(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
野地板(22)の吊子(23)を介して設けた屋根材(1)上に１個又は複数の太陽発電モジュール(12)が設置され、前記屋根材(1)に間隔を置いて形成された複数の屋根嵌合部(10)の間に突出して形成されると共に前記吊子(23)に装着するためのモジュール固定部(11)を備え、
前記太陽発電モジュール(12)は、前記モジュール固定部(11)を介して取り付けられている金属屋根において、前記モジュール固定部(11)には、このモジュール固定部(11)に設けられた一対の第１、第２留め具(31,32)を介して、一本のみの縦ボルト(30)が設けられ、前記モジュール固定部(11)は、断面でみてＬ字形をなす第１、第２Ｌ字形部材(12A,13)が互いに第１、第２舌片(12a,13a)を内向きに対向させて配置されてなり、前記第１、第２留め具(31,32)は、前記縦ボルト(30)を介して前記第１、第２舌片(12a,13a)を上下から挟持するように設けられていることを特徴とする金属屋根。
【請求項２】
前記縦ボルト(30)の上部に重ねて設けられた第３、第４留め具(40,41)により、一対の前記太陽発電モジュール(12)が、互いに上下二段又は水平状に配設されていることを特徴とする請求項１記載の金属屋根。
【請求項３】
前記屋根材(1)の上面(1A)とフレームを有しない前記太陽発電モジュール(12)の下面(12B)との隙間(G)が２０ｍｍ〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載の金属屋根。
【請求項４】
前記第１、第２Ｌ字形部材(12A,13)及び前記第１、第２舌片(12a,13a)は、内部に空間(14)を有するように前記屋根材(1)を曲折して折り返すことにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の金属屋根。
【請求項５】
前記第１、第２留め具(31,32)は、断面凹状をなし、前記第１留め具(31)に設けられた前記縦ボルト(30)が前記第２留め具(32)の孔(33)を貫通して上方に突出していることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項に記載の金属屋根。
【請求項６】
前記第３留め具(40)は曲折して形成されたＵ形部(50)を有し、前記Ｕ形部(50)に一方の前記太陽発電モジュール(12)が保持され、前記第３、第４留め具(40,41)間に他方の前記太陽発電モジュール(12)が保持され、前記各太陽発電モジュール(12)は上下二段に配置されていることを特徴とする請求項２記載の金属屋根。
【請求項７】
前記第３、第４留め具(40,41)は、前記縦ボルト(30)で互いに重合された場合に水平方向に一対の凹部(42,43)が形成され、前記各凹部(42,43)により一対の前記太陽発電モジュール(12)が同じ水平面状に保持されていることを特徴とする請求項２記載の金属屋根。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属屋根に関し、特に、各屋根嵌合部間にモジュール固定部を一体形成させ、このモジュール固定部に設けた一本のみの縦ボルトを介して太陽発電モジュールを簡単に保持することができるようにするための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の太陽発電モジュールとしては、例えば、特許文献１〜３の構成を、図１０〜図１３に挙げることができる。
すなわち、特許文献１の場合、図１０及び図１１において、屋根材１の上部に横ボルト２で保持した挟持体３を跨らせ、この挟持体３の上部から上方に突出する縦ボルト３０を設け、この縦ボルト３０に対して、板状の太陽発電モジュール（図示せず）を装着するための留め具（図示せず）が設けられている。
【０００３】
また、特許文献２の場合、図１２で示されるように、屋根材１の上面に設けられた吊子５を介して取付金具６が設けられ、この取付金具６は載置片７に接続された一対の挟持片８を横ボルト２で締結することにより、取付金具６を屋根材１の吊子２３に対して締付け固定している。
【０００４】
また、特許文献３の場合、図１３で示されるように、傾斜した金属屋根葺き部９上に複数の架台レール９Ａ，９Ｂを設け、この架台レール９Ａ，９Ｂ上に太陽発電モジュール１２を二段状に設けている。
また、この金属屋根葺き部９の下方には、滑落してきた雨水を受けるための樋１３が配設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２２２９８６号公報
【特許文献２】特開平１０−２８０６２４号公報
【特許文献３】特開２００５−２６４６１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の金属屋根は、以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
まず、防水性・耐風圧性について、一般に、太陽発電モジュールは一般的に１ｍ２〜１．５ｍ２と大きいため、固定部にかかる風荷重は過大になる。図１０から図１２に示される従来技術では屋根嵌合部にモジュールを固定するため、過大な風圧が太陽発電モジュールを固定した屋根嵌合部に集中的に係ることになり、変形により漏水することがある。
【０００７】
また、施工性・コストについて、図１０から図１２に示される従来技術では屋根嵌合部に取付金具を取り付けるため、ハゼ締めによる屋根嵌合部変形や輸送時の屋根変形の影響により施工性を損なう原因となっている。
更に、取付金具は締め込み用の横ボルトとモジュール固定用の縦ボルトを用いているため、勾配屋根上での作業では横ボルトは縦ボルトより締めにくく、施工性が悪い。また、太陽発電モジュールは２０年以上使用されるケースが多いので、耐久性からボルトはＳＵＳが使用されることが多く、コストアップ要因となっていた。
【０００８】
また、搭載効率について、前述のように、取付金具に横ボルトがある場合、取付金具の高さが必要となるため、屋根とモジュールの段差は大きくなる。このように、段差が大きくなると、太陽発電モジュール面を流れる雨水を屋根に落とす、軒先からの設置不可距離が大きくなってしまい、搭載効率は下がる。
特に、図１３の従来技術においては、屋根面と太陽発電モジュール１２との間の距離が５０ｍｍから１００ｍｍとなると共に、さらに、太陽発電モジュール１２の設置面積をできるだけ広くとるために、太陽発電モジュール１２の下端が樋１３の近傍近くまで位置しているため、図１３の状態では雨水Ａが樋１３の中に入らず、樋１３を飛び越して地面に直接落下することになっていた。
また、このように、雨水Ａが樋１３の中に入るようにするためには、樋１３に近い方の太陽発電モジュール１２を除去すると、雨水Ａは雨水Ｂのように流れて樋１３の中に入るようになるが、屋根上に設置する太陽発電モジュール１２の面積は縮小されることになる。また、雪についても、雪は高さ５０ｍｍの雪止めを超えてしまうことがあり、その場合は、雪は地面に直接落下して物品の損傷に到ることがあった。
【０００９】
また、発電効率について、一般に、結晶型ソーラーセルは温度上昇により発電効率が非常に低下する。従来のアルミフレーム付き太陽発電モジュールは箱型になっているため、特に、夏場は暑い空気が滞留しやすく、発電効率が低くなっていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明による金属屋根は、野地板の吊子を介して設けた屋根材上に１個又は複数の太陽発電モジュールが設置され、前記屋根材に間隔を置いて形成された複数の屋根嵌合部の間に突出して形成されると共に前記吊子に装着するためのモジュール固定部を備え、前記太陽発電モジュールは、前記モジュール固定部を介して取り付けられている金属屋根において、前記モジュール固定部には、このモジュール固定部に設けられた一対の第１、第２留め具を介して、一本のみの縦ボルトが設けられ、前記モジュール固定部は、断面でみてＬ字形をなす第１、第２Ｌ字形部材が互いに第１、第２舌片を内向きに対向させて配置されてなり、前記第１、第２留め具は、前記縦ボルトを介して前記第１、第２舌片を上下から挟持するように設けられている構成であり、また、前記縦ボルトの上部に重ねて設けられた第３、第４留め具により、一対の前記太陽発電モジュールが、互いに上下二段又は水平状に配設されている構成であり、また、前記屋根材の上面とフレームを有しない前記太陽発電モジュールの下面との隙間が２０ｍｍ〜５０ｍｍである構成であり、また、前記第１、第２Ｌ字形部材及び前記第１、第２舌片は、内部に空間を有するように前記屋根材を曲折して折り返すことにより形成されている構成であり、また、前記第１、第２留め具は、断面凹状をなし、前記第１留め具に設けられた前記縦ボルトが前記第２留め具の孔を貫通して上方に突出している構成であり、また、前記第３留め具は曲折して形成されたＵ形部を有し、前記Ｕ形部に一方の前記太陽発電モジュールが保持され、前記第３、第４留め具間に他方の前記太陽発電モジュールが保持され、前記各太陽発電モジュールは上下二段に配置されている構成であり、また、前記第３、第４留め具は、前記縦ボルトで互いに重合された場合に水平方向に一対の凹部が形成され、前記各凹部により一対の前記太陽発電モジュールが同じ水平面状に保持されている構成である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による金属屋根は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、野地板の吊子を介して設けた屋根材上に１個又は複数の太陽発電モジュールが設置され、前記屋根材に間隔を置いて形成された複数の屋根嵌合部の間に突出して形成されると共に前記吊子に装着するためのモジュール固定部を備え、前記太陽発電モジュールは、前記モジュール固定部を介して取り付けられている金属屋根において、前記モジュール固定部には、このモジュール固定部に設けられた一対の第１、第２留め具を介して、一本のみの縦ボルトが設けられ、前記モジュール固定部は、断面でみてＬ字形をなす第１、第２Ｌ字形部材が互いに第１、第２舌片を内向きに対向させて配置されてなり、前記第１、第２留め具は、前記縦ボルトを介して前記第１、第２舌片を上下から挟持するように設けられていることにより、各屋根嵌合部ではなく、各屋根嵌合部間の吊子を介して太陽発電モジュールが固定でき、防水性、耐風圧性を向上させることができる。また、屋根嵌合部間にモジュール固定部が設けられていることにより、ハゼ締めによる屋根変形や切断時・輸送時の屋根変形の影響を受けないため、屋根変形修正などの施工手間は不要となる。
また、前記モジュール固定部には、このモジュール固定部に設けられた一対の第１、第２留め具を介して、一本のみの縦ボルトが設けられていることにより、１本のみの縦ボルトで固定でき、施工性の向上及びコスト低減が図れる。また、取付金具に横ボルトを用いていないため、屋根と太陽発電モジュールとの間の段差を最小化でき、軒先からの太陽発電モジュール設置不可距離を最小にできる。
また、前記縦ボルトの上部に重ねて設けられた第３、第４留め具により、一対の前記太陽発電モジュールが、互いに上下二段又は水平状に配設されていることにより、太陽発電モジュールの重合又は水平取付けが容易となる。
また、前記屋根材の上面とフレームを有しない前記太陽発電モジュールの下面との隙間が２０ｍｍ〜５０ｍｍであることにより、屋根とフレームレスモジュール間の空間に滞留する暑い空気の排気とが可能となる。
また、前記第１、第２Ｌ字形部材及び前記第１、第２舌片は、内部に空間を有するように前記屋根材を曲折して折り返すことにより形成されていることにより、屋根材の内側と外気が触れることがなく、外部からの雨等が屋根材の内側に入り込むことを防止できる。  また、前記第１、第２留め具は、断面凹状をなし、前記第１留め具に設けられた前記縦ボルトが前記第２留め具の孔を貫通して上方の突出していることにより、各留め具の取付けを１本のみの縦ボルトで可能となる。
また、前記第３留め具は曲折して形成されたＵ形部を有し、前記Ｕ形部に一方の前記太陽発電モジュールが保持され、前記第３、第４留め具間に他方の前記太陽発電モジュールが保持され、前記各太陽発電モジュールは上下二段に配置されていることにより、各太陽発電モジュールを上下二段状に取付けることが可能となる。
前記第３、第４留め具は、前記縦ボルトで互いに重合された場合に水平方向に一対の凹部が形成され、前記各凹部により一対の前記太陽発電モジュールが同じ水平面状に保持されていることにより、各太陽発電モジュールを水平状に取付けることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による金属屋根を示す構成図である。
【図２】図１の他の形態を示す構成図である。
【図３】図１のモジュール固定部と吊子の関係を示す構成図である。
【図４】図３のモジュール固定部と吊子の結合状態を示す構成図である。
【図５】図３の結合状態の縦ボルトに太陽発電モジュールを水平状に配設した状態を示す構成図である。
【図６】図５の側面図である。
【図７】屋根材と太陽発電モジュールの隙間を示す特性図である。
【図８】図５の他の形態を示す構成図である。
【図９】図８の側面図である。
【図１０】従来の金属屋根の取付部を示す構成図である。
【図１１】図１０の側面図である。
【図１２】従来の金属屋根の取付部を示す構成図である。
【図１３】従来の金属屋根の太陽発電モジュールを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明は、各屋根嵌合部間にモジュール固定部を一体形成させ、このモジュール固定部に設けた一本のみの縦ボルトを介して太陽発電モジュールを簡単に保持することができるようにした金属屋根を提供することを目的とする。
【実施例】
【００１４】
以下、図面と共に本発明による金属屋根の好適な実施の形態について説明する。
尚、従来例と同一又は同等部分には、同一符号を用いて説明する。
図１において符号１で示されるものは、金属板に防錆処理が塗布された屋根材であり、この屋根材１は所定の幅Ｗで所定の奥行きを有すると共に、その両端には各屋根材１を接続するための一対の屋根嵌合部１０が屋根材１と一体に形成されている。
【００１５】
前記屋根材１の各屋根嵌合部１０，１０間、すなわち、前記幅Ｗの中央位置には、モジュール固定部１１が屋根材１と一体に形成され、このモジュール固定部１１は断面でみてＬ字形をなす第１、第２Ｌ字形部材１２Ａ，１３により構成されている。
前記第１、第２Ｌ字形部材１２Ａ，１３の先端には、互いに内方へ向けて対向する一対の第１、第２舌片１２ａ，１３ａが形成されている。
【００１６】
前記第１、第２Ｌ字形部材１２Ａ，１３は前記屋根材１を折り曲げかつ折り返すことにより、内部に空間１４が形成されている。
尚、前述のモジュール固定部１１は、図１のように屋根材１と一体に形成された場合に限らず、例えば、図２に示されるように、モジュール固定部１１のみを別体として形成して屋根材１に溶接接続したり、あるいは、屋根材１とは異なる材質の金属材質からなるモジュール固定部１１として後付けすることもできる。また、前述の屋根材１、モジュール固定部１１、屋根嵌合部１０によって金属屋根２０が形成されている。
【００１７】
前記金属屋根２０の屋根材１を、家屋の屋根上に取付ける場合、図３で示されるように、垂木２１上の野地板２２の上に固定された吊子２３に前記モジュール固定部１１を嵌め込むと、前記吊子２３の両端に形成された一対の曲折舌片２３ａが前記第１、第２Ｌ字形部材１２Ａ，１３の各空間１４内に嵌合するため、各曲折舌片２３ａが各Ｌ字形部材１２Ａ，１３の段部１２ｂ，１３ｂに係合し、前記モジュール固定部１１が野地板２２に対して固定され、金属屋根２０の固定が行われる。
【００１８】
前述のようにして金属屋根２０が前記野地板２２上に固定された後、図４で示されるように、縦ボルト３０を垂直に植設して有すると共に断面凹状をなす第１留め具３１を各舌片１２ａ，１３ａの下面側から上方に向けて位置決めした後、各舌片１２ａ，１３ａの上面側から、断面凹状をなす第２留め金具３２が載置されている。
前記縦ボルト３０は、前記第２留め具３２の中心に形成された孔３３を貫通して上方へ突出し、このたてボルト３０の上部から螺合したナット３４を締め付けることにより、前記第１、第２留め具３１，３２は前記各舌片１２ａ，１３ａを挟持した状態で図４のように前記モジュール固定部１１に固定されている。
【００１９】
前述のように、前記野地板２２上に固定されたモジュール固定部１１の縦ボルト３０上に太陽発電モジュール１２を固定する場合、第１の形態として、図５及び図６の構成を挙げることができる。
すなわち、図５及び図６において、前記モジュール固定部１１から上方に突出している縦ボルト３０には、断面凹状の第３、第４留め具４０，４１が、互いにその凸部４０ａ，４１ａが直接当接する状態で重ねて積層され、第３、第４留め具４０，４１の両端には、図６で示されるように各留め具４０，４１によって形成される第１、第２凹部４２，４３内には、一対の太陽発電モジュール１２の端部が挿入あるいは挟持された状態で保持されている。
【００２０】
前記第１、第２凹部４２，４３は、同じ水平位置に設けられているため、各太陽発電モジュール１２は同じ水平位置に水平状に配設されており、第３、第４留め具４０，４１は互いに重合した状態で取付ナット４４によって締結されている。
尚、図７に示されるように前記太陽発電モジュール１２の下面１２Ｂと屋根材１の上面１Ａとの隙間Ｇは実験の結果、２０ｍｍから５０ｍｍが最適であることが判明した。
【００２１】
前述の隙間Ｇについては、次のような実験をした結果、得られたものである。
すなわち、
(1)  下限２０ｍｍ（通気層の隙間寸法の関係から）
太陽発電モジュール１２と屋根材１の隙間Ｇが２０ｍｍ以下の場合、隙間Ｇ内の空気層は乱流しにくくなり、静止空気に近付く。そのため、２０ｍｍ以下では隙間Ｇの通気効果による太陽発電モジュール１２の温度上昇抑制は小さくなる。
隙間Ｇが２０ｍｍ以上となると、隙間Ｇ内の空気層は通気し易くなるため、太陽発電モジュール１２の温度上昇が抑制される。
また、図７で示されるように、赤外線ランプで１０００Ｗ／ｍ2の照射をした場合、モジュール１２と屋根材１の隙間Ｇを１０〜５０ｍｍで変化させると、隙間Ｇが大きいほどモジュール裏面温度は小さくなり、隙間Ｇが２０ｍｍ以下ではモジュール温度が高くなることが分かる。
(2)  上限５０ｍｍ（樋納まりの関係から）
隙間量を２０ｍｍから５０ｍｍに大きくしていくと、通気効果によりモジュール裏面温度上昇はより抑制される。
ただし、太陽発電モジュール１２と屋根の隙間が大きくなると前述の従来例のようにモジュール上を流れる雨水が樋を飛び越えてしまうため、軒先からモジュールをセットバックし、モジュール上の雨水を屋根面に落とす必要がでてくる。
そのため、空気層の隙間Ｇは２０ｍｍ以上であれば、小さい方が搭載率は向上する。
住宅屋根の場合、屋根流れ長さはほとんど１０ｍ以下であるため、屋根嵌合部高さは最大で３０ｍｍとなる。さらに、前記太陽発電モジュール１２のたわみが最大で２０ｍｍあるとすると、隙間Ｇが５０ｍｍ以下で太陽発電モジュール１２の搭載は可である。そのため、屋根材１と太陽発電モジュール１２の隙間は５０ｍｍ以下とすることが望ましい。
【００２２】
また、図８及び図９で示される構成は、前述の太陽発電モジュール１２を固定する第２の形態で、上下二段状に積層して固定する構成である。
すなわち、前記縦ボルト３０上には、図６の構成とは異なる形状の第３、第４留め具４０，４１が図９のように、積層して固定されており、前記第３留め具５０は断面がほぼ皿形をなし、前記第４留め具５１は断面がほぼ階段状をなすと共に、その端部にＵ形部５０が形成されている。
【００２３】
前記Ｕ形部５０は、図９で示されるように最上段に位置すると共に、このＵ形部５０内に上段の太陽発電モジュール１２の一端が挿入又は挟持されており、下段の太陽発電モジュール１２の一端は、このＵ形部５０と前記第３留め具４０との間に挟持されていることにより、各太陽発電モジュール１２は、上下二段式に積層して構成されている。
尚、図８及び図９の形態における前記隙間Ｇは、図８に示される通りである。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
本発明による金属屋根は、各屋根嵌合部間にモジュール固定部が形成されているため、太陽発電モジュールの取付けが極めて容易であり、屋根上設置型の太陽発電システムの普及に大きく寄与することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１    屋根材
１Ａ    上面
１０    屋根嵌合部
１１    モジュール固定部
１２    太陽発電モジュール
１２Ａ    第１Ｌ字形部材
１２Ｂ    下面
１２ａ    第１舌片
１２ｂ，１３ｂ    段部
１３    第２Ｌ字形部材
１３ａ    第２舌片
１４    空間
２０    金属屋根
２１    垂木（たるき）
２２    野地板
２３    吊子
２３ａ    曲折舌片
３０    縦ボルト
３１    第１留め具
３２    第２留め具
３３    孔
３４    ナット
４０    第３留め具
４１    第４留め具
４０ａ，４１ａ    凸部
４２    第１凹部
４３    第２凹部
４４    取付ナット
５０    Ｕ形部
Ｇ    隙間
【図１】
0005802074.tif 000002
【図２】
0005802074.tif 000003
【図３】
0005802074.tif 000004
【図４】
0005802074.tif 000005
【図５】
0005802074.tif 000006
【図６】
0005802074.tif 000007
【図７】
0005802074.tif 000008
【図８】
0005802074.tif 000009
【図９】
0005802074.tif 000010
【図１０】
0005802074.tif 000011
【図１１】
0005802074.tif 000012
【図１２】
0005802074.tif 000013
【図１３】
0005802074.tif 000014