JP5469442B2 - ソーラパネルの屋根上設置設備、及び、ソーラパネルを屋根上に設置する設置方法 - Google Patents

ソーラパネルの屋根上設置設備、及び、ソーラパネルを屋根上に設置する設置方法 Download PDF

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Description

本発明は、ソーラパネルの屋根上設置設備に関し、特に、瓦やトタン板等の傾斜屋根において、屋根材や野地板を傷つけることのない簡単な構造のソーラパネルの屋根上設置設備に関する。さらに、本発明は簡単な方法により、瓦やトタン板等の屋根において、ソーラパネルを屋根上に設置する設置方法にも関する。
さらに本発明は、本発明の一部の技術を利用することにより、瓦やトタン板等の屋根以外の傾斜屋根においても、また屋上が水平な屋根の建物や、複雑な地表面形状の土地に対しても、ソーラパネルを設置する際に、適用可能な発明の広がりを持っているものである。
日本では、家庭のエネルギー消費の約3割は給湯に使われているため、太陽の熱を給湯に利用すれば家庭で使われるエネルギーを大きく削減可能なことから、従前は、太陽熱温水器に代表される太陽の熱エネルギーを給湯や、冷暖房に利用する太陽熱利用技術が普及していた。しかし、近年では太陽熱温水器の設置の新規設置件数は減少してきている。
それに対して、近年では、太陽電池を利用し、太陽光のエネルギーを直接的に電力に変換する発電方式が、ソーラ発電とも呼ばれ、需要を急激に伸ばしている。現在では、ソーラパネルが規格品として売り出されるようになってきている。しかしながら、そのソーラパネルを一般家庭用として使用する場合には、一般的には屋根上に取り付けることになることから、その設置設備は構造が複雑で、設置方法も屋根上での困難な作業を必要とするものである。
本発明は、その問題解消のために提案されたものであり、瓦やトタン板等の屋根にソーラパネルを設置する際において、構造が簡単な設置設備の構造、及び、設置作業が容易なソーラパネルの設置方法を提供するものである。
さらに、本発明は更なる広がりとして、ソーラパネルの設置設備としての規格化も可能な構造を提供しようとするものであり、瓦やトタン板等の傾斜屋根に限らず、屋上が水平な屋根の建物や、複雑な地表面形状の土地に対しても適用可能で、且つ、如何なるメーカのソーラパネルであっても設置可能にする設置設備の構造及び設置方法を提供するものである。
従来の屋根の上へのソーラパネルの設置設備及び設置手法としては、(1)屋根の構造そのもの或いは屋根全体に設置設備を取り付けるもの、(2)野地板等にボルト等の固定手段により固定するもの、(3)特殊の瓦等を用いるもの等に分類される。
特開2001−90291号公報(特許文献1)には、屋根の勾配面に孔を開けたり、そこに葺いた瓦やスレート等の屋根部材に一切傷を付けたりすることなく、しかも高い強度でソーラパネルを屋根上に搭載し保持することを目的とし、ソーラパネル屋根搭載用架台は、棟の両側にある屋根の軒先で屋根構造部材に取り付けられた軒先連結部材と、屋根の勾配に沿って縦に配置されると共に、屋根の一方の軒先側で一方の軒先連結部材に下端が連結され、屋根の棟側で上端連結部材を介して他方の軒先連結部材に上端が連結された縦ラックと、この縦ラックを屋根の上に支持するラック支持部とを有し、その縦ラック上にソーラパネルを取り付ける技術が開示されている。
特表2002−523659号公報(特許文献2)には、太陽電池パネルなどのアレイを傾斜した又は平坦な屋根の上にモジュール性の利点を損ねること無く且つ適正なコストで、取り外し可能に正確に実装するための方法及び装置を提供することを目的とし、太陽電池パネルを実装するためのサポート要素は、1つの長細部材と2つの横方向部材とを有し、締め具ストラップを介して屋根に固定され得る。隣接するサポート要素は、係合手段を介して固定並置関係にて接続され、モジュール状の枠組みを形成する。各サポート要素は、パネルを取り外し可能に係合する手段を有している。横方向部材は、長細部材の中心と何れかの端との間の途中に位置しており、サポート要素を様々な長さの千鳥状の列に接続することによって、三角形状又はダイアモンド形状の枠組みをオプション的に形成することができる技術が開示されている。
特開2009−091811号公報(特許文献3)には、屋根の勾配方向に沿って間隔をあけて固定される固定ボルトが垂直に固定された固定部材と、固定部材により屋根にその勾配方向に沿って固定されるC形鋼からなる縦フレームと、縦フレーム上にこれと直交して固定されるハット形鋼からなる横フレームと、最上段の横フレームと屋根の棟との間に取り付けられる棟カバーとを備え、ソーラパネルは、横フレーム間に取り付けられ、棟カバーの下端部は、最上段の横フレームに通気部材を介して固定される技術が開示されている。
特開2002−227353号公報(特許文献4)には、水平面状の固定面と、固定面の先端を上方に突出した立ち上がり面とから形成した固定部材と、垂直平面状の挿入片と、挿入片の途中を両外側方に突出した載置面と、先端を両外側方に突出した係止面とから形成した載置部材と、水平面状のカバー化粧面と、カバー化粧面の両端縁を内側方に突出した下面と、下面とカバー化粧面とから形成した係止溝とから形成した係止兼カバー部材とからなり、外装材の目地部間隙に固定部材の固定面を挿入し、反対の目地部間隙にも他の固定部材の固定面を挿入して固定し、固定部材の係止面に係止兼カバー部材の係止溝を挿入し、パネルを固定部材の載置面と係止面間の空間に挿入し、その後、係止兼カバー部材の下端部のカバー化粧面部分を下方に折り曲げてパネルを固定するパネル取付構造が開示されている。
特開平06−146512号公報(特許文献5)には、複数の太陽電池パネルを平面状に並べて固定するソーラ収納フレームと、一端側に冠側固定部及びその他端側に庇側固定部を有する第一縦方向アングル部材と、一端側に冠側固定部を有する第二縦方向アングル部材と、これら第一及び第二の縦方向アングル部材にそれぞれ交差させて連結され、その一端側に母屋側固定部を有する横方向アングル部材と、上記縦方向アングル部材及び/又は横方向アングル部材とソーラ収納フレームとの間を連結し、ソーラ収納フレームを縦方向アングル部材に対して傾斜角度調節可能に支承するソーラ収納フレーム支承部材とからなる架台装置が開示されている。
特開2003−082824号公報(特許文献6)には、ソーラパネル等の取付装置は、下部の化粧スレートと上部の化粧スレートとの間に挿入される挿入部と、野地板に固定される固定部と、挿入部の一端から立上がり部を経由して固定部の方向に折り返された支持部とを有し、該支持部は野地板と平行になるように形成され、取付手順としては、化粧スレートが野地板に敷設された後、その上に化粧スレートが重なり代を有して敷設されるが、その列の所定の位置に挿入部が接するように置かれ、ビスによって固定部が野地板に固定され、この後、化粧スレートの列が順次重なり代を有して敷設する技術が開示されている。
特開2008−303599号公報(特許文献7)には、ALCパネルの表面に防水シートが敷設された陸屋根に後付けで物品を支持する支柱を垂直に取り付ける構造であって、物品を支持する支柱は、筒体と、該筒体の外径よりも大きい底板とを有し、該底板の下面に水平調整材となるウレタン材を挟み込んで受け板を接合すると共に、既存の防水シート上に受け板を載置し、筒体の内側から、底板、水平調整材となるウレタン材、受け板、既存の防水シートを貫通してALCパネルに対してビスを打ち込んで固定した構成が開示されている。
特開平06−158792号公報(特許文献8)には、少なくとも2個の瓦本体を屋根水平方向の使用状態になるように一体形成するとともに、瓦本体の表面上の所定位置に上方に向けて延設され屋根上に取り付けられる構造体の取付け部を有した突設部を瓦本体に一体形成した技術が開示されている。
また、非特許文献においても、多くのソーラパネルの設置技術の紹介はされているが、いずれにおいても専門家による本格的な設置工事を必要としている。これらの工事では、特定のメーカ或いは特定のソーラパネルによって設計された特定の設置設備と特定の設置方法が要求される。以下に非特許文献1乃至非特許文献3として開示する。
特開2001−90291号公報 特表2002−523659号公報 特開2009−091811号公報 特開2002−227353号公報 特開平06−146512号公報 特開2003−082824号公報 特開2008−303599号公報 特開平06−158792号公報
http://www.kyocera.co.jp/solar/select/kouji.html http://www.ishino.jp/taiyou.html http://www.ec−next.net/solar.html
本発明が解決しようとする課題は、瓦或いはトタン板等の傾斜屋根に対して、屋根に載せられた瓦或いはトタン板等及び野地板を傷つけることなく、簡単な構造のソーラパネルの屋根上設置設備を提供すること、及び、専門家による本格的な設置工事を必要としない容易なソーラパネルの屋根上設置方法を提供することである。
さらに、本発明が解決しようとする課題は、どこのメーカの製造によるソーラパネルであっても、又はどのようなサイズのソーラパネルであっても、パネルの裏面に取り付け用の穴が開いていれば設置が可能なソーラパネルの屋根上設置設備を提供することである。勿論、設置用の穴が開いていなければ、設置用の穴を形成すれば設置が可能である。
発明のソーラパネルの屋根上設置設備は、屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具を備え、該複数の屋根止め金具間にレールを渡し、該レールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させ、該ソーラパネル支持ポストにソーラパネル保持枠を取り付け、前記複数の屋根止め金具が、下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具とからなり、下側端屋根止め金具及び上端部屋根止め金具共に屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入するように構成されたことを特徴とする。
発明のソーラパネルの屋根上設置設備は、屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具を備え、該複数の屋根止め金具間にレールを渡し、該レールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させ、該ソーラパネル支持ポストにソーラパネル保持枠を取り付け、前記複数の屋根止め金具が、下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具とを備え、更に、該下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具の間に配置した中間部屋根止め金具を備えており、下側端屋根止め金具、中間部屋根止め金具及び上端部屋根止め金具共に屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入するように構成されたことを特徴とする。
本発明のソーラパネルの屋根上設置設備は、屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具間に、該屋根止め金具に対して略水平方向に固定された複数本の丸棒を挿入することによってレールを渡して固着し、該レールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させ、該ソーラパネル支持ポストにソーラパネル保持枠を取り付けたことを特徴とする。
さらに、本発明のソーラパネルの屋根上設置設備は、前記ソーラパネル支持ポストの一端部にはアッパー金具が形成され、該アッパー金具によって前記ソーラパネル保持枠が取り付けられ、前記ソーラパネル支持ポストの他端部にはアンダー金具が形成され、該アンダー金具によって前記レールに前記ソーラパネル支持ポストが取り付けられるように構成されたことを特徴とする。
さらに、本発明のソーラパネルの屋根上設置設備は、前記ソーラパネル支持ポストの一端部のアッパー金具が、開閉する複数の羽根板と固定ナットによって前記ソーラパネル保持枠を挟持して保持するように構成されたことを特徴とする。
さらに、本発明のソーラパネルの屋根上設置設備は、前記ソーラパネル支持ポストの他端部のアンダー金具が、底部が概略楕円形の台座部によって構成されたことを特徴とする。
発明のソーラパネルを屋根上に設置する設置方法は、
(a)複数の屋根止め金具を屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する段階と、
(b)該複数の屋根止め金具の間にレールを渡して固定する段階と、
(c)ソーラパネル保持枠に複数本のソーラパネル支持ポストを挟持して取り付ける段階と、
(d)該複数本のソーラパネル支持ポストを挟持して取り付けたソーラパネル保持枠を前記レールに対して立設して取り付ける段階と、からなり、
前記(a)の段階において、複数の屋根止め金具が下側端屋根止め金具、中間部屋根止め金具及び上端部屋根止め金具とからなっており、該下側端屋根止め金具、中間部屋根止め金具及び上端部屋根止め金具共に屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入するように構成したことを特徴とする。
本発明は、屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根の傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具を用いるものであるために、瓦或いはトタン板等及び野地板を傷つけることなく、極めて構造が簡単で、且つ簡便な手法によりソーラパネルを屋根上に設置することが可能なものである。
さらに本発明は、下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具とを備え、更に、該下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具の間に中間部屋根止め金具を備えることを可能にしたことにより、必要に応じて必要数の中間部屋根止め金具を追加するだけで、屋根上に設置するソーラパネルの枚数に応じたソーラパネルの屋根上設置設備及び設置方法が提供できるものである。
さらに本発明は、レールを隣接する屋根止め金具の間に渡して固着し、そのレールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させて、その複数のソーラパネル支持ポストによりソーラパネル保持枠を取り付けるようにしたために、何れのメーカのソーラパネルであってもその取り付け位置に応じた位置に対応してソーラパネル支持ポストを配置することができるので、極めて汎用性の高いソーラパネルの屋根上設置設備及び設置方法が提供できるものである。
さらに本発明は、ソーラパネル支持ポストの一端部のアッパー金具が、開閉する複数の羽根板と固定ナットによってソーラパネル保持枠を挟持して保持するように構成していることから、ソーラパネル支持ポストに対するソーラパネル支持ポストの装着作業が極めて簡便なものである。
さらに本発明は、レール及びソーラパネル支持ポストを規格化することによって、より汎用性の高いソーラパネルの屋根上設置設備及び設置方法が提供できるものである。
本発明の実施例であるソーラパネルの屋根上設置設備の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明の実施例であるソーラパネルの屋根上設置設備に用いる下端部屋根止め金具の構成を示す斜視図であり、(A)は前方斜視図、(B)は後方斜視図である。 (A)は下端部屋根止め金具の構造を示す側面図であり、(B)はその背面図である。 本発明の実施例の部屋根止め金具に用いられる開閉機構を駆動する構成の一実施例を示す図であり、(A)は全体構成断面図であり、(B)は(A)のB−B断面図であり、(C)は(B)のC−C断面図である。 本発明の実施例の部屋根止め金具に用いられる開閉機構を駆動する別の実施例の構成を示す一部を断面した側面図である。 (A)は、本発明の実施例であるソーラパネルの屋根上設置設備に用いる中間部屋根止め金具の構成を示す前方斜視図であり、(B)は上端部屋根止め金具の構成を示す前方斜視図である。 本発明の実施例であるソーラパネルの屋根上設置設備に用いるレールの構成を示す斜視図である。 (A)は、本発明の実施例であるソーラパネルの屋根上設置設備に用いるソーラパネル保持枠の裏面の構成を示す外観斜視図であり、(B)は(A)のB−B断面図である。 (A)は、本発明の実施例であるソーラパネルの屋根上設置設備に用いるソーラパネル支持ポストの全体構成を示す外観斜視図であり、(B)は、台座部の詳細形状である。 (A)は、本発明の実施例であるソーラパネル支持ポストをソーラパネル保持枠へ挿入したときのアッパー金具の構成を示す一部断面図であり、(B)は、(A)の矢印B方向から見た要部の底面図である。 (A)は、本発明の実施例であるソーラパネル支持ポストをソーラパネル保持枠に挟持したときのアッパー金具の構成を示す一部断面図であり、(B)は、(A)の矢印B方向から見た要部の底面図である。 (A)(B)(C)は、本発明の実施例であるアッパー金具の羽根板の開閉状態を示す図である。 本発明の実施例のソーラパネル支持ポストの構成を示し、アッパー金具によってソーラパネル保持枠を挟持し、且つ、アンダー金具によってレールに対して立設した状態を示した断面図である。 本発明の実施例であるソーラパネル支持ポストのアンダー金具部をレールに対して固着する作業を説明する一部断面斜視図である。 本発明の適用範囲を広げた場合のソーラパネルの設置設備の具体例の全体構成を示す分解斜視図である。 本発明のソーラパネルの屋根上設置設備を瓦棒葺きのトタン屋根に適用した際の応用例を示す図である。 図16に示した瓦棒部に対する受けレールの固定手段を示す詳細図である。
以下、図面を用いて本発明の実施例について説明する。ただし、以下に説明する実施例の具体的構成は、本発明の外延を限定するものではなく、その構成を発明とする技術的思想の範囲内のものであれば、その具体的実現手段は、当業者であれば容易に変更することができるものであり、当然のこと、本発明はそれを含み得るものである。
図1は、本発明の実施例であるソーラパネル設置設備の全体構成を示す分解斜視図である。図1中の10A,10B,10Cは、瓦やトタン板等の傾斜屋根に対して用いられる夫々3種類の屋根止め金具であり、10Aは下側端屋根止め金具、10Bは中間部屋根止め金具、10Cは上端部屋根止め金具である。図1中の30は、各屋根止め金具10A,10B,10Cに各々装着される受けレールである。図1中の50はソーラパネル支持ポストであり、その下部は受けレール30,30に対してアンダー金具61(詳細後述)によって立設して固定され、上部はアッパー金具51(詳細後述)によってソーラパネル70,70を挟持して取り付け固定される。
本発明においては、図1に示すように、1列に複数枚のソーラパネル70の設置に対して、2列(右列及び左列)の各屋根止め金具10A,10B,10C、2列のレール30,30,30,30、2列のソーラパネル支持ポスト50,50・・・が用いられている。なお、図1においては、1枚のソーラパネル70に対して4本のソーラパネル支持ポスト50,50・・・が用いられているが、これは図示の簡単化のためであり、実際はソーラパネル70の裏面に形成された、或いは本発明を実施するために形成した、所定数の固定用穴の数に対応した本数が用いられる。図1中で、a乃至hは各ソーラパネル支持ポスト50,50・・・に対して付されており、各ソーラパネル支持ポスト50,50は、各ソーラパネル70,70のa乃至hの位置(f及びhの位置は見えていない)において該ソーラパネル70,70を挟持して保持する。
前述のとおり、この屋根止め金具10は、3種類のタイプが存在する。つまり、下側端屋根止め金具10A,中間部屋根止め金具10B及び上端部屋根止め金具10Cの3種類である。これらは、その名称のとおり、瓦屋根或いはトタン屋根からなる傾斜屋根の上にソーラパネル70,70・・・を長手方向に複数枚を1列に並べて設置する際に、一番下側に配置する屋根止め金具の対が下側端屋根止め金具10Aであり、一番上側に配置する屋根止め金具の対が上端部屋根止め金具10Cであり、その中間には対の中間部屋根止め金具10Bが配置される。つまり、図1には、2枚のソーラパネル70,70を長手方向に設置した状態が図示されている。これに対してソーラパネル70が一枚ずつ増えていけば、中間部屋根止め金具10B,10Bの対が1対ずつ増やせば良いことになる。
この屋根止め金具10の特徴は、瓦屋根或いはトタン屋根からなる傾斜屋根の上の瓦或いはトタン板を挟んで保持するための、大きな鰐口形の一対の挟持バインダ11,11構成を備えることである。この挟持バインダ11は、上側顎板12と下側顎板13とにより構成され、各上下顎板12,13の前方(図3(A)の左方向)には、夫々、凹凸歯形を備えた上下噛み合い部15,16が形成されている。なお、本発明は、歯形の形状に発明が限定されるものでなく、瓦或いはトタン板を強固に挟むことができれば良い。また、この上下噛み合い部15,16は、瓦やトタン板等を挟むものであるので、図示を省略したが、対抗面(噛み合い面)を生ゴムや合成ゴム等で被覆しても良い。この上下顎板12,13は、瓦やトタン板等を挟む動作を可能にするために、枢支部14によって枢軸支承されており、上側顎板12が枢支部14の廻りに回動自在に構成されている。下側顎板13は屋根の上に不動状態で取り付けられる。
各上下顎板12,13の後方(図3(A)の右端側)近傍には、不動状態の下側顎板13に対する上側顎板12の挟みつけ運動の駆動力を伝達するための開閉運動機構が設けられている。
各屋根止め金具10は、その構造体として門形の枠体19が直立して構成されており、下側顎板13はその底面を構成し、全体としては強固なフレーム構造を呈している。下側顎板13は、門形枠体19の底面を構成すると共に、一対の挟持バインダ11,11の底面部を構成している。これにより、構造的に強固な屋根止め金具10が構成されている。図示の実施例では1枚の下側顎板13からなっているが、門形の枠体19としての強度が確保できるのであれば、これに限らず、一対の挟持バインダ11,11に対して別々の下側顎板13,13を構成しても良い。
門形枠体19の後方(図3(A)の右端側)には張出し板21が強固に取り付けられており、その張り出し板21には、挟持バインダ11,11の開閉力を発生させる開閉ボルト機構22,22が設けられている。この開閉ボルト機構22による開閉力発生機構は、開閉機構を回転に限らず、所定の操作をすることにより、挟持バインダ11,11に開閉力を発生させれば良いものであるが、その一実施例を図4に示す。前述のとおり、下側顎板13は、門形の枠体19に対して強固に固着されており、不動状態を維持している。
本発明のソーラパネルの屋根上設置設備においては、下側顎板13を、瓦或いはトタン板等の下に潜り込ませて屋根上に設置されるものであり、下側顎板13が当該設置設備にとっては基礎となるものである。門形枠体19の後方には張出し板21が不動状態で張り出しており、これも強度を維持している。この門形枠体19に不動状態に固定された下側顎板13と張出し板21との間に、開閉ボルト23が回動自在に設けられている。開閉ボルト23は、頂部は六角ボルト頭部を備えて張出し板21に対して回転自在に取り付けられ、尻部は下側顎板13に対して回転自在に取り付けられている。いずれもねじ込まれてはおらず、頂部の六角ボルト頭部をレンチ等で回転させれば、開閉ボルト23は張出し板21及び下側顎板13に対して自由に回転可能に構成されている。
開閉ボルト23の回転により、上側顎板12が下側顎板13に対して開閉動作をする構成を図4により説明する。上側顎板12の上噛み合い部15と反対側の端部近傍には貫通穴24が形成されており、その貫通穴24を通して開閉ボルト23が貫通している。開閉ボルト23には、その上側顎板12の貫通穴24の近傍に渡ってネジ部が形成されており、そのネジ部には駒部材25がねじ込まれており、駒部材25によって開閉ボルト23の回転を駒部材25の軸線方向の駆動力に変換している。駒部材25は貫通穴24内で、開閉ボルト23の回転によっても回転しないように支持されており、横方向(上側顎板12の短手方向)には、摺動ピン26,26が張り出して形成されている。さらに、上側顎板12に形成された貫通穴24は側部に摺動案内溝27,27が形成されており、駒部材25の摺動ピン26,26を受け入れている。駒部材25と下側顎板13との間には、バネ28が設けられており、常に、駒部材25を持ち上げる方向に力を加えて、意図しない開閉ボルト23の回転による緩みを防止している。
以上の構成により、開閉ボルト23の六角ボルト頭部をレンチ等で回転させれば、開閉ボルト23全体は回転する。すると、開閉ボルト23に対して捩じ込まれている駒部材25は回転できないために上下に運動しようとする。それにより上側顎板12の後端部が持ち上げられる。その際、摺動ピン26,26は摺動案内溝27,27内を摺動して上側顎板12は枢支部14の廻りに回動して瓦或いはトタン板等の挟持を達成する。このような開閉ボルト機構22によって、開閉ボルト23は、回転するだけで揺動運動を起こすことがなく、上側顎板12のみを回動させることができる。このように回転運動を直線運動に変換する機構そのものは既に周知・慣用の技術の応用である。
開閉ボルト機構22による挟持バインダ11,11の開閉機構の別実施例を図5に示す。この別実施例においては、上側顎板12と下側顎板13とは、図4の実施例の構成と実質的に同一構成である。ただし、開閉ボルト23は、下側顎板13まで至っていない。上側顎板12の後端部近傍(図5の右側)には貫通孔36が形成され、その貫通孔36の両側部には溝部37,37が形成されている。また、開閉ボルト23の終端部近傍には一対の支持ピン35,35が設けられており、夫々の支持ピン35,35が対応した溝部37,37に挿入され支持されている。開閉ボルト23の上端部近傍にはネジ部が形成されており、張り出し板21に形成された開口29に対して貫通している。この実施例では、開閉ボルト23は回転しない。しかし、開閉ボルト23の上端部近傍のネジ部には駆動ナット38が螺合されており、開閉ボルト23に対して駆動ナット38を回転することにより、駆動ナット38の位置は上下し、バネ28のバネ力により開閉ボルト23に上下運動を生起する。つまり、駆動ナット38が下降すれば開閉ボルト23はバネ28の反発力により上昇運動を生起され、上側顎板12の後端部が持ち上げられて、枢支点を中心に回動運動して瓦或いはトタン板を強固に挟持する。
屋根止め金具10の上方には、ソーラパネルを設置するレール30を取り付けるために、門形枠体19に3本の丸棒17,17,17が突設されている。本実施例においては3本の丸棒を設けたが、この本数は自由に変更が可能なものである。そして、この丸棒17の配置は、各屋根止め金具の種類によって相違している。つまり、下側端屋根止め金具10Aにおいては、図2に示すように、挟持バインダ11の上下顎板12,13の開口方向に向かって突設されている。そして、中間部屋根止め金具10Bの場合は、図6(A)に示すように、挟持バインダ11の上下顎板12,13の開口方向に沿って両方に突設されている。そして、上端部屋根止め金具10Cの場合は、図6(B)に示すように、挟持バインダ11の上下顎板12,13の開口方向に向かって反対方向に突設されている。このような3種類の屋根止め金具10の構成により、複数のソーラパネル70を1列状に設置する際に、瓦或いはトタン板等を屋根の傾斜に沿って常に下流側から上下顎板12,13を挿入・挟持可能とされる。
レール30の詳細構成は図7に示す。レール30は、1枚の板の両側縁部を長手方向に折り曲げて立ち上がり部34,34を形成し、それに屋根止め金具10の内の両端部の丸棒17,17を受け入れる受け筒部31,31を形成している。また、底面中央部付近にも丸棒17を受け入れる受け筒部32を形成している。レール30の両立ち上がり部34,34の下方内側部、及びレール30の底面中央部の筒部32に沿ったレール内側部には、連続した山谷のノコギリ状部33,33,33が形成されている。このノコギリ状部33の機能は、後述のアンダー金具61との関係で説明する。レール30の長さは、ソーラパネル保持枠71の長さ寸法に応じて決めるのが望ましく、5.4m,3.6m,1.8m,0.9m,0.45mの5種類の規格品として作られる。
ソーラパネルを保持するソーラパネル保持枠71の裏面外観を図8に示す。ソーラパネル保持枠71は、その表面に大きく開いたソーラパネル開口部72を有し、リブ74によって、ソーラ発電モジュール(図8には図示なし)を固定する。ソーラパネル保持枠71の裏面には、ソーラパネル取り付け用の取付け開孔73,73・・・が形成されている。この取付け開孔73の数と間隔はソーラパネルのメーカや型番によっても相違する。図7の実施例では片側に4個の取付け開孔73,73・・・が形成されたものを図示している。しかしながら、これらの数は発明を限定するものではない。
次に、ソーラパネル支持ポスト50の詳細構造を図9乃至図14を用いて説明する。ソーラパネル支持ポスト50の全体構成は図9及び図13に示している。ソーラパネル支持ポスト50は、全体的には直立したボルト52から成り、上部にはアッパー金具51部を形成し、下部にはアンダー金具61部を形成している。このアッパー金具51は、ソーラパネル保持枠71の取付け開孔73に装着されてソーラパネル保持枠71を挟持し、アンダー金具61は、受けレール30に立設されて固定装着される。
まず、ソーラパネル支持ポスト50のアッパー金具51の構成を説明する。アッパー金具51は、更に図10及び図11でその詳細な構成を示している。このアッパー金具51の構成は、ソーラパネル支持ポスト50をソーラパネル保持枠71の取付け開孔73の外側からアッパー金具51を挿入して取り付け作業を可能にする構成を提供するものである。アッパー金具51は、ボルト52の頭部近傍に開閉可能な4枚の羽根板54,54,54,54を設けている。羽根板54の枚数は、4枚に限る必要はなく、2枚でも3枚でも、それ以上でも良い。各羽根板54は、各々枢軸56によって取り付け板57に対して回転自在に取り付けられて開閉運動を可能としている。また、4枚の羽根板54,54,54,54の開閉運動を達成するために、それらの中央部には、略4角形の回動カム53が枢軸58よって取り付け板57に対して回転自在に取り付けられている。回動カム53は、図10(A)で見える頭部分が、図10(B)の点線で示す4角部分であり、図10(B)の実線部分よりも大きい。なお、図10(B)の実線で示す4角部分と図10(B)の点線で示す4角部分は、一体的な部材として形成されており、図10(A)で見える頭部分(図10(B)の点線で示す4角部分に対応)を矢印の方向に回動させると、図10(B)の点線で示す4角部分も一緒に回動し、4枚の羽根板54,54,54,54に対してカムとして動作し、開く方向に回動される(図11)。
図12によって、この4枚の羽根板54,54,54,54が開閉される機構を説明する。図12(A)は、略4角形の回動カム53を少しの角度回転させた状態を示している。図12(B)は、回動カム53の回転を小回転(点線にて表示)させた場合と、最大回転(一点差線表示)させた場合とを示している。図12(C)は、回動カム53の左右の回転により、4枚の羽根板54,54,54,54の開閉動作を達成するために、回動カム53側の隅部近傍にボール上の案内片66を設け、羽根板54側にはその案内片66を受け入れて案内するガイド溝67を形成している。案内片66を回動カム53側の隅部近傍に設ける理由は、回動カム53が回転しだすと、回動カム53の先行部分が、一旦、羽根板54の面と離れ、その後、最大回転(図12(B)の一点差線表示)に至ると回動カム53面と羽根板54面とが全体的に接触してそれ以上の回転はできなくなる。このような運動をするが故に、案内片66は回動カム53側の隅部近傍に設けるのが良い。また、案内片66とガイド溝67によらず、図示はしないが、羽根板54を常に閉じる方向に励起するコイルバネを枢軸56の周りに設けても良い。
このようなアッパー金具51の構成により、4枚の羽根板54,54,54,54が閉じられた状態では、アッパー金具51全体の外形寸法がソーラパネル保持枠71の取付け開孔73の孔寸法よりも小さく形成されているので、ソーラパネル支持ポスト50は、上部のアッパー金具51をソーラパネル保持枠71の外側から挿入することが可能である(図10)。この状態で、ソーラパネル保持枠71の上から(図8(A)の上方より)手を入れて、アッパー金具51の回動カム53の頭の部分(図10(A)で見える部分)を回動させる。すると、4枚の羽根板54,54,54,54に囲まれている回動カム部分(図10(B)の実線の4角部分)が一体的に回動して、閉じられていた4枚の羽根板54,54,54,54を開いて、図11の状態にする。この状態で固定ナット55をボルト52の廻りに回転させることにより、ソーラパネル保持枠71を、開いた状態の4枚の羽根板54,54,54,54と固定ナット55によって挟持して強固に保持できる。これにより、ソーラパネル支持ポスト50をソーラパネル保持枠71に取り付けることができる。
次いで、ソーラパネル支持ポスト50のアンダー金具61によって、レール30へ立設して取り付ける構成及び作業を説明する。図13に示すように、アンダー金具61は、底部が概略楕円形の台座部62により形成され、その台座部62にはボルト52がねじ込まれている。ボルト52を台座部62にねじ込む際には、ボルト52の下端部が台座部62底面から僅かながら突出する状態にしておく。アッパー金具51の固定ナット55とアンダー金具61の台座部62の間には、両者を離れる方向に力を加えているバネ68を備えて、ゆるみの防止を期している。この台座部62の詳細形状は、図9(B)に示すとおりに変形楕円形状をしている。つまり、台座部62のR1とR2を比較すると、R1よりもR2が曲率半径が大きい。そのために、図13に示すように、アンダー金具61の台座部62をレール30内で回転させながら噛み合わせて固定する場合に、アンダー金具61を回転させる際に小さな力でかみ合わせることが可能となる。
図14は、アンダー金具61により、ソーラパネル支持ポスト50をレール30への取り付ける作業手順を示している。ソーラパネル保持枠71にソーラパネル支持ポスト50を挟持して取り付けた状態において(図14においては、ソーラパネル保持枠71を図示していない)、ソーラパネル保持枠71を上にして、アンダー金具61の台座部62をレール30上に置く(この状態のレール30は、各屋根止め金具10に装着された状態であるが、図14においては図の簡略化のために図示されていない)。この際には、レール30の横方向の内法と台座部62の長円部の外法とを実質的に同じ寸法にしてあるので、台座部62を少し斜めにして入れることになる。その際、台座部62の底面からはボルト52の下端部が僅かだけ突出しているので、その突出したボルト52の下端先端部がレール30の中央部に形成された山谷のノコギリ状部33に乗り上げた状態となり、一時的にソーラパネル支持ポスト50の位置が固定される。このようにして、各屋根止め金具10に装着された状態にあるレール30の上にソーラパネル保持枠71を取り付けた状態のソーラパネル支持ポスト50のアンダー金具61の台座部62をレール30上の定位置に置く。
ここで、レール30の両縁に形成された受け筒部31より下方のスペースSは、台座部62の板厚より若干大きく形成されている。そこで、レール30上に少し斜めに置いてあるアンダー金具61の台座部62を、図14の矢印方向に回転させて、台座部62の長円部をレール30の受け筒部31の下のスペースSに挿入し、同時に台座部62の長円端部に形成してある歯形部63,63をレール30の両側部に形成された山谷のノコギリ状部33,33に咬み込ませる。
その後、台座部62の短円方向に設けた補強リブの途中に設けた固定ネジ64をプラスドライバにより回転させて下に押し込み、固定ネジ64の先端部をレール30の底面中央部付近に形成した受け筒部32に沿って形成された山谷のノコギリ状部33にかみ合わせると同時に、固定ネジ64の先端部の台座部62の底面より少し突出させて、台座部62をレール30内で僅かに持ち上げて、台座部62をレール30に対して強固に固定する。
これにより屋根上にソーラパネルの取り付けが完了する。
以下、本発明のソーラパネル屋根上設置設備を用いて、ソーラパネルを瓦或いはトタン板等の傾斜屋根の上に設置する方法をまとめて説明すると、前述のとおり、以下の(a)乃至(d)の段階からなる。
(a)複数の屋根止め金具を屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する段階
(b)複数の屋根止め金具の間にレールを渡して固定する段階
(c)ソーラパネル保持枠に複数本のソーラパネル支持ポストを挟持して取り付ける段階
(d)複数本のソーラパネル支持ポストを挟持して取り付けたソーラパネル保持枠を前記レールに対して立設して取り付ける段階
まず、第1段階としての複数の屋根止め金具を屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する段階を説明する。
ソーラパネルのサイズ及び設置枚数等に応じて、下側端屋根止め金具10A,10A、上端部屋根止め金具10C,10C及び中間部屋根止め金具10B,10Bの設置位置を決定し、夫々の屋根止め金具10A,10B,10Cを瓦或いはトタン板等に挟みつける。その際には、瓦或いはトタン板等の下側に下側顎板13の下噛み合い部15をしっかりと潜り込ませる。次いで、開閉ボルト23頂部の六角ボルト頭部をスパナ等で回転させて、それにねじ込まれている駒部材25を上方に引き上げ動作をする。駒部材25が引き上げられると、上側顎板12が枢支部14の廻りに回動する。すると、駒部材25両端の摺動ピン26,26は摺動案内溝27,27内をガイドされて摺動して、上側顎板12の回動を可能にする。これにより、上下噛み合い部15,16は瓦或いはトタン板等を強固に挟みつける。この際、バネ28は駒部材25のゆるみ防止の方向に力を加えている。
次に、第2段階としての複数の屋根止め金具10A,10C,10Bの間にレール30を渡して固定する段階を説明する。
第1段階として、屋根の上に、下側端屋根止め金具10A,10A、上端部屋根止め金具10C,10C及び中間部屋根止め金具10B,10Bが強固に設置されたら、各屋根止め金具10A,10B及び10Cの3本の丸棒17,17,17をレール30の受け筒部31及び32に挿入する。この場合、受け筒部31及び32は、丸棒17を挿入することも取り外すことも可能であるために、設置現場における臨機応変な作業が可能なものである。
次に、第3段階としてのソーラパネル保持枠71に複数本のソーラパネル支持ポスト50を取り付ける段階を説明する。
まず、ソーラパネルを装着したソーラパネル保持枠71を上下反転して、ソーラパネル保持枠71の取付け開孔73に対して、ソーラパネル支持ポスト50のアッパー金具51の頭部を挿入する。その際、アッパー金具51の頭部に設けられた4枚の羽根板54,54,54,54は閉じており、アッパー金具51の頭部が取付け開孔73をスムーズに貫通することができる。その後、回動カム53を回転させて4枚の羽根板54,54,54,54を広げる。その後に、固定ナット55を回転させて、4枚の羽根板54,54,54,54と固定ナット55との間にソーラパネル保持枠71を挟持する。これにより、ソーラパネル支持ポスト50のアッパー金具51をソーラパネル保持枠71に対して強固に取り付けることができる。
次に、第4段階としての複数本のソーラパネル支持ポスト50を取り付けたソーラパネル保持枠71を前記レール30に対して取り付けて立設する段階を説明する。
複数の屋根止め金具10A,10C,10Bによって支持されたレール30に対して、複数のソーラパネル支持ポスト50を立設させたソーラパネル保持枠71を定位置に載せる。その際は、アンダー金具61の略楕円形の台座部62が傾斜した状態で挿入を容易にしている(図14)。その際は、台座部62の底面から少し突出しているボルト52の下端部がレール30の中央部に形成された山谷のノコギリ状部33に乗せられる。その後に、台座部62を回転させて、台座部62の長円端部に形成してある歯形部63,63をレール30の両側部に形成された山谷のノコギリ状部33,33に咬み込ませて強固に固定させると同時に、ボルト52の下端部は、レール30中央部の山谷のノコギリ状部33,33に咬み込まれる。
最後に、プラスドライバにより固定ネジ64を回転させて、その先端部の台座部62の底面より少し突出させて、台座部62をレール30内で僅かに持ち上げて、台座部62をレール30に対して強固に固定する。その後、各部の締め付けを強固にし、以上により屋根上にソーラパネルの取り付けが完了する。
本発明は、特に、瓦或いはトタン板等の傾斜屋根に対して格別の作用効果を奏するものであることは以上に説明のとおりであるが、本発明の広がりは瓦或いはトタン板等の傾斜屋根に対してのみに限定されるものではない。瓦或いはトタン板等の傾斜屋根に限定される理由は、瓦或いはトタン板等に傷をつけないために、屋根の傾斜の下流側から挿入して瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具を用いることを特徴としているからである。
しかしながら、ソーラパネルの設置という観点から本発明の屋根上設置設備及び設置方法を検証すれば、設置面に本発明の実施例であるレールを並べて設置できれば、他への適用が可能である。つまり、屋根止め金具が無くとも、レールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させて、その複数のソーラパネル支持ポストによってソーラパネル保持枠を取り付けるようにすれば、どのような設置場所であっても、何れのメーカのソーラパネルであっても取り付けは可能なものであり、極めて汎用性の高いソーラパネルの設置設備及び設置方法が提供できるものである。
そして、レールの幅や長さを規格化し、ソーラパネル支持ポストの台座部の楕円形状の大きさも規格化すれば、規格化されたソーラパネルの設置設備及び設置方法が提供できるものである。
このような考え方から、本発明を広範な用途に適用するための具体例を図15に示す。図15は、本発明を瓦屋根或いはトタン板屋根等の傾斜屋根にソーラパネルを設置するソーラパネル設置設備の実施例と同様のものであり、水平面の屋上面であっても、複雑な地形であっても適応可能なソーラパネル設置設備の具体例の構成を示す分解斜視図である。なお、図1と同一機能の部材は、図15においても同一符号を付けて図示している。
図15に示す具体例において図1の実施例との相違点は、傾斜屋根の上に設ける下側端屋根止め金具10A、中間部屋根止め金具10B、及び上端部屋根止め金具10Cの各屋根止め金具10がないことである。その他は、両者は実質的に同一の構成を備えている。ただし、レール30に対しては、台座部62が挿入固定できるスペースSを備えておく必要はある。
図15中のソーラパネル支持ポスト50は、下部は受けレール30,30に対してアンダー金具61によって立設して固定され、上部はアッパー金具51によってソーラパネル70,70を挟持して取り付け固定される。ソーラパネル支持ポスト50は、その高さを複数種類準備しておけば、適当な高さのソーラパネル支持ポスト50を選択することにより、レール設置面に対してソーラパネルを適当な傾斜角度に設置することも可能である。この具体的においては、図1に示すと同様に、1枚のソーラパネル70の設置に対して、2列のレール30,30,30,30、2列のソーラパネル支持ポスト50,50・・・が用いられている。
図16は、本発明のソーラパネルの屋根上設置設備を瓦棒葺きのトタン屋根90に適用した際の応用例を示したものであり、瓦棒葺きトタン屋根90に形成された瓦棒部95に対して、受けレール30,30・・・を横方向に固定できるように構成したものである。瓦棒部95に対する受けレール30の固定手段は、図17において詳細に示されており、受けレール30の底面に、瓦棒葺きの働き巾(瓦棒部の間隔)に概略合わせて、L型の係止部材91,91が取り付けられており、そのL型係止部材91に対して進退自在にボルト92が螺合されている。この進退自在のボルト92の先端部(瓦棒部95に当接する部分)は、瓦棒部95を傷つけないように平板部93を形成している。これにより、受けレール30を瓦棒部95,95の上に置いて、進退自在ボルト92,92・・・を進退させて瓦棒部95,95を挟み込み強固に受けレール30を固定できるものである。
さらに、図示はしないが、瓦棒葺きトタン屋根90の瓦棒部95,95・・・を用いて屋根全体に、瓦棒部95,95・・・と直角に通しの(或いは数本に分割した)アングル部材を取り付けて(瓦棒葺きトタン屋根90に対するアングル部材の取り付け方法は当業者において容易に成し得るものである)、そのアングル部材を屋根止め金具10,10・・・により挟み込んでソーラパネルの屋根上設置設備とすることも可能である。
以上の実施例の図面においては、設置工具としてプラスドライバーや六角レンチを用いるように図示されているが、ネジの頭に+溝を形成することにより、プラスドライバーのみで設置作業が実施できるよう構成にすることは当業者にとって容易に成し得る程度のものである(図示はしない)。
さらに本発明の適用の広がりを検証すれば、ソーラパネル支持ポスト50のアッパー金具51のみ、或いはアンダー金具61のみの構成においても発明が存在するものである。
10 屋根止め金具
10A 下側端屋根止め金具
10B 中間部屋根止め金具
10C 上端部屋根止め金具
30 レール
50 ソーラパネル支持ポスト
51 アッパー金具
54 羽根板
55 固定ナット
61 アンダー金具
62 台座部
71 ソーラパネル保持枠

Claims (7)

  1. ソーラパネルの屋根上設置設備であって、屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具を備え、該複数の屋根止め金具の隣接する金具間にレールを渡して固着し、該レールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させ、該ソーラパネル支持ポストにソーラパネル保持枠を取り付け、
    前記複数の屋根止め金具は、下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具とからなり、下側端屋根止め金具及び上端部屋根止め金具共に屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して瓦或いはトタン板等を挟持するように構成されたことを特徴とするソーラパネルの屋根上設置設備。
  2. ソーラパネルの屋根上設置設備であって、屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具を備え、該複数の屋根止め金具の隣接する金具間にレールを渡して固着し、該レールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させ、該ソーラパネル支持ポストにソーラパネル保持枠を取り付け、
    前記複数の屋根止め金具は、下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具とを備え、更に、該下側端屋根止め金具と上端部屋根止め金具の間に配置した中間部屋根止め金具を備えており、下側端屋根止め金具、中間部屋根止め金具及び上端部屋根止め金具共に屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して瓦或いはトタン板等を挟持するように構成されたことを特徴とするソーラパネルの屋根上設置設備。
  3. ソーラパネルの屋根上設置設備であって、屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する複数の屋根止め金具間に、該屋根止め金具に対して略水平方向に固定された複数本の丸棒を挿入することによってレールを渡して固着し、該レールに対して複数のソーラパネル支持ポストを立設させ、該ソーラパネル支持ポストにソーラパネル保持枠を取り付けたことを特徴とするソーラパネルの屋根上設置設備。
  4. 前記ソーラパネル支持ポストの一端部にはアッパー金具が形成され、該アッパー金具によって前記ソーラパネル保持枠が取り付けられ、前記ソーラパネル支持ポストの他端部にはアンダー金具が形成され、該アンダー金具によって前記レールに前記ソーラパネル支持ポストが取り付けられるように構成されたことを特徴とする請求項記載のソーラパネルの屋根上設置設備。
  5. 前記ソーラパネル支持ポストの一端部のアッパー金具は、開閉する複数の羽根板と固定ナットによって前記ソーラパネル保持枠を挟持して保持するように構成されたことを特徴とする請求項記載のソーラパネルの屋根上設置設備。
  6. 前記ソーラパネル支持ポストの他端部のアンダー金具は、底部が概略楕円形の台座部によって構成されたことを特徴とする請求項記載のソーラパネルの屋根上設置設備。
  7. ソーラパネルを屋根上に設置する設置方法であって、
    (a)複数の屋根止め金具を屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入して該瓦或いはトタン板等を挟持する段階と、
    (b)該複数の屋根止め金具の間にレールを渡して固定する段階と、
    (c)ソーラパネル保持枠に複数本のソーラパネル支持ポストを挟持して取り付ける段階と、
    (d)該複数本のソーラパネル支持ポストを挟持して取り付けたソーラパネル保持枠を前記レールに対して立設して取り付ける段階と、からなり、
    前記(a)の段階において、複数の屋根止め金具が下側端屋根止め金具、中間部屋根止め金具及び上端部屋根止め金具とからなっており、該下側端屋根止め金具、中間部屋根止め金具及び上端部屋根止め金具共に屋根上に装着されている瓦或いはトタン板等に対して屋根傾斜の下流側から挿入するように構成したことを特徴とするソーラパネルを屋根上に設置する設置方法。
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