(57)【要約】【課題】荷重に対し、太陽電池モジュールのフレーム強度を上げることなく強固に固定すると共に、太陽電池モジュール間の電気的導通を確実かつ簡便にできる固定構造を提案すること。【解決手段】係止用開口部を有した直線状のレール溝を設けた基台と、該基台上に配置された前記太陽電池モジュールの周縁部を押圧して当接固定するための第１の押圧部材と、該基台上に配置された前記太陽電池モジュールの周縁部を電気的に導通させる第２の押圧部材と、前記レール溝に沿って移動可能でかつ前記係止用開口部に係合させながら前記第１および第２の押圧部材を固定するための締着部材とを備えて成る。前記第２の押圧部材における前記太陽電池モジュールとの当接部位を、太陽電池モジュールの周縁部と電気的に接続させ接地できるようにする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の太陽電池モジュールを屋根の上に固定するための屋根用固定装置であって、係止用開口部を有した直線状のレール溝を設けた基台と、該基台上に配置された前記太陽電池モジュールの周縁部を上側から押圧して当接固定するための第１の押圧部材と、前記太陽電池モジュールの周縁部を下側から押圧して当接固定するための、導電性材料からなる第２の押圧部材と、前記レール溝に沿って移動可能でかつ前記係止用開口部に係合させながら前記第１および第２の押圧部材を固定するための締着部材とを備えて成り、前記第２の押圧部材における前記太陽電池モジュールとの当接部位を、前記太陽電池モジュールの周縁部と電気的に接続させ接地できるように成したことを特徴とする屋根用固定装置。
【請求項２】
少なくとも２辺が互いに背になる関係にある平面角形状をなす１以上の太陽電池モジュールに対し、請求項１に記載の屋根用固定装置を４個以上用いて屋根の上に固定された固定構造であって、前記屋根に、前記屋根用固定装置を前記レール溝の長手方向に対し直交する方向に、所定間隔をおいて複数設けた固定装置群を複数条に配設するとともに、前記固定装置群どうしの間に前記太陽電池モジュールの互いに平行な２辺部分が押圧して当接固定されるように配設したことを特徴とする固定構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールを、住宅の屋根に設置する際に用いる屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造に関するものである。
【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、太陽光発電システムが注目され、その実用化が加速されてきている。太陽光発電システムは、その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ものである。
【０００３】
本出願人は、家屋等の屋根と一体的に多数の太陽電池モジュールを取りつける場合、係止用開口部を有した直線状のレール溝を設けた基台と該基台上に配置された前記太陽電池モジュールの周縁部を押圧して当接固定するための押圧部材と前記レール溝に沿って移動可能でかつ前記係止用開口部に係合させながら前記押圧部材を固定するための締結部材とを備えてなる屋根固定装置を提案している。
【０００４】
これは、図４（ｂ）に示すように、屋根上に固定装置Ｋ（Ｋ１〜Ｋ８）を多数配置して太陽電池モジュールＰ（Ｐ１〜Ｐ２）を屋根上に配する場合、図４（ａ）に示すように、屋根用固定装置Ｋの基台１上に配置された押圧部材４をボルト等で締め付けることにより、前記太陽電池モジュールＰのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂを押圧して当接固定されるようにし、前記基台１のレール溝に沿って前記押圧部材を移動可能とすることで屋根用固定装置Ｋの設置位置の許容範囲が大きくなり、施工性が向上し、また、縦桟や横桟を不要として部材の削減を図るものである（特許文献１を参照）。
【０００５】
また、このような固定装置において、一つの係止部で２枚以上の太陽電池モジュールを系止すると同時に前記押圧部材で、太陽電池モジュールのフレームに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破ることにより、屋根傾斜方向の太陽電池モジュールどうしを電気的に導通させることを提案した。
【０００６】
【特許文献１】
特願２００１−２９４０５１号
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示すように、太陽電池モジュールのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破るために、押圧部材に鋭凸状の導通部４ｃが形成されており、当該導通部４ｃでフレーム部材１６Ａ、１６Ｂを押圧する構造上、フレーム部材１６Ａ、１６Ｂの押えが点接触となっている。このような状態で、太陽電池モジュールに一定以上の風荷重が掛かった場合、実験によれば風荷重が太陽電池モジュールＰを持ち上げる方向に作用すると、太陽電池モジュール本体１５を構成しているガラスが撓み、太陽電池モジュールのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂが撓む。この時押圧部材４が導通部４ｃで点接触で押圧して当接固定しているため、フレーム部材が押圧部材から抜け出す方向に力が作用し、フレーム部材の撓みが増大しフレーム部材がガラス面から外れてしまうといった不具合の恐れがあり、このため、太陽電池モジュールを構成するフレーム部材の強度を上げねばならない。これは、大型化や重量増といった問題に繋がる。
【０００８】
また、太陽電池モジュールのフレームに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破るために、押圧部材に導通部４ｃが形成されており、当該導通部４ｃでフレーム部材１６を上から押圧するため、雨水などが当該押圧部に溜まりやすく、アルマイト皮膜やクリア塗装皮膜を破った部分に滞留する恐れがあり、腐食の進行の懸念があった。
【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、太陽電池モジュールに想定以上の風荷重が掛かり、風荷重が太陽電池モジュールを持ち上げる方向に作用した場合でも押圧部材で太陽電池フレームを確実に押圧して当接固定でき、フレームの強度を上げることなくフレームの撓みを最小限に押さえることができ、太陽電池モジュールどうしを電気的に導通させても雨水等の影響による腐食の進行の無い屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造を提案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、請求項１の屋根用固定装置は、平板状の太陽電池モジュールを屋根の上に固定するための屋根用固定装置であって、係止用開口部を有した直線状のレール溝を設けた基台と、該基台上に配置された前記太陽電池モジュールの周縁部を上側から押圧して当接固定するための第１の押圧部材と、前記太陽電池モジュールの周縁部を下側から押圧して当接固定するための、導電性材料からなる第２の押圧部材と、前記レール溝に沿って移動可能でかつ前記係止用開口部に係合させながら前記第１および第２の押圧部材を固定するための締着部材を備えて成り、前記第２の押圧部材における前記太陽電池モジュールとの当接部位を、前記太陽電池モジュールの周縁部と電気的に接続させ接地できるように成したことを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２の固定構造は、少なくとも２辺が互いに背になる関係にある平面角形状をなす１以上の太陽電池モジュールに対し、請求項１に記載の屋根用固定装置を４個以上用いて屋根の上に固定された固定構造であって、前記屋根に、前記屋根用固定装置を前記レール溝の長手方向に対し直交する方向に、所定間隔をおいて複数設けた固定装置群を複数条に配設するとともに、前記固定装置群どうしの間に前記太陽電池モジュールの互いに平行な２辺部分が押圧して当接固定されるように配設したことを特徴とする。
【００１２】
かかる本発明の構成によれば、太陽電池モジュールが複数の段差を有し傾斜して設けられる屋根材の上に設置される場合において、長尺部材を何ら使用することなく、太陽電池モジュールを屋根上に容易にかつ安定して作業性良好に設置でき、しかも太陽電池モジュールをすべて設置した状態の外観を良好にすることが可能となる。また、太陽電池本体の設置を、確実かつ簡便に行なうことが可能となる。
【００１３】
さらに、太陽電池モジュールを太陽電池モジュールに想定以上の風荷重が掛かり、風荷重が太陽電池モジュールを持ち上げる方向に作用した場合でも、上側の第１の押圧部材には導通部を形成せずに、太陽電池モジュールの周縁部を強く押さえ込むことができるので、押圧部材で太陽電池フレームを確実に押圧して当接固定でき、フレームの強度を上げることなくフレームの撓みを最小限に押さえることができ、さらに、下側の第２の押圧部材を設けて、この第２の押圧部材に、導通部を設けているので、太陽電池モジュールどうしを電気的に導通させても雨水等の影響による腐食の進行の無い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、平板状の屋根設置体である太陽電池モジュールを屋根上に配設する場合を例にとり、本発明の実施形態を、模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。
【００１５】
図１（ａ）、（ｂ）に本発明の屋根固定装置Ｋの組立手順を示す斜視図を示す。図１（ｂ）に示すように、本発明の屋根用固定装置Ｋは、係止用開口部３を有した直線状のレール溝２を１以上設けた板状の基台１と、この基台１上に配置された後記する太陽電池モジュールの周縁部を押圧して当接固定するための板状をなす第１の押圧部材４と、前記太陽電池モジュールの周縁部を電気的に導通させるための板状をなす第２の押圧部材５と、レール溝２に沿って移動可能でかつ係止用開口部３に係合させながら押圧部材４を固定するための締着部材であるボルト６、ナット７を備えて成る。
【００１６】
ここで、基台１は例えばアルミニウム等の軽量で強度に優れた金属材料で構成される。また、図１（ａ）に示すように、この基台１の左右両端部１ａにはレール溝２が少なくとも１以上、直線状に設けられ、基台１の中央部１ｂは溝（または凹部）に形成されており、この溝（または凹部）には後記する屋根材に固定するための釘孔１ｃである貫通孔が複数設けられている。レール溝２は図示のように２本とするのが構造が簡単であり、しかも堅固に押圧部材４を取りつけることができ望ましい。
【００１７】
また、レール溝２はその最上部に溝幅が急に狭くなった係止用開口部３が形成されているが、必ずしもレール溝２の最上部でなくともよく、溝幅が狭く押圧部材４を固定するためのボルト６の頭部６ａを係合させることができればよく、その場所は特定されるものではない。また、第１の押圧部材４と第２の押圧部材５はこれらで押圧する部材より硬く例えばステンレス等の導電性を有し強度的にも優れた金属材料（導電性材料）から構成される。第１の押圧部材４の縦横方向には後記する太陽電池モジュールを押圧して当接固定するための押圧部４ｂが太陽電池モジュールのフレームの周縁部に設けられた突起上の額の形状にそって面接触する様に形成され、太陽電池モジュールの周縁部を押圧する。さらに、第２の押圧部材５は第１の押圧部材４の下側に配置され太陽電池モジュールの周縁部を押圧するための押圧片５ａが設けられ、さらに、第２の押圧部材５は第１の押圧部材４で太陽電池モジュールを押圧して当接固定した後、第１の押圧部材４にボルト、ナットで締着することにより、前記押圧片５ａが太陽電池モジュールの周縁部を押圧するようにしている。
【００１８】
ここで、前記第２の押圧部材における当接部には、鋭凸状の導通部５ｂが設けられ、前記太陽電池モジュールにおける周縁部の表面に形成されている絶縁性被膜を突き破ることができるようになっている。これにより、第２の押圧部材と太陽電池モジュールの周縁部とが電気的に接続され接地できるようになっている。電気的な接地は、地上からの接地用配線を別途設け、第２の押圧部または前記基台１とこの配線を結合することによって可能である。
【００１９】
また、ボルト６は押圧部材４の貫通孔４ｄに挿通されナット７で締付けることにより、溝幅が急に狭くなった係止用開口部３によりボルト６の頭部６ａが係合され、押圧部材４は基台１に堅固に固定される。
【００２０】
さらに、図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、基台１にはその中央部１ｂにビス８や釘を挿入するための貫通孔１ｃが形成されており、基台１はスレートなどの屋根材１０、屋根構造材１１及び垂木１２にビス８や釘等が入り込むことにより固定される。この際に、ビス８や釘を挿入する孔の防水を行うため、基台１と屋根材１０との間に例えばＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・ラバー）等の弾性部材であるシール材７を介在させるとよい。基台１の下面にこのシール材７を貼着させるが、このシール材７の接着面は中央部が窪んだ形状になっており、シール材７をこの面に貼り付け、ビス８などを屋根材１０及び屋根構造材１１等に打ち込んだ際に、その圧力により基台１の貫通孔１ｃにシール材７が入り込むことで防水性能をいっそう高めている。
【００２１】
図３に屋根上に敷設された屋根材１に、屋根用固定装置の多数を配設した様子と、屋根用固定装置Ｋ１の拡大斜視図を示す。図３に示すように、多数の屋根用固定装置Ｋ（例えば屋根用固定装置Ｋ１〜Ｋ８）をレール溝２の長手方向に対し直交する方向に所定間隔を置いて、複数設けた固定装置群（例えば、屋根用固定装置Ｋ１〜Ｋ４で構成されるＫＡや屋根用固定装置Ｋ５〜Ｋ８で構成されるＫＢ）を複数条に配設するとともに、前記固定装置群どうしの間に太陽電池モジュールの互いに平行な２辺の部分が押圧して当接固定されるように配設されている。
【００２２】
また、図５に示すように、太陽電池モジュールＰを電気的に導通させ接地させる際には、太陽電池モジュールＰを固定する第２の押圧部材５の押圧片５ａを利用して、太陽電池モジュールＰのフレーム部材１６Ａ、１６Ｂに施されているアルマイト皮膜やクリア塗装膜等を破ることにより、屋根の流れ方向の太陽電池モジュールＰどうしを電気的に導通させることができ、太陽電池モジュールが漏電した際にも安全性を確保できる。この際、図５の実施形態によれば、真ん中の屋根固定装置Ｋ５〜８は屋根の流れ方向の隣接する太陽電池モジュールＰどうしを電気的に導通させるので、屋根の流れ方向に並ぶ太陽電池モジュールＰを支持する屋根固定装置（例えば、Ｋ１，２，５，６の組とＫ３，４，７，８の組）の各組について、１個の屋根固定装置が前記接地用配線に接続されていればよい。また、横方向の化粧板を、屋根の流れ方向に垂直な横方向に設ける場合、この化粧板を横方向の電気的な導通に利用することで、例えば、屋根固定装置のＫ１，２，５，６の組とＫ３，４，７，８の組の両組に対して、１個の屋根固定装置が前記接地用配線に接続されていればよい。
【００２３】
また、第２の押圧部材５は太陽電池モジュールＰの周縁部を下側から押圧し、太陽電池モジュールＰのフレーム部材１６に施されているアルマイト皮膜やクリア塗装膜等を破ることにより、アルマイト皮膜やクリア塗装膜等の破れた部位に雨水等がかからず雨水等による腐食の進行を防ぐことができる。
【００２４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、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。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、係止用開口部を有した直線状のレール溝を設けた基台と、該基台上に配置された前記太陽電池モジュールの周縁部を上側から押圧して当接固定するための第１の押圧部材と、前記太陽電池モジュールの周縁部を下側から押圧して当接固定するための、導電性材料からなる第２の押圧部材と、前記レール溝に沿って移動可能でかつ前記係止用開口部に係合させながら前記第１および第２の押圧部材を固定するための締着部材を備えて成ることから、前記基台のレール溝に沿って前記押圧部材を移動可能とすることで屋根用固定装置の設置位置の許容範囲が大きくなり、施工性が向上するので、太陽電池モジュールが複数の段差を有し傾斜して設けられる屋根材の上に設置される場合において、長尺部材を何ら使用することなく、太陽電池モジュールを屋根上に容易にかつ安定して作業性良好に設置でき、しかも太陽電池モジュールをすべて設置した状態の外観を良好にすることが可能となる。また、太陽電池本体の設置を、確実かつ簡便に行なうことが可能となる。
【００２６】
さらに、太陽電池モジュールを太陽電池モジュールに想定以上の風荷重が掛かり、風荷重が太陽電池モジュールを持ち上げる方向に作用した場合でも、上側の第１の押圧部材には導通部を形成せずに、太陽電池モジュールの周縁部を強く押さえ込むことができるので、押圧部材で太陽電池フレームを確実に押圧して当接固定でき、フレームの強度を上げることなくフレームの撓みを最小限に押さえることができ、さらに、下側の第２の押圧部材を設けて、この第２の押圧部材の方のみに導通部を設けることができるので、太陽電池モジュールどうしを電気的に導通させても雨水等の影響による腐食の進行の無い。
【００２７】
以上により、太陽電池モジュールの特性や外観を損なうことのない優れた固定構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る屋根用固定装置の組立の様子を模式的に説明する図であり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は斜視図である。
【図２】本発明に係る屋根用固定装置を屋根に取付ける際の様子を模式的に説明する図であり、（ａ）（ｂ）は分解断面図、（ｃ）は断面図である。
【図３】本発明に係る屋根固定装置を屋根に配置した様子を模式的に説明する斜視図である。
【図４】従来の屋根用固定装置に太陽電池モジュールを取付けた様子を模式的に説明する図であり、（ａ）は屋根固定装置に太陽電池モジュールを取付けた状態の断面図、（ｂ）は屋根固定装置に太陽電池モジュールを取付けた状態の斜視図である。
【図５】本発明に係る屋根用固定装置の組立の様子を模式的に説明する断面図である。
【図６】従来の屋根固定装置と太陽電池モジュールに荷重が作用した様子を模式的に説明する断面図である。
【符号の説明】
１：  基台
１ａ：端部
１ｂ：中央部
１ｃ：釘孔
２：  レール溝
３：  係止用開口部
４：  第１の押圧部材
４ｂ：押圧部
４ｃ：角部
４ｄ：貫通孔
５：  第２の押圧部材
５ａ：押圧片
６：  ボルト（締着部材）
６ａ：ボルト頭部
７：  ナット（締着部材）
８：  シール材
１０：屋根材
１１：屋根下地材
１２：垂木
１５：太陽電池本体
１６Ａ、１６Ｂ：フレーム部材
Ｐ、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４：太陽電池モジュール
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５、Ｋ６、Ｋ７、Ｋ８：屋根用固定装置
【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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