JP6037272B2 - 機能パネルの固定構造 - Google Patents

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Description

本発明は、凹凸屋根に固定部材を用いて機能パネルを取り付ける機能パネルの固定構造に関する。
従来から、既設の屋根に、太陽光発電パネル等の機能パネルを取り付けることがある。このものとして、例えば、特許文献1等のような波形の屋根に太陽電池モジュールをこていするための屋根用固定装置がある。この装置では、太陽電池モジュールを支持する脚部材の下方に、中間部材を介して左右クランプ片が配設してあり、この左右クランプ片によって波形部を挟むことで、脚部材を屋根に固定している。
特開2003−253826号公報
ところで、特許文献1の前記装置等の凸部(波形部)を挟み屋根に取り付ける所謂クランプ式の固定部材では、凸部に両側面部の下部側を挟み込むように力が加わる。このため、屋根は、凸部の内側に垂木等の芯材を配置して、この芯材で前記力を受けることによって、凸部の変形を抑制している。しかしながら、凸部の内側に芯材を配置するため、施工時の手間がかかり易く、また芯材設置に伴う屋根の重量増加によって設置可能な太陽光発電パネル等の機能パネルの重量が制限され易くなる等の問題がある。
また、前記クランプ式の固定部材では、左右クランプ片を保持する中間部材等が常に凸部の上方に配置されるため、機能パネルが凸部から上方に離れて位置し易い。この場合では、風等で生じる機能パネルの振動が大きくなり易く、左右クランプ片と中間部材と脚部材とを固定する締結部材が緩み易くなったり、左右クランプ片が凸部から外れ易くなったり等を生じることがある。
そこで、前記事情を鑑みて、本発明は、機能パネルを強固で且つ近接して凹凸屋根に取り付け可能とした機能パネルの固定構造を提案することを課題とする。
前記課題を解決するために本発明は、下方に開口する凸部と上方に開口する凹部とを軒方向に交互に有した凹凸屋根への固定部材を用いた機能パネルの固定構造であって、前記固定部材は、前記凹部に配置されてこの凹部の軒方向を向く各側面部の下端部に下部を当接させる対をなす二つの半体と、この二つの半体の互いの上部を重ね合せた状態で保持する保持部と、前記二つの半体の重ね合せた部位の上方に突出して設けた前記機能パネル用の取付部とを備え、前記半体は、対をなす相手の前記半体に向けて突出した横片を、前記上部に有し、前記保持部は、前記横片を上下に重ね合わせた状態で保持するものであり、前記凹部は、前記凸部の内側に凹んだ凹所を、前記側面部の前記下端部に有しており、前記固定部材は、前記凹所に前記下部を当接させて配置されていることを特徴とする。
前記固定部材の半体は、対をなす相手の前記半体から離れる向きに突出し前記側面部の前記下端部に当接させる突出部前記下部に有していることが好ましい。
本発明は、機能パネル用の取付部を備えた固定部材を凹凸屋根の凹部に取り付けるために、凸部より上方に配置したボルト及びナットでクランプ片を締め付けこのクランプ片によって両側面部を挟持するものに比べて、機能パネルを強固で且つ凹凸屋根の凸部に近接して取り付け易くすることができる。
本発明の実施形態の固定部材の斜視図である。 本発明の実施形態の機能パネルの固定構造の機能パネルを省略した断面図である。 本発明の実施形態の屋根構造において一部の凹凸屋根材等の図示を省略した斜視図である。 同上の屋根構造において凹凸屋根材同士の連結部分の断面図である。
本発明を、添付図面に示す実施形態に基づいて説明する。本実施形態は、図3に示すように、片流れ屋根を有する建物1に適用したものである。以下の説明では、傾斜した屋根面に沿って軒と棟を結ぶ方向を軒棟方向D1とし、軒に沿う方向を軒方向D2とし、棟に沿う方向を棟方向とする。本実施形態では、軒方向D2と棟方向は平行になっている。
建物1の軒側の外壁の上端部には、軒部2が形成されており、軒部2は、屋外側に向かって突出する。軒部2の屋外側の面(鼻板面)は、下方ほど屋内側に位置するように傾斜している。また、建物1の棟側の外壁の上端部には、棟部3が形成されており、棟部3は屋外側に向かって突出する。棟部3の屋外側の面は鉛直である。
建物1の屋根下地は、垂木等の建築躯体上に野地板4を設けることで、形成されている。野地板4は、棟側から軒側に向かって略一様な角度で下り傾斜している。野地板4の軒側端部は、軒部2よりもさらに屋外側に突出している。野地板4の軒側端面は、軒部2の屋外側の面と略平行である。野地板4の棟側端部は、軒棟方向D1において、棟部3の屋外側の面よりも屋内側に控えた位置に配置されている。
野地板4の上には、凹凸屋根材11が載置されており、凹凸屋根材11は、軒方向D2に複数並べて設けてある。各凹凸屋根材11は、例えば、鋼板製になっている。各凹凸屋根材11は、図2に示すように、下方に開口し且つ上方に突出する凸部12と、上方に開口し且つ下方に凹む凹部13とを有する。凸部12と凹部13とは、軒方向D2に交互に並んで形成してある。各凹部13の側面部13aは、隣接する凸部12の側面部を兼ねている。各凹部13の両側面部13aは底面部(下面部)に対して略直角である。
野地板4とこの上に配置された各凹凸屋根材11の間には、通気空間17(第1通気空間)が形成されている。各通気空間17は、凸部12と野地板4で囲まれた空間になっており、軒方向D2に沿って凸部12と同数形成されている。通気空間17は、凹凸屋根材11の軒棟方向D1の全長に亘って形成されている。通期空間17は、軒棟方向D1と直交する断面形状が、略矩形状になっている。
また、各凹部13の両側面部13aの下端部には、通気空間17側に凹没する溝部35が設けてあり、各溝部35は、凹凸屋根材11の軒棟方向D1の全長に亘って形成されている。言い換えると、凹部13は、凸部12の内側に凹んだ凹所34を、側面部13aの下端部に有しており、凹所34は、凹凸屋根材11の軒棟方向D1の全長に亘って、溝状に形成されている。
図3に示すように、凹凸屋根材11の軒側端部は、軒棟方向D1において、野地板4の軒側端縁よりも屋外側に位置した出代部18になっている。凹凸屋根材11の出代部18における凸部12(すなわち、各凸部12の軒側の端部)は、下方に開口している。これら出代部18における各凸部12の下開口は、軒棟方向D1に長尺な矩形状に形成されており、この下開口部分が、対応する通気空間17の導入口になっている。
図4に示すように、凹凸屋根材11の軒方向D2における端部は、凹部13で形成されている。そして、この端部において、凹部13の外側面部の上部には、被掛止部14が形成されている。更に、隣り合う凹凸屋根材11の間には、連結具8が配置されており、連結具8は、掛止部10を有しており、掛止部10に、各凹凸屋根材11の被掛止部14が掛止される。
各連結具8には、軒棟方向D1に長いカバー部材15が取り付けられる。各カバー部材15は、下方に開口する略溝形の部材になっており、その両側面部の下部には、被係合部16が形成されている。各カバー部材15は、両側の被係合部16を対応する凹凸屋根材11の被掛止部14に掛止することで、両側の凹凸屋根材11を介して連結具8に取り付けられる。このため、カバー部材15は、両側の凹凸屋根材11の間の部分と、ここに配置された連結具8を、上側から覆っている。
本実施形態では、図3に示すように、複数の凹凸屋根材11で形成した屋根面上に、機能パネルが設置してある。機能パネルは、例えば、太陽光発電パネル48となっている。太陽光発電パネル48は、例えばシリコンを主材料とした半導体素子を有しており、太陽光エネルギーを電気エネルギーに変換して出力する。なお、太陽光発電パネル48は、上下両面で受光して発電可能な両面受光型のパネルであってもよいし、上面のみで受光して発電可能なパネルであってもよい。
太陽光発電パネル48は、複数の凸部12の上方に設置されており、複数の凸部12に跨っている。このため、太陽光発電パネル48とこの下方に位置する凹凸屋根材11の間には、第2通気空間が形成されている。この第2通気空間は、太陽光発電パネル48と凹部13とで囲まれた空間になっており、太陽光発電パネル48の下方に位置する凹部13と同数形成される。
また、太陽光発電パネル48は、任意の連結具8に設けたボルト9及び任意の凹部13に取り付けた固定部材20によって、前記屋根面上に固定される。言い換えると、太陽光発電パネル48は、固定部材20及びボルト9を用いて屋根面上に固定されている。
固定部材20は、図1に示すように、対をなす二つの半体21と、半体21の上部を重ね合わせた状態で保持する保持部29と、半体21の重ね合せた部位の上方に設けた機能パネル用の取付部30とを備える。
半体21は、上下に幅を有した平板状の本体部24と、本体部24の上端から板面に略直交して突出した横片25とを一体で有しており、半体21の断面形状は、上下逆向きの略L字形状になっている。そして、半体21は、本体部24の下端部に、突出部26が設けてあり、突出部26は、横片25の突出方向とは反対向きで本体部24から突出する。
半体21は、図2に示すように、凹部13に配置される。この際、本体部24は、軒方向D2において、凹部13の側面部13aと対向し、横片25は、上下方向において、凹部13の底面部と対向し、突出片は、側面部13aの下端部に設けた溝部35(凹所34)の奥面に突出先端が当接される。言い換えると、横片25は、本体部24の上端部から軒方向D2の所定の一方向に沿って突出しており、突出部26は本体部24の下端部から軒方向D2に沿って前記一方向とは反対向きに突出している。なお、半体21は、例えば、鋼板製になっており、この鋼板を屈曲させることで、本体部24と横片25とが一体に形成されている。
また、各半体21は、同じ凹部13に配置した状態で、この凹部13の夫々異なる側面部13aに下部(突出部26)が当接される。以下、半体21を区別する場合には、凹部13の一方の側面部13aに当接させた一方の半体21を、第1半体22とし、同じ凹部13において残り一方(反対側)の側面部13aに当接させた残り一方の半体21を、第2半体23とする。
第1半体22は、その本体部24を基準とすると、横片25が対をなす相手である第2半体23の本体部24に近づく向きに突出し、突出部26が第2半体23から離れる向きに突出した状態で、凹部13に配置される。第2半体23は、その本体部24を基準とすると、横片25が第1半体22の本体部24に近づく向きに突出し、突出部26が第1半体22から離れる向きに突出した状態で、第1半体22と同じ凹部13に配置される。
そして、第1半体22は、第2半体23に比べて、本体部24からの横片25の突出寸法が長くなっている。例えば、第2半体23の横片25の前記突出寸法は、第1半体22の本体部24の板厚分程度、短く形成してある。更に、第1半体22は、第2半体23に比べて、本体部24の上下方向の幅寸法が長くなっている。例えば、第2半体23の本体部24の前記幅寸法は、第1半体22の横片25の板厚分程度、短く形成してある。このため、固定部材20は、横片25の前記突出寸法や本体部24の前記幅寸法から、第1半体22と第2半体23とを施工現場等で容易に識別することができる。
また、固定部材20は、第2半体23の横片25の上面に第1半体22の横片25の下面を当接した状態に、組み立てて用いられる。言い換えると、両半体21は、横片25を上下に重ね合せた状態で、凹部13に取付・配置される。そして、両半体21は、この重ね合せた状態で、保持部29に保持される。
保持部29は、例えば、上下方向に軸心を有したボルト31と、ボルト31に螺合したナット32とで形成してある。ボルト31は、両横片25の重ね合せた部位の平面視略中央に貫通して取り付けてある。言い換えると、両横片25は、重ね合せる部位の平面視略中央に貫通孔27を有しており、この貫通孔27を上下に連通させた状態で、互いを重ね合わされる。そして、両横片25は、この重ね合せた状態で、連通させた両貫通孔27に、ボルト31を挿通して取り付けられる。
更に、ボルト31は、両横片25に貫通して取り付けた状態で、その頭部が第2半体23の横片25の下面に当接される。ナット32は、前記取り付けた状態のボルト31に上方側から螺合させて取り付けられる。そして、ナット32は、ボルト31に取り付けた状態で、その下端が第1半体22の横片25の上面に当接される。このため、ボルト31は、その頭部とナット32とで両半体21の横片25を上下方向において挟持しており、これによって、両半体21は互いの横片25を上下に重ね合せた状態で固定・保持される。
取付部30は、例えば、保持部29を形成するボルト31のナット32より上方の部位で形成してある。言い換えると、ボルト31は、保持部29としての機能と、取付部30としての機能とを兼ね備える。そして、ボルト31は、連結具8に設けたボルト9と略同径になっている。取付部30は、ボルト31の前記上方の部位に、太陽光発電パネル48が取り付けられる。
また、固定部材20は、取付部30に太陽光発電パネル48を取り付けることで、太陽光発電パネル48の重量等によって、突出部26が溝部35(凹所34)の奥面を押圧する。すなわち、固定部材20は、軒方向D2において、各本体部24の下部で、凹部13の各側面部13aの下端部を、この側面部13aを共有する各凸部12の内側に向けて夫々押圧する。言い換えると、固定部材20は、軒方向D2において、下部を凹部13に突っ張らせた状態で、凹凸屋根に取り付けられる。
以下、凹凸屋根に機能パネル(太陽光発電パネル48)を設置するための構造やその手順について、図2に基づいて詳述する。
まず、作業者は、凹凸屋根の任意の凹部13の所定の位置に、ボルト31を挿通した状態で第2半体23を配置して、その本体部24の下部(突出部26)を側面部13aの下端部(凹所34)に当接させる。そして、作業者は、ボルト31に挿通させながら第1半体22を前記所定の位置に配置して、その本体部24の下部(突出部26)を側面部13aの下端部(凹所34)に当接させる。なお、前記所定の位置は、太陽光発電パネル48の取付部30用の被取付部(不図示)の位置等、取り付ける太陽光発電パネル48に対応して適宜設定される。
次に、作業者は、ボルト31にナット32を螺合させて、保持部29で両横片25を挟持して固定・保持させる。この際、固定部材20は、例えばナット32を若干強く締め付けて横片25を下方に凸となるよう反らせる等で、突出部26で凹所34の奥面を押圧して、前記突っ張らせた状態にしてもよい。そして、固定部材20は、保持部29で両半体21を保持したことで、凹部13への取付が完了となる。
固定部材20の取付完了後、作業者は、太陽光発電パネル48の前記被取付部を取付部30に固定して、太陽光発電パネル48を固定部材20に取り付ける。これによって、太陽光発電パネル48は、凹凸屋根上に設置される。
このように、本実施形態の機能パネルの固定構造において、機能パネルを固定した固定部材20は、任意の凹部13に下部を突っ張らせた状態で、凹凸屋根に取り付けられる。このため、本実施形態では、凸部を挟むことで屋根に取り付ける所謂クランプ式のものに比べて、固定部材20を凹凸屋根へ強固に取り付け易くすることができる。これによって、本実施形態では、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に強固に固定(設置)し易くすることできる。
そして、本実施形態では、固定部材20の下部を凹部13に突っ張らせて取り付けたため、固定部材20の下部による突っ張る力を凹部13の底面部で支えることができる。このため、本実施形態では、凸部12の内部(通気空間17)に芯材等を配置して補強しなくても、前記突っ張る力による凹部13の変形を抑制することができる。これによって、本実施形態では、前記クランプ式のものに比べて、屋根の軽量化や、施工の簡素化等を行い易くすることができる等で、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に取り付け易くすることができる。
更に、本実施形態では、固定部材20を凹部13に配置するため、横片25や取付部30を凸部12に干渉し難くすることができて、前記クランプ式のものに比べて、固定部材20の上方への突出量を抑え易くすることができる。これによって、本実施形態では、太陽光発電パネル48を凸部12に近接したり凸部12に当接したりして凹凸屋根に取り付けることができる。
そして、本実施形態では、前記突出量を抑え易くしたことで、前記クランプ式のものに比べて、例えば風等で太陽光発電パネル48を揺れ難くしたり、太陽光発電パネル48の振動を低減し易くしたり等することができる。このため、本実施形態では、例えば設置した太陽光発電パネル48の安定性を向上し易くすることができる等で、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に強固に固定し易くすることできる。
更に、本実施形態では、本体部24の下端に突出部26を設けたことで、本体部24の下部を側面部13aに当接させ易くすることができ、更に当接面積を抑えて押圧力を大きくし易くすることができる。これによって、本実施形態では、前記クランプ式のものに比べて、固定部材20を凹凸屋根へ強固に取り付け易くすることができて、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に強固に固定(設置)し易くすることできる。
更に、本実施形態では、突出部26を溝部35(凹所34)に配置して凹所34の奥面に当接させたことで、前記クランプ式のものに比べて、固定部材20の上向きの外力に対する耐久性を向上し易くすることができる。これによって、本実施形態では、例えば太陽光発電パネル48の風による浮き上がり等での上向きの外力に対して固定部材20を凹凸屋根から外れ難くすることができて、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に強固に固定し易くすることできる。
また、太陽光発電パネル48は、周囲の雰囲気温度が高い場合や、直射日光が長時間照射された場合等に、発電素子が高温になって発電効率(変換効率)が低下する恐れがある。これに対して、本実施形態では、太陽光発電パネル48の下方に通気空間17(第1通気空間)と凹部13(第2通気空間)が設けてある。このため、本実施形態では、通気空間17や前記第2通気空間を流れる空気によって、太陽光発電パネル48を冷却し易くすることができる。これによって、本実施形態では、太陽光発電パネル48の温度上昇を抑えることができて、太陽光発電パネル48の発電効率の低下を抑制し易くすることができる。そして、本実施形態では、太陽光発電パネル48を凸部12に近接して取付可能としたため、前記クランプ式のものに比べて、通気空間17による冷却効果を得易くすることができる。
また、固定部材20は、突出部26を備えないものであってもよい。この場合の実施形態では、例えば、半体21が、上端側から下端側に向かう程、平面視横片25から離れる形状で本体部24を有する。言い換えると、本体部24は、軒方向D2に傾斜して設けてあり、この傾斜によって、凹部13に配置した状態において、下方側程、側面部13aに近づく形状になっている。
このため、固定部材20は、半体21を保持部29で保持した状態において、両本体部24の上端間の軒方向D2の寸法に比べて両本体部24の下端間の軒方向D2の寸法が大きくなっている。言い換えると、固定部材20は、軒棟方向D1に直交した断面が、所謂下方に向けて末広がり形状になっている。
固定部材20は、本体部24の下端が側面部13aの下端部に当接される。そして、固定部材20は、取付部30に太陽光発電パネル48を取り付けることで、太陽光発電パネル48の重さ等で下向きに荷重がかかる。これによって、固定部材20は、本体部24の下端で側面部13aの当接位置を押圧する。
このように、本場合(本実施形態)では、各半体21の下端部を凹部13の側面部13aの下端部間に軒方向D2に突っ張らせた状態で、固定部材20を凹部13に取り付けることができる。このため、本実施形態では、前記クランプ式のものに比べて、固定部材20を凹凸屋根へ強固に取り付け易くすることができる。これによって、本実施形態では、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に強固に固定(設置)し易くすることできる。
そして、本実施形態では、固定部材20の下部を凹部13に突っ張らせて取り付けたため、固定部材20の下部による突っ張る力を凹部13の底面部で支えることができる。このため、本実施形態では、凸部12の内部(通気空間17)に芯材等を配置して補強しなくても、前記突っ張る力による凹部13の変形を抑制することができる。これによって、本実施形態では、前記クランプ式のものに比べて、屋根の軽量化や施工の簡素化等を行い易くすることができる等で、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に取り付け易くすることができる。
更に、本実施形態では、固定部材20を凹部13に配置するため、横片25や取付部30を凸部12に干渉し難くすることができて、前記クランプ式のものに比べて、固定部材20の上方への突出量を抑え易くすることができる。これによって、本実施形態では、太陽光発電パネル48を凸部12に近接したり凸部12に当接したりして凹凸屋根に取り付けることができる。
そして、本実施形態では、前記突出量を抑え易くしたことで、前記クランプ式のものに比べて、例えば風等で太陽光発電パネル48を揺れ難くしたり、太陽光発電パネル48の振動を低減し易くしたり等することができる。このため、本実施形態では、例えば設置した太陽光発電パネル48の安定性を向上し易くすることができる等で、太陽光発電パネル48を凹凸屋根に強固に固定し易くすることできる。
なお、本発明は、前述した実施形態の構成のみに限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内であれば、適宜の設計変更を行うことが可能である。例えば、機能パネルは、太陽光発電パネル48に限らず、その他の機能を有するパネルであってもよい。また例えば、本発明は、片流れ屋根に限らず、切妻屋根等のその他の形状の屋根にも適用可能である。また例えば、凹凸屋根への機能パネルの固定構造は、連結具8にボルト9を備えないものであってもよい。言い換えると、該固定構造は、固定部材20のみで機能パネルを凹凸屋根に設置するものであってもよい。
また例えば、第2半体23は、本体部24の上端が横片25より上方に位置してもよい。言い換えると、横片25は、本体部の上部から突出したものであればよい。この場合、第2半体23の本体部24の上端は、凹部13に配置した際に、第1半体22の横片25の上面と略面一に並ぶ或いはこの上面より下方に位置する。そして、この横片の突出先端が第2半体23の本体部24に当接されることが好ましい。これによって、固定部材20は、両半体21の軒方向D2における強度を向上し易くすることができる。
また例えば、凹所34は、固定部材20の下部を当接可能であれば、凹部13の側面部13aの下端部の軒棟方向D1の略全長に亘って形成した溝部35に限らない。例えば、側面部13aの固定部材20の配置位置のみ等、側面部13aの全長のうちの一部に形成したものであってもよい。言い換えると、凹部13が凸部12の内側に凹んだ凹所34を側面部13aの下端部に有し、固定部材20が凹所34の奥面に下部を当接させて配置するものであればよい。
1 建物
2 軒部
3 棟部
4 野地板
8 連結具
11 凹凸屋根材
12 凸部
13 凹部
13a 側面部
20 固定部材
21 半体
22 第1半体
23 第2半体
24 本体部
25 横片
26 突出部
29 保持部
30 取付部
34 凹所
35 溝部
48 太陽光発電パネル
D1 軒棟方向
D2 軒方向

Claims (2)

  1. 下方に開口する凸部と上方に開口する凹部とを軒方向に交互に有した凹凸屋根への固定部材を用いた機能パネルの固定構造であって、
    前記固定部材は、前記凹部に配置されてこの凹部の軒方向を向く各側面部の下端部に下部を当接させる対をなす二つの半体と、この二つの半体の互いの上部を重ね合せた状態で保持する保持部と、前記二つの半体の重ね合せた部位の上方に突出して設けた前記機能パネル用の取付部とを備え、
    前記半体は、対をなす相手の前記半体に向けて突出した横片を、前記上部に有し、
    前記保持部は、前記横片を上下に重ね合わせた状態で保持するものであり、
    前記凹部は、前記凸部の内側に凹んだ凹所を、前記側面部の前記下端部に有しており、前記固定部材は、前記凹所に前記下部を当接させて配置されていることを特徴とする機能パネルの固定構造
  2. 前記固定部材の半体は、対をなす相手の前記半体から離れる向きに突出し前記側面部の前記下端部に当接させる突出部前記下部に有していることを特徴とする請求項1記載の機能パネルの固定構造
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