JP2012036664A - 太陽電池モジュール設置構造及び太陽電池モジュール施工方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 汎用性が高く、屋根の防火基準を満たすことができ、重量の軽い屋根とすることができる太陽電池モジュール設置構造1及び太陽電池モジュール施工方法を提供する。
【解決手段】 太陽電池モジュール設置構造1は、勾配屋根に太陽電池モジュール8を設置する太陽電池モジュール設置構造1であって、野地板20上に敷設される不燃材シート3と、該不燃材シート3上に配置される枠体7と、該枠体7上に固定される太陽電池モジュール8と、を備える。
【選択図】図2
【解決手段】 太陽電池モジュール設置構造1は、勾配屋根に太陽電池モジュール8を設置する太陽電池モジュール設置構造1であって、野地板20上に敷設される不燃材シート3と、該不燃材シート3上に配置される枠体7と、該枠体7上に固定される太陽電池モジュール8と、を備える。
【選択図】図2
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及び当該太陽電池モジュール設置構造を用いた太陽電池モジュール施工方法に関し、特に汎用性の高い太陽電池モジュール設置構造及び当該太陽電池モジュール設置構造を用いた太陽電池モジュール施工方法に関する。
住宅等の建築物の屋根に設置する太陽電池モジュール設置構造としては、所謂瓦一体型太陽電池モジュールを用いたものがある(例えば特許文献1)。これは、通常の屋根瓦の一部を瓦一体型太陽電池モジュールに置き換えて屋根下地材の上にこれら瓦一体型太陽電池モジュールと通常の屋根瓦とを順次設置するものである。このように瓦一体型太陽電池モジュールを用いると、通常の屋根瓦の一部が太陽電池モジュールに置き換わるだけなのでデザイン性に優れ、太陽電池モジュールを設置する部分に通常の屋根瓦が必要ないので屋根を軽くすることができる。
一方、瓦一体型太陽電池モジュールの他に、屋根瓦の上に例えば格子状に配設された縦材6及び横材5により形成される枠状空間に、方形の太陽電池モジュールを装着してなる太陽電池モジュール設置構造がある(例えば特許文献2)。この太陽電池モジュール設置構造を用いると、縦材6及び横材5の長さを太陽電池モジュールの形状に合わせて切断することができ、様々な大きさの太陽電池モジュールを用いることができるので汎用性に優れる。
しかし、瓦一体型太陽電池モジュールを用いた太陽電池モジュール設置構造は、通常の屋根瓦の一部を瓦一体型太陽電池モジュールに置き換えるものであるので、建築物の屋根瓦の形状に合致した太陽電池モジュールを用いる必要があり、太陽電池モジュール1枚毎の大きさが小さくなり、且つ、汎用性が低い。また、瓦一体型太陽電池モジュールが設置される部分には通常の屋根瓦は敷設されないので、瓦一体型太陽電池モジュール自体が防火基準を満たす必要があり、高コストになりやすい。
一方、屋根瓦の上に縦材及び横材により形成される枠状空間に方形の太陽電池モジュールを装着する太陽電池モジュール設置構造は、屋根瓦と、太陽電池モジュールとを2重に敷設することになるので、屋根の重量が重くなる問題がある。
そこで本発明は、汎用性が高く、屋根の防火基準を満たすことができ、重量の軽い屋根とすることができる太陽電池モジュール設置構造及び太陽電池モジュール施工方法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、勾配屋根に太陽電池モジュールを設置する太陽電池設置構造であって、野地板上に敷設される不燃材シートと、該不燃材シート上に配置される枠体と、該枠体上に固定される太陽電池モジュールと、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、前記不燃材シートが防水材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、前記枠体は、格子状又は千鳥状に配設される横材及び縦材により構成され、当該横材及び縦材により区画された枠状空間に方形の太陽電池モジュールが装着さ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、前記横材は、両側部に太陽電池モジュールの端部を載置可能な受け部をそれぞれ備えており、棟側の受け部が軒側の受け部よりも高い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、前記太陽電池モジュールは、その端部が、弾性及び水密性を有する樹脂体を介して前記受け部に載置されるとともに、前記横材に沿ってZ形状に形成された固定材が当該太陽電池モジュールの上面を押さえつつ前記横材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施工方法は、野地板を固定して勾配屋根の屋根下地を形成した後、前記野地板上に不燃材シートを敷設し、その後、前記不燃材シートの上に予め方形の太陽電池モジュールの寸法に応じて切断した横材及び縦材を格子状又は千鳥状に配設して枠体を形成し、その後、当該枠体により区画された枠状空間に前記太陽電池モジュールを装着す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施工方法は、前記不燃材シートが防水材であ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施工方法は、前記横材は、両側部に前記太陽電池モジュールの端部を載置可能な互いに高さの異なる受け部を備えており、前記勾配屋根の棟側に前記受け部の高い側が配置されるように前記横材を設置することを特徴としている。
請求項9に記載の太陽電池モジュール施工方法は、前記受け部に弾性及び水密性を有する樹脂体を配置した後で、前記太陽電池モジュールの端部を載置し、さらに、前記横材に沿ってZ形に形成された固定材を前記太陽電池モジュールの上側から前記横材に固定して、前記太陽電池モジュールの上面を押さえることにより、前記太陽電池モジュールを前記枠体により区画された前記枠状空間に装着す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、野地板上に不燃材シートが敷設されるので、この不燃材シートが所定の不燃認定を受けることで、屋根瓦を設置することなく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。また、該不燃材シート上に配置される枠体を選択することで、様々な形状の太陽電池モジュールを設置することができ、汎用性に優れる。
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、不燃材シートが防水材であるので、不燃材シートがルーフィングを兼ねることができ、別途ルーフィングを施工する場合に比べて作業を簡単にすることができる。
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を固定する枠体が横材及び縦材により構成されているので、当該横材及び/又は縦材を切断することで、様々な寸法の太陽電池モジュールを設置することができ、汎用性に優れる。
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、横材の棟側の受け部が軒側の受け部よりも高いので、棟側から軒側に複数設置される太陽電池モジュールの互いに隣接する端部が棟側から軒側に低くなる段差ができるので、太陽電池モジュールの上を流れる雨水などがよりスムーズに下流側に流下することができる。
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、太陽電池モジュールの端部が弾性及び水密性を有する樹脂体を介して前記受け部に載置されるので、この樹脂体の厚さを調整することにより、様々な厚さの太陽電池モジュールを設置することができる。また、横材に沿ってZ形状に形成された固定材が太陽電池モジュールの上面を押さえつつ横材に固定されるので、異なる高さで互いに隣接する太陽電池モジュールの端部同士を1つの固定材で同時に固定することができる。
請求項6に記載の太陽電池モジュール施工方法によると、野地板上に不燃材シートを敷設するので、屋根瓦を設置することなく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。また、横材及び縦材を予め太陽電池モジュールの寸法に応じて切断して枠体を形成するので、様々な寸法の太陽電池パネルを固定することができ、汎用性に優れる。
請求項7に記載の太陽電池モジュール施工方法によると、不燃材シートが防水材であるので、請求項2と同様に、不燃材シートがルーフィングを兼ねることができ、別途ルーフィングを施工する場合に比べて作業を簡単にすることができる。
請求項8に記載の太陽電池モジュール施工方法によると、請求項4と同様に、横材の棟側の受け部が軒側の受け部よりも高いので、棟側から軒側に複数設置される太陽電池モジュールの互いに隣接する端部が棟側から軒側に低くなる段差ができるので、太陽電池モジュールの上を流れる雨水などがよりスムーズに下流側に流下することができる。
請求項9に記載の太陽電池モジュール施工方法によると、請求項5と同様に、樹脂体の厚さを調整することにより、様々な厚さの太陽電池モジュールを設置することができ、異なる高さで互いに隣接する太陽電池モジュールの端部同士を1つの固定材で同時に固定することができ、太陽電池モジュールの設置作業をより簡単にすることができる。
以下、本発明の太陽電池モジュール設置構造1及び太陽電池モジュール施工方法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3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の屋根下地を形成する野地板20と、この野地板20上に敷設される不燃材シート3と、長尺の角材により形成されており、不燃材シート3の上に棟側Mから軒側Nに向かって固定される複数の桟木4と、この桟木4に直交して略水平に固定される複数の横材5及びこの横材5に直交して架設される縦材6により格子状に形成される枠体7と、この枠体7により区画された枠状空間に装着される太陽電池モジュール8と、を主要構成として形成される。
不燃材シート3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3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3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。また、この不燃材シート3はさらに防水性を有するものであることが好ましい。防水性を有する不燃材シート3を野地板20上に敷設することにより、アスファルトなどのルーフィングを敷設して、屋根の防水性を確保する工程が必要がなくなり、施工作業をより簡単なものにすることができる。
枠体7を構成する横材5は、図4に示すように、アルミニウム合金により形成されており、桟木4に当接する長尺な底板部51と、この底板部51の軒側Nの端縁から立ち上がるとともに、上方で折れ曲がって底板部51の軒側Nの上方に平坦面53を形成する軒側受け部52と、底板部51の棟寄りの中間部から立ち上がって、軒側受け部52よりも上方の位置で折れ曲がって底板部51の棟側Mの上方に平坦面55を形成する棟側受け部54と、により筒状に形成されている。これら軒側受け部52及び棟側受け部54の間には、上方に向かって延びてその上部が折れ曲がって平坦面57を形成する上部固定片56が形成されており、底板部51の棟側Mには、底板部51に沿って平板状に形成されており桟木4に固定される下部固定片58が形成されている。棟側受け部54の平坦面55は高い位置に形成されており、軒側受け部52の平坦面53は低い位置に形成されているので、棟側受け部54と軒側受け部52との間には段差が形成されている。また、棟側受け部54及び軒側受け部52の平坦面53,55は底板部51に対して軒側Nが広がるように1度から2度程度傾斜して形成されている。棟側受け部54の平坦面55と上部固定片56の平坦面57との間の距離は、少なくとも太陽電池モジュール8及び縦材6の厚さよりも長く形成されている。
枠体7を構成する縦材6は、図5に示すように、アルミニウム合金により形成された長尺部材であって、その中央に断面凸字状の筒状に形成された筒部61と、この筒部61を挟んで両側に筒部61よりも低い位置に平板状に形成された接合部62と、この接合部62の外側端縁から上向きに折れ曲がって上面64が平坦な逆U字状に形成されており、その上面64が筒部61よりも低い位置に形成された載置部63と、により構成されている。
太陽電池モジュール8は、図6に示すように、矩形平板状に形成されたパネルであり、横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52の平坦面53,55及び縦材6の載置部63の上面64にそれぞれの端部がはめ込まれて、横材5及び縦材6を格子状に組み合わせて区画された枠状空間に装着されるものである。太陽電池モジュール8と横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52の平坦面53,55との間には、図7に示すように樹脂体9が介在している。この樹脂体9は、例えばエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)により細長く形成されており、弾性及び水密性を有している。
横材5の上部固定片56の上端に形成された平坦面57には、アルミニウム合金で形成されたZ形状のZ形固定材10が固定されている。このZ形固定材10は高さの異なる長尺板状の2本の押圧部10a,10bと、この2本の押圧部10a,10bを互いに連結する連結部10cとにより構成されている。そして、高いほうの押圧部10aを棟側Mに向けて上部固定片56の平坦面57に固定材固定用ビス11により固定させることにより、棟側Mの押圧部10aと棟側受け部54との間及び軒側Nの押圧部10bと軒側受け部52との間にそれぞれ太陽電池モジュール8の端部を挟んで固定している。また、図8に示すように、縦材6の筒部61の上面65にはこの筒部61の上面65よりも幅広な平板状のセンタープレート12がセンタープレート固定用ビス13により固定されている。これにより、縦材6の載置部63の上面64に載置された太陽電池モジュール8の端部をセンタープレート12の両側部で押さえて太陽電池モジュール8を固定している。なお、このセンタープレート12と太陽電池モジュール8との間にもエチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)で形成されたパッキン12aが介在している。
なお、図9に示すように、太陽電池モジュール設置構造1の最も棟側Mの端部には屋根に降り注いだ雨水が、極力、太陽電池モジュール設置構造1の下側に流入することを防ぐように、雨水を太陽電池モジュール8の上面に案内する上部水切り14が設けられており、また、図10に示すように、太陽電池モジュール設置構造1の最も軒側Nの端部には化粧水切り15が設けられている。
以上のように、太陽電池モジュール設置構造1は、不燃認定を受けた不燃材シート3を敷設することにより、図示しない通常の屋根瓦を設置することなく、枠体7及び太陽電池モジュール8を設置することができるので、材料コスト及び作業コストを低減させ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。しかも、この太陽電池モジュール設置構造1は、格子状に縦材6及び横材5を組んで形成した枠状空間に太陽電池モジュール8を装着するものであるので、様々な太陽電池モジュール8の寸法に合わせて、横材5及び縦材6を適宜切断することで、太陽電池モジュール8の寸法に合致した枠状空間を形成することができ、汎用性に優れる。
太陽電池モジュール施工方法は、垂木2に野地板20を固定して勾配屋根の屋根下地を形成した後、野地板20上に不燃材シート3を敷設する。上述の通り不燃材シート3は不燃認定を取得しているとともに、防水性を有することが好ましく、この不燃材シート3を敷設することにより野地板20にルーフィングを敷設する工程を省略できる。野地板20に不燃材シート3を敷設した後、複数の桟木4を長手方向を棟側Mから軒側Nに向けて平行に不燃材シート3上に設置し、この桟木4の上面から垂木2に届くように所定間隔で桟木固定用ビス16を打ち込んで桟木4を固定する。そして、図11に示すように、予め太陽電池モジュール8の寸法に応じて切断した複数本の横材5を桟木4に直交させて棟側Mから軒側Nまで所定間隔で配置し、この横材5の下部固定片58から桟木4に向けて横材固定用ビス17aを打ち込む。このとき下部固定片58の適宜位置に長尺ビス17bを打ち込み、桟木4、不燃材シート3、及び野地板20を貫通させて垂木2に長尺ビス17bを固定させる。これにより、横材5を建築物の構造躯体により強固に固定することができる。
そして、図12に示すように、複数設置された横材5に架設するように縦材6を保持して、棟側Mの横材5の軒側受け部52に縦材6の一端を載置し、軒側Nの横材5の棟側受け部54に縦材6の他端を載置して、縦材6を架設する。そして、縦材6の接合部62から横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52を貫通するように、枠固定用ビス18を打ち込む。そして、横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52の上に樹脂体9を配置する。なお、設置する太陽電池モジュール8が薄い場合には厚い樹脂体9を配置し、太陽電池モジュール8が厚い場合には薄い樹脂体9を配置することで、太陽電池モジュール8の上面の高さを調節する。また、縦材6の載置部63の上面64にもEPDMなどの縦材側パッキン19を配置する。なお、横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52上に配置する樹脂体9及び縦材6の載置部63の上面64に配置する縦材側パッキン19は、横材5及び縦材6を設置する前に予め横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52の平坦面53,55及び縦材6の載置部63の上面64に接着材などにより固定しておいてもよい。
そして、次に、図7及び図8に示すように、これら横材5及び縦材6により形成された枠体7により区画された枠状空間に太陽電池モジュール8をはめ込む。すなわち、太陽電池モジュール8の周縁部をそれぞれ横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52の平坦面53,55、及び縦材6の載置部63の上面64に樹脂体9又は縦材用パッキン19を介して載置する。そしてその後、横材5の上部固定片56の上端に形成された平坦面57にZ形固定材10を固定材固定用ビス11により固定するとともに、縦材6の筒部61の上面65にセンタープレート12をセンタープレート固定用ビス13により固定する。そして、太陽電池モジュール設置構造1の棟側Mの端部に上部水切り14を設置するとともに、軒側Nの端部に化粧水切り15を設置して、太陽電池モジュール8の施工を完了する。
このように、本実施形態の太陽電池モジュール施工方法によると、野地板20上に不燃認定を受けた不燃材シート3を敷設するので、太陽電池モジュール8自体が不燃認定を受けていないものであっても図示しない屋根瓦を設置することなく太陽電池モジュール8を設置することができる。また、不燃材シート3が防水性を有するので、別途ルーフィングを敷設する必要がなく、施工作業を簡単にできる。また、横材5及び縦材6を予め太陽電池モジュール8の寸法に応じて切断して枠体7を形成するものであり、横材5の棟側受け部54及び軒側受け部52の上に配置する樹脂体9は、設置する太陽電池モジュール8が薄い場合には厚い樹脂体9を配置し、太陽電池モジュール8が厚い場合には薄い樹脂体9を配置するので、多様な寸法の太陽電池モジュール8を設置することができ汎用性に優れる。
なお、本実施形態においては、枠体7は、横材5と縦材6とを格子状に組んで形成しているが、図13に示すように、平行に設置された複数の横材5に対して縦材6をずらして千鳥状に組んで形成してもよい。また、図14に示すように、縦材6の一部を横材5に斜めに交わるようにして、一部が台形状の枠状空間になるように組んで形成してもよい。これらのように形成すると、棟側Mが狭く軒側Nに広がって形成される屋根においても屋根の面積を有効に利用することができる。
また、図15に示すように、横材5の両側部に形成された棟側受け部54と軒側受け部52とを段差なく形成してもよい。このように形成すると、太陽電池モジュール8が屋根の勾配に対して平行に配置され、棟側Mと軒側Nとに隣り合って設置される太陽電池モジュール8同士の端部が段差なくフラットに配置されるので、固定材等の周辺部材の構造を簡単なものにすることができ、材料コストを削減することができる。
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及び太陽電池モジュール施工方法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8を取り付ける構造及び施工方法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
3 不燃材シート
5 横材
6 縦材
7 枠体
8 太陽電池モジュール
9 樹脂体
10 Z形固定材(固定材)
52 軒側受け部
54 棟側受け部
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6 縦材
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8 太陽電池モジュール
9 樹脂体
10 Z形固定材(固定材)
52 軒側受け部
54 棟側受け部
Claims (9)
- 勾配屋根に太陽電池モジュールを設置する太陽電池設置構造であって、
野地板上に敷設される不燃材シートと、
該不燃材シート上に配置される枠体と、
該枠体上に固定される太陽電池モジュールと、
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。 - 前記不燃材シートが防水材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。
- 前記枠体は、格子状又は千鳥状に配設される横材及び縦材により構成され、
当該横材及び縦材により区画された枠状空間に方形の太陽電池モジュールが装着さ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。 - 前記横材は、両側部に太陽電池モジュールの端部を載置可能な受け部をそれぞれ備えており、棟側の受け部が軒側の受け部よりも高い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。
- 前記太陽電池モジュールは、その端部が、弾性及び水密性を有する樹脂体を介して前記受け部に載置されるとともに、前記横材に沿ってZ形状に形成された固定材が当該太陽電池モジュールの上面を押さえつつ前記横材に固定されることを特徴とする請求項4に記載の太陽電池モジュール設置構造。
- 野地板を固定して勾配屋根の屋根下地を形成した後、前記野地板上に不燃材シートを敷設し、
その後、前記不燃材シートの上に予め方形の太陽電池モジュールの寸法に応じて切断した横材及び縦材を格子状又は千鳥状に配設して枠体を形成し、
その後、当該枠体により区画された枠状空間に前記太陽電池モジュールを装着することを特徴とする太陽電池モジュール施工方法。 - 前記不燃材シートが防水材であることを特徴とする請求項6に記載の太陽電池モジュール施工方法。
- 前記横材は、両側部に前記太陽電池モジュールの端部を載置可能な互いに高さの異なる受け部を備えており、前記勾配屋根の棟側に前記受け部の高い側が配置されるように前記横材を設置することを特徴とする請求項6又は請求項7に記載の太陽電池モジュール施工方法。
- 前記受け部に弾性及び水密性を有する樹脂体を配置した後で、前記太陽電池モジュールの端部を載置し、さらに、前記横材に沿ってZ形に形成された固定材を前記太陽電池モジュールの上側から前記横材に固定して、前記太陽電池モジュールの上面を押さえることにより、前記太陽電池モジュールを前記枠体により区画された前記枠状空間に装着することを特徴とする請求項8に記載の太陽電池モジュール施工方法。
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