(57)【要約】【課題】  傾斜屋根面や陸屋根面など、取付架台を介して設置する太陽光発電装置において、金具の取付け位置の誤差をある程度吸収することが可能な、傾斜屋根面および陸屋根面設置型太陽光発電装置の支持装置を提供する。【解決手段】太陽電池モジュールに取着される枠体と、屋根上に固定される固定部材との間に配置される支持装置であって、内側に円形の凹部を有する支持シリンダと、該支持シリンダに設けられ、前記枠体が載置される載置部と、前記支持シリンダの凹部の内壁に沿って回転移動する遊星歯車と、該遊星歯車と前記固定部材とを接続し、前記遊星歯車の回転軸から偏心した位置で前記遊星歯車に接続される支持軸と、前記支持シリンダの凹部に配置され、前記支持シリンダの内壁と前記遊星歯車とを接触させるスペーサと、前記支持シリンダに被せるシリンダカバーとから構成されることを特徴とする太陽電池モジュール用支持装置。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールに取着される枠体と、屋根上に固定される固定部材との間に配置される支持装置であって、内側に円形の凹部を有する支持シリンダと、該支持シリンダに設けられ、前記枠体が載置される載置部と、前記支持シリンダの凹部の内壁に沿って回転移動する遊星歯車と、該遊星歯車と前記固定部材とを接続し、前記遊星歯車の回転軸から偏心した位置で前記遊星歯車に接続される支持軸と、前記支持シリンダの凹部に配置され、前記支持シリンダの内壁と前記遊星歯車とを接触させるスペーサと、前記支持シリンダに被せるシリンダカバーとから構成されることを特徴とする太陽電池モジュール用支持装置。
【請求項２】
前記載置部は前記遊星歯車の回転に応じて位置が可動することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用支持装置。
【請求項３】
前記支持シリンダ内壁と前記遊星歯車の駆動に歯車を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池モジュール用支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅の屋根面上に固定される固定部材と太陽電池モジュールとの間に配置され、太陽電池モジュールを支持する太陽電池モジュール用支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池を用いて、住宅の屋根上で発電を行う太陽光発電システムが普及してきている。
【０００３】
太陽光発電システムは、家屋の屋根である傾斜屋根面や陸屋根面などにレール材等を用いた架台を配し、その上に太陽電池モジュールを複数配置し、その発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを用いて、電力会社などの商用電力系統に売電、もしくは家屋内の交流負荷に電力を供給するものである。具体的には、前述したような屋根上に太陽電池モジュールを設置する場合、図１９のような屋根５０面上に支持金具５１をネジや釘で取付け、その上に縦桟５２を固定し、さらにその上に横桟５３を取付ける。最後に横桟５３上に太陽電池モジュール３０をボルトや押え板で固定して太陽光発電システム３９が完成する。この固定金具５１部周辺の固定の様子を図２０に詳細に示す。固定金具５１は太陽光発電システムを支えるために屋根上に強固に固定される必要があるため、屋根の垂木の在る部分を選んで固定ネジ１０７で取付けられる。なお、図中では縦桟５２を固定金具５１の支持部の一部とした形状とし、取付け穴１０８を介して固定金具５１とともに屋根上に固定ネジ１０７で固定されるようにしているが、縦桟５２を一般的なコの字レールとし、固定金具５１に前記コの字レールを支持する立ち上がり支持部を設けてボルト等で別途固定する様にしたものもある。そして前記縦桟５２上に横桟５３が止め金具１０３と固定ボルト１０４によって固定される。
【０００４】
ところが、屋根の垂木の位置は物件ごとに異なることが多く、前述した固定金具５１の屋根上の取付け位置はそれに合わせて移動することになり、それにつられて縦桟５２間の間隔も変動するため、横桟５３はそれにあわせて固定ボルト１０４を通す貫通穴の位置を変えなくてはならない。そこで、図中のように縦桟５２や横桟５３に横スリット１０６や縦スリット１０５を設けて、連結位置が多少移動しても対応可能なようにする方法が用いられる。
【０００５】
あるいは、屋根面側の支持金具位置の誤差が非常に小さくなるように精度良く位置決めして、微小な位置誤差を、支持金具側もしくは縦桟や横桟側の取付け穴１０８を大きく明けておくことで、微小な誤差を吸収する手段を取る方法もある。
【０００６】
また、屋根材とモジュール間に支持部材として縦方向、もしくは横方向、または十字型の長穴を設けた部材を仲介して、縦横方向の位置の微調整を可能にする構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００３−８２８２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、屋根面の流れ方向と左右方向の両方のズレを同様の方法で吸収するには、縦桟と横桟に相当する部材が不可欠であり、各桟には取付け用の長穴が必要であった。または、太陽電池モジュールの固定金具位置を精度良く決めることで大きなズレを生じないように施工を行う必要があった。そのため、長穴部断面では桟の断面積および断面係数の値は他の断面と比べて著しく低下するという問題があった。
【０００８】
また、汎用性を高める為に縦桟や横桟にあらかじめ長穴を設けて置き、その長穴が未使用のまま存在する場合は、その付近は曲げによる強度への耐性が弱く、必要な断面積および断面係数を確保するために桟の肉厚を増すなどしなくてはならず、桟全体の重量が増加し、屋根への負担が増えることになっていた。
【０００９】
また、複数の平行する桟同士の間隔の精度を出すためには支持金具の位置決めの精度を高める必要があるため、施工に時間と手間を必要としていた。同様に縦桟や横桟に長穴のスリットを入れて微修正を可能としても、ボルトを締め付けて縦桟と横桟もしくは固定金具との固定が確定するまでは施工作業中に位置ズレが生じる可能性があるため、施工に手間がかかる。
【００１０】
本発明は、上述のような問題点を間鑑み、傾斜屋根および陸屋根面に太陽光発電装置を設置する際の支持金具位置決めを簡略化、または物件ごとに異なる屋根面への支持金具の取付け位置に関係無く位置決めできる太陽光発電システムの支持装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の太陽電池モジュール用支持装置は、太陽電池モジュールに取着される枠体と、屋根上に固定される固定部材との間に配置される太陽電池モジュール用支持装置であって、内側に円形の凹部を有する支持シリンダと、該支持シリンダに設けられ、前記枠体が載置される載置部と、前記支持シリンダの凹部の内壁に沿って回転移動する遊星歯車と、該遊星歯車と前記固定部材とを接続し、前記遊星歯車の回転軸から偏心した位置で前記遊星歯車に接続される支持軸と、前記支持シリンダの凹部に配置され、前記支持シリンダの内壁と前記遊星歯車とを接触させるスペーサと、前記支持シリンダに被せるシリンダカバーとから構成されることを特徴とする。
【００１２】
また本発明の太陽電池モジュール用支持装置は、上記支持装置において、前記載置部が前記遊星歯車の回転に応じて位置が可動することを特徴とする。
【００１３】
更に本発明の太陽電池モジュール用支持装置は、上記支持装置において、前記支持シリンダ内壁と前記遊星歯車の駆動に歯車を用いたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、屋根の垂木などの位置関係によって生じる固定部材のイレギュラーな位置ズレを、載置部の可動可能な範囲で吸収することが可能で、また、同様に物件ごとに異なる支持位置にも対応できるため、太陽電池モジュールの枠体、もしくは太陽電池モジュールを複数載置した縦桟や横桟の位置あわせなどの施工にかかる手間を簡略化できる。
【００１５】
また、縦桟・横桟等にあらかじめスリット等を設ける必要もなくなり、加工工数の削減とともに断面性能が向上して強度的にバランスのとれた桟や太陽電池モジュールの枠体の構造とし、桟や枠体の肉厚増加等による重量増加を回避し、屋根への負担を軽減することができる。
【００１６】
また、遊星歯車に歯車をつけることで、支持シリンダ内壁とスペーサ間の回転を確実にし、各接触部分のすべりによる屋根面側の軸とモジュール側の軸の固定後の位置ズレを起こり難くでき、外力に対する固定保持力が向上する。
【００１７】
また、スペーサを三日月状として遊星歯車を包み込むようにしてガタツキ等が生じないようにすれば、遊星歯車が非常に安定し、外力に対する安定力が向上する。
【００１８】
また、アダプターを用いれば、載置部を２以上の複数にすることも容易で、支持装置の使用数量の削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に本発明の太陽電池モジュール用支持装置の構造を模式的な図を基に説明する。
【００２０】
図７は本発明の太陽光発電システムの支持装置および支持構造を示す断面図である。図１は本発明の支持装置の外観を表す斜視図であり、図２は図１を裏面から見た概観を示す斜視図である。図３は図１のＤ−Ｄ断面を表す断面図である。
【００２１】
図７に示すように、太陽電池モジュールや、前記太陽電池モジュールを複数載置した太陽光発電システムの支持装置Ｓは、内側に円形の凹部を有する支持シリンダ１と、前記凹部の内壁に沿って移動する円形の遊星歯車６と、前記支持シリンダ１と前記遊星歯車が常に接するように押えるスペーサ７と、前記遊星歯車６とスペーサ７を前記支持シリンダ１内から脱落しないように被せるシリンダカバー２とから構成され、前記遊星歯車６には回転軸から偏心させて外部に連結させる支持軸４を設けて成る。そして、屋根５０上に取付けた支持金具５８の軸受け部５７に前記支持軸４を挿入し、支持シリンダ１の上部に設けられた載置部５上に縦桟や横桟、もしくは直接太陽電池モジュール３０の枠体をネジやボルトで固定する。なお、本例では軸受け部５７に挿入された支持軸４はナット５６で固定されるようにしているが、ナットの代わりにＥリングのような抜け止め金具を用いてもよい。また、載置部５は２箇所としたが、１箇所でも、後述するアダプターを用いて４箇所としてもよい。
【００２２】
上述した支持装置Ｓ単体の外観を図１に示す。凹部をもつ支持シリンダ１とシリンダカバー２内に遊星歯車とスペーサが格納されており、前記遊星歯車に接続された支持軸４がシリンダカバー２の軸移動スリット２２から外部に延びている。また、前記支持シリンダ１の上部（図中では背面）には図２に示すように載置部５が設けられており、縦桟や横桟、や太陽電池モジュールを直接、もしくは間接的に支持固定する。図中の例では載置部５はネジ穴を有する形状とし、ボルトをネジ止め固定するものとしているが、雄ネジとしても同様の役割を果す。
【００２３】
前述した図１のＤ−Ｄ断面を図８に示す。支持シリンダー１とシリンダカバー２は中心点Ｘを軸にした同心円の関係にあり、支持シリンダー１内に納められた遊星歯車６とスペーサー７は前述した同心円内を支持シリンダー１の内壁に沿って移動が可能となっている。また、遊星歯車６に設けられた支持軸４は遊星歯車６を回転させることによって３６０度の移動が可能である。なお、本例では遊星歯車と支持軸の移動する様子を分かり易くするため遊星歯車に歯の無い遊星歯コロを用いて説明するものとする。
【００２４】
図９は図８のＢ−Ｂ断面を示したものである。支持シリンダ１の中には遊星コロである遊星歯車６とスペーサ７が、前記支持シリンダ１の内壁に接する様にして納められている。遊星歯車６とスペーサ７のそれぞれの動きは、回転およびすべりの両方にて行われる。支持シリンダ１と遊星歯車６は、互いに空回りしながら動くことが可能なので、矢印１９のように支持シリンダ１７の同心円の中心Ｘの半径方向に支持軸４を動かそうとしたとき、支持軸４を軸線Ｙに沿って移動させていくと、自然に遊星歯車６が回転し、それにつられてスペーサー７も回転するので、支持軸４は矢印１９のように直線的に移動する事ができる。ただし、この場合は支持シリンダ１と遊星歯車６あるいはスペーサ７間の摩擦抵抗が大きくなるとスムーズに動かないことが考えられるため、後述するような図１８のように遊星歯車６およびスペーサ７と支持シリンダ１７との接触部分を少ない面積で接触する様にすると摩擦抵抗が減少して好適である。さらに、図６に示すように、支持シリンダ１とシリンダカバー２の間に、連結桟３をもってボールベアリング９群を封止し、支持シリンダ１とシリンダカバー２、および連結桟３が回転軸Ｘまわりに自由に回転できる構造とし、連結桟３に接する遊星歯車６を含めて回転に対する抵抗をより軽減させるようにしてもよい。なお、摩擦力を軽減させるために点支持部分を多用すると遊星歯車６の安定が失われる可能性があるので、図９のようにスペーサー７を三日月型のように遊星歯車６を包み込むようにしてガタツキ等が生じないようにすると好適である。
【００２５】
支持軸４の移動についてさらに詳しく述べると、上述した遊星歯車に遊星コロを用いた構成とした場合には支持軸４は同心円の中心Ｘからの距離内のいずれの位置にも配置する事ができるが、各部品間の摩擦力のみで位置を保持するため、それ以上の外力が支持軸に加わると容易に移動させられてしまう。そこで、図４に示すように、遊星歯車６を外周に歯を有する歯車とし、支持シリンダ１の内壁に遊星歯車６と噛み合う歯を設け、さらに遊星歯車６と支持シリンダ１の内壁の両方の歯とかみ合うスペーサ１７（本例では７ａ〜７ｄを指す）を、支持シリンダ１とシリンダカバー２内に嵌め込むようにすると外力に対する抵抗が生じるようになる好適である。図中の例では、スペーサ７の構成はブラケット７ａ、ピニオン７ｂ、７ｃ、軸７ｄから成り、軸７ｄによりピニオン７ｂ、７ｃはそれぞれ干渉することなく回転可能な構造としている。遊星歯車６とスペーサ１７は、互いの位置関係は保たれながら、遊星歯車６と支持シリンダ１の内壁の歯、遊星歯車６とピニオン７ｃ、ピニオン７ｂと支持シリンダ１の内壁の歯が同じにかみ合いながら、回転の中心軸Ｘの周りを自由に回転することができる。図５はこの上に軸移動スリット８を有するシリンダカバー２を被せた状態の外観である。このようにして支持シリンダ１の内側にある遊星歯車６とスペーサ１７は、図４に示した回転の中心軸Ｘを中心に転がりながら回転する。その際、遊星歯車６につけられた支持軸４は、遊星歯車６の中心から距離ｅだけ偏心しているために、回転の中心軸Ｘから半径ｅで回転する遊星歯車６のまわりを、半径ｅで更に回転しながら可動する。そのため、支持軸４の動きは図１０の曲線１０のようなサイクロイド曲線となり、支持シリンダ１の半径方向に０から２ｅまでの間で任意の位置をとることが可能となる。そして、この移動は支持軸４を回転させることによってのみ可能となるため、支持軸４に外力が加わっても支持軸４は各歯車の噛み込み抵抗によってその位置を保持する力を得、太陽電池モジュールや、前記太陽電池モジュールを複数載置した太陽光発電システム等の支持物を安定して支えることができる。さらに、外界からの荷重などによる支持軸４の変位を確実に防止するには、支持シリンダ１とシリンダカバー２間の接触力を大きくして、摩擦力によってある程度の荷重に耐えうるように金具などで締め上げると良く、あるいは支持シリンダ１とシリンダカバー２の互いの回転を拘束してやれば、支持軸４と軸５は完全に拘束される。なお、本例の図においては支持装置Ｓによって太陽電池モジュールの枠体を直接支持するようにしたものとしているが、太陽電池モジュールを同一桟上に複数載置した太陽電池アレイ（太陽光発電システム）とした場合も、桟が枠体と同義となることは云うまでもない。
【００２６】
以上のように、本発明の支持装置によれば、屋根面との固定軸中心と遊星歯車と太陽電池モジュール固定軸中心の偏心距離の和を半径とした円内領域において、太陽電池モジュール固定軸と屋根面固定軸は任意の位置関係をとることができ、屋根の垂木などの位置関係によって生じる支持装置の配置距離の増減を吸収、もしくは軽減することができ、縦桟や横桟もしくは太陽電池モジュールの位置あわせなどの施工作業を容易とすることができる。
【００２７】
次に、本発明による支持装置の応用形態を示す。遊星歯車６に取り付けられた支持軸４は、図４に示した遊星歯車６の中心から距離ｅだけ偏心した位置にあり、遊星歯車６の中心から半径ｅの円内領域が、支持シリンダ１の回転軸Ｘを含むように、遊星歯車６と支持シリンダ１の内経サイズを決定する。スペーサ７は、支持シリンダ１と遊星歯車６に３点以上で接触するような形状のものを用いればよく、特に歯車で無くても良い事は遊星コロを用いた例で既に述べたが、図１２のように、スペーサー１３（１３ａ〜１３ｄ）のピニオン１３ｂ〜１３ｄや遊星歯車１２の外周部を歯車ではなくゴムや樹脂などの材質による摩擦での伝達力を利用した形態としてもよい。この形態を採用すれば、歯車内に異物が混入するなどして噛み込みに不具合が生じることがなく、また、任意の位置決めが比較的スムーズに行え、摩擦抵抗力も比較的大きく確保する事が可能で、しかもサイズを小さいものにしやすいといった利点がある。また、メンテナンスフリーとできる。なお、図１１は側面断面図であり、ピニオン１３ｄ（またはピニオン１３ｂ）と遊星歯車１２の接触の様子、およびピニオン１３ｃや遊星歯車１２と支持シリンダー１の内壁との接触の様子を示したものである。また、図１４は図４で示したスペーサーをゴムや樹脂などの材質によるものに換えた場合の例であり、図１３はその断面図である。
【００２８】
図１６は、支持シリンダー１と遊星歯車６の回転は歯車による伝達を利用し、スペーサ１１の動きは支持シリンダ１と遊星歯車６の間で滑らせるようにした例であり、図１５はその構造を示す断面図である。このように歯車による摩擦抵抗の確保と回転移動の容易さを両立する構造とすれば、位置決めの施工作業がより容易とできる。
【００２９】
図１７は、支持シリンダ１の載置部５ａにアダプター１５を取付け、載置部５を４箇所に設けた例であり、図１８はその平面配置図である。このようにすることにより、１箇所の支持装置によって複数の太陽電池モジュールや桟を支持可能となり、部材の削減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る太陽電池モジュールの支持装置の概略構成を示す外観斜視図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの支持装置の上部構成を示す外観斜視図である。
【図３】本発明に係る支持装置の内部構成の実施形態を示す断面図である。
【図４】本発明に係る支持装置の他の第２の実施形態の構成を示す断面図である。
【図５】本発明に係る支持装置の他の第２の実施形態の上部構成を示す平面図である。
【図６】本発明に係る支持装置の図３のａ部の拡大構成図である。
【図７】本発明に係る支持装置を用いて太陽電池モジュールの支持を行う様子を模式的に説明する断面図である。
【図８】本発明に係る支持装置の他の第１の実施形態の構成を示す断面図である。
【図９】本発明に係る支持装置の他の第１の実施形態の構成を示す透視平面図である。
【図１０】図４の実施例において支持軸が回動する様子を模式的に説明するサイクロイド曲線である。
【図１１】本発明に係る支持装置の他の第３の実施形態の構成を示す断面図である。
【図１２】本発明に係る支持装置の他の第３の実施形態の構成を示す透視平面図である。
【図１３】本発明に係る支持装置の他の第４の実施形態の構成を示す断面図である。
【図１４】本発明に係る支持装置の他の第４の実施形態の構成を示す透視平面図である。
【図１５】本発明に係る支持装置の他の第５の実施形態の構成を示す断面図である。
【図１６】本発明に係る支持装置の他の第５の実施形態の構成を示す透視平面図である。
【図１７】本発明に係る支持装置の他の第６の実施形態の構成を示す断面図である。
【図１８】本発明に係る支持装置の他の第６の実施形態の上部構成を示す平面図である。
【図１９】一般的な傾斜屋根上に桟と固定金具を用いて太陽光発電システムを設置する様子を模式的に示す斜視図である。
【図２０】従来の固定装置により桟を屋根上に固定する様子を模式的に説明する斜視図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：支持シリンダ
２：シリンダカバー
３：連結桟
４：支持軸
５、５ａ：載置部
６：遊星歯車
７：スペーサ
７ａ：ブラケット
７ｂ：ピニオン
７ｃ：ピニオン
７ｄ：軸
８：軸移動スリット
９：ボールベアリング
１０：サイクロイド曲線
１２：遊星歯車
１３：スペーサ
１３ｂ〜１３ｄ：ピニオン
１４：スペーサー
１５：アダプター
１７：スペーサ
１９：軸の動作方向
２２：軸移動スリット
３０：太陽電池モジュール
３９：太陽光発電システム
５０：屋根
５１：支持金具
５２：縦桟
５３：横桟
５６：ナット
５７：軸受け部
５８：支持金具
１０３：止め金具
１０４：固定ボルト
１０５：縦スリット
１０６：横スリット
１０７：固定ネジ
１０８：取付け穴
Ｓ：支持装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2006274591.tif 000018
【図１７】
2006274591.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2006274591.tif 000021
【図２０】
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