(57)【要約】【課題】屋根上での太陽光利用装置の配設作業やメンテナンス等での着脱が容易で、かつ配設後の緩みチェックなどの検査が不要で、しかも部品点数が少なく、作業工数が少ない優れた太陽光利用装置の固定構造を提供すること。【解決手段】屋根上に並列する桟に太陽光利用装置を固定するための固定構造であって、前記桟と前記太陽光利用装置のすくなくとも一方に他方の所定部位を挿入する挿入溝を設けるとともに、互いに隣り合う一方の桟から他方の桟に向けて前記太陽光利用装置を押圧するように前記挿入溝および／または前記所定部位に弾性支持部材を設ける。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根上に並列する複数の桟に太陽光利用装置を固定するための固定構造であって、前記桟と前記太陽光利用装置の少なくとも一方に他方の所定部位を挿入する挿入溝を設けるとともに、互いに隣り合う桟の一方から他方の桟に向けて前記太陽光利用装置を押圧するように前記挿入溝および／または前記所定部位に弾性支持部材を設けたことを特徴とする太陽光利用装置の固定構造。
【請求項２】
前記挿入溝と前記弾性支持部材とをともに前記太陽光利用装置に設けたことを特徴とする請求項１記載の太陽光利用装置の固定構造。
【請求項３】
前記互いに隣り合う桟の各々に前記太陽光利用装置の所定部位を挿入する開口が相反する方向に向き且つ該開口が段違い状である２個の前記挿入溝を設けたことを特徴とする請求項１記載の太陽光利用装置の固定構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽エネルギーを利用して発電を行う太陽電池モジュールや太陽電池アレイなどの太陽利用装置を屋根上に固定するための固定構造に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
従来、例えば図６および図７に示すような、家庭の電気負荷を低減させるために、家屋の屋根上に太陽エネルギーを電気に変換する太陽電池モジュールを多数個連結して成る太陽電池アレイが知られている。
【０００３】
このような太陽電池アレイの場合、太陽電池モジュールを屋根面に設置するために縦桟、横桟といった支持部材を屋根面に配し、その横桟、もしくは縦桟に太陽電池モジュールを取り付けしていく方法がとられる。
【０００４】
例えば、太陽光発電システムの太陽電池モジュール用支持部材（以下支持部材という）は、屋根面上にその勾配方向にそって相互に平行に設置される複数の縦桟２１と、これらの縦桟上に相互に平行に掛け渡して設置される複数の横桟２２とにより格子状を形成しており、その上に太陽電池モジュール２０を配するようにしている。また、この縦桟・横桟は一般的に各々別々の断面形状および部品締結用の加工等が行われており、その断面形状としては、Ｃ型、ロ形、Ｌ型、エ型など様々な形状のものがあげられ、支持部材に使用する材質としてアルミニウム等の材質を押出し成型等で形成したものや、鉄材等の板材を概Ｃ形に曲げ加工を行ったものが一般的である。
【０００５】
前記、縦桟２１もしくは横桟２２上に太陽電池モジュール２０を配した後、太陽電池モジュール２０の外枠部に設けられた固定用の穴（不図示）を介し、ねじ等の締結部材２４（図７参照）で縦桟２１もしくは横桟２２に締め付けたり、太陽電池モジュール２０の端部を押えカバー２３で押えてねじ止めするなどして縦桟２１もしくは横桟２２に固定している。
【０００６】
以下に鉄材等の板材に概Ｃ形の曲げ加工を行った支持部材を使用した従来の太陽光発電システムＪの設置方法を例にとり説明する。
【０００７】
太陽光発電システムＪは屋根の傾斜方向に沿って設置される縦桟２１と、前記縦桟を屋根に固定する桟固定金具２７、および前記縦桟２１上に屋根の棟と略平行に設置される横桟２２と、横桟２２上に配される太陽電池モジュール２０が複数集まった太陽電池アレイＭＡにより構成される。
【０００８】
縦桟２１、横桟２２、太陽電池のジュール２０を初めとする屋根上に設置される太陽光発電システムＪを支えるために、図７に示すように、桟固定金具２７の下部は屋根の垂木や瓦材である屋根材２８に釘やねじなどで固定されている。桟固定金具２７上には締結用のボルトなどが溶接されており、縦桟２１もしくは横桟２２の固定用の穴を前記ボルト部に通してナット等で締め付け固定する。一般に桟固定金具上には縦桟を配した後、その上に横桟を配し、横桟上に太陽電池モジュールなどの太陽光利用装置を配置することが多いが、縦桟および横桟の配置は逆でもよく、また、縦桟もしくは横桟のいずれかのみを使用して太陽光利用装置を配しても良い。
【０００９】
太陽電池モジュール２０は透光体に太陽光電池を一体的に取り付けた発電部２６と、前記発電部の外周に配される枠部２５とから成る。前記枠部２５は前記発電部２６のたわみの防止や桟への固定の役割りを担っており、前記発電部２６の大きさや固定方法によって材質、厚み、固定部の形状は様々である。本例の場合は横桟２２上に枠部２５の端部を載せ、隣り合う太陽電池モジュールの枠部２５と共に押えカバー２３とねじなどの締結部材２４で締め付け固定するようにしている。前記横桟２２上に太陽電池モジュール２０を順次固定していくことにより、太陽電池アレイＭＡが構成される。
【００１０】
しかしながら、太陽電池モジュール２０を複数設置していく工程において、太陽電池モジュール２０ａを固定する押えカバー２３をねじ締めしようとすると、既に設置された太陽電池モジュール２０によって作業のために必要な足場となる空間が残っておらず、結果、太陽電池モジュール上に乗ったり、足場用の梯子を用意するなどしなければならず、太陽電池モジュールの破損や作業者の滑落の危険、梯子の使用による作業工数の増加が生じる。
【００１１】
また、太陽電池モジュール２０の枠部２５に取付用の穴を設け、ねじ等で締め付ける場合においても同様であり、しかも太陽電池モジュール２０の取付用の穴と横桟２２の取付用の穴の位置を合わせる必要があり、太陽電池モジュールの枠組みの寸法精度が要求される。
【００１２】
また、個々の太陽電池モジュール２０をねじ締めするのでねじ締め箇所が増加し、作業工数が増えるだけでなく、ねじ締めが完全に行なわれているかを確認する検査工数や、経年変化によるねじ脱落による太陽電池モジュールの外れの危険性も増加する。なお、これらの作業工数は配設する太陽光利用機器の枚数が多いほど顕著になる。また、配線ミスやメンテナンスで太陽電池モジュールを再度着脱する必要が生じた際にも多大な工数が必要になる。
【００１３】
そこで、特開２００２−１３８６３８号公報や、特開平１０−６８２０３号公報に開示された技術では、ネジ固定を最小限とし、取外しも容易とすることを目的として、太陽電池モジュールと取付金具の係合に弾性部材を利用しているが、横桟や太陽電池モジュール、取付金具の設置位置を合わせるために桟と太陽電池モジュール、取付金具をすり合わせる作業が複雑であるといった問題があった。
本発明では上述した諸問題を解消し、屋根上での太陽光利用装置の配設作業やメンテナンス等での着脱が容易で、かつ配設後の緩みチェックなどの検査が不要で、しかも部品点数が少なく、作業工数が少なく施工作業が簡単な太陽光利用装置の固定構造を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の太陽光利用装置の固定構造は、屋根上に並列する複数の桟に太陽光利用装置を固定するための固定構造であって、前記桟と前記太陽光利用装置の少なくとも一方に他方の所定部位を挿入する挿入溝を設けるとともに、互いに隣り合う桟の一方から他方の桟に向けて前記太陽光利用装置を押圧するように前記挿入溝および／または前記所定部位に弾性支持部材を設けたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る太陽光利用装置の固定構造の実施形態として、太陽光利用装置として太陽電池モジュールを使用した固定構造を図によって詳細に説明する。
【００１６】
図１に弾性変形する弾性支持部材を桟に設けた固定構造の斜視図を示す。図２に太陽光利用装置を横桟に固定する固定構造の斜視図を示す。また、図３に太陽電池モジュールの組み付け状況を示す一部側面図を、図４に太陽電池モジュールを階段状にした一部側面図を、図５に弾性支持部材を太陽電池モジュールに設けた一部側面図をそれぞれ示す。
【００１７】
図１に示すように、太陽光利用装置の固定構造は、鉄やステンレスなどの金属や、ＦＲＰやカーボンなどの樹脂から成り、弾性変形する弾性支持部材３、および鉄材等の板材を略Ｃ形に曲げ加工を行い形成したものや、断面が略四角形のパイプ、またはアルミニウム等の押出し成型により形成したものを用いた桟２と、太陽電池モジュール１により構成される。なお本例では桟２に弾性支持部材３を取り付ける構造としているが、弾性支持部材３は太陽電池モジュール１に取り付けることとしてもよい。或いは、これら両方に取り付けても良い。
【００１８】
前記桟２には太陽電池モジュール１を挿入するための挿入溝１１ａと、隣り合う太陽電池モジュールの端部（所定部位）を挿入する挿入溝１１ｂとを設け、太陽電池モジュール２枚を１本の桟で支持できるようにすると部品点数を削減することができ好適である。上記挿入溝１１ａ，１１ｂは太陽電池モジュールの端部を挿入する開口が相反する方向に向いている。
【００１９】
図２に示すように、横桟２ａの太陽電池モジュールの挿入溝１１ａに、太陽電池モジュール１を隣り合う一方の横桟２ａから横桟２ｂに向けて押圧するように弾性支持部材３を取り付ける。
【００２０】
太陽電池モジュール１を横桟ａの挿入溝１１ａに挿入した際に一定以上の力を加えることにより太陽電池モジュール１を挿入溝１１ａの奥に挿入する。これにより横桟２ｂの挿入溝１１ｂに太陽電池モジュール１の軒側端部（所定部位）を挿入することができるようになる。弾性支持部材３は横桟２にネジやボルト、接着剤で固定することができる。
【００２１】
次に、横桟２ａ側に押し込む力を緩めると、弾性支持部材３の復元力により太陽電池モジュール１が隣り合う一方の横桟２ａから他方の横桟２ｂに押しつけられ、太陽電池モジュール１が横桟２ａ，２ｂに固定される。
【００２２】
また同様にして、太陽電池モジュール１を隣り合う一方の横桟２ａ側に一定以上の力で押し込めば、太陽電池モジュール１を他方の横桟２ｂから取り外すことができるので、メンテナンス等で着脱が必要となる際にも好適である。
【００２３】
なお、太陽電池モジュール１を押し込む際に弾性支持部材３が適度な力で弾性変形させられることが必要であり、弾性が強すぎると嵌め込みに多大な力を必要とし、弱すぎると設置後の固定が不安定になる。よって、太陽電池モジュール１枚に対する弾性支持部材３の個数は、弾性支持部材３の弾性強度と太陽電池モジュール１の大きさにより決定する。
【００２４】
このような太陽光利用装置の固定構造によれば、桟と弾性支持部材の部品のみで太陽電池モジュールを桟に固定することができる。したがって、固定用の穴等が必要ないので設置寸法の精度を緩くでき、施工作業が簡単で、しかも着脱を容易とすることができる。
【００２５】
次に太陽光発電システムＳに太陽電池モジュール１を取り付ける方法を図３に連続的に示す。
【００２６】
横桟２はスレート瓦や板金瓦のような屋根材１５上にネジや釘などの固定部材１７を屋根の野地板１６に打ち付けて固定する。そして、図３（ａ）に示すように太陽電池モジュール１の棟側（図中右側）を挿入溝１１ａに挿入する。このとき挿入溝１１ａ内にある弾性支持部材３は伸びきった状態であり、太陽電池モジュール１の軒側端部（図中左側）は横桟２ｂの挿入溝１１ｂの棟側端よりも軒側に張り出しており、挿入溝１１ｂ内に挿入することはできない。そこで図３（ｂ）に示すように太陽電池モジュール１を挿入溝１１ａ内方に押すと、弾性支持部材３が変形し、太陽電池モジュール１が挿入溝１１ａ内に押し込まれる。これにより、太陽電池モジュール１の軒側端部は横桟２ｂの挿入溝１１ｂの棟側端よりも棟側に移動することができるので、図３（ｃ）に示すように横桟２ｂの挿入溝１１ｂ内に太陽電池モジュール１を嵌め込むことができる。そして、太陽電池モジュール１を横桟２ａ側に押し込む力を緩めると、図３（ｄ）に示すように弾性支持部材３の復元力により軒側の横桟２ｂの挿入溝１１ｂに押し込まれ固定される。
【００２７】
なお、前記太陽電池モジュールはその周囲に固定用枠を備えないものであっても良い。この場合、部品点数の削減、太陽電池モジュールの軽量化ができる。
【００２８】
次に太陽電池モジュールを階段状に配する場合を図４に示す。太陽電池モジュールを陶器瓦などのような階段状に配される屋根材に合わせ、または一体的に設置する場合、横桟２ｃ、２ｄのように太陽電池モジュールの所定部位を挿入する開口が相反する方向に向く２個の挿入溝１１ａ，１１ｂを段違い状とし、太陽電池モジュール１の設置外観が階段状になるようにする。これにより屋根と太陽電池モジュールの外観が近似となり屋根外観が向上する。
【００２９】
次に、図５に示すように太陽電池モジュール１ｂの枠に横桟２２の所定部位を挿入できる挿入溝１２ａ、１２ｂを設け、挿入溝１２ａ、１２ｂの少なくともいずれかに弾性支持部材３を配するようにしてもよい。このようにすることで、既設の桟を使用することができるので、設置が容易で、しかもネジ止め固定されている既設の太陽電池モジュールとの混在設置も可能とできる。また、新たに桟を必要としないので、桟の部材、輸送費を最小限に抑えることができる。
【００３０】
なお、以上詳述した太陽光利用装置の固定構造はスレート瓦や板金瓦、陶器瓦を例に取り説明したが、桟を野地板上に直接配した屋根材用固定構造としてもよい。また、横桟、縦桟のいずれに太陽電池モジュールが取り付く構成でも良い。
【００３１】
また、太陽電池モジュールを使用した太陽光利用装置の固定構造として説明したが、集熱器を利用した太陽熱利用システムとして使用しても良く、屋根上に設置する機器の支持部材であれば適用が可能であり、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。
【００３２】
【発明の効果】
以上のように請求項１に係わる本発明の太陽光利用装置の固定構造によれば、屋根上に並列する複数の桟に太陽光利用装置を固定するための固定構造であって、前記桟と前記太陽光利用装置の少なくとも一方に他方の所定部位を挿入する挿入溝を設けるとともに、互いに隣り合う桟の一方から他方の桟に向けて前記太陽光利用装置を押圧するように前記挿入溝および／または前記所定部位に弾性支持部材を設けたことから、太陽光利用装置の施工作業が簡単で、太陽光利用装置上を作業用足場としなくてもよく、しかも容易に着脱ができ、メンテナンス等で着脱が必要となる際にも好適である。また、桟と弾性支持部材の部品のみで太陽光利用装置を桟に固定することができ、固定用の穴等が必要ないので設置寸法の精度を緩くできる。
【００３３】
また、請求項２の太陽光利用装置の固定構造によれば、前記挿入溝と前記弾性支持部材とをともに前記太陽光利用装置に設けたことから、既存の桟をそのまま利用することができる。したがって、設置が容易で、しかもネジ止め固定されている既設の太陽光利用装置との混在設置も可能とできる。また、新たに桟を必要としないので、桟の部材、輸送費を最小限に抑えることができる。
【００３４】
また、請求項３の太陽光利用装置の固定構造によれば、前記互いに隣り合う桟の各々に前記太陽光利用装置の所定部位を挿入する開口が相反する方向に向き且つ該開口が段違い状である２個の前記挿入溝を設けたことから、階段状の屋根など屋根の形状に合わせて太陽光利用装置を設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽光利用装置の固定構造を構成する弾性変化する支持部材を桟に配した様子を模式的に説明する斜視図である。
【図２】本発明に係る太陽光発電システムを模式的に説明する斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、本発明に係る太陽光利用装置の固定構造において、太陽光利用装置としての太陽電池モジュールの組み付けの一例を説明する一部側面図である。
【図４】本発明に係る太陽光利用装置の固定構造において、屋根へ太陽電池モジュールを階段状に固定する方法の一例を説明する一部側面図である。
【図５】本発明に係る太陽光利用装置の固定構造において、弾性支持部材を太陽電池モジュールの枠に配した一例を説明する一部側面図である。
【図６】従来の太陽光利用装置の設置例を模式的に説明する斜視図である。
【図７】従来の太陽光利用装置の桟への固定方法を模式的に説明する側面図である。
【符号の説明】
１、１ｂ：太陽光利用装置（太陽電池モジュール）
２：桟
２ａ、２ｂ：横桟
３：弾性支持部材
１１ａ、１１ｂ：挿入溝
１２ａ、１２ｂ：挿入溝
１５：屋根瓦
１６：野地板
１７：固定部材
２０：太陽電池モジュール
２１：縦桟
２２：横桟
２３：押えカバー
２４：締結部材
２５：枠部
２６：発電部
２７：桟固定金具
ＭＡ：太陽電池アレイ
Ｊ：太陽光発電システム
Ｓ：太陽光発電システム
【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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