JP2019143360A - 太陽電池の設置構造、屋根および屋根の補修方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1に記載の発明では、矩形の太陽電池モジュールを、屋根面に千鳥状に配置し、横方向の端部の太陽電池モジュールと、屋根の隅棟との間の三角形状の余白部分に三角形の化粧板を設置している。
それに対し、屋根は、建物の面積に応じて様々な大きさになるため、全ての建物の屋根に、その屋根面の全面に亘って太陽電池モジュールを設置するのは難しい。
特に、寄棟屋根、入母屋屋根、方形屋根などのように、屋根面の形状が、その横方向両端縁部が傾斜した形状である場合、太陽電池モジュール非設置領域の大きさ、形状が多種多様になり易い。
屋根の屋根面の横方向の両側に複数の太陽電池モジュールが設置された第1の太陽電池モジュール群および第2の太陽電池モジュール群と、
前記横方向で、前記第1の太陽電池モジュール群と前記第2の太陽電池モジュール群との間に設けられた、太陽電池モジュール非設置領域と、
前記太陽電池モジュール非設置領域に設置された複数のダミーモジュールと、
を備える太陽電池モジュールの設置構造とした。
さらに、本開示の屋根の補修方法は、
前記ダミーモジュールを前記屋根面から取り外し、前記太陽電池モジュール非設置領域を補修作業用スペースとするステップと、
補修作業終了後に、前記太陽電池モジュール非設置領域に、前記ダミーモジュールを再び取り付けるステップと、
を備える屋根の補修方法とした。
したがって、太陽電池モジュール非設置領域は、屋根面の形状にかかわらず、矩形形状とすることが可能となる。
よって、ダミーモジュールの形状の単純化を図ることが可能であり、これにより外観に優れるとともに、経済的に優れる太陽電池モジュールの設置構造および屋根を提供できる。
また、補修作業の終了後は、太陽電池モジュール非設置領域に、ダミーモジュールを再び取り付ける。これにより、屋根面の良好な外観を得ることができる。
[実施の形態1]
まず、本開示の実施の形態1の太陽電池の設置構造および屋根を適用するユニット建物UBについて説明する。
(ユニット建物の構成)
このユニット建物UBは、複数の建物ユニット10と、これらの建物ユニット10の上に設置された屋根20とを備える。
なお、図1においてSが南、Eが東、Wが西、Nが北を示す。
したがって、傾斜屋根面22,23,24,25は、それぞれ、三角部TRと矩形部REとを備える。すなわち、三角部TRは、隅棟26と各軒先22a,23a,24a,25aとの間に形成される部位である。また、矩形部REは、水平屋根面21の外周縁を成す四辺と各軒先22a,23a,24a,25aとの間に形成される部位である。
そして、本実施の形態1では、水平屋根面21、東、南、西を向いた3面の傾斜屋根面22,23,24に設置されたパネル構造体40は、太陽電池モジュール50(図6B参照)、あるいは後述するダミーモジュール60(図12A参照)を備える。
以下に、太陽電池モジュール50が設置されたパネル構造体40について説明する。
図2は、屋根20の図1においてS2−S2線の位置での傾斜屋根面23の断面を示す断面図である。
野地板41は、例えば、木製の合板などによりの板状に形成され、屋根構造体30の小梁31に固定されている。また、野地板41は、傾斜に沿う方向の全長が、傾斜屋根面23の傾斜方向(矢印SLに沿う方向)の略全長に亘る長さに形成され、図示の位置では、屋根構造体30の桁屋根梁32と、建物ユニット10の梁11とに掛け渡すことができる長さに形成されている。
下地鋼板受金具422は、本体421の屋根面設置時の横方向(矢印LE方向)両端に固定され、図4に示すように、ベース部422a、立上部422b、上部フランジ422cを備える。ベース部422aは、本体421の横方向(矢印LE方向)の両端縁部の上面に重ねられて、ねじ425(図3A参照)により固定され、接着性を有した防水シート426が、上から貼付されている。
この第2の下地鋼板43は、本体431、下地鋼板受金具432、水上受鋼板433、軒先受金具434を備える。この第2の下地鋼板43は、本体431の横方向の幅寸法が図3Aに示す下地鋼板42の本体421と異なる。そして、下地鋼板43の横方向の両端に設けられた下地鋼板受金具432の形状が、下地鋼板42の下地鋼板受金具422の形状と異なる。
次に、太陽電池モジュール50の屋根20における配置について図6A,図6B,図6Cに基づいて説明する。これら図6A,図6B,図6Cでは、東西および南側の屋根面22〜24に、後述するダミーモジュール60を設置することなく太陽電池モジュール50のみを設置した例を示している。
なお、図6Aは屋根20を示す平面図であり、図6Bは、南側の傾斜屋根面23への太陽電池モジュール50の配置例を示す正面図であり、図6Cは、東側の傾斜屋根面22への太陽電池モジュール50の配置例を示す正面図である。
図6Bに示すように、太陽電池モジュール50は、傾斜屋根面23において横方向で隅棟26と隅棟26との間のほぼ全面に亘って設置されている。
次に、太陽電池モジュール50の下地鋼板42への取付構造について説明する。
なお、この太陽電池モジュール50の取付構造を説明するのにあたり、矩形部モジュール群520における標準モジュール51の固定構造を説明するが、端部モジュール群510においてもその取付構造自体は同様である。
図示のように、標準モジュール51は、1枚の下地鋼板42に対し、3枚の標準モジュールを傾斜方向(矢印SL方向)に直列に並べたものを、横方向(矢印LE方向)に2列に並べて取り付けられている。
太陽電池モジュール50は、板状の本体54を備え、この本体54は、上側から順にガラス板54a、セル(不図示)、バックシートフィルム54bを順に積層して形成されている。
そして、本体54の傾斜方向の両端部に、支持フランジ部材53が取り付けられている。
取付ブラケット70は、図8A、図8Bに示すように、支持パネル71が、両端の脚部72,72により支持されて下地鋼板42から上方に離間して配置された略ハット断面状に形成されている。また、支持パネル71には、上下方向に取付穴71aが貫通され、支持パネル71の裏面に、取付穴71aと同軸にウエルドナット71bが固定されている。なお、ウエルドナット71bに代えて、取付穴71aの内周をねじ加工(タップ切り)してもよい。
また、横方向には、太陽電池モジュール50の端部枠体55と、下地鋼板受金具422のフランジ422fとの間に、僅かな間隔SPしか設けられていない。加えて、横方向に隣り合う下地鋼板42は、下地鋼板受金具422どうしを、間隔SPと同等の不図示の僅かな隙間を介して背中合わせで設けられている。これにより、横方向にも太陽電池モジュール50の連続性が得られる。
次に、本開示の特徴であるダミーモジュール60(図12A参照)について説明する。
ここで、まず、ダミーモジュール60を用いる理由について説明する。
ユニット建物UBは、設置する建物ユニット10の数や大きさにより、床面積が決定され、それに応じて屋根20および各屋根面21〜25の大きさ(平面積)が決定される。そして、各屋根面21〜25の大きさにより、設置可能な太陽電池モジュール50の数も決定される。
したがって、ユニット建物UB毎に、設置可能な太陽電池モジュール50の数が変わる。
この場合は、例えば、矩形部モジュール群520を横方向に2つに分け、その2つの矩形部モジュール群520の間に、非設置領域530を設けることができる。あるいは、矩形部モジュール群520と、端部モジュール群510との間に非設置領域530を設けてもよい。
ここで、実施の形態1で用いるダミーモジュール60は、太陽電池モジュール50の標準モジュール51から発電要素である不図示のセル(太陽電池素子)を除いて形成している。すなわち、ダミーモジュール60は、図8Bに示す標準モジュール51の本体54のガラス板54a、バックシートフィルム54b、支持フランジ部材53および図8Dに示す端部枠体55を共用して形成されている。したがって、ダミーモジュール60については、断面構造の図示は省略するが、図8B、図8Dにおいてセルの図示を省略した標準モジュール51と同様の構造である。
よって、ダミーモジュール60は、その上面が太陽電池モジュール50の上面と同じ高さに配置される。これにより、ダミーモジュール60と太陽電池モジュール50とにより、一体的に傾斜屋根面222(224)の表面を形成する。
したがって、ダミーモジュール60は、標準モジュール51と同様の構造に基づいて、傾斜屋根面222に設置された下地鋼板242に対して着脱可能に取り付けられている。
次に、非設置領域530を有する傾斜屋根面223における太陽電池モジュール50の配線構造を図10基づいて説明する。
<課題の説明>
実施の形態1の作用を説明するにあたり、まず、図11A、図11B、図11Cに示す一般的な寄棟式の屋根020、すなわち、実施の形態1で示した水平屋根面21を有しない屋根020の場合の課題について説明する。なお、図11Aは屋根020の平面図であり、図11Bは南側の傾斜屋根面023の正面図であり、図11Cは東側の傾斜屋根面022の正面図である。
この場合、屋根020の大きさに応じて、その都度、小割りの瓦材を設置することになり、コストおよび手間の増大を招く。
このような場合、太陽電池モジュール50の幅を調整して、各傾斜屋根面22〜24の全面を覆うようにすると、太陽電池モジュール50の大きさの種類が増し、大幅なコストアップを招く。
このように、太陽電池モジュール50と隅棟26との間に、寸法の余りが生じた場合、この部分に、前述したような小割の瓦材を設置すると、にコスト、手間の増大を招くとともに、2種類の異なる素材により屋根面を覆うことにより、外観品質の低下を招く。
上記の課題に対し、本実施の形態1では、非設置領域530を、端部モジュール群510,510の間の横方向の中央に配置し、かつ、この非設置領域530に、太陽電池モジュール50(標準モジュール51)を模したダミーモジュール60を設置した。
しかも、ダミーモジュール60は、太陽電池モジュール50と部品を共用しているため、外観の差異を抑え、高い外観品質を得ることができる。
加えて、ダミーモジュール60の面材(ガラス板54aなど)にて風荷重を受け止めることができ、安定した強度を得ることができる。しかも、両端部モジュール群510,510の裏側への風雨の進入を抑制し、太陽電池モジュールの50や配線511,512の破損も抑制できる。
次に、図12A、図12Bにより配線512,521の単純化について説明する。
図12Aに示すように、本実施の形態1では、東側および西側の傾斜屋根面222、224では、非設置領域530を挟んで、端部モジュール群510,510を対称に配置している。そして、両端部モジュール群510,510の配線511,512も、横方向で対称に形成している。
したがって、配線511,512の共用化を図ることができ、コスト、手間を抑えることができる。
この場合、3つの配線512、513,514が必要となる。
配線512は、図において右側に位置する端部モジュール群510の各モジュール51,52を接続する。配線514は、横方向中央の矩形部分に配置された標準モジュール51,51,51を接続する。配線513は、図において、左端に位置する3つの端部モジュール52,52,52を接続する。
本実施の形態1は、このような問題を解決する。
次に、実施の形態1の作用として、両端部モジュール群510,510のいずれか一方、あるいは両方に異常が発生するなどした場合の補修時の作業手順を説明する。
なお、このダミーモジュール60の取り外しの際には、まず、カバー部材74,75を取り外し、さらに、ボルト73を緩め締結状態を解除して、取り外す。
なお、各モジュール51,52は、ダミーモジュール60と同様に、ボルト73を外せば屋根20から取り外すことが可能となっているため、この補修において、各モジュール51,52の交換作業なども容易に行うことができる。
(実施の形態1の効果)
以下に、実施の形態1の太陽電池モジュールの設置構造などの効果を列挙する。
(1)実施の形態1の太陽電池モジュールの設置構造は、
屋根220の傾斜屋根面222,224の横方向の両側に複数の太陽電池モジュール50(51,52)が設置された端部モジュール群510,510と、
横方向で、両端部モジュール群510,510の間に設けられた、太陽電池モジュール非設置領域としての非設置領域530と、
非設置領域530に設置された複数のダミーモジュール60と、
を備える。
したがって、非設置領域530は、傾斜屋根面222,224の形状にかかわらず、矩形状とすることが可能となる。
よって、ダミーモジュール60の形状の単純化を図ることが可能であり、これにより外観に優れるとともに、経済的に優れる太陽電池モジュールの設置構造を提供できる。
しかしながら、非設置領域530およびダミーモジュール60を、傾斜屋根面222,224の横方向の中間に設けたため、端部モジュール群510などの横方向の端部に設ける場合と比較して、ダミーモジュール60の平面形状の単純化を図ることができる。
太陽電池モジュール50とダミーモジュール60は、上面が略同一面に位置して設置されている。
したがって、太陽電池モジュール50とダミーモジュール60とにより、傾斜屋根面222(224)の表面を一体的に形成することができる。
傾斜屋根面222,224は、横方向で中央の矩形部REと、その両側の三角部TRとを備え、
端部モジュール群510には、三角部TRの横方向端部の隅棟26に沿う傾斜部(台形の脚)を有する端部モジュール52が含まれる。
したがって、非設置領域530は、隅棟26に沿う端部モジュール52を含む端部モジュール群510の間に配置することになる。
よって、非設置領域530に設置するダミーモジュール60として、三角部TRに配置する異形の形状のものが不要であり、ダミーモジュール60の単純化を図って、コスト、手間を抑えることができる。
非設置領域530およびダミーモジュール60は、矩形部REの横方向の中央に設けられている。
したがって、太陽電池モジュール50は、横方向に対称に配置することができ、既存のものをそのまま使用しやすく、コスト、手間を抑えることができる。
具体的には、実施の形態1では、非設置領域530の左右の端部モジュール群510は、他の傾斜屋根面223,224に用いるものを共用できる。
なお、図6Cに示す傾斜屋根面22において、矩形部REに設置されるパネル構造体40の傾斜方向に並ぶ一列の標準モジュール51,51,51に替えてダミーモジュール60を設置することもできる。
ダミーモジュール60は、傾斜屋根面22,24に対して着脱可能に取り付けられている。
よって、ダミーモジュール60を取り外して、非設置領域530を作業スペースとして利用することが可能となる。
端部モジュール群510,510は、それぞれ、独立した配線511,512を有し、かつ、配線511,512が非設置領域530に沿って配索されている部位を有する。
したがって、上記(4)に記載したように、非設置領域530を作業スペースとして設置作業や補修作業を行った場合において、配線511,512に関する作業の作業性に優れる。
傾斜屋根面22,24を覆って下地鋼板42が設けられ、
太陽電池モジュール50およびダミーモジュール60は、下地鋼板42に立設された取付ブラケット70に取り付けられている。
したがって、太陽電池モジュール50およびダミーモジュール60を傾斜屋根面22,24に取り付ける部材の共用化を図ることができる。また、同じ、取付ブラケット70に対して、太陽電池モジュール50とダミーモジュール60を選択的に取り付けることが可能となり、太陽電池モジュール50の設置領域、非設置領域530の設計自由度に優れる。
上記(1)〜(7)の効果を有する屋根20を提供することができる。
矩形の1面の水平屋根面21,221と、
水平屋根面21,221の矩形の水平屋根面21,221の四辺から軒先に向かって傾斜した4面の傾斜屋根面22〜25、222〜225と、
を備え、
傾斜屋根面22〜25、222〜225の傾斜方向の寸法および傾斜角度が一定に設定されている。
したがって、この屋根20,220を備えたユニット建物UBの大きさに応じて、傾斜屋根面22〜25,222〜225の傾斜方向の寸法および傾斜角度を一定としつつ、水平屋根面21,221の面積をユニット建物UBの大きさに応じて設定することができる。
これにより、傾斜屋根面22〜25,222〜225のいずれかに太陽電池モジュール50およびダミーモジュール60を設置するにあたって、太陽電池モジュール50およびダミーモジュール60を設置しない、余分な寸法である余白部分が生じるのを抑えることができる。よって、余白部分に設置が必要な小割の瓦などが不要となり、コストおよび手間の削減を図ることができる。
加えて、各傾斜屋根面22〜25,222〜225の形状変化を抑えることで、非設置領域530およびこれに設置するダミーモジュール60の形状の単純化を図ることも可能となる。
水平屋根面221と、傾斜屋根面222〜225との少なくとも一面が太陽電池モジュール50およびダミーモジュール60により覆われている。
したがって、太陽電池モジュール50とダミーモジュール60とにより一体的に覆われた屋根面(傾斜屋根面222、224)を形成することができる。
ダミーモジュール60を傾斜屋根面22,24から取り外し、非設置領域530を補修作業用スペースとするステップと、
補修作業終了後に、非設置領域530に、ダミーモジュール60を再び取り付けるステップと、
を備える。
ダミーモジュール60には配線などが設けられていないため、これらのダミーモジュール60の取り外し作業は、太陽電池モジュール50を取り外す場合と比較して、容易に行うことができる。また、ダミーモジュール60を取り外した後の非設置領域530においても、配線や配線のための部材が設置されていないため、太陽電池モジュール50を取り外し屋根面を作業用スペースとして用いる場合と比較して、作業性に優れる。
さらに、補修作業の終了後は、非設置領域530に、ダミーモジュール60を再び取り付けることにより、傾斜屋根面22,24の良好な外観を得ることができる。
図13は、他のダミーモジュール260を示す平面図、図14は、ダミーモジュール260の図13のS14−S14の線の位置での断面を示す断面図である。
このダミーモジュール260は、実施の形態1で示したダミーモジュール60と構成が異なり、複数のアルミ製の型材260cを用いて形成した例である。
したがって、設置する型材260cの数を変えることで、ダミーモジュール260の幅を異ならせることができる。
なお、ダミーモジュール260は、太陽電池モジュール50と同様の色(例えば、黒色)に着色されている。
しかも、型材260cは、下地鋼板42の全長と等しい全長を有するため、部品点数を抑えることができ、コスト的に有利である。
加えて、型材260cの並設する数によりダミーモジュール260の横方向の幅を異ならせるため、ことなるサイズのダミーモジュール260を容易に製造することができる。
例えば、実施の形態では、屋根としてユニット建物の屋根を示したが、ユニット建物以外の屋根にも提供することができる。また、屋根の形式も、寄棟式に限定されず、陸屋根など寄棟以外の屋根にも適用することができる。
また、図11A〜図11Cに示した水平屋根面を有しない寄棟屋根の傾斜屋根面(022〜025)にも適用することができる。この場合、具体的には、図11Cに示す標準モジュール51の横方向の中央の列を非設置領域とし、この部位にダミーモジュール60を設置することが可能である。
また、実施の形態では、太陽電池モジュールおよびダミーモジュールの取り付けにあたり、ボルトとウエルドナットや、ねじとタッピング加工とを示したが、各モジュールを着脱可能に取り付けることができるものであれば、これに限定されない。
51 標準モジュール
52 端部モジュール
60 ダミーモジュール
220 屋根
221 水平屋根面
222 傾斜屋根面
223 傾斜屋根面
224 傾斜屋根面
225 傾斜屋根面
230 太陽電池モジュール非設置領域(非設置領域)
260 ダミーモジュール
510 端部モジュール群(第1の太陽電池モジュール群、第2の太陽電池モジュール群)
511 配線
512 配線
RE 矩形部
TR 三角部
Claims (11)
- 屋根の屋根面の横方向の両側に複数の太陽電池モジュールが設置された第1の太陽電池モジュール群および第2の太陽電池モジュール群と、
前記横方向で、前記第1の太陽電池モジュール群と前記第2の太陽電池モジュール群との間に設けられた、太陽電池モジュール非設置領域と、
前記太陽電池モジュール非設置領域に設置された複数のダミーモジュールと、
を備える太陽電池モジュールの設置構造。 - 請求項1に記載の太陽電池モジュールの設置構造において、
前記太陽電池モジュールと前記ダミーモジュールは、上面が略同一面に位置して設置されている太陽電池モジュールの設置構造。 - 請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュールの設置構造において、
前記屋根面は、傾斜屋根面である太陽電池モジュールの設置構造。 - 請求項3に記載の太陽電池モジュールの設置構造において、
前記傾斜屋根面は、前記横方向で中央の矩形部と、その両側の三角部とを備え、
前記第1の太陽電池モジュール群と前記第2の太陽電池モジュール群には、前記三角部の横方向端部に設けられた隅棟に沿う傾斜部を有する端部モジュールが含まれる太陽電池モジュールの設置構造。 - 請求項4に記載の太陽電池モジュールの設置構造において、
前記太陽電池モジュール非設置領域および前記ダミーモジュールは、前記矩形部の前記横方向の中央に設けられている太陽電池モジュールの設置構造。 - 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設置構造において、
前記ダミーモジュールは、前記屋根面に対して着脱可能に取り付けられている太陽電池モジュールの設置構造。 - 請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの設置構造において、
前記第1の太陽電池モジュール群と前記第2の太陽電池モジュール群とは、それぞれ、独立した配線を有し、かつ、前記配線が前記太陽電池モジュール非設置領域に面して配索されている部位を有する太陽電池モジュールの設置構造。 - 請求項1〜請求項7のいずれか1項に記載の太陽電池モジュールの設置構造を備える屋根。
- 請求項8に記載の屋根において、
矩形の1面の水平屋根面と、
前記水平屋根面の四辺から軒先に向かって傾斜した4面の傾斜屋根面と、
を備え、
前記傾斜屋根面の傾斜方向の寸法および傾斜角度が一定に設定された屋根。 - 請求項9に記載の屋根において、
前記水平屋根面と、前記傾斜屋根面との少なくとも一面が前記太陽電池モジュールおよび前記ダミーモジュールにより覆われている屋根。 - 請求項8〜請求項10のいずれか1項に記載の屋根の補修方法であって、
前記ダミーモジュールを前記屋根面から取り外し、前記太陽電池モジュール非設置領域を補修作業用スペースとするステップと、
補修作業終了後に、前記太陽電池モジュール非設置領域に、前記ダミーモジュールを再び取り付けるステップと、
を備える屋根の補修方法。
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