JP2018102045A - 太陽電池モジュール固定構造及びそこで用いられるアースプレート - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールをレールに固定することにより、アースプレートにより太陽電池モジュールのアースをとる太陽電池モジュール固定構造において、太陽電池モジュールのアース接続を容易、且つ確実に行うことにある。
【解決手段】太陽電池モジュール１０を支持するレール５と、太陽電池モジュール１０の枠体１２を上側からレール５に向けて押し付けて固定する固定金具２１と、固定金具２１とレール５との間に太陽電池モジュール１０を挟んだ状態で、固定金具２１をレール５に締結する締結具２２と、太陽電池モジュール１０が固定金具２１及びレール５により固定された状態で、固定金具２１及び枠体１２間に挟まれて両者間を電気的に接続する導電性平板のアースプレート２３とを備える。アースプレート２３は、２枚の太陽電池モジュール１０の各枠体１２に対向して挟持される一対の挟持部と、該一対の挟持部を一体に連結する連結部とを備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池モジュール固定構造及びそこで用いられるアースプレートに関する。

複数の太陽電池モジュールを長尺の固定フレーム上に並べて固定して構成される太陽光発電設備において、各太陽電池モジュールはアースを取られる。そのため、各太陽電池モジュールは、アースプレートを挟んだ状態で固定フレームに固定されることにより、固定フレームを介してアースされている（特許文献１参照）。

特許文献１の発明では、アースプレートを挟んで各太陽電池モジュールを固定フレームに固定するに際し、アースプレートをボルトに貫通させて固定している。それに対して特許文献２の発明では、アースプレートをボルトに貫通する作業をなくすため、アースプレートをクリップ形状とされている。特許文献２の発明の場合、クリップ形状のアースプレートは、太陽電池モジュールの枠体、若しくは屋根への支持部材（上記固定フレームに相当）に取り付けている。

特開２０１０−２６１２５７号公報 特開２０１６−７３０３７号公報

アースプレートにより太陽電池モジュールのアースをとるためには、アースプレートに対応する位置で太陽電池モジュールをボルト等により固定する必要がある。なぜなら、太陽電池モジュールと固定フレームとの間にアースプレートを挟んで太陽電池モジュールと固定フレームとを電気的に接続するに際し、アースプレートの位置でボルト締結をしないと、アースプレートの相手部材との接触圧が不足して電気接続が不安定になる。それを回避するためには、ボルト締結する位置に対応させてアースプレートを取り付ける必要があるが、ボルト締結する際には固定フレーム及びアースプレートは太陽電池モジュールに被われて目視できない状態となり、両者を対応した位置とすることは容易ではない。

本発明の課題は、太陽電池モジュールを固定フレームに固定することにより、アースプレートにより太陽電池モジュールのアースをとる太陽電池モジュール固定構造において、太陽電池モジュールを固定フレームに固定する際に目視可能な位置にアースプレートを設置することにある。それにより、太陽電池モジュールのアース接続を容易、且つ確実に行うことにある。

第１発明の太陽電池モジュール固定構造は、２枚の太陽電池モジュールの互いに隣接する枠体同士間に裏面側で跨って配置され、各太陽電池モジュールを支持する固定フレームと、２枚の太陽電池モジュールの互いに隣接する枠体を上側から前記固定フレームに向けて押し付けて固定する固定金具と、前記固定金具と前記固定フレームとの間に太陽電池モジュールを挟んだ状態で、前記固定金具を前記固定フレームに締結する締結具と、太陽電池モジュールの各枠体が前記固定金具及び前記固定フレームにより固定された状態で、前記固定金具及び太陽電池モジュールの各枠体間に挟まれて両者間を電気的に接続する導電性平板のアースプレートとを備える。前記アースプレートは、２枚の太陽電池モジュールの各枠体に対向して挟持される一対の挟持部と、該一対の挟持部を一体に連結する連結部と、前記一対の挟持部にそれぞれ設けられ、前記一対の挟持部が前記固定金具及び太陽電池モジュール間に挟持された状態で、太陽電池モジュールの各枠体の表面に対する接触圧を高める突起とを備える。

第１発明によれば、固定金具を用いて太陽電池モジュールを固定フレームに固定するに際し、太陽電池モジュールの枠体の上側と固定金具の下側との間にアースプレートを挿入することにより太陽電池モジュールの枠体を固定フレームに電気接続して、太陽電池モジュールのアースをとることができる。このとき、アースプレートは、固定金具を太陽電池モジュールの上から押し当てる際に、目視して固定金具の下に挿入すればよいので、固定金具を締結する位置で確実、且つ容易にアースプレートを挿入することができる。そのため、アースプレートの挿入位置は、固定金具の直下となって、アースプレートの挟持圧力を高くすることができ、太陽電池モジュールの枠体のアースを確実に行うことができる。

第２発明は、上記第１発明の太陽電池モジュール固定構造に用いられる前記アースプレートであって、前記連結部は、前記一対の挟持部の端部同士間を連結しており、前記一対の挟持部及び前記連結部は、前記固定金具及び太陽電池モジュールの各枠体により挟まれる面がコ字状に形成されている。

第２発明によれば、一対の挟持部及び連結部は、固定金具及び太陽電池モジュールの各枠体により挟まれる面がコ字状に形成されている。そのため、一対の太陽電池モジュールの枠体を一つのアースプレートにより一括してアースすることができる。また、固定金具を締結する際に固定金具の下側へアースプレートを挿入することによりアースプレートを固定金具の下に配置することができる。しかも、連結部を手に持って挿入作業を容易に行うことができる。

本発明の第１実施形態を適用した太陽光発電設備の外観斜視図である。 図１の要部拡大斜視図であり、アースプレートを挿入する様子を示す。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面矢視拡大図である。 第１実施形態のアースプレートの平面図である。 第１実施形態のアースプレートの正面図である。 第１実施形態のアースプレートの使用状態を説明する説明図である。 第１実施形態の固定金具、締結具及びアースプレートの拡大斜視図である。 本発明の第２実施形態の図３に対応する断面図である。 第２実施形態のアースプレートの平面図である。 第２実施形態のアースプレートの正面図である。 第２実施形態のアースプレートの斜視図である。 第２実施形態のアースプレートの使用状態を説明する説明図である。

図１〜７は、本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、建物の屋上等の水平基盤上に太陽電池モジュール１０が南斜面を成すように固定した太陽光発電設備に本発明を適用した例を示す。図１、２では、矢印により水平基盤上に設置した状態の太陽光発電設備の方向を示す。以下の説明において、方向に関する記述は、この方向を基準として行うものとする。なお、本発明の太陽電池モジュール固定構造は、水平基盤上に固定した太陽光発電設備に適用されるものに限定されない。例えば、傾斜屋根に固定した太陽光発電設備に適用されてもよい。

図１のように、複数の太陽電池モジュール１０は、固定フレームを成す長尺のレール５上に一つの平面を成すように固定され、各レール５の左右（東西）端は、主材２により支持されている。主材２は、その前側が前ベース６を介してコンクリート基礎１に固定され、後側が支柱３及び後ベース７を介してコンクリート基礎１に固定されている。コンクリート基礎１は水平基盤上に固定されている。従って、主材２は、後側に支柱３がある分だけ後側が前側より高く支持され、前側が南側、後側が北側となるように配置されている。後ベース７は、筋交４を介して主材２の支柱３から前側に離れた位置に固定されている。図１では、レール５の左端側のみを図示したが、レール５の右端側も線対象に形成されている。

図１〜３のように、各レール５は、上側開放の四角柱形状であり、前後方向に並ぶ２枚の太陽電池モジュール１０の互いに隣接する枠体１２同士間に裏面側で跨って配置されて各太陽電池モジュール１０を支持している。各太陽電池モジュール１０間でレール５の上には、内側固定装置２０が各太陽電池モジュール１０の左右方向辺に２個ずつ配置されて各太陽電池モジュール１０をレール５上に固定している。なお、前後方向両端の太陽電池モジュール１０は、レール５に対して各太陽電池モジュール１０の左右方向辺に２個ずつの側面固定装置３０により固定されている。

図２、３のように、内側固定装置２０は、固定金具２１と、締結具２２と、アースプレート２３とを備える。固定金具２１は、アルミニウム製であり、２枚の太陽電池モジュール１０の互いに隣接する枠体１２を上側からレール５に向けて押し付けて固定する。固定金具２１は、中央部２１ｃが下側に屈曲した形状とされており、その両側部２１ｂの下面で太陽電池モジュール１０の枠体１２を下側に押圧し、中央部２１ｃで２枚の太陽電池モジュール１０の隙間を維持するようにされている。

締結具２２は、固定金具２１とレール５との間に太陽電池モジュール１０の枠体１２を挟んだ状態で、固定金具２１をレール５に固定する。締結具２２は、ボルト２２ａと、ボルト２２ａに裸合されたナットである締結金具２２ｂとを備える。ボルト２２ａは、鋼製であり、固定金具２１の中央部２１ｃに形成された貫通孔２１ａを貫通している。締結金具２２ｂは、アルミニウム製であり、レール５の上端部に内部から係合している。従って、ボルト２２ａを締結金具２２ｂにねじ込むことにより固定金具２１がレール５に向けて押し付けられる。即ち、太陽電池モジュール１０の枠体１２がレール５上で固定金具２１により挟持される。ボルト２２ａの頭部と固定金具２１の中央部２１ｃとの間には、共に鋼製のワッシャ２２ｃとスプリングワッシャ２２ｄが挿入されている。なお、締結具２２は、上記構造に限定されず各種構造を採用することができる。例えば、ボルト２２ａを上記とは逆向きとして頭部をレール５に一体にし、固定金具２１に貫通したボルト２２ａのねじ部に蝶ナットを裸合する構造としてもよい。

アースプレート２３は、ステンレスから成る導電性平板であり、太陽電池モジュール１０の各枠体１２が固定金具２１及びレール５に固定された状態で、固定金具２１及び各枠体１２間に挟まれて両者間を電気的に接続状態とする。アースプレート２３は、図２、４〜７のように、一対の挟持部２３ａと、一対の挟持部２３ａを一体に連結する連結部２３ｂと、一対の挟持部２３ａにそれぞれ設けられた突起２３ｃ、２３ｄとを備える。

一対の挟持部２３ａは、２枚の太陽電池モジュール１０の各枠体１２に対向して固定金具２１及び各枠体１２間に挟持される。突起２３ｃ、２３ｄは、一対の挟持部２３ａが固定金具２１及び各枠体１２間に挟持された状態で、太陽電池モジュール１０の各枠体１２及び固定金具２１の表面に圧接される。突起２３ｃ、２３ｄは、挟持部２３ａにバーリング加工を行うことにより形成されている。突起２３ｃは、バーリング加工を挟持部２３ａの上面側から行うことにより下側に突出するフランジにより形成され、突起２３ｄは、バーリング加工を挟持部２３ａの下面側から行うことにより上側に突出するフランジにより形成される。

このように、一対の挟持部２３ａにはそれぞれ突起２３ｃ、２３ｄが形成されているため、一対の挟持部２３ａが固定金具２１及び各枠体１２間に挟持されたとき、一対の挟持部２３ａは、固定金具２１及び各枠体１２に対してそれぞれ接触圧を確保して電気接続を良好に維持することができる。また、その接触圧によりアースプレート２３が固定金具２１の下から抜け出るのを抑制することができる。しかも、一対の挟持部２３ａにはそれぞれ突起２３ｃ、２３ｄが形成されているため、一対の挟持部２３ａが固定金具２１及び各枠体１２間に挿入される際の方向性をなくして、挿入作業を容易化することができる。

このように内側固定装置２０により太陽電池モジュール１０をレール５に対して固定することにより、前後方向に隣接する太陽電池モジュール１０の各枠体１２は、アースプレート２３、固定金具２１を介して互いに電気接続される。従って、左右方向に隣接する太陽電池モジュール１０の各枠体１２を一箇所で別途電気接続することにより太陽光発電設備の全ての太陽電池モジュール１０の各枠体１２を電気接続することができる。その状態で、一つの枠体１２をアース接続することにより、全太陽電池モジュール１０の枠体１２のアースをとることができる。

図８〜１２は、本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、アースプレート２４の形状を第１実施形態のアースプレート２３の形状に対して変更した点である。その他の点は、両者同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

アースプレート２４は、アースプレート２３と同様に固定金具２１及び太陽電池モジュール１０の枠体１２により挟まれる面がコ字状に形成され、一対の挟持部２４ａとその挟持部２４ａの各端部同士を一体に連結する連結部２４ｂとを備える。第１実施形態のアースプレート２３は、その挟持部２３ａが固定金具２１の下に挿入されたとき、挟持部２３ａは挿入方向で固定金具２１の下面全体を被う大きさとされた（図６参照）。それに対し、アースプレート２４は、その挟持部２４ａが固定金具２１の下に挿入されたとき、挟持部２４ａは挿入方向で固定金具２１の下面の半分程度を被う大きさとされている（図１２参照）。

アースプレート２４の挟持部２４ａの先端には、４つの角部にそれぞれ折曲部２４ｃ、２４ｄ（本発明の突起に相当）が形成されている。折曲部２４ｃは、挟持部２４ａの角部の一つが上側に折り曲げられ、上側に突出した先端は先鋭な形状とされている。また、折曲部２４ｄは、挟持部２４ａの角部の一つが下側に折り曲げられ、下側に突出した先端は先鋭な形状とされている。上述のようにアースプレート２４の挟持部２４ａは、アースプレート２３の挟持部２３ａより挿入方向で短くされており、各折曲部２４ｃ、２４ｄは、アースプレート２４の挿入方向で固定金具２１の下面の中央部に位置して、各折曲部２４ｃ、２４ｄは、固定金具２１及び太陽電池モジュール１０の枠体１２との接触圧を高めるように機能する。従って、各折曲部２４ｃ、２４ｄは、第１実施形態の各突起２３ｃ、２３ｄと同様に機能することができる。

第１実施形態及び第２実施形態によれば、固定金具２１を太陽電池モジュール１０の上から押し当てる際に、アースプレート２３又は２４を、目視により固定金具２１の下に挿入することができ、固定金具２１を締結する位置にアースプレート２３又は２４を容易、且つ確実に挿入することができる。そのため、アースプレート２３又は２４の挿入位置は、固定金具２１の直下となって、アースプレート２３又は２４の挟持圧力を高くすることができ、太陽電池モジュール１０の枠体１２のアースを確実に行うことができる。

また、アースプレート２３又は２４の一対の挟持部２３ａ又は２４ａ及び連結部２３ｂ又は２４ｂは、固定金具２１及び太陽電池モジュール１０の枠体１２により挟まれる面がコ字状に形成されている。そのため、一対の太陽電池モジュール１０の枠体１２を一つのアースプレート２３又は２４により一括してアースすることができる。また、固定金具２１を締結する際に固定金具２１の下側へアースプレート２３又は２４を挿入することによりアースプレート２３又は２４を固定金具２１の下に配置することができる。しかも、連結部２３ｂ又は２４ｂを手に持って挿入作業を容易に行うことができる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。

１ コンクリート基礎
２ 主材
３ 支柱
４ 筋交
５ レール（固定フレーム）
６ 前ベース
７ 後ベース
１０ 太陽電池モジュール
１１ 太陽電池パネル
１２ 枠体
２０ 内側固定装置
２１ 固定金具
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 両側部
２１ｃ 中央部
２２ 締結具
２２ａ ボルト
２２ｂ 締結金具
２２ｃ ワッシャ
２２ｄ スプリングワッシャ
２３、２４ アースプレート
２３ａ、２４ａ 挟持部
２３ｂ、２４ｂ 連結部
２３ｃ、２３ｄ 突起
２４ｃ、２４ｄ 折曲部（突起）
３０ 側面固定装置

Claims (2)

1. ２枚の太陽電池モジュールの互いに隣接する枠体同士間に裏面側で跨って配置され、各太陽電池モジュールを支持する固定フレームと、
   ２枚の太陽電池モジュールの互いに隣接する枠体を上側から前記固定フレームに向けて押し付けて固定する固定金具と、
   前記固定金具と前記固定フレームとの間に太陽電池モジュールを挟んだ状態で、前記固定金具を前記固定フレームに締結する締結具と、
   太陽電池モジュールの各枠体が前記固定金具及び前記固定フレームにより固定された状態で、前記固定金具及び太陽電池モジュールの各枠体間に挟まれて両者間を電気的に接続する導電性平板のアースプレートとを備え、
   前記アースプレートは、
   ２枚の太陽電池モジュールの各枠体に対向して挟持される一対の挟持部と、
   該一対の挟持部を一体に連結する連結部と、
   前記一対の挟持部にそれぞれ設けられ、前記一対の挟持部が前記固定金具及び太陽電池モジュール間に挟持された状態で、太陽電池モジュールの各枠体の表面に対する接触圧を高める突起とを備える太陽電池モジュール固定構造。
2. 請求項１の太陽電池モジュール固定構造に用いられる前記アースプレートであって、
   前記連結部は、前記一対の挟持部の端部同士間を連結しており、前記一対の挟持部及び前記連結部は、前記固定金具及び太陽電池モジュールの各枠体により挟まれる面がコ字状に形成されているアースプレート。
   
   

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