(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
傾斜した屋根の上に雨水が流下する金属板を配し、この金属板の上に太陽光利用機器を設置する屋根設置架台を配設した太陽光利用システムであって、前記屋根設置架台は、太陽光利用機器を固定する支持体と、前記支持体を覆うカバー体とから成り、前記カバー体は前記支持体の一部に係止される係止部と、高さ方向に弾性変形するカバー部と、このカバー部の横方向の端部に設けられ、前記金属板と当接する止水部とを有するとともに、前記金属板における屋根設置架台の配設領域の上流部分に当該金属板の折り曲げて成る折り曲げ部を形成し、前記カバー体内への雨水の浸入を阻止すべく、この折り曲げ部の下に前記カバー体の棟側の端部を挿入したことを特徴とする太陽光利用システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電装置や太陽熱集熱温水器などの太陽光利用機器を傾斜屋根上に設置した太陽光利用システムの改良に関するものであり、特に、その太陽光利用機器を金属屋根上に固定する屋根設置架台の止水構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光を電気エネルギーに変換する太陽電池を用いて、住宅の屋根などを発電部とする太陽光発電装置が普及している。また、太陽光を熱に変換する太陽熱集熱温水器も、すでに多く使用されており、これら太陽光利用機器についてはさらにさまざまな構造が展開されている。
【０００３】
たとえば、屋根に取り付ける太陽光利用機器の一例としては、太陽電池素子を複数接続した太陽電池モジュールを、様々な屋根形状に合わせて複数組合せて配置することが知られている。そして、この太陽光利用機器を屋根に取り付ける方法も、様々な構造にて提案されている。
【０００４】
具体的な一例としては、屋根上に固定金具を取り付け、桟と呼ばれるレール状の架台の上に太陽電池を設置する屋根置き型太陽光発電装置があげられる。
【０００５】
図１０は、従来の一般的な屋根置き型太陽光発電装置を住宅の屋根上に設置する様子を模式的に説明する斜視図であり、図１１は、前記屋根置き型太陽光発電装置を支持し、屋根上に固定する一般的な従来の屋根設置架台の様子を示す断面図である。
【０００６】
以下に、住宅の屋根上に太陽光発電装置Ｊを設置する様子を詳細に説明する。
【０００７】
図１０に示すように、住宅の屋根５０の上に縦桟４１を配し、縦桟４１上にその方向に対し直交するように横桟４２を配置して架台として組み、そして横桟４２上に太陽電池モジュール２０を設置する。これは屋根置き型と呼ばれる設置方法である。
【０００８】
この設置方法をさらに詳しく説明する。
【０００９】
図１１に示すように、前記屋根を構成する構造材である野地板３９の上に瓦材３８を配し、さらに屋根固定金具４３を配置し、そして、木ねじ１８（その他に釘を用いる場合もある）を、瓦材３８を通して野地板３９に接合し、屋根固定金具４３を屋根上に強固に固定する。そして、屋根固定金具４３の上に縦桟４１をボルトやねじなどの締結部材３０で固定し、さらに前記縦桟４１上に直交するように横桟４２を取り付け、前記横桟４２に太陽電池モジュール２０を載置固定する構造である。なお、図中においては瓦材３８を板金を折り曲げた屋根瓦を用いた場合を例にとり図示しているが、スレート瓦等のねじや釘が貫通可能な屋根材であれば同様の施工が可能である。
【００１０】
しかしながら上記の構造によれば、木ねじ１８や釘が屋根５０上の瓦材３８を打ち抜き、その屋根５０の構造材に固定するため、瓦材３８に穴ができ、その穴の部分から雨水が浸入することにより屋根の野地板３９等が腐食するといった問題があった。
【００１１】
そこでこれに対し、穴の開く部分に屋根固定金具の穴部を含めて、覆い板を被せて雨水が流れて行かないようにする構造が提示されている（たとえば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０９−１８４２６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、前述した取り付け方法においては以下のような課題がある。
【００１３】
前述したように、屋根固定金具を屋根上に固定するために、木ねじや釘を用いて瓦材に穴を開ける必要があり、これにより屋根の防水性能が低下し、その穴を通して侵入した雨水によって、屋根に腐食などを引き起こしていた。
【００１４】
一般には、このような腐食を防止するために、コーキングなど防水処理を行う技術が提案されているが、これに伴って施工の工数が増え、さらに作業者の熟練度による仕上がりのバラツキ（防水性能のバラツキ）が生じていた。そして、作業時もコーキング材や粘着性のシール材が作業者の足裏に付着しそのまま屋根の上を歩行するため金具以外の屋根材に付着し屋根を汚してしまうことがあり、施工作業後に清掃というような新たな手間が発生する。
【００１５】
またコーキング材やシール材が熱や紫外線により経年劣化してくると、自然現象による応力でその防水性能を失い屋根裏面に進入した雨水によって腐食や固定強度の低下を引き起こすという問題も生じる。
【００１６】
また、特許文献に示すようにネジや釘の頭部に雨水の侵入を防止する覆い板を被せるようにした場合においても、大半の雨水は覆い板上を通過し、耐候性を向上させることはできるが、覆い板と瓦材の間の隙間から侵入する風によって吹き込む雨水のような横方向から流れ込む雨水については何ら対策が明示されておらず、これを防止するためには接着などのコーキングを行なうこととなり、前述した施工仕上がりのバラツキというような課題に対し、未だ満足し得る程度にまで解消されていなかった。
【００１７】
また、前述したように覆い板と瓦材の間にコーキングを行なっていた場合でも、冬期には雨水や雪が凍結し氷が成長することによって覆い板を持ち上げて変形させたり、防水性を破損させたりすることがあり、熱伸縮とも相まって防水性の長期維持の課題となっていた。
【００１８】
したがって本発明の目的は、傾斜した屋根の上に太陽光利用機器を設置するに際し、雨水が屋根内に浸入しないようにした防水性能が高められた覆い板構造体を有する太陽光利用システムを提供することにあると共に埃や雪、氷などによる破損や漏水を防止することが出来るカバー構造体を有する太陽光利用システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明の太陽光利用システムは、傾斜した屋根の上に雨水が流下する金属板を配し、この金属板の上に太陽光利用機器を設置する屋根設置架台を配設した太陽光利用システムであって、前記屋根設置架台は、太陽光利用機器を固定する支持体と、前記支持体を覆うカバー体とから成り、前記カバー体は前記支持体の一部に係止される係止部と、高さ方向に弾性変形するカバー部と、このカバー部の横方向の端部に設けられ、前記金属板と当接する止水部とを有するとともに、前記金属板における屋根設置架台の配設領域の上流部分に当該金属板の折り曲げて成る折り曲げ部を形成し、前記カバー体内への雨水の浸入を阻止すべく、この折り曲げ部の下に前記カバー体の棟側の端部を挿入したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の太陽光利用システムは、傾斜した屋根の上に雨水が流下する金属板を配し、この金属板の上に太陽光利用機器を設置する屋根設置架台を配設した太陽光利用システムであって、前記屋根設置架台は、太陽光利用機器を固定する支持体と、前記支持体を覆うカバー体とから成り、前記カバー体は前記支持体の一部に係止される係止部と、高さ方向に弾性変形するカバー部と、このカバー部の横方向の端部に設けられ、前記金属板と当接する止水部とを有するとともに、前記金属板における屋根設置架台の配設領域の上流部分に当該金属板の折り曲げて成る折り曲げ部を形成し、前記カバー体内への雨水の浸入を阻止すべく、この折り曲げ部の下に前記カバー体の棟側の端部を挿入したことにより、屋根上を流下する雨水、横から吹き込む雨水、埃、雪などが、そのカバー体の裏面に入り込まなくなり、その結果、固定用の釘やネジによる穴からの雨水の侵入によって屋根や固定金具が腐食するのを回避し、さらには凍害によるカバー材の破損や埃、雨水溜まりによる屋根材の腐食を回避することが容易となる。
【００２１】
また接着剤などの複雑な施工を用いなくなり容易に施工できることから、止水性能が作業者の熟練度に左右されなくなり、これにより、コーキングなど防水処理を行うこともなく、簡単な施工でもって、屋根に対する防水性能が高められ、屋根材の汚れ清掃作業も軽減でき施工コストを低減した高品質かつ高信頼性の太陽光利用システムが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の太陽光利用システムについて、太陽光利用機器が太陽光発電装置である場合を例にとり模式的に示した図面に基づき詳細に説明する。
【００２３】
図１は傾斜屋根上に屋根設置架台を設置した様子を示す斜視図であり、図２は分解斜視図、図３は支持体とカバー体の組み合った状態を説明する側面断面図、図４は棟側からカバー体の状態を見た断面図である。
【００２４】
図１に示すように、屋根設置架台Ｓは、屋根上に配される金属板４０上に固定された支持体１と、前記支持体１を覆うように配置されるカバー体２とから構成され、特に図示しないが支持体１上部に太陽電池モジュールもしくは太陽電池モジュールを載置するためのレール材等が配置固定される。
【００２５】
図２に示すように、支持体１は屋根上に釘や木ネジで固定される基底部１５と、太陽電池モジュールを載置する載置部１７と、それを支持する支持部１６とから成り、長期間にわたる風雨などで支持強度が低下しないよう耐候性の良い鉄やステンレスやアルミ等の金属部材が用いられる。
【００２６】
一方、前記カバー体２は前記支持体１の一部に係止される係止部１０と、高さ方向に弾性変形するカバー部１１と、このカバー部１１の端部に設けられて屋根上に配される金属板４０と接する止水部１２とから成り、この係止部１０が押圧されることによってカバー部１１が弾性変形して止水部１２と屋根上に配される金属板４０とを密着させ、止水、防塵構造と成る。
【００２７】
カバー体２の材質は鉄やステンレスなどから成る耐候性に優れた板金の折り曲げやプレス加工品が好ましいが、ポリカーボネイトなどの樹脂成型品を用いて金属屋根との間に電触を起こさないようにするのでもよく、利点に合わせて選択する。なお、本例においては鉄板をプレス加工した板金品を用いて説明する。また、傾斜屋根上において、支持体１は屋根の流れ方向の軒側に配置され、カバー体２は前記支持体１の棟側に配置される。
【００２８】
次に支持体１にカバー体２を覆い被さるようにして固定する様子を説明する。図３（ａ）に示すように、屋根上に配される金属板４０上には支持体１が設置されており、この時点でカバー体２の係止部１０は支持体１の載置部１７よりも上に位置しており、カバー体２を図中矢印のように押圧しながら支持体１の載置部１７の内側に押し込むことにより、図３（ｂ）のようにカバー体２は係止部１０が支持体１の載置部１７に押圧され続け、カバー体２は後述するカバー部１１の弾性によって元に戻ろうとして係止部１０を押し上げるので、カバー体２は強固に固定される。この時のカバー体２の係止部１０の部分の動きを屋根の棟側から見て説明すると、図４（ａ）に示すように、カバー体２の係止部１０は屋根上に配される金属板４０上に支持体１の載置部１７よりも高い位置にあり、弾性変形するカバー部１１は初期の形状であり、前記カバー部１１の両端部に設けられた止水部１２は屋根上に配される金属板４０に対してカバー体２の自重で押えているのみである。ここで図４（ｂ）のように係止部１０を載置部１７の下部へ押圧挿入すると、カバー部１１は押圧によって変形すると同時に弾性によって図中矢印のように上方へ戻ろうとする。このとき、屋根上に配される金属板４０に接地するのは端部である止水部１２だけであるので、押圧力のほとんどの力で屋根上に配される金属板４０へ押し付けられ密着し、強力な止水力、防塵力を生じさせる。
【００２９】
そして、本発明によれば、この金属屋根材４０における屋根設置架台の配設領域（たとえば防水カバー２の敷設領域）の上流部分に金属屋根材４０の折り曲げ、これによって折り曲げ部を形成し、この折り曲げ部の下に防水カバー２の端部を挿入したことを特徴とする。
【００３０】
このように金属屋根材４０の折り曲げにて折り曲げ部を形成するには、その金属板の折り曲げにて得られるものであるが、その折り曲げは、金属屋根材４０を敷設した後に、加工してもよい。
【００３１】
また、金属屋根材４０の敷設前に成型し、その成型した金属屋根材４０を屋根に配置してもよい。この成型によれば、折り曲げ部の下に挿入した防水カバー１の端部を、その折り曲げ部の下方に配した金属部分とで挟み込むように構成するとよい。
【００３２】
上述したカバー体２は主に支持体１の外側で弾性変形するものとしたが、他の実施形態としては、図５（ａ）に示すように折り曲げ部を複数箇所として多段で弾性変形するようにすることで、図５（ｂ）のように１箇所で弾性変形させるよりも大きな変形幅をそれ以外の部分へ歪みを起こさせること無く得ることができる構造や、図６（ａ）に示すような湾曲部を設けて図６（ｂ）のように押圧の上下移動を湾曲部で行ない、止水部１２に真上から荷重がかかるようにする構造としても良い。
【００３３】
また、図７（ａ）〜（ｅ）にカバー体２の止水部１２の端部曲げ加工の事例を示す。曲げ部は端部を内側に折り曲げ形状を形成するのが好ましく、屋根への接触部分が曲げたＲ部または面で接しており屋根上に配される金属板４０にシャープエッジ等で傷をつけないよう配慮する。図７（ａ）は屋根面への密着が安定しており、図７（ｂ）は作業時にシャープエッジによる負傷等を少なくし、図７（ｃ）では屋根面へ傷をつけないようにしながらも屋根面に喰い込む事ができるので密着度を向上させる。
【００３４】
また、図７（ｄ）、（ｅ）は曲げ加工部と金属屋根との角度が鋭角にすることで横風の流れをよくし雨水の吹き込みや埃や雪の溜まりをさらに少なくする。
【００３５】
また、カバー体２の係止部１０は支持体１の支持部１６で押えるようにしても良い。具体的な実施例を図８（ａ）、図８（ｂ）に示す。図８（ａ）の支持体１は支持部１６に係止溝６ａ、６ｂが設けられており、図８（ｂ）のカバー体２の係止部１０は横に張り出した係止椀９ａ、９ｂを有している。これを図９に示すように支持体１を屋根上に配される金属板４０の上に葺いた板金瓦３ａ上に設置し、次にカバー体２の棟側端部４を板金瓦３ａの棟側に瓦重ね状に葺かれた板金瓦３ｂとの間に挿入し、さらに図中矢印のように係止部１０の係止腕９ａを支持部１６の係止溝６ａに巻き付けるように折り曲げる。同様に係止腕９ｂも係止溝６ｂに巻き付け固定する。このようにすれば、カバー体２は係止溝６によって係止腕９を介して押圧され、上述したような弾性を用いた固定状態が維持できるとともに、前後左右への動きが固定され、板金屋根の熱伸縮や風等の外力によってずれたり、飛ばされたりすることがなく、上方から屋根上を流れ落ちてくる雨水が支持体１と屋根の固定部に入り込まなくなり、雨水の侵入による、さまざまな部材の腐食を避けることができる。
【００３６】
また、特に図示しないが、カバー部の端部である止水部１２には雨水や雪等が付着するが、それが凍結した場合、体積の増加に伴い止水部１２を上方に持ち上げたり、内側に向かって押しやったりする現象が生じる。しかしながら、上述したようにカバー体２が弾性変形によって常に初期形状に戻ろうとすることにより、解凍後も元の止水能力を維持し続けることができる。
【００３７】
このように、本発明によれば、防水カバー２の屋根上における棟側に配置される端辺が、金属屋根材４０の折り曲げ部に入り込むことにより、屋根上の棟側から流れ落ちてくる雨水がカバー体２の裏側に入り込むことがなくなり、特別な止水部材を用いることなく、屋根上を流下する雨水や、横から吹き込む雨水、埃、雪などが、そのカバー体２の裏面に入り込まないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る屋根用屋根設置架台の支持体とカバー体の状態を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に係る屋根用屋根設置架台の支持体とカバー体が組合せられる様子を模式的に示す斜視図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る屋根用屋根設置架台の支持体とカバー体が組合せられる様子を示す断面図であり、（ａ）はカバー体挿入前、（ｂ）は挿入後の状態を示す。
【図４】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る屋根用屋根設置架台の支持体とカバー体が組合せられる時のカバー体の変形状態を説明する正面図であり、（ａ）はカバー体挿入前、（ｂ）は挿入後の状態を示す。
【図５】（ａ）、（ｂ）は本発明に係るカバー体の他の第二の実施例を模式的に示す正面図であり、（ａ）は変形前、（ｂ）は変形状態である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は本発明に係るカバー体の他の第三の実施例を模式的に示す正面図であり、（ａ）は変形前、（ｂ）は変形状態である。
【図７】（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本発明に係るカバー体の止水部の他の実施例を模式的に示す正面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る支持体とカバー体の他の第四の実施例を模式的に示す正面図であり、（ａ）は支持部、（ｂ）はカバー部の詳細を示す。
【図９】本発明に係るカバー体の他の第四の実施例を実際に屋根上に取り付けた様子を模式的に示す斜視図である。
【図１０】従来の固定金具を用いて屋根上に太陽電池アレイを設置する様子を模式的に説明する斜視図である。
【図１１】従来の固定金具を板金屋根上に固定して太陽電池アレイを設置した様子を模式的に説明する断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：固定金具
２：カバー体
３ａ、３ｂ：板金瓦
４：棟側端部
６ａ、６ｂ：係止溝
９ａ、９ｂ：係止腕
１０：係止部
１１：カバー部
１２：止水部
１５：基底部
１６：支持部
１７：載置部
１８：木ねじ
２０：太陽電池モジュール
３０：締結部材
３８：瓦材
３９：野地板
４０：屋根上に配される金属板
４１：縦桟
４２：横桟
Ｊ：太陽光発電装置
Ｓ：屋根設置架台
【図１】
0004684101.tif 000002
【図２】
0004684101.tif 000003
【図３】
0004684101.tif 000004
【図４】
0004684101.tif 000005
【図５】
0004684101.tif 000006
【図６】
0004684101.tif 000007
【図７】
0004684101.tif 000008
【図８】
0004684101.tif 000009
【図９】
0004684101.tif 000010
【図１０】
0004684101.tif 000011
【図１１】
0004684101.tif 000012