(57)【要約】【課題】部品点数が増加することなく、屋根上での配設作業が容易で、作業工数が少なく施工作業が簡単な接地構造とした太陽光発電装置を提供すること。【解決手段】太陽電池本体の周縁部に金属枠を装着した太陽電池モジュールを、接地された支持部材の導体上に前記金属枠が当接する状態で載置して成る太陽光発電装置であって、前記金属枠の前記支持部材に当接する側の面を段差状に形成するとともに、前記金属枠において、少なくとも前記支持部材に当接する側の面を除く表面が絶縁性被膜で覆われていることを特徴とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池本体の周縁部に金属枠を装着した太陽電池モジュールを、接地された支持部材の導体上に前記金属枠が当接する状態で載置して成る太陽光発電装置であって、前記金属枠の前記支持部材に当接する側の面を段差状に形成するとともに、前記金属枠において、少なくとも前記支持部材に当接する側の面を除く表面が絶縁性被膜で覆われていることを特徴とする太陽光発電装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池本体の周縁部に金属枠を装着した太陽電池モジュールを、接地された支持部材の導体上に金属枠が当接する状態で載置して成る太陽光発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題への関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術のひとつとして太陽光発電装置が注目され、住宅への普及が加速されてきている。
【０００３】
太陽光発電装置は、その主要な構成要素である太陽電池により太陽光エネルギーを電力に変換して利用することで、家庭の電気負荷を低減させるものである。住宅においては、家屋の屋根上に太陽電池モジュールを配設して利用されることが多いため、屋根上への太陽電池モジュールの取付け構造も種々提案されている。例えば図９に示すような構造は、従来から広く採用されていた取付け方法のひとつである。すなわち、屋根上に固定した縦桟（縦ラック）１００の上に横桟（横ラック）１０１を設置し、横桟１０１に枠付きの太陽電池モジュール１０２をボルト等で取り付けた構造をなすものである。
【０００４】
また、前述の構造では太陽電池モジュール側に固定用の孔等を設けなければならず、太陽電池モジュールの枠が小型化しにくかったり、太陽電池モジュールを個々に取り付けるようにするため、ボルト等の固定箇所が多く、作業工数が多いという問題があるので、屋根の傾斜方向と直交する方向に等間隔で配設された横桟（横ラック）に、隣り合う２つの太陽電池モジュールを渡して取り付け、ひとつの押圧部材で横桟に固定する方法も用いられている。
【０００５】
この場合、太陽電池モジュールの小型化が図れ、取り付け作業工数の削減ができるという利点があるが、通常、架台および太陽電池モジュールは両方とも接地処理が行なわれている必要があり、金属製の縦桟を用いない前記方法では架台および太陽電池モジュールの接地を行うには横桟同士の電気的導通を何らかの方法で取らなければならない。
【０００６】
そこで、太陽電池パネルの枠に接地するために導電部材を設け、この導電部材に電気的接触を得るために前記枠の表面に形成された絶縁性被膜を破る被膜破壊手段を設ける方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開２０００−２８６４３８号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示されたような技術では、接地のための新たな部品を設けなくてはならず、部品点数が増加するほか、その部材を取り付ける作業が必要となり工数が増加する。特に、屋根上で小さな部材を取り付けることは非常に煩雑で施工時間が長くなる。また、部品や工具の滑落といった事故を生じさせる要因となる。
【０００９】
以上のことに鑑みて、本発明は、部品点数が増加することなく、屋根上での配設作業が容易で、作業工数が少なく施工作業が簡単な接地構造とした太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の太陽光発電装置は、太陽電池本体の周縁部に金属枠を装着した太陽電池モジュールを、接地された支持部材の導体上に前記金属枠が当接する状態で載置して成る太陽光発電装置であって、前記金属枠の前記支持部材に当接する側の面を段差状に形成するとともに、前記金属枠において、少なくとも前記支持部材に当接する側の面を除く表面が絶縁性被膜で覆われていることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る太陽光発電装置の実施形態の一例を模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１３は平面長方形状をなす太陽電池本体の周縁部において、一部を除き絶縁性被膜で表面が覆われた金属枠から成る短辺枠１と長辺枠９とが組み合わされて構成されており、その短辺枠１の下面に突設部１ａを設け、接地された支持部材である横ラック上に載架される部分を削って絶縁性被膜による表面処理部分を剥離させた当接部１ｂとしている。すなわち、横ラックの導体上に金属枠が接する状態で載置して成り、この金属枠の載置する側の面が段差状に形成されているとともに、後記するように、金属枠の支持部材に当接する側の面を段差状に形成するとともに、金属枠において、少なくとも支持部材に当接する側の面を除く表面が絶縁性被膜で覆われている。
【００１３】
突設部１ａと当接部１ｂを太陽電池モジュール裏面から見た様子を図１（ｂ）に示す。なお、長辺枠９は短辺枠１よりも突設部１ａが無い分だけ厚みが少なくなっており、さらに短辺枠１の突設部１ａを削って当接部１ｂを構成する際には、少なくとも前記長辺枠９よりも高く突出させておく。
【００１４】
太陽電池モジュール１３は、図６に示すように、受光面にガラスや樹脂等の透光性基板１４が設けられ、この透光性基板１４に多数の太陽電池素子１５が収容された樹脂等からなる封止材によって裏面材が貼着されたものであり、太陽電池素子１５としては、例えばシリコン系半導体やガリウムヒ素等から成る化合物半導体などの単結晶、多結晶や非晶質の材料が用いられ、互いに直列及び／または並列に電気的に接続されて、外部に出力が取り出される。また、外周には太陽電池モジュールの保護や強度向上のために短辺枠１、長辺枠９が取り付けられている。
【００１５】
図２（ａ）に示すように、短辺枠１や長辺枠９はアルミ合金の押出し材で作られており、押出し時に形成される。また、図２（ｂ）に示すように、端部２２を斜めに切断した後、アルマイト処理、塗装などの表面処理が施されるため、切断された端面２２以外は電気的に絶縁状態である。そこで、図２（ｃ）に示すように、突設部１ａの横ラック上に載架される部分を切り欠いて、当接部１ｂが電気的に導通状態になるようにしている。この構成・方法であれば、短辺枠１の製造工程においても、突設部１ａの一部を切り欠く一工程のみの追加で済むため、製造工数もほとんど増加せず、その作業も煩雑ではない。
【００１６】
以下に、本発明の太陽光発電装置を屋根上に設置する方法を施工手順に従って説明する。図３（ａ）に示すように、家屋等の屋根上に配されたスレート瓦等の屋根材７に固定手段Ｋ（Ｋ１〜Ｋ６）を固定する。次に、図３（ｂ）に示すように、固定手段のＫ１とＫ２、Ｋ３とＫ４、Ｋ５とＫ６をペアとして、横ラック４（４ａ、４ｂ、４ｃ）を屋根上に水平に一定間隔で挿入する。ここで、固定手段Ｋ、横ラック４は、耐候性を有する表面処理を施したアルミニウム合金や鋼材などの金属、樹脂等で構成される。その後、太陽電池モジュール１３を図３（ｃ）に示すように、横ラック４ａの棟側と横ラック４ｂの軒側で支持させる。
【００１７】
この時の取付け状態の詳細を図４に示す。固定手段Ｋは、固定部材２をネジ５でシール材６を介し、屋根材７を貫通して野地板８や垂木に固定される。シール材６は、屋根材７の貫通部からの雨水などの浸入を防止する効果や、横ラック４から屋根材にかかる荷重を緩衝する効果を有するものが好適であり、ブチルゴム製や発泡ゴム製のものを用いる。また、ネジ５には雨水の浸入を防止するため、その首部に封止部材であるパッキン５ａを装着する。また、固定部材２は上面部にスリットが設けられており、このスリットに挟持部材Ａを挿入するようにしており、挟持部材Ａは固定部材２内を自由に移動可能である。
【００１８】
なお、挟持部材Ａの底部は固定部材２内に沈み込んでしまわないだけの高さを有しており、上部が固定部材２上に露出する。挟持部材Ａの片端には挟持部材Ｂがネジ３によって取り付けられており、このネジ３を締め付けることにより、固定部材２上の任意の位置で挟持部材Ａの移動を止め、固定することができる。また、挟持部材Ａには横ラック４が挿入されるようになっており、ネジ３を締め付けることにより固定部材２上の任意の位置で挟持部材Ａとともに、横ラック４を固定することができる。
【００１９】
一方、固定カバー１０には締結用ネジ１１が取り付けられ、横ラック４に設けたネジ穴でネジ止めできるようにしており、太陽電池モジュール１３は固定カバー１０と横ラック４の間に挿入された状態でねじ締め固定される。このとき、前記太陽電池モジュール１３の両端にある短辺枠１の当接部１ｂが、横ラック４と電気的に接触するようになり、ラックに対してアース接地が行なわれるようにしている。
【００２０】
次に、太陽電池モジュール１３が横ラック４と固定手段Ｋにより固定される様子を説明する。図７に示すように、屋根上に固定された固定手段Ｋ１、Ｋ３に取り付けられた横ラック４ａ、４ｂ間に、太陽電池モジュール１３を固定する場合、まず、横ラック４ｂの凹部である開口部１６ｃに、前記太陽電池モジュール１３の棟側辺１３ｂを挿入する。その後、軒側辺１３ａを前記固定カバー１０ａと横桟４ａとで構成される凹部である開口部１６ａに挿入する。この時点で横ラック４ａの軒側に太陽電池モジュールを配置しないのであれば締結用ネジ１１ａを締め付ける。
【００２１】
これにより、太陽電池モジュール１３の軒側が前記固定カバー１０ａと横桟４ａで挟持され固定される。同時に、太陽電池モジュールの当接部と横ラック４ａ、４ｂが押圧されるため、太陽電池モジュールの短辺枠と横ラックは電気的導通状態となり、軒側の横桟４ａと棟側の横桟４ｂは電気的に導通状態となる。
【００２２】
一方、横ラック４ｂの棟側に配する太陽電池モジュール２３がある場合は、同様の手順にて、開口部１６ｂに挿入し、締結用ネジ１１ｂを締め付けて太陽電池モジュール１３の棟側と太陽電池モジュール２３の軒側を、固定カバー１０ｂと横桟４ｂで挟持され固定される。これにより、太陽電池モジュール２３の当接部と横ラック４ｂが押圧されるため、太陽電池モジュール２３の短辺枠と横ラック４ｂは電気的導通状態となる。
【００２３】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、全ての太陽電池モジュールの配置、及び配線チェックが完了した後、横ラック４ａ，４ｂ，４ｃの固定カバーのネジを締め付け、固定することで太陽電池アレイが完成し、これと同時に、太陽電池モジュールの短辺枠１にある当接部と横ラックが押圧されるため、太陽電池モジュールの短辺枠１と横ラック４は電気的導通状態となる。短辺枠１は隣り合う横ラック（例えば４ａ、４ｂ）に渡って載架されているため、隣り合う横ラック同士も電気的導通状態となり、全ての横ラックが電気的に導通状態となる。そこで、いずれかの横ラックから一箇所を接地すれば、全ての横ラックが接地できる。
【００２４】
なお、横ラックの長さをより長くして多数の固定手段Ｋで支持するようにしてもよい。また、太陽電池モジュールの設置開始を屋根の棟側からとしてもよく、横桟への太陽電池モジュールの配置が終ったところから順次ネジ固定を行なうこととしても良い。また、地面への接地を横ラック設置後に行なったり、固定金具Ｋから地面へ接地を行なってもよい。
【００２５】
また、本発明の太陽電池モジュール枠を利用しない接地方法の実施形態について、図８を用いて説明する。前述の実施形態と同様に、設置した太陽光発電装置の固定カバー１０にねじを取り付けるねじ穴２１を設けておき、屋根に設置した太陽光発電装置の側面に金属製の側面カバー１９を取付ねじ２０にて、隣り合う横ラック上の固定カバー（例えば１０ａ、１０ｂ）に取り付ける。このとき、側面カバー１９の取付けねじ穴１８の周辺を非塗装にしておけば、隣り合う横ラック上の固定カバー間を前記側面カバー１９により電気的な導通が確保され、いずれかの横ラックから一箇所を接地すれば、全ての太陽電池モジュールや横ラックが接地できる。また、取付けねじ穴が塗装されていても、葉付き座金などのように、取付けねじ１９を締め付けることで塗膜（絶縁性被膜）を破るような構造にしてもよい。
【００２６】
これにより、太陽電池モジュール３３の短辺枠１や長辺枠９が樹脂や非導電性の材質であっても、全ての太陽電池モジュールや横ラックの接地が可能であるだけでなく、太陽光発電装置の外観を向上せしめ、鳥などが太陽電池モジュール１３の下に侵入することを防止する機能を有するようにできる。
【００２７】
なお、本実施形態では、傾斜屋根の棟−軒方向へ複数の横ラックを互いに略平行に配設し、棟側及び軒側に位置する横ラックのそれぞれの上に、金属枠を有した平板状の太陽電池モジュールの棟側辺及び軒側辺のそれぞれを載置して、横ラックとこの横ラックを覆う固定カバーとで形成される２つの凹部のそれぞれに、太陽電池モジュールの棟側辺及び軒側辺のそれぞれを収容した太陽光発電装置であって、特に、横ラックの上に載置した太陽電池モジュールに対して、固定カバーと横ラックとの間で押圧させるための締結手段とを備えたものとしているが、この限りではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜の方法・構成を採用することができる。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の太陽光発電装置によれば、金属枠の前記支持部材に当接する側の面を段差状に形成するとともに、前記金属枠において、少なくとも前記支持部材に当接する側の面を除く表面が絶縁性被膜で覆われているので、接地のための新な部品や屋根上で部材の取り付けを不要とすることができ、屋根上での配設作業が容易で、作業工数が少なく簡便な太陽光発電装置を提供することができる。
【００２９】
また、太陽電池モジュールを接地するラックの端部に、ラックとは直交する方向に複数のラックに渡って取り付ける金属製のカバーを設けることにより、太陽光発電装置、および設置屋根の外観が向上し、太陽電池モジュールの枠が非伝導性の材質であっても太陽電池モジュールの接地をすることができる。
【００３０】
さらに、金属製のカバーで太陽光発電装置と屋根面の隙間を塞ぐことにより、鳥などが太陽電池モジュールの下に侵入し、騒音や汚れの発生を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明に係る太陽光発電装置の太陽電池モジュールの枠構造を示す平面図及び斜視図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本発明に従う太陽電池モジュール枠の加工工程を示す斜視図である。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は。それぞれ本発明に従う太陽電池モジュールの取付け構造の実施形態を作業手順に従って示す平面図である。
【図４】本発明に係る太陽光発電装置の取付け構造の詳細を模式的に示す一部断面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明に従う太陽電池モジュールの取付け構造の実施形態を作業手順に従って示す平面図である。
【図６】太陽電池モジュールの構造を示す平面図である。
【図７】本発明に係る太陽光発電装置の太陽電池モジュール固定構造の詳細を模式的に示す一部断面図である。
【図８】本発明に係る太陽光発電装置の他の実施形態を模式的に示す一部断面図である。
【図９】従来の太陽電池モジュールを屋根上に設置する一実施形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１、：短辺枠
１ａ：突設部
１ｂ：当接部
２：固定部材
３：ネジ
４、４ａ、４ｂ、４ｃ：横ラック
５：固定用ネジ
５ａ：パッキン
６：シール材
７：屋根材
８：野地板
９：長辺枠
１０、１０ａ、１０ｂ：固定カバー
１１ａ、１１ｂ：締結用ネジ
１３：太陽電池モジュール
１３ａ：軒側辺
１３ｂ：棟側辺
１４：透過性基板
１５：太陽電池素子
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ：開口部（凹部）
１８：取付けねじ穴
１９：側面カバー
２０：取付ねじ
２１：ねじ穴
２２：端面
２３：太陽電池モジュール
３３：太陽電池モジュール
Ａ：挟持部材Ａ
Ｂ：挟持部材Ｂ
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４，Ｋ５，Ｋ６：固定手段
１００：縦桟
１０１：横桟
１０２：枠付き太陽電池モジュール
【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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