JP2011084984A - 構造物支持具、それを用いた太陽電池モジュールシステム、及びそれを用いた構造物施工方法 - Google Patents

構造物支持具、それを用いた太陽電池モジュールシステム、及びそれを用いた構造物施工方法 Download PDF

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Abstract

【課題】垂木を土台として用いる場合に、その施工手順が簡単でありながら、強度の点でも優れた構造物支持具を提供する。
【解決手段】固定ベース22の各鍔22dを垂木の上面に載せて、固定ベース22を位置決めし、複数本の木ネジを各鍔22dの穿孔22eを通じて垂木にねじ込んで締め付けて、固定ベース22を垂木に固定する。ワッシャ部24を固定ベース22の主板22a上に載せて、ワッシャ部24の各爪24cを固定ベース22のスライド孔22fに挿入し、各爪24c間に移動部23を挟み込み、ワッシャ部24を移動部23と共に移動させて、移動部23を位置決めする。連結軸21の下端の雄ネジ部21cを屋根瓦の頂部の穿孔に通し、更に下端の雄ネジ部21cをワッシャ部24の穿孔24d及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込んで締め付ける。
【選択図】図5

Description

本発明は、屋根の垂木上に太陽電池モジュール等の構造物を支持するのに好適な構造物支持具、それを用いた太陽電池モジュールシステム、及びそれを用いた構造物施工方法に関する。
例えば、特許文献1には、太陽電池モジュールを屋根上に取り付けるための支持装置が記載されている。この支持装置では、図24に示すように垂木101、野地板102、及び屋根瓦103からなる屋根への適用を前提としており、長形の基盤104を垂木101とは直交するように野地板102上に配置して、各垂木101の箇所で、複数の釘を基盤104を介して垂木101に打ち込んで、基盤104を固定している。各垂木101の間に挟まれる基盤104の平板部分に垂木とは直交する方向に延びるスライド孔104aを形成し、このスライド孔104aにボルト105を移動自在に通して、ボルト105をスライド孔104aに沿う任意位置に固定し、ボルト105を屋根瓦103の孔を通じて突設している。そして、複数本のボルト105を屋根上に配列し、各ボルト105の上端に数本の縦桟106を固定し、各縦桟106上に数本の横桟107を固定し、各横桟107上に太陽電池モジュールを固定支持している。
実用新案登録第3084621号公報
ところで、特許文献1の装置では、基盤104が複数本の垂木101にわたり、基盤104が長くなっている。このため、既存の屋根に太陽電池モジュールを設置する場合は、基盤104に沿う複数の屋根瓦103を一旦取り外して、これらの屋根瓦103の下の野地板102部分を露出させて、ここに基盤104を取り付け、これらの屋根瓦103を野地板102に再び載せる必要があり、その施工手順が煩雑であった。
また、基盤104を短くするにしても、基盤104のスライド孔104aの両側の各垂木101の箇所で、基盤104を固定支持していることから、基盤104の長さとして少なくとも2本の垂木101の間隔が必要となる。従って、基盤104を短くしたとしても、2本の垂木101の間の複数の屋根瓦103を取り外したり再び載せる必要があった。
尚、特許文献1では、複数の垂木101上に野地板102を載せて固定し、この野地板102上に複数の屋根瓦103を載せてなる屋根を例示しているが、地域によっては屋根の構造が異なる。例えば、複数の垂木上に該各垂木と直交する複数の瓦桟を固定し、これらの瓦桟上に複数の屋根瓦を載せてなる屋根がある。このような屋根においても、特許文献1の装置を適用することが可能であるが、上述したような問題点が生じることに変わりない。
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、屋根上の構造物を支持するべく、垂木を土台として用いる場合に、その施工手順が簡単でありながら、強度の点でも優れた構造物支持具、それを用いた太陽電池モジュールシステム、及びそれを用いた構造物施工方法を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の構造物支持具は、構造物を屋根の垂木上に支持するための構造物支持具であって、スライド孔が形成された主板、前記主板の両辺で同じ側に折り曲げられた各側板、及び前記各側板の一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔を有する固定ベースと、前記固定ベースの各側板間で前記主板のスライド孔に沿って移動自在にかつ前記各側板の内周側に係合して保持される移動部と、前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部に接続される構造物連結部とを備えている。
また、前記固定ベースの主板上に移動自在に重ねられるワッシャ部を備え、前記ワッシャ部は、前記構造物連結部を前記固定ベースの主板のスライド孔へと案内する穿孔と、固定ベースの主板のスライド孔に通されて前記移動部を挟む一対の爪とを有している。
更に、前記ワッシャ部は、前記固定ベースの各側板の外側を挟むそれぞれの挟持板を有している。
また、前記固定ベースの各側板の内周側形状の少なくとも一部と前記移動部の外周側形状の少なくとも一部とが相互に係合して、移動部が各側板間から脱落しないように保持されている。
更に、前記固定ベースの各側板は、これらの側板間が固定ベースの鍔側で狭くなるように固定ベースの主板の両辺で折り曲げられており、前記移動部が前記固定ベースの各側板の内側に当接して係合している。
また、前記移動部は、主板、及び前記主板の両辺で同じ側に折り曲げられた各側板を有し、前記移動部が固定ベースの各側板間に配置された状態では、移動部の主板が前記固定ベースの主板に重なり、移動部の各側板が前記固定ベースの各側板に直交し当接して係合している。
更に、前記固定ベースの主板のスライド孔と直交する線分により2等分してなる固定ベースの各鍔の半分領域だけに、複数の穿孔を形成している。
また、前記構造物連結部が連結軸であって、この連結軸の一端部分に雄ネジが形成されており、前記連結軸の一端部分の雄ネジが前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部のネジ孔にねじ込まれて、この連結軸が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されている。
更に、前記構造物連結部は、雄ネジ軸、及びこの雄ネジ軸を通すパイプを有しており、前記雄ネジ軸が前記パイプに通され、この雄ネジ軸の一端部分が前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部のネジ孔にねじ込まれて、この雄ネジ軸が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されている。
また、前記構造物連結部は、連結部本体と、この連結部本体を前記移動部に接続するボルトとを有しており、前記ボルトが前記連結部本体の穿孔及び前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部のネジ孔にねじ込まれて、これらのボルト及び連結部本体が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されている。
更に、前記連結部本体は、前記ボルトにより前記移動部に接続された状態で前記固定ベースの主板及び側板に沿って屈曲して固定ベースの鍔に当接する形状部分を持っている。
また、前記構造物は、太陽電池モジュールもしくは太陽電池モジュールの支持部材である。
一方、本発明の太陽電池モジュールシステムは、上記本発明の構造物支持具を備えている。
また、本発明の構造物の施工方法は、上記本発明の構造物支持具を用いて、構造物を屋根上に支持する構造物の施工方法であって、前記構造物支持具の固定ベースの各鍔を屋根の垂木に載せて固定し、前記固定ベースの各側板間の移動部を固定ベースのスライド孔に沿って移動して位置決めし、屋根瓦に穿孔を形成して、この屋根瓦の穿孔が前記移動部に重なるように屋根瓦を前記垂木上に載せ、前記構造物支持具の構造物連結部を前記屋根瓦の穿孔及び固定ベースのスライド孔を介して前記移動部に接続固定している。
また、屋根瓦の穿孔を波形状の屋根瓦の頂部に形成している。
本発明の構造物支持具においては、固定ベースの各鍔を各側板の一辺で外側に折り曲げている。この固定ベースの各鍔は、それらの長手方向が屋根の垂木と直交するように該垂木上に載せられて固定される。
このように固定ベースを垂木上に固定した状態では、構造物支持具により支持される構造物の荷重が垂木上もしくは該垂木近傍の位置に作用し、荷重が垂木により安定的に支持される。
仮に、荷重が垂木から離間した位置に作用したならば、垂木を中心とする構造物支持具の回転モーメントが大きくなって、垂木による荷重の安定的な支持が不可能になる。
また、固定ベースを垂木上に固定した状態では、固定ベースの各側板の内側と垂木間に移動部の移動スペースが確保されるので、移動部をスライド孔に沿う任意の位置に移動させることができる。更に、移動部を各側板の内周側に係合保持しているので、移動部が各側板の内側から脱落することがない。
また、構造物連結部を固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部に接続しているので、任意の位置に移動された移動部に構造物連結部を接続することができる。
更に、固定ベースは、主板、主板の両辺で同じ側に折り曲げられた各側板、及び各側板の一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔からなるハット型の断面形状を有している。このようなハット型の断面形状は、その強度が高く、固定ベースの強度も高くなる。
このような構造物支持具を取り付けるときには、1枚の屋根瓦を取り外して、1本の垂木を露出させ、この垂木に固定ベースを固定する。そして、屋根瓦の波型の頂部に穿孔を形成し、移動部を屋根瓦の波型の頂部位置まで移動させてから、屋根瓦を載せ、構造物連結部を屋根瓦の穿孔及び固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部に接続する。これにより、構造物連結部が屋根上に固定され、この構造物連結部上に構造物を接続固定することが可能となる。また、屋根瓦の波型の谷部に沿って流れる雨水が屋根瓦の頂部の穿孔に浸入することがない。更に、1個の構造物支持具を取り付けるには、1枚の屋根瓦の取り外しと取り付けを行うだけでよく、施工手順が簡単である。
また、複数の構造物支持具を分散して、構造物をバランスよく支持することができるように各構造物支持具の位置を最適化すれば、構造物の支持箇所の数を最小限に抑えながらも、各構造物支持具により構造物を強固に支持することができる。
また、固定ベースの主板上に移動自在に重ねられて用いられるワッシャ部を更に備えている。このワッシャ部に穿孔を形成し、構造物連結部をワッシャ部の穿孔及び固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部に接続している。このワッシャ部により固定ベースのスライド孔が塞がれて、固定ベースの主板が補強され、延いては構造物連結部の接続強度を向上させることができる。また、このワッシャ部に、固定ベースの主板のスライド孔に通されて移動部を挟む一対の爪を設けており、これらの爪間に移動部を保持している。これらの爪は、移動部と同様に、固定ベースのスライド孔に沿って移動可能であり、ワッシャ部をスライド孔に沿って案内する。このため、ワッシャ部をスライド孔に沿って移動させると、ワッシャ部の各爪間の移動部も移動する。すなわち、ワッシャ部を移動させることにより、固定ベースの各側板内側の移動部を移動させることができる。
更に、ワッシャ部に固定ベースの各側板の外側を挟むそれぞれの挟持板を設けている。このワッシャ部の各挟持板により固定ベースが抱え込まれて、固定ベースが補強される。
例えば、各側板の内周側への移動部の係合は、固定ベースの各側板の内周側形状の少なくとも一部と移動部の外周側形状の少なくとも一部との相互係合によりなされる。
より具体的には、固定ベースの各側板間が固定ベースの鍔側で狭くされ、移動部が固定ベースの各側板の内側に当接して係合している。更に、移動部は、主板、及び主板の両辺で折り曲げられて相互に対向する各側板を有し、移動部が固定ベースの各側板間に配置された状態では、移動部の主板が固定ベースの主板に重なり、移動部の各側板が固定ベースの各側板に直交し当接して係合する。この場合は、移動部の各側板により固定ベースの各側板の内側空間が塞がれるので、固定ベースの強度が高くなって、その耐荷重性が向上する。
尚、相互に係合する固定ベースの各側板の内周側形状と移動部の外周側形状を多種多様に設定することができる。
また、固定ベースの各鍔の半分領域だけに、複数の穿孔を形成して、穿孔の個数を低減させている。これにより、穿孔加工の手間を節減することができる。この場合、固定ベースの各鍔の長さを垂木の幅の2倍以上に設定すると、固定ベースを180°回転させて、その左右を入れ替えた上で、各鍔の穿孔を垂木と重ねるという作業により、固定ベースの主板のスライド孔の設定範囲を広げることができ、移動部の移動範囲も広がる。
例えば、構造物連結部が連結軸であって、この連結軸の一端部分に雄ネジが形成されており、連結軸の一端部分の雄ネジが固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部のネジ孔にねじ込まれて、この連結軸が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されている。あるいは、構造物連結部は、雄ネジ軸、及びこの雄ネジ軸を通すパイプを有しており、雄ネジ軸がパイプに通され、この雄ネジ軸の一端部分が固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部のネジ孔にねじ込まれて、この雄ネジ軸が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されている。いずれの構造物連結部も簡単な構造である。
また、構造物連結部は、連結部本体と、この連結部本体を移動部に接続するボルトとを有し、ボルトが連結部本体の穿孔及び固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部のネジ孔にねじ込まれて、これらのボルト及び連結部本体が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されるようにしてもよい。この場合は、連結部本体を多様な形状に設定することができる。更に、連結部本体は、固定ベースの主板及び側板に沿って屈曲して固定ベースの鍔に当接する形状部分を持つので、連結部本体が固定ベースに強固に固定され、連結部本体に加わった荷重が固定ベースの広い範囲に分散して受けられるようになり、耐荷重性が向上する。
例えば、構造物は、太陽電池モジュールもしくは太陽電池モジュールの支持部材である。
一方、本発明の太陽電池モジュールシステムは、上記本発明の構造物支持具を備えているので、同様の作用効果を奏し、構造物としての太陽電池モジュールを垂木上に支持することができる。
また、本発明の構造物の施工方法では、屋根瓦の穿孔が移動部に重なるように屋根瓦を垂木上に載せた後に、構造物連結部を屋根瓦の穿孔及び固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部に接続するので、屋根瓦の再配置が容易であって、作業性が良い。
仮に、構造物連結部を固定ベースの主板のスライド孔を介して移動部に接続した後に、構造物連結部を屋根瓦の穿孔に通して、屋根瓦を垂木上に載せる場合は、屋根瓦の取り回しが困難になって、作業性が低下する。
本発明の構造物支持具の第1実施形態を適用した太陽電池モジュールシステムを示す斜視図である。 (a)、(b)は、図1の太陽電池モジュールシステムを示す平面図及び側面図である。 図1の太陽電池モジュールシステムが取り付けられる屋根の構造を簡略化して示す断面図である。 図3の屋根の構造を拡大して示す斜視図である。 第1実施形態の構造物支持具を示す斜視図である。 図5の構造物支持具を示す平面図である。 図5の構造物支持具を示す正面図である。 図5の構造物支持具を示す側面図である。 図5の構造物支持具における移動部を示す斜視図である。 図5の構造物支持具におけるワッシャ部を示す斜視図である。 (a)、(b)は、構造物支持具を垂木に取り付けた状態を示す側面図及び正面図である。 構造物支持具における縦桟を示す斜視図である。 縦桟に取り付けられるタップ金具を示す斜視図である。 (a)及び(b)は、タップ金具及び縦桟を表側及び裏側から見て示す斜視図である。 構造物支持具による縦桟の支持構造を示す拡大断面図である。 縦桟に対する横桟の取り付け構造を示す分解斜視図である。 横桟に対する固定金具の取り付け状態を示す斜視図である。 (a)〜(d)は、一対の横桟間に太陽電池モジュールを嵌め込んで固定するための施工手順を示す図である。 構造物支持具の変形例を示す斜視図である。 第2実施形態の構造物支持具を示す斜視図である。 図20の構造物支持具による縦桟の支持状態を示す斜視図である。 図20の構造物支持具による縦桟の支持構造を示す側面図である。 (a)〜(d)は、構造物支持具の固定ベース及び移動部の各変形例を概略的に示す断面図である。 従来の太陽電池モジュールシステムを示す斜視図である。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明の構造物支持具の第1実施形態を適用した太陽電池モジュールシステムを示す斜視図である。また、図2(a)、(b)は、図1の太陽電池モジュールシステムを示す平面図及び側面図である。
本実施形態の太陽電池モジュールシステム1は、屋根2の4本の垂木3に構造物支持具4を2個ずつ固定して、各構造物支持具4の連結軸21をそれぞれの屋根瓦5の穿孔を通じて突出させ、各垂木3別に、2個の構造物支持具4の連結軸21により縦桟6を支持して、4本の縦桟6を離間させて相互に平行に固定配置し、各縦桟6上に、3列の横桟7を一定の列間隔を開けて相互に並行に固定配置し、この3列の横桟7間に8枚の太陽電池モジュール8を嵌め込んで固定したものである。
各縦桟6の長手方向が屋根2の水流れ方向Aに一致し、各横桟7の長手方向が水流れ方向Aと直交する方向に一致している。また、4本の縦桟6上に、3列で合計6本の横桟7が固定されており、列毎に、2本の横桟7が直線状に配置されている。水流れ方向Aの下流側から上流側へと1列目、2列目、3列目の横桟7が並び、1列目と2列目の各横桟7間に4枚の太陽電池モジュール8が嵌め込まれて固定され、2列目と3列目の各横桟7間に4枚の太陽電池モジュール8が嵌め込まれて固定されている。
太陽電池モジュール8は、太陽電池パネルと、この太陽電池パネルを縁取って保持する枠部材とで構成されている。
図3は、太陽電池モジュールシステム1が取り付けられる屋根の構造を簡略化して示す断面図である。また、図4は、同屋根の構造を拡大して示す斜視図である。この屋根2は、複数の垂木3を相互に平行にかつ水流れ方向Aに沿って設け、各垂木3上に、複数の瓦桟15を相互に平行にかつ水流れ方向Aと直交するように固定し、各瓦桟15間に複数の屋根瓦5を載せたものである。各屋根瓦5は、瓦桟15上で部分的に重なり合っている。
本実施形態の太陽電池モジュールシステム1では、縦桟6を垂木3上に固定するために、構造物支持具4を用いている。図1及び図2(a)、(b)から明らかなように構造物支持具4が垂木3に2個ずつ取り付けられ、2個の構造物支持具4の連結軸21がそれぞれの屋根瓦5の穿孔に通されて上方に突出し、2本の連結軸21の上端に1本の縦桟6が接続固定される。
図5は、構造物支持具4を示す斜視図である。また、図6、図7、及び図8は、構造物支持具4を示す平面図、正面図、及び断面図である。
図5乃至図8から明らかなように、構造物支持具4は、固定ベース22と、この固定ベース22の内側に配置された移動部23と、固定ベース22上に配置されたワッシャ部24と、固定ベース22上に突設された連結軸21とを備えている。
固定ベース22は、金属板を切断して折り曲げ、メッキ処理を施したものである。この固定ベース22は、長矩形の主板22aと、主板22aの両辺で同じ側に折り曲げられた各側板22bと、各側板22bの一辺で外側に折り曲げられた各鍔22dとを有している。
主板22aには、固定ベース22の長手方向に延びるスライド孔22fが形成されている。また、各鍔22dには、複数の穿孔22eが形成されている。これらの穿孔22eは、主板22aのスライド孔22fと直交する仮想線分G(図6に示す)により各鍔22dを2等分してなる半分領域だけに形成されている。
主板22a、各側板22b、及び各鍔22dは、ハット型の断面形状を構成している。このハット型の断面形状は、それ自体の強度が高く、固定ベース22全体の強度を高めるという利点がある。
また、各側板22b間が主板22a寄りで広くかつ各鍔22d寄りで狭くなるように、主板22aと側板22b間の折り曲げ角度(90°未満)が設定されており、主板22a及び各側板22bで囲まれる内周側形状が台形となっている。
移動部23は、金属板を折り曲げて、メッキ処理を施したものである。この移動部23は、図9に示すように矩形の主板23aと、主板23aの両辺で折り曲げられた各側板23bとを有している。主板23aには、ネジ孔23cが形成されている。各側板23bの外周形状は、固定ベース22の主板22a及び各側板22bの内周側形状である台形と相似形のやや小さな台形となっている。
移動部23の各側板23bが固定ベース22の各側板22bと直交する状態で、この移動部23が固定ベース22の各側板22bの端部開口箇所から該各側板22b間に挿入される。このとき、移動部23の主板23aが固定ベース22の主板22aに重なって、移動部23の主板23aのネジ孔23cが固定ベース22のスライド孔22fに重なり、また移動部23の各側板23bが固定ベース22の各側板22bに直交して当接する。そして、固定ベース22の主板22a及び各側板22bで囲まれる内周側台形に、移動部23の各側板23bの外周側台形が係合して、移動部23が固定ベース22の各側板22bから脱落しないように保持される。
また、移動部23の各側板23bの外周側台形が固定ベース22の主板22a及び各側板22bで囲まれる内周側台形よりも小さくされていることから、移動部23が固定ベース22のスライド孔22fに沿って移動自在に保持される。
ワッシャ部24は、金属板を折り曲げて、メッキ処理を施したものである。このワッシャ部24は、図10に示すように矩形の主板24aと、主板24aの両辺で折り曲げられた各挟持板24bと、主板24aの前後で折り曲げられた各爪24cを有している。主板24aには、穿孔24dが形成されている。
ワッシャ部24の各挟持板24b間に固定ベース22の各側板22bが挟まれるように、このワッシャ部24が固定ベース22の主板22a上に載せられる。このとき、ワッシャ部24の主板24aが固定ベース22のスライド孔22fに重なる。また、ワッシャ部24の各爪24cが固定ベース22のスライド孔22fに挿入され、各爪24c間に移動部23が挟まれる。
ワッシャ部24の各挟持板24bと固定ベース22の各側板22b間には僅かな隙間があり、かつワッシャ部24の各爪24cの幅が固定ベース22のスライド孔22fの幅よりも僅かに狭くされ、ワッシャ部24が固定ベース22の主板22a上で移動自在である。また、各挟持板24bによりワッシャ部24が固定ベース22の各側板22bに沿って案内され、かつ各爪24cによりワッシャ部24が固定ベース22のスライド孔22fに沿って案内されている。従って、ワッシャ部24は、固定ベース22の主板22a上でスライド孔22fに沿って移動可能である。
また、ワッシャ部24の各爪24cが固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23を挟んでいるため、ワッシャ部24がスライド孔22fに沿って移動すると、ワッシャ部24の各爪24c間の移動部23もスライド孔22fに沿って移動する。従って、移動部23に直接接触しなくても、ワッシャ部24を操作することにより移動部23を移動させることができる。
更に、ワッシャ部24の各爪24c間に移動部23が挟まれた状態では、ワッシャ部24の主板24aの穿孔24dが固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23の主板23aのネジ孔23cに重なる。
連結軸21は、六角柱21aと、六角柱21a上下端の雄ネジ部21b、21cとを有している。この連結軸21の下端の雄ネジ部21cは、ワッシャ部24の穿孔24d及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込まれる。この連結軸21のねじ込みには、連結軸21の六角柱21aを回すことが可能な通常のレンチを用いることができる。
ここで、連結軸21を取り外した状態では、ワッシャ部24の主板24aと、固定ベース22の主板22aと、移動部23の主板23aとの相互間に遊びがあって、ワッシャ部24及び移動部23を固定ベース22のスライド孔22fに沿って移動させることができ、移動部23の位置を調節することができる。そして、移動部23の位置を調節した後、連結軸21の下端の雄ネジ部21cをワッシャ部24の穿孔24d及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込んで締め付けると、ワッシャ部24の主板24aと、固定ベース22の主板22aと、移動部23の主板23aとが相互に圧接し合って、固定ベース22の主板22aに対してワッシャ部24及び移動部23が位置決め固定され、連結軸21がワッシャ部24の主板24a上に突設され、連結軸21も位置決め固定される。
この固定ベース22の主板22aに対してワッシャ部24及び移動部23が固定された状態では、ワッシャ部24の各挟持板24bにより固定ベース22が抱え込まれ、このワッシャ部24の主板24aにより固定ベース22のスライド孔22fが塞がれて、固定ベース22が補強される。また、移動部23の各側板23bが固定ベース22の各側板22bに直交して当接し、移動部23の各側板により固定ベース22の各側板22bの内側空間が塞がれるので、固定ベース22の強度が高くなり、その耐荷重性が向上する。
図11(a)、(b)は、構造物支持具4を垂木に取り付けた状態を示す側面図及び正面図である。ここでは、1枚の屋根瓦5を取り外した後に、図11(a)、(b)に示すように固定ベース22の各鍔22dを垂木3に直交させて該垂木3の上面に載せ、複数本(2乃至4本)の木ネジを各鍔22dの穿孔22eを通じて垂木3にねじ込んで締め付けて、固定ベース22を垂木3に固定している。
連結軸21を取り外した状態では、ワッシャ部24及び移動部23を固定ベース22のスライド孔22fに沿って移動させることができ、移動部23の位置を調節することができる。この移動部23の位置を調節して、移動部23のネジ孔23cを位置決めした後、取り外した屋根瓦5を元の位置に戻して、連結軸21の下端の雄ネジ部21cを屋根瓦5の穿孔、ワッシャ部24の穿孔24d、及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込んで締め付け、ワッシャ部24及び移動部23を位置決め固定し、連結軸21も位置決め固定する。
こうして位置決め固定された連結軸21の上端の雄ネジ部21bに縦桟6を固定し、縦桟6上に横桟7及び太陽電池モジュール8を搭載する。従って、連結軸21に太陽電池モジュール8等の大きな荷重が加わり、この荷重が固定ベース22及び垂木3にも加わることになる。
ここで、図11(a)、(b)から明らかなように構造物支持具4の固定ベース22を垂木3に搭載すると、固定ベース22のスライド孔22fが垂木3上に位置決めされ、連結軸21のスライド移動範囲が垂木3付近に設定され、連結軸21が垂木3上もしくは垂木3近傍の任意の位置に固定される。このため、連結軸21の位置調節が可能でありながらも、荷重が垂木3上もしくは垂木3近傍に作用し、荷重が垂木3により安定的に支持される。
仮に、荷重が垂木3から離間した位置に作用したならば、垂木3を中心とする構造物支持具4の回転モーメントが大きくなって、垂木3による荷重の安定的な支持が不可能になる。
次に、構造物支持具4を用いて、太陽電池モジュール8を屋根2上に取り付けるための施工手順を説明する。
まず、図2(a)、(b)に示すような屋根の各垂木3の位置を調べて、水流れ方向Aと直交する方向に並ぶ4枚の太陽電池モジュール8の中央付近にそれぞれの垂木3が重なるように、この4枚の太陽電池モジュール8の配置位置を決め、合計4本の垂木3を選択する。そして、この選択した垂木3毎に、2枚の太陽電池モジュール8を水流れ方向Aに並べることを想定して、合計8枚の太陽電池モジュール8の配置位置を決める。更に、これらの垂木3別に、2個の構造物支持具4の取り付け箇所を定め、これらの取り付け箇所の屋根瓦5を取り外して、屋根瓦5下の垂木3を露出させる。このとき、2個の構造物支持具4の取り付け箇所は、縦桟6との連結箇所に応じて決定されるが、縦桟6をバラス良く支持することが可能な箇所とする。
次に、図11(a)、(b)に示すように固定ベース22の各鍔22dを垂木3の上面に載せて、固定ベース22を位置決めし、複数本(2乃至4本)の木ネジを各鍔22dの穿孔22eを通じて垂木3にねじ込んで締め付けて、固定ベース22を垂木3に固定する。このとき、先に取り外した屋根瓦5を再び元の位置に戻して載せたときに、この屋根瓦5の波型の頂部付近の下方に固定ベース22のスライド孔22fが位置するように固定ベース22を垂木3に固定する。また、固定ベース22の各鍔22dの半分領域だけに各穿孔22eが形成されていることから、固定ベース22を180°回転させて、その左右を入れ替えた上で、各鍔22dの各穿孔22eを垂木3と重ねるという操作により固定ベース22のスライド孔22fの位置決め範囲を左右に広げることができるので、この操作を必要に応じて行い、固定ベース22のスライド孔22fを位置決めする。
尚、各垂木3上にルーフィングシートが敷いてある場合は、固定ベース22をルーフィングシートを介して垂木3上にネジ止めする。
そして、ワッシャ部24を固定ベース22の主板22a上に載せて、ワッシャ部24の各爪24cを固定ベース22のスライド孔22fに挿入し、各爪24c間に移動部23を挟み込み、ワッシャ部24を移動部23と共に移動させて、移動部23を位置決めする。このとき、先に取り外した屋根瓦5を再び元の位置に戻して載せたときに、移動部23のネジ孔23cが屋根瓦5の波型の頂部に重なるように、かつ移動部23のネジ孔23cが垂木3から離れ過ぎないように、移動部23の位置を調節する。
次に、先に取り外した屋根瓦5を再び元の位置に戻して載せたときに、移動部23のネジ孔23cに重なる屋根瓦5の頂部の位置に穿孔を形成する。そして、屋根瓦5を再び元の位置に戻して載せる。
先に取り外した複数の屋根瓦5のいずれについても、同様の手順で、移動部23の位置を調節し、移動部23のネジ孔23cに重なる屋根瓦5の頂部の位置に穿孔を形成する。
そして、これらの屋根瓦5のいずれについても、連結軸21の下端の雄ネジ部21cを屋根瓦5の頂部の穿孔に通し、更に下端の雄ネジ部21cをワッシャ部24の穿孔24d及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込んで締め付けて、移動部23を固定し、連結軸21もワッシャ部24の主板34a上に突設して固定する。
この後、屋根瓦5の頂部の穿孔と連結軸21の隙間をシリコン樹脂等により塞ぐ。
雨水は各屋根瓦5の波型の谷部に沿って流れやすいため、このように各屋根瓦5の波型の頂部にそれぞれの孔を形成した場合は、これらの孔が雨漏りの原因となる可能性を大きく低減できる。
こうして4本の垂木3に構造物支持具4を2個ずつ固定した後、各垂木3別に、2個の構造物支持具4により縦桟6を支持して、4本の縦桟6を一定の間隔を開けて相互に平行に設ける。各構造物支持具4の連結軸21の高さが同一であることから、2個の構造物支持具4により縦桟6を垂木3上に支持すると、縦桟6が垂木3と平行になり、また各垂木3が相互に平行であることから、4本の縦桟6も相互に平行になる。このため、これらの縦桟6上に3列の横桟7を相互に平行に支持したり、これらの横桟7間に平板状の太陽電池モジュール8を支持する作業が容易になる。
図12に示すように縦桟6は、長細い主板6a、主板6aの両辺で折り曲げられた各側板6b、及び各側板6bの縁辺で折り曲げられた各鍔6cからなるハット型の断面形状を有しており、主板6aの2箇所に取り付け孔6dが形成され、主板6aの3箇所に係合孔6eが形成されている。
縦桟6の主板6aの各係合孔6eには、図13に示すようなタップ金具31が取り付けられる。このタップ金具31は、その主板31aにネジ孔31bを形成し、その両側に各側板31cを設けて2重に折り曲げ、更にそれぞれの側板31cの中央から突出するT字型の支持片31dを設けたものである。
図14(a)、(b)に示すように、タップ金具31の一方の支持片31dを縦桟6のスリット6fに挿し込んで、この一方の支持片31dをスリット6fから係合孔6eへと移動させ、引き続いてタップ金具31の他方の支持片31dをスリット6fに挿し込んで、この他方の支持片31dもスリット6fから係合孔6eへと移動させ、各支持片31dのT字型の頭部を係合孔6eに引っ掛けて、タップ金具31を縦桟6の主板6aに取り付ける。このとき、タップ金具31の各側板31cが縦桟6の各側板6bに対して垂直に配置される。
こうして縦桟6の主板6aの2箇所にそれぞれのタップ金具31を取り付けた後、図15に示すように構造物支持具4の連結軸21の上端の雄ネジ部21bにワッシャ27を嵌め込んで、ワッシャ27を連結軸21の六角柱21a上に載せ、雄ネジ部21bを縦桟6の主板6aの取り付け孔6dに挿入して、縦桟6の主板6aをワッシャ27上に載せ、更に雄ネジ部21bにナット25をねじ込んで締め付け、ワッシャ27とナット25間に縦桟6の主板6aを挟みこんで固定する。これにより、連結軸21の上端に縦桟6が取り付けられる。
次に、4本の縦桟6上に、3列の横桟7を固定配置する。図16示すように縦桟6の係合孔6eに取り付けられたタップ金具31の一対の支持片31d間に横桟7を配置し、タップ金具31の部位で、押え部材32を横桟7に重ね合わせ、ボルト33を押え部材32の孔及び横桟7の溝孔7aを通じてタップ金具31のネジ孔31bにねじ込んで、横桟7を縦桟6に仮止めする。
図1及び図2(a)、(b)に示すように各縦桟6上に、3列の横桟7を一定の列間隔を開けて相互に並行に配置し、各横桟7を仮止めする。
横桟7毎に、図17に示すようにボルト34及びネジ止め金具35を用いて、横桟7に固定金具36を固定する。この固定金具36は、その上端に引っ掛け爪36aを有し、この引っ掛け爪36aを太陽電池モジュール8の一辺に係合させて、太陽電池モジュール8を固定支持するためのものであり、太陽電池モジュール8の一辺について2個1組で用いられる。
この後、図18(a)に示すように4枚の太陽電池モジュール8を横並びにして1列目の横桟7と2列目の横桟7間に挿入して配置する。
そして、太陽電池モジュール8毎に、図18(b)に示すように太陽電池モジュール8の水流れ方向上流側一辺を持ち上げて、図18(c)に示すように太陽電池モジュール8の水流れ方向下流側一辺を1列目の横桟7に押し付ける。これにより、固定金具36の引っ掛け爪36aが太陽電池モジュール8の下流側一辺の係合溝8aに係合する。更に、図18(d)に示すように太陽電池モジュール8の水流れ方向上流側一辺を降ろして2列目の横桟7上に載せる。
この後、2列目の横桟7を各太陽電池モジュール8の水流れ方向上流側一辺に押し付けて、1列目の横桟7と2列目の横桟7間に各太陽電池モジュール8を挟み込んで支持する。2列目の横桟7を支持する各タップ金具31のボルト33を締め付けて、2列目の横桟7を完全に固定する。
同様の手順で、2列目の横桟7と3列目の横桟7間にも、4枚の太陽電池モジュール8を横並びにして挟み込んで支持する。
このように本実施形態の太陽電池モジュールシステム1では、構造物支持具4毎に、1枚の屋根瓦5を取り外して、1本の垂木3を露出させ、この垂木3に固定ベース22を固定して、移動部23を移動させて位置決めし、この後にその1枚の屋根瓦を再び元の位置に戻して載せてから、連結軸21の下端の雄ネジ部21cを屋根瓦5の頂部の穿孔、ワッシャ部24の穿孔24d、及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込んで締め付けて、移動部23を固定し、連結軸21もワッシャ部24の主板34a上に突設して固定している。このため、屋根瓦5の再配置が容易であって、作業性が良い。また、各構造物支持具4と同数の屋根瓦の取り外しと取り付けを行うだけなので、施工手順が簡単である。
仮に、先に連結軸21をワッシャ部24の主板34a上に突設して固定し、この後に連結軸21を屋根瓦5の穿孔に通して、屋根瓦5を垂木3上に載せる場合は、屋根瓦5の取り回しが困難になって、屋根瓦5を再配置するための作業性が低下する。
また、構造物支持具4の連結軸21を垂木3上もしくは垂木3近傍の任意の位置に固定しているので、太陽電池モジュール8の荷重が垂木3上もしくは垂木3近傍に作用し、荷重が垂木3により安定的に支持される。
更に、屋根瓦5の波型の頂部の穿孔を構造物支持具4の連結軸21が貫くようにしているので、この穿孔は、その波型の谷部に設けられた場合よりも雨水に触れることが少なく、この穿孔が雨漏りの原因となる可能性を大きく低減できる。
また、各構造物支持具4を分散させて、各太陽電池モジュール8をバランスよく支持することができるように各構造物支持具4の位置を最適化しているので、太陽電池モジュール8の支持箇所の数を最小限に抑えながらも、各構造物支持具4により太陽電池モジュール8を強固に支持することができる。
図19は、図5の構造物支持具の変形例を示す斜視図である。尚、図19において、図5と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付している。
この変形例の構造物支持具4Aでは、図5における六角柱状の連結軸21の代わりに、雄ネジ軸41及びパイプ42を用いている。雄ネジ軸41の下端部は、ワッシャ部24の穿孔24d及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込まれ、ワッシャ部24の主板24a上に突設される。この突設された雄ネジ軸41にパイプ42が嵌め入れられ、パイプ42の上端から雄ネジ軸41の上端部が突出した状態となる。そして、雄ネジ軸41の上端部にワッシャ27を嵌め込んで、ワッシャ27をパイプ42上に載せ、雄ネジ軸41の上端部を縦桟6の主板6aの取り付け孔6dに挿入して、縦桟6の主板6aをワッシャ27上に載せ、更に雄ネジ軸41の上端部にナット25をねじ込んで締め付け、ワッシャ27とナット25間に縦桟6の主板6aを挟みこんで固定する。このような構造によっても縦桟6を取り付けることができる。
図20は、構造物支持具の第2実施形態を示す斜視図である。尚、図20において、図5と同様の作用を果たす部位には同じ符号を付している。
この実施形態の構造物支持具4Bは、図5における六角柱状の連結軸21の代わりに、短いボルト51及び連結部本体52を用い、またワッシャ部24を省略している。連結部本体52は、ボルト51により固定ベース22上に固定される固定部52aと、固定部52aの一辺で下方に折り曲げられた係合部52bと、固定部52aの他辺で上方に折り曲げられた段差部52cと、段差部52bの一端で折り曲げられた延長部52dと、延長部52dの一端で折り曲げられた立設部52eと、立設部52eの一端で折り曲げられた掛止部52fとを有している。固定部52a及び係止部52fにはそれぞれの穿孔が形成されている。
この構造物支持具4Bでは、連結部本体52の固定部52aを固定ベース22の主板22aに載せ、短いボルト51を連結部本体52の固定部52aの穿孔及び固定ベース22のスライド孔22fを介して移動部23のネジ孔23cにねじ込んで、連結部本体52を固定ベース22に仮止めする。
この構造物支持具4Bの取り付けに際しては、図21に示すように1枚の屋根瓦53を取り外して、1本の垂木3を露出させ、この垂木3に固定ベース22を固定し、ボルト51を緩めて、ボルト51及び連結部本体52を固定ベース22のスライド孔22fに沿って移動させ、ボルト51を締め付けて、ボルト51及び連結部本体52を任意の位置に固定する。このとき、ボルト51の締め付けにより連結部本体52の固定部52a及び係合部52bの内側面が固定ベース22の主板22a及び側板22bに圧接し、係合部52bの下端が固定ベース22の鍔22dに圧接して、連結部本体52が固定ベース22に強固に固定される。また、連結部本体52に加わった荷重が固定ベース22の広い範囲に分散して受けられるよになり、耐荷重性が向上する。
ボルト51及び連結部本体52の任意の位置は、先に取り外された屋根瓦53の谷部に重なる位置であり、かつ固定ベース22から屋根瓦53の谷部までの高さが連結部本体52の延長部52dの高さに略一致するような位置である。この位置から連結部本体52がずれた場合は、連結部本体52の延長部52dが屋根瓦53の上面よりも低くなって、延長部52dを屋根瓦53の上面に配置し難くなる。
この状態では、連結部本体52の延長部52dが段差部52cの高さ分だけ固定ベース22よりも高く支持され、この延長部52dが屋根瓦53と平行になって屋根瓦53の谷部に重なるように配置される。
先に取り外された屋根瓦53の裏面に、この屋根瓦53を元の位置に戻して載せたときに延長部52dが嵌る溝53aを形成する。そして、この屋根瓦53を元の位置に戻して載せて、この屋根瓦53裏面の溝53aに延長部52dを嵌め入れる。
この結果、図22に示すように連結部本体52の延長部52dが相互に重なる2枚の屋根瓦53の間から突出して、連結部本体52の立設部52eが屋根瓦53上に突設される。
このような手順で、2個の連結部本体52を垂木3に固定配置して、これらの連結部本体52の立設部52eを屋根瓦53上に突設し、これらの連結部本体52の係止部52fを縦桟6の内側に差し入れて、これらの係止部52f上に縦桟6を載せ、これらの係止部52fの穿孔を縦桟6の主板6aの各取り付け孔6dに重ね合わせて、2本のボルト54にワッシャを通し、これらのボルト54を縦桟6の各取り付け孔6dを介して各係止部52fの穿孔に差し入れ、これらのボルト54の下端にそれぞれのナットをねじ込んで締め付け、縦桟6を固定する。
図1及び図2と同様に、4本の縦桟6を固定し、これらの縦桟6に3列の横桟7を架け渡して固定し、これらの横桟7上に8枚の太陽電池モジュール8を固定支持する。
このような構造物支持具4Bを用いる場合は、屋根瓦に穿孔を形成する必要がなく、雨漏りの原因になる箇所を無くすことができる。
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
例えば、相互に係合する固定ベース22の各側板22bの内周側形状と移動部23の外周側形状を多種多様に設定することができる。より具体的には、図23(a)に示すように固定ベース22の各鍔22dをそれぞれの側板22bの内側に延長したり、図23(b)に示すように固定ベース22の各側板22bの下端近くに内側凸部を形成し、また移動部23の外周側形状を矩形とし、固定ベース22の内側に移動部23を挿入して、移動部23を固定ベース22の各側板22bの内側に移動自在にかつ脱落しないように保持する。あるいは、図23(c)に示すように固定ベース22の各側板22bの中央に内側凸部を形成して、移動部23の両側に凹部を形成し、固定ベース22の各側板22bの内側凸部と移動部23両側の凹部を係合させて、移動部23を固定ベース22の各側板22bの内側に移動自在にかつ脱落しないように保持してもよい。更に、図23(d)に示すように固定ベース22の各側板22bの内周側形状を六角形に形成し、また移動部23の外周側形状も六角形に形成し、固定ベース22の内側に移動部23を挿入して、移動部23を固定ベース22の各側板22bの内側に移動自在にかつ脱落しないように保持しても構わない。
1 太陽電池モジュールシステム
2 屋根
3 垂木
4、4A、4B 構造物支持具
5、53 屋根瓦
6 縦桟
7 横桟
8 太陽電池モジュール
15 瓦桟
21 連結軸
22 固定ベース
23 移動部
24 ワッシャ部
25 ナット
27 ワッシャ部
31 タップ金具
32 押え部材
33、34、51、54 ボルト
35 ネジ止め金具
36 固定金具
41 雄ネジ軸
42 パイプ
52 連結部本体

Claims (15)

  1. 構造物を屋根の垂木上に支持するための構造物支持具であって、
    スライド孔が形成された主板、前記主板の両辺で同じ側に折り曲げられた各側板、及び前記各側板の一辺で外側に折り曲げられたそれぞれの鍔を有する固定ベースと、
    前記固定ベースの各側板間で前記主板のスライド孔に沿って移動自在にかつ前記各側板の内周側に係合して保持される移動部と、
    前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部に接続される構造物連結部とを備えたことを特徴とする構造物支持具。
  2. 請求項1に記載の構造物支持具であって、
    前記固定ベースの主板上に移動自在に重ねられるワッシャ部を備え、
    前記ワッシャ部は、前記構造物連結部を前記固定ベースの主板のスライド孔へと案内する穿孔と、固定ベースの主板のスライド孔に通されて前記移動部を挟む一対の爪とを有することを特徴とする構造物支持具。
  3. 請求項2に記載の構造物支持具であって、
    前記ワッシャ部は、前記固定ベースの各側板の外側を挟むそれぞれの挟持板を有することを特徴とする構造物支持具。
  4. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の構造物支持具であって、
    前記固定ベースの各側板の内周側形状の少なくとも一部と前記移動部の外周側形状の少なくとも一部とが相互に係合して、移動部が各側板間から脱落しないように保持されることを特徴とする構造物支持具。
  5. 請求項1〜3のいずれか1つに記載の構造物支持具であって、
    前記固定ベースの各側板は、これらの側板間が固定ベースの鍔側で狭くなるように固定ベースの主板の両辺で折り曲げられており、
    前記移動部が前記固定ベースの各側板の内側に当接して係合することを特徴とする構造物支持具。
  6. 請求項4又は5に記載の構造物支持具であって、
    前記移動部は、主板、及び前記主板の両辺で同じ側に折り曲げられた各側板を有し、
    前記移動部が固定ベースの各側板間に配置された状態では、移動部の主板が前記固定ベースの主板に重なり、移動部の各側板が前記固定ベースの各側板に直交し当接して係合することを特徴とする構造物支持具。
  7. 請求項1〜6のいずれか1つに記載の構造物支持具であって、
    前記固定ベースの主板のスライド孔と直交する線分により2等分してなる固定ベースの各鍔の半分領域だけに、複数の穿孔を形成したことを特徴とする構造物支持具。
  8. 請求項1〜7のいずれか1つに記載の構造物支持具であって、
    前記構造物連結部が連結軸であって、この連結軸の一端部分に雄ネジが形成されており、
    前記連結軸の一端部分の雄ネジが前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部のネジ孔にねじ込まれて、この連結軸が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されることを特徴とする構造物支持具。
  9. 請求項1〜8のいずれか1つに記載の構造物支持具であって、
    前記構造物連結部は、雄ネジ軸、及びこの雄ネジ軸を通すパイプを有しており、
    前記雄ネジ軸が前記パイプに通され、この雄ネジ軸の一端部分が前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部のネジ孔にねじ込まれて、この雄ネジ軸が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されることを特徴とする構造物支持具。
  10. 請求項1〜5のいずれか1つに記載の構造物支持具であって、
    前記構造物連結部は、連結部本体と、この連結部本体を前記移動部に接続するボルトとを有しており、
    前記ボルトが前記連結部本体の穿孔及び前記固定ベースの主板のスライド孔を介して前記移動部のネジ孔にねじ込まれて、これらのボルト及び連結部本体が移動部に接続され、移動部が固定ベースに固定されることを特徴とする構造物支持具。
  11. 請求項10に記載の構造物支持具であって、
    前記連結部本体は、前記ボルトにより前記移動部に接続された状態で前記固定ベースの主板及び側板に沿って屈曲して固定ベースの鍔に当接する形状部分を持つことを特徴とする構造物支持具。
  12. 請求項1〜11のいずれか1つに記載の構造物支持具であって、
    前記構造物は、太陽電池モジュールもしくは太陽電池モジュールの支持部材であることを特徴とする構造物支持具。
  13. 請求項1〜12のいずれか1つに記載の構造物支持具を備えることを特徴とする太陽電池モジュールシステム。
  14. 請求項1〜12のいずれか1つに記載の構造物支持具を用いて、構造物を屋根上に支持する構造物の施工方法であって、
    前記構造物支持具の固定ベースの各鍔を屋根の垂木に載せて固定し、
    前記固定ベースの各側板間の移動部を固定ベースのスライド孔に沿って移動して位置決めし、
    屋根瓦に穿孔を形成して、この屋根瓦の穿孔が前記移動部に重なるように屋根瓦を前記垂木上に載せ、
    前記構造物支持具の構造物連結部を前記屋根瓦の穿孔及び固定ベースのスライド孔を介して前記移動部に接続固定することを特徴とする構造物の施工方法。
  15. 請求項14に記載の構造物の施工方法であって、
    屋根瓦の穿孔を波形状の屋根瓦の頂部に形成することを特徴とする構造物の施工方法。
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