JP5773657B2 - 太陽エネルギー利用装置の接地方法、及び、それに用いる架台用桟部材 - Google Patents

Description

本発明は、建物の屋根などに設置される太陽電池パネルなどの太陽エネルギー利用装置に関するものであり、より詳しくは、帯電した電荷をアース（接地）するための技術に関するものである。

従来、建物の屋根などに設置される太陽電池パネルなどの太陽エネルギー利用装置においては、装置に帯電した電荷をアース（接地）する必要があり、アースケーブルを用いたアース接続が行われている。そして、このことに関連する技術について開示する文献も存在する（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に開示される技術では、従来は、隣り合う太陽電池パネル同士をアースケーブルで接続していたところ、導電性を有する保護板を用いることによって、太陽電池パネル同士を接続するためのアースケーブルを不要とする技術について開示している。

また、特許文献２に開示されるように、桟部材の上に太陽電池パネルが設置される構造も知られており、このような構造の場合においては、特許文献１で指摘されているように、各太陽電池パネルをアースケーブルで接続する形態が採用されていた。この特許文献２では、アース接続に関する手間を削減するために、縦桟部材に対してスライドさせる固定部材にアース部材を取付ける構成について開示している。

特許第４４７６０７１号明細書 特開２０１０−２６１２５７号公報

しかし、特許文献１に開示されるような保護板を用いる形態では、保護板を別途製作、設置する必要があり、コストの問題や施工性において課題が残るものであると考えられる。また、太陽電池パネルのフレームに穴加工が必要となるため、専用の設計が要求されることや、現場加工なども要求されることが懸念される。例えば、汎用性のある太陽電池パネルにおいては、技術を適用できない、といったことも懸念される。

また、特許文献１における図の４に開示されるように、各列同士ではアースケーブルを用いて電気的な接続を行うことを前提としており、アースケーブルの配線手間の削減について、課題が残るものであった。

また、特許文献２に開示される構成の場合では、多くのワッシャーやボルトなどを用いて固定部材とアース部材を一体化させることから、組立ての手間がかかるものである。また、施工時において、太陽電池パネルの大きさに合わせてスライドさせ、細かな位置調整が必要になり、また、締結の作業が必要となるなど、施工手間がかかるものである。

特に、屋根の上という高所の作業環境において細かな手作業をする際には、部品を落下させないように注意を払うなど、より慎重になる必要があり、作業者に大きな負担を強いるとともに、作業時間も多く要してしまうことになる。また、作業者による施工のばらつきが生じることも懸念され、アース接続が確実に実現されないといったことも懸念される。

そこで、本発明は以上の問題に鑑み、建物の屋根に設置される太陽電池パネルなどの太陽エネルギー利用装置について、各装置間におけるアースケーブルの接続を不要とするための新規な技術について提案するものである。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、太陽エネルギー利用装置の接地方法であって、前記太陽エネルギー利用装置を設置する架台を構成する架台用桟部材には、架台用桟部材の両側にそれぞれ前記太陽エネルギー利用装置が載置される対向部が設けられ、前記各対向部には、それぞれアース部材が締結具にて予め固定されており、前記架台用桟部材の一方の対向部に一方の前記太陽エネルギー利用装置を載置することで、一方の前記アース部材を介して前記太陽エネルギー利用装置の下部と前記架台用桟部材が電気的に導通され、前記架台用桟部材の他方の対向部に他方の前記太陽エネルギー利用装置を載置することで、他方の前記アース部材を介して前記太陽エネルギー利用装置の下部と前記架台用桟部材が電気的に導通される、太陽エネルギー利用装置の接地方法とする。

また、請求項２に記載のごとく、請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置の接地方法に用いる架台用桟部材とする。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、請求項１に記載の発明においては、
架台用桟部材に太陽エネルギー利用装置を設置するだけで、両者間の電気的な導通をアースケーブルを用いずに実現することが可能となる。また、作業者による施工のばらつきの発生が抑制されるとともに、アース接続に関する作業を短時間で実施することができるため、施工性に優れた構造が実現できる。

また、請求項２に記載の発明においては、
前記各ユニット間の電気的な導通をアースケーブルを用いずに実現することが可能となる。また、作業者による施工のばらつきの発生が抑制されるとともに、アース接続に関する作業を短時間で実施することができるため、施工性に優れた構造が実現できる。

本発明の一実施形態の全体概要を示す図。 設置後における支持部材と、縦桟部材と、横桟部材の状態について示す図。 （ａ）は、軒側における太陽電池パネルの納まりについて示す図。（ｂ）は、棟側における太陽電池パネルの納まりについて示す図。 （ａ）は、アース部材を備えた横桟部材を一方から見た斜視図。（ｂ）は、アース部材を備えた横桟部材を他方から見た斜視図。 横桟部材に太陽電池パネルの端部を設置した状態について示す断面図。 （ａ）は、一方のアース部材の部品図。（ｂ）は、他方のアース部材の部品図。 各太陽電池パネル間でのアース接続について説明する図。

図１は、本発明の一実施形態の全体概要を示すものである。
図１に示すごとく、本発明は、屋根１の上に太陽エネルギー利用装置２が設置されるものなどについて適用されるものであり、実施形態として、複数の太陽電池パネル３・３・・・が配置されるものとしている。
また、屋根１に向かって奥行き方向を長手方向として配置される縦桟部材１０や、屋根１に向かって横方向を長手方向として配置される横桟部材２０などから架台４が構成され、この架台４に対し太陽電池パネル３・３・・・が載置固定されるものとしている。
なお、屋根の上に設置される太陽エネルギー利用装置としては、太陽電池パネルのほかにも、太陽光、太陽熱を利用する各種装置（例えば太陽熱温水器など）が想定される。

また、図１に示すごとく、縦桟部材１０・１０は互いに間隔を開けて複数本が配置され、また、横桟部材２０・２０も互いに間隔を開けて複数本が配置される。そして、各縦桟部材１０と横桟部材２０は、互いに直交するように配置され、井桁状の架台４が構成されることとなっている。また、屋根１の屋根材の複数箇所には支持部材３０・３０が設置され、この支持部材３０・３０に対して縦桟部材１０が固定され、この縦桟部材１０の上に横桟部材２０が固定されることとなっている。

また、図２は、設置後における支持部材３０と、縦桟部材１０と、横桟部材２０の状態について示すものである。屋根材１Ａの上には、ボルトなど締結部材により、支持部材３０が固定される。また、支持部材３０には、ボルトなどの締結部材により、縦桟部材１０が固定される。また、縦桟部材１０の上面には、横桟部材２０が載置されるとともに、横桟部材２０が固定用部材７１・７２により縦桟部材１０に固定される。また、横桟部材２０には、太陽電池パネル３・３の端部下側が載置される。また、横桟部材２０の上部には、キャップ材８０が取付けられ、図における左側の太陽電池パネル３の端部上側は、キャップ材８０によって押さえ込まれる。また、図における右側の太陽電池パネル３の端部上側は、横桟部材２０に設けた押さえ片部８１によって押さえ込まれる。以上のようにして、横桟部材２０に対する太陽電池パネル３・３の固定がなされる。

また、図２に示すごとく、横桟部材２０には、太陽電池パネル３の端部が差し込まれ得る溝部２５であって、側方が開放される略コ字状の溝部２５が形成されるようになっている。これにより、太陽電池パネル３を設置する際には、太陽電池パネル３を傾けた状態で太陽電池パネル３の端部を溝部２５に挿入するとともに、横面部２０ｅに仮置きしたのち、太陽電池パネル３を倒すことによって太陽電池パネル３を設置することが可能となっている。なお、この実施形態では、押さえ片部８１と横面部２０ｅの間に、溝部２５が形成されることとなっている。

なお、図１及び図２に示す実施形態のほか、支持部材３０・３０に横桟部材２０が固定され、この横桟部材２０の上に縦桟部材１０が固定されることとしてもよい。また、実施形態の説明において、「縦」「横」の用語は、位置関係の理解をし易いために便宜的に用いるものであり、発明の範囲を限定するものではない。また、屋根１については、勾配を有する傾斜屋根とするほか、勾配を有しない平坦な屋根や、円弧状をなす屋根など、あらゆる態様の屋根が想定されるものである。また、支持部材３０については、屋根材１Ａの上に固定されるほか、他の金具や、架台、さらには、コンクリート表面など、他の部位に固定されることも想定される。

また、図２は、縦桟部材１０の長手方向中途部の箇所における横桟部材２０の部位について示すものであるが、図３（ａ）に示すように、軒側においても（傾斜屋根の場合）、図２に示される横桟部材２０と同様の構成とする横桟部材９１を使用することにより、軒側における太陽電池パネル３の固定を実現することができる。この横桟部材９１は、傾斜面９１ａを有する構成として水切りを行いやすくする構成としている。また、同様に、図３（ｂ）に示すように、棟側においては（傾斜屋根の場合）、図２に示される横桟部材２０と共通のものを使用するとともに、化粧材９２を併用することで、棟側における太陽電池パネル３の固定を実現することができる。このように、縦桟部材１０の長手方向における各部位において、各部位に適した横桟部材の実施形態とすることが可能である。

次に、アース接続に関する構成について説明する。
図４（ａ）（ｂ）はアース部材６１・６２を備えた横桟部材２０について示す斜視図、図５は横桟部材２０に太陽電池パネル３・３の端部を設置した状態について示す断面図、図６（ａ）（ｂ）はアース部材６１・６２の部品図である。
まず、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すごとく、横桟部材２０は、押し出し成型品などからなる中空の部材であって、素材をアルミなどの金属とするものであり、導電性を有するものとなっている。横桟部材２０は、その断面視において、縦桟部材１０の上面に載置される底面部２０ａと、底面部２０ａの両端部から上方に立ち上がる縦面部２０ｂ・２０ｃと、各縦面部２０ｂ・２０ｃの上端から互いに近づくように延設される横面部２０ｄ・２０ｅと、横面部２０ｄ・２０ｅの対向する端部から上方に立ち上がる縦面部２０ｆ・２０ｇと、縦面部２０ｆ・２０ｇの上端部を結ぶように設けられる上面部２０ｈと、を有する構成としている。

また、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すごとく、図において左側の縦面部２０ｂには、整線用部材５１を取付けるための取付用溝部２１が形成されている。この取付用溝部２１は、縦面部２０ｂにおいて、その下端、及び、上端から、それぞれ下側面部２１ａ、上側面部２１ｂを突出させることで、横側が開放される略コ字状をなす溝にて構成されており、この開放部からトレイ状の整線用部材５１（図５）が取付けられるようになっている。

また、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すごとく、横桟部材２０において、取付用溝部２１を形成する上側面部２１ｂには、隣り合う一方の太陽電池パネル３の端部が載置されるようになっており、この上側面部２１ｂが、太陽電池パネル３を下側から支持する支持部として機能するようになっている。また、上側面部２１ｂは、太陽電池パネル３の下部３ａに対向する対向部（上側面部２１ｂ）として機能するようになっている。また、上側面部２１ｂの上面には、アース部材６１が取付られており、太陽電池パネル３と上側面部２１ｂの間に、アース部材６１の一部が挟装されるようになっている。

また、図４（ａ）（ｂ）及び図５に示すごとく、横桟部材２０において、横面部２０ｅには、隣り合う他方の太陽電池パネル３の端部が載置されるようになっており、この横面部２０ｅが、太陽電池パネル３を下側から支持する支持部として機能するようになっている。また、横面部２０ｅは、太陽電池パネル３の下部３ａに対向する対向部（横面部２０ｅ）として機能するようになっている。また、横桟部材２０において、縦面部２０ｃの上部には、横面部２０ｅと反対側方向に延出される上下二段の取付片部２０ｊ・２０ｋが延設されており、この取付片部２０ｊ・２０ｋに、アース部材６２が取付られている。この構成により、太陽電池パネル３と取付片部２０ｊの間に、アース部材６２の一部が挟装されるようになっている。

また、図４（ｂ）、図５及び図６（ａ）に示すごとく、アース部材６１は、太陽電池パネル３側（例えば、太陽電池パネルを囲む金属フレーム）と、横桟部材２０側（上側面部２１ｂ）を導通させるための部材であって、導電性を有する素材（例えば、ステンレス）にて構成される。アース部材６１は、板状の部材にて構成され、太陽電池パネル３（図５）と横桟部材２０（上側面部２１ｂ）の間に挟装されるための被挟装部６１ａと、横桟部材２０の横面部２０ｄに対してビスなどの締結具２３で固定される固定部６１ｂを有して構成される。

また、図５に示すごとく、アース部材６１と導通をさせる対象となる太陽電池パネル３、及び、横桟部材２０において、その外表面は腐食防止のためにアルマイト処理や、塗装などが施されるため、これら塗膜（絶縁皮膜）によって電気的に絶縁されることとなっている。そして、この塗膜による絶縁を無くし、アース部材６１を介して太陽電池パネル３側と横桟部材２０側を電気的に導通をさせるために、図６（ａ）に示すごとく、アース部材６１の被挟装部６１ａの上面側には、太陽電池パネル側の塗膜に対し刺衝され、金属の導通部（例えば、パネルを囲む金属性のユニット枠など）に到達するための、突起部６１ｃが設けられる構成としている。これにより、アース部材６１に太陽電池パネルの端部が載置された場合には、突起部６１ｃが塗膜を突き破って太陽電池パネル側の金属の導通部（例えば、パネルを囲む金属性のユニット枠など）に接触し、アース部材６１と太陽電池パネルの電気的な導通が確保される。

また、図４（ａ）、図５、及び、図６（ａ）に示すごとく、アース部材６１と横桟部材２０の電気的な導通は、アース部材６１の固定部６１ｂが、金属製の締結具２３を介して横面部２０ｄに対して固定されることで、締結具２３を介してアース部材６１と横桟部材２０の電気的な導通を確保することができる。

同様に、図４（ｂ）、図５及び図６（ｂ）に示すごとく、アース部材６２は、図５に示すもう一方の太陽電池パネル３側（例えば、太陽電池パネルを囲む金属フレーム）と、横桟部材２０側（縦面部２０ｃ、取付片部２０ｊ・２０ｋ）を導通させるための部材であって、導電性を有する素材（例えば、ステンレス）にて構成される。アース部材６２は、側面視略コ字状をなす部材にて構成され、太陽電池パネル３（図５）と横桟部材２０（取付片部２０ｊ）の間に挟装されるための横方向に二つの被挟装部６２ａ・６２ａと、横桟部材２０の縦面部２０ｃに対してビスなどの締結具２４で固定され、被挟装部６２ａ・６２ａを突出させる固定部６２ｂを有して構成される。また、固定部６２ｂにおいて被挟装部６２ａ・６２ａと反対側の端部には、突片部６２ｄが設けられており、この突片部６２ｄと被挟装部６２ａ・６２ａの間に、取付片部２０ｊ・２０ｋ（図４（ｂ）参照）が挟装されるようになっている。なお、図４（ｂ）及び図５に示すごとく、取付片部２０ｊ・２０ｋにて溝部２０ｍが形成され、この溝部２０ｍに締結具２４が螺挿されることで、締結具２４は、取付片部２０ｊ・２０ｋ、及び、縦面部２０ｃに対して電気的に導通されることになる。

また、図４（ｂ）、図５及び図６（ｂ）に示すごとく、アース部材６２の被挟装部６２ａ・６２ａ、及び、固定部６２ｂの上面側には、太陽電池パネル３側の塗膜に対し刺衝され、金属の導通部に到達するための、突起部６２ｃ・６２ｃが設けられる構成としている。これにより、アース部材６２に太陽電池パネルの端部が載置された場合には、突起部６２ｃ・６２ｃが塗膜を突き破って太陽電池パネル側の金属の導通部に接触し、アース部材６２と太陽電池パネルの電気的な導通が確保される。

そして、図４（ｂ）、図５、及び、図６（ｂ）に示すごとく、アース部材６２と横桟部材２０の電気的な導通は、アース部材６２の固定部６２ｂが、金属製の締結具２４を介して取付片部２０ｊ・２０ｋに対して固定されることで、締結具２４を介してアース部材６２と横桟部材２０の電気的な導通を確保することができる。

以上のようにして、図７に示すごとく、縦桟部材１０の長手方向（縦方向）に隣り合う太陽電池パネル３・３は、アース部材６１・６２、横桟部材２０などを介して電気的に導通される。また、図において横方向の列Ａ１と列Ａ３の間に列Ａ２が介在することになるが、この列Ａ２を構成する太陽電池パネル３・３が導電体となって、列Ａ１と列Ａ３を電気的に導通させることになる。さらに、横桟部材２０の長手方向（横方向）に隣り合う太陽電池パネル３・３についても、横方向に並ぶアース部材６１・６１、横桟部材２０（アース部材６２・６２、横桟部材２０）を介して電気的に導通されることになる。つまり、縦方向、横方向のそれぞれに隣り合う太陽電池パネル３・３同士が、アース部材６１・６２、横桟部材２０、及び、太陽電池パネル３・３そのもの、介して電気的に導通され、各太陽電池パネル３・３同士をアースケーブルを使用せずに導通させることができる。そして、これにより、例えば、横桟部材２０の一箇所にのみアースケーブル９を接続するなどにより、アース接続を実施することが可能となる。

以上が本発明の実施形態であり、本発明を以下の内容とすることができる。
即ち、図７に示すごとく、
太陽電池パネル３・３などの太陽エネルギー利用装置の接地構造であって、
前記太陽エネルギー利用装置を設置する架台を構成する架台用桟部材としての横桟部材２０が、
前記太陽エネルギー利用装置としての太陽電池パネル３・３の下部３Ａに対向する対向部（上側面部２１ｂ、横面部２０ｅ）を有し、
前記対向部（上側面部２１ｂ、横面部２０ｅ）と、前記下部３Ａの間には、
前記下部３Ａと、前記架台用桟部材としての横桟部材２０の間を導通させるための少なくとも一つのアース部材６１・６２が設けられ、
前記架台用桟部材としての横桟部材２０に前記太陽エネルギー利用装置としての太陽電池パネル３・３が載置された際に、
前記下部３Ａと、前記架台用桟部材としての横桟部材２０の電気的な導通が、前記アース部材６１・６２を介して行われ得る、
こととするものである。

これにより、架台用桟部材に太陽エネルギー利用装置を設置するだけで、両者間の電気的な導通をアースケーブルを用いずに実現することが可能となる。また、作業者による施工のばらつきの発生が抑制されるとともに、アース接続に関する作業を短時間で実施することができるため、施工性に優れた構造が実現できる。

また、図７に示すごとく、
前記アース部材６１・６２は、複数箇所に設けられるものであって、
前記各アース部材６１・６２は、太陽エネルギー利用装置を構成する複数のユニット（太陽電池パネル３・３）のそれぞれについて、個別に設けられるものであり、
前記各ユニット（太陽電池パネル３・３）同士は、前記架台用桟部材としての横桟部材２０、及び、前記アース部材６１・６２を介して電気的に導通される、
こととするものである。

これにより、前記各ユニット（太陽電池パネル３・３）間の電気的な導通をアースケーブルを用いずに実現することが可能となる。また、作業者による施工のばらつきの発生が抑制されるとともに、アース接続に関する作業を短時間で実施することができるため、施工性に優れた構造が実現できる。

また、図１及び図７に示すごとく、
前記各ユニット（太陽電池パネル３・３）は、縦方向、及び、横方向に配列されるものであり、
前記架台用桟部材としての横桟部材２０、及び、前記アース部材を介して、各ユニット（太陽電池パネル３・３）の間での縦方向、及び、横方向の電気的な導通がなされることにより、
全ての前記ユニット間（太陽電池パネル３・３）での電気的な導通が確保される、
こととするものである。

これにより、全てのユニット（太陽電池パネル３・３）間の電気的な導通をアースケーブルを用いずに実現することが可能となる。また、作業者による施工のばらつきの発生が抑制されるとともに、アース接続に関する作業を短時間で実施することができるため、施工性に優れた構造が実現できる。

また、図１、図４（ａ）（ｂ）、及び、図７に示すごとく、
太陽電池パネル３・３などの太陽エネルギー利用装置を設置するための架台を構成するための、導電機能を有する架台用桟部材（横桟部材２０）であって、
前記太陽エネルギー利用装置としての太陽電池パネル３・３の下部３Ａに対向する対向部（上側面部２１ｂ、横面部２０ｅ）を有し、
前記（上側面部２１ｂ、横面部２０ｅ）には、少なくとも一つのアース部材６１・６２が設けられ、
前記架台用桟部材としての横桟部材２０に前記太陽エネルギー利用装置としての太陽電池パネル３・３が載置された際に、
前記下部３Ａと、前記架台用桟部材としての横桟部材２０の電気的な導通が、前記アース部材６１・６２を介して行われ得る、
こととするものである。

これにより、架台用桟部材に太陽エネルギー利用装置を設置するだけで、両者間の電気的な導通をアースケーブルを用いずに実現することが可能となる。また、作業者による施工のばらつきの発生が抑制されるとともに、アース接続に関する作業を短時間で実施することができるため、施工性に優れた構造が実現できる。

本発明の構成は、建物の屋根などに設置される太陽電池パネルなどの太陽エネルギー利用装置において、アース接続をするための手段として幅広く適用することができる。

１ 屋根
１Ａ 屋根材
２ 太陽エネルギー利用装置
３ 太陽電池パネル
４ 架台
９ アースケーブル
１０ 縦桟部材
２０ 横桟部材
２１ 取付用溝部
３０ 支持部材
５１ 整線用部材
６１ アース部材
６２ アース部材

Claims (2)

1. 太陽エネルギー利用装置の接地方法であって、
   前記太陽エネルギー利用装置を設置する架台を構成する架台用桟部材には、架台用桟部材の両側にそれぞれ前記太陽エネルギー利用装置が載置される対向部が設けられ、
   前記各対向部には、それぞれアース部材が締結具にて予め固定されており、
   前記架台用桟部材の一方の対向部に一方の前記太陽エネルギー利用装置を載置することで、一方の前記アース部材を介して前記太陽エネルギー利用装置の下部と前記架台用桟部材が電気的に導通され、
   前記架台用桟部材の他方の対向部に他方の前記太陽エネルギー利用装置を載置することで、他方の前記アース部材を介して前記太陽エネルギー利用装置の下部と前記架台用桟部材が電気的に導通される、
   太陽エネルギー利用装置の接地方法。
2. 請求項１に記載の太陽エネルギー利用装置の接地方法に用いる架台用桟部材。

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