JP5791027B2

JP5791027B2 - 太陽電池モジュール設置構造

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Publication number: JP5791027B2
Application number: JP2011116917A
Authority: JP
Inventors: 秋男臼木; 亮一広重; 良和山根
Original assignee: EPCO Ltd
Current assignee: EPCO Ltd
Priority date: 2011-05-25
Filing date: 2011-05-25
Publication date: 2015-10-07
Anticipated expiration: 2031-05-25
Also published as: JP2012246617A

Description

本発明は、建築物の屋根に太陽電池モジュールを取り付ける太陽電池モジュール設置構造に関し、特に、勾配屋根下地に屋根材を設置せずに太陽電池モジュールを設置する太陽電池モジュールの設置構造に関する。

住宅の屋根に太陽電池モジュールを設置する太陽電池モジュール設置構造としては、屋根の勾配に対して平行に野地板上に設けられる縦桟と、この縦桟に対して直角に野地板上に設けられる横桟と、により形成された矩形の枠体に太陽電池モジュールを嵌め込んで、ボルトなどで固定する（特許文献１、特許文献２参照）構造が知られている。

特開２０１０−１６３８１５号公報特開２００９−２６３８７４号公報

上記のような太陽電池モジュールの設置構造においては、アスファルトルーフィング等の防水処理を施した野地板上に矩形の枠体を直接固定し、この枠体に太陽電池モジュールをはめ込むので、太陽電池モジュールと野地板との間に雨水などが入り込んだ場合に、横桟の棟側の水が排水され難い問題がある。

また、太陽電池モジュールは高温下では出力電圧が低下し易いが、上述のように野地板上に枠体を直接固定し、太陽電池モジュールをはめ込む構成の場合、太陽電池モジュールと野地板との間に閉じられた保温空間が生じ、太陽電池モジュールの熱を放出することができず、太陽電池モジュールが高温になり、出力電圧の低下を招く虞がある。

そこで本発明は、野地板などの屋根下地材と太陽電池モジュールとの間に入り込んだ水を排水することができるとともに、太陽電池モジュールが高温となることを抑制することができる太陽電池モジュール設置構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の太陽電池モジュール設置構造は、少なくとも防水処理を施した勾配屋根下地に太陽電池モジュールを設置する太陽電池モジュール設置構造であって、前記勾配屋根下地上に勾配方向に対して直角に複数の列を作って設置される複数のスペーサと、該複数のスペーサ列にそれぞれ架設される複数の水平フレームと、棟側の端部及び軒側の端部がそれぞれ前記水平フレームに載置される太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールを前記水平フレームに固定する固定手段と、を備え、前記固定手段は、前記水平フレームから上方に突出する複数のボルトと、前記ボルトを挿通するボルト孔が形成され前記太陽電池モジュールの端部を押さえるプレートと、前記ボルトに螺着して前記プレートを前記太陽電池モジュール端部に固定するナットと、を有し、複数の太陽電池モジュールがその上面が面一に連設され、該複数の太陽電池モジュールの間隙に防水ガスケットが設けられ、前記プレートは、前記防水ガスケットの端部を覆うように設置される板状であって、前記ボルトに固定される固定孔が形成されるとともに、下面に防水材を備えることを特徴としている。

請求項２に記載の太陽電池モジュール設置構造は、前記勾配屋根下地が更に不燃処理を施したものであることを特徴としている。

請求項３に記載の太陽電池モジュール設置構造は、少なくとも最も棟側に形成された水平フレームに棟側から流れる水が前記太陽電池モジュールの下方に侵入することを防止するとともに、前記太陽電池モジュール下方の空気を排気する排気経路が形成された水切りが設けられることを特徴としている。

請求項４に記載の太陽電池モジュール設置構造は、前記棟側水切りは、軒側の端部が前記最も棟側に形成された水平フレームに固定されるとともに、棟側の端部が前記勾配屋根下地に固定されるものであって、当該棟側水切りの中間部には、棟側が軒側よりも上に位置するように断面略Ｓ字状又は断面Ｚ字状に折り曲げられ、その中間で下方に向けて排出孔が設けられることを特徴としている。

請求項５に記載の太陽電池モジュール設置構造は、前記棟側水切は、軒側の端部が前記最も棟側に形成された水平フレームに固定されるとともに、棟側の端部が当該棟側水切よりも棟側の勾配屋根下地に敷設される屋根材の下方に配置され、前記勾配屋根下地に勾配方向に対して直角な列を作って設置された水切用スペーサに固定されることを特徴としている。

請求項６に記載の太陽電池モジュール設置構造は、前記スペーサは勾配屋根下地を固定する垂木に固定されることを特徴としている。

請求項７に記載の太陽電池モジュール設置構造は、少なくとも最も軒側に設置された前記水平フレームから突出する前記ボルトに固定されるアングル状の雪止プレートを備えることを特徴としている。

請求項８に記載の太陽電池モジュール設置構造は、最も軒側に設置された前記水平フレームに吸気孔が形成された化粧板金が設けられることを特徴としている。

請求項１に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、水平フレームが複数のスペーサ列に架設されているので、水平フレームと、勾配屋根下地との間に間隙が形成されることになり、太陽電池モジュールと勾配屋根下地との間に入り込んだ水をこの間隙を通過させて排水することができる。また、水平フレームと勾配屋根下地との間の間隙は空気を通過させることができるので、軒側の水平フレームと勾配屋根下地との間の間隙から外気を取り込んで、棟側の水平フレームと勾配屋根下地との間の間隙から排出することで、太陽電池モジュールと勾配屋根下地との間の空間を換気することができ、太陽電池モジュールが高温となることを抑制することができる。また、請求項１に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、上方に突出するボルトを用いて、極めて簡単に太陽電池モジュールを固定することができる。また、請求項１に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、複数の太陽電池モジュールが水平に連設され、該複数の太陽電池モジュールの間隙に防水ガスケットが設けられているので、太陽電池モジュールの間から雨水などが太陽電池モジュールと勾配屋根下地との間に侵入することを防止することができる。さらに、請求項１に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、ガスケットの端部を下面に防水材が形成された端部プレートが覆っているので、ガスケットの端部に隙間ができて太陽電池モジュールと勾配屋根下地との間に雨水などが侵入することを防止することができる。端部プレートは、太陽電池モジュールを固定するために形成されたボルトに固定されるので確実に固定することができる。

請求項２に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、防水処理された勾配屋根下地が更に不燃処理を施されているので、不燃性の屋根材を太陽電池モジュールの下に敷設する必要がなく、また、太陽電池モジュール自体が不燃認定を受けていない太陽電池モジュールを設置することができ、材料コストを下げることができるとともに、屋根の重量を軽くすることができる。

請求項３に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、太陽電池モジュールと勾配屋根下地との間に水が侵入することを抑制しつつ、太陽電池モジュール下方の空気を棟側に排気することができる。

請求項４に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、棟側水切の中間部には、棟側が軒側よりも上に位置するように断面略Ｓ字状又は断面Ｚ字状に折り曲げられ、その中間で下方に向けて排出孔が設けられるので、排出孔から水を侵入を抑制しつつ、太陽電池モジュール下方の空気を排気することができる。

請求項５に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、棟側水切の棟側の端部が屋根材の下方に配置されたスペーサに固定されるので、屋根材の上面を流れる水は棟側水切の上面を流れて太陽電池モジュールの上面に伝わるので、太陽電池モジュールの下方に水が侵入することを防ぐことができ、また、スペーサに棟側水切の棟側の端部が固定されることにより、棟側水切の棟側の端部と勾配屋根下地との間に間隙ができるので、太陽電池モジュール下方の空気をこの間隙から棟側に排出することができる。

請求項６に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、スペーサは勾配屋根下地を固定する垂木に固定されているので、確実に太陽電池モジュールを固定することができる。

請求項７に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、少なくも最も軒側の水平フレームに雪止プレートが設置されているので、太陽電池モジュールの上面に積もった雪が勾配屋根から一気に滑り落ちることを防ぐことができる。

請求項８に記載の太陽電池モジュール設置構造によると、最も軒側に設置された水平フレームに吸気孔が形成された化粧板金が設けられているので、デザイン性を良くしつつ、確実に太陽電池モジュールと勾配屋根下地との間の換気を行うことができる。

太陽電池モジュール設置構造の全体構成を示す断面図。太陽電池モジュール設置構造のスペーサ、水平フレーム、及び固定手段の構成を示す断面図。棟側水切の構成を示す断面図。化粧板金の構成を示す断面図。水平フレームの構成を示す省略斜視図。側部水切の構成を示す断面図。太陽電池モジュール設置構造の全体構成を示す正面図。プレートのバリエーションを示す正面図。防水ガスケットを用いて太陽電池モジュール同士の間隙を防水した状態を示す断面図。防水ガスケットの端部をプレートが覆っている状態を示す正面図。防水プレートを用いて太陽電池モジュール同士の間隙を防水した状態を示す断面図。雪止突条を設けた防水プレートを示す断面図。棟側水切の別の構成を示す断面図。

以下、本発明の太陽電池モジュール設置構造１の最良の実施形態について各図を参照しつつ説明する。太陽電池モジュール設置構造１は、図１から図４に示すように、小屋組を構成する垂木２に固定され勾配屋根下地を形成する野地板３の上に、屋根瓦などの屋根材を敷設せずに設置される。この太陽電池モジュール設置構造１は、野地板上に水平な複数の列を作って設置される複数のスペーサ４と、複数のスペーサ４列にそれぞれ水平に架設される２以上の水平フレーム５と、棟側Ｍの端部及び軒側Ｎの端部がそれぞれ前記水平フレーム５に載置される太陽電池モジュール６と、この太陽電池モジュール６を水平フレーム５に固定する固定手段７と、を主要構成として形成される。

この太陽電池モジュール設置構造１を固定する野地板３は、例えば合板により形成されるものであり、上面に防水シート３１が敷設されるとともに、不燃材シート３２が敷設されている。防水シート３１は、例えばアスファルトルーフィング材が用いられるが、これに限定されるものではなく、屋根下地に敷設される防水シート３１として適切な性能を有する種々のシートを用いることができる。また、不燃材シート３２は、建築基準法所定の不燃材として国土交通省に認定された所謂不燃認定シートである。この不燃材シート３２は、例えば、ガラス系基材に、無機系充填材と合成樹脂を主成分とするエマルションを含浸、塗布して形成されたものであって、且つ、表面に防滑処理を施したシートが用いられる。なお、不燃材シート３２としてはこれに限定されるものではなく、所定の不燃認定を取得することができる材料であれば、他の種々の材料を用いることもできる。

なお、本実施形態においては、防水シート３１と不燃材シート３２とそれぞれ設けているが、本発明の太陽電池モジュール設置構造をを固定する野地板３には、例えば防水性及び不燃性を有する１種類のシートを敷設してもよい。

複数のスペーサ４は、直方体に形成された樹脂製であって、互いに平行な複数の水平列をなして複数設置される。このスペーサ４を設置する位置は、野地板３の下に垂木２が設けられている位置が好ましい。スペーサ４を固定するビス８が野地板３を貫通してその先端が垂木２に固定されるので、より強固にスペーサ４を固定することができる。このスペーサ４の下面には、更に防水性を有するブチルテープからなる防水層４１が貼着されており、スペーサ４を固定するために野地板３を貫通する貫通孔から水が侵入することを確実に防止している。

水平フレーム５は、図５に示すように、アルミニウム合金又は鋼板により形成された長手材であり、長手方向に沿って中央が突出して凸部５１が形成されるとともに、両側に長手方向に沿って溝状の凹部５２が形成されている。凸部５１には、所定間隔毎にボルト挿入孔５３が形成されている。また、凹部５２には、ビス８を挿入するビス孔５４が所定間隔毎に形成されている。図２に示すように、水平フレーム５は水平に複数設けられたスペーサ４に架設されて、凹部５２に形成されたビス孔５４に挿入したビス８をスペーサ４及び野地板３を貫通させて固定している。また、太陽電池モジュール６は矩形平板状に形成され、太陽光から電力を発生させるパネルであり、棟側Ｍと軒側Ｎの２本の水平フレーム５の間に嵌め込まれる。

固定手段７は、水平フレーム５の凸部５１に形成されたボルト挿入孔５３に挿入されて先端が上方に突出するボルト７１と、水平フレーム５の間に嵌め込まれた太陽電池モジュール６の上側からボルト７１に外嵌し、太陽電池モジュール６の端部を押さえるプレート７２と、プレート７２の上からボルト７１に螺着してプレート７２を太陽電池モジュール６端部に押し付けるナット７３と、を有している。ナット７３には弾性体で形成された保護カバー７４が上側から被されている。また、プレート７２の下面には防水性を有するブチルテープが防水材７５として貼り付けられており、このプレート７２と太陽電池モジュール６との間から雨水などが侵入することを防いでいる。

プレート７２は、図７及び図８に示すように、太陽電池モジュール６を固定する位置により十字状、丁字状、又は鉤括弧状に形成されている。このプレート７２にはボルト７１に外嵌する１又は２のボルト孔７６が形成されており、これらボルト孔７６にボルト７１を挿入して、ナット７３で螺着することにより固定している。図８に示すように、本実施形態においては、プレート７２は、太陽電池モジュール６の４隅に配置しているが、太陽電池モジュール６の軒側Ｎの端部又は棟側Ｍの端部であれば４隅に限定されるものではない。

図３に示すように、最も棟側Ｍに形成された水平フレーム５の凸部５１の軒側Ｎには、太陽電池モジュール６の端部がボルト７１及びプレート７２によって固定されているとともに、凸部５１の棟側Ｍには棟側水切９が設けられている。この棟側水切９は、勾配屋根を流れる雨水が太陽電池モジュール６と野地板３との間の空間に侵入しないように、棟側Ｍの端部が野地板３に固定されるとともに、軒側Ｎの端部が太陽電池フレームの上面と面一になるように、水平フレーム５に固定されている。また、この棟側水切９の中間部は、棟側Ｍが上に、軒側Ｎが下になるように略Ｓ字状又は略Ｚ字状に折り曲げられており、Ｓ字状又はＺ字状のほぼ真ん中に太陽電池モジュール６と野地板３との間の空間から外部に空気を排出する排出孔９１が下側に向けて形成されて排気経路を構成している。これにより、棟側Ｍから流れる水は太陽電池モジュール６の下方に侵入することがなく、一方、太陽電池モジュール６下方の空気は外部に排気することができる。

なお、棟側水切９の形状は上述のものに限定されるものではなく、例えば図１３に示すように、軒側の端部が前記最も棟側Ｍに形成された水平フレーム５に固定されるとともに、棟側Ｍの端部が当該棟側水切９よりも棟側Ｍの野地板３に敷設される瓦などの屋根材１９を受ける瓦桟２０が架設され、野地板３に勾配方向に対して直角に列を作って設置された水切用スペーサ２１に固定されることものであってもよい。このように構成すると、棟側水切９の棟側の端部は屋根材１９の下方に配置されることとなるので、屋根材１９の上面を流れた水は棟側水切９の上面を伝って、太陽電池モジュール６上面に流れるので、太陽電池モジュール６と野地板３との間に水が侵入することを抑制できる。

またこの最も棟側Ｍの水平フレーム５に設けられているボルト７１の先端には、アングル形状の雪止プレート１０が固定されている。この雪止プレート１０により降雪時に太陽電池モジュール６の上面を雪が一気に滑り落ちることを防止している。

最も軒側Ｎに設置された水平フレーム５には、図４及び図１１に示すように太陽電池モジュール６と野地板３との間の空間に外気を取り入れる吸気口１２が複数列設された化粧板金１１が固定されている。これにより、太陽電池モジュール設置構造１の軒側Ｎのデザイン性を向上させつつ、確実に太陽電池モジュール６と野地板３との間の換気を行うことができる。また、最も軒側Ｎに設置された水平フレーム５に設けられるボルト７１の先端にも、アングル形状の雪止プレート１０が固定されている。この雪止プレート１０により降雪時に太陽電池モジュール６の上面を雪が一気に滑り落ちることを防止している。

太陽電池モジュール設置構造１の両側には図６に示すように、それぞれ側部水切１３が形成されており、側部から太陽電池モジュール６と野地板３との間の空間に水が侵入することを防いでいる。

太陽電池モジュール６同士の間隙には、図９に示すように、弾性体からなる防水ガスケット１４が水密よく挿入され固定されている。これにより太陽電池モジュール６の上面を流れる水が太陽電池モジュール６同士の間隙から太陽電池モジュール６と野地板３との間の空間に侵入することを防ぐことができる。なお、この防水ガスケット１４の端部は、図１０に示すように、プレート７２に覆われており、防水ガスケット１４の端部から水が太陽電池モジュール６と野地板３との間に侵入することを防ぐことができる。

太陽電池モジュール６同士の間隙には、防水ガスケット１４に換えて、図１１に示すように、下面にブチルテープなどの防水材１６が貼付された防水プレート１５を設置してもよい。防水プレート１５は、太陽電池モジュール６の一辺の長さよりも僅かに短く形成されており、水平フレーム５から突出するボルト７１の間の太陽電池モジュール６同士の間隙に水平方向及び勾配方向に設置される。この防水プレート１５の下面には太陽電池モジュール６同士の間隙よりも短い幅で２本の位置合わせ突条１７が長手方向に沿って形成されており、これによって防水プレート１５の下面に貼付されている防水材１６が確実に太陽電池モジュール６の端部に貼り付いて、太陽電池モジュール６と防水プレート１５とを水密的に固定することができる。

なお、水平方向に設置された防水プレート１５の上面には、図１２に示すように、長手方向に沿って起立する雪止突条１８を設けてもよい。太陽電池モジュール６に雪が降り積もっても雪止突条１８によって止められるので、太陽電池モジュール６の上面を雪が一気に滑り落ちることを防止できる。なお、雪止突条１８は、図１２（Ａ）に示すように防水プレート１５の上面の中央に沿って設けてもよいし、また、図１２（Ｂ）に示すように防水プレート１５の上面の側縁に沿って設けてもよい。

以上のように本実施形態の太陽電池モジュール設置構造１によると、水平フレーム５がスペーサ４に架設されており、この水平フレーム５に太陽電池モジュール６が嵌め込まれているので、太陽電池モジュール６を確実に固定して設置することができるとともに、万が一、太陽電池モジュール６と野地板３との間の空間に水が侵入しても野地板３上を水が流下して排水することができる。さらに、この太陽電池モジュール６と野地板３との間の空間は、軒側Ｎから棟側Ｍまで換気経路が連通しているので、太陽光により温められた太陽電池モジュール６が下部空間に放出した熱が滞留せずに棟側Ｍに排出されるので、太陽電池モジュール６を空冷することができる。

なお、本発明の実施の形態は上述の形態に限ることなく、本発明の思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変更することができることは云うまでもない。

本発明に係る太陽電池モジュール設置構造１は主に住宅の勾配屋根に設置される太陽電池モジュール６を取り付ける構造として好適に用いることができる。

１太陽電池モジュール設置構造
２垂木
３野地板（勾配屋根下地）
４スペーサ
５水平フレーム
６太陽電池モジュール
７固定手段
９棟側水切（水切り）
１０雪止プレート
１１化粧板金
１２吸気口
１４防水ガスケット
１５防水プレート
１６防水材
１８雪止突条
３１防水シート
３２不燃材シート

Claims

少なくとも防水処理を施した勾配屋根下地に太陽電池モジュールを設置する太陽電池モジュール設置構造であって、
前記勾配屋根下地上に勾配方向に対して直角に複数の列を作って設置される複数のスペーサと、
該複数のスペーサ列にそれぞれ架設される複数の水平フレームと、
棟側の端部及び軒側の端部がそれぞれ前記水平フレームに載置される太陽電池モジュールと、
該太陽電池モジュールを前記水平フレームに固定する固定手段と、を備え、
前記固定手段は、前記水平フレームから上方に突出する複数のボルトと、前記ボルトを挿通するボルト孔が形成され前記太陽電池モジュールの端部を押さえるプレートと、前記ボルトに螺着して前記プレートを前記太陽電池モジュール端部に固定するナットと、を有し、
複数の太陽電池モジュールがその上面が面一に連設され、該複数の太陽電池モジュールの間隙に防水ガスケットが設けられ、
前記プレートは、前記防水ガスケットの端部を覆うように設置される板状であって、前記ボルトに固定される固定孔が形成されるとともに、下面に防水材を備える
ことを特徴とする太陽電池モジュール設置構造。
前記勾配屋根下地が更に不燃処理を施したものであることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール設置構造。
少なくとも最も棟側に形成された水平フレームに棟側から流れる水が前記太陽電池モジュールの下方に侵入することを防止するとともに、前記太陽電池モジュール下方の空気を排気する排気経路が形成された棟側水切りが設けられることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール設置構造。
前記棟側水切りは、軒側の端部が前記最も棟側に形成された水平フレームに固定されるとともに、棟側の端部が前記勾配屋根下地に固定されるものであって、
当該棟側水切りの中間部には、棟側が軒側よりも上に位置するように断面略Ｓ字状又は断面Ｚ字状に折り曲げられ、その中間で下方に向けて排出孔が設けられることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール設置構造。
前記棟側水切は、軒側の端部が前記最も棟側に形成された水平フレームに固定されるとともに、棟側の端部が当該棟側水切よりも棟側の勾配屋根下地に敷設される屋根材の下方に配置され、前記勾配屋根下地に勾配方向に対して直角な列を作って設置された水切用スペーサに固定されることを特徴とする請求項３に記載の太陽電池モジュール設置構造。
前記スペーサは勾配屋根下地を固定する垂木に固定されることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の太陽電池モジュール設置構造。
少なくとも最も軒側に設置された前記水平フレームから突出する前記ボルトに固定されるアングル状の雪止プレートを備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれかに記載の太陽電池モジュール設置構造。
最も軒側に設置された前記水平フレームに吸気孔が形成された化粧板金が設けられることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の太陽電池モジュール設置構造。