JP2015078501A - 太陽電池モジュールの支持屋根材、及び太陽電池モジュールの取り付け器具 - Google Patents

Abstract

【課題】高さ調整を簡便に行うことができ、施工性が良好な太陽電池モジュールの支持屋根材を提供することである。
【解決手段】支持屋根材２０は、軒側屋根材１０１ｙの上に一部を重ねて屋根板上に配置される屋根材である。支持屋根材２０は、固定用金具３０が取り付けられる台座部２１と、上下方向に貫通するネジ孔２２と、ネジ孔２２に挿入され先端が屋根板に当接するネジであって、回転操作により軒側屋根材１０１ｙとその上に重なる一部との間隔を変化させる高さ調整ネジ２３とを備える。
【選択図】図５

Description

本発明は、太陽電池モジュールの支持屋根材、及び太陽電池モジュールの取り付け器具に関する。

太陽電池モジュールは、種々の器具を用いて屋根に取り付けられる（例えば、特許文献１，２参照）。これらの器具を用いて太陽電池モジュールを屋根に取り付ける際には、器具等の高さ調整が必要となる場合がある。特許文献２には、接合部材と横桟の間にスペーサを介在させ、横桟の固定時における高さ調整を行うことが開示されている。

ところで、太陽電池モジュールの固定用金具が設置される支持屋根材の高さを調整する方法としては、図８に示す方法が知られている。この方法では、支持瓦の固定脚の下にクサビを差し込んで支持瓦の高さを調整し、支持瓦とその軒側に配置される一般の瓦との間に所定の隙間を設けている。

特開２０１０−２４２４１５号公報 特開２０１２−１７７２９１号公報

しかし、図８に示す方法は、支持瓦の下に高さ調整用部材であるクサビを設置する必要があるため、施工が容易ではなく作業負荷が大きい。そこで、支持屋根材の高さ調整を簡便に行うことができる、施工性の良い手法が求められている。

本発明に係る太陽電池モジュールの支持屋根材は、軒側屋根材の上に一部を重ねて屋根板上に配置される太陽電池モジュールの支持屋根材であって、太陽電池モジュールの固定用金具が取り付けられる台座部と、上下方向に貫通するネジ孔と、当該ネジ孔に挿入され先端が屋根板に当接するネジであって、回転操作により軒側屋根板とその上に重なる一部との間隔を変化させる高さ調整ネジとを備える。

本発明に係る太陽電池モジュールの取り付け器具は、上記支持屋根材と、金具貫通孔が形成された固定用金具と、金具貫通孔に挿入され台座部を貫通して屋根板に固定される金具固定部材とを備える。

本発明に係る太陽電池モジュールの支持屋根材は、高さ調整を簡便に行うことができ、施工性が良好である。

本発明の実施形態の一例である太陽電池装置が屋根に取り付けられた状態を示す図である。 図１のＡＡ線断面図である。 本発明の実施形態の一例である太陽電池モジュールの取り付け器具（架台フレームを取り外した状態）が屋根に取り付けられた状態を示す図である。 図３のＢＢ線断面図である（高さ調整ネジ及び荷重受け部材は図示せず）。 図３のＣＣ線断面図である。 本発明の実施形態の一例である支持屋根材を示す平面図である（高さ調整ネジ及び荷重受け部材は図示せず）。 図６のＤＤ線断面図である。 従来の施工例を示す図である。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る実施形態について詳細に説明する。
実施形態において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された構成要素の寸法比率などは、現物と異なる場合がある。具体的な寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。

本明細書において、「略＊＊」とは略平行を例に挙げて説明すると、完全に平行はもとより、実質的に平行と認められるものを含む意図である。また、金具、屋根材の「上面」とは、屋根に取り付けられた状態で鉛直上方に向く面を意味し、「下面」とは、屋根に取り付けられた状態で鉛直下方に向く面を意味する。屋根の棟軒方向、桁方向（棟軒方向に直交する方向）の用語は、金具、屋根材についても使用する。

以下では、本発明の実施形態の一例である太陽電池モジュールの取り付け器具１２（以下、単に「取り付け器具１２」という）を用いて、一般屋根材１０１（以下、単に「屋根材１０１」という）が敷き詰められた屋根１００に太陽電池モジュール１１を取り付ける構成を例示する。但し、取り付け器具１２の適用は、屋根１００への太陽電池モジュール１１の取り付けに限定されない。本実施形態の説明に用いる図面では、屋根材１０１として和瓦を示しているが、屋根材は他の形状を有する和瓦や洋瓦、平板瓦等であってもよい。

図１は、本発明の実施形態の一例である太陽電池装置１０を示す図である。
太陽電池装置１０は、太陽電池モジュール１１を取り付け器具１２で固定して構成されている。詳しくは後述するが、取り付け器具１２は、複数の屋根材１０１と共に屋根板上に配置される支持屋根材２０と、当該屋根材に取り付けられる固定用金具３０とを備える（図２等参照）。本実施形態では、太陽電池モジュール１１が架台フレーム４０を介して固定されることから、取り付け器具１２の固定用金具３０に架台フレーム４０が固定される。

太陽電池モジュール１１は、複数の太陽電池素子がガラス板等の保護部材で挟持された太陽電池パネル１３と、パネルの周縁に設置されたモジュールフレーム１４（以下、単に「フレーム１４」という）とを有する。フレーム１４は、太陽電池パネル１３の周縁を保護すると共に、太陽電池モジュール１１を架台フレーム４０に取り付けるための部材としても機能する。フレーム１４は、太陽電池パネル１３の主面と略平行な平面において、太陽電池パネル１３の外側に張り出した断面略Ｌ字状の鍔部１５を有することが好適である。

架台フレーム４０は、例えば、その長手方向が屋根１００の棟軒方向に沿うように配置される。架台フレーム４０の上には、太陽電池モジュール１１のフレーム１４が載せられて固定される。太陽電池モジュール１１は、鍔部１５に取り付けられる略Ｕ字状の押え金具１６を用いて架台フレーム４０に固定することができる。屋根１００の桁方向には、例えば、複数の架台フレーム４０が適当な間隔をあけて互いに略平行に配置される。１つの太陽電池モジュール１１の下には２本の架台フレーム４０を配置することが好適である。

図２は、図１のＡＡ線断面図である。
取り付け器具１２は、支持屋根材２０と、固定用金具３０とを必須構成要素として備える。支持屋根材２０には、台座部２１が形成されており、この台座部２１に固定用金具３０が取り付けられている。固定用金具３０が取り付けられた支持屋根材２０は、例えば、棟軒方向に沿って２つ以上配置され、２つ以上の支持屋根材２０で１本の架台フレーム４０を支持する。

支持屋根材２０は、棟側部分が棟側の屋根材１０１（以下、「棟側屋根材１０１ｘ」とする）の下に位置するように配置される。即ち、支持屋根材２０の棟側部分が棟側屋根材１０１ｘの下に差し込まれたような状態で配置される。また、支持屋根材２０の軒側部分は、軒側の屋根材１０１（以下、「軒側屋根材１０１ｙ」とする）の上に位置するように配置される。即ち、軒側屋根材１０１ｙの棟側部分が固定用金具３０の下に差し込まれたような状態で配置される。

支持屋根材２０は、屋根材１０１と同様に、棟側端部が下方に出っ張って形成された爪部２７と、軒側端部が下方に出っ張って形成された垂れ部２８とを有する。爪部２７は、瓦桟木１０４に引っ掛けられて屋根材のズリ落ちを防止する。垂れ部２８は、軒側屋根材１０１ｙとの間から雨水や塵埃が浸入することを防止する。

支持屋根材２０は、爪部２７、垂れ部２８以外にも屋根材１０１と同様の構成（例えば、桟部、差し込み部）を有し、台座部２１が上方に凸となるように設けられる。なお台座部２１は、桁方向中央近傍に形成されることが好適である。支持屋根材２０の構成材料としては、特に限定されず、軽量セメント（繊維補強軽量セメント）や、アルミニウム等を主成分とする金属材料が例示できる。

詳しくは後述するが、支持屋根材２０は、先端が屋根板に当接し回転操作により軒側屋根材１０１ｙとの間隙を変化させる高さ調整ネジ２３を備える。また、支持屋根材２０は、固定用金具３０の底面に当接して金具を介して伝わる太陽電池モジュール１１等の荷重を受容する荷重受け部材２５を備えることが好適である。

固定用金具３０は、太陽電池モジュール１１を固定するための金具である。本実施形態では、架台フレーム４０を介して太陽電池モジュール１１が固定用金具３０に固定される。架台フレーム４０は、ボルト４１を用いて固定用金具３０の固定片３２に固定することができる。固定用金具３０は、詳しくは後述するように、固定ネジ３４によって屋根板に直接固定されることが好適である。

以下、図３〜図７を参照しながら、取り付け器具１２の構成、特に支持屋根材２０の構成について、さらに詳説する。図３は、取り付け器具１２が屋根１００に取り付けられた状態を示す図である。図４は図３のＢＢ線断面図、図５は図３のＣＣ線断面図である。図６，７は、支持屋根材２０のみを示す図である。

図３〜図５に示すように、取り付け器具１２では、支持屋根材２０の台座部２１に固定ネジ３４を用いて固定用金具３０が取り付けられている。台座部２１は、固定用金具３０を取り付けるための凸状部である。台座部２１は、支持屋根材２０の略中央部分（下方に凸となるように湾曲した部分）の一部が上方に***して形成されている。台座部２１の上面はネジ孔２２等により窪んだ部分を除いて略平坦であり、固定用金具３０を安定に取り付けることができる。

台座部２１に取り付けられる固定用金具３０の形状は、特に限定されず、例えば平面視においてＨ型に形成された基部３１と、基部３１の端部から上方に延出した一対の固定片３２とを有する。

基部３１には、複数（例えば、４つ）の貫通孔３３が形成されている。貫通孔３３は、基部３１の四隅に形成されることが好適である。基部３１は、貫通孔３３に挿入された固定ネジ３４により台座部２１に取り付けられる。本実施形態では、支持屋根材２０の下に位置する野地板１０３上に、瓦木板１０２が取り付けられている。固定ネジ３４は、台座部２１を貫通して瓦木板１０２に固定され、例えば先端が野地板１０３まで達する。即ち、固定用金具３０は、固定ネジ３４によって屋根板に直接固定されており、固定ネジ３４は、負荷重（上方に作用する荷重）を受ける。これにより、固定用金具３０だけでなく支持屋根材２０の引き抜きも防止される。

一対の固定片３２は、基部３１の対向する２辺に沿った端部から上方に延出している。各固定片３２は、その面同士が互いに略平行となり、且つそれらの間に架台フレーム４０を通すことができる間隔を隔てて設けられている。架台フレーム４０の幅と同じもしくは３ｍｍ程度広い間隔として略平行に形成した。各固定片３２は、ボルト孔３５をそれぞれ有し、上記のように、架台フレーム４０は各固定片３２にボルト４１を用いて固定される。

図３〜図７に示すように、支持屋根材２０は、台座部２１の他に、上下方向（支持屋根材２０の厚み方向）に貫通するネジ孔２２と、ネジ孔２２に挿入され先端が屋根板に当接する高さ調整ネジ２３とを備える。なお、高さ調整ネジ２３は、他のネジと異なり、ネジ先端が平面となったものが用いられる。さらに、図５〜図７に示すように支持屋根材２０は、台座部２１に形成された貫通孔２４に挿入される荷重受け部材２５を備える。本実施形態では、瓦木板１０２上に金属板１０５が設置されており、高さ調整ネジ２３の先端は金属板１０５に当接している。また、高さ調整ネジ２３が挿入されるネジ孔２２は、台座部２１に形成されている。ネジ孔２２は、台座部２１以外に形成してもよいが、好ましくは台座部２１に形成する。

ネジ孔２２は、台座部２１の少なくとも２箇所に形成されることが好適である。本実施形態では、台座部２１の固定用金具３０が取り付けられない部分に、２つのネジ孔２２が桁方向に並んで形成されている。ネジ孔２２は、台座部２１の上面から所定の深さまで、高さ調整ネジ２３の頭部よりも大きな直径を有し、当該所定の深さから支持屋根材２０の下面まで、高さ調整ネジ２３の軸部と略同等の直径を有している。当該所定の深さは、高さ調整ネジ２３をネジ孔２２に挿入して支持屋根材２０の高さ調整が完了したときに、高さ調整ネジ２３の頭部が台座部２１の上面から突出せず、且つ頭部が屋根材にめり込まない深さとすることが好ましい。

支持屋根材２０が軽量セメント製である場合、例えば高さ調整ネジ２３の挿入前において、ネジ孔２２の直径（上記所定の深さから下面まで）は高さ調整ネジ２３の軸部の直径よりもやや小さく、またネジ孔２２の壁面にはネジ溝が形成されていない。即ち、高さ調整ネジ２３を挿入することで、ネジ孔２２の壁面が削れてネジ溝が形成される。なお、ネジ孔２２には予めネジ溝が形成されていてもよい。

高さ調整ネジ２３は、ネジの回転操作により軒側屋根材１０１ｙとその上に重なる支持屋根材２０の軒側部分との間隔を変化させる機能を有する。より詳しくは、支持屋根材２０の垂れ部２８を、軒側屋根材１０１ｙの上面から所定長さ（例えば、数ｍｍ程度）浮かせて軒側屋根材１０１ｙと接触しないように、高さ調整ネジ２３によって支持屋根材２０の高さが調整される。これにより、軒側屋根材１０１ｙに太陽電池モジュール１１の荷重や固定用金具３０等の締結荷重がかかり当該屋根材が破損することを防止できる。

高さ調整ネジ２３は、上記のように、先端（軸部の先端）が瓦木板１０２上に設置された金属板１０５に当接している。支持屋根材２０は、高さ調整ネジ２３の先端が金属板１０５に当接した状態でネジをネジ孔２２に深く挿入するほど、即ちネジを締め付けるほど軒側部分が持ち上がり、軒側屋根材１０１ｙとの隙間が大きくなる。換言すると、高さ調整ネジ２３の先端が金属板１０５に当接した状態で高さ調整ネジ２３を緩めるほど軒側部分が下がって、軒側屋根材１０１ｙとの隙間が小さくなる。

高さ調整ネジ２３は、支持屋根材２０の高さを調整すると共に、その荷重を支えている。高さ調整ネジ２３が取り付けられる部分は、支持屋根材２０の厚みが、その他の部分、例えば荷重受け部材２５が取り付けられる部分よりも厚いことが好ましい。即ち、ネジ孔２２は貫通孔２４よりも長いことが好ましい。これにより、高さ調整ネジ２３は、支持屋根材２０との接触面積が大きくなり、屋根材の荷重を安定に支持することができる。

荷重受け部材２５は、固定用金具３０を介して伝わる正荷重（下方に作用する荷重）、即ち太陽電池モジュール１１の重量等による正荷重を受けるための部材である。このため、荷重受け部材２５は、台座部２１に取り付けられる固定用金具３０の基部３１の底（下面）に当接するように設けられることが好ましい。荷重受け部材２５は、貫通孔２４に挿入されて瓦木板１０２に固定され、例えば先端が野地板１０３まで達する。荷重受け部材２５を設けることにより、台座部２１の上面に大きな正荷重が加わることが防止され、屋根板が荷重受け部材２５を介して正荷重を受ける。なお、荷重受け部材２５は、複数（例えば、４つ）設置されることが好適である。

荷重受け部材２５が挿入される貫通孔２４は、ネジ孔２２と同様に、台座部２１を上下方向に貫通して形成されている。各貫通孔２４は、台座部２１において、固定用金具３０の基部３１が載置される部分、即ち基部３１によって覆われる部分に形成される。本実施形態では、４つの貫通孔２４が形成されている。各貫通孔２４は、基部３１の四隅又はその近傍が載せられる部分にそれぞれ形成されることが好適である。これにより、荷重を受けた時に基部３１の四隅近傍に荷重受け部材２５が当接し、より安定に上記正荷重を受けることができる。

本実施形態では、荷重受け部材２５として固定ネジ３４と同様のネジを用いている。ゆえに、ネジの頭部が基部３１の下面に当接するように荷重受け部材２５が設置される。荷重受け部材２５は、例えば、その上端（ネジの頭部）の高さが台座部２１の上面の高さと一致するように、或いは荷重受け部材２５の上端が台座部２１の上面よりも僅かに突出するように設置される。なお、貫通孔２４は、荷重受け部材２５の頭部が台座部２１の上面から突出し過ぎないように、台座部２１の上面から所定の深さまで、荷重受け部材２５の頭部よりも大きな直径を有している。当該所定の深さから支持屋根材２０の下面までの直径は、例えば荷重受け部材２５の頭部の直径よりも大きく、軸部の直径よりも小さい。

台座部２１には、固定ネジ３４の貫通を容易にするためのＶ溝２６を形成しておくことが好適である。本実施形態では、桁方向に沿って互いに略平行に２本のＶ溝２６が形成されている。長いＶ溝２６を形成することにより、桁方向に沿った固定用金具３０の固定位置変更がある程度可能となり施工性が向上する。

上記構成を備えた支持屋根材２０の施工は、高さ調整ネジ２３により軒側屋根材１０１ｙとの隙間を調整（高さ調整）した後、荷重受け部材２５を貫通孔２４に挿入して屋根板に固定することで完了する。荷重受け部材２５が取り付けられた支持屋根材２０の台座部２１には、固定ネジ３４を用いて固定用金具３０が取り付けられる。このとき、固定用金具３０の底に荷重受け部材２５を当接させる。

高さ調整ネジ２３による支持屋根材２０の高さ調整は、支持屋根材２０の軒側部分を軒側屋根材１０１ｙの上に重ねて屋根板上に配置した状態で、ネジ孔２２に挿入した高さ調整ネジ２３を締め付ける又は緩めて行われる。高さ調整ネジ２３の先端が金属板１０５に当接した状態でネジを締め付けると支持屋根材２０の軒側部分が持ち上がり、ネジを緩めると軒側部分が下がる。このように、支持屋根材２０の上面側から高さ調整ネジ２３を回転操作するという簡便な方法によって支持屋根材２０の高さを調整することができる。

以上のように、支持屋根材２０によれば、クサビを屋根材の下に設置する必要がなく、上面側からの高さ調整が可能となる。したがって、支持屋根材２０を備えた取り付け器具１２による太陽電池モジュール１１の取り付けは、施工が容易であり作業負荷の軽減に寄与する。

１０ 太陽電池装置、１１ 太陽電池モジュール、１２ 太陽電池モジュールの取り付け器具、１３ 太陽電池パネル、１４ モジュールフレーム、１５ 鍔部、１６ 押え金具、２０ 支持屋根材、２１ 台座部、２２ ネジ孔、２３ 高さ調整ネジ、２４，３３ 貫通孔、２５ 荷重受け部材、２６ Ｖ溝、２７ 爪部、２８ 垂れ部、３０ 固定用金具、３１ 基部、３２ 固定片、３４ 固定ネジ、３５ ボルト孔、４０ 架台フレーム、４１ ボルト、１００ 屋根、１０１ 一般屋根材、１０１ｘ 棟側屋根材、１０１ｙ 軒側屋根材、１０２ 瓦木板、１０３ 野地板、１０４ 瓦桟木、１０５ 金属板

Claims (5)

1. 軒側屋根材の上に一部を重ねて屋根板上に配置される太陽電池モジュールの支持屋根材であって、
   太陽電池モジュールの固定用金具が取り付けられる台座部と、
   上下方向に貫通するネジ孔と、
   前記ネジ孔に挿入され先端が前記屋根板に当接するネジであって、回転操作により前記軒側屋根材とその上に重なる前記一部との間隔を変化させる高さ調整ネジと、
   を備える、太陽電池モジュールの支持屋根材。
2. 請求項１に記載の支持屋根材において、
   前記ネジ孔は、前記台座部の少なくとも２箇所に形成されている、太陽電池モジュールの支持屋根材。
3. 請求項１又は２に記載の支持屋根材において、
   前記台座部には、台座貫通孔が形成されており、
   前記台座貫通孔に挿入され前記屋根板に固定される部材であって、前記固定用金具が前記台座部に取り付けられたときに当該金具の底に当接する荷重受け部材を備える、太陽電池モジュールの支持屋根材。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の支持屋根材と、
   金具貫通孔が形成された前記固定用金具と、
   前記金具貫通孔に挿入され前記台座部を貫通して前記屋根板に固定される金具固定部材と、
   を備える、太陽電池モジュールの取り付け器具。
5. 請求項４に記載の取り付け器具において、
   前記固定用金具に固定されると共に、前記太陽電池モジュールが固定される架台フレームを備える、太陽電池モジュールの取り付け器具。

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