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JP5263795B2 - 太陽電池モジュールの取付構造 - Google Patents

太陽電池モジュールの取付構造 Download PDF

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Description

本発明は、太陽光を光電変換する太陽電池セルを受光面ガラスと裏面ガラスとの間に介在させた合わせガラス構造の太陽電池パネルを備えた太陽電池モジュールの取付構造に関する。
太陽光発電システムにおいては、構造物である太陽電池モジュールを架台上に固定支持している。この架台としては、例えば、複数の桟を平行に並べて固定し、各桟の間に複数の太陽電池モジュールを架け渡して、各太陽電池モジュールを支持するという構造のものがある。
このような架台では、各太陽電池モジュールのフレームの端部をそれぞれの桟上で固定する必要がある。一般的には、各太陽電池モジュールのフレーム端部の複数箇所をネジ止めしているが、このネジ止め作業が煩雑である。
このため、特許文献1では、桟上の複数箇所にそれぞれの固定用フックを設け、太陽電池モジュールのフレームの複数箇所に係合凹所を形成し、太陽電池モジュールのフレームの各係合凹所を桟上の各固定用フックに係合させて、太陽電池モジュールを固定し、これにより作業の簡単化を図っている。
特開平9−235844号公報
特許文献1では、複数の桟と複数の支持部材を井桁状に組み合わせて、太陽電池モジュールの架台を構築し、また太陽電池モジュールも太陽電池パネルの周囲をフレームで補強して、架台及び太陽電池モジュールの両方に十分な強度を持たせているが、太陽光発電システム全体で見ると部品点数が無駄に多く、また総重量も重たいものになっていた。
特に、太陽電池モジュールは、太陽電池パネルの周囲をフレームで保持していることから、これを架台上に並べて配置する場合に、フレームがある分、太陽電池パネル自体の配置間隔が広がり、太陽電池パネルの設置効率が低下するといった問題があった。
また、フレームがあることで太陽電池モジュール自体の重量も増加し、外形形状も大きくなることから、作業者による一人での設置作業が難しく、架台への設置作業の作業効率が低下するといった問題もあった。
更に、特許文献1では、屋根等の傾斜面上で太陽電池モジュールを傾斜下方向に移動させて、太陽電池モジュールのフレームの各係合凹所を桟上の各固定用フックに係合させているが、重量物の太陽電池モジュールを傾斜下方向に移動させる作業が容易ではなくかつ危険であった。特に、太陽電池モジュールを傾斜下方向に移動させても、太陽電池モジュールのフレームの各係合凹所を各固定用フックに係合させられないことがあり、このときには太陽電池モジュールが滑り落ちようとして、作業の危険性が増するといった問題もあった。
本発明はかかる問題点を解決すべく創案されたもので、その目的は、太陽電池パネルの周囲を囲むフレームを無くすことで、小型・軽量化を図り、もって、太陽電池パネルの設置効率の向上と架台への設置作業の作業性の向上とを図った太陽電池モジュールの取付構造を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の太陽電池モジュールの取付構造は、太陽光を光電変換する太陽電池セルを受光面ガラスと裏面ガラスとの間に介在させた合わせガラス構造の太陽電池パネルの前記裏面ガラスの表面に、前記太陽電池パネルの長手方向に沿い、かつ、前記太陽電池パネルの短手方向に間隔を空けて長尺状の支持部材が複数本配置固定された太陽電池モジュールと、複数本の桟部材を相互に平行に配置し、前記支持部材を隣接する前記両桟部材に架け渡すことによって前記太陽電池モジュールを支持固定する架台とからなり、前記支持部材の長手方向の端部は、前記太陽電池パネルの端部から突出して設けられているとともに、前記端部に係合部を備えており、前記係合部は、前記架台の前記桟部材に取り付けられた案内支持具によって前記桟部材に接続固定された構成としている。
の構成によれば、裏面ガラスの表面に配置固定した長尺状の支持部材が、裏面ガラスの強度を保持するための部材としても機能するため、太陽電池パネル全体の強度を保持することができる。
また、本発明によれば、前記支持部材は、前記太陽電池パネルの短手方向に間隔を空けて複数本配置されている。
このように、支持部材を太陽電池パネルの短手方向に複数本配置することで、この太陽電池パネルを架台に載置したとき、短手方向のガタつきなく、安定して架台上に載置、固定することができる。
また、本発明によれば、前記支持部材の端部は、前記太陽電池パネルの端部から突出して設けられている。このように、支持部材の長手方向の端部を、太陽電池パネルの端部から突出して設けることで、この太陽電池モジュールを架台に載置する際、支持部材の端部と架台の桟部材の取り付け位置との目視による位置合わせが容易となる。これにより、太陽電池モジュールを架台に載置固定する際の作業性を向上させることができる。
また、本発明によれば、前記支持部材の突出した端部に係合部を備えている。このような構成とすれば、取付工数の削減につながり、取付作業の容易化に貢献することができる。
また、本発明によれば、前記支持部材は、長尺状の主板と、この主板の長手方向に沿う両側から下方に折り曲げられた側板と、前記主板の長手方向の両端部でそれぞれ上方に折り曲げられた係合部と、を備え、前記案内支持具は、長方形状の主板と、この主板の長手方向の側部を上側、外側、下側に順次折り曲げて形成した嵌合溝と、を備えており、この嵌合溝に前記係合部が嵌合している構成としている
このような構成とすれば、支持部材を略軽溝形鋼の形状に形成することで、架台に支持部材を取り付けて、太陽電池パネル全体をこの支持部材で支持したとき、太陽電池パネルの荷重に対して支持部材を十分な強度に保つことができる。
また、本発明によれば、前記支持部材は、長尺状の主板と、この主板の長手方向に沿う両側部から下方に折り曲げられた側板と、各側板の下端部から内側に折り曲げられた底板と、各底板の対向する内側端部から上方に折り曲げられた内側板と、前記主板の長手方向の両端部でそれぞれ上方に折り曲げられた係合部と、を備え、前記案内支持具は、長方形状の主板と、この主板の長手方向の側部を上側、外側、下側に順次折り曲げて形成した嵌合溝と、を備えており、この嵌合溝に前記係合部が嵌合している構成としている
このような構成とすれば、架台に支持部材を取り付け、案内支持具によって桟部材に接続固定することで、太陽電池パネル全体をこの支持部材で支持したとき、太陽電池パネルの荷重に対して支持部材を十分な強度に保つことができ、長年使用にも十分に耐えることが可能となる。
また、本発明によれば、前記側板の長手方向の両端部の一部がそれぞれL字状に切り欠かれた構成としている。このような構成とすれば、太陽電池モジュールを架台の横桟上に載置したとき、支持部材の側板の当接部が、横桟に当接するので設置が容易となる。
また、本発明によれば、前記支持部材は、クッション部材の両面に粘着剤層を有する両面テープによって前記太陽電池パネルの裏面ガラスに接着固定された構成としている。
このような構成とすれば、太陽電池パネルと支持部材との固定に、クッション部材の両面に粘着剤層を有する両面テープを用いているので、例えば架台に取り付け後、周辺環境の影響(温度変化)によって支持部材や太陽電池パネルが熱収縮や熱膨張しても、そのときの支持部材と太陽電池パネル(具体的には裏面ガラス)との熱膨張係数差による影響を緩和することができる。すなわち、太陽電池パネルへの負荷応力を軽減し、ひび割れ等の損傷を防止することが可能となる。
また、本発明によれば、前記受光面ガラスの板厚は、前記裏面ガラスの板厚より薄く形成している。このように受光面ガラスを薄くすることで、太陽電池モジュール全体の軽量化を図ることが可能となる。
また、受光面ガラスを薄くすることで、青色ガラスを使用しても、光透過率の高い白色ガラスと同等の光透過率を確保できる利点もある。
また、本発明によれば、前記表面ガラスの外形寸法は、前記裏面ガラスの外形寸法よりも小さいか、若しくは同一形状に形成されていてもよい。このように、厚みの薄い表面ガラスの外形寸法を、厚みの厚い裏面ガラスの外形寸法と同一かそれよりも小さく形成しておくことで、太陽電池モジュールを架台上に並べて載置する際、架台へ固定するための取付具や隣接載置される次の太陽電池モジュールの端部が最初に当たる可能性のあるのは、厚みのある裏面ガラスの端部となる。すなわち、厚みの薄い(つまり、強度の低い)表面ガラスに、取付具や隣接配置される太陽電池モジュールの端部が当たる可能性が低くなるので、太陽電池パネルの架台への取付作業時に、表面ガラスが損傷する可能性を低減することができる。
本発明によれば、裏面ガラスの表面に配置固定した長尺状の支持部材が、裏面ガラスの強度を保持するための部材としても機能するため、太陽電池パネル全体の強度を保持することができる。
太陽電池モジュールを架台に載置した状態の太陽光発電システムの全体構 成を示す斜視図である。 太陽電池モジュールを受光面側から見た斜視図である。 太陽電池モジュールを受光面とは反対側の裏面側から見た斜視図である。 太陽電池モジュールを裏面側から見た分解斜視図である。 太陽電池モジュールを構成する支持部材を示す斜視図である。 (a),(b),(c)は、支持部材の端部を拡大して示す正面図、側面図 及び断面図である。 太陽電池モジュールにおける支持部材の端部近傍を拡大して示す斜視図であ る。 (a),(b)は、太陽電池モジュールを構成する支持部材の他の形状を示 す正面図及び側面図である。 (a),(b)は、太陽電池パネルの一部拡大断面図である。 図1の架台を構成するベース桟を示す斜視図である。 図1の架台を構成するアームを示す斜視図である。 (a),(b)は、図1に示す架台を構成する縦桟を示す斜視図及び平面 図である。 (a),(b)は、図1に示す架台を構成する横桟の桟部材を示す斜視図 及び平面図である。 図1の架台を構成する横桟の他の桟部材を示す斜視図である。 (a),(b)は、ベース桟、アーム、及び縦桟からなる三角構造を示す 斜視図及び正面図である。 アームとベース桟の接続構造を示す断面図である。 横桟を縦桟に接続固定するのに用いられる取付金具を示す斜視図である。 図17の取付金具を縦桟に取り付けた状態を示す斜視図である。 横桟を縦桟に接続した状態を示す断面図である。 各桟部材の接続構造を示す斜視図である。 図1の架台を構成する案内支持具を示す斜視図である。 図21に示す案内支持具の正面図、平面図、及び側面図である。 案内支持具を横桟に固定するのに用いられる取付金具を示す斜視図である 。 図18の取付金具を横桟に取付けた状態を示す斜視図である。 取付金具を用いた案内支持具の固定構造を示す斜視図である。 図20の固定構造を示す断面図である。 取付金具を用いた案内支持具の固定構造を示す分解斜視図である。 本実施形態の架台の主要構造を示す斜視図である。 図28に示す架台に太陽電池モジュールを取り付けるための作業手順を示 す斜視図である。 図29に示す架台において、案内支持具の周辺を一部拡大して示す斜視図 である。 図28に示す架台において、最後の順番の太陽電池モジュールを支持する 案内支持具の周辺を一部拡大して示す斜視図である。 案内支持具に支持された支持部材の昇順方向へのスライド移動を阻止する 構造を含む、案内支持具の周辺を一部拡大して示す斜視図である。 案内支持具に支持された支持部材の昇順方向へのスライド移動を阻止する 構造を含む、案内支持具の周辺を一部拡大して示す斜視図である。 太陽電池モジュールにおけるテンションバーの端部の変形例を用いた固定 構造を示す断面図である。 架台における案内支持具及び取付金具の変形例を用いた固定構造を示す断 面図である。 図35における案内支持具を示す斜視図である。 図35における取付金具を示す斜視図である。 架台を構成する案内支持具の他の変形例を用いた固定構造を示す断面図で ある。 図38における案内支持具を示す斜視図である。 (a),(b)は、支持部材の変形例の端部を拡大して示す正面図及び側 面図である。 図1の架台を構成する案内支持具の他の変形例を示す斜視図である。 図41に示す案内支持具の正面図、平面図、及び側面図である。 取付金具を用いた案内支持具の固定構造を示す斜視図である。 図43の固定構造を示す断面図である。 取付金具を用いた案内支持具の固定構造を示す分解斜視図である。
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、本発明に係る複数個の太陽電池モジュール16を架台10に載置した状態の太陽光発電システムの全体構成を示す斜視図である。
本実施形態の太陽光発電システムは、例えば発電所として利用可能な構造となっており、架台10は、大別すると、コンクリート基礎11、ベース桟12、アーム13、縦桟14、横桟15によって構成されている。
すなわち、複数のコンクリート基礎11を地面上に等間隔に敷設し、各コンクリート基礎11の上面111にそれぞれベース桟12を等間隔に並設して固定している。そして、各ベース桟12の後端部121にそれぞれアーム13を接続して立設し、各ベース桟12の先端部122と各アーム13の上端部とにそれぞれ縦桟14を斜めに架け渡して固定し、更に、3本の横桟15を各縦桟14と直交するように配置して、各横桟15を各縦桟14上に並設している。すなわち、各横桟14は、縦桟14の傾斜に沿って相互に異なる高さに配置されており、隣接する横桟15間に、太陽電池モジュール16の長手方向の両端部を架け渡すことによって、太陽電池モジュール16を傾斜状態で載置している。そして、各横桟15上の所定の箇所に後述する案内支持具17(図25等参照)を取り付けることによって、太陽電池モジュール16の両端部を支持固定する構成となっている。
このような構成の太陽光発電システムにおいては、下側の横桟15と中央の横桟15との間に複数個の太陽電池モジュール16を横一列に並べて載置し、中央の横桟15と上側の横桟15との間に複数個の太陽電池モジュール16を横一列に並べて載置している。すなわち、3本の横桟15上に、複数個の太陽電池モジュール16が上下2列に並べて載置された構成となっている。また、左右に隣り合う2本の縦桟14間には、上下それぞれ3個の太陽電池モジュール16が並べて載置されるようになっている。
なお、以下の説明においては、図1において各コンクリート基礎11が並ぶ方向をX方向(左右方向)とし、このX方向と直交する方向をY方向(前後方向)とする。
図2ないし図4は、本実施形態に係わる太陽電池モジュール16の構成を示しており、図2は受光面側から見た斜視図、図3は受光面とは反対側の裏面側から見た斜視図、図4は裏面側から見た分解斜視図である。
本実施形態の太陽電池モジュール16は、太陽電池パネル18と、架台10への取付金具を兼ねた2本の支持部材19とで構成されている。
太陽電池パネル18は、図4に示すように、太陽光を光電変換する太陽電池セル18aを受光面ガラス18bと裏面ガラス18cとの間に介在させた合わせガラス構造の太陽電池パネルとなっており、裏面ガラスの18cの表面に、太陽電池パネル18を架台10に取り付け可能な形状に形成された長尺状の支持部材19が、太陽電池パネル16の長手方向に沿って配置固定されている。この支持部材19は、太陽電池パネル16の短手方向に所定の間隔を空けて、短手方向の中心を通る中心線に対して対称位置に2本、平行に配置されている。また、その配置位置は、長手方向の各辺から内側に一定距離だけ寄せた位置に配置されている。具体的には、この太陽電池パネル18は、長手方向が約1400mm、短手方向が約1000mmの平面視長方形状であり、各支持部材19は、長手方向の各辺から内側に約200mm(ただし、200mmに限定されるものではない)寄せた位置に配置されている。このように、支持部材19を太陽電池パネル18の短手方向に2本配置することで、太陽電池モジュール16を架台10に載置したとき、短手方向(左右方向)のがたつきなく、安定して、太陽電池モジュール16を架台10上に載置固定することができる。また、支持部材19を内側に約200mm程度寄せた位置に配置することで、支持部材19にかかる太陽電池パネル18の重量配分を、バランス良く分散させることができる。
また、支持部材19は、クッション部材の両面に粘着剤層を有する両面テープ20によって太陽電池パネル18の裏面ガラス18c表面に接着固定されている。粘着剤層としては、アクリル系粘着剤層を用いることができる。また、クッション部材としては、ポリオレフィンまたはアクリルゴム等を使用することができる。このように、太陽電池パネル18の裏面ガラス18cと支持部材19との固定に、クッション部材の両面に粘着剤層を有する両面テープ20を用いることで、例えば架台10に取り付け後、周辺環境の影響(温度変化)によって支持部材19や太陽電池パネル18が熱収縮や熱膨張しても、そのときの支持部材19と太陽電池パネル18(具体的には裏面ガラス18c)との熱膨張係数差による応力を緩和することができる。すなわち、太陽電池パネル18への負荷応力を軽減し、ひび割れ等の損傷を防止することが可能となる。
なお、図3及び図4に示す符号41は、太陽電池セル18aの図示しない出力リード線を、裏面ガラス18cの開口部18c1から引き出して電気的に接続するための端子ボックスである。
次に、支持部材19の形状について説明する。
図5は、支持部材19を示す斜視図、図6(a),(b),(c)は、持部材19の端部を拡大して示す正面図、側面図及び断面図、図7は、太陽電池モジュール16における支持部材19の端部近傍を拡大して示す斜視図である。
図5及び図6(a),(b),(c)に示す支持部材19は、長尺状の主板19aと、この主板19aの長手方向に沿う両側部から下方に折り曲げられた側板19bと、各側板19bの下端部から内側に折り曲げられた底板19cと、各底板19cの対向する内側端部から上方に折り曲げられた内側板19dと、主板19aの長手方向の両端部でそれぞれ上方に折り曲げられたL字状の係合部19eとを有しており、その横断面形状が略リップ溝形鋼の形状となっている。すなわち、支持部材19を略リップ溝形鋼の形状とし、更にそのリップ部(底板19c)の先端側を内包(主板19a側)に折り曲げて内側板19dを形成して、その強度を更に補強している。これにより、架台10に支持部材19を取り付けて、太陽電池パネル18全体をこの支持部材19で支持したとき、太陽電池パネル18の荷重に対して支持部材19を十分な強度に保つことができ、長年使用にも十分に耐えることが可能となる。
また、図7に示すように、支持部材19は、主板19aの長手方向の両端部が、太陽電池パネル18の長手方向の両端部からそれぞれ突出して設けられており、この突出した端部に上記した係合部19eが形成されている。この係合部19eは、架台10の案内支持具17と係合可能なL字状となっている。
このように、支持部材19の端部である係合部19eを、太陽電池パネル18の端部から突出して設けることで、この太陽電池モジュール16を架台10に載置する際、支持部材19の係合部19eと架台10側の取り付け位置との目視による位置合わせが容易となる。これにより、太陽電池モジュール16を架台10に載置固定する際の作業性を向上させることができる。また、支持部材19の突出した係合部19eを、架台10に載置する際の架台10側の取付金具と係合する形状に形成することで、架台10に取り付ける際の取付金具の個数を減らすことができる。従って、取付工数の削減につながり、取付作業の容易化に貢献することができる。
更に、支持部材19は、各側板19bの長手方向の両端部の一部をそれぞれL字状に切り欠くことによって、架台10の横桟15の角部に当接する当接部19fが形成されている。図5及び図6(a),(b),(c)に示す支持部材19では、この当接部19fは、各側板19bの長手方向の両端部近傍において、下端縁から上端縁近傍に向かって切り込みを入れ、この切り込みによって分離された側板19bの端部側の切り込み片19gを、内側に向かって主片19aと平行になるまで折り曲げることにより形成(図6(a),(b)参照)することができる。なお、切り込み片19gの長さについては、折り曲げたときに先端部同士が当たらないように、適当な長さで切断しておけばよい。
図8(a),(b)は、支持部材の他の形状を示している。図8(a),(b)に示す支持部材19Aは、長尺状の主板19aと、この主板19aの長手方向に沿う両側から下方に折り曲げられた側板19bと、主板19aの長手方向の両端部でそれぞれ上方に折り曲げられた係合部19eとを有しており、その横断面形状が略ハット型(すなわち、略軽溝形鋼の形状)となっている。このように、支持部材19を略軽溝形鋼の形状に形成しても、架台10に支持部材19Aを取り付けて、太陽電池パネル18全体をこの支持部材19Aで支持したとき、太陽電池パネル18の荷重に対して支持部材19Aを十分な強度に保つことができる。
なお、このような形状の支持部材19,19Aは、鋼板を切断及び折り曲げ加工して作製してもよく、あるいは、アルミ材を押出し加工して作製してもよい。
ただし、以下の説明では、図5ないし図7に示す断面形状の支持部材19を用いた場合について説明する。
図9(a),(b)は、太陽電池パネルの一部拡大断面図である。
太陽電池パネル18は、図9(a)に示すように、受光面ガラス18bの板厚t1が、裏面ガラス18cの板厚t2より薄く形成(t1<t2)されている。すなわち、本実施形態では、裏面ガラス18cに支持部材19を配置している。この支持部材19は、架台10への取り付け具としての役目の他に、裏面ガラス18cを補強する役目も果たしている。従って、受光面ガラス18bの厚みを裏面ガラス18cの厚みより薄くしても(より具体的には、受光面ガラス18を従来の厚みより薄くしても)、太陽電池パネル18としての強度は支持部材19によって補強されているので、何ら問題はない。すなわち、本実施形態によれば、十分な強度を保持しつつ、受光面ガラス18を薄くすることで、太陽電池モジュール16全体の軽量化を図ることが可能となっている。
この場合、図9(a)では、表面ガラス18bの外形寸法と、裏面ガラス18cの外形寸法とが同一形状に形成(すなわち、端面が面一となるように形成)されているが、図9(b)に示すように、表面ガラス18bの外形寸法W1が、裏面ガラス18cの外形寸法W2よりも小さくなるように形成(W1<W2)されていてもよい。ただし、この場合には、太陽光を光電変換する太陽電池セル18aも表面ガラス18bの寸法に合わせて形成される。
このように、厚みの薄い表面ガラス18bの外形寸法を、厚みの厚い裏面ガラス18cの外形寸法と同一かそれよりも小さく形成しておくことで、太陽電池モジュール16を架台10上に並べて載置する際、架台10へ固定するための取付金具や隣接載置される次の太陽電池モジュール16の太陽電池パネル18の端部が最初に当たる可能性のあるのは、厚みのある裏面ガラス18cの端部となる。すなわち、厚みの薄い(つまり、強度の低い)表面ガラス18bに、取付金具や隣接配置される太陽電池パネル18の端部が当たる可能性が低くなるので、太陽電池パネル18の架台への取付作業時に、表面ガラス18bが損傷する可能性を低減することができる。
また受光面ガラスを薄くすることで、光透過率の高い白色ガラスと同等の光透過率を確保できるので、受光面ガラスとして原価の安い青色ガラスを使用することが可能となり、太陽電池モジュールの製造コストを低減することができるといった利点もある。
次に、本実施形態に係る架台10について説明する。
本実施形態に係る架台10は、図1に示すコンクリート基礎11、ベース桟12、アーム13、縦桟14、横桟15、及び案内支持具17を備え、更に図2ないし図8に示す支持部材19をも架台の構成部品として用いている。
次に、架台10を構成するコンクリート基礎11、ベース桟12、アーム13、縦桟14、横桟15等について説明する。
各コンクリート基礎11は、地面上に型枠を形成し、この型枠にコンクリートを流し込んで固めたものである。各コンクリート基礎11は、等間隔に配置され、それらの上面111が水平かつ同一高さで面一となっている。
これらのコンクリート基礎11の上面111が水平な基礎面として用いられ、この基礎面上に各ベース桟12が等間隔にかつ平行に固定され、更に各ベース桟12、各アーム13、各縦桟14、及び各横桟15等が連結されて、架台10が組み立てられている。勿論、複数のコンクリート基礎11の代わりに、コンクリートを架台の設置域全体に一様に流し込んでなるベタ基礎など他の構造の基礎を適用することも可能である。
図10は、ベース桟12を示す斜視図である。図10に示すように、ベース桟12は、長尺状の主板12b、主板12bの両側で折り曲げられた一対の側板12a、及び各側板12aの一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔12cを有しており、その断面形状が概ねハット型となっている。ベース桟12の主板12bの両端近傍にそれぞれの長形孔12dが形成され、各側板12aの両端部にそれぞれの穿孔12eが形成されている。
図11は、アーム13を示す斜視図である。図11に示すように、アーム13は、長尺状の主板13b、主板13bの両側で折り曲げられた一対の側板13a、及び各側板13aの一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔13cを有しており、その断面形状が概ねハット型となっている。アーム13の各側板13aの両端部にそれぞれの穿孔13dが形成されている。
図12(a),(b)は、縦桟14を示す斜視図及び平面図である。図7に示すように、縦桟14は、長尺状の主板14b、主板14bの両側で折り曲げられた一対の側板14a、及び各側板14aの一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔14cを有しており、その断面形状が概ねハット型となっている。縦桟14の主板14bの両端近傍及び中央部には、一対のT字形孔14dがそれぞれ形成されている。また、各側板14aの先端部にそれぞれの穿孔14eが形成され、各側板14aの中央部から後端部寄りの部位にもそれぞれの穿孔14eが形成されている。
図13(a),(b)及び図14は、横桟15を構成する桟部材を示している。図1に示すように、横桟15はX方向に極めて長く形成する必要があるため、横桟15を単一の部材として作製するのは困難である。そのため、横桟15は複数の桟部材を接続して構成している。
図13(a),(b)は、図1において横桟15の最も右側の桟部材151を1番目とすると、この1番目の桟部材151を示す斜視図及び平面図である。図13(a),(b)に示すように1番目の桟部材151は、長尺状の主板15b、主板15bの両側で折り曲げられた一対の側板15a、及び各側板15aの一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔15cを有し、その断面形状が概ねハット型となっている。桟部材151の主板15bの長手方向に沿う中心線上の6箇所には、長手方向に沿ってT字形孔15dがそれぞれ形成されている。また、各側板15aの複数箇所にそれぞれの穿孔15fが形成され、各鍔15cの両端部にそれぞれの長形孔15gが形成されている。
また、桟部材151の長さは、図1に示す各縦桟14の間隔よりも僅かに長く形成され、桟部材151を各縦桟14間に架け渡すことが可能とされている。
図14は、図1において最も右側の桟部材151を1番目とすると、この1番目よりも左側の2番目以降の桟部材152を示す斜視図である。図14に示すように、2番目以降の桟部材152も、図13(a),(b)の桟部材151と同様に、長尺状の主板15b、一対の側板15a、及び各鍔15cからなるハット型断面形状を有している。また、主板15bの長手方向に沿う中心線上の6箇所に、長手方向に沿うT字形孔15dがそれぞれ形成され、各側板15aの複数箇所にそれぞれの穿孔15fが形成され、各鍔15cの一端部にそれぞれの長形孔15gが形成されている。
また、桟部材152の長さは、図1に示す各縦桟14の間隔と略同一であって、桟部材151よりも僅かに短く形成されている。
ここで、ベース桟12、アーム13、縦桟14、及び横桟15のいずれも、主板、主板の両側で折り曲げられた各側板、及び各側板の一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔からなるハット型断面形状を有している。また、いずれのハット型断面形状も同一サイズである。更に、いずれも、同一厚さのメッキ鋼板を切断もしくは孔開け加工した後、メッキ鋼板を折り曲げ加工して形成されている。このため、材料及び加工装置を共通化することができ、コストの大幅な低減を図ることができる。
次に、コンクリート基礎11上に、ベース桟12、アーム13、及び縦桟14を組立ててなる三角構造について説明する。
図15(a),(b)は、ベース桟12、アーム13、及び縦桟14からなる三角構造を示す斜視図及び正面図である。図15(a),(b)に示すように、コンクリート基礎11の上面111にベース桟12を固定し、ベース桟12の後端部121にアーム13を接続して立設し、ベース桟12の先端部122とアーム13の上端部131とに縦桟14を斜めに架け渡して固定することで、ベース桟12、アーム13、及び縦桟14からなる三角構造を構築している。
この場合、コンクリート基礎11の上面111に2本のボルト21を予め突設しておき、ベース桟12の主板12bが下面になるようにして、ベース桟12の主板12bの各長形孔12dをこれらのボルト21に挿し通し、主板12bをコンクリート基礎11の上面111に載せて載置する。このとき、ベース桟12は、ボルト21をガイドピンとして各長形孔12dに沿って移動(図1のY方向に移動)させることができるので、ベース桟12をY方向に移動させて、Y方向の位置を調節する。
このようにしてベース桟12をコンクリート基礎11の上面111に載置した後、補強金具22に形成されている孔をそれぞれのボルト21に通して、各補強金具22をベース桟12の内側に配置する。そして、各ボルト21にそれぞれのナットをねじ込んで締め込み、これによりベース桟12をコンクリート基礎11の上面111に固定する。
この後、ベース桟12の後端部121にアーム13を接続して立設する。このとき、各側板13aの下端部を相互に接近するように弾性変形させつつ、各側板13aの下端部をベース桟12の各側板12aの後端部内側に差し込んで挟み込み、アーム13を自立させる。
このアーム13が自立した状態で、図16に示すように、アーム13の各側板13a間にパイプ25を挿入して、パイプ25、アーム13の各側板13aの穿孔13d、及びベース桟12の各側板12aの穿孔12eを位置合わせし、この状態でボルト26をパイプ25、アーム13の各側板13aの穿孔13d、ベース桟12の各側板12aの穿孔12e、及びワッシャに通し、ボルト26の先端にナット27をねじ込んで締め込むことにより、アーム13の各側板13aの下端部をベース桟12の各側板12aに接続する。
次に、ベース桟12の先端部122とアーム13の上端部131とに縦桟14を斜めに架け渡して固定する。このとき、ベース桟12の各側板12aの先端部を相互に接近するように弾性変形させて、ベース桟12の各側板12aの先端部を縦桟14の各側板14aの先端部内側に差し込む。
この状態で、図16に示したアーム13とベース桟12との接続方法と同様に、パイプ、ボルト、ワッシャ、及びナットを用いて、縦桟14の各側板14aの先端部をベース桟12の各側板12aの先端部に接続する。
同様に、アーム13の各側板13aの上端部131を相互に接近するように弾性変形させて、アーム13の各側板13aの上端部131を縦桟14の各側板14aの内側に差し込む。そして、図16に示したアーム13とベース桟12との接続方法と同様に、パイプ、ボルト、ワッシャ、及びナットを用いて、アーム13の上端部131を縦桟14の各側板14aに接続する。
このようにしてベース桟12、アーム13、及び縦桟14からなる三角構造を構築している。この三角構造では、格別に部品点数を増やさなくても、垂直方向及び水平方向のいずれの力にも十分に耐えることができる。
次に、横桟15を構成する桟部材151,52を縦桟14に接続固定するための構造について説明する。
図17は、横桟15の桟部材151,152を縦桟14に接続固定するのに用いられる取付金具31を示す斜視図である。図17に示すように、取付金具31は、長方形状の主板31a、主板31aの長辺側の両側で折り曲げられた各側板31c、主板31aの短辺側の前後で2重に折り返されたU字形状の各側板31d、及び各側板31dの短辺方向の中央からそれぞれ突出したT字型の各支持片31eを有している。また、主板31aには、2つのネジ孔31bが形成されている。
図12及び図15に示すように、縦桟14の主板14bの両端近傍及び中央部の3箇所には、長手方向に沿って配置された一対のT字形孔14dがそれぞれ形成されており、この一対のT字形孔14d毎に、1個の取付金具31を取り付けることによって、取付金具31を縦桟14の主板14bの中央部及び両端近傍の3箇所にそれぞれ配置する。
より具体的に説明すると、図18に示すように、取付金具31の各支持片31eはT字型に広がった頭部を備えている。従って、この頭部を、縦桟14の主板14bに形成されたそれぞれのT字形孔14dのスリット14gに下方から差し込み、この状態で各支持片31eをそれぞれのT字形孔14dの係合孔14hの先端部側へと移動(図17中Y1方向へ移動)させて、各支持片31eの頭部をそれぞれのT字形孔14dの係合孔14hに引っ掛けることにより、取付金具31を縦桟14の主板14bに取り付ける。
次に、図1及び図19に示すように、桟部材151,152を縦桟14と直交するように縦桟14の主板14b上に載せ、桟部材151,152の各鍔15cを取付金具31の各支持片31eの頭部間に配置する。そして、桟部材151,152の各鍔15cの長形孔15gを、縦桟14の主板14bの各T字形孔14dを介して取付金具31の各ネジ孔31bに重ね合わせ、各ボルト32を桟部材151,152の各鍔15cの長形孔15g及び縦桟14の主板14bの各T字形孔14dを介して取付金具31の各ネジ孔31bにねじ込んで仮止めする。
この仮止めの状態では、各ボルト32を桟部材151,152の各鍔15cの長形孔15gに沿って移動させることができることから、桟部材151,152を各長形孔15gに沿って移動(図1のX方向に移動)させて、X方向の位置を調節する。
また、取付金具31を縦桟14の主板14bの各T字形孔14dに沿って(縦桟14の長手方向に)移動させることができ、この取付金具31と共に桟部材151,152も移動させることができる。この縦桟14の長手方向への桟部材151,152の移動により、縦桟14上に配置された3本の横桟15の間隔を調節する。
こうして3本の横桟15のX方向(左右方向)の位置を調節し、各横桟15の間隔を調節した後、それぞれの取付金具31の各ボルト32を締め込んで、各横桟15を縦桟14上に固定する。
次に、横桟15を構成する複数の桟部材151,152の接続構造について説明する。
図13に示す桟部材151は、図1における横桟15の最も右側の1番目の桟部材であり、図1における1番目と2番目の各コンクリート基礎11の縦桟14間に架け渡され、これらの縦桟14に取付金具31を用いて固定される。
また、図14に示す桟部材152は、図1における横桟15の2番目以降の桟部材であり、1つ手前の順番の桟部材の左側端部と次の縦桟14との間に架け渡される。例えば、2番目の桟部材152が1番目の桟部材151の左側端部と3番目の縦桟14との間に架け渡され、また3番目の桟部材152が2番目の桟部材152の左側端部と4番目の縦桟14との間に架け渡され、n番目の桟部材152が(n−1)番目の桟部材152の左側端部と(n+1)番目の縦桟14との間に架け渡される。2番目以降の桟部材152も、それぞれの縦桟14に取付金具31を用いて固定される。
そして、図20に示すように、2番目の桟部材152の各側板15aの片側端部1521の内側に1番目の桟部材151の各側板15aの左側端部を差し込んで挟み込み、図16に示したアーム13とベース桟12との接続方法と同様に、パイプ、ボルト、ワッシャ、及びナットを用いて、2番目の桟部材152の各側板15aを1番目の桟部材151の各側板15aに接続する。
同様に、n番目の桟部材152の各側板15aの片側端部内側に(n−1)番目の桟部材152の各側板15aの左側端部を差し込んで挟み込み、図16に示したアーム13とベース桟12との接続方法と同様に、パイプ、ボルト、ワッシャ、及びナットを用いて、n番目の各側板15aを(n−1)番目の各側板15aに接続する。
このように複数の桟部材151,152を接続することにより1本の長い横桟15を構成している。
次に、太陽電池モジュール16の支持部材19の突出した端部(係合部19e)を横桟15に接続固定するための案内支持具17について説明する。
図21は、案内支持具17を示す斜視図である。また、図22(a),(b),(c)は、案内支持具17を示す正面図、平面図、及び側面図である。図21及び図22(a),(b),(c)に示すように、案内支持具17は、長方形状の主板17aと、主板17aの長手方向の両側部分をそれぞれ上側、外側、下側に順次折り曲げてなる側部17bとを有している。側部17bの内側は嵌合溝17dとなっており、この嵌合溝17dを構成する下側に折り曲げた側部が掛部17eとなっている。また、各嵌合溝17dは、長手方向の一端側が開口され、他端側にストッパー17fが設けられている。このストッパー17fは、主板17aの長手方向の一端部を嵌合溝17dに沿って延長し、その延長した主板17aの両側辺から嵌合溝17dと直交する方向に更に延長することで形成されている。更に、主板17aの中央部には穿孔17gが形成され、穿孔17gの両側にそれぞれスリット17hが形成されている。
図23は、案内支持具17を横桟15に固定するのに用いられる取付金具33を示す斜視図である。図23に示すように、取付金具33は、略長方形状の主板33a、主板33aの両側で2重に折り返されたU字形状の各側板33b、及び各側板33bの長手方向の中央部からそれぞれ突出したT字型の各支持片33cを有している。また、主板33aの中央部には、ネジ孔33dが形成されている。
図13及び図14に示すように、横桟15となる各桟部材151,152の主板15bの長手方向に沿う6箇所には、T字形孔15dがそれぞれ形成されており、取付金具31は、この主板15bに形成された各T字形孔15dにそれぞれ取り付けられる。
図24に示すように、取付金具33の各支持片33cの頭部33c1を横桟15の主板15bのT字形孔15dのスリット15hに下から順次差し込みつつ、各支持片33cをT字形孔15dの係合孔15i側へと移動(図23中X1方向に移動)させて、各支持片33cの頭部33c1をT字形孔15dの係合孔15iに引っ掛けることで、取付金具33を横桟15の主板15bに取り付ける。
図25及び図26は、取付金具33を用いた案内支持具17の固定構造を示す斜視図及び断面図である。また、図27は、取付金具33を用いた案内支持具17の固定構造を示す分解斜視図である。
図25、図26及び図27に示すように、取付金具33の各支持片33cの頭部33c1を横桟15の主板15bのT字形孔15dに引っ掛けて、各支持片33cの頭部33c1を横桟15の主板15b上に突出させ、案内支持具17の各スリット17hに各支持片33cの頭部33c1を差し入れて、案内支持具17を横桟15の主板15b上に配置する。そして、案内支持具17の穿孔17gを横桟15のT字形孔15dを介して取付金具33のネジ孔33dに重ね合わせ、ボルト34を案内支持具17の穿孔17g及び横桟15のT字形孔15dを介して取付金具33のネジ孔33dにねじ込んで締め付ける。これにより、案内支持具17が横桟15の主板15b上に固定される。
以上のようにしてコンクリート基礎11、ベース桟12、アーム13、縦桟14、横桟15、及び案内支持具17が組立てられ、図28に示すような架台10の主要構造が形成される。図28においては、各コンクリート基礎11が敷設され、各コンクリート基礎11上に、ベース桟12、アーム13、及び縦桟14からなる三角構造が形成され、各縦桟14に3本の横桟15が架け渡され、各横桟15上に複数の案内支持具17が間隔を開けて固定されている。
次に、横桟15上の案内支持具17による太陽電池モジュール16の支持について説明する。
図25及び図26から明らかなように、案内支持具17の両側の各嵌合溝17dが横桟15と平行に配され、各嵌合溝17dの掛部17e(図21を参照)と横桟15の主板15bとの間に隙間が形成されている。そして、太陽電池モジュール16の支持部材19の係合部19eが嵌合溝17dの掛部17eと横桟15の主板15bとの間の隙間を通じて嵌合溝17dに入り込み、支持部材19の係合部19eが嵌合溝17dに嵌合(係合)する。
また、支持部材19の側板19bが案内支持具17のストッパー17fに当接し、支持部材19の当接部19fが横桟15の主板15bと側板15a(横桟15の角部)に当接している。
このように、支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dに嵌合することで、支持部材19の長手方向に沿う端部が支持され、これにより太陽電池モジュール16の端部が横桟15の主板15b上で支持される。このとき、支持部材19の側板19bが案内支持具17のストッパー17fに当接し、支持部材19の当接部19fが横桟15の角部に当接して、太陽電池モジュール16が位置決めされる。
すなわち、支持部材19側板19bの当接部19fが、横桟15の角部の主板15aと側板15bの2辺に嵌まり合うように当接することで、支持部材19の長手方向(図1のY方向)の動きを確実に規制することができ、案内支持具17の嵌合溝17dに支持部材19の係合部19eが嵌合することで、架台10の載置面に対して垂直方向の動きを規制することができる。
更に、案内支持具17のストッパー17fに支持部材19の側板19bが当接することで、支持部材19のスライド(図1のX方向のスライド)が阻止され、太陽電池モジュール16のスライドも阻止される。
図1及び図28に示すように、各横桟15のいずれにおいても、横桟15上の各案内支持具17の配置位置が共通しており、各横桟15上の1番目の案内支持具17がY方向の直線上に並び、各横桟15上の2番目の案内支持具17がY方向の直線上に並び、以降同様に、各横桟15上のn番目の案内支持具17がY方向の直線上に並ぶ。また、1番目と2番目の案内支持具17のピッチが太陽電池モジュール16の2本の支持部材19のピッチと同一に設定され、3番目と4番目の案内支持具17のピッチが太陽電池モジュール16の2本の支持部材19のピッチと同一に設定され、以降同様に、奇数番目と偶数番目の案内支持具17のピッチが太陽電池モジュール16の2本の支持部材19のピッチと同一に設定されている。すなわち、奇数番目と偶数番目の案内支持具17により太陽電池モジュール16の2本の支持部材19の端を支持することができるように、各横桟15のいずれにおいても各案内支持具17が位置決めされている。
また、2番目と3番目の案内支持具17のピッチ、4番目と5番目の案内支持具17のピッチ、つまり奇数番目と偶数番目の案内支持具17のピッチが、相互に隣接するように配置された2枚の太陽電池モジュール16の支持部材19のピッチと略同一か僅かに広く設定されている。これにより、隣り合う2枚の太陽電池モジュール16間に隙間を殆ど開けることなく、各太陽電池モジュール16を並設することが可能となっている。
ここで、支持部材19の係合部19eを案内支持具17の嵌合溝17dに差し込むには、図29及び図30に示すように、太陽電池モジュール16の支持部材19の突出した端部を、横桟15の案内支持具17から横方向に(X方向に)ずらした状態で、太陽電池モジュール16の支持部材19の突出した端部を横桟15の主板15b上に載せる。そして、図26に示すように、支持部材19の当接部19fを横桟15の主板15bと側板15a(横桟15の角部)に当接させる。この当接により、支持部材19の係合部19eが横桟15の角部に対して位置決めされ、X方向から見たときに支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dに重なる。
この状態で、図29及び図30に示すように、太陽電池モジュール16をX方向(図中右方向)にスライドさせて、支持部材19の当接部19fを横桟15の主板15bと側板15aに沿ってスライドさせて行くと、支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dの開口された一端から入り込み、支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dに嵌合する。そして、太陽電池モジュール16を更にX方向(図中右方向)にスライドさせると、支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dの他端に設けられているストッパー17fに当接する。
これにより、太陽電池モジュール16の端が横桟15の主板15b上で支持される。また、支持部材19の側板19bが案内支持具17のストッパー17fに当接し、支持部材19の当接部19fが横桟15の角部に当接して、太陽電池モジュール16が位置決めされる。更に、案内支持具17のストッパー17fに対する支持部材19の側板19bの当接により、支持部材19のスライド(各太陽電池モジュール16の並びの降順方向へのスライド)が阻止され、太陽電池モジュール16の降順方向へのスライドも阻止される。
図1に示す下側の横桟15と中央の横桟15においては、最も右側の1番目の太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端部を各横桟15の1番目と2番目の案内支持具17からずらして、太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端部を各横桟15に載せる。このとき、太陽電池モジュール16の自重により、太陽電池モジュール16の傾斜下方向にある各支持部材19の当接部19fが下側の横桟15の角部に当接する。この当接により、X方向から見たときに各支持部材19の傾斜下方向にある係合部19eが、下側の横桟15の案内支持具17の嵌合溝17dに重なる。
また、各横桟15上の案内支持具17の嵌合溝17dの離間距離が支持部材19の両端部の係合部19eの離間距離と同一となるように、各横桟15の間隔が予め調節されている。この調節は、先に述べたような取付金具31による横桟15の固定のときに行うことができる。この場合、太陽電池モジュール16の傾斜下方向にある各支持部材19の当接部19fが下側の横桟15の角部に当接すると、X方向から見たときに各支持部材19の傾斜上方向にある他端の係合部19eも中央の横桟15の案内支持具17の嵌合溝17dに重なる。
この状態で、図29及び図30に示すように、太陽電池モジュール16をX方向にスライドさせて、各支持部材19の両端の係合部19eを各横桟15の案内支持具17の嵌合溝17dに挿入し、嵌合させてストッパー17fに当接させることにより、太陽電池モジュール16の両端部が各横桟15に架け渡した状態で支持される。
この太陽電池モジュール16のスライドに際しては、図26に示すように、太陽電池モジュール16の傾斜下方向にある各支持部材19の当接部19fが下側の横桟15の角部に当接したままなので、各支持部材19の当接部19fの下方向及び水平方向への移動が規制され、太陽電池モジュール16がその自重により傾斜下方向に滑り落ちることはなく、作業の安全性が確保される。
なお、図26から明らかなように、支持部材19の係合部19eと案内支持具17の嵌合溝17dとの間には遊びが設定されているので、案内支持具17の嵌合溝17dに対する支持部材19の係合部19eの僅かな位置ずれが問題になることはない。また、この遊びを設定することで、支持部材19が熱膨張や熱収縮によりその長さが変化したとしても、この変化を許容することが可能である。
引き続いて、同様の手順で、2番目の太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端の係合部19eを各横桟15の案内支持具17の嵌合溝17dに挿入し嵌合させてストッパー17fに当接させ、太陽電池モジュール16の両端部を各横桟15上で支持する。以降同様に、3番目、4番目、…の太陽電池モジュール16を各横桟15に架け渡して支持し、下側の横桟15と中央の横桟15との間に下側1列目の各太陽電池モジュール16を並設する。
また、図1に示す中央の横桟15と上側の横桟15においても、最も右側の1番目の太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端部を各横桟15の主板15b上に載せてX方向にスライドさせ、太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端の係合部19eを各横桟15の案内支持具17の嵌合溝17dに嵌合させて、太陽電池モジュール16の両端部を各横桟15に架け渡して支持する。そして、2番目、3番目、…の太陽電池モジュール16についても、順次同様の手順で各横桟15に架け渡して支持し、中央の横桟15と上側の横桟15との間に上側2列目の各太陽電池モジュール16を並設する。
このとき、中央の横桟15上の各案内支持具17は、下側1列目の各太陽電池モジュール16及び上側2列目の各太陽電池モジュール16のいずれも支持する。各案内支持具17の両側の各嵌合溝17dは、下側1列目の各太陽電池モジュール16及び上側2列目の各太陽電池モジュール16にそれぞれ臨んでおり、各案内支持具17の片側の嵌合溝17dには、下側1列目における各支持部材19の傾斜上方向の端の係合部19eが嵌合し、また各案内支持具17の他の片側の嵌合溝17dには、上側2列目における各支持部材19の傾斜下方向の端の係合部19eが嵌合する。
また、下側1列目及び上側2列目のいずれにおいても、奇数番目と偶数番目の案内支持具17のピッチが、相互に隣接するように配置された2枚の太陽電池モジュール16の支持部材19のピッチと略同一か僅かに広く設定されていることから、隣り合う2枚の太陽電池モジュール16間に隙間が殆ど開けられることなく、各太陽電池モジュール16が並設される。
また、最後の順番の太陽電池モジュール16については、図31に示すように、横桟15上の最後の順番の案内支持具17を一旦取外して、案内支持具17の左右を反転させてから、案内支持具17を横桟15上に再び固定し、案内支持具17の嵌合溝17dに支持部材19の係合部19eを嵌合させて、支持部材19の端部を支持する。このときにも、案内支持具17のストッパー17fに支持部材19の側板19bを当接させて、支持部材19のスライドを阻止するが、案内支持具17の左右を反転させたことから、阻止されるスライド方向が、各太陽電池モジュール16の並びの昇順方向となる。これにより、最後の順番の太陽電池モジュール16の昇順方向へのスライドが阻止される。各横桟15のいずれにおいても、最後の順番の案内支持具17の左右を反転させて固定し、最後の順番の太陽電池モジュール16の昇順方向へのスライドを阻止する。
こうして最後の順番の太陽電池モジュール16の昇順方向へのスライドが阻止されると、先に述べたように各太陽電池モジュール16が隙間なく並設されているので、各太陽電池モジュール16の昇順方向へのスライドが阻止される。このため、各太陽電池モジュール16のいずれについても、太陽電池モジュール16を昇順方向にスライドさせて、支持部材19の係合部19eを案内支持具17の嵌合溝17dから抜き外すことができず、太陽電池モジュール16を取り外すことができない。勿論、最後の順番より前の順番の各案内支持具17のストッパー17fにより各太陽電池モジュール16の降順方向へのスライドが阻止されているので、各太陽電池モジュール16を降順方向へもスライドさせることはできない。
従って、複数の太陽電池モジュール16を各横桟15に架け渡して並設した後、各横桟15上の最後の順番の案内支持具17を一旦取り外して、各案内支持具17の左右を反転させてから、各案内支持具17をそれぞれの横桟15上に再び固定し、各案内支持具17により各支持部材19の端を支持して、最後の順番の太陽電池モジュール16の昇順方向へのスライドを阻止すると、各太陽電池モジュール16の取り外しが不可能となり、昇順方向及び降順方向のいずれにも各太陽電池モジュール16をスライドさせることができなくなる。
なお、横桟15上の案内支持具17に太陽電池モジュール16の支持部材19を嵌合支持していく上記作業手順では、支持部材19の側板19bを案内支持具17のストッパー17fに当接させることで、太陽電池モジュール16の降順方向へのスライドが阻止されるている。しかし、この状態では(すなわち、最後の順番の太陽電池モジュール16を横桟15に架け渡して支持するまでは)、各太陽電池モジュール16は昇順方向へのスライド移動が可能となっている。すなわち、太陽電池モジュール16が昇順方向にスライドすることで、一旦嵌合させた支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dから抜けてしまう可能性がある。
そこで、図32及び図33に示すように、太陽電池モジュール16の昇順方向(図中左方向)へのスライド移動を阻止して、一旦嵌合させた支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dから抜けないようにするために、T字形孔15dのスリット15hが形成されている位置の近傍の主板15dに、ピン挿通孔15mを形成している。そして、太陽電池モジュール16の支持部材19の係合部19eを、案内支持具17の嵌合溝17dに嵌合し、更に降順方向(図中右方向)にスライドさせて、支持部材19の側板19bを嵌合溝17dのストッパー17fに当接させた状態で、ピン挿通孔15mに抜け止め防止用のピン37を挿通する。
ピン挿通孔15mは、横桟15の主板15b上において、支持部材19の係合部19eが横桟15の主板15b上をX方向にスライド移動する際のスライドラインS上に設けられている。従って、このピン挿通孔15mに抜け止め防止用のピン37を挿通することで、ピン37の頭部37aが支持部材19の係合部19eの昇順方向へのスライド移動を阻止し、一旦嵌合させた支持部材19の係合部19eが案内支持具17の嵌合溝17dから抜けてしまうことを防止することができる。すなわち、各横桟15に架け渡して並設した太陽電池モジュール16について、設置後の昇順方向と降順方向の両方向のスライド移動を個別に阻止する構造とすることができる。これにより、例えば横桟15が水平方向に若干傾斜して設けられていても、各横桟15に架け渡して並設した個々の太陽電池モジュール16の設置後の昇順方向と降順方向の両方向のスライド移動を太陽電池モジュール16毎に阻止できるため、設置作業をスムーズに行うことが可能となる。また、最後の太陽電池モジュール16を設置後は、上記したように全ての太陽電池モジュール16の昇順方向と降順方向の両方向のスライド移動が阻止されるので、この時点でピン37をピン挿通孔15mから抜き取るようにしてもよい。ただし、その後の作業性を考慮すれば、ピン37を簡単なネジ構造として、ピン挿通孔15mにネジ止め固定しておいてもよいし、または、単に挿通しておくだけでもよい。
また、案内支持具17は、取付金具33及びボルト34で横桟15に固定されており、ボルト34を抜き取ることにより案内支持具17の取外しが可能なため、太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端部を支持している4個の案内支持具17を取り外せば、太陽電池モジュール16を取り外すことができる。このため、任意の太陽電池モジュール16のメンテナンスもしくは交換が必要になったときには、任意の太陽電池モジュール16だけを取り外すことができる。このとき、ピン挿通孔15mにピン37が挿通されていれば、隣接する太陽電池モジュール16がスライド移動することがないので、メンテナンスもしくは交換作業をスムーズに行うことができる。
このように、本実施形態では、太陽電池モジュール16毎に、太陽電池モジュール16を各横桟15に架け渡して、太陽電池モジュール16をスライドさせ、太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端の係合部19eを各横桟15の案内支持具17の嵌合溝17dに挿入し嵌合させてストッパー17fに当接させるという作業を繰り返すことにより、複数の太陽電池モジュール16を各横桟15に架け渡して並設することができる。
また、太陽電池モジュール16の傾斜下方向にある各支持部材19の当接部19fが下側の横桟15の角部に当接していることから、太陽電池モジュール16が滑り落ちることはなく、作業の安全性が確保される。
また、工場出荷の前に横桟15上に各案内支持具17を固定しておけば、各太陽電池モジュール16を各横桟15に架け渡して設置する作業では、工具を用いる必要が殆どなく、作業効率を向上させることができる。
また、案内支持具17の両側に嵌合溝17dを設けていることから、中央の横桟15上の各案内支持具17により下側1列目の各太陽電池モジュール16及び上側2列目の各太陽電池モジュール16のいずれをも支持することができる。更に、各嵌合溝17dにそれぞれのストッパー17fを設けていることから、案内支持具17の左右を反転させてから、案内支持具17を横桟15上に再び固定すると、案内支持具17のストッパー17fにより阻止される太陽電池モジュール16のスライド方向を反転させることができる。
また、各太陽電池モジュール16を隙間なく並設しても、案内支持具17を取り外すことにより任意の太陽電池モジュール16を取り外すことができ、任意の太陽電池モジュール16のメンテナンスもしくは交換を容易に行うことができる。
また、横桟15のみに注目すると、図26から明らかなように横桟15のT字形孔15dが横桟15の主板15bの長手方向の中心線上に形成され、案内支持具17が横桟15の主板15bの中心線上に固定されている。このため、太陽電池モジュール16に風圧や雪の荷重がかかったときには、この風圧や雪の荷重による力が横桟15の中心線に対して殆ど偏ることなく作用する。これにより、横桟15の耐荷重性が向上する。
仮に、風圧や雪の荷重による力が横桟15の中心線から偏った部位に作用した場合は、横桟15に捻るような大きな力が作用するので、横桟15の強度が低下する。
ただし、より厳密には、風圧や雪の荷重による力が横桟15の中心線上に正確に作用するわけではない。本実施形態では、案内支持具17が横桟15の中心線上のボルト34で固定されていても、風や雪の加重による力が横桟15の中心線上から外れた案内支持部17の嵌合溝17d(及び各支持部材19の係合部19e)で受けられるので、その力が嵌合溝17d(及び係合部19e)とボルト34の間に作用する。このため、その力が横桟15の中心線から僅かに外れて作用し、よって横桟15を捻るような力を抑制することができても、その力が全く生じないとは言い切れない。
しかしながら、本実施形態では、太陽電池パネル16の各支持部材19の両端部に形成された当接部19fが各横桟15の角に当接する構造であるため、各支持部材19の両端部の当接部19fがそのような各横桟15を捻るような力を押さえ込むように作用する。従って、各支持部材19が各横桟15もしくは架台を補強するという機能を果たす。
すなわち、各支持部材19は、太陽電池モジュール16の構成部品というだけではなく、架台の構成部品としても用いられている。これにより、太陽光発電システムの部品点数及びコストの大幅な削減が可能になる。
一方、太陽電池パネル18の強度は、その面積に比して薄いガラス板の強度に略相当するため、風や雪の荷重による力が太陽電池パネル18にかかった際には、太陽電池パネル18が曲がって割れる可能性があり、これを防止する必要がある。
従来は、太陽電池パネルの4辺を囲むようにフレームを設けて太陽電池モジュールとし、このフレームの抗力により、太陽電池パネルの曲げ及び割れを防ぐようにしていた。また、フレームを設けないタイプの太陽電池モジュールでは、1枚当たりの太陽電池パネルの面積を小さくして、太陽電池パネルにかかる曲げ力を減少させる方法が取られていた。
これに対して本実施形態では、太陽電池パネル18をX方向(図1に示す)の仮想軸周りに曲げようとする力に対しては、2本の支持部材19が抗力を発揮し、太陽電池パネル18をY方向(図1に示す)の仮想軸周りに曲げようとする力に対しては、2本の支持部材19の両端を支持している各横桟15が抗力を発揮するので、太陽電池パネル18が大きく曲げられて割れることはない。
すなわち、各支持部材19は、太陽電池モジュール16の構成部品というだけでなく、太陽電池モジュール16を設置する架台の役割の一部を担うことになる。
このように各支持部材19は、両端部に形成された当接部19fが各横桟15の角に当接して、各横桟15を捻るような力を押さえ込むという機能、及び各横桟15と共に太陽電池パネル18の曲がり及び割れを防止するという機能を持つことから、太陽電池モジュール16の構成部品というだけでなく、架台の構成部品でもある。
このため、本実施形態では、従来の太陽電池モジュール及びその架台と比較すると、太陽光発電システムにおける重複する機能を担う部品を減らすことができ、太陽光発電システムの部品点数及びコストの大幅な削減が可能となる。
また、本実施形態では、太陽電池モジュール16の各支持部材19の両端部を各横桟15に架け渡して支持する構造であって、中央部の横桟15の上下にそれぞれの列の太陽電池モジュール16を支持することができるため、各横桟15の本数を太陽電池モジュール16の列数以下に抑えることができ、太陽光発電システムの部品点数、施工工数、及びコストの更なる削減が可能となる。
また、支持部材19の係合部19eの高さ(図6(b)及び図8(b)の高さL1)及び案内支持具17の嵌合溝17dの掛部17eの高さ(図22(a)の高さL2)を低く設定している。このため、支持部材19の係合部19eを案内支持具17の嵌合溝17dから引き抜くような力が作用しても、係合部19e及び掛部17eのいずれも倒れるようには変形し難く、支持部材19の係合部19eと案内支持具17の嵌合溝17dとの間の支持強度が高い。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
例えば、図34に示すように支持部材19の端を下方に一旦折り曲げてから上方へと折り返して、支持部材19の主板19aの上面よりも下方に係合部19eを形成し、支持部材19の主板19a上の太陽電池パネル18の端部18aを案内支持具17の上方に迫り出させ、太陽電池パネル18の端部18aにより案内支持具17の少なくとも一部を覆い隠すようにしてもよい。これにより、案内支持具17が殆ど露出せず、好ましい外観が得られる。また、太陽光発電システムの設置面積に対する太陽電池パネル18の占有面積の比率を高くして、発電効率を向上させることができる。
また、図35に示すように中央の横桟15においては、下側1列目及び上側2列目の各太陽電池モジュール16の支持部材19の一端が支持されて、両側の各太陽電池パネル18の端部18aが迫り出されると、両側の各太陽電池パネル18の端部18aにより横桟15の主板15bが覆われて、先に述べたようなボルト34の抜き外しと案内支持具17の取外しが不可能となる。そこで、図36に示すような案内支持具17A及び図37に示すような取付金具33Aを用いて、ボルト35を下方から取外すことができるようにしてもよい。
図36に示す案内支持具17Aは、図21の案内支持具17のように主板17aに穿孔17gを設ける代わりに、主板17aにネジ孔17jを設けたものである。また、図37に示す取付金具33Aは、図23の取付金具33のように主板33aにネジ孔33dを設ける代わりに、主板33aに穿孔33fを設けたものである。
図35から明らかなように、取付金具33Aの各支持片33cの頭部を横桟15の主板15b上に突出させ、案内支持具17Aの各スリット17hに各支持片33cの頭部を差し入れて、案内支持具17Aを横桟15の主板15b上に配置し、案内支持具17Aのネジ孔17jを横桟15のT字形孔15dを介して取付金具33Aの穿孔33fに重ね、ボルト35を横桟15の主板15bの下方から入れて、ボルト35を取付金具33Aの穿孔33f及び横桟15のT字形孔15dを介して案内支持具17Aのネジ孔17jにねじ込んで締め付け、案内支持具17Aを横桟15の主板15b上に固定する。この場合は、横桟15の主板15b下方からボルト35を容易に取外すことができる。また、ボルト35の締め付け作業のために、作業者が太陽電池モジュール16の上に乗る必要がなく、作業の安全性が向上する。
更に、図34に示すように、下側又は上側の横桟15においては、太陽電池モジュール16の太陽電池パネル18の端部18aが案内支持具17の上方に迫り出されて、太陽電池パネル18の端部18aにより案内支持具17の半分が覆い隠されても、ボルト34が露出する。そこで、図38に示すように、案内支持具17Bを用いて、ボルト35を覆い隠してもよい。
図39に示すように、案内支持具17Bは、主板17aの片側に側部17b並びに嵌合溝17dを設け、主板17aの他の片側に側板17m及びカバー板17nを設け、主板17aにネジ孔17j及び各スリット17hを形成したものである。
図38から明らかなように、取付金具33Aの各支持片33cの頭部を横桟15の主板15b上に突出させ、案内支持具17Bの各スリット17hに各支持片33cの頭部を差し入れて、案内支持具17Bを横桟15の主板15b上に配置し、ボルト35を横桟15の主板15bの下方から入れて、ボルト35を取付金具33Aの穿孔33f及び横桟15のT字形孔15dを介して案内支持具17Bのネジ孔17jにねじ込んで締め付け、案内支持具17Bを横桟15の主板15b上に固定する。
この状態では、太陽電池モジュール16の太陽電池パネル18の端部18aが案内支持具17Bの上方に迫り出されて、太陽電池パネル18の端部18aにより案内支持具17Bの半分が覆い隠される。また、案内支持具17Bのカバー板17nが該案内支持具17Bの残りの半分の上方に位置して、カバー板17nが案内支持具17Bの残りの半分の外観となり、カバー板17nによりボルト34が覆い隠される。
また、横桟15の主板15b下方からボルト35を容易に取外すことができ、ボルト35の締め付け作業のために、作業者が太陽電池モジュール16の上に乗る必要がなく、作業の安全性が向上する。
また、支持部材19の係合部19eは、上記実施形態では、図5及び図6(a),(b),(c)に示すように、主板19aの長手方向の両端部で上方に折り曲げられたL字状に形成しているが、このように折り曲げることなく、図40(a),(b)に示すように、支持部材19Bの主板19aをそのまま長手方向に延長し、その延長部分を係合部19mとしてもよい。
また、これに対応して、案内支持具17Cも、図41及び図42(a),(b),(c)に示す形状のものを使用することができる。すなわち、図21及び図22(a),(b),(c)に示す案内支持具17では、主板17aの長手方向の両側部分をそれぞれ上側、外側、下側に順次折り曲げて下向きに開口する嵌合溝17dを形成しているが、図41及び図42(a),(b),(c)に示す案内支持具17Cは、主板17aの長手方向の両側部分をそれぞれ上側と外側に順次折り曲げて、逆L字形状の係合溝17mを形成している。すなわち、図43ないし図45に示すように、案内支持具17Cの両側の各嵌合溝17mが横桟15と平行に配され、各嵌合溝17mの水平部17m1と横桟15の主板15bとの間に側方に開口した隙間が形成されている。その他の構成は、すでに説明した案内支持具17と同様である。
その結果、案内支持具17Cの係合溝17mと支持部材19Bの係合部19mとの係合は、図43ないし図45に示すように、支持部材19Bの係合部19mが嵌合溝17mの水平部17m1と横桟15の主板15bとの間の隙間に入り込み、支持部材19の係合部19mが嵌合溝17mの水平部17m1に係合する。すなわち、係合部19mの上面が水平部17m1の下面に対向して当接するように係合する。
また、支持部材19Bの側板19bが案内支持具17Cのストッパー17fに当接し、支持部材19Bの当接部19fが横桟15の主板15bと側板15a(横桟15の角部)に当接している。
このように、支持部材19Bの係合部19mが案内支持具17Cの嵌合溝17mに係合することで、支持部材19Bの長手方向に沿う端部が支持され、これにより太陽電池モジュール16の端部が横桟15の主板15b上で支持される。このとき、支持部材19Bの側板19bが案内支持具17のストッパー17fに当接し、支持部材19Bの当接部19fが横桟15の角部に当接して、太陽電池モジュール16が位置決めされる。
すなわち、支持部材19Bの側板19bの当接部19fが、横桟15の角部の主板15aと側板15bの2辺に嵌まり合うように当接することで、支持部材19Bの長手方向(図1のY方向)の動きを確実に規制することができ、案内支持具17Cの嵌合溝17mに支持部材19Bの係合部19mが係合することで、架台10の載置面に対して垂直方向の動きを規制することができる。
更に、案内支持具17Cのストッパー17fに支持部材19Bの側板19bが当接することで、支持部材19Bのスライド(図1のX方向のスライド)が阻止され、太陽電池モジュール16のスライドも阻止される。
なお、本発明は、太陽電池モジュールだけではなく、他の構造物を支持するために適用することができる。例えば、太陽熱発電に用いられる反射鏡パネル等を支持してもよい。これにより、太陽熱発電システムを構築することができる。
また、案内支持具のストッパーを案内支持具とは別体にしたり、案内支持具もしくはストッパーを横桟上に着脱不可能に固定してもよい。
10 架台
11 コンクリート基礎
12 ベース桟
13 アーム
14 縦桟
15 横桟
16 太陽電池モジュール
17,17A,17B,17C 案内支持具
17d 嵌合溝
17e 掛部
17f ストッパー
17m 嵌合溝
17m1 水平部
18 太陽電池パネル
18a 太陽電池セル
18b 受光面ガラス
18c 裏面ガラス
19,19A,19B 支持部材
19a 主板
19b 側板
19c 底板
19d 内側板
19e,19m 係合部(被取付具)
19f 当接部
19g 切り込み片
20 両面テープ
21,26,32,34 ボルト
22 補強金具
25 パイプ
27 ナット
31,33 取付金具(取付具)
41 端子ボックス

Claims (5)

  1. 太陽光を光電変換する太陽電池セルを受光面ガラスと裏面ガラスとの間に介在させた合わせガラス構造の太陽電池パネルの前記裏面ガラスの表面に、前記太陽電池パネルの長手方向に沿い、かつ、前記太陽電池パネルの短手方向に間隔を空けて長尺状の支持部材が複数本配置固定された太陽電池モジュールと、複数本の桟部材を相互に平行に配置し、前記支持部材を隣接する前記両桟部材に架け渡すとともに、前記桟部材に取り付けられた案内支持具によって前記支持部材を支持固定することで前記太陽電池モジュールを支持する架台とからなり、
    前記支持部材は、長尺状の主板と、この主板の長手方向に沿う両側から下方に折り曲げられた側板と、前記太陽電池パネルの端部から突出した前記主板の長手方向の両端部でそれぞれ上方に折り曲げられた係合部と、を備え、
    前記案内支持具は、長方形状の主板と、この主板の長手方向の側部を上側、外側、下側に順次折り曲げて形成した嵌合溝と、を備え、
    前記桟部材は、長尺状の主板と、この主板の両側で折り曲げられた一対の側板と、を備え、
    前記嵌合溝に前記係合部が嵌合しているとともに、
    前記支持部材の前記側板の長手方向の両端部の一部がそれぞれL字状に切り欠かれており、前記L字状に切り欠かれた当接部が、前記桟部材の前記主板と前記側板とからなる角部に当接していること特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。
  2. 太陽光を光電変換する太陽電池セルを受光面ガラスと裏面ガラスとの間に介在させた合わせガラス構造の太陽電池パネルの前記裏面ガラスの表面に、前記太陽電池パネルの長手方向に沿い、かつ、前記太陽電池パネルの短手方向に間隔を空けて長尺状の支持部材が複数本配置固定された太陽電池モジュールと、複数本の桟部材を相互に平行に配置し、前記支持部材を隣接する前記両桟部材に架け渡すとともに、前記桟部材に取り付けられた案内支持具によって前記支持部材を支持固定することで前記太陽電池モジュールを支持する架台とからなり、
    前記支持部材は、長尺状の主板と、この主板の長手方向に沿う両側部から下方に折り曲げられた側板と、各側板の下端部から内側に折り曲げられた底板と、各底板の対向する内側端部から上方に折り曲げられた内側板と、前記太陽電池パネルの端部から突出した前記主板の長手方向の両端部でそれぞれ上方に折り曲げられた係合部と、を備え、
    前記案内支持具は、長方形状の主板と、この主板の長手方向の側部を上側、外側、下側に順次折り曲げて形成した嵌合溝と、を備え、
    前記桟部材は、長尺状の主板と、この主板の両側で折り曲げられた一対の側板と、を備え、
    前記嵌合溝に前記係合部が嵌合しているとともに、
    前記支持部材の前記側板の長手方向の両端部の一部がそれぞれL字状に切り欠かれており、前記L字状に切り欠かれた当接部が、前記桟部材の前記主板と前記側板とからなる角部に当接していること特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。
  3. 請求項1または請求項に記載の太陽電池モジュールの取付構造であって、
    前記支持部材は、クッション部材の両面に粘着剤層を有する両面テープによって前記太陽電池パネルの裏面ガラスに接着固定されていることを特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。
  4. 請求項1から請求項までのいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの取付構造であって、
    前記受光面ガラスの板厚は、前記裏面ガラスの板厚より薄く形成されていることを特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。
  5. 請求項に記載の太陽電池モジュールの取付構造であって、
    前記表面ガラスの外形寸法が、前記裏面ガラスの外形寸法よりも小さいか、若しくは同一形状に形成されていることを特徴とする太陽電池モジュールの取付構造。
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