JP2011231601A - 太陽エネルギー装置の支持固定構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ここから発明の課題を簡潔に記載して下さい。
屋根への太陽エネルギー利用機器の設置に利用され、止水性を高く維持したまま、構造が簡素化し部品点数が低減できると共に、簡単に能率よく施工することができる構造物設置支持装置を提供する。
【解決手段】ここから発明の解決手段を簡潔に記載して下さい。
太陽エネルギー利用装置を瓦の上側に取付けるための太陽エネルギー利用装置の支持装置において、例えば太陽エネルギー利用装置が太陽電池装置の場合、太陽電池モジュールを固定するための架台の一部であるフレーム２を支持するための支持材３と、支持土台５および瓦４を通して支持補強板７と野地板１１を貫通し強度が出るように形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽エネルギー装置を設置するための構造物取付構造に関するものである。太陽光エネルギーを利用する、太陽光発電パネル、太陽熱温水器、太陽光集熱装置、を利用する固定装置である。

近年、地球の温暖化等の地球環境問題への関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー利用が進んでいる。その利用には例えば、太陽電池パネルでの発電や太陽熱温水器による集熱が含まれる。その技術ひとつとして、太陽光発電システムが注目され、その実用化が加速されてきている。

これらの多くは、家屋の屋根に取付けられる。太陽エネルギー利用装置を屋根に取付ける場合には構造物を設置するための支持装置が必要である。構造物は、支持装置に固定されることが一般的である。

日本の住宅では特に瓦屋根が多いので、太陽エネルギー利用装置の家庭内での利用を更に広く普及させるには、太陽エネルギー利用装置を屋根上の瓦に切りかき部を設けて、設置するための工夫が求められている。（例えば特許文献１参照）

このような太陽エネルギー利用装置の中でも太陽電池パネルにおいては、太陽電池モジュール同士を簡易的にアースの導通をさせることも求められている。（例えば特許文献２参照）

特開２００５−２７７２号公報（請求項１） 特開２００８−１０１４６６号公報（段落０００６）

太陽エネルギー装置の利用は、屋根上への設置が多く、一般家屋の屋根は瓦が配置されており、その表面には凹凸があり、また瓦のほとんどは陶器で形成されているため特開２００８−１０１４６６号公報など、大多数が瓦に対応できた支持装置ではない。
尚、瓦対応品であったとしても、現実屋根上での作業は足場が安定せずに滑りやすくて危険性が高いので、瓦などを有する屋根に対して取付けが容易な構造になっていないのが問題。

ソーラパネル支持装置においては、２枚の瓦を構成していた為、部品点数が多いという問題がある。

また、瓦を直接押さえつける構造により瓦の亀裂及び破損の恐れがあるという問題があった。

さらに、支持ボルト固定板から１本のボルトのみの固定により強度が少ない為、多数の支持部を設置しなければならないなどの強度強化する問題がある。

本発明に、このような従来の問題を解決しようとするもので、太陽エネルギー装置の支持固定構造を提供することを目的とする。

請求項１記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造での太陽エネルギー装置を固定する接触面をもつ１取付金具と、
前期取付金具の１ａ結合穴を介して固定具にて固定する２ｂ支持溝をもつ高機能フレームと、
前記高機能フレームの２ａ支持溝と結合する３ｂ支持固定溝をもつ３支持材と、前記支持材の３ａ支持調整穴と結合する５ａ筒部分をもつ５支持土台と、
前記支持土台の５ａ筒部分を貫通させる穴をもつ４高機能瓦からなる事を特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造を提供することによって上記課題を解決する事が出来る。

請求項１記載の前記１取付金具の２０接触面に１９鋭凸部を設けた事を特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

請求項１記載の前記２高機能フレームに形成された２ａ支持溝が、３支持材に形成された３ｂ支持固定溝、また２ｂ支持溝が１取付金具と結合するのを特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

請求項１記載の前記３支持材に形成された３ｂ支持固定溝と、５支持土台に形成された３ａ支持調整穴を特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

請求項１記載の前記５支持土台に形成された５ａ筒部分を特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

請求項１記載の前記４高機能瓦に形成された４ｂポケットをもつ４ａ突起穴を特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

請求項６記載の前記４高機能瓦の４ａ突起穴にかぶせる１４カバーリングを特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

請求項５記載の前記５支持土台の下に密着する６防水パッキンを特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

請求項１記載の前記５支持土台と６防水パッキンに密着に補強する７支持補強板を特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造である。

本発明によれば、太陽エネルギー装置の支持固定構造が容易な構造で提供することができる。

これら本発明によると、従来の支持固定装置より半減した部品点数に構成することが可能となる。

また本発明によると、瓦を直接押さえつける構造でなく、高機能瓦４に交換することにより、瓦本体を直接締め付けることもなく、高機能瓦４には支持材３、支持土台５に接しいていない為、今発明の高機能瓦４は、太陽エネルギー装置と支持固定構造の自重がかからない構造になっている。その事により、周りの既存瓦を破損させてしまう懸念が無い。

さらに本発明によると、支持土台５は筒部分５ａの支持部が多数ある為、強度が従来品よりも強化する事が可能となる。

本発明に係る太陽エネルギー装置の支持固定構造の全体の部品様子を説明する分解斜視図である。 本発明に係る太陽エネルギー装置の支持固定構造の全体の完成断面図である。 本発明に係る太陽エネルギー装置の支持固定構造の支持土台から取付金具まで結合させた拡大断面図である。 本発明に係る太陽エネルギー装置の高機能瓦と支持材との取り合い構造の詳細断面図である。

以下、平板状の太陽電池モジュール２１を屋根上に配設する場合を例にとり、本発明の実施形態を、模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。

瓦屋根の表面には凹凸が生じる。このような屋根に太陽電池モジュール２１を取り付ける場合には、太陽電池モジュール２１を支持する為の太陽エネルギー装置の支持固定構造を構成し、瓦の下にある野地板１１・屋根垂木１２に固定する事により設置を行う。

太陽電池モジュール２１を取付金具１と高機能フレーム２の間に締め付け固定し、高機能フレーム２を支持材３に固定し、支持材３と支持土台５を専用ビス１６を要いて支持補強版７及び野地板１１に固定する。その際に、支持土台５の筒部分５ａを高機能瓦４の突起穴４ａに貫通させ屋根の止水及び支持土台５の取り合いの止水も強化出来るように形成された、構造物設置支持装置。

図１、図４を参照する、実施の形態における太陽エネルギー装置の支持固定構造は、屋根面の野地板１１・ルーフィング１０より、防水シート８を挟み込み、支持補強板７とを重ねた上に配置される。

本実施の形態における太陽エネルギー装置の支持固定構造の中に支持土台５は金属で形成されている。

図１を参照する、本実施の形態における支持土台５は、垂直に筒部分５ａが一体形成されている部分を含む筒部分５ａには、専用ビス１６を挿通することができるように、ビス穴５ｂが一体形成されている。

図１、図２を参照する、本実施の形態における筒部分５ａは、支持土台５の主表面に対して垂直に延びるように形成されている。本実施の形態においては、支持土台の主表面１７の部分と筒部分５ａとは、一体的に金属で形成されている。筒部分５ａは、上側の端面が支持材３に当接して、支持材３を固定できるように形成されている。

図１、図４を参照する、高機能瓦４には、屋根面から垂直方向に支持土台５の筒部分５ａが貫通するように突起穴４ａとポケット４ｂ が一体形成されている。ポケット４ｂは防水用のシーリングを注入出来る碗型でシーリングを注入した時十分な接着面が確保でき、止水効果が向上する。
本実施の形態においては、筒部分５ａは、突起穴４ａよりも小さく形成されている。
また、高機能瓦４には支持材３、支持土台５に接しいていない為、太陽電池モジュール２１、及び高機能瓦４以外の太陽エネルギー装置の支持固定構造の自重が一切掛からない構造になっている。その事により、周りの既存瓦を破損させてしまう懸念が無い。

図１、図４を参照する、高機能瓦４の表面において、突起穴４ａが形成されている部分には、カバーリング１４が配置されている。本実施の形態においては、カバーリング１４は、ドーム状に形成されている。カバーリング１４ は、突起穴４ａの上から塞ぐように形成され。また、カバーリング１４は、筒部分５ａを挿通させるための穴が形成されている。カバーリング１４は、上側から押圧することにより、高機能瓦４の突起穴４ａと筒部分５ａに密着して、突起穴４ａと筒部分５ａとの隙間を塞ぐように形成されている。

図１、図４を参照する、カバーリング１４の上側には、支持材３が配置されている。支持材３には、カバーリング１４と高機能瓦４を跨って支持土台５の筒部分５ａに専用ビス１６を挿通して、野地板１１の上に敷かれたルーフィング１０の表面に取付けられた防水シート８と支持補強板７、防水パッキン６に当接して固定されるように形成されている。

図１、図３を参照する、本実施の形態における支持材３は、垂直に支持固定溝３ｂが形成されている部分を含む。支持材３の支持固定溝３ｂには、固定具１５を挿通することができるように形成されている。図１のように支持固定溝３ｂは固定具１５によって、高機能フレーム２の支持溝２ａと結合するように形成されている。支持材３は、下側の端面が支持土台５の筒部分５ａに当接して、支持材３を固定できるように形成されている。本実施の形態においては、支持材３の主表面の部分と支持固定溝３ｂとは、一体的に金属で形成されている。支持材３には、専用ビス１６が垂直方向に貫通するように支持調整穴３ａが形成されている。支持調整穴３ａは太陽エネルギー装置の支持固定構造の位置を微調整出来るように形成されている。

図１、図２、図４を参照する、支持材３および支持土台５は、専用ビス１６によって高機能瓦４の下側にある既存の野地板１１及び支持補強板７に固定されている。本実施の形態における専用ビス１６は、棒状に形成され、支持材３および高機能瓦４の突起穴４ａを貫通するように形成されている。専用ビス１６は、先端が尖るように形成され、野地板１１及び支持補強板７に突き刺さることにより固定されるように形成されている。支持補強板７は、野地板１１と支持補強板７の間に、ルーフィング１０と防水シート８を挟み込み、屋根垂木１２に締め付け固定されている。支持補強板７は板状に形成され、野地板１１とを専用ビス１６が突き刺さる部分に配置されている。

図１、図３を参照する、本実施の形態における，高機能フレーム２は例えばアルミニウム等の軽量で強度に優れた金属材料で構成される。また、図３に示すように、この高機能フレーム２の左右には支持溝２ａが少なくとも１以上、直線状に設けられ、高機能フレーム２の上部は支持溝２ｂが形成されており、支持溝２ａと支持溝２ｂは図示のように３本とするのが構造的に簡単であり、しかも堅固に取付金具１を取りつけることができ望ましい。尚、強度向上する様な断面形状に設計されている。

図１、図３を参照する、本実施の形態における、高機能フレーム２の支持溝２ａ、支持溝２ｂは固定具１５・１８が固定できる溝形状が形成されている。よって支持溝２ｂは取付金具１と固定具１５によって結合するように形成されている。支持溝２ａは支持固定溝３ｂと固定具１５によって結合するように形成されている。

図１、図３を参照する、本実施の形態における、取付金具１は太陽電池モジュール枠より硬く、例えばステンレス等の導電性を有し強度的にも優れた金属材料（導電性材料）から構成される。 取付金具１における接触面２０には、鋭凸状１９の導通部を設け、太陽電池モジュール枠における周縁部の表面に形成されている絶縁性被膜を突き破ることが出来るようになっている。これにより、取付金具１と太陽電池モジュールの周縁部とが電気的に接続され接地できるようになっている。電気的な接地は、地上からの接地用配線を別途設け高機能フレームに、この配線を結合することによって接地が可能である。

図２、図４を参照する、特に、住宅の屋根に太陽エネルギー装置を設置する場合には、十分な固定強度を確保するために、屋根材の下側にある野地板１１や屋根垂木１２に直接的に太陽エネルギー装置の支持固定構造を固定することが好ましい。また、太陽エネルギー装置を固定するには、地震対策・自重・風荷重などを考慮して、引抜き・横すべり等に対する十分な強度を有するように、支持装置全体の強度を確保するために、既存製品では複数の場所に支持装置が必要だが、本発明では強度がある為、最小限の支持装置の設置で済む。

本実施の形態において太陽電池モジュールを瓦屋根に取付ける際には、まず始めに、太陽エネルギー装置の支持固定構造を取付ける位置を定める。太陽エネルギー装置の支持固定構造に固定される取付金具１の支持点距離を検討して、強度上許容される範囲で太陽エネルギー装置の支持固定構造を取付ける位置を定める。

次に、動作について説明する。
太陽エネルギー装置の支持固定構造を取付ける位置の瓦に目印を付ける。目印を付けた瓦を屋根から取外す。瓦は、上下方向および左右方向の隣り合う瓦と嵌合している場合が多い。瓦を外す場合には既存瓦を割らないように周囲の瓦を浮かすなどして特定の瓦を取外す。

図１、図２を参照して、瓦を外した位置には、支持土台５の取付け強度を確保するために、野地板１１・ルーフィング１０の上に防水シート８と支持補強板７と防水パッキン６を取付ける。支持補強板７は、板状に形成され、十分な厚さと強度を有している。必ずしも屋根垂木１２に対して、支持土台５を固定することではない。しかし、野地板１１・ルーフィング１０の表面に配置された防水シート８と支持補強板７は屋根垂木１２に対して固定され、支持補強板７を支持土台５の下部に配置することにより、支持土台５の固定強度を十分に高くすることができる。

次に、取り外した瓦の位置に高機能瓦４を入れ替え、屋根を元の状態に戻す。ここで、瓦が浮いたり、上下方向または左右方向にずれたりしていないか確かめる。また、隣り合う瓦との嵌合状態などを確かめる。瓦は正しく配置されないと、後に雨漏りや瓦の落下などの恐れがあるために念入りに確認を行なう。

次に、図１および図２に示すように、カバーリング１４を、高機能瓦４の突起穴４ａの部分に配置する。次に、筒部分５ａを高機能瓦４の突起穴４ａ及びカバーリング１４に通しながら、支持土台５を固定する位置に配置する。支持土台５には、上部に支持材３を乗せ、支持調整穴３ａと支持土台５のビス穴５ｂを結合し、専用ビス１６で仮止めした状態にしておく。

次に、図４に示すように、高機能瓦４を仮止めした際に、高機能瓦４の突起穴４ａの中に防水用のシーリングを注入する。この構成を採用することにより、突起穴４ａと筒部分５ａとカバーリング１４との隙間を塞ぐことができ、突起穴４ａから水が浸入することをより確実に防止できる。また、シーリング材の紫外線劣化も防ぐ事ができる。

次に、図３に示すように、高機能フレーム２の支持溝２ａに固定具１５のボルド１５ａの頭を支持溝２ａの端部からスライドさせ、支持材３の支持固定溝３ｂにセットして丸座ワッシャー１５ｂ、スプリングワッシャー１５ｃ、ナット１５ｄの順番で仮止めした状態にしておく。

次に、支持材３の位置がきまったら、専用ビス１６を本締めする。

次に、軒先を揃えた後、高機能フレーム２の不陸調整を行う。機能フレーム２の高さがきまったら、支持セット１５を本締めする。

次に、図３に示すように、高機能フレーム２の支持溝２ｂに固定具１８の頭を支持溝２ｂの端部からスライドさせ、取付金具１の結合穴１ａをセットして仮止めした状態にしておく。

次に、高機能フレーム２と取付金具１の間に太陽電池モジュール２１の周縁部を挟み、固定具１８を本締め固定する。

上記の実施の形態に係るそれぞれの図面において、同一または相当する部分には、同一の符号を付している。

なお、上記の実施の形態においては、太陽エネルギー装置の支持固定構造として、パネル状の太陽電池モジュールを備える太陽電池装置を例に採りあげて説明したが、太陽エネルギー装置の支持固定構造はこの形態に限られず、屋根に設置するものであれば構わない。たとえば、太陽エネルギー装置の支持固定構造としては、太陽光集熱装置、太陽熱温水器、表示装置、または発光装置でも構わない。

今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

太陽光エネルギーを利用する、太陽光発電パネル、太陽熱温水器、太陽光集熱装置、を利用する固定装置である。または、表示装置、発光装置、等の固定装置に代用できる。

１ 取付金具、１ａ 結合穴、２ 高機能フレーム，２ａ 支持溝、２ｂ 支持溝、３ 支持材，３ａ 支持調整穴、３ｂ 支持固定溝，４ 高機能瓦，４ａ 突起穴、４ｂ ポケット、５ 支持土台、５ａ 筒部分、５ｂ ビス穴、６ 防水パッキン、７ 支持補強板、８ 防水シート、９ 瓦桟、１０ ルーフィング、１１ 野地板、１２ 屋根垂木，１３ ビス、１４ カバーリング、１５ 固定具、１５ａ ボルト、１５ｂ 丸座ワッシャー、１５ｃ スプリングワッシャー、１５ｄ ナット、１６ 専用ビス、１７ 支持土台の主表面、１８ 固定具、１９ 鋭凸部、２０ 接触面、２１ 太陽電池モジュール

Claims (9)

1. 太陽エネルギー装置の支持固定構造での太陽エネルギー装置を固定する接触面２０をもつ取付金具１と、
   前期取付金具１の結合穴１ａを介して結合する支持溝２ｂをもつ高機能フレーム２と、
   前記高機能フレーム２の支持溝２ａと結合する支持固定溝３ｂをもつ支持材３と、
   前記支持材３の支持調整穴３ａと結合する筒部分５ａをもつ支持土台５と、
   前記支持土台５の筒部分５ａを貫通させる穴をもつ高機能瓦４からなる事を特徴とする太陽エネルギー装置の支持固定構造
2. 前記取付金具１の接触面２０に鋭凸部１９を設けた事を特徴とする請求項１記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造
3. 前記高機能フレーム２に形成された支持溝２ａが支持固定溝３ｂ、また支持溝２ｂが取付金具１と結合するのを特徴とする請求項１記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造
4. 前記支持材３に形成された支持固定溝３ｂと支持調整穴３ａを特徴とする請求項１記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造
5. 前記支持土台５に形成された筒部分５ａを特徴とする請求項１記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造
6. 前記高機能瓦４に形成されたポケット４ｂをもつ突起穴４ａを特徴とする請求項１記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造
7. 前記高機能瓦４の突起穴ａ４にかぶせるカバーリング１４を特徴とする請求項６記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造
8. 前記支持土台５の下に密着する防水パッキン６を特徴とする請求項５記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造
9. 前記支持土台５と防水パッキン６に密着に補強する支持補強板７を特徴とする請求項１記載の太陽エネルギー装置の支持固定構造