(57)【要約】【課題】屋根用固定装置の墨だし作業が容易で、しかも平板状の屋根設置体を屋根に簡単且つ確実に固定するための屋根用固定装置及びそれを用いた太陽エネルギー利用構造を提供すること。【解決手段】折板屋根１１上に平板状本体の側部に断面Ｌ字状部を備えた屋根設置体１０の複数を並設して、隣合う屋根設置体間を固定する屋根用固定装置Ｋであって、折板屋根１１に取り付ける下部固定部材４と、下部固定部材４上で隣合う屋根設置体１０の側部を支持する中間固定部材３と、隣合う屋根設置体１０の側部を上方から押さえる上部固定部材２と、中間固定部材３及び上部固定部材２を下部固定部材４に対して固定する締結部材（１，７）とを備えるとともに、中間固定部材３の両端部を屈曲させて隣合う屋根設置体１０の断面Ｌ字状部１０ａを係止させるように成したことを特徴とする屋根用固定装置Ｋとする。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根上に平板状本体の側部に固定用脚部を備えた屋根設置体の複数を並設して、隣合う屋根設置体間を固定する屋根用固定装置であって、屋根に取り付ける下部固定部材と、該下部固定部材上で前記隣合う屋根設置体の固定用脚部を支持する中間固定部材と、前記隣合う屋根設置体の側部を上方から押さえる上部固定部材と、前記中間固定部材及び前記上部固定部材を前記下部固定部材に対して固定する締結部材とを備えるとともに、前記中間固定部材の一部を屈曲させて前記隣合う屋根設置体の固定用脚部を係止させるように成したことを特徴とする屋根用固定装置。
【請求項２】
前記屋根設置体が太陽エネルギー利用機器であって、該太陽エネルギー利用機器を請求項１に記載の屋根用固定装置で屋根に固定するように成したことを特徴とする太陽エネルギー利用構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽エネルギー利用機器（例えば、太陽電池モジュールを複数備えた太陽電池アレイ等の太陽電池装置や太陽熱利用温水装置に利用される太陽熱集熱器）などの平板状をなす屋根設置体を、建物の屋根、特に傾斜屋根に好適に設置することが可能な屋根用固定装置及びそれを用いた太陽エネルギー利用構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
屋根用固定装置は、例えば太陽電池モジュールや太陽熱集熱器をはじめとする様々な屋根設置体を、屋根上に確実に固定するためのものであり、その形状や取付方法は、屋根形状や屋根への一体化具合により様々なものが使用されてきた。
【０００３】
例えば、金属板を折り曲げて屋根材とした折板屋根は、施工性の容易さと軽量であることから、工場、住宅、及び倉庫などの建築物に採用されている。ここで、折板屋根は折板構造理論により作られたものの総称であり、折板の断面形状には種々のものがある。折板構造は柱間の大きい建築構造に適するが、鉄骨などのフレームに渡して屋根を形成するものや、野地板や垂木を覆う構造とするものが知られている。
【０００４】
例えば、図１１に示すように、突出部１１ａを備えた波形形状をなす折板屋根１１は、鉄骨のフレーム（不図示）、垂木２１、及び野地板２０上を覆うことにより屋根を形成しているので、太陽電池モジュールや太陽熱集熱器などの屋根設置体１０をその屋根上に設置しようとするときには、垂木２１に生じている突出部１１ａを屋根用固定装置Ｊで掴ませてから、これに取り付けるのが一般的である。
【０００５】
また、前述のように屋根上の突出部を屋根用固定装置で掴ませる方法として、例えば特開平９−１７７２７２号公報に開示されているように、折板屋根に孔加工を施すことなく屋根用固定装置を折板屋根の突出部を挟み込む方法で取り付ける構造が提案されている。
【０００６】
また、特開２０００−２３４４２３号公報に開示されているように、屋根設置体のフレームの一部を押え部材などを備えた屋根用固定装置で押さえつけるようにし、屋根設置体の着脱を容易に行なえるようにした構造も提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、屋根上に屋根用固定装置を配する場合、屋根設置体の取り付け位置に合わせて屋根用固定装置を位置させる必要があるため、全ての屋根用固定装置において墨だし作業が必要であり煩雑となる。
【０００８】
また、屋根設置体を押え部材などを備えた屋根用固定装置で着脱できるようにした場合、この押え部材が緩むと屋根設置体の脱落につながるため、ボルトやねじが緩まないようにしておくことが必要であり、ボルト等の締め付けが確実に行なわれるように、また、熱サイクル等により緩みが生じないように、面倒な管理を確実に行なわなければならない。
【０００９】
さらに、屋根のゆがみにより段差が生じている場合、隣り合う屋根設置体同士の高さを合わせるために、屋根用固定装置の下にスペーサーを噛ませるなどの対処が必要であり、さらに水平だしのために数種類の厚みのスペーサ―を用意しなくてはならず、部品点数が増加する。
【００１０】
そこで、本発明は上述の諸問題に鑑みてなされたものであり、屋根用固定装置の墨だし作業が容易で、しかも平板状の屋根設置体を屋根に簡単且つ確実に固定するための屋根用固定装置及びそれを用いた太陽エネルギー利用構造を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、屋根上に平板状本体の側部に固定用脚部を備えた屋根設置体の複数を並設して、隣合う屋根設置体間を固定する装置であって、屋根に取り付ける下部固定部材と、該下部固定部材上で前記隣合う屋根設置体の固定用脚部を支持する中間固定部材と、前記隣合う屋根設置体の側部を上方から押さえる上部固定部材と、前記中間固定部材及び前記上部固定部材を前記下部固定部材に対して固定する締結部材とを備えるとともに、前記中間固定部材の一部を屈曲させて前記隣合う屋根設置体の固定用脚部を係止させるように成したことを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の太陽エネルギー利用構造は、前記屋根設置体が太陽エネルギー利用機器であって、該太陽エネルギー利用機器を前記屋根用固定装置で屋根に固定するように成したことを特徴とする。
【００１３】
このように、本発明の屋根用固定装置は、屋根設置体を支持する中間固定部材の一部を屈曲させ、前記隣合う屋根設置体の断面Ｌ字状部を係止しているので、屋根設置体の設置と同時に屋根用固定装置の墨だしが行なえるとともに、上部固定部材を外すだけで屋根設置体の着脱が可能で、しかも締結部材が緩んで上部固定部材が脱落しても屋根設置体を簡単には脱落しないようにすることができる。
【００１４】
また、本発明の屋根用固定装置は、締結部材に中間固定部材を固定する構造としているので、高さ変更の際に他に部材を必要とせず、しかも中間固定部材の高さ調整を無段階に行なうことが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る屋根用固定装置及びそれを用いた太陽エネルギー利用構造の実施形態について、平板状の屋根設置体を折板屋根上に配設する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。
【００１６】
図１に屋根用固定装置Ｋとそれを用いた太陽エネルギー利用構造の一実施形態の一部を示す斜視図を、図２に図１における図示Ｐ側からみた一部断面図（屋根設置体のみ断面図）を、図３（ａ）、（ｂ）にこれらの組立て方法を説明する一部断面図（屋根設置体のみ断面図）をそれぞれ示す。
【００１７】
図１〜２に示すように、本発明の屋根用固定装置Ｋは、太陽電池モジュールや太陽熱利用温水装置に利用される太陽熱集熱器などの平板状の屋根設置体１０を家屋の屋根に固定するための装置であり、屋根に取り付ける下部固定部材４と、この上で隣合う屋根設置体１０の側部１０ａに形成された断面Ｌ字状の固定用脚部１０ｂを支持する中間固定部材３と、隣合う屋根設置体１０の側部１０ａを上方から押さえる上部固定部材２と、中間固定部材３及び上部固定部材２を下部固定部材４に対して固定する締結部材（例えば、ボルト１，ナット７）とを備えるとともに、中間固定部材３の一部を屈曲させて隣合う屋根設置体１０の固定用脚部１０ｂを係止させるように成している。なお、上部固定部材２及び中間固定部材のそれぞれの中央部には締結部材を取り付けるための開口（後記する図７（ａ）を参照）が形成されているものとする。
【００１８】
ここで、下部固定部材４、中間固定部材３、及び上部固定部材２は、例えば鉄、ステンレス、もしくはアルミニウム等の強度に優れた金属材料で構成される。また、耐候性に優れたポリカーボネートやエポキシなどの樹脂成型品でもよい。締結部材（１、７）はボルト類及びナット類が望ましく、ボルト１は下部固定部材４に溶接されて固定されていてもよい。
【００１９】
次に、屋根用固定装置Ｋの屋根への固定及び屋根設置体である太陽電池モジュールの取り付けがどのように行なわれるかについて、折板屋根へ太陽電池モジュールを取り付ける場合を例に説明する。なお、図３（ａ）、（ｂ）において図示左側を軒方向、図示右側を棟方向とする。
【００２０】
まず、図３（ａ）に示すように、折板屋根１１においてその突出部１１ａに下部固定部材４を配し、ボルト類及びナット類などで締め付けて固定する。このとき、屋根設置体である太陽電池モジュール２２は、通常、その複数枚を設置したシステムの一部として構成されるので、隣合う太陽電池モジュール２２同士が屋根の軒、もしくは棟から同様の距離で設置されることが設置外観上望ましい。そこで、一般に墨だしと呼ばれる軒もしくは棟などを基点として、太陽電池モジュール２２の設置位置を決める作業が行なわれる。軒側を基点とした墨だしにより位置決めされた下部固定部材４上には、一端（軒側）を折り返しの屈曲部とした第１係止部５を、向かい合う他端（棟側）に略垂直方向に屈曲させた第２係止部６を備えた中間固定部材３が締結部材（１，７）により固定されている。
【００２１】
屋根上は屋根自体に生じているゆがみなどにより高さが異なる段差があることが多い。その場合、中間固定部材３を固定しているボルト７を緩め、中間固定部材３の取り付け高さを調整する。なお、図示のように中間固定部材３は第１係止部５が軒側に来るように配設すると、太陽電池モジュール２２の棟側に形成された断面Ｌ字状の脚部２１ｂを確実に係止できるので好ましい。
【００２２】
中間固定部材３の第２係止部６側に太陽電池モジュール２２の軒側のフレームを置き、太陽電池モジュール２２の棟側のフレーム下に屋根用固定装置Ｋ２の下部固定部材４を、中間固定部材３を取り付けた状態で配設する。この状態において、屋根用固定装置Ｋ２を棟側に引き上げると、太陽電池モジュール２２は屋根用固定装置Ｋ２の第１係止部５に引っ張られて棟側に動き、屋根用固定装置Ｋ１の第２係止部６に係止されて停止する。そこで屋根用固定装置Ｋ２の下部固定部材４を折板屋根１１に固定することにより、太陽電池モジュール２２の設置と同時に、屋根用固定装置Ｋ２の墨だしを完了させることができる。
【００２３】
また、図３（ｂ）に示すように、屋根用固定装置Ｋ２の固定の前に上部固定部材である端部用上部固定部材２Ｅや中間部用上部固定部材２Ｓを仮止めし、上部固定部材２の立ち上がり面に太陽電池モジュール２２を当接させることで位置補正を行なう（墨だしする）ようにしてもよい。このようにすることで、第１係止部５、第２係止部６により大まかな位置出しを行ない、上部固定部材２で太陽電池モジュール２２間の間隔を正すといった設置方法が行なえるようになるので、屋根用固定装置Ｋ２の引きすぎや引き足らずが生じにくくなる。
【００２４】
位置決め完了後、屋根用固定装置Ｋ１は端部用上部固定部材２Ｅをボルト１ににナット７で締結固定することにより、太陽電池モジュール２２の軒側を固定する。太陽電池モジュール２２の棟側については、上部固定部材２により墨だし完了後、前記中間部用上部固定部材２Ｓは仮止めのままで下部固定金具４の固定を行なう。この後、屋根用固定装置Ｋ２を基点にして、次の太陽電池モジュール２２の設置作業を同様の作業を行なっていくことにより、図１に示すように、太陽電池モジュールを複数配する施工が完了する。また、図１においては、１枚の太陽電池モジュール２２を４個の屋根用固定装置Ｋで支えるようにしているが、この限りではなく、屋根用固定装置Ｋのサイズや屋根の突出部の状況に合わせて使用数量を変更して良い。
【００２５】
なお、端部用上部固定部材２Ｅは中間固定部材３の一方にのみ太陽電池モジュール２２が配される場所に使用するものであるが、ここに中間部用上部固定部材２Ｓを配して太陽電池モジュール２２の替わりにスペーサ―や端部カバーを配するようにしても良い。
【００２６】
また、前述の説明において中間固定部材３の高さ合わせをしてから太陽電池モジュール２２を配する方法について述べたが、太陽電池モジュール２２の墨だしを行なってから、太陽電池モジュール２２を載せたままの状態で中間固定部材３の高さ合わせをしてもよい。こうすることにより、隣合う太陽電池モジュール２２の端部（フレーム部）との高さ合わせを実測しながら行なえるので、作業が容易であるとともに、太陽電池モジュールの端部に段差を発生させにくいので平坦な設置とでき、屋根の外観を損なわないようにできる。
【００２７】
また、屋根用固定装置の下部固定部材４をレールや平板瓦などに固定可能な形状のものとすることにより、種々の屋根に対応させることができる。
【００２８】
次に、設置完了後に、メンテナンスや交換で屋根設置体である太陽電池モジュールを取り外す場合について説明する。図３と同様に一部断面図で示した図４（ａ）に示すように、太陽電池モジュール２２を取り外す場合、まず太陽電池モジュール２２を固定している屋根用固定装置Ｋ１、Ｋ２の締結部材１ａ、１ｂの上部固定部材２Ａ、２Ｂを固定するナット７ａ、７ｂを緩め、上部固定部材２Ａ、２Ｂを取外す。これにより屋根設置体である太陽電池モジュール２２がフリーな状態となる。その後、図４（ｂ）に示すように、屋根用固定装置Ｋ１側を持ち上げ、屋根用固定装置Ｋ２側にスライドさせる。これにより、第１係止部５に嵌まり込んでいた太陽電池モジュール２２の枠部が第１係止部５から外れ、太陽電池モジュール２２を取り外すことができる。太陽電池モジュール２２を再度取り付ける時は逆の手順により行なわれる。また、配線や出力のチェックなどの作業のみであるならば、屋根用固定装置Ｋ１側を持ち上げるだけで行なえるようにすることも可能であり、より簡単に作業が行なえるとともに、折り返し部５に太陽電池モジュールの枠部が嵌ったままであるので、太陽電池モジュールの脱落の危険がなく、作業の安全性も向上する。
【００２９】
さらに、図３と同様に一部断面図で示した図５（ａ）に示すように、万一、軒側に位置する屋根用固定装置Ｋ１の上部固定部材が外れてしまった場合においても、太陽電池モジュール２２は屋根の棟側に位置する屋根用固定装置Ｋ２の上部固定部材２と、中間固定部材３の折り曲げ部５に太陽電池モジュール２２の枠部が支持されており、容易に脱落しない。
【００３０】
また、図５（ｂ）に示すように、棟側に位置する屋根用固定装置Ｋ２の上部固定部材が外れてしまった場合においても、太陽電池モジュール２２は中間固定部材３の第１係止部５に太陽電池モジュール２２の枠部が嵌まり込んでおり、棟側に位置する屋根用固定装置Ｋ１の太陽電池モジュール２２の固定と相まって、容易に脱落しないようにしている。
【００３１】
さらに、屋根用固定装置Ｋ１、Ｋ２両方の上部固定部材が脱落したとしても、図３と同様に一部断面図で示した図６に示すように、太陽電池モジュール２２自体の自重により中間固定部材３の第１係止部５に太陽電池モジュール２２の枠部がより強く嵌まり込んでゆき、容易に脱落しづらい方向に働く。
【００３２】
このように太陽電池モジュールが容易に着脱可能で、しかも容易に脱落はしないものとしたので、太陽電池モジュールの交換や、出力配線のチェックなどが容易に行なえるとともに、上部固定部材を取り外していても太陽電池モジュールが簡単に脱落せず、安全に作業が行なえるようにするとともに、不慮の事故で上部固定部材が脱落しても、脱落しづらい機構としている。
【００３３】
次に、本発明に係る屋根用固定装置の他の実施形態について説明する。
【００３４】
図７（ａ）、（ｂ）に示すように（図７（ｂ）は図２と同様に図示）、屋根用固定装置Ｋ３を構成する上部固定部材２には、締結部材を取り付けるための開口２ａを設け、さらにその軒−棟方向に対して直交する２方向に折り曲げ部２ｂを設け、この折り曲げ部２ｂを利用して屋根設置体１０の位置決めを正確に行なわせることが可能である。
【００３５】
また、図２と同様に図示した図８に示すように、上部固定部材２の中央部２ｃを屋根設置体１０の側部１０ａの厚さ程度に深く折り曲げ、この中央部２ｃを中間固定部材３に締結部材（１，７）でもって締結固定するようにしてもよい。これにより、締結部材の部品数を減少させることができ、しかも締結作業を楽に行なうことができる上に、強度が得やすい。
【００３６】
また、図２と同様に図示した図９に示すように、上部固定部材２を屋根設置体の側部上面１０ｃの表面形状に合うように、その端部２ｄを変形させる。これにより、屋根設置体１０を堅固に固定することが可能になる。
【００３７】
さらに、図２と同様に図示した図１０に示すように、上部固定部材２の端部下面に突出部２ｅを設けて、例えば屋根設置体１０が太陽電池モジュールの場合のように、その側部１０ａに設けた金属枠体が絶縁体層で被覆されている場合において、上部固定部材２の突出部２ｄでこの金属枠体の絶縁体層をはがすことによりアース機能を果すようにしてもよい。
【００３８】
【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によれば、屋根自体に取り付ける下部固定部材と、この下部固定部材上で隣合う屋根設置体の固定用脚部を支持する中間固定部材と、隣合う屋根設置体の側部を上方から押さえつける上部固定部材と、中間固定部材及び上部固定部材を下部固定部材に対して固定する締結部材とを備えるとともに、中間固定部材の一部を屈曲させて隣合う屋根設置体の固定用脚部を係止させるように成したので、屋根設置体の設置と同時に屋根用固定装置の墨だしが行なえるとともに、上部固定部材を外すだけで屋根設置体の着脱ができ、しかも締結部材が緩んで上部固定部材が脱落しても屋根設置体は簡単に脱落しないようにすることが可能な、簡便な構造で信頼性のある屋根用固定装置及びそれを用いた太陽エネルギー利用構造を提供できる。
【００３９】
また、本発明の屋根用固定装置及びそれを用いた太陽エネルギー利用構造は、締結部材に中間固定部材を固定する構造としているので、高さ変更の際に他に部材を必要とせず、しかも中間固定部材の高さ調整を無段階に行なうこと、視覚的に調整することなどが可能で、さらに下部固定部材を屋根に適した取付形状とすることで種々の屋根形状に取付可能な優れた屋根用固定装置及びそれを用いた太陽エネルギー利用構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る屋根用固定装置を屋根に配設した様子を模式的に説明する斜視図でる。
【図２】本発明に係る屋根用固定装置の実施形態を説明する図であり、図１における図示Ｐ側からみた一部断面拡大図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ本発明に係る屋根用固定装置で屋根設置体を固定する方法を模式的に説明する図であり、側面からみた一部断面図である。
【図４】本発明に係る屋根用固定装置から屋根設置体を取外す様子を模式的に説明する側面からみた図であり、（ａ）（ｂ）はそれぞれ分解一部断面図である。
【図５】（ａ）（ｂ）はそれぞれ本発明に係る屋根用固定装置の上部固定部材が無い場合の脱落防止の構造を模式的に説明する側面からみた一部断面図である。
【図６】本発明に係る屋根用固定装置の上部固定部材が全て無い場合の脱落防止の構造を模式的に説明する図であり、側面からみた一部断面図である。
【図７】（ａ）は本発明に係る上部固定部材の斜視図であり、（ｂ）は本発明に係る屋根用固定装置の他の実施形態を模式的に説明する図であり、図２と同様な一部断面拡大図である。
【図８】本発明に係る屋根用固定装置のさらに他の実施形態を模式的に説明する図であり、図２と同様な一部断面拡大図である。
【図９】本発明に係る屋根用固定装置のさらに他の実施形態を模式的に説明する図であり、図２と同様な一部断面拡大図である。
【図１０】本発明に係る屋根用固定装置のさらに他の実施形態を模式的に説明する図であり、図２と同様な一部断面拡大図である。
【図１１】従来の屋根用固定装置を屋根に配設した様子を模式的に説明する分解斜視図である。
【符号の説明】
１：ボルト（締結部材）
２：上部固定部材
２Ｅ：端部用上部固定部材
２Ｓ：中間部用上部固定部材
３：中間固定部材
４：下部固定部材
５：中間固定部材の第１係止部（折り返し部）
６：中間固定部材の第２係止部
７：ナット（締結部材）
１０：屋根設置体
１０ａ：側部
１０ｂ：固定用脚部
１１：折板屋根
１１ａ：突出部
２１ｂ：固定用脚部
１２：垂木
２０：野地板
２１：垂木
２２：太陽電池モジュール
Ｋ、Ｋ１、Ｋ２、Ｋ３、Ｋ４、Ｋ５：屋根用固定装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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