JP2015021239A - ハゼ式折板屋根の太陽電池モジュール取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量で、積雪荷重に耐えることができるハゼ式折板屋根の太陽電池モジュール取付け構造を提供する。
【解決手段】ハゼ式折板屋根ＰのハゼＰ１を挟着する固定金具１０を設ける。該固定金具１０の上面に装着して太陽電池モジュールＭを直接支持する受金具２０を設ける。複数の太陽電池モジュールＭを支持する取付け構造を構成する。ハゼＰ１の長手側面に沿って配置する連結金具３０を設ける。隣接する固定金具１０相互を連結金具３０にて連結する。ハゼＰ１を両側から挟着する一対の挟着体１１を固定金具１０に設ける。挟着体１１を連結する連結ボルト１２を固定金具１０に設ける。連結ボルト１２に連結金具３０の長手両端部を連結する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽電池太陽電池をハゼ式折板屋根上に設置する取付け構造に係り、特に、屋根や太陽電池アレイ上に積った積雪荷重によって、太陽電池モジュールや取付け金具の位置ずれを防止するハゼ式折板屋根の太陽電池モジュール取付け構造に関するものである。

太陽電池において、「セル」とは、太陽電池の基本単位で、太陽電池素子そのものを指し、「モジュール」とは、セルを複数枚配列して、屋外で利用できるよう樹脂や強化ガラスなどでパネル化したものである。この「モジュール」は、一般に太陽電池パネルとも呼ばれており、このモジュールを複数枚並べて連続した状態を「アレイ」という。

既存の屋根上に太陽電池を設置する場合、屋根上に架台を構築したうえで、その上面に複数の太陽電池を配置する。この場合の架台は、予めアレイのサイズに形成しておき、その上に複数のモジュールを配置する場合や、モジュール用の架台を複数設置し、各架台に各モジュールを設置する場合などがある。いずれの場合も、屋根上に構築する架台が必要になるので、架台分の重量が増大し、屋根に多くの負担をかける不都合があった。

一方、工場の屋根などに使用され、面積が広い屋根として、ハゼ式折板屋根がある。このハゼ式折板屋根とは、山部と谷部とが交互に折り曲げられた屋根板が連結されるもので、山部の頂部に連結用のハゼが設けられており、このハゼに太陽電池を設置する取付け構造が注目されている（特許文献１、２参照）。

特許文献１に記載の取付け構造は、ハゼを側面から挟着する固定金具を利用して太陽電池モジュール用の架台を構築する構造である。このように、ハゼを挟着する固定金具を利用することで、屋根板に架台用のネジ孔を開穿せずに済み、雨漏りを防止できるというものである。

特許文献２に記載の取付け構造は、ハゼを挟着する固定金具の上面に受金具を連結するもので、この受金具に太陽電池モジュールの側縁部を直接固定する構造である。この取付け構造のように、架台の代わりに受金具を使用することで、屋根上の荷重を軽量化することができる。

実用新案第特開２０１２−１０２５４３号公報 特開２０１２−１６７４５６号公報

特許文献１に記載の取付け構造では、太陽電池モジュール用の架台を構築するものなので、固定金具の上に架台用の支持フレームを井桁状に組み合せる必要がある。そのため、架台分の重量が増大する不都合があった。屋根上に太陽電池を設置する場合、特に降雪地域では屋根上の積雪荷重が問題になるので、できるだけ軽量な取付け構造が適している。そのため、特許文献１のように重量が増大する架台を使用する取付け構造を降雪地域で使用する場合、屋根の補強が必要になるといった不都合が生じる。

一方、特許文献２のごとく、ハゼを挟着する固定金具の上面に受金具を装着し、この受金具に太陽電池モジュールを直接連結する構造によると、固定金具と受金具のみで固定できるので、架台を構築する構造に比べて極めて軽量になり、屋根上の負荷は極めて少なくなる。

一般に、降雪地域において、太陽電池モジュールを設置する場合は、この太陽電池モジュール上に積雪する積雪荷重に耐える強度を想定して設置されている。ところが、当発明者の研究によると、特許文献２のように、固定金具や受金具を使用してハゼ式折板屋根に太陽電池モジュールを連結設置すると、ハゼ式折板屋根上の積雪により、固定金具の挟着位置に位置ずれが生じたり、受金具と太陽電池モジュールとの連結部がずれたりして太陽電池モジュールが破損するおそれがあることが判明した。

すなわち、図５に示すように、ハゼ式折板屋根Ｐでは屋根の傾斜に沿ってハゼＰ１が設けられている。そのため、降雪があると、太陽電池アレイ上の積雪と、太陽電池アレイ周辺の屋根上の積雪とが一体化して繋がり、太陽電池アレイ周辺の積雪が屋根からずり落ちる際に、太陽電池アレイ上の積雪も引きずる作用が生じることが実験で確認されている。

この実験によると、モジュール上に積雪した積雪荷重に、想定外の引っ張り荷重が加わった結果、固定金具の位置ずれが発生し、太陽電池アレイを構成する各モジュールの間隔が広くなり、受金具からモジュールが脱落することが判明した。

そこで、本発明はこのような降雪地域特有の課題を解消すべく創出されたもので、屋根上の軽量化を維持しながら、これまで想定されていなかった積雪荷重＋引っ張り荷重に耐え得る強度を有するハゼ式折板屋根の太陽電池モジュール取付け構造の提供を目的とするものである。

上述の目的を達成すべく本発明における第１の手段は、ハゼ式折板屋根ＰのハゼＰ１を挟着する固定金具１０と、該固定金具１０の上面に装着して太陽電池モジュールＭを支持する受金具２０とを備え、該受金具２０に太陽電池モジュールＭを直接連結して太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュール取付け構造において、ハゼＰ１の長手側面に沿って配置する帯板状の連結金具３０を設け、該ハゼＰ１に沿って隣接する固定金具１０相互を連結金具３０にて連結することにある。

第２の手段の前記固定金具１０は、前記ハゼ式折板屋根Ｐの前記ハゼＰ１を両側から挟着する一対の挟着体１１と、該挟着体１１相互を連結する連結ボルト１２とを備え、該連結ボルト１２に前記連結金具３０の長手端部を連結するように構成したものである。

第３の手段の前記受金具２０は、前記固定金具１０の上面から上方に突出する固定ボルト１３に連結され、前記太陽電池モジュールＭの側縁部を載置せしめる載置具２１と、該載置具２１の上に載置した前記太陽電池モジュールＭの側縁部上に係合して載置具２１にネジ止めする固定具２２とを備え、太陽電池モジュールＭの側縁部を連結するように構成した。

第４の手段の前記連結金具３０は、前記固定金具１０の前記連結ボルト１２に連結するボルト挿通孔３１を自身の長手両端部に形成され、前記ハゼＰ１の長手方向において、該ボルト挿通孔３１の間隔が前記太陽電池モジュールＭを固定する前記固定金具１０の装着位置を示す定規となっているものである。

本発明の請求項１によると、ハゼＰ１の長手側面に沿って配置する帯板状の連結金具３０を設け、ハゼＰ１の長手方向に沿って隣接する固定金具１０相互を連結金具３０にて連結することにより、軽量で、積雪荷重＋引っ張り荷重に耐えることのできる構造になった。しかも、連結金具３０は、ハゼＰ１に沿った帯板状を成しているので、この連結金具３０は積雪が屋根上を移動する際の抵抗を受け難い状態にある。そのため、連結金具３０は、積雪による影響を受けずに固定金具１０の連結強度を効果的に高めることができる。

請求項２のように、前記固定金具１０は、前記ハゼ式折板屋根Ｐの前記ハゼＰ１を両側から挟着する一対の挟着体１１と、該挟着体１１を連結する連結ボルト１２とを備え、該連結ボルト１２に前記連結金具３０の長手端部を連結するように構成したものであるから、各固定金具１０は連結金具３０によって一体化される。この結果、各太陽電池モジュールＭを支持する各固定金具１０が一体化し、太陽電池アレイを強力に支持する効果が生じるものである。

請求項３のごとく、前記受金具２０は、前記固定金具１０の上面から上方に突出する固定ボルト１３に連結され、前記太陽電池モジュールＭの側縁部を載置せしめる載置具２１と、該載置具２１の上に載置した前記太陽電池モジュールＭの側縁部上に係合して載置具２１にネジ止めする固定具２２とを備え、太陽電池モジュールＭの側縁部を連結するように構成したことで、太陽電池モジュールＭを簡単に連結することができる。

請求項４のように、前記連結金具３０は、前記固定金具１０の前記連結ボルト１２に連結するボルト挿通孔３１を自身の長手両端部に形成され、前記ハゼＰ１の長手方向において、該ボルト挿通孔３１の間隔が前記太陽電池モジュールＭを固定する前記固定金具１０の装着位置を示す定尺機能を備えたものであるから、この連結金具３０は、各固定金具１０の連結強度を高めると共に、各固定金具１０を設置する際の定規として利用することができるので、固定金具１０の設置作業を簡略化し、太陽電池モジュールＭの設置工程を合理化することができる。

本発明の実施例を示す使用状態の斜視図である。 本発明の固定金具と連結金具とを示す分解斜視図である。 本発明の固定金具と受金具とを示す分解斜視図である。 本発明の受金具の実施例を示す使用状態の側面図である。 実験での積雪荷重＋引っ張り荷重を示す概略図である。

本発明によると、ハゼ式折板屋根に太陽電池モジュールを設置する取付け構造において、軽量でしかも積雪荷重に耐えることができるなどといった当初の目的を達成した。

以下、本発明の実施例を説明する。本発明は、山部Ｐ２と谷部Ｐ３とが交互に折り曲げられた屋根板が連結されたハゼ式折板屋根Ｐに太陽電池モジュールＭを設置する構造であり、特に、山部Ｐ２の頂部に設けられたハゼＰ１に太陽電池モジュールＭを連結する構造を採用している（図１参照）。

本発明の基本構造は、固定金具１０、受金具２０、連結金具３０にて構成されている（図１参照）。固定金具１０は、ハゼ式折板屋根ＰのハゼＰ１を側面から挟着する金具である。この固定金具１０は、ハゼＰ１を両側から挟着する一対の挟着体１１と、この挟着体１１を連結する連結ボルト１２とを備えている（図２参照）。この連結ボルト１２に後述する連結金具３０を連結するものである。

図示の挟着体１１は、山部Ｐ２の上面に載置する枠体状を成し、一対の挟着体１１を連結ボルト１２が略水平に貫通し、固定ナット１２Ａで連結する（図２参照）。そして、挟着体１１の下端部でハゼＰ１の側面を挟着すると共に、挟着体１１の上面に受金具２０を載置せしめるものである。このとき、挟着体１１の上面から鉛直上方に向けて固定ボルト１３のネジ部を予め突出させてあり、この固定ボルト１３に受金具２０を固定するものである（図３参照）。尚、固定金具１０の構成は、図示例に限られるものではなく、ハゼ式折板屋根ＰのハゼＰ１に固定して受金具２０を連結できるものであれば他の構成でも良い。

受金具２０は、固定金具１０の上面に装着する部材で、この受金具２０に太陽電池モジュールＭを直接連結する（図１参照）。この受金具２０は、載置具２１と固定具２２とを備えている（図３参照）。載置具２１は、固定金具１０の上面から上方に突出する固定ボルト１３に連結される部材であり、この載置具２１上に太陽電池モジュールＭの側縁部を載置するものである。

図示の載置具２１は、固定ボルト１３を貫通せしめる板状の基板２１Ａと、該基板２１Ａの上面に一対の端部当接部２１Ｂを設けたものである（図４参照）。そして、基板２１Ａ上に載置した太陽電池モジュールＭの端部をこの端部当接部２１Ｂに当接させて設置する。図示の端部当接部２１Ｂは一対形成しているので、隣接する太陽電池モジュールＭ相互の端部を同時に設置することができる。

一方、固定具２２は、載置具２１の上に載置した太陽電池モジュールＭの側縁部上に係合して載置具２１にネジ止めする部材であり、この固定具２２により太陽電池モジュールＭの側縁部を載置具２１に連結する構成である（図４参照）。図示の固定具２２は、固定ボルト１３を貫通せしめる板状を成している。そして、載置具２１の上に載置下太陽電池モジュールＭの端部上面にこの固定具２２を重ね、固定具２２上で固定ボルト１３に固定ナット１３Ａを締め付けることで、太陽電池モジュールＭを固定するものである。

このように、各受金具２０に太陽電池モジュールＭを連結することで、屋根上に太陽電池アレイが構成される。尚、受金具２０の構成は、図示例に限られるものではなく、太陽電池モジュールＭの端部のサイズや形状により任意の形状のものを組み合せることができる。

連結金具３０は、ハゼＰ１の長手側面に沿って配置する略帯状の金具である（図２参照）。この連結金具３０は、ハゼＰ１に沿って隣接する固定金具１０相互を連結する。図示の連結金具３０は、自身の長手両端部にボルト挿通孔３１を形成したもので、このボルト挿通孔３１に固定金具１０の連結ボルト１２を通して連結するように構成している。

そのため、連結金具３０は、太陽電池モジュールＭを固定するための固定金具１０の装着位置を示す定規となっている（図２参照）。すなわち、ハゼＰ１への取り付け位置において、連結金具３０のボルト挿通孔３１の間隔が固定金具１０の取付け位置を示すものである。

図示の連結金具３０は、長手両端部を固定金具１０の方向に屈曲した屈曲部３２を形成し、この屈曲部３２にボルト挿通孔３１を開穿している（図２参照）。この屈曲部３２は、ボルト挿通孔３１に固定金具１０の連結ボルト１２を挿通する際に、連結ボルト１２の基端部近くまで挿通させることで、連結ボルト１２との連結強度を高めるものである。また、連結金具３０の長手方向に沿って断面山形状を成す折曲部３３を形成し、連結金具３０全体の強度を高めている。尚、連結金具３０は図示例に限定されるものではなく、連結ボルト１２相互を連結できる構成であれば他の形状に変更することも可能である。

Ｍ 太陽電池モジュール
Ｐ ハゼ式折板屋根
Ｐ１ ハゼ
Ｐ２ 山部
Ｐ３ 谷部
１０ 固定金具
１１ 挟着体
１２ 連結ボルト
１２Ａ 固定ナット
１３ 固定ボルト
１３Ａ 固定ナット
２０ 受金具
２１ 載置具
２１Ａ 基板
２１Ｂ 端部当接部
２２ 固定具
３０ 連結金具
３１ ボルト挿通孔
３２ 屈曲部
３３ 折曲部

Claims (4)

1. ハゼ式折板屋根のハゼを挟着する固定金具と、該固定金具の上面に装着して太陽電池モジュールを直接支持する受金具とを備え、該受金具に太陽電池モジュールを連結して太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュール取付け構造において、ハゼの長手側面に沿って配置する帯板状の連結金具を設け、該ハゼに沿って隣接する固定金具相互を連結金具にて連結することを特徴とする太陽電池モジュール取付け構造。
2. 前記固定金具は、前記ハゼ式折板屋根の前記ハゼを両側から挟着する一対の挟着体と、該挟着体相互を連結する連結ボルトとを備え、該連結ボルトに前記連結金具の長手端部を連結するように構成した請求項１記載の太陽電池モジュール取付け構造。
3. 前記受金具は、前記固定金具の上面から上方に突出する固定ボルトに連結され、前記太陽電池モジュールの側縁部を載置せしめる載置具と、該載置具の上に載置した前記太陽電池モジュールの側縁部上に係合して載置具にネジ止めする固定具とを備え、太陽電池モジュールの側縁部を受金具に連結するように構成した請求項１記載の太陽電池モジュール取付け構造。
4. 前記連結金具は、前記固定金具の前記連結ボルトに連結するボルト挿通孔を自身の長手両端部に形成され、前記ハゼの長手方向において、該ボルト挿通孔の間隔が前記太陽電池モジュールを固定する前記固定金具の装着位置を示す定規となる請求項２記載の太陽電池モジュール取付け構造。

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