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JP5490634B2 - 太陽電池モジュール固定具及び太陽電池モジュールの屋根上固定方法 - Google Patents
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太陽電池モジュール固定具及び太陽電池モジュールの屋根上固定方法 Download PDF

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Description

この発明は、太陽電池モジュールを屋根上に固定する太陽電池モジュール固定具及び太陽電池モジュールの屋根上固定方法に関する。
太陽電池モジュールを設置することに要したコストを早期に回収するには、屋根面になるべく多くの太陽電池モジュールを設置し、太陽光発電により得られる電力量を増やすことが求められる。このように多くの太陽電池モジュールを屋根上に設置するためには、軒先の第1段目から太陽電池モジュールを配置していけばよいが、このように軒先の第1段目から太陽電池モジュールを配置する場合、軒先付近での作業となることから、太陽電池モジュールの設置の容易化などが求められる。
下記特許文献1は、軒先に配置される太陽電池モジュールの軒側端部(フロントカバーの係止片)を軒先吹上防止具によって保持することを開示する。
特開2009−299450号公報
しかしながら、上記軒先吹上防止具の先端部の傾斜角度は屋根の傾斜角度とほぼ同じであり、太陽電池モジュールの後端側を支点に太陽電池モジュールを回動させて上記フロントカバーの係止片を上記軒先吹上防止具に係止させていくことはできない。すなわち、この特許文献1に開示された屋根構造においては、太陽電池モジュールを上記軒先吹上防止具で固定するとき、上記フロントカバーの係止片の位置が上記軒先吹上防止具の先端を越えるように太陽電池モジュールを摺らせて軒先側へ送り込んだ後に、太陽電池モジュールを棟側へ引き上げていく作業が必要になる。そして、この作業においては、太陽電池モジュールを軒先側へ大きく送り込むため、太陽電池モジュールの設置が容易且つ効率的に行われないおそれがある(特許文献1の表15参照)。
この発明は、太陽電池モジュールを屋根の軒先に設置するときの作業の容易化及び効率化が図れる太陽電池モジュール固定具及び太陽電池モジュールの屋根上固定方法を提供することを課題とする。
この発明の太陽電池モジュール固定具は、上記の課題を解決するために、太陽電池モジュールの枠部に設けられている係止片を支持する係止片支持部と、この係止片支持部を屋根に設置固定する設置固定部と、を有して成り、上記の係止片支持部には、上記係止片の上面を受け止める荷重受け部と、この荷重受け部の軒側端で立ち上がり軒側へ下り傾斜して上記係止片を下方に案内するガイド部と、が形成されていることを特徴とする。
上記構成であれば、上記ガイド部は上記太陽電池モジュールにおける上記係止片を屋根傾斜に平行な方向ではなくて下方へと案内することになる。ここで、太陽電池モジュールを屋根上に配置するときにその後端側を屋根上の瓦桟に載せた状態を維持しながら太陽電池モジュールを回動させると、太陽電池モジュールの先端側の上記係止片は屋根傾斜に平行な方向ではなくて下方側へと位置を変位させていくことになる。したがって、太陽電池モジュールの後端側を屋根上の瓦桟に載せた状態を維持しながら太陽電池モジュールを回動させることを行うと、上記係止片を上記ガイド部によって下方に案内させて上記係止片を上記荷重受け部へと導くことができる。すなわち、太陽電池モジュールを摺らせて軒先方向に大きく送り出すような作業を行わなくても太陽電池モジュールの上記係止片を上記荷重受け部に係止させることが可能となる。これにより、太陽電池モジュールを屋根の軒先に設置するときの作業の容易化及び効率化が図れる。
上記の太陽電池モジュール固定具において、当該固定具が屋根上に配置される姿勢で、水平ラインに対する上記ガイド部の立ち上がりの傾斜角度をθとすると、45°<θ≦84°の範囲とするのがよい。
かかる構成であれば、太陽電池モジュールの後端側を屋根上の瓦桟に載せた状態を維持しながら太陽電池モジュールを回動させて上記係止片を下方に案内させる役割を上記ガイド部が十分に果たすことができるようになる。
上記の太陽電池モジュール固定具において、上記荷重受け部の下方に、上記係止片の下面を受け止める別の荷重受け部が形成されていてもよい。かかる構成であれば、上記荷重受け部によって風荷重を受け止めることができるとともに、上記別の荷重受け部によって積雪荷重も受け止めることができる。
上記の太陽電池モジュール固定具において、上記の設置固定部は屋根面上に位置する第1部位と上記屋根面上に位置する横桟を跨ぐ第2部位とを有し、上記第1部位の裏面には当該裏面と屋根面との間に隙間を形成する凸部が形成されていてもよい。このような構成であれば、屋根面上の雨滴は上記の太陽電池モジュール固定具に遮られることなく、上記第1部位の下を通って軒先へと伝っていくことができる。また、このような太陽電池モジュール固定具において、上記の横桟は上記第2部位に固着されていてもよい。
或いは、上記の太陽電池モジュール固定具において、上記の設置固定部には、屋根面に配置された横桟に接して当該太陽電池モジュール固定具の位置決めを行う位置決め部位が設けられていてもよい。これによれば、上記横桟を基準にして太陽電池モジュールを手際よく正しい位置に配置していくことができる。
また、この発明の太陽電池モジュールの屋根上固定方法は、上記のいずれかの太陽電池モジュール固定具を屋根に固定し、枠部に係止片を有する太陽電池モジュールを上記太陽電池モジュール固定具にて固定する方法であって、上記太陽電池モジュールを軒先の第1段目に配置し、この太陽電池モジュールの後端側を屋根上の瓦桟に載せた状態を維持しながら太陽電池モジュールを回動させ、上記係止片を上記太陽電池モジュール固定具のガイド部にて案内して上記係止片支持部に係止することを特徴とする。
かかる方法であれば、太陽電池モジュールを摺らして軒先方向に大きく送り出すようなことを行わなくても太陽電池モジュールの上記係止片を上記荷重受け部に係止させることが可能となり、太陽電池モジュールを屋根の軒先に設置するときの作業の容易化及び効率化が図れる。
本発明であれば、太陽電池モジュールを屋根の軒先に設置するときの作業の容易化及び効率化が図れるという効果を奏する。
本発明の太陽電池モジュール固定具が適用される太陽電池モジュールの一例を示した斜視断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュール固定具を示した図であって、同図の(A)は太陽電池モジュール固定具の側面図であり、同図の(B)は同斜視図である。 図2の太陽電池モジュール固定具を用いた屋根構造を示した構成図である。 同図の(A)(B)(C)は図2の太陽電池モジュール固定具を用いた太陽電池モジュールの屋根上固定の手順を示した説明図である。 図2の太陽電池モジュール固定具におけるガイド部の角度範囲を説明する説明図である。 他の実施形態の太陽電池モジュール固定具を用いた屋根構造を示した構成図である。
次に、この発明の実施形態に係る太陽電池モジュール固定具及び太陽電池モジュールの屋根上固定方法を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る太陽電池モジュール固定具及び太陽電池モジュールの屋根上固定方法は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
図1に示すように、瓦型太陽電池モジュール(以下、単に太陽電池モジュールという)1は、太陽電池パネル部14の周囲縁を枠11によって囲った構造を有している。上記太陽電池パネル部14は光起電力層を挟み込んだガラス板部、上記光起電力層にて生成された電力を取り出す配線部などを有して構成されている。上記枠11は、上記太陽電池パネル部14を表裏から挟み込む対向部位と上記太陽電池パネル部14の端面に面して位置する側板部位とを有する。上記枠11における水下側部分の上記側板部位には側板部位延長部11aが形成されている。この側板部位延長部11aには、係止片12がビス13によって固定されている。この係止片12は、上記側板部位延長部11aに接する接合部分およびこの接合部分から上記太陽電池パネル部14の下方側へと折れて入り込む係止部分を有した略L字形状を有している。上記係止片12は、ビス13に限らず例えばリベットによって側板部位延長部11aに固定されていてもよいし、また、上記枠11に一体的に形成されたものでもよい。
上記の枠11における上記側板部位延長部11aよりも上側の位置には、係止突起15・15が設けられており、この係止突起15・15に前カバー16が係止されている。
上記の枠11については、図1で示されるような断面コ字形状のものに限るものではないし、上記枠11の上記対向部位と太陽電池パネル部14の表面に段差ができるものに限るものでもない(例えば図4の太陽電池モジュール1参照)。また、太陽電池モジュール1における水上側のモジュール係止構造は、図4に示しているように、太陽電池モジュール1の裏面側を屋根上に配置した瓦桟108に固定するための裏面側係止金具17、上段側の太陽電池モジュールの係止片を係止するための表面側係止金具18などから成るが、このような構造に限らない。
図2(A)(B)及び図3に示すように、この実施形態の太陽電池モジュール固定具2は、上記太陽電池モジュール1の枠11に設けられている係止片12が差し込まれる係止片支持部21と、この係止片支持部21を屋根101に固定する設置固定部22と、を有する。そして、上記の係止片支持部21は、上記係止片12の下面を受け止める第1荷重受け部21Aと、上記係止片12の上面を受け止める第2荷重受け部21Bと、を有する。
上記の太陽電池モジュール固定具2においては上記第1荷重受け部21Aと上記第2荷重受け部21Bとが交互配置されている。このような交互配置の構造は、例えば、係止片支持部21を得る前段階の平板部分に対して剪断・プレス加工を行うことで得ることができる。
このように交互配置される第1荷重受け部21Aと第2荷重受け部21Bとの境界線上には応力が集中しやすいので、この実施形態においては、上記第1荷重受け部21Aと上記第2荷重受け部21Bとの境界線上を横切る一本の断面円弧形状の補強リブ23を形成している。この補強リブ23は上記プレス加工で形成することができる。なお、このような一本の補強リブ23ではなく、各々の境界線上の位置に個別に補強リブを設けてもよいものである。
上記第2荷重受け部21Bの先端側には上記第1荷重受け部21Aの先端よりも少し手前側で立ち上げられ軒側へ下り傾斜させられるガイド部21Cが形成されている。また、上記ガイド部21Cの上端側には上記第2荷重受け部21Bと略平行となるように折り曲げられた受け部21Dが形成されている。
上記太陽電池モジュール固定具2の設置固定部22は、屋根101に配置された桟木(本願では、広小舞も桟木の一形態であるとする)102の上面に接して設けられ、螺子釘103によって桟木102に固定される。上記の設置固定部22には上記の螺子釘103が挿通される貫通穴25が形成されている。更に、上記の設置固定部22には、上記桟木102に接して当該太陽電池モジュール固定具2の位置決めを行う位置決め部位24が設けられている。この位置決め部位24は、設置固定部22の一部分が剪断されるとともに当該設置固定部22に一部が繋がって折り曲げられて成るものである。このような位置決め部位24を有することにより、上記桟木102を基準にして太陽電池モジュール固定具2を手際よく正しい位置に配置していくことができる。
なお、屋根101の軒側に鼻隠し104が配置されており、この鼻隠し104に雨樋105が釘106によって固定されている。雨樋105は上記の軒先第1段目に配置された太陽電池モジュール1の水下側の下方に位置することになる。
ここで、太陽電池モジュール1上に雪が積もったときの積雪荷重は太陽電池モジュール1を下方へと押さえる力となる。この実施形態では、上記積雪荷重が軽いうちは、上記の受け部21Dが太陽電池モジュール1の枠11に当たるので、この受け部21Dが太陽電池モジュール1の荷重を受けることになるが、積雪荷重が重くなり、上記ガイド部21Cが傾いていくと、太陽電池モジュール1の枠11に形成されている係止片12の下面を第1荷重受け部21Aが受け止めるので、積雪荷重は太陽電池モジュール1の係止片12から枠11へ伝達される。また、軒先に風が吹いたときの風荷重は太陽電池モジュール1を上方へと持ち上げる力となるが、上記係止片12の上面を第2荷重受け部21Bが受け止めてくれるので、風荷重は太陽電池モジュール1の係止片12から上記枠11へ伝達されることになる。
次に、図4を参照して太陽電池モジュール1の屋根上固定を説明していく。
まず、図4の(A)に示すように、太陽電池モジュール1の裏面側係止金具17を瓦桟108上に載せた状態で太陽電池モジュール1の係止片12を太陽電池モジュール固定具2のガイド部21Cの上端箇所若しくは受け部21D上に置く。
ここで、太陽電池モジュール1の裏面側係止金具17を屋根101上の瓦桟108に載せた状態を維持しながら太陽電池モジュールを回動させると、太陽電池モジュール1の先端側の上記係止片12は屋根傾斜に平行な方向ではなくて下方側へと位置を変位させていく。厳密には、太陽電池モジュールが水平線に対して19°傾斜して配置されている場合、図4において、上記係止片12は垂直方向に対して反時計回りに約19°傾いて下方へと位置を変位させていく。
一方、上記ガイド部21Cは上記太陽電池モジュール1における上記係止片12を屋根傾斜に平行な方向ではなくて下方へと案内するように傾斜している。上記ガイド部21Cの傾斜角度の範囲については後で説明を行う。なお、太陽電池モジュール固定具2が屋根上に配置される姿勢をとるときの水平ラインに対する上記ガイド部21Cの立ち上げの傾斜角度をθとする。
上記のごとく裏面側係止金具17を瓦桟108に載せた状態を維持しながら太陽電池モジュール1を回動させると、上記係止片12は上記ガイド部21Cによって下方に案内されるが、上記ガイド部21Cは上記のごとく傾斜しているので、太陽電池モジュール1は軒先方向に少し移動する。この移動量は、ガイド部21Cの長さに上記傾斜角度θの余弦を乗算した値となり、この実施形態では、7mm程度としている。また、この実施形態では、上記裏面側係止金具17の裏面にストッパ片17aを形成しており、上記移動を上記ストッパ片17aによって制限するようにしている。
そして、図4の(B)に示すように、太陽電池モジュール1の係止片12がガイド部21Cの下端(第2荷重受け部21Bの先端)にさしかかるとき、上記ストッパ片17aによって太陽電池モジュール1の移動が制限される状態または上記移動が制限される少し前の状態となる。この状態の後、太陽電池モジュール1の自重によって或いは太陽電池モジュール1の軒先側を少し下方に押さえ込むことにより、太陽電池モジュール1の係止片12がガイド部21Cの下端を越えることになる。
太陽電池モジュール1の係止片12がガイド部21Cの下端を越えると、係止片12が第2荷重受け部21Bに対面し係止される。この状態で太陽電池モジュール1は水平ラインに対して19°傾斜して位置することになる。
そして、図4の(C)に示すように、太陽電池モジュール1を棟側に引き上げ、係止片12を第2荷重受け部21Bの下面側に位置させる。この位置で上記ストッパ片17aと上記瓦桟108との間には上記移動量の7mmと同程度の隙間が形成されることになる。上記引き上げの後に上記裏面側係止金具17に螺子釘103を打ち込むことにより、太陽電池モジュール1の後端側を瓦桟108に固定する。
このように、太陽電池モジュール1を屋根の軒側第1段目に配置するときに、当該太陽電池モジュール1を軒先方向に大きく送り出すような作業を行わなくても太陽電池モジュール1の上記係止片12を上記係止片支持部21に係止させることが可能となる。これにより、太陽電池モジュール1を屋根101の軒先側に設置するときの作業の容易化及び効率化が図れる。また、太陽電池モジュールを軒先側へ大きく送り込むことはないので、作業の安全性も向上する。
図5は太陽電池モジュール固定具2のガイド部21Cにおける水平ラインに対する傾斜角度θの範囲を示した説明図である。なお、屋根の傾斜角としては、例えば、32°、24°、14°などがあり、これら傾斜の異なる屋根に対して例えば図2の固定具2を共通的に用いることができる。上記ガイド部21Cの傾斜のあり方としては、太陽電池モジュール1が回動するときにその自重によって或いは作業者が上から下方に太陽電池モジュール1を押すことで太陽電池モジュール1(係止片12)がガイド部21Cの傾斜に沿って移動してくれることが挙げられる。また、傾斜角度θが小さいほど上記ガイド部21Cの長さは長くなり、この長さが長ければ長いほどガイド部21Cの先端側が太陽電池モジュール1の内側に入り込むことになる。これらのことを考慮した場合の上記ガイド部21Cの傾斜角度θは44°以上とし、望ましくは45°よりも大とするのがよい。
その一方、上記ガイド部21Cの傾斜角度θが90°を越える場合には、上記ガイド部21Cはガイドとして十分に機能することはできない。上記ガイド部21Cが係止片12に対するガイドとして機能するためには、上記ガイド部21Cの傾斜角度θは、90°未満とし、望ましくは84°以下とするのがよい。
すなわち、太陽電池モジュール固定具2が屋根傾斜角が異なる場合において共通して用いられるときでも、太陽電池モジュール固定具2が屋根上に設置された姿勢で、上記ガイド部21Cの水平ラインに対する立ち上がりの傾斜角度θは、図5にも示したように、44°≦θ<90°の範囲内に在るように設定されるものとする。そして、望ましくは、45°<θ≦84°の範囲内に在るように設定される。
図6は他の実施形態の太陽電池モジュール固定具3を用いた屋根構造を示した断面図である。この太陽電池モジュール固定具3は、係止片支持部31と、この係止片支持部31を屋根101に固定する設置固定部32と、を有する。そして、上記の係止片支持部31は、太陽電池モジュール1の係止片12の下面を受け止める第1荷重受け部31Aと、上記係止片12の上面を受け止める第2荷重受け部31Bと、を有する。上記第1荷重受け部31Aと上記第2荷重受け部31Bとは交互配置されている。上記第2荷重受け部31Bの先端側には上記第1荷重受け部31Aの先端よりも少し手前側で立ち上げられ軒側へ下り傾斜させられるガイド部31Cが形成されている。このガイド部31Cの立ち上がりの傾斜角度θも、44°≦θ<90°の範囲とされ、望ましくは、45°<θ≦84°の範囲とされる。また、上記ガイド部31Cの先端側には上記第2荷重受け部31Bと略平行となるように折り曲げられた受け部31Dが形成されている。また、上記第1荷重受け部31Aと上記第2荷重受け部31Bとの境界線上に補強リブ33を形成してある。
一方、太陽電池モジュール固定具3の設置固定部32は、屋根101上に位置する第1部位32Aと上記屋根101上に位置する横桟30を跨ぐ第2部位32Bとを有する。そして、上記第1部位32Aの裏面には当該裏面と屋根101の面との間に隙間を形成する逆円錐台形状の凸部34が形成されている。この凸部34は、設置固定部32に対するプレス加工により形成することが可能であり、このプレス加工による場合には上記第1部位32Aの表面の側には上記逆円錐台形状とは逆形状であるすり鉢状の凹部が形成されることになる。このような凸部34を有する構成であれば、屋根101上を伝う雨滴は上記の太陽電池モジュール固定具3の設置固定部32に遮られることなく、上記第1部位32Aの下を通って軒先へと伝っていくことができる。なお、上記凸部34の中央箇所及び第2部位32Bの所定箇所には、螺子釘103を挿通させる貫通穴が形成されている。
上記横桟30は、例えば上記の太陽電池モジュール固定具3を構成する素材(例えば、スチール)と同じ素材から成り、この素材の平板を折り曲げて3面を形成することで断面が略コ字形状となるようにしたものである。この横桟30はその開口側となる縁部分を下側にして屋根101に配置されている。そして、上記縁部分には上記雨滴が通過していけるように図示しないスリットが形成されている。
上記の横桟30は上記第2部位32Bに固着されていてもよい。このような構成であれば、太陽電池モジュール固定具3の屋根101上への設置作業が迅速に行えることになる。なお、上記固着はリベットや溶接などを用いて行うことができる。また、横桟30にも上記の第2部位32Bに形成される釘用の貫通穴に対応した貫通穴が形成されている。
また、図6に示した屋根構造においては、太陽電池モジュール1における太陽電池パネル部14の下面と太陽電池モジュール固定具3との間に止水部材107を設けており、第1荷重受け部31Aと第2荷重受け部31Bとの根元部分に生じる隙間からの雨水侵入を防止している。この止水部材107は柔軟性を有するゴム材などからなる。この止水部材107は太陽電池モジュール固定具3を用いる場合に限らず、他の形態の太陽電池モジュール固定具を用いる場合にも設けることができる。
以上説明した例では、第1荷重受け部と第2荷重受け部の両方を備える太陽電池モジュール固定具を示したが、第1荷重受け部を有しない固定具も採用することができる。
1 太陽電池モジュール
11 枠部
12 係止片
14 太陽電池パネル部
17 裏面側係止金具
17a ストッパ片
2 太陽電池モジュール固定具
21 係止片支持部
21A 第1荷重受け部
21B 第2荷重受け部
21C 傾斜部
21D 受け部
22 設置固定部
23 補強リブ
24 位置決め部位
3 太陽電池モジュール固定具
31 係止片支持部
31A 第1荷重受け部
31B 第2荷重受け部
31C 傾斜部
31D 受け部
32 設置固定部
32A 第1部位
32B 第2部位
33 補強リブ
102 横桟
108 瓦桟

Claims (7)

  1. 太陽電池モジュールの枠部に設けられている係止片を支持する係止片支持部と、この係止片支持部を屋根に設置固定する設置固定部と、を有して成り、上記の係止片支持部には、上記係止片の上面を受け止める荷重受け部と、この荷重受け部の軒側端で立ち上がり軒側へ下り傾斜して上記係止片を下方に案内するガイド部と、が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール固定具。
  2. 請求項1に記載の太陽電池モジュール固定具において、当該固定具が屋根上に配置される姿勢で、水平ラインに対する上記ガイド部の立ち上がりの傾斜角度をθとすると、45°<θ≦84°の範囲であることを特徴とする太陽電池モジュール固定具。
  3. 請求項1又は請求項2に記載の太陽電池モジュール固定具において、上記荷重受け部の下方に、上記係止片の下面を受け止める別の荷重受け部が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール固定具。
  4. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール固定具において、上記の設置固定部は屋根面上に位置する第1部位と上記屋根面上に位置する横桟を跨ぐ第2部位とを有し、上記第1部位の裏面には当該裏面と屋根面との間に隙間を形成する凸部が形成されていることを特徴とする太陽電池モジュール固定具。
  5. 請求項4に記載の太陽電池モジュール固定具において、上記の横桟は上記第2部位に固着されていることを特徴とする太陽電池モジュール固定具。
  6. 請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール固定具において、上記の設置固定部には、屋根面に配置された横桟に接して当該太陽電池モジュール固定具の位置決めを行う位置決め部位が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュール固定具。
  7. 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池モジュール固定具を屋根に固定し、枠部に係止片を有する太陽電池モジュールを上記太陽電池モジュール固定具にて固定する方法であって、上記太陽電池モジュールを軒先の第1段目に配置し、この太陽電池モジュールの後端側を屋根上の瓦桟に載せた状態を維持しながら太陽電池モジュールを回動させ、上記係止片を上記太陽電池モジュール固定具のガイド部にて案内して上記係止片支持部に係止することを特徴とする太陽電池モジュールの屋根上固定方法。
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