JP3632010B2 - 太陽光発電ユニットおよび屋根構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光発電ユニットと、この太陽光発電ユニットを敷設した屋根構造とに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の太陽光発電ユニットは、太陽光発電用モジュールを同一平面に並べて平板状に形成されていた。この太陽光発電ユニットは、瓦の寸法と関係無く、所定の寸法に設定されていた。
【0003】
この太陽光発電ユニットは、建物の屋根に敷設された瓦の表面に固定したり、この瓦の一部分を取り除いて野地板上に固定したりしていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、葺かれた瓦が模様となって表情を有する屋根に対して、上記従来の太陽光発電用ユニットは、平板状であるため、瓦との間に違和感を生じ、屋根の意匠性を損なってしまうといった不都合を生じていた。
【0005】
本発明は、係る実情に鑑みてなされたものであって、施工性および強度に優れ、施工状態において隣り合う瓦との違和感がなく、屋根全体として統一感が得られる太陽光発電ユニットと、この太陽光発電ユニットを敷設した屋根構造とを提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の太陽光発電ユニットは、建物の屋根に設けられる瓦の上下ピッチ、段差、勾配に合わせて、それぞれ上下ピッチ、段差、勾配が設定され、それぞれに嵌合凹溝が形成された下フレーム、中フレーム、上フレームおよび側方フレームから構成された多段のフレームと、周囲四辺を前記フレームの嵌合凹溝にて保持されて各段部に設けられる太陽光発電用モジュールとを具備し、中フレームは、上側と下側とに嵌合凹溝が設けられ、これら嵌合凹溝に中フレームの上下で隣合う太陽光発電用モジュールがそれぞれ差し込まれて、当該上下で隣合う太陽光発電用モジュールによって共用されてなるものである。
【0007】
また、太陽光発電ユニットの接続横幅寸法が、瓦の横幅寸法の整数倍に設定されてなるものである。
【0008】
また、上記課題を解決するための本発明の屋根構造は、建物の屋根に設けられる瓦の少なくとも一部分が、太陽光発電ユニットとされた屋根構造であって、瓦の上下ピッチ、段差、勾配に合わせて、それぞれ上下ピッチ、段差、勾配が設定され、それぞれに嵌合凹溝が形成された下フレーム、中フレーム、上フレームおよび側方フレームから構成された多段のフレームと、周囲四辺を前記フレームの嵌合凹溝にて保持されて各段部に設けられる太陽光発電用モジュールとを具備し、中フレームの上側と下側とに嵌合凹溝が設けられ、これら嵌合凹溝に中フレームの上下で隣合う太陽光発電用モジュールがそれぞれ差し込まれて、当該上下で隣合う太陽光発電用モジュールによって中フレームが共用されてなる太陽光発電ユニットが用いられてなるものである。
【0009】
また、この屋根構造において、L字状に形成された止め具の他端が野地板にネジにて固定され、一端が太陽光発電ユニットの下フレームにボルトにて固定されてなるものである。
【0010】
さらに、この屋根構造において、左右の隣り合う太陽光発電ユニットの側面同士が水密材を介して接続されるとともに、この太陽光発電ユニットの接続横幅寸法が、瓦の横幅寸法の整数倍に設定されてなるものである。
【0011】
さらに、この屋根構造において、太陽光発電ユニットの左右の隣接する継ぎ目の裏側の野地板上に、雨水漏れ誘導用部材が上下方向に配設されてなるものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0013】
図1は、太陽光発電ユニットUの全体構成の概略を示し、図2ないし図6は、同太陽光発電ユニットUを敷設した屋根構造を示している。
【0014】
すなわち、この太陽光発電ユニットUは、フレーム10と、パネル体である太陽光発電用モジュール(以下、単にモジュールパネル体と言う。)1とを具備して構成されている。この太陽光発電ユニットUは、建物の屋根の野地板Rに敷設される瓦2と同様に野地板Rに敷設される。
【0015】
フレーム10は、上下二枚のモジュールパネル体1を保持するようになされている。このフレーム10としては、金属製、木製、樹脂製、またこれらの複合材料やリサイクル材料から構成された各種の材質のものを使用することができる。下モジュールパネル体1は、その周囲四辺を、4つのフレーム10…にて保持され、上モジュールパネル体1は、その周囲四辺を、4つのフレーム10…にて保持されており、上下モジュールパネル体1,1の間のフレーム10は共用とされる。
【0016】
具体的に述べると、下モジュールパネル体1において、その下端縁1bは、左右横幅が長尺な下フレーム13の嵌合凹溝15に差し込まれ、その上端縁1aは、左右横幅が長尺な中フレーム12の下側の嵌合凹溝15に差し込まれ、その両側端縁1c,1 cは、夫々、上下縦幅が長尺な側方フレーム14の嵌合凹溝15に差し込まれ、側方フレーム14は、中フレーム12と下フレーム13とに側方から当接してネジなどの固着具(図示省略)にて固定される。
【0017】
また、上モジュールパネル体1において、その下端縁1bは、下モジュールパネル体1の上端縁1aを差し込んでいる中フレーム12の上側の嵌合凹溝15に差し込まれ、その上端縁1aは、左右横幅が長尺な上フレーム1の嵌合凹溝15に差し込まれ、その両側端縁1c,1cは、夫々、上下縦幅が長尺な側方フレーム14の嵌合凹溝15に差し込まれ、側方フレーム14は、上フレーム11と中フレーム12とに側方から当接してネジなどの固着具(図示省略)にて固定される。
【0018】
モジュールパネル体1は、例えば、シリコン(ケイ素)結晶などの化合物半導体や、アモルファスシリコンジリコン等の材料で形成されており、太陽光のエネルギーを電気エネルギーに変換する。このモジュールパネル体1の裏面には、(太陽光エネルギーから変換された)電流が流れるケーブル6が配設されている。上下モジュールパネル体1,1は、このケーブル6,6を介して、直列に連結される。また、モジュールパネル体1は、上記したフレーム10の嵌合凹溝15に、パッキン等のシール材3を介して差し込まれ、この部分からの雨水の漏れを防止することができるようになされている。
【0019】
このようにして構成される太陽光発電ユニットUは、上下ピッチP・段差H・勾配θのそれぞれが、建物の屋根の野地板Rに敷設されている瓦2の上下ピッチP0 ・段差H0 ・勾配θ0 に合わせて設定されている。
【0020】
なお、上下方向とは、屋根の棟から軒までの方向をいう。また、上下ピッチP0 とは、瓦2の上下方向の間隔をいい、段差H0 とは、隣接する上下瓦2,2の瓦2に対して垂直方向の高さの差をいい、勾配θ0 とは、瓦2の野地板Rに対する傾斜角度をいう。
【0021】
また、図4に示すように、上下ピッチPとは、フレーム10を含むモジュールパネル体1の上下方向の間隔、すなわち、フレーム10からフレーム10までの間隔をいい、段差Hとは、隣接する上下モジュールパネル体1のモジュールパネル体1に対して垂直方向の高さの差をいい、勾配θとは、モジュールパネル体1の野地板Rに対する傾斜角度をいう。即ち、P=P0 、H=H0 、θ=θ0 に設定されている。
【0022】
なお、図1において、太陽光発電ユニットUは、上下二段のモジュールパネル体1,1によって形成されているが、このモジュールパネル体1が三段以上の場合は、隣り合うモジュールパネル体1,1の間に中フレーム12を追加配設すればよい。これにより、三段以上のモジュールパネル体1を有する太陽光発電ユニットUを形成することができる。このモジュールパネル体1の段数としては特に限定されるものではないが、あまり多くのモジュールパネル体1を用いて太陽光発電ユニットUを形成すると、太陽光発電ユニットU自体が大きくなり過ぎて取り扱いが不便になる。したがって、太陽光発電ユニットUを構成するモジュールパネル体1の段数としては、二〜六段程度が好ましい。
【0023】
この太陽光発電ユニットUは、フレーム10の各段部にモジュールパネル体1を設けるようになされているので、モジュールパネル体1を同一平面で横並びに並べてフレーム10に納める従来のものと比較しても、撓みが少なく、堅牢で強度に優れたものとすることができる。また、太陽光発電ユニットUは、モジュールパネル体1を多段に形成してユニット化しているため、瓦2の施工のように一枚毎に施工作業をする必要もなく、効率よく施工作業や修理作業を行うことができる。しかも、太陽光発電ユニットUは、上下ピッチP・段差H・勾配θのそれぞれが、建物の屋根の野地板Rに敷設されている瓦2の上下ピッチP0 ・段差H0 ・勾配θ0 に合わせて設定されているので、施工完了状態で、瓦2の納まりと合致して違和感も無く優れた意匠性が得られる。
【0024】
次に、この太陽光発電ユニットUを用いた屋根構造について説明する。
【0025】
この屋根構造は、建物の屋根の野地板Rに敷設される瓦2の一部分に代えて、太陽光発電ユニットUを敷設して構成されている。この太陽光発電ユニットUを敷設する面積としては、特に限定されるものではなく、座布団一枚分程度の極小面積であってもよいし、逆に屋根の略全体であってもよい。また、この太陽光発電ユニットUを設ける箇所としては、一箇所であってもよいし、複数箇所に分散したものであってもよい。
【0026】
各太陽光発電ユニットUは、野地板RにL字止め具7にて固定される。 具体的に述べると、太陽光発電ユニットUの下フレーム13の左右両端部に、夫々、L字止め具7の一端がボルト71にて固定(共締め)され、L字止め具7の他端が野地板Rにネジ72にて固定される。
【0027】
太陽光発電ユニットUの上下方向の接続について説明すると、下側の太陽光発電ユニットUの上フレーム11に、上側の太陽光発電ユニットUの下フレーム13を載置することで、隣接する上下の太陽光発電ユニットU,U同士が接続される。なお、上フレーム11と下フレーム13との間には、パッキン等のシール材を配設してもよく、このシール材は、上フレーム11と下フレーム13との間から野地板Rへと雨水が漏水するのを防止することができる。また、隣接する上下の太陽光発電ユニットUと瓦2とは、相互に重ね合わせることで接続される。
【0028】
太陽光発電ユニットUの左右方向の接続について説明すると、左右の隣り合う太陽光発電ユニットU,Uの側方フレーム14,14の側面同志を、発泡ゴム等の水密材4を介して、圧接することで、隣接する左右の太陽光発電ユニットU,U同士が接続される。水密材4は、この隣接する左右の太陽光発電ユニットU,U同士の間から野地板Rへと雨水が漏水するのを防止することができる。また、隣接する左右の太陽光発電ユニットUと瓦2とは、相互側面間に、水密材4を圧縮状に介在させることで接続される。
【0029】
このように、この太陽光発電ユニットUを用いた屋根構造によると、太陽光発電ユニットUを納まり良く施工することができるので、太陽光発電ユニットUと、これに隣接する瓦2との間に違和感が無く、屋根全体として統一感が得られ、意匠的に優れたものとすることができる。
【0030】
また、この屋根構造に用いている太陽光発電ユニットUは、接続横幅寸法Wを、瓦2の横幅寸法W0 の四倍に設定している。ここで、接続横幅寸法Wとは、太陽光発電ユニットUの横幅寸法と、左右水密材4の横幅寸法の半分とを加えたものである。すなわち、モジュールパネル体1の左右横幅寸法は、瓦2の左右横幅寸法W0 より僅かに小さく設定されている。この接続横幅寸法Wとしては、特に瓦2の横幅寸法W0 の四倍に限定されるものではないが、あまり大きな倍数に設定して太陽光発電ユニットUを形成すると、太陽光発電ユニットU自体が大きくなり過ぎて取り扱いが不便になる。したがって、太陽光発電ユニットUの接続横幅寸法Wとしては、モジュールパネル体1の上下段数も考慮した上で、瓦2の横幅寸法W0 の整数倍になるように設定することが好ましい。
【0031】
このように、太陽光発電ユニットUの接続横幅寸法Wを、瓦2の横幅寸法W0 の整数倍に設定しておけば、太陽光発電ユニットUを施工する際に、この太陽光発電ユニットUの左右方向に隣接する瓦2との納まりを綺麗に見せることができ、一層優れた納まり、施工性が得られる。
【0032】
さらに、この屋根構造において、太陽光発電ユニットUの左右の継ぎ目の裏面側に対向する野地板Rの表面には、夫々、雨水漏れ誘導用の浅溝付き部材5を、上下方向に配設していてもよい。すなわち、左右の隣り合う太陽光発電ユニットU,Uの間の圧縮している水密材4の裏面側に対向する野地板Rの表面、および、太陽光発電ユニットUと瓦2との間の水密材4の裏面側に対向する野地板Rの表面に、それぞれ長尺な浅溝付き部材5を、上下方向に配設し、前記水密材4の裏面側に浅溝を対向させる。この浅溝付き部材5は、野地板Rにビス51で固定する。
【0033】
このように、雨水漏れ誘導用の浅溝付き部材5を配設することで、万が一水密材4が効かずに雨水などが漏れてきた場合であっても、この浅溝付き部材5を介して雨水を排水することができるので、野地板Rから建物内に漏れるのを防止することができる。また、この浅溝付き部材5には、上フレーム11、中フレーム12の両端部が載置され、太陽光発電ユニットUと野地板Rとの間には、隙間Gを形成するようになされている。この隙間Gを利用することで、ケーブル6の配線は、容易に行うことができる。
【0034】
なお、本発明は、上述の実施の形態に限定されず、フレーム10の形状や、モジュールパネル体1のフレーム10による保持固着方法は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で設計変更可能である。
【0035】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によると、建物の屋根に設けられる瓦の上下ピッチ、段差、勾配に合わせて、それぞれ上下ピッチ、段差、勾配が設定され、それぞれに嵌合凹溝が形成された下フレーム、中フレーム、上フレームおよび側方フレームから構成された多段のフレームと、周囲四辺を前記フレームの嵌合凹溝にて保持されて各段部に設けられる太陽光発電用モジュールとを具備し、中フレームは、上側と下側とに嵌合凹溝が設けられ、これら嵌合凹溝に中フレームの上下で隣合う太陽光発電用モジュールがそれぞれ差し込まれて、当該上下で隣合う太陽光発電用モジュールによって共用されてなるので、太陽光発電ユニットは、堅牢で強度に優れたものとすることができる。
【0036】
また、太陽光発電ユニットは、このように多段になった状態でユニット化されており、各段毎に扱わなくて良いため、施工や修理の際には、この多段になったユニット毎に取り付けたり、取り外したりすることができ、優れた施工性が得られることとなる。
【0037】
さらに、多段になったフレームは、瓦の上下ピッチ、段差、勾配に合わせているので、屋根に葺かれた瓦の一部分を太陽光発電パネルに置き換える場合に、納まり良く施工することができ、優れた施工性が得られる。このことは、太陽光発電ユニットの接続横幅寸法を、瓦の横幅寸法の整数倍に設定することで、一層優れた納まり、施工性が得られる。
【0038】
したがって、このような太陽光発電ユニットを用いた屋根構造においては、納まり良く施工することができ、太陽光発電ユニットと、これに隣接する瓦との間に違和感が無く、屋根全体として統一感が得られ、意匠的に優れたものとなり、堅牢で強度に優れたものとすることができる。
【0039】
また、太陽光発電ユニットの左右の隣接する継ぎ目の裏側の野地板上に、雨水漏れ誘導用部材を上下方向に配設することで、野地板への雨水の漏れを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る太陽光発電ユニットの全体構成の概略を示す平面図である。
【図2】本発明に係る屋根構造の要部構成の概略を示す部分平面図である。
【図3】図2のA−A線における断面図である。
【図4】図2のB−B線における断面図である。
【図5】(a)および(b)は、図4におけるフレームと太陽光発電用モジュールとの納まり部分を示す拡大断面図である。
【図6】図2のC−C線における断面図である。
【符号の説明】
1 太陽光発電用モジュールパネル体
2 瓦
4 水密材
5 浅溝付き部材(雨水漏れ誘導用部材)
10 フレーム
U 太陽光発電ユニット
R 野地板
P 上下ピッチ
P0 上下ピッチ
H 段差
H0 段差
θ 勾配
θ0 勾配
W0 横幅寸法
W 接続横幅寸法
Claims (6)
- 建物の屋根に設けられる瓦の上下ピッチ、段差、勾配に合わせて、それぞれ上下ピッチ、段差、勾配が設定され、それぞれに嵌合凹溝が形成された下フレーム、中フレーム、上フレームおよび側方フレームから構成された多段のフレームと、
周囲四辺を前記フレームの嵌合凹溝にて保持されて各段部に設けられる太陽光発電用モジュールとを具備し、
中フレームは、上側と下側とに嵌合凹溝が設けられ、これら嵌合凹溝に中フレームの上下で隣合う太陽光発電用モジュールがそれぞれ差し込まれて、当該上下で隣合う太陽光発電用モジュールによって共用されてなることを特徴とする太陽光発電ユニット。 - 太陽光発電ユニットの接続横幅寸法が、瓦の横幅寸法の整数倍に設定されてなる請求項1記載の太陽光発電ユニット。
- 建物の屋根に設けられる瓦の少なくとも一部分が、太陽光発電ユニットとされた屋根構造であって、
瓦の上下ピッチ、段差、勾配に合わせて、それぞれ上下ピッチ、段差、勾配が設定され、それぞれに嵌合凹溝が形成された下フレーム、中フレーム、上フレームおよび側方フレームから構成された多段のフレームと、周囲四辺を前記フレームの嵌合凹溝にて保持されて各段部に設けられる太陽光発電用モジュールとを具備し、中フレームの上側と下側とに嵌合凹溝が設けられ、これら嵌合凹溝に中フレームの上下で隣合う太陽光発電用モジュールがそれぞれ差し込まれて、当該上下で隣合う太陽光発電用モジュールによって中フレームが共用されてなる太陽光発電ユニットが用いられてなることを特徴とする屋根構造。 - 左右の隣り合う太陽光発電ユニットの側面同士が水密材を介して接続されるとともに、この太陽光発電ユニットの接続横幅寸法が、瓦の横幅寸法の整数倍に設定されてなる請求項3記載の屋根構造。
- 太陽光発電ユニットの左右の隣接する継ぎ目の裏側の野地板上に、雨水漏れ誘導用部材が上下方向に配設されてなる請求項3または4記載の屋根構造。
- L字状に形成された止め具の他端が野地板にネジにて固定され、一端が太陽光発電ユニットの下フレームにボルトにて固定されてなる請求項3ないし5の何れか一記載の屋根構造。
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