(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電装置において、
上部に配置溝を有し、折板屋根に第１のボルトによってねじ止めされる固定台と、
縁部分に折り返し部を有し、前記折り返し部の少なくとも一部が前記配置溝の内部に配置された状態で、前記固定台の上部に配置される太陽電池と、
前記太陽電池の上面側に配置され、前記固定台に第２のボルトによってねじ止めされる上面カバーと、
を備え、
前記固定台及び前記上面カバーは、前記第２のボルトによるねじ止めのためのねじ止め穴を有し、
前記太陽電池は、前記第２のボルトの断面径に対して大きく形成され前記第２のボルトが挿通される取り付け穴を有し、
前記固定台の上部に配置された前記太陽電池と前記上面カバーとの間に空間的余裕を持たせるように、前記上面カバーのねじ止め穴に前記第２のボルトの一端側が固定され、前記太陽電池の前記取り付け穴に前記第２のボルトが挿通され、前記固定台のねじ止め穴に前記第２のボルトの他端側が固定されており、
前記折り返し部を前記配置溝の内部に配置した状態で、前記折り返し部と前記配置溝の側壁との間に空間的余裕を持たせるように、前記配置溝の幅寸法が前記折り返し部の厚み寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする太陽光発電装置。
【請求項２】
前記固定台は、前記折板屋根が有する凹凸と直角に、前記折板屋根に前記第１のボルトによってねじ止め固定される基礎固定台と、上部に前記配置溝を有し、前記基礎固定台の上部に第３のボルトによってねじ止め固定される下台とによって構成され、前記上面カバーは、前記第２のボルトによって前記下台にねじ止めされることを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。
【請求項３】
前記第１のボルトは、前記折板屋根を固定するボルトであり、
前記基礎固定台は、前記折板屋根を固定する前記第１のボルトを用いて、前記折板屋根の上面にねじ止め固定されることを特徴とする請求項２記載の太陽光発電装置。
【請求項４】
前記基礎固定台は、前記折板屋根を固定する前記第１のボルトの位置に対応するボルト穴を有することを特徴とする請求項３記載の太陽光発電装置。
【請求項５】
前記下台は、前記太陽電池の縁部分を保持できる位置に取り付けられることを特徴とする請求項２記載の太陽光発電装置。
【請求項６】
光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電装置の取り付け方法において、
固定台を、折板屋根に第１のボルトによってねじ止めし、
前記固定台の上部に、縁部分に折り返し部を有する太陽電池を、前記折り返し部の少なくとも一部を前記固定台の配置溝の内部に配置した状態で配置し、
前記太陽電池の上面側に、上面カバーを、前記固定台に第２のボルトによってねじ止めした状態で配置し、
前記上面カバーは、前記固定台の上部に配置された前記太陽電池との間に空間的余裕を持たせるように、前記上面カバーのねじ止め穴に前記第２のボルトの一端側を固定し、前記太陽電池に形成され前記第２のボルトの断面径に対して大きく形成されている取り付け穴に前記第２のボルトを挿通し、前記固定台のねじ止め穴に前記第２のボルトの他端側を固定した状態で配置し、
前記配置溝は、前記折り返し部を前記配置溝の内部に配置した状態で、前記折り返し部と前記配置溝の側壁との間に空間的余裕を持たせるように、前記配置溝の幅寸法が前記折り返し部の厚み寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする太陽光発電装置の取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電装置に関し、特にフィルム系の太陽電池を用いた太陽光発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球規模での環境問題への関心の高まりに伴い、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電装置の実用化が進められている。太陽光発電装置は、光電変換を行う太陽電池及びそれを支える支柱等によって構成され、太陽光を効率よく受光できる建物の屋上等の野外に設置される。
【０００３】
太陽電池の構成としては、表面を保護ガラスで覆った構造が一般的なものあったが、近年、耐熱フィルム基板上にアモルファスシリコン膜を積層した太陽電池セルを鋼板に張り合せ、表面をフッ素系樹脂フィルムで覆ったフィルム系の太陽電池の実用化も進められている。このフィルム系の太陽電池は、フッ素系樹脂フィルムを用いてその表面を覆うこととしているため、その重量を軽量化でき、また、フレキシブル性が高く、衝撃に強い等の利点もあり、今後様々な用途に応用されていくことが期待される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、フィルム系の太陽電池は熱膨張率が高く、このフィルム系の太陽電池を、太陽熱によって高温に達する屋根等に固定した場合、その熱によって太陽電池全体が膨張し、この膨張により、屋根等との固定部から太陽電池に圧力が加わり、太陽電池自体が変形してしまうという問題点がある。
【０００５】
また、フィルム系の太陽電池はフレキシブル性が高いため、風が強い屋外等において取り付けを行う場合、その取り扱いが困難であるという問題点もある。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、使用時に太陽電池が高温に達し、太陽電池が膨張した場合であっても、その膨張によって生じる圧力によって太陽電池が変形してしまうことを防止することが可能な太陽光発電装置を提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明の他の目的は、フィルム系の太陽電池が用いられた場合であっても、取り付け施工を容易に行うことが可能な太陽光発電装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明では上記課題を解決するために、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電装置において、上部に配置溝を有し、折板屋根に第１のボルトによってねじ止めされる固定台と、縁部分に折り返し部を有し、前記折り返し部の少なくとも一部が前記配置溝の内部に配置された状態で、前記固定台の上部に配置される太陽電池と、前記太陽電池の上面側に配置され、前記固定台に第２のボルトによってねじ止めされる上面カバーと、を備え、前記固定台及び前記上面カバーは、前記第２のボルトによるねじ止めのためのねじ止め穴を有し、前記太陽電池は、前記第２のボルトの断面径に対して大きく形成され前記第２のボルトが挿通される取り付け穴を有し、前記固定台の上部に配置された前記太陽電池と前記上面カバーとの間に空間的余裕を持たせるように、前記上面カバーのねじ止め穴に前記第２のボルトの一端側が固定され、前記太陽電池の前記取り付け穴に前記第２のボルトが挿通され、前記固定台のねじ止め穴に前記第２のボルトの他端側が固定されており、前記折り返し部を前記配置溝の内部に配置した状態で、前記折り返し部と前記配置溝の側壁との間に空間的余裕を持たせるように、前記配置溝の幅寸法が前記折り返し部の厚み寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする太陽光発電装置が提供される。
【０００８】
ここで、固定台は、折板屋根にねじ止めされ、太陽電池は、固定台の配置溝の内部に折り返し部を配置した状態で固定台の上部に配置され、上面カバーは、固定台にねじ止めされる。
【００１１】
また、光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電装置の取り付け方法において、固定台を、折板屋根に第１のボルトによってねじ止めし、前記固定台の上部に、縁部分に折り返し部を有する太陽電池を、前記折り返し部の少なくとも一部を前記固定台の配置溝の内部に配置した状態で配置し、前記太陽電池の上面側に、上面カバーを、前記固定台に第２のボルトによってねじ止めした状態で配置し、前記上面カバーは、前記固定台の上部に配置された前記太陽電池との間に空間的余裕を持たせるように、前記上面カバーのねじ止め穴に前記第２のボルトの一端側を固定し、前記太陽電池に形成され前記第２のボルトの断面径に対して大きく形成されている取り付け穴に前記第２のボルトを挿通し、前記固定台のねじ止め穴に前記第２のボルトの他端側を固定した状態で配置し、前記配置溝は、前記折り返し部を前記配置溝の内部に配置した状態で、前記折り返し部と前記配置溝の側壁との間に空間的余裕を持たせるように、前記配置溝の幅寸法が前記折り返し部の厚み寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする太陽光発電装置の取り付け方法が提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本形態における太陽光発電装置１０の構成を示した組み立て図であり、図２は、組み立て後の太陽光発電装置１０の構成を示した斜視図である。
【００１３】
太陽光発電装置１０は、固定台を構成する基礎固定台１５ａ、１５ｂ及び下台１４ａ〜１４ｃ、光電変換を行うフィルム系の太陽電池である太陽電池１２ａ、１２ｂ、太陽電池１２ａ、１２ｂの上面に配置され、下台１４ａ〜１４ｃにねじ止めされる上面カバー１１ａ〜１１ｃ、上面カバー１１ａ〜１１ｃを下台１４ａ〜１４ｃにねじ止めするボルト１３ａ〜１３ｈ、及び下台１４ａ〜１４ｃを基礎固定台１５ａ、１５ｂにねじ止めするボルト１６ａ〜１６ｋによって構成され、ボルト２１ａ〜２１ｌにより、折板屋根２０にねじ止めされる。
【００１４】
基礎固定台１５ａ、１５ｂは、長方形の板を、互いに平行な２本の折り返し線において、同一方向に９０°ずつ折り返し、この折り返し線に垂直な断面形状がコの字形となるように形成されたコの字形の構造体であり、そのコの字形の上部及び下部に当たる部分にねじ止めのためのねじ止め穴を有している。
【００１５】
下台１４ａ〜１４ｃは、長方形の板を、互いに平行な２本の折り返し線において、同一方向に９０°ずつ折り返し、これにより形成される断面形状がコの字形の構造体を、２つずつ背中合わせに張り合わせたような形状を有している。このコの字形の構造体の張り合せは、相互の張り合せ部分に隙間を持たせて行われ、この隙間が、下台１４ａ〜１４ｃの上部に構成される配置溝１４ａａ、１４ｂａ、１４ｃａとなる。また、下台１４ａ〜１４ｃの上下部分にもねじ止め穴が形成される。
【００１６】
上面カバー１１ａ〜１１ｃは、直方体の板形状であり、ねじ止めのためのねじ止め穴を有している。
基礎固定台１５ａ、１５ｂ、下台１４ａ〜１４ｃ、上面カバー１１ａ〜１１ｃに用いる材料としては、風、雪等の屋外環境に耐えうるだけの機械的強度、及び長期間の屋外使用に耐えうるだけの信頼性を有する材料であれば、ステンレス等、特に制限なく使用できる。
【００１７】
太陽電池１２ａ、１２ｂは、ステンレス基板上にアモルファスシリコン膜を積層した太陽電池セルを鋼板に張り合せ、表面をフッ素系樹脂フィルムで覆った長方形の板形状を有している。太陽電池１２ａ、１２ｂの縁部分は、各辺に平行かつ同一方向に９０°で折り返され、これにより、各辺ごとに折り返し部１２ａｅ、１２ａｆ、１２ｂｅ、１２ｂｆが構成される。この折り返し部１２ａｅ、１２ａｆ、１２ｂｅ、１２ｂｆの詳細については後述する。また、太陽電池１２ａ、１２ｂには、ボルト１３ａ〜１３ｈの断面径に対し、形状的に余裕を持たせた取り付け穴１２ａａ〜１２ａｄ、１２ｂａ〜１２ｂｄが形成される。
【００１８】
次に、太陽光発電装置１０全体の配置構成について説明する。
太陽光発電装置１０が設置されることとなる折板屋根２０は、波型に形成された凹凸部を有している。太陽光発電装置１０の折板屋根２０への取り付けは、基礎固定台１５ａ、１５ｂを、折板屋根２０が有する凹凸と直角になるように配置し、この凹凸部の凸部分上部に基礎固定台１５ａ、１５ｂの下部を、ボルト２１ｈ〜２１ｌによってねじ止め固定することにより行われる。ここで、ボルト２１ｈ〜２１ｌは、折板屋根２０を図示していない屋根筐体に固定するために使用されているものであり、それらを流用することにより、基礎固定台１５ａ、１５ｂの固定を行う。
【００１９】
折板屋根２０の上部にねじ止め固定された基礎固定台１５ａ、１５ｂのさらに上部には、下台１４ａ〜１４ｃが基礎固定台１５ａ、１５ｂと垂直に配置され、この下台１４ａ〜１４ｃの下部は、基礎固定台１５ａ、１５ｂの上部に、ボルト１６ａ〜１６ｋによってそれぞれねじ止め固定される。なお、ここでの下台１４ａ〜１４ｃの基礎固定台１５ａ、１５ｂへの取り付けは、下台１４ａ〜１４ｃが太陽電池１２ａ、１２ｂの縁部分を保持できるように行われる。
【００２０】
基礎固定台１５ａ、１５ｂの上部にねじ止め固定された下台１４ａ〜１４ｃは、それぞれが有する配置溝１４ａａ、１４ｂａ、１４ｃａを上部に配置することとなり、太陽電池１２ａ、１２ｂは、それらが有する折り返し部１２ａｅ、１２ａｆ、１２ｂｅ、１２ｂｆを配置溝１４ａａ、１４ｂａ、１４ｃａの内部に配置した状態で、下台１４ａ〜１４ｃの上部に配置されることとなる。
【００２１】
太陽電池１２ａ、１２ｂの上部には、太陽電池１２ａ、１２ｂの受光部を覆わないような位置に上面カバー１１ａ〜１１ｃが配置され、各上面カバー１１ａ〜１１ｃは、ボルト１３ａ〜１３ｈによって下台１４ａ〜１４ｃにねじ止め固定される。ここでのねじ止め固定は、太陽電池１２ａ、１２ｂを、上面カバー１１ａ〜１１ｃと下台１４ａ〜１４ｃとの間に挟み込み、太陽電池１２ａ、１２ｂの取り付け穴１２ａａ〜１２ａｄ、１２ｂａ〜１２ｂｄに、ボルト１３ａ〜１３ｈを通過させた状態で行われるが、このねじ止めによって太陽電池１２ａ、１２ｂが強固に固定されることはない。このように、太陽電池１２ａ、１２ｂを強固に固定しないことにより、太陽電池１２ａ、１２ｂが高温に熱せられ膨張した場合であっても、太陽電池１２ａ、１２ｂの固定部から太陽電池１２ａ、１２ｂに無理な力が加わることを回避することができる。なお、この詳細構成については後述する。
【００２２】
次に、太陽電池の配置構成の詳細について説明する。
図３は、太陽電池１２ａの構成を示した平面図であり、図４はその断面図である。ここで、図４の（ａ）は、図３に示した太陽電池１２ａのＡ−Ａ断面図であり、図４の（ｂ）は、そのＢ−Ｂ断面図である。
【００２３】
前述したように、太陽電池１２ａは、取り付け穴１２ａａ〜１２ａｄを有している。各取り付け穴１２ａａ〜１２ａｄは、太陽電池１２ａの受光部１２ａｉを避けた位置に構成され、ボルト１３ａ〜１３ｈの断面径に対して余裕を持たせた大きさで構成される。また、取り付け穴１２ａａ〜１２ａｄの形状は、円、楕円、四角等どのようなものであってもよいが、太陽電池１２ａの長手方向に長い楕円、長方形等であることが、より望ましい。太陽電池１２ａが熱せられた際の太陽電池１２ａの膨張幅は、長手方向の方が大きく、その膨張分を吸収するだけの空間が必要だからである。
【００２４】
また、前述したように、太陽電池１２ａは、折り返し部１２ａｅ〜１２ａｈを有している。折り返し部１２ａｅ〜１２ａｈは、太陽電池１２ａの４辺を同一方向に９０°だけ折り返した部分であり、このように折り返し部１２ａｅ〜１２ａｈを設けることによって、太陽電池１２ａに、腰を持たせ、太陽電池１２ａの取り付け施工作業を容易にすることができる。
【００２５】
図５は、太陽電池１２ａ、１２ｂが、上面カバー１１ｂと下台１４ｂとによって挟み込まれた様子を示した平面図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ断面図を、図７は、図５のＤ−Ｄ断面図をそれぞれ示している。
【００２６】
図５〜図７に示すように、下台１４ｂの上部には、太陽電池１２ａ、１２ｂが、その折り返し部１２ａｆ、１２ｂｅを配置溝１４ｂａの内部に配置した状態で配置されている。ここで、図６に示すように、配置溝１４ｂａの内部に配置されている折り返し部１２ａｆ、１２ｂｅは、配置溝１４ｂａの隙間に対し、空間的に余裕を持たせて配置されており、この配置溝１４ｂａによって太陽電池１２ａ、１２ｂが固定されることはない。また、図７に示すように、折り返し部１２ａｇ、１２ａｈは、その内側部分が下台１４ｂの縁部分に対し、空間的に余裕を持たせて配置されており、この折り返し部１２ａｇ、１２ａｈによって下台１４ｂの縁部分に太陽電池１２ａが固定されることはない。さらに、図６、図７に示すように、上面カバー１１ｂ及び下台１４ｂは、太陽電池１２ａを上下方向から空間的に余裕を持たせて挟み込んでいるため、上面カバー１１ｂ及び下台１４ｂによって太陽電池１２ａが固定されることはない。また、取り付け穴１２ａａ〜１２ａｄ、１２ｂａ〜１２ｂｄは、ボルト１３ａ〜１３ｈの径に対し、空間的に余裕を持たせて構成されているため、取り付け穴１２ａａ〜１２ａｄ、１２ｂａ〜１２ｂｄにより、太陽電池１２ａ、１２ｂが固定されることはない。
【００２７】
このように、本形態では、折板屋根に基礎固定台１５ａ、１５ｂをねじ止め固定し、基礎固定台１５ａ、１５ｂの上部に下台１４ａ〜１４ｃをねじ止め固定し、下台１４ａ〜１４ｃの配置溝１４ａａ〜１４ｃａ内部に折り返し部１２ａｅ、１２ａｆ、１２ｂｅ、１２ｂｆを配置した状態で、下台１４ａ〜１４ｃの上部に太陽電池１２ａ、１２ｂを配置し、さらにその上部に配置した上面カバー１１ａ〜１１ｃを下台１４ａ〜１４ｃにねじ止め固定することとしたため、太陽電池１２ａ、１２ｂが直接固定されることはなく、使用時に太陽電池１２ａ、１２ｂが高温に達し、太陽電池１２ａ、１２ｂが膨張した場合であっても、その膨張によって固定部から太陽電池１２ａ、１２ｂに圧力が加わり、太陽電池１２ａ、１２ｂが変形してしまうことを防止することが可能となる。
【００２８】
また、太陽電池１２ａ、１２ｂに折り返し部を設けることとしたため、太陽電池１２ａ、１２ｂに腰を持たせることができ、太陽電池１２ａ、１２ｂの取り付け施工を容易に行うことが可能となる。
【００２９】
なお、本形態では太陽電池としてフィルム系の太陽電池を用いることとしたが、特にそれに限定されるものではなく、その他の構成の太陽電池であってもよい。
【００３０】
また、本形態では、下台１４ａ〜１４ｃの配置溝１４ａａ〜１４ｃａ内部に折り返し部１２ａｅ、１２ａｆ、１２ｂｅ、１２ｂｆを配置した状態で、下台１４ａ〜１４ｃの上部に太陽電池１２ａ、１２ｂを配置し、さらにその上部に配置した上面カバー１１ａ〜１１ｃを下台１４ａ〜１４ｃにねじ止め固定することとしたが、ガラス基板等を用いたフレキシブル性が低い太陽電池を用いる場合、図８に示すような押さえ機構３１ａ、３１ｂ、３２によって太陽電池３０、３０ａ、３０ｂを保持することとしてもよい。ここで、図８の（ａ）では、段違いに構成した２平面を平行に配置し、それらを接続することにより押さえ機構３１ａ、３１ｂを構成し、押さえ機構３１ａ、３１ｂを基礎固定台１５ａの上部にねじ止め固定し、押さえ機構３１ａ、３１ｂの内側部分と、基礎固定台１５ａの上面部分との間に太陽電池３０を、余裕を持たせて配置し、これにより太陽電池３０の保持を行っている。また、図８の（ｂ）では、コの字形の先端部分を両側に９０°ずつ折り返すことによって押さえ機構３２を構成し、その押さえ機構３２を基礎固定台１５ａの上部にねじ止め固定し、押さえ機構３２の折り返し部の下部と、基礎固定台１５ａの上面との間に太陽電池３０ａ、３０ｂを、余裕を持たせて配置し、これにより太陽電池３０の保持を行っている。
【００３１】
さらに、本形態では、太陽電池１２ａ、１２ｂに取り付け穴を形成することとしたが、取り付け穴を構成しない太陽電池を使用することとしてもよい。この場合、上面カバー１１ａ〜１１ｃの下台１４ａ〜１４ｃへのねじ止め固定は、太陽電池の縁の外側部分をボルトによって固定することにより行うこととなる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、折板屋根に固定台をねじ止め固定し、固定台の配置溝内部に折り返し部を配置した状態で、固定台の上部に太陽電池を配置し、さらにその上部に配置した上面カバーを固定台にねじ止め固定することとしたため、太陽電池が直接固定されることはなく、使用時に太陽電池が高温に達し、太陽電池が膨張した場合であっても、その膨張によって固定部から太陽電池に圧力が加わり、太陽電池が変形してしまうことを防止することが可能となる。
【００３３】
また、太陽電池に折り返し部を設けることとしたため、太陽電池に腰を持たせることができ、太陽電池１の取り付け施工を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽光発電装置の構成を示した組み立て図である。
【図２】組み立て後の太陽光発電装置の構成を示した斜視図である。
【図３】太陽電池の構成を示した平面図である。
【図４】図３に示した太陽電池の断面図である。
【図５】太陽電池が、上面カバーと下台とによって挟み込まれた様子を示した平面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ断面図である。
【図７】図５のＤ−Ｄ断面図である。
【図８】押さえ機構によって太陽電池を保持した構成を示した斜視図である。
【符号の説明】
１０  太陽光発電装置
１１ａ〜１１ｃ  上面カバー
１２ａ、１２ｂ  太陽電池
１２ａｂ〜１２ａｄ、１２ｂａ〜１２ｂｄ  取り付け穴
１２ａｅ〜１２ａｈ、１２ｂｅ、１２ｂｆ  折り返し部
１４ａ〜１４ｃ  下台
１４ａａ〜１４ｃａ  配置溝
１５ａ、１５ｂ  基礎固定台
２０  折板屋根
３０、３０ａ、３０ｂ  太陽電池
３１ａ、３１ｂ、３２  押さえ機構
【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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