JP2006328887A - 太陽電池モジュール取付金具、設置構造、及び設置方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 太陽電池モジュールを確実に支持でき、屋根下地材側への浸水を防止し、且つ、美感に優れた屋根を形成できる太陽電池モジュール取付金具、設置構造、及び設置方法を提供する。
【解決手段】 本太陽電池モジュール設置構造は、太陽電池モジュール４の勾配下流側先端がルーフィング材２上に固定された取付金具５の係止片５４に係止され、太陽電池モジュール４の勾配上流側端部が桟木上３に載置されるとともに、取付金具５の押え片５３により屋根下地材１側に押圧され、左右に隣り合う太陽電池モジュール４同士の隙間の下にジョイナー６が配設されたものである。
【選択図】 図１

Description

本発明は、屋根に太陽電池モジュールを設置するための太陽電池モジュール取付金具、該太陽電池モジュール取付金具を用いた設置構造、及び設置方法に関する。

住宅等の建築物の屋根の上の空間を利用して、自然エネルギーである太陽光を有効に活用する太陽熱温水器や太陽光発電システムで利用する太陽電池モジュールを屋根の上に載置する住宅が増えている。この太陽光発電システムとは、太陽電池モジュールを利用して発電し、余った電力は電力会社に売り、夜間や発電量が少ない雨の日などは電力会社から購入するシステムであり、省エネ効果に加えて経済的メリットもあり、広く普及してきている。

屋根に太陽光発電システムで利用する太陽電池モジュールを設置する場合、太陽電池モジュール用ラックを屋根に取り付け、該ラックに太陽電池モジュールを設置する構造や、複数の太陽電池モジュールをアルミフレームによりフレーム化し、そのフレームを屋根に設置する構造、太陽電池モジュールを屋根に瓦の代わりに直接葺く構造（例えば、特許文献１参照）等があるが、最後者の構造がラックやアルミフレーム分のコストを抑えることができ、近年は多く用いられている。

この特許文献１の太陽電池モジュールの設置構造では、所定勾配を有する屋根下地材に太陽電池モジュールを長尺状の取付具により取り付けており、太陽電池モジュールの勾配上流側端部は、取付具の遊端部により屋根下地材に向かって弾性付勢されて支持されており、一方、太陽電池モジュールの勾配下流側端部は、抜け止め部材により勾配下流側の取付具の立上り部に押し付けられて支持されている。
特開平１０−４６７７０号公報

しかしながら、特許文献１の太陽電池モジュール設置構造では、太陽電池モジュールの勾配下流側端部は、抜け止め部材により勾配下流側の取付具の立上り部に押し付けられているのみであり、この支持方法では強風や地震等により太陽電池モジュールが外れたり、また太陽電池モジュールの勾配下流側先端が勾配下流側の取付具の立上り部に当接した部分から屋根下地材側に浸水することが懸念される。また、複数の長尺状の取付具が勾配と直交する方向に延びて屋根に配置されており、該取付具が外観上目立ち、屋根の美感を損ねていた。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールを確実に支持でき、屋根下地材側への浸水を防止し、且つ、美感に優れた屋根を形成できる太陽電池モジュール取付金具、設置構造、及び設置方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１記載の太陽電池モジュール取付金具は、所定勾配の屋根下地材にルーフィング材が敷設され、該ルーフィング材上に桟木が勾配方向と直交する方向に延びて所定間隔で固定された屋根に太陽電池モジュールを取り付ける取付金具であって、締着具挿通孔が形成され、前記ルーフィング材上面に固定される屋根当接片と、該屋根当接片の勾配下流端部から該屋根当接片に対して垂直上方に突設された垂直片と、該垂直片の上端部から勾配下流側に突設された押え片と、該押え片の勾配下流端部から前記屋根当接片に対して垂直上方に突設されるとともに、略Ｌ字形状に勾配上流側に折り返され、且つ、該Ｌ字形状の入隅側に弾性部材が配設された係止片と、を具備することを特徴としている。

請求項２記載の太陽電池モジュール設置構造は、所定勾配の屋根下地材にルーフィング材が敷設され、該ルーフィング材上に桟木が勾配方向と直交する方向に延びて所定間隔で固定された屋根に請求項１記載の太陽電池モジュール取付金具を用いて太陽電池モジュールを設置する構造であって、前記太陽電池モジュールの勾配下流側先端が前記ルーフィング材上に固定された前記太陽電池モジュール取付金具の係止片に係止され、前記太陽電池モジュールの勾配上流側端部が前記桟木上に載置されるとともに、前記太陽電池モジュール取付金具の押え片により前記屋根下地材側に押圧され、左右に隣り合う前記太陽電池モジュール同士の隙間の下に鋼板が配設されたことを特徴としている。

請求項３記載の太陽電池モジュール設置方法は、所定勾配の屋根下地材にルーフィング材が敷設され、該ルーフィング材上に桟木が所定間隔で勾配方向と直交する方向に延びて固定された屋根に請求項１記載の太陽電池モジュール取付金具を用いて太陽電池モジュールを設置する方法であって、前記太陽電池モジュール取付金具を前記ルーフィング材を介して屋根下地材に固定する取付金具固定工程と、左右に隣り合う前記太陽電池モジュール同士の隙間の下に配設されるように鋼板を配設する鋼板配設工程と、前記太陽電池モジュールの勾配下流側先端を前記取付金具の係止片に係止するとともに、勾配上流側の端部を前記桟木上に載置する太陽電池モジュール載置工程と、前記太陽電池モジュール取付金具を前記ルーフィング材を介して前記屋根下地材に固定するとともに、前記太陽電池モジュールの勾配上流側端部を前記太陽電池モジュール取付金具の押え片により前記屋根下地材側に押圧して固定する太陽電池モジュール固定工程と、を含むことを特徴としている。

本発明の請求項１の太陽電池モジュール取付金具によれば、太陽電池モジュールは、勾配下流端部が下段に固定された取付金具の係止片により係止され、勾配上流端部が上段に固定された取付金具の押え片により屋根下地材側に押圧して固定されるので、太陽電池モジュールを確実に支持できる。また、この取付金具は、太陽電池モジュール設置後の屋根の外観においては、係止片が見える程度であり、取付金具が目立たず、美感に優れた屋根を形成できる。

請求項２の太陽電池モジュール設置構造によれば、太陽電池モジュールは、勾配下流端部が下段に固定された取付金具の係止片により係止され、勾配上流端部が上段に固定された取付金具の押え片により屋根下地材側に押圧して固定されるので、太陽電池モジュールを確実に支持できる。また、太陽電池モジュールが一部を重ねられて設置されるとともに、隣り合う太陽電池モジュールの隙間の下に鋼板が配設されているため、雨水等の屋根下地材側への浸水を防止できる。さらに、取付金具は、太陽電池モジュール設置後の屋根の外観においては係止片が見える程度であり、取付金具が目立たず、美感に優れた屋根を形成できる。

請求項３の太陽電池モジュール設置方法によれば、太陽電池モジュールの勾配下流端部を下段に固定した取付金具の係止片に係止し、勾配上流端部を上段に固定した取付金具の押え片により屋根下地材側に押圧して固定するので、太陽電池モジュールを確実に支持できる。また、太陽電池モジュールの一部を重ねて設置するとともに、隣り合う太陽電池モジュールの隙間を塞ぐように鋼板を配設するため、雨水等の屋根下地材側への浸水を防止できる。

以下、本発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの設置構造について図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、本実施の形態に係る太陽電池モジュールの設置構造１の概略構成を示す斜視図及び平面図であり、図示するように、屋根下地材１、ルーフィング材２、桟木３、太陽電池モジュール４、取付金具（太陽電池モジュール取付金具）５、及びジョイナー（鋼板）６を主体に構成される。

屋根下地材１は、所定勾配を有しており、垂木等の構造材の上に配設された、いわゆる野地板のことである。ルーフィング材２は、雨水等が屋根面から屋内に浸水しないようにするシート状の防水材であり、屋根下地材１上に敷設されている。

桟木３は、太陽電池モジュール４の位置を決定するためのガイドとなるものであり、屋根下地材１の勾配方向と直交する方向に延びてステンレス製のくぎやネジ等の締着具７でルーフィング材２上に所定間隔で固定されている。また、桟木３は、図２に示すように、上下に隣接する太陽電池モジュール４の後述するケーブル４３同士を接続できるように、所定の位置で途切れた部分３０を形成するように固定されている。

太陽電池モジュール４は、図３乃至図５に示すように、その一部を重ねられて設置されており、ガラス４０と、太陽電池４１と、端子ボックス４２と、ケーブル４３と、及びコネクタ４４とを具備するものである。ガラス４０は、工具等を持って作業をする人が載っても割れない強度を有する板状のガラスであり、厚さは３乃至４ｍｍ程度である。このガラス４０の勾配上流側端部の上面と勾配下流側端部の下面には、ホットメルト等の弾性を有する水密材４５がガラス４０の幅一杯に融着されており、太陽電池モジュール４を設置した際に重なり部分から雨水等が浸水しないようになされている。該ガラス４０の下面には、シート状の太陽電池４１が貼設されており、該太陽電池４１の下面の略中央に端子ボックス４２が配設されている。また、該端子ボックス４２から出力される電流を導くケーブル４３が左右に延びており、該ケーブル４３の先端にケーブル４３同士を接続するコネクタ４４が設置されている。

取付金具５は、図４及び図６に示すように、耐候性を有する鋼板を折り曲げ加工して作製されたものであり、ルーフィング材２上面に当接する屋根当接片５０と、該屋根当接片５０の勾配下流端部から該屋根当接片に対して垂直上方に突設された垂直片５２と、該垂直片５２の上端部から勾配下流側に突設された押え片５３と、該押え片５３の勾配下流端部から前記屋根当接片５０に対して垂直上方に突設され、略Ｌ字形状に勾配上流側に折り返された係止片５４とからなる。

屋根当接片５０には、この取付金具５をルーフィング材２を介して屋根下地材１に固定する締着具７が挿通される締着具挿通孔５１が、固定するのに十分な数だけ形成されている。垂直片５２の高さは、桟木３とガラス４０とガラス４０の上面に溶着された水密材４５の高さを合計した高さと略同じであり、屋根当接片５０を締着具９により屋根下地材１に固定することにより、押え片５３の下面が太陽電池モジュール４の勾配上流側端部の上面に当接し、該端部を屋根下地材１側に押圧するようになされている。係止片５４のＬ字形状の入隅側には、ゴムパッキン等の弾性部材５４が配設されており、太陽電池モジュール４のガラス４０の勾配下流側端部が当接してもガラス４０に振動や衝撃が伝わりにくいようになっている。

この取付金具５の勾配方向と直交する方向の長さは、外観上目立たないように、約５ｃｍ程度が好ましい。また、係止片５４の高さは、押え片５３と弾性体５５とで太陽電池モジュール４の下面に水密材４５が溶着されたガラス４０の勾配下流側先端を挟持できる高さであり、係止片５４の長さは、太陽電池モジュール４のガラス４０の勾配下流側先端を確実に係止できる長さであるが、これらも外観上目立たないように、それぞれ約１ｃｍ乃至２ｃｍ程度が好ましい。

ジョイナー６は、図１、図２及び図５に示すように、左右に隣り合う太陽電池モジュール４の隙間を塞ぐように配設される耐候性を有する鋼板であり、ガルバリウム鋼板等が用いられる。このジョイナー６の勾配上流側は、桟木３上に載置され、勾配下流側は、下段に設置された太陽電池モジュール４のガラス４０の勾配上流側端部の上面、又は最下段に固定された桟木３上にホットメルト等の接着剤６０で固定されている。このジョイナー６により、太陽電池モジュール４同士の隙間から雨水等がルーフィング材側に漏れるのを防止できる。また、ジョイナー６によりガラス４０の面剛性の弱い左右の端部が補強されるため、該端部に人が載ってガラス４０が割れるのを防止できる。

以下、太陽電池モジュール４の設置方法について説明する。この方法は、取付金具固定工程と、鋼板配設工程と、ケーブル接続工程と、太陽電池モジュール載置工程と、太陽電池モジュール固定工程と、とからなる。以下、各工程ついて説明する。

〔取付金具固定工程〕
まず、最下段の桟木３に沿って取付金具５の屋根当接片５０をルーフィング材２上に載置し、取付金具５の締着具挿通孔５１に挿通した締着具７により取付金具５をルーフィング材２を介して屋根下地材１に固定する。このとき、１枚の太陽電池モジュール４を複数の取付金具５で固定するように、所定の間隔で１段分の取付金具５を屋根下地材１に固定する。

〔鋼板配設工程〕
次に、左右に隣り合う太陽電池モジュール４同士の隙間の下に配設されるように、ジョイナー６を太陽電池モジュール４の幅に合わせて１段分配設する。これにより、左右に隣り合う太陽電池モジュール４同士の隙間から雨水等が屋根下地材１側に侵入することを防止できる。このジョイナー６を最下段に配設する場合、ジョイナー６の勾配上流側を最下段の１段上の桟木３の上に載置するとともに、ジョイナー６の勾配下流側を最下段の桟木３の上に接着剤６０により接着して配設する。また、ジョイナー６を最下段以外に配設する場合は、ジョイナー６の勾配上流側端部を桟木３の上に載置するとともに、勾配下流側端部を下段の太陽電池モジュール４のガラス４０の勾配上流側端部の上面に接着剤６０により接着して配設する。

〔ケーブル接続工程〕
そして、１枚目の太陽電池モジュール４のケーブル４３をコネクタ４４を介して屋内側に電流を導くケーブルと接続する。２枚目以降は、隣り合う太陽電池モジュール４のケーブル４３をコネクタ４４を介して接続する。上下に隣り合う太陽電池モジュール４のケーブル４３を接続する場合は、図２に示すように、桟木３が途切れた部分３０にケーブル４３を通して接続する。

〔太陽電池モジュール載置工程〕
ケーブル４３の接続後、太陽電池モジュール４のガラス４０の勾配下流側先端を屋根下地材１に固定された複数の取付金具５の係止片５４に係止するとともに、該ガラス４０の勾配上流側の端部を桟木３上に載置する。

１段分の太陽電池モジュール４を載置するには、太陽電池モジュール４の１枚ごとにこれらケーブル接続工程及び太陽電池モジュール載置工程を繰り返す。

〔太陽電池モジュール固定工程〕
下段の太陽電池モジュール４の載置が終了後、次の段の桟木３に沿って取付金具５を、取付金具固定工程と同様に、締着具７によりルーフィング材２を介して屋根下地材１に固定するが、このとき、下段に載置された太陽電池モジュール４のガラス４０の勾配上流側端部を取付金具５の押え片５３により屋根下地材１側に押圧して固定する。

以降、ケーブル接続工程と太陽電池モジュール載置工程を太陽電池モジュール４の１枚ごとに繰り返して太陽電池モジュール４を１段分載置し、太陽電池モジュール固定工程により１段分の太陽電池モジュール４を固定する工程を繰り返して、屋根に太陽電池モジュール４を設置する。

以上の説明より明らかなように、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール取付金具５、設置構造、及び設置方法によれば、太陽電池モジュール４は、勾配下流端部が下段に固定された取付金具５の係止片５４により係止され、勾配上流端部が上段に固定された取付金具５の押え片５３により屋根下地材１側に押圧して固定されるので、太陽電池モジュール４を確実に支持できる。また、太陽電池モジュール４が一部を重ねられて設置されるとともに、隣り合う太陽電池モジュール４の隙間の下にジョイナー６が配設されているため、雨水等の屋根下地材１側への浸水を防止できる。さらに、取付金具５は、太陽電池モジュール４設置後の屋根の外観においては、係止片５４が見える程度であり、取付金具５が目立たず、美感に優れた屋根を形成できる

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施の形態では、太陽電池モジュール４は、ガラス４０が１枚のものとしたが、ガラス４０を２枚合わせたペアガラスとして強度を増加させてもよい。

本発明の実施形態に係る太陽電池モジュール設置構造の概略構成を示す断面図である。 太陽電池モジュール設置構造の一例を示す平面図である。 太陽電池モジュールの一例を示す斜視図である。 図２のＡ断面図である。 図２のＢ断面図である。 取付金具の一例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 屋根下地材
２ ルーフィング材
３ 桟木
４ 太陽電池モジュール
５ 取付金具（太陽電池モジュール取付金具）
６ ジョイナー（鋼板）
５０ 屋根当接片
５１ 締着具挿通孔
５２ 垂直片
５３ 押え片
５４ 係止片
５５ 弾性部材

Claims (3)

1. 所定勾配の屋根下地材にルーフィング材が敷設され、該ルーフィング材上に桟木が勾配方向と直交する方向に延びて所定間隔で固定された屋根に太陽電池モジュールを取り付ける取付金具であって、
   締着具挿通孔が形成され、前記ルーフィング材上面に固定される屋根当接片と、
   該屋根当接片の勾配下流端部から該屋根当接片に対して垂直上方に突設された垂直片と、
   該垂直片の上端部から勾配下流側に突設された押え片と、
   該押え片の勾配下流端部から前記屋根当接片に対して垂直上方に突設されるとともに、略Ｌ字形状に勾配上流側に折り返され、且つ、該Ｌ字形状の入隅側に弾性部材が配設された係止片と、
   を具備することを特徴とする太陽電池モジュール取付金具。
2. 所定勾配の屋根下地材にルーフィング材が敷設され、該ルーフィング材上に桟木が勾配方向と直交する方向に延びて所定間隔で固定された屋根に請求項１記載の太陽電池モジュール取付金具を用いて太陽電池モジュールを設置する構造であって、
   前記太陽電池モジュールの勾配下流側先端が前記ルーフィング材上に固定された前記太陽電池モジュール取付金具の係止片に係止され、
   前記太陽電池モジュールの勾配上流側端部が前記桟木上に載置されるとともに、前記太陽電池モジュール取付金具の押え片により前記屋根下地材側に押圧され、
   左右に隣り合う前記太陽電池モジュール同士の隙間の下に鋼板が配設されたことを特徴とする太陽電池モジュールの設置構造。
3. 所定勾配の屋根下地材にルーフィング材が敷設され、該ルーフィング材上に桟木が所定間隔で勾配方向と直交する方向に延びて固定された屋根に請求項１記載の太陽電池モジュール取付金具を用いて太陽電池モジュールを設置する方法であって、
   前記太陽電池モジュール取付金具を前記ルーフィング材を介して屋根下地材に固定する取付金具固定工程と、
   左右に隣り合う前記太陽電池モジュール同士の隙間の下に配設されるように鋼板を配設する鋼板配設工程と、
   前記太陽電池モジュールの勾配下流側先端を前記取付金具の係止片に係止するとともに、勾配上流側の端部を前記桟木上に載置する太陽電池モジュール載置工程と、
   前記太陽電池モジュール取付金具を前記ルーフィング材を介して前記屋根下地材に固定するとともに、前記太陽電池モジュールの勾配上流側端部を前記太陽電池モジュール取付金具の押え片により前記屋根下地材側に押圧して固定する太陽電池モジュール固定工程と、
   を含むことを特徴とする太陽電池モジュールの設置方法。

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