JP4448190B2 - 太陽電池モジュールの固定部材 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールの固定部材に関するものである。

従来の太陽電池モジュールは、屋根材を介さず野地板に直接取付けることができる。図１０に示すように、流れ方向と垂直方向に隣接する２つの太陽電池モジュールの枠体のうちで、軒側の太陽電池モジュールの棟側枠体６１に形成される繋止部６２が野地板３１に繋止され、軒側の太陽電池モジュールの棟側枠体６１に形成される棟側嵌合部６４が、棟側の太陽電池モジュールの軒側枠体６０に形成される軒側嵌合部６３に嵌合される。

しかしながら、従来の太陽電池モジュールでは、その枠体を野地板３１に取り付けるための繋止部６２が所定のピッチで一体的に設けられているので、所定間隔で野地板３１を支持する垂木が配置された位置と、太陽電池モジュールの繋止部６２の位置とが一致しないことがあり、繋止部６２が垂木に固定されず、太陽電池モジュールの固定強度が低下する問題がある。

また、太陽電池モジュールの軒側枠体６０と棟側枠体６１が違う形状であり、さらに、繋止部６２を形成するために複雑な加工がいるので、コストアップに繋がっている。

そこで、本願発明は、従来の太陽電池モジュールの問題点を解決するために、固定部材をスライドできる構造とし、更に、太陽電池モジュールの枠体の部品数を減らすことによりコストダウンに繋がる太陽電池モジュールの固定部材の提供を課題とするものである。

本発明に係る太陽電池モジュールの固定部材は、「外形が多角形状とされた太陽電池パネル本体の外周辺を第一枠体及び第二枠体で支持した太陽電池モジュールを所定の支持部材に固定するための太陽電池モジュールの固定部材であって、左右へ延び所定の支持部材に固定するための固定部と、該固定部の左右何れか一方の端部から連続して外側へ延びた底辺、該底辺から上方へ立上がる縦の桟、該縦の桟の上端から前記底辺と略平行に左右へ延び、太陽電池モジュールの第一枠体が載置される上辺、を有した高さ調整用台座部と、該高さ調整用台座部における前記縦の桟の直上で前記上辺の中心より上方へ延び、第一枠体の側面と当接する軸と、該軸の上端から前記上辺と略平行に左右両側へ延び、第一枠体の上面と当接する、又は、第一枠体の側面に形成された凹状の接合部に挿入される被接合部とを具備する一定断面形状に形成した」ものであることを特徴とする。また、本発明に係る太陽電池モジュールの固定部材は、上記の構成に加えて、「前記高さ調整用台座部及び前記固定部の底部に止水用ゴムを更に具備する」ものであることを特徴とする。更に、本発明に係る太陽電池モジュールの固定部材は、上記の構成に加えて、「前記固定部の所定位置に、一つ又は二つの固定用のビスホールを更に具備する」ものであることを特徴とする。

本発明によると、第一枠体に対して固定部材の位置を自由に移動させることができるので、例えば、支持部材として屋根の野地板に固定する場合、所定間隔で野地板を支持する垂木等の構造部材のある位置に固定部材をスライドさせて、その位置に固定部材を取付けることで、より強固に固定部材を取付けることができ、より強固に太陽電池モジュールを固定することができる。また、台座部と被接合部とにより固定部材を介して隣接する第一枠体同士を接合しているので、隣接する二つの第一枠体を固定部材により固定することができ、太陽電池モジュールの設置にかかる手間を簡略化することができると共に、何れの太陽電池モジュールも支持部材に固定することができる。

本発明によると、台座部と被接合部とを繋ぎ太陽電池モジュールがその面に沿った外側へ移動するのを規制する部分を備えているので、固定部材は、第一枠体に沿って自由にスライドできるが、直角方向に対しては相対移動を規制することができるので、例えば、太陽電池モジュールに固定部材を目的の所定の位置付近に取付け、設置時に固定部材が第一枠体より外れることがなく、その状態で太陽電池モジュールが固定でき、太陽電池モジュールの設置にかかる手間を簡略化することができる。

なお、互いに隣接配置される第一枠体の断面形状が、互いに対称形状となるように接合するようにしても良く、これにより、第一枠体の形状は軒側、棟側共に対称形状で同形状とできるので第一枠体の共通部品化と第一枠体の金型の共通化が可能となり、太陽電池モジュール本体のコストダウンに繋げることができる。

また、第一枠体に形成される係合部と、固定部材に形成される被係合部とからなる移動規制手段を備えても良く、これにより、第一枠体と固定部材は、係合部と被係合部により係合されるので第一枠体の長手方向に対して直角方向の相対移動を規制することができる。また、突合せのみに比べて、突合せの反対方向の力が加わったとしても係合により太陽電池モジュール本体が外れることを防ぐことができる。例えば、第一枠体に形成される係合部と、固定部材に形成される被係合部の形状がつめ形状で弾性により係合する場合は、第一枠体の端面より差し込むことなく、所定の位置に係合できるので太陽電池モジュールの設置にかかる手間を簡略化することができる。一方、第一枠体に形成される係合部と、固定部材に形成される被係合部の形状がＬ字形状により係合する場合は、第一枠体の端面よりスライドさせて所定の位置まで移動させることになるが、つめ形状に比べてより強固に固定できる。

本発明によると、固定部材に台座部を備えているので、太陽電池モジュール間に必要となるモジュール間ケーブルを上下左右間で結線が可能になり、太陽電池モジュールの設置にかかる手間を簡略化することができる。更に、固定部材の高さを調整することにより、太陽電池モジュールの周辺部との調和が図れ、美観を損なうことがなくなる。更に、太陽電池モジュール枠体の下部には通風の確保ができ、太陽電池モジュールの温度上昇による発電効率が下がることを抑えることができる。

なお、太陽電池パネルの第一枠体に支持される辺とは異なる辺を支持する第二枠体を、更に具備しても良く、これにより、太陽電池モジュールは多角形としての太陽電池モジュールを構成することができ、更に、第二枠体の形状は、対称形状のため第二枠体の左右部品の共通化と第二枠体の金型の共通化が可能となり、太陽電池モジュール本体のコストダウンに繋げることができる。

上記のように本発明によると、太陽電池モジュールを固定する固定部材をスライドできる構造とし、更に、太陽電池モジュールの枠体の部品数を減らすことによりコストダウンに繋がる太陽電池モジュールの固定部材を提供することができる。

（ａ）は、本発明の一実施形態である太陽電池モジュール枠体を配置した状態を概略で示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の右側面図、（ｃ）は、（ａ）の背面図である。 図１におけるＡ−Ａ部を詳細に説明する断面図である。 図１の太陽電池モジュール枠体の各部品を分解して示す断面図である。 図２のＢ部を詳細に説明する断面図である。 図１における太陽電池モジュール枠体の要部を拡大し、施工手順を概略で示す断面図である。 図５に続く施工手順を概略で示す断面図である。 図６に続く施工手順を概略で示す断面図である。 図２のＣ部を詳細に説明する断面図である。 図２のＢ部を示す斜視図である。 従来の太陽電池モジュールの一例を説明する断面図である。 本発明の固定部材の他の形状の概略を説明する断面図である。 本発明の固定部材の他の形状の概略を説明する断面図である。 本発明の固定部材の他の形状の概略を説明する平面図である。 本発明の固定部材の他の形状の概略を説明する平面図である。 図１４を詳細に説明する断面図である。

以下、本発明を実施するための一実施形態である太陽電池モジュール枠体について、図面に基づき説明する。図１の（ａ）は、本発明の一実施形態である太陽電池モジュール枠体を配置した状態を概略で示す平面図、（ｂ）は、（ａ）の右側面図、（ｃ）は、（ａ）の背面図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ部を詳細に説明する断面図である。図３は、図１の太陽電池モジュール枠体の各部品を分解して示す断面図である。図４は、図２のＢ部を詳細に示す断面図である。図５から図７は、図２における太陽電池モジュール枠体の要部を拡大し、施工手順を概略で示す断面図である。図８は、図２のＣ部を詳細に説明する断面図である。図９は、図２のＢ部を示す斜視図である。

図１で示すように、本実施形態の太陽電池モジュール枠体は、第一枠体１と第二枠体２から多角形の太陽電池モジュール本体９が形成され、太陽電池モジュール本体９の棟側には、固定部材３をスライドしながら本体固定用ビス５によって固定される。図１の（ａ）で示すように、第一枠体１同士、第二枠体２同士が隣接しあい、軒側には軒先化粧カバー６が設置可能であって美観を考慮できる。図１の（ｂ）で示すように、太陽電池モジュール本体９は、第一枠体１と第二枠体２が垂直に合わさり、枠体固定用ビス１６によって組立てられている。更に、軒先化粧カバー６の端面には、化粧性をあげるために端面化粧カバー７を設け、端面化粧カバー用ビス１８によって固定できる。また、図１の（ｃ）で示すように、固定部材３は、第一枠体１に沿ってスライドして、所定間隔で野地板３１を支持する構造部材３２（例えば、垂木）を本体固定用ビス５にて固定できる。

図２で示すように、固定部材３の高さによって、モジュール間ケーブル２２は、上下左右間で結線が可能になり、更に、太陽電池モジュール枠体の下部には通風の確保ができ、太陽電池モジュールの温度上昇による発電効率が下がることを抑えることができる。

次に、第一枠体１を図３に基づいて説明する。なお、ここでは図３中左側に示された第一枠体１（棟側第一枠体１）について説明し、図中右側に示された第一枠体１（軒側第一枠体１）は線対称の形状であるので、詳細な説明は省略する。図３で示すように、第一枠体１の断面形状は、縦長の長方形で、右辺の中心あたりに枠体外側より長方形内側に向かってコの字に長方形の中央を越える位置まで凹み、コの字の上辺と右辺の交点部は面取りされた接合部１０が１ヵ所あり、更に、長方形には対角線上、隅部に２ヵ所、枠体固定用ビスホール１５がある。更に、長方形の底辺中心よりやや左側から下方向へ延びる右側に開放部を持つＬ字の係合部１２がある。一方、長方形の右辺上部よりまっすぐ上方向へ延びる左側に開放部を持つＬ字の形状が形成され、そこへ以前よりある発電に必要な太陽電池セルを持つモジュールガラス２３が、例えば、発泡性ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・シエン・メチレン）樹脂２４によって防水性を保ちながら左側より挟み込むことができる。なお、第一枠体１の材質は、アルミの押出し材で、色はブラックである。

固定部材３の形状は、横長の長方形で、長方形内側で上辺と底辺の中心に縦の桟が補強としてある。長方形の縦の辺と中心の補強の辺が高さ調整用台座部１４として高さを調整できるため、太陽電池モジュール本体９の高さ調整が可能となる。長方形の底辺より右側へ延びる延長線に固定部材３を固定するための本体固定用ビスホール２５が奥行き方向に２ヵ所ある。更に、長方形の上辺中心より上方へ延びる軸を持つＴ字の形状があり、Ｔ字の上辺両方に延びる辺に被接合部１１がある。Ｔ字の縦の辺の中心よりやや下側の左側に下側に開放部を持つＬ字形状の被係合部１３がある。更に、長方形の上辺の左辺よりやや内側に入った所に凹部の軒先化粧カバー用凹部２０がある。なお、固定部材３の材質は、例えば、アルミの押出し材やステンレスで、色は、シルバーである。

固定部材３の底部には、止水用ゴム４があり、本体固定用ビス５より考えられる雨漏りに対して防ぐものである。更に、屋根上表面の凹凸に対しても吸収する効果がある。なお、止水用ゴム４の材質は、ブチルゴムで、色はブラックである。

図４で示すように、本発明の一実施形態である太陽電池モジュール枠体を組付けている。第一枠体１は線対称であって、向かい合って設置される。その向かい合った第一枠体１を固定部材３によって固定し、固定部材３は、本体固定用ビス５によって、防水性能と防火性能を兼ね備えた屋根材３０の上に固定させる。

図５から図７は、図２における太陽電池モジュール枠体の要部を拡大し、施工手順を概略で示す断面図である。まず、図５で示すように、固定部材３を留め付けようとする目的の所定位置に対しておよその位置まで固定部材３を配置し、軒側の太陽電池モジュールの棟側第一枠体１の接合部１０と固定部材３の軒側被接合部１１を接合する。更に、棟側第一枠体１の係合部１２と固定部材３の被係号部１３を係合させる。

次に、図６で示すように、太陽電池モジュール本体９に対して最低１ヵ所以上の構造部材３２の位置に固定部材３をスライドし、残りの固定部材３は、太陽電池モジュール本体９にかかる力のかかり具合がほぼ均一となる位置にスライドし屋根材３０の上に置き、本体固定用ビス５によって固定する。本体固定用ビス５は、野地板３１と構造部材３２によって固定強度を保つことができる。

図７で示すように、太陽電池モジュール間のアースが必要なため、第一枠体１同士が向かい合う辺に対して必ず１ヶ所はアース金具１７を設置する。アース金具１７は、弾性力の強いステンレス材で第一枠体１同士が接合しあう際に、反発により第一枠体１の表面にあるアルミ材のアルマイト層を傷つけることにより電気的にアースがとれるようになる。そして、固定部材３を固定用ビス５で固定後に、アース金具１７を軒側の太陽電池モジュール本体９の開放部を持つＬ字の係合部１２に係合させ、棟側の太陽電池モジュールの軒側第一枠体１の接合部１０と固定部材３の被接合部１１によって接合させる。

図８で示すように、太陽電池モジュールアレイ８の軒先側に美観を上げるための軒先化粧カバー６を設置することができる。軒先化粧カバー６の形状は、軒側にアールのついた四半円があり、四半円の底辺中心よりやや右側から下方向へ延びる右側に開放部を持つＬ字の係合部２６がある。接合部１０と端面化粧カバー用ビスホール１９は、第一枠体１の接合部１０と枠体固定用ビスホール１５と対称の位置にある。更に、アール部は延長して下方向へ延び、化粧や雨仕舞いによって長さを調整できる。また、材質は、アルミの押出し材で、色はブラックである。

図９で示すように、第一枠体１に対して固定部材３は、第一枠体１と平行方向の長さが短いが第一枠体１に沿って自由にスライドできる。固定部材３は、本体固定用ビス５を２ヵ所使用して固定する。

このように、本実施形態の太陽電池モジュール枠体は、第一枠体１に対して固定部材３の位置を自由に移動させることができるので、屋根の野地板３１に固定する場合、所定間隔で野地板３１を支持する垂木等の構造部材３２のある位置に固定部材３をスライドさせて、その位置に固定部材３を取付けることで、より強固に固定部材３を取付けることができ、より強固に太陽電池モジュールを固定することができる。また、接合部１０と被接合部１１とにより固定部材３を介して隣接する第一枠体１同士を接合しているので、隣接する二つの第一枠体１を固定部材３により固定することができ、太陽電池モジュールの設置にかかる手間を簡略化することができると共に、何れの太陽電池モジュールも屋根に固定することができる。

更に、本実施形態の太陽電池モジュール枠体は、第一枠体１の形状は軒側、棟側共に対称形状で同形状とできるので第一枠体１の共通部品化と第一枠体１の金型の共通化が可能となり、太陽電池モジュール本体９のコストダウンに繋げることができる。

また、本実施形態の太陽電池モジュール枠体は、第一枠体１の接合部１０と固定部材３の被接合部１１は、隣接配置される第一枠体１を接合することができ、更に、固定部材３を固定することにより、何れの太陽電池モジュールも構造部材３２（例えば、垂木）に固定することができる。例えば、接合部の形状として、接合部１０が凹型、被接合部１１が凸型の場合と、接合部１０が凸型、被接合部１１が凹型の場合がある。

更に、本実施形態の太陽電池モジュール枠体は、第一枠体１に形成される係合部１２と、固定部材３に形成される被係合部１３により係合されるので第一枠体１の長手方向に対して直角方向の相対移動を規制することができる。また、突合せのみに比べて、突合せの反対方向の力が加わったとしても係合により太陽電池モジュール本体９が外れることを防ぐことができる。例えば、第一枠体１に形成される係合部１２と、固定部材３に形成される被係合部１３の形状がつめ形状で弾性により係合する場合は、第一枠体１の端面より差し込むことなく、所定の位置に係合できるので太陽電池モジュールの設置にかかる手間を簡略化することができる。一方、第一枠体１に形成される係合部１２と、固定部材３に形成される被係合部１３の形状がＬ字形状により係合する場合は、第一枠体１の端面よりスライドさせて所定の位置まで移動させることになるが、つめ形状に比べてより強固に固定できる。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良および設計の変更が可能である。

すなわち、本実施形態では第一枠体１及び固定部材３に、係合部１２及び被係合部１３を備えたものを示したが、図１１に示すような固定部材４０としても良い。これにより、図１１で示すように、係合部のない従来の太陽電池モジュール４１において、固定部材４０を介して隣接配置された太陽電池モジュール４１同士を接合する被接合部４２を備えていることにより太陽電池モジュール４１を建物へ設置可能となる。また、太陽電池モジュール４１に対して固定部材４０の位置を自由に移動させることができるので、例えば、所定間隔で野地板３１を支持する構造部材３２のある位置に固定部材４０をスライドさせて、その位置に固定部材４０を取付けることができる。

なお、固定部材４０の形状は、固定部材３のＴ字の部分を従来の太陽電池モジュール４１が挟み込めるように長さを調整し、被接合部４２を具備したものである。また、材質は、アルミの押出し材で、色はシルバーである。

また、上記の固定部材３，４０に変えて、図１２で示す固定部材４３としても良い。これにより、図１２で示すように、係合部４５を形成される従来の太陽電池モジュール４４において、固定部材４３に形成される被係合部４６によって係合することができる。これにより、太陽電池モジュール４４と固定部材４３は、係合部４５と被係合部４６により係合されるので直角方向に対しての相対移動を規制することができる。また、突合せのみに比べて、突合せの反対方向の力が加わったとしても係合により太陽電池モジュール４４が外れることを防ぐことができる。更に、固定部材４３を介して隣接配置された太陽電池モジュール４４同士を接合する被接合部４２を備えていることにより太陽電池モジュール４４を建物へ設置可能となる。また、太陽電池モジュール４４に対して固定部材４３の位置を自由に移動させることができるので、例えば、所定間隔で野地板３１を支持する構造部材３２のある位置に固定部材４３をスライドさせて、その位置に固定部材４３を取付けることができる。

なお、固定部材４３の形状は、固定部材３のＴ字の部分を従来の太陽電池モジュール４４が挟み込めるように長さを調整し、被接合部４２を具備したものである。更に、Ｔ字の軒側の上辺より下方向に従来の太陽電池モジュール４４の係合部４５の高さにあわせた位置につめ型の被係合部４６を具備したものである。また、材質は、アルミの押出し材で、色はブラックである。

更に、上記の固定部材３を図１３に示すような固定部材５０としても良い。これにより、図１３で示すように、固定部材５０は固定部材３より屋根に面する部分を屋根の流れ方向に細長くすることにより、横幅の狭い屋根材５２に対しても強固に建物へ設置可能である。更に、本体固定用ビスホール５１を屋根の流れ方向に対して直線上からずらして配置することにより、構造部材３２の繊維上にビスが並んだときに起こる構造部材３２の割れを防ぐことができる。

また、図１４、図１５で示すように、固定部材３の本体固定用ビスホール２５を、固定部材５３のように本体固定用ホール５４の大きさを調整することにより、屋根材３０に本体固定用ビス５を利用して直接設置するのではなく、例えば、固定金具５６を利用して本体固定用ボルト５５により固定部材５３を固定することができる。これによって、例えば、防水機能と防火機能を兼ね備えた屋根材３０や従来の屋根材５７に対しても太陽電池モジュール本体９を設置することができる。

１ 第一枠体
２ 第二枠体
３ 固定部材
４ 止水用ゴム
５ 本体固定用ビス
６ 軒先化粧カバー
７ 端面化粧カバー
８ 太陽電池アレイ
９ 太陽電池モジュール本体
１０ 接合部
１１ 被接合部
１２ 係合部
１３ 被係合部
１４ 高さ調整用台座部
１５ 枠体固定用ビスホール
１６ 枠体固定用ビス
１７ アース用金具
１８ 端面化粧カバー用ビス
１９ 端面化粧カバー用ビスホール
２０ 軒先化粧カバー用接合部
２１ 軒先化粧カバー用被接合部
２２ モジュール間ケーブル
２３ モジュールガラス
２４ 発泡性ＥＰＤＭ樹脂
２５ 本体固定用ビスホール
２６ 係合部
３０ 屋根材
３１ 野地板
３２ 構造部材
４０ 固定部材
４１ 太陽電池モジュール
４２ 被接合部
４３ 固定部材
４４ 太陽電池モジュール
４５ 係合部
４６ 被係合部
５０ 固定部材
５１ 本体固定用ビスホール
５２ 屋根材
５３ 固定部材
５４ 本体固定用ホール
５５ 本体固定用ボルト
５６ 固定金具
５７ 屋根材
６０ 軒側枠体
６１ 棟側枠体
６２ 繋止部
６３ 軒側嵌合部
６４ 棟側嵌合部

特開２０００−２９７５０９号公報

Claims (3)

1. 外形が多角形状とされた太陽電池パネル本体の外周辺を第一枠体及び第二枠体で支持した太陽電池モジュールを所定の支持部材に固定するための太陽電池モジュールの固定部材であって、
   左右へ延び所定の支持部材に固定するための固定部と、
   該固定部の左右何れか一方の端部から連続して外側へ延びた底辺、該底辺から上方へ立上がる縦の桟、該縦の桟の上端から前記底辺と略平行に左右へ延び、太陽電池モジュールの第一枠体が載置される上辺、を有した高さ調整用台座部と、
   該高さ調整用台座部における前記縦の桟の直上で前記上辺の中心より上方へ延び、第一枠体の側面と当接する軸と、
   該軸の上端から前記上辺と略平行に左右両側へ延び、第一枠体の上面と当接する、又は、第一枠体の側面に形成された凹状の接合部に挿入される被接合部と
   を具備する一定断面形状に形成したことを特徴とする太陽電池モジュールの固定部材。
2. 前記高さ調整用台座部及び前記固定部の底部に止水用ゴムを更に具備することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの固定部材。
3. 前記固定部の所定位置に、一つ又は二つの固定用のビスホールを更に具備することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュールの固定部材。

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