JP2013119729A - 太陽電池パネルの敷設構造及び太陽電池パネルの中間保持部材 - Google Patents

太陽電池パネルの敷設構造及び太陽電池パネルの中間保持部材 Download PDF

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Abstract

【課題】例え太陽電池パネルの一辺の中間部を固定する場合であっても強度を確保できる太陽電池パネルの敷設構造を提供する。
【解決手段】複数の四角形の太陽電池パネル2が行方向と列方向に並べられて平面的な広がりをもって設置され、4枚の太陽電池パネル2の辺が直交する辺集結部101があり、辺集結部101またはその近傍の位置に、辺集結部101を形成する4枚の太陽電池パネル2を相互に接続する連結ピース100が宙空状態で装着されている構造とする。
【選択図】図49

Description

本発明は、太陽電池パネルの敷設構造及び太陽電池パネルの中間保持部材に関するものである。本発明は、特にフレームレス太陽電池パネルの敷設構造に関するものである。
太陽電池パネルは、太陽光エネルギーを受けて電力を発生させることができる。
近年、このような太陽電池パネルを一般家庭の屋根に敷き詰めて設置し、家庭で使用する電力を太陽電池パネルが発生する電力で賄う太陽光発電システムを採用する家庭が増加しつつある。
ここで太陽電池パネルを一般家庭の屋根に設置する代表的な方策として、モジュール化した太陽電池パネル自体に瓦(屋根部材)の機能を持たせ、屋根下地に敷設した瓦と太陽電池パネルを置換する方法が提案されている。
例えば、特許文献1では、複数の棒状のレール部材を住宅の屋根の勾配方向に平行に敷設し、そのレール部材によって太陽電池パネルの両端を挟持することによって屋根の勾配方向への動きを規制している。そして、レール部材の延伸方向(屋根の勾配方向に対して直交する方向)に沿って太陽電池パネルをスライドさせて敷設していき固定する構造が記載されている。
特開2002−4526号公報
特許文献1のレール部材は、太陽電池パネルの幅に合わせてレール部材を配置する必要があり、屋根への設置距離等を厳密に設計する必要がある。そのため、太陽電池パネルのレール部材の設置作業に時間を要し、作業性が悪いという問題があった。一般的に屋根は高いところに位置しており、足場等の設置環境を考慮すると、作業時間の短縮が望まれている。
そこで、本発明者らは、レール部材によって太陽電池パネルの一辺全体を固定するのではなく、太陽電池パネルの一辺の中間部を固定することによって、レール部材の敷設本数を削減し、作業性の向上を図った。
ところが、太陽電池パネルの一辺の中間部を固定すると、太陽電池パネルの角部等が重なり、太陽電池パネルの辺が直交する辺集結部が形成される。その辺集結部においては自由端となっているため、強度が低くなっている。そのため、外部から圧力を受けると、太陽電池パネルが湾曲し、破壊される虞があった。
そこで、本発明は、上記した問題点を解決するものであり、例え太陽電池パネルの一辺の中間部を固定する場合であっても強度を確保できる太陽電池パネルの敷設構造を提供することを課題とするものである。
上記した課題を解決するための請求項1に記載の発明は、複数の四角形の太陽電池パネルが行方向と列方向に並べられて平面的な広がりをもって設置されていて、3枚又は4枚の太陽電池パネルの辺が直交する辺集結部があり、辺集結部またはその近傍の位置に、辺集結部を形成する前記3枚又は4枚の太陽電池パネルを相互に接続する中間保持部材が宙空状態で装着されていることを特徴とする太陽電池パネルの敷設構造である。
本発明の太陽電池パネルの敷設構造によれば、辺集結部またはその近傍の位置に、辺集結部を形成する前記3枚又は4枚の太陽電池パネルを相互に接続する中間保持部材が宙空状態で装着されている。即ち、太陽電池パネルの辺集結部またはその近傍の部位は宙空状態となっており、中間保持部材を取り付けていない状態においては、太陽電池パネルの厚み方向の外部からの正圧及び負圧に対して強度が弱い。しかしながら、本発明の太陽電池パネルの敷設構造によれば、中間保持部材を取り付けることによって、3枚又は4枚の太陽電池パネルが連結されるため、例え外部からの正圧及び負圧を受けたとしても、外圧を分散することができ、1枚当たりの太陽電池パネルにかかる外圧を低減することができる。それ故に、外圧に対して太陽電池パネルが湾曲しにくく、破壊されにくい。即ち、外圧に対する強度が高い。
請求項1に記載の太陽電池パネルの敷設構造において、太陽電池パネルは屋根に設置されており、太陽電池パネルの平行な二辺の中間部分が屋根に対して固定され、前記中間保持部材が装着されていない状態においては、太陽電池パネルの他の平行な二辺側が自由端であることが好ましい(請求項2)。
請求項3に記載の発明は、中間保持部材は、溝状の保持凹部が背中合わせに設けられたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池パネルの敷設構造である。
本発明の太陽電池パネルの敷設構造によれば、保持部には二つの保持凹部が背中合わせに設けられている。即ち、一方の保持凹部で一つの太陽電池パネルの辺を挟んで保持し、他方の保持凹部で隣接する太陽電池パネルの辺を挟んで保持する。それ故に、1つの固定部材で隣接する太陽電池パネルを2枚固定できる。その結果、固定部材の個数を減少させることができ、コストを低減できる。
請求項4に記載の発明は、保持凹部内には、摩擦付与部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の太陽電池パネルの敷設構造である。
本発明の構造によれば、太陽電池パネルが抜け落ちしにくい。
請求項5に記載の発明は、複数の四角形の太陽電池パネルが行方向と列方向に並べられて平面的な広がりをもって設置されていて、3枚又は4枚の太陽電池パネルの辺が直交する辺集結部があり、辺集結部またはその近傍の位置に、宙空状態で装着される中間保持部材であり、溝状の保持凹部が背中合わせに設けられたことを特徴とする太陽電池パネルの中間保持部材である。
本発明の太陽電池パネルの中間保持部材によれば、3枚又は4枚の太陽電池パネルの辺が直交する辺集結部があり、辺集結部またはその近傍の位置に、宙空状態で装着される中間保持部材である。即ち、太陽電池パネルの辺集結部またはその近傍の部位は宙空状態となっており、中間保持部材を取り付けていない状態においては、太陽電池パネルの厚み方向の外部からの正圧及び負圧に対して強度が弱い。しかしながら、本発明の中間保持部材によれば、3枚又は4枚の太陽電池パネルが連結されるため、例え外部からの正圧及び負圧を受けたとしても、外圧を分散することができ、1枚当たりの太陽電池パネルにかかる外圧を低減することができる。それ故に、外圧に対して太陽電池パネルが湾曲しにくく、破壊されにくい。即ち、外圧に対する強度が高い。
本発明の中間保持部材によれば、溝状の保持凹部が背中合わせに設けられている。即ち、一方の保持凹部で一つの太陽電池パネルの辺を挟んで保持し、他方の保持凹部で隣接する太陽電池パネルの辺を挟んで保持する。それ故に、1つの固定部材で隣接する太陽電池パネルを2枚固定できる。その結果、固定部材の個数を減少させることができ、コストを低減できる。
本発明の太陽電池パネルの敷設構造によれば、外圧に対して太陽電池パネルが湾曲しにくく、破壊されにくく、外圧に対する強度が高い。
本発明の第1実施形態の屋根構造の概念図である。 図1の太陽電池パネルを除いた概念図である。 図1の屋根構造で採用する金属製の屋根材を示す斜視図である。 図1の固定部材とレール部材を組み立てたときの斜視図である。 図4のレール部材の斜視図である。 図5のレール部材のA−A断面図である。 図4の固定部材を表す斜視図である。 図7の保持部を表す斜視図である。 図8の保持部を別視野から視た斜視図である。 図8の保持部の分解斜視図である。 図8の保持部の断面図である。 図7の基礎部を表す斜視図である。 図12の要部の拡大図である。 図12の基礎部を別視野から視た斜視図である。 基礎部に保持部を固定する際の説明図である。 図1の太陽電池パネルの位置関係を表す図であり、連結ピースを除いている図である。 図2の連結ピースの斜視図である。 図17の連結ピースの分解斜視図である。 図17の連結ピースの断面図である。 図1の屋根構造で採用する軒先取付け金具(軒先取付け具)を示す斜視図である。 図20の軒先取付け金具を示す分解斜視図である。 図20の軒先金具本体を示す斜視図である。 図22の軒先金具本体を別方向からみた斜視図である。 図22の軒先金具本体を示す平面図であり、係合部を破線で示している。 図20のモジュール保持金具を示す斜視図である。 図25のモジュール保持金具を別方向からみた斜視図である。 図25のモジュール保持金具を示す右側面図である。 図20の軒先取付け金具の組み立て手順を示す説明図であり、(a)は軒先金具本体にモジュール保持金具を取り付ける前の状態を示し、(b)は軒先金具本体にモジュール保持金具を添えあてた状態を示し、(c)は軒先金具本体とモジュール保持金具とを一体に固定する様子を示す。 図20の軒先取付け金具を別の方向からみた斜視図である。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第1の工程を示す斜視図であり、屋根下地の軒先に軒先取付け金具を取り付けた状態を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第2の工程を示す斜視図であり、軒側第1行目の屋根部材を設置した状態を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第2の工程において、屋根部材の軒先側部分を軒先取付け金具に掛止する様子を示す説明図であり、(a)は屋根部材を軒先取付け金具に掛止する前の状態を示し、(b)は屋根部材を軒先取付け金具に掛止した後の状態を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第2の工程において、軒側第1行目の屋根部材の軒側部分を屋根下地に固定した状態を示す斜視図である。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第2の工程において、軒側第1行目の屋根部材の軒側部分を屋根下地に固定する様子を示す拡大断面図であり、(a)は屋根部材を固定する前の状態を示し、(b)は屋根部材を屋根下地上に固定した後の状態を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第3の工程を示す斜視図であり、軒側第2行目の屋根部材を設置した状態を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第3の工程において、軒側第2行目の屋根部材の軒先側部分を軒側第1行目の屋根部材に掛止する様子を示す説明図であり、(a)は軒側第2行目の屋根部材を軒側第1行目の屋根部材に掛止する前の状態を示し、(b)は軒側第2行目の屋根部材を軒側第1行目の屋根部材に掛止した後の状態を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第3の工程において、軒側第2行目の屋根部材を屋根下地に固定した状態を示す斜視図である。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第3の工程において、軒側第2行目以降の行の屋根部材を屋根下地に固定する様子を示す斜視図である。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第4の工程を示す斜視図であり、軒側第1行目のレール部材を屋根上に設置する様子を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第4の工程を示す斜視図であり、軒側第2行目のレール部材を屋根上に設置する様子を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第5の工程を示す斜視図であり、レール部材に中間取付け金具を取り付ける様子を示す。 レール部材に固定部材を固定する際の説明図であり、(a)は取り付け姿勢を表し、(b)は係合姿勢を表す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第6の工程を示す斜視図であり、軒側第1行目の太陽電池パネルを取り付ける様子を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第6の工程を示す斜視図であり、軒側第1行目の太陽電池パネルを取り付けた状態を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第6の工程において、軒側第1行目の太陽電池パネルの軒側部分を軒先取付け金具に取り付けた状態を示す拡大断面図である。 太陽電池パネルに固定部材を装着する際の説明図であり、(a)装着前、(b)装着後を表す。 太陽電池パネルに連結ピースを装着する際の説明図であり、(a)装着前、(b)装着後を表す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第7の工程を示す斜視図であり、軒側第1行目以降の行の太陽電池パネルを取り付ける様子を示す。 本実施形態の屋根構造の施工手順のうちの第7の工程を示す斜視図であり、軒側第2行目の太陽電池パネルを取り付けた状態を示す。 本発明の固定部材の基礎部に対する保持部の固定位置を変更した場合の斜視図である。 本発明の固定部材の固定位置を変更した場合、太陽電池パネルに連結ピースを装着する際の説明図であり、(a)装着前、(b)装着後を表す。 本発明の固定部材の基礎部に対する保持部の固定位置を変更した場合の斜視図である。 本発明の太陽電池パネルの変形例を表す斜視図である。 本発明の骨格部材の変形例を表す断面斜視図である。 本発明の太陽電池パネルの敷設構造の変形例を表す平面図である。
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明において、特に断りがない限り、上下左右前後の位置関係は、通常の設置位置(図1)を基準に説明する。また、以下の説明においては、屋根下地への取り付け時の軒先側を前方側、棟側を後方側とも記す。即ち、屋根の軒先に位置する端部側を前方側、屋根の軒先と対になる端部側を後方側と記す。そして、太陽電池パネル2の位置関係については、太陽電池パネル2を屋根上に取り付けたときの桁行方向を列方向w、梁間方向を行方向lと示す。
本発明の第1実施形態の屋根構造1は、具体的にはフレームレス太陽電池パネルの敷設構造を採用している。屋根構造1では、図1,図2のように複数の太陽電池パネル2が金属製の屋根部材202が敷き詰められた金属葺きの基礎屋根構造203の上に、梁間方向たる行方向l及び桁行方向たる列方向wに広がりをもって設置されている。本実施形態では、太陽電池パネル2が碁盤状に並んで配されている。即ち、太陽電池パネル2が行方向l及び列方向wに整列している。
また、屋根構造1は、図1,図2のように太陽電池パネル2と、レール部材3と、固定部材5と、連結ピース100と、軒先取付け金具200を有している。
以下、本発明の第1実施形態の屋根構造1の各構成部材について説明する。
まず、屋根部材202について説明する。
屋根部材202は、銅、ステンレス、アルミ、鋼等の金属や、これら金属のうちの適宜なものを表面処理したカラーステンレス、カラーアルミ、フッ素鋼鈑、ガルバリウム鋼鈑、カラー鉄板等を加工して形成される略長方形薄板状の屋根材である。この屋根部材202の短手方向lの片側端部には、図3で示されるように、掛止片212が形成されており、短手方向lの他方端部からやや中心よりの部分には、掛止突起213が形成されている。
掛止片212は、屋根部材202の短手方向lの端部を裏面側へ折り曲げて形成される、所謂小鈎とも称される部分である。より具体的には、この掛止片212は、屋根部材202を屋根下地に取り付けたときに、軒先側(図3の短手方向l前方側)に位置する端部を折り曲げて形成されるものであり、断面形状が略「V」字状で長手方向wに延びている。
掛止突起213は、金属板の一部を表面側に凸となるように折り曲げて形成される部分である。即ち、掛止突起213は、屋根部材202の表裏方向において裏面側から表面側へ向かう方向(高さ方向における上方)に突出するように立設された二つの突出壁部213a,213bと、二つの突出壁部213a,213bの間で突出端面を形成する端面形成部213cによって形成されている。
二つの突出壁部213a,213bは、いずれも、屋根部材202の表裏方向(高さ方向)に対してやや傾斜して突出しており、より具体的には、いずれも掛止片212が位置する端部側(図3の短手方向l前方側)へ近づく方向に傾斜して突出している。ここで、掛止片212が位置する端部に近い位置に形成された突出壁部213bと、もう一方の突出壁部213aとは傾斜角度が異なっており、掛止片212に近い位置に形成された突出壁部213bが他の突出壁部213aより急な角度で傾斜している。
そして、掛止片212に近い位置に形成された突出壁部213bと、この突出壁部213bの下端部と連続する部分との間には、屋根材掛止空間214が形成されている。この屋根材掛止空間214は、断面形状三角形状で屋根部材202の長手方向wに延びる空間となっている。
端面形成部213cは、略長方形平板状の部分であり、短手方向l両端部で、二つの突出壁部213a,213bの上端部分とそれぞれ連続している。この端面形成部213cは、屋根部材202の掛止突起213と隣接する部分、即ち、突出壁部213a,213bの下端部と連続する部分と、屋根部材202の表裏方向において離れた位置で略平行となっている。
以上が屋根部材202の説明である。
続いて、太陽電池パネル2について説明する。
太陽電池パネル2は、通常、太陽電池パネル自身に、図示しない端子ボックス、ケーブル、断熱補強材等の部材を取り付けて使用されるものである。なお、太陽電池パネル2の種類は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、所謂枠体を使用しないフレームレス太陽電池パネルとも称されるものを採用している。
また、太陽電池パネル2の外観は、図1のように四角形状の板状体となっている。
続いて、レール部材3について説明する。
レール部材3は、図1,図4のように固定部材5を屋根部材202に固定する際に、固定部材5を支持する部材である。レール部材3は、図5のように長尺状の棒状体であり、断面形状が「コ」の字状となっている。即ち、レール部材3は、長方形平板状の載置面16と、載置面16の幅方向wの両端から略垂直下方に向けて折り曲げられた壁部17,18を有している。そして、載置面16の下方には、図6のように壁部17,18に挟まれた空間19が形成されている。なお、空間19は、係止片56の一部又は全部が収納可能な空間を表し、閉鎖空間だけではなく、固定部材5の基礎部21の係止片56の挿入方向に開放した開放空間も含む。
レール部材3の載置面16には、図5のように長手方向lの前端側から後端側に向かって、連結用ネジ孔60,係合孔6,連結用貫通孔61が順に設けられている。
連結用ネジ孔60は、載置面16の前端部よりやや後方の部分に形成される、載置面16を表裏方向に貫通する開口形状円形の貫通孔である。
係合孔6は、長手方向に沿って延伸したスリット状をしており、載置面16の部材厚方向に貫通した孔である。また、係合孔6は、レール部材3の長手方向lの大半部分に亘って設けられている。係合孔6の開口幅W1は、図6のように壁部17,18間の距離W2よりも小さい。
連結用貫通孔61は、図5のようにレール部材3の後方側の端部近傍に設けられる長孔である。連結用貫通孔61の長手方向lの長さは、係合孔6の長手方向lの長さより短くなっている。
また、レール部材3は、係合孔6に沿ってスライド可能な固定具7を有している。
固定具7は、図5,図6のように固定用ボルト8、位置決め用ナット10から形成されている。
固定用ボルト8は、具体的には、四角ボルトであり、頭部11が方形状をしたボルトである。頭部11の幅は、壁部17,18間の距離W2よりも小さく、係合孔6の開口幅W1よりも大きい。また、固定用ボルト8は、位置決め用ナット10と一対となっている。図5のように組み立てた時に、固定用ボルト8の軸部12は、係合孔6から露出している。
位置決め用ナット10は、図5のように平板状の部材であり、平面視略「U」字形をしている。即ち、位置決め用ナット10は、固定用ボルト8の軸部12と係合可能な切り欠き部15を有している。
壁部17,18に目を移すと、2つの壁部17,18は、長手方向lの後方に向かうにつれて間隔が狭まっていく。即ち、2つの壁部17,18は、前後方向lにやや傾斜しており、互いに近づく方向へ延設されている。このことから、レール部材3は、長手方向lの前方側から後方側に向かうにつれて幅方向wに狭まっていく。換言すると、レール部材3は、後端側が前端側に比べて細くなっている。
また、壁部17,18は、それぞれ、前端側に位置する掛止片接続部62と、掛止片接続部62の後方に位置する側壁部本体63から構成されている。このとき、側壁部本体63は、長手方向lの前方から後方に向かうにつれて高さ方向の長さが長くなっている。このとき、掛止片接続部62の高さ方向の長さと、側壁部本体63のうちで最も高さ方向の長さが短い部分である側壁部本体63の前端部分の長さを比べると、掛止片接続部62の高さ方向の長さが側壁部本体63の前端部分の長さより長くなっている。
ここで、図5のレール部材3の前端側の下方部分に注目すると、壁部17,18の外側に位置する部分に、レール接続片64が設けられている。
レール接続片64は、外形が長方形平板状であり、内側側面(壁部17,18側の側面)の前方部分で掛止片接続部62と略垂直に連続している。ここで、レール接続片64の前後方向(レール部材3の長手方向l)の長さは、掛止片接続部62の前後方向の長さより長くなっている。そのため、レール接続片64の内側側面は、前方部分のみで壁部17,18(掛止片接続部62)と連続し、後方部分では壁部17,18と接触しない状態となっている。
以上がレール部材3の説明である。
続いて、固定部材5について説明する。
固定部材5は、図1,図7のように太陽電池パネル2の一辺を保持する保持部20と、レール部材3に固定される基礎部21から形成されている。固定部材5は、基礎部21を介してレール部材3に固定され、保持部20が太陽電池パネル2の一辺と係合することで、太陽電池パネル2を屋根に固定する。
保持部20は、図8のように正面視略「エ」字状であり、左右方向wに延びる部材である。
保持部20の長手方向wの長さは、図7のように基礎部21の幅方向wの長さよりも長い。具体的には、保持部20の長手方向wの長さは、基礎部21の幅方向wの長さの2倍程度となっている。即ち、図7のように組み立てた際に、保持部20は、基礎部21から外側方向にはみ出している。そのため、保持部20を基礎部21に対して相対的に長手方向wに移動させて基礎部21に固定することにより、保持部20を基礎部21に固定したときの保持部20の基礎部21に対する相対的な位置を左右方向wに変えることができる。即ち、固定部材5は、保持部20を基礎部21へ取り付けるとき、保持部20の位置を左右方向wへずらして取り付けることができる。
また、保持部20は、図10のように骨格部材22と摩擦付与部材25から形成されている。また、骨格部材22と摩擦付与部材25は、接着テープ等の公知の接着手段によって接着されている。骨格部材22の材質は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、アルミニウムが採用されている。
骨格部材22は、正面視略「エ」字状をした部材である。骨格部材22は、図10,図11のように天面部26と、底面部27と、天面部26と底面部27とを接続する支持部28と、を有している。
具体的には、骨格部材22は、長方形平板状の天面部26と、天面部26から下方に離れた位置に形成される長方形平板状の底面部27と、天面部26及び底面部27と一体に形成され、天面部26と底面部27との間に形成される空間を前後方向lに分割するように設けられた支持部28によって形成されている。天面部26と底面部27は、上下方向に平行となっている。天面部26の短手方向lの長さは、底面部27の短手方向lの長さよりも短い。
また、支持部28の部材厚方向lの両側には、天面部26と底面部27と支持部28とによって囲まれた固定空間30(保持凹部)が形成されている。即ち、骨格部材22は、2つの固定空間30a,30bを有しており、固定空間30a,30bの開放方向は、互いに外側を向いている。即ち、保持部20の前方側には、短手方向lの前方から後方に向かって窪んでおり、前方が開放された空間である前方固定空間30aが形成されている。一方、保持部20の後方側には、短手方向lの後方から前方へ向かって窪んでおり、後方側が開放された空間である後方固定空間30bが形成されている。そして、前方固定空間30a及び後方固定空間30bは、骨格部材22の長手方向w全体に亘って形成されている。言い換えると、前方固定空間30a及び後方固定空間30bは、骨格部材22に溝状に形成されている。
また、底面部27の短手方向lの一方の端部には、図9のように長手方向wに複数の貫通孔40が直線上に配されている。本実施形態では、貫通孔40が幅方向wに所定の間隔を空けて、4つ設けられている。そして、各貫通孔40間の間隔は等間隔となっており、各貫通孔40間の距離は(貫通孔40aと貫通孔40b,貫通孔40bと貫通孔40c,貫通孔40cと貫通孔40dのそれぞれの中心間の距離)W3は、図12に示される基礎部21の固定孔52aと固定孔52b(固定孔52cと固定孔52d)間の距離W4と等しい。
また、骨格部材22の外面には、図8のように、天面部26と支持部28と底面部27との3つの部位に亘って摩擦付与部材25が取り付けられている。具体的には、摩擦付与部材25は、天面部26と底面部27と支持部28とによって形成される固定空間30に配されている。摩擦付与部材25は、EPDM(エチレンプロピレンゴム)発泡体等の適宜な衝撃吸収性が高く、止水性の高い材料によって形成される部材である。
摩擦付与部材25についてさらに具体的に説明すると、図11のように摩擦付与部材25は断面形状が略「S」字状となっている。摩擦付与部材25は、上面取り付け部31と、下面取り付け部32と、当接防止部33とを有している。
上面取り付け部31は、骨格部材22の天面部26を覆う部位である。断面形状が略「コ」字状となっている。即ち、上面取り付け部31は、上面覆部35と、下面覆部36と、端面覆部37と、を有している。
上面覆部35は、天面部26の上面の一部を覆う部位であり、下面覆部36は、天面部26の下面を覆う部位であり、端面覆部37は、天面部26の端面を覆う部位である。
下面覆部36の下面には、凸条部38が複数設けられている。本実施形態では、幅方向lに3つ平行に配されている。凸条部38は、図10,図11のように下面覆部36の長手方向w全体に設けられており、下方に向けて突出している。即ち、凸条部38は、短手方向lの力に対して抗力を有しており、図1のように組み立てた際に、太陽電池パネル2の抜け落ち防止機能を有する。
また、当接防止部33の高さは、太陽電池パネル2の厚みとほぼ同じかやや小さい。
基礎部21に目を移すと、基礎部21は、レール部材3の係合孔6内に一部が挿入され、太陽電池パネル2の位置決め及び固定をする部材である。
本実施形態の基礎部21は、金属薄板を打ち抜き加工後に曲げ加工して形成されたものを採用している。基礎部21の材質は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、亜鉛メッキ鋼板によって形成されている。
基礎部21は、図12に示されるように、いずれも略長方形板状である載置部41、2つの底面部45,46、2つの側壁部47,48から構成されている。基礎部21は、載置部41、底面部45,46、側壁部47,48に亘って直線状のビード部50を有している。ビード部50は、基礎部21の幅方向w両端近傍に設けられており、基礎部21の長手方向lのほぼ全体に亘って設けられている。即ち、基礎部21は、ビード部50が設けられているため、曲げ応力に対する強度が高い。
側壁部47,48は、図12,図14のように、載置部41の長手方向l両端部から下方に向けて折り曲げて形成されている。また、底面部45,46は、側壁部47,48の端部(載置部41と対向する側)から長手方向lに向けて折り曲げて形成されている。言い換えると、載置部41と底面部45,46は、側壁部47,48を介して段状に連続している。即ち、側面視すると、載置部41は、図12のように底面部45,46に対して上方に向けて突出している。それ故に、基礎部21は、載置部41にかかる外力に対して弾性及び剛性を有する。
側壁部47の高さ方向の長さ(底面部45から載置部41までの長さ)は、側壁部48の高さ方向の長さ(底面部46から載置部41までの長さ)と等しい。そして、底面部45,46は、同一平面上に配されている。
また、載置部41の略中央には、部材厚方向に貫通した貫通孔51を有している。載置部41の長手方向lの両端部近傍には、一時締結要素43(図15参照)と係合可能な固定孔52が複数設けられている。本実施形態では、固定孔52は、図12のように貫通孔51を挟んで、側壁部47側に2個、側壁部48側に2個、計4個設けられている。側壁部47側の固定孔52a,52b間の距離、及び側壁部48側の固定孔52c,52d間の距離は共に等しく、上記したように、図7,図15のように組み立てた際に、保持部20の貫通孔40に対応する位置に設けられている。
図12の前方側に位置する底面部45(係止片側設置面)側に目を移すと、底面部45は、図12のように略長方形状の部位であり、短辺が固定部材5の長手方向lを向いている。底面部45の前方側端部(側壁部47に対向する側)には、下方に向けて折り曲げられた係合部53を有している。言い換えると、係合部53は、底面部45の前方側端部から垂下している。即ち、係合部53は、後述する底面部46の折り曲げ部55と対向する方向を向いており、載置部41の突出方向に対しても対向する方向を向いている。
また、係合部53は、底面部45の長手方向wの中央に接続されている。係合部53は正面視すると逆「T」字状の部位である。即ち、係合部53は、レール部材3の係合孔6と係合可能な係止片56と、係止片56と底面部45とを接続する接続部57を有している。
係止片56は、図13のように接続部57から幅方向w外側に張り出している。最大外形寸法たる係止片56の幅方向wの長さ(最大幅)W5は、レール部材3の係合孔6の開口幅W1(図6参照)よりも大きく、レール部材3の壁部17,18間の距離W2よりも小さい。また、接続部57の幅方向wの長さは、レール部材3の係合孔6の開口幅W1(図6参照)よりも小さい。
一方、最小外形寸法たる係止片56の部材厚(最小幅)W6は、レール部材3の係合孔6の開口幅W1(図6参照)よりも小さい。
図12の後方側に位置する底面部46(締結側設置面)側に目を移すと、底面部46は、図14のように略長方形状の部位であり、底面部45と同様、長辺が固定部材5の短手方向wを向いている。また、底面部46の端部(側壁部48に対向する側)には、上方に向けて折り曲げられた折り曲げ部55を有している。折り曲げ部55は、底面部46の長手方向w全体に亘って設けられている。
底面部46の略中央の位置には位置決め貫通孔58を有している。位置決め貫通孔58は、底面部46の部材厚方向に貫通した貫通孔である。位置決め貫通孔58の大きさは、レール部材3の固定具7の軸部12(図5参照)が挿通可能な大きさとなっている。また、位置決め貫通孔58は、係合部53と基礎部21の長手方向lに同一直線上に配されている。
続いて、固定部材5の保持部20と基礎部21の組み立て構造について説明すると、図15のように、基礎部21に保持部20を一時締結要素43によって締結される。
このとき、保持部20の長手方向wの中央側に位置する貫通孔40b,40cと、基礎部21の側壁部48側に位置する固定孔52c,52dは、互いに連通しており、貫通孔40b,40cと、固定孔52d,52cとのそれぞれに亘って一時締結要素43が挿通されている。本実施形態では、一時締結要素43として、ねじを用いている。
基礎部21の載置部41上に保持部20の底面部27が載置されている。貫通孔51上に底面部27が位置している。位置決め貫通孔58の投影面上に底面部27は位置していない。
以上が固定部材5の説明である。
続いて、本発明の特徴たる連結ピース100について説明する。
連結ピース100(中間保持部材)は、図16のように列方向w及び行方向lに隣接する太陽電池パネル2の辺が密集し、直交する交点たる辺集結部101又はその近傍に取り付けられる部材である。本実施形態では、4つの太陽電池パネル2の角部が重なり合った辺集結部101に取り付けられ、太陽電池パネル2間を連結する部材である。
連結ピース100は、図17のように保持部20とほぼ同様の形状を有しており、側面視略「エ」字状で、幅方向wに延びる部材である。
連結ピース100の材質は、特に限定されるものではないが、本実施形態では、アルミニウムが採用されている。
連結ピース100は、図18のように骨格部材122と摩擦付与部材125から形成されている。また、骨格部材122と摩擦付与部材125は、接着テープ等の公知の接着手段によって接着されている。
骨格部材122は、側面視略「エ」字状をした部材である。骨格部材122は、図18のように天面部126と、底面部127と、天面部126と底面部127とを接続する支持部128とを有している。
具体的には、長方形平板状の天面部126と、天面部126から下方に離れた位置に形成される長方形平板状の底面部127と、天面部126及び底面部127と一体に形成され、天面部126と底面部127との間に形成される空間を前後方向lに分割するように設けられた支持部128によって形成されている。天面部126と底面部127は、上下方向に平行となっている。天面部126の短手方向lの長さは、底面部127の短手方向lの長さよりも短い。
また、支持部128の厚み方向lの両側には、天面部126と底面部127と支持部128とによって囲まれた固定空間130が形成されている。即ち、骨格部材122は、2つの固定空間130を有しており、固定空間130の開放方向は、互いに外側を向いている。
即ち、連結ピース100の前方側には、短手方向lの前方から後方に向かって窪んでおり、前方が開放された空間である前方固定空間130aが形成されている。一方、連結ピース100の後方側には、短手方向lの後方から前方へ向かって窪んでおり、後方側が開放された空間である後方固定空間130bが形成されている。そして、前方固定空間130a及び後方固定空間130bは、骨格部材122の長手方向w全体に亘って形成されている。言い換えると、前方固定空間130a及び後方固定空間130bは、骨格部材122に溝状に形成されている。
また、骨格部材122の外面には、天面部126と支持部128と底面部127との3つの部位に亘って摩擦付与部材125が取り付けられている。具体的には、摩擦付与部材125は、天面部126と底面部127と支持部128とによって形成される固定空間130の内面に沿って配されている。摩擦付与部材125は、EPDM(エチレンプロピレンゴム)発泡体等の適宜な衝撃吸収性が高く、止水性の高い材料によって形成される部材である。
摩擦付与部材125についてさらに具体的に説明すると、摩擦付与部材125は、図19のように断面形状が略「S」字状となっている。摩擦付与部材125は、上面取り付け部131と、下面取り付け部132と、当接防止部133とを有している。
上面取り付け部131は、骨格部材122の天面部126を覆う部位である。断面形状が略「コ」字状となっている。即ち、上面取り付け部131は、上面覆部135と、下面覆部136と、端面覆部137と、を有している。
上面覆部135は、天面部126の上面の一部を覆う部位であり、下面覆部136は、天面部126の下面を覆う部位であり、端面覆部137は、天面部126の端面を覆う部位である。
下面覆部136の下面には、凸条部138が複数設けられている。本実施形態では、幅方向lに3つ平行に配されている。凸条部138は、下面覆部136の長手方向w全体に設けられており、下方に向けて突出している。即ち、凸条部138は、短手方向lの力に対して抗力を有しており、図1のように組み立てた際に、太陽電池パネル2の抜け落ち防止機能を有する。当接防止部133の高さは、太陽電池パネル2の厚みとほぼ同じかやや小さい。
連結ピース100の長手方向wの長さは、保持部20の長手方向w(図8参照)の長さより小さい。具体的には、連結ピース100は、保持部20の長手方向wの長さの半分程度となっている。
続いて、軒先取付け金具200について説明する。
軒先取付け金具200は、図20,図21で示されるように、軒先金具本体217と、モジュール保持金具218によって構成されている。そして、軒先金具本体217にモジュール保持金具218を一体に取り付けることで、太陽電池パネル2(図1参照)の端部を挿入可能なモジュール保持凹部219が形成されるものである。
軒先金具本体217は、亜鉛メッキ鋼板等の一枚板を折り曲げ加工することにより形成されるものであり、図22,図23で示されるように、下板部224と、下板部224の短手方向lの片側端部から上方に向かって略垂直に突出する正面立壁部225と、正面立壁部225の上端と連続して下板部224と対向する位置にある上板部226と、を有している。そして、下板部224と正面立壁部225、正面立壁部225と上板部226の折り曲げ角度は、いずれも略垂直となっている。
下板部224は、図23で示されるように、平面視における外形が略「凸」字状の板部材となっている。即ち、下板部224は、長方形板状の長板部分224aと、この長板部分224aより小さい長方形板状の短板部分224bが一体となって形成されている。このとき、長板部分224aの長手方向wの仮想中心線α1と、短板部分224bの長手方向wの中心線α1とが同一となるように、長板部分224aと短板部分224bとが連続している。
ここで、長板部分224aは、短手方向l(前後方向)の片側端部(前方側の端部)で正面立壁部225と連続しており、他方端部(後方側の端部)で短板部分224bと連続している。そして、短板部分224bは、短手方向lの片側端部(前方側の端部)で長板部分224aと連続しており、短手方向lの他方端部(後方側の端部)で背面立壁部228と連続している。即ち、下板部224は、短手方向lの片側端部で正面立壁部225と連続しており、他方端部で背面立壁部228と連続している。
背面立壁部228は、短板部分224bの短手方向の片側端部を上方に折り曲げて形成されたものであり、下板部224から上方へ略垂直に突出する略長方形板状の部分である。この背面立壁部228は、正面立壁部225と対向する位置にあり、正面立壁部225よりも長手方向wの長さ及び高さ方向の長さが短くなっている。
ここで、下板部224の後方端部(短手方向lにおいて背面立壁部228が位置する端部)より、やや前方側(正面立壁部225が位置する端部側)の部分に、下板部224を表裏方向(高さ方向であり上下方向)に貫通する3つの固定用ネジ孔229が設けられている。
より具体的には、下板部224の短板部分224bに、3つの固定用ネジ孔229が設けられるものであって、3つの固定用ネジ孔229は短板部分224bの長手方向wにおいて、列状に配されている。より詳細には、1つの固定用ネジ孔229は、短板部分224bの長手方向の中心近傍に位置しており、残りの2つの固定用ネジ孔229,229は、短板部分224bの長手方向wの両端部近傍にそれぞれ1つずつ位置している。
また、下板部224の中心部分では、図23で示されるように、その一部が切り起こされて係合部230が形成されている。係合部230は、断面略L字状で軒先金具本体217の長手方向w(下板部224の長手方向)に沿って延びる部分である。より詳細には、係合部230は、斜め上側へ向かって突出する係合立壁部230aと、係合立壁部230aの上端と連続する天板部230bによって形成されている。
係合立壁部230aは、高さ方向の上方であり、且つ、正面立壁部225に近づく方向(後方側から前方側へ向かう方向)へ突出する、長方形板状の部分である。
天板部230bは、係合立壁部230aの上端から正面立壁部225側へ向かって突出する(前方へ向かって突出する)長方形板状の部分である。このとき、天板部230bは、係合部230と隣接する下板部224の他の部分、即ち、係合立壁部230aの下端部と連続する部分と、高さ方向において離れた位置で略平行となっている。そして、天板部230bの下側には、係合立壁部230aによって一部(後方部分)を閉塞された空間231が形成されている。
正面立壁部225は、図22,図23で示されるように、軒先金具本体217の前端部に立設された、略長方形平板状の部分である。この正面立壁部225の中心部分には、正面立壁部225を厚さ方向(前後方向)に貫通する正面貫通孔232が設けられている。
正面貫通孔232は、図22で示されるように、開口形状が略長方形状の貫通孔となっている。このとき、正面貫通孔232の開口の長手方向の長さは、正面立壁部225の長手方向の長さより短くなっている。そして、正面貫通孔232は、正面貫通孔232の開口の仮想中心線α2と、正面立壁部225の長手方向の中心線α2とが同一となるように形成されている。
また、正面貫通孔232の開口の短手方向の長さ(高さ方向の長さ)は、正面立壁部225の短手方向の長さ(高さ方向の長さ)よりやや短くなっている。そして、正面貫通孔232の開口は、正面立壁部225の下端から上端よりやや下方の部分に亘って形成されている。このとき、詳細には、正面貫通孔232の開口は、下板部224の前端近傍から、正面立壁部225の下端に至り、正面立壁部225の下端から上端よりやや下方の部分に亘って形成されている。
上板部226は、図22,図23で示されるように、外形が略「凸」字状の板部材となっている。即ち、上板部226も下板部224のように、長方形板状の長板部分226aと、この長板部分226aより小さい長方形板状の短板部分226bが一体となって形成されている。このとき、長板部分226aの長手方向wの仮想中心線α1と、短板部分226bの長手方向wの中心線α1とが同一となるように、長板部分226aと短板部分226bとが連続している。
ここで、上板部226の長板部分226aは、短手方向lの片側端部(前方側の端部)で正面立壁部225と連続しており、他方端部(後方側の端部)で短板部分226bと連続している。
そして、上板部226は下板部224と比べて短手方向l(前後方向)の長さが短くなっている。より具体的には、図24で示されるように、上板部226の長板部分226aの短手方向の長さL2は、下板部224の長板部分224aの短手方向の長さL1より短くなっており、上板部226の短板部分226bの短手方向の長さL3は、下板部224の短板部分223bの短手方向の長さL4より短くなっている。
そして、上板部226の後端部(図24における上端部分)、即ち、上板部226の一部たる短板部分226bの後端部(図24における上端部分)と、下板部224に形成された係合部230の後端部(図24における上端部分)とは、前後方向(上板部226及び下板部224の短手方向であり、図24における上下方向)において、略同一の位置となっている。そして、上板部226の短板部分226bの長手方向の長さL6は、係合部230の長手方向の長さL5より長くなっている。即ち、図23,図24で示されるように、上板部226の短板部分226bは、係合部230を上方から覆うように位置している。
また、図22,図23で示されるように、上板部226の中心部分では、その一部が切り起こされて添板部234が形成されている。添板部234は、上板部226から上方に略垂直に突出するように立設された長方形平板状の部分であり、軒先金具本体217の長手方向w(上板部226の長手方向)に沿って延びている。即ち、添板部234は、厚さ方向が上板部226の短手方向l(前後方向)と同一となり、添板部234が形成する平面と正面立壁部225が形成する平面とが平行となるように立設されている。
ここで、添板部234の前方及び側方に注目すると、上板部226を上下方向(表裏方向)に貫通する金具取付用貫通孔235が形成されている。
金具取付用貫通孔235は、開口形状が略「凹」字状の貫通孔であり、添板部234の前方及び側方を取り囲むように設けられている。この金具取付用貫通孔235は、添板部234の側方に位置する部分では、添板部234の前方から添板部234よりやや後方の部分まで延びている。
また、上板部226には、2つの金具用ネジ孔236と、2つの化粧板用ネジ孔237とが設けられており、それぞれ上板部226を上下方向(表裏方向)に貫通している。
金具用ネジ孔236は、金具取付用貫通孔235の側方に形成されている。より詳細には、2つの金具用ネジ孔236が、上板部226の長手方向wにおいて、金具取付用貫通孔235を挟んで列状に位置している。
ここで、図22,図23で示されるように、軒先金具本体217の長手方向wの両端近傍には、2つのビード部233がそれぞれ設けられている。これらのビード部233は、いずれも、下板部224から正面立壁部225を経由して上板部226まで回り込んで延びている。このビード部233は、いずれも、軒先取付け金具200の剛性を向上させるために設けられたものである。
モジュール保持金具218は、亜鉛メッキ鋼板等の一枚板を折り曲げ加工することにより形成されるものである。モジュール保持金具218は、図25〜図27で示されるように、長方形平板状の保持側天板部240と、保持側天板部240の短手方向lの片側端部から略垂直下方へ垂下される保持側側壁部241と、保持側側壁部241の下端部から前方へ突出する取付小片部242と、保持側側壁部241の下端部から後方へ突出する取付大片部243と、を有している。
保持側側壁部241は、図25〜図27で示されるように、外形が略長方形平板状となっている。そして、保持側側壁部241の下方部分では、長手方向wの両端に位置する部分がそれぞれ前方へ折り曲げられて2つの取付小片部242を形成しており(図25参照)、2つの取付小片部242の間に位置する部分が後方へと折り曲げられて取付大片部243を形成している(図26参照)。ここで、図27で示されるように、取付小片部242の折り曲げ位置と、取付大片部243の折り曲げ位置は高さ方向で異なる位置となっており、詳細には、2つの取付小片部242が取付大片部243より上方で折り曲げられている。
取付小片部242は、図25,図27で示されるように、モジュール保持金具218の下端からやや上方の部分で前方に突出する、略長方形板状の部分である。この取付小片部242には、取付小片部242の天面から底面までを貫通する金具用ネジ孔245が形成されている。
金具用ネジ孔245は開口形状が円形の貫通孔であり、取付小片部242の天面と底面の中心部に開口し、取付小片部242の高さ方向(上下方向)に沿って延びている。つまり、金具用ネジ孔245は、取付小片部242の中心部分を貫通する貫通孔となっている。
取付大片部243は、図26,図27で示されるように、モジュール保持金具218の下端部分で後方に突出する、略長方形板状の部分である。この取付大片部243は、保持側天板部240と高さ方向で対向しており、保持側天板部240より長手方向w及び短手方向lの長さが短くなっている。
ここで、図25,図26で示されるようにモジュール保持金具218の長手方向wの中心近傍には、2条のビード部244が所定の間隔を空けて、それぞれ設けられている。これらのビード部244は、いずれも、取付大片部243から保持側側壁部241を経由して保持側天板部240まで回り込んで延びている。
またさらに、保持側天板部240の長手方向wの両端部に注目すると、図25で示されるように、長手方向wの端部からやや中心よりの部分に、それぞれビード部246が設けられている。これらのビード部246は、いずれも、保持側天板部240の後端から、保持側天板部240の前後方向lの中心近傍まで前方に向かって延びている。
これらのビード部244,ビード部246は、いずれも、軒先取付け金具200の剛性を向上させるために設けられたものである。
続いて、軒先取付け金具200の組み立て構造について説明すると、軒先取付け金具200は、図20で示されるように、軒先金具本体217とモジュール保持金具218とを一体に取り付けることで形成される。軒先金具本体217とモジュール保持金具218とを取り付けるとき、図21,図28で示されるように、軒先金具本体217の上板部226に形成された金具取付用貫通孔235に、モジュール保持金具218の下方部分が嵌め込まれた状態とする。
このとき、図28(b)で示されるように、モジュール保持金具218の取付大片部243の上面が、軒先金具本体217の上板部226の底面に下方から接触した状態となっている。
また、モジュール保持金具218の保持側側壁部241と、軒先金具本体217の添板部234とが前後方向l(図28の左右方向)において隣り合わせで面接触した状態となっている。詳細には、保持側側壁部241の後側面の一部と、添板部234の前側面とが接触した状態で、保持側側壁部241と添板部234とが並列して立設された状態となっている。
そして、図28(b),図28(c)で示されるように、モジュール保持金具218の取付小片部242が、軒先金具本体217の上板部226に上方から接触した状態となっている。このとき、それぞれの取付小片部242に形成された金具用ネジ孔245(図25参照)と、軒先金具本体217の上板部226に形成された金具用ネジ孔236(図21参照)とが重なりあった状態(図28(c)参照)となる。即ち、モジュール保持金具218の金具用ネジ孔245と、軒先金具本体217の金具用ネジ孔236とが重なり合って、一体の連通孔を形成した状態となっている。
そして、モジュール保持金具218の金具用ネジ孔245と、軒先金具本体217の金具用ネジ孔236とに、ビス等の締結要素238を挿通して、モジュール保持金具218と軒先金具本体217とを一体に固定する。
なお、ここで締結要素とは、ネジ、釘、ビス等の上位概念とする。
このように、軒先取付け金具200が組み立てられると、図28(b),図28(c),図29で示されるように、モジュール保持金具218の一部たる保持側天板部240の下方に、保持側天板部240、保持側側壁部241、軒先金具本体217の上板部226によって囲まれた空間であるところのモジュール保持凹部219が形成される。
モジュール保持凹部219は、図29で示されるように、断面略長方形状で軒先取付け金具200の左右方向w(前後方向及び上下方向に直交する方向)に沿って延びる、後方側が開放された空間である。言い換えると、モジュール保持凹部219は、上板部226上に溝状に形成されている。
ここで、図28(c),図29で示されるように、モジュール保持凹部219と、係合部230の下方に位置する空間231とは、軒先取付け金具200の高さ方向で重なる位置となっている。そして、モジュール保持凹部219の前端部分と、この空間231の前端部分とは、前後方向l(図28における左右方向)で同一の位置となっている。
また、モジュール保持凹部219には、ゴム等の弾性体で作られた保護部材(図示せず)が設けられている。このことにより、太陽電池パネル2を嵌めこんだとき、太陽電池パネル2の嵌めこんだ部分が傷つくことがなく、且つ嵌めこんだ太陽電池パネル2がたつくこともない。
以上が軒先取付け金具200の説明である。
続いて、本実施形態の屋根構造1の一般的な施工手順に沿って、屋根構造1の位置関係について説明する。
本実施形態の屋根構造1を施工するには、最初の屋根下地を形成し、その上に屋根部材202を行列状に並べて平面的な広がりをもって載置する。そしてこの屋根部材202を設置する際に、軒先取付け金具200と、レール部材3を一体に取り付ける。
そして、軒先取付け金具200と、レール部材3に取り付けた固定部材5と、連結ピース100によって、太陽電池パネル2を屋根上に設置する。
つまり、本実施形態では、太陽電池パネル2の設置に先立って、基礎屋根構造203を構築する。
具体的な手順は次の通りである。
まず、第1の工程として、図30で示されるように、屋根下地の軒先部分に、複数の軒先取付け金具200を所定の間隔を空けて取り付ける。このとき、野地板268の軒先側先端面268aと、軒先取付け金具200の一部たる正面立壁部225の前側面とが同一平面を形成するように設置される。そして、軒先取付け金具200の固定用ネジ孔229(図23参照)に、木ネジ等の締結要素271を挿通し、軒先取付け金具200を屋根下地と一体に固定する。
次に、第2の工程として、図31で示されるように、軒側第1行目の列の屋根部材202aを屋根下地上に取り付ける。このとき、図32(a)で示されるように、屋根部材202aの掛止片212を、軒先取付け金具200の上板部226と下板部224に間に形成される空間272(係合領域)へと移動させる。そして、屋根部材202aの掛止片212をさらに軒先側(前側であり図32の右側)へと移動させて係合部230を乗り越えさせ、その後に屋根部材202aの掛止片212を下方側へと移動させて棟側へと引き上げる。このことにより、図32(b)で示されるように、屋根部材202aの掛止片212を軒先取付け金具200の係合部230に引っかけた状態とする。即ち、屋根部材202aの掛止片212が、係合部230の下方に形成された空間231に入り込んだ状態となり、軒側第1行目の列の屋根部材202aの軒先側端部が、軒先取付け金具200に掛止された状態となる。
そして、図33で示されるように、屋根部材202aの軒先側端部が軒先取付け金具200に掛止された状態で、屋根部材202aの棟側部分を吊子269と共に屋根下地に固定する。より詳細には、図34で示されるように、屋根部材202aの上に吊子269を載置し、重ね合わせた屋根部材202a及び吊子269を屋根下地に締結要素274を介して固定する。
このことにより、軒側第1行目の列の屋根部材202aが屋根下地上に取り付けられる。
ここで、上記したように、屋根部材202aが屋根下地上に取り付けられたとき、屋根部材202aの軒先側端部では、掛止片212が軒先取付け金具200に掛止された状態となっている。この状態では、屋根部材202aの上方への移動が軒先取付け金具200によって阻止されるため、屋根部材202aが強風に煽られても浮き上がってしまうことがない。つまり、本実施形態の屋根構造1では、屋根部材202aが強風に煽られても剥離しない、風害に強い屋根部材202の取り付けが可能となる。
また、軒側第1行目の列の屋根部材202aが取り付けられたとき、図32で示されるように、屋根部材202aが軒先取付け金具200の固定用ネジ孔229を上方から覆った状態となる。このように、屋根部材202aが、軒先取付け金具200の下板部224における固定用ネジ孔229が形成されている領域の上部全域を覆うため、軒先取付け金具200の固定用ネジ孔229から屋根下地側へ雨水が浸入することがない。
そしてまた、上記したように、軒先取付け金具200の正面立壁部225には正面貫通孔232が設けられている(図22参照)。このことから、上板部226と下板部224に間に形成される空間272(図32参照)に雨水が入り込んでしまった場合であっても、この正面貫通孔232から入り込んだ雨水を外部へと排出することができる。また、このように正面立壁部225に正面貫通孔232を形成すると、正面立壁部225の大部分を切り欠かれることとなるため、軒先取付け金具200を軽量化することができる。このことにより、屋根構造1の軽量を図ることができる。
さらに、第3の工程として、軒側第2行目以降の列の屋根部材202を取り付ける。即ち、軒側第2行目の列の屋根部材202b,軒側第3行目の列の屋根部材202c・・・を屋根下地上に設置する。
まず、図35で示されるように、軒側第2行目の列の屋根部材202bを屋根下地上に設置する。このとき、図36で示されるように、軒側第2行目の列の屋根部材202bの掛止片212を、軒側第1行目の列の屋根部材202aの屋根材掛止空間214に引っかけた状態とする。即ち、図36(a)で示されるように、第2行目の列の屋根部材202bの掛止片212を、第1行目の列の屋根部材202aの掛止突起213よりも軒側(図36の右側)に位置させる。その状態から、第2行目の列の屋根部材202bの掛止片212を第1行目の列の屋根部材202aの表面近傍へと移動させ、棟側へと引き上げる。このことにより、図36(b)で示されるように、第2行目の列の屋根部材202bの掛止片212が、第1行目の列の屋根部材202aの屋根材掛止空間214に入り込んだ状態となる。このことにより、軒側第2行目の列の屋根部材202bの軒先側端部が掛止される。
そして、図37に示されるように、軒側第2行目の列の屋根部材202bの軒先側端部が掛止された状態で、軒側第2行目の列の屋根部材202bの棟側部分を吊子269と共に屋根下地に固定する。
なお、軒側第2行目の列の屋根部材202bの棟側部分の固定方法は、軒側第1行目の列の屋根部材202aの棟側部分の固定方法と同じであるため、説明を省略する。
このように、軒先側端部が掛止された状態で棟側部分を固定することにより、軒側第2行目の列の屋根部材202bが屋根下地上に取り付けられる。
さらに、図38に示されるように、軒側第3行目の列の屋根部材202cといった軒側第2行目以降の列の屋根部材202についても、軒側第2行目の列の屋根部材202bと同様に取り付けていく。そして、すべての屋根部材202が屋根下地上に取り付けられたことをもって、屋根下地上への屋根部材202の敷設が完了し、基礎屋根構造203が完成する。
次に、第4の工程として、屋根部材202が敷設された基礎屋根構造203に対し、レール部材3を取り付ける。
まず、図39で示されるように、軒側第1行目の列のレール部材3aを屋根下地上に取り付ける。より詳細には、軒側第1行目の列のレール部材3aのレール接続片64の一部を、軒側第1行目の屋根部材202aと軒側第2行目の屋根部材202bとが重った部分に形成される隙間に挿入する。そして、その状態で、ボルト等の締結部材(図示せず)によって、軒側第1行目の列のレール部材3aの軒先側端部を屋根部材202上に固定する。このとき、レール部材3aは、レール部材3aの長手方向が屋根の傾斜方向に沿うように配される。そして、この軒側第1行目の列のレール部材3aは、その大半部分が軒側第2行目の屋根部材202b上に位置する。
次に、図40で示されるように、軒側第2行目の列のレール部材3bを屋根下地上に取り付ける。具体的には、軒側第2行目の列のレール部材3bのレール接続片64の一部を、軒側第2行目の屋根部材202bと軒側第3行目の屋根部材202cとが重った部分に形成される隙間に挿入する。このとき、軒側第2行目の列のレール部材3bの軒先側端部が、軒側第1行目の列のレール部材3aの棟側端部に上方から嵌めこまれ、軒側第1行目の列のレール部材3aの一部と軒側第2行目の列のレール部材3bの一部とが、高さ方向(梁間方向及び桁行方向に直交する方向)で密着しつつ重なった状態となる。
具体的に説明すると、上記したように、レール部材3は長手方向の両端で幅方向の長さが異なる構造となっている。このため、2つのレール部材3a,3bは、一方のレール部材3aの幅方向の長さが短い部分に、他方のレール部材3bの幅方向の長さが長い部分を被せることにより、一部が密着しつつ重なった状態で長手方向(行方向l)に連結可能となっている。
このように2つのレール部材3a,3bの重なった状態で、ボルト等の締結部材(図示せず)で重なった部分を挿通し、軒側第1行目の列のレール部材3aの棟側端部と、軒側第2行目の列のレール部材3bの軒先側端部とを屋根部材202上に固定する。
そして、軒側第2行目以降の列のレール部材3を取り付ける場合も、軒側第2行目の列のレール部材3bと同じように取り付けていく。そして、最後に、最上段に位置するレール部材3の棟側端部をボルト等の締結部材(図示せず)で固定することにより、レール部材3の取り付けを完了する。
さらに、第5の工程として、図41で示されるように、レール部材3に固定部材5を取り付ける。
このとき、図42(a)のようにレール部材3の係合孔6に基礎部21の係合部53を差し込む(取り付け姿勢)。即ち、基礎部21の係合部53の幅方向wが、レール部材3の係合孔6の延伸方向とほぼ一致するように係合部53を差し込む。言い換えると、基礎部21の係合部53の部材厚方向を係合孔6の開口幅方向に合わせて、レール部材3の係合孔6に係合部53を挿入する。なお、ここでいう「ほぼ一致」とは、完全に一致だけではなく、若干傾倒したものも含む概念である。本実施形態では、係合孔6の延伸方向に対して係合部53の−10度から10度の傾倒を表す。
次に、図42(a)の矢印のように基礎部21の接続部57(図12参照)を回転軸として周方向に回転させ、図42(b)のように固定用ボルト8の軸部12を貫通孔58内に挿入し、公知のナットによって固定用ボルト8を仮締めする(係合姿勢)。
このとき、基礎部21の係合部53の幅方向w(図7参照)は、レール部材3の係合孔6の延伸方向に対して交差する方向を向いている。言い換えると、基礎部21の係合部53の部材厚方向は、係合孔6の開口幅方向に対して交差する方向を向いている。本実施形態では、基礎部21の係合部53の部材厚方向は、係合孔6の開口幅方向に対して直交する方向を向いている。
係合部53の係止片56がレール部材3の係合孔6に係合することによって、レール部材3に対する固定部材5の離反方向への移動が規制されている。言い換えると、固定部材5のレール部材3からの離脱が不能となっている。即ち、外部から負圧を受けても、固定部材5はレール部材3から離脱しない。
また、底面部45,46がレール部材3の上面に載置されている。固定用ボルト8と固定部材5の位置関係は規制され、固定具7と固定部材5は一体的にレール部材3のスリット状の係合孔6の延伸方向にのみスライド可能となっている。
なお、固定部材5は、固定用ボルト8が仮締め状態では、レール部材3の長手方向に沿って移動可能であり、固定用ボルト8が本止め状態では、レール部材3に対して相対的に移動不可能な状態に取り付けられている。
第5の工程の固定部材5のレール部材3への取り付けの完了をもって、屋根上への太陽電池パネル2の取り付け用の部材(軒先取付け金具200、レール部材3、固定部材5)の設置が完了する。
そして、引き続き、基礎屋根構造203上に太陽電池パネル2を設置していく。
続いて実施する第6の工程では、図43,図44で示されるように、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aを屋根下地上に取り付ける。
このとき、太陽電池パネル2aの軒先側端部を、軒先取付け金具200のモジュール保持凹部219に嵌め込んだ状態とする。すると、図45で示されるように、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの軒先側先端部分と、軒側第1行目の列の屋根部材202aの軒先側先端部分とが、行方向l(屋根の傾斜方向)において略同一の位置となる。このとき、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの軒先側先端部分と、軒側第1行目の列の屋根部材202aの軒先側先端部分とは、いずれも屋根下地(野地板268)の軒先側端部に極めて近接した位置となっている。換言すると、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの軒先側先端部分と、軒側第1行目の列の屋根部材202aの軒先側先端部分のいずれもが、屋根下地(野地板268)の軒先側先端部分と略同じ位置となり、高さ方向で重なった状態となる。
つまり、本実施形態の屋根構造1では、太陽電池パネル2と屋根部材202のそれぞれの軒先側端部を、屋根下地(野地板268)の軒先側端部に極めて近接させて敷設できる。このように、屋根の軒先突端部分に太陽電池パネル2が設置可能な領域を形成することで、屋根の軒先の突端(前方側)から棟側(後方側)に向かって、ほとんど隙間がない状態で太陽電池パネル2を敷設していくことができる。換言すると、本実施形態の屋根構造1によると、屋根上に太陽電池パネル2を設置できない領域が殆どなく、屋根上の略全ての部分に太陽電池パネル2を設置できるので、屋根上により多くの太陽電池パネル2を設置できる。
次に、図46(a)の矢印のように固定具7と固定部材5を係合孔6の延伸方向へ一体的にスライドさせ、方形状の太陽電池パネル2aの行方向l上側の辺に取り付け、図46(b)のように公知のナットによって固定用ボルト8を本締めする。
このとき、太陽電池パネル2aの幅方向w(列方向)の中間部分に固定部材5が取り付けられている。即ち、太陽電池パネル2aの行方向l上側の端部は、保持部20の一方の固定空間30(前方固定空間30a)(図10参照)内に差し込まれている。具体的には、太陽電池パネル2の辺が摩擦付与部材25の上面取り付け部31と下面取り付け部32によって挟持されている。即ち、凸条部38は、太陽電池パネル2の上面に圧接されている。
また、このとき、太陽電池パネル2aの列方向w両端に位置する辺は、ともに自由端となっている。即ち、列方向w両端側に位置する太陽電池パネル2の2辺近傍の領域は、固定部材5によって片持ち状に固定されている。
このようにして、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの屋根下地上への取り付けが完了する。
ここで、本実施形態の軒先取り付け具200で太陽電池パネル2を取り付けると、太陽電池パネル2と屋根部材202の間に広い隙間が形成される(図45参照)。この隙間は、太陽電池パネル2の下方に雨水が流れ込んでしまったとき、流れ込んだ雨水が流れる空間となる。即ち、本実施形態の軒先取り付け具200で太陽電池パネル2を取り付けると、屋根部材202と太陽電池パネル2の間に雨水が溜まることなく軒先側へと流れていく。
さらに、第7の工程として、図48,49で示されるように、軒側第2行目以降の列の太陽電池パネル2を設置する。
まず、図47で示されるように、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの棟側端部に連結ピース100を取り付ける。言い換えると、図47(a)から図47(b)のように列方向wに隣接した太陽電池パネル2aの角部同士が重なる辺集結部101及びその近傍に連結ピース100を装着する。
このとき、列方向w(桁行方向)に隣接する2つの太陽電池パネル2aのそれぞれの棟側端部であって、且つ2つの太陽電池パネル2aの境界となる部分に連結ピース100が取り付けられる。連結ピース100側から見ると、連結ピース100は、列方向wに隣接する2つの太陽電池パネル2aに亘って連結ピース100が取り付けられている。言い換えると、列方向wに隣接する2つの太陽電池パネル2a間の境界を跨いで連結ピース100が取り付けられている。具体的には、連結ピース100の前方固定空間130a(図17,図18参照)には、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aであって、列方向wに並んだ2つの太陽電池パネル2aの隣接する角部分が嵌めこまれた状態となる。
即ち、太陽電池パネル2の辺集結部101及びその近傍は、連結ピース100の前方固定空間130a(図17,図18参照)内に差し込まれる。具体的には、列方向wに隣接する太陽電池パネル2aの辺集結部101が摩擦付与部材125の上面取り付け部131と下面取り付け部132によって挟持されている。即ち、凸条部138(図19参照)は、太陽電池パネル2の上面を圧着している。
またこのとき、列方向wに隣接する太陽電池パネル2によって、連結ピース100は、太陽電池パネル2と一体となって持ち上げられ、宙空状態となっている。即ち、連結ピース100の下方には、空間が形成されている。
この状態において、固定部材5によって、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの軒先側端部を固定する。より具体的には、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの棟側部分を固定する固定部材5の後方固定空間30bに、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの軒先側端部を嵌め込んだ状態にする。即ち、固定部材5の保持部20(図7参照)は、前方固定空間30a(図10参照で軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの棟側端部を保持し、後方固定空間30b(図10参照)で軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの軒先側端部を保持した状態となる。
このとき、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの軒先側端部を、連結ピース100の後方固定空間130b(図17,図18参照)に嵌め込んだ状態とする。即ち、連結ピース100は、列方向w(桁行方向)に隣接する2つの太陽電池パネル2bのそれぞれの軒先側端部を固定している。また、連結ピース100は、後方固定空間130bに2つの太陽電池パネル2bの境界を跨いで嵌め込まれた状態となっている。より具体的には、連結ピース100の後方固定空間130bは、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの隣接する角部が嵌めこまれた状態となっている。
このとき、列方向wに隣接した太陽電池パネル2の角部同士が重なる辺集結部101及びその近傍は、連結ピース100の後方固定空間130b(図17,図18参照)内に差し込まれる。
具体的には、太陽電池パネル2bの角部が摩擦付与部材125の上面取り付け部131と下面取り付け部132によって挟持されている。即ち、凸条部138は、太陽電池パネル2の上面に圧接されている。
またこのとき、列方向wに隣接する太陽電池パネル2及び行方向lに隣接する太陽電池パネル2によって、連結ピース100が太陽電池パネル2と一体となって持ち上げられ、宙空状態となっている。即ち、連結ピース100の下方には、空間が形成されている。そのため、連結ピース100と太陽電池パネル2が両端支持となっており、剛性が高い。
即ち、連結ピース100は、軒側第1行目の列の隣接する太陽電池パネル2aと、それぞれ行方向l(段方向であり、梁間方向)で隣接する2つの太陽電池パネル2bの4つの角が集まった辺集結部101に取り付けられており、連結ピース100は、これら4つの太陽電池パネル2a,2a,2b,2bを一体に固定している。
このように、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの軒先側端部が固定部材5と連結ピース100で保持されたことをもって、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの軒先側の取り付けが終了する。
続いて、図49に示されるように、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの棟側端部を固定する。詳細には、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの軒先側端部が、軒先取付け金具200のモジュール保持凹部219(図20参照)と、連結ピース100の後方固定空間130b(図18参照)に嵌め込まれた状態において、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの棟側端部を固定する。このとき、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの棟側端部は、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bよりさらに棟側に取り付けた固定部材5の前方固定空間30a(図10参照)に嵌め込まれる。
なお、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの棟側部分の固定方法は、軒側第1行目の列の太陽電池パネル2aの棟側部分の固定方法と同じであるため、説明を省略する。
このことにより、図49で示されるように、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bの屋根下地上への取り付けが完了する。
さらに、軒側第3行目の列の太陽電池パネル2を取り付ける場合においても、軒側第2行目の列の太陽電池パネル2bと同様に取り付けていく。そして、すべての太陽電池パネル2が列方向w及び行方向lに広がりをもって、基礎屋根構造203上に取り付けられたことをもって、太陽電池パネル2の敷設が完了する。
また、屋根の軒先部分に軒先取付け金具200の上方から化粧板277(図1参照)を取り付ける。
このことをもって、屋根構造1が完成する。
ところで、太陽電池パネル2の敷設する際に列方向wに並んだ太陽電池パネル2間の辺集結部101と保持部20の幅方向w端部との距離が、連結ピース100の底面部127の幅方向の長さの半分以下の場合、連結ピース100が干渉し、取り付けられない場合がある。即ち、連結ピース100の存在が邪魔となり、固定部材5が取り付けられない場合がある。
ところが、本発明の保持部20は、一時締結要素43を取り付ける位置を変更することによって相対位置を変更可能としている。即ち、このような連結ピース100が干渉する場合でも、保持部20は、基礎部21に対して相対的に変更可能であるため、使用可能である。
具体的には、列方向wに隣接する太陽電池パネル2間の辺集結部101及びその近傍に用いられる固定部材5Aは、図50のように、辺集結部101側の貫通孔40a(又は40d)に締結要素43を取り付け、保持部20と基礎部21とを固定されている。
保持部20の長手方向wの辺集結部101に対向する側に位置する貫通孔40a,40bと、基礎部21の側壁部48側に位置する固定孔52d,52cは、互いに連通しており、貫通孔40a,40bと、固定孔52d,52cとのそれぞれに亘って一時締結要素43が挿通されている。また、保持部20の重心は、太陽電池パネル2の接続部位側に偏心している。
保持部20は、図51(a),図51(b)のように列方向wに隣接する2つの太陽電池パネル2間に亘って取り付けられている。言い換えると、列方向wに隣接する2つの太陽電池パネル2間の境界を跨いで保持部20が取り付けられている。
即ち、太陽電池パネル2の辺集結部101及びその近傍は、保持部20の固定空間30内に差し込まれている。具体的には、太陽電池パネル2の辺集結部101及びその近傍が摩擦付与部材25の上面取り付け部31と下面取り付け部32によって挟持されている。即ち、凸条部38は、太陽電池パネル2の上面に圧着されている。
本発明の屋根構造1によれば、レール部材3の上面に底面部45,46が載置されるため、例え外部から圧力を受けても、レール部材3の長手方向lのぐらつきを抑制可能である。
また、本発明の屋根構造1によれば、例え外部から圧力を受けても、太陽電池パネル2の辺集結部101に加わる力をそれぞれの太陽電池パネル2に分散できるため、正圧及び負圧に対する強度が高い。
上記した実施形態では、基礎部21の固定孔52の内、行方向後方に位置する固定孔52c,52dに締結要素43を介して保持部20を装着したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図52のように行方向前方に位置する固定孔52a,52bに締結要素43を介して保持部20を装着してもよい。
上記した実施形態では、太陽電池パネル2として枠体を設けないフレームレス太陽電池パネルを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図53のように枠体75を設けた太陽電池パネルを用いてもよい。この場合、枠体75に固定部材5や連結ピース100や軒先取付け金具200を固定されることが好ましい。
上記した実施形態では、骨格部材22,骨格部材122として、一体的に成形したものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、図54のように略「コ」字状の板体の背面77同士を重ねてピペット等の締結要素76で締結させて形成してもよい。
上記した実施形態では、太陽電池パネル2が行方向l及び列方向wに整列したものを用いたが、本発明はこれに限定されるものではなく、太陽電池パネル2が行方向l又は列方向w(例えば、図55)にずれていてもよい。
1 屋根構造(敷設構造)
2 太陽電池パネル
100 連結ピース(中間保持部材)
101 辺集結部
125 摩擦付与部材
130 固定空間(保持凹部)

Claims (5)

  1. 複数の四角形の太陽電池パネルが行方向と列方向に並べられて平面的な広がりをもって設置されていて、3枚又は4枚の太陽電池パネルの辺が直交する辺集結部があり、辺集結部またはその近傍の位置に、辺集結部を形成する前記3枚又は4枚の太陽電池パネルを相互に接続する中間保持部材が宙空状態で装着されていることを特徴とする太陽電池パネルの敷設構造。
  2. 太陽電池パネルは屋根に設置されており、太陽電池パネルの平行な二辺の中間部分が屋根に対して固定され、前記中間保持部材が装着されていない状態においては、太陽電池パネルの他の平行な二辺側が自由端であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池パネルの敷設構造。
  3. 中間保持部材は、溝状の保持凹部が背中合わせに設けられたものであることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池パネルの敷設構造。
  4. 保持凹部内には、摩擦付与部材が設けられていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の太陽電池パネルの敷設構造。
  5. 複数の四角形の太陽電池パネルが行方向と列方向に並べられて平面的な広がりをもって設置されていて、3枚又は4枚の太陽電池パネルの辺が直交する辺集結部があり、辺集結部またはその近傍の位置に、宙空状態で装着される中間保持部材であり、溝状の保持凹部が背中合わせに設けられたことを特徴とする太陽電池パネルの中間保持部材。
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