JP3767287B2

JP3767287B2 - 太陽電池パネルの固定装置

Info

Publication number: JP3767287B2
Application number: JP32114699A
Authority: JP
Inventors: 裕信中村; 昭彦小林; 直樹伊藤; 良之菅沼
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1999-11-11
Filing date: 1999-11-11
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2019-11-11
Also published as: JP2001144314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電の主体となる平盤形態をした太陽電池パネルを屋根等の設置構造に固定する太陽電池パネルの固定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
太陽光発電に用いられる太陽電池パネルの多くは、電気的に接続した複数の太陽電池セルを、表面保護基板と裏面保護材との間に挟持し、表面保護基板と裏面保護材との間に接着剤層を形成して方形盤状とした基盤の周辺部にアルミ製等のフレームを装着した構成が採られている。このような太陽電池パネルは、屋根等の設置構造に固定装置を介して設置されている。従来の太陽電池パネルの固定装置は、例えば特開平７―１５３９８２号公報に示されているような構成が採られている。
【０００３】
即ち、図１０に示すように屋根等の設置構造４０にチャンネル材による縦架台４１が縦列をなして設けられ、この縦架台４１にチャンネル材による横架台４２が行をなして固定されている。横架台４２はウエブ部を縦方向にして一方のフランジ部において縦架台４１にネジ締め固定されていて、もう一方のフランジが太陽電池パネル４３の辺縁をなすフレームのフランジ４４を受ける受け面として構成されている。受け面となるフランジ部にはネジを切ったバーリング部４５が形成され、受け面に載置した太陽電池パネル４３のフランジ４４に、断面コ状の支持プレート４６を表側から当て沿わし受け面のバーリング部４５にボルト４７をねじ嵌めして支持プレート４６を締結することにより太陽電池パネル４３が固定されている。受け面には隣接する横二行の太陽電池パネル４３の各フレームのフランジ４４が載せられ、一つの支持プレート４６により隣接する横二行の太陽電池パネル４３の各フレームが固定されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような太陽電池パネル４３の固定装置においては、強風や積雪による荷重が反復して加わると太陽電池パネル４３の固定に緩みができやすいといった問題点がある。即ち、強風等によって太陽電池パネル４３の背面と設置構造４０との間に気流が吹込まれると、太陽電池パネル４３を持ち上げる図１０の矢印方向の荷重がかかる。この荷重は受け面と支持プレート４６により挟持されている太陽電池パネル４３のフランジ４４が担うことになるが、フランジ４４にモーメントが掛かるため、フランジ４４が受け面や支持プレート４６に対して摺動する力となり、この力が反復して加わると太陽電池パネル４３に緩みができることになる。また、積雪や滑雪による荷重は流れ方向に掛かるが、これも太陽電池パネル４３のフランジ４４が受け面や支持プレート４６に対して摺動する力として作用するため、この力が反復して加わると、やはり太陽電池パネル４３に緩みができることになる。
【０００５】
本発明は、係る従来の問題点を解決するためになされたものであって、その課題とするところは、強風や積雪等に対する耐性のある固定機能の優れた太陽電池パネルの固定装置を得ることであり、その固定装置の施工性の向上を推進することであり、機能の充実化を図ることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を達成するために請求項 1 の発明は、上部の中央に設けられた開放部と、太陽電池パネルのフレームから張出した第１のフランジを載置する保持面と、太陽電池パネルの辺縁を載置する段差部と、開放部の端縁から下方に突出する突縁と段差部から内向きで水平方向に張り出す第２のフランジとからなる狭持部材挿通溝とを有する架台と、辺縁部から上方に突出する第３のフランジを有し、狭持部材挿通溝に第３のフランジが収納される内側狭持部材と、第１のフランジの上方に設置され、第１のフランジと保持面とを内側狭持部材とにより狭持する外側狭持部材とを備える。
【０００７】
前記課題を達成するために請求項２の発明は、上部の中央に設けられた開放部と、太陽電池パネルのフレームから張出した第１のフランジを載置する保持面と、太陽電池パネルの辺縁を載置する段差部と、段差部から内向きで水平方向に張り出し、太陽電池パネルの下面より高い位置に上面がある第２のフランジとを有する架台と、第２のフランジの上面に辺縁部が設置される内側狭持部材と、第１のフランジの上方に設置され、第１のフランジと保持面とを内側狭持部材とにより狭持する外側狭持部材とを備える。
【０００８】
前記課題を達成するために請求項３の発明は、内側挟持部材の下面に架台に対する摺動方向に連続するガイドレールを対向状に設け、このガイドレールに摺動可能に内側挟持部材と外側挟持部材をねじ締めするための鍔付きのナットを装着し、このナットへの外側挟持部材側からのネジのねじ締めにより内側挟持部材と外側挟持部材により太陽電池パネルのフランジを挟持する手段を備える。
【０００９】
前記課題を達成するために請求項４の発明は、ナットの位置を決める位置決めをガイドレールの塑性変形により行う手段を備える。
【００１０】
前記課題を達成するために請求項５の発明は、内側挟持部材のナットとの当り面に部分的な隙間を設定する手段を備える。
【００１１】
前記課題を達成するために請求項６の発明は、内側挟持部材のナットを装着する所定位置に係合凹部を設け、ナットにはその内側挟持部材との当り面側に前記係合凹部に係合する係合突部を備える。
【００１２】
前記課題を達成するために請求項７の発明は、同一線上に複数の架台を端面を突合わせ状態に並べて設け、これらの架台の突合わせ部を跨いで内側挟持部材を装着し、架台同士を連結する手段を備える。
【００１３】
前記課題を達成するために請求項８の発明は、内側挟持部材の挟持部材挿通溝との当り面に接触相手側に掻き傷を作る手段を備える。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１〜図５によって示す本実施の形態は、太陽光発電の主体となる平盤形態をした太陽電池パネル１を家屋の屋根構造等の設置構造２に敷き並べた状態に固定する固定装置に関するものである。太陽電池パネル１は、図１に示すように方形の平盤態に構成された光発電機能体である基盤の周辺にアルミ製等のフレーム３を装着した構成である。基盤は、タブ線により電気的に直列接続した複数の太陽電池セルを、充填材層を形成する透明加熱融着剤のシートに挟んで、これを表面保護基板と耐候性フィルム等の裏面保護材との間に挟持して、真空引きしながら加熱して方形盤状のパネルに構成されている。フレーム３には設置状態で上側（屋根構造では棟側）となる上側フレーム４と、下側（屋根構造では軒側）となる下側フレーム５と、左右の縦フレームとの組合わせによる方形の枠構造体として構成されている。上側フレーム４と下側フレーム５にはその外側端の略中央に長手方向に沿って連続する固定用のフランジ６が図２に示すように外向きにそれぞれ備えられている。このフランジ６の自由端縁は上側に突出する立上り７となっている。
【００１５】
固定装置はこの太陽電池パネル１を屋根等の設置構造２に縦横に並べて固定するものであり、設置構造２上に横方向に固定される断面略凸型のアルミ製（必要な強度や耐候性及び加工性等の条件が満たされればアルミ以外の材料でも構わない）の中空レール状の架台８と、この架台８上において太陽電池パネル１のフランジ６を、ねじ締めにより挟持状態に固定する挟持固定手段とにより構成されている。架台８には、その凸状の上面の中央に長手方向に沿って開放部９が設けられていて、隣接する太陽電池パネル１のフランジ６をそれぞれこの開放部９の両側に載置するための併行する二面の保持面１０と、各保持面１０の内側下部に保持面１０に沿って設けられた内向きに開放する挟持部材挿通溝１１と、この挟持部材挿通溝１１の外方の両外側部に構成された太陽電池パネル１の辺縁を載置する段差部１２とが設けられ、太陽電池パネル１の上下方向の幅寸法に応じた間隔をおいて横列に複数本が平行に設けられる。なお、架台８の表面には表面処理が施されている。
【００１６】
保持面１０の開放部９側端縁は内側に突縁１３が突出されていて、これにより挟持部材挿通溝１１の内側の開放部分は鈎形の形状となっている（図２参照）。挟持部材挿通溝１１の下側は保持面１０の内側に対向して張出すフランジ１４により構成されている。
【００１７】
挟持固定手段は、架台８の内側に設けられる内側挟持部材１５と、外側に架台８に沿って設けられる長尺の外側挟持部材１６と、内側挟持部材１５と外側挟持部材１６とをねじ締めるボルト１７と一端側に鍔１８を有するナット１９とから構成されている。外側挟持部材１６は断面略コ状のアルミの押出し成形物で、太陽電池パネル１の横方向の幅寸法ほどの長さに構成されている。外側挟持部材１６の両縁から下方に突出する各フランジ２０は、太陽電池パネル１側のフランジ６の立上り７の立ち寸法と略等しい突出量を持っている。このフランジ２０間のウエブ部２１は架台８の上面の幅寸法と略等しい幅に形成され、その背面中央には架台８の開放部９に突入可能な逆台形の突出部２２が長手方向に連続して形成されている。ウエブ部２１の中央には長手方向に沿う数カ所にボルト１７を通す挿通孔２３が開けられている。
【００１８】
内側挟持部材１５は、図２，３，４に示すように外側挟持部材１６と略対称の断面略コ状のアルミの押出し成形物で、外側挟持部材１６よりも遥かに短い長さに構成されている。内側挟持部材１５の両縁から上方に突出する各フランジ２４は、架台８の内側に突出した突縁１３の突出寸法と略等しい突出量を持っている。このフランジ２４間のウエブ部２５は架台８の挟持部材挿通溝１１間の幅寸法と略等しい幅に形成され、その前面中央には架台８の開放部９から突入した外側挟持部材１６の突出部２２に下面が当接し得る台形の突出部２６が長手方向に形成されている。このウエブ部２５の中央にはボルト１７を通す挿通孔２７が開けられている（図４参照）。架台８に対して内側挟持部材１５は、架台８の端から各挟持部材挿通溝１１に両端の辺縁部２８を嵌め合わせることにより架台８の長手方向に摺動可能に装着される。
【００１９】
内側挟持部材１５の背面中央には図４，５に示すように架台８に対する摺動方向に連続するガイドレール２９が対向状に設けられている。ガイドレール２９は自由端縁側が互いに内向きに絞り込まれ、二つのガイドレール２９によってナット１９を挿通するための逆凸状の一連の溝３０が形成されている。ナット１９はこの溝３０に角形部分の対向面がガイドレール２９の自由端縁に接触し、鍔１８が溝３０内に収まり、溝３０内を摺動できるように組付けられ、内側挟持部材１５の挿通孔２７とねじ孔が整合する位置において、各ガイドレール２９の自由端縁を、内側に塑性変形３１させることにより図５に示すように位置決めされる。この構成によりナット１９は脱落しないのでナット１９の装着操作は楽に行うことができる。また、内側挟持部材１５の背面のナット１９との当り面には、ナット１９との間に部分的な隙間を形成する条溝３２が設けられていて、当該部に雨水等の水分が滞留しないようになっている。
【００２０】
上記した固定装置に太陽電池パネル１は次のようにして固定される。即ち、設置構造２上に横方向に平行に固定した二本の架台８の上側に、太陽電池パネル１の上端縁を、下側に下端縁をそれぞれ載置する（図１参照）。このとき、太陽電池パネル１のフレーム３のフランジ６が各架台８の保持面１０上に受承され、背面側の端縁の稜角部が架台８の段差部１２に嵌合い状態で受承されるようにする（図２参照）。この後、外側挟持部材１６の挿通孔２３の個数分の内側挟持部材１５を各架台８の端から挟持部材挿通溝１１に辺縁部２８を挿通させて装着する。各内側挟持部材１５の架台８に対する位置を外側挟持部材１６の挿通孔２３に対応する位置に摺動させて調整し、内側挟持部材１５を太陽電池パネル１のフランジ６を被覆するように上から被せて各挿通孔２３からボルト１７を各内側挟持部材１５に装着したナット１９に螺合させ締付ける。なお、フレーム３の縦フレームにフランジ６があるものでは、架台８を縦方向に平行に固定して太陽電池パネル１を固定しても良い。
【００２１】
これにより、太陽電池パネル１は架台８の保持面１０上に外側挟持部材１６と内側挟持部材１５により挟持され固定される。一本の架台８の二面の保持面１０には隣接する太陽電池パネル１の下側のフランジ６と上側のフランジ６が載置され、隣接する太陽電池パネル１の下端縁と上端縁とが一緒に固定される。このように固定され設置構造２上に敷き並べられた太陽電池パネル１の背面と設置構造２との間に強風等による気流が吹込まれると、太陽電池パネル１を持ち上げる荷重がかかる。この荷重は架台８の保持面１０間の開放部９を押広げる力として作用する。
【００２２】
しかしながら、本実施の形態の固定装置では、保持面１０は段差部１２に係合状態で載っている太陽電池パネル１の端面によって支えられ、しかも内側挟持部材１５の辺縁部２８と架台８の挟持部材挿通溝１１とが鈎の手状に係合しているため架台８の保持面１０は殆ど変形せず、太陽電池パネル１の固定状態に緩みが生じたり、開放部９が拡開して内側挟持部材１５が架台８から離脱するようなことは起きない。また、積雪や滑雪による荷重は太陽電池パネル１に流れ方向に掛かるが、これも太陽電池パネル１の下端部が架台８の段差部１２の直壁部分で保持されているため、フランジ６が保持面１０や外側挟持部材１６に対して摺動することはなく、太陽電池パネル１の固定状態の緩みの原因とはならない。
【００２３】
内側挟持部材１５へのナット１９の装着は、施工現場でガイドレール２９のナット１９の両側個所の少なくとも二箇所を適当な道具により内側へ塑性変形３１させれば簡単に実施でき、製造面でもナット１９を固定する工程の削減が可能になる。ナット１９と内側挟持部材１５との隙間に雨水等が侵入しても条溝３２により排水され停滞しないので、ナット１９の腐食を防止することができる。
【００２４】
実施の形態２．
図６及び図７によって示す本実施の形態は、実施の形態１で示した太陽電池パネル１の固定装置に、ナット１９の装着についての作業性を向上させる工夫を講じたものでそれに係る構成以外は実施の形態１で示したものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同じ符号を用いそれらについての説明は省略する。
【００２５】
本実施の形態の固定装置は、実施の形態１で示した内側挟持部材１５に係合凹部３３を設け、ナット１９にはこの係合凹部３３に係合する係合突部３４を設けたものである。係合凹部３３は挿通孔２７と同心に内側挟持部材１５の背面に円形又は角形の凹部として形成されている。係合突部３４は、ナット１９の内側挟持部材１５との当り面側にねじ孔と同心に円形又は角形の鍔１８より小さい突部として形成されている。
【００２６】
この構成を採用することにより、ナット１９をガイドレール２９間の溝３０に挿通し摺動させていけば、係合突部３４が係合凹部３３に係合する。この係合位置がナット１９を固定する位置であり、ナット１９が所定の位置に仮固定されることになる。ここで、ナット１９の両側個所のガイドレール２９の少なくとも二箇所を適当な道具により内側へ塑性変形３１させれば容易に所定位置にナット１９を装着することができ、挿通孔２７とねじ孔も中心線が一致する。従って、ナット１９の固定作業の作業性が向上し施工性も良好になる。これ以外の構成及び機能は実施の形態１のものと同じである。
【００２７】
実施の形態３．
図８及び図９によって示す本実施の形態は、実施の形態１，２で示した太陽電池パネル１の固定装置に、機能の向上を図る工夫を講じたものでそれに係る構成以外は実施の形態１，２で示したものと同じである。従って、実施の形態１のものと同じ部分については実施の形態１のものと同じ符号を用いそれらについての説明は省略する。
【００２８】
本実施の形態は、実施の形態１，２で示した架台８を同一線上に複数本、端面を突合わせ状態に並べて設け、架台連結部分を跨いで内側挟持部材１５を装着し、架台８同士を挟持手段で連結するようにしたものである。内側挟持部材１５にはその挟持部材挿通溝１１との当り面に、接触相手側に掻き傷を作る鋭利な接触構造３５を設けている。この構成の採用により、複数の架台８同士の固定が内側挟持部材１５により強固になり架台８の固定機能が向上するとともに、連結部の内側挟持部材１５を介して架台８同士も、掻き傷により表面処理が除去され電気的に連続するので、太陽電池パネル１のフレーム３をアースする際の共通線として架台８を用いることができ、施工性も向上する。これ以外の構成及び機能は実施の形態１のものと同じである。
【００２９】
【発明の効果】
請求項 1 の発明によれば、強風等に対する耐性のある固定機能の優れた太陽電池パネルの固定装置が得られる。
【００３０】
請求項２の発明によれば、積雪等に対する耐性のある固定機能の優れた太陽電池パネルの固定装置が得られる。
【００３１】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２のいずれかに係る前記効果とともにナットの装着が容易になる。
【００３２】
請求項４の発明によれば、請求項３に係る前記効果とともにナットの位置決めが現場でも容易にでき、施工性が向上する。
【００３３】
請求項５の発明によれば、請求項３又は請求項４のいずれかに係る前記効果とともに雨水等の滞りを防ぎ、ナットの腐食を防止することができる。
【００３４】
請求項６の発明によれば、請求項３〜請求項５までのいずれかに係る前記効果とともにナットを仮固定することができナットの装着が確実かつ容易にできる。
【００３５】
請求項７の発明によれば、請求項１〜請求項６までのいずれかに係る前記効果とともに複数の架台の固定がより強固になる。
【００３６】
請求項８の発明によれば、請求項１〜請求項７までのいずれかに係る前記効果とともに架台をアースの共通線として使うことができ、施工性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の太陽電池パネルの固定装置を示す斜視図である。
【図２】実施の形態１の太陽電池パネルの固定装置の端面図である。
【図３】実施の形態１の固定装置の内側挟持部材とナットの関係を示す端面図である。
【図４】実施の形態１の固定装置の内側挟持部材の正面図である。
【図５】実施の形態１の固定装置のナットを装着した内側挟持部材の背面図である。
【図６】実施の形態２の固定装置の内側挟持部材とナットの関係を示す端面図である。
【図７】実施の形態２の太陽電池パネルの固定装置の端面図である。
【図８】実施の形態３の太陽電池パネルの内側挟持部材の端面図である。
【図９】実施の形態３の太陽電池パネルの固定装置の架台の連結部の正面図である。
【図１０】従来の太陽電池パネルの固定装置の断面図である。
【符号の説明】
１太陽電池パネル、２設置構造、３フレーム、４上側フレーム、５下側フレーム、６フランジ、８架台、９開放部、１０保持面、１１挟持部材挿通溝、１２段差部、１５内側挟持部材、１６外側挟持部材、１７ボルト、１８鍔、１９ナット、２８辺縁部、２９ガイドレール、３０溝、３１塑性変形、３２条溝、３３係合凹部、３４係合突部、３５接触構造。

Claims

上部の中央に設けられた開放部と、太陽電池パネルのフレームから張出した第１のフランジを載置する保持面と、前記太陽電池パネルの辺縁を載置する段差部と、前記開放部の端縁から下方に突出する突縁と前記段差部から内向きで水平方向に張り出す第２のフランジとからなる狭持部材挿通溝とを有する架台と、
辺縁部から上方に突出する第３のフランジを有し、前記狭持部材挿通溝に前記第３のフランジが収納される内側狭持部材と、
前記第１のフランジの上方に設置され、前記第１のフランジと前記保持面とを前記内側狭持部材とにより狭持する外側狭持部材とを備える太陽電池パネルの固定装置。
上部の中央に設けられた開放部と、太陽電池パネルのフレームから張出した第１のフランジを載置する保持面と、前記太陽電池パネルの辺縁を載置する段差部と、前記段差部から内向きで水平方向に張り出し、前記太陽電池パネルの下面より高い位置に上面がある第２のフランジとを有する架台と、
前記第２のフランジの上面に辺縁部が設置される内側狭持部材と、
前記第１のフランジの上方に設置され、前記第１のフランジと前記保持面とを前記内側狭持部材とにより狭持する外側狭持部材とを備え、
前記内側狭持部材の辺縁部の底部が前記太陽電池パネルの辺縁部の底部より上方に位置する太陽電池パネルの固定装置。
内側挟持部材の下面に架台に対する摺動方向に連続するガイドレールを対向状に設け、このガイドレールに摺動可能に内側挟持部材と外側挟持部材をねじ締めするための鍔付きのナットを装着し、このナットへの外側挟持部材側からのネジのねじ締めにより前記内側挟持部材と外側挟持部材により太陽電池パネルのフランジを挟持することを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の太陽電池パネルの固定装置。
ナットの位置を決める位置決めをガイドレールの塑性変形により行うことを特徴とする請求項３に記載の太陽電池パネルの固定装置。
内側挟持部材のナットとの当り面に部分的な隙間を設定したことを特徴とする請求項３又は請求項４のいずれかに記載の太陽電池パネルの固定装置。
内側挟持部材のナットを装着する所定位置に係合凹部を設け、ナットにはその内側挟持部材との当り面側に前記係合凹部に係合する係合突部を設けたことを特徴とする請求項３〜請求項５のいずれかに記載の太陽電池パネルの固定装置。
同一線上に複数の架台を端面を突合わせ状態に並べて設け、これらの架台の突合わせ部を跨いで内側挟持部材を装着し、架台同士を連結したことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の太陽電池パネルの固定装置。
内側挟持部材の挟持部材挿通溝との当り面に接触相手側に掻き傷を作る構造を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の太陽電池パネルの固定装置。