(57)【要約】【課題】  所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物を設置する場合、締着具や瓦の破損を防止でき、取り外す瓦を少なくできる屋根上載置物用ラック取付構造、ラック取付金具及びラック取付方法を提供する。【解決手段】  屋根下地材１にプレート部１３とネジ孔１４とを有するベースプレート１０が固定され、ベースプレート１０上に挿通孔２４が形成された孔あき瓦４が敷設され、支持ボルト１１が挿通孔２４に挿通されるとともにネジ孔１４に螺着され、支持ボルト１１にラック取付プレート１２がそのラック取付部１２ｃを勾配上方へ延出するよう固定され、支持ボルト１１の軸線とプレート部１３上面との第１交点を通る鉛直線とラック取付部１２ｃ上面又はその延長面との第２交点と、支持ボルト１１の軸線とラック取付部１２ｃ上面又はその延長面との第３交点との距離より、ラック取付部１２ｃに固定される縦ラック５ａの固定位置と前記第２交点との距離が小さい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物用ラックを取付ける屋根上載置物用ラック取付構造において、
前記瓦屋根の屋根下地材の所定位置に、板状のプレート部とネジ孔が形成された支持部とを有するベースプレートが固定され、
該ベースプレート上に、挿通孔が形成された孔あき瓦が敷設され、
支持ボルトが前記孔あき瓦の挿通孔に挿通されるとともに前記ベースプレートのネジ孔に螺着されて、該ベースプレートに対して垂直方向に延設され、
該支持ボルトの上端部に、ラック取付プレートがそのラック取付部を瓦屋根の勾配上方へ延出するように固定され、
前記支持ボルトの軸線と前記ベースプレートのプレート部上面との第１交点を通る鉛直線と前記ラック取付部上面又はその延長面との第２交点と、前記支持ボルトの軸線と前記ラック取付部上面又はその延長面との第３交点との距離より、前記ラック取付プレートのラック取付部に固定される前記屋根上載置物用ラックの固定位置と前記第２交点との距離が小さいことを特徴とする屋根上載置物用ラック取付構造。
【請求項２】
前記ラック取付プレートのラック取付部に、前記屋根上載置物用ラックが前記第１交点の鉛直上方で固定されたことを特徴とする請求項１記載の屋根上載置物用ラック取付構造。
【請求項３】
前記屋根上載置物は、太陽電池モジュールである請求項１又は２記載の屋根上載置物用ラック取付構造。
【請求項４】
所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物用ラックを取付けるためのラック取付金具において、
板状のプレート部と該プレート部の上面に固定されネジ孔が形成された支持部とを有し、前記瓦屋根の屋根下地材の所定位置に固定されるベースプレートと、
前記支持部のネジ孔に螺合されて、前記プレート部に対して垂直方向に延設される支持ボルトと、
該支持ボルトの軸線に対して直交方向へラック取付部を延出するように前記支持ボルトの上端部に取り付けられるラック取付プレートと、を具備してなることを特徴とするラック取付金具。
【請求項５】
前記屋根上載置物は、太陽電池モジュールである請求項４記載の屋根上載置物用ラック取付金具。
【請求項６】
所定勾配の既築の瓦屋根に請求項４記載のラック取付金具を介して屋根上載置物用ラックを取り付ける方法であって、
前記ラック取付金具を固定する屋根下地材の所定位置に対応する瓦のみを取り外し、該ラック取付金具のベースプレートを屋根下地材に固定するベースプレート固定工程と、
該ベースプレート上であって、前記取り外した瓦の位置へ挿通孔が形成された孔あき瓦を敷設する瓦復旧工程と、
前記ラック取付金具の支持ボルトを前記孔あき瓦の挿通孔に挿通して、前記ベースプレートのネジ孔に螺着する支持ボルト設置工程と、
前記支持ボルトの上端部に、ラック取付部を瓦屋根の勾配上方へ延出するようにラック取付プレートを固定するラック取付プレート固定工程と、
前記ラック取付部に、屋根上載置物用ラックを固定するラック固定工程と、を備えたことを特徴とするラック取付方法。
【請求項７】
前記屋根上載置物は、太陽電池モジュールである請求項６記載の屋根上載置物用ラック取付方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物用ラックを取り付けるための屋根上載置物用ラック取付構造、ラック取付金具及びラック取付方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
屋根の上の空間を有効に利用して設備機器や看板等を載置することがあるが、地球環境に配慮するという社会的背景とともに、自然エネルギーである太陽光を有効に活用する太陽熱温水器や太陽光発電システムで利用する太陽電池モジュール等を屋根の上に載置する住宅が増えている。この太陽光発電システムとは、太陽電池モジュールを利用して発電し、余った電力は電力会社に売り、夜間や発電量が少ない雨の日などは電力会社から購入するシステムであり、省エネ効果に加えて経済的メリットもあり、広く普及してきている。
【０００３】
たとえば、瓦屋根に太陽光発電システムで利用する太陽電池モジュールを設置する場合、新築時に初めから設置する場合と、リフォーム等により後付けで既築の瓦屋根に設置する場合とがある。太陽電池モジュールを設置するには太陽電池モジュール用ラック（以下「ラック」ともいう。）を予め屋根に取り付け、該ラックに太陽電池モジュールを設置するが、新築時に初めから設置する場合、瓦自体がラックの支持具を兼ねる太陽電池モジュール用ラック取付構造が用いられることがある。一方、リフォーム等により後付けで既築の瓦屋根に設置する場合においては、既設の瓦を取り外してラック取付金具を屋根下地材に固定し、瓦を元に戻して該ラック取付金具にラックを取り付けるラック取付構造が多く用いられる。
【０００４】
その一例として、図８に示すような、ラック取付構造が挙げられる。このラック取付構造は、瓦４１同士の重なり部分の軒先側から突出させたラック取付金具４２にラック４３を固定して、該ラック４３に太陽電池モジュールを設置するものである。このラック取付金具４２は、ベース合板４４を介して屋根下地材４５にくぎ４６で固定される。
【０００５】
また、別の例として、図９に示すような、ラック取付構造がある（特許文献１参照）。このラック取付構造は、瓦７２の挿通孔７１から突出した支持ボルト７３の上端部にラック７４を固定して、該ラック７４に太陽電池モジュールを設置するものである。この支持ボルト７３は、瓦屋根の隣接する垂木７５間に架設されるベースプレート７６のスリット７６ａに挿通され、該スリット７６ａに沿って形成される凹部７６ｂに頭部７３ａが係合され支持されている。
【特許文献１】特開平１１−２２０９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これらのようなラック取付構造では、ラックとラック取付金具や支持ボルトとの接合点に、風圧力によって太陽電池モジュールに対してかかる吹き上げ荷重Ｆｗや、太陽電池モジュールとラックの自重や積雪荷重等の鉛直荷重Ｆが作用する。瓦屋根と太陽電池モジュールとの間に風が吹き込み、吹き上げ荷重Ｆｗが作用する場合を前の例のラック取付構造において具体的に示すと、図１０に示すように、吹き上げ荷重Ｆｗが加わった際、該吹き上げ荷重Ｆｗが、ラック４３をラック取付金具４２に固定するボルト４７の軸線と、ラック取付金具４２とラック４３の接合面との交点Ａに作用し、ラック取付金具４２を固定するくぎ４６の軸線とラック取付金具４２との交点ＢにモーメントＭｗが作用する。強風時に前記太陽電池モジュールに対して大きな吹き上げ荷重Ｆｗが作用した場合、交点Ａに作用する吹き上げ荷重Ｆｗの作用線と交点Ｂとの距離Ｌｗが大きいため該交点Ｂに大きなモーメントＭｗが作用してラック取付け金具４２に変形が生じる。また、変形が生じた場合に、ラック取付金具４２を固定するくぎ４６や瓦４１を破損することが懸念される。
【０００７】
一方、後の例のラック取付構造においては、図１１に示すように、吹き上げ荷重Ｆｗの作用線が支持ボルト７３の軸線と一致するため、支持ボルト７３の軸線とラック７４の底面との交点Ｃに作用する吹き上げ荷重Ｆｗによる、支持ボルト７３の軸線とベースプレート７６との交点ＤまわりのモーメントＭｗは発生せず、このモーメントにより変形が生じることはない。しかし、鉛直荷重Ｆの作用を示すと、前記交点Ｃに作用する鉛直荷重Ｆによる、前記交点ＤまわりのモーメントＭは、前記鉛直荷重Ｆの瓦屋根の勾配と垂直方向の分力Ｆａが支持ボルト７３の軸線上にあるため、分力Ｆａの前記交点ＤまわりのモーメントＭａは作用せず、前記鉛直荷重Ｆの瓦屋根の勾配と平行方向の分力Ｆｂの前記交点ＤまわりのモーメントＭｂが作用する（Ｍ＝Ｍｂ）。そのため、たとえば、多雪地方などで瓦屋根に大量に雪が積もり大きな鉛直荷重Ｆが作用した場合、前記交点Ｄに大きなモーメントＭｂが作用してベースプレート７６や支持ボルト７３に変形が生じる。また、変形が生じた場合に、前記ベースプレート７６を固定するくぎ７８や瓦７２を破損することが懸念される。さらに、くぎ７８が破損した場合、瓦下でのくぎ７８の破損は発見され難く、破損箇所から漏水することも懸念される。
【０００８】
また、このラック取付構造を取り付ける方法は、支持ボルト７３を挿通する瓦７２において挿通孔位置を決定し、該瓦７２とともに周辺の瓦７７を外し、支持ボルト７３をスリット７６ａに挿通した状態で垂木７５にベースプレート７６を固定し、前記挿通孔位置に合わせて前記支持ボルト７３を前記ベースプレート７６に固定し、前記瓦７２の挿通孔位置に挿通孔７１を形成し、前記瓦７２を該挿通孔７１に前記支持ボルト７３を挿通させながら元の位置に戻すとともに、外した前記周辺の瓦７７を元の位置に戻し、前記瓦７２から突出している前記支持ボルト７３の上端部にラック７４を固定するものである。この方法では、ベースプレート７６に固定された支持ボルト７３を挿通孔７１に挿通させながら瓦７２を元の位置に戻す手順をふむため、該瓦７２を元の位置の棟側にある既設の瓦７７と瓦桟７９の間に差し込むことが施工上困難である。したがって、前記瓦７２の周辺の瓦７７も外し、前記ベースプレート７６や前記支持ボルト７３を設置して、瓦７２を元の位置に戻してから周辺の瓦７７を元の位置に戻さなくてはならず、施工上の手間がかかる。
【０００９】
本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物を設置する場合において、積雪時等大きな鉛直荷重が作用した場合に、ラック取付金具を屋根下地材に固定する締着具や瓦の破損を防止でき、且つ、ラックを取り付ける際に取り外す既設の瓦を少なくできる屋根上載置物用ラック取付構造、ラック取付金具及びラック取付方法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】
【００１０】
上記目的を達成するためになされた本発明の請求項１の屋根上載置物用ラック取付構造は、所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物用ラックを取付ける屋根上載置物用ラック取付構造において、前記瓦屋根の屋根下地材の所定位置に、板状のプレート部とネジ孔が形成された支持部とを有するベースプレートが固定され、該ベースプレート上に、挿通孔が形成された孔あき瓦が敷設され、支持ボルトが前記孔あき瓦の挿通孔に挿通されるとともに前記ベースプレートのネジ孔に螺着されて、該ベースプレートに対して垂直方向に延設され、該支持ボルトの上端部に、ラック取付プレートがそのラック取付部を瓦屋根の勾配上方へ延出するように固定され、前記支持ボルトの軸線と前記ベースプレートのプレート部上面との第１交点を通る鉛直線と前記ラック取付部上面又はその延長面との第２交点と、前記支持ボルトの軸線と前記ラック取付部上面又はその延長面との第３交点との距離より、前記ラック取付プレートのラック取付部に固定される前記屋根上載置物用ラックの固定位置と前記第２交点との距離が小さいことを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の屋根上載置物用ラック取付構造は、請求項１記載の屋根上載置物用ラック取付構造において、前記ラック取付プレートのラック取付部に、前記屋根上載置物用ラックが前記第１交点の鉛直上方で固定されたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の屋根上載置物用ラック取付構造は、請求項１又は２記載の屋根上載置物用ラック取付構造において、前記屋根上載置物は、太陽電池モジュールであることを特徴とするものである。
【００１３】
請求項４のラック取付金具は、所定勾配の既築の瓦屋根に屋根上載置物用ラックを取付けるためのラック取付金具において、板状のプレート部と該プレート部の上面に固定されネジ孔が形成された支持部とを有し、前記瓦屋根の屋根下地材の所定位置に固定されるベースプレートと、前記支持部のネジ孔に螺合されて、前記プレート部に対して垂直方向に延設される支持ボルトと、該支持ボルトの軸線に対して直交方向へラック取付部を延出するように前記支持ボルトの上端部に取り付けられるラック取付プレートと、を具備してなることを特徴とするものである。
【００１４】
請求項５のラック取付金具は、請求項４記載のラック取付金具において、前記屋根上載置物は、太陽電池モジュールであることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項６のラック取付方法は、所定勾配の既築の瓦屋根に請求項４記載のラック取付金具を介して屋根上載置物用ラックを取り付ける方法であって、前記ラック取付金具を固定する屋根下地材の所定位置に対応する瓦のみを取り外し、該ラック取付金具のベースプレートを屋根下地材に固定するベースプレート固定工程と、該ベースプレート上であって、前記取り外した瓦の位置へ挿通孔が形成された孔あき瓦を敷設する瓦復旧工程と、前記ラック取付金具の支持ボルトを前記孔あき瓦の挿通孔に挿通して、前記ベースプレートのネジ孔に螺着する支持ボルト設置工程と、前記支持ボルトの上端部に、ラック取付部を瓦屋根の勾配上方へ延出するようにラック取付プレートを固定するラック取付プレート固定工程と、前記ラック取付部に、屋根上載置物用ラックを固定するラック固定工程と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１６】
請求項７のラック取付方法は、請求項６記載のラック取付方法において、前記屋根上載置物は、太陽電池モジュールであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の請求項１の屋根上載置物用ラック取付構造によれば、ラック取付けプレートのラック取付部が支持ボルトの軸線に対して瓦屋根の勾配上方にあり、且つ、該支持ボルトの軸線とベースプレートのプレート部上面との第１交点を通る鉛直線と前記ラック取付部上面又はその延長面との第２交点と、前記支持ボルトの軸線と前記ラック取付部上面又はその延長面との第３交点との距離より、前記ラック取付プレートのラック取付部に固定される屋根上載置物用ラックの固定位置と前記第２交点との距離が小さいため、前記固定位置に作用する太陽電池モジュールとラックの自重や積雪荷重等の鉛直荷重Ｆの瓦屋根の勾配と垂直方向の分力Ｆａの前記第１交点まわりのモーメントＭａと、前記合力Ｆの瓦屋根の勾配と平行方向の分力Ｆｂの前記第１交点まわりのモーメントＭｂとが相殺することにより前記第１交点に作用するモーメントＭを軽減できる（Ｍ＝Ｍｂ−Ｍａ）。したがって、積雪時等大きな鉛直荷重Ｆが作用した場合に、前記モーメントＭの作用によりラック取付金具を固定するくぎやねじ等の締着具や瓦が破損することを防止でき、屋根上載置物が太陽電池モジュールである場合において特に有用である。
【００１８】
請求項２の屋根上載置物用ラック取付構造によれば、請求項１記載の太陽電池モジュール用ラック取付構造の効果に加えて、太陽電池モジュールやラックの自重と積雪荷重等の鉛直荷重Ｆの作用線が支持ボルトの軸線とベースプレートのプレート部上面との第１交点を通るため、前記鉛直荷重Ｆの前記第１交点まわりのモーメントＭが０となる。したがって、積雪時等大きな鉛直荷重Ｆが作用した場合に、前記モーメントＭの作用によりラック取付金具を固定する締着具や瓦が破損することを防止するための効果を最大限に高めることができ、屋根上載置物が太陽電池モジュールである場合において特に有用である。
【００１９】
請求項４のラック取付金具によれば、支持ボルトの軸線に対して直交方向へラック取付部を延出するようにラック取付プレートが前記支持ボルトの上端部に取り付けられるので、前記ラック取付部を支持ボルトの軸線に対して瓦屋根の勾配上方に固定できる。したがって、このラック取付金具を用いることにより請求項１記載の屋根上載置物用ラック取付構造の効果を得ることができ、屋根上載置物が太陽電池モジュールである場合において特に有用である。
【００２０】
請求項６のラック取付方法によれば、挿通孔が形成された孔あき瓦を敷設した後に支持ボルトを前記孔あき瓦の挿通孔に挿通するため、取り外した瓦の位置の棟側にある既設の瓦と瓦桟の間に前記孔あき瓦を容易に差し込むことができる。したがって、取り外す瓦はラック取付金具を固定する屋根下地材の所定位置に対応する瓦のみでよく、取り外す瓦を少なくできる。また、ラック取付部を瓦屋根の勾配上方へ延出するようにラック取付プレートを固定するため、請求項１記載の屋根上載置物用ラック取付構造の効果を得ることができ、屋根上載置物が太陽電池モジュールである場合において特に有用である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について図１乃至図７に基づいて説明するが、具体例として屋根上載置物が太陽電池モジュールである場合について説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール用ラック取付構造の概略構成を示すものであるが、図示するように、太陽電池モジュール用ラック取付構造は、屋根下地材１と、ベース合板２と、ラック取付金具３と、孔あき瓦４と、ラック５とを主体に構成されている。なお、瓦の施工方法には、大きく分けて土葺き工法（湿式）及び引掛桟瓦葺き工法（乾式）の二種類があるが、本発明の所定勾配の既築の瓦屋根とは、引掛桟瓦葺き工法（乾式）で施工された瓦屋根であり、瓦の種類は和瓦とし波型、平型を問わず、陶器製でもセメント製でもよい。葺き方は千鳥状であってもよい。瓦屋根の勾配は、４寸乃至５寸勾配程度が標準的であるが、極端に急勾配であったり、又は平らであったりせずに所定の勾配を有しておればよく、特に限定されるものではない。
【００２２】
屋根下地材１は、既築の瓦屋根と同じ所定勾配を有しており、垂木等の構造材の上に野地板やアスファルトルーフィング等により構成される。屋根下地材１には、既設の瓦６の位置を決定する瓦桟７が止着されており、瓦６がその端部にある係止部８で瓦桟７に係止され、ステンレス製のくぎやネジ等の締着具９で瓦桟７を介して屋根下地材１に固定されている。
【００２３】
ベース合板２は、ラック取付金具３の屋根下地材１への固着強度を十分に確保し、屋根下地材１を補強するために用いられる木製の合板であり、締着具９で屋根下地材１上の所定位置に固定される。このベース合板２の大きさは、ラック取付金具３が取り付くのに十分な大きさで、且つ、瓦６を取り外した部分に十分に納まる大きさとし、厚さは、所望の固着強度が得られ、屋根下地材１を補強できる厚さで、且つ、孔あき瓦４と屋根下地材１の間の隙間にラック取付金具３を取り付けることができる厚さの範囲で適宜決定される。なお、屋根下地材１に十分な厚みがあったり、屋根下地材１の下の垂木にラック取付金具３を固定できる場合など、固着強度を十分に確保でき、屋根下地材１を補強しなくてよい場合には、特に用いる必要はない。
【００２４】
ラック取付金具３は、図２に示すように、ベースプレート１０と、支持ボルト１１と、ラック取付プレート１２と、を具備している。ベースプレート１０は、耐候性を有する鋼製部材であり、板状のプレート部１３と該プレート部１３の上面にネジ孔１４を形成して固定された支持部１５とを有している。プレート部１３には、屋根下地材１にベースプレート１０を固定する締着具９が挿通される締着具挿通孔１６が、固定するのに十分な数だけ形成されている。このプレート部１３の大きさは、様々な瓦屋根に対応できるように適宜大きさを設定すればよいが、幅約７ｃｍ、長さ約１０ｃｍ、厚さ約３ｍｍ程度とするのが好適である。支持部１５は、プレート部１３の略中央に溶接、カシメ等で固着され、ネジ孔１４が略中央に形成されている。支持部１５の高さは、孔あき瓦４と屋根下地材１の間の隙間にベース合板２を介して設置されるので、約１ｃｍ程度が好適である。ネジ孔１４は、後述する支持ボルト１１のボルト径に合う径を有する。
【００２５】
支持ボルト１１は、耐候性を有する鋼製ボルトであって、上端部１１ａ及び下端部１１ｂに雄ネジがそれぞれ形成されている。ボルトの長さは、瓦６の形状やラック５の取付高さ等を考慮して適宜決定される。ボルト径は、風圧力によって太陽電池モジュール１７に対してかかる吹き上げ荷重Ｆｗや太陽電池モジュール１７とラック５の自重や積雪荷重等の鉛直荷重Ｆを考慮して適宜決定されるが、Ｍ１２乃至Ｍ１６程度が好適である。
【００２６】
ラック取付プレート１２は、板金を折り曲げ加工して作製されたものであり、竪板部１２ａの上下両端から支持ボルト固定部１２ｂ、ラック取付部１２ｃが互いに反対方向へ垂直に突設されてなる略Ｚ型形状をしている。このラック取付プレート１２の厚さは、前記吹き上げ荷重Ｆｗや前記鉛直荷重Ｆが大きい場合に、ベースプレート１０や支持ボルト１１よりも先に変形が生じ、ベースプレート１０や支持ボルト１１が変形しない強度設定となるように決定される。このラック取付プレート１２の変形により、前記吹き上げ荷重Ｆｗや前記鉛直荷重Ｆのエネルギーが吸収され、ベースプレート１０や支持ボルト１１の変形を防止でき、ベースプレート１０や支持ボルト１１の変形によってラック取付金具３を固定する締着具９や孔あき瓦４が破損することを防止できる。また、ラック取付プレート１２の変形は、瓦下でのベースプレート１０の変形より外見上発見が容易であり、変形した場合即座に補修する等の対応が可能である。竪板部１２ａの高さは、支持ボルト１１がラック５に当接しないように、支持ボルト１１が支持ボルト固定部１２ｂから突出する長さより高くする。なお、ラック取付部１２ｃに取り付くラック５の形状がリップ溝型鋼等であり、支持ボルト１１がラック５に当接しない場合はこの限りではない。支持ボルト固定部１２ｂは、略中央部に支持ボルト１１のボルト径よりも所定寸法大きい支持ボルト挿通孔１８が形成されている。ラック取付部１２ｃは、ラック５を仮置きしたり、取り付けるのに十分な幅を有しており、略中央部に固定ボルト挿通孔１９が形成されている。この固定ボルト挿通孔１９は、ラック５をラック取付部１２ｃに固定する固定ボルト２０のボルト径よりも所定寸法大きく、且つ、ラック５の桁行方向の位置を調整可能にするため、支持ボルト固定部１２ｂが竪板部１２ａから突設される方向と直交する方向に長く形成されている。このラック取付プレート１２は、支持ボルト１１の軸線に対して直交方向である瓦屋根の勾配上方へそのラック取付部１２ｃを延出するように支持ボルト１１の上端部１１ａにナット２１、座金２２、皿バネ付きナット２３を用いて取り付けられる。また、ラック取付金具３は、図３に示すように、取りつける瓦屋根の勾配に応じて、支持ボルト１１の軸線とベースプレート１０のプレート部１３上面との第１交点Ｘを通る鉛直線と前記ラック取付部１２ｃ上面又はその延長面との第２交点Ｙと、前記支持ボルト１１の軸線と前記ラック取付部１２ｃ上面又はその延長面との第３交点Ｚとの距離Ｌ１より、前記ラック取付部１２ｃに固定されるラック５の固定位置Ｅと前記第２交点Ｙとの距離Ｌ２が小さくなる任意の位置に前記固定位置Ｅを設定するが、前記固定位置Ｅを前記第１交点Ｘの鉛直線上とすれば固定位置Ｅに作用する鉛直荷重Ｆの前記第１交点ＸまわりのモーメントＭが０になるので最も好ましい。
【００２７】
孔あき瓦４は、図４に示すような、ラック取付金具３を取り付ける部分にある既設の瓦６ａを割って取り外しその代わりの瓦として用いるものであり、市場に流通している瓦を用いる。この孔あき瓦４は、図５に示すように、支持ボルト１１を挿通するための挿通孔２４が屋根下地材１に固定されたベースプレート１０の支持部１５に形成されたネジ孔１４の位置に合わせて形成され、瓦桟７に係止される係止部８が切断される。挿通孔２４は、支持ボルト１１のボルト径よりも所定寸法大きく形成される。この孔あき瓦４は、既設の瓦６ａと同じ瓦であることが望ましいが、新築時からかなり時間が経過してリフォームを行う場合、既設の瓦６ａと同形・同色の瓦が市場に流通していない場合もある。そういった場合は、同形、あるいは同形に近い瓦を孔あき瓦４として用い、該孔あき瓦４に挿通孔２４を形成し、係止部８を切断した後、既設の瓦６ａと同色に塗装して用いる。
【００２８】
ラック５は、図６に示すように、リップ溝型鋼等による縦ラック５ａと横ラック５ｂとから構成される。縦ラック５ａには、固定ボルト２０を挿通するスリット２５が長手方向に沿って形成されている。縦ラック５ａは、ラック取付金具３に取り付けられ、横ラック５ｂは、縦ラック５ａに井桁状に組み合わせて取り付けられる。その井桁状に組まれたラック５に太陽電池モジュール１７が設置される。
【００２９】
次に、既築の瓦屋根にラック取付金具３を介して太陽電池モジュール用ラック５を取り付ける方法について説明する。この方法は、ベースプレート固定工程と、瓦復旧工程と、支持ボルト設置工程と、ラック取付プレート固定工程と、ラック固定工程とからなる。以下、各工程ついて説明する。
〔ベースプレート固定工程〕
ラック取付金具３を固定する屋根下地材１の所定位置に対応する既設の瓦６ａのみをハンマー等で割って取り外し、該瓦６ａを屋根下地材１に固定していた締着具９をニッパー等で切る。締着具９以外にも瓦６ａを他の瓦６ｂと連結する連結具等がある場合、それらの連結具等も取り除く。次いで、屋根下地材１に固定するベース合板２の裏面の縁沿いに軒先側を残して三方シーリングをして防水処理を施し、図１に示したように、該ベース合板２を前記瓦６ａを取り外した部分の軒先側にある瓦６ｂにつきつけて屋根下地材１に締着具９で固定する。そして、ベースプレート１０の桁行方向の位置を決め前記軒先側にある瓦６ｂにつきつけて、プレート部１３の締着具挿通孔１６に挿通した締着具９でベースプレート１０をベース合板２を介して屋根下地材１に固定する。ベース合板２を用いない場合は、ベースプレート１０のプレート部１３の裏側を縁沿いに軒先側を残して三方シーリングをして防水処理を施し、屋根下地材１に直接固定する。既築の瓦屋根が瓦６を千鳥状に葺いている場合においては、図７に示すように、取り外す既設の瓦６ａが他の瓦６ｂと重なっている部分に挿通孔２４を形成することなく、どの列でもラック取付金具３を用いることができるように、ベースプレート１０の桁行方向の固定位置を既設の瓦６ａの幅の略四分の一の部分とする（ｄ０＝４ｄ１）。
【００３０】
〔瓦復旧工程〕
図５で示したように、ベースプレート１０の支持部１５に形成されたネジ孔１４の位置に合わせて孔あき瓦４にドリルで挿通孔２４を形成し、該孔あき瓦４の係止部８をサンダー等で切断する。その係止部８を切断した部分を前記瓦６ａを取り外した部分の棟側にある瓦６ｂと瓦桟７の間に差し込んで、元の瓦６ａがあった位置に孔あき瓦４を敷設する。このように、支持ボルト１１を設置する前に孔あき瓦４を敷設するため、取り外す瓦はラック取付金具３を固定する屋根下地材１の所定位置に対応する既設の瓦６ａのみでよく、取り外す瓦を少なくできる。
【００３１】
〔支持ボルト設置工程〕
支持ボルト１１を孔あき瓦４の挿通孔２４に挿通し、支持ボルト１１の下端部１１ｂをベースプレート１０の支持部１５に形成されたネジ孔１４にプレート部１３上面に当接するまで螺着する。螺着された支持ボルト１１は、図１に示したように、プレート部１３に対して垂直に延設された状態となる。
【００３２】
〔取付プレート固定工程〕
支持ボルト１１の上端部１１ａにナット２１を螺合し、締着する。ここで、孔あき瓦４の挿通孔２４と支持ボルト１１の隙間にシーリング２６を施して屋根下地材１上への雨水の侵入を防止する。次いで、座金２２を支持ボルト１１に嵌め合わせてナット２１の上に載置する。そして、ラック取付プレート１２の支持ボルト固定部１２ｂに形成された支持ボルト挿通孔１８を支持ボルト１１に嵌め合わせ、皿バネ付きナット２３を前記上端部１１ａに螺合してラック取付プレート１２を固定する。その際、図１に示すように、ラック取付部１２ｃを瓦屋根の勾配上方へ延出するように固定する。
【００３３】
〔ラック固定工程〕
固定ボルト２０をラック取付部１２ｃの固定ボルト挿通孔１９に下側から挿通し、前記固定ボルト２０に座金２２を介してナット２１を螺合して、ラック取付部１２ｃに固定ボルト２０を仮固定する。縦ラック５ａのスリット２５を前記仮固定した固定ボルト２０に嵌め合わせて縦ラック５ａをラック取付部１２ｃに仮置きし、所定の位置となるよう縦ラック５ａの位置を決める。そして、仮固定していた固定ボルト２０をラック取付部１２ｃに固定して、該固定ボルト２０の上端部に座金２２を介してナット２１を螺合し、縦ラック５ａを固定する。この際、図３に示すように、固定ボルト２０の軸線とラック取付部１２ｃ上面との交点、すなわち、ラック取付部１２ｃに固定される縦ラック５ａの固定位置Ｅが、支持ボルト１１の軸線とベースプレート１０のプレート部１３上面との第１交点Ｘの鉛直上方となることが好ましい。縦ラック５ａ固定後、横ラック５ｂが縦ラック５ａに井桁状に組み合わせて取り付けられ、その井桁状に組まれたラック５に太陽電池モジュール１７が設置される。
【００３４】
以上の工程で既築の瓦屋根にラック取付金具３を介して太陽電池モジュール用ラック５を取り付けることによって、図３に示すように、ラック取付部１２ｃが支持ボルト１１の軸線に対して瓦屋根の勾配上方にあり、且つ、支持ボルト１１の軸線とベースプレート１０のプレート部１３上面との第１交点Ｘを通る鉛直線と前記ラック取付部１２ｃ上面又はその延長面との第２交点Ｙと、前記支持ボルト１１の軸線と前記ラック取付部１２ｃ上面又はその延長面との第３交点Ｚとの距離Ｌ１と、ラック取付部１２ｃに固定される縦ラック５ａの固定位置Ｅと前記第２交点Ｙとの距離Ｌ２とでは、本発明の実施の形態では、前記固定位置Ｅが前記第１交点Ｘの鉛直上方にあって前記第２交点Ｙと一致しているため前記距離Ｌ２が０であり、当然距離Ｌ２は距離Ｌ１より小さい。これにより、前記固定位置Ｅに作用する太陽電池モジュール１７とラック５の自重や積雪荷重等の鉛直荷重Ｆの瓦屋根の勾配と垂直方向の分力Ｆａの前記第１交点ＸまわりのモーメントＭａと、前記合力Ｆの瓦屋根の勾配と平行方向の分力Ｆｂの前記第１交点ＸまわりのモーメントＭｂとが相殺することにより前記第１交点Ｘに作用するモーメントＭを軽減できる（Ｍ＝Ｍｂ−Ｍａ）。したがって、積雪時等大きな鉛直荷重Ｆが作用した場合に、前記モーメントＭの作用によりラック取付金具３を屋根下地材１に固定する締着具９及び孔あき瓦４が破損することを防止でき、且つ、ラック５を取り付ける際に取り外す既設の瓦６ａを少なくできる。
【００３５】
なお、ラック取付プレート１２は、本発明に係る実施の形態では、略Ｚ型形状をしているが、特にこれに限定するものではなく、支持ボルト１１の軸線に対して直交方向へラック取付部１２ｃを延出して、支持ボルト１１の上端部１１ａに取付けることができる形状をしていればよい。また、ラック取付プレート１２を支持ボルト１１の上端部１１ａに固定する際にナット２１、座金２２、皿バネ付きナット２３を用いたが、特にこれに限定するものではなく、ラック取付プレート１２を支持ボルト１１の上端部１１ａに固定可能な締着具であればよく、たとえば、支持ボルト１１の上端部１１ａに予めラック取付プレート１２を支持可能な支持板等を突設させてもよい。
【００３６】
また、本発明の実施の形態では太陽電池モジュール用のラックを所定勾配の既築の屋根に取り付ける場合を説明したが、太陽熱温水装置、看板等を設置するためのラックを取り付ける場合においても同様に取り付けることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
所定勾配の既築の瓦屋根に、太陽電池モジュール、太陽熱温水器、看板等を設置するラックを取り付ける場合に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール用ラック取付構造の概略構成を示す断面図である。
【図２】ラック取付金具の構成を示す分解斜視図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る太陽電池モジュール用ラック取付構造に作用する鉛直荷重Ｆ及びモーメントＭを示す模式図である。
【図４】引掛桟瓦葺き工法（乾式）で用いられる一般的な平瓦を示す斜視図である。
【図５】孔あき瓦を示す斜視図である。
【図６】既築の瓦屋根にラック取付金具を介して太陽電池モジュール用ラックを取り付け、太陽電池モジュールを取り付ける状態を示す斜視図である。
【図７】瓦屋根で平瓦を千鳥状に葺く場合のベースプレートの桁行方向の固定位置を示す平面図である。
【図８】従来の太陽電池モジュール用ラック取付構造の概略構成の一例を示す断面図である。
【図９】従来の太陽電池モジュール用ラック取付構造の概略構成の一例を示す断面図である。
【図１０】図８の太陽電池モジュール用ラック取付構造に作用する吹き上げ荷重Ｆｗ及びモーメントＭｗを示す模式図である。
【図１１】図９の太陽電池モジュール用ラック取付構造に作用する吹き上げ荷重Ｆｗ、鉛直荷重Ｆ及びモーメントＭを示す模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    屋根下地材
２    ベース合板
３    ラック取付金具
４    孔あき瓦
５ａ    縦ラック
６ａ    既設の瓦（ラック取付金具を固定する屋根下地材の所定位置に対応する瓦）
６ｂ    既設の瓦
１０    ベースプレート
１１    支持ボルト
１２    ラック取付プレート
１２ｃ    ラック取付部
１３    プレート部
１４    ネジ孔
１５    支持部
Ｅ    固定位置
Ｘ    第１交点
Ｙ    第２交点
Ｚ    第３交点
【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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