JP6113584B2

JP6113584B2 - 太陽エネルギー利用装置の架台

Info

Publication number: JP6113584B2
Application number: JP2013130646A
Authority: JP
Inventors: 達哉藤本
Original assignee: Lixil Corp
Current assignee: Lixil Corp
Priority date: 2013-06-21
Filing date: 2013-06-21
Publication date: 2017-04-12
Anticipated expiration: 2033-06-21
Also published as: JP2015004230A

Description

本発明は、建物の傾斜屋根などに設置される太陽電池パネルなどの太陽エネルギー利用装置に関するものである。

従来、太陽エネルギー利用装置として太陽電池パネルが屋根上に設置されているが、冬季等の降雪により太陽電池パネルの上に積雪してしまうと、パネル面が雪で覆われて太陽光を受光できなくなってしまい、太陽電池パネルを有効に利用できないという問題が生じる。

このような問題に関し、例えば、特許文献１では、傾斜屋根上に傾斜して設置される太陽電池パネルの設置構造に関し、降雪時において太陽電池パネル上の雪が滑り落ちやすくするための構造が提案されている。具体的には、太陽電池パネルの水下側の縁部分でシーリング材を用いる構成において、雪を滑り落ちやすくするための構造を提案している。

特開２００７−１２００５４号公報

他方、太陽電池パネルの水下側の縁部分を保持する構成において、例えば、図５に示される構成が考えられる。この構成では、係止部２２Ｂにてパネル材３１の縁部に設けられたパネルフレーム３２を上から押える構成としている。

しかしながら、係止部２２Ｂが、パネルフレーム３２の上辺部３５の先端に至るまで覆い被さってしまう構成であると、係止部２２Ｂと上辺部３５によってパネル表面３１ａと略垂直な一連の縦壁面３６が構成されてしまい、パネル表面３１ａに対し上下方向において高さＨ４の段差を構成してしまうことになる。

そして、この縦壁面３６を雪６０が乗り越えることができず、縦壁面３６において雪６０がせき止められて停滞し、滑り落ちることができず、パネル表面３１ａに雪が残ったままとなってしまう。

このように縦壁面３６で雪６０が停滞してしまうと、その水下側から雪６０の部分に辿り着いた雪がさらに堆積し、加えて、時間が経過して凍結することで、縦壁面３６の部位にて雪の塊が長時間堆積する現象が生じることも懸念される。

そして、ひとたび雪の塊が形成されてしまうと、水上側から滑り落ちる雪が堆積し、雪の塊が次第に増大して大きなせき止めを形成してしまうことになり、雪がますます滑り落ち難い情況が形成されてしまうことになる。

そこで、本発明は以上の問題に鑑み、建物の屋根に設置される太陽電池パネルなどの太陽エネルギー利用装置について、パネルの水下側における縁部分での雪の滑り落ちが良好な新規な構造について提案するものである。

なお、太陽電池パネルを製造するパネルメーカにおいては、パネルの形状そのものを設計することができるため、上記のような課題についても、パネルの形状（パネルフレームの形状）を設計変更することなどによる対応が可能となるが、汎用のパネルモジュールを使う架台メーカにおいては、汎用のパネルモジュールの設計変更が自由にできないため、架台の構成について独自の設計をする必要があり、本発明は、このような架台メーカにとって特に解決が必要となる問題である。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１に記載のごとく、
傾斜配置されるパネル材の水下側端部に取り付けられるパネルフレームを横桟部材にて保持するための太陽エネルギー利用装置の架台であって、前記パネルフレームを係止する係止部が、前記パネルフレームの水上側端部から水下側に向かう傾斜面よりも水下側にずれた位置において、前記パネルフレームを上から押さえる構成とする、太陽エネルギー利用装置の架台とする。

また、前記係止部の最高位置となる第二高さは、前記パネルフレームの最高位置となる第一高さと略同一、或いは、第一高さよりも低くなるように構成される。

また、前記係止部の水上側の端部の端面は、前記パネルフレームと前記係止部にて形成される第二段差側から水下側に向かう傾斜面にて構成される。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、請求項１に記載の発明においては、
パネルフレームと係止部にて形成される第二段差を、パネルフレームとパネル表面にて形成される第一段差よりも水下側にずらして配置することができ、第一段差と第二段差が傾斜方向において同一位置に配置されることで雪がせき止められ易い構成と比較して、雪が滑り落ち易い構成を実現できる。

また、ひとたび第一高さまで至った雪は、その高さと同一、或いは、それよりも低い位置へと滑り落ち易いものとなることから、雪をせき止めにくい構成が実現される。

また、勾配が付けられない垂直面で構成する場合と比較すると、雪が第二段差を乗り越え易い構成となる。

本発明の一実施形態の全体概要を示す図。設置後における支持部材と、縦桟部材と、横桟部材の設置状態について示す図。係止部の部位などについて詳細に示す図。（ａ）は実施例１の構成について示す図である。（ｂ）は実施例２の構成について示す図である。比較例について示す図。

図１は、本発明の一実施形態の全体概要を示すものである。
図１に示すごとく、本発明は、屋根１の上に太陽エネルギー利用装置２が設置されるものなどについて適用されるものであり、実施形態として、複数の太陽電池パネル３が配置されるものとしている。

また、屋根１に向かって傾斜方向Ｄを長手方向として配置される縦桟部材１０や、屋根１に向かって横幅方向Ｗを長手方向として配置される横桟部材２０などから架台４が構成され、この架台４に対し太陽電池パネル３が載置固定されるものとしている。

なお、屋根の上に設置される太陽エネルギー利用装置としては、太陽電池パネルのほかにも、太陽光、太陽熱を利用する各種装置（例えば太陽熱温水器など）が想定される。

また、図１に示すごとく、縦桟部材１０は互いに横幅方向Ｗに間隔を開けて複数本が配置され、また、横桟部材２０も互いに傾斜方向Ｄに間隔を開けて複数本が配置される。そして、各縦桟部材１０と横桟部材２０は、互いに直交するように配置され、井桁状の架台４が構成される。また、屋根１の屋根材の複数箇所には支持部材３０が設置され、この支持部材３０に対して縦桟部材１０が固定され、この縦桟部材１０の上に横桟部材２０が固定される。

縦桟部材１０は、傾斜角αの屋根１の傾斜に沿って配設され、これにより、太陽電池パネル３が屋根１と同様に傾斜角αをなすように配置される。この傾斜角αによって、太陽電池パネル３に降った雪は、太陽電池パネル３の表面を滑り落ちることになる。なお、この傾斜角αにおいて低い位置の側を水下側、高い位置の側を水上側とする。

また、図２は、設置後における支持部材３０と、縦桟部材１０と、横桟部材２０の部位の拡大図である。なお、軒先側に配される軒先側横桟部材２０Ａ（図１）について、太陽電池パネル３の水下側端部を保持する構成や係止部２２（図２）の構成は、横桟部材２０と同様のものとする。

屋根材１Ａの上には、ボルトなど締結部材により支持部材３０が固定される。また、支持部材３０には、ボルトなどの締結部材により、縦桟部材１０が固定される。また、縦桟部材１０の上面には、横桟部材２０が載置されるとともに、横桟部材２０が固定用部材７１・７２により縦桟部材１０に固定される。

また、横桟部材２０には、太陽電池パネル３の端部下側が載置される。また、横桟部材２０の上部には、キャップ材２１が取付けられ、水下側の太陽電池パネル３の水上側端部は、キャップ材２１によって上から押さえ込まれる。

また、水上側の太陽電池パネル３の水下側端部は、横桟部材２０に設けた係止部２２によって押さえ込まれる。

図２の例では、係止部２２は、横桟部材２０と一体的に設けられ、横桟部材２０と同一の長さを有する連続片（押さえ片部）をなす構成としている。このほか、横桟部材２０の長手方向の数箇所に間隔を空けて設けられる構成としてもよい。また、横桟部材２０はアルミ押出成形されるものであり、係止部２２は、横桟部材２０の成形時に一体的に形成されることとするほか、キャップ材２１側に一体的に設けられることとしてもよい。また、長尺のキャップ材２１の代わりに長さ寸法の短いピース形状のキャップ材２１を使用するとともに、このピース形状のキャップ材２１に係止部２２を設け、キャップ材２１及び係止部２２を間隔を空けて配置することとしてもよい。

また、図２に示すごとく、横桟部材２０には、太陽電池パネル３の端部が差し込まれ得る溝部２５であって、側方が開放される略コ字状の溝部２５が形成されるようになっている。これにより、太陽電池パネル３を設置する際には、太陽電池パネル３を傾けた状態で太陽電池パネル３の端部（パネルフレーム３２）を溝部２５に挿入するとともに、横桟部材２０の横面部２０ｅに仮置きしたのち、太陽電池パネル３を倒すことによって太陽電池パネル３を設置することが可能となっている。

なお、図２の実施形態では、太陽電池パネル３を倒すことによって太陽電池パネル３を設置する際には、太陽電池パネル３の水下側の角部（パネルフレーム３２の角部）が係止部２２に引っ掛けられつつ太陽電池パネル３が傾けられることになり、この傾ける作業の際には、係止部２２が位置決めとして機能することになる。

図３は、係止部２２の部位などについて詳細に示す図である。太陽電池パネル３は、ガラスなどからなるパネル材３１の端部が、パネルフレーム３２の上部に形成した略コ字状の挿入部３２ａに挿入される構成としている。

より詳しくは、パネルフレーム３２は、長尺の部材であり、矩形のパネル材３１の四辺を囲むように設けられる。パネル材３１と、パネルフレーム３２で囲まれる空間には、太陽光発電用の半導体デバイスなどが設けられる。

パネルフレーム３２の上部には、下辺部３３、縦辺部３４、上辺部３５によって囲まれてなる略コ字状の挿入部３２ａが形成される。この挿入部３２ａにパネル材３１が挿入され、パネルフレーム３２の上辺部３５がパネル材３１のパネル表面３１ａを覆うように配置される。

以上のように構成される太陽電池パネル３においては、パネル材３１とパネルフレーム３２の上辺部３５の間に段差が形成される。この段差は第一段差４１となり、パネル表面３１ａに対し上下方向において高さＨ１（図４（ａ）参照）の段差を構成する。

また、パネルフレーム３２の上辺部３５には、横桟部材２０の係止部２２が上から覆い被さり、上辺部３５が係止部２２によって押さえられた状態とされる。なお、パネルフレーム３２の上辺部３５の端部の形状（第一段差４１を構成する部位）は、本実施例のＲ形状のものに限らず、端面がパネルに対して垂直のものや、テーパーが形成されているものであってもよく、特に限定されるものではない。

そして、パネルフレーム３２の上辺部３５と横桟部材２０の係止部２２の間には段差が形成される。この段差は第二段差４２となり、パネルフレーム３２の上辺部３５に対し上下方向において高さＨ２の段差（図４（ａ）参照）を構成する。

また、係止部２２の上面は、第二段差４２側から水下側に向かって緩やかに立ち上がる第一傾斜面２２ａと、第一傾斜面２２ａよりも水下側であって、第一傾斜面２２ａとの境界部２２ｃから水下側へ低くなるように傾斜する第二傾斜面２２ｂと、を有して構成される。第一傾斜面２２ａの傾斜は、係止部２２が側面視において鋭角をなす、つまりは、パネル表面３１ａから立ち上げた垂線３２を水下側に倒す方向（矢印Ｒ方向）の傾斜である。

また、第二段差４２は、第一段差４１よりも水下側に配置されるようになっている。図３の例では、屋根の傾斜方向Ｄにおいて、距離Ｄ１だけ低位置側、つまりは、水下側に配置されるようになっている。

また、パネル表面３１ａとの間で第一段差４１を形成するパネルフレーム３２の上辺部３５の上面高さを第一高さ５１とする。

同様に、パネルフレーム３２の上辺部３５との間で第二段差４２を形成する係止部２２の上面高さを第二高さ５２とする。

そして、第二高さ５２は、第一高さ５１と略同一、或いは、第一高さ５１よりも低く構成される、こととする。

以上の構成に倣う具体的な実施例を図４（ａ）（ｂ）に示す。
＜実施例１＞
図４（ａ）の例では、以下の特徴的な要素を有している。
要素１：第二段差４２は、第一段差４１よりも、屋根の傾斜方向Ｄにおいて、距離Ｄ１だけ水下側に配置される。
要素２：第二高さ５２は、第一高さ５１と略同一、或いは、第一高さ５１よりも低く構成される。
要素３：係止部２２は、第二段差４２側から水下側に向かって高くなる第一傾斜面２２ａを有している。

＜実施例２＞
図４（ｂ）の例では、以下の特徴的な要素を有している。
要素１：第二段差４２は、第一段差４１よりも、屋根の傾斜方向Ｄにおいて、距離Ｄ２だけ水下側に配置される。
要素２：第二高さ５２は、第一高さ５１と略同一、或いは、第一高さ５１よりも低く構成される。
要素３：係止部２２は、第二段差４２側から水下側に向かう第一傾斜面２２ｄを有している。

＜比較例＞
以上の構成と比較するものとして、図５の構成をあげる。この構成では、係止部２２Ｂが、パネルフレーム３２の上辺部３５の先端に至るまで覆い被さっており、係止部２２Ｂと上辺部３５によってパネル表面３１ａと略垂直な一連の縦壁面３６が構成されている。この縦壁面３６は、パネル表面３１ａに対し上下方向において高さＨ４の段差を構成する。

そして、この縦壁面３６を雪６０が乗り越えることができず、縦壁面３６において雪６０がせき止められて停滞し、滑り落ちることができず、パネル表面３１ａに雪が残ったままとなってしまう。なお、この縦壁面３６は、図４（ａ）（ｂ）の構成における第一段差４１、第二段差４２が、傾斜方向において同一位置に配置されるために形成されるものである。

この図５の比較例と比較すると、図４（ａ）に示す実施例１では、図５に示されるような雪６０をせき止める縦壁面３６が構成されないため、雪がパネル表面３１ａの傾斜によって滑り落ち易い構成となる。
即ち、要素１により、第一段差４１と比較して第二段差４２が水下側にずれた位置に構成され、各段差４１，４２における段差の高さＨ１，Ｈ２を低くすることができるため、雪をせき止めにくい構成が実現される。また、Ｈ１＞Ｈ２とすると、Ｈ１の高さを乗り越えて滑り落ちた雪は、より低いＨ２を乗り越えることが容易となる。
また、要素２により、第二高さ５２は第一高さ５１よりも低いため、ひとたび第一高さ５１まで至った雪は、その高さと同一、或いは、それよりも低い位置へと滑り落ち易いものとなり、雪をせき止めにくい構成が実現される。
また、要素３により、第一傾斜面２２ａに勾配が付けられていることから、仮に、勾配が付けられない垂直面（想像線３２ｎ）で構成する場合と比較すると、雪が第二段差４２を乗り越え易い構成となる。

同様に、図４（ｂ）に示す実施例１においても、要素１〜３によって比較例と比較して雪が滑り落ち易い構成が実現される。

また、以上の要素１〜３のうち、特に効果の高いものが要素１であり、この要素１を単独で実施した場合でも、雪が滑り落ち易い効果が期待できる。また、要素１〜３が実現される構成であれば本発明を実施することができ、本発明は図４（ａ）（ｂ）の実施例に限定されるものではない。

以上のようにして本発明を実施することができる。
即ち、図３及び図４（ａ）（ｂ）に示すごとく、傾斜配置されるパネル材３１の水下側端部に取り付けられるパネルフレーム３２を横桟部材２０にて保持するための太陽エネルギー利用装置の架台（設置用架台）であって、パネルフレーム３２の水上側端部よりも水下側にずれた位置において、パネルフレーム３２を係止部２２によって上から押さえる構成とする、太陽エネルギー利用装置の架台とする。

これにより、パネルフレーム３２と係止部２２にて形成される第二段差４２を、パネルフレーム３２とパネル表面３１ａにて形成される第一段差４１よりも水下側にずらして配置することができ、第一段差４１と第二段差４２が傾斜方向において同一位置に配置されることで雪がせき止められ易い構成と比較して、雪が滑り落ち易い構成を実現できる。

また、係止部２２の最高位置となる第二高さ５２は、パネルフレーム３２の最高位置となる第一高さ５１と略同一、或いは、第一高さ５１よりも低くなるように構成される、こととする。

これにより、ひとたび第一高さ５１まで至った雪は、その高さと同一、或いは、それよりも低い位置へと滑り落ち易いものとなることから、雪をせき止めにくい構成が実現される。

また、係止部２２の水上側の端部の端面は、パネルフレーム３２と係止部２２にて形成される第二段差４２側から水下側に向かう傾斜面にて構成される、こととする。

これにより、仮に、勾配が付けられない垂直面（想像線３２ｎ）で構成する場合と比較すると、雪が第二段差４２を乗り越え易い構成となる。

また、係止部２２は、横桟部材２０と一体的に形成される、又は、横桟部材２０に上側から固定されるキャップ材２１に設けられる、こととする。

係止部２２を横桟部材２０と一体的に構成する場合には、部品点数を削減することができる。係止部２２をキャップ材２１に設ける場合には、横桟部材２０の構造とは独立して、係止部２２の形状等を設計することができる。

本発明の構成は、建物の屋根などに設置される太陽電池パネルなどの太陽エネルギー利用装置において、広く適用することができる。

１屋根
２太陽エネルギー利用装置
３太陽電池パネル
４架台
１０縦桟部材
２０横桟部材
２１キャップ材
２２係止部
３０支持部材
３１パネル材
３１ａパネル表面
３２パネルフレーム
３２ａ挿入部
４１第一段差
４２第二段差
６０雪
α 傾斜角

Claims

傾斜配置されるパネル材の水下側端部に取り付けられるパネルフレームを横桟部材にて保持するための太陽エネルギー利用装置の架台であって、
前記パネルフレームを係止する係止部が、前記パネルフレームの水上側端部から水下側に向かう傾斜面よりも水下側にずれた位置において、前記パネルフレームを上から押さえる構成とし、
前記係止部の水上側の端部の端面は、前記パネルフレームと前記係止部にて形成される第二段差側から水下側に向かう傾斜面にて構成され、
前記係止部の最高位置となる第二高さは、前記パネルフレームの最高位置となる第一高さと略同一、或いは、第一高さよりも低くなるように構成される、太陽エネルギー利用装置の架台。