JP6449006B2 - 屋根構造 - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池モジュールを載置する屋根構造関するものである。
近年、環境意識の高まりから、新たなエネルギー源として太陽電池モジュールが注目されている。この太陽電池モジュールは、光エネルギーを電気エネルギーに変換可能な光電変換装置である太陽電池パネルを備えた構造となっている。
この太陽電池パネルは、透明電極層と、裏面電極層と、これら2つの電極層に挟まれた光電変換素子とを備えている。そして、光電変換層に光が照射されることで発生するキャリアを電極層に収集して外部回路に取り出すことが可能となっている。
このような太陽電池モジュールは、従来、建屋の屋根上に直接又は金具等を介して取り付けたり、平坦な地面に設置した架台上に取り付けたりしている。
例えば、本件出願人の出願に係る特許文献1には、スレート瓦と一体に取り付けた金具を介し、太陽電池モジュールを屋根上に取り付ける構造が開示されている。
特開2011−163060号公報
ここで、太陽電池モジュールには、外周部分にフレームを取り付けたものと、このフレームを取り付けないフレームレス型のものがある。フレームレス型の太陽電池モジュールは、小型軽量なため取付作業が容易であり、外観に優れるという利点がある。
詳細に説明すると、フレーム付きの太陽電池モジュールでは、屋根上に取り付けたとき、金属のフレーム部分が周辺部分よりも際立って見える場合がある。この場合、金属部分が屋根外観の一体感を損なうので、屋根の外観を美しくするという観点から好ましくない。
これに対し、フレームレスの太陽電池モジュールでは、縁端部分に金属部分がないので、すっきりと美しい外観を実現できる。
そこで、本発明者らは、外観のさらなる向上を図るため、フレームレス型の太陽電池モジュールの太陽電池パネルをさらに薄型化し、屋根上に取り付けることを考えた。しかしながら、太陽電池パネルにフレームを装着せず、薄く形成すると、太陽電池モジュールの強度が弱くなってしまうという問題が考えられる。すなわち、積雪荷重や強風による吹き上げ荷重によって、太陽電池モジュールが破損してしまうおそれがある。そして、破損した場所によっては、発電量が低下してしまったり、発電不能に陥ってしまったりする可能性がある。
そこで本発明は、太陽電池パネルを薄型化し、フレームレスの構造とした場合においても破損の発生及びそれに起因する出力低下を抑制可能な技術を提供することを課題とする。
上記課題を解決するための請求項1に記載の発明は、複数の屋根部材と、太陽電池モジュールと、建屋の軒先部分に前記太陽電池モジュールを取り付けるための軒先取付具とを備え、前記太陽電池モジュールは、受光面を有する平板状の太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの裏面に固定される補強部材を備え、前記太陽電池パネルは、太陽電池セルを封止するためのセル封止領域が設けられており、前記セル封止領域では、列状に配された複数の太陽電池セルが封止され、前記補強部材は長尺状の部材であり、前記セル封止領域の裏面のうち、平面視において前記太陽電池セルの列と重なる位置に前記補強部材が固定され、前記軒先取付具は、前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持するための保持部と、前記太陽電池モジュールの軒側部分を下方から支持するための支持台部とを有しており、前記太陽電池モジュールの軒側端部近傍が前記保持部によって保持され、前記太陽電池モジュールの軒側端部よりも棟側である前記補強部材が固定されている部分が、前記支持台部によって支持されており、前記軒先取付具は、軒先に位置する前記屋根部材の軒側端部を挿入するための屋根部材保持凹部をさらに有し、前記保持部と前記支持台部は、前記屋根部材保持凹部の上側に位置しており、前記支持台部は、棟側へ突出するように片持ち状に形成され、さらにその突出端部には、脚部が形成されており、前記脚部は、通常時においては前記屋根部材と離間した位置にあり、前記軒先取付具によって固定される前記太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合、前記屋根部材と接触した状態となることを特徴とする屋根構造である。
請求項2に記載の発明は、複数の屋根部材と、太陽電池モジュールと、建屋の軒先部分に前記太陽電池モジュールを取り付けるための軒先取付具とを備え、前記太陽電池モジュールは、受光面を有する平板状の太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの裏面に固定される補強部材を備え、前記太陽電池パネルは、太陽電池セルを封止するためのセル封止領域が設けられており、前記セル封止領域では、列状に配された複数の太陽電池セルが封止され、前記補強部材は長尺状の部材であり、前記太陽電池モジュールは、前記セル封止領域の裏面のうち、平面視において前記太陽電池セルの列と重なる位置に前記補強部材が固定され、前記軒先取付具は、前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持するための保持部と、前記太陽電池モジュールの軒側部分を下方から支持するための支持台部とを有しており、前記太陽電池モジュールの軒側端部近傍が前記保持部によって保持され、前記太陽電池モジュールの軒側端部よりも棟側である前記補強部材が固定されている部分が、前記支持台部によって支持されており、軒棟方向で隣接配置される2つの前記太陽電池モジュールを固定する中間取付具をさらに備え、前記中間取付具は、軒側に位置する前記太陽電池モジュールの棟側部分を保持する軒側保持凹部と、棟側に位置する前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持する棟側保持凹部とを有しており、棟側に位置する前記太陽電池モジュールに一体に固定された前記補強部材が、前記棟側保持凹部よりも棟側に位置することを特徴とする屋根構造である。
請求項3に記載の発明は、前記軒先取付具は、軒先に位置する前記屋根部材の軒側端部を挿入するための屋根部材保持凹部をさらに有し、前記保持部と前記支持台部は、前記屋根部材保持凹部の上側に位置しており、前記支持台部は、棟側へ突出するように片持ち状に形成され、さらにその突出端部には、脚部が形成されており、前記脚部は、通常時においては前記屋根部材と離間した位置にあり、前記軒先取付具によって固定される前記太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合、前記屋根部材と接触した状態となるとを特徴とする請求項2に記載の屋根構造である。
請求項4に記載の発明は、前記太陽電池モジュールは、建屋に敷設した状態において、前記太陽電池パネルの長手方向が建屋の桁行方向に向き、前記太陽電池パネルの短手方向が建屋の軒棟方向に向くように設置されるものであり、且つ、前記セル封止領域の軒棟方向における中心位置は、前記太陽電池パネル全体の軒棟方向における中心位置よりも軒側よりの位置となっていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造である。
請求項5に記載の発明は、前記補強部材は、前記太陽電池パネルの裏面側から外側へ向かって凸となる突出部を有しており、前記突出部の突出端面は、前記太陽電池パネルの裏面と平行な平面となっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の屋根構造である。
請求項6に記載の発明は、前記支持台部は、一の平板部と、当該平板部よりも下方側に位置する他の平板部を有しており、前記補強部材の前記突出端面が前記他の平板部に支持され、前記補強部材において前記突出部よりも軒側の部分が前記一の平板部に支持されることを特徴とする請求項5に記載の屋根構造である。
請求項7に記載の発明は、前記補強部材は、金属製の部材であり、断面形状が逆ハット状となっていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の屋根構造である。
また、本発明に関連する関連発明は、受光面を有する平板状の太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの裏面に固定される補強部材を備えた太陽電池モジュールであって、前記太陽電池パネルは、太陽電池セルを封止するためのセル封止領域が設けられており、前記セル封止領域では、列状に配された複数の太陽電池セルが封止され、前記補強部材は長尺状の部材であり、前記セル封止領域の裏面のうち、平面視において前記太陽電池セルの列と重なる位置に前記補強部材が固定されていることを特徴とする太陽電池モジュールである。
この関連発明の太陽電池モジュールでは、長尺状の補強部材が、太陽電池セルの列と平面視で重なる位置に取り付けられている。言い換えると、列方向と同方向に延びる補強部材が、列に属する複数の太陽電池セルのそれぞれと平面視で重なった状態となっている。このため、太陽電池セルが封止されている部分の強度を向上させ、且つ、それぞれの太陽電池セルの破損の発生を抑制できる。
ここで、太陽電池セルが封止されている部分は、比較的強度の低い部分であり、さらに破損すると出力が低下する(又は出力できなくなる)部分でもある。つまり、本発明では、太陽電池セルが封止されている部分の強度を向上させ、太陽電池セルの破損の発生を抑制することで、これに起因する出力の低下を防止できる。
ところで、本発明者らが先行技術文献に開示した屋根構造を運用し、その運用状況を検討した結果、太陽電池モジュールの軒側部分が棟側部分に比べて破損しやすいことが判明した。
具体的に説明すると、例えば、大量の雪が太陽電池モジュールの上に積もったとき、時間が経過すると、棟側に積もった雪の塊が太陽電池モジュールの傾斜面を滑り下りていくことがある。この場合、雪の塊が軒側部分まで移動することで、太陽電池モジュールの軒側部分では、棟側部分よりも大きな荷重を受ける。つまり、太陽電池モジュールの軒側部分は、設置時に大きな荷重を受けやすい部分であることが判明した。
その反面、太陽電池モジュールの軒側部分は、棟側に隣接する太陽電池モジュールが遠い位置にあり、比較的影ができにくい部分でもある。すなわち、太陽電池セルを配置したとき、発電効率が高くなる部分であるともいえる。
かかる知見に基づいて提供される他の関連発明は、建屋に敷設した状態において、前記太陽電池パネルの長手方向が建屋の桁行方向に向き、前記太陽電池パネルの短手方向が建屋の軒棟方向に向くように設置されるものであり、且つ、前記セル封止領域の軒棟方向における中心位置は、前記太陽電池パネル全体の軒棟方向における中心位置よりも軒側よりの位置となっている、上記関連発明の太陽電池モジュールである。
この関連発明では、より大きな荷重を受ける軒側よりの部分に、セル封止領域を配する構成となっている。つまり、複数の太陽電池セルを軒側に偏重配置する構成となっている。
すなわち、この関連発明では、太陽電池セルの列と平面視で重なる位置に補強部材を取り付けており、大きな荷重がかかる軒側端部近傍にも、破損しやすい太陽電池セルを配置することができる。このことにより、太陽電池パネル(太陽電池セル)の破損を防止しつつ、発電効率を高めることができる。
本発明に関連する他の関連発明は、前記補強部材は、前記太陽電池パネルの裏面側から外側へ向かって凸となる突出部を有しており、前記突出部の突出端面は、前記太陽電池パネルの裏面と平行な平面となっている、上記関連発明の太陽電池モジュールである。
この関連発明の補強部材は、裏面側から外側へ向かって凸となる突出部を有しており、剛性の高い構造となっている。また、突起部の突出端面に裏面と並行な平面を形成することにより、補強部材の下側にケーブル等が位置した状態で、上側から荷重がかかっても、ケーブル等の破損を防止することができる。
本発明に関連する他の関連発明は、金属製の部材であり、断面形状が逆ハット状となっていることを特徴とする、上記関連発明の太陽電池モジュールである。
かかる構成によると、比較的簡単に剛性の高い補強部材の形成が可能となる。
本発明では、複数の屋根部材と、太陽電池モジュールと、建屋の軒先部分に前記太陽電池モジュールを取り付けるための軒先取付具とを備え、前記軒先取付具は、前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持するための保持部と、前記太陽電池モジュールの軒側部分を下方から支持するための支持台部とを有しており、前記太陽電池モジュールの軒側端部近傍が前記保持部によって保持され、前記太陽電池モジュールの軒側端部よりも棟側である前記補強部材が固定されている部分が、前記支持台部によって支持されている。
本発明の屋根構造では、太陽電池モジュールの補強部材が固定されている部分を、さらに軒先取付金具の支持台部によって支持している。このことにより、さらに耐荷重性の高い構造とすることができる。
請求項1に記載の発明は、前記軒先取付具は、軒先に位置する前記屋根部材の軒側端部を挿入するための屋根部材保持凹部をさらに有し、前記保持部と前記支持台部は、前記屋根部材保持凹部の上側に位置しており、前記支持台部は、棟側へ突出するように片持ち状に形成され、さらにその突出端部には、脚部が形成されており、前記脚部は、通常時においては前記屋根部材と離間した位置にあり、前記軒先取付具によって固定される前記太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合、前記屋根部材と接触した状態となる。
本発明の屋根構造では、片持ち状に形成された支持台部の突出端部に脚部が形成されている。そして、通常時においては、脚部が屋根部材と離間した位置にあり、太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合には、屋根部材と接触した状態となる。
すなわち、通常時においては、脚部が屋根部材と接触せず、屋根部材を傷つけてしまうことがない。対して、太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合には、屋根部材と接触し、支持台部にかかる荷重を屋根部材で受けることが可能となる。つまり、可能な限り屋根部材の損傷を抑制しつつ、過度に荷重が加わった場合の太陽電池モジュールの破損を防止できる。
請求項2に記載の発明は、軒棟方向で隣接配置される2つの前記太陽電池モジュールを固定する中間取付具をさらに備え、前記中間取付具は、軒側に位置する前記太陽電池モジュールの棟側部分を保持する軒側保持凹部と、棟側に位置する前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持する棟側保持凹部とを有しており、棟側に位置する前記太陽電池モジュールに一体に固定された前記補強部材が、前記棟側保持凹部よりも棟側に位置する。
かかる構成によると、補強部材の軒側に棟側保持凹部が位置しており、何らかの理由により補強部材が太陽電池パネルから外れてしまっても、軒側に向かって滑り落ちる補強部材が棟側保持凹部に当接し、それ以上軒側へと移動することがない。このことにより、不意に補強部材が屋根上から落下してしまうことがなく、安全である。
本発明に関連する他の関連発明は、建屋の軒先部分に太陽電池モジュールを取り付けるための軒先取付具であって、前記建屋は、屋根下地上に複数の屋根部材を並べて形成される基礎屋根構造を有するものであり、前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持するための保持部と、前記太陽電池モジュールの軒側部分を下方から支持するための支持台部と、軒先に位置する前記屋根部材の軒側端部を挿入するための屋根部材保持凹部を備え、前記保持部と前記支持台部は、前記屋根部材保持凹部の上側に位置しており、前記支持台部は、棟側へ突出するように片持ち状に形成され、さらにその突出端部には、脚部が形成されており、前記脚部は、通常時においては前記屋根部材と離間した位置にあり、前記太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合、前記屋根部材と接触した状態となることを特徴とする太陽電池モジュールの軒先取付具である。
この関連発明によると、上記したように、太陽電池モジュールの軒側部分を支持台部によって支持することが可能であり、耐荷重性の高い構造とすることができる。また、可能な限り屋根部材の損傷を抑制しつつ、過度に荷重が加わった場合の太陽電池モジュールの破損を防止できる。
本発明によると、太陽電池パネルを薄型化し、フレームレスの構造としても、太陽電池モジュールの破損の発生及びそれに起因する出力低下を抑制できる。
本発明の実施形態に係る屋根構造を示す斜視図である。 図1の屋根構造で採用するスレート瓦の一例を示す斜視図である。 図1の太陽電池モジュールを受光面側からみた様子を示す斜視図である。 図1の太陽電池モジュールを裏面側からみた様子を示す斜視図である。 図3の太陽電池モジュールに封止されたセル列を示す平面図である。 図3の太陽電池モジュールを示すA−A断面図である。 図4の太陽電池モジュールに取り付けられた補強部材を示す一部破断斜視図である。 図3の太陽電池モジュールを示すB−B断面図であり、側端部分を拡大して示す。 図1の屋根構造で採用する軒先取付金具を示す斜視図である。 図9の軒先取付金具の支持台用部材を示す斜視図である。 図9の軒先取付金具の固定用部材を示す斜視図である。 図11の固定用部材を示す正面図である。 図9の軒先取付金具の組み立て構造を示す説明図であり、(a)〜(c)の順に組み立てていく様子を示す。 図9の軒先取付金具を示す側面図である。 図9の軒先取付金具を背面側からみた様子を示す斜視図である。 図1の屋根構造で採用する中間取付金具を示す斜視図である。 図16の中間取付金具を示す分解斜視図である。 図16の中間取付金具を示す断面図である。 図16の中間取付金具を背面側からみた様子を示す斜視図である。 本実施形態の屋根構造の施工手順を示す斜視図であり、屋根下地の軒先に軒先取付け金具を取り付けた状態を示す斜視図である。 図20の状態を示す断面図である。 図20、図21で示される工程に続く工程を示す説明図であり、第1段目下側のスレート瓦を装着する様子を示す。 図22で示される工程に続く工程を示す説明図であり、第1段目上側のスレート瓦を装着する様子を示す。 第1段目下側のスレート瓦と、その上に位置する第1段目上側のスレート瓦とが取り付けられた様子を示す断面図である。 図23,24で示される工程に続く工程を示す説明図であり、第2段目のスレート瓦を配置していく様子を示す。 図25で示される工程に続く工程を示す説明図であり、第2段目のスレート瓦を中間取付金具と共に固定する様子を示す。 第2段目のスレート瓦が中間取付金具と共に固定された様子を示す断面図である。 図26,27の工程に続く工程を示す説明図であり、中間取付金具の第1凹部に第3段目のスレート瓦を挿入する様子を示す。 第3段目のスレート瓦が固定された様子を示す断面図である。 基礎屋根構造を示す斜視図である。 軒先取付金具の保持部に第1段目の太陽電池モジュールの軒側辺を挿入する様子を示す説明図である。 図31で示される状態から、第1段目の太陽電池モジュールの軒側辺を保持部に挿入し、棟側辺を中間取付金具(固定部構成部材)の上に載置した様子を示す断面図である。 図32で示される状態から、第1段目の固定部構成部材に押さえ板部材を装着し、太陽電池モジュールの棟側辺を押さえた状態を示す断面図である。 図33の状態を示す斜視図である。 図34で示される状態から、第1段目の太陽電池モジュールのケーブル配線を行った状態を示す斜視図である。 図35で示される状態から、第2段目の太陽電池モジュールの軒側辺を第1段目の中間取付金具の第3凹部に挿入し、棟側辺を第2段目の中間取付金具(固定部構成部材)の上に載置した様子を示す断面図である。 図36で示される状態から、第2段目の固定部構成部材に押さえ板部材を装着し、太陽電池モジュールの棟側辺を押さえた状態を示す断面図である。 軒側第1段目の太陽電池モジュールに荷重がかかったときの軒先取付金具の姿勢の変化を示す説明図であり、(a)は通常時を示し、(b)は一定以上の荷重が加わった状態を示す。 図37のA部分を拡大して示す断面図である。 図14とは異なる形態の軒先取付金具を示す側面図である。
以下、本発明の実施形態に係る屋根構造1について図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、以下の説明において、前後方向、上下方向、並びに左右方向は、特に断りのない限り図1で示される通常の設置状態を基準として説明する。
本実施形態の屋根構造1は、図1で示されるように、スレート瓦2(屋根部材)で葺かれた基礎屋根構造3の上に、太陽電池モジュール4が軒先取付金具5(軒先取付具)と中間取付金具6(中間取付具)を介して固定されたものである。また、この屋根構造1の必要部分には、部分的に雨仕舞板11が設置されている。
スレート瓦2は、図2で示されるように、切り出した天然石やセメント等によって形成された略長方形平板状の部材である。より詳細には、4隅のうち、設置時に棟側となる2つの隅部分の近傍を切り落としたような薄板状の部材となっている。
このスレート瓦2には、短手方向の中心近傍に、予め、取付孔12が一列に4個設けられている。本実施形態では、取付孔12の間隔は均等ではなく、中央の2個の取付孔12,12の間隔が他の孔同士の間隔よりも広くなっている。
太陽電池モジュール4は、図3、図4で示されるように、太陽電池パネル10の裏面に補強断熱材13、端子ボックス14、補強部材15を取り付けると共に、太陽電池パネル10の側端の一部にサイドガスケット16を取り付けて形成されている。この太陽電池モジュール4は、太陽電池パネル10の縁端部分にフレームを装着しない構造、すなわち、フレームレス構造となっている。より詳細には、太陽電池パネル10の厚さが3.2mm程度となる薄型のフレームレス構造となっている。
そして、端子ボックス14から、正極側ケーブル19と負極側ケーブル20からなる2本のケーブルが延設されている。この正極側ケーブル19の延設端には、正極コネクタ21が一体に形成されており、負極側ケーブル20の延設端には、負極コネクタ22が一体に形成されている。
太陽電池パネル10は、図3で示されるように、正面視した形状が略横長長方形状となっており、樹脂製の裏面封止材と、受光面を形成するガラス基板の間に太陽電池セル25を複数枚封止して形成されている。
具体的に説明すると、この太陽電池パネル10は、セル封止領域27と、軒側余剰領域28と、棟側余剰領域29に区画されている。これらは、太陽電池パネル10の短手方向の一方端側から他方端側に向かって、軒側余剰領域28、セル封止領域27、棟側余剰領域29の順に並んでいる。これらの領域は、いずれも、太陽電池パネル10の長手方向における略全域に亘って延びている。そして、このセル封止領域27が太陽電池セル25を封止するための部分となっている。
太陽電池セル25は、略正方形板状の部材であり、光エネルギーを電気エネルギーに変換する光電変換素子を備えたものである。本実施形態では、半導体基板の上に半導体層を積層させ、光電変換素子を形成したものを採用している。
この太陽電池セル25では、表面側にバスバー電極が設けられており、裏面側に裏面側電極が形成されている。このバスバー電極と裏面側電極は、それぞれ太陽電池セル25の正極側電極及び負極側電極を形成する部分である。
セル封止領域27は、図3で示されるように、設置時を基準として、太陽電池パネル10の軒側端部よりもわずかに棟側に離れた位置から、棟側端部よりも軒側に離れた位置までを占める領域となっている。より詳細には、セル封止領域27は、太陽電池パネル10の短手方向で所定の間隔を空けて対向する2つの長辺のうちの一方であり、設置時に軒端部分を形成する長辺よりの位置に形成されている。つまり、本実施形態の太陽電池パネル10では、太陽電池セル25が軒側に偏重して配置されている
このセル封止領域27では、裏面封止材とガラス基板の間に複数枚の太陽電池セル25が行列状に配され、封止された状態となっている。図5で示されるように、この行列状に配された太陽電池セル25の外側には、正極形成部材31、負極形成部材32、導電部材33が位置している。
すなわち、セル封止領域27の裏面封止材とガラス基板の間では、太陽電池パネル10の長手方向の一端側よりの位置に正極形成部材31及び負極形成部材32が配され、他端側よりの位置に導電部材33が配されている。そして、正極形成部材31及び負極形成部材32と、導電部材33との間で、複数枚の太陽電池セル25がそれぞれの間に間隔を空けて行列状に並んだ状態となっている。
本実施形態では、太陽電池パネル10の長手方向に沿って延びるセル列35が2列形成されており、これらが太陽電池パネル10の短手方向で所定の間隔を空け、互いに平行になるように延びている。そして、各々のセル列35では、複数枚の太陽電池セル25が所定間隔を空けて一直線状に配置されており、隣接する太陽電池セル25が電気的に接続された状態となっている。
具体的に説明すると、セル列35で隣接配置される2つの太陽電池セル25は、一方の表面側に位置するバスバー電極と、他方の裏面側に位置する裏面側電極とが直接又は配線部材を介して間接的に接続された状態となっている。このことにより、隣接する太陽電池セル25は、直列に接続された状態となっている。つまり、それぞれのセル列35では、そのセル列35に属する太陽電池セル25が直列に接続された状態となっている。
加えて、一方のセル列35に属する1の太陽電池セル25のバスバー電極と、他方のセル列35に属する1の太陽電池セル25の裏面側電極とが、いずれも導電部材33に直接又は配線部材を介して間接的に接続された状態となっている。このことにより、2つのセル列35が導電部材33を介して直列に接続されている。つまり、セル封止領域27に封止された全ての太陽電池セル25は、直列に接続された状態となっている。
そして、一方のセル列35に属する1の太陽電池セル25の正極と、正極形成部材31とが接続され、他方のセル列35に属する1の太陽電池セル25の負極と、負極形成部材32とが接続された状態となっている。すなわち、正極形成部材31が正極側の出力端を形成し、負極形成部材32が負極側の出力端を形成している。
この正極形成部材31と負極形成部材32には、それぞれ別の配線部材(図示しない)が接続されている。そして、正極形成部材31から延びる配線部材の延設端と、負極形成部材32から延びる配線部材の延設端とが、それぞれ端子ボックス14の内部に引き込まれた状態となっている。引き込まれたそれぞれの配線部材は、一方が正極側ケーブル19と電気的に接続され、他方が負極側ケーブル20と電気的に接続された状態となっている。
軒側余剰領域28は、図3で示されるように、太陽電池パネル10の間隔を空けて対向する2つの長辺のうちの一方と、セル封止領域27の間に位置する部分となっている。対して、棟側余剰領域29は、2つの長辺のうちの他方と、セル封止領域27の間に位置する部分となっている。
この軒側余剰領域28は、軒棟方向の長さが非常に短くなっており、太陽電池パネル10の軒側端部から、この軒側端部よりもやや棟側となる部分までを占める非常に狭い領域となっている。
また、棟側余剰領域29は、軒側余剰領域28よりも軒棟方向の長さが長く、セル封止領域27よりも軒棟方向の長さが短くなっている。そして、この棟側余剰領域29は、セル封止領域27の棟側端部から太陽電池パネル10の棟側端部までを占める領域となっている。
補強断熱材13は、太陽電池モジュール4の強度と断熱性を確保するために取り付けられた発泡樹脂性の部材である。
この補強断熱材13は、図4で示されるように、設置時に軒側に位置し、太陽電池パネル10の長手方向に沿って延びた軒側部38と、軒側部38から棟側(図面の下方側から上方側)に延びる複数の延設部39とを備えており、これらが一体に形成されている。
軒側部38は、略横長直方体状の部分であり、太陽電池パネル10の長手方向に沿って延びている。対して、延設部39は、略縦長直方体状の部分であり、太陽電池パネル10の短手方向に沿って延びている。
本実施形態では、4つの延設部39が設けられており、太陽電池パネル10の長手方向で所定の間隔を空けて配されている。そして、2つの延設部39の間には、欠落部41が形成されている。この欠落部41は、3方が補強断熱材13によって囲まれて棟側(図面の上方側)が開放された空間となっている。
本実施形態の太陽電池モジュール4では、裏面側に3つの欠落部41が形成されている。詳細には、補強断熱材13の長手方向における中心近傍に1つ目の欠落部41が形成され、1つ目の欠落部41よりも長手方向における片側端部よりの位置に2つ目の欠落部41が形成され、他方端部よりの位置に3つ目の欠落部41が形成されている。
軒側部38のうち、欠落部41の下方に位置する部分は、厚さが薄くなった薄肉部42となっている。この欠落部41と薄肉部42が連続して形成される空間が、設置時にケーブル(正極側ケーブル19、負極側ケーブル20等)を配置するための空間として機能する。
外側に位置する2つの欠落部41のうちの一方では、軒側部38の棟側(図面の上方側)の一部を欠落させ、端子ボックス14を配置するための空間を形成している。このため、端子ボックス14の軒側端部側(図面の下方側に位置する部分)では、周囲の3方が軒側部38によって囲まれた状態となっている。
この端子ボックス14は、太陽電池パネル10における長手方向の一端部よりの位置であり、欠落部41において外側よりとなる位置に配されている。そのため、端子ボックス14の外側には延設部39が位置しており、端子ボックス14と延設部39が僅かな間隔を空けて近接配置されている。言い換えると、端子ボックス14の外側側面と延設部39の内側面が僅かに間隔をあけて離間対向した状態となっており、端子ボックス14の外側側面の大部分では、その外側に延設部39が位置する状態となっている。
端子ボックス14は、細長い略縦長直方体状の部材であり、内部に正極形成部材31と、負極形成部材32(図5等参照)から延びる配線部材が引き込まれ、ポッティング剤が充填された状態となっている。
また、上記したように、この端子ボックス14には正極側ケーブル19の一端側と、負極側ケーブル20の一端側が引き込まれており、それぞれ正極形成部材31から延びる配線部材と、負極形成部材32から延びる配線部材に電気的に接続された状態となっている。
ここで、2つのケーブル(正極側ケーブル19、負極側ケーブル20)は、その長さが異なっており、一方が他方に比べて長くなっている。より詳細には、太陽電池パネル10の長手方向における端部のうち、端子ボックス14の配置位置から比較的遠い位置にある端部側に向かって延設するケーブル(正極側ケーブル19)の長さは、端子ボックス14の配置位置に近接する端部側に向かって延設するケーブル(負極側ケーブル20)の長さよりも短くなっている。
補強部材15は、太陽電池パネル10の長手方向に延びる長尺状の部材であり、その少なくとも一部が、セル封止領域27の裏面側に位置するように取り付けられている。つまり、補強部材15は、図6で示されるように、補強断熱材13より軒側(図面の左側)に位置しており、鉛直投影したときに少なくとも一部が太陽電池セル25と投影面で重なるように取付けられている。言い換えると、太陽電池セル25の下側に補強部材15の少なくとも一部が位置した状態となっている。
なお、ここでいう鉛直投影とは、太陽電池パネル10の受光面側から裏面側へ向かう方向に投影するものとする。
この補強部材15は、適宜な金属によって形成されており、図7で示されるように、断面形状が逆ハット状の部材となっている。すなわち、この補強部材15は、太陽電池パネル10の受光面側から背面側に向かって凸となる突出部45を有している。
より詳細に説明すると、補強部材15では、軒側から棟側に向かって軒側平板部46、第一傾斜板部47、突端側平板部48、第二傾斜板部49、棟側平板部50が順に並列しており、これらが一体に形成されている。
軒側平板部46と棟側平板部50は略長方形平板状の部分であり、軒側平板部46の短手方向(軒棟方向)の長さは、棟側平板部50の短手方向の長さよりも長くなっている。
第一傾斜板部47は、軒側平板部46の棟側端部から棟側下方に向かって突出する部分であり、下方に向かうにつれて棟側に向かうように傾斜した板状の部分である。対して、第二傾斜板部49は、棟側平板部50の軒側端部から軒側下方に向かって突出する部分であり、下方に向かうにつれて軒側に向かうように傾斜した板状の部分である。つまり、第一傾斜板部47と第二傾斜板部49は、それぞれ下方側に向かうにつれて互いに近接するように傾斜している。
突端側平板部48は、略長方形平板状の部分であり、第一傾斜板部47の下端部分と、第二傾斜板部49の下端部分の間に位置している。この突端側平板部48の裏面は、補強部材15の突端面を形成する部分でもある。
この補強部材15は、図6で示されるように、軒棟方向の中心側の部分が下方に向かって僅かに盛り上がっており、この盛り上がった部分の断面形状が略台形状となっている。
そして、突端側平板部48の裏面、すなわち、突出部45の突出端面を形成する面は、太陽電池パネル10の裏面と平行な面となっている。
そして、この補強部材15が、セル封止領域27と鉛直方向(上下方向であり、受光面から裏面に向かう方向)で重なる位置に取り付けられている。つまり、太陽電池セル25を平面視したときに重なる位置には、補強断熱材13と補強部材15のいずれかが取り付けられた状態となっている。
サイドガスケット16は、太陽電池モジュール4の長手方向における両端部にそれぞれ取り付ける部材であり、詳細には、側端に位置する短辺の一部を覆うように取付ける部材である。つまり、図3で示されるように、サイドガスケット16は、太陽電池パネル10の側端部分のうち、太陽電池パネル10の短手方向の中心近傍に取り付けられた状態となっている。
より詳細には、図8で示されるように、断面形状が略「ヨ」字状で延びる部材であり、添板部52と、添板部52の上端から内側に突出する上側板部53と、添板部52の下端から内側に突出する下側板部54と、上側板部53と下側板部54の間で内側に突出する中板部55とを備えている。
添板部52は、直立した姿勢をとる略長方形平板状の部分であり、上側板部53と下側板部54は、太陽電池モジュール4の厚さ方向(図8の上下方向)で離間対向する略長方形平板状の部分である。
中板部55は、屈曲して延びる板体であり、斜め上方に一旦突出した後、太陽電池モジュール4の長手方向に沿って内側へ突出する部分である。詳細には、この中板部55は、下側板部54から上側板部53側に向かう方向であり、且つ、太陽電池モジュール4の長手方向における外側から内側に向かう方向に一旦突出している。そして、その突出端側に位置する部分は、上側板部53及び下側板部54の突出方向と同方向に突出した状態となっている。
そして、上側板部53と中板部55で太陽電池パネル10の縁端を挟持し、中板部55と下側板部54で補強断熱材13の縁端を挟持した状態となっている。
軒先取付金具5は、図9で示されるように、正面形成部材60と、支持台用部材61と、固定用部材62とを備えており、これらが一体に組み立てられて形成される部材である。この軒先取付金具5は、図14で示されるように、太陽電池パネル10の軒側端部を保持するための保持部63と、太陽電池パネル10の軒端周辺部分を支持するための支持台部64と、スレート瓦2を配置するための屋根部材保持凹部65と、屋根上に固定するための固定板部66を備えた構造となっている。
正面形成部材60は、図9で示されるように、直立した姿勢をとる略長方形平板状の立板部70と、この立板部70の上端から後方(設置時に棟側となる方向)に突出する上方板部71を備えた部材である。ここで、立板部70と上方板部71は略垂直に交わっており、正面形成部材60の側面視した形状は、略「L」字状となっている。言い換えると、正面形成部材60は、断面形状が略「L」字状で延びる長尺状の部材となっている。
立板部70には、ネジ、ボルト等の締結要素を挿通するための締結用孔73が設けられている。この締結用孔73は、立板部70を厚さ方向(前後方向)に貫通する貫通孔となっており、本実施形態では、上下方向で間隔を空けて形成される2つの締結用孔73によって構成される締結用孔73の組が3組設けられており、それぞれの組が正面形成部材60の長手方向で所定の間隔を空けて並列した状態となっている。
支持台用部材61は、図10で示されるように、金属製の板体を階段状に折り曲げて形成される部材であり、設置時に軒側端となる部分から棟側端となる部分に向かって、直立した板状の立板状の部分と、水平板状の部分とが交互に位置している。
この支持台用部材61は、大別して、設置時に最も軒側に位置する取付用部75と、この取付用部75の棟側に隣接する台形成部76と、設置時に最も棟側に位置する脚部77に区分されている。
取付用部75は、最も前端(設置時における軒側端部)に位置する第1立板部80と、第1立板部80の上端を後方(棟側)に折り曲げて形成される第1平板部81と、第1平板部81の後端(棟側端部)を上方に折り曲げて形成される第2立板部82によって形成されている。
ここで、第1平板部81には、第1平板部81を厚さ方向(図10の上下方向)に貫通する部材挿通孔83が設けられている。この部材挿通孔83は、平面視した開口形状が略四角形状の貫通孔であり、第1平板部81の前端から後端(軒側端部から棟側端部)まで延びる孔となっている。本実施形態では、複数の部材挿通孔83が設けられており、第1平板部81の長手方向で所定の間隔を空けて並列している。
第1立板部80には、部材挿通孔83の前方(軒側)となる部分に、締結用孔84が設けられている。この締結用孔84は、第1立板部80を厚さ方向(前後方向)に貫通する貫通孔となっている。
第2立板部82には、部材挿通孔83の後方(棟側)となる部分に、締結用孔85が設けられている。この締結用孔85は、第2立板部82を厚さ方向(前後方向)に貫通する貫通孔となっている。
台形成部76は、取付用部75(第2立板部82)の上端を後方(棟側)に折り曲げて形成される第2平板部87と、第2平板部87の後端(棟側端部)を下方に折り曲げて形成される第3立板部88と、第3立板部88の下端を後方に折り曲げて形成される第3平板部89によって形成されている。
第2平板部87は、支持台用部材61のうちで最も高位置となる部分であり、その上面には、緩衝部材90が取り付けられている。
緩衝部材90は、例えば、ポリウレタンフォームのような衝撃吸収性や軟性の高い適宜な材料で形成される略直方体状の部材である。この緩衝部材90は、第2平板部87(支持台用部材61)の長手方向に沿って延びており、より詳細には、第2平板部87の長手方向の略全域に亘って延びている。
第3平板部89は、第2平板部87の後方(棟側)に位置しており、第2平板部87と段差を介して連続している。ここで、第2平板部87と第3平板部89の段差は、他の部分に形成される段差よりも非常に小さくなっている。すなわち、第3平板部89は、第2平板部87よりやや低い位置に形成されている。
この第3平板部89にもまた、緩衝部材90が取り付けられている。
この緩衝部材90もまた、上述の緩衝部材90の同様の部材であり、第3平板部89(支持台用部材61)の長手方向に沿う方向に延びるものであって、第3平板部89の長手方向の略全域に亘って延びた状態となっている。
脚部77は、台形成部76(第3平板部89)の後端(棟側端部)を下方に折り曲げて形成される第4立板部92と、第4立板部92の下端を後方(棟側)に折り曲げて形成される第4平板部93によって形成されている。
ここで、脚部77の第4立板部92には、第4立板部92を厚さ方向(前後方向)に貫通する貫通孔(図示しない)が複数個所に設けられている。この貫通孔は、軒先取付金具5を屋根上に取り付けたとき、第4立板部92を軒棟方向に貫通し、棟側に向かって開口する孔となっている。
固定用部材62は、図11で示されるように、下板部100(固定板部66)と、下板部100の前端(軒側端部)から上側に立ち上げられた第1立上部101と、この第1立上部101の上端と連続して下板部100と離間対向する上板部102と、上板部102の後端(棟側端部)から上側に立ち上げられた第2立上部103と、この第2立上部103の上端と連続して上板部102と離間対向する台形成板部104と、台形成板部104の前端から上側に立ち上げられた固定片部105とを有している。なお、各部が連続する部分では、連続する部分が略垂直となるように折り曲げられている。
ここで、図12で示されるように、第1立上部101、第2立上部103、固定片部105には、それぞれ締結用孔108が設けられている。この締結用孔108は、それぞれ第1立上部101、第2立上部103、固定片部105を厚さ方向に貫通する貫通孔となっている。この3つの締結用孔108は、その左右方向における位置が同じ位置となっており、上下方向で所定の間隔を空けて並列している。
下板部100は、図11で示されるように、上板部102や台形成板部104よりも長く、より後方(棟側)まで延びた状態となっている。そして、下板部100の後端(棟側端部)よりの位置には、固定用孔110が設けられている。
すなわち、固定用孔110は、下板部100のうち、上板部102や台形成板部104との重なり位置である部分よりも後方(棟側)に形成されている。言い換えると、固定用孔110は、上板部102や台形成板部104との重なり位置を外れた位置に形成されている。
本実施形態では、下板部100に2つの固定用孔110が設けられており、これらの固定用孔110が左右方向で所定の間隔を空けて並列した状態となっている。
続いて、軒先取付金具5の組み立て構造について説明する。
図13(a)で示されるように、支持台用部材61の部材挿通孔83に固定用部材62の下側部分を挿通させた状態とする。そして、図13(b)で示されるように、固定用部材62の上板部102よりも上側となる部分が第1平板部81よりも高位置となり、固定用部材62の他の部分が第1平板部81よりも低位置に配された状態とする。
このとき、支持台用部材61の第1立板部80と固定用部材62の第1立上部101とが密着した状態となり、支持台用部材61の第2立板部82と固定用部材62の第2立上部103とが密着した状態となる。
より詳細には、前方(軒側)に位置する第1立板部80の後端面と、後方(棟側)に位置する第1立上部101の前端面とが密着した状態となる。そして、前方(軒側)に位置する第2立上部103の後端面と、後方(棟側)に位置する第2立板部82の前端面とが密着した状態となる。
この状態では、第1立板部80に形成された締結用孔84と、第2立上部103に形成された締結用孔108が前後方向(軒棟方向)で重なり、一体の連通孔を形成する。そして、連通孔にねじ等の締結要素を挿通し、支持台用部材61と固定用部材62を一体に固定する。
さらに、図13(c)で示されるように、一体に固定した支持台用部材61及び固定用部材62に対し、正面形成部材60を取り付ける。
すなわち、正面形成部材60を前方側から近接させ、正面形成部材60の立板部70と固定用部材62の固定片部105を密着させた状態し、且つ、正面形成部材60の立板部70と支持台用部材61の第1立板部80を密着させた状態とする。
そして、立板部70の締結用孔73と、固定板部66の締結用孔108とが重なって形成される連通孔に締結要素を挿通した状態とする。加えて、立板部70に形成された別の締結用孔73と、第1立板部80の締結用孔84と、第1立上部101の締結用孔108が重なって形成される連通孔に締結要素を挿通した状態とする。このことにより、支持台用部材61及び固定用部材62に対し、正面形成部材60が取り付けられた状態となる。
この状態で、2つのパネル保護部材(第1パネル保護部材112、第2パネル保護部材113)を取り付けることにより、軒先取付金具5の組み立てが完了する。
なお、第1パネル保護部材112は、断面形状が略「コ」字状で延びる部材であり、上方板部71の突出端(棟側端部)に取り付ける。このことにより、上方板部71の下面の一部では、第1パネル保護部材112によって下方側から覆われた状態となる。
また、第2パネル保護部材113は、断面形状が略「L」字状で延びる部材であり、上方板部71と台形成板部104の間に嵌め込んだ状態とする。このことにより、固定片部105の後方(棟側)の部分と、台形成板部104の上側に第2パネル保護部材113が位置した状態となる。
このことにより、保持部63に太陽電池モジュール4(太陽電池パネル10)の軒側端部を嵌め込んだとき、太陽電池モジュール4の表面とパネル保護部材(第1パネル保護部材112、第2パネル保護部材113)が接触することとなる。すなわち、太陽電池パネル10と軒先取付金具5が直接接触しないため、このような接触に起因する太陽電池パネル10の表面の損傷を防止できる。
なお、これらのパネル保護部材は、金具との接触による太陽電池パネル10の損傷を防止する保護部材として機能するだけでなく、太陽電池パネル10と金具の間に雨水等が浸入することを防止するシール材としても機能する。
この軒先取付金具5では、図14で示されるように、上方板部71、固定片部105、台形成板部104によって囲まれた部分が、太陽電池モジュール4(太陽電池パネル10)の軒側端部を保持する保持部63として機能する。
また、台形成板部104、第2平板部87、第3平板部89によって形成される部分が、太陽電池モジュール4(太陽電池パネル10)の軒側端部を下方側から支持する支持台部64として機能する。
なお、支持台部64では、台形成板部104の上面と、第2平板部87の上面とが略同じ高さとなっており、段差なく連続する同一平面を形成した状態となっている。そして、台形成板部104、第2平板部87の上面よりやや低い位置に第3平板部89が位置しており、この第3平板部89の上面は、台形成板部104、第2平板部87の各上面によって形成される同一平面と段差を介して連続した状態となっている。また、この第3平板部89の後方側(棟側)に脚部77が位置している。
さらに、この軒先取付金具5では、上板部102の下方であって下板部100の上側に位置する空間、言い換えると、その軒側端部が上板部102、第1立上部101、下板部100によって囲まれている空間が、スレート瓦2の軒側部分を挿入する屋根部材保持凹部65として機能する。そして、固定用部材62の下板部100が、屋根上に軒先取付金具5を固定するための固定板部66として機能する。これらについては、詳しくは後述する。
軒先取付金具5では、図15で示されるように、第4立板部92の長手方向の端部近傍に接地部材取付部115が設けられている。より詳細には、接地部材取付部115は、第4立板部92の長手方向における端部近傍に形成されており、接地部材116がねじ止め等の適宜な手段によって固定されている。接地部材116は、隣接配置される他の軒先取付金具5に接触させることで2つの軒先取付金具5を電気的に導通した状態にしたり、直接又はアース線等を介して間接的に接地するための部材である。
中間取付金具6は、図16、図17で示されるように、固定部構成部材120と、中間板部材121と、押さえ板部材122によって構成されている。
固定部構成部材120は、図17で示されるように、一枚板を折り曲げて作られたものであり、下板部材125と上板部材126を有し、両者が立上部127で接続された形状をしている。すなわち、下板部材125は平板状であり、その長手方向の前方側端部が180度折り返されて上板部材126を形成している。
下板部材125と上板部材126は、いずれも軒棟方向(前後方向)に延びており、上下方向で僅かに間隔を空けて離間対向している。上板部材126の長さは、下板部材125の長さよりも長くなっており、詳細には、2倍から3倍程度長くなっている。
上板部材126は、図17で示されるように、その一部が上方に凸となっており、比較的高さが低い低位置部と、比較的高さが高い高位置部とを有する構造となっている。より詳細には、前端側(軒側)の部分と後端側(棟側)の部分が低位置部となっており、その間の部分が高位置部となっている。
高位置部は、上板部材126の全体の3分の1から4分の1程度を占める部分であり、下板部材125に面した位置に形成されている。
また、高位置部よりも後端側に位置する低位置部には、ケーブル(正極側ケーブル19、負極側ケーブル20)を掛止するためのフック部128が形成されている。
このフック部128は、上板部材126に略「U」字状の切り込みを入れ、この切り込みを立ち上げて形成したものであり、いずれも高位置部側(軒側)側を向いている。
この上板部材126には、高位置部に2つの大開口孔130と2つの部材固定用孔131からなる4つの孔が形成されている。また、高位置部よりも後側に位置する低位置部には、2つの既設用孔132と2つの固定用孔133からなる4つの孔が形成されている。
より詳細に説明すると、高位置部では、2つの大開口孔130が左右方向で所定の間隔を並列しており、この2つの大開口孔130よりも前側(軒側)に位置する2つの部材固定用孔131もまた、左右方向で所定の間隔を並列している。このとき、2つの大開口孔130は、高位置部の左右方向における中心部分からの距離が等しくなっており、2つの部材固定用孔131もまた、高位置部の左右方向における中心部分からの距離が等しくなっている。そして、2つの大開口孔130の間の距離は、2つの部材固定用孔131の間の距離よりも長くなっている。
高位置部よりも後側に位置する低位置部では、前端近傍で2つの既設用孔132が左右方向で所定の間隔を並列しており、後端近傍で2つの固定用孔133が左右方向で所定の間隔を並列している。このうち、2つの固定用孔133は、いずれも軒棟方向(前後方向)に延びる長孔となっている。
ここで、下板部材125にもまた、4つの貫通孔134が設けられており、これらが2行2列に並列している。なお、図18に2つのみ図示し、他の2つについては図示を省略する。
これらの貫通孔134は、2つの大開口孔130の下方にそれぞれ1つずつと、2つの既設用孔132の下方にそれぞれ1つずつ形成されている。大開口孔130の下方に位置する貫通孔134は、その開口径が大開口孔130よりも小さくなっている。
中間板部材121は、図16、図18、図19等で示されるように、一枚の板を階段状に折り曲げて作られたものである。
すなわち、この中間板部材121は、後方側から前方に向かって、第1平面板部135と、第1直立板部136と、第2平面板部137と、第2直立板部138とが順次設けられたものである。
第1平面板部135には、図19で示されるように、長孔139が2個形成されている。この長孔139は、第1直立板部136の壁面に至るまで延びており、詳細には、第1平面板部135、第1直立板部136に亘って延びる長孔となっている。
第1直立板部136に形成された長孔139の一部は、背面視した形状が略長方形であり、その幅方向の長さが、同じ長孔139の第1平面板部135に形成された部分よりも長くなっている。
より具体的には、長孔139の第1直立板部136に形成された部分は、ねじ140の頭部が通過可能な大きさである。一方、第1平面板部135に形成された部分の幅は、ねじ140の首部分は通過可能であるけれども頭部の通過は不能である寸法に設計されている。
また、第2直立板部138には、図17で示されるように、2つの締結用孔141が設けられている。
押さえ板部材122は、断面形状が「L」字状の部材であり、正面板部143と折り返し部144が形成されている。この正面板部143には、締結用孔145が2個設けられている。
続いて、中間取付金具6の組み立て構造について説明する。
本実施形態の中間取付金具6は、図16、図19で示されるように、中間板部材121が固定部構成部材120に載置され、さらに、中間板部材121に押さえ板部材122が取り付けられている。
すなわち、固定部構成部材120の高位置部に、中間板部材121の第1平面板部135を載置した状態で、長孔139にねじ140を挿通し、固定部構成部材120と中間板部材121を固定している。
なお、本実施形態では、図16で示されるように、長孔139が略垂直に交わる第1平面板部135と第1直立板部136に亘って延設されており、第1直立板部136に形成された部分の幅が、第1平面板部135に形成された部分の幅よりも広くなっている。そして、第1直立板部136に形成された部分では、ねじ140の頭部が通過可能となっている。
このため、ねじ140を緩め、ねじ140の頭部を第1平面板部135の上面から上方に離れた状態とすると、ねじ140を固定部構成部材120の部材固定用孔131に係合させた状態のままで、中間板部材121をスライド移動させて着脱することができる。
押さえ板部材122は、第2直立板部138の表面に正面板部143の裏面側を当接させ、第2直立板部138の締結用孔141と正面板部143の締結用孔145を重ね合わせた状態で、ねじ等の締結要素を挿通し、中間板部材121に固定した状態とする。
本実施形態の中間取付金具6は、図16、図18等で示されるように、第1凹部150、第2凹部151(棟側保持凹部)、第3凹部152(軒側保持凹部)を備えた構造となっている。
第1凹部150は、下板部材125と上板部材126によって構成され、後方側(棟側)に開口する凹部である。
第2凹部151は、上板部材126の一部とその上に位置する中間板部材121の一部によって構成され、第1凹部150とは反対方向に開口する凹部である。
第3凹部152は、中間板部材121の一部とその上に位置する押さえ板部材122によって構成され、第1凹部150と同方向に開口する凹部である。
すなわち、中間取付金具6には、中間取付金具6の一方側に開口する第1凹部150と、この第1凹部150と同方向に開口する第3凹部152と、この第1凹部150と反対方向に開口する第2凹部151とが形成されている。
なお、この中間取付金具6にもまた、太陽電池パネル10を保持する部分にパネル保護部材が取り付けられている。すなわち、第2凹部151と第3凹部152それぞれの立壁面と天井面をパネル保護部材が覆った状態となっている。
これらのパネル保護部材もまた、金具との接触による太陽電池パネル10の損傷を防止する保護部材として機能するだけでなく、太陽電池パネル10と金具の間に雨水等が浸入することを防止するシール材としても機能する。
続いて、本実施形態の屋根構造1の施工方法について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
本実施形態の屋根構造1は、屋根下地を形成し、その上にスレート瓦2を列状及び複数段状に並べていく。すなわち、屋根下地の上で平面的な広がりを持つように複数のスレート瓦2を載置した状態とする。そして、このスレート瓦2を載置する際に、並行して軒先取付金具5、中間取付金具6を取り付ける。
つまり、本実施形態では、太陽電池モジュール4の設置に先立って、基礎屋根構造3を構築する。
まず、図20、図21で示されるように、屋根下地の軒先に軒先水切157を取り付け、その上に軒先取付金具5を載置する。そして、固定板部66(下板部100)の固定用孔110に木ねじ又は釘等の締結要素を挿通し、軒先取付金具5を屋根下地に取り付ける。
ここで、本実施形態では、複数の軒先取付金具5を屋根下地に取り付けている。このように複数の軒先取付金具5を取り付ける場合には、正面側から見たときに隙間ができないように、左右方向(並列方向)の間隔を詰めて配置された状態とする。
続いて、図22、図23、図24で示されるように、軒側第1段目のスレート瓦2を取り付ける。本実施形態では、軒側第1段目となる部分に2枚のスレート瓦2(スレート瓦2a−1(屋根部材),2a−2)を重ねて取り付けている。
より詳細に説明すると、まず軒側第1段目の下側のスレート瓦2a−1を取り付ける。この下側に取り付けるスレート瓦2a−1は、上記したスレート瓦2よりも軒棟方向の長さが短くなっている。このとき、スレート瓦2a−1の軒側端部を軒先取付金具5の屋根部材保持凹部65に位置させる(図24参照)。そして、このスレート瓦2a−1の取付用孔158を固定板部66(下板部100)よりも棟側に位置する部分にさせ、釘等の締結要素を挿通し、スレート瓦2a−1を屋根下地に固定する。
続いて、下側のスレート瓦2a−1の上に上側のスレート瓦2a−2を固定する(図23参照)。この上側に取り付けるスレート瓦2a−2は、上記したスレート瓦2と同じものであり、下側のスレート瓦2a−1よりも軒棟方向の長さが長くなっている。
図24で示されるように、上側のスレート瓦2a−2においても、その軒側端部を軒先取付金具5の屋根部材保持凹部65に配置する。そして、スレート瓦2a−2の取付孔12を、下側のスレート瓦2a−1の棟側端部よりもさらに棟側に位置する部分に位置させ、釘等の締結要素を挿通し、スレート瓦2a−2を屋根下地に固定する。
すなわち、図24で示されるように、下側のスレート瓦2a−1の軒側端部と、上側のスレート瓦2a−2の軒側端部の軒棟方向における位置が同一の位置となっており、いずれも屋根部材保持凹部65に位置している。言い換えると、下板部100と上板部102の間に形成される凹部であり、棟側に開口する凹部に2枚のスレート瓦2(スレート瓦2a−1,2a−2)の軒側端部が嵌り込んでいる。そして、この凹部の内部(屋根部材保持凹部65)で、2枚のスレート瓦2が重なった状態となっている。
また、下板部100の上部全域を下側のスレート瓦2a−1が覆っており、下側のスレート瓦2a−1の上部全域を上側のスレート瓦2a−2が覆った状態となっている。このため、軒先取付金具5の固定用孔110は、2枚のスレート瓦2a−1によって覆われた状態となっている。本実施形態では、複数枚のスレート瓦2で固定用孔110を覆うことにより、固定用孔110への雨水の浸入を確実に防止可能な構造となっている。
そして、軒先取付金具5の軒側端部と、軒側第1段目に位置する2枚のスレート瓦2は、屋根下地の軒側端部よりも軒先側に飛び出た状態となっている。そして、軒先取付金具5は、スレート瓦2よりも軒先側に位置した状態となっている。
さらに、図25で示されるように、軒側第2段目のスレート瓦2bを取り付ける。
このスレート瓦2bは、先に敷設した軒側第1段目のスレート瓦2に対し、その一部を重ねた状態で配置する。そして、このスレート瓦2bの取付孔12に釘等の締結要素を挿通して屋根下地に固定することとなるが、この工程と並行して中間取付金具6を取り付ける。
推奨される手順としては、図26、図27で示されるように、中間取付金具6から中間板部材121を外した状態とし(図17等参照)、固定部構成部材120だけを予め固定することが好ましい。
より具体的には、予め載置したスレート瓦2bに対して固定部構成部材120を載置し、下板部材125の4つの貫通孔134(図18参照)のうちで、上板部材126の大開口孔130の下方に位置する2つの貫通孔134のうちの一方を利用して取り付ける。すなわち、この下板部材125の貫通孔134と、スレート瓦2bの4つの取付孔12のうちの一つとを重ね合わせた状態とし、これら2つの孔に釘等の締結要素を挿通する。
すなわち、下板部材125の上側には上板部材126が存在するが、下板部材125の貫通孔134の上部に相当する位置に大開口孔130が設けられており、この大開口孔130を通過させて締結要素を貫通孔134に挿通することができる。さらに大開口孔130は、貫通孔134よりも大きいので、ドライバーの回動作業も容易に実施できる。
そして、軒側第2段目のスレート瓦2bの固定が完了すると、図28で示されるように、第3段目のスレート瓦2cを取り付ける。
第3段目のスレート瓦2cを取り付けるとき、図29で示されるように、スレート瓦2cの軒側端部を中間取付金具6の第1凹部150に挿入した状態とする。そして、スレート瓦2cの軒側端部が、第1凹部150の内部に位置する下板部材125の貫通孔134を覆った状態となる。つまり、上板部材126の下部には、その全域に第3段目のスレート瓦2cが存在することとなる。
このことにより、貫通孔134への雨水の浸入を防止することができる。
この状態で、中間取付金具6の上板部材126の後端よりに設けられた固定用孔133のうちのいずれかと、第3段目のスレート瓦2cの取付孔12とのいずれかを合致させ、両者にクギ等の締結要素を挿通して中間取付金具6を固定する。
この後、図30で示されるように、4段目以降のスレート瓦2を取り付けていき、上記の場合と同様に、必要に応じてスレート瓦2と共に中間取付金具6(固定部構成部材120)を固定する。
このとき、中間取付金具6(固定部構成部材120)は、その棟側部分が棟側に位置するスレート瓦2に覆われた状態となる。このことにより、上板部材126の2つの固定用孔133がスレート瓦2に覆われた状態となり、固定用孔133からの雨水の浸入を防止することができる。また、軒側のスレート瓦2の取付孔12が棟側のスレート瓦2によって覆われた状態となる。このことにより、取付孔12からの雨水の浸入を防止することができる。
そして、軒側から棟に至るまでスレート瓦2を取り付けることで、屋根下地上にスレート瓦2の敷設が完了し、基礎屋根構造3が完成する。
続いて、基礎屋根構造3の上に太陽電池モジュール4を設置していく。また、推奨される手順として、太陽電池モジュール4を固定していく際に、太陽電池モジュール4の配線を実施することが望ましい。
太陽電池モジュール4の屋根上への固定は、軒側から順に実施される。したがって、まず、軒側第1段目の太陽電池モジュール4aを固定する。
すなわち、図31、図32で示されるように、軒先取付金具5の保持部63に太陽電池モジュール4の軒側端部を嵌め込んだ状態とし、太陽電池モジュール4aの棟側端部を2段目のスレート瓦2bと共に取り付けられた中間取付金具6a(固定部構成部材120)に載置する。より詳細には、この固定部構成部材120の高位置部よりも前側(軒側)に位置する低位置部に、太陽電池モジュール4aの棟側端部を載置する(図32参照)。
そして、図33で示されるように、太陽電池モジュール4aの棟側端部を固定部構成部材120に載置したままの状態で、固定部構成部材120に中間板部材121と、押さえ板部材122とを取り付ける。
このことにより、太陽電池モジュール4aは、軒側の辺が軒先取付金具5の保持部63と係合し、棟側の辺が中間取付金具6aの第2凹部151に係合するので、対向する両辺が保持され、基礎屋根構造3から離脱できない状態となる。
軒側第1段目の太陽電池モジュール4aを取付けると、続いて、隣り合う太陽電池モジュール4aの間でケーブルの配線を行う。すなわち、図34、図35で示されるように、隣接する太陽電池モジュール4の一方側の正極側ケーブル19と、他方側の負極側ケーブル20とを接続する。
なお、本実施形態では、中間取付金具6のフック部128に対し、配線し終えたケーブルを係合させている。このようにすることで、ケーブルの処理が容易となる。
続いて、軒側2段目の太陽電池モジュール4bを敷設する。
図36,37に示されるように、軒側2段目の太陽電池モジュール4bは、その軒側辺と棟側辺の双方を中間取付金具6によって固定される。つまり、中間取付金具6は、軒側第3段目のスレート瓦2、軒側第5段目のスレート瓦2・・・といった具合に、段状に並ぶスレート瓦2のうち、1段おきのスレート瓦2と共に固定された状態となっている。
そして、太陽電池モジュール4bの軒側辺は、軒側に位置する中間取付金具6aの第3凹部152に挿入され、太陽電池モジュール4bの棟側辺は、棟側に位置する中間取付金具6bの第2凹部151と係合した状態となる。このことにより、太陽電池モジュール4bは、軒棟方向で対向する両辺が保持され、基礎屋根構造3から離脱できない状態となる。
このように、軒側2段目の太陽電池モジュール4bを全て設置し終えると、軒側第1段目と場合と同様に、ケーブルを配線してフック部128に係合させる。
また、必要に応じて、軒側1段目の太陽電池モジュール4aのいずれかから延びるケーブル(例えば、列の端に位置する太陽電池モジュール4から延びるケーブル)を棟側に伸ばし、軒側2段目の太陽電池モジュール4bのいずれかから延びるケーブルと接続する。
以下同様に、必要に応じて軒側3段目以降の太陽電池モジュール4を設置していく。そして、いずれかの太陽電池モジュール4から延びるケーブルを、必要に応じて引込ケーブル(図示しない)に接続する。
また、所望の段数の設置を終えると、最も上段部の太陽電池モジュール4の棟側に雨仕舞板11を設置する。
このことにより、本実施形態の屋根構造1が完成する(図1参照)。
本実施形態の屋根構造1では、スレート瓦2の一部が隣接するスレート瓦2と重なり、一部が露出する状態で屋根下地の上に列状及び複数段状に並べられている。このことにより、スレート瓦2が平面的な広がりをもって載置された状態となっている(図1、図30等参照)。そして、位置によってスレート瓦2の重なり枚数が相違しており、比較的重なり枚数の少ない小重畳部(例えば、図33のαで示される部分)と、比較的重なり枚数の多い大重畳部(例えば、図33のβで示される部分)とが混在している。
ここで、本実施形態の基礎屋根構造3は、上記したように、スレート瓦2の棟側部分に対し、さらに棟側に位置するスレート瓦2の軒側部分を重ねていく構造となっている。そのため、屋根の軒先部分は、必然的にスレート瓦2の重なり枚数が少ない部分となる。
本実施形態では、この軒先部分を敢えてスレート瓦2を複数枚(スレート瓦2a−1,2a−2の2枚)重ねた構造とし、その上方に軒先取付金具5の脚部77を位置させている。このことにつき、以下で具体的に説明する。
図38で示されるように、本実施形態の支持台部64と脚部77とは片持ち状に形成されており、撓んで姿勢変更することが可能となっている。そのため、積雪等により、太陽電池モジュール4aに過度に荷重が加わってしまった場合、太陽電池モジュール4aによって下方側に押圧され、スレート瓦2a−2から上方に離れた状態(図38(a)で示される状態)から、脚部77がスレート瓦2a−2と接触する状態(図38(b)で示される状態)へと移行する。すなわち、第4平板部93の下面がスレート瓦2a−2の上面と接触した状態となる。
このように、脚部77がスレート瓦2a−2と接触した状態では、上方からかかる荷重を分散することが可能となり、太陽電池モジュール4aの破損を抑制できる。しかし、その反面、荷重を受けるスレート瓦2a−2が傷ついたり、破損したりしてしまう可能性が考えられる。
ここで、本実施形態では、脚部77の下方側に、スレート瓦2を複数枚(スレート瓦2a−1,2a−2の2枚)重ねた構造としている。このため、仮に上側のスレート瓦2a−2が破損してしまったとしても、軒先取付金具5の固定用孔110上方には、破損していないスレート瓦2a−1が位置しており、固定用孔110から雨水等が浸入することがない。
また、軒先部分でスレート瓦2を複数枚(スレート瓦2a−1,2a−2の2枚)重ねる際、最も重なり枚数の多い大重畳部(例えば、図33のβで示される部分)よりも少ない枚数だけ重ねる構造としている。このため、軒先部分が必要以上に厚ぼったくなってしまい、見た目が悪くなるということがない。
加えて、上記したように、脚部77の第4立板部92には、第4立板部92を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられている。このため、仮に脚部77がスレート瓦2a−2と接触する状態(図38(b)で示される状態)で、太陽電池モジュール4aの下側に雨水が流れ込んでしまっても、この雨水が第4立板部92の棟側に溜まってしまうことがない。すなわち、流れ込んだ雨水は、棟側から第4立板部92に向かって流れた後、形成された貫通孔を通過し、軒側へと流れていく。このことにより、屋根上の水はけを良くすることが可能となり、屋根上に水が溜まることに起因する問題の発生を防止できる。
つまり、本実施形態では、脚部77の第4立板部92に排水孔として機能する貫通孔を設け、第4立板部92の軒側に多量の水が溜まらない構造としている。
また、図39で示されるように、軒側2段目の太陽電池モジュール4bを取り付ける際、太陽電池モジュール4bの補強部材15よりも軒側に離れた位置に、太陽電池モジュール4bの軒側辺及びその近傍を保持するための第3凹部152が位置する構造となっている。
このため、何らかの理由により、太陽電池パネル10から補強部材15が外れてしまったとしても、軒側に向かって滑り落ちる補強部材15がこの第3凹部152の内側面に当接し、その移動が阻止される。このことにより、誤って補強部材15が屋根の下に滑り落ちたりせず、安全である。
ここで、図39で示されるように、太陽電池モジュール4bの補強部材15が、ケーブル(図39では、正極側ケーブル19)より軒側に位置している。言い換えると、補強部材15とケーブルが軒棟方向で離れた位置にあり、平面視した際に重ならない位置にある。このことから、太陽電池モジュール4bに過度に荷重が加わった場合、補強部材15がケーブルを押圧することがない。つまり、ケーブルが補強部材15に押されることで破損してしまうことがない。
さらに本実施形態では、上記したように、補強部材15の突出端面を太陽電池パネル10の裏面と平行な面としており、平面的に広がりのある面としている。このため、ケーブルが何らかの理由でフック部128から外れてしまい、補強部材15の下方側に位置してしまったとしても、補強部材15がケーブルを傷つけてしまうことがない。
すなわち、補強部材15の突出端面が尖っているような形状とは異なり、補強部材15が上方からケーブルを押圧したとしても、ケーブルが損傷し難い形状としている。このことにより、ケーブルの損傷をより確実に防止することができる。
上記した実施形態では、補強部材15を断面形状が略ハット状となるように形成し、背面側に向かって凸となる突出部45を形成した。しかしながら、強度が低下するため好ましくはないが、例えば、長方形平板状としてもよい。
この場合、図40で示されるような、軒先取付金具205を採用してもよい。すなわち、上記した実施形態では、段状に連続する第2平板部87、第3立板部88、第3平板部89を備えた支持台部64の例を示したが(図14等参照)、これらに替わって段差なく平面的な広がりをもつ平板部287を備えた支持台部264としてもよい。
しかしながら、より強度を高くするという観点から、図38等で示されるように、上記のような補強部材15と支持台部64を採用することが好ましい。すなわち、補強部材15のうちで最も下方側に位置する突出部45の突出端面の下方に第3平板部89を位置させ、突出部45よりも軒側に位置する部分の下方側に第2平板部87を位置させることが好ましい。
上記した実施形態では、脚部77の第4立板部92に排水孔として機能する貫通孔を複数設けた例について説明したが、この貫通孔は1つのみ設ける構造であっても構わない。
また、第4立板部92だけでなく、第4立板部92と第4平板部93に跨って延びる孔であってもよい。さらに具体的には、第4平板部93の棟側端部から軒側端部まで延び、さらに第4平板部93の軒側端部から第4立板部92の壁面を上側に向かって延びる長孔であっても構わない。第4立板部92の棟側に位置する空間から、第4立板部92の軒側に位置する空間へ水が流せる孔(スリット溝)であればよい。
1 屋根構造
2,2a−1 スレート瓦(屋根部材)
4 太陽電池モジュール
5,205 軒先取付金具(軒先取付具)
6 中間取付金具(中間取付具)
10 太陽電池パネル
15 補強部材
25 太陽電池セル
27 セル封止領域
45 突出部
63 保持部
64,264 支持台部
65 屋根部材保持凹部
77 脚部
151 第2凹部(棟側保持凹部)
152 第3凹部(軒側保持凹部)

Claims (7)

  1. 複数の屋根部材と、太陽電池モジュールと、建屋の軒先部分に前記太陽電池モジュールを取り付けるための軒先取付具とを備え、
    前記太陽電池モジュールは、受光面を有する平板状の太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの裏面に固定される補強部材を備え、
    前記太陽電池パネルは、太陽電池セルを封止するためのセル封止領域が設けられており、前記セル封止領域では、列状に配された複数の太陽電池セルが封止され、
    前記補強部材は長尺状の部材であり、
    前記太陽電池モジュールは、前記セル封止領域の裏面のうち、平面視において前記太陽電池セルの列と重なる位置に前記補強部材が固定され
    前記軒先取付具は、前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持するための保持部と、前記太陽電池モジュールの軒側部分を下方から支持するための支持台部とを有しており、
    前記太陽電池モジュールの軒側端部近傍が前記保持部によって保持され、前記太陽電池モジュールの軒側端部よりも棟側である前記補強部材が固定されている部分が、前記支持台部によって支持されており、
    前記軒先取付具は、軒先に位置する前記屋根部材の軒側端部を挿入するための屋根部材保持凹部をさらに有し、
    前記保持部と前記支持台部は、前記屋根部材保持凹部の上側に位置しており、
    前記支持台部は、棟側へ突出するように片持ち状に形成され、さらにその突出端部には、脚部が形成されており、
    前記脚部は、通常時においては前記屋根部材と離間した位置にあり、前記軒先取付具によって固定される前記太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合、前記屋根部材と接触した状態となることを特徴とする屋根構造。
  2. 複数の屋根部材と、太陽電池モジュールと、建屋の軒先部分に前記太陽電池モジュールを取り付けるための軒先取付具とを備え、
    前記太陽電池モジュールは、受光面を有する平板状の太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルの裏面に固定される補強部材を備え、
    前記太陽電池パネルは、太陽電池セルを封止するためのセル封止領域が設けられており、前記セル封止領域では、列状に配された複数の太陽電池セルが封止され、
    前記補強部材は長尺状の部材であり、
    前記太陽電池モジュールは、前記セル封止領域の裏面のうち、平面視において前記太陽電池セルの列と重なる位置に前記補強部材が固定され、
    前記軒先取付具は、前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持するための保持部と、前記太陽電池モジュールの軒側部分を下方から支持するための支持台部とを有しており、
    前記太陽電池モジュールの軒側端部近傍が前記保持部によって保持され、前記太陽電池モジュールの軒側端部よりも棟側である前記補強部材が固定されている部分が、前記支持台部によって支持されており、
    軒棟方向で隣接配置される2つの前記太陽電池モジュールを固定する中間取付具をさらに備え、
    前記中間取付具は、軒側に位置する前記太陽電池モジュールの棟側部分を保持する軒側保持凹部と、棟側に位置する前記太陽電池モジュールの軒側部分を保持する棟側保持凹部とを有しており、
    棟側に位置する前記太陽電池モジュールに一体に固定された前記補強部材が、前記棟側保持凹部よりも棟側に位置することを特徴とする屋根構造。
  3. 前記軒先取付具は、軒先に位置する前記屋根部材の軒側端部を挿入するための屋根部材保持凹部をさらに有し、
    前記保持部と前記支持台部は、前記屋根部材保持凹部の上側に位置しており、
    前記支持台部は、棟側へ突出するように片持ち状に形成され、さらにその突出端部には、脚部が形成されており、
    前記脚部は、通常時においては前記屋根部材と離間した位置にあり、前記軒先取付具によって固定される前記太陽電池モジュールに一定以上の荷重がかかった場合、前記屋根部材と接触した状態となることを特徴とする請求項2に記載の屋根構造
  4. 前記太陽電池モジュールは、建屋に敷設した状態において、前記太陽電池パネルの長手方向が建屋の桁行方向に向き、前記太陽電池パネルの短手方向が建屋の軒棟方向に向くように設置されるものであり、
    且つ、前記セル封止領域の軒棟方向における中心位置は、前記太陽電池パネル全体の軒棟方向における中心位置よりも軒側よりの位置となっていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造。
  5. 前記補強部材は、前記太陽電池パネルの裏面側から外側へ向かって凸となる突出部を有しており、
    前記突出部の突出端面は、前記太陽電池パネルの裏面と平行な平面となっていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の屋根構造。
  6. 前記支持台部は、一の平板部と、当該平板部よりも下方側に位置する他の平板部を有しており、
    前記補強部材の前記突出端面が前記他の平板部に支持され、前記補強部材において前記突出部よりも軒側の部分が前記一の平板部に支持されることを特徴とする請求項5に記載の屋根構造。
  7. 前記補強部材は、金属製の部材であり、断面形状が逆ハット状となっていることを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の屋根構造。
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