特許 6633865 太陽電池モジュール固定部材、太陽光発電システム、太陽電池モジュール固定構造、及び太陽電池モジュール固定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6633865

(24)【登録日】2019年12月20日

(45)【発行日】2020年1月22日

(54)【発明の名称】太陽電池モジュール固定部材、太陽光発電システム、太陽電池モジュール固定構造、及び太陽電池モジュール固定方法

(51)【国際特許分類】

   E04D 13/18 20180101AFI20200109BHJP

   H02S 20/23 20140101ALI20200109BHJP

   H02S 20/24 20140101ALI20200109BHJP

【ＦＩ】

   E04D13/18ETD

   H02S20/23 B

   H02S20/24

【請求項の数】8

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2015-157750(P2015-157750)

(22)【出願日】2015年8月7日

(65)【公開番号】特開2017-36578(P2017-36578A)

(43)【公開日】2017年2月16日

【審査請求日】2018年7月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】504093467

【氏名又は名称】トヨタホーム株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079049

【弁理士】

【氏名又は名称】中島 淳

(74)【代理人】

【識別番号】100084995

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 和詳

(74)【代理人】

【識別番号】100099025

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 浩志

(72)【発明者】

【氏名】笹川 拓也

【審査官】 五十幡 直子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−０１７５５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２２７１１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０６２７３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−０４２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／００８６３８２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｓ ２０／００−２０／３２

Ｅ０４Ｄ １／００−３／４０

Ｅ０４Ｄ １３／００−１５／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

屋根面に固定され、前記屋根面に対して交差する方向に延出する壁を備えた本体部と、
前記本体部に設けられ、前記壁と対向する側に形成された開口部より太陽電池モジュールの端部が挿入されて該端部を挟持し、かつ、固定する挟持部と、
前記挟持部の内側に設けられ、前記太陽電池モジュールの端部に刺突されることで前記太陽電池モジュールと前記本体部とを電気的に接続する突起部と、を有し、
前記壁は、前記挟持部の下方において屈曲されて前記屋根面に沿って前記挟持部の外側まで延出され、平面視で前記挟持部と重ならない位置で前記屋根面に固定されている、
導電性材料で形成された太陽電池モジュール固定部材。

【請求項2】

前記挟持部は、前記本体部の壁の両面にそれぞれ設けられている、
請求項１記載の太陽電池モジュール固定部材。

【請求項3】

前記太陽電池モジュールは、矩形平板状であり、
前記挟持部は、前記太陽電池モジュールの下面を挟持する下壁部を含み、
前記壁の一方の面の下部に設けられた第１の挟持部の前記下壁部の基端部と、前記壁の他方の面の上部に設けられた第２の挟持部の前記下壁部の基端部とが、前記太陽電池モジュールの一辺の長さに応じ、前記壁の延出方向に沿って離間して設けられている、
請求項２記載の太陽電池モジュール固定部材。

【請求項4】

前記挟持部は、前記太陽電池モジュールの上面を挟持する上壁部又は前記太陽電池モジュールの下面を挟持する下壁部を含み、
前記突起部は、該上壁部又は該下壁部の内側に形成され、かつ、前記本体部の側に傾斜して設けられている、
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部材。

【請求項5】

前記挟持部は、前記太陽電池モジュールの上面を挟持する上壁部及び前記太陽電池モジュールの下面を挟持する下壁部を含み、前記上壁部の下面の先端部が前記挟持部の内側に屈曲し、かつ前記下壁部の先端部の上面が所定の位置で垂直方向上向きに突出した状態で、前記太陽電池モジュールを前記屋根面に対し傾斜させた状態で挟持している、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール固定部材。

【請求項6】

太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの一方の端部を前記第１の挟持部により挟持し、当該太陽電池モジュールと異なる太陽電池モジュールの他方の端部を前記第２の挟持部により挟持する請求項３に記載された太陽電池モジュール固定部材と、
前記太陽電池モジュールより出力される電圧を制御するパワーコンディショナと、
を有する太陽光発電システム。

【請求項7】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール固定部材を用いた太陽電池モジュール固定構造であって、
導電性材料で形成され、かつ、先端部が前記屋根面から突出し基端部が天井小梁に立設された固定具を用いて、前記本体部を前記屋根面に固定することで、前記挟持部により挟持される前記太陽電池モジュールと前記天井小梁とを電気的に接続する太陽電池モジュール固定構造。

【請求項8】

請求項１乃至５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュール固定部材を用いた太陽電池モジュール固定方法であって、
前記本体部を前記屋根面に固定する第１の固定工程と、
前記開口部に前記太陽電池モジュールの端部が挿入されて該端部を挟持し、かつ、固定すると共に、前記突起部を前記太陽電池モジュールの該端部に刺突することで、前記太陽電池モジュールと前記本体部とを電気的に接続する第２の固定工程と、
を有する太陽電池モジュール固定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は太陽電池モジュール固定部材、太陽光発電システム、太陽電池モジュール固定構造、及び太陽電池モジュール固定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽電池モジュールを所定の傾斜角をもって固定する架台に接地線を接続した上で突起を設け、太陽電池モジュールやフレームを被覆する絶縁膜を貫通させることにより、太陽電池モジュールやフレームと架台とを電気的に接続する接地方法が知られている。

【0003】

下記特許文献１には、絶縁膜で被覆された導電性フレームを直接載置する載置面上に、微小突起を設けた導電性架台が記載されている。フレームを架台に載置し、固定具を用いて固定する際に、載置面上に設けられた微小突起が、フレームを被覆する絶縁膜を貫通し、微小突起先端がフレームに到達する。これにより、導電性フレーム及び導電性架台が電気的に接続され、この結果、フレームと架台とを接地するための配線工事を行うことなく、フレームと架台とを接地することが可能となる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２１１４３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上記特許文献１に記載の接地方法では、微小突起が載置面上に設けられているため、作業時に作業者や他の部材が突起に触れて傷ついてしまう。一方で、突起に丸みを持たせると絶縁膜を貫通できず、太陽電池モジュールやフレームと架台とを電気的に接続できないという問題があった。

【0006】

本発明は上記事実を考慮し、作業時に作業者や他の部材を傷つけることなく、安全かつ確実に接地することができる太陽電池モジュール固定部材、太陽光発電システム、太陽電池モジュール固定構造、及び太陽電池モジュール固定方法を得ることが目的である。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するために、第１の態様に係る導電性で形成された太陽電池モジュール固定部材は、屋根面に固定され、前記屋根面に対して交差する方向に延出する壁を備えた本体部と、前記本体部に設けられ、前記壁と対向する側に形成された開口部より太陽電池モジュールの端部が挿入されて該端部を挟持し、かつ、固定する挟持部と、前記挟持部の内側に設けられ、前記太陽電池モジュールの端部に刺突されることで前記太陽電池モジュールと前記本体部とを電気的に接続する突起部と、を有し、前記壁は、前記挟持部の下方において屈曲されて前記屋根面に沿って前記挟持部の外側まで延出され、平面視で前記挟持部と重ならない位置で前記屋根面に固定されている。

【0008】

第２の態様に係る太陽電池モジュール固定部材は、第１の態様に係る太陽電池モジュール固定部材において、前記挟持部が、前記壁の両面にそれぞれ設けられている。

【0009】

第３の態様に係る太陽電池モジュール固定部材は、第２の態様に係る太陽電池モジュール固定部材において、前記太陽電池モジュールが、矩形平板状であり、かつ、前記挟持部が、前記太陽電池モジュールの下面を挟持する下壁部を含み、前記壁の一方の面の下部に設けられた第１の挟持部の前記下壁部の基端部と、前記壁の他方の面の上部に設けられた第２の挟持部の前記下壁部の基端部とが、前記太陽電池モジュールの一辺の長さに応じ、前記壁の延出方向に沿って離間して設けられている。

【0010】

第４の態様に係る太陽電池モジュール固定部材は、第１の態様又は 第２の態様に係る太陽電池モジュール固定部材において、前記挟持部が、前記太陽電池モジュールの上面を挟持する上壁部又は 前記太陽電池モジュールの下面を挟持する下壁部を含み、前記突起部が、当該上壁部又は 当該下壁部の内側に形成され、かつ、前記本体部の側に傾斜して設けられている。

【0011】

第５の態様に係る太陽光発電システムは、太陽電池モジュールと、第３の態様に係る太陽電池モジュール固定部材であって、前記太陽電池モジュールの一方の端部を前記第１の挟持部により挟持し、当該太陽電池モジュールと異なる太陽電池モジュールの他方の端部を前記第２の挟持部により挟持する太陽電池モジュール固定部材と、前記太陽電池モジュールより出力される電圧を制御するパワーコンディショナと、を有している。

【0012】

第６の態様に係る太陽電池モジュール固定構造は、第１乃至第４の態様のいずれか１態様に係る太陽電池モジュール固定部材を用いた太陽電池モジュール固定構造であって、導電性材料で形成され、かつ、先端部が前記屋根面から突出し基端部が天井小梁に立設された固定具を用いて、前記本体部を前記屋根面に固定することで、前記挟持部により挟持される前記太陽電池モジュールと前記天井小梁とを電気的に接続する。

【0013】

第７の態様に係る太陽電池モジュール固定方法は、第１乃至第４の態様のいずれか１態様に係る太陽電池モジュール固定部材を用いた太陽電池モジュール固定方法であって、前記本体部を前記屋根面に固定する第１の固定工程と、前記開口部に前記太陽電池モジュールの端部が挿入されて該端部を挟持し、かつ、固定すると共に、前記突起部を前記太陽電池モジュールの該端部に刺突することで、前記太陽電池モジュールと前記本体部とを電気的に接続する第２の固定工程と、を有している。

【0014】

第１の態様に係る太陽電池モジュール固定部材によれば、挟持部に形成された開口部より太陽電池モジュールを挿入する際に、挟持部内側に設けられた突起部が、太陽電池モジュールの端部を刺突し、太陽電池モジュールと本体部とを機械的及び電気的に接続する。これにより、太陽電池モジュールを開口部に挿入するだけで、太陽電池モジュールの固定及び接地ができ、開口部の内側に手を差し込む必要がない。

【0015】

第２の態様に係る太陽電池モジュール固定部材によれば、屋根面に固定される本体部の壁の両面に、挟持部がそれぞれ設けられる。そして、各挟持部に形成された開口部より太陽電池モジュールを挿入する際に、挟持部内側に設けられた突起部が、太陽電池モジュールの端部を刺突し、太陽電池モジュールと本体部とを電気的に接続する。これにより、屋根面と架台、架台と太陽電池モジュール、太陽電池モジュール相互が機械的及び電気的に接続される。

【0016】

第３の態様に係る太陽電池モジュール固定部材によれば、太陽電池モジュールは矩形平板状であり、かつ、壁の両面に設けられた挟持部は、太陽電池モジュールの一辺の長さに応じ離間して設けられている。これにより、太陽電池モジュールの設置傾斜角は、太陽電池モジュールの一辺の長さ及び第１の挟持部の下壁部の基端部と第２の挟持部の下壁部の基端部との距離、により一意に定まる。

【0017】

第４の態様に係る太陽電池モジュール固定部材によれば、挟持部に形成された開口部より太陽電池モジュールを挿入する際に、挟持部内側に設けられた突起部が、太陽電池モジュールの端部を刺突し、太陽電池モジュールと本体部とを電気的に接続する。突起部が本体部の側に傾斜しているため、例えば、突起部が下壁部に形成されている場合、まず太陽電池モジュールの端部が上壁部を伝って本体部に到達する。次いで下壁部を伝って脱落する過程において、下壁部の突起部付近で、下壁部の板厚が急激に大きくなり、太陽電池モジュールに対し、脱落方向と反対向きの反力が働く。

【0018】

第５の態様に係る太陽電池モジュール固定部材によれば、第１の挟持部により太陽電池モジュールの端部を挟持し、同一の壁の他方の面の上部に設けられた第２の挟持部により隣接する太陽電池モジュールの他方の端部を挟持することにより、太陽電池モジュール相互が連結された太陽光発電システムが構築される。

【0019】

第６の態様に係る太陽電池モジュール固定部材によれば、導電性材料で形成され、かつ、先端部が屋根面から突出し基端部が天井小梁に立設された固定具を用いて、本体部を屋根面に固定する。これにより、屋根面を支持する天井小梁と太陽電池モジュールとを機械的及び電気的に接続する。

【0020】

第７の態様に係る太陽電池モジュール固定部材によれば、挟持部に形成された開口部より太陽電池モジュールを挿入する際に、挟持部内側に設けられた突起部が、太陽電池モジュールの端部を刺突し、太陽電池モジュールと本体部とを機械的及び電気的に接続する。これにより、太陽電池モジュールを開口部に挿入するだけで、太陽電池モジュールの固定及び接地ができ、開口部の内側に手を差し込む必要がない。

【発明の効果】

【0021】

以上説明したように、第１の態様に係る太陽電池モジュール固定部材は、突起部の先端が鋭利であっても、作業時に作業者や他の部材を傷つけることなく、安全かつ確実に接地することができるという優れた効果を有する。

【0022】

第２の態様に係る太陽電池モジュール固定部材は、陸屋根の幅方向、長さ方向に長尺である架台のような大型の部材ではなく、軽量かつ小型の本固定部材のみを用いて太陽電池モジュールを固定する。この結果、少ない部品点数及び 重量で、屋根面、架台及び 太陽電池モジュール相互を安全かつ確実に接地することができるという優れた効果を有する。

【0023】

第３の態様に係る太陽電池モジュール固定部材は、太陽電池モジュールの一辺の長さが固定化されている場合でも、第１の挟持部の下壁部の基端部と第２の挟持部の下壁部の基端部との距離を変更することで、太陽電池モジュールの設置傾斜角を任意に設定できる。従って、大量生産、製造コスト削減のため、一辺が所定の長さに固定化された太陽電池セル又は太陽電池モジュールを使用してシステムを構築する場合でも、同一の屋根面上に同一の固定部材を用いて、建造物の方位、屋根形状、屋根傾斜角等に応じた、自由度の高い太陽電池モジュール設置傾斜角の設定が可能となるという優れた効果を有する。

【0024】

第４の態様に係る太陽電池モジュール固定部材は、太陽電池モジュールが開口部外側に脱落することを防ぎ、安全かつ確実に接地することができるという優れた効果を有する。

【0025】

第５の態様に係る太陽光発電システムは、軽量かつ小型の本固定部材のみを用いて、屋根面、架台、隣接する太陽電池モジュールを機械的及び電気的に接続し、安全かつ確実に接地することができるという優れた効果を有する。

【0026】

第６の態様に係る太陽電池モジュール固定構造は、太陽電池モジュール固定部材と天井小梁とが、機械的及び電気的に接続される。天井小梁等の建材には建造物向け接地配線処理が通常施されるため、建材と本固定部材とを接続するだけで、太陽電池モジュール向け接地配線処理、例えば、太陽電池モジュール、固定部材、架台といった太陽光発電システムの構成部品に接地線を接続することなく、太陽電池モジュールを接地することができるという優れた効果を有する。

【0027】

第７の態様に係る太陽電池モジュール固定方法は、突起部の先端が鋭利であっても、作業時に作業者や他の部材を傷つけることなく、安全かつ確実に接地することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】第１実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材が適用された太陽光発電システムの概略図である。

【図2】図１に示される太陽光発電システムが適用された屋根上部の全体斜視図である。

【図3】図１に示される太陽光発電システムが適用された屋根下部の断面図である。

【図4】図３に示される屋根下部及び太陽電池モジュール固定部材の分解斜視図である。

【図5】第１実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材を表す全体斜視図である。

【図6】最前列の太陽電池モジュールに適用される太陽電池モジュール固定部材を表す全体斜視図である。

【図7】最後列の太陽電池モジュールに適用される太陽電池モジュール固定部材を表す全体斜視図である。

【図8】図５乃至図７に示される太陽電池モジュール固定部材を適用して、太陽電池モジュールを設置傾斜角１０度で固定した状態を表す断面図である。

【図9】図５乃至図７に示される太陽電池モジュール固定部材を適用して、太陽電池モジュールを設置傾斜角３０度で固定した状態を表す断面図である。

【図10】第２実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材を表す要部拡大図である。

【図11】第３実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材を表す要部拡大図である。

【発明を実施するための形態】

【0029】

＜第１実施形態＞
以下、図１乃至図９を用いて、本発明に係る太陽電池モジュール固定部材の第１実施形態について説明する。

【0030】

（太陽光発電システムの全体構成）
まず、太陽光発電システムの全体構成について説明する。図１は、太陽光発電システム１０の概略図である。この図に示されるように、太陽光発電システム１０は、太陽電池セル（ｐｎ接合ダイオード）の光起電力効果を利用して、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換する発電方式であり、太陽電池モジュール１２、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８（各太陽電池モジュール固定部材については後述する）、及びパワーコンディショナ２０を主な構成要素とする。

【0031】

太陽光発電システム１０においては、太陽電池セルを並べて配線した太陽電池モジュール１２が、太陽光発電システム１０の仕様に応じて、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８により、建物２２の屋根面２４に固定されている。屋根面２４に固定された太陽電池モジュール１２群は、太陽電池アレイ２６を構成し、接続箱２８に接続されている。接続箱２８では、太陽電池モジュール１２により発電された直流電力をパワーコンディショナ２０に供給し、パワーコンディショナ２０では、直流電力を交流電力に変換し（インバータ）、電力系統に連系するために必要な系統連系保護のための品質制御を行う。パワーコンディショナ２０は、分電盤３０に接続され、分電盤３０では、発電された電力を屋内照明機器等の一般負荷３２に分配すると共に、電力量計３４を介して、商用電力系統３６に連系され、発電された電力が電力会社へと送電される。

【0032】

図２は、図１に示される太陽光発電システム１０が適用された屋根上部の全体斜視図である。

【0033】

太陽電池モジュール１２は、長辺方向及び短辺方向に複数枚並べて配置されており、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８により建物２２の屋根面２４に固定されている。太陽電池モジュール固定部材１４は、建物２２の屋根面２４に対して交差する方向に延出する壁３８の一方の面の下部に設けられた第１の挟持部４０、及び他方の面の上部に設けられた第２の挟持部４２を備えている。太陽電池モジュール固定部材１６は、第１の挟持部４０のみを備え、太陽電池モジュール固定部材１８は、第２の挟持部４２のみを備えている。太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８には、第１のボルト貫通孔４４が設けられ、該第１のボルト貫通孔４４にスタッドボルト４６を貫通させ、上方から第１のナット４８を締結することにより、屋根面２４に固定されている。

【0034】

最前列の太陽電池モジュール１２は、前端部を太陽電池モジュール固定部材１６の第１の挟持部４０により、後端部を太陽電池モジュール固定部材１４の第２の挟持部４２によりそれぞれ挟持され、かつ、固定されている。中間に配置される太陽電池モジュール１２は、前端部を太陽電池モジュール固定部材１４の第１の挟持部４０により、後端部を太陽電池モジュール固定部材１４の第２の挟持部４２によりそれぞれ挟持され、かつ、固定されている。最後列の太陽電池モジュール１２は、前端部を太陽電池モジュール固定部材１４の第１の挟持部４０により、後端部を太陽電池モジュール固定部材１８の第２の挟持部４２によりそれぞれ挟持され、かつ、固定されている。

【0035】

太陽電池モジュール１２の端部には、太陽電池モジュール１２の短辺側の端部に沿って配置された一対の縦枠部５０Ａと、太陽電池モジュールの長辺側の端部に沿って配置された一対の横枠部５０Ｂと、を備えた略矩形上のフレーム５０が形成されている。フレーム５０は、例えばアルマイト耐食処理されたアルミニウムの表面にアクリル塗装した材料で構成されるが、これに限定されるものではない。

【0036】

太陽電池モジュール１２には、例えばスーパーストレートタイプやサブストレートタイプがある。スーパーストレートタイプは、フレーム５０により支持され、耐候性フィルム上に太陽電池セルを配置し、電極と共に太陽電池セルの表面（受光面）を耐衝撃性の強いカバーガラスで被覆し、充填剤により封止されている。サブストレートタイプは、ポリアミド等の電気絶縁性を有する樹脂性のフィルム基板上に太陽電池セルを配置し、電極と共に太陽電池セルの表面（受光面）を光透過性の保護フィルムで被覆し、太陽電池セルとフィルム基材及び太陽電池セルと保護フィルムとは接着剤で接着されている。

【0037】

いずれのタイプでも、太陽電池セルは、例えば、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、ＣＩＧＳ化合物半導体等の光発電素子で構成されている。本実施形態では、太陽電池モジュール１２は矩形平板状であり、例えば、長さが８００〜１６００ｍｍで、幅が７００〜１１００ｍｍで、厚さが４０〜６０ｍｍとされている。なお、太陽電池モジュール１２の寸法はこれに限定されるものではない。

【0038】

また、図示を省略するが、太陽電池モジュール１２の内部に設けられた電極には配線が接続されており、太陽電池モジュール１２のフレーム５０の内側に配線が引き出され、外部の電源と接続される配線処理が施されている。

【0039】

次に、図３及び図４を用いて、太陽光発電システム１０が適用された屋根下部の構造について説明する。図３は、図１に示される太陽光発電システム１０が適用された屋根下部の断面図である。また、図４は、図３に示される屋根下部及び太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８の分解斜視図である。

【0040】

天井大梁（図示は省略）に対し平行に架け渡された天井小梁５２上面には、両端を同一方向に屈曲させたブラケット７４が予め溶接により固着されている。天井小梁５２上には、開口部５６が形成された野地板５４が載置され、ブラケット７４が該開口部５６を貫通している。開口部５６上には、開口部５６を補強するためのシート状の目地補強材５８が貼着され、目地補強材５８上には断熱材６０が積層されている。断熱材６０上にはシート状の保護材６２が積層され、保護材６２上にはシート状の第１の防水材６４が積層されている。第１の防水材６４には開口部６６が形成されており、第１の防水材６４上には、開口部６６に嵌合するように、第１のスペーサ６８が圧着されている。第１のスペーサ６８上には、第２の防水材７０が貼着され、第２の防水材７０上には、第２のスペーサ７２が貼着されている。第２のスペーサ７２上には、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８が載置され、第１のナット４８により締結されている。

【0041】

ブラケット７４は、上壁部７４Ａ、右側壁部７４Ｂ、及び左側壁部７４Ｃを備えた略コ字状を有し、導電性材料により形成されている。上壁部７４Ａには、第２のボルト貫通孔７６が形成され、第２のボルト貫通孔７６には、スタッドボルト４６の基端部が上方から挿入され、挿入されたスタッドボルト４６は、天井小梁５２に離間して立設するよう、上壁部７４Ａの下方に位置する第２のナット７８（ウエルドナット）により締結されている。右側壁部７４Ｂ及び左側壁部７４Ｃは、天井小梁５２に対し略垂直方向に延出するよう、その基端部が天井小梁５２の上面に、予め溶接により固着されている。溶接された右側壁部７４Ｂ及び左側壁部７４Ｃは、天井小梁５２に離間して立設しているスタッドボルト４６を、正面視にて左右より支持している。この結果、該スタッドボルト４６と天井小梁５２とを機械的及び電気的に接続すると共に、スタッドボルトにかかる荷重を左右方向に分散させることができる。

【0042】

ブラケット７４を貫通させる野地板５４の開口部５６は略円形状に形成され、その径はブラケット７４の長さ及び幅よりも大きく、第２の防水材７０の径よりも小さい。開口部５６上に貼着された目地補強材５８は２枚重ね貼りされ、重着部分に第３のボルト貫通孔８０が形成されている。目地補強材５８上に積層される断熱材６０には、スタッドボルト４６の径よりも大きく、開口部５６の径よりも小さい開口部８２が設けられ、断熱材６０上に積層される保護材６２には、スタッドボルト４６の軸心を通る切り込みが施されている。保護材６２上に積層される第１の防水材６４には、開口部５６と略同径の開口部６６が形成され、第１の防水材６４に積層される第１のスペーサ６８は、開口部６６に嵌合するよう、開口部６６と略同径、第１の防水材６４と略同一の厚みに形成されている。第１のスペーサ６８上に接合される第２の防水材７０は、開口部５６、６６よりも径の大きい略円形状に形成され、周縁部は第１の防水材６４に溶着されている。第２の防水材７０上に接合される第２のスペーサ７２は、開口部５６、６６、及び第１のスペーサ６８と略同径に形成されている。この結果、上方より第２のスペーサ７２を圧着する際、第１のスペーサ６８、第１の防水材６４とで空隙が生じにくい。そして、第２の防水材７０により、第１のスペーサ６８、第１の防水材６４の開口部６６を上方から被覆し、外周部を第１の防水材６４に溶着させるため、防水性を向上させることができる。

【0043】

本実施形態のスタッドボルト４６は、第１のスペーサ６８、第２の防水材７０、及び第２のスペーサ７２が、工場においてアセンブリされ、現場において一体として施工されるものを使用しているが、これに限定されるものではない。一部の部材のみにより太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８を固定する場合や、部材の全部が現場において組み立て施工される場合も含む。

【0044】

本実施形態の断熱材６０は、例えばポリスチレンフォーム等の発泡性樹脂で形成されているが、これに限定されるものではない。また、変形しやすい材料を用いる場合には、例えば断熱材６０の開口部８２内において、ナットなど、スタッドボルト４６よりも内径が大きく、該開口部８２の径よりも外径が小さい円環状の部材を挿入し、第１のスペーサ６８及び第２のスペーサ７２が必要以上に陥入することを防止する構成としてもよい。

【0045】

本実施形態の第１の防水材６４及び第２の防水材７０は、ガラス繊維、ポリアミド、ポリエステル等の合成樹脂製の繊維を編み込んだ基布の表面に、撥油性、撥水性に優れたフッ素樹脂を被覆して形成されているが、これに限定されるものではない。

【0046】

（太陽電池モジュール固定部材の詳細構成）
次に、太陽光発電システムに適用される太陽電池モジュール固定部材の詳細構成について説明する。図５に示されるように、太陽電池モジュール固定部材１４は、上述したように、屋根面２４に対して交差する方向に延出する壁３８を備えた本体部８６と、壁３８の一方の面の下部に設けられた第１の挟持部４０及び他方の面の上部に設けられた第２の挟持部４２と、を備えている。

【0047】

本体部８６は、基端部が屋根面２４に沿って延出し、屈曲線８４において、屋根面２４に対して交差する方向に屈曲し、全体としては略Ｌ字状に形成されている。屈曲線８４から先端部にかけての部分は矩形平板上に形成され、壁３８を構成している。基端部から屈曲線８４にかけて、第１のボルト貫通孔４４が形成され、屋根面２４に突出したスタッドボルト４６の先端部を、第１のボルト貫通孔４４に嵌め込む。そして、上方から第１のナット４８により締結することで、本体部８６を建物２２の屋根面２４に固定している。第１のボルト貫通孔４４は、屈曲線８４から第１の挟持部４０の長さ以上に離れた距離に形成されている。この結果、第１のナット４８を締結する工具を、本体部８６の基端部と第１の挟持部４０との間に差し込む必要がないため、工具の幅が限定されない。

【0048】

壁３８の一方の面の下部には第１の挟持部４０が一体に形成されており、太陽電池モジュール１２の前端部を挟持し、かつ、固定している。他方の面の上部には第２の挟持部４２が一体に形成されており、別の太陽電池モジュール１２の後端部を挟持し、かつ、固定している。

【0049】

第１の挟持部４０は、略コ字状に形成されており、上壁部４０Ａ、下壁部４０Ｂ、及び側壁部４０Ｃから構成されている。上壁部４０Ａは、太陽電池モジュール１２の上面を挟持しており、先端部が挟持部内側に屈曲している。下壁部４０Ｂは、太陽電池モジュール１２の下面を挟持しており、先端部の上面が所定の位置で垂直方向上向きに突出し、板厚が急激に大きくなっている。その後、先端に向けて上面が下り傾斜している。側壁部４０Ｃは、上壁部４０Ａの基端部から下壁部４０Ｂの基端部まで、壁３８の延出方向に沿って、平面視にて下方に屈曲している。

【0050】

第２の挟持部４２も同様に略コ字状に形成されており、上壁部４２Ａ、下壁部４２Ｂ、及び側壁部４２Ｃから構成されている。上壁部４２Ａは、太陽電池モジュール１２の上面を挟持しており、先端部が挟持部内側に屈曲している。下壁部４２Ｂは、太陽電池モジュール１２の下面を挟持しており、先端部の上面が所定の位置で垂直方向上向きに突出し、板厚が急激に大きくなっている。その後、先端に向けて上面が下り傾斜している。側壁部４２Ｃは、上壁部４２Ａの基端部から下壁部４２Ｂの基端部まで、壁３８の延出方向に沿って、平面視にて下方に屈曲している。

【0051】

下壁部４０Ｂ、４２Ｂの上面には、略円錐状の第１の突起部９２及び第２の突起部９４が設けられている。第１の挟持部４０の開口部８８及び第２の挟持部４２の開口部９０より太陽電池モジュール１２の端部が挿入されると、突起部９２、９４が太陽電池モジュール１２の該端部に形成された絶縁膜を刺突する。これにより、太陽電池モジュール１２と本体部８６とが機械的及び電気的に接続される。

【0052】

本実施形態では、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８は、アルミニウム合金を押出加工することにより形成されているが、これに限定されるものではなく、例えば鋼製熔融亜鉛めっき、ステンレス鋼を圧延加工、鋳造することにより形成してもよい。

【0053】

図６には、太陽電池モジュール最前列で使用される太陽電池モジュール固定部材１６の全体斜視図が示されている。太陽電池モジュール固定部材１６は、第２の挟持部４２が設けられていない点、本体部８６の基端部が第１の挟持部４０が設けられた面の反対側に屈曲し延出している点、第１のボルト貫通孔４４が屈曲線８４から第１の挟持部４０の長さより短い位置に形成してもよい点を除き、太陽電池モジュール固定部材１４と同様である。なお、第１の挟持部４０で太陽電池モジュール１２の端部を挟持し、第２の挟持部４２では何も挟持しないことにより、太陽電池モジュール固定部材１６に代わり、前述した太陽電池モジュール固定部材１４を太陽電池モジュール最前列で使用しても良い。

【0054】

図７には、太陽電池モジュール最後列で使用される太陽電池モジュール固定部材１８の全体斜視図が示されている。太陽電池モジュール固定部材１８は、第１の挟持部４０が設けられていない点、第２のボルト貫通孔７６が屈曲線８４から第２の挟持部４２の長さより短い位置に形成してもよい点を除き、太陽電池モジュール固定部材１４と同様である。なお、第１の挟持部４０では何も挟持せず、第２の挟持部４２で太陽電池モジュール１２の端部を挟持することにより、太陽電池モジュール固定部材１８に代わり、前述した太陽電池モジュール固定部材１４を太陽電池モジュール最後列で使用しても良い。

【0055】

（作用及び 効果）
次に、施工方法を説明し、施工方法を通し、本実施形態の太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８の作用及び 効果について説明する。

【0056】

屋根面２４から垂直方向上向きに突出したスタッドボルト４６に、上方から太陽電池モジュール固定部材１６に形成された第１のボルト貫通孔４４を嵌め込み、第１のナット４８を仮締めすることにより、太陽電池モジュール固定部材１６を屋根面２４に仮固定する（工程Ａ）。次に、仮固定された太陽電池モジュール固定部材１６の第１の挟持部４０に、最前列の太陽電池モジュール１２の前端部を挿入し、前端部を固定する（工程Ｂ）。次に、該太陽電池モジュール１２の後端部を、太陽電池モジュール固定部材１４の第２の挟持部４２に挿入し、後端部を固定する（工程Ｃ）。次に、太陽電池モジュール固定部材１４に形成された第１のボルト貫通孔４４を、屋根面２４から垂直方向上向きに突出したスタッドボルト４６に嵌め込み、第１のナット４８を仮締めすることにより、太陽電池モジュール固定部材１４を屋根面２４に仮固定する（工程Ｄ）。以上により、平面視にて最前列の太陽電池モジュール１２が仮固定される。

【0057】

次に、太陽電池モジュール固定部材１４の第１の挟持部４０に二番目の列の太陽電池モジュール１２の前端部を挿入し、前端部を固定する（工程Ｅ）。以後、工程Ｃ乃至工程Ｅを、設置する太陽電池モジュールの枚数に応じ繰り返す。そして、最後列の太陽電池モジュール１２の後端部を太陽電池モジュール固定部材１８の第２の挟持部４２を嵌め込み、後端部を固定し（工程Ｆ）、太陽電池モジュール固定部材１８に形成された第１のボルト貫通孔４４を、屋根面２４から垂直方向上向きに突出したスタッドボルト４６に嵌め込み、第１のナット４８を仮締めすることにより、太陽電池モジュール固定部材１８を屋根面２４に仮固定する（工程Ｇ）。以上により、最前列に続く太陽電池モジュール１２が仮固定される。

【0058】

最後に、太陽電池モジュール１２のたわみを調整し、全ての第１のナット４８を本締めすることにより、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８を本固定する（工程Ｈ）。なお、工程Ａ、Ｄ、Ｇ、Ｈは、請求項７の第１の固定工程に、工程Ｂ、Ｃ、Ｅ、Ｆは、請求項７の第２の固定工程に、それぞれ相当する。

【0059】

このように、開口部８８、９０より太陽電池モジュール１２を挿入する際に、各挟持部内側に設けられた突起部９２、９４が、太陽電池モジュール１２の端部を刺突し、太陽電池モジュール１２と本体部８６とを機械的及び電気的に接続する。太陽電池モジュール１２を該開口部８８、９０に挿入するだけで、太陽電池モジュール１２の固定及び接地ができ、各挟持部の内側に手を差し込む必要がない。この結果、突起部９２、９４の先端が鋭利であっても、作業時に作業者や他の部材を傷つけることなく、安全かつ確実に接地することができる。

【0060】

また、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８は、本体部８６の壁３８の両面に、第１の挟持部４０及び第２の挟持部４２がそれぞれ設けられている。各挟持部に形成された開口部８８、９０に太陽電池モジュール１２を挿入する際に、各挟持部内側に設けられた突起部９２、９４が、太陽電池モジュール１２の端部を刺突し、太陽電池モジュール１２と本体部８６とを電気的に接続する。これにより、屋根面２４と架台、架台と太陽電池モジュール１２、太陽電池モジュール１２相互が機械的及び電気的に接続される。この結果、陸屋根の幅方向、長さ方向に長尺である架台のような大型の部材ではなく、軽量かつ小型の本固定部材のみを用いることにより、少ない部品点数及び 重量で、屋根面２４、架台及び 太陽電池モジュール１２相互を安全かつ確実に接地することができる。

【0061】

また、太陽電池モジュール１２は矩形平板状であり、かつ、壁３８の両面に設けられた各挟持部は、太陽電池モジュール１２の一辺の長さに応じ離間して設けられ、各挟持部の開口部８８、９０に太陽電池モジュール１２をそれぞれ挿入する。太陽電池モジュール１２の設置傾斜角は、太陽電池モジュール１２の一辺の長さ及び第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの基端部と第２の挟持部４２の下壁部４２Ｂの基端部との距離、により一意に定まる。図８には、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、及び１８を太陽電池モジュール設置傾斜角を１０度にて、図９には、太陽電池モジュール設置傾斜角を３０度にて固定した状態の断面図が、一例として示されている。

【0062】

太陽電池モジュール１２の、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８により挟持されない辺が直線である場合、太陽電池モジュール設置傾斜角の正接（ｔａｎθ）は、該辺の長さで、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの基端部と第２の挟持部４２の下壁部４２Ｂの基端部との距離を除すことにより定まる。従って、例えば、辺の長さが１０９２ｍｍの場合、太陽電池モジュール設置傾斜角を１０度に設定するには、ｔａｎθは０．１７６であることから、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの基端部と第２の挟持部４２の下壁部４２Ｂの基端部との距離を約１９２ｍｍとすればよく、３０度に設定するには、距離を約６３０ｍｍとすればよい。

【0063】

このように、太陽電池モジュール１２の一辺の長さが固定化されている場合でも、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの基端部と第２の挟持部４２の下壁部４２Ｂの基端部との距離を変更することで、太陽電池モジュール１２の設置傾斜角を任意に設定できる。従って、大量生産、製造コスト削減のため、一辺が所定の長さに固定化された太陽電池セル又は太陽電池モジュール１２を使用して太陽光発電システム１０を構築する場合でも、同一の屋根面２４上に同一の太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８を用いて、建造物の方位、屋根形状、屋根傾斜角等に応じた、自由度の高い太陽電池モジュール設置傾斜角の設定が可能となり、太陽光発電システム１０全体の構築コストを削減することができるという優れた効果を有する。

【0064】

また、第１の挟持部４０により太陽電池モジュール１２の端部を挟持し、同一の壁３８の他方の面の上部に設けられた第２の挟持部４２により隣接する太陽電池モジュール１２の他方の端部を挟持することにより、太陽電池モジュール１２相互が連結された太陽光発電システム１０が構築される。この結果、軽量かつ小型の本固定部材のみを用いて、屋根面２４、架台、隣接する太陽電池モジュール１２を機械的及び電気的に接続し、安全かつ確実に接地することができるという優れた効果を有する。

【0065】

また、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８を使用した固定構造は、導電性材料で形成され、かつ、先端部が屋根面２４から突出し基端部が天井小梁５２に立設されるようにブラケット７４により支持されたスタッドボルト４６を、第１のナット４８で締結することにより、本体部８６を屋根面２４に固定する。これにより、ブラケット７４が予め溶着されている天井小梁５２と太陽電池モジュール１２とが機械的及び電気的に接続される。天井小梁等の建材には建造物向け接地配線処理が通常施されるため、建材と太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８とを接続するだけで、太陽電池モジュール１２向け接地配線処理、例えば、太陽電池モジュール１２、太陽電池モジュール固定部材１４、１６、１８、架台といった太陽光発電システム１０の構成部品に接地線を接続することなく、太陽電池モジュール１２を接地することができる。

【0066】

＜第２実施形態＞
以下、図１０を用いて、本発明に係る太陽電池モジュール固定部材の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一構成の部材には、同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

【0067】

（太陽電池モジュール固定部材の構成）
図１０（Ａ）には、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材１６の要部拡大図が示されている。図１０（Ａ）に示されるように、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材１６は、第１の挟持部４０の上壁部４０Ａに突起部９６が下向きに形成されている点に特徴がある。

【0068】

具体的に説明すると、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材１６は、本体部８６と、第１の挟持部４０と、突起部９６とを備えている。本体部８６は、屋根面２４に固定され、屋根面２４に対して交差する方向に延出する壁３８を備えている。第１の挟持部４０は、壁３８の一方の面に設けられ、壁３８と対向する側に形成された開口部８８より太陽電池モジュール１２の端部が挿入されて該端部を挟持し、かつ、固定する。突起部９６は、第１の挟持部４０の上壁部４０Ａの内側に下向きに設けられ、太陽電池モジュール１２の端部に刺突されることで太陽電池モジュール１２と本体部８６とを電気的に接続する。

【0069】

図１０（Ｂ）には、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材１６の要部拡大図が示されている。図１０（Ｂ）に示されるように、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材１６は、第１の挟持部４０の側壁部４０Ｃに突起部９８が横向きに形成されている点に特徴がある。その他の点は、図１０（Ａ）に示す例と同様である。

【0070】

上記構成によれば、第１の挟持部４０に形成された開口部８８より太陽電池モジュール１２を挿入する際に、第１の挟持部４０の上壁部４０Ａ、側壁部４０Ｃの内側に設けられた突起部９６、９８が、太陽電池モジュール１２の端部を刺突し、太陽電池モジュール１２と本体部８６とを電気的に接続する。太陽電池モジュール１２を開口部８８に挿入するだけで、太陽電池モジュール１２の固定及び接地ができ、挟持部の内側に手を差し込む必要がない。この結果、突起部９６、９８の先端が鋭利であっても、作業時に作業者や他の部材を傷つけることなく、安全かつ確実に接地することができる。

【0071】

なお、本実施形態では太陽電池モジュール固定部材１６の第１の挟持部４０の上壁部４０Ａ、側壁部４０Ｃの内側に突起部９６、９８が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、太陽電池モジュール固定部材１４の第１の挟持部４０の上壁部４０Ａや側壁部４０Ｃ、第２の挟持部４２の上壁部４２Ａや側壁部４２Ｃ、太陽電池モジュール固定部材１８の第２の挟持部４２の上壁部４２Ａや側壁部４２Ｃの内側に突起部が形成されてもよい。

【0072】

＜第３実施形態＞
以下、図１１を用いて、本発明に係る太陽電池モジュール固定部材の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態及び第２実施形態と同一の構成部材には、同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

【0073】

（太陽電池モジュール固定部材の構成）
図１１には、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材の要部拡大図が示されている。図１１に示されるように、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材１６は、突起部１００が、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの内側に形成され、かつ、開口部８８側の面が本体部８６の側に傾斜して設けられている点に特徴がある。

【0074】

具体的に説明すると、本実施形態に係る太陽電池モジュール固定部材１６は、本体部８６と、第１の挟持部４０と、突起部１００とを備えている。本体部８６は、屋根面２４に固定され、屋根面２４に対して交差する方向に延出する壁３８を備えている。第１の挟持部４０は、壁３８の一方の面に設けられ、壁３８と対向する側に形成された開口部８８より太陽電池モジュール１２の端部が挿入されて該端部を挟持し、かつ、固定する。突起部１００は、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの内側に設けられ、太陽電池モジュール１２の端部に刺突されることで太陽電池モジュール１２と本体部８６とを電気的に接続する。

【0075】

突起部１００は、断面形状が直角三角形で、本体部８６側に位置する垂直面１００Ａと、開口部８８側に位置し、本体部８６側に傾斜している傾斜面１００Ｂとを備えている。また、突起部１００は、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの全幅にわたって、壁３８と平行して形成されている。

【0076】

上記構成によれば、突起部１００は、開口部８８側に位置する傾斜面が、本体部８６の側に傾斜し、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの全幅にわたって形成されているため、太陽電池モジュール１２の端部の挿入方向に、深く刺突される。この結果、太陽電池モジュール１２を取り付けた後、開口部８８外側に脱落することを防ぎ、安全かつ確実に接地することができるという優れた効果を有する。

【0077】

なお、本実施形態では太陽電池モジュール固定部材１６の第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂに突起部１００が形成されているが、これに限定されるものではない。例えば、本固定部材の上壁部４０Ａ、太陽電池モジュール固定部材１４の第１の挟持部４０の上壁部４０Ａや下壁部４０Ｂ、第２の挟持部４２の上壁部４２Ａや下壁部４２Ｂ、太陽電池モジュール固定部材１８の第２の挟持部４２の上壁部４２Ａや下壁部４２Ｂの内側に突起部が形成されてもよい。

【0078】

＜本実施形態の補足説明＞
なお、第１乃至第３実施形態では、陸屋根を一例として挙げて説明してきたが、本発明の適用対象 となる屋根には、陸屋根の他、勾配屋根も含まれる。

【0079】

また、第１乃至第３実施形態では、太陽電池モジュール１２のフレーム５０が挟持部により挟持されているが、これに限定されるものではなく、「太陽電池モジュールの端部」には、太陽電池モジュールの側壁も含まれる。従って、本発明には、太陽電池モジュールが導電性フレームに被覆されていない場合においては太陽電池モジュールの側壁を、太陽電池モジュールが導電性フレームに被覆されている場合においては該フレームを、突起部が刺突する場合が含まれる。

【0080】

また、第１乃至第３実施形態では、挟持部は略コ字状に形成され、壁３８の一部が側壁部４０Ｃ、４２Ｃを構成しているが、これに限定されるものではない。「挟持部」には、例えば、断面Ｕ字状のように挟持片が１枚のもの、断面Ｙ字状のように挟持片が２枚のものや、各挟持片の端部がボルトやナットにより連結されているものも含み、挟持片の形状、連結方法に制限されない。

【0081】

また、第１乃至第３実施形態では、太陽電池モジュール１２は矩形平板状であるが、これに限定されるものではなく、例えば、屋根面の形状に合わせた三角形状、台形状も含み、太陽電池モジュールの形状に制限されない。

【0082】

また、第１乃至第３実施形態では、第１の挟持部４０の下壁部４０Ｂの基端部と第２の挟持部４２の下壁部４２Ｂの基端部が壁３８の延出方向に沿って離間して設けられているが、これに限定されるものではない。下壁部が同一線上に形成され、例えば、勾配屋根の屋根面に沿って太陽電池モジュールが平行に設置される場合も含む。

【0083】

また、第１乃至第３実施形態では、太陽電池モジュール１２が長辺方向及び短辺方向に複数枚並べて配置されているが、これに限定されるものではなく、例えば、長辺方向又は短辺方向に一列に配置されている場合や、太陽電池モジュールが１枚の場合も含む。

【0084】

また、第１乃至第３実施形態では、スタッドボルト４６が天井小梁５２から離間して立設され、天井小梁５２に溶着されたブラケット７４がスタッドボルト４６を左右より支持しているが、これに限定されるものではない。スタッドボルトが天井小梁に当接され、左右より支持しない場合も含む。

【符号の説明】

【0085】

１０ 太陽光発電システム
１２ 太陽電池モジュール
１４、１６、１８ 太陽電池モジュール固定部材
２０ パワーコンディショナ
２４ 屋根面
３８ 壁
４０ 第１の挟持部
４０Ａ 上壁部
４０Ｂ 下壁部
４２ 第２の挟持部
４２Ａ 上壁部
４２Ｂ 下壁部
４６ スタッドボルト（固定具）
４８ 第１のナット（固定具）
５２ 天井小梁
７４ ブラケット（固定具）
７８ 第２のナット（固定具）
８６ 本体部
８８、９０ 開口部
９２、９４、９６、９８、１００ 突起部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】