(57)【要約】【課題】屋根上に桟支持部材を木ネジで固定する屋根用固定装置の固定構造において、野地板の材質・厚み、垂木の位置に左右されず、固定強度を向上させ、しかも防水性、施工性に優れた屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造を提供すること。【解決手段】太陽電池モジュール１０または太陽電池モジュール１０の固定部材（桟１２）と、屋根を構成する野地板１４とを貫通するネジ（木ネジ１１）、及びネジの野地板１４からの露出部を屋根の裏側から覆うネジ固定部材２１を備え、ネジ固定部材２１は、内部にネジを螺着させるための貫通孔２１ｂを有するネジ受け部２１ａと、ネジ受け部２１ａの一端に形成された幅広の支持部２１ｃと、ネジ受け部２１ａの他端に形成された係止部２１ｄとを有する屋根用固定装置Ｋ１としている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根利用装置を屋根の上に固定するために、前記屋根利用装置または前記屋根利用装置の固定部材と、前記屋根を構成する野地板とを貫通するネジ、及び前記ネジの前記野地板からの露出部を前記屋根の裏側から覆うネジ固定部材を備えるとともに、前記ネジ固定部材は、内部に前記ネジを螺着させるための貫通孔を有するネジ受け部と、前記ネジ受け部の一端に形成された幅広の支持部と、前記ネジ受け部の他端に形成された係止部とを有し、且つ前記係止部に工具を係合させて前記ネジ受け部を回転させることにより、前記ネジ固定部材を前記ネジに対し着脱可能としたことを特徴とする屋根用固定装置。
【請求項２】
前記係止部が略六角柱状を成していることを特徴とする請求項１に記載の屋根用固定装置。
【請求項３】
前記係止部が円柱状または角柱状をなし、且つ＋形状または−形状の溝が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の屋根用固定装置。
【請求項４】
前記ネジ受け部は、前記ネジを視認できる覗き窓を備えていることを特徴とする請求項１に記載の屋根用固定装置。
【請求項５】
前記ネジ受け部は、前記ネジを視認できるように透明体で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の屋根用固定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の屋根用固定装置の１以上を用いて、屋根利用装置を屋根に対して固定するようにしたことを特徴とする屋根用固定装置を用いた固定構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、瓦等の屋根材、太陽電池モジュール、太陽熱集熱器、及びアンテナ等の屋根利用装置を屋根に固定するための屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
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のひとつとして、太陽電池により太陽エネルギーを電力に変換して利用する太陽光発電システムが注目され、その実用化が加速されてきている。
【０００３】
従来、家屋等の屋根は野地板の上に屋根材を配設したものが多い。例えば、このような屋根材上に多数の太陽電池モジュールを取り付ける場合、図６に示すように、まず、屋根に多数瓦重ねされた屋根材１５上に桟支持部材１３の複数を所定位置に配設し、これらで桟１２を固定する。そして、図７に示すように、太陽電池モジュール１０を桟１２に対して固定する。
【０００４】
一般には、桟支持部材１３を屋根に固定するために、木ネジ１１が屋根材１５と野地板１４にねじ込まれており、太陽電池モジュール１０が屋根からずり落ちたり、風により浮き上がったりしないように屋根に固定されている。
【０００５】
ここで、木ネジ１１のかわりに釘やボルトを使用することも可能であるが、これらは木ネジに比べ浮き上がりに対する耐久力や防水性が劣るため、それらを補強する施工方法が必要となる上に工数・部材が増加する。これを改善するために、屋根材の山部に貫通孔を開け、ボルトを野地板裏面で長尺杆に固定することにより防水性と浮き上がり耐性を向上させた方法が提案されている（特許文献１を参照）。
【０００６】
【特許文献１】
登録実用新案第３０１８３９５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の技術ではカラーベストなどのような板状瓦や板金瓦においては防水性の問題が解決されないので、防水パッキンなどの部材が必要となる。また、家屋によって垂木の間隔はまちまちであるため、垂木間に架ける長尺杆の標準化が困難である。さらに、垂木間隔が長い場合には長尺杆の強度が不足しがちになり、浮き上がりに対する耐久力が垂木の間隔によって左右されるといった問題が生じる。
【０００８】
一方、図７に示す一般的な取り付け方法においては、木ネジ１１のネジ部が野地板１４を貫通する部分（結合部１１ａ）の摩擦力によって太陽電池モジュール１０の重量と風等による浮き上がりの力によって、太陽電池モジュール１０が屋根上から脱落しないように支持されている。
【０００９】
ここで、野地板の厚みが薄い場合、木ネジ１１の締結力が小さくなる為に、台風などの強風により太陽電池モジュール１０を浮き上がらせる力に対抗し切れず、木ネジ１１が野地板１４から引き抜かれるおそれがあるので、通常は木ネジ１１の数もしくは桟支持部材１３の数を増やすか、図８に示すように、木ネジ１１を野地板１４と垂木１６にねじ込むことによって強度を持たせるようにするか、または垂木１６と同等の強度を有する木材を野地板に固定、その部分に木ネジを敷設する等の配慮をする必要があった。
【００１０】
しかしこの方法では、垂木１６のかわりとなる補強部材を屋根裏に設置してから屋根面で施工工事する必要が生じるなど、木ネジ１１や桟支持部材１３、垂木１６のかわりとなる補強部材の部品点数や設置工数の増加につながったり、桟支持部材１３の設置場所が垂木１６のある付近に限定され、設置自由度が失われる等の問題がある。
【００１１】
さらに、屋根の野地板として使用されている板材について、その材質や厚みに関して多種類のものが使用されており、木ネジと野地板の固定強度が特定できない。従って、野地板に木ネジのみで固定する場合、種々の野地板に応じて固定する木ネジ数を変える等の必要があり、固定強度の管理も複雑となる。また、固定の木ネジ１１の数や桟支持部材１３数を増やすことは、それだけ屋根面に多くの木ネジが穴を開けることであり、必然的に屋根面からの雨水等の漏水の危険性があり問題であった。
【００１２】
そこで、本発明は上述の諸事情に鑑みてなされたものであり、野地板の材質・厚み、垂木の位置等に左右されずに固定強度を向上させ、しかも防水性や施工性に優れた屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の屋根用固定装置は、屋根利用装置を屋根の上に固定するために、前記屋根利用装置または前記屋根利用装置の固定部材と、前記屋根を構成する野地板とを貫通するネジ、及び前記ネジの前記野地板からの露出部を前記屋根の裏側から覆うネジ固定部材を備えるとともに、前記ネジ固定部材は、内部に前記ネジを螺着させるための貫通孔を有するネジ受け部と、前記ネジ受け部の一端に形成された幅広の支持部と、前記ネジ受け部の他端に形成された係止部とを有し、且つ前記係止部に工具を係合させて前記ネジ受け部を回転させることにより、前記ネジ固定部材を前記ネジに対し着脱可能としたことを特徴とする。なお工具とは、一般のドライバー、六角レンチ、スパナ等をさすものとし、特殊な手段を必要としない。
【００１４】
また、前記係止部が略六角柱状を成していること、前記係止部が円柱状または角柱状をなし、且つ＋形状または−形状の溝に形成されていること、また、前記ネジ受け部は、前記ネジを視認できる覗き窓を備えていること、また、前記ネジ受け部は、前記ネジを視認できるように透明体で形成されていること、をそれぞれ特徴とする。
【００１５】
さらに本発明の屋根用固定装置を用いた固定構造は、上述の屋根用固定装置の１以上を用いて、屋根利用装置を屋根に対して固定するようにしたことを特徴とする。
【００１６】
上述の屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造によれば、野地板の材質・厚みにより木ネジや桟支持部材の数量、垂木の位置に桟支持部材を合わせるために生じる設置場所の制限、防水性の低下、施工工数の増加等の問題が生じない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る実施形態について、平板状の屋根利用装置である太陽電池モジュールを複数屋根上に配設して成る太陽光発電装置の場合を例にとり、模式的に示した図面に基づいて詳細に説明する。なお、既に説明した同一部材については同一符号を付し説明を省略するものとする。
【００１８】
図１に本発明の屋根用固定部材Ｋ１（木ネジ１１，ネジ固定部材２１）を使用した太陽光発電装置Ｓの設置構造を説明するための一部断面図を示す。
【００１９】
屋根用固定部材Ｋ１は、太陽電池モジュール１０を屋根の上に固定するために、太陽電池モジュール１０または図示のように太陽電池モジュール１０の固定部材（桟１２）と、屋根を構成する野地板１４とを貫通するネジ（木ネジ１１）、及びネジの野地板１４からの露出部を屋根の裏側から覆うネジ固定部材２１を備えている。さらに、ネジ固定部材２１は、内部にネジを螺着させるためのネジ溝が形成された貫通孔２１ｂを有するネジ受け部２１ａと、ネジ受け部２１ａの一端に形成された幅広の支持部２１ｃと、ネジ受け部２１ａの他端に形成された係止部２１ｄとを有し、係止部２１ｄに適当な工具を係合させてネジ受け部２１ａを回転させることにより、ネジ固定部材２１をネジに対し着脱可能としている。
【００２０】
ここで、ネジ固定部材２１は、その本体がポリカーボネート等の樹脂または、アルミニウム等の硬度の小さい金属から成り、本体内部に貫通孔２１ｂを有した柱状のネジ受け部２１ａと、このネジ受け部２１ａの一端に形成された幅広の支持部（フランジ部）２１ｃ、その反対側の他端には柱状のネジ受け部２１ａを回転させるための工具挿入部となる係止部２１ｄを有する。また、支持部２１ｃにはウレタンゴム等からなる弾性部材２１ｅを設け、木ネジ１１の傾きに好適に対応してネジ固定部材２１の本体を野地板１４に密着させることが可能である。また、係止部２１ｄは種々の工具に適用できるように円柱状または角柱状を成している部分を有しているとともに、＋形状または−形状の溝を有している。また、特に係止部２１ｄが略六角柱状を成していれば、既存の工具を使用でき且つ確実にネジ固定部材２１を木ネジ１１に対して螺着したり、外したりすることができ好適である。
【００２１】
太陽光発電装置Ｓは、主に桟支持部材１３、桟１２、及び太陽電池モジュール１０で構成され、桟支持部材１３は下部プレート１３ａに開けられた貫通孔を通して木ネジ１１を屋根材１５及び野地板１４にねじ込ませることで、屋根上に固定されている。桟１２は桟支持部材１３のネジ部１３ｂとナット１３ｃにより締結され、太陽電池モジュール１０が桟１２に取り付けられる。
【００２２】
このとき、太陽光発電装置Ｓは木ネジ１１と野地板１４との結合部１１ａの摩擦力と野地板１４の強度によって屋根上に支えられており、太陽光発電装置（主に太陽電池モジュール１０）Ｓの自重と、風などを受けて屋根面から太陽光発電装置（主に太陽電池モジュール１０）Ｓを引き離す方向の応力に対抗している。
【００２３】
このため、野地板１４の材質・厚みなどの要素によって強度は変化することになり、野地板１４の材質が弱いものであったり、厚みが不足したりすると、台風などの強風時に結合部１１ａが破断し、木ネジ１１が引き抜かれてしまう事態が生じてしまう。そこで一般には、木ネジ１１の打ち込み場所に垂木のような強度のある屋根構成材の部分を選択するが、この部分は必ずしも太陽光発電装置Ｓの固定部材の理想位置と合致するわけではなく、太陽光発電装置Ｓを構成する桟１２に取り付け位置を可変させる機構を設けたり、止むを得ず野地板１４のみの部分に桟支持部材１３を配し、木ネジ１１の取り付け本数を増やすことで強度を向上させる等の対処が取られている。しかし、構造が複雑化したり、部品点数の増加、施工性の悪化だけでなく、多数のねじ込まれた木ネジによる野地板のひび割れや防水性の劣化といった問題を引き起こすことがある。
【００２４】
そこで、本発明では野地板１４から屋根裏に突出した木ネジ１１の先端部にネジ固定部材２１を螺着固定することにより、木ネジ１１は結合部１１ａだけでなく野地板１４から突出した結合部１１ｂによっても支えられるようになり、しかも、ネジ固定部材２１の支持部２ｃが野地板１４を面で支えることにより、屋根面から太陽光発電装置Ｓを引き離す方向の木ネジ１１を引き抜く力は、結合部１１ａのような小面積で支える力から野地板１４の裏面によって大面積で支えられる力によって対抗されるようになり、太陽光発電装置Ｓを支持する力は格段に向上する。この効果は野地板１４に合板などのような木片を樹脂で成型した木材のように、木材内部の結合力があまり強くない材質に対して特に効果がある。また、より多くの強度範囲の野地板屋根に対して適用可能とできるという効果がある。
【００２５】
また、上記構成によれば、種々の強度を有する野地板においても直接固定することができ、垂木１６の無い例えば金属の垂木を採用した工業化住宅等に関しても野地板に固定する方法により同様に取り付けられるようにできる。
【００２６】
また、支持面積を拡大させられることにより、野地板１４の厚みが不足気味であった場合にも十分な支持力を得られるので、野地板１４への補強等も省略することができる。
【００２７】
また、ネジ固定部材２１の支持部２１ｃの支持面積でも上述した抗力が不足する場合には、野地板１４とネジ固定部材２１との間に例えば支持部２１ｃよりも大面積の円盤状の金属板などを挟み込むことで容易に強度増加を図ることができる。
【００２８】
また、屋根上で木ネジ１１を施工完了後に屋根裏においてネジ固定部材２１を木ネジ１１に対して係合させるようにしているので、屋根上と屋根裏を行き来して作業する必要が無く、施工が容易である。
【００２９】
また、ネジ固定部材２１の長さを木ネジ１１よりも長くなるようにしておくことにより、ネジ固定部材２１の施工後に木ネジ１１の先端鋭角部をネジ固定部材２１が覆い隠すので、その後に屋根裏で作業を行なう必要が生じた場合においても鋭角部で怪我をする等の事故を防止でき、安全性も向上する。
【００３０】
また、図２に示すように、ネジ固定部材２１は係止部２１ｄがプラスドライバーＤ１や不図示のマイナスドライバーで回転可能に、＋形状または−形状の溝を有しており、電動工具などを使用して施工時間の短縮を図ることもできる。
【００３１】
さらに、図３に示すように、ネジ受け部２１ａの外形を六角柱状としたネジ固定部材２１を備えた屋根用固定部材Ｋ２とし、ボックスレンチＤ２等のレンチに対応させるようにしても良い。この場合、木ネジ１１の長さがネジ固定部材２１の本体の長さより長い場合でも最後まで締め付け可能である。
【００３２】
次に、本発明の他の実施形態について図４、５を用いて説明する。図４に示すように、ネジ固定部材２１の円柱状または角柱状のネジ受け部２１ａに、ネジ受け部２１の内部の貫通孔２１ｂを視認できる覗き窓部２１ｆ（貫通孔２１ｂより狭い幅の窓部）を設けることにより、ネジ固定部材２１への挿入により木ネジ１１の締め付けによって緩みが生じていないかを木ネジ１１の先端の位置により屋根裏面から視認することができる。
【００３３】
また、図５に示すように、ネジ固定部材２１の円柱状または角柱状のネジ受け部２１ａを透明にして（ポリカーボネート等の樹脂材料で構成して）、目安となる目盛２１ｇを刻んでおくことでも、図４の場合と同様の作用・効果を得ることができる。
【００３４】
なお、本実施形態では屋根設置体として太陽電池モジュールを例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、太陽熱集熱器等の平板状の太陽エネルギー利用機器、瓦等の屋根材そのものやＴＶアンテナ等のアンテナに対しても好適に適用可能であることは容易に理解される。また、ネジは木ネジ以外にも例えばタッピングネジ等でも適用可能であり、その他構成部材についても、本発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更し実施可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造によれば、屋根裏と屋根上の施工作業を分離して行なうことができ、屋根裏と屋根上を行き来する必要が無く施工が容易で、野地板の材質・厚みに関係なく直接取り付けができ、木ネジの引き抜き強度を向上させ、垂木の有無にも影響されず、しかも木ネジの先端鋭角部を覆うカバーとして安全性も向上させる優れた屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造を提供できる。
【００３６】
また、ネジ固定部材の係止部が円柱状または角柱状を成し、その端部が一般のドライバー、六角レンチ、スパナ等の工具で操作可能としたので、特殊な工具、締め付け手段・方法等を不要とし、例えば一般的な電動工具などが使用可能なので、施工が容易でありその作業時間を短縮可能な優れた屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造を提供できる。
【００３７】
また、ネジ固定部材のネジ受け部に、ネジの貫通孔内の様子を視認できるように透明体で構成したり、覗き窓を設けることにより、ネジ固定部材とネジとの間に緩みが生じていないかを屋根裏面からも確認することが可能な優れた屋根用固定装置及びそれを用いた固定構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る屋根用固定装置の固定構造の一実施形態を模式的に説明する一部断面図である。
【図２】本発明に係る屋根用固定装置の一実施形態を模式的に説明する斜視図である。
【図３】本発明に係る屋根用固定部材の他の実施形態を模式的に説明する斜視図である。
【図４】本発明に係るネジ固定部材の他の実施形態を模式的に説明する側面図である。
【図５】本発明に係るネジ固定部材の他の実施形態を模式的に説明する図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は上面平面図である。
【図６】屋根上に桟支持部材を配する様子を模式的に説明する斜視図である。
【図７】太陽電池モジュールを屋根に取り付けた従来例を模式的に説明する一部断面図である。
【図８】太陽電池モジュールを屋根に取り付けた従来例を模式的に説明する一部断面図である。
【符号の説明】
２１：ネジ固定部材
２１ａ：ネジ受け部
２１ｂ：貫通孔
２１ｃ：支持部
２１ｄ：係止部
２１ｅ：弾性部材
２１ｆ：覗き窓部
２１ｇ：目盛
１０：太陽電池モジュール
１１：木ネジ
１１ａ、１１ｂ：結合部
１２：桟
１３：桟支持部材
１３ａ：下部プレート
１３ｂ：ネジ部
１３ｃ：ナット
１４：野地板
１５：屋根材
Ｓ：太陽光発電装置
Ｋ１〜Ｋ２：屋根用固定部材
Ｄ１、Ｄ２：工具（ドライバ，レンチ等）
【図１】
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【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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