説明

ソーラーモジュール取付金具

【課題】 屋根へのソーラーモジュール(太陽電池モジュール及び/又は集熱モジュール)の取付けの施工性を向上させる。
【解決手段】 取付金具10は、折板屋根RF上に固定されてソーラーモジュール1,1間に延在する第1金具11と、第1金具11上に固定されて同方向に延在する第2金具12と、を含む。第2金具12は、上面部13と側面部14と下面部15とを含んで、ハット型断面をなす。下面部15は、断熱材HIの載置部をなす。上面部13は、その幅方向両端部分がソーラーモジュール1(フレーム2)の載置部をなすと共に、その幅方向中央部分にレール溝17を有する。レール溝17は、取付ボルト21の頭部と係合するボルト係合部17aを形成すると共に、水切り通路部17bを形成する。取付ボルト21のねじ部が、ソーラーモジュール1を固定する押さえ金具22の取付部をなす。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、屋根上に並べられるパネル状のソーラーモジュール(太陽電池モジュール及び/又は集熱モジュール)を固定するためのソーラーモジュール取付金具に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、屋根上に太陽電池モジュールや集熱モジュールなどのパネル状のソーラーモジュールを取付ける場合は、屋根上に適当な支持金具を固定して、これによってソーラーモジュールを位置決めし、支持金具に取付けた押さえ金具などによってソーラーモジュールを固定している。
また、ソーラーモジュールを取付ける前に、屋根上に断熱材を敷設することで、ソーラーモジュールの下方に断熱材層を形成することも行われている。
【0003】
また、特許文献1には、上部金属板及び下部金属板間に断熱材を挟み込んでなる断熱屋根パネルについて、上部金属板の上面に凹部を形成し、この凹部にソーラーシステム装置(ソーラーモジュール)を設置して、ソーラー断熱屋根パネルとしたものが提案されている。この場合は、屋根を形成する際に、ソーラー断熱屋根パネルを屋根の骨組みを構成する支持部材上に固定することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開平10−219949号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、従来のソーラーモジュールの取付構造では、ソーラーモジュールの取付けと断熱材の取付けとを、現場で効率良く行うことができず、施工性の点で改善の余地があった。
【0006】
また、特許文献1のように、ソーラーモジュール及び断熱材を屋根材に一体的に組込む構成にすると、既存建物(既存屋根)への取付けが困難で、汎用性に乏しく、工事費用も嵩むこととなる。
【0007】
また、ソーラーモジュールの取付けにあたっては、施工性のみならず、十分な気密性・防水性が求められ、更には、既存建物の屋根形状の違いに対応できるような汎用性が求められる。
【0008】
本発明は、このような実状に鑑み、現場施工を前提として、施工性の向上を図る一方、気密性・防水性の向上、屋根形状の違いに対応できる汎用性の向上などを図り得る、ソーラーモジュール取付金具を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明に係るソーラーモジュール取付金具は、屋根上に固定され、屋根の傾斜方向と直交する横方向に隣り合うソーラーモジュール間にて屋根の傾斜方向に延在する第1金具と、前記第1金具上に固定されて、前記第1金具と同方向に延在する第2金具と、を含んで構成される。
【0010】
前記第2金具は、前記第1金具上に位置する上面部と、この上面部に連なって下方へ延びる一対の側面部と、これらの側面部の下端から外側に延びる一対の下面部とを含んで、ハット型断面をなす。
前記下面部は、ソーラーモジュールの下方に配置される断熱材の縁部の載置部をなし、前記上面部は、その幅方向両端部分がソーラーモジュールのフレームの載置部をなすと共に、その幅方向中央部分に、前記第2金具の延在方向に延在するレール溝を有する。
前記レール溝は、ねじ部を上向きとした取付ボルトの頭部と係合するボルト係合部を形成すると共に、屋根の傾斜方向に水を案内する水切り通路部を形成する。
そして、前記取付ボルトの前記ねじ部が、ソーラーモジュールのフレームを固定する押さえ金具の取付部をなす。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、第2金具の下面部に断熱材をセットし、次いで上面部にソーラーモジュールをセットすることで、これらを効率良くセットすることができ、施工性に優れる。
また、第2金具の上面部と左右のソーラーモジュールのフレームとで囲まれる空間に雨水が侵入し得るが、侵入した水はレール溝に入り、その傾斜に従って排出されるので、それ以上の水の侵入は防止され、十分な防水性を発揮できる。同時に、ソーラーモジュールと断熱材との間の空間の気密性を確保できる。
また、屋根形状の違いなどから、第2金具上でのフレーム間の間隔が異なっても対応でき、汎用性は高い。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】本発明の一実施形態を示すソーラーシステムの平面図
【図2】ソーラーシステムの側面図
【図3】折板屋根へのソーラーモジュールの取付態様を示す正面断面図
【図4】図3の要部拡大図
【図5】別の折板屋根へのソーラーモジュールの取付態様を示す正面断面図
【図6】図5の要部拡大図
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて、詳細に説明する。
図1は本発明の一実施形態を示すソーラーシステム(モジュール配列)の平面図、図2はソーラーシステムの側面図である。
【0014】
ソーラーシステムは、屋根上に、縦長(例えば縦1476×横984mm)のソーラーモジュール1を縦横にマトリクス状(本実施形態では縦4×横6枚)に並べて構成され、屋根の傾斜方向(水上側−水下側)と直交する横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1間に取付金具10が介在する。
【0015】
ソーラーモジュール1には、太陽電池モジュール1Aと、集熱モジュール1Bとがあり、本実施形態では、水下側の縦3×横6枚を太陽電池モジュール1A、水上側の縦1×横6枚を集熱モジュール1Bとしてある。
【0016】
太陽電池モジュール1Aは、金属(例えばアルミ)製の矩形のフレーム2と、該フレーム2内の上部に嵌め込まれたPVパネル3とを含んで構成される。PVパネル3は、透明な強化ガラス(詳しくは2層のガラス板間)に太陽電池セルをマトリクス状に取付けたもので、太陽光を受けて発電する。
【0017】
集熱モジュール1Bは、金属(例えばアルミ)製の矩形のフレーム2と、該フレーム2内の上部に嵌め込まれた集熱パネル4とを含んで構成される。集熱パネル4は、太陽電池セルを取付けず、ガラス板のみとしたもので、太陽光を受けて内部の空気を効果的に加熱できる。
【0018】
尚、太陽電池モジュール1Aも一定の集熱効果を有しており、本実施形態では、ソーラーモジュール1の下側空間にて水下側から水上側へ空気を流すことで、3枚の太陽電池モジュール1Aで空気を徐々に昇温し、最後に集熱モジュール1Bでより大きく昇温して加温空気を取出すことができるようにしている。
【0019】
取付金具10は、屋根上に並べられるパネル状のソーラーモジュール1を固定するものであって、屋根の傾斜方向(水上側−水下側)と直交する横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1間にて屋根の傾斜方向に延在し、延在方向の適当位置(図示X部)がソーラーモジュール1のフレーム2の固定部となる。
【0020】
取付金具10及びこれを用いた取付構造について、図3及び図4により説明する。
図3は折板屋根(例えば66折板屋根)へのソーラーモジュールの取付態様を示す正面断面図、図4は図3の要部拡大図である。
【0021】
本実施形態での66折板屋根は、山高部の高さh1が66mmで、山高部のピッチp1が350mmである。ソーラーモジュール1(フレーム2)の横サイズwが984mmの場合、2つ置きの山高部上に取付金具10を設けて、横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1のフレーム2、2を固定する。この場合のフレーム2、2間の間隔s1は、p1×3−wで、66mmとなる。
【0022】
取付金具10は、屋根RF上、特に折板屋根RFの山高部の上に固定されて、山高部の延在方向に延在する第1金具11と、第1金具11上に固定されて、第1金具11と同方向に延在する第2金具12と、を含んで構成される。
【0023】
第1金具11は、リップ溝形鋼(C形鋼)であり、その溝の開放側を上向きにして、折板屋根RFの山高部の上に載せ、剣先ボルトSBを用いて固定してある。尚、第1金具11の溝のない方に剣先ボルトSBを通すための孔をあけておく。
【0024】
第2金具12は、第1金具11上に位置する上面部13と、この上面部13に連なって下方へ延びる一対の側面部14、14と、これら側面部14、14の下端から外側に延びる一対の下面部15、15とを含んで、ハット型断面をなしている。より詳しくは、上面部13の両端縁は側面部14、14より外側に突出していて、いわば「π」字状断面をなしている。尚、第2金具12は、アルミ等の押し出し成形により形成するとよいが、複数部材から溶接により一体化して形成してもよい。
【0025】
第1金具11と第2金具12とは、第1金具11の両側面部に第2金具12の側面部14、14をあてがい、ビス16止め固定される。
【0026】
ここで、第2金具12の下面部15は、ソーラーモジュール1の下方に配置される断熱材HIの縁部の載置部をなす。尚、断熱材HIとしては、例えば、30mm程度の厚さのフェノールフォーム等のフォーム材の両面をポリエステル不織布等の面材で被覆したものが好適に用いられる。
そして、断熱材HIの縁部上面と上面部13下面との間に断熱材押さえ(スペーサ)HMをセットしてビス止めすることで、断熱材HIを押さえ込むようにしている。
【0027】
すなわち、第2金具12の側面部14の高さは、下面部15の上に載置される断熱材HIの厚さより高くして、断熱材押さえ(スペーサ)HMの分、断熱材HI層の上に、すなわちソーラーモジュール1(フレーム2)と断熱材HIとの間に、少なくとも10mm程度の空気層(配線スペース)が形成されるようにしてある。
【0028】
第2金具12の上面部13は、その幅方向両端部分がソーラーモジュール1、1のフレーム2、2の載置部をなすと共に、その幅方向中央部分にレール溝17を有する。
レール溝17は、ねじ部を上向きとした取付ボルト21の頭部と係合するボルト係合部(17a)を形成すると共に、屋根の傾斜方向に水を案内する水切り通路部(17b)を形成する。
【0029】
より詳しくは、レール溝17は、前記ボルト係合部を形成する第1レール溝17aと、第1レール溝17aの下側に設けられ、同方向に延在して、前記水切り通路部を形成する第2レール溝17bとからなり、第2レール溝17bは、第1レール溝17aの底部と連通する。
【0030】
次に取付ボルト21を用いたソーラーモジュール1のフレーム2の固定について説明する。
ソーラーモジュール1のフレーム2の側部は内側に凹んでいて(凹み部2a)、フレーム2の最下部にL字状の押さえ部2bが突出形成されている。
【0031】
取付ボルト21の先端側のねじ部には、下向きコ字状の押さえ金具22の中央孔部を挿通し、この押さえ金具22の下向きの両端を凹み部2aに入れて押さえ部2bに相対させてある。従って、押さえ金具22の上からボルト21にナット23を螺合して締め付けることで、押さえ金具22により、ソーラーモジュール1のフレーム2を押さえ固定可能である。尚、押さえ金具22には補強のため上方へ立上がるリブを形成してある。
【0032】
また、取付ボルト21には、押さえ金具22と一緒に上向きコ字状のリテーナ24をナット23により固定してある。リテーナ24は、横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1のフレーム2、2間の開口部を塞ぐ水切りカバー25を取付けるためのものである。
【0033】
水切りカバー25は、薄板のプレートで、横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1のフレーム2,2上面を跨ぐように設けられ、フレーム2、2間に沿って延在し、延在方向に間隔をあけて設けられる複数のリテーナ24により支持されている。すなわち、ボルト21、押さえ金具22、ナット23及びリテーナ24は、取付金具10の延在方向の適当位置(図1のX部)に設けられるが、水切りカバー25は、これらをつなぐ形で延在している。
【0034】
次に取付手順について説明する。
(1)折板屋根RFの山高部に剣先ボルトSBを用いて第1金具11を固定する。
(2)第1金具11に第2金具12を被せ、側面同士をビス16止め固定する。
(3)断熱材HIをセットし、その縁部を第1金具11の下面部15に支持させる。
(4)断熱材HIの縁部上方に断熱材押さえ(スペーサ)HMをセットして、断熱材HIを押さえ込む。これによって、断熱材押さえHMの分、空気層(配線スペース)を確保する。
(5)第2金具12の上面部13にソーラーモジュール1をセットする。尚、第2金具12の上面部13には予めゴム製のシートを貼着しておいて、ソーラーモジュール1との密着性を高めるようにする。
(6)第2金具12のレール溝17(第1レール溝17a)に取付ボルト21をセットし、また、取付ボルト21に押さえ金具22をセットする。そして、取付ボルト21及び押さえ金具22を、取付ボルト21はレール溝17(第1レール溝17a)に沿って、また、押さえ金具22はフレーム2の凹み部2aに沿って、予め定めた固定位置(図1のX部)まで、スライドさせる。
(7)各固定位置にて、取付ボルト21にリテーナ24をセットした上で、ナット23で締め付けることにより、押さえ金具22によりソーラーモジュール1を固定する。
(8)リテーナ24により支持させて水切りカバー25をセットし、ビス止め固定する。
【0035】
本実施形態によれば、第2金具12の下面部15に断熱材HIをセットし、次いで上面部13にソーラーモジュール1をセットすることで、これらを効率良くセットすることができ、施工性に優れる。
【0036】
また、第2金具12の上面部13と左右のソーラーモジュール1、1のフレーム2、2とで囲まれる空間に雨水が侵入し得るが、侵入した水はレール溝17に入り、その傾斜に従って排出されるので、それ以上の水の侵入は防止され、十分な防水性を発揮できる。
【0037】
また、第1金具11と第2金具12とが屋根の傾斜方向に延在していて、ソーラーモジュール1と断熱材HIとの間の空間の気密性を確保できる。
【0038】
また、本実施形態によれば、レール溝17は、ボルト係合部を形成する第1レール溝17aと、第1レール溝17aの下方に設けられ、同方向に延在して、水切り通路部を形成する第2レール溝17bと、を含んで構成され、第2レール溝17bが、第1レール溝17aの底部と連通することにより、ボルト係合部と水切り通路部の機能を分けて、それぞれ最適なものとすることができる。すなわち、第1レール溝(ボルト係合部)17aから独立した、より大きな断面の第2レール溝(水切り通路部)17bを有する構成とすることにより、侵入した水の排出機能を十分に高めることができる。
【0039】
また、本実施形態によれば、第1金具11は、リップ溝形鋼(C形鋼)であり、その溝の開放側が上向きに配置されることにより、汎用品を用いてコストアップを抑制できると共に、その内部を第2金具12のレール溝17形成部分の収納空間とすることができる。
【0040】
また、本実施形態によれば、第2金具12は、その側面部14にて、第1金具11の側面部に固定されることにより、第2金具12の上面部13への孔加工等を不要として、防水性の確保を容易にすることができる。
【0041】
また、本実施形態によれば、第2金具12の側面部14の高さは、下面部15の上に載置される断熱材HIの厚さより高く、ソーラーモジュール1と断熱材HIとの間に空気層が形成されるようにしたことで、空気層による断熱性の更なる向上や、配線スペースの確保が可能となる。
【0042】
また、本実施形態によれば、折板の屋根に適用し、第1金具11は、折板の山高部の上に固定する構成とすることにより、屋根への特別な加工の必要なく、汎用品である折板屋根に断熱性と気密性とを有する状態でソーラーモジュール1を取付けることができる。
【0043】
また、本実施形態によれば、折板の屋根において、第1金具11は、折板の山高部の上に固定され、第2金具12の下面部15が断熱材HIの縁部の載置部となるので、第1金具11の底面部の高さ(山高部の高さ)に対し、第2金具12の下面部15の高さを適切な関係とすることにより、断熱材HIは図3に示されるような平板状のものでも、折板の山高部に邪魔されることなく、山高部の上方に延在することが可能となる。この結果、断熱材HIは、大きな平板状のもの(汎用品)を適当な寸法にカットして使用すればよく、この点でも施工性に優れるものとなる。
【0044】
図5は別の折板屋根(例えば88折板屋根)へのソーラーモジュールの取付態様を示す正面断面図、図6は図5の要部拡大図である。
【0045】
図3及び図4での66折板屋根は、前述の通り、山高部の高さh1が66mmで、山高部のピッチp1が350mmである。ソーラーモジュール1(フレーム2)の横サイズwが984mmの場合、2つ置きの山高部上に取付金具10を設けて、横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1のフレーム2、2を固定する。この場合のフレーム2、2間の間隔s1は、p1×3−wで、66mmとなる。従って、取付ボルト21へのナット23の取付けに工具を使用する場合に、十分な余裕がある。
【0046】
これに対し、図5及び図6での88折板屋根は、山高部の高さh2が88mmで、山高部のピッチp2が200mmである。ソーラーモジュール1(フレーム2)の横サイズwが984mmの場合、4つ置きの山高部上に取付金具10を設けて、横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1のフレーム2、2を固定する。この場合のフレーム2,2間の間隔s2は、p2×5−wで、16mmとなる。従って、余裕がなく、図3及び図4の取付構造のままでは、ナット23を締め付ける工具を挿入することができない。
【0047】
そこで、図5及び図6の実施形態では、取付構造を異ならせてあり、これについて説明する。尚、図5及び図6において、図3及び図4と同一要素には同一符号を付して、異なる要素について説明する。
【0048】
図5及び図6の実施形態では、取付ボルト31として、先端部がソーラーモジュール1の上面高さより突出する長さのものを用いる。
また、押さえ金具32としては、下向きコ字状であるが、幅方向の長さが短いものを用いる。長さが短いので、補強用のリブは設けていないが、適宜設けてもよい。
【0049】
取付ボルト31には、押さえ金具32をセットした後、鞘管34を挿入する。鞘管34は、挿入状態で、上端部がソーラーモジュール1(フレーム2)の上面高さより僅かに突出する長さとする。そして、取付ボルト31の先端部は鞘管34の上端部より突出する長さとする。
取付ボルト31には、鞘管34を挿入後、水切りカバー35を取付け、ナット33により締め付け固定する。
【0050】
水切りカバー35は、薄板のプレートで、横方向に隣り合うソーラーモジュール1、1のフレーム2,2上面を跨ぐように設けられ、フレーム2、2間に沿って延在し、延在方向に間隔をあけて設けられる複数の鞘管34上に支持されている。すなわち、ボルト31、押さえ金具32、ナット33及び鞘管34は、取付金具10の延在方向の適当位置(図1のX部)に設けられるが、水切りカバー35は、これらをつなぐ形で延在している。
【0051】
この場合の取付手順は、以下のようになる。
(1)〜(5)までは前述と同じである。
(6)第2金具12のレール溝17(第1レール溝17a)に取付ボルト31をセットし、また、取付ボルト31に押さえ金具32をセットする。そして、取付ボルト31及び押さえ金具32を、取付ボルト31はレール溝17(第1レール溝17a)に沿って、また、押さえ金具32はフレーム2の凹み部2aに沿って、予め定めた固定位置(図1のX部)まで、スライドさせる。
(7)各固定位置にて、取付ボルト31に鞘管34をセットする。但し、鞘管34のセットはスライド前に行ってもよい。
(8)鞘管34により支持させて水切りカバー35をセットし、ナット33で締め付けることにより、押さえ金具32によりソーラーモジュール1を固定すると同時に、水切りカバー35を固定する。
【0052】
以上のように、屋根形状の違いなどから、第2金具12上でのフレーム2、2間の間隔が異なっても、同じ取付金具10(第1金具11及び第2金具12)を用いて、対応することができる。すなわち、取付ボルト21、31や押さえ金具22、32などを複数種類用意しておくだけで対応することができる。
そして特に、間隔が狭い場合は、このように鞘管34を用いてナット33の固定位置をソーラーモジュール1より上とすることにより、作業性を改善できる。
【0053】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【0054】
例えば、以上では、折板の屋根へのソーラーモジュールの取付けについて説明したが、これに限るものではなく、平板状の屋根にも取付けできる。この場合、屋根に第1金具11を直接取付けることで、屋根に孔をあけることになっても、第2金具12上で防水を確保できるので、問題はない。
【符号の説明】
【0055】
1 ソーラーモジュール
1A 太陽電池モジュール
1B 集熱モジュール
2 フレーム
2a 凹み部
2b 押さえ部
3 PVパネル
4 集熱パネル
10 取付金具
11 第1金具
12 第2金具
13 上面部
14 側面部
15 下面部
16 ビス
17 レール溝
17a 第1レール溝(ボルト係合部)
17b 第2レール溝(水切り通路部)
21 取付ボルト
22 押さえ金具
23 ナット
24 リテーナ
25 水切りカバー
26 ねじ
31 取付ボルト
32 押さえ金具
33 ナット
34 鞘管
35 水切りカバー
RF 折板屋根
SB 剣先ボルト
HI 断熱材
HM 断熱材押さえ(スペーサ)

【特許請求の範囲】
【請求項1】
屋根上に並べられるパネル状のソーラーモジュールを固定するソーラーモジュール取付金具であって、
屋根上に固定され、屋根の傾斜方向と直交する横方向に隣り合うソーラーモジュール間にて屋根の傾斜方向に延在する第1金具と、
前記第1金具上に固定されて、前記第1金具と同方向に延在する第2金具と、
を含んで構成され、
前記第2金具は、前記第1金具上に位置する上面部と、この上面部に連なって下方へ延びる一対の側面部と、これらの側面部の下端から外側に延びる一対の下面部とを含んで、ハット型断面をなし、
前記下面部は、ソーラーモジュールの下方に配置される断熱材の縁部の載置部をなし、
前記上面部は、その幅方向両端部分がソーラーモジュールのフレームの載置部をなすと共に、その幅方向中央部分に前記第2金具の延在方向に延在するレール溝を有し、
前記レール溝は、ねじ部を上向きとした取付ボルトの頭部と係合するボルト係合部を形成すると共に、屋根の傾斜方向に水を案内する水切り通路部を形成し、
前記取付ボルトの前記ねじ部が、ソーラーモジュールのフレームを固定する押さえ金具の取付部をなすことを特徴とする、ソーラーモジュール取付金具。
【請求項2】
前記レール溝は、前記ボルト係合部を形成する第1レール溝と、前記第1レール溝の下方に設けられ、同方向に延在して、前記水切り通路部を形成する第2レール溝と、を含んで構成され、
前記第2レール溝は、前記第1レール溝の底部と連通することを特徴とする、請求項1記載のソーラーモジュール取付金具。
【請求項3】
前記第1金具は、リップ溝形鋼であり、その溝の開放側が上向きに配置されることを特徴とする、請求項1又は請求項2記載のソーラーモジュール取付金具。
【請求項4】
前記第2金具は、その前記側面部にて、前記第1金具の側面部に固定されることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれか1つに記載のソーラーモジュール取付金具。
【請求項5】
前記第2金具の前記側面部の高さは、前記下面部の上に載置される前記断熱材の厚さより高く、前記ソーラーモジュールと前記断熱材との間に空気層が形成されることを特徴とする、請求項1〜請求項4のいずれか1つに記載のソーラーモジュール取付金具。
【請求項6】
前記屋根は、折板の屋根であり、
前記第1金具は、前記折板の山高部の上に固定されることを特徴とする、請求項1〜請求項5のいずれか1つに記載のソーラーモジュール取付金具。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate