JPWO2015056396A1 - 太陽電池モジュールの取り付け器具 - Google Patents

Abstract

取り付け器具１２は、屋根材１０１の下に配置されて屋根板に固定される第１固定部２１、及び屋根材１０１の上面よりも上に延びて太陽電池モジュール１１の固定に用いられる第２固定部２２を有する金具２０と、屋根材１０１と隣接配置される屋根材であって、金具２０を収容する凹部３１が上面に形成された凹部付き屋根材３０とを備える。

Description

本発明は、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）。特許文献１には、取り付け器具の一例として、一端側が野地板等に固定され、他端側が屋根瓦同士の隙間から瓦の上へ延び出した金具が開示されている。

特開２０１０−２４２４１５号公報 特開２０１２−１７７２９１号公報

ところで、上記金具を取り付けた場合、金具と、金具に重畳するように配置される屋根瓦とが干渉し、屋根瓦が不安定な状態で設置されることがある。このため、現状では、当該屋根瓦の下面を施工時に削って、かかる干渉を防止している（図９参照）。しかし、このような加工作業は手間がかかるため、当該作業を必要としない施工性の良い取り付け器具が求められている。

本発明に係る太陽電池モジュールの取り付け器具は、一般屋根材の下に配置されて屋根板に固定される第１固定部、及び一般屋根材の上面よりも上に延びて太陽電池モジュールの固定に用いられる第２固定部を有する金具と、一般屋根材と隣接配置される屋根材であって、金具を収容する凹部が上面に形成された凹部付き屋根材とを備える。

本発明に係る太陽電池モジュールの取り付け器具は、施工時に屋根材の加工作業が不要であり、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。 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２のＡＡ線断面図（接続金具は図示せず）である。 本発明の実施形態の一例である取り付け器具を構成する金具を示す正面図である。 本発明の実施形態の一例である取り付け器具を構成する金具を示す平面図である。 本発明の実施形態の一例である取り付け器具を構成する凹部付き屋根材を示す正面図である。 図６のＢＢ線断面図である。 図６のＣＣ線断面図である。 従来の施行例を示す図である。

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、第１固定部２１及び第２固定部２２を有する金具２０（図２等参照）と、金具２０を収容する凹部３１が上面に形成された凹部付き屋根材３０（図２等参照）とを備える。本実施形態では、太陽電池モジュール１１が架台フレーム５０を介して固定されることから、取り付け器具１２の金具２０の第２固定部２２に接続金具４０（図２参照）が取り付けられ、架台フレーム５０が該接続金具４０に固定される。

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５０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５０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５０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５０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５０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５０を配置することが好適である。

図２は、取り付け器具１２と接続金具４０が屋根１００に取り付けられた状態を示す。
取り付け器具１２の金具２０は、その第２固定部２２が隣接配置された屋根材１０１と凹部付き屋根材３０との間から上方に突出した状態で取り付けられる。第２固定部２２は、各屋根材の上面よりも上に延びており、ここには接続金具４０が固定される。接続金具４０は、例えば、第２固定部２２に形成されたボルト孔２５にボルト２６を取り付けることで固定される。

接続金具４０は、平板状の基部４１と、基部４１の端部から下方に延出した下部固定片４２と、基部４１の対向する２辺に沿った端部から上方に延出した一対の上部固定片４３とを有する。下部固定片４２は、ボルト２６を挿入可能なボルト孔４４を有し、ボルト２６を用いて第２固定部２２に固定される。一対の上部固定片４３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５０を通すことができる間隔を隔てて設けられる。各上部固定片４３は、ボルト孔４５をそれぞれ有し、架台フレーム５０は各上部固定片４３にボルト止めされる。

以下、図３〜図８を参照しながら、取り付け器具１２の構成について、さらに詳説する。図３は、図２のＡＡ線断面図である。図４，５は金具２０を示す図、図６〜図８は凹部付き屋根材３０を示す図である。

図３に示すように、取り付け器具１２は、金具２０と、凹部付き屋根材３０とを必須構成要素として備える。金具２０は、その第１固定部２１が屋根材１０１の下に配置され、凹部付き屋根材３０は、当該屋根材１０１の軒側に配置される。金具２０の第２固定部２２は、上記のように、屋根材１０１と凹部付き屋根材３０との間から延び、凹部付き屋根材３０の上方に突出している。本実施形態では、凹部付き屋根材３０の棟側部分が屋根材１０１及び金具２０の下に位置するように配置される。即ち、凹部付き屋根材３０の棟側部分が屋根材１０１及び金具２０の下に差し込まれたような状態で配置される。

図４，５に示すように、金具２０は、第１固定部２１から所定長さ離れた位置に第２固定部２２を有することが好適である。当該所定長さは、屋根材１０１と凹部付き屋根材３０との重なり幅等を考慮して設定される。本実施形態では、金具２０の長手方向一端側に第１固定部２１が、長手方向他端側に第２固定部２２がそれぞれ設けられている。第２固定部２２は、第１固定部２１に対して略垂直に設けられている。金具２０の幅は、第１固定部２１から第２固定部２２まで略一定である。

金具２０は、１枚の金属板を曲げ加工して形成されることが好適である。即ち、第２固定部２２は、金属板を第１固定部２１に対して略垂直に折り曲げて形成されることが好適である。また、金具２０の幅方向端部には、補強や締結部材の保護等の観点から、第１固定部２１の上面等に対して略垂直な壁が形成されている。この壁は、金属板の端部を折り曲げて形成することができる。

第１固定部２１は、屋根板に固定される部分であって、屋根材１０１の下に差し込まれたような状態で屋根板に固定されている。第１固定部２１は、例えば、複数のネジ孔２３を有し、各ネジ孔２３に挿入された複数の固定ネジ２４によって屋根板に固定される。本実施形態では、野地板１０３上に設置された瓦木板１０２に第１固定部２１が固定されている。なお、固定ネジ２４は、瓦木板１０２を貫通して野地板１０３まで達している。第１固定部２１は、幅方向端部を除いて略平坦であり瓦木板１０２に隙間なく接している。

第２固定部２２は、太陽電池モジュール１１の固定に用いられる部分である。第２固定部２２は、屋根材１０１と凹部付き屋根材３０との間から上方に突出して屋根材１０１の上面よりも上まで延びている。太陽電池モジュール１１は、接続金具４０及び架台フレーム５０を介して、この第２固定部２２に固定される。

第１固定部２１と第２固定部２２との間には、幅方向端部を除いて略平坦な中間部２７が設けられている。中間部２７の長さＬ₂₇（金具２０の長手方向に沿った長さ）は、屋根材１０１と凹部付き屋根材３０との重なり幅よりもやや長く設定される。これにより、第１固定部２１を屋根板に固定し、且つ第２固定部２２を屋根材１０１の上面よりも上に延ばした金具２０の設置形態が可能となる。本実施形態では、中間部２７が第２固定部２２側よりも第１固定部２１側が上に位置するようにやや傾斜している。また、中間部２７と第１固定部２１との間に段部２８が形成されている。段部２８は、中間部２７が第１固定部２１よりも上に位置するように金属板を折り曲げて形成されている。

図６〜図８に示すように、凹部付き屋根材３０は、金具２０を収容する凹部３１が上面に形成された屋根材である。凹部付き屋根材３０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３２と、軒側端部が下方に出っ張って形成された垂れ部３３とを有する。爪部３２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３３は、凹部付き屋根材３０の軒側に配置される屋根材１０１の上面に略接触して各屋根材の隙間から雨水や塵埃が浸入することを防止する。

凹部付き屋根材３０は、爪部３２、垂れ部３３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、桁方向中央近傍が下方に凸となるように湾曲している。凹部３１は、詳しくは後述するように、当該桁方向中央近傍に形成されることが好適である。凹部付き屋根材３０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。

凹部３１は、凹部付き屋根材３０の棟側端部から長さＬ₃₁（棟軒方向に沿った長さ）、幅Ｗ₃₁（桁方向に沿った長さ）、深さＤ₃₁で形成される窪みである。本実施形態では、金具２０の中間部２７が凹部３１に収まっている。凹部３１の長さＬ₃₁は、屋根材１０１と凹部付き屋根材３０との重なり幅よりもやや長く設定される。また、長さＬ₃₁は中間部２７の長さＬ₂₇よりもやや長く設定されることが好ましい。幅Ｗ₃₁は、凹部３１の全長に亘って略一定である。

凹部３１は、金具２０が屋根材１０１と接触しない状態で金具２０を収容可能に形成されることが好ましい（図３参照）。金具２０を屋根材１０１と接触させないことで、金具２０の屋根材１０１に対する干渉を確実に防止できる。具体的には、金具２０の形状、寸法、及び配置等に基づいて、金具２０と屋根材１０１とが接触しないように、凹部３１の形状、長さＬ₃₁、幅Ｗ₃₁、深さＤ₃₁、及び配置等を設定する。さらに、凹部３１は、金具２０が凹部付き屋根材３０と接触しない状態で金具２０を収容可能に形成されることが好ましい。

例えば、凹部３１は、長さＬ₃₁を中間部２７の長さＬ₂₇よりも長くすると共に、幅Ｗ₃₁を中間部２７の幅Ｗ₂₇よりも広くする。深さＤ₃₁は、両端の壁の高さを含めた中間部２７の厚みよりも深くすることが好ましい。

凹部３１の軒側端部の壁面は、屋根に固定された状態において、上部が下部よりも軒側に位置するように傾斜していることが好適である。これにより、凹部３１に入り込んだ雨水等を容易に流出させることができる。また、凹部３１、金具２０、及び屋根材１０１の隙間には、防水パッキン３６を設置することが好適である。

凹部３１は、凹部付き屋根材３０の構成材料の厚みを部分的に薄くして形成されてもよいが、耐久性等の観点から、好ましくは他の部分と同じ厚みを確保して形成される。即ち、凹部３１の下側には、下方に突出する凸部が形成される。

凹部付き屋根材３０は、凹部３１を挟んだ桁方向両側に屋根材１０１が当接可能な荷重受け部３４を有することが好適である。凹部３１は、例えば、屋根材１０１と重なる棟側部分の桁方向中央近傍において、部分的に形成される。凹部３１の幅Ｗ₃₁は、例えば、中間部２７の幅Ｗ₂₇の１．１倍〜１．５倍程度に設定される。この場合、優れた施工性を維持しながら、屋根材１０１の荷重を凹部付き屋根材３０の上面（荷重受け部３４）で受けることができ、また防水性もより良好なものとなる。

凹部付き屋根材３０は、凹部３１の直下に位置する下面から突出した脚部３５を有することが好適である。脚部３５は、例えば、野地板１０３に当接する程度の突出長さを有する。脚部３５を設けることで、金具２０を介して凹部３１の上面に大きな荷重が加わった場合でも当該荷重を野地板１０３に逃がすことができる。これにより、垂れ部３３と略接触する軒側の屋根材１０１に大きな荷重が加わらないようにし、当該屋根材の破損を防止できる。

脚部３５は、金具２０の第２固定部２２の直下に位置することが好ましい。これにより、金具２０から伝わる荷重を効率良く受容できる。脚部３５の個数は特に限定されないが、好ましくは凹部３１の幅方向両側に２つの脚部３５を設ける。また、脚部３５の突出長さを棟側から軒側に向かって次第に長くし、脚部３５の野地板１０３に当接する面（下面）を野地板１０３に合わせて傾斜させることが好ましい。これにより、脚部３５の安定性が高まる。

以上のように、取り付け器具１２によれば、金具２０が凹部付き屋根材３０の上面に形成された凹部３１に収容される。このため、金具２０の上に配置される屋根材１０１が金具２０によって押し上げられることがなく、屋根材１０１を施工時に加工する必要がない。したがって、取り付け器具１２を用いた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 金具、２１ 第１固定部、２２ 第２固定部、２３ ネジ孔、２４ 固定ネジ、２５，４４，４５ ボルト孔、２６ ボルト、２７ 中間部、２８ 段部、３０ 凹部付き屋根材、３１ 凹部、３２ 爪部、３３ 垂れ部、３４ 荷重受け部、３５ 脚部、３６ 防水パッキン、４０ 接続金具、４１ 基部、４２ 下部固定片、４３ 上部固定片、５０ 架台フレーム、１００ 屋根、１０１ 一般屋根材、１０２ 瓦木板、１０３ 野地板、１０４ 瓦桟木

Claims (5)

1. 一般屋根材の下に配置されて屋根板に固定される第１固定部、及び前記一般屋根材の上面よりも上に延びて太陽電池モジュールの固定に用いられる第２固定部を有する金具と、
   前記一般屋根材と隣接配置される屋根材であって、前記金具を収容する凹部が上面に形成された凹部付き屋根材と、
   を備える、太陽電池モジュールの取り付け器具。
2. 請求項１に記載の取り付け器具において、
   前記凹部付き屋根材は、前記凹部が形成された棟側部分が前記一般屋根材及び前記金具の下に位置するように配置され、
   前記凹部は、前記金具が前記一般屋根材と接触しない状態で前記金具を収容可能に形成されている、太陽電池モジュールの取り付け器具。
3. 請求項２に記載の取り付け器具において、
   前記凹部付き屋根材は、前記凹部を挟んだ両側に前記一般屋根材が当接可能な荷重受け部を有する、太陽電池モジュールの取り付け器具。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の取り付け器具において、
   前記凹部付き屋根材は、前記凹部の直下に位置する下面から突出した脚部を有する、太陽電池モジュールの取り付け器具。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載の取り付け器具において、
   前記金具の前記第２固定部に固定される接続金具と、
   前記接続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と、
   を備える、太陽電池モジュールの取り付け器具。

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