(57)【要約】【課題】太陽光利用機器の設置作業が容易で、しかも太陽光利用機器の枠強度を上げる為の特別な加工を必要とせず、しかも簡単且つ確実に固定する優れた固定装置及び太陽光利用装置を提案すること。【解決手段】太陽電池モジュール等の太陽電池または太陽熱集熱器である平板状の太陽光利用機器の複数を並設する際に、隣合う２つの太陽光利用機器の間に設けるものであって、前記２つの太陽光利用機器の上方への動きを禁止する上折り曲げ部（第１折り曲げ部１、第３折り曲げ部３）と、前記２つの太陽光利用機器の下方への動きを禁止する下折り曲げ部（第２折り曲げ部２、第４折り曲げ部４）とを備えてなる。【選択図】　図１
2004063932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の太陽光利用機器の複数を並設する際に、隣合う２つの太陽光利用機器の間に設ける固定装置であって、前記２つの太陽光利用機器の上方への動きを禁止する上折り曲げ部と、前記２つの太陽光利用機器の下方への動きを禁止する下折り曲げ部とを備えてなることを特徴とする固定装置。
【請求項２】
前記上折り曲げ部及び下折り曲げ部の少なくとも一方は、互いに逆方向に折り曲げられた折り曲げ部を備えることを特徴とする請求項１に記載の固定装置。
【請求項３】
設置台に平板状の太陽光利用機器の複数を並設してなる太陽光利用装置であって、隣合う２つの太陽光利用機器の間に請求項１または請求項２に記載の固定装置を設けたことを特徴とする太陽光利用装置。
【請求項４】
前記太陽光利用機器が太陽電池または太陽熱集熱器であることを特徴とする請求項３に記載の太陽光利用装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光利用機器（太陽電池モジュール等の太陽電池装置や太陽熱集熱器）などの平板状をなす設置体を、架台に好適に設置することが可能な固定装置及びそれを用いた太陽光利用装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】
太陽光利用機器用の固定装置は、例えば太陽電池や太陽熱集熱器をはじめとする様々な屋根設置体を、地上や屋根上、ビルの屋上などに、設置架台を用いて固定するためのものである。この設置架台には、家屋などの屋根上に縦材、横材を配して太陽光利用機器を平面上に設置するものや、太陽光をより効率的に受ける為に縦材を傾斜させたものがあり、用途や目的によって形状は様々である。
【０００３】
例えば、図８に示すように、太陽電池モジュール２０を複数枚組み合わせて太陽電池アレイとする太陽電池システムＪは、地面や屋根などに設置する横材６上に、それに対して直交するように縦材５を配して架台を構成し、縦材５に太陽電池モジュール２０をボルト等で固定する。縦材５は横材６に直接取り付けてもよいが、太陽電池モジュール２０が太陽光をより多く受けて発電できるように太陽に向けて傾斜を持たせるのが望ましい。そこで、横材６と縦材５の間に、長さの異なる脚材８ａ、８ｂを設けて架台に傾斜をつけるのが一般的である。なお、脚材８ａ、８ｂと横材６の間には固定金具７が組みつけられており、脚材８ａ、８ｂが太陽電池アレイを支えるのに適した角度で取り付けられるようにしている。
【０００４】
また、横材６上に直接縦材５を配する場合、屋根や壁面に沿った状態で設置できるので外観が薄く、屋根との一体感が得やすい。また、太陽電池モジュール背面への風の回りこみが生じにくい。
【０００５】
しかしながら、台風時や突風時などにおいて、構造建築物の上などでは強い風が太陽電池モジュールの背面に回りこみ、その風圧によって太陽電池モジュールを縦材に固定しているボルトや太陽電池モジュールのフレームにストレスがかかる。
【０００６】
図９（ａ）に示すように、太陽電池モジュール２０はアルミニウムやステンレスからなるフレーム１０部に設けた取り付け穴によって、縦材５にボルト、ナットなどの締結部材１１で締結されている。しかし、太陽電池モジュール２０の背面から押し上げる力が加わると、図９（ｂ）に示すようにフレーム１０のねじ穴の周囲が変形し、遂には太陽電池モジュール２０が脱落する。このため、背面からの風圧に対抗できるように太陽電池モジュール２０のフレーム１０の厚みを厚くしたり、材質を強固なものに変更する。あるいは、フレー１０の断面形状の強化といった対策がとられるが、厚みの増えた分や材質変更による重量増加、断面形状の複雑化によるフレーム金型の製作工数の増加といった問題がある。
【０００７】
また、図１０に示すように、耐風圧性を持たせるために、バックパネル１３を用いて太陽電池モジュール２０に直接応力が加わらないようにすることで、太陽電池モジュール２０の汎用性を維持する方法もあるが、この場合もバックパネル１３が別部品として必要なことと、バックパネル１３に強度が要求されるため重量増加に繋がり、その重量を支えるために横材、縦材、脚材の強度を向上させなくてはならないことも生じる。
【０００８】
また、図１１に示すように、太陽電池モジュール２０を押えプレート１４を縦材５に締め付けることで強固に固定することができるが、締め付けすぎによる太陽電池モジュール２０のフレームの潰れや、例えば押えプレート１４が雪止めとなってしまい、積雪滞留による発電不足や凍結による破損を招くことも生じる。
【０００９】
そこで、本発明は上述の諸事情に鑑みてなされたものであり、太陽光利用機器の設置作業が容易で、しかも強度を上げる為の特別な加工を必要とせず、しかも簡単且つ確実に固定するための固定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、本発明の固定装置は、平板状の太陽光利用機器の複数を並設する際に、隣合う２つの太陽光利用機器の間に設ける固定装置であって、前記２つの太陽光利用機器の上方への動きを禁止する上折り曲げ部と、前記２つの太陽光利用機器の下方への動きを禁止する下折り曲げ部とを備えてなることを特徴とする。また特に、前記上折り曲げ部及び下折り曲げ部の少なくとも一方は、互いに逆方向に折り曲げられた折り曲げ部を備えることとする。
【００１１】
また、本発明の太陽光利用装置は、設置台に平板状の太陽光利用機器の複数を並設してなり、隣合う２つの太陽光利用機器の間に上記構成の固定装置を設けたことを特徴とする。また特に、前記太陽光利用機器が太陽電池または太陽熱集熱器であることとする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を平板状の太陽光利用機器を設置架台上に配設する場合を例にとり、模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。図１に本発明の太陽光利用機器用の固定装置Ｋの斜視図を、図２にその設置例の斜視図を、図３（ａ）、（ｂ）に設置方法の断面図を示す。
【００１３】
図１に示すように、本発明の固定装置Ｋは、太陽電池モジュール等の太陽電池または太陽熱集熱器である平板状の太陽光利用機器の複数を並設する際に、隣合う２つの太陽光利用機器の間に設けるものであって、前記２つの太陽光利用機器の上方への動きを禁止する上折り曲げ部（第１折り曲げ部１、第３折り曲げ部３）と、前記２つの太陽光利用機器の下方への動きを禁止する下折り曲げ部（第２折り曲げ部２、第４折り曲げ部４）とを備えてなる。また、前記上折り曲げ部及び下折り曲げ部の少なくとも一方は、互いに逆方向に折り曲げられた折り曲げ部を備えている。
【００１４】
また、本発明の太陽光利用装置は、設置台に平板状の太陽光利用機器の複数を並設してなるものであり、隣合う２つの太陽光利用機器の間に上記固定装置Ｋを設けたものである。そして特に、前記太陽光利用機器が太陽電池または太陽熱集熱器であることを特徴とする。
【００１５】
すなわち、固定装置Ｋは、太陽光利用機器が上方への動きを抑える第１折り曲げ部１と、下方へ動くのを抑える第２折り曲げ部２と、これら折り曲げ部に対しそれぞれ逆方向に折り曲げられた第３折り曲げ部３及び第４折り曲げ部４を隣り合わせに形成されている。また、第２折り曲げ部２及び第４折り曲げ部４には、架台の縦材や横材及び／または太陽光利用機器とを固定するためのボルト類とナット類で締結させるための締結部９を備えている。
【００１６】
このような固定装置Ｋを、図２に示すように縦材５上に配された、例えば複数の太陽電池モジュール２０間に、太陽電池モジュール２０を挟み込むように配され縦材５に締結される。固定装置Ｋは太陽電池モジュール２０の一部を支えるのみであるので、小型化が容易である。
【００１７】
ここで、固定装置Ｋは例えば鉄やステンレス、アルミニウム等の強度に優れた金属材料で構成される。また、耐候性に優れたポリカーボネートやエポキシなどの樹脂成型品でもよい。また、締結部９を通して設置架台と締結する締結部材はボルトやナットが望ましい。
【００１８】
以下に、固定装置Ｋの固定が如何に行なわれるかについて、設置架台へ太陽電池モジュールを取り付ける場合を例にとり説明する。図３に示すように、固定装置Ｋは、第１折り曲げ部１と第４折り曲げ部４によって太陽電池モジュール２０ａの枠部材を挟み込み、締結部９を通して固定装置Ｋと太陽電池モジュール２０の枠部材を縦材５上に締結させる。同様に、第３折り曲げ部３と第２折り曲げ部２によって太陽電池モジュール２０ｂも縦材５上に締結させる。
【００１９】
これにより、例えば太陽電池モジュール２０ａが太陽電池モジュール背面からの風圧に対して浮上しようとした場合、この浮上しようとする力は固定装置Ｋの第１折り曲げ部１が押さえることで抑えられ、太陽電池モジュール２０ａの枠部材の締結部には引き抜くような応力がかからないようにしている。また、第１折り曲げ部１を引き上げようとする力は、第２折り曲げ部２及び第４折り曲げ部４の締結部に分散されるので、締結部９にかかる応力を極力少なくして締結部材１１の負担も軽減させている。同様に太陽電池モジュール２０ｂの場合も、第３折り曲げ部３が太陽電池モジュール２０ｂの浮上を抑え、第２折り曲げ部２及び第４折り曲げ部４の締結部により縦材５から外れないようにしている。
【００２０】
また、第１折り曲げ部１及び第３折り曲げ部３のいずれもが第２折り曲げ部２及び第４折り曲げ部４によって縦材５に締結されていることにより、万一、第２折り曲げ部２または第４折り曲げ部４を締結する締結部材１１が脱落したとしても、太陽電池モジュール２０ａ、２０ｂは脱落せずに保持される。さらに、締結部材１１の両方が脱落した場合においても、第１折り曲げ部１及び第４折り曲げ部４、第３折り曲げ部３及び第２折り曲げ部２により太陽電池モジュール２０が挟み込まれていることにより、一方が浮き上がろうとすると固定装置Ｋを通してもう一方を持ち上げることになり、太陽電池モジュール２枚分を持ち上げる風圧がなければ浮き上がらないので簡単に脱落せず安全性が向上する。
【００２１】
また、固定装置Ｋによって太陽電池モジュール間に隙間が生じるので、風が抜けやすくなり耐風性能が増す。また、雨、雪などの排水性も良いので凍結による破損も生じにくい。
【００２２】
さらに、太陽電池モジュールの枠部材が通常品のままでもよいので、強度を向上させるために肉厚の厚いものに変更して重量が増加したり、汎用性が失われることがなく、しかも輸送手段も汎用と同一でよい。
【００２３】
しかしながら、台風時等において強い風圧がかかった場合、固定装置Ｋが十分な強度を持っていると、締結材１１に引き抜き力が集中してしまい、最悪の場合はボルトが折れるなどの問題が生じる恐れがある。このような場合、締結材１１の強度を向上させる方法が考えられるが、縦材５がＣ型やＬ字型であるならば、図４に示すように第２折り曲げ部２を横方向にも延出させ、さらに折り曲げ方向と正反対の方向へも延出させた固定装置Ｋ２を使用しても良い。これにより、図５に示すように、第２折り曲げ部２を縦材５の上面の裏側に配することによって、図６に示すように、太陽電池モジュール２０ａ、２０ｂが浮き上がろうとする力を第１折り曲げ部１及び第３折り曲げ部３で抑え、固定装置Ｋ２自身が引き抜かれようとする力は第２折り曲げ部２によって直接縦材５で支えることにより、締結部材１１へかかる応力を軽減させることができる。なお、第２折り曲げ部２には締結部９が設けられている。
【００２４】
かくして、太陽電池モジュール背面からの風圧に対して浮き上がろうとした場合、浮き上がる力は固定装置の第１折り曲げ部が押さえることで抑えられ、太陽電池モジュールの枠部材の締結部には引き抜くような応力がかからない。これにより、太陽電池モジュールの枠部材及びそれに類する部材の強度を上げなくてもよく、太陽電池モジュールの重量増加を回避できる。また、一方の太陽電池モジュールを縦材に締結する締結材が、固定装置を介してもう一方の太陽電池モジュールを支えているので、締結部材の一部が脱落しても太陽電池モジュールは脱落せずに保持され安全性が向上する。さらに、いずれかの太陽電池モジュールの固定ボルトが脱落しても、隣の太陽電池モジュールが支えるといった脱落止め効果と、太陽電池モジュールの中央付近のたわみを解消するものとすることが可能な優れた固定構造を提供できる。
【００２５】
また、一方の太陽電池モジュールを縦材に締結する締結材が、固定装置を介してもう一方の太陽電池モジュールを支えているので、締結部材の一部が脱落しても太陽電池モジュールは脱落せずに保持され安全性が向上する。さらには固定装置によって太陽電池モジュール間に隙間が生じるので、風が抜けやすくなり耐風性能が増す。また、雨、雪などの排水性も良いので凍結による破損も生じにくい。
【００２６】
また、太陽電池モジュールの枠部材が通常品のままでもよいので、強度を向上させるために肉厚の厚いものに変更して重量が増加したり、汎用性が失われることがなく、輸送手段も汎用と同じままでよい。
【００２７】
また、太陽電池モジュールが浮上しようとする力を第１折り曲げ部及び第３折り曲げ部で抑え、固定装置自身が引き抜かれようとする力は第２折り曲げ部によって直接縦材で支えることにより、締結部材へかかる応力を軽減させることができる。
【００２８】
さらに、締結部を太陽電池モジュールの枠部材との接触面に設けた固定装置を設置架台ではなく太陽電池モジュールの長辺枠に取り付けることにより、いずれかの太陽電池モジュールの固定ボルトが脱落しても、隣の太陽電池モジュールが支えるといった脱落止め効果と、太陽電池モジュールの中央付近のたわみを解消することなどが可能な優れた固定装置を提供できる。
【００２９】
次に、本発明に係る固定装置の変形例について説明する。図７（ａ）に示すように、締結部９を上折り曲げ部と下折り曲げ部との間に設けた固定装置Ｋ３を、ボルト類等の締結部材１１を介して、設置架台ではなく太陽電池モジュール２０の長辺枠に取り付けるようにしてもよい。
【００３０】
この場合、図７（ｂ）に示すように固定装置Ｋ３を太陽電池モジュール２０に取り付けるだけでも、いずれかの太陽電池モジュールの固定ボルトが脱落しても、隣の太陽電池モジュールが支えるといった脱落止め効果がある。また、太陽電池モジュールの長辺が比較的長いものでは、太陽電池モジュールの自重によって中央付近がたわむ現象が生じるので、縦材５に締結している固定装置Ｋ以外に前記固定装置Ｋ３を中間に配設すれば、隣り合う太陽電池モジュール同士が支えあう形となり中央付近のたわみを解消する。なお、端部に位置する太陽電池モジュールは支え合う太陽電池モジュールが存在しないので、補強プレート１２などで枠部材を補強する。
【００３１】
このように、太陽電池モジュールに特別な加工が必要なく、しかも太陽電池モジュール背面からの風圧に対する耐性を向上させるとともに、不慮の事故で締結部材が脱落しても太陽電池モジュールが簡単に脱落しづらい機構としている。
【００３２】
なお、本実施形態では太陽光利用機器として主に太陽電池モジュールを例に説明したが、平板状の太陽熱集熱器等でも同様な作用・効果を期待することができ、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施が可能である。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の固定装置及び太陽光利用装置によれば、隣合う２つの太陽光利用機器の上方への動きを禁止する上折り曲げ部と、前記２つの太陽光利用機器の下方への動きを禁止する下折り曲げ部とを備え、前記上折り曲げ部及び下折り曲げ部の少なくとも一方は、互いに逆方向に折り曲げられた折り曲げ部を備えるようにしたので、太陽光利用機器背面からの風圧に対して浮き上がろうとした場合、浮き上がる力は固定装置の上折り曲げ部の押さにより極力抑えられる。これにより、太陽光利用機器の強度を向上させることなくその重量増加を回避できる。また、上折り曲げ部を引き上げようとする力は、下折り曲げ部に分散させることが可能なので、下折り曲げ部にかかる応力を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る固定装置を模式的に説明する斜視図である。
【図２】本発明に係る固定装置で太陽電池モジュールを固定した様子を模式的に説明する斜視図である。
【図３】本発明に係る固定装置を設置架台の縦材にボルト締めした様子を模式的に説明する側面図である。
【図４】本発明に係る固定装置の一変形例を模式的に説明する斜視図である。
【図５】本発明に係る固定装置の変形例を設置架台の縦材に取り付けた様子を模式的に説明する斜視図である。
【図６】本発明に係る固定装置の変形例を設置架台の縦材にボルト締めした様子を模式的に説明する側面図である。
【図７】（ａ）は本発明に係る固定装置の一実施例を太陽電池モジュールの枠部材に固定した様子を、（ｂ）は横長の太陽電池モジュールの枠部材に固定した様子を模式的に説明する斜視図である。
【図８】従来の設置架台を用いた太陽電池アレイを模式的に説明する斜視図である。
【図９】（ａ）（ｂ）は従来の設置架台に太陽電池モジュールをボルト止めした様子を模式的に説明する斜視図である。
【図１０】従来の設置架台に太陽電池モジュールを収めるバックパネルを取り付けた様子を模式的に説明する斜視図である。
【図１１】従来の設置架台を用いた太陽電池アレイに太陽電池モジュールを押えるプレートを配設した様子を模式的に説明する斜視図である。
【符号の説明】
Ｋ：本発明に係わる固定装置
Ｋ２、Ｋ３：本発明に係わる固定装置
Ｊ：従来の太陽光利用機器固定構造
１：第１折り曲げ部（上折り曲げ部）
２：第２折り曲げ部（下折り曲げ部）
３：第３折り曲げ部（上折り曲げ部）
４：第４折り曲げ部（下折り曲げ部）
５：縦材
６：横材
７：固定金具
８ａ、８ｂ：脚材
９：締結部
１０：フレーム
１１：締結部材
１２：補強プレート
１３：バックパネル
１４：押えプレート
２０、２０ａ、２０ｂ：太陽電池モジュール
【図１】
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【図２】
2004063932.tif 000004
【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】
2004063932.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004063932.tif 000011
【図１０】
2004063932.tif 000012
【図１１】
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