JP4450679B2 - 太陽電池モジュールの施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、暴風雨に曝されても吹き飛ばされない構造・形状の屋根瓦（以下、防災瓦と称する）の上に太陽電池モジュールを設置する施工方法に関するものである。

近年、石油資源の節約や環境破壊を憂慮し、太陽電池を利用して太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する技術が徐々に実用化されてきている。そしてその中に建物の傾斜した屋根に葺かれた屋根瓦の上に太陽電池モジュールを固定して電気エネルギーを得る技術がある。

ところが、太陽電池モジュールから実用的な電力を得るためには、現段階では比較的重量感のある太陽電池モジュールを屋根に広く設置しなければならないのみならず、暴風雨に曝されても太陽電池モジュールが吹き飛ばされないように屋根に設置しなければならないという問題がある。そのため、従来からわが国の住宅の屋根に幅広く葺かれている屋根瓦の形状・大きさを実質上変えることなく、太陽電池モジュールを屋根瓦の上に直接設置することは困難であるとして、太陽電池モジュールに合わせた形状・大きさの屋根瓦を特別に製造し、それらを完全に一体化して得た屋根材を屋根に使用する技術（従来技術１）がある。さらに、従来の屋根瓦を使用する技術もあるが、それは太陽電池モジュールを屋根瓦に直接固定するのではなく、その屋根瓦が固定される野地板に連結金具を介して固定する技術（従来技術２）である(特開２０００−２１３１１６号公報)。

しかしながら、従来技術１においては太陽電池モジュールの形状・大きさに合致した屋根瓦を製造する必要から屋根瓦の生産性が制約されるだけでなく、太陽電池モジュールの受光面積を屋根瓦の表面積に近づけるには限度があるという問題がある。また、従来技術２においては前記連結金具を貫通させるための特定の屋根瓦、すなわち連結金具を貫通させるための貫通孔を屋根瓦の中央部に透設した屋根瓦が必要となり、その結果、施工が煩雑になるのみならず、前記貫通孔から雨水が浸入するのを防止する対策が必要になるという問題がある。

そこで、本出願人は、わが国において幅広く使用されている形状・構造及び機能を略維持した陶器製の瓦であって、それに隣接する他の複数個の瓦との間に特定の係合関係が付与された防災瓦を使用するとともに、その防災瓦の表面中央付近に特定の係止突起を設けて、それに太陽電池モジュールを特定の連結金具を介して直接固定すれば、前記防災瓦に太陽電池モジュールを半ば直接設置できるという事実を見出し、その技術（先行技術）を既に提案するとともに（特開２００３−１７２００５号公報）、その先行技術に使用する前記連結金具の一部分を改良した技術（改良技術）を提案した。

具体的に前記先行技術及び改良技術を図６に基づいて説明すると、まず、屋根の野地板２の上に複数本の桟木２ａを横方向に所定間隔をおいて平行に固定し、それらに前記防災瓦１の尻部Ｂ下面側に突出形成させてある２本の係止突起（図示なし）を係止させるとともに、尻部Ｂの上面側に設けてある釘孔３から前記桟木２ａに釘を打ち付けて固定する。次にこのようにして固定された防災瓦１の差込部Ｃの上面に対し、隣接して葺かれる防災瓦の桟部Ｄを被せて、同一段の防災瓦１を横方向に葺く。

続いてこのように葺かれた防災瓦１の上段の防災瓦を葺くとき、下段の防災瓦を、横方向に所定の間隔だけずらせて葺く工法、いわゆる千鳥葺き工法を採用する。なぜならば、先行技術に関する防災瓦１は、図７に示すように、尻部Ｂの上面に形成してある尻部水返し４上にフック状の係止突起５が設けられているとともに、差込部Ｃにおいて頭部Ａ寄りの部位に差込部外側水返し６を回折させることにより差込部の他の部位と区画される被係止部７が設けられているので、前記係止突起５を被係止部７に係止させて斜め上下方向の防災瓦同士を互いに係合させねばならないからである（図６においては、符号１ａ及び１ｂで示される防災瓦が千鳥葺きに施工されている）。

次に、このように建物の傾斜した屋根の特定領域に葺かれた防災瓦の上に平面が長方形をなす横長の太陽電池モジュール７０を固定するとき、先行技術に係る防災瓦１の雨曝し部Ｅの中央部にフック状に突出形成した係止突起１０に対して改良技術に係る連結金具２０を係止させ、その連結金具２０に太陽電池モジュール７０の一構成要素である横フレーム７１、７２を嵌合・係止させることにより、太陽電池モジュール７０を防災瓦１に固定する。

前記先行技術において、防災瓦１の形状・大きさを大幅にかえることなく受光面積を最大限に発揮させ得る状態で防災瓦１に太陽電池モジュール７０を固定することができるとともに、暴風雨時にも太陽電池モジュール７０を吹き飛ばされないようにできるという優れた効果が発揮される。
特開２０００−２１３１１６号公報 特開２００３−１７２００５号公報

しかしながら、前記先行技術及び改良技術の施工に際して、更に次のような問題があることが、その後、判明した。第一に、太陽電池モジュール７０の横幅（長辺方向の長さ）が防災瓦１の横幅より長いので、太陽電池モジュールの短辺側にある二つの端部のうち、他の隣接する太陽電池モジュールの短辺側端部と隣接しない方の端部を防災瓦１の横幅方向のどの位置に存在させるかが問題になる。というのは、防災瓦１と太陽電池モジュール７０との間には連結金具２０が存在し、そのため両者の間には空間が形成されるので、防災瓦１の横方向における太陽電池モジュール７０の設置位置によっては、暴風時に前記空間に暴風雨が吹き込まれることがあるからである。

第二に、太陽電池モジュール７０を防災瓦１の上に設置する場合、通常は屋根の野地板２上の全面に防災瓦１を葺いてから、防災瓦１の上に太陽電池モジュール７０を設置するので、その防災瓦１の上に、施工しようとする複数枚の太陽電池モジュール７０、その施工に必要な資材、施工に使用される道具、治具等を、一旦、屋根上に載せ置いて、そこから太陽電池モジュール７０を設置しようとする箇所に太陽電池モジュール７０等を搬送して、施工に供するという過程を経る。この過程で防災瓦１が施工される屋根は傾斜しているので、防災瓦１の上に太陽電池モジュール７０等を一時的に直接載せ置くことは作業を安全に遂行する上で好ましくない。

そこで、本発明者は、前記の問題を解消できる太陽電池モジュールの施工方法を確立するために、鋭意、検討したところ、前述の第一の問題に対して、太陽電池モジュールの短辺側端部のうち、他の太陽電池モジュールに隣接しない側の端部を、前記屋根瓦の差込部と桟部との突出領域上に存在させればよいという事実を見い出した。更に、第二の問題に対しては、防災瓦の係止突起を利用してその係止突起に引っ掛け部材を引っ掛けて、それに施工しようとする太陽電池モジュール又はその施工に必要な資材若しくは道具・治具を一時的に保持させればよいという事実を見い出し、本発明を完成した。

従って、本発明の課題は、防災瓦とその上に設置される太陽電池モジュールとの間に風雨が侵入するのを抑制できるように防災瓦に対する横長の太陽電池モジュールの取り付け施工方法を提供する（第一課題）とともに、その施工に際して防災瓦の上に載せ置かれる太陽電池モジュール、その施工に必要な資材若しくは道具・治具を一時的に保持できるようにする（第二課題）ことにある。

本発明は前記の第一課題を解決するために、屋根の野地板上に葺かれた防災瓦同士を相互に係合させるとともに、前記屋根の横方向に葺かれる複数枚の防災瓦の上面にそれぞれ設けた係止突起に、連結金具を係止させることにより、横長の太陽電池モジュールを防災瓦に取付ける施工方法において、最も側端に取り付けられる太陽電池モジュールの外方側の短辺側端部を前記防災瓦の差込部と桟部との突出領域上に存在させるという手段を採用する。

この手段を採用することにより、太陽電池モジュールの外方側の短辺側端部と屋根瓦との隙間を少なくできる。

また、本発明は前記の第二課題を解決するために、防災瓦の上面に突設した係止突起に連結金具を係止させるとともに、その連結金具に横長の太陽電池モジュールを係止させる防災瓦に対する太陽電池モジュールの施工方法において、まだ太陽電池モジュールが設置されていない防災瓦の係止突起に引っ掛け部材を引っ掛けるという手段を採用する。

そして、前記引っ掛け部材は、その本体の平坦部の頭部側において、前記平坦部に略垂直に立ち上げられた屈曲部を有し、尻部に前記係止突起に係止可能な被係止部を有する引っ掛け金具を使用し、前記屈曲部に太陽電池モジュール又はその施工に使用される資材若しくは道具・治具等を直接又は間接的に一時係止させれば、傾斜した屋根面に施工された前記屋根瓦上に太陽電池モジュールの取り付け施工時に使用する太陽電池モジュール又は前記資材若しくは道具・治具等を保持可能になる。

本発明において前記手段を採用することにより、太陽電池モジュールの外方側の短辺側端部と前記屋根瓦との間に形成される隙間を少なくできるので、防災瓦とそれに設置された太陽電池モジュールの外方に短辺側端部との間から風雨が侵入するのを抑制できる。そのうえ、前記太陽電池モジュールを防災瓦に対して位置が固定されるため、外観を向上させる。また、防災瓦に対する太陽電池モジュールの施工方法において、前記引っ掛け部材に太陽電池モジュール又はその施工に使用される資材若しくは道具・治具等を直接又は間接的に一時保持可能になるので、そこから太陽電池モジュールを施工しようとする箇所に太陽電池モジュール等を搬送すれば、前記施工方法を安全に遂行できる。

次に、図面に添って、本発明に係る防災瓦に対する太陽電池モジュールの取り付け施工方法に関する最良の形態を詳述する。図１に示すように、まず、建物３０の屋根３１において、先行技術と同様に、太陽電池モジュールを係止させるための係止突起を有する防災瓦（以下、第一防災瓦と称する）１を施工する。次に、屋根の外観の見栄えを良好にするために、前記片面のうち棟Ｇ側、軒先Ｋ側等の屋根３１の周縁部、すなわち太陽電池モジュールを係止させない位置には、太陽電池モジュールを取付けるための係止突起が存在しない防災瓦（以下、第二防災瓦と称する）４０を施工する。

本発明に係る施工方法において、第一防災瓦１及び第二防災瓦４０は、いわゆる千鳥葺きにされる。第二防災瓦４０が屋根３１の周縁部に葺かれるので、同一段で横方向に葺かれる第一防災瓦１のうち、屋根３１の最も外方にある第一防災瓦１の差込部（図１の左側に存在する防災瓦の差込部）又は桟部（図１の右側に存在する防災瓦の桟部）の位置は、隣接する上下段の防災瓦１に注目すると、防災瓦１の幅の所定の間隔だけ左右方向にずれる。当然、この現象に対応して前記防災瓦１に隣接して横方向に葺かれる第二防災瓦４０の桟部と差込部の位置も同様にずれる。

次に、第一防災瓦１と第二防災瓦４０が葺かれたら、図２に示すように、Ｌ字形に屈曲形成した板状金具からなる引っ掛け部材５０を屋根３１の棟Ｇ寄りに葺かれた任意の防災瓦１に係止させる。前記引っ掛け部材５０は、その尻部５１に被係止部５２が透設されており、平坦部５３の頭部５５側には前記平坦部５３に略垂直に曲げ形成された屈曲部５４を有しているので、前記被係止部５２を防災瓦１の係止突起１０に係止させる。

そして、建物３０の下方から屋根面に荷揚げされた太陽電池モジュール７０、その施工に必要な資材、同じくその施工に使用される道具・治具等を前記平坦部５３に載せれば、屈曲部５４にそれらが引っ掛かって一時的に係留される。続いて、それらを太陽電池モジュール７０の施工箇所に搬送して、第一防災瓦１の上に連結金具２０を介して設置する。

本発明に係る太陽電池モジュール７０は、図３及び図４に示すように、第一防災瓦１が横に４枚並べられた幅に略相当する長さの横長の長方形平面形状をなし、枠型フレームＦとその中に収納される平板状の太陽電池７３とから構成されている。枠型フレームＦは、太陽電池モジュール７３の長辺に添って平行に延びる下位フレーム７１及び上位フレーム７２と、同じく短辺側端部である左右側フレーム７４、７５とからなっている。そして、前記上位フレーム７２は、太陽電池モジュール７０が第一防災瓦１の上に設置されると、屋根３１の棟Ｇ側に位置するようになる。

前記上下位フレーム７２、７１は、図５に示すように、横断面が略Ｆ形状をなしており、それらの上方位置において太陽電池７３を挟持し、下方位置において第一防災瓦１の雨曝し部Ｅに係止される連結金具２０に若干スライド係止可能な係止片７２ａ、７１ａをそれぞれ有している。また、太陽電池７３の下面中央部には集電端子部７７が設けられている。

前記のように構成される連結金具２０を使用して、建物の野地板２の上に屋根瓦１及び太陽電池モジュール７０を取付ける施工法について説明する。まず、図７に示す構造の屋根瓦１を、図２に示すような野地板２の上に施工する場合において、いま任意の屋根瓦１が野地板２の上に釘孔３に釘(図示なし)を打ち込んで施工されたとする。そして、続いてその屋根瓦１の差込部Ｃに対して、同じ高さ位置(同段位置)において左側に隣接して葺かれる屋根瓦(図示なし)の桟部Ｄを被せることにより、該屋根瓦が野地板２に前記同様に葺かれる。以下、同様にして同段位置の屋根瓦が野地板２上に葺かれる。なお、図２において屋根瓦１には連結金具２０が、そして一部の屋根瓦１には前記連結金具２０を介して太陽電池モジュール７０が係止・固定されている様子が描かれているが、野地板２の上に最初に屋根瓦を葺くときは、それらの屋根瓦には連結金具２０や太陽電池モジュール７０は固定されていない。また、前記態様に代えて任意の屋根瓦１の桟部Ｄに同様にして右側に葺かれる隣接屋根瓦(図示なし)の差込部Ｃを差し込むようにして隣接屋根瓦を葺く態様を採用することもできる。

次に、このようにして連結金具２０が係止・固定された屋根瓦１の上に太陽電池モジュール用の配線を敷設する。最初に複数枚の太陽電池モジュールを用意するとともに、それらの太陽電池モジュールからどのように集電するかを決め、その集電方式に則ったユニット配線を準備する。そしてそのユニット配線を屋根瓦１が葺かれた屋根の上に広げ、連結金具２０の上に保持させる。このように配線を屋根の上に敷設することにより、次の工程に移行する。

最後に、配線が敷設された屋根の同一高さ位置において葺かれている屋根瓦の複数枚につき１枚の割合で太陽電池モジュールを固定する。本発明においては既に第一防災瓦１の１枚に対して１個の割合で連結金具２０が固定されているので、１枚の太陽電池モジュールをその下方から所定の間隔をおいて複数個の連結金具２０が支承するとともに、各連結金具２０の両端部を太陽電池モジュール７０に係止・固定させることにより、太陽電池モジュールを屋根瓦に半ば直接支持させる。

その結果、第一防災瓦１とともに、位置決め機能として太陽電池モジュール７０との間に風雨の侵入する余地を少なくなるとともに、仮に幾分風雨が進入してもその風雨に太陽電池モジュール７０を防災瓦１から引き離すに必要な上向きの分力を少なくすることが可能になり、風雨に曝されてもそれに吹き飛ばされないという本発明に係る防災瓦の機能が維持される。

本発明は、その根本的技術思想を踏襲し、発明の効果を著しく損なわない限度において、前記実施形態の一部分を変更して、例えば、次のように実施することができる。
（１）引っ掛け部材を複数個設けて、それらを横方向に連接して葺かれる第一防災瓦に引っ掛けて、使用することができる。
（２）引っ掛け部材の形状又はそれを構成する要素を必要に応じて任意に変更できる。

本発明は、複数枚の第一防災瓦の上に横長の太陽電池モジュールを施工する方法に広く利用できる。

本発明に係る施工方法の概要を示す部分破断図である。 本発明に係る引っ掛け部材の使用形態を示す部分破断斜視図である。 第一防災瓦に連結金具を介して太陽電池モジュールが組み付けられようとしている状態を示す斜視図である。 第一防災瓦に連結金具を介して太陽電池モジュールが組み付けられた状態を示す斜視図である。 第一防災瓦に連結金具を介して太陽電池モジュールが組み付けられた状態を示す断面図である。 先行技術及び改良技術に関する部分破断斜視図である。 第一防災瓦の斜視図である。

符号の説明

１：第一防災瓦（屋根瓦）、１ａ：防災瓦、１ｂ：防災瓦、２：野地板、２ａ：桟木、３：釘孔、４：尻部水返し、５：係止突起、６：差込部外側水返し、７：突出領域、１０：係止突起、２０：連結金具、３０：建物、３１：屋根、４０：第二防災瓦、５０：引っ掛け部材、５１：尻部、５２：被係止部、５３：平坦部、５４：屈曲部、５５：頭部、７０：太陽電池モジュール、７１：下位フレーム、７１ａ：係止片、７２：上位フレーム、７２ａ：係止片、７２ｃ：下端縁、７３：太陽電池、７４：左側フレーム、７５：右側フレーム、７７：集電端子部、Ａ：頭部、Ｂ：尻部、Ｃ：差込部、Ｄ：桟部、Ｅ：雨曝し部、Ｆ：枠型フレーム、Ｇ：棟、Ｋ：軒先。

Claims (3)

1. 屋根（３１）の野地板（２）上に葺かれた防災瓦（１）同士を相互に係合させるとともに、前記屋根の横（Ｇ）方向に葺かれる複数枚の防災瓦の上面にそれぞれ設けた係止突起（１０）に、連結金具（２０）を係止させることにより、横長の太陽電池モジュール（７０）を防災瓦に取付ける施工方法において、最も側端に取り付けられる太陽電池モジュールの外方側の短辺側端部（７４、７５）を前記防災瓦の差込部（Ｃ）と桟部（Ｄ）との突出領域（７）上に存在させたことを特徴とする太陽電池モジュールの施工方法。
2. 防災瓦（１）の上面に突設した係止突起（１０）に連結金具（２０）を係止させるとともに、その連結金具に横長の太陽電池モジュール（７０）を係止させる防災瓦に対する太陽電池モジュールの施工方法において、まだ太陽電池モジュールが設置されていない防災瓦の係止突起に引っ掛け部材（５０）を引っ掛けたことを特徴とする太陽電池モジュールの施工方法。
3. 前記引っ掛け部材（５０）は、その本体の平坦部（５３）の頭部（５５）側において、前記平坦部（５３）に略垂直に立ち上げられた屈曲部（５４）を有し、尻部（５１）に前記係止突起に係止可能な被係止部（５２）を有する引っ掛け金具である請求項２記載の太陽電池モジュールの施工方法。