JP2022084085A - 太陽電池パネル設置構造及びその固定具 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池パネルを固定するための部材における屋根板との固定部位にかかる荷重を低減して、強固な固定状態を得る。【解決手段】屋根板１１の上に太陽電池パネル２１を固定する太陽電池パネル設置構造において、屋根板１１が山部１２と谷部１３を有する波形スレートであり、屋根板１１の上面に、屋根板１１に対して接着固定される固定部３５と、固定部３５から上方に立設されたボルト保持部３６を有する本体部材３２を配設する。太陽電池パネル２１を本体部材３２のボルト保持部３６間に敷き詰めるように並べるとともに、太陽電池パネル２１を山部１２の頂面に直接載置して、太陽電池パネル２１の荷重を屋根板１１に支持させる。ボルト保持部３６に対して押さえ部材３３をボルト３４で締め付けて、太陽電池パネル２１の縁部を下方へ押さえつけて、屋根板１１との間に挟持する。【選択図】図１

Description

この発明は、傾斜した屋根板の上に太陽電池パネルを固定する太陽電池パネル設置構造に関する。

屋根板の上に太陽電池パネルを固定するには架台が用いられている。すなわち、屋根板の上面に架台が固定され、その架台に太陽電池パネルが支持される。

下記特許文献１もその一つである。

特許文献１の太陽電池パネル支持金具は、本体金具と、裏面押さえ金具と、表面押さえ金具と、二組のボルトナットで構成されている。本体金具は、屋根板の上面に接着固定される設置片と、設置片の一端から垂直に起立する起立片と、起立片の上端から水平に延びる支持部を有している。

太陽電池パネルの固定は、まず、太陽電池パネルのフレームに、太陽電池パネル支持金具を固定する。すなわち、本体金具の支持部の上に太陽電池パネルの外周に位置するフレームを載せ、そのフレームの下面の縁を裏面押さえ金具で挟持固定する。つづいて起立片にボルトナットで固定した表面押さえ金具で、太陽電池パネルのフレームの上面を係止し、支持部との間でフレームを挟持する。このあと、本体金具の設置片を両面接着シートで屋根の上面に固定する。

このような太陽電池パネル支持金具を用いた太陽電池パネル設置構造では、太陽電池パネルを手軽に設置できる。

登録実用新案第３２２８６５５号公報

しかし、太陽電池パネル支持金具は、立設片と支持部によって屋根板の上面から上方に離した位置に太陽電池パネルを支える構造である。太陽電池パネルにはそれ自体の重量のほかに、風や積雪等による荷重もかかる。このため、立設片を支える接着固定された設置片にかかる荷重は大きい。

そこで、この発明は、太陽電池パネルを固定するための部材における屋根板との固定部位にかかる荷重を低減できるようにすることを主な目的とする。

そのための手段は、屋根板の上に太陽電池パネルを固定する太陽電池パネル設置構造であって、前記屋根板が山部と谷部を有する形状であり、前記太陽電池パネルを前記山部の頂面に直接載置するとともに、前記屋根板の上面に固定された固定部及び前記固定部から上方に立設されたボルト保持部を有する本体部材と、前記ボルト保持部に対してボルトを用いて締め付けられる押さえ部材を備えた太陽電池パネル固定具を用いて前記太陽電池パネルの縁部を下方へ押さえつける太陽電池パネル設置構造である。

この構成では、太陽電池パネル固定具が架台として太陽電池パネルを支えるのではなく、太陽電池パネルの重量を屋根板に支持させて、太陽電池パネル固定具が太陽電池パネルの縁部を屋根板との間で挟持する。太陽電池パネル固定具の押さえ部材は、屋根板との間でボルトの締め付けによって太陽電池パネルを挟むので、本体部材の取付け高さに影響を受けず一定の固定状態が得られる。

この発明によれば、太陽電池パネルを屋根板に支持させる構成であるので、太陽電池パネル固定具における固定部にかかる荷重を低減できる。このため、風圧を受けたり積雪による重みが加わったりしても、太陽電池パネル固定具に変形等を生じさせず、固定状態を維持できる。そのうえ、太陽電池パネル固定具は本体部材と押さえ部材に分けて構成し、太陽電池パネルは押さえ部材と屋根板との間で一定の固定状態となる構成であるので、この点からも強固な固定状態が得られる。

太陽電池パネル設置構造の正面図。 太陽電池パネル設置構造の平面図。 太陽電池パネル固定具の分解斜視図。 設置工程の一過程を示す斜視図。 設置工程の一過程を示す斜視図。 太陽電池パネルの固定状態の断面図。 太陽電池パネルの固定状態の断面図。 太陽電池パネルの固定状態の断面図。 他の例に係る太陽電池パネル設置構造の正面図。 図１０に表された太陽電池パネル固定具の本体部材の斜視図。 他の例に係る太陽電池パネル固定具の分離状態を示す一部断面正面図。

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。

図１に、屋根板１１の上に太陽電池パネル２１を固定する太陽電池パネル設置構造の正面図（屋根を軒先側から見た図）を、図２に平面図（屋根を上から見た図）を示す。

この太陽電池パネル設置構造は、屋根板１１の上面に直接載置された太陽電池パネル２１を、屋根板１１の上面に固定された太陽電池パネル固定具３１（以下、「固定具」という）で押さえつけて固定する構造である。このため固定具３１は、本体部材３２、押さえ部材３３及びボルト３４を備えている。

本体部材３２は、屋根板１１の上面に固定される固定部３５と、固定部３５から上方に立設されたボルト保持部３６で構成される。押さえ部材３３は、ボルト３４によってボルト保持部３６に向けて締め付けられるものである。固定に際しては、押さえ部材３３で太陽電池パネル２１の縁部を下方へ押さえつけて、屋根板１１との間に太陽電池パネル２１を挟持する。

図１、図２に示した屋根板１１は波形スレートであり、断面略半円形の山部１２と谷部１３を左右方向に繰り返し有している。山部１２と谷部１３は傾斜面部１４を介して連続している。なお、波形スレートは屋根板１１の一例であり、屋根板１１は波形スレート以外のものでもよい。

太陽電池パネル２１についてごく簡単に説明すると、太陽電池パネル２１は、平面視長方形であり、全周にフレーム２２を有している。フレーム２２は断面コ字状であり、上を向く上面２２ａと、裏面側に位置する下面２２ｂと、これらを外端において連結する垂直な端面２２ｃを有している。

固定具３１は、図２に示したように１枚の太陽電池パネル２１の固定に複数個用いられる。例えば図示例のように太陽電池パネル２１を屋根板１１の勾配方向と直交する方向に長い横長に設置する場合は、上下に位置する２つの長辺に複数個ずつ配設される。屋根板１１の勾配方向に太陽電池パネル２１を並べる場合には、太陽電池パネル２１同士の間に取り付けられる１個の固定具３１によって、隣接する２枚の太陽電池パネル２１が固定される。

固定具３１は前述したように本体部材３２と押さえ部材３３とこれらを結合するボルト３４を有し、図３はその固定具３１の分解斜視図である。なお、図３に示した固定具３１は、勾配方向に並ぶ太陽電池パネル２１間に配設されるものであり、図３に表された押さえ部材３３は、それ専用のものである。勾配方向に並ぶ太陽電池パネル２１の上下の端に配設される固定具３１には、図３に示したものとは別の形状の押さえ部材３３が用いられる。

固定具３１について具体的に説明すると、本体部材３２はプレス加工された１枚の金属板で構成されている。金属板としてはアルミニウム合金やステンレス合金、めっきされた亜鉛鉄板等が用いられる。固定具３１は、金属板のほか、合成樹脂や熱可塑性繊維強化材料を用いた成形によっても得られる。

屋根板１１の上面に固定される固定部３５は、屋根板１１の山部１２に跨るように固定されるものであり、左右一対の固定部担体３７を有している。

固定部担体３７は屋根板１１に対して接着により固定されるものである。このため固定部担体３７は、適宜大で接着部位の面形状に合った板状に形成されている。左右に離間配置された一対の固定部担体３７の接着部位は、屋根板１１の山部１２と山部１２から連なる側面である。前述のように屋根板１１は波形であるので、固定部担体３７は、山部１２の断面略円弧状をなす部分に重なる湾曲部３７ａと、山部１２から谷部１３に連続する傾斜面部１４に重なる平面部３７ｂを有している。

固定部３５、具体的には固定部担体３７の上端高さは、図１に示したように、屋根板１１に対する固定時に、山部１２の頂面の高さ以下になる高さとされている。換言すれば、固定部３５におけるボルト保持部３６を有する部位以外における固定部担体３７とこれらの間の空間は、太陽電池パネル２１が載置されたときに、太陽電池パネル２１が屋根板１１の山部１２の頂面に接触するのを許容する。

固定部３５（固定部担体３７）は、屋根板１１の勾配方向である前後方向に長く形成されている。その長さは、十分な接着面積を確保できる長さであるとよく、別の観点からいえば、隣接する太陽電池パネル２１同士の間の距離よりも長く形成されるのが好ましい。

このような長方形板状をなす固定部担体３７の長手方向の一部、具体的には中間位置に、ボルト保持部３６が一体形成される。

ボルト保持部３６は、固定部担体３７から連続する左右一対の起立片３８と、起立片３８の上端同士を連結する連結片３９を有している。起立片３８と連結片３９における屋根板１１の勾配方向である前後方向の長さは同一である。連結片３９の前後方向と左右方向の長さは、ボルト３４による締め付けを可能とする長さ、つまりボルト３４の頭部の直径またはボルト３４に螺合されるナット３４ａやワッシャの直径のうちいずれか大きい方の長さ以上に設定される。特に、連結片３９の前後方向の長さは、屋根板１１の勾配方向に隣接する太陽電池パネル２１同士の間の距離と同じに設定される。太陽電池パネル２１同士の間を狭くする観点からは、ボルト保持部３６の前後方向の長さは短いほうがよい。

前述のように起立片３８と連結片３９の前後方向の長さは、屋根板１１の勾配方向に隣接する太陽電池パネル２１同士の間の距離と同じであるので、起立片３８と連結片３９の前後方向の端面は、太陽電池パネル２１の端面２２ｃに当接する当接面３８ａ，３９ａとなる。ボルト保持部３６は、起立片３８か連結片３９の一方のみに当接面３８ａ，３９ａを備える形状であってもよい。

連結片３９の高さは、固定部３５を屋根板１１に固定したときに屋根板１１の頂面に載置される太陽電池パネル２１のフレーム２２の上面位置（厚さ）よりも低く、連結片３９と屋根板１１の頂面との間にボルト３４の頭部を収容できる高さになるように設定される。

図３に例示したボルト保持部３６は、ボルト３４の基部を挿通保持するものであり、ボルト３４を挿通する貫通穴４０が中央に形成されている。なお、ボルト３４は貫通穴４０に対して一体に固定することもできる。また、例えばボルト３４に根角ボルトを使用し、貫通穴４０を角穴としてもよい。

押さえ部材３３は、１枚の金属板で平板状に形成されており、太陽電池パネル２１のフレーム２２の上面２２ａに重なる押さえ部４１を有している。具体的には、押さえ部材３３は、屋根板１１の勾配方向に対応する前後方向に長い平面視長方形状であり、長手方向の両端部に押さえ部４１を有している。押さえ部材３３の中央、つまり押さえ部４１同士の中間位置には、前述したボルト３４を挿通する挿通穴４２が形成されている。

押さえ部材３３における屋根板１１の左右方向に対応する方向の長さは、前述のボルト保持部３６と同様にボルト３４による締め付けを可能とする長さ以上である。屋根板１１の勾配方向に対応する前後方向の長さは、屋根板１１の勾配方向に隣接する太陽電池パネル２１同士のフレーム２２の上面２２ａにおける内端同士の間の距離と同等に設定される（図２参照）。

なお、押さえ部材３３には、共回りを防止する構造を設けてもよい。そのための構造としては、図示を省略するが、例えば押さえ部材３３の左右両側縁に下に突出する規制爪を設けるとよい。規制爪は左右両側縁に２個ずつ形成し、前後方向に並ぶ規制片同士の間の距離を、屋根板１１の勾配方向に隣接する太陽電池パネル２１同士の間の距離を考慮して設定する。また、規制爪に代えて打ち出し形成した突起を設けてもよい。

屋根板１１の勾配方向の上下両端に配設される固定具３１に用いられる押さえ部材３３は、押さえ部４１を片方にのみに有する構造であり、基本的に図３に示した押さえ部材３３と同じ構造である。

屋根板１１の勾配方向の上下両端に配設される固定具３１については、押さえ部材３３以外の部材は前述の本体部材３２等と同一であるが、ボルト保持部３６の当接面３８ａ，３９ａについては、前後方向の両方ではなく一方のみが当接面３８ａ，３９ａとなる。

以上のような固定具３１は、次のように使用されて太陽電池パネル設置構造を構成する。

まず、図４に示したように屋根板１１の上面の所定位置に複数の固定具３１を接着固定する。このとき、ボルト保持部３６にはボルト３４を保持しておく。固定具３１の固定は両面接着シート５１で行う。両面接着シート５１は、図５に一部を拡大して示したように、例えばゴムシートや織布、不織布などからなるシート状の基材５２の両面に接着層５３が一体形成された構成であり、強力な接着力を有し、耐候性も良好なものが使用される。

使用される両面接着シート５１は、固定部担体３７の下面である接着面に対応する形状に裁断されて使用されるのが好ましい。

つぎに、屋根板１１の上面に固定された複数の固定具３１間に敷き詰めるように、太陽電池パネル２１を載置する（図５、図２参照）。太陽電池パネル２１は、屋根板１１の山部１２の頂面に載置され、フレーム２２の端面２２ｃは、固定具３１のボルト保持部３６の当接面３８ａ，３９ａに当接して位置規制される。

このあと順次、ボルト３４とナット３４ａを用いて押さえ部材３３を締め付けて、太陽電池パネル２１の縁部、つまりフレーム２２の上面２２ａを下方の屋根板１１に向けて押さえつける。つまり、図６、図７、図８に示したように屋根板１１と押さえ部材３３でフレーム２２を挟持する。

図６は屋根板１１の勾配方向で隣接する太陽電池パネル２１間の中間位置で切断して屋根板１１の勾配方向である前後方向に見た断面図である。図７は同じ部分を左右方向から見た断面図である。図８は、屋根板１１の勾配方向の上下両端に配設される固定具３１について、左右方向から見た断面図である。

このように、太陽電池パネル２１は屋根板１１に直接載置され、その状態が、固定具３１による屋根板１１に向けて押さえつけと、太陽電池パネル２１を囲むように存在する固定具３１のボルト保持部３６による挟み込みによって維持される。固定具３１は架台のように太陽電池パネル２１を支持するものではないので、固定具３１における屋根板１１に対し固定されている固定部３５にかかる荷重を軽減した設置ができる。

このため、太陽電池パネル２１が重くても強固な固定状態が得られ、太陽電池パネル２１の重みに加えて風圧が作用したり、積雪による荷重が加わったりしても、固定具３１に変形をきたすことなく、良好な固定状態を維持できる。

固定具３１に掛かる荷重を抑制できることから、固定具３１に用いる金属板の厚さを薄くすることも可能であり、その場合には材料費を低減できる。また従来の架台には、長尺の部材を用いるものもあったが、前述のように固定具３１は部材が少ないうえに長尺の部材は不要である。この点からも、製造コストや輸送コストの低減をはかれる。

しかも、部材が少ないうえに固定具３１の固定は接着によって行うので、施工は簡単で作業性が良く、工期の短縮もはかれる。そのうえに、屋根板１１に穴をあける必要が全くないので、屋根板１１が古いものでありアスベストを含むものであったとしても、アスベストの飛散をなくせる。

また、太陽電池パネル２１を山部１２に直接載置して山部１２押さえつける構造であるので、固定具３１の固定に多少の位置ずれが生じても一定の固定状態が得られる。つまり、固定された複数の固定具３１が、すべて同じ高さに固定されていない場合であっても、太陽電池パネル２１における挟持固定される部位の態様を同じにできる。このため、固定具３１にかかる負荷を低減できることと相まって、強固な固定状態が得られる。

固定具３１の固定部３５は前後方向に長く形成され、その一部にボルト保持部３６を有しているので、固定部３５の少なくとも一部は太陽電池パネル２１の下方の日陰に位置することになり、その部分は太陽光による劣化が抑制される。このため、この点からも接着による固定状態の耐久性を高められる。

以下、その他の例について説明する。この説明において、前述の構成と同一の部位については同一の符号を付してその詳しい説明を省略する。

図９は、屋根板１１が縦葺きの折板である場合の太陽電池パネル設置構造の正面図である。すなわち、屋根板１１は繰り返し連続する山部１２と谷部１３を有するが、山部１２の頂面と谷部１３の底面は平らである。山部１２と谷部１３との間は直線状の傾斜面部１４である。

固定具３１の本体部材３２は、屋根板１１の形状に合わせて形成される。すなわち本体部材３２の固定部３５は、図１０の斜視図に示したように、離間配置された左右一対の固定部担体３７を有し、これら固定部担体３７は、屋根板１１の傾斜面部１４と同じ傾斜角に設定されている。

固定部担体３７の長手方向の中間にボルト保持部３６が設けられるが、ボルト保持部３６の起立片３８は、固定部担体３７と同じ傾斜角である。起立片３８は垂直に起立させてもよいが、曲げの工程が増えるため、その分コスト高となる。

固定具３１における本体部材３２以外の部材は前述と同じである。

このような構成の固定具３１は、前述と同様にして使用されて太陽電池パネル設置構造が構成される。

図１１は、本体部材３２におけるボルト保持部３６の他の例を示している。すなわち、前述のボルト保持部３６は、ボルト３４の基部を挿通保持する例であったが、図１１のボルト保持部３６は、上から挿通したボルト３４の先を螺合させる構造である。

このため、ボルト保持部３６の連結片３９には、貫通穴４０を形成するだけではなく、連結片３９の下面にナット３４ａを固定している。ナット３４ａは例えばクリンチナットで構成することができる。通常のナットで構成して溶接等で固定してもよい。バーリングとタッピングで雌ねじを直接形成することもできる。

このような構成の固定具３１を用いると、本体部材３２を屋根板１１に固定する際にボルトを備える必要がなく、作業が容易である。ナット３４ａはボルト保持部３６内に収まるので、かさ高くなることもなく、固定作業時の部品点数を低減することもできる。

このほか、図示は省略するが、屋根板１１は例えば瓦棒屋根など、その他の形態の屋根であってもよい。

固定具３１は両面接着シート５１に代えて、接着剤で固定してもよい。

固定具３１の固定部３５における前後方向の長さは、ボルト保持部３６における対応する方向の長さと同じにしても、短くしてもよい。

固定具３１の固定部３５とボルト保持部３６との関係は、ボルト保持部３６を固定部３５の長手方向の一方に寄せることもできる。この場合には、固定部３５が太陽電池パネル２１の設置時に太陽電池パネル２１の下方に位置するようにするとよい。

固定具３１の固定部３５は屋根板１１の谷部１３に固定するものであってもよい。

１１…屋根板
１２…山部
１３…谷部
２１…太陽電池パネル
３１…固定具
３２…本体部材
３３…押さえ部材
３４…ボルト
３５…固定部
３６…ボルト保持部
３７…固定部担体
３８ａ，３９ａ…当接面
５１…両面接着シート

Claims (6)

1. 屋根板の上に太陽電池パネルを固定する太陽電池パネル設置構造であって、
   前記屋根板が山部と谷部を有する形状であり、
   前記太陽電池パネルを前記山部の頂面に直接載置するとともに、
   前記屋根板の上面に固定された固定部及び前記固定部から上方に立設されたボルト保持部を有する本体部材と、前記ボルト保持部に対してボルトを用いて締め付けられる押さえ部材を備えた太陽電池パネル固定具を用いて前記太陽電池パネルの縁部を下方へ押さえつける
   太陽電池パネル設置構造。
2. 前記太陽電池パネル固定具の前記固定部が、前記屋根板に対して接着により固定される
   請求項１に記載の太陽電池パネル設置構造。
3. 前記太陽電池パネル固定具の前記ボルト保持部で、前記太陽電池パネルの端面を規制する
   請求項１または請求項２に記載の太陽電池パネル設置構造。
4. 山部と谷部を有する形状の屋根板の上に取り付けられて太陽電池パネルを固定する太陽電池パネル固定具であって、
   前記屋根板の上面に固定される固定部と、前記固定部から上方に立設されたボルト保持部を有する本体部材と、
   前記ボルト保持部に対してボルトを用いて締め付けられて、前記屋根板の前記山部の頂面に直接載置された前記太陽電池パネルの縁部を下方に押さえつける押さえ部材を備えた
   太陽電池パネル固定具。
5. 前記ボルト保持部が、前記固定部における長手方向の一部に形成され、
   前記固定部が、左右一対の固定部担体で構成され、
   前記固定部担体における前記ボルト保持部以外の部位の上端高さを、前記屋根板が有する前記山部の頂面の高さ以下にした
   請求項４に記載の太陽電池パネル固定具。
6. 前記ボルト保持部が、左右一対の起立片と、前記起立片の上端同士を連結する連結片を有し、
   前記起立片と前記連結片のうちの少なくとも一方の前後方向の端面が、前記太陽電池パネルの端面に当接する当接面に設定された
   請求項４または請求項５に記載の太陽電池パネル固定具。

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