JP6072444B2 - 太陽電池モジュールの取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールの取り付け構造に関するものである。

近年、太陽光発電の開発が盛んであり、１ＭＷ以上の大規模な発電システムも開発されている。複数の太陽電池モジュール１００が１つの架台１０２に取り付けられる（図１０）。架台１０２の支柱１０４の高さを変化させることによって、太陽電池モジュール１００を傾斜させることができる。太陽電池モジュールに太陽光が垂直に入射し易くなる。

大規模な発電システムでは、広大な敷地に複数の架台１０２を設置して、各架台１０２に複数の太陽電池モジュール１００を取り付ける。ある太陽電池モジュール１００によって他の太陽電池モジュール１００の日差しを遮らないように、架台１０２同士の間隔が空けられる。

しかし、各太陽電池モジュール１００の発電量は低く、大規模発電のためには太陽電池モジュール１００の数が増加する。１つの架台１０２に取り付ける太陽電池モジュール１００の数が多くなり、支柱１０４の長さも長くなる。高い位置への太陽電池モジュール１００の取り付け工事が難しくなる。

そのため下記の特許文献１のように、１本の支柱に１枚の太陽電池モジュールを取り付けることも考えられる。１本の支柱に１枚の太陽電池モジュールを取り付けているため、支柱の高さを低くすることができる。しかし、特許文献１は予め支柱と太陽電池モジュールとを取り付けておく必要があり、太陽電池モジュールの設置場所までの搬送などが難しくなる。

また、１本の支柱で太陽電池モジュールを支えるのは容易であるが、強風の際、非常に大きな揚力が太陽電池モジュールに発生する。揚力の対策を怠ると、太陽電池モジュールや支柱などが破損する。特許文献１の場合、揚力への対策は開示されていない。

特開平８−１７０７９０号公報

本発明の目的は、太陽電池モジュールの取り付け工事などが簡単で、強度を確保した太陽電池モジュールの取り付け構造を提供することにある。

本発明は、太陽電池セルの周縁にフレームを取り付けた太陽電池モジュールを架台に取り付ける太陽電池モジュールの取り付け構造である。一端と他端を有する支柱と、前記支柱の一端に取り付けられた支持部材と、前記支持部材に取り付けられたレールと、前記フレームに取り付けられた板状弾性体であり、前記レールを挟み持ちながらレールに固定される固定部材とを備える。

支柱に支持部材が取り付けられ、さらにレールが取り付けられる。太陽電池モジュールのフレームに固定部材が取り付けられている。太陽電池モジュールを持って、固定部材をレールに押し込むようにして取り付ける。

前記レールが、上部、側部、側部から内方に折り曲げられた返し部を備え、前記固定部材が、上部、側部、側部から内方に折り曲げられた返し部を備える。前記固定部材の側部がレールの側部に接し、前記固定部材の返し部がレールの返し部に引っかけられる。

固定部材は弾性体であり、固定部材の側部がレールの側部を挟み持ち、固定部材の返し部がレールの返し部に引っかけられる。固定部材がレールから外れない。

前記固定部材の上部に凹部を有し、凹部とフレームとが締結部材で固定される。太陽電池モジュールが揚力によって浮き上がろうとすると凹部が変形しようとするが、固定部材の側部および返し部が内方に変形しようとする。固定部材の内方にレールがあり、固定部材がレールを強固に保持する。

前記凹部に緩衝部材が配置される。太陽電池モジュールが風によって振動した際、緩衝部材が振動を吸収する。

１つの前記支持部材に対して複数本のレールが平行に取り付けられる。２本のレールに太陽電池モジュールが取り付けられる。

本発明によると、支柱および支持部材、レールを設置した後、太陽電池モジュールのフレームに取り付けられた固定部材をレールに取り付けるだけで、太陽電池モジュールを設置できる。現場での取り付け工事が簡単である。固定部材がレールを強固に固定するため、太陽電池モジュールの設置強度が高い。

本発明の太陽電池モジュールの取り付け構造を示す図である。 支持部材とレールとを示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。 角度調節機構を示す図であり、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は支柱や支持部材との取り付けの様子を示す側面図である。 支持部材にレールを取り付ける構成を示す拡大図である。 支持部材を一列に並べてレールを取り付けた図である。 固定部材を示す拡大図である。 緩衝部材を示す図であり、（ａ）は側面図であり、（ｂ）は上面図である。 固定部材をレールに固定する途中を示す図である。 角度調節機構の他の例を示す図であり、（ａ）は一方のボルト穴を複数にした図であり、（ｂ）は一方のボルト穴を円弧状の穴にした図である。 従来の太陽電池モジュールの取り付け構造を示す図である。

本発明の太陽電池モジュールの取り付け構造について図面を使用して説明する。太陽電池モジュールは、方形のフレームに太陽電池セルが取り付けられたものである。太陽電池セルの裏面側において、フレームなどに種々の回路が接続され、太陽電池セルから電力が出力される。１枚の太陽電池モジュールから出力される電力は、たとえば約３００Ｗである。

図１に示す太陽電池モジュールの取り付け構造１０は、支柱１２、支柱１２に取り付けられた支持部材１４、支持部材１４に取り付けられたレール１６、およびレール１６に固定された固定部材１８を備える。支柱１２および支持部材１４、レール１６が架台２０となる。支柱１２などの各部材は、所望の強度を有し、耐腐食性の金属などで構成する。

支柱１２は一端と他端を備える。支柱１２の一端に支持部材１４が取り付けられる。支柱１２の他端は、地面に施す鉄筋コンクリートなどの基礎に埋め込んで固定する。たとえば、支柱１２の約１ｍを埋め込んで固定する。支柱１２の他端にアンカーの役割を有する板状のベース２２を設けて、固定強度を高めても良い。支柱１２は水平面に対して垂直方向を向くようにする。複数の支柱１２が所望のエリアに固定される。支柱１２は柱状に限定されず、パイプ状であっても良い。

図２に示す支持部材１４は、金属板などを折り曲げて上面２４が所定方向を向くようにした部材である。支持部材１４の上面２４は帯状になっている。支持部材１４の長手方向の中央で支柱１２に取り付けられる。

支柱１２と支持部材１４との間に図３（ａ）に示すような角度調節機構２６を設けて、支持部材１４の上面２４が水平面に対して傾くようにする。角度調節機構２６は支柱１２の一端に取り付けられ、複数のボルト穴２７ａ，２７ｂを水平面に対して斜方向に配置させた板状体である。

角度調節機構２６と支柱１２とは、それぞれボルト穴を設け、ボルト２３とナット２５などで取り付ける（図３（ｂ））。スタッドボルト２３とロックナット２５を使用したりして、支柱１２に対する角度調節機構２６の高さ調節をおこなっても良い。また、角度調節機構２６を支柱１２に溶接し、固定しても良い。

支持部材１４は上面２４の方向と同一方向に並んだボルト穴３０を有する。角度調節機構２６と支持部材１４をボルト２８とナット２９で取り付けたときに、支持部材１４の上面２４が水平面に対して傾斜する。支持部材１４の角度が太陽電池モジュール４４の水平面に対する角度になる。時間や季節によって太陽の位置が変化するが、太陽電池モジュール４４に対して太陽光ができるだけ垂直になるようにする。

なお、支柱１２に対して支持部材１４の上面２４が水平面に対して所望の角度を向くように、溶接などをおこなって固定しても良い。

図４、図５に示すように、レール１６は帯状の金属板を折り曲げたものである。上部３２、上部３２から下方に向かって折り曲げられた側部３４、側部３４から内方に向かって折り曲げられた返し部３６とを備える。レール１６は２本であり、支持部材１４の上面２４の２箇所に取り付けられる。取り付けられる位置は、支持部材２４の両端付近である。互いのレール１６が平行になるようにする。

レール１６と支持部材１４の取り付け方法は、ボルト３８と板体４０を利用する方法が挙げられる（図４）。板体４０は、その中央にねじ穴４２を設け、板体４０の２辺４３が返し部３６に合わせて傾斜したものである。支持部材１４に穴を空け、ボルト３８を通し、板体４０が返し部３６の端を押さえつけるようにして、ボルト３８をねじ穴に固定する。板体４０の２辺４３が返し部３６に合わせて傾斜しているため、２辺４３が返し部３６に引っかけられる。ボルト３８を回すとき、板体４０が空回りしない。なお、レール１６を支持部材１４に溶接によって固定しても良い。

支柱１２を一列に並べ、支持部材１４の角度を揃えることによって、２本のレール１６を複数の支持部材１４に固定することができる（図５）。たとえば約３．４ｍごとに支柱１２を設置して並べ、支持部材１４にレール１６を固定する。複数の太陽電池モジュール４４を一列に並べることができる。一列に並べた複数の太陽電池モジュール４４同士を接続して、１つの太陽電池ストリングにすることができる。図５では、支柱１２の数と太陽電池モジュール４４の数が一致しないが、太陽電池モジュール４４に発生する揚力にあわせて支柱１２の数を適宜変更しても良い。なお、レール１６の本数は、複数であれば他の本数であっても良い。

レール１６に固定される固定部材１８は板バネなどの板状弾性体で構成される。太陽電池モジュール４４のフレーム４６の四隅付近にそれぞれ固定部材１８を取り付ける。太陽電池モジュール４４を配置したとき、レール１６の位置と固定部材１８の位置が一致する。ただし、レール１６が支持部材１４に固定されている箇所は干渉するため避ける。

固定部材１８は上部４８、上部４８を下方に折り曲げた側部５０、側部５０から内方に向かって折り曲げられた返し部５２を備える（図６）。固定部材１８の側部５０がレール１６の側部３４を挟み持ち、固定部材１８の返し部５２がレール１６の返し部３６に引っかけられる構成になっている。固定部材１８がレール１６から離れないようになる。

フレーム４６と固定部材１８とを締結部材５４で固定する。締結部材５４は、たとえばタップビスが挙げられる。フレーム４６と固定部材１８の上部４８に穴を形成し、タップビスをねじ込むことによってフレーム４６と固定部材１８を固定する。タップビスの頭部５６がレール１６の上部４８に接し、太陽電池モジュール４４の荷重を支える。固定部材１８の上部４８とレール１６の上部３２とに隙間が生じる。フレームがアルミニウムやアルミニウム合金などの軽金属であれば、タップビスが弛みにくい。タップビスの代わりにボルトとナットであっても良い。

固定部材１８の上部４８には凹部５８を設ける。凹部５８は、底部６０および側部６２で構成される。側部６２は底部６０に対して広がるように傾斜している。凹部５８の底部６２を締結部材５４が通過し、底部６０がフレーム４６に固定される。

風によって太陽電池モジュール４４に揚力が働いたとき、凹部５８の底部６０が上昇しようとする。その際、凹部５８の側部６２も上昇しながら広がろうとするが、上部４８がフレーム４６に当たり、固定部材１８の側部５０や返し部５２は内側に狭まろうとする。固定部材１８の内側にはレール１６があり、さらに固定部材１８の返し部５２がレール１６の返し部３６に引っかかり、固定部材１８がレール１６から外れないようになる。

締結部材５４が通過され、凹部５８に配置される緩衝部材６４を設ける。緩衝部材６４がフレーム４６と凹部５８の底部６０に接し、風などで生じる太陽電池モジュール４４の振動を吸収する。たとえば緩衝部材６４は方形であり、中央に締結部材５４の通過する穴６６を設けている（図７）。フレーム４６への接触面積が大きくなり、振動を吸収しながら太陽電池モジュール４４を支えやすくなる。緩衝部材６４の材料としては、ゴムなどの弾性体が挙げられる。

次に、太陽電池モジュール４４を設置していく方法について説明する。（１）所望の場所に基礎をおこない、その基礎に支柱１２が固定されるようにする。支柱１２は一列に並べられるようにして、複数列になっても良い。複数列になる場合、ある太陽電池モジュール４４が他の太陽電池モジュール４４に対して遮光しないようにスペースを設ける。

（２）支柱１２の一端に支持部材１４を取り付ける。支持部材１４を水平面に対して傾斜させ、太陽電池モジュール４４が太陽光に対して垂直になるようにする。なお、時間や季節によって太陽光の角度が変化するため、太陽電池モジュール４４が南の上空を向くようにし、できるだけ太陽光に対して垂直に近い値になるようにする。

支持部材１４を支柱１２に取り付けておき、その後で上記（１）をおこなうようにしても良い。上記（１）と（２）によって、支柱１２と支持部材１４が所望の場所に並べられる。

（３）支持部材１４に対してレール１６を取り付ける。取り付けは上記のボルト３８と板体４０でおこなうことができる。横一列に並んだ支持部材１４に対して２本のレール１６を取り付ける。

（４）太陽電池モジュール４４のフレーム４６に対して固定部材１８を取り付ける。固定部材１８とフレーム４６は締結部材５４によって取り付ける。固定部材１８の凹部５８に緩衝部材６４が配置される。緩衝部材６４の中央を締結部材５４が通過している。緩衝部材６４とフレーム４６とが接し、固定部材１８とフレーム４６とに隙間６８が生じる。

なお、上記（４）は、上記（１）〜（３）とは別々におこなわれる。そのため、上記（４）が上記（１）よりも先におこなわれたり、同時におこなわれても良い。

（５）固定部材１８をレール１６に固定する。固定部材１８は弾性体であるため、固定するときに側部５０が開く（図８）。ドライバーなどの工具７０を固定部材１８とフレーム４６との隙間６８に入れ、工具７０を押し下げる。側部５０が下方に押し下げられ、固定部材１８の返し部５２がレール１６の返し部３６に嵌め合わせられる。固定部材１８をレール１６に押し込むようにするだけで、固定部材１８がレール１６に固定される。

固定部材１８の側部５０がレール１６の側部３４を挟み持ち、固定部材１８の返し部５２がレール１６の返し部３６に引っかかるため、固定部材１８がレール１６に固定される。風によって太陽電池モジュール４４に揚力が働いても、上記のように側部５０が内側に力がかかり、固定部材１８の返し部５２がレール１６の返し部３６に引っかかるため、固定部材１８が外れない。

また、固定部材１８とレール１６の固定は、固定部材１８をレール１６に押し込むようにして固定部材１８をレール１６に固定するだけであり、複雑な工事は必要ない。施工現場での取り付けが容易であるため、工事が容易になる。複雑な部品などはなく、安価な構成である。

以上、本発明について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。複数本の支柱１２を並べていたが、１本の支柱１２のみであっても良い。１枚の太陽電池モジュール４４が設置される。

緩衝部材６４として方形のゴムを挙げたが、コイルバネなどの弾性体であっても良い。コイルバネの中を締結部材５４が通過する。

図５に示すように、太陽電池モジュール４４を一列に並べるため、両端にある太陽電池モジュール４４がレール１６の長さ方向にずれないように、ストッパーを設けても良い。両端にある太陽電池モジュール４４が移動しないため、全ての太陽電池モジュール４４の位置がずれることはない。ストッパーとしては、レール１６と固定部材１８に穴を空けてビスを通したりすることが挙げられる。

また、複数の支柱１２および支持部材１４を一列に並べて配置したとき、ワイヤー部材によって支持部材１４同士を接続し、ブレース構造を形成しても良い。太陽電池モジュールの取り付け構造１０の強度を高めることができる。

角度調節機構１６は、２つのボルト穴２７ａ，２７ｂを設けて支持部材１４の角度を決定したが、ボルト穴２７ａ，２７ｂの数は限定されない。図９（ａ）のように、一方のボルト穴２７ａを複数にすることによって、支持部材１４の角度を複数の中から選択することができる。また図９（ｂ）のように、一方のボルト穴２７ａを他方のボルト穴２７ｂを中心とした円弧状の穴となるように形成しても良い。ボルト穴２７ｂを中心として、支持部材１４の角度を変化させることができる。

その他、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で当業者の知識に基づき種々の改良、修正、変更を加えた態様で実施できるものである。

１０：太陽電池モジュールの取り付け構造
１２：支柱
１４：支持部材
１６：レール
１８：固定部材
２０：架台
２２：ベース
２３、２８、３８：ボルト
２４：上面
２５：ナット
２６：角度調節機構
２７ａ、２７ｂ、３０、４２：ボルト穴
３２：レールの上部
３４：レールの側部
３６：レールの返し部
４０：板体
４３：板体の２辺
４４：太陽電池モジュール
４６：フレーム
４８：固定部材の上部
５０：固定部材の側部
５２：固定部材の返し部
５４：締結部材
５６：頭部
５８：凹部
６０：凹部の底部
６２：凹部の側部
６４：緩衝部材
６６：穴
６８：隙間
７０：工具

Claims (4)

1. 太陽電池セルの周縁にフレームを取り付けた太陽電池モジュールを架台に取り付ける太陽電池モジュールの取り付け構造であって、
   一端と他端を有する支柱と、
   前記支柱の一端に取り付けられた支持部材と、
   前記支持部材に取り付けられたレールと、
   前記フレームに取り付けられた板状弾性体であり、上部、側部、側部から内方に折り曲げられた返し部を備え、前記レールを挟み持ちながらレールに固定される固定部材と、
   前記固定部材の上部の凹部と、
   前記凹部とフレームとを固定する締結部材と、
   を備えた太陽電池モジュールの取り付け構造。
2. 前記レールが、上部、側部、側部から内方に折り曲げられた返し部を備え、
   前記固定部材の側部がレールの側部に接し、
   前記固定部材の返し部がレールの返し部に引っかけられる
   請求項１の太陽電池モジュールの取り付け構造。
3. 前記凹部に緩衝部材が配置された請求項１または２の太陽電池モジュールの取り付け構造。
4. １つの前記支持部材に対して複数本のレールが平行に取り付けられる請求項１から３のいずれかの太陽電池モジュールの取り付け構造。

Images