JP2022110672A - 太陽電池モジュールの支持構造 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールをより安定的に支持することができる太陽電池モジュールの支持構造を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュールの支持構造は、レール部材３０と、太陽電池モジュールをパネル支持フレーム及びパネル把持部材を介して間接的に支持し、レール部材３０に挿入された状態でレール部材３０に沿ってスライド移動可能に形成される固定部材４０と、固定部材４０をレール部材３０に固定するボルト６１と、を備える。レール部材３０は、レール部材３０に沿って延びるレール板部３４，３５を備える。固定部材４０は、レール板部３４，３５が挿入可能に形成される挿入凹部４１ａ，４２ａと、レール板部３４，３５よりも壁面の近くに位置し、レール板部３４，３５に面接触した状態でボルト６１によりレール板部３４，３５に固定される接触板部４４，４５と、を備える。
【選択図】図５

Description

特許法第３０条第２項適用申請有り 令和２年１０月２１日 長野県飯山市大字常郷２４８３－１にて試験的に実施 令和２年１０月２７～３０日 ニュースリリースにて公開 令和２年１０月２８日、２９日 第９回ふくしま再生可能エネルギー産業フェアにて展示会に公開 令和２年１０月３０日、令和２年１１月３０日 デルタ電子株式会社ウェブサイトに公開 令和２年１１月１０日 スワロー工業株式会社ウェブサイトに公開 令和２年１１月１０日 ＹｏｕＴｕｂｅに動画公開

本発明は、太陽電池モジュールの支持構造に関する。

例えば、特許文献１に記載の太陽電池モジュールの取付構造は、太陽電池モジュールに固定されるピース材と、ピース材をスライド自在に係合可能とされるレールと、を備える。ピース材の一対の係合部は、レールの一対の突片を両外側から抱き込むように、レールのフランジの外側縁に係合する。

特許第５１１８２１８号公報

上記特許文献１に記載の太陽電池モジュールの取付構造において、太陽電池モジュールを壁面に取り付けた場合には、太陽電池モジュールを屋根に取り付けた場合と比較して、太陽電池モジュールの重さ又は太陽電池モジュールが受ける風圧によりピース材に加わる負荷が大きくなりやすい。このため、ピース材がレールに対して斜めにずれたり、ピース材がレールから外れたりするおそれがあり、取付構造が太陽電池モジュールを安定的に支持することが困難であった。

本発明は、上記実状を鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールをより安定的に支持することができる太陽電池モジュールの支持構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る太陽電池モジュールの支持構造は、レール部材と、太陽電池モジュールを直接的又は間接的に支持し、前記レール部材に挿入された状態で前記レール部材に沿ってスライド移動可能に形成される固定部材と、前記固定部材を前記レール部材に固定する締結部材と、を備え、前記レール部材は、前記レール部材に沿って延びるレール板部を備え、前記固定部材は、前記レール板部が挿入可能に形成される挿入凹部と、前記レール板部よりも壁面の近くに位置し、前記レール板部に面接触した状態で前記締結部材により前記レール板部に固定される接触板部と、を備える。

本発明によれば、太陽電池モジュールの支持構造において、太陽電池モジュールをより安定的に支持することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを支持する支持構造の側面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを支持する支持構造の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るレール部材及び固定部材の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るレール部材及び固定部材の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るレール部材及び固定部材の一部を拡大した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る固定部材の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るレール部材及び固定部材の側面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールを支持する支持構造の一部を拡大した斜視図である。

本発明に係る太陽電池モジュールの支持構造の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１及び図２に示すように、支持構造２０は、本例では、太陽電池モジュール１０を壁面８５に対面する位置に支持する。太陽電池モジュール１０は、太陽光を受けて発電するソーラーパネルであり、支持構造２０により鉛直方向に沿う方向に支持される。以下では、壁面８５に沿う互い直交する方向をＸ方向及びＹ方向と規定し、壁面８５に直交する方向をＺ方向と規定する。
詳しくは、支持構造２０は、一対のレール部材３０と、複数の固定部材４０と、複数のパネル支持フレーム５０と、複数のパネル把持部材５９と、を備える。支持構造２０の各部材は金属からなる。

図２に示すように、一対のレール部材３０は、それぞれＸ方向に延び、互いに平行となるようにＹ方向に並べられている。
図４に示すように、レール部材３０は、太陽電池モジュール１０（図１参照）に向かって開口する断面Ｃ字状をなす。詳しくは、レール部材３０は、底板部３１と、側壁部３２，３３と、レール板部３４，３５と、を備える。
底板部３１は、Ｘ方向に長い長方形板状をなす。底板部３１は被取付部８０に面接触する。底板部３１は、複数のボルト３９により被取付部８０に固定されている。複数のボルト３９はＸ方向に並べられる。ボルト３９の頭部は、底板部３１の上面であって、底板部３１のＹ方向の中央に位置する。
側壁部３２，３３は、Ｙ方向の底板部３１の両端部に位置し、底板部３１に直交する方向に延びる。
レール板部３４，３５は、側壁部３２，３３の壁面８５から遠い端部に設けられ、側壁部３２，３３に直交するＹ方向において互いに近づく向きに延びる。一対のレール板部３４，３５の間にはＹ方向に隙間が形成されている。この隙間には固定部材４０が挿入される。
図５に示すように、レール板部３４，３５には、レール板部３４，３５の厚さ方向に貫通した貫通孔３４ｈ，３５ｈが形成されている。貫通孔３４ｈ，３５ｈは、固定部材４０をレール部材３０に固定するためのボルト６１の軸部が通過するねじ通過孔であり、Ｘ方向に長い長孔として形成されている。

複数の固定部材４０は、図５に示すように、レール部材３０に挿入してスライド可能に構成され、レール部材３０上にボルト６１により固定された状態で、図２に示すように、パネル支持フレーム５０及びパネル把持部材５９を介して太陽電池モジュール１０を支持する。固定部材４０は、金属板材がプレス加工されることにより形成される。本例では、図３に示すように、各レール部材３０に２つずつ固定部材４０が設けられている。
詳しくは、図６に示すように、固定部材４０は、一対の挿入壁部４１，４２と、連結部４３と、一対の接触板部４４，４５と、一対の支持部４７，４８と、を備える。
一対の挿入壁部４１，４２は、Ｙ方向及びＺ方向に沿う矩形板状をなし、一対の接触板部４４，４５を挟んでＸ方向に対面する。
図７に示すように、挿入壁部４１，４２には、それぞれ、一対の挿入凹部４１ａ，４２ａ、ボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂ、一対の傾斜部４１ｃ，４２ｃ、貫通孔４１ｈ，４２ｈ及び一対の力受け部４１ｄ，４２ｄが形成される。

図７に示すように、ボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂは、挿入壁部４１，４２におけるレール部材３０の底板部３１に対応する縁部に凹状に形成される。ボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂは、固定部材４０がレール部材３０に挿入されてスライド移動する際に、底板部３１の上面に位置するボルト３９の頭部が通過可能となるように形成される。すなわち、ボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂは、Ｘ方向から見てボルト３９の頭部に重なる範囲に台形形状に形成される。

挿入凹部４１ａ，４２ａは、挿入壁部４１，４２のＹ方向の両端部にＹ方向の外側に向けて開口した溝として形成されている。挿入凹部４１ａ，４２ａは、レール板部３４，３５が挿入可能にレール板部３４，３５に対応してＹ方向に長い略長方形状をなす。挿入凹部４１ａ，４２ａは、ボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂよりも被取付部８０から遠くに位置する。

傾斜部４１ｃ，４２ｃは、挿入壁部４１，４２のＺ方向に延びる両側面のうち挿入凹部４１ａ，４２ａよりも被取付部８０から遠い部位に形成される。傾斜部４１ｃ，４２ｃは、それぞれ、Ｚ方向に挿入凹部４１ａ，４２ａに近づくにつれてＹ方向の外側に向かうように傾斜している。傾斜部４１ｃ，４２ｃは、接触板部４４，４５への作業者の手指又は工具のアクセスを容易とするために形成されている。

力受け部４１ｄ，４２ｄは、挿入壁部４１，４２の被取付部８０に近い部位であって、Ｙ方向にボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂを挟み込む角部に位置する。力受け部４１ｄ，４２ｄは、挿入壁部４１，４２におけるレール部材３０の底板部３１、側壁部３２，３３及びレール板部３４，３５に囲まれた領域に矩形板状に形成される。力受け部４１ｄ，４２ｄは、太陽電池モジュール１０の重さ又は太陽電池モジュール１０が受ける風圧により固定部材４０に外力が加わったときにレール部材３０に接触することにより力を受けて後述するボルト６１（図５参照）に加わる力の集中を抑制する。

図７に示すように、貫通孔４１ｈ，４２ｈは、ボルト６２（図８参照）が通過するように形成されている。貫通孔４１ｈ，４２ｈは、挿入壁部４１，４２のＹ方向の中央であって、傾斜部４１ｃ，４２ｃの間に形成されている。
図６に示すように、連結部４３は、Ｘ方向に並ぶ一対の挿入壁部４１，４２を連結する。連結部４３は、Ｘ方向及びＹ方向に延びる板状をなし、一対の挿入壁部４１，４２の上側側面同士を連結する。

一対の支持部４７，４８は、連結部４３のＹ方向の両端に位置し、連結部４３に交わる方向、本例では連結部４３に直交する方向に挿入凹部４１ａ，４２ａに向けて延びる。支持部４７，４８は、Ｘ方向及びＺ方向に延びる矩形板状をなす。

一対の接触板部４４，４５は、それぞれ支持部４７，４８の下端部（レール部材３０に近い端部）に連結され、Ｙ方向の外側に向けて延びる。接触板部４４，４５は、Ｘ方向及びＹ方向に沿う矩形板状をなし、図７に示すように、レール部材３０のレール板部３４，３５の下面に面接触する。接触板部４４，４５には、図５に示すように、接触板部４４，４５の厚さ方向に貫通した貫通孔４４ｈ，４５ｈが形成されている。接触板部４４，４５とレール板部３４，３５は面接触した状態で、ボルト６１の軸部が貫通孔３４ｈ，３５ｈを通過して貫通孔４４ｈ，４５ｈに螺合される。これにより、固定部材４０がレール部材３０に固定される。貫通孔４４ｈ，４５ｈはＸ方向及びＹ方向においてレール板部３４，３５の貫通孔３４ｈ，３５ｈよりも小さいサイズの円形をなす。これにより、固定部材４０をレール部材３０に対してＸ方向に位置調整しても、ボルト６１により固定部材４０がレール部材３０に固定可能となる。この固定部材４０のＸ方向の位置調整は、図３に示すように、２つの固定部材４０をＹ方向に位置合わせするために必要となる。

図１及び図２に示すように、各パネル支持フレーム５０は、それぞれＹ方向に並ぶ２つの固定部材４０に固定され、パネル把持部材５９を介して太陽電池モジュール１０を支持する。
図１に示すように、パネル支持フレーム５０は、三角形のトラス形状をなす。詳しくは、パネル支持フレーム５０は、第１辺部５１と、第２辺部５２と、第３辺部５３と、を備える。第１辺部５１、第２辺部５２及び第３辺部５３はＸ方向に延びる回転軸を中心に互いに回転可能に接続されている。
第１辺部５１は、Ｙ方向に並ぶ２つの固定部材４０の間に延び、この２つの固定部材４０に固定される。図８に示すように、第１辺部５１は、Ｙ方向から見てコの字形状をなし、２つの固定部材４０それぞれの挿入壁部４１，４２を外側から挟み込み、ボルト６２により固定部材４０に固定される。

図１に示すように、第１辺部５１の第１端部５１ａには第３辺部５３の第１端部５３ａが接続され、第１辺部５１の第２端部５１ｂには第２辺部５２の第１端部５２ａが接続され、第２辺部５２の第２端部５２ｂには第３辺部５３の第２端部５３ｂが接続される。
パネル把持部材５９は、第３辺部５３の第１端部５３ａ及び第２端部５３ｂに１つずつ設けられ、太陽電池モジュール１０をＹ方向から把持する。第１辺部５１と第３辺部５３のなす角度が約２０°に設定されることにより、複数のパネル支持フレーム５０は太陽電池モジュール１０を壁面８５に対して太陽に向かう方向に支持する。これにより、太陽電池モジュール１０は効率的に発電できる。

次に、支持構造２０の組み付け作業について説明する。
まず、図３及び図４に示すように、一対のレール部材３０がボルト３９より互いに平行をなすようにそれぞれ被取付部８０に固定される。次に、各レール部材３０に２つずつ固定部材４０が挿入される。具体的には、図５に示すように、レール部材３０のレール板部３４，３５に固定部材４０の挿入凹部４１ａ，４２ａが挿入されて、固定部材４０をレール部材３０に沿って移動させる。そして、固定部材４０の接触板部４４，４５の貫通孔４４ｈ，４５ｈをレール部材３０の貫通孔３４ｈ，３５ｈに重ね合わせる。ボルト６１の軸部を貫通孔３４ｈ，３５ｈを通過させて貫通孔４４ｈ，４５ｈに螺合させる。よって、接触板部４４，４５とレール板部３４，３５は面接触した状態でボルト６１により固定される。これにより、固定部材４０がレール部材３０に固定される。

図１に示すように、パネル支持フレーム５０の第１辺部５１の第１端部５１ａ及び第２端部５１ｂがＹ方向に並ぶ２つの固定部材４０にボルト６２により固定される。本例では、図２に示すように、２つのパネル支持フレーム５０がＸ方向に並べられる。各パネル支持フレーム５０には複数のパネル把持部材５９が取り付けられる。そして、各パネル支持フレーム５０の各パネル把持部材５９により太陽電池モジュール１０が把持される。以上で、支持構造２０の組み付け作業が完了となる。

（効果）
以上、説明した一実施形態によれば、以下の効果を奏する。
（１）太陽電池モジュール１０の支持構造２０は、レール部材３０と、太陽電池モジュール１０をパネル支持フレーム５０及びパネル把持部材５９を介して間接的に支持し、レール部材３０に挿入された状態でレール部材３０に沿ってスライド移動可能に形成される固定部材４０と、固定部材４０をレール部材３０に固定する締結部材の一例であるボルト６１と、を備える。レール部材３０は、レール部材３０に沿って延びるレール板部３４，３５を備える。固定部材４０は、レール板部３４，３５が挿入可能に形成される挿入凹部４１ａ，４２ａと、レール板部３４，３５よりも壁面８５の近くに位置し、レール板部３４，３５に面接触した状態でボルト６１によりレール板部３４，３５に固定される接触板部４４，４５と、を備える。
この構成によれば、固定部材４０の接触板部４４，４５がレール部材３０のレール板部３４，３５に面接触した状態で固定されている。よって、固定部材４０がレール部材３０に対して斜めにずれたり、固定部材４０がレール部材３０から外れたりすることが抑制される。これにより、支持構造２０は、太陽電池モジュール１０をより安定的に支持することができる。
また、接触板部４４，４５とレール板部３４，３５が面接触する部位にてボルト６１で固定されることにより、接触板部４４，４５とレール板部３４，３５が面接触した状態を確実に維持できる。

（２）レール部材３０は、被取付部８０に固定される底板部３１と、レール部材３０が延びるＸ方向に交わるＹ方向における底板部３１の両端に設けられ、それぞれ底板部３１に交わるＸ方向に延びる一対の側壁部３２，３３と、を備える。一対のレール板部３４，３５は、一対の側壁部３２，３３の底板部３１と反対側の端部（図７の上端部）に位置し、側壁部３２，３３に交わり、かつ互いに近づく方向に延びる。固定部材４０は、それぞれ挿入凹部４１ａ，４２ａが形成され、Ｘ方向において接触板部４４，４５を挟み込むように並ぶ一対の挿入壁部４１，４２を備える。
この構成によれば、一対の挿入壁部４１，４２がＸ方向において接触板部４４，４５を挟み込むように並べられる。よって、固定部材４０がレール部材３０に挿入されたときにレール部材３０に対して傾くことが抑制される。また、接触板部４４，４５は、一対の挿入壁部４１，４２の間に位置するため、接触板部４４，４５とレール板部３４，３５をより確実に面接触させることができる。これにより、支持構造２０は、太陽電池モジュール１０をより安定的に支持することができる。

（３）一対の挿入壁部４１，４２には、それぞれ、固定部材４０がレール部材３０に沿ってスライド移動される際に、固定部材４０を被取付部８０に固定するボルト３９の頭部が通過可能となるようにボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂが形成される。
この構成によれば、ボルト３９の頭部がレール部材３０に対する固定部材４０のスライド移動を阻害することが抑制される。

（４）挿入壁部４１，４２は、底板部３１、側壁部３２，３３及びレール板部３４，３５に囲まれて、固定部材４０に外力が加わったときに底板部３１、側壁部３２，３３及びレール板部３４，３５の少なくとも何れか一つに接触する力受け部４１ｄ，４２ｄを備える。
この構成によれば、太陽電池モジュール１０の重さ又は太陽電池モジュール１０が受ける風圧により固定部材４０に外力が加わったときに固定部材４０の力受け部４１ｄ，４２ｄがレール部材３０の底板部３１、側壁部３２，３３及びレール板部３４，３５の少なくとも何れか一つに接触することで、固定部材４０をレール部材３０に固定するボルト６１に加わる負荷を小さくすることができる。よって、支持構造２０は、太陽電池モジュール１０をより安定的に支持することができる。

なお、本発明は以上の実施形態及び図面によって限定されるものではない。本発明の要旨を変更しない範囲で、適宜、変更（構成要素の削除も含む）を加えることが可能である。以下に、変形の一例を説明する。

（変形例）
上記実施形態における一対の挿入壁部４１，４２の何れか一方が省略されてもよい。
また、ボルト通過凹部４１ｂ，４２ｂ、力受け部４１ｄ，４２ｄ及び傾斜部４１ｃ，４２ｃの少なくとも何れかは省略されてもよい。
上記実施形態においては、支持構造２０は、１つの太陽電池モジュール１０を、２つのパネル支持フレーム５０で支持していたが、３つ以上のパネル支持フレーム５０で支持してもよい。また、パネル支持フレーム５０が省略されて、固定部材４０が太陽電池モジュール１０を直接的に支持してもよい。
また、上記実施形態においては、支持構造２０は、太陽電池モジュール１０を壁面８５に対面する位置に支持していたが、これに限らず、太陽電池モジュール１０を、例えば、軒下の柱材に対向する位置に支持してもよい。

１０…太陽電池モジュール、２０…支持構造、３０…レール部材、３１…底板部、３２，３３…側壁部、３４，３５…レール板部、３４ｈ，３５ｈ，４１ｈ，４２ｈ，４４ｈ，４５ｈ…貫通孔、３９，６１，６２…ボルト、４０…固定部材、４１，４２…挿入壁部、４１ａ，４２ａ…挿入凹部、４１ｂ，４２ｂ…ボルト通過凹部、４１ｃ，４２ｃ…傾斜部、４１ｄ，４２ｄ…力受け部、４３…連結部、４４，４５…接触板部、４７，４８…支持部、５０…パネル支持フレーム、５１…第１辺部、５２…第２辺部、５３…第３辺部、５１ａ，５２ａ，５３ａ…第１端部、５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ…第２端部、５９…パネル把持部材、８０…被取付部、８５…壁面

Claims (4)

1. レール部材と、
   太陽電池モジュールを直接的又は間接的に支持し、前記レール部材に挿入された状態で前記レール部材に沿ってスライド移動可能に形成される固定部材と、
   前記固定部材を前記レール部材に固定する締結部材と、を備え、
   前記レール部材は、前記レール部材に沿って延びるレール板部を備え、
   前記固定部材は、
   前記レール板部が挿入可能に形成される挿入凹部と、
   前記レール板部よりも壁面の近くに位置し、前記レール板部に面接触した状態で前記締結部材により前記レール板部に固定される接触板部と、を備える、
   太陽電池モジュールの支持構造。
2. 前記レール部材は、
   被取付部に固定される底板部と、
   前記レール部材が延びる方向に交わる方向における前記底板部の両端に設けられ、それぞれ前記底板部に交わる方向に延びる一対の側壁部と、を備え、
   一対の前記レール板部は、前記一対の側壁部の前記底板部と反対側の端部に位置し、前記側壁部に交わり、かつ互いに近づく方向に延び、
   前記固定部材は、それぞれ前記挿入凹部が形成され、前記レール部材が延びる方向において前記接触板部を挟み込むように並ぶ一対の挿入壁部を備える、
   請求項１に記載の太陽電池モジュールの支持構造。
3. 前記一対の挿入壁部には、それぞれ、前記固定部材が前記レール部材に沿ってスライド移動される際に、前記固定部材を前記被取付部に固定するボルトの頭部が通過可能となるようにボルト通過凹部が形成される、
   請求項２に記載の太陽電池モジュールの支持構造。
4. 前記挿入壁部は、前記底板部、前記側壁部及び前記レール板部に囲まれて、前記固定部材に外力が加わったときに前記底板部、前記側壁部及び前記レール板部の少なくとも何れか一つに接触する力受け部を備える、
   請求項２又は３に記載の太陽電池モジュールの支持構造。

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