JP3177483U - 太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高い荷重性能と設置時の良好な作業性とを兼ね備えた太陽電池モジュール及びその取付構造を提供する。
【解決手段】太陽電池モジュール１は、光照射によって発電する太陽電池パネル１０と、太陽電池パネル１０の外縁を支持する枠体であって、第１の孔Ｈ３を有する枠体１１ａと、設置時に太陽電池パネル１０を裏面１０ｎから支持する支持部材であって、第１の孔Ｈ３に対応する位置に第２の孔Ｈ３を有する支持部材１２と、枠体１１ａと支持部材１２を相互に固定する接続部材１３とを備える。第１及び第２の孔Ｈ３は、設置時に固定部材が挿通されることにより枠体１１ａと支持部材１２とを共に固定対象物に固定するための孔である。
【選択図】図１Ｃ

Description

本考案は、太陽電池モジュール及び太陽電池モジュールの取付構造に関する。

太陽電池モジュールは、太陽電池素子をガラス板と一体化して太陽電池パネルとし、この太陽電池パネルの外縁に金属や樹脂等の枠体（フレーム）を取り付けてパネルを支持した構成を有する。

近年、太陽電池パネルの大面積化が進んでおり、これに伴って、パネル面への積雪や風圧等に対する荷重性能の向上が求められている。例えば特許文献１（図１）には、太陽電池モジュールの裏面側に枠体の左側フレームと右側フレームを連結するように棒状のモジュール支持部材を設けた構成が開示されている。このような構成によれば、太陽電池パネルの撓み等の変形がモジュール支持部材によって抑制され、パネルの荷重性能を向上させることが可能となる。

特開２０１０−０３４４１７号公報

ところで、太陽電池モジュールは、家屋の屋根等の設置面に設置される際には、予め屋根に設置された固定具や架台と呼ばれる骨組みにボルト等（固定部材）を用いて取り付けられ、固定される。
また、特許文献１では、モジュール支持部材と枠体（左側フレーム及び右側フレーム）は、それぞれに設けられた固定用リブ片に形成されているネジ孔にネジ（固定部材）を挿通することによって、固定されている。

そこで、固定部材の点数削減等の観点から、特許文献１のようなモジュール支持部材によって荷重性能の向上を図った太陽電池モジュールにおいて、太陽電池モジュールを屋根等に設置するために用いる固定部材と、モジュール支持部材を枠体に固定するための固定部材とを共用化するということが考えられる。

しかしながら、特許文献１の構成の場合には、太陽電池モジュールを設置する際に、モジュール支持部材と枠体とを固定している固定部材を一旦取り外した上で、太陽電池モジュールの取付側の固定具、モジュール支持部材、及び枠体の３点を、その取り外した固定部材で改めて締結し直すという手順が必要となる。したがって、太陽電池モジュールの設置現場における設置作業が煩雑であるという問題がある。

更に、上記２つの固定部材を共用化してしまうと、モジュール支持部材と枠体の両者が金属で構成されていた場合に、国際電気標準会議の安全性試験規格（ＩＥＣ６１７３０−１）を満たすことができないという問題もある。

本考案は、上記の点に鑑みてなされたものであり、その目的の１つは、高い荷重性能と設置時の良好な作業性とを兼ね備えた太陽電池モジュール及びその取付構造を実現することにある。また、本考案の他の目的は、更に国際電気標準会議の安全性試験規格（ＩＥＣ６１７３０−１）を満足する太陽電池モジュール及びその取付構造を実現することにある。

上述した課題を解決するために、本考案の一態様は、光照射によって発電する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの外縁を支持する枠体であって、第１の孔を有する枠体と、設置時に前記太陽電池パネルを裏面から支持する支持部材であって、前記第１の孔に対応する位置に第２の孔を有する支持部材と、前記枠体と前記支持部材を相互に固定する接続部材と、を備え、前記第１及び第２の孔は、設置時に固定部材が挿通されることにより前記枠体と前記支持部材とを共に固定対象物に固定するための孔であることを特徴とする太陽電池モジュールである。

また、本考案の他の一態様は、光照射によって発電する太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの外縁を支持する導電性の枠体であって、第１の孔を有する枠体と、設置時に前記太陽電池パネルを裏面から支持する導電性の支持部材であって、前記第１の孔に対応する位置に第２の孔を有する支持部材と、前記枠体と前記支持部材を相互に固定する導電性の接続部材と、を備え、前記接続部材で前記枠体と前記支持部材を電気的に導通させるとともに、設置時に前記第１及び第２の孔に固定部材を挿通して前記枠体と前記支持部材とを共に固定対象物に固定することによって、前記枠体と前記支持部材の電気的導通部位と、前記枠体及び前記支持部材の前記固定対象物への固定部位とを分離したことを特徴とする太陽電池モジュールである。

また、本考案の他の一態様は、上記一態様において、前記支持部材は、前記枠体の一辺上の一部から他辺上の一部へ延在する棒状の支持部材であり、前記接続部材は、前記枠体と前記支持部材の重なり部を除いた、前記枠体の一部と前記支持部材の一部を接続する棒状の接続部材であり、前記第１の孔は、前記枠体の前記支持部材との重なり部に設けられ、前記第２の孔は、前記支持部材の前記枠体との重なり部に設けられたことを特徴とする太陽電池モジュールである。

また、本考案の他の一態様は、光照射によって発電する太陽電池パネルの外縁が枠体によって支持されて構成された太陽電池モジュールを設置するための、太陽電池モジュールの取付構造であって、前記太陽電池モジュールの設置時に前記太陽電池パネルを裏面から支持する支持部材と、前記枠体と前記支持部材を相互に固定する接続部材と、前記枠体に設けられた第１の孔と、前記支持部材の、前記第１の孔に対応する位置に設けられた第２の孔と、前記太陽電池モジュールの設置時に前記第１及び第２の孔を挿通して前記枠体と前記支持部材とを共に固定対象物に固定する固定部材と、前記太陽電池モジュールが取り付けられる前記固定対象物と、を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの取付構造である。

本考案によれば、高い荷重性能と設置時の良好な作業性とを兼ね備えた太陽電池モジュール及びその取付構造を実現することができる。

本考案の一実施形態に係る太陽電池モジュール１の正面図である。 本考案の一実施形態に係る太陽電池モジュール１の背面図である。 本考案の一実施形態に係る太陽電池モジュール１の、図１Ｂに示されたＡＡ線による断面図である。 太陽電池モジュール１を架台２に取り付けた様子を表す図である。

以下、図面を参照しながら本考案の実施形態について詳しく説明する。なお、各図面は考案の理解を容易にするために提示されたものであり、各図に登場する構成物の形状、寸法、比率、位置関係等は、意図的に誇張又は変形されて描かれることがある。

図１は、本考案の一実施形態に係る太陽電池モジュール１の構成図である。具体的には、図１Ａは太陽電池モジュール１の正面図、図１Ｂは太陽電池モジュール１の背面図、図１Ｃは太陽電池モジュール１の図１Ｂに示されたＡＡ線による断面図をそれぞれ表す。但し、正面とは、太陽電池モジュール１の受光面側を指す。図１Ｃにおいては、図中上方向が太陽電池モジュール１の正面である。

図１Ａ乃至図１Ｃに示されるように、太陽電池モジュール１は、平面視矩形形状の太陽電池パネル１０と、太陽電池パネル１０を矩形の外縁に沿って支持する長辺フレーム１１ａ及び短辺フレーム１１ｂ各２本からなる枠状のフレーム（枠体）（以下、長辺フレーム１１ａと短辺フレーム１１ｂを区別しない場合は単にフレーム１１と称する）と、長辺フレーム１１ａの一方から他方へ延在する２本の支持バー１２と、各支持バー１２をフレーム１１に対して固定する４本の接続バー１３とを備えて構成される。

太陽電池パネル１０は、太陽光を受光することによって発電を行う機能部品である。太陽電池パネル１０の構成の詳細については後述する。

フレーム１１は、太陽電池パネル１０をその矩形外縁全周に沿って２本の長辺フレーム１１ａと２本の短辺フレーム１１ｂとにより挟み込む形で保持している。より詳しくは、フレーム１１は、断面視において、背面側の下底面を構成する第１フランジ１１２と、第１フランジ１１２から正面側へ立設する側壁１１４と、側壁１１４の途中から第１フランジ１１２と平行な方向へ張り出した第２フランジ１１６と、側壁１１４の正面側端部から第２フランジ１１６と同様に張り出して正面側の上底面を構成する第３フランジ１１８とを有し、第２フランジ１１６と第３フランジ１１８の対向する面間に太陽電池パネル１０の外縁部分が挿入されている。

各長辺フレーム１１ａの第１フランジ１１２上には、孔Ｈ１とモジュール固定用孔Ｈ３が２つずつ形成されている。孔Ｈ１は、接続バー１３と長辺フレーム１１ａとを固定するための孔である。モジュール固定用孔Ｈ３は、太陽電池モジュール１を後述する架台２に取り付ける際に用いられる孔である。

支持バー１２は、太陽電池パネル１０の荷重をパネルの裏面１０ｎ側から支持する役割を果たす。即ち、支持バー１２は、断面視において、背面側の下底面を構成する第１フランジ１２２と、第１フランジ１２２と相対して正面側の上底面を構成する第２フランジ１２６と、第１フランジ１２２と第２フランジ１２６とを接続する側壁１２４とを有し、その平面視長手方向の両端部分１２ａにおいて第１フランジ１２２が各長辺フレーム１１ａの第１フランジ１１２へ乗り上げて、支持バー１２が一方の長辺フレーム１１ａから他方の長辺フレーム１１ａへ架橋している。この状態で、支持バー１２の第２フランジ１２６が、緩衝材１４を介して太陽電池パネル１０の裏面１０ｎを支持している。これにより、太陽電池パネル１０が大型のものであっても、パネルが撓むのを抑制することが可能となっている。

支持バー１２の第１フランジ１２２上には、長辺フレーム１１ａの第１フランジ１１２へ乗り上げている両端部分１２ａのそれぞれにモジュール固定用孔Ｈ３が形成されている。また、長辺フレーム１１ａの第１フランジ１１２へ乗り上げていない部分の２箇所に孔Ｈ２が形成されている。モジュール固定用孔Ｈ３は、長辺フレーム１１ａに形成されているものと同様、太陽電池モジュール１を架台２に取り付ける際に用いられる孔である。孔Ｈ２は、接続バー１３と支持バー１２とを固定するための孔である。

支持バー１２は、２つのモジュール固定用孔Ｈ３が各長辺フレーム１１ａのモジュール固定用孔Ｈ３と重なるように配置されている。そしてその状態で、支持バー１２は、接続バー１３によって長辺フレーム１１ａに対して固定される。即ち、長辺フレーム１１ａの孔Ｈ１と接続バー１３の孔Ｈ１にはボルトＢ１が連通して、このボルトＢ１とナットＮ１とにより長辺フレーム１１ａと接続バー１３が固定され、接続バー１３の孔Ｈ２と支持バー１２の孔Ｈ２にはボルトＢ２が連通して、このボルトＢ２とナットＮ２とにより接続バー１３と支持バー１２が固定される。

この時、モジュール固定用孔Ｈ３（本実施形態では太陽電池モジュール１全体で４つある）には、ボルトやねじ等の固定部材は挿通されていない。即ち、太陽電池モジュール１が架台２に取り付けられる前の段階においては、支持バー１２は、長辺フレーム１１ａに直接固定されることなく、接続バー１３を介し間接的に長辺フレーム１１ａに固定されている。

なお、孔Ｈ１，Ｈ２，及びモジュール固定用孔Ｈ３は、貫通孔であってもよいし、ねじ溝が形成されたねじ孔であってもよい。

図２は、太陽電池モジュール１を架台２に取り付けた様子を表す図である。

架台２は、太陽電池モジュール１を家屋の屋根等の設置面に設置するために用いられる台であり、設置面と接する台座部２ａと、台座部２ａから上方へ立設する支柱部２ｂと、支柱部２ｂの上端に接続され太陽電池モジュール１の取付面となる取付部２ｃとから構成される。取付部２ｃには、モジュール固定用孔Ｈ３が形成されている。

太陽電池モジュール１は、架台２の取付部２ｃ上に、その受光面を上にして載置される。そして、架台２側のモジュール固定用孔Ｈ３と太陽電池モジュール１側（長辺フレーム１１ａ及び支持バー１２）のモジュール固定用孔Ｈ３にモジュール固定用ボルトＢ３が挿通されて、このモジュール固定用ボルトＢ３とモジュール固定用ナットＮ３とを用いて、太陽電池モジュール１が架台２に対して固定される。

上述した通り、太陽電池モジュール１を架台２に取り付ける前には太陽電池モジュール１側のモジュール固定用孔Ｈ３に固定部材が未挿通であるため、太陽電池モジュール１を架台２に取り付ける際の作業としては、モジュール固定用ボルトＢ３をモジュール固定用孔Ｈ３に挿通させてモジュール固定用ボルトＢ３とモジュール固定用ナットＮ３を締結するだけで済む。即ち、太陽電池モジュール１の構成部材を固定している固定部材を一旦取り外すといった余計な作業は不要である。したがって、太陽電池モジュール１の設置作業を簡素化することができる。また、支持バー１２によって十分な荷重性能も確保されている。

なお、フレーム１１、支持バー１２、及び接続バー１３の材質としては、太陽電池パネル１０の重量を支持するのに十分な強度を有していれば特に限定されず、例えば、アルミ等の金属を用いることができる。またその他にも、例えば樹脂を用いてもよい。

ここで、フレーム１１、支持バー１２、及び接続バー１３の材質に金属を用いた場合には、国際電気標準会議（ＩＥＣ：International Electrotechnical Commission）が策定した安全性試験規格であるＩＥＣ６１７３０−１の第８章「結線及び接地」のｄ）項に規定されている、「モジュール又はパネル内の結線のために用いるボルト、ねじ又はその他の部品は、完成デバイスを支持面又はフレームに固定するために用いてはならない。」、という規定を満足することが必要である。本実施形態においては、フレーム１１と支持バー１２との電気的な導通は接続バー１３並びにボルトＢ１及びＢ２によって確保され、太陽電池モジュール１の架台２への固定はモジュール固定用ボルトＢ３によって為されているため、フレーム１１と支持バー１２の結線のためのボルトＢ１及びＢ２は、太陽電池モジュール１を架台２に固定するために用いられておらず、上記規定は満足されている。

なお、架台２への取り付け前の太陽電池モジュール１のモジュール固定用孔Ｈ３に予めヘキサナットをカシメ固定しておき、これをモジュール固定用ナットＮ３として利用すれば、モジュール固定用ボルトＢ３の締結時の作業を楽に行うこともできる。また、ナットＮ１及びＮ２についても同様に、ヘキサナットを用いてもよい。

本実施形態においては、２本の支持バー１２を、対向する長辺フレーム１１ａ間に架橋しているが、本考案はこれに限らず、対向する短辺フレーム１１ｂ間に架橋する構成であってもよく、また、支持バー１２の本数も２本に限らず、１本又は３本以上であってもよい。

次に、太陽電池パネル１０の詳細な構成について説明する。

本実施形態の太陽電池パネル１０は、ガラスや金属又は樹脂からなる基板上に薄膜の光電変換素子が成膜されたサブストレート型の薄膜太陽電池パネルである。具体的には、光電変換素子が成膜された基板の受光面に、光電変換素子を保護する透明な保護板（例えば、強化ガラスや樹脂からなる板等）がＥＶＡ（Ethylene Vinyl Acetate）やＰＶＢ（Polyvinyl butyral）等の封止材によって接着され、更に、上記基板の裏面側（非受光面側）に、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate）等からなる裏面保護シートが封止材によって接着された構造である。

本実施形態の太陽電池パネル１０は、光電変換素子が成膜された基板の裏面に裏面保護シートを備えているが、本考案において裏面保護シートは必須の構成ではなく、裏面保護シートを備えず基板の裏面が露出したものであってもよい。また、裏面保護シートの代わりに、ガラス板等の保護板を封止材で接着する構成であってもよい。

また、本実施形態の太陽電池パネル１０は、サブストレート型の薄膜太陽電池パネルを利用しているが、本考案はこれに限らず、スーパーストレート型の薄膜太陽電池パネルであってもよい。具体的には、上述した透明な保護板の裏面側（非受光面側）に薄膜の光電変換素子を成膜し、光電変換素子の裏面側に封止材等で裏面保護シートを接着した構成であってもよい。

更に、薄膜太陽電池パネルの代わりに、上述の透明な保護板と裏面保護シートとの間に結晶シリコンが封止材によって封止された結晶系シリコン太陽電池パネルにも、本考案は適用可能である。

以上、本考案の実施形態を説明したが、本考案はこれに限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内において様々な変更が可能である。

１ 太陽電池モジュール
１０ 太陽電池パネル
１１ａ 長辺フレーム（枠体）
１１ｂ 短辺フレーム（枠体）
１２ 支持バー（支持部材）
１３ 接続バー（接続部材）
１４ 緩衝材
２ 架台
Ｈ１，Ｈ２ 孔
Ｂ１，Ｂ２ ボルト
Ｎ１，Ｎ２ ナット
Ｈ３ モジュール固定用孔（第１の孔、第２の孔）
Ｂ３ モジュール固定用ボルト
Ｎ３ モジュール固定用ナット

Claims (4)

1. 光照射によって発電する太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルの外縁を支持する枠体であって、第１の孔を有する枠体と、
   設置時に前記太陽電池パネルを裏面から支持する支持部材であって、前記第１の孔に対応する位置に第２の孔を有する支持部材と、
   前記枠体と前記支持部材を相互に固定する接続部材と、
   を備え、前記第１及び第２の孔は、設置時に固定部材が挿通されることにより前記枠体と前記支持部材とを共に固定対象物に固定するための孔であることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 光照射によって発電する太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネルの外縁を支持する導電性の枠体であって、第１の孔を有する枠体と、
   設置時に前記太陽電池パネルを裏面から支持する導電性の支持部材であって、前記第１の孔に対応する位置に第２の孔を有する支持部材と、
   前記枠体と前記支持部材を相互に固定する導電性の接続部材と、
   を備え、前記接続部材で前記枠体と前記支持部材を電気的に導通させるとともに、設置時に前記第１及び第２の孔に固定部材を挿通して前記枠体と前記支持部材とを共に固定対象物に固定することによって、前記枠体と前記支持部材の電気的導通部位と、前記枠体及び前記支持部材の前記固定対象物への固定部位とを分離したことを特徴とする太陽電池モジュール。
3. 前記支持部材は、前記枠体の一辺上の一部から他辺上の一部へ延在する棒状の支持部材であり、
   前記接続部材は、前記枠体と前記支持部材の重なり部を除いた、前記枠体の一部と前記支持部材の一部を接続する棒状の接続部材であり、
   前記第１の孔は、前記枠体の前記支持部材との重なり部に設けられ、
   前記第２の孔は、前記支持部材の前記枠体との重なり部に設けられた
   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。
4. 光照射によって発電する太陽電池パネルの外縁が枠体によって支持されて構成された太陽電池モジュールを設置するための、太陽電池モジュールの取付構造であって、
   前記太陽電池モジュールの設置時に前記太陽電池パネルを裏面から支持する支持部材と、
   前記枠体と前記支持部材を相互に固定する接続部材と、
   前記枠体に設けられた第１の孔と、
   前記支持部材の、前記第１の孔に対応する位置に設けられた第２の孔と、
   前記太陽電池モジュールの設置時に前記第１及び第２の孔を挿通して前記枠体と前記支持部材とを共に固定対象物に固定する固定部材と、
   前記太陽電池モジュールが取り付けられる前記固定対象物と、
   を備えることを特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。

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