JP2016156166A - 屋根上機器の支持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電を行う太陽電池モジュール等の屋根上機器の支持装置、特に、屋根上機器を搭載する架台を支持するための装置を提供する。【解決手段】屋根の下地材に固設されるベース金具３と、ベース金具３から瓦４を貫通して上方に突出するアンカーボルト５と、瓦４から上方に離間した位置でアンカーボルト５の上端部に取付け固定される台座金具６を備え、台座金具６に架台７を搭載する構成とされており、台座金具６は、Ｘ方向に所定間隔をあけて配置された左右側壁を内側壁と外側壁から成る二重壁により形成し、内外側壁の下端を連結する下壁と、上端を連結する上壁を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、太陽光発電を行う太陽電池モジュール等の屋根上機器の支持装置、特に、屋根上機器を搭載する架台を支持するための装置に関する。

従来、屋根に太陽電池モジュール等の屋根上機器を搭載する場合、屋根の上に支持装置を介して架台を支持し、該架台に屋根上機器を搭載している。そこで、前記架台を支持するための支持装置は、種々の金具から成るものが提案されているが、その中で、アンカー工法を実施するための支持装置は、屋根の下地材に固設されるベース金具と、前記ベース金具から前記瓦を貫通して上方に突出するアンカーボルトと、前記アンカーボルトの上端部に取付け固定される台座金具を設けており、前記台座金具に前記架台を搭載するように構成されている。

特開２０１１−２３６５９０号公報 特開２０１１−２４６８９６号公報

特許文献１の装置の場合、架台を支持する台座金具は、アンカーボルトに連結された状態で、瓦の上に設置されており、屋根上機器の荷重が該台座金具を介して瓦に直接作用するため、瓦のひび割れ等を招来する問題がある。

このため、特許文献２のように、架台を支持する台座金具は、瓦の上方に離間させた状態でアンカーボルトに固定することにより、瓦に荷重をかけないように構成し、瓦を保護することが好ましい。

そして、屋根上における装置の組付け作業を容易にするためには、台座金具をアンカーボルトに取付ける作業と、台座金具に架台を搭載する作業を別々に行うことができるように構成することが好ましい。従って、特許文献２の装置のように、台座金具の下側部分と上側部分に連結手段を別々に設け、台座金具を屋根上に設置するときに、台座金具の下側部分をナットによりアンカーボルトに連結し、台座金具の上に架台を搭載するときに、該台座金具の上側部分を頭付ボルトにより架台に連結するように構成することが好ましい。

しかしながら、このように構成した装置の場合、台座金具は、下側部分が屋根の下地材から延びるアンカーボルトに固定され、上側部分が架台に連結されるので、架台が横向き移動方向の力を受けたとき、下側部分と上側部分の間に剪断力が作用する。即ち、屋根上機器を搭載する架台及び台座金具は、屋根の棟側から軒側に向かう下り勾配に沿って設置されるものであるから、屋根上機器の荷重により下り勾配に向かう分力が生じ、台座金具に剪断力が与えられる。

このため、台座金具は、前記剪断力に耐え得る構造とすることが求められ、強度が十分でないときは、台座金具が歪変形等を招来するという問題がある。

この点に関して、屋根上で架台の搭載位置を調節可能とする場合、屋根の棟側から軒側に向かうＸ方向に関する調節手段は、架台に長孔等を設けることにより簡単に構成することができるが、前記Ｘ方向に交差するＹ方向の調節手段は、アンカーボルトに連結されるナットを台座金具の溝内でＹ方向に移動可能とするように構成することが好ましく、この場合、台座金具は、Ｘ方向に間隔をあけて左右側壁を備えた構造のものとなるので、前記強度を満足させるための格別な創意工夫が必要となる。

本発明は、上記課題を解決した屋根上機器の支持装置を提供するものであり、その手段として構成したところは、瓦を敷設した屋根の棟側から軒側に向かうＸ方向に延びる架台を前記Ｘ方向に交差するＹ方向に間隔をあけて配置し、該架台に機器を搭載する屋根上機器の支持装置において、屋根の下地材に固設されるベース金具と、前記ベース金具から前記瓦を貫通して上方に突出するアンカーボルトと、瓦から上方に離間した位置で前記アンカーボルトの上端部に取付け固定される台座金具を備え、前記台座金具に前記架台を搭載する構成とされており、前記台座金具は、前記Ｘ方向に所定間隔をあけて配置された左右側壁と、該左右側壁の上下方向中間部を相互に連結する横壁を備え、前記横壁の下側に下部溝を形成すると共に、上側に上部溝を形成しており、前記下部溝に前記アンカーボルトの上端部に設けられた固定手段をＹ方向に移動可能に抜止め状態で嵌入すると共に、前記上部溝にＹ方向に移動可能な取付けボルトの頭部を抜止め状態で嵌入することにより該上部溝から突出するボルトの軸部を前記架台に固着するように構成されており、前記左右側壁は、それぞれ内側壁と外側壁から成る二重壁により形成され、内外側壁の下端を連結する下壁と、上端を連結する上壁を備えて成る点にある。

前記台座金具は、前記二重壁により形成された左右側壁の内側壁を相互に前記横壁により連結し、前記横壁の下方に位置する内側壁の下壁部と、上方に位置する内側壁の上壁部を相互にＹ方向に偏位させ、下壁部と上壁部の間に連なる段状壁を形成することが好ましい。

本発明の好ましい実施形態において、前記台座金具は、金属又は合成樹脂により成形された型材により構成されており、前記下壁を前記下部溝の開口内に張出すことにより前記ナットの抜止め部を形成し、前記上壁を前記上部溝の開口内に張出すことにより前記ボルト頭部の抜止め部を形成している。

本発明によれば、屋根の下地材にベース金具３を固設し、前記ベース金具から瓦４を貫通して上方に突出するアンカーボルト５を設け、瓦４から上方に離間した位置で前記アンカーボルト５の上端部に台座金具６を取付け固定し、前記台座金具６に架台７を搭載すると共に、前記架台７により太陽電池モジュール等の屋根上機器を支持するアンカー工法を実施する装置に関して、台座金具６の下側部分と上側部分に連結手段を別々に設け、屋根上における装置の組付け作業が容易となるように構成されている。即ち、台座金具６は、屋根上に設置するときに、該台座金具６の下側部分の下部溝１８にＹ方向に移動可能に抜止め状態で嵌入した固定手段１１を介してアンカーボルト５に連結し、台座金具６の上に架台７を搭載するときに、該台座金具６の上側部分の上部溝１９にＹ方向に移動可能に抜止め状態で嵌入した取付けボルト１３を架台７に連結することができるので、作業が容易である。

この際、屋根上機器の荷重により、台座金具６には剪断力Ｆが与えられるが、本発明によれば、台座金具６は、前記Ｘ方向に所定間隔をあけて配置された左右側壁１６、１６のそれぞれが内側壁２０と外側壁２１から成る二重壁により形成され、内外側壁２０、２１の下端を下壁２２により連結すると共に、上端を上壁２３により連結しているので、前記剪断力Ｆに耐えることが可能となり、台座金具に歪変形等を生じることはない。

更に、本発明によれば、二重壁により形成された左右側壁１６、１６の内外側壁２０、２１のうち、前記横壁１７により連結された内側壁２０は、前記横壁の下方に位置する下壁部２０ａと、上方に位置する上壁部２０ｂを相互にＸ方向に偏位させられており、前記下壁部２０ａと上壁部２０ｂの間に連なる段状壁２０ｃを形成しているので、前記剪断力Ｆに対する耐力が増強され、屋根上機器が大荷重とされる場合でも、容易に歪変形等を生じることがなく、長期使用に耐えることができる。

そして、このような耐力構造を実現した結果、台座金具６は、アルミニウム等の金属や合成樹脂により成形された型材により量産することができ、安価に提供することが可能となる。

本発明の１実施形態の構成部材を分解状態で示す斜視図である。 前記構成部材の分解状態を拡大して示す斜視図である。 本発明の１実施形態を構成するベース金具を示し、（Ａ）はベース金具とアンカーボルトを上方から見た斜視図、（Ｂ）はベース金具を下方から見た斜視図である。 本発明の１実施形態を構成する台座金具を示し、（Ａ）は台座金具の斜視図、（Ｂ）は台座金具の断面図である。 前記ベース金具を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は正面図、（Ｃ）は背面図、（Ｄ）はＤ−Ｄ線断面図、（Ｅ）は右側面図、（Ｆ）はＦ−Ｆ線断面図である。 前記台座金具を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は平面図、（Ｃ）は底面図、（Ｄ）は右側面図、（Ｅ）は斜視図である。 本発明の１実施形態を屋根上に設置した状態を示す断面図である。 本発明の１実施形態に係る台座金具の作用を示す断面図である。 本発明の台座金具に対する第１比較例を示し、（Ａ）は剪断力が作用していない状態を示す断面図、（Ｂ）は剪断力が作用した状態を示す断面図である。 本発明の台座金具に対する第２比較例を示し、（Ａ）は剪断力が作用していない状態を示す断面図、（Ｂ）は剪断力が作用した状態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。

［全体的構成］
本発明が目的とする屋根上に搭載する機器は、例えば、太陽電池モジュールの場合、屋根の棟側Ｘ２から軒側Ｘ１に向かうＸ方向に配置される架台を前記Ｘ方向に交差するＹ方向に間隔をあけて屋根上に列設すると共に、Ｙ方向に隣り合う架台にパネル形態とされた太陽電池モジュールを架設状に搭載した状態で、前記太陽電池モジュールを前記架台に対して図示省略した固定金具により固定される。そこで、本発明は、前記架台を支持するための支持装置を提供する。

図１及び図２に示すように、支持装置は、屋根の野地板等の下地材に防水シート１及び補強板２を介して固設されるベース金具３と、前記ベース金具３から瓦４を貫通して上方に突出するアンカーボルト５と、瓦４から上方に離間した位置で前記アンカーボルト５の上端部に取付け固定される台座金具６を備えており、前記台座金具６に架台７を搭載するように構成とされている。

前記ベース金具３は、下面に被着用ナット３ａ（図３参照）を埋設しており、野地板等の下地材に固着した補強板２にビス８を介して固着され、前記被着用ナット３ａにアンカーボルト５の下端部を螺着すると共に、ロックナット９により固定される。

瓦４は、通孔４ａを介して前記アンカーボルト５を貫通させた状態で隣接する他の瓦と整合して屋根上に敷設される。この際、前記通孔４ａから上方に突出するアンカーボルト５に弾性材から成る傘状のシール部材１０を外嵌し、該シール部材１０により前記通孔４ａを被うと共に瓦４の表面に密着させることにより、前記通孔４ａを水密的にシールする。

前記瓦４から上方に突出するアンカーボルト５の上端部には、固定手段１１を介して、前記台座金具６が固着され、ロックナット１２により固定される。固定手段１１は、図示実施形態の場合、ナット１１ａにより構成されているが、図２に鎖線で示すように、アンカーボルト５の上端部に一体に設けられた該ボルトの頭部１１ｂにより構成しても良い。

前記台座金具６には、前記架台７が搭載され、頭付きの取付けボルト１３及びナット１４により固着される。尚、架台７は、Ｘ方向の取付位置を調節可能とする長孔１５を介して固着される。

［台座金具の構成］
図４に示すように、前記台座金具６は、前記Ｘ方向に所定間隔をあけて配置された左右側壁１６、１６と、該左右側壁の上下方向中間部を相互に連結する横壁１７を備え、前記横壁の下側に下部溝１８を形成すると共に、上側に上部溝１９を形成している。この際、下部溝１８は、図示実施形態では、下向きの開口を有するＹ方向の通し溝により形成されているが、鎖線で示すように、閉塞壁１８ａにより閉じられた構成とし、後加工によりＹ方向に長い長孔を閉塞壁１８ａに開設し、該長孔を介して固定手段１１を下部溝１８に嵌入するように構成しても良い。

前記左右側壁１６、１６は、それぞれ内側壁２０と外側壁２１から成る二重壁により形成され、内外側壁２０、２１の下端を連結する下壁２２と、上端を連結する上壁２３を備えており、前記下壁２２を前記下部溝１８の溝開口の内側に張出すことにより抜止め部２２ａを形成し、前記上壁２３を前記上部溝１９の溝開口の内側に張出すことにより抜止め部２３ａを形成している。

これにより、台座金具６は、前記下部溝１８にＹ方向に移動自在なナット１１を抜止め状態で嵌入することにより、該ナット１１に前記アンカーボルト５を螺着するように構成すると共に、前記上部溝１９にＹ方向に移動自在な取付けボルト１３の頭部１３ａを抜止め状態で嵌入することにより、該上部溝１９から突出する該ボルト１３の軸部１３ｂを前記架台７に固着するように構成されている。

前記固定手段１１を構成するナット１１ａ又は頭部１１ｂは、六角に形成されており、下部溝１８にＹ方向に移動自在に嵌入されるが、該固定手段１１の六角側面を溝壁に嵌合することにより回動不能に嵌入され、前記抜止め部２２ａにより抜止め状態を保持される。

前記取付けボルト１３は、図例の場合、鍋頭とされた頭部１３ａと軸部１３ｂの間に角形首部１３ｃを備えた角根ボルトを示しており、頭部１３ａを上部溝１９にＹ方向に移動自在に嵌入されるが、角形首部１３ｃを抜止め部２３ａに嵌合することにより回動不能に嵌入され、該抜止め部２３ａにより頭部１３ａの抜止め状態を保持される。図示省略しているが、図示するような鍋頭付のボルトに代えて、六角頭付のボルトを使用することも可能とするように構成されており、このため該ボルトの六角頭を上部溝１９に嵌入したとき、該六角頭を回動不能に保持するリブ１９ａが設けられている。

図示のように、台座金具６は、前記二重壁により形成された左右側壁１６、１６の内側壁２０を相互に前記横壁１７により連結し、これにより、内側壁２０は、横壁１７の下方に位置する下壁部２０ａと、上方に位置する上壁部２０ｂを備えると共に、該上下壁部２０ｂ、２０ａの位置Ｖ１、Ｖ２を相互にＹ方向に偏位させ、下壁部２０ａと上壁部２０ｂの間に連なる段状壁２０ｃを形成することが好ましい。図示実施形態の場合、下部溝１８を構成する下壁部２０ａ、２０ａの間隔を広く形成し、これに対し、上部溝１９を構成する上壁部２０ｂ、２０ｂの間隔を狭く形成することにより、横壁１７の両端に位置する肩状の段状壁２０ｃ、２０ｃを形成している。

上記のような台座金具６は、アルミニウム等の金属又は合成樹脂により成形された型材により構成することが好ましく、量産が可能である。

［組付け支持状態］
上記構成から成る装置を組付けることにより、屋根上に架台７を搭載支持した状態を図７に示し、架台７の上に搭載される屋根上機器（図示省略）の荷重を受けた状態における台座金具６の作用を図８に示している。

図７に示すように、架台７を支持する台座金具６は、瓦４の上方に離間させた状態でアンカーボルト５に固着されている。従って、屋根上機器の荷重は、架台７を介して台座金具６及びアンカーボルト５により支持されており、瓦５に荷重が作用することはなく、瓦が保護される。

図示のように、屋根上機器を搭載する架台７及び台座金具６は、屋根の棟側Ｘ２から軒側Ｘ１に向かう下り勾配に沿って設置されており、従って、屋根上機器の荷重Ｗは、下り勾配に向かう分力Ｆを発生する。

この際、台座金具６は、下側部分がアンカーボルト５に固定され、上側部分が架台７に連結されているので、前記分力Ｆが台座金具６の下側部分と上側部分の間に剪断力として作用する。この点に関して、台座金具６は、前記Ｘ方向に所定間隔をあけて配置された左右側壁１６、１６のそれぞれが内側壁２０と外側壁２１から成る二重壁により形成され、内外側壁２０、２１の下端を下壁２２により連結すると共に、上端を上壁２３により連結しているので、前記剪断力Ｆに耐えることが可能となり、台座金具に歪変形等を生じることはない。

更に、二重壁により形成された左右側壁１６、１６の内外側壁２０、２１のうち、前記横壁１７により連結された内側壁２０は、前記横壁の下方に位置する下壁部２０ａと、上方に位置する上壁部２０ｂを相互にＸ方向に偏位させられており、前記下壁部２０ａと上壁部２０ｂの間に連なる段状壁２０ｃを形成しているので、前記剪断力Ｆに対する耐力が増強され、屋根上機器が大荷重とされる場合でも、容易に歪変形等を生じることがなく、長期使用に耐えることができる。

［第１比較例］
図９は、本発明の台座金具６に対する第１比較例としての台座金具６Ａを示しており、台座金具６Ａの両側壁１６、１６は、本発明のような二重壁２０、２１により構成していない。その他の構成は、本発明と同様であるから、上記と同じ符号で示している。

第１比較例の場合、剪断力Ｆが作用すると、アンカーボルト５に固定された台座金具６Ａの下側部分に対して、架台７に連結された台座金具６Ａの上側部分が剪断力Ｆの方向に強い力を受けると、図９（Ｂ）に示すように、両側壁１６、１６が容易に変形して傾き、全体として、台座金具６Ａの断面形状が矩形断面から平行四辺形となるように歪変形を生じるおそれがある。

この第１比較例に対して、本発明の台座金具６は、両側壁１６、１６が内外側壁２０、２１による二重壁を構成し、下壁２２及び上壁２３により一体化されているので、前述のような平行四辺形に向けて歪変形することはない。

［第２比較例］
図１０は、本発明の台座金具６に対する第２比較例としての台座金具６Ｂを示しており、台座金具６Ａは、本発明と同様に両側壁１６、１６を二重壁２０、２１により構成しているが、本発明のように内側壁２０の下壁部２０ａと上壁部２０ｂを偏位させるように構成していない。その他の構成は、本発明と同様であるから、上記と同じ符号で示している。

第２比較例の場合、剪断力Ｆが作用したとき、第１比較例のように両側壁１６、１６が容易に変形することはないが、架台７から取付けボルト１３に与えられる剪断力Ｆは、上壁２３と内側壁２０の連結部分に作用し、この際、内側壁２０、２０が横壁１７と共に断面Ｈ形に形成されているので、図１０（Ｂ）に鎖線で示すように、内側壁２０、２０の全体が歪変形するおそれがある。

この第２比較例に対して、本発明の台座金具６は、取付けボルト１３から上壁２３と内側壁２０の連結部分に作用する力は、上壁部２０ｂにより受け止められ、該上壁部２０ｂから下壁部２０ａへの伝達が段状壁２０ｃにより妨げられるので、第２比較例のような内側壁２０の全体に及ぶ歪変形を招来することはない。

１ 防水シート
２ 補強板
３ ベース金具
３ａ 被着用ナット
４ 瓦
４ａ 通孔
５ アンカーボルト
６ 台座金具
７ 架台
８ ビス
９ ロックナット
１０ シール部材
１１ 固定手段
１１ａ ナット
１１ｂ 頭部
１２ ロックナット
１３ 取付けボルト
１４ ナット
１５ 長孔
１６ 側壁
１７ 横壁
１８ 下部溝
１９ 上部溝
１９ａ リブ
２０ 内側壁
２０ａ 上壁部
２０ｂ 下壁部
２０ｃ 段状壁
２１ 外側壁
２２ 下壁
２２ａ 抜止め部
２３ 上壁
２３ａ 抜止め部

Claims (3)

1. 瓦を敷設した屋根の棟側から軒側に向かうＸ方向に延びる架台を前記Ｘ方向に交差するＹ方向に間隔をあけて配置し、該架台に機器を搭載する屋根上機器の支持装置において、
   屋根の下地材に固設されるベース金具(3)と、前記ベース金具から前記瓦を貫通して上方に突出するアンカーボルト(5)と、瓦から上方に離間した位置で前記アンカーボルトの上端部に取付け固定される台座金具(6)を備え、前記台座金具に前記架台(7)を搭載する構成とされており、
   前記台座金具(6)は、前記Ｘ方向に所定間隔をあけて配置された左右側壁(16,16)と、該左右側壁の上下方向中間部を相互に連結する横壁(17)を備え、前記横壁の下側に下部溝(18)を形成すると共に、上側に上部溝(19)を形成しており、
   前記下部溝(18)に前記アンカーボルト(5)の上端部に設けられた固定手段(11)をＹ方向に移動可能に抜止め状態で嵌入すると共に、前記上部溝(19)にＹ方向に移動可能な取付けボルト(13)の頭部(13b)を抜止め状態で嵌入することにより該上部溝から突出するボルトの軸部(13b)を前記架台(7)に固着するように構成されており、
   前記左右側壁(16,16)は、それぞれ内側壁(20)と外側壁(21)から成る二重壁により形成され、内外側壁(20,21)の下端を連結する下壁(22)と、上端を連結する上壁(23)を備えて成ることを特徴とする屋根上機器の支持装置。
2. 前記台座金具(6)は、前記二重壁により形成された左右側壁(16,16)の内側壁(20)を相互に前記横壁(17)により連結し、前記横壁(17)の下方に位置する内側壁の下壁部(20a)と、上方に位置する内側壁の上壁部(20b)を相互にＸ方向に偏位させ、下壁部(20a)と上壁部(20b)の間に連なる段状壁(20c)を形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の支持装置。
3. 前記台座金具(6)は、金属又は合成樹脂により成形された型材により構成されており、前記下壁(22)を前記下部溝(18)の開口内に張出すことにより前記ナット(11)の抜止め部(22a)を形成し、前記上壁(23)を前記上部溝(19)の開口内に張出すことにより前記ボルト頭部(13a)の抜止め部(23a)を形成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の支持装置。

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