JP2016037785A - 太陽電池パネル取付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】屋根上に太陽電池パネルを、アースをした状態で隙間を少なく配設して、できるだけ多くの太陽電池パネルを取付けるための取付装置を提供する。
【解決手段】板金屋根５０に固定するベース部材２０に対して、押え金具４０を用いて太陽電池パネル３０を取付ける太陽電池パネル取付装置１０である。導電性のＣチャンネル形状のベース部材２０のリップ部２３には、外側に向かって突出する凸部２３ａが設けられ、押え金具４０の引掛け部４１で太陽電池パネル３０のフレーム３２の端部上端を引掛けるとともに、平板状の連結部４３をフレーム３２と平行になるように配置して、取付け部４２をベース部材２０の底面部２１に締結固定する。このとき、凸部２３ａがフレーム３２に食い込んで、フレーム３２表面の絶縁性被膜を破って本体部と接触し電気的に導通状態となる。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池パネルを屋根上に取付けるための太陽電池パネル取付装置に関する。

太陽電池パネルを屋根上に取付けるに当たって、太陽電池の発電によって帯電した太陽電池パネルから電荷をアースする必要がある。特許文献１に記載の技術においては、ベース部材が棟から軒に向かう方向に沿って、相互に平行な状態で複数本並べて設置され、その上に太陽電池パネルが固定されている。このとき、ベース部材は導電性を有するとともに、太陽電池パネルを載置する面上には微小突起が設けられている。これによって、太陽電池パネルをベース部材に対して締め付け固定したとき、微小突起が太陽電池パネルのフレーム表面の絶縁被膜を破って接触することで電気的にベース部材に対して導通させられる。そして、ベース部材の適宜箇所を配線により接地させることで太陽電池パネルがアースされる。

特開２００７−２１１４３４号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、太陽電池パネルのフレームの端部下縁からパネルと平行方向に突出したフランジが設けられ、このフランジを固定具を介してベース部材に押圧固定している。これによって、太陽電池パネルを並べてベース部材上に設置しようとすると、フランジと固定具が太陽電池パネル間に介在するので、太陽電池パネルを近接して設置することができない。限られた屋根上のスペースにできるだけ多くの太陽電池パネルをアースをした状態で設置することが困難であるという問題があった。

かかる問題に鑑み本発明の課題は、屋根上に太陽電池パネルを、アースをした状態で隙間を少なく配設して、できるだけ多くの太陽電池パネルを取付けるための取付装置を提供することにある。

本発明の第１発明は、屋根に固定するベース部材に対して、押え金具を用いて太陽電池パネルを取付ける太陽電池パネル取付装置であって、前記太陽電池パネルは、その外周に、導電性の本体部を絶縁性の被膜で覆ったフレームが設けられており、前記ベース部材は、導電性のＣチャンネル形状の部材であり、開口部側のパネル受け部と、開口部と反対側の押え金具取付部を有し、前記パネル受け部には、外側に向かって突出する突起部が設けられ、前記押え金具は、前記太陽電池パネルの前記フレームの端部上端に引っ掛けられる引掛け部と、前記押え金具取付部に取付けられる取付け部と、前記引掛け部と前記取付け部を連結する平板状の連結部とを有し、前記ベース部材の前記パネル受け部を上にして、前記太陽電池パネルを載置し、前記フレームを、前記押え金具を用いて、前記連結部の表裏両面が前記フレームと平行になるように前記押え金具取付部に取付けたとき、前記突起部が前記フレームに食い込んで、前記被膜を破って前記本体部と接触し、前記ベース部材と前記フレームが電気的に導通状態となることを特徴とする。

第１発明によれば、太陽電池パネルを押え金具を用いてベース部材に取付けたとき、ベース部材のパネル受け部に設けられた突起部が太陽電池パネルのフレームの絶縁性の被膜を突き破って導電性の本体部に接触するのでフレームとベース部材が電気的に導通状態となりベース部材の適宜箇所を配線で接地することによりアースができる。そのとき、太陽電池パネルは、ベース部材のパネル受け部上に載置され、フレームの端部上端に押え金具の引掛け部が掛けられて、押え金具の取付け部がベース部材の押え金具取付部に取付けられて固定されている。また、押え金具の引掛け部と取付け部との間は、平板状の連結部で連結されており、連結部はフレームと平行になるように配置されている。これによって、太陽電池パネルを並べて配設しようとした場合、太陽電池パネル間には平板状の連結部が介在するだけであり、太陽電池パネル同士を、略連結部の板厚分だけ離隔して、近接させた状態で取付けることができる。これによって、屋根上に太陽電池パネルを、アースをした状態で隙間を少なく配設し、より多くの太陽電池パネルを取付けることが可能となる。

本発明の第２発明は、上記第１の発明において、前記突起部は、前記ベース部材に前記フレームを取付けたとき、前記引掛け部を前記パネル受け部を含む面に対して垂直投影した範囲内、もしくは該垂直投影した範囲を前記パネル受け部を含む面において前記ベース部材の長軸方向に対して垂直な方向に延ばした範囲内に設けられていることを特徴とする。

第２発明によれば、太陽電池パネルのフレームを押え金具でベース部材のパネル受け部に対して押し付けたとき、突起部が、押え金具の引掛け部をパネル受け部を含む面に対して垂直投影した範囲内、もしくは該垂直投影した範囲をパネル受け部を含む面においてベース部材の長軸方向に対して垂直な方向に延ばした範囲内に存在する。これによって、押え金具による押圧力が、フレームを介して、突起部との間に効率的に印加され、突起部がフレームの絶縁性の被膜を突き破って導電性の本体部に接触し導通が確保されてアースされることがより確実に達成される。

本発明の第３発明は、上記第１発明又は第２発明において、前記突起部は、前記パネル受け部へのバーリング加工によって設けられていることを特徴とする。

第３発明によれば、突起部はバーリング加工により円環状に形成されるので、円錐状の突起等に比べてより広い接触面積を確保でき、アースがより確実に達成される。

本発明の一実施形態に係る取付装置を屋根上に取付けた状態を示す図である。 図１のＩＩ−ＩＩ矢視線断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視線断面図である。 ベース部材に押え金具を介して太陽電池パネルを取付ける状況を示す分解断面図である。 ベース部材に押え金具を取付ける状況を示す分解斜視図である。 図５のＶＩ部分を拡大して示す図である。 本発明の他の実施形態における、上記一実施形態の図２に相当する断面図である。 本発明の他の実施形態における、上記一実施形態の図３に相当する断面図である。

図１〜図６は、本発明の一実施形態を示す。本実施形態の太陽電池パネル取付装置１０は、図１に示されるように、屋根上に固定されたベース部材２０と、ベース部材２０に対して太陽電池パネル３０を押えつけて固定する押え金具４０とを備えている。各図中、矢印により屋根の棟方向と軒方向、屋根の上面方向と下面方向を示す。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。

太陽電池パネル３０は、太陽電池セルを複数枚配列して樹脂もしくはガラスで保護した矩形平板状のパネル本体３１の外周にアルミニウム製のフレーム３２を取付けた部材である。フレーム３２は、押出し成形で製造された一定断面の長尺部材を必要なサイズに切断して形成される。図２及び図３に示すように、その断面は、パネル本体３１の端末部に嵌め合わされる略Ｊ字状の嵌め合わせ部３２ａと、嵌め合わせ部３２ａの下面からパネル本体３１に対して垂直方向下向きに、それぞれ平行して延びる２つの立ち壁部３２ｂと、立ち壁部３２ｂの下端をつないで、嵌め合わせ部３２ａの下面と平行にパネル内側に向かって延びる下面部３２ｃを備えている。フレーム３２は、パネル本体３１の外周に、嵌め合わせ部３２ａを嵌め合わせ全周を囲んだ状態に取付けられている。フレーム３２の外表面には、アルマイト加工もしくは塗装等による絶縁性被膜（図示せず）が設けられている。

ベース部材２０は、溶融亜鉛めっき鋼板のロール成形により製造されるＣチャンネル形状の部材である。Ｃチャンネル形状とは、断面が略Ｃ字状のリップ溝形鋼の形状のことである。図３および図５に示すように、底面部２１と、底面部２１の両側端から垂直方向上向きに延びる側面部２２と、側面部２２の上端から底面部２１と平行にそれぞれ近接するように内側に向かって延びるリップ部２３を有する。図２に示すように、底面部２１の所定位置にはベース部材２０を板金屋根５０に取付けるためのボルト５５を通すためのボルト孔２１ａがあけられている。ボルト孔２１ａの個数および配設位置は、ベース部材２０の長さ等に応じて適宜決められる。また、底面部２１の他の所定位置には押え金具４０を取付けるためのボルト５７を通すためのボルト孔２１ｂがあけられている。ボルト孔２１ｂの個数および配設位置は、ベース部材２０の長さ等に応じて適宜決められるが、その隣り合うボルト孔２１ｂ同士の間隔は、太陽電池パネル３０の短尺長さとほぼ等しいものとされている。ここで、底面部２１が、特許請求の範囲の「押え金具取付部」に相当し、リップ部２３が、特許請求の範囲の「パネル受け部」に相当する。

図２および図５に示されるように、ベース部材２０のリップ部２３の所定位置には、内側から外側に向かってバーリング加工を施すことによって円筒状の凸部２３ａが設けられている。凸部２３ａのリップ部２３表面からの高さは１ミリメートル程度である。凸部２３ａは、押え金具４０を取付けるための孔２１ｂに対し、ベース部材２０の長手方向で、軒側の近接した位置において、対向するリップ部２３の両方に設けられている。位置の詳細については、後述する。ここで、凸部２３ａが、特許請求の範囲の「突起部」に相当する。

図２および図５に示されるように、押え金具４０は、アルミニウムの押出し成形により製造される一定断面形状の長尺材を、ベース部材２０のリップ部２３先端部間寸法よりわずかに小さい寸法で切断して形成した部材である。太陽電池パネル３０のフレーム３２端部を引掛ける引掛け部４１と、ベース部材２０の底面部２１に取付けられる取付け部４２と、引掛け部４１と取付け部４２を連結する連結部４３と、取付け部４２と連結部４３の間に設けられる筋交い部４４とを備えている。引掛け部４１、取付け部４２、連結部４３は、ほぼ同一厚さ（５ｍｍ程度）の板状をなしている。引掛け部４１の垂直２等分線状に連結部４３が設けられ、連結部４３の引掛け部４１とは反対の端部に引掛け部４１と平行に片側に向かって延びる取付け部４２が設けられている。引掛け部４１は、取付け部４２と反対側に延びる軒側引掛け部４１ａと、取付け部４２と同じ側に延びる棟側引掛け部４１ｂを有する。連結部４３と取付け部４２の接合部のコーナ部には補強のための筋交い部４４が設けられている。筋交い部４４は、引掛け部４１、取付け部４２、連結部４３に比べて薄板状とされている。取付け部４２の平面部にはベース部材２０の底面部２１に取付けるためのボルト５７を通すための孔４２ａがあけられている。押え金具４０の表面には、アルマイト加工もしくは塗装等による絶縁性被膜が設けられていないが、設けてもよい。

板金屋根５０への、太陽電池パネル取付装置１０を用いた太陽電池パネル３０の取付け手順について説明する。図１及び図３に示すように、板金屋根５０は、略Ｕ字状断面で棟から軒にかけての方向に延びる溶融亜鉛めっき鋼板製のパネル５１を、相互に平行な状態で複数枚並べて、連結部５２においてかしめ結合した屋根である。なお、パネル５１は、溶融亜鉛めっき鋼板製に限らず鋼板に塗装を施したものやアルミ板製のものであってもよい。ベース部材２０は、板金屋根５０の棟から軒に向かう方向に長手方向を一致させて、複数本がそれぞれ平行に配設されている。太陽電池パネル３０Ａ及び３０Ｂを屋根に取付けるには、隣接する２本のベース部材２０のそれぞれに架け渡した状態で固定する必要がある。このとき、いずれのベース部材２０に対しても取付け手順は同じであるので、１本のベース部材２０に対する取付け手順のみ説明して、もう１本については説明を省略する。

図２及び図３に示すように、ベース部材２０は、底面部２１を下側にして、板金屋根５０に対して溶融亜鉛めっき鋼板を折り曲げて形成したブラケット６０を介して取付けられる。ブラケット６０は、上底部６１と開口部を有する下底部６３を脚部６２で連結した等脚台形の断面を有する筒状部材である。脚部６２には、上底部６１から下底部６３に向かって同寸法の位置にボルト孔６２ａが設けられており、両ボルト孔６２ａにボルト６２ｂを通してナット６２ｃで締め付けられるようになっている。下底部６３の開口部に板金屋根５０の連結部５２を入れ、ボルト６２ｂ、ナット６２ｃで締め付けると下底部６３は連結部５２をくわえ込んだ状態で近接し開口部が閉じられて、上底部６１と略同寸法となり略矩形状の断面となる。この状態でブラケット６０は、板金屋根５０に対して固定される。ブラケット６０の上底部６１には、ボルト孔６１ａが設けられている。ボルト孔６１ａとベース部材２０のボルト孔２１ａを一致させてボルト５５を通しワッシャ５９ａとスプリングワッシャ５９ｂを介して、ナット５６で締め付け固定されている。

次に、図１に示すように、最も軒側に配置される太陽電池パネル３０Ａのフレーム３２の軒側端部をベース部材２０に対して固定するための、押え金具４０を取り付ける。具体的には、図２、図５及び図６に示すように、押え金具４０の軒側引掛け部４１ａが軒側に、棟側引掛け部４１ｂが棟側に位置するよう配置されて、ベース部材２０の底面部２１の孔２１ｂに押え金具４０の取付け部４２の孔４２ａを一致させてボルト５７を通し、ワッシャ５９ａとスプリングワッシャ５９ｂを介して、ナット５８で締め付け固定する。このとき、押え金具４０の連結部４３は、その棟側及び軒側の面に垂直な方向がベース部材２０の長軸方向と一致した状態とされている。すなわち、連結部４３の表裏両面はフレーム３２と平行になるような状態とされている。また、このとき、押え金具４０の連結部４３の棟側に位置するベース部材２０のリップ部２３には、凸部２３ａは設けられていない。したがって、押え金具４０をベース部材２０に取り付けた状態で、太陽電池パネル３０Ａのフレーム３２の長尺側端部を棟側から、ベース部材２０のリップ部２３上をすべらせて、押え金具４０の棟側引掛け部４１ｂとリップ部２３との間に差し込んで固定することができる。

次に、図１〜図３に示すように、太陽電池パネル３０Ａのフレーム３２の棟側端部に他の押え金具４０の軒側引掛け部４１ａを引掛け、ベース部材２０の底面部２１の孔２１ｂに押え金具４０の取付け部４２の孔４２ａを一致させてボルト５７を通し、ワッシャ５９ａとスプリングワッシャ５９ｂを介して、ナット５８で締め付け固定する。このとき、押え金具４０の連結部４３は、その棟側及び軒側の面に垂直な方向がベース部材２０の長軸方向と一致した状態とされており、その棟側及び軒側の面は、ベース部材２０のリップ部２３先端部間のほぼ全域近くにわたって配設されている。また、このとき、押え金具４０の連結部４３の軒側に位置するベース部材２０のリップ部２３には、凸部２３ａが設けられている。詳しくは、軒側引掛け部４１ａを、リップ部２３の上面を含む面に対して垂直投影した範囲を、リップ部２３の上面を含む面において、ベース部材２０の長軸方向に対して垂直な方向に延ばした範囲内に、凸部２３ａが設けられている。したがって、押え金具４０をベース部材２０に対して、ボルト５７、ナット５８で締め付け固定していくと、凸部２３ａは、フレーム３２の下側面の絶縁性被膜を突き破って食い込みベース部材２０とフレーム３２とが電気的に導通状態となる。これによって、ベース部材２０の適宜の箇所を配線により接地することで太陽電池パネル３０Ａのアースがとられる。このとき、凸部２３ａは、軒側引掛け部４１ａからの荷重が、ほぼ垂直に近いかたちで伝えられる。これによって、より効率よく凸部２３ａが絶縁性被膜を突き破って食い込みベース部材２０と太陽電池パネル３０Ａとの電気的な導通状態が担保される。

太陽電池パネル３０Ｂをベース部材２０に取り付けるには、太陽電池パネル３０Ａの棟側端部に取り付けた押え金具４０の棟側引掛け部４１ｂに、太陽電池パネル３０Ｂのフレーム３２の長尺側端部を棟側から、ベース部材２０のリップ部２３上をすべらせて、押え金具４０の棟側引掛け部４１ｂとリップ部２３との間に差し込んで固定する。このとき、押え金具４０の連結部４３の棟側に位置するベース部材２０のリップ部２３には、凸部２３ａは設けられていない。したがって、太陽電池パネル３０Ｂの軒側端部のベース部材２０への取付けは、太陽電池パネル３０Ａと同様に行うことができる。以後、かかる手順を繰り返すことにより複数の太陽電池パネル３０をベース部材２０に取り付けることができる。

以上のように構成される本実施形態は、以下のような作用効果を奏する。太陽電池パネル３０は、いずれも軒側のフレーム３２において、ベース部材２０のリップ部２３に設けられた凸部２３ａが、フレーム３２の下側面の絶縁性被膜を突き破って食い込んだ状態でベース部材２０に固定される。これによって、フレーム３２とベース部材２０とは、電気的に導通状態となり、ベース部材の適宜箇所を配線で接地することによりアースができる。このとき、軒側太陽電池パネル３０と棟側太陽電池パネル３０との間には、押え金具４０の板状の連結部４３が、その棟側及び軒側の面に垂直な方向がベース部材２０の長軸方向と一致した状態とされて配置されている。したがって、軒側太陽電池パネル３０と棟側太陽電池パネル３０との間隔は、略連結部４３の板厚分となり、各太陽電池パネル３０を近接させた状態で取付けることができる。これによって、屋根上に太陽電池パネルを、アースをした状態で隙間を少なく配設し、より多くの太陽電池パネルを取付けることが可能となる。また、凸部２３ａは、押え金具４０の軒側引掛け部４１ａを、リップ部２３の上面を含む面に対して垂直投影した範囲を、リップ部２３の上面を含む面において、ベース部材２０の長軸方向に対して垂直な方向に延ばした範囲内に設けられているので、軒側引掛け部４１ａからの荷重がほぼ垂直に近いかたちで伝えられる。これによって、より効率的に凸部２３ａが絶縁性被膜を突き破って食い込みベース部材２０と太陽電池パネル３０との電気的な導通状態が担保される。また、太陽電池パネル３０を載置するリップ部２３より、側面部２２の高さ分だけ低い位置にある底面部２１を、ブラケット６０に対してボルト５５、ナット５６で固定するのでパネル本体３１とボルト５５、ナット５６との間隔が大きく取れる。これによって、風や積雪等の影響によりパネル本体３１が撓み変形したりしても、ボルト５５、ナット５６がパネル本体３１に接触してパネル本体３１が破損するおそれを抑制できる。

図７及び図８は、本発明の他の実施形態を示す。上記一実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。上記一実施形態との違いは、ベース部材２００がベース部材２０に比べて短いことと、ブラケット５１に対するベース部材２００の取付とベース部材２００に対する押え金具４０の取付を一本のボルト５７で行っている点である。板金屋根５０への、太陽電池パネル３０の取付け手順について説明する。まず、図１に示すように、最も軒側に配置される太陽電池パネル３０Ａのフレーム３２の軒側端部を押え金具４０で固定する位置において、押え金具４０の孔４２ａと、ベース部材２００の孔２１０ａと、ブラケット６０のボルト孔６１ａを一致させて板金屋根５０にブラケット６０を取付ける。次に、孔４２ａと孔２１０ａとボルト孔６１ａにボルト５７を通してワッシャ５９ａとスプリングワッシャ５９ｂを介して、ナット５８で締め付け固定する。そして、押え金具４０をベース部材２００に取り付けた状態で、太陽電池パネル３０Ａのフレーム３２の長尺側端部を棟側から、ベース部材２００のリップ部２３０上をすべらせて、押え金具４０の棟側引掛け部４１ｂとリップ部２３０との間に差し込んで固定する。次に、太陽電池パネル３０Ａのフレーム３２の棟側端部に他の押え金具４０の軒側引掛け部４１ａを引掛け固定する位置において、押え金具４０の孔４２ａと、ベース部材２００の孔２１０ａと、ブラケット６０のボルト孔６１ａを一致させて板金屋根５０にブラケット６０を取付ける。そして、孔４２ａと孔２１０ａとボルト孔６１ａにボルト５７を通してワッシャ５９ａとスプリングワッシャ５９ｂを介して、ナット５８で締め付け固定する。このとき、押え金具４０の連結部４３の軒側に位置するベース部材２００のリップ部２３０には、凸部２３ａが設けられている。詳しくは、軒側引掛け部４１ａを、リップ部２３０の上面を含む面に対して垂直投影した範囲を、リップ部２３０の上面を含む面において、ベース部材２００の長軸方向に対して垂直な方向に延ばした範囲内に、凸部２３ａが設けられている。したがって、押え金具４０をベース部材２００に対して、ボルト５７、ナット５８で締め付け固定していくと、凸部２３ａは、フレーム３２の下側面の絶縁性被膜を突き破って食い込みベース部材２００とフレーム３２とが電気的に導通状態となる。太陽電池パネル３０Ｂの取付けに関しては、上記一実施形態と同じく太陽電池パネル３０Ａの取付と同様の手順を繰り返す。以後、複数の太陽電池パネル３０の取付けも同様である。

かかる他の実施形態においては、ベース部材２００が短いことにより材料費の低減が図れるとともに、ブラケット６０とベース部材２００と押え金具４０の取付を一本のボルト５７で行うことができるので作業の効率化も図れる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、上記実施形態においては、板金屋根に本発明を適用したが、これに限らず、コンクリート屋根、スレート屋根、瓦屋根等への適用も可能である。

１０ 太陽電池パネル取付装置
２０、２００ ベース部材
２１、２１０ 底面部（押え金具取付部）
２２、２２０ 側面部
２３、２３０ リップ部（パネル受け部）
２３ａ 凸部（突起部）
３０、３０Ａ、３０Ｂ 太陽電池パネル
３１ パネル本体
３２ フレーム
４０ 押え金具
４１ 引掛け部
４２ 取付け部
４３ 連結部
５０ 板金屋根
６０ ブラケット

Claims (3)

1. 屋根に固定するベース部材に対して、押え金具を用いて太陽電池パネルを取付ける太陽電池パネル取付装置であって、
   前記太陽電池パネルは、その外周に、導電性の本体部を絶縁性の被膜で覆ったフレームが設けられており、
   前記ベース部材は、導電性のＣチャンネル形状の部材であり、開口部側のパネル受け部と、開口部と反対側の押え金具取付部を有し、前記パネル受け部には、外側に向かって突出する突起部が設けられ、
   前記押え金具は、前記太陽電池パネルの前記フレームの端部上端に引っ掛けられる引掛け部と、前記押え金具取付部に取付けられる取付け部と、前記引掛け部と前記取付け部を連結する平板状の連結部とを有し、
   前記ベース部材の前記パネル受け部を上にして、前記太陽電池パネルを載置し、前記フレームを、前記押え金具を用いて、前記連結部の表裏両面が前記フレームと平行になるように前記押え金具取付部に取付けたとき、前記突起部が前記フレームに食い込んで、前記被膜を破って前記本体部と接触し、前記ベース部材と前記フレームが電気的に導通状態となる太陽電池パネル取付装置。
2. 請求項１において、前記突起部は、前記ベース部材に前記フレームを取付けたとき、前記引掛け部を前記パネル受け部を含む面に対して垂直投影した範囲内、もしくは該垂直投影した範囲を前記パネル受け部を含む面において前記ベース部材の長軸方向に対して垂直な方向に延ばした範囲内に設けられている太陽電池パネル取付装置。
3. 請求項１又は請求項２において、前記突起部は、前記パネル受け部へのバーリング加工によって設けられている太陽電池パネル取付装置。
   
   
   
   
   

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