JP5532432B2 - 太陽電池パネル - Google Patents

Description

本発明は、野地材等の上に直接的に敷設することができ、容易に施工でき、雨仕舞いも備えている太陽電池パネルに関する。

従来、太陽電池パネルとしては、架台式と屋根材式といわれる二つのタイプが知られている。
架台式の太陽電池パネルは、既存の屋根上に、支持架台を枠状に組み付けて太陽電池パネルを設置する構造であって、パネル自体には屋根としての雨仕舞い性を必要としない（考慮しない）ものであり、雨仕舞いは、既存の屋根に依存しているものである。
屋根材式の太陽電池パネルは、下地（野地板、鉄骨）上に雨水を流下させる樋状部材を桟材（縦桟、横桟）と共に、或いは一体型の桟材として配設し、これらの桟材に太陽電池パネルを設置する構造であって、雨仕舞いは、樋状部材の接続によって達成されるものである。

前記架台式の太陽電池パネルは、各種の屋根面に適用できるという利点がある反面、屋根上に設置するものであるため、基本的に屋根が必要であり、意匠性にも問題があった。これに比べて前記屋根材式の太陽電池パネルは、自体が屋根面を構成するため、意匠性に優れている。
特許文献１に提案される構造は、前記屋根材式の太陽電池パネルの一例であって、レール状の支持部材に樋部を形成した構成が開示されている。

特開平７−１８０３１０号公報

しかしながら、前記特許文献１の構造では、樋部を備えるレール状の支持部材の存在が不可欠であり、太陽電池パネルとは別部材である支持部材を、現場に別々に搬送して施工する必要があり、施工手間がかかるものであった。
また、この構造における雨仕舞いは、樋部を備えるレール状の支持部材に依存する構成であるため、この支持部材への連絡等には、十分な注意及びシール材が必要であり、この特許文献１では具体的にはパッキング部材や防水テープがそれに相当するものであった。
さらに、この構造には、太陽電池パネルのケーブルの配線に関する記載は全くないが、多くの従来構造では、太陽電池パネルの裏面側で配線する方法が採られている。しかし、メンテナンスや破損時の交換等に際しては、このように太陽電池パネルの裏面側にて配線する方法は、その度ごとの取り外し作業を伴うため、極めて面倒であった。

そこで、本発明は、前記架台式のように屋根を必要とすることなく、野地材等の上に直接的に敷設することができ、屋根材式のように別途樋状部材の配設を必要とすることがなく、容易に施工でき、雨仕舞いも備えている太陽電池パネル、排水構造、及び配線構造を提案することを目的とする。

本発明は、上記に鑑み提案されたもので、太陽エネルギー変換モジュールと、その周縁を囲むフレーム材とからなる太陽電池パネルであって、四辺に配される各フレーム材には、太陽エネルギー変換モジュールの端縁を保持する保持部と、該保持部から垂下する縦片部と、が設けられ、さらに水上側に配されるフレーム材と、左右の何れか一方側に配されるフレーム材には、太陽エネルギー変換モジュールの裏面側に位置する内樋（横内樋、縦内樋）と、外方側に位置する外樋（横外樋、縦外樋）と、がそれぞれ備えられ、前記水上側に配されるフレーム材と前記左右の何れか一方側に配されるフレーム材との内樋同士（＝横内樋と縦内樋）、外樋同士（＝横外樋と縦外樋）がそれぞれ連絡されていることを特徴とする太陽電池パネルに関するものである。

さらに、本発明は、前記太陽電池パネルにおいて、水上側に配されるフレーム材には、保持部の上側に水下側へ向かう係合受部が設けられ、水下側に配されるフレーム材には、縦片部の下端に水上側へ向かう係合部が設けられ、敷設状態において前記係合受部に前記係合部が係合することを特徴とする太陽電池パネルをも提案するものである。

本発明の太陽電池パネルは、太陽エネルギー変換モジュールと、その周縁を囲むフレーム材とからなり、水上側のフレーム材に桁行き方向に連続する横内樋、横外樋を設け、左右の何れか一方側に配されるフレーム材に流れ方向に連続する縦内樋、縦外樋を設け、これらの横内樋と縦内樋、横外樋と縦外樋とをそれぞれ連絡する構成であるため、各太陽電池パネルはそれぞれ逆Ｌ字状の内樋、外樋を有するものとなる。
したがって、本発明の太陽電池パネルは、太陽電池パネル間の隙間から浸入する雨水については、縦片部の外側を伝って外樋に導くことができ、太陽電池パネルの裏面側にて発生する結露水については、縦片部の内側を伝って内樋に導くことができ、従来の架台式の太陽電池パネルのように屋根を必要とすることもなく、従来の屋根材式の太陽電池パネルのように別途樋状部材を配設する必要がなく、極めて容易に施工でき、雨仕舞いを果たすことができるものである。

また、水上側に配されるフレーム材に、係合受部を設け、水下側に配されるフレーム材に係合部を設けた場合、敷設状態において前記係合受部に前記係合部が係合することができるので、流れ方向の接続に際し、位置決めが適正におこなわれ、またビス固定に際して適正な位置に仮止めでき、雨水や結露水を確実に下段の太陽電池パネルに導くことができる。

また、本発明の太陽電池パネルは、太陽電池パネル間の隙間から浸入する雨水と太陽電池パネルの裏面側にて発生する結露水とを別々の流路にて排水するものであり、雨水は外樋に導き、結露水は内樋に導き、これらの雨水や結露水を下段の太陽電池パネルの外樋に導く排水構造を構築することができ、従来の屋根材式の太陽電池パネルのように別途樋状部材を配設する必要がなく、また各種のシール材を必要とすることなく、太陽電池パネルのみにて極めて容易に施工でき、雨仕舞いを果たすことができる。

また、本発明の太陽電池パネルは、左右方向の接続部分において、一方側のフレーム材の外樋（縦外樋）内に他方側のフレームの縦片部の下端が位置する状態で接続され、この外樋内の上方にて太陽電池パネルのケーブルを接続した配線構造を構築することができ、配線作業が表面に近いところで施工できるため、特にメンテナンスや破損時の交換等に際し、従来のように裏面側で配線する場合のように必ずしも太陽電池パネルを取り外して作業する必要がなく、極めて容易に作業を実施できる。

（ａ）本発明の太陽電池パネルの一実施例を示す斜視図、（ｂ）その平面図である。 （ａ）前記太陽電池パネルを流れ方向に２段、桁行き方向に２列接続した状態を示す平面図、（ｂ）その側断面図、（ｃ）その正断面図である。 （ａ）左右の一方側のフレーム材と他方側のフレーム材とが近接している状態における接続部分の正断面図、（ｂ）その水上側の端縁を示す平面図、（ｃ）その水下側の端縁を示す平面図である。

本発明の太陽電池パネルは、太陽エネルギー変換モジュールと、その周縁を囲むフレーム材とからなり、四辺に配される各フレーム材には、太陽エネルギー変換モジュールの端縁を保持する保持部と、該保持部から垂下する縦片部と、が設けられている。
また、水上側に配されるフレーム材と、左右の何れか一方側に配されるフレーム材には、太陽エネルギー変換モジュールの裏面側に位置して長さ方向に連続する内樋（横内樋、縦内樋）と、外方側に位置して長さ方向に連続する外樋（横外樋、縦外樋）と、がそれぞれ備えられている構成である。
より具体的には、水上側に配されるフレーム材には、長さ方向、すなわち桁行き方向（横方向）に連続する横内樋と横外樋とが設けられ、左右の何れか一方側に配されるフレーム材には、長さ方向、すなわち流れ方向（縦方向）に連続する縦内樋と縦外樋とが設けられる。

そして、水上側に配されるフレーム材と前記左右の何れか一方側に配されるフレーム材との内樋同士（＝横内樋と縦内樋）、外樋同士（＝横外樋と縦外樋）がそれぞれ連絡されている。
より具体的には、水上側に配されるフレーム材の横内樋と、左右の何れか一方側に配されるフレーム材の縦内樋とが逆Ｌ字状に連絡され、水上側に配されるフレーム材の横外樋と、左右の何れか一方側に配されるフレーム材の縦外樋とが逆Ｌ字状に連絡されている。

なお、水上側のフレーム材と左右の一方側のフレーム材については、前述のように内樋と外樋とを必須構成として設ける構成であるが、それ以外のどのような構成を採用してもよい。また、水下側のフレーム材と左右の他方側のフレーム材については、そのような構成を必須とするものではなく、例えば単に保持部と縦片部とを備える簡易な構成でもよいし、それ以外のどのような構成を採用してもよい。

前記太陽エネルギー変換モジュールは、前述のようにその周縁をフレーム材にて囲むものであり、その周縁に各種シール材を一体化して該シール材を介してフレーム材に保持されたものでもよく、特にその構成及び形状を限定するものではない。
この太陽エネルギー変換モジュールとしては、多結晶，単結晶，アモルファス等、どのような太陽電池を用いてもよい。一般的に太陽電池は、導電性基体、裏面反射層、光電変換部材としての半導体層、透明導電層から構成され、上記導電性基体としては、例えば鋼板、銅、チタン、アルミニウム、ステンレス、カーボンシートを用いることができ、その他にも導電層が設けられたポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンナフタライド、エポキシ等の樹脂フィルムやセラミックス等を用いることもできる。前記半導体層は特に限定するものではなく、アモルファスシリコン半導体、多結晶シリコン半導体、結晶シリコン半導体、銅インジウムセレナイド等の化合物半導体を用いることができる。例えば近年提案された可撓性を有するアモルファスシリコン太陽電池は極めて薄肉で軽量であるため好ましい。

また、水上側に配されるフレーム材には、保持部の上側に水下側へ向かう係合受部を設けることが望ましく、水下側に配されるフレーム材には、縦片部の下端に水上側へ向かう係合部を設けることが望ましい。
このように係合受部、係合部を設けた場合には、敷設状態において前記係合受部に前記係合部が係合することができ、流れ方向の接続に際し、位置決めが適正におこなわれ、またビス固定に際して適正な位置に仮止めでき、雨水や結露水を確実に下段の太陽電池パネルに導くことができる。

このような構成を備える本発明の太陽電池パネルは、太陽電池パネル間の隙間から浸入する雨水については、縦片部の外側を伝って逆Ｌ字状の外樋に導くことができ、太陽電池パネルの裏面側にて発生する結露水については、縦片部の内側を伝って逆Ｌ字状の内樋に導くことができ、従来の架台式の太陽電池パネルのように屋根を必要とすることもなく、従来の屋根材式の太陽電池パネルのように別途樋状部材を配設する必要がなく、極めて容易に施工でき、雨仕舞いを果たすことができるものである。

また、本発明の太陽電池パネルは、太陽電池パネル間の隙間から浸入する雨水は、縦片部の外側を伝って外樋（横外樋、縦外樋）に導き、太陽電池パネルの裏面側にて発生する結露水は、縦片部の内側を伝って内樋（横内樋、縦内樋）に導き、これらの雨水や結露水を、下段に隣接した太陽電池パネルの外樋に導くように接続してなる排水構造を構築することができる。
より具体的には、横外樋と縦外樋を連結してなる逆Ｌ字状の外樋に雨水を導き、横内樋と縦内樋を連結してなる逆Ｌ字状の内樋に結露水を導き、これらの雨水や結露水を、下段に隣接した太陽電池パネルの外樋に導くように敷設する。

この排水構造では、太陽電池パネル間の隙間から浸入する雨水と太陽電池パネルの裏面側にて発生する結露水とを別々の流路にて排水するものであり、従来の屋根材式の太陽電池パネルのように別途樋状部材を配設する必要がなく、また各種のシール材を必要とすることなく、太陽電池パネルのみにて極めて容易に施工でき、雨仕舞いを果たすことができる。

さらに、本発明の太陽電池パネルは、左右方向の接続部分において、一方側のフレーム材の外樋（縦外樋）内に他方側のフレーム材の縦片部の下端が位置する状態で接続され、この外樋（縦外樋）内の上方にて太陽電池パネルのケーブルが接続（連結）される配線構造を構築することができる。

このように左右方向の接続部分をケーブルの接続箇所とする場合、後述する図示実施例のように左右の一方側のフレーム材及び他方側のフレーム材の上端に排水カバーの取付部を設け、この取付部に取り付けた排水カバーの上面にて雨水を流れ方向に流下させることが望ましい。
この排水カバーは、例えば豪雨などの降水量が多い時に多量の雨水が流入することを防止するものであり、縦外樋の上方にて接続されるケーブルが雨水に浸ってしまうことを防止する。なお、ケーブル自体やその接続部分には、当然のことながら耐水性（防水性）に富んだ材料が用いられるが、どのような材料を用いても水に浸ってしまう状態が好ましい筈はないので、このような排水カバーを取り付けることが望ましい。

また、左右の他方側のフレーム材の縦片部の下端は、一方側のフレーム材の縦外樋に安定に立接させることが望ましいので、後述する図示実施例のように、内側（又は外側でもよい）に略水平状に折り曲げた立接部を設けるようにしてもよい。

この配線構造では、左右方向の接続部分において、一方側のフレーム材の外樋（縦外樋）内に他方側のフレーム材の縦片部の下端が位置する状態で接続され、この外樋内にて太陽電池パネルのケーブルを接続したので、配線作業が表面に近いところで行うことができ、特にメンテナンスや破損時の交換等に際し、従来のように裏面側で配線する場合のように必ずしも太陽電池パネルを取り外して作業する必要がないため、極めて容易に作業を実施できる。

本発明の太陽電池パネル１は、太陽エネルギー変換モジュール１０（以下、太陽電池という）と、その周縁を囲むフレーム材２Ａ〜２Ｄとからなり、四辺に配される各フレーム材２Ａ〜２Ｄには、太陽電池１０の端縁を保持する保持部２１と、該保持部２１から垂下する縦片部２２と、が設けられている。
また、水上側に配されるフレーム材２Ａと、左右の何れか一方側に配されるフレーム材２Ｂには、太陽電池１０の裏面側に位置して長さ方向に連続する内樋２３（横内樋２３Ａ、縦内樋２３Ｂ）と、外方側に位置して長さ方向に連続する外樋２４（横外樋２４Ａ、縦外樋２４Ｂ）と、がそれぞれ備えられている。

図１（ａ）では右奥側、図１（ｂ）では上側に示す水上側に配されるフレーム材２Ａには、長さ方向、すなわち桁行き方向（横方向）に連続する横内樋２３Ａと横外樋２４Ａとが設けられ、図１（ａ）では右手前側、図１（ｂ）では右側に示す一方側に配されるフレーム材２Ｂには、長さ方向、すなわち流れ方向（縦方向）に連続する縦内樋２３Ｂと縦外樋２４Ｂとが設けられる。
そして、水上側に配されるフレーム材２Ａと一方側に配されるフレーム材２Ｂとの内樋同士（＝横内樋２３Ａと縦内樋２３Ｂ）、外樋同士（＝横外樋２４Ａと縦外樋２４Ｂ）がそれぞれ逆Ｌ字状に連絡されている。
なお、図面では、太陽電池１０の端縁を二点鎖線で示した。

図示実施例の保持部２１は、各フレーム材２Ａ〜２Ｄにおいて略コ字状に形成され、縦片部２２は、垂直面状に形成されている。
また、内樋２３（横内樋２３Ａ、縦内樋２３Ｂ）は、前記フレーム材２Ａ，２Ｂにおいて縦片部２２から内側へ延在する略水平面状の底面と垂直面状の側面とから形成され、外樋２４（横外樋２４Ａ、縦外樋２４Ｂ）は、縦片部２２から外側へ延在するそれぞれ略水平面状の底面と垂直面状の側面とから形成されている。

また、水上側に配されるフレーム材２Ａには、保持部２１の上側に水下側へ向かう係合受部２５を設け、水下側に配されるフレーム材２Ｄには、縦片部２２の下端に水上側へ向かう係合部２６を設けている。
このように係合受部２５、係合部２６を設けたのでは、図２（ｂ）に示すように敷設状態において前記係合受部２５に前記係合部２６が係合することができ、流れ方向の接続に際し、位置決めが適正におこなわれ、またビス固定に際して適正な位置に仮止めでき、雨水や結露水を確実に下段の太陽電池パネル１に導くことができる。

このような構成を備える本発明の太陽電池パネル１は、図２に示すように流れ方向に段組み状に、及び桁行き方向に並列状にそれぞれ容易に接続することができ、太陽電池パネル１，１間の隙間から浸入する雨水については、縦片部２２の外側を伝って逆Ｌ字状の外樋２４（横外樋２４Ａ、縦外樋２４Ｂ）に導くことができ、太陽電池パネル１の裏面側にて発生する結露水については、縦片部２２の内側を伝って逆Ｌ字状の内樋２３（横内樋２３Ａ、縦内樋２３Ｂ）に導くことができ、従来の架台式の太陽電池パネルのように屋根を必要とすることもなく、従来の屋根材式の太陽電池パネルのように別途樋状部材を配設する必要がなく、極めて容易に施工でき、雨仕舞いを果たすことができるものである。

また、各フレーム材２Ａ〜２Ｄについては、図示するような断面形状の押出型材としてそれぞれ準備し、用いる太陽電池１０の寸法（縦横の長さ）に応じてそれぞれの長さを決定すればよく、どのような寸法の太陽電池１０に対しても容易に太陽電池パネル１を形成することができる。
なお、各フレーム材２Ａ〜２Ｄの取り付け（隅部の固定）については、特に限定するものではなく、ビス止め等にて取り付けることが一般的であるが、溶接等にて固定するようにしてもよい。また、太陽電池１０の周縁に各フレーム材２Ａ〜２Ｄを取り付けて太陽電池パネル１を形成する作業は、現場にて行う必要がなく、工場にて実施することができるため、現場での作業を必要最低限にすることができる。そのため、現場の周辺近隣に与える騒音等の問題も必要最低限に抑えることができる。

また、本発明の太陽電池パネル１は、太陽電池パネル１，１間の隙間から浸入する雨水は、縦片部２２の外側を伝って逆Ｌ字状の外樋２４（横外樋２４Ａ、縦外樋２４Ｂ）に導かれ、太陽電池パネル１の裏面側にて発生する結露水は、縦片部２２の内側を伝って逆Ｌ字状の内樋２３（横内樋２３Ａ、縦内樋２３Ｂ）に導かれ、図２（ｂ）に示す側断面図から明らかなようにこれらの雨水や結露水は、下段に隣接した太陽電池パネル１の外樋２４に導くように接続してなる排水構造を構築できることを説明する。

図示実施例では、一方側のフレーム材２Ｂに形成した縦内樋２３Ｂ及び縦外樋２４Ｂの水下側を切り欠いて（＝寸法を短くして）その端縁が下段の太陽電池パネル１の外樋２４の上方に位置する配置させたので、縦内樋２３Ｂを流れる結露水や縦外樋２４Ｂを流れる雨水は下段の太陽電池パネル１の外樋２４に確実に導かれるものとなる。

この排水構造では、太陽電池パネル１，１間の隙間から浸入する雨水と太陽電池パネル１の裏面側にて発生する結露水とを別々の流路にて排水するものであり、従来の屋根材式の太陽電池パネルのように別途樋状部材を配設する必要がなく、また各種のシール材を必要とすることなく、太陽電池パネル１のみにて極めて容易に施工でき、雨仕舞いを果たすことができる。

さらに、本発明の太陽電池パネル１は、図２（ｃ）に示すように左右方向の接続部分において、一方側のフレーム材２Ｂの外樋２４（縦外樋２４Ｂ）内に他方側のフレーム材２Ｃの縦片部２２の下端が位置する状態で接続され、この外樋２４（縦外樋２４Ｂ）内の上方にて太陽電池パネル１の裏面側に配設される端子ボックス１０２から延びるケーブル１０１が縦横自在に接続（連結）される配線構造を構築できる。
なお、図示実施例の他方側のフレーム材２Ｃの縦片部２２の下端には、内側に略水平状に折り曲げた立接部２２１を設け、安定に支持されるようにした。

また、図示実施例では一方側のフレーム材２Ｂ及び他方側のフレーム材２Ｃの上端に排水カバー３の取付部２７を設け、この取付部２７に取り付けた排水カバー３の上面にて雨水を流れ方向に流下させるようにした。
この排水カバー３は、フレーム材２Ｂ，２Ｃの上端に形成された取付部２７，２７に取り付けられるものであれば、その具体的な構成や形状、材質について何等限定するものではなく、図示実施例のように左右の側縁を上方へ折曲した形状でもよいし単なる一定厚みの板状でもよく、金属製でも樹脂製でも、或いは弾性を有するゴム製でもよい。

この配線構造では、左右方向の接続部分において、一方側のフレーム材２Ｂの外樋２４（縦外樋２４Ｂ）内に他方側のフレーム材２Ｃの縦片部２２の下端（立接部２２１）が位置する状態で接続され、この外樋２４Ｂ内にて太陽電池パネル１のケーブル１０１を接続したので、配線作業が表面に近いところで行うことができ、特にメンテナンスや破損時の交換等に際し、従来のように裏面側で配線する場合のように必ずしも太陽電池パネルを取り外して作業する必要がないため、極めて容易に作業を実施できる。なお、前述のように流れ方向に段組み状に接続したので、ケーブル１０１はフレーム材２Ｂの縦片部２２の下端から、下段側の縦外樋２４Ｂ内に導かれて下段側の太陽電池パネル１のケーブル１０１と接続され、さらにその縦外樋２４Ｂ内を延在させて更に下段の太陽電池パネル１のケーブル１０１と接続される。
このように図示実施例では、流れ方向に隣接する太陽電池パネル１のケーブル１０１を下段側の縦外樋２４Ｂ内にて接続し、流れ方向（縦方向）に直列状に配線構造を形成したが、これに限定されるものではなく、桁行き方向に隣接する太陽電池パネル１のケーブル１０１を下段側の横外樋２４Ａ内にて接続し、桁行き方向（横方向）に直列状に配線構造を形成してもよく、或いは適宜に縦横に接続するようにしてもよい。

また、図示実施例では、前述のように排水カバー３を配したので、例えば豪雨などの降水量が多い時に多量の雨水が流入することを防止することができ、縦外樋２４Ｂの上方にて接続されるケーブル１０１が雨水に浸ってしまうことを防止することができる。

また、前記本発明の太陽電池パネル１は、図３に示すように桁行き方向に近接させて接続してもよい。
この図３では、左右の一方側のフレーム材２Ｂと他方側のフレーム材２Ｃとが近接しており、前述の取付部２７や排水カバー３も設けられていない例を示すものであり、前述のようにケーブル１０１を接続する必要のない状態における左右に隣接するパネルの接続部分ということもできる。
尤も太陽電池パネル１を左右に連結する場合には、所定の作業間隔を必要としてその間隔に作業者が手や治具を挿入して接続作業を行うことが一般的であるため、このように近接した状態では、接続作業が実施できない。
したがって、この図３は、左右のフレーム材２Ｂ，２Ｃ間をケーブル１０１の接続空間としない態様ということもできる。

１ 太陽電池パネル
１０ 太陽電池
１０１ ケーブル
１０２ 端子ボックス
２Ａ （水上側の）フレーム材
２Ｂ （一方側の）フレーム材
２Ｃ （他方側の）フレーム材
２Ｄ （水下側の）フレーム材
２１ 保持部
２２ 縦片部
２２１ 立接部
２３ 内樋
２３Ａ 横内樋
２３Ｂ 縦内樋
２４ 外樋
２４Ａ 横外樋
２４Ｂ 縦外樋
２５ 係合受部
２６ 係合部
２７ 取付部
３ 排水カバー

Claims (2)

1. 太陽エネルギー変換モジュールと、その周縁を囲むフレーム材とからなる太陽電池パネルであって、
   四辺に配される各フレーム材には、太陽エネルギー変換モジュールの端縁を保持する保持部と、該保持部から垂下する縦片部と、が設けられ、さらに水上側に配されるフレーム材と、左右の何れか一方側に配されるフレーム材には、太陽エネルギー変換モジュールの裏面側に位置して長さ方向に連続する内樋と、外方側に位置して長さ方向に連続する外樋と、がそれぞれ備えられ、
   前記水上側に配されるフレーム材と前記左右の何れか一方側に配されるフレーム材との内樋同士、外樋同士がそれぞれ連絡されていることを特徴とする太陽電池パネル。
2. 水上側に配されるフレーム材には、保持部の上側に水下側へ向かう係合受部が設けられ、水下側に配されるフレーム材には、縦片部の下端に水上側へ向かう係合部が設けられ、敷設状態において前記係合受部に前記係合部が係合することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル。

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