JP2013040525A - 太陽電池モジュールの屋根上設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールを取り付けるための屋根への孔開けを必要とせず、且つ屋根と太陽電池モジュールと間の配置間隔を小さくできる太陽電池モジュールの屋根上設置構造を提供する。
【解決手段】屋根の立ちはぜに固定される支持金具１と、上記支持金具１の支持片１２ｂの下面と上記屋根との間に位置する受け部材１３と、上記受け部材１３上に配置される端フレーム２と、上記受け部材１３の上面から上方に突き出るボルト部１４ｂに装着されて上記受け部材１３と上記端フレーム２とを相互に固定するナット１４ｃと、太陽電池モジュール固定具４とを備えており、太陽電池モジュールの縁側が上記端フレーム２における本体板部２ａ上に載せられる。
【選択図】図６

Description

この発明は、屋根への太陽電池の設置に好適な太陽電池モジュールの屋根上設置構造に関する。

屋根に太陽電池を取り付ける構造として、金属の葺き板にビス打ち等によって取り付け用の孔を開ける構造が特許文献１に開示されている。

特開２００３−９６９８６号公報

しかしながら、上記のような取り付け構造では、上記取り付け用の孔を完璧に止水することが容易でないために雨漏りを生じやすく、また積雪地域では融雪水によるトラブルを生じやすい。更に、積雪地域で採用されるスノーダクトや緩勾配片流れなどの屋根において、この屋根と太陽電池モジュールとの間に間隔があり過ぎると、太陽電池モジュール下に雪が溜まりやすくなり、すが漏れのリスクが高くなる。

この発明は、太陽電池モジュールを取り付けるための屋根への孔開けを必要とせず、且つ屋根と太陽電池モジュールと間の配置間隔を小さくできる太陽電池モジュールの屋根上設置構造を提供することを課題とする。

この発明の太陽電池モジュールの屋根上設置構造は、上記の課題を解決するために、挟み金物部及び支持部を有し、上記挟み金物部によって屋根の立ちはぜに固定されるはぜ固定金物と、上記支持部により支持されるフレームと、上記支持部の上方に突き出る締結部に装着されて上記支持部と上記フレームとを相互に固定する固定部材とを備えており、太陽電池モジュールの縁側が上記フレームにおける本体板部上に載せられており、上記支持部は上記本体板部を介して上記太陽電池モジュールの縁側の下方に存在していることを特徴とする。

上記構成であれば、屋根の立ちはぜに固定されるはぜ固定金物を用いるので、屋根にビス打ちをする必要がなくなり、雨漏りを防止できる。また、上記屋根を基準とした上記フレームの配置高さは、上記支持部の高さと上記フレームにおける本体板部の厚みとを足し合わせた値となり、この配置高さは、太陽電池支持フレームとして例えば中空状フレームを用いる場合に比べて格段に低くなる。このように上記フレームの配置高さを低くできると、太陽電池モジュールの裏側と屋根との間に雪が入り込むのを防止し、すが漏れの発生リスクを軽減することができる。また、屋根の傾斜に沿って太陽電池モジュールを配置することができ、太陽電池モジュールが配置された屋根の見栄えをよくすることができる。

上記締結部及び固定部材を用いて太陽電池モジュールを上記フレームに固定することも可能であるが、上記締結部及び固定部材とは別に太陽電池モジュール固定具が上記フレームに設けられるようにしてもよい。

上記太陽電池モジュール固定具を用いる場合、上記フレームにおける上記本体板部の位置よりも高い箇所に当該太陽電池モジュール固定具と上記フレームとの相互固定のための締結箇所を形成する台座部材を備えるのがよい。これによれば、上記台座部材により上記太陽電池モジュール固定具を上記フレームにしっかりと固定することができる。

また、上記太陽電池モジュール固定具を用いる場合、上記フレームに係止穴が形成されていて、上記太陽電池モジュール固定具には上記係止穴に入る大きさで且つ上記係止穴から抜けない形状を有する係止部が設けられているのがよい。これによれば、上記フレームを上記金具に固定した後に、上記太陽電池モジュール固定具を上方からの操作だけで上記フレームに取り付けることが可能になる。

また、これらの太陽電池モジュールの屋根上設置構造において、上記フレームとして、片側に太陽電池モジュールが配置される端フレームと、両側に太陽電池モジュールが配置される中フレームとを備え、上記中フレームは、上記本体板部の端から屋根側に一旦立ち下がって立ち上がる二重板縁を有するものでもよい。この二重板縁を有する場合には上記中フレームの剛性を高めることができる。

また、これらの太陽電池モジュールの屋根上設置構造において、上記フレームが上記立ちはぜに平行に配置される構成としてもよいが、上記フレームが上記立ちはぜに交差する方向に配置される構成の方が望ましい。このように交差配置することにより、上記立ちはぜのピッチの影響を受けないで太陽電池モジュールを配置することができる。

本発明であれば、屋根からのフレームの配置高さを低くすることができるので、太陽電池モジュールの裏側に雪が入り込むのを防止し、すが漏れの発生リスクを軽減できる等の優れた諸効果を奏する。

同図（Ａ）は本発明の太陽電池モジュールの屋根上設置構造に用いられる支持金物の一例を示した斜視図であり、同図（Ｂ）は同組み立て斜視図である。 図１に示した支持金物を屋根に配置する様子を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造の組み立ての様子を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造の一部を示した図であって、支持金物上に端フレームを載せた状態を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造の組み立ての様子を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造の一部を示した図であって、端フレームに太陽電池モジュール固定具を取り付けた状態を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造の組み立ての様子を示した斜視図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造の一部を示した図であって、端フレーム箇所の断面図である。 本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造の一部を示した図であって、中フレーム箇所の断面図である。

次に、この発明の実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。

図１（Ａ）及び図１（Ｂ）は、この実施形態に係る太陽電池モジュールの屋根上設置構造に用いることができる支持金物（はぜ固定金物）１を示している。この支持金物１は、挟み金物部１１と、鉤状金物部（支持部）１２と、受け部材（支持部）１３と、締結ボルト１４（締結部）と、ナット１５（固定部材、図４参照）とを備える。

上記支持金物１における上記挟み金物部１１は、一対の板材が各々の上辺側で例えば溶接固定されてなる挟み部１１ａと、上記一対の板材の各々を曲げ加工してなるフランジ部１１ｂとを有する。上記挟み部１１ａの上記一対の板材の間には立ちはぜ１０１の厚みに対応した幅の隙間が形成されている。また、上記挟み部１１ａには、上記立ちはぜ１０１の厚み方向に貫通する貫通穴１１ｃが立ちはぜ１０１の延設方向に２箇所形成されている。上記貫通穴１１ｃにボルト１１ｄを挿通してナット１１ｅを締め込むことにより、挟み金物部１１が立ちはぜ１０１に固定される。また、上記フランジ部１１ｂには当該フランジ部１１ｂに上記鉤状金物部１２を固定するために用いられる貫通穴１１ｆが２箇所形成されている。

上記鉤状金物部１２は、上記フランジ部１１ｂに対面する固定面部１２ａと、上記固定面部１２ａに対して略９０度折り曲げられた支持片１２ｂとからなる。上記支持片１２ｂの中央部には貫通穴１２ｆが形成されている。また、上記固定面部１２ａには貫通穴１２ｃが形成されており、この貫通穴１２ｃ及び上記貫通穴１１ｆにボルト１２ｄを挿通してナット１２ｅを締め込むことにより、上記挟み金物部１１に上記鉤状金物部１２が固定される。

上記受け部材１３は例えば立方体又は直方体形状を有したゴム材などの緩衝材からなる。この受け部材１３の下面には上記立ちはぜ１０１が収まる溝部１３ａが形成されている。また、この受け部材１３には、その上面の中央箇所から上記溝部１３ａに至る垂直貫通穴１３ｂが形成されている。そして、上記鉤状金物部１２の支持片１２ｂが上記受け部材１３の上面に当接した状態で、上記鉤状金物部１２の固定面部１２ａが上記挟み金物部１１のフランジ部１１ｂに固定される。

上記締結ボルト１４は、上記受け部材１３の上記溝部１３ａに収まり且つ回動が規制される長方形状板部１４ａと、この長方形状板部１４ａの中央部から立ち上がるように設けられたボルト部１４ｂとからなる。上記長方形状板部１４ａを上記溝部１３ａ内に収め、上記締結ボルト１４を上記垂直貫通穴１３ｂに挿通させると、上記ボルト部１４ｂの先端が上記受け部材１３の上面から突き出る。そして、この突き出たボルト部１４ｂを上記支持片１２ｂに形成された貫通穴１２ｆに通し、上記ボルト部１４ｂの先端部にナット１５（固定部材、図４参照）を螺合することができる。

図２は、金属板葺きの屋根１００への上記支持金物１の取り付けの様子を示している。上記立ちはぜ１０１は、屋根１００における垂木１０２が配置されている箇所に形成されているのがよい。この場合、上記支持金物１は上記垂木１０２の配置箇所の上方に設けられることになる。なお、この実施形態では、上記屋根１００は積雪寒冷地の無落雪屋根（スノーダクト、緩勾配片流れ等）となっているが、このような無落雪屋根への適用に限定されるものではない。

図３は、上記屋根１００に取り付けた上記支持金物１上に端フレーム２及び中フレーム３を取り付ける様子を示している。この図に示している設置形態では、各フレーム２、３を上記立ちはぜ１０１の延設方向に交差させて配置している。上記端フレーム２は、その片側に太陽電池モジュール５が配置されるフレームであり、上記中フレーム３はその両側に太陽電池モジュール５が配置されるフレームである。

図４は、上記支持金物１上に上記端フレーム２を取り付けた状態を示した斜視図である。上記端フレーム２は、例えば金属板部材を折り曲げ加工することで断面略Ｃ字形状を有したものとなっている。上記端フレーム２は、その本体板部２ａが上記支持金物１の支持片１２ｂ上に載せられるとともに上記本体板部２ａに形成されているその長手方向に長い貫通長穴２ｄに上記支持金物１のボルト部１４ｂを挿通させている。そして、上記ボルト部１４ｂにナット１５を締めつけることで支持金物１上に上記端フレーム２が固定される。上記中フレーム３も同様に上記支持金物１に取り付けられる。また、上記端フレーム２の本体板部２ａの長手方向端部には、第１係止貫通穴２ｂが形成されているとともに、その外側となる位置に４個の第２係止貫通穴２ｃが形成されている。上記中フレーム３も同様にその本体板部３ａに第１係止貫通穴３ｂ及び第２係止貫通穴３ｃが形成されている（図９参照）。

図５は、上記端フレーム２及び上記中フレーム３に太陽電池モジュール固定具４を取り付ける様子を示している。上記太陽電池モジュール固定具４は、上記支持金物１の位置よりも各フレーム２、３の端寄りに取り付けられる。もちろん、上記太陽電池モジュール固定具４を、上記支持金物１の位置よりも内側に取り付けてもよい。

図６は、上記端フレーム２に太陽電池モジュール固定具４を取り付けた状態を示した斜視図である。上記太陽電池モジュール固定具４は、台座部材４１と、ボルト部材４２と、係止ナット部材４３と、締め付けナット４４と、カバー固定ナット４５（図８、９参照）からなる。

上記台座部材４１は、金属板を逆Ｕ字状に折り曲げることで台座面部４１ａ及び二つの脚部４１ｂを有したものとなっている。上記台座面部４１ａの中央には上記ボルト部材４２が挿通される貫通穴が形成されている。また、各脚部４１ｂの下端に形成されている４つの係止突起が上記端フレーム２の本体板部２ａに形成された上記４個の第２係止貫通穴２ｃにより係止される。

上記係止ナット部材４３は上記ボルト部材４２の下端側に螺合（溶接等でもよい）されている。そして、上記係止ナット部材４３は、上記第１係止貫通穴２ｂに入る大きさで且つ上記第１係止貫通穴２ｂから抜けないような長辺形状を有している。さらに、上記係止ナット部材４３には、上記第１係止貫通穴２ｂの縁に当接できる突起４３ａが形成されている。上記係止ナット部材４３が上記端フレーム２の長手方向に対して斜めに向けられると、この係止ナット部材４３は、上記第１係止貫通穴２ｂから抜け出なくなり且つ上記突起４３ａが上記第１係止貫通穴２ｂの縁に当接して回動できない状態となる。

上記締め付けナット４４は上記ボルト部材４２の上側から螺合され、この締め付けナット４４を締め付けていくことで上記台座部材４１を上記端フレーム２に固定することができる。ここで、上記台座部材４１は、上記端フレーム２における上記本体板部２ａの位置よりも高い箇所に当該太陽電池モジュール固定具４と上記端フレーム２との相互固定のための固定箇所を形成するものとなる。なお、同様の方法で太陽電池モジュール固定具４は上記中フレーム３にも取り付けられる。

図７は、上記フレーム２、３に載せられた太陽電池モジュール５を化粧カバー６によって固定する様子を示している。

図８は上記化粧カバー６が配置された端フレーム２の箇所の断面図である。上記化粧カバー６はその平板本体部の両側に立ち上げ部が形成された断面コ字形状を有している。そして、上記化粧カバー６の上記平板本体部には太陽電池モジュール固定具４の上記ボルト部４２が挿通される貫通穴が形成されている。この貫通穴を通したボルト部材４２の先端側にカバー固定ナット４５が装着され、上記化粧カバー６が固定される。また、上記化粧カバー６と締め付けナット４４の間には、上記ボルト部材４２に嵌合するパイプ状のスペーサ７が設けられている。

上記端フレーム２の端部側の立ち上げ部上端には、受け部２ｅが折り曲げ形成されており、上記化粧カバー６の一方の立ち上げ部は上記受け部２ｅに当接し、他方の立ち上げ部は太陽電池モジュール５の係止突起部５ａに当接する。また、上記太陽電池モジュール５はその縁側の下面を端フレーム２の上記本体板部２ａ上に載せている。そして、上記支持片１２ｂ（支持部）は上記本体板部２ａを介して上記太陽電池モジュール５の縁側の下方に存在している。

図９は上記化粧カバー６が配置された中フレーム３の箇所の断面図である。隣り合う２枚の太陽電池モジュール５はその縁側を中フレーム３の本体板部３ａ上に載せている。そして、各太陽電池モジュール５の縁側は上記本体板部３ａを介して上記支持金物１の支持片１２ｂ上に存在している。また、中フレーム３の上記本体板部３ａの両側には立ち上げ部が形成されるが、上記支持金物１の挟み金物部１１が設けられない側の立ち上げ部は、上記本体板部３ａの端から屋根側に一旦立ち下がって立ち上がる二重板縁３ｄとなっている。また、上記端フレーム２と同様に、上記化粧カバー６の上記平板本体部には、太陽電池モジュール固定具４の上記ボルト部４２が挿通される貫通穴が形成されている。この貫通穴を通したボルト部材４２の先端側にカバー固定ナット４５が装着され、上記化粧カバー６が固定される。また、上記化粧カバー６と締め付けナット４４の間には、上記ボルト部材４２に嵌合するパイプ状のスペーサ７が設けられている。

上記の構成であれば、上記屋根１００を基準とした上記フレーム２、３の配置高さは、上記受け部材１３（支持部）の高さと上記支持片１２ｂ（支持部）の厚みと上記フレーム２、３における本体板部２ａ，３ａの厚みとを足し合わせた値となり、この配置高さは、太陽電池支持フレームとして例えば中空状フレームを用いる場合に比べて格段に低くなり、またフレームの軽量化も図れる。このように上記フレーム２、３の配置高さを低くできると、太陽電池モジュール５の裏側と屋根１００との間に雪が入り込むのを防止し、すが漏れの発生リスクを軽減することができる。また、太陽電池モジュール５が配置された屋根の見栄えもよくなる。

そして、この実施形態では、鉤状金物部１２と受け部材１３とにより支持部を構成し、上記支持片１２ｂの下面と上記屋根１００との間に上記受け部材１３を介在させているので、上記支持片１２ｂ上に加わる荷重が当該支持片１２ｂを介して上記受け部材１３に加わることになる。なお、支持片１２ｂを設けない場合には、上記フレーム２、３の本体板部２ａ，３ａが上記受け部材１３上に直接配置される構造となるが、このような直接配置の構造とすることも可能である。この構造の場合には、上記挟み金物部１１のフランジ部１１ｂを上記受け部材１３にビス等を用いて固定すればよい。また、一つの受け部材１３を両側から挟むように挟み金物部を設ける構造としてもよい。また、このような支持片１２ｂを設けない構造において、上記本体板部２ａ，３ａと上記受け部材１３との間に上記支持片１２ｂと同等の大きさの板状部材を介在させてもよい。更に、鉤状金物部１２と受け部材１３とにより支持部を構成するのではなく、受け部材１３を省略して例えば鉤状金物部１２だけで支持部を構成してもよいものである。この場合、鉤状金物部１２の支持片１２ｂに締結部材となるボルトを装着すればよい。

また、この実施形態では、上記フレーム２、３が上記立ちはぜ１０１に交差する方向に配置されたので、上記立ちはぜ１０１のピッチの影響を受けないで太陽電池モジュール５を配置することができる。なお、上記フレーム２、３が上記立ちはぜ１０１に平行に配置される構造を排除するものではない。

また、この実施形態では、上記締結ボルト１４及びナット１５とは別に太陽電池モジュール固定具４を上記フレーム２、３に設けることとしており、上記締結ボルト１４やナット１５の配置や構造に制限されない独自の配置や構造による太陽電池モジュール固定具４を採用できることになる。なお、上記締結ボルト１４のボルト部１４ｂを長くし、この締結ボルト１４に台座部材４１を係合させ、上記ナット１５とは別のナットで上記台座部材４１を固定する構造とすることも可能である。

また、この実施形態では、上記太陽電池モジュール固定具４において、上記フレーム２、３における上記本体板部２ａ，３ａの位置よりも高い箇所に当該太陽電池モジュール固定具４と上記フレーム２、３との相互固定のための締結箇所を形成する台座部材４１を設けているので、上記太陽電池モジュール固定具４を上記フレーム２、３にしっかりと固定することができる。具体的には、上記本体板部２ａ，３ａの位置でボルト部材４２をナット止めをすると、上記ボルト部材４２がぐらつくおそれがあるが、上記台座部材４１を設ける構造であれば、上記ボルト部材４２がぐらつくのを防止できる。

また、この実施形態では、上記太陽電池モジュール固定具４には上記第１係止貫通穴２ｂ，３ｂに入る大きさで且つ上記第１係止貫通穴２ｂ，３ｂから抜けないための長辺部を有する上記係止ナット部材４３が設けられているので、上記フレーム２、３を上記支持金具１に固定した後に、上記太陽電池モジュール固定具４を上方からの操作だけで上記フレーム２、３に取り付けることが可能になる。

また、この実施形態では、上記中フレーム３は、その本体板部の端から屋根１００側に一旦立ち下がって立ち上がる二重板縁３ｄを有するので、当該中フレーム３の剛性を高めることができる。なお、上記二重板縁３ｄを形成することに限定するものではなく、上記二重板縁３ｄを形成しない場合には、上記支持金物１は２個の挟み金物部１１を有した構造とすることができる。この場合、鉤状金物部１２は鉤状ではなく断面コ字形状を有するのがよい。

また、この実施形態では、上記化粧カバー６と締め付けナット４４の間には、上記ボルト部材４２に嵌合するパイプ状のスペーサ７が設けられている。かりに、ナット４４の締め付けを忘れている場合、上記スペーサ７は規定位置より上方に位置することになり、この状態では上記化粧カバー６が浮いてしまうのでナット４４の締め忘れに気付くことが可能になる。また、上記スペーサ７が規定の位置に在る状態で上記化粧カバー６との間に少し隙間があれば、ナット４５の締め付けで上記化粧カバー６が少し下方に撓んでバネ効果が生じ、ナット４５の緩みを防止できることにもなる。

１ 支持金物（はぜ固定金物）
１１ 挟み金物部
１２ 鉤状金物部（支持部）
１２ａ 支持片
１３ 受け部材（支持部）
１４ 締結ボルト（締結部）
１４ｂ ボルト部
１５ ナット（固定部材）
２ 端フレーム
２ａ 本体板部
２ｂ 第１係止貫通穴（係止穴）
３ 中フレーム
３ａ 本体板部
３ｂ 第１係止貫通穴（係止穴）
３ｄ 二重板縁
４ 太陽電池モジュール固定具
４１ 台座部材
４２ ボルト部材
４３ 係止ナット部材（係止部）
４４ 締め付けナット
４５ カバー固定ナット
５ 太陽電池モジュール
６ 化粧カバー
７ スペーサ
１００ 屋根
１０１ 立ちはぜ
１０２ 垂木

Claims (6)

1. 挟み金物部及び支持部を有し、上記挟み金物部によって屋根の立ちはぜに固定されるはぜ固定金物と、上記支持部により支持されるフレームと、上記支持部の上方に突き出る締結部に装着されて上記支持部と上記フレームとを相互に固定する固定部材とを備えており、太陽電池モジュールの縁側が上記フレームにおける本体板部上に載せられており、上記支持部は上記本体板部を介して上記太陽電池モジュールの縁側の下方に存在していることを特徴とする太陽電池モジュールの屋根上設置構造。
2. 請求項１に記載の太陽電池モジュールの屋根上設置構造において、上記締結部及び固定部材とは別に太陽電池モジュール固定具が上記フレームに設けられることを特徴とする太陽電池モジュールの屋根上設置構造。
3. 請求項２に記載の太陽電池モジュールの屋根上設置構造において、上記フレームにおける上記本体板部の位置よりも高い箇所に上記太陽電池モジュール固定具と上記フレームとの相互固定のための締結箇所を形成する台座部材を備えたことを特徴とする太陽電池モジュールの屋根上設置構造。
4. 請求項２または請求項３に記載の太陽電池モジュールの屋根上設置構造において、上記フレームに係止穴が形成されており、上記太陽電池モジュール固定具には上記係止穴に入る大きさで且つ上記係止穴から抜けない形状を有する係止部が設けられていることを特徴とする太陽電池モジュールの屋根上設置構造。
5. 請求項１〜請求項４に記載の太陽電池モジュールの屋根上設置構造において、上記フレームとして、片側に太陽電池モジュールが配置される端フレームと、両側に太陽電池モジュールが配置される中フレームとを備えており、上記中フレームは、その本体板部の端から屋根側に一旦立ち下がって立ち上がる二重板縁を有することを特徴とする太陽電池モジュールの屋根上設置構造。
6. 請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの屋根上設置構造において、上記フレームが上記立ちはぜに交差する方向に配置されたことを特徴とする太陽電池モジュールの屋根上設置構造。

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