JP6077379B2 - 太陽電池モジュールの取付け構造 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池モジュールを取り付ける際に用いる太陽電池モジュールの取付け構造に関する。
従来から、建物の屋根に太陽電池モジュールを設置する技術として、例えば、瓦棒葺き材の設置工法を利用して太陽電池モジュールを取り付ける技術が開示されている(例えば特許文献1など参照)。この技術は、太陽電池モジュールを瓦棒屋根の通し吊子に固定するもので、いわゆる屋根組込み型と呼ばれるものである。
特開2010−138634号公報
屋根材表面が劣化し、見栄えが悪くなると共に雨漏りの心配がある既築住宅の屋根に太陽電池モジュールを設置する際、既存の屋根材を残したまま、その上から上記瓦棒屋根を設置し、更にその上から太陽電池モジュールを設置することで、太陽電池モジュールを設置しながら屋根の見栄えを良くし且つ屋根の耐久性を補強することが考えられる。
しかし、この場合、既存の屋根材の凹凸により複数の太陽電池モジュールを平面状に設置することができず、個々の太陽電池モジュールの表面がバラバラな向きを向いてしまい、屋根の外観を損ねると共に、発電効率に影響を与えるといった問題があった。
本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、凹凸のある屋根に対しても複数の太陽電池モジュールを平面状に設置することが可能な、太陽電池モジュールの取付け構造を提供することを目的とする。
本発明の太陽電池モジュールの取付け構造は、太陽電池モジュールを屋根上に固定する取付け構造であって、上記屋根の傾斜方向に沿って少なくとも一つ上記屋根上に配置されると共に、上記屋根の傾斜方向と略垂直方向に複数所定の間隔で並列に前記屋根上に配置される複数の支持部材と、上記隣接する支持部材の間に、上記屋根を覆うように取り付けられる瓦棒葺き材と、上記隣接する瓦棒葺き材間を覆うように上記支持部材に取り付けられるキャップと、上記太陽電池モジュールを上記支持部材に固定する固定部材とを備え、上記支持部材は、上記屋根の傾斜方向に長尺に形成された本体と、この本体の長手方向一部から突出して形成され、上記瓦棒葺き材、上記キャップおよび上記固定部材を支持する突出部とを有していることを特徴としている。
このような構成とすることにより、凹凸のある屋根に対しても太陽電池モジュールを屋根全体に平面状に整列させて設置することができる。また、既存の屋根材を残したまま、その上から上記瓦棒屋根、太陽電池モジュールを順に設置することができるため、経年劣化した屋根材の見栄えの悪さや雨漏りの心配がある既築住宅の屋根に対して、太陽電池モジュールを設置しながら屋根の見栄えを良くし且つ屋根の耐久性を補強することができる。
また、上記キャップは、上記突出部と並行に延びる鍔部を備え、この鍔部は、上記突出部と重なる部分では当該突出部と上記瓦棒葺き材の端部を覆うように屈曲成形され、上記突出部と重ならない部分では上記瓦棒葺き材の端部を覆うように屈曲成形された後、さらに上記瓦棒葺き材の端部と共に下方に屈曲成形されていることを特徴としている。
このような構成とすることにより、瓦棒葺き材の屋根への固定強度を向上させることができると共に下地となる既存屋根への浸水を確実に防止することができる。
また、上記突出部は、上記本体から上記屋根に沿う方向に突出していることを特徴としている。
このような構成とすることにより、太陽電池モジュールを固定する固定部材を支持部材に瓦棒葺き材およびキャップとともに容易に固定することができる。
また、上記突出部は、上記本体から上方に起立する第1の部分と、この第1の部分から上記屋根に沿う方向に突出している第2の部分とを有していることを特徴としている。
このような構成とすることにより、瓦棒葺き材を敷設する際に、突出部と重ならない部分において上記瓦棒葺き材の端部と共に下方への屈曲成形を容易にすることができる。
また、上記本体は、既存屋根の屋根葺き材の働き幅の2倍よりも長いことを特徴としている。
このような構成とすることにより、一つの通し吊子に複数の支持部材を配置する場合に、スレート屋根等の既存屋根の凹凸を吸収し、太陽電池モジュールを平面状に配置することができる。
さらに、上方に開口する溝が長手方向に沿って形成され、この溝の開口部に外側に延びる張り出し部を備え、上記屋根上に所定の間隔で並列に配置される複数の通し吊子を備え、上記支持部材は、上記通し吊子の溝に配置されていることが好ましい。
このような構成とすることにより、支持部材を屋根の傾斜方向に複数配置する場合、一列に揃えるのが容易で作業性が向上するとともに、突出部と重ならない部分で、瓦棒葺き材の端部およびキャップの端部に加え、通し吊子の張り出し部も重ねて折り曲げすることができるので、瓦棒葺き材およびキャップの連結をより強固にすることができる。
本発明の太陽電池モジュールの取付け構造によれば、凹凸のある屋根に対しても太陽電池モジュールを屋根全体に平面状に整列させて設置することができる。
本実施形態に係る太陽電池モジュールの取付け構造を示す断面図である。 図1における支持部材を示す斜視図である。 支持部材の取付けまでを示す分解斜視図である。 図1における固定部材の分解斜視図である。 固定部材を取り付けた状態を示す斜視図である。 図5における点線A−A’の断面図である。 図5における点線B−B’の断面図である。 本実施形態に係る太陽電池モジュールの取付け方法を示すフローチャートである。 既設屋根に太陽電池モジュールを取付けた際の構成を示す斜視図である 本発明の他の実施形態にかかる支持部材の斜視図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明するが、本発明は下記実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。なお、図面の説明において同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
図1は、太陽電池モジュールの取付け構造を示す断面図であり、図2は、図1に示す支持部材の斜視図であり、図3は、支持部材の取付けまでを示す分解斜視図である。
太陽電池モジュールの取付け構造は、凹凸のある屋根の上に瓦棒屋根を敷設すると共に太陽電池モジュール100を取り付ける機構である。ここでは凹凸のある屋根として、スレート瓦等で全面が敷かれ完成した屋根(スレート屋根)を例にとり説明する。
図1に示すように、太陽電池モジュールの取付け構造1は、ルーフィング材10、通し吊子20、支持部材30、瓦棒葺き材40、キャップ50、固定部材60及び目地キャップ70を備えている。太陽電池モジュール100は、太陽電池パネル101と、太陽電池パネル101の外縁に取り付けられた枠材102を含んで構成される。
ルーフィング材10は、既設の屋根R、例えばスレート屋根、の全体を覆うように取り付けられる。ルーフィング材10は、防水性と接着(粘着)性を備えたシート状の部材であり、スレート屋根表面に接着して取り付けられ、スレート屋根の防水を補強する。ルーフィング材10としては、具体的には、例えばサンクラフト(服部猛株式会社製;商品名)等を挙げることができる。なお、野地板Sに直接瓦棒屋根を敷設する形態の場合には、ルーフィング材10を取り付けなくてもよい。
通し吊子20は、図3に示すように、長方形の金属板を曲折形成した部材である。通し吊子20は、その長手方向に沿って上方に開口する溝21を有している。溝21の底部22は、ルーフィング材10と接する部分であり、平坦に形成されている。通し吊子20の開口付近には、溝21から外側に底部22と並行に延びる張り出し部23が設けられている。通し吊子20の長さ(長手方向の長さ)は、既存のスレート屋根の棟木の位置から軒先までの長さと略同じ長さであり、棟木の位置から軒先まで通して垂木O上に配置される。屋根の面全体においては、屋根の傾斜方向と略垂直方向に所定の間隔で配置された垂木Oの位置に併せて、複数の通し吊子20が並列に配置され、それぞれ野地板S等を介して垂木Oに固定される。即ち、通し吊子20は、垂木Oに固定される底板、この底板の両側に立設される一対の側板により形成される上方に開口部を有する細長い溝部からなり、開口部の両側外方に延びる張り出し板を有している。
支持部材30は、通し吊子20、瓦棒葺き材40、キャップ50および固定部材60を支持するものであり、図2および図3に示すように、通し吊子20の溝21に嵌め入れる長尺状の部材で断面略コ字型の溝形鋼である本体31と、本体31の長手方向一部から突出して形成され、瓦棒葺き材40、キャップ50および固定部材60を支持する突出部32を備える。本体31は、通し吊子20と同様に上方に開口しており、長手方向に沿って所定の長さに形成されている。本体31の底部33は、通し吊子20の底部22と接する部分であり、平坦に形成されている。突出部32は、所定の間隔、即ち太陽電池モジュール100の枠材102を取りつける間隔(両矢印P)、に本体31から外側に屋根に沿うように突出して形成されている。即ち、支持部材30は、通し吊子20と共に垂木Oに固定される底板、この底板の両側に立設される一対の側板により形成される、上方に開口部を有する細長い溝部からなり、所定の間隔で開口部の両側外方に延びる突出板を有している。通し吊子20の部材は、折り返す必要上比較的柔らかい部材であるのに対し、支持部材30の部材は、凹凸がある屋根上に置かれた場合であっても変形しない強度を有する部材である。
支持部材30の底部33は、複数の接合穴34を有し、釘ネジ等の接合部材Tにより通し吊子20と共に屋根の躯体部分(垂木O)に固定される(図3参照)。通し吊子20に嵌め込まれた支持部材30の突出部32は、通し吊子20の張り出し部23と重なった状態となる。即ち、突出部32は、張り出し部23上に載置された状態となる。なお、支持部材30は、通し吊子20と同じ長さであっても良いし、通し吊子20よりも短く、一つの通し吊子20に対して複数の支持部材30を敷き詰める構成としても良いし、一つの通し吊子20に対して複数の支持部材30を所与の間隔で配置する構成としても良い。ここで、支持部材30の長さを通し吊子20の長さよりも短くする場合において、凹凸のある既存屋根に太陽電池モジュールを平面状に配置するためには、支持部材30の長さは、既存屋根の屋根葺き材(瓦やスレートなど)の働き幅(屋根葺き材の重なる部分を除いた実際に外部に露出される部分の幅)の2倍よりも長くすることが望ましい。本実施形態においては、支持部材30の長さを既存のスレート屋根におけるスレートの働き幅の2倍より長くすることで、支持部材30がスレート屋根の凹凸を吸収し、太陽電池モジュールを平面上に設置することができるようになる。
瓦棒葺き材40は、図3に示すように、ルーフィング材10上に平行に配列された複数の通し吊子20(図では1個のみ図示)の間において、ルーフィング材10を覆うように取り付けられる。瓦棒葺き材40の端部41はそれぞれ対応する通し吊子20の側部と接するように上方に折り曲げられ、更に張り出し部23の下面と接しながら張り出し部23の端部付近にまで至る。
キャップ50は、図1に示すように、通し吊子20の溝21の全長に亘って嵌め込まれた支持部材30を覆う長尺状の部材であり、通し吊子20と略同じ長さである。
キャップ50は、長手方向に沿って上方に開口する溝51が形成され、この溝の開口部に張り出し部23及び突出部32と並行に延びる鍔部52が設けられている。鍔部52は、重なり合う張り出し部23、突出部32及び瓦棒葺き材40を囲むように断面略コ字型に成形されている。
なお、取り付け前のキャップ50の鍔部52は、図3に示すように、張り出し部23、突出部32及び瓦棒葺き材40の端部41が嵌まり込むように下方に略垂直に折曲成形された断面略L字型となっている。キャップ50の溝51を支持部材30の本体31に嵌入した後、成形処理される。即ち、キャップ50は、隣接する瓦棒葺き材40間を覆うように支持部材30に取り付けられる。なお、鍔部52の成形については後述する。
固定部材60については、さらに図4から図7を参照して詳細に説明する。図4は、図1における固定部材60の分解斜視図であり、図5は、固定部材60が通し吊子20に固定された状態を示す斜視図であり、図6は、図5の点線AA’における断面図を示し、図7は、図5の点線BB’における断面図を示す。
固定部材60は、図1に示すように、太陽電池モジュール100の枠材102を支持部材30と通し吊子20に固定する部材である。固定部材60は、また、図4に示すように、第1の受け部材61、第2の受け部材62、押え部材63、枠材押え部材64及び接合部材65を含んで構成される。
第1の受け部材61は、断面略L字型の部材であり、溝21を覆うように通し吊子20の上方に配置される。第1の受け部材61は、一方の張り出し部23を挟むように形成された抜け止め部61aを有する。また、第1の受け部材61には、載置される第2の受け部材62が通し吊子20の長手方向へずれないよう上方に傾斜したずれ止め部61bを有する。
第2の受け部材62は、断面略L字型の部材であり、第1の受け部材61の上に載置される。第2の受け部材62は、他方の張り出し部23を挟むように形成された抜け止め部62aを有する。
押え部材63は、周囲に下方に曲折された鍔部63aを有する部材であり、第2の受け部材62の上に配置される。鍔部63aは、上方から張り出し部23を押圧する役割と、第1及び第2の受け部材の抜け止め部61a、62aが張り出し部23から抜けるのを防止する役割を果たす。枠材押え部材64は、断面略コ字型の部材であり、押え部材63上に載置された太陽電池モジュール100の枠材102の鍔部材102a(図1に図示)を上方から押さえつけることで太陽電池モジュール100を屋根に固定する。
接合部材65は、第1の受け部材61、第2の受け部材62、押え部材63、枠材押え部材64を接合する部材であり、接合ボルト65a、ナット65b、65cで構成される。
第1の受け部材61、第2の受け部材62、押え部材63及び枠材押え部材64にはそれぞれ接合ボルト65aを通す穴が形成されており、接合部材65は、先ず、第1の受け部材61、第2の受け部材および押え部材63の各ボルト穴に通されてワッシャー66を介してナット65bにより締め付けられる。
固定部材60は、図5に示すように、突出部32と張り出し部23が重なっている部分(図中;20a)に対し、下方から第1の受け部材61の抜け止め部61aおよび第2の受け部材62の抜け止め部62aによって、上方から第1の押え部材63の鍔部63aによって押圧し、通し吊子20に固定される。その後、接合ボルト65aは、枠材押え部材64のボルト穴に通されワッシャー66を介してナット65cにより締め付けられることにより、太陽電池モジュール100の枠材102が通し吊子20に固定される(図1参照)。
図6に示すように、通し吊子20の固定部材60が固定される突出部32と重なっている張り出し部23の部分は、キャップ50の鍔部52が突出部32及び張り出し部23と共に瓦棒葺き材40の端部41の下面に接するよう折り曲げられ(一番折り)、断面コ字型に屈曲成形される。鍔部52が一番折りされることで、突出部32、張り出し部23及び瓦棒葺き材40の端部41は、キャップ50の鍔部52によって覆われ、相互に密着した形態となる(図中;20a)。他方、突出部32と重なっていない張り出し部23の部分は、図7に示すように、一番折りされた鍔部52が、張り出し部23及び瓦棒葺き材40の端部41と共に下方に屈曲成形され(二番折り)、通し吊子20の側部と略平行に延びた形態となる(図中;20b)。
即ち、一番折りされた鍔部52に覆われた張り出し部23は、固定部材60が固定される突出部32と重なる部分では、通し吊子20の底部22と略平行に延びた形態である一方で、突出部32と重ならない部分では、一番折りされた鍔部52が二番折りされることで、通し吊子20の側部と略平行に延びた形態となる。言い換えると、通し吊子20は全長に渡って一番折りと二番折りが交互に形成された形態となる。
このように二番折りを行うことで、張り出し部23を鍔部52で覆っただけの一番折りでは不十分な瓦棒葺き材40の屋根への固定強度を向上させることができる。また、二番折りを行うことで、即ち、キャップ50で瓦棒葺き材40を包み込んだ上で更に通し吊子20の側部に略並行に折り込むことで、雨水の浸入を防止することが可能となる。他方、突出部32と重なっている張り出し部23については、一番折りだけであるが固定部材60が上記のとおり上下から締め付けることで、張り出し部23に固定されるため、瓦棒葺き材40に対して十分な固定強度を持たせることができる。また、一番折りだけの部分についても、即ち、キャップ50により瓦棒葺き材40を包み込んだ状態だけの部分についても、固定部材60の鍔部63aにより雨水の浸入を防ぐことができる。
図1に示すように、目地キャップ受け67は、後述する目地キャップ70を取り付ける場合に、目地キャップ70を固定するための部材である。目地キャップ受け67は、略円筒体であるが、その上部は閉じられている。目地キャップ受け67は、締め付けられた接合ボルト65aを上方から覆うように取り付けられる。目地キャップ受け67の側面には、側方に隆起した隆起部67aが形成されている。
目地キャップ70は、隣り合う太陽電池モジュール100の間に嵌め込む長尺状の部材であり、必要に応じて取り付ける。目地キャップ70の断面は略コ字型である。目地キャップ70は、図1に示すように、略くの字型の係止部70aを有し、係止部70aが目地キャップ受け67の隆起部67aの下方に嵌め込まれることで、隣り合う太陽電池モジュール90間の隙間を塞いだ状態で固定される。その上面が太陽電池モジュール100の枠材102の上面と略連続するように嵌め込まれる。目地キャップ70は、例えばゴム製やプラスチック製であるが、目地キャップ70の原材料は限定されない。
次に、本実施形態の太陽電池モジュール100を取り付ける方法について、図8、9を用いて説明する。なお、ここでは凹凸のある屋根として、スレート屋根を例とり説明する。図8は、太陽電池モジュール100の取付け方法を示すフローチャートであり、図9は、太陽電池モジュール100の取付けが完了したときの様子を示す図である。
図8に示すように、先ず、スレート屋根全体にルーフィング材10を取り付ける(S1)。次に、通し吊子20を所定の間隔をおいてルーフィング材10上に複数固定する(S2)。次に、支持部材30を通し吊子20の全長に亘って嵌入する(S3)。次に、固定された通し吊子20間に瓦棒葺き材40を、その両端部をそれぞれ対応する通し吊子20に接するように上方に折り曲げ、さらに、張り出し部23の下面と接するように折り曲げて、通し吊子20間のルーフィング材10を完全に覆うように、取り付ける(S4)。次に、キャップ50を支持部材30の本体31に嵌入する(S5)。これにより、支持部材30の本体31はキャップ50により完全に覆われる。次に、支持部材30の突出部32に固定部材60の第1の受け部材61、第2の受け部材、及び押え部材63を固定する(S6)。次に、太陽電池モジュール100の枠材102を押え部材63の上に載置し、枠材押え部材64により上から締め付け、固定する(S7)。こうして太陽電池モジュール100の取り付けが完了する。なお、瓦棒葺き材40の端部の形成は予め行っておいても良いし、屋根上で都度形成することとしても良い。
図9は、上記方法により既築屋根Rに太陽電池モジュール100が取り付けられた状態を示す図である。図9に示すように、太陽電池モジュール100は、既築屋根R(スレート屋根)にルーフィング材10を介して覆った瓦棒葺き材40と通し吊子20を備える瓦棒葺き屋根に対し、通し吊子20に取り付けられた固定部材60を介して固定される。なお、必要に応じて、隣り合う太陽電池モジュール100の間に目地キャップ受け67を取り付け、目地キャップ70を嵌め込んだ構成としてもよい。
なお、支持部材30の形態は、本発明を逸脱しない範囲で変更が可能である。例えば図10(a)や(b)に示すように、通し吊子20の溝の高さより低くした本体31aや本体31aよりさらに低くした本体31bを備える形態、即ち、通し吊子20の溝の高さよりも低い支持部材30a、30bの本体31a、31bから上方に起立する第1の部分321a、321bと、第1の部分321a、321bから屋根に沿う方向に突出している第2の部分322a、322bとを有する突出部32a、33bを備える形態とすることもできる。このような支持部材30a、30bは、通し吊子20に嵌入された状態において、突出部32a、32bが形成されている部分以外は通し吊子20の溝の高さより低いため、突出部32a、32bが設けられてない部分に対して二番折りを容易にすることが可能となる。
また、本実施形態においては、通し吊子20の開口部分に支持部材30を嵌め込む構成を説明したが、通し吊子20を使用せずに、支持部材30を直接ルーフィング材10上に配置する構成としても良い。この場合、支持部材30の長さは、既存のスレート屋根の棟木の位置から軒先までの長さと略同じ長さであることが望ましい。また、支持部材30の長さがスレート屋根の棟木の位置から軒先までの長さがない場合には、支持部材30をルーフィング上に隙間なく配置することが望ましい。これらの場合においても、雨水の浸入を防止するため、キャップ50の長さはスレート屋根の棟木の位置から軒先までの長さと略同じ長さにすることが望ましい。
また、本実施形態においては、太陽電池モジュール100を押え部材63上に固定する部材として、枠材押え部材64により太陽電池モジュール100の枠材102の鍔部材102aを押える方法を例示したが、これに限定するものではなく、太陽電池モジュール100を押え部材63上に固定するものであれば良い。例えば、太陽電池モジュール100の枠材102を上から押え部材63上に押さえつける構成としても良い。
以上、説明したように、本実施形態の太陽電池モジュール取付け構造および取付け方法によれば、太陽電池モジュールを固定する通し吊子の溝全長に渡って支持部材を嵌入したことで、凹凸のある屋根上において通し吊子が変形することがない。このため、太陽電池モジュールを屋根全体に平面状に設置することができる。また、支持部材に所定の間隔、即ち太陽電池モジュールを支持する枠材を設置する間隔に突出部を形成することで、突出部が無い部分では通し吊子を二番折りすることができ、新たに敷設する瓦棒屋根の固定強度を保つことができる。特に凹凸のある屋根として、例えばスレート瓦が敷かれた屋根に適用することで、屋根表面の汚れや耐久性等が無くなった既築住宅の屋根全体を瓦棒屋根で覆い、見栄えと耐久性を向上させつつ太陽電池モジュールを取り付けることができる。
1…太陽電池モジュールの取付け構造、10…ルーフィング材、20…通し吊子、21…溝、22,33…底部、23…張り出し部、30…支持部材、31…本体、32…突出部、40…瓦棒葺き材、50…キャップ、60…固定部材、70…目地キャップ、100…太陽電池モジュール、101…太陽電池パネル、102…枠材、S…野地板(下地材)、R…屋根(スレート屋根)、O…垂木

Claims (6)

  1. 太陽電池モジュールを屋根上に固定する太陽電池モジュールの取付け構造であって、
    前記屋根の傾斜方向に沿って少なくとも一つ前記屋根上に配置されると共に、前記屋根の傾斜方向と略垂直方向に複数所定の間隔で並列に前記屋根上に配置される複数の支持部材と、
    前記隣接する支持部材の間に、前記屋根を覆うように取り付けられる瓦棒葺き材と、
    前記隣接する瓦棒葺き材間を覆うように前記支持部材に取り付けられるキャップと、
    前記太陽電池モジュールを前記支持部材に固定する固定部材とを備え、
    前記支持部材は、前記屋根の傾斜方向に長尺に形成された本体と、この本体の長手方向一部から突出して形成され、前記瓦棒葺き材、前記キャップおよび前記固定部材を支持する突出部とを有していることを特徴とする太陽電池モジュールの取付け構造。
  2. 前記キャップは、前記突出部と並行に延びる鍔部を備え、
    この鍔部は、前記突出部と重なる部分では当該突出部と前記瓦棒葺き材の端部を覆うように屈曲成形され、前記突出部と重ならない部分では前記瓦棒葺き材の端部を覆うように屈曲成形された後、さらに前記瓦棒葺き材の端部と共に下方に屈曲成形されてい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の取付け構造。
  3. 前記突出部は、前記本体から前記屋根に沿う方向に突出していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
  4. 前記突出部は、前記本体から上方に起立する第1の部分と、この第1の部分から前記屋根に沿う方向に突出している第2の部分とを有していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
  5. 前記本体は、既存屋根の屋根葺き材の働き幅の2倍よりも長いことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
  6. 上方に開口する溝が長手方向に沿って形成され、この溝の開口部に外側に延びる張り出し部を備え、前記屋根上に所定の間隔で並列に配置される複数の通し吊子をさらに備え、
    前記支持部材は、前記通し吊子の溝に配置されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
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