JP4991119B2

JP4991119B2 - 太陽電池モジュール装置

Info

Publication number: JP4991119B2
Application number: JP2005095400A
Authority: JP
Inventors: 達也屋敷
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2012-08-01
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP2006278707A

Description

本発明は、太陽電池モジュールが固定脚部に対して着脱自在に固定される太陽電池モジュール装置に関するものである。

従来、例えば図１１に示すように、家庭の電気負荷を低減させるために、家屋の屋根上に太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する瓦一体型の太陽電池モジュールを瓦重ねして配設して成る太陽光発電屋根１２１が知られている。

このような瓦型の太陽光発電屋根１２１の場合、太陽電池モジュールには、図１２に示すように、瓦材１２４と略同一形状をなす瓦状本体２０４の上部にガラスや樹脂などの透光性基板に複数の太陽電池セルを貼り合わせて構成される太陽電池パネル２０３を埋め込めませるようにし、瓦状本体２０４と太陽電池パネル２０３とを樹脂等の接着剤により一体化させた太陽電池モジュール２０２や、図１３に示すように、太陽電池パネル１０３の端部に瓦材１２４との置き換えが可能な取付構造・防水構造を有する金属などの枠体１０４を取り付けた太陽電池モジュール１０２が用いられている。（例えば、特許文献１参照）
上記の図１２に示すような太陽電池モジュール２０２は、太陽電池を有しない瓦材１２４と形状的に何ら変わりがないので、屋根上への配設は通常の瓦材１２４の施工と同様に、野地板１２２上に配された桟木１２３に太陽電池モジュール２０２を屋根の軒先から順次瓦重ねしていくことができる。

また、図１４に示すように、屋根の棟に対し平行な方向、すなわち屋根面に平行で水平な方向に隣り合う２つの瓦材１２４もしくは太陽電池モジュール２０２のうち、一方の瓦材１２４もしくは太陽電池モジュール２０２に形成され、下方へ突出する上部突出部２０７ａと、他方の瓦材１２４もしくは太陽電池モジュール２０２に形成され、上方へ突出する下部突出部２０７ｂとが噛み合わされており、瓦材１２４同士、太陽電池モジュール２０２同士あるいは瓦材１２４と太陽電池モジュール２０２が容易にずれたりしないようにしている。

一方、上記の図１３に示すような太陽電池モジュール１０２は、図１５に示すように、その長さが太陽電池を有しない瓦材１２４の略整数倍であることが一般的である。これにより、太陽電池モジュール１０２と瓦材１２４との隙間、もしくは太陽電池モジュール１０２同士の隙間が瓦材１２４のみ配設した場合の瓦材１２４同士の隙間と同一となるため、隙間の調整のために瓦材１２４の一部を切断したり、隙間を埋めるための部材を配設したりする必要がなく、太陽光発電屋根１２１の外観を損なうこともない。

また、メンテナンス等でこのような太陽電池モジュール１０２を交換するときは、図１６（ａ）〜（ｃ）に示すように、交換する太陽電池モジュール１０２ａのカバー体１１１ａおよび太陽電池モジュール１０２ａを屋根面に固定するための固定金具１０８と太陽電池モジュール１０２ａを締結している締結ねじ１１０を外した後に、その棟側に配設される太陽電池モジュール１０２ｂのカバー体１１１ｂを取り外すことで、太陽電池モジュール１０２ａを取り外すことが可能となる。また、太陽電池モジュール１０２の取り付けについても同様の方法で行うことができる。
特開２００４−３０８４０９号公報

しかしながら、前記図１２及び図１４に示す太陽電池モジュール２０２のように、瓦材１２４と略同一形状をなす瓦状本体２０４と太陽電池パネル２０３とを一体化させた構造では、配線の間違いやメンテナンス等で太陽電池モジュール２０２の交換が必要となった場合に、他の太陽電池モジュール２０２や瓦材１２４と上部突出部２０７ａおよび下部突出部２０７ｂによって噛み合わされているため、その作業が煩雑になるという問題がある。

また、前記図１３及び図１６に示す太陽電池モジュール１０２の場合、メンテナンス等で太陽電池モジュール１０２を交換するときは、交換する太陽電池モジュール１０２ａのカバー体１１１ａおよび太陽電池モジュール１０２ａを屋根面に固定するための固定金具１０８と太陽電池モジュール１０２ａを締結している締結ねじ１１０を取り外すだけでは、太陽電池モジュール１０２ａの枠体１０４に設けられ防水機能と荷重分散機能を兼ね備えたストッパー１０５ａと、棟側に配設される太陽電池モジュール１０２ｂのカバー体１１１ｂとが太陽電池モジュール１０２ａの脱着時に干渉するため、その棟側に配設される太陽電池モジュール１０２ｂのカバー体１１１ｂも脱着する作業が必要であった。

この問題を解決するために、例えばカバー体１１１の水平方向の幅を小さくして前記隙間を大きくしたり、カバー体１１１をなくしたりすることで、太陽電池モジュール１０２を脱着する時に太陽電池モジュール１０２がカバー体１１１またはその下端に引っ掛からないようにすることができる。しかし、カバー体１１１の水平方向の幅を小さくした場合、棟側に配設される太陽電池モジュール１０２ｂのカバー体１１１ｂと太陽電池モジュール１０２ａとの隙間が大きくなり、またカバー体１１１をなくした場合、締結ねじ１１０等からなる連結部材を覆うことができないため、太陽電池モジュールの外観が損なわれる。さらに、交換する太陽電池モジュール１０２ａの棟側に太陽電池モジュール１０２ｂではなく瓦材１２４が配設されている場合、太陽電池モジュール１０２ａを脱着するときに太陽電池モジュール１０２ａの棟側に配設されているすべての瓦材１２４の軒側部分を持ち上げるなどして隙間を大きくする必要がある。

本発明はこのような問題鑑みてなされたものであり、その目的は、太陽電池モジュールの外観を損なうことなく、太陽電池モジュールの脱着がしやすく、メンテナンス性を向上させた太陽電池モジュール装置を提案するものである。

本発明の太陽電池モジュール装置は、内部に太陽電池素子を具備した矩形状の太陽電池パネルの少なくとも互いに対向する２つの端辺に、枠体を備えた太陽電池モジュールと、前記枠体に固定され、且つ前記太陽電池モジュールを設置面に取着する固定脚部とを備えた太陽電池モジュール装置であって、前記枠体は、前記設置面に向かって突出する凸部を有し、前記固定脚部は、前記凸部が嵌入されるとともに、前記太陽電池パネルの前記設置面側の表面に向かって開口する開口部を有することを特徴とする。

また、前記固定脚部の上面部端部に、前記太陽電池モジュールの受光面部に対し略垂直方向に板状の突出部を設け、前記板状の突出部の中央部付近に該受光面部と略平行方向に溝部を設けると共に、前記板状の突出部の立ち上がり部から前記溝部までの間に傾斜部が設けられ、前記溝部に前記太陽電池モジュールの枠体を挿嵌したことを特徴とする。

本発明の太陽電池モジュール装置によれば、内部に太陽電池素子を具備した矩形状の太陽電池パネルと前記太陽電池パネルの少なくとも互いに対向する２つの端部に枠体を備えた太陽電池モジュールと、前記互いに対向する２つの端部に備えられた枠体をそれぞれ固定して前記太陽電池モジュールを建物に取り付けるための複数の取り付け体から成る太陽電池モジュール装置であって、前記枠体の少なくとも１つには前記取り付け体と当接する事により前記太陽電池パネルのたわみを防ぐための凸部を具備すると共に、前記取り付け体の上面部に、前記太陽電池モジュールと前記取り付け体との脱着時に前記凸部を嵌入するための開口部を設けることで、積雪荷重や作業者が載ることによる前記太陽電池パネルのたわみを防ぎ、前記太陽電池パネルのたわみによりその内部に具備された太陽電池素子が損傷し、発電効果が低下するのを防ぐことができるだけでなく、前記太陽電池モジュールの脱着時には、前記取り付け体に設けられた開口部に前記凸部が嵌入することで太陽電池モジュールの棟側が鉛直方向に落ち込み、太陽電池モジュールと棟側の太陽電池モジュールまたはそのカバー体との間隔が大きくなるため、棟側の太陽電池モジュールまたはそのカバー体を脱着したり棟側の瓦材を持ち上げたりすることなく、前記太陽電池モジュールの脱着が可能となる。すなわち、太陽電池モジュールを固定脚部に固定するときには、太陽電池モジュールの配置位置を簡単に規定することができる。

また、前記取り付け体の上面部端部に前記太陽電池モジュールの受光面部に対し垂直方向に板状の突出部を設け、前記板状の突出部の中央部付近に前記太陽電池モジュールの受光面部と略平行方向に溝部を設けると共に、前記板状の突出部の立ち上がり部から前記溝部まで傾斜部が設けられ、前記板状の突出部の溝部に前記太陽電池モジュールの枠体を挿嵌することで、前記太陽電池モジュールと前記取り付け体とを固定できるだけでなく、メンテナンス時の太陽電池モジュールの取り付けにおいて太陽電池モジュールを軒先側から棟側に押し込むことで、太陽電池パネルの棟側に備えられた枠体が前記傾斜部をスライドし、太陽電池モジュールを所定の位置に配設することが可能となる。

このように本発明によれば、太陽電池モジュールの外観を損なうことなく、従来よりも太陽電池モジュールを脱着しやすくなり、屋根上でのメンテナンス作業が容易となる。

以下、本発明に係る太陽電池モジュール装置の実施の形態について、添付図面に基づき詳細に説明する。

まず、本発明に係る太陽電池モジュール装置の一般住宅の屋根部への取り付け方法について図１〜図６を用いて説明する。

図１に本発明に係る太陽電池モジュール装置１が建物の屋根の一部に配設されている様子を示す。本発明において、軒側とは屋根面の下方側であり、棟側とは屋根面の上方側である。また、本発明において太陽電池モジュール装置１が屋根面に設置された場合に、屋根面と平行でかつ水平線に垂直な方向を傾斜方向Ｘとし、屋根面と平行でかつ水平線に沿って伸びる方向を水平方向Ｙとし、鉛直な方向を鉛直方向Ｚとする。また、傾斜方向Ｘのうち、屋根面に沿って上方に向かう方向を傾斜方向Ｘ１、屋根面に沿って下方に向かう方向を傾斜方向Ｘ２とする。

また、図２に太陽電池モジュール装置１を受光面側から見た斜視図を、図３に断面図を、図４に太陽電池モジュール２と取り付け体８とを分離した分解斜視図を、図５に分解断面図をそれぞれ示す。

図２に示すように、本発明に係る太陽電池モジュール装置１は、内部に太陽電池素子を具備した矩形状の太陽電池パネル３と少なくとも前記太陽電池パネル３の互いに対向する２つの端部に枠体４を備えた太陽電池モジュール２と、前記互いに対向する２つの端部に備えられた枠体４をそれぞれ固定して前記太陽電池モジュール２を建物に取り付けるための２本程度の取り付け体８から構成される。例えば枠体４は、太陽電池パネル３の棟側に配される棟側枠５、軒側に配される軒側枠６、水平方向Ｙの両端部に配される側面枠７からなる。

図５に示すように、棟側枠５の上面部には、ストッパー突起５ａ、５ｂが設けられている。ストッパー突起５ａは軒側に傾斜した構造となっており、雨水が吹き込みにくい構造としている。さらに、ストッパー突起５ａを乗り超えて浸入した雨水についても、ストッパー突起５ｂで堰き止められ、軒側に傾斜したストッパー突起５ａの傾斜構造により、ストッパー突起５ａの棟側に溜まることなく排水される。

棟側枠５の下面部には、取り付け体８と当接する事により太陽電池パネル３のたわみを防ぐための矩形の凸部５ｃが設けられている。

軒側枠６の軒側前面には、締結ねじ１０を取り付けるための貫通孔６ａが設けられている。締結ねじ１０は軒側枠６と同色もしくはこれに近い色とし、かつ締結ねじ１０の頭部が貫通孔６ａに嵌合し、締結ねじ１０が軒側枠６の軒側前面から突出したり窪んだりすることがないような構造および形状とすることで、太陽電池モジュール２の外観が損なわれないような構造としている。

また、軒側枠６の下面部には枠下部支持部６ｂを設け、荷重がかかったときに軒側の太陽電池モジュール２の棟側枠５のストッパー突起５ａ、５ｂのうち少なくとも一方がこれを支持し、軒側の太陽電池モジュール２の棟側枠５によって、棟側の太陽電池モジュール２とそこにかかった荷重を支えるようにする。

取り付け体８は、太陽電池モジュール２を傾斜方向Ｘおよび水平方向Ｙに隣接する他の瓦材２４または太陽電池モジュール２に位置合わせをする位置合わせ機能と、太陽電池パネル３が積雪または作業者が載ることによって大きくたわんだり、暴風時の負圧により浮き上がったりしないための耐荷重性能を有する。

また、図３に示すように、太陽電池モジュール２と取り付け体８とは、取り付け体８の棟側上部に該太陽電池モジュールの受光面と略垂直をなすように備えられた板状の突出部９と締結ねじ１０の２箇所で固定されている。そして図５に示すように、この突出部９の中央部付近には太陽電池パネル３の受光面と略平行に溝部９ａが設けられ、この溝部９ａに太陽電池モジュール２の棟側枠５が挿嵌される。また、突出部９の立ち上がり部から溝部９ａまで傾斜部９ｂが設けられている。そして、取り付け体８の軒側前面には、締結ねじ１０を締めるためのねじ孔６ａが設けられている。

さらに、取り付け体８の上面部には、太陽電池モジュール２の棟側枠５に設けられた凸部５ｃよりも大きな開口部８ｂが設けられている。また、図６に示すように、取り付け体８の棟側下面部には位置決めリブ８ｃが設けられ、野地板２２上に配された桟木２３に位置決めリブ８ｃを当接させ、引っ掛けることで、太陽電池モジュール２が所定の位置から傾斜方向Ｘ２にずれないような構造としている。そして、取り付け体８の棟側端部８ｄをねじや釘などを野地板２２に打ちつけて固定することで、太陽電池モジュール２が屋根面に固定され、取り付けられる。

次に、メンテナンス等で太陽電池モジュールを脱着する方法を、図７〜図１０を用いて説明する。

図６に示すように一旦設置が完了した太陽電池モジュール２を取り外す場合、始めに図７に示すように、取り外すべき太陽電池モジュール２ａと取り付け体８とを固定している締結ねじ１０を取り外す。次に、太陽電池モジュール２ａを傾斜方向Ｘ２に引き出す。このとき、図８に示すように太陽電池モジュール２ａの棟側枠５に設けられた凸部５ｃが取り付け体８の開口部８ｂに挿嵌されることで、太陽電池モジュール２ａの棟側が鉛直方向Ｚに落ち込み、太陽電池モジュール２ａと棟側の太陽電池モジュール２ｂとの隙間が大きくなる。これにより、取り外す太陽電池モジュール２ａの棟側枠５に設けられたストッパー突起５ａ、５ｂが棟側の太陽電池モジュール２ｂの軒側枠６に引っ掛かることなく太陽電池モジュール２ａを引き出すことができる。また、図９に示すように、取り外すべき太陽電池モジュール２ａの棟側に太陽電池モジュール２ｂではなく瓦材２４が配設されている場合も、同様の方法で太陽電池モジュール２ａを取り外すことができる。

このように、太陽電池モジュール２の棟側枠５に取り付け体８と当接する事により太陽電池パネル３のたわみを防ぐための凸部５ｃを具備すると共に、取り付け体８の上面部に太陽電池モジュール２と取り付け体８との脱着時に凸部５ｃを嵌入するための開口部８ｂを設けることで、積雪荷重や作業者が載ることによる太陽電池パネル３のたわみを防ぎ、太陽電池パネル３のたわみによりその内部に具備された太陽電池素子が損傷し、発電効果が低下するのを防ぐことができるだけでなく、太陽電池モジュール２ａの脱着時には、取り付け体８に設けられた開口部８ｂに凸部５ｃが嵌入することで太陽電池モジュール２ａの棟側が鉛直方向に落ち込み、太陽電池モジュール２ａと棟側の太陽電池モジュール２ｂまたは太陽電池モジュール２ｂの軒側枠６に備えられたカバー体あるいは瓦材２４との間隔が大きくなるため、棟側の太陽電池モジュール２ｂまたはその軒側枠６に備えられたカバー体を脱着したり棟側の瓦材２４を持ち上げたりすることなく、太陽電池モジュール２ａの脱着が可能となる。

また、太陽電池モジュール２ａを取り外した後に、同一もしくは同じ構造、寸法の新品の太陽電池モジュール２ａを取り付ける場合は、始めに図８に示すように、取り付ける太陽電池モジュール２ａの棟側枠５に設けられた凸部５ｃが取り付け体８の開口部８ｂに挿嵌される位置に太陽電池モジュール２ａを仮置きする。次に、図１０に示すように太陽電池モジュール２ａを傾斜方向Ｘ１に押し込む。このとき、取り付け体８の突出部９に傾斜部９ｂが設けられていることで、太陽電池モジュール２ａの棟側枠５の端部が傾斜部９ｂに当接した後、この傾斜部９ｂを昇るようにスライドし、溝部９ａまで押し込むことができる。最後に太陽電池モジュール２と取り付け体８とを締結ねじ１０で固定することで、太陽電池モジュール２が元の位置に配設される。

このように、取り付け体８の上面部端部に太陽電池モジュール２の受光面部に対し垂直方向に板状の突出部９を設け、板状の突出部９の中央部付近に前記太陽電池モジュール２の受光面部と略平行方向に溝部９ａを設けると共に、板状の突出部９の立ち上がり部から溝部９ａまで傾斜部９ｂが設けられ、板状の突出部９の溝部９ａに太陽電池モジュール２の棟側枠５を挿嵌することで、太陽電池モジュール２と取り付け体８とを固定できるだけでなく、メンテナンス時の太陽電池モジュール２ａの取り付けにおいて太陽電池モジュール２ａを軒先側から棟側に押し込むことで、太陽電池パネル３の棟側に備えられた棟側枠５の端部が傾斜部９ｂに当接した後、この傾斜部９ｂを昇るようにスライドし、太陽電池モジュール２ａを所定の位置に配設することが可能となる。

以上のように本発明によれば、太陽電池モジュール２の外観を損なうことなく、従来よりも太陽電池モジュール２を脱着しやすくなり、屋根上でのメンテナンス作業が容易となる。

尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加えることができる。例えば、前記太陽電池モジュール２のたわみを防ぐための凸部５ｃの形状は矩形に限定されるものではなく、太陽電池モジュールのたわみを防ぐものであれば適用される。また、前記取り付け体８の突出部９の立ち上がり部から溝部９ａまで設けられる傾斜部９ｂは一定勾配である必要はなく、太陽電池モジュール２を傾斜方向Ｘ１に押し上げたときに棟側枠５がスライドするような構造であれば適用される。

本発明に係る太陽電池モジュール装置が建物の屋根の一部に配設されている様子を示す斜視図である。本発明に係る太陽電池モジュール装置を受光面側から見た斜視図である。本発明に係る太陽電池モジュール装置の断面図である。本発明に係る太陽電池モジュールと取り付け体とを分離した分解斜視図である。本発明に係る太陽電池モジュールと取り付け体とを分離した分解断面図である。本発明に係る太陽電池モジュール装置が屋根に配設されている様子を示す断面図である。本発明に係る太陽電池モジュールを屋根から取り外すために、締結ねじを取り外すことを示す断面図である。本発明に係る太陽電池モジュールを取り外すときに、棟側枠に設けられた凸部が取り付け体の開口部に挿嵌される様子を示す断面図である。棟側に瓦材が配されている場合に、本発明に係る太陽電池モジュールを屋根から取り外す様子を示す断面図である。本発明に係る太陽電池モジュールを屋根に取り付けるときの様子を示す断面図である。瓦一体型の太陽電池モジュールが瓦重ねされて配設されている太陽光発電屋根１２１を示す斜視図である。瓦状本体と太陽電池パネルとを一体化させた太陽電池モジュールが屋根に配設されている様子を示す断面図である。太陽電池パネルの端部に瓦材との置き換えが可能な枠体を備えた太陽電池モジュールを説明する斜視図である。瓦材もしくは太陽電池モジュールに形成される上部突出部と下部突出部とが噛み合わされている様子を示す斜視図である。長さが瓦材の略整数倍である太陽電池モジュールが屋根に配設されている様子を示す斜視図である。（ａ）（ｂ）（ｃ）従来の太陽電池モジュールを交換する手順を説明する断面図である。

符号の説明

１：太陽電池モジュール装置
２、２ａ、２ｂ、１０２、１０２ａ、１０２ｂ、２０２：太陽電池モジュール
３、１０３、２０３：太陽電池パネル
４、１０４：枠体
５：棟側枠
５ａ、５ｂ、１０５ａ：ストッパー突起
５ｃ：凸部
６：軒側枠
６ａ：貫通孔
６ｂ：枠下部支持部
７：側面枠
８：取り付け体
８ａ：ねじ孔
８ｂ：開口部
８ｃ：位置決めリブ
８ｄ：棟側端部
９：突出部
９ａ：溝部
９ｂ：傾斜部
１０、１１０：締結ねじ
２２、１２２：野地板
２３、１２３：桟木
２４、１２４：瓦材
１０８：固定金具
１１１、１１１ａ、１１１ｂ：カバー体
１２１：太陽光発電屋根
２０４：瓦状本体
２０７ａ：上部突出部
２０７ｂ：下部突出部
Ｘ、Ｘ１、Ｘ２：傾斜方向
Ｙ：水平方向
Ｚ：鉛直方向

Claims

内部に太陽電池素子を具備した矩形状の太陽電池パネルの少なくとも互いに対向する２つの端辺に、枠体を備えた太陽電池モジュールと、
前記枠体に固定され、且つ前記太陽電池モジュールを設置面に取着する固定脚部とを備えた太陽電池モジュール装置であって、
前記枠体は、前記設置面に向かって突出する凸部を有し、
前記固定脚部は、前記凸部が嵌入されるとともに、前記太陽電池パネルの前記設置面側の表面に向かって開口する開口部を有することを特徴とする太陽電池モジュール装置。
前記固定脚部の上面部端部に、前記太陽電池モジュールの受光面部に対し略垂直方向に板状の突出部を設け、前記板状の突出部の中央部付近に該受光面部と略平行方向に溝部を設けると共に、前記板状の突出部の立ち上がり部から前記溝部までの間に傾斜部が設けられ、前記溝部に前記太陽電池モジュールの枠体を挿嵌したことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール装置。