(57)【要約】【課題】  屋根上に瓦重ね状に積み重ねられて設置される太陽光発電装置において太陽電池モジュールの軒先高さを可変可能とすることで、瓦への干渉や間隙の増大、外観低下などの問題を容易に解決できる設置構造を提供する。【解決手段】  太陽光発電装置が太陽電池モジュールと支持部材と支持金具で構成され、前記支持部材は、棟側固定部と、屋根面に対し傾斜角度を持つガイド部を有し、前記支持金具は固定部と支柱部と支持部とから成り、前記ガイド部に前記支持金具の支持部を系合するとともに、前記棟側固定部との距離を変えることにより、太陽電池モジュールの軒先高さを可変可能とする。また、前記ガイド部の傾斜面に階段状の段差を有する構造とし、支持金具の支持部を安定して固定する。また、前記支持金具に複数の長さの系合部を持たせた構造とし、高さ調節範囲をより広くする。【選択図】  図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根上に瓦重ね状に積み重ねられて設置される太陽光発電装置の設置構造であって、支持部材及び該支持部材上に載置される太陽電池モジュールを備えた太陽光発電装置と、屋根に固定され、前記支持部材を支持する支持金具と、で構成され、前記支持部材は屋根面に対し傾斜した傾斜面を有し、前記支持金具に支持されるガイド部を有することを特徴とする太陽光発電装置の設置構造。
【請求項２】
前記ガイド部の傾斜面に階段状の段差を有することを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電装置の設置構造。
【請求項３】
前記ガイド部と前記支持金具との支持位置をずらすことで前記太陽光発電装置の高さを調整可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光発電装置の設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に傾斜屋根上に瓦重ね状に積み重ねられて設置される太陽光発電装置の設置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境問題への関心の高まりとともに、自然エネルギーを利用した新エネルギー技術が注目されている。そのひとつとして、太陽エネルギーを利用したシステムの関心が高く、特に、太陽光発電システムの住宅への普及が加速されてきている。
【０００３】
太陽光発電システムは、その主要な構成要素である太陽電池により太陽光エネルギーを電力に変換して利用することにより家庭の電気負荷を低減させるものである。住宅においては、家屋の屋根上に太陽電池モジュールを配設して利用されることが多いため、屋根上への太陽電池モジュールの取り付け構造も種々考案されてきている。
【０００４】
現在、大きく分けて２種類の取り付け構造が実施されており、一つは既築の家に取り付ける際に多く用いられる屋根置き型のシステムであり、瓦や板金などの屋根材を介して  野地板や垂木に金具を取り付け、その上にラックシステムと呼ばれる取り付け構造体を設置し、太陽電池モジュールを取り付けるものである。
【０００５】
そしてもうひとつは、屋根材型太陽電池モジュールを取り付ける太陽光発電システムであり、こちらは新築の屋根、もしくはリフォームなどで屋根材の葺き替えを行う際に施工を行うのが一般的である。屋根材型太陽電池モジュールとは、太陽電池モジュールに屋根材の機能を付与したもので、雨じまいや耐火性などにおいて屋根材と同様の能力を有するように設計されたものである。また、外観も屋根材と調和して屋根置き型システムと比べて美しくなるため現在注目されている方式である。
【０００６】
図１に例として一般的な屋根置型住宅用太陽光発電システムを示す。太陽光発電システムＪは太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池モジュール１１と、特に詳細を図示しないが前記太陽電池モジュールの背面に取り付けられた屋根９上に固定するための屋根架台、前記複数の太陽電池モジュールで発電される電気エネルギーを集約する接続箱１２と、直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナ１３で構成される。通常、太陽電池モジュールで発電された直流電力は送電ケーブル８によって接続箱１２に入れられる。そして接続箱１２内で複数の太陽電池モジュールの直列系統が並列接続されて集約された後、パワーコンディショナ１３で交流電力に変換されて家庭用電力として利用されるか、もしくは発電量が家庭使用電力よりも大きい場合には電力会社の商用電力系統に売電される。
【０００７】
図２に一般的な太陽電池モジュール１１の構造を示す。太陽光が入射する面には強化ガラスなどの光透過性基板１４が備えられ、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）などの充填剤１５で太陽電池セル１６を包み込み、裏面にはＰＥＴなどの材質で作られたバックシート１７が貼り付けられ、これらが架橋処理によって接着される。その周囲には補強部材としてアルミニウムなどで作られる枠材１８を備え、発電部を保護すると同時に、前述したラックシステムに取り付けられるようになっている。また、太陽電池モジュールの裏面すなわち非受光面には太陽電池セルが発電した電力を取り出すためのジャンクションボックス１９およびケーブルが備えられる。
【０００８】
このような太陽電池モジュール１１を前述した屋根架台上に複数設置してアレイとすることで、図１のような太陽光発電装置１が完成する。
【０００９】
また、図３（ａ）に示すような屋根材型太陽電池モジュール２０２を用いた太陽光発電システムにおいては、屋根材型太陽電池モジュール２０２が住宅の屋根９の屋根面２０１上に瓦重ね状に積み重ねられて設置される設置構造であって、屋根材型太陽電池モジュール２０２は、太陽電池モジュール２０３と、支持部材２０４と、ガイド部２０７と、棟側固定部２０６で構成され、図３（ｂ）に示すように、支持部材２０４の裏面に取り付けられたガイド部２０７が、屋根面２０１上にネジや釘で固定された支持金具２０５の勘合部分と勘合することにより、屋根材型太陽電池モジュール２０２が前段にある屋根瓦２１０上に浮いた状態で瓦重ね状に固定される。このようなガイド部２０７に支持金具２０５の上部を系合するという設置構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−２７７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の太陽光発電装置の設置構造においては、例えば一番軒先側に設置され、瓦の上に太陽光発電装置が積み重ねられる場合などにおいて、屋根面から瓦の上面までの高さが均一ではないために、瓦と太陽光発電装置が機械的に干渉したり、瓦と太陽光発電装置の間に大きな間隙が生じるという問題があった。具体的には、図４に示すように、瓦葺き屋根の基本構造は屋根面２０１上に縦桟木２０８が施工され、その縦桟木２０８の上部に横桟木２０９が配置され、さらにその横桟木２０９の上部に屋根瓦２１０が配置されるという構造が一般的であるが、屋根瓦２１０の上面高さは、縦桟木２０８の厚さや、その有無、そして横桟木２０９の厚さ、瓦２１０の厚さによって決まるため、施工現場によって瓦２１０の置き方等により上面高さが均一でないため、屋根瓦２１０と屋根材型太陽電池モジュール２０２が図５に示すように機械的に干渉したり、屋根瓦２１０と屋根材型太陽電池モジュール２０２の間に図６に示すように大きな間隙が生じ、雨水等の吹き込みが生じるという問題があった。
【００１１】
従来、機械的に干渉する場合には、図７に示すように支持金具２０５と屋根面２０１の間に支持金具スペーサー２１１を介在させたり、支持金具２０５を高さの異なる形状のものと交換するなどの対策が必要であった。また、大きな間隙が生じた場合には図８に示すように瓦２１０と横桟木２０９の間に瓦スペーサー２１２を介在させたり、横桟木２０９を高さの違うものと交換するなどして屋根瓦２１０の高さを調整して隙間を少なくする等の対策が必要であったが、これらの対策はいづれも新規部材の入手および施工工数を必要とするものであり、作業性を著しく悪化させる原因であった。
【００１２】
また、屋根面には不陸と呼ばれる全体的な歪みがあって平面度が低い場合も多く、その場合には上述したような問題の発生だけでなく、複数の太陽光発電装置を設置すると太陽光発電装置同士が面一とならず外観が損なわれるという問題が生じてしまう。
【００１３】
そこで、本発明の太陽光発電装置は、上述した諸問題に鑑み案出されたものであって、屋根上に瓦重ね状に積み重ねられて設置される太陽光発電装置において太陽電池モジュールの軒先高さを可変することで、瓦への干渉や間隙の増大、外観低下などの問題を容易に解決できる設置構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成させるために、本発明の太陽光発電装置の設置構造は、前記太陽光発電装置が太陽電池モジュールと支持部材と支持金具で構成され、前記支持部材は、棟側固定部と、屋根面に対し傾斜角度を持つガイド部を有し、前記支持金具は固定部と支柱部と支持部とから成り、前記ガイド部に前記支持金具の支持部を系合するとともに、前記棟側固定部との距離を変えることにより、太陽電池モジュールの軒先高さを可変可能とした構造とする。
【００１５】
また、前記ガイド部の傾斜面に階段状の段差を有する構造とし、支持金具の支持部を安定して固定する。
【００１６】
また、前記支持金具に複数の長さの系合部を持たせた構造とし、高さ調節範囲をより広くする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の太陽光発電装置の設置構造によれば、屋根上に瓦重ね状に積み重ねられて設置される太陽光発電装置において、太陽光発電装置の軒先高さを可変可能とすることで、瓦への干渉や間隙の増大、外観低下などの問題を容易に解決できる設置構造を提供することが可能となる。
【００１８】
また、前記ガイド部の傾斜面に階段状の段差を有する構造とした場合は、段階的に太陽光発電装置の軒先高さを調節できるようになるため、ガイド部が単純な傾斜面であると、一定以上の積雪・風圧による正・負荷重が太陽光発電装置に働いた場合に、支持金具とガイド部に軒・棟方向の横応力が発生するため、支持部が滑って支持位置にズレが生じ、高さを一定に保ちにくいなどの問題が懸念されるが、前述のように傾斜面に階段状の段差を設けると傾斜状態よりも摩擦抵抗が大きくできるので支持部とガイド部の滑りが生じにくく、支持高さを維持できるという効果が期待できる。
【００１９】
また、前記支持金具に複数の長さの系合部を持たせた構造とした場合は、支持部材が系合する対象を複数の系合部の中から選択することで高さを変化させることが可能である。この機構と、前述の傾斜角度を持つガイド部を併用することで、より広い範囲での太陽電池モジュールの軒先高さ調整が可能となる。
【００２０】
また、こうした太陽光発電装置を屋根上に複数配した場合は、屋根面に不陸と呼ばれる全体的な歪みがあって平面度が低い場合であっても、複数の太陽電池モジュール同士の表面位置や角度を調整することが可能となり、外観が向上する効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に、本発明に係る太陽光発電装置の設置構造の一実施形態について、模式的に図示した図に基づき詳細に説明する。
【００２２】
図１０に示すように、本発明の太陽光発電装置は太陽電池モジュール３０５の下部に支持部材３０６を取り付けたものを太陽光発電装置（最小単位）とし、家屋等の屋根面２０１上にネジや釘で固定した支持金具３０３に前記支持部材３０６の勘合部を勘合させて固定するものである。以下、各部について詳細に説明する。
【００２３】
図１１（ａ）に示すように、支持部材３０６は、載置部３６の下部にガイド部３０８を有する。本例では太陽電池モジュールの取り付け方法として引っ掛け部３７とネジ固定する固定穴３９を用いているが、両方をネジ固定やはめ込み構造としてもよい。最も棟側には棟側固定部３０７が設けられており、ネジや釘等で屋根上に固定されるようにしている。図１１（ｂ）は前記支持部材３０６と勘合する支持金具３０３である。支持金具３０３は固定部２１と支柱部２２と支持部２３とから成り、固定部２１が屋根面にネジや釘で固定され、支持部２３が前記支持部材３０６のガイド部３０８に挿入され、支柱部２２の高さ分でもって太陽電池モジュールの固定高さを決定する。
【００２４】
図９（ａ）に示すように、屋根面２０１上の軒先部分に屋根瓦２１０もしくは太陽光発電装置３００を設置し、瓦３０２の棟側近傍に支持金具３０３を支持金具固定ビス３０４にて固定する。太陽電池モジュール３０５と支持部材３０６は、設置前に一体的に固定されており、この太陽電池モジュール３０５と支持部材３０６を、瓦３０２に重なるとともに同時に支持金具３０３の支持部２３と支持部材３０６のガイド部３０８が系合するように配置する。しかるのち、支持部材３０６の棟側固定部３０７を支持部材固定ビス３１１にて屋根面２０１に固定する。このようにすることで太陽電池モジュール３０５は支持金具３０３によって軒先部分が宙に浮いた状態で位置固定される。
【００２５】
この軒先部分が浮いた状態で支持固定された様子を図９（ｂ）に示す。太陽光発電装置３００の支持部材３０６のガイド部３０８には屋根面２０１に対し傾斜角度を持つ勘合部が設けられており、その傾斜部分のいずれかにおいて支持金具３０３の支持部２３で支えられている。よって、太陽光発電装置３００が前段にある屋根瓦２１０に干渉したり、おおきな隙間が生じたりしない理想的な支持固定高さである標準寸法Ａは支持金具３０３の高さによって決定されることになる。そしてこの時、屋根瓦２０１と太陽光発電装置３００が干渉する場合には、図１２に示すように支持金具３０３の固定位置を棟側に移動させれば、ガイド部３０８は棟側ほど下がった傾斜となっているので、太陽光発電装置３００は上側に持ち上げられる。この状態で再固定することで、太陽電池モジュール３０５の軒先高さを高くすることが可能である。なお、図中では前段の屋根瓦２１０の高さが標準寸法Ａよりも高いために干渉する例を基に説明したが、支持金具３０３を固定する場所の屋根面２０１が周囲よりも低い場合であっても同様である。一方、屋根瓦２１０と太陽電池モジュール３０５の間に大きな間隙が生じた場合には、図１３に示すように支持金具３０３の固定位置を軒側に移動させて再固定することで、太陽光発電装置３００の軒先高さを標準寸法Ａよりも低くすることができる。また、支持金具３０３を固定する場所の屋根面２０１が周囲よりも高い場合であっても同様である。
【００２６】
このように支持金具３０３の固定位置を棟側または軒側に移動させることによって、同じ支持金具３０３でもって太陽光発電装置３００の固定される高さを無段階に変更することが可能となる。
【００２７】
次に、先に紹介した支持金具の他の実施形態について説明する。図１１（ｂ）で述べた支持金具３０３において、支持部２３を第１支持部とし、固定部２１の端部にも支持部２３と同様の支持部３１０を設ける。そして、前記固定部２１の長さと、支柱部２２の長さを異なるものとした支持金具３０９とする。このような複数の系合部を持つ構造とすることにより、図１４に示すように、Ｌ字型をした支持金具３０９の片端に第１支持部２３が、他端に第２支持部３１０が設けられ、設置時に支持金具３０９のどちらの面を屋根面２０１に接して固定するかを選択することで高さを２通りに変化させることが可能である。具体的には、図１４（ａ）は屋根面２０１に支持金具３０９を第２支持部３１０側を固定部として固定した状態であり、図１４（ｂ）は第１支持部２３側を固定部とした状態である。この例では第１支持部２３のある側よりも第２支持部３１０のある側のほうが長さが長いため、図１４（ｂ）の設置時のほうが支持部の高さが高くできる。このよう支持金具３０９と上述した支持部材を併用することで、より広い範囲での太陽電池モジュール３０５の軒先高さ調整が可能となる。
【００２８】
また、図１５に示すように、支持部材３０６のガイド部３８の傾斜面に階段状の段差を設けることで、段階的に太陽光発電装置３００の軒先高さを調節できるようにしてもよい。この場合、ガイド部３８が単純な傾斜面であると、一定以上の積雪・風圧による正・負荷重が太陽光発電装置３００に働いた場合に、支持金具とガイド部に軒・棟方向の横応力が発生するため、支持部２３が滑って支持位置にズレが生じ、高さを一定に保ちにくいなどの問題が懸念されるが、前述のように傾斜面に階段状の段差を設けると傾斜状態よりも摩擦抵抗が大きくできるので支持部２３とガイド部３８の滑りが生じにくく、支持高さを維持できるという効果が期待できる。
【００２９】
また、上述した実施例では、軒側に屋根瓦２１０を配した後段に太陽光発電装置３００と支持金具３０３を適用するものとして説明したが、これに限定されるものではなく支持金具３０３は全段の場合を含めた複数の段において適用してもかまわない。そのように屋根上の各所で本発明の太陽光発電装置の設置構造を用いることによって、屋根面２０１に不陸と呼ばれる全体的な歪みがあって平面度が低い状態においても、複数の屋根瓦や太陽光発電装置同士を組み合わせても表面位置や角度を調整することが可能となり、外観が向上する効果も得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】一般的な屋根置型住宅用太陽光発電システムを示した斜視図である。
【図２】一般的な枠付き太陽電池モジュールの構造を示した断面図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は、従来技術の屋根材型太陽光発電システムを示した断面図であり、（ｂ）は軒先部分を拡大した拡大図である。
【図４】従来の屋根材型太陽電池モジュールを瓦屋根上に設置した様子を示す断面図である。
【図５】従来の屋根材型太陽電池モジュールの設置において、屋根瓦と干渉する様子を示す断面図である。
【図６】従来の屋根材型太陽電池モジュールの設置において、屋根瓦との間に隙間が生じてる様子を示す断面図である。
【図７】従来の屋根材型太陽電池モジュールの設置において、支持金具スペーサーで高さを調節する様子を示す断面図である。
【図８】従来の屋根材型太陽電池モジュールの設置において、隙間を少なくするために屋根瓦の高さを調節する様子を示す断面図である。
【図９】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る太陽光発電装置の設置構造の一実施形態を模式的に示した断面図であり、（ｂ）は軒先部分の一部拡大図である。
【図１０】本発明に係る太陽光発電装置の設置構造の一実施形態を模式的に示した斜視図である。
【図１１】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る支持部材と支持金具の一実施形態を模式的に示す斜視図である。
【図１２】本発明に係る太陽光発電装置の設置高さを高くする実施例を模式的に示した断面図である。
【図１３】本発明に係る太陽光発電装置の設置高さを低くする実施例を模式的に示した断面図である。
【図１４】（ａ）、（ｂ）は、本発明に係る太陽光発電装置の設置構造において支持金具の向きにより高さを変更する様子を模式的に示した断面図である。
【図１５】本発明に係る太陽光発電装置の設置構造の他の実施形態を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１：太陽光発電装置
８：送電ケーブル
９：屋根
１１：太陽電池モジュール
１２：接続箱
１３：パワーコンディショナ
１４：透過性基板
１５：充填剤
１６：太陽電池セル
１７：バックシート
１８：枠材
１９：ジャンクションボックス
２１：固定部
２２：支柱部
２３：支持部（第１支持部）
３６：載置部
３７：引っ掛け部
３８：ガイド部
３９：固定穴
２０１：屋根面
２０２：屋根材型太陽電池モジュール
２０３：太陽電池モジュール
２０４：支持部材
２０５：支持金具
２０６：棟側固定部
２０７：ガイド部
２０８：縦桟木
２０９：横桟木
２１０：屋根瓦
２１１：支持金具スペーサー
２１２：瓦スペーサー
３００：太陽光発電装置
３０３：支持金具
３０４：支持金具固定ビス
３０５：太陽電池モジュール
３０６：支持部材
３０７：棟側固定部
３０８：ガイド部
３０９：支持金具
３１０：第２支持部
３１１：支持部材固定ビス
Ｊ：太陽光発電システム
【図１】
2006274659.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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