JP2015158101A - 屋根上機器搭載用支持装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】横葺き屋根の馳に固着することにより屋根上機器を搭載するための屋根上機器搭載用支持装置を提供する。【解決手段】ボルト(18)の締着により挟着部材(16)の押さえ部(28a)と固定部材(15)の差込み部(23)により挟着した馳(13)の位置を第１位置Ｑ１としたとき、該第１位置Ｑ１から下流側に向けて所定距離Ｌ１を隔てた第２位置Ｑ２に前記ボルト(18)を配置し、該第２位置Ｑ２から更に下流側に向けて所定距離Ｌ２を隔てた第３位置Ｑ３に支持脚(22)を配置し、前記ボルト(18)の上方位置で該ボルトから上流側に離間した力点位置Ｒに機器を支持する搭載部材(17)の前記支持部(35)を配置するように構成され、前記支持部(35)が受ける機器の下流側に向かう荷重により、前記ボルト(18)を配置した第２位置Ｑ２を支点形成領域Ｐとするモーメントを生じさせるように構成している。【選択図】図４

Description

本発明は、太陽電池モジュール等の機器を屋根に搭載するための装置であり、特に横葺き屋根の馳に固着することにより屋根上機器を搭載するための装置に関する。
従来、屋根上に太陽電池モジュールを搭載するための装置が提案されている。その多くは、瓦屋根に関する技術であるが、太陽光エネルギーを活用するためには、瓦屋根に限らず、横葺き屋根に関しても強いニーズがある。
そこで、特許文献1に示されるように、横葺き屋根の馳を上下から挟着することにより固定設置する装置が提案されているが、機器が強風や積雪等により下流側に向かう過大な荷重による外力を受けた場合、馳に対する挟着力が耐えきれず、馳から脱落するおそれがある。
特開２００７−２３９４４６号公報
ところで、上記問題を解決するためには、例えば、差込み金具と固定金具を設け、差込み金具の差込み部を馳の下面に差し込むと共に、該差込み金具の上部に配置した固定金具の係止部を馳の上面に当接し、両金具をボルトで締着することにより、前記係止部と差込み部により馳を上下から挟着すると共に、固定金具の支持脚を屋根材に接支させるように構成した装置を提案することができる。
そこで、本発明の理解の便宜のため、このような装置を比較例として図６に基づいて説明する。棟側の上流側Ｕから軒側の下流側Ｄに向けて下り勾配を有する横葺き屋根は、下地材１の上に屋根材２を敷設すると共に、該屋根材２に下流側に向けて突出する馳３を設けている。差込み金具４は、上流側Ｕに向けて上部の取付部４ａと下部の差込み部４ｂを設けている。固定金具５は、上部の取付部５ａから上流側Ｕで折り返された係止部５ｂと、前記取付部５ａから下流側Ｄに延長されて屋根材２の表面に接支する支持脚５ｃを設けている。差込み金具４の取付部４ａの上に固定金具５の取付部５ａを重ね合わせ、ボルト６ａをナット６ｂに締着することにより使用される。ボルト６ａには、搭載金具７が搭載され、該搭載金具７を介して架台８が取付けられ、該架台８に太陽電池モジュール等の機器が搭載される。
この比較例の装置は、前記差込み部４ｂを馳３の下面に差込み、前記係止部５ｂを馳３の上面に当接させた状態で、ボルト６ａを締着し、馳３を係止部５ｂと差込み部４ｂにより上下から挟着することにより設置される。この際、支持脚５ｃは、ボルト６ａの下流側Ｄで屋根材２の表面に接支される。
従って、横葺き屋根に対する装置の固着力は、馳３を上下から挟着する係止部５ｂと差込み部４ｂのボルト６ａによる締着力と、搭載された機器の下流側Ｄに向かう荷重に対向する支持脚５ｃと屋根材２の間の摩擦力により確保される。
しかしながら、比較例の場合、前記馳３の位置を基準位置Ｑとしたとき、該基準位置Ｑにボルト６ａ及び搭載金具７が配置され、該基準位置Ｑの部分で架台８を介して機器の荷重を支持するように構成されている。
従って、機器の自重を支持することは可能であるが、強風や積雪等により下流側Ｄに向かう過大な荷重による外力Ｆを受けた場合、図示矢印で示すような下流側Ｄに向かう分力ｆ１、ｆ２により、装置が屋根材２の表面に沿って下流側Ｄに向けて滑り、馳３から脱落する可能性がある。
即ち、搭載金具７が下流側Ｄに向かう大きな外力Ｆを受けたとき、これに対向する支持脚５ｃの支持力は、屋根材２の表面に対する摩擦力に依存しているので、分力ｆ１による下流側Ｄに向かう力が摩擦力に勝る場合、屋根材２の表面に沿って滑動する可能性がある。
また、係止部５ｂと差込み部４ｂは、ボルト６ａの締着力だけで馳３を挟着しているので、外力Ｆと平行な下流側Ｄに向かう分力ｆ２が挟着力に勝る場合、馳３から脱出する可能性がある。
本発明は、上記問題点に鑑み、屋根の下り勾配に向かう外力を受けたとき、ボルトによる挟着手段その他の機械的手段に加えて、更に、外力を利用して、モーメントを発生させることにより、屋根の表面に対する摩擦力を増強させると共に馳に対する固着力を増強させることが有利であることを知得し、これを可能にした支持装置を提供するものである。
そこで、本発明が手段として構成したところは、上流側の棟側から下流側の軒側に向けて下り勾配を有する横葺き屋根材の馳に固着することにより屋根上機器を搭載する機器搭載用支持装置であり、積層状態で固着される固定部材と挟着部材と搭載部材を備えると共に、前記各部材を相互に締着するボルトを備え、前記固定部材に下流側から前記馳の下面に差し込まれる差込み部を設け、前記挟着部材に前記馳の上面に配置される押さえ部を設け、前記固着部材と搭載部材の少なくとも一方に屋根材の表面に向けて延びる支持脚を設け、前記搭載部材に機器の荷重を受ける支持部を設けており、前記ボルトの締着を介して前記押さえ部と差込み部により馳を上下から挟着する構成とされており、前記押さえ部と差込み部により挟着した馳の位置を第１位置Ｑ１としたとき、該第１位置Ｑ１から下流側に向けて所定距離Ｌ１を隔てた第２位置Ｑ２に前記ボルトを配置し、該第２位置Ｑ２から更に下流側に向けて所定距離Ｌ２を隔てた第３位置Ｑ３に前記支持脚を配置し、前記ボルトの上方位置で該ボルトから上流側に離間した力点位置Ｒに前記支持部を配置するように構成され、前記支持部が受ける機器の下流側に向かう荷重により、前記ボルトを配置した第２位置Ｑ２を支点形成領域Ｐとするモーメントを生じさせ、前記第１位置Ｑ１にモーメントの上向き作用領域ＰＵを形成すると共に、前記第３位置Ｑ３にモーメントの下向き作用領域ＰＤを形成することにより、前記支持脚を屋根材の上面に圧接させると共に、前記差込み部を馳の下面に圧接させるように構成して成る点にある。
本発明の好ましい実施形態は、前記挟着部材の押さえ部から上流側に向けて下向きに屈折する抗力部を延設しており、馳の上面を前記押さえ部と抗力部に沿って屈折変形させた状態で挟着するように構成している。
本発明によれば、支持装置１４は、屋根に設置した状態において、押さえ部２８ａと差込み部２３により挟着した馳１３の位置を第１位置Ｑ１としたとき、該第１位置Ｑ１から下流側Ｄに向けて所定距離Ｌ１を隔てた第２位置Ｑ２にボルト１８を配置し、該第２位置Ｑ２から更に下流側Ｄに向けて所定距離Ｌ２を隔てた第３位置Ｑ３に支持脚２２を配置し、ボルト１８の上方位置で該ボルトから上流側Ｕに離間した力点位置Ｒに支持部３５を配置するように構成しているので、機器の荷重等による下流側Ｄに向かう外力Ｆは、架台１９を介して搭載部材１７の支持部３５が位置する力点位置Ｒに作用し、これにより、前記ボルト１８を配置した第２位置Ｑ２を支点形成領域ＰとするモーメントＭを生じさせ、前記第１位置Ｑ１にモーメントの上向き作用領域ＰＵを形成すると共に、前記第３位置Ｑ３にモーメントの下向き作用領域ＰＤを形成する。このため、前記支持脚２２は、下向きの圧接力ｍ１を生成し、屋根材１２の上面を強く圧接して摩擦力を増強することにより、屋根材２に沿う滑動を阻止する。また、前記差込み部２３は、上向きの圧接力ｍ２を生成し、馳１３の下面を強く圧接して挟着力を増強することにより、馳１３からの脱出を阻止する。その結果、強風や積雪等を受けた際に生じる機器の過大な荷重等により、支持装置１４に大きな外力Ｆが作用する場合でも、支持装置１４が屋根に沿って滑り落ちる危険はなく、安全性を格段に向上できるという効果がある。
この際、前記挟着部材１６の押さえ部２８ａから上流側に向けて下向きに屈折する抗力部２８ｂを延設しておけば、押さえ部２８ａと差込み部２３により馳１３を上下から挟着したとき、該馳１３の上面が前記押さえ部２８ａと抗力部２８ｂに沿って屈折変形した状態で挟着されるので、機器の荷重等による下流側Ｄに向かう外力Ｆに対して、前記馳１３の屈折変形部に圧着された抗力部２８ｂが対向して係止し、支持装置１４が下流側Ｄに向けて滑動することを好適に阻止することができる。
本発明の第１実施形態に係る装置を横葺き屋根に設置した状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る装置の各部材を分解した状態で示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る装置の各部材を組付けた状態で示しており、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。 本発明の第１実施形態に係る装置を横葺き屋根に設置した状態を示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る装置を示しており、横葺き屋根に設置した状態を示す断面図である。 本発明に対する比較例に係る装置を示す断面図である。
以下図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳述する。
本発明において、太陽電池モジュール等の機器を搭載するための屋根は、図１に示すように、棟側の上流側Ｕから軒側の下流側Ｄに向けて下り勾配を有する横葺き屋根であり、下地材１１の上に屋根材１２を敷設すると共に、該屋根材１２に下流側に向けて突出する馳１３を設けている。
機器搭載用支持装置１４（以下、単に「支持装置１４」という。）は、積層状態で固着される固定部材１５と挟着部材１６と搭載部材１７を備え、前記各部材１５、１６、１７を相互に締着するボルト１８を設けている。各部材１５、１６、１７は、必要十分な強度を有するように金属板により折曲形成されているが、材質を問うものではない。図１に示すように、支持装置１４は、馳３を挟着することにより屋根材１２の上に設置された状態で、前記搭載部材１７に架台１９が取付けられ、該架台１９に太陽電池モジュール等の機器が搭載される。
［第１実施形態］
図２ないし図４は、支持装置１４の第１実施形態を示している。図２に示すように、前記固定部材１５は、平板状の取付部２０の上流側Ｕと下流側Ｄに臨む両側部からそれぞれ下向きに折曲された脚部２１と支持脚２２を備え、更に、脚部２１から上流側Ｕに向けて折曲された差込み部２３と、支持脚２２から下流側Ｄに向けて折曲された座部２４を設けている。この際、図３（Ｂ）に示すように、前記脚部２１に対する差込み部２３の折曲角度θ１は、鋭角となるように形成されており、７５度ないし８５度が好ましく、ほぼ８０度が最も好ましい。図示実施形態は、前記取付部２０を貫通するボス部に雌ネジ２５を形成し、該雌ネジ２５に前記ボルト１８を螺着するように構成しているが、取付部２０に貫通孔を設け、別途ナットによりボルト１８を螺着させるように構成しても良い。
前記挟着部材１６は、平板状の取付部２６から上流側Ｕに向けて下向き傾斜姿勢で延長された斜板部２７を形成すると共に、該斜板部２７から更に上流側Ｕに向けて延びる押さえ部２８ａを形成し、該押さえ部２８ａから更に上流側Ｕに向けて下向きに屈折する抗力部２８ｂを延設し、該抗力部２８ｂの端縁に起立リブ２９を設けており、前記取付部２６にボルト１８を挿通させるための孔３０を貫設している。図３（Ｂ）に示すように、前記取付部２６に対する斜板部２７の折曲角度θ２は、１００度ないし１３０度が好ましく、ほぼ１１５度が最も好ましい。また、前記斜板部２７に対する押さえ部２８ａの折曲角度θ３は、１２０度ないし１３０度が好ましく、ほぼ１２５度が最も好ましい。更に、前記押さえ部２８ａに対する抗力部２８ｂの折曲角度θ４は、１０度ないし２０度が好ましく、ほぼ１５度が最も好ましい。
前記搭載部材１７は、前記ボルト１３を挿通させるための孔３１を貫設した平板状の取付部３２の上流側Ｕと下流側Ｄに臨む両側部からそれぞれ上向きに折曲された第１縦壁３３と第２縦壁３４を設け、第１縦壁３３から上流側Ｕに向けて折曲された支持部３５に横向きの長孔となる支持孔３６を貫設し、該支持部３５の端縁に下向きリブ３７を設けており、前記第２縦壁３４から下流側Ｄに向けて折曲された受部３８を設けている。この際、前記取付部２０は、左右両側に下向きに折曲形成された係止爪３９、３９を設けることが好ましい。
そこで、図３に示すように、下から順に、固定部材１５の取付部２０と挟着部材１６の取付部２６と搭載部材１７の取付部３２を積層状態に重ね合わせ、上方からボルト１８を孔３１、３０に挿通させ、雌ネジ２５に螺着することにより、支持装置１４が組付けられる。この際、前記搭載部材１７の係止爪３９、３９が挟着部材１６の取付部２６と固定部材１５の取付部２０の両側縁に係止しており、相互の回動を阻止するので、ボルト１８を強く締着したときの各部材の連れ廻りによる位置ずれを生じることはない。
この組付け状態において、図３（Ｂ）に示すように、上流側Ｕに向けて上向き傾斜姿勢とされた差込み部２３と、下向き傾斜姿勢とされた押さえ部２８ａが相互に近接して対向することにより、挟着領域Ｖ１が形成される。そして、押さえ部２８ａから屈折して下向き姿勢とされた抗力部２８ｂが差込み部２３よりも上流側Ｕに位置して下流側Ｄに向かうことにより、抗力領域Ｖ２が形成される。
支持装置１４を屋根材１２の上に設置する際は、前記ボルト１８を弛めることにより、差込み部２３と押さえ部２８ａを開いた状態で、前記差込み部２３を下流側Ｄから馳１３の下面に差し込むと共に、押さえ部２８ａを馳１３の上面に配置し、この状態でボルト１８を締着する。これにより、図４に示すように、前記押さえ部２８ａと差込み部２３が馳１３を上下から挟着し、支持脚２２の座部２４が屋根材２の表面に接支する。この際、馳１３は、上面を押さえ部２８ａと抗力部２８ｂに沿って屈折変形させれた状態で挟着される。
このようにして設置された支持装置１４には、前記搭載部材１７の支持部３５に架台８が載置され、支持孔３６を介してボルト等により架台８を支持部３５に固着し、更に、架台８の上に太陽電池モジュール等の機器が搭載される。
本発明の支持装置１４は、屋根に設置した状態において、前記押さえ部２８ａと差込み部２３により挟着した馳１３の位置を第１位置Ｑ１としたとき、該第１位置Ｑ１から下流側Ｄに向けて所定距離Ｌ１を隔てた第２位置Ｑ２に前記ボルト１８を配置し、該第２位置Ｑ２から更に下流側Ｄに向けて所定距離Ｌ２を隔てた第３位置Ｑ３に前記支持脚２２を配置し、前記ボルト１８の上方位置で該ボルトから上流側Ｕに離間した力点位置Ｒに前記支持部３５を配置するように条件が設定され、この条件を充足するように構成されている。
従って、図４に示すように、機器の荷重等による下流側Ｄに向かう外力Ｆは、架台１９を介して搭載部材１７の支持部３５が位置する力点位置Ｒに作用し、これにより、前記ボルト１８を配置した第２位置Ｑ２を支点形成領域ＰとするモーメントＭを生じさせ、前記第１位置Ｑ１にモーメントの上向き作用領域ＰＵを形成すると共に、前記第３位置Ｑ３にモーメントの下向き作用領域ＰＤを形成する。
このため、前記支持脚２２は、下向きの圧接力ｍ１を生成し、屋根材１２の上面を強く圧接して摩擦力を増強することにより、屋根材２に沿う滑動を阻止する。また、前記差込み部２３は、上述の挟着領域Ｖ１において、上向きの圧接力ｍ２を生成し、馳１３の下面を強く圧接して挟着力を増強することにより、馳１３からの脱出を阻止する。
更に、上述の抗力領域Ｖ２において、前記抗力部２８ｂが馳１３の屈折変形部に圧着された状態で、前記下流側Ｄに向かう外力Ｆに対向して係止し、支持装置１４が下流側Ｄに向けて滑動することを阻止する。
その結果、強風や積雪等を受けた際に生じる機器の過大な荷重等により、支持装置１４に大きな外力Ｆが作用する場合でも、図６に示す比較例に比して、支持装置１４が屋根に沿って滑り落ちる可能性はなく、安全性が格段に向上する。
［第２実施形態］
図５は、支持装置１４の第２実施形態を示している。基本的構成は、上記第１実施形態を同様であるから、同一構成部分は同一符号で示し、上記の説明を援用し、上記第１実施形態と相違する部分だけを説明する。
第２実施形態の場合、座部２４を備えた支持装置２２は、搭載部材１７の取付部３２から下流側Ｄに向けて下向きに折曲形成れている。従って、搭載部材１７は、第１実施形態の第２縦壁３４と受部２８に相当するものを設けていない。また、固定部材１５は、取付部２０の上流側Ｕの脚部２１と差込み部２３だけを設けている。
この第２実施形態においても、支持装置１４は、屋根に設置した状態において、押さえ部２８ａと差込み部２３により挟着した馳１３の位置を第１位置Ｑ１としたとき、該第１位置Ｑ１から下流側Ｄに向けて所定距離Ｌ１を隔てた第２位置Ｑ２にボルト１８を配置し、該第２位置Ｑ２から更に下流側Ｄに向けて所定距離Ｌ２を隔てた第３位置Ｑ３に前記支持脚２２を配置し、ボルト１８の上方位置で該ボルトから上流側Ｕに離間した力点位置Ｒに支持部３５を配置するように構成されている。
従って、上記第１実施形態と同様に、機器の荷重等による下流側Ｄに向かう外力Ｆは、架台１９を介して搭載部材１７の支持部３５が位置する力点位置Ｒに作用し、これにより、前記ボルト１８を配置した第２位置Ｑ２を支点形成領域ＰとするモーメントＭを生じさせ、前記第１位置Ｑ１にモーメントの上向き作用領域ＰＵを形成すると共に、前記第３位置Ｑ３にモーメントの下向き作用領域ＰＤを形成することが可能である。
この際、搭載部材１７は、第１実施形態の第２縦壁３４及び受部３８に相当するものを設けておらず、ボルト１８に固着された取付部３２から延びる第１縦壁３３と支持部３５により架台１９を片持ち状に支持しているので、モーメントＭを発生させやすいという利点がある。
１１ 下地材
１２ 屋根材
１３ 馳
１４ 機器搭載用支持装置
１５ 固定部材
１６ 挟着部材
１７ 搭載部材
１８ ボルト
１９ 架台
２０ 取付部
２１ 脚部
２２ 支持脚
２３ 差込み部
２４ 座部
２５ 雌ネジ
２６ 取付部
２７ 斜板部
２８ａ 押さえ部
２８ｂ 抗力部
２９ 起立リブ
３０ 孔
３１ 孔
３２ 取付部
３３ 第１縦壁
３４ 第２縦壁
３５ 支持部
３６ 支持孔
３７ 下向きリブ
３８ 受部
３９ 係止爪

Claims (4)

  1. 上流側の棟側から下流側の軒側に向けて下り勾配を有する横葺き屋根材の馳に固着することにより屋根上機器を搭載する機器搭載用支持装置であり、
    積層状態で固着される固定部材(15)と挟着部材(16)と搭載部材(17)を備えると共に、前記各部材を相互に締着するボルト(18)を備え、
    前記固定部材(15)に下流側から前記馳(13)の下面に差し込まれる差込み部(23)を設け、
    前記挟着部材(16)に前記馳(13)の上面に配置される押さえ部(28a)を設け、
    前記固着部材(15)と搭載部材(17)の少なくとも一方に屋根材(12)の表面に向けて延びる支持脚(22)を設け、前記搭載部材(17)に機器の荷重を受ける支持部(35)を設けており、前記ボルト(18)の締着を介して前記押さえ部(28a)と差込み部(23)により馳(13)を上下から挟着する構成とされており、
    前記押さえ部(28a)と差込み部(23)により挟着した馳(13)の位置を第１位置Ｑ１としたとき、該第１位置Ｑ１から下流側に向けて所定距離Ｌ１を隔てた第２位置Ｑ２に前記ボルト(18)を配置し、該第２位置Ｑ２から更に下流側に向けて所定距離Ｌ２を隔てた第３位置Ｑ３に前記支持脚(22)を配置し、前記ボルト(18)の上方位置で該ボルトから上流側に離間した力点位置Ｒに前記支持部(35)を配置するように構成され、
    前記支持部(35)が受ける機器の下流側に向かう荷重により、前記ボルト(18)を配置した第２位置Ｑ２を支点形成領域Ｐとするモーメントを生じさせ、前記第１位置Ｑ１にモーメントの上向き作用領域ＰＵを形成すると共に、前記第３位置Ｑ３にモーメントの下向き作用領域ＰＤを形成することにより、前記支持脚(22)を屋根材(12)の上面に圧接させると共に、前記差込み部(23)を馳(13)の下面に圧接させるように構成して成ることを特徴とする屋根上機器搭載用支持装置。
  2. 前記挟着部材(16)の押さえ部(28a)から上流側に向けて下向きに屈折する抗力部(28b)を延設しており、馳(13)の上面を前記押さえ部(28a)と抗力部(28b)に沿って屈折変形させた状態で挟着するように構成して成ることを特徴とする請求項１に記載の屋根上機器搭載用支持装置。
  3. 前記支持脚(22)を固定部材(15)から延設して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の屋根上機器搭載用支持装置。
  4. 前記支持脚(22)を搭載部材(17)から延設して成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の屋根上機器搭載用支持装置。
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