JP4415830B2 - 機能パネルの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池モジュールや太陽熱温水パネルなど、特定の機能を有する機能パネルの屋根への取付構造に関するものである。

太陽電池モジュールなどの機能パネルを屋根の上に取り付ける工法の一つに、陶器瓦を葺いて形成される既存の屋根に機能パネルを取り付ける工法がある。

この工法では、まず屋根に葺かれた既存の多数枚の屋根瓦５のうち、所定箇所の屋根瓦５を撤去し、撤去した箇所に支持瓦６を取り付ける。この支持瓦６によって軒棟方向に長い縦桟１を支持して取り付けることができるようにしてある。そして縦桟１を複数本取り付けた後に、この縦桟１の上に直交するように横桟２を掛け渡し、縦桟１に横桟２を結合させることによって架台３を組む。次に、隣合う横桟２の間に機能パネル４を嵌め込んで取り付けることによって、複数枚の機能パネル４を架台３に固定する。このようにして、架台３に支持した状態で複数枚の機能パネル４を屋根に取り付けることができるものである（図３、図１０〜図１２参照、例えば特許文献１等参照）。
特開平１１−３２４２５９号公報

上記のように縦桟１と横桟２を組んで形成される架台３を支持瓦６で屋根上に支持し、架台３に複数枚の機能パネル４を取り付けるにあたって、機能パネル４は屋根の軒棟方向（屋根の傾斜方向）に複数段に配置して取り付けられる。このとき、屋根が切妻屋根のように方形の平面形状である場合には、図１０に示すように縦桟１と横桟２としてそれぞれ同じ長さのものを用いて矩形に組み、機能パネル４は上下の各段の枚数を同じにして全体として矩形になる配置で取り付けることができる。

一方、屋根が寄棟屋根のように台形あるいは三角形の平面形状である場合には、図１１や図１２に示すように、上段の枚数を下段の枚数よりも少なくして、全体として台形あるいは三角形に集合する配置で取り付ける必要がある。このように全体として三角形あるいは台形に集合する配置に形成する場合、上段側の機能パネル４を下段側の隣合う機能パネル４間に跨るように配置するいわゆる千鳥配置にするのが、機能パネル４の設置枚数を多くすることができるので好ましい。

しかし、図１１や図１２のように機能パネル４を千鳥配置にする場合、機能パネル４は上下の各段で軒棟方向に一直線に揃わないので、図１０の場合のように複数段に亘る長さの縦桟１を用いることはできない。従って、縦桟１として機能パネル４の一枚分の長さのものを多数本用い、また縦桟１の本数に応じて多数枚の支持瓦６を用いる必要がある。

例えば下段から順に３枚、２枚、１枚の配置で６枚の機能パネル４を千鳥配置する図１１の場合、縦桟１の本数は８本、支持瓦６の枚数は１６枚が必要である。また下段から順に５枚、４枚、３枚の配置で１２枚の機能パネル４を千鳥配置する図１２の場合、縦桟１の本数は１４本、支持瓦６の枚数は２８枚が必要である。このように、機能パネル４を千鳥配置する場合、屋根に多数枚の支持瓦６を取り替え、多数本の縦桟１を取り付ける必要があり、部品点数と施工時間の増大によって、施工コストがアップするおそれがあるという問題を有するものであった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、機能パネルを千鳥配置して取り付けるにあたって、縦桟の本数や支持瓦の枚数を少なくすることができ、施工コストを低減することができる機能パネルの取付構造を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に係る機能パネルの取付構造は、屋根に多数枚葺設される屋根瓦５のうち、所定箇所の屋根瓦５を支持瓦６に取り替え、この支持瓦６に固定して軒棟方向の縦桟１を複数本平行に配置すると共にこの縦桟１の上に掛け渡して横桟２を複数本平行に取り付けることによって、縦桟１と横桟２からなる架台３を屋根上に設置し、機能パネル４を軒棟方向に複数段配置すると共に、上段側の機能パネル４が下段側の隣合う機能パネル４間に跨るように千鳥配置で配置して、下段側より上段側の枚数が少なくなるようにした配置で機能パネル４を架台３に固定することによって、屋根に複数枚の機能パネル４を取り付けるようにした機能パネルの取付構造において、縦桟１として、機能パネル４の軒棟方向の寸法とほぼ等しい長さの短寸縦桟１ａと、機能パネル４の軒棟方向の寸法の整数倍にほぼ等しい長さの長寸縦桟１ｂとを用い、下段側の端部に機能パネル４が配置される位置において短寸縦桟１ａを支持瓦６に固定すると共に、上下の各段に機能パネル４が配置される位置において長寸縦桟１ｂを支持瓦６に固定するようにして成ることを特徴とするものである。

また、横桟２として長さが異なる複数種のものを用い、各横桟２の長手方向の複数箇所に結合孔７を設けると共に、この結合孔７を通したボルト８によって横桟２を縦桟１に結合固定して成ることを特徴とするものである。

本発明によれば、機能パネル４を千鳥配置して取り付けるにあたって、上下の各段に機能パネル４が配置される位置において、機能パネル４の軒棟方向の寸法の整数倍にほぼ等しい長さの長寸縦桟１ｂを支持瓦６に固定するようにしているので、縦桟１の本数を少なくすることができると共に、縦桟１を支持する支持瓦６の枚数を少なくすることができるものであり、施工コストを低減することができるものである。

以下、本発明を実施するための最良の形態を説明する。

機能パネル４として太陽電池モジュールを用い、既存の陶器瓦の屋根に機能パネル４を後付けで取り付ける工法について実施の形態を説明する。まず、屋根に多数枚葺かれた既存の屋根瓦５のうち、所定箇所の屋根瓦５を撤去し、撤去した箇所に支持瓦６を取り付ける。図１及び図２は屋根瓦５の配置を示すものであり、架台３を構成する縦桟１を固定するのに必要な箇所の屋根瓦５を撤去して支持瓦６（図１、図２及び既出の図１０〜図１２に斜線で示す）を取り付けるようにしてある。

支持瓦６は屋根瓦５とほぼ同形状に陶器瓦で形成されるものであり、この支持瓦６の上面には図３及び図４に示すように金具受け１９が一体に突設してある。この金具受け１９に下固定金具２０が取り付けてある。金具受け１９への下固定金具２０の取り付けは、下固定金具２０に下面側へ突出して設けた下固定片２１と金具受け１９にボルトナット２２を通して螺結することによって行なうことができるものである。

架台３はアルミニウムなどの金属材で作製される複数本の縦桟１と横桟２を組み付けて形成されるものである。縦桟１は中空の筒状に形成されるものであって、その上面にスライド溝１１が長手方向全長に亘って凹設してあり、このスライド溝１１の上面の開口縁の両側には相対向して係止片１２がそれぞれ張り出して一体に設けてある。さらに縦桟１の両側面の下部には全長に亘って側方へ開口する固定溝２５が形成してある（図６（ｂ）参照）。また横桟２は上面が開口する断面コ字状に形成してあり、その下端の両側に受け片２６が全長に亘って側方へ張り出して一体に設けてある。さらに横桟２の底部の幅方向の中央には、縦桟１と結合する箇所において結合孔７が穿設してある（図６（ａ）参照）。

この縦桟１と横桟２を用いて架台３を組み立てるにあたっては、縦桟１は屋根に軒棟方向に取り付けられるものであり、まず縦桟１を軒棟方向に沿って配置されている複数の支持瓦６の上に亘るように配置し、下固定金具２０によって縦桟１を支持瓦６に取り付けて固定する。下固定金具２０の上面には図４に示すように一対の平行な上固定片２３が設けてあり、各上固定片２３には取付孔２４が穿設してある。そして上固定片２３の間に嵌め込んだ状態で下固定金具２０の上に縦桟１を載置し、上固定片２３と縦桟１とをボルト止めすることよって、下固定金具２０及び金具受け１９によって支持瓦６の上に縦桟１を固定して取り付けることができるものである。ここで、縦桟１の軒側端部の箇所では図４（ａ）に示すように、縦桟１の両側の固定溝２５内に孔（図示省略）を設け、ボルト２７を上固定片２３の取付孔２４と縦桟１のこの孔とに通してナット２８を螺合することによって、下固定金具２０に縦桟１を固定するようにし、また縦桟１の他の箇所では図４（ｂ）に示すように、縦桟１の両側の固定溝２５内にナット２８を差し込んで取り付けておき、一対のボルト２７を各上固定片２３の取付孔２４に通してこのナット２８に螺合することによって、下固定金具２０に縦桟１を固定するようにしてある。

上記のようにして複数本の縦桟１を軒棟方向に配置して支持瓦６に取り付けた後、横桟２を軒（又は棟）と平行な方向に配置して縦桟１の上に直交させて掛け渡し、縦桟１に横桟２を結合する。この結合には板ナット１３を用いる。板ナット１３は図５に示すように、細長い矩形板にねじ孔１４を穿設すると共に長手方向の一端部に位置決め突片１５を上方へ屈曲して突出させることによって形成されるものである。板ナット１３の幅寸法は縦桟１のスライド溝１１の溝幅とほぼ同寸法（わずかに小さい）に形成してあり、位置決め突片１５の幅寸法は係止片１２の対向先端間の間隔寸法より小さく形成してある。また、板ナット１３の位置決め突片１５の内側面とねじ孔１４（孔中心）との間の距離が、横桟２の受け片２６の先端と結合孔７（孔中心）との間の距離に略等しくなるように、板ナット１３を作製してある。そして図５に示すように、板ナット１３を縦桟１の端部からスライド溝１１に差し込み、縦桟１の上に横桟２を結合する箇所にまで板ナット１３をスライド溝１１に沿ってスライド移動させる。このようにスライド溝１１に板ナット１３を差し込んだ状態では、板ナット１３の位置決め突片１５は係止片１２の先端間の隙間から上方へ突出しており、板ナット１３をスライドさせて横桟２の下側に移動させ、位置決め突起１５の内側面を横桟２の受け片２６の先端に当接させると、横桟２の結合孔７の真下に板ナット１３のねじ孔１４が位置するものであり、結合孔７とねじ孔１４とを位置合わせすることができる。従って、板ナット１３の位置決め突起１５を横桟２の受け片２６に当接させた状態で、横桟２の結合孔７に上からボルト８を挿入することによって、図６に示すようにねじ孔１４にボルト８を螺合することができるものであり、ボルト８を締め付けることによって、横桟２の下面と板ナット１３の間に縦桟１の係止片１２を挟持させ、縦桟１の上に横桟２を取り付けることができるものである。

このように複数本の縦桟１の上に複数本の横桟２を直交させて取り付けることによって、軒棟方向の複数本の縦桟１と軒（あるいは棟）と平行な複数本の横桟２とを組み付けた架台３を形成することができるものであり、架台３は支持瓦６によって屋根の上に支持されているものである。図３において３３は縦桟１の棟側端部に取り付けられる縦桟キャップ、３４は横桟２の両端部に取り付けられる横桟キャップである。

本発明において機能パネル４としては、特に限定されるものではないが、太陽電池モジュールを使用することができる。太陽電池モジュールは複数の太陽電池セルをマトリクス状に配置して矩形の板状に形成されるものであり、図３に示すようにその四周に金属製の外枠１６が取り付けてあり、この外枠１６に断面Ｌ字形に屈曲して突出する係合片３５が一体に設けてある。

そして架台３に機能パネル４を取り付けるにあたっては、まず機能パネル４を隣合う横桟２の間に嵌め込み、機能パネル４の軒側と棟側の端部を各横桟２の受け片２６の上に載置する。ここで、各横桟２には係止ボルト４０が図７（ａ）に示すように取り付けてある。係止ボルト４０は四角形のスライド板４１の上面にボルト４２を立設して形成されるものであり、また横桟２の上面開口両縁の各内面に相互に対向するようにスライド係止溝４３が長手方向の全長に亘って設けてある。このスライド係止溝４３にスライド板４１の両側端をそれぞれ差し込んで係止した状態で横桟２の長手方向にスライドさせることによって、横桟２の任意の箇所において、ボルト４２を横桟２の上方へ突出させた状態で係止ボルト４０を横桟２に取り付けることができるものである。

次に、カバー板４５を横桟２の上に取り付ける。カバー板４５は両側端に係合押え片４６が下方へ屈曲して設けてあると共に所定間隔で通孔４７が設けてあり、通孔４７に係止ボルト４０のボルト４２を被挿してカバー板４５を横桟２の上に被せると、カバー板４５の各係合押さえ片４６が、横桟２を介して隣合う各機能パネル４の外枠１６の係合片３５と係合するようになっている。そして袋ナットなどのナット４９を係止ボルト４０のボルト４２にねじ込んで締め付け、カバー板４５を係止ボルト４０によって横桟２に固定することによって、図７（ｂ）に示すように、カバー板４５で押えた状態で機能パネル４を横桟２に固定することができ、架台３に機能パネル４を取り付けることができるものである。

図３において５１は軒カバー板、５２には棟カバー板であり、それぞれカバー板４５の場合と同様に、機能パネル４の係合片３５に係合させた状態で、係止ボルト４０とナット４９の螺合によって、軒側端部に位置する横桟２と、棟側端部に位置する横桟２にそれぞれ取り付けられるものである。また隣合う機能パネル４間に位置する横桟２にはアースワッシャ５４が取り付けてある。アースワッシャ５４は金属板で形成されるものであり、対向する二側端にそれぞれ逆台形の桟接触片５５を下方へ屈曲させて設けると共に、他の対向する二側端にそれぞれ機能パネル接触片５６を下方へ屈曲させて設けることによって形成してある。そしてアースワッシャ５４に設けた通孔５７を横桟２に取り付けた係止ボルト４０のボルト４２に被挿して、アースワッシャ５４を横桟２の上を跨ぐように配置すると、アースワッシャ５４の各桟接触片５５が横桟２の上面開口部にはまり込んで接触すると共に、各機能パネル接触片５６が横桟２を介して隣合う各機能パネル４の外枠１６の係合片３５の内側に差し込まれて接触する。このアースワッシャ５４の上から既述の図７（ｂ）のようにしてカバー板４５を固定することによって、アースワッシャ５４で機能パネル４を架台２にアース接続した状態で、機能パネル４の取り付けを行なうことができるものである。

上記のように縦桟１と横桟２を組んで形成される架台３に複数枚の機能パネル４を取り付けるにあたって、機能パネル４は軒棟方向（屋根の傾斜方向）に沿って複数段に配置されるが、屋根が寄棟屋根のように台形あるいは三角形の平面形状である場合、図１や図２に示すように、上下に隣合う段において、上側の段の機能パネル４を下側の段の機能パネル４に対して機能パネル４の横幅の半分だけ位置をずらすことによって、上段側の機能パネル４が下段側の隣合う機能パネル４間に跨るように配置し、機能パネル４の枚数が下段側より上段側のほうが一枚少なくなるようにした、千鳥配置で機能パネル４を架台３に取り付けるものである。従って、上下に隣合う段において、下側の段の端部に位置する機能パネル４は、上側の段の端部に位置する機能パネル４より、横幅の半分の寸法で側方へ突出することになる。

本発明では上記のような千鳥配置で機能パネル４を架台３に取り付けるにあたって、架台３を構成する縦桟１として、機能パネル４の縦寸法（軒棟方向の寸法）とほぼ等しい長さの短寸縦桟１ａと、機能パネル４の縦寸法の整数倍にほぼ等しい長さの長寸縦桟１ｂとを用いるものである。長寸縦桟１ｂの寸法は、屋根に設置される機能パネル４の段数に応じた数で機能パネル４の縦寸法を整数倍した長さに設定するのが好ましいが、機能パネル４の段数が多く、長寸縦桟１ｂの長さが長くなり過ぎる場合には、これより短い寸法であってもよい。尚、短寸縦桟１ａや長寸縦桟１ｂの長さは、正確には、機能パネル４の縦寸法を整数倍した寸法に、短寸縦桟１ａあるいは長寸縦桟１ｂの上に取り付けられる横桟２の幅寸法（受け片２６の張り出し寸法は含まない）を、取り付ける本数分加えた寸法である。

そして、図１や図２に示すように、下段の段において端部に配置される機能パネル４が、この段の上側に隣接する段の端部の機能パネル４より側方へ突出する部分の位置、すなわち、図１や図２の実施の形態では下から１段目と２段目において端部に配置される機能パネル４の外側端部の位置に短寸縦桟１ａを配置して、支持瓦６に既述の図４のようにして取り付けるようにしてある。また、上下の各段に機能パネル４が配置される位置には長寸縦桟１ｂを配置して、支持瓦６に取り付けるようにしてある。

このように短寸縦桟１ａや長寸縦桟１ｂを取り付けた後、短寸縦桟１ａと長寸縦桟１ｂや長寸縦桟１ｂ間の上に掛け渡して横桟２を配置し、短寸縦桟１ａや長寸縦桟１ｂに横桟２を既述の図６のようにして結合する。横桟２は機能パネル４を設置する各段の下縁及び上縁に沿って配置されるものであり、短寸縦桟１ａや長寸縦桟１ｂに横桟２を結合して架台３を組み付ける。この後、隣合う横桟２間に機能パネル４を配置して、既述の図７のように横桟２に機能パネル４を固定することによって、図１に鎖線で示すように機能パネル４を全体として三角形状に集合する千鳥配置にして、また図２に鎖線で示すように機能パネル４を全体として台形状に集合する千鳥配置にして、架台３に取り付けて屋根に設置することができるものである。

ここで、横桟２としては、長さが異なる複数種のものを用いるものであり、例えば、図８（ａ）のように機能パネル４の横幅と同寸法の横桟２ａ、図８（ｂ）のように機能パネル４の横幅の１．５倍の寸法の横桟２ｂ、図８（ｃ）のように機能パネル４の横幅の２倍の寸法の横桟２ｃ、の三種類の横桟２を用いるようにしてある。そして図１のように６枚の機能パネル４を全体として三角形状に集合する千鳥配置で取り付ける場合には、下から一段目の軒側端縁及び一段目と二段目の間には横桟２ｂを２本接続して用い、二段目と三段目の間には横桟２ｃを１本用い、三段目の棟側端縁には横桟２ａを１本用いる。また図２のように１２枚の機能パネル４を全体として台形状に集合する千鳥配置で取り付ける場合には、下から一段目の軒側端縁及び一段目と二段目の間には横桟２ｃの両端にそれぞれ横桟２ｂを接続して用い、二段目と三段目の間には横桟２ｃを２本接続して用い、三段目の棟側端縁には横桟２ｂを２本接続して用いる。このように長さの異なる横桟２を使い分けて取り付けるようにすることによって、機能パネル４の設置枚数に応じて配置される縦桟１の配置の自由度が高まるものであり、縦桟１の本数を減らすことが容易になるものである。

そして上記のように横桟２を縦桟１の上に掛け渡して取り付けるにあたって、短寸縦桟１ａや長寸縦桟１ｂの間隔は、機能パネル４の設置枚数や配置に応じて異なるので、横桟２を縦桟１に結合するために横桟２に設けられる結合孔７は、機能パネル４の設置枚数に応じて配置される短寸縦桟１ａや長寸縦桟１ｂの間隔に適応するように、図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように複数箇所に形成するようにしてある。横桟２のうち、横桟２ａ，２ｃは接続した突き合わせ部分を縦桟１に結合することがあるので（図２参照）、横桟２ｂ，２ｃの一方の端部に半円形の結合孔７を形成するようにしてある。この端部の結合孔７以外の結合孔７は、縦桟１と横桟２との位置合わせ誤差を吸収するために、長手方向に長い長孔として形成してある。

また、上記のように横桟２を接続する場合、図９（ａ）に示すように断面Ｕ字形に形成される横桟継手５９を用いるようにしてある。すなわち、接続する各横桟２内に端部から横桟継手５９を差し込んで、各横桟２の長手方向の端面を突き合わせ、次に、横桟継手５９に設けた接続孔６０から横桟２の結合孔７にボルト６１を差し込んでナット６２をボルト６１の先端部に螺合することによって、図９（ｂ）のように横桟継手５９によって一対の横桟２を長手方向に接続することができるものである。

上記のようにして機能パネル４を千鳥配置して取り付けるにあたって、上下の各段に機能パネル４が配置される位置において、機能パネル４の軒棟方向の寸法の整数倍にほぼ等しい長さの長寸縦桟１ｂを用いるようにしているので、縦桟１の本数を少なくすることができるものであり、また縦桟１を支持する支持瓦６の枚数を少なくすることができるものである。例えば、図１のように６枚の機能パネル４を全体として三角形状に集合する千鳥配置に設置する場合、縦桟１の本数は６本、支持瓦６の枚数は１２枚であり、図１１の従来例では縦桟１は８本、支持瓦６は１６枚必要であったので、縦桟１を２本、支持瓦６を４枚少なくすることができるものである。また図２のように機能パネル４を全体として台形状に集合する千鳥配置に設置する場合、縦桟１の本数は７本、支持瓦６の枚数は１５枚であり、図１２の従来例では縦桟１は１４本、支持瓦６は２８枚必要であったので、縦桟１を７本、支持瓦６を１３枚少なくすることができるものである。

尚、図１及び図２の実施の形態では、機能パネル４が配置される総ての段において、機能パネル４を千鳥配置にしているが、本発明はこのような配置のみに限定されるものではなく、一部の上下に隣合う段では機能パネル４が上下に揃って千鳥配置にならない段があってもよい。

本発明の実施の形態の一例の架台と瓦の配置を示す概略図である。 本発明の実施の形態の他の一例の架台と瓦の配置を示す概略図である。 本発明の実施の形態を示す分解斜視図である。 同上の一部を示すものであり、（ａ），（ｂ）はそれぞれ分解斜視図である。 同上の一部の分解斜視図である。 同上の一部を拡大して示すものであり、（ａ）は側面断面図、（ｂ）は（ａ）イ−イ線断面図である。 同上の一部を拡大して示すものであり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。 同上の横桟を示すものであり、（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ底面図である。 同上の一部を示すものであり、（ａ）は分解斜視図、（ｂ）は断面図である。 従来の一例の架台と瓦の配置を示す概略図である。 従来の他の一例の架台と瓦の配置を示す概略図である。 従来の他の一例の架台と瓦の配置を示す概略図である。

符号の説明

１ 縦桟
２ 横桟
３ 架台
４ 機能パネル
５ 屋根瓦
６ 支持瓦
７ 結合孔
８ ボルト

Claims (1)

1. 屋根に多数枚葺設される屋根瓦のうち、所定箇所の屋根瓦を支持瓦に取り替え、この支持瓦に固定して軒棟方向の縦桟を複数本平行に配置すると共にこの縦桟の上に掛け渡して横桟を複数本平行に取り付けることによって、縦桟と横桟からなる架台を屋根上に設置し、機能パネルを軒棟方向に複数段配置すると共に、上段側の機能パネルが下段側の隣合う機能パネル間に跨るように千鳥配置で配置して、下段側より上段側の枚数が少なくなるようにした配置で機能パネルを架台に固定することによって、屋根に複数枚の機能パネルを取り付けるようにした機能パネルの取付構造において、縦桟として、機能パネルの軒棟方向の寸法とほぼ等しい長さの短寸縦桟と、機能パネルの軒棟方向の寸法の整数倍にほぼ等しい長さの長寸縦桟とを用い、下段側の端部に機能パネルが配置される位置において短寸縦桟を支持瓦に固定すると共に、上下の各段に機能パネルが配置される位置において長寸縦桟を支持瓦に固定するようにし、横桟として長さが異なる複数種のものを用い、各横桟の長手方向の複数箇所に結合孔を設けると共に、この結合孔を通したボルトによって横桟を縦桟に結合固定して成ることを特徴とする機能パネルの取付構造。

Images