス材料の裏面から加わる負荷重を考
慮する必要があり、特に後者は風の負の風圧による揚力
として屋根面や壁面の周囲に設置した場合に発生する場
合を想定する必要がある。

【００２０】この問題に対する解決策の１つはガラス材
料の厚みを厚くすることであるが、重量の増加を伴うと
ともに、厚い白色強化ガラス板３の入手が困難であるこ
とから実現的ではなかった。また、一般の強化ガラス板
を使うことにより、強度を上げることができるが、光透
過率が９０％以下であり、太陽電池セル列１の出力を低
下させるといった欠点があった。

【００２１】本発明は、上記課題に鑑み、軽量で耐荷重
特性の優れた大型の太陽電池モジュールおよびその架台
取付構造を提供することを目的とするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
太陽電池モジュールは、表面にガラス材料が配置された
太陽電池モジュール本体と、該太陽電池モジュール本体
を架台に取り付けるための枠材とを備えてなる太陽電池
モジュールにおいて、太陽電池モジュール本体の長辺側
それぞれを挟持する長辺側枠材間に前記太陽電池モジュ
ール本体の裏面を支持する補強部材を設け、該補強部材
が取付手段にて各長辺側枠材に固定されたことを特徴と
するものである。

【００２３】また、本発明の請求項２記載の太陽電池モ
ジュールは、前記太陽電池モジュール本体と補強部材と
の間に接着部材を設けたことを特徴とするものである。

【００２４】さらに、本発明の請求項３記載の太陽電池
モジュールの架台取付構造は、請求項１又は２記載の太
陽電池モジュールの架台取付構造であって、前記補強部
材が断面視略コの字形状に形成されてなり、対向する２
面の内の一方の面が前記太陽電池モジュール本体を支持
するとともに、他方の面が架台に設けられた固定手段に
て固定されてなることを特徴とするものである。

【００２５】上記構成によれば、本発明の請求項１記載
の太陽電池モジュールは、太陽電池モジュール本体の長
辺側それぞれを挟持する長辺側枠材間に前記太陽電池モ
ジュール本体の裏面を支持する補強部材を設け、該補強
部材が取付手段にて各長辺側枠材に固定された構造なの
で、前記補強部材により太陽電池モジュール本体表面の
ガラス材料の許容応力を向上させることができる。

【００２６】また、本発明の請求項２記載の太陽電池モ
ジュールは、前記太陽電池モジュール本体と補強部材と
の間に接着部材を設けた構造なので、前記補強部材にて
均一に密着した状態で太陽電池モジュール本体を支持す
ることが可能であり、安定して許容応力の向上を図るこ
とができる。

【００２７】さらに、本発明の請求項３記載の太陽電池
モジュールの架台取付構造は、前記補強部材が断面視略
コの字形状に形成されてなり、対向する２面の内の一方
の面が前記太陽電池モジュール本体を支持するととも
に、他方の面が架台に設けられた固定手段にて固定され
てなる構造なので、太陽電池モジュール受光面の負の風
圧による太陽電池モジュールの浮き上がりを防止するこ
とができ、正圧及び負圧に対して耐えられる架台取付構
造とすることができる。

【００２８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の形態よりな
る太陽電池モジュールの構造を示す底面図であり、図２
は同じく断面図であり、図３は図１に示す補強部材の具
体的構造を示す斜視図である。本実施の形態の太陽電池
モジュールについて、従来の太陽電池モジュールと相違
する点のみ説明する。

【００２９】本実施の形態の太陽電池モジュールの構造
は、太陽電池モジュール本体５の裏面を支持する補強部
材１５を設けた点が従来の太陽電池モジュールの構造と
相違する。

【００３０】ここで、前記補強部材１５は以下の条件に
適合しなければならない。

【００３１】１）上下方向の応力に対してたわみを小さ
くする断面形状を有すること。

【００３２】２）太陽電池モジュール裏面に接する面を
大きくとり、接着強度をあげること。

【００３３】３）太陽電池モジュールの枠材６に固定で
きる構造であること。

【００３４】即ち、本実施の形態においては、太陽電池
モジュール本体５の長辺側それぞれを挟持する長辺側枠
材６，６間に前記太陽電池モジュール本体５の裏面を支
持する補強部材１５を設け、該補強部材１５を取付手段
１６にて各長辺側枠材６，６に固定する構造とするもの
である。

【００３５】前記補強部材１５は角パイプの両端を加工
したものからなり、両端部に枠材取付用のネジ穴１７が
形成された延在部１５ａが設けられてなる。

【００３６】なお、各長辺側枠材６，６には、前記延在
部１５ａを固定するための段差部６ａ，６ａがそれぞれ
設けられている。

【００３７】前記補強部材１５の取付は、太陽電池モジ
ュール本体５の長辺を２分する位置の裏面の耐候性フィ
ルムにシリコーン樹脂等の耐候性を有する接着剤１８に
て張り付けられ、また、前記延在部１５ａ，１５ａが各
長辺側枠材６，６における段差部６ａ，６ａの長辺側中
心に裏面からネジ１６にて固定される。

【００３８】該補強部材により、許容応力の算出の対象
となる太陽電池モジュールサイズ１．５ｍ² は１／２に
分割され、０．７５ｍ² となり、ガラス材料の許容応力
は（１）式から３７９．４ｋｇ／ｍ² となる。

【００３９】この値は、従来例にて記載した風荷重ｑ＝
１８９．７ｋｇ／ｍ² を越えており、例えば風力係数
１．５の条件における風荷重２８４．６ｋｇ／ｍ² にも
耐えることができ、風力係数を大きくとらなければなら
ない設置構造においても本構造の太陽電池モジュールの
適用が可能となる。

【００４０】このように、本実施の形態の太陽電池モジ
ュールによれば、太陽電池モジュール本体５の長辺側そ
れぞれを挟持する長辺側枠材６，６間に前記太陽電池モ
ジュール本体５の裏面を支持する補強部材１５を設け、
該補強部材１５がネジ１６にて各長辺側枠材６，６に固
定された構造なので、前記補強部材１５により太陽電池
モジュール本体表面のガラス材料の許容応力を向上させ
ることができ、耐荷重特性を向上させることができる。

【００４１】しかも、前記太陽電池モジュール本体５と
補強部材１５との間に接着部材１８を設けた構造なの
で、前記補強部材１５にて均一に密着した状態で太陽電
池モジュール本体５を支持することが可能であり、安定
して耐荷重特性の向上を図ることができる。

【００４２】図４は他の実施の形態よりなる太陽電池モ
ジュールの構造を示す底面図であり、図５は同じく断面
図であり、図６は図４に示す補強部材の具体的構造を示
す斜視図である。本実施の形態の太陽電池モジュールに
ついて、上述した実施の形態の太陽電池モジュールと相
違する点のみ説明する。

【００４３】本実施の形態の太陽電池モジュールの構造
は、特に補強部材１５′の構造が上記実施の形態の補強
部材１５と相違するものである。

【００４４】即ち、補強部材１５′は例えばアルミ合金
の押し出し成型により、図６に示すように断面視略コの
字形状に形成され、両端面にネジ穴１７，１７を設けた
構造からなる。

【００４５】なお、長辺側枠材６，６は前記補強部材１
５′の構造に伴い、上記実施の形態に示す段差部を設け
ない構造とする。

【００４６】該補強部材１５′の取付は、この上面に接
着剤１８をつけて太陽電池モジュール本体５の長辺を２
分する位置の裏面の耐候性フィルムに張り付けられ、ま
た、両端面が各長辺側枠材６，６の長辺側中心に側面か
らタッピンネジ１６，１６にて固定される。

【００４７】該構造からなる太陽電池モジュールの架台
１９への取付構造を、以下図７にしたがって説明する。

【００４８】即ち、補強部材１５′と長辺側枠材６，６
とを傾斜した架台１９に取り付ける際に、補強部材１
５′の開口部（コの字の開口部）を高さの低い側に向け
て取り付けられる。

【００４９】架台１９には、補強部材１５′の固定され
る位置に引っかけ構造の金具２０がネジ２１にて固定さ
れており、太陽電池モジュールを設置する際に補強部材
１５′の対向する面の底面を前記金具２０の固定部２０
ａに嵌め込んだ後に長辺側枠材６，６をネジ２１，２１
で固定する。

【００５０】このように、本実施の形態の太陽電池モジ
ュールの架台取付構造は、前記補強部材１５′が断面視
略コの字形状に形成されてなり、対向する２面の内の一
方の面が前記太陽電池モジュール本体５を支持するとと
もに、他方の面が架台１９に設けられた金具２０にて嵌
め込み固定されてなる構造なので、太陽電池モジュール
受光面の負の風圧による太陽電池モジュールの浮き上が
りを防止することができ、正圧及び負圧に対して耐えら
れる架台取付構造とすることができる。

【００５１】なお、本実施の形態の太陽電池モジュール
の構造の作用および効果は上記実施の形態と同一である
ので省略する。

【００５２】本発明は、上記実施例に限定されるもので
はなく、例えば前記補強部材を断面視略Ｉ形状としても
目的を達成することができる。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
記載の太陽電池モジュールによれば、太陽電池モジュー
ル本体の長辺側それぞれを挟持する長辺側枠材間に前記
太陽電池モジュール本体の裏面を支持する補強部材を設
け、該補強部材が取付手段にて各長辺側枠材に固定され
た構造なので、前記補強部材により太陽電池モジュール
本体表面のガラス材料の許容応力を向上させることがで
き、耐荷重特性が向上する。

【００５４】また、本発明の請求項２記載の太陽電池モ
ジュールは、前記太陽電池モジュール本体と補強部材と
の間に接着部材を設けた構造なので、前記補強部材にて
均一に密着した状態で太陽電池モジュール本体を支持す
ることが可能であり、安定して耐荷重特性の向上が図れ
る。

【００５５】さらに、本発明の請求項３記載の太陽電池
モジュールの架台取付構造は、前記補強部材が断面視略
コの字形状に形成されてなり、対向する２面の内の一方
の面が前記太陽電池モジュール本体を支持するととも
に、他方の面が架台に設けられた固定手段にて固定され
てなる構造なので、太陽電池モジュール受光面の負の風
圧による太陽電池モジュールの浮き上がりを防止するこ
とができ、正圧及び負圧に対して耐えられる架台取付構
造となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態よりなる太陽電池モジュー
ルの構造を示す底面図である。

【図２】同じく断面図である。

【図３】図１に示す補強部材の具体的構造を示す斜視図
である。

【図４】本発明の他の実施の形態よりなる太陽電池モジ
ュールの構造を示す底面図である。

【図５】同じく断面図である。

【図６】図４に示す補強部材の具体的構造を示す斜視図
である。

【図７】図４に示す太陽電池モジュールの架台への取付
構造を説明するための断面図である。

【図８】従来の太陽電池モジュールを示す外観図であ
る。

【図９】図８のＡ−Ａ′断面図である。

【符号の説明】

５ 太陽電池モジュール本体 ６ 長辺側枠材 ６ａ 段差部 ７ 短辺側枠材 １５，１５′ 補強部材 １６ ネジ（取付手段） １７ ネジ穴 １８ 接着剤（接着部材） １９ 架台 ２０ 金具（固定手段） ２１ ネジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 表面にガラス材料が配置された太陽電池
   モジュール本体と、該太陽電池モジュール本体を架台に
   取り付けるための枠材とを備えてなる太陽電池モジュー
   ルにおいて、 太陽電池モジュール本体の長辺側それぞれを挟持する長
   辺側枠材間に前記太陽電池モジュール本体の裏面を支持
   する補強部材を設け、該補強部材が取付手段にて各長辺
   側枠材に固定されたことを特徴とする太陽電池モジュー
   ル。
2. 【請求項２】 前記太陽電池モジュール本体と補強部材
   との間に接着部材を設けたことを特徴とする請求項１記
   載の太陽電池モジュール。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の太陽電池モジュー
   ルの架台取付構造であって、 前記補強部材が断面視略コの字形状に形成されてなり、
   対向する２面の内の一方の面が前記太陽電池モジュール
   本体を支持するとともに、他方の面が架台に設けられた
   固定手段にて固定されてなることを特徴とする太陽電池
   モジュールの架台取付構造。