JP4870241B1 - 太陽光発電パネルの取付け構造 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電パネルを瓦葺きのように傾斜した屋根でも堅牢に後づけ可能で、かつ屋根葺き材が違って支持ボルトの取付け位置がまちまちであっても対応できる構造を実現する。
【解決手段】架台をスライドさせて位置合わせしてから、支持ボルトに固定するので、太陽光発電パネルと架台との位置合わせが容易であり、作業性が良い。従って、支持ボルトの取付け位置がまちまちであっても、容易に勾配方向に対応できる。勾配と直角方向には、パネルの上端又は下端を押さえるクランク型の押さえ帯鈑のボルト挿通孔を、勾配と直角方向のスリット孔にしてある。また、スリット側の座がねを四角いＬ形としたので、接触面積が増え、押さえが確実となる。
【選択図】図１

Description

原子力発電の安全性が問題になるに伴い、風力発電や太陽光発電に対する期待が増えて来ている。ところが、日本は地震国であり、また台風や津波などの災害も多いので、三角に傾いた屋根に太陽光発電パネルを取付けるには、高い取付け強度が要求される。

特許文献１に記載のように、所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物を設置する場合、締着具や瓦の破損を防止でき、取り外す瓦を少なくできる屋根上載置物用ラック取付構造、ラック取付金具及びラック取付方法を提供するべく、屋根下地材にプレート部とネジ孔とを有するベースプレートが固定され、ベースプレート上に挿通孔が形成された孔あき瓦が敷設され、支持ボルトが挿通孔に挿通されるとともにネジ孔に螺着され、支持ボルトにラック取付プレートがそのラック取付部を勾配上方へ延出するよう固定され、支持ボルトの軸線とプレート部上面との第１交点を通る鉛直線とラック取付部上面又はその延長面との第２交点と、支持ボルトの軸線とラック取付部上面又はその延長面との第３交点との距離より、ラック取付部に固定される縦ラックの固定位置と前記第２交点との距離が小さい構造が提案されている。

特開2005−315018

しかしながら、このような構造では、太陽光発電パネルを傾斜した屋根に堅牢に取付けることが不可能であり、また中古の住宅に後づけで太陽光発電パネルを敷設する場合は、支持ボルトを取付ける際の位置精度が落ちるが、支持ボルトの取付け位置が狂うと対応できない。
特に、日本瓦葺きに限らず、スパニッシュ瓦などの各種洋瓦、琉球瓦を用いて葺いたり、スレート葺き屋根など様々であるが、このような屋根葺き材の違っても対応できる取付け構造が望まれる。
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、太陽光発電パネルを瓦葺きのように傾斜した屋根でも堅牢に後づけ可能で、かつ屋根葺き材が違って支持ボルトの取付け位置がまちまちでも対応できる構造を実現することにある。

請求項１は、屋根に立てた支持ボルトを、太陽光発電パネルを取付ける架台に屋根の勾配方向に形成してあるスリットに挿通した状態で、上下からコ字形押さえ鈑で把持し、前記支持ボルトに取付けたナットで締め着け固定してなる太陽光発電パネルの取付け構造であり、支持ボルトが貫通したスリットが有るので、架台をスライドさせることで位置合わせしてから、固定する。

請求項２は、前記の架台の長さを、１段用、２段用、３段用の３種類だけ用意しておき、これら以外の段は、前記の既存の最小の長さを連結して増やして成ることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電パネルの取付け構造である。

請求項３は、前記コ字形押さえ鈑の、ボルト挿通孔を中心とする半球状に形成して、強度を堅牢にしてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電パネルの取付け構造である。

請求項４は、瓦葺きの場合に、瓦の最高部位に、支持ボルトの貫通できるボルト孔を開けてあり、垂木の無い部位は、垂木に支持される補助垂木を設けて、前記支持ボルトを立てることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の太陽光発電パネルの取付け構造である。

請求項５は、スレート葺きの屋根において、垂木の無い部位は、スレートの上に補強板を設けて、前記補強板の上に前記支持ボルトを立てることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の太陽光発電パネルの取付け構造である。

請求項６は、太陽光発電パネルの勾配方向の上端又は下端を押さえるクランク型の押さえ帯鈑のボルト挿通孔を、勾配と直角方向のスリット孔にすると共に、前記クランク型の押さえ帯鈑を押さえる座がねを四角いＬ形としたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の太陽光発電パネルの取付け構造である。

請求項７は、太陽光発電パネルの勾配方向の上端と下端間の中間は、クランク型の押さえ帯鈑を背中合わせに一体化して溝型にしたダブル押さえで一度に押さえると共に、その溝底に開けるボルト挿通孔を、勾配と直角方向のスリット孔とし、その押さえ座がねを四角い形状としたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の太陽光発電パネルの取付け構造である。

請求項１によると、架台をスライドさせて位置合わせしてから、支持ボルトに固定するので、太陽光発電パネルと架台との位置合わせが容易であり、作業性が良い。従って、支持ボルトの取付け位置がまちまちであっても、容易に勾配方向に対応できる。

請求項２のように、架台の長さを、１段用、２段用、３段用の３種類だけ用意しておけば、これら以外の大きな段は、前記の既存の最小の長さを連結して増やすことで実現でき、大きな架台を用意する必要が無く、広いスぺースを必要としない。

請求項３のように、前記コ字形押さえ鈑を、ボルト挿通孔を中心とする半球状に形成して、強度を堅牢にすることにより、コ字形押さえ鈑の反りを防いで、強固に固定できる。

請求項４のように、瓦葺きの場合に、雨水の溜まり難い最高部位に、支持ボルトの貫通できるボルト孔を開けてあるので、コーキングしたり、弾性材を挟むことで、容易に雨漏り対策をできる。
また、垂木の無い部位は、垂木に支持される補助垂木を設けて、前記支持ボルトを立てるので、任意の位置に支持ボルトを立てることができる。

スレート葺きの屋根における垂木の無い部位は、請求項５のようにスレートの上に補強板を設けて、この補強板の上に支持ボルトを立てることにより、任意の位置に支持ボルトを立てることができる。

請求項６のように、太陽光発電パネルの勾配方向の上端又は下端を押さえるクランク型の押さえ帯鈑のボルト挿通孔を、勾配と直角方向のスリット孔にしたので、屋根の勾配と直角方向にも、クランク型の押さえ帯鈑の位置が太陽光発電パネルの上端又は下端と合うように位置決めできる。従って、支持ボルトの取付け位置が少々狂ったり、まちまちであっても支障は生じない。
また、前記クランク型押さえ帯鈑を押さえる座がねを四角いＬ形としたので、スリット孔つきのクランク型押さえ帯鈑との接触面積が増え、押さえが確実となる。座がねをＬ形としたので、クランク型押さえ帯鈑とピッタリ重ねることで、位置合わせが容易になる。

請求項７のように、太陽光発電パネルの勾配方向の上端と下端間の中間は、クランク型の押さえ帯鈑を背中合わせに一体化して溝型にしたダブル押さえで一度に押さえると共に、その溝底に開けるボルト挿通孔を、勾配と直角方向のスリット孔としたので、屋根の勾配と直角方向にも、溝型のダブル押さえの位置が太陽光発電パネルの中間位置と合うように位置決めできる。従って、支持ボルトの取付け位置が少々狂ったりまちまちであっても、支障は生じない。
また、溝底にスリットを有するダブル押さえの押さえ座がねを四角い形状としたので、スリット孔つきのダブル押さえと座がねとの接触面積が増え、溝底にスリットを有するダブル押さえの固定が確実となる。

屋根ふき材として瓦を用いた例を示す、垂木方向の正面図である。 図１の例の側面図である。 補助垂木の取付け構造を示す平面図である。 支持ボルトの挿通部品を示す側面図である。 架台の平面図とＡ−Ａ拡大断面図と側面図であり、支持ボルトが相対的にスライド可能なスリットを示している。 架台を設置して太陽光発電パネルを敷設可能にした状態の平面図と側面図である。 太陽光発電パネルの下端と上端を押さえるクランク型の押さえ帯鈑を示す側面図と斜視図である。 太陽光発電パネルの勾配方向の中間を押さえるダブル押さえを示す側面図と斜視図である。 スレート葺き屋根に適した工法を示す、垂木方向の正面図である。 図９の例の側面図である。 スレート葺き屋根に重ねる補強板を示す平面図である。 コ字形押さえ鈑を強化した実施形態を示す断面図である。

次に本発明による太陽光発電パネルの取付け構造が実際上どのように具体化されるか実施形態を詳述する。図１は、屋根ふき材として瓦を用いた例の正面図であり、図２はその側面図である。１…は屋根をふく際に用いる垂木であり、普通約４５ｃｍ間隔に配置され、棟側が高くなるように傾斜している。
この垂木１…の真上に太陽光発電パネルの支持ボルトを立てられれば良いが、垂木１…の位置から外れることが多いので、その場合に備えて、例えば約９ｃｍ幅、板厚約４.5ｃｍの補助垂木２を設ける。

この補助垂木２は、支持ボルトＢを配置すべき位置だけに予め図３のように取付ける。すなわち、Ｌ型金具Ｌを垂木１と補助垂木２の側面に木ビス３や釘で固定した状態で、図１、図２のように、野地板４や防水用の下葺き材（ルーフィング）５を敷設し、その上から、前記の補助垂木２の上面に支持鈑６の外周寄りの複数か所を木ビス７や釘で固定する。
なお、補助垂木２は、屋根裏からも取付け可能なため、屋根を新築するとき以外にも適用できる。

図４のように、支持鈑６の中央をプレスして上側に一部押し出し成型した状態で、押し出し部に支持ボルトＢの通る孔を開けてメネジを切って支持ボルトＢを下側から螺入すると共に、ナット７、下押さえコ字鈑８、スライド式の太陽光発電パネル取付け架台９、上押さえコ字鈑１０、ナット１１の順に挿通される。なお、Ｗはワッシャーである。

瓦１２に予め開けたボルト孔とキャップ１３に支持ボルトＢを挿通してから、図４で示した各部品に挿通する。キャップ１３は、瓦１２のボルト孔から雨漏りしないように、クロロプレンゴムなどの弾性材から成るリング状体であり、瓦１２の上面の凸面に合わせて成型するのが良いが、弾性に富んでいる場合は弾性で強制的に凸面に添う形状に変形させてもよい。
なお、瓦１２のボルト孔と支持ボルトＢ間をコーキング材で埋めたり、リング状キャップ１３の外周をコーキングして瓦１２との隙間を埋めることで雨漏りを確実に防止できる。
このように、瓦１２と支持ボルトＢ間をコーキングしたり、弾性のリング状キャップ１３を瓦の山部に被せているので、瓦１２に荷重が集中したり、地震等の際に支持ボルトＢからの力で瓦１２が割れたりするのを防止できる。

太陽光発電パネルを取付けるための架台９は、下押さえコ字鈑８と上押さえコ字鈑１０との間に緩く挟んた状態で、スライドさせて、太陽光発電パネルの取付け位置に合わせてから、上側のナット11を締めて、固定する。
従って、Ｃ型鋼から成る架台９からボルト上端が突出するが、太陽光発電パネルの裏面に入り込んで隠れるので支障は生じない。
図５(1)(3)は架台９の平面図と側面図であり、Ｃ型鋼を伏せて成る架台９の天井面に屋根勾配方向に開けたスリットｓ中を支持ボルトＢが相対的にスライド可能となっている。Ｈはボルト孔で、中央のボルト孔Ｈは図８のボルトｂ２の挿通用、左端のボルト孔Ｈは図７のボルトｂ１の挿通用である。
図６は、このような架台９…を設置して太陽光発電パネルを敷設可能にした状態の平面図と側面図であり、勾配方向に拡張するためにジョイント金具１４を側面に取付けて連結してある。図５(3) のボルト孔14ｈは、ジョイント金具１４の取付け用である。

図のような支持ボルトＢを屋根の勾配方向に２組取付けることで、１つの太陽光発電パネルを敷設する。しかし実際には、複数段の太陽光発電パネルを敷設できるように、架台９は複数の太陽光発電パネルを載置できる長さを有しており、足りない場合は、ジョイント金具１４で繋いで使用する。
このような架台９…の左右１対を前記のようにして屋根に取付けて、架台９…の上に太陽光発電パネルＰを載置することで敷設する。従って、図６の実施形態では、左右２列、勾配方向に４段敷設してあるので、総計で８枚の太陽光発電パネルを敷設できる。
なお、太陽光発電パネルを屋根勾配と直角方向に増設する場合は、上下のジョイント金具１７を左右のクランク型の押さえ帯鈑15・15同士の内側に取付けて連結する。

この太陽光発電パネルＰの勾配方向の下端と上端は、図７(1)(2)のようなクランク型の押さえ帯鈑１５で押さえている。
帯鈑１５は、図７(2）のようにクランク型に形成され、かつ目隠しとなるスカート部15１を有し、Ｃ型鋼から成る架台９を隠している。
クランク型の押さえ帯鈑１５の取付け辺１５２には、屋根の勾配方向と直角方向に５〜２５ｃｍの長いスリット15ｓを形成してある。なお、１５３は立ち上がり部、１５４はパネル押さえである。

２２は四角い座がねであり、前記スカート部15１と重なるＬ型部２３を一体に形成されている。このように、座がね２２が四角いので、スリット15ｓつきのクランク型の押さえ帯鈑１５の取付け辺１５２との接触面積が大きく、強固に確実に固定できる。また、Ｌ型に形成されているので、スカート部15１と重ねることで、四角座がね２２の位置決めは容易である。なお、通常の円形のワッシャーＷは省いてもよいし、併用してもよい。
このように、屋根の勾配と直角方向には、クランク型の押さえ帯鈑１５の取付け辺１５２に５〜２５ｃｍもの長いスリット15ｓを形成してあるので、瓦の１〜２山程度も支持ボルトＢの取付け位置が狂っても容易に対応でき、施工が簡便になる。また、長いスリット15ｓを形成したために強度が低下しても、Ｌ型の座がね２２で補強される。
なお、クランク型押さえ帯鈑の凹角部には、水抜き孔ｈを形成してあるので、特に太陽光発電パネルＰの勾配方向の上端を押さえる際に雨水が溜まらず有効である。

勾配方向の中間は、図８のように、クランク型の押さえ帯鈑１５を背中合わせに一体化して溝型にしたダブル押さえ１６で押さえている。すなわち、勾配方向に隣接するパネルＰ・Ｐの下端と上端を一つの部品１６で一度に押さえている。
このダブル押さえ１６の溝底に開けたボルト挿通孔を５〜25ｃｍのスリット孔１６ｓとし、かつその押さえ座がね２４を四角い形状としてある。従って、屋根の勾配と直角方向にも、溝型のダブル押さえ１６の位置が太陽光発電パネルＰの中間位置と合うように容易に位置決めでき、支持ボルトＢの取付け位置が少々狂っても支障は生じない。

押さえ座がね２４を四角い形状としたので、スリット孔16ｓつきのダブル押さえ１６と座がね２４との接触面積が増え、溝底にスリット16ｓを有するダブル押さえ１６の固定が確実となり、強固に固定できる。
なお、上下に隣接する太陽光発電パネルＰ・Ｐとダブル押さえ１６の端部同士が位置合わせされていないと見苦しいので、強制的に位置合わせできるように、ダブル押さえ１６の両端に当接する鉛直壁とダブル押さえ１６の下に潜り込んでネジ止めされ、かつ位置合わせ用のスリットを有する底板２５とでＬ型に形成した強制板を備えている。
このように、勾配方向にはスリットｓで、勾配と直角方向にはスリット15ｓ、16ｓで位置ずれを吸収できるので、地震の際の遊びが各方向にでき、万一の際の破壊防止も可能となり、地震国である我が国に最適である。
前記のパネル押さえ１５、１６は、太陽光発電パネルの寸法に合わせて作製されているので、複数列の太陽光発電パネルを敷設する場合は、ジョイント金具１７で連結することになる。

図９以下は、スレート葺き屋根に適した工法であり、スレート屋根ふき材１８の上に、例えば図１１のように、コンパネベニア板などから成る補強板１９を重ねて、その垂木１…側の左右を木ビス２０…で固定する。なお、この補強板１９の周囲はコーキング材２１で雨漏りを防止する。
次いで、ブチル等から成る防水テープｔを下面に貼った支持鈑６を木ビスや釘で補強板１９に固定する。
支持ボルトＢをナット７、ワッシャーＷ、下押さえコ字鈑８、スライド式の太陽光発電パネル取付け架台９、上押さえコ字鈑１０、ワッシャーＷ、ナット１１の純に挿通して仮り止めした状態で、架台９をスライドさせて位置合わせしてから、上側のナット１１を締めて固定する。
このようにスレート葺き屋根の場合は、スレートの上に支持ボルトを立てるので、新築、中古を問わずに適用できる。

下押さえコ字鈑８と上押さえコ字鈑１０は、コ字状に成型しただけでは、ナット１１を締めた際に、図12(1) のように反ってしまって、架台９を確実に把持できない、という問題が有る。
これを防止するには、図12(2) のように、コ字形押さえ鈑８、１０の中央の、ボルト孔10Ｈを中心とする半球状に形成して、強度を強化するのがよい。すなわち、ボルト孔10Ｈと架台９を把持する部位の間を半球状に形成して、強度を増加させるのである。その結果、ナット１１を充分に締め着けることができる。
以上

以上のように、本発明によると、瓦葺きのように傾斜した屋根でも堅牢に太陽光発電パネルを取付けることが可能となり、また中古住宅に後づけで太陽光発電パネルを敷設する場合でも、ラフな位置合わせで足り、台風や地震の多い日本でも太陽光発電の普及がより一層促進される。

１… 垂木
２ 補助垂木
Ｂ 支持ボルト
Ｌ Ｌ型金具
４ 野地板
５ 防水用の下葺き材
６ 支持鈑
７・１１ ナット
８・10 コ字形押さえ鈑
９ 架台
１２ 瓦
１３ リング状弾性キャップ
Ｐ 太陽光発電パネル
１４ ジョイント金具
１５ クランク型の押さえ帯鈑
１６ 溝型のダブル押さえ
ｓ・15ｓ・16ｓ スリット
１８ スレート屋根ふき材
１９ 補強板

Claims (7)

1. 屋根に立てた支持ボルトを、太陽光発電パネルを取付ける架台に屋根の勾配方向に形成してあるスリットに挿通した状態で、上下からコ字形押さえ鈑で把持し、前記支持ボルトに取付けたナットで締め着け固定してなる太陽光発電パネルの取付け構造。
2. 前記の架台の長さを、１段用、２段用、３段用の３種類だけ用意しておき、これら以外の段は、前記の既存の最小の長さを連結して増やして成ることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電パネルの取付け構造。
3. 前記コ字形押さえ鈑の、ボルト挿通孔を中心とする半球状に形成して、強度を堅牢にしてあることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽光発電パネルの取付け構造。
4. 瓦葺きの場合に、瓦の最高部位に、支持ボルトの貫通できるボルト孔を開けてあり、垂木の無い部位は、垂木に支持される補助垂木を設けて、前記支持ボルトを立てることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の太陽光発電パネルの取付け構造。
5. スレート葺きの屋根において、垂木の無い部位は、スレートの上に補強板を設けて、前記補強板の上に前記支持ボルトを立てることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３に記載の太陽光発電パネルの取付け構造。
6. 太陽光発電パネルの勾配方向の上端又は下端を押さえるクランク型の押さえ帯鈑のボルト挿通孔を、勾配と直角方向のスリット孔にすると共に、前記クランク型の押さえ帯鈑を押さえる座がねを四角いＬ形としたことを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の太陽光発電パネルの取付け構造。
7. 太陽光発電パネルの勾配方向の上端と下端間の中間は、クランク型の押さえ帯鈑を背中合わせに一体化して溝型にしたダブル押さえで一度に押さえると共に、その溝底に開けるボルト挿通孔を、勾配と直角方向のスリット孔とし、その押さえ座がねを四角い形状としたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれかに記載の太陽光発電パネルの取付け構造。

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