JP4843098B2 - 中空瓦棒葺き屋根など溝板の立て折板、吊り子、キャップで側面防水された凸空間内にｃ字フレームを設置してフレーム内底部防水をすることによる傾斜屋根への各種構造物の設置方法及び方法に用いる固定具 - Google Patents

Description

本発明は、屋根に新たに各種構造物を設置するときに用いる設置工法の
ひとつである。

従来、屋根の上にパネルなど構造物を設置するということはなかったが、
太陽光発電パネルの実用化により、その機会が増加した。ところが、パネル
は風圧を受け、接続部が緩んだり劣化し、雨漏りや、瓦棒葺きでの心木、
野地板、垂木など建築母材の腐食劣化の原因となることが多い。
雨漏りを防ぐ工法でも、屋根勾配が四寸（１０：４）以上という制約がある
ことが多い。

屋根勾配によらず雨漏りを防ぐ工法としてセキノ興産、ルーフシステム、
及び三晃金属工業が開発したキャッチ工法があるが、一点あたりの負荷を
大きくできないため、金具設置数が多くなり、金具代、施工費が比較的高額
になる難点がある。かつ独占的なライセンス運用のため、他社パネル設置
には利用しにくい、施工業者も限定されるところがある。

パネルメーカーが専用の設置架台フレームを個別に提供するため、その
購入、及び設置費用がかかり、パネル自体の普及が伸び悩んでいる。

老朽化した屋根にはパネルが設置できない、パネルをつけるとその後の
屋根のメンテナンスがしにくくなることから、パネル設置時に事前に屋根
を葺き替える必要があるが、従来の工法よりも高価な葺き替え工法を求め
られることがある。
これら２〜５のことから、太陽光発電などの屋上パネル設置件数が伸び
悩んでいる。

特許公開２００６−５７３９７号公報 屋根置き設備の設置装置、その支持部材及び止め具 特許出願２００８−１９０２７９、特許公開２０１０−２４７７９ 屋根上設置物用取り付け金具及び屋根上設置物の取り付け構造 実用新案公開平５−２４７５９

解決しようとする課題のひとつは、パネルが風圧を受けても、防水部分に
変形負荷がかからず防水効果が持続することである。

解決しようとする課題のひとつは、部品点数の削減による材料費、工事費
の削減である。

解決しようとする課題のひとつは、金属フレーム及び防水処理部の建材
内部化による経年劣化の低減である。

解決しようとする課題のひとつは、屋根穴あけ位置の割り出し不要化、屋根
上での穴あけ作業の不要化による施工者技能による品質のばらつきの抑止
である。

解決しようとする課題のひとつは、従来の共通技法の安価な屋根葺き工法
である中空瓦棒葺きとパネル設置の施工工程をスムーズかつ分離可能とする
ことによる、相互親和性強化である。

解決しようとする課題のひとつは、各種パネルサイズへの汎用的な対応
である。

解決しようとする課題のひとつは、パネルの脱着容易化である。

解決しようとする課題のひとつは、パネル撤去後の屋根防水性能、美観
確保の容易化である。

解決しようとする課題のひとつは、パネル設置用金属フレームと屋根葺き
の一体工法ながら、担当作業の分離、分担が容易で、また、どちらの作業者
にもできうる作業とすることである。

解決しようとする課題のひとつは、長い金属フレーム材料の調達コスト削減
と、長く重い金属フレームの施工の難しさの解消である。

解決しようとする課題のひとつは、可動レール型の設置方法の弱点である
急勾配屋根への設置の際の滑りやすさの克服である。

本発明は、従来のパネル設置架台金属フレームを従来の中空瓦棒葺きの
吊子の中に埋め込み、金属フレーム底部を、金属フレームを屋根に接続す
るビスネジの頭を含めて一面テープ状のシリコンシールでシーリングする
または通し雨樋で防水することと、従来の溝板の立ち上がりと吊り子接合
部の防水とを組み合わせて分散分担して防水を実現することで、上記段落
番号７から１７までの課題を全て解決することを特長とする。

ここで、シーリング作業にあたっては、金属フレーム底面という平面である
ことから、シリコンをテープ状にしたものを巻いた専用道具を予め作成して
おく（図４）ことで更に施工性が上がる。

更に、長い材料が調達、施工困難な場合に、金属フレームは短いものに
分割して設置し、金属フレーム全体を通じて雨うけ用薄型軽量雨樋を通す。
または、この雨樋も分割して、金属フレームの接続部に部分的に設置し、
樋棟側と金属フレームの接続部をシリコンコーキングで固定、及び防水
処理する（上記段落番号１５の課題解決）。

また、金属フレーム上部を材料切り出し前に、部分プレス加工等で凸凹
状にしておき、かつ、組みレール及びボルト固定金具上下板をその凹凸
幅に噛み合うように凹凸プレス加工等しておく（上記段落番号１６の課題
解決）。

さらに、金属フレーム上面を斜めに折り込むことで、雨水を確実に
金属フレーム内の雨樋に誘導し、この金属フレーム上面を同寸法のV字
ボルト固定金具上下で挟み込むことで、パネル重量を金属フレーム端及
びボルトの三点で支えかつ、金属フレーム、ボルト固定金具、ボルト、
パネル、キャップ、吊り子が一体化し、パネルへの正圧、負圧どちらに
も安定な構造とする。
金属フレーム上面をボルト固定金具上下ではさみこむことで、吊り子
の形状（U字型/被せ型）によらずパネルの締め付け前にボルトが固定さ
れることで施工性を向上させる。

屋根葺き工程とパネル設置工程の切り分けは、吊子仮止め、キャップ仮被せ
の状態で引き継ぐか、金属フレームと吊子を本ビス打ちして、キャップを仮止め
した状態で引き継ぐかを選択することで実現する。

パネル撤去時の施工量削減しての美観確保は、ボルトを撤去したままでも美観、
防水性能は確保されるが、キャップ穴部分に穴無しゴムパッキングをすればより
よい。キャップ部材を交換すればさらによいが、いずれも、安価で容易である（図３）。

そのため、設置可能業者の裾野の拡大、所有者の転居、賃貸物件への設置、
パネル数の削減、パネルタイプの変更など、運用上の問題に対応でき適用範囲
が広くなり、次世代クリーンエネルギーとして社会的に求められている太陽光発電
のパネル設置普及に繋がる。

図１は当手法に必要となる部材、設置、実施方法を示した説明図である。従来の林式瓦棒葺き屋根に適用した実施例である。

図２は既設瓦棒葺き屋根のカバー工法として市販されている部材に対して適用した実施例である。フレームが大きくなる分、強度が高くできる利点がある。

図３はパネル撤去時の対応イメージである。

図４はテープ状シリコンシール施工用専用工具のイメージである。

図５は分割した棟側金属フレームに予め軽薄部分雨樋をコーキング固定したものを屋根上で軒側金属フレームに接続して、防水性確保を実現する方法を説明するものである。

図６は急傾斜屋根でのパネルずり落ち防止機能実現方法を示すものである。

図７は、のこぎり状切断かつ折込の加工を用いて、急傾斜屋根でのパネルずり落ち防止機能を実現する方法を示すものである。

図８は、図７の方法で、既設瓦棒葺き屋根のカバー工法への、ボルト、パネル等全て設置した実施結果の断面を示すものである。

図９は、金属フレーム上面を斜めに傾斜させて折込み、それを金属フレーム上面と同寸法のボルト固定金具上下ではさみこんだ実施結果の断面を示すものである。

図１０は、屋根葺き者が認識しておくべき、高々扱えば良い、屋根のための金具の配置断面図を示す。

図１１は、屋根のみのための金具とパネル設置を含む金具の配置、設置状況を示す。

図１２は、図９のボルトの長さがキャップ内に収まるようにし、高ナットまたはめねじでパネルを固定する上部からのボルトを継ぐようにした際の、金具の配置、設置状況を示す。

図１３は、図１２の上部補強板と部分吊り子を一体化して部品数削減をしたものを示す。

図１〜９に発明を実施するための形態を示す。発明の形態の特徴は、瓦棒葺き
溝板など立て板加工により、側面が防水された屋根の立て板の間に板押さえ用吊子
及び、パネル設置用の金属フレームを埋め込み、金属フレーム底部で垂木まで
貫通させビス固定した上にシーリング防水し、ボルトを設置したレールを金属フレーム
に通し、立て板、吊り子及び穴あけ済キャップのクリップ止めで側面防水する形態で
ある。
また、この金属フレームが、Ｃ字型のカーテンレールタイプで、かつボルトを接続
する上部レールが組み立て式で、ボルト設置金具位置を可動とする形態である。
また、このキャップの穴に対して、ボルト穴付ゴムパッキングで、簡易防水、パネル
支持、及びパネル及びキャップの固定締め付け強度を確保する形態である。
テープ状シリコンシール貼付によるＣ型金属フレーム底部の防水または、この金属
フレーム内部を通しまたは部分軽薄雨樋で繋ぐことで防水性を確保する形態で
ある。
金属フレーム上面部分をプレス加工等で凸凹にして、または上部開口部を
のこぎり状にしてフレーム内部に折り込み、ボルト設置金具上板をプレス加工等
で凸凹を作ったものを噛み合わせることによるパネルのずり落ち防止を確保する
形態である。

このような特徴的な形態で区別される本発明であるが、図１〜９に示すように、
埋め込む屋根材の大きさによる大きさの違いや、大きさの違いによる部材の
加工性、設置場所の気象特性、屋根勾配の違いによる要求強度などから様々な
コスト対効果の最適な形態をとることになる。

後述する実施例１、２では、ボルト固定金具と金属フレームの接触部分が水平
かつ相互に平行となって接触面のかみ合わせ及び摩擦でボルト固定金具を固定
する形になっている（図１，２，６参照）。ボルト固定金具は上、下、組みレール角左、
右の四個の部品が一体となることで、ボルトを固定する金属フレーム局所での
ボルト固定金具類のフレーム内への挿入を可能としている。組みあがった形態は
図のように中心にボルト穴の開いた逆Ｕ字または平らのボルト固定金具下と、中心
にボルト穴の開いた平らなボルト固定金具上の間にブックスタンド様にＬ字に折った
組レール角を挟む形態である。
ボルトはボルト固定金具上下の締めでボルト固定金具に固定され、ボルト固定
金具はパネルとボルト固定金具の間に金属フレームを挟みこむことで固定される。
実施例１と２の差異として、部分吊り子が金属フレームの下になるか、上になるか
がある。
大きさは54x23mm程度の金属フレームが林式の瓦棒の規格サイズに収まる
最大値となる。厚さ、長さは、使用する金属板種、設置気象条件から強度計算に
より各自求める必要がある。この際、摩擦によるボルト固定金具と金属フレーム
間の十分な支持力確保に足りる接触面積がとれることと、ボルトの引抜き強度
に変形しない降伏力範囲内となる設計をする。厚さは剛体近似ができる程度に
確保する必要があるが、加工性もあり、板厚目安1.6mm前後を設計の初期値と
して適宜薄くしていくことを提案する。長さは、スパナを板に潜り込ませてボルト頭
を固定操作できる条件制約もあるので、長くても150+150=300mmまでになる。

後述する実施例３では、ボルト固定金具が垂直かつ金属フレームに対して相互に
垂直となって接触面のかみ合わせ及び摩擦でボルト固定金具を固定する形になっ
ている（図７、８参照）。
（フレーム開口部が内部に折れ込むため、この折幅が十分とれる瓦棒の中空サイ
ズが大きなものに適用可能な形態である。）
ボルト固定金具はＵ字のもの１個となる。
（部品点数が減らせるが接触面が小さくなり、ずれに対しては弱くなる。）
ボルトとナットでＵ字ボルト固定金具を挟んで金具とボルトを固定したものを、金属
フレーム中央隙間に挿入し、これと部分吊り子で金属フレームを挟み固定し、さら
にパネルをのせパネルとボルト固定金具で金属フレームを締め、パネルを固定
する形態である。

後述する実施例４では、ボルト固定金具と金属フレームの接触部分が斜めかつ
相互に平行となって接触面のかみ合わせ及び摩擦でボルト固定金具を固定する形
になっている（図９参照）。ボルト固定金具は上、下、下はさらに左右に分かれ平ら
な挟み板上下で挟まれる形で、合計５個の部品が一体となることで、ボルトを固定
する金属フレーム局所でのボルト固定金具類のフレーム内への挿入を可能として
いる。ボルト固定金具上はＶ字型で中央底部平らな面にボルト穴が空いている。ボ
ルト固定金具下はボルト固定金具上の底面を櫛が組むように切断して左右それぞ
れくの字型の断面形状をしていて、組んだときの底部中央にボルト挿入用の穴が空
いている。挟み板上下はボルト固定金具下左右が組みあがった際の底面を上下から
挟む形で組まれ、中央部にボルト挿入用の穴が空いている。
ボルト固定金具下左右及び挟み板上下を組んだものを金属フレームの下から、
ボルト固定金具上を金属フレームの上から金属フレームを挟むようにしてボルトと
ナットで締めてボルトを金属フレームに固定する。この固定されたボルトにボルト
貫通用穴の空いた部分吊り子を被せ固定する。さらにボルト貫通用穴の空いた
キャップを被せ、その上にパネルを被せ、パネル固定金具とボルトで締め、固定
する形態である。

後述する実施例５では、上述の実施例４のボルト固定金具下を左右に分離せず
一個の部品としたものである。予め桟鼻から通しておく方法で用いる形態で、予設
の埋め込みボルトを長くできないため、高ナットまたは貫通めねじで上部からの
ボルトに接ぐ形態と同時にもちいる。部分吊り子もボルトだけでなく、高ナットまたは
めねじが貫通するに十分な穴を空けておき、これに通す形態となる。
実施例５は加工容易性から、板厚を薄くして、補強板を重ねることで、強度を確保
する事例でもある。この補強板は実施例４の部分吊り子を上面補強板部と側面溝板
押さえ部に分け、上面補強板部を金属フレームの広がりに対して抗力を持つよう平
らで厚くしたものである。この補強板の長さは、先述のスパナを潜り込ませる制約
がないので、摩擦支持力を確保するための金属フレームとの接触面を十分大きく
とることができる。しかし、パネルの単長幅（ボルト設置間隔）の制約から、500mm
弱が上限となる。
実施例５は板に凸凹をつける代わりに金属フレームとボルト固定金具類の接触
面積を大きくして、接触面に摩擦の大きい弾性体を挟むことで滑り止めを実現する
事例でもある。そのために、金属フレーム上面は水平部と斜め折れ込み部で構成
される。ボルト固定金具下はこれに沿うようM字状の形状となっている。

後述する実施例6では、上述の実施例5の補強板に部分吊り子の役割も与えて
一体化させている。既成のカンゴウ式瓦棒屋根材を用いない場合はこのような形状
で部品点数を削減可能である。

図１は、本発明装置の１実施例の断面図である。中空式瓦棒葺きのひとつで
ある林式瓦棒葺きのサイズにあわせたものである。

近年、改良が進み、吊り子、溝板、キャップともクリップ式の接続のものが普及
している。施工が容易になり、厚板が使えるようになった。毛細管現象による雨水
のしみこみも防止されている。さらに、近年、これら古い中空瓦棒葺きの上から
被せるタイプのものが普及している。これは、中空サイズが大きく、より大きな
フレームを埋設しより強度を確保できる可能性がある。

図２には、既存の吊り子に合わせた小さい（林式の場合と同サイズの）金属
フレームをこの段落４５に説明したリファイン・カンゴー式に適用した実施例を
示す。

図８に実施例（の断面図）を示す。リファイン・カンゴー式は、吊り子内幅が実施例２
より広いタイプもあり、より大きいフレームが収納可能となる。そのため、請求項６に
あげた、金属フレーム上部を内側へ折り込んだタイプのずり落ち防止方法をとっても
金属フレーム内面に関わる施工が容易である。
金属フレーム上部折込部分とボルト固定金具折込部分を上下から重ねることで、
部品点数も削減しながら強度を確保することができる。また、漏れた雨水を確実に
中央に集めることもできる。
軽薄通し雨樋は、棟板を被せる前に、棟側から落とすように押し込んでいけば、
比較的容易に施工可能である。

図９に実施例（の断面図）を示す。金属フレーム上面を斜めに傾斜させて折込み、
雨水を確実にプレーム内に落とし、かつ、それを金属フレーム上面と同寸法の
ボルト支持金具上下で挟み込むことで、パネル重量を金属フレーム端及びボルト
の三点で支えかつ、金属フレーム、ボルト固定金具、ボルト、パネル、キャップ、
吊り子が一体化し、パネルへの正圧、負圧どちらにも安定な構造となっている。

金属フレーム上面をボルト固定金具上下ではさみこむことで、吊り子の形状
（U字型/被せ型）によらずパネルの締め付け前にボルトが固定されることで施工性
が向上している。

ボルト固定金具下は、桟鼻を外して必要な個数通すことで施工はめんどうだが
部品点数を減らすか、ボルト固定金具下を左右に分割して、接合部を櫛状にして
組み、下から板で挟むことで、部品点数を増やしても、施工性を優先させるかを
選択することになる。
後者は実施例４で言及済みなので、前者について実施例５に後述する。

図１２に実施例（の断面図）を示す。実施例４と異なり、高ナットまたはめねじで
上からのボルトに接ぐ形となる。
事例のように対金属フレーム開口部変形補強を兼ねた補強板や、ボルト固定金具
のM字状への形状変更、金属フレーム上部を水平部と斜め折れ込み部にすること
により剛体近似可能な部品と金属フレームとの接触面を大きくし、耐候性（耐光性を
除く）の弾性素材（ゴム等）をはさむことでも滑り止めの実現は可能である（請求項６の不使用）。

図１３に実施例（の断面図）を示す。実施例5の補強板に部分吊り子の役割も与え
て一体化させている。既成のカンゴウ式瓦棒屋根材を用いない場合はこのような形状
で部品点数を削減可能である。漏水防止を弾性体に依存しなくなる利点もある。

先進的な防水性、既存工法との親和性、施工の容易性、部品点数の減少による
廉価性、寸法幅可変性による汎用性、パネル脱着容易性と撤去時の美観及び
防水性保持、とあらゆる面で利用者の満足、安心を得ることで、屋根上のパネル設置
が飛躍的に増えることが期待される。
緩斜面屋根への設置が可能となることで、東西緩斜面屋根への設置が可能となり、
日本全体の太陽光発電パネル設置可能面積の拡大につながる。東西屋根は短期的
な投資回収には南北屋根の南面のみ設置よりも不利ではあるが、長期的には対投
資経済効果が逆転して有利になる。
今後の建築が安易に南北屋根とならぬよう、早期の発明の権利化、開示、実施が
求められる。
太陽光発電パネルのほかにも、各種構造物をフレーム及びフレームと野地板、
垂木接続部が耐える負荷範囲の中で設置可能である。

新設部材
１ 金属フレーム
１−１ 上面補強板
２ ボルト固定金具上
２−１ V字ボルト固定金具上
３ ボルト固定金具下（左/右）
３−１ V字ボルト固定金具下（左/右）
３−１−１ V字ボルト固定金具下左
３−１−２ V字ボルト固定金具下右
３−２ V字ボルト固定金具下挟み板
４ 組みレール角
５ パネル支持ボルト
６ 金属フレーム留めビスネジ
７ ゴム支持
８ ゴムパッキング（ボルト用穴あり）
８−１ ゴムパッキング（穴なし）
９ フレーム内軽薄通し雨樋
９−１ フレーム内軽薄部分雨樋

周辺部材
１０ テープ状シリコンシール
１１ テープ状シリコンシール貼付用専用工具

既成部材
１２ 垂木
１３ 野地板
１４ 防水アスファルトシート
１５ 溝板
１６ 部分吊子
１６−１ 上面補強板部
１６−２ 側面溝板押さえ部
１７ キャップ
１８ パネル
１９ パネル固定金具
２０ 高ナット

Claims (7)

1. 瓦棒葺き溝板など立て板加工により、側面が防水された屋根の立て板の間に板押さ
   え用吊子及び、パネル設置用の金属フレームを埋め込み、金属フレーム底部で垂木
   まで貫通させビス固定した上にシーリング防水し、ボルトを設置した組みレール
   及びボルト固定金具を金属フレームに通し、立て板、吊り子及び穴あけ済キャップ
   のクリップ止めで側面防水することとした、これら吊子、金属フレーム、組みレール、
   固定金具を固定具として使用する各種構造物の設置方法
2. 金属フレームが、Ｃ字型のカーテンレールタイプで、かつボルトを接続する上部
   組みレール及びボルト固定金具が組み立て式で、ボルト設置金具位置を可動とする
   こととした請求項１に記載の各種構造物の設置方法
3. キャップの穴に対して、ボルト穴付ゴムパッキングで、簡易防水、パネル支持、
   及びパネル及びキャップの固定締め付け強度を確保することとした請求項１に記載
   の各種構造物の設置方法
4. テープ状シリコンシール貼付用専用工具によるＣ型フレーム底部の防水施工性を
   向上させることとした請求項２に記載の各種構造物の設置方法
5. 金属フレーム内部を通しまたは部分軽薄雨樋で繋ぐことによる施工性向上及び
   防水性を確保することとした請求項１に記載の各種構造物の設置方法
6. 金属フレーム上面部分をプレス加工等で凸凹にして、または上部開口部を鋸状
   にしてフレーム内部に折り込み、ボルト固定金具をプレス加工等で凸凹を作った
   ものと噛み合わせることによるパネルのずり落ちを防止することとした請求項１に記載
   の各種構造物の設置方法
7. 請求項１または２または６に記載の方法により構成された固定具

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