JP6366171B2 - 屋根用支持装置 - Google Patents

Description

本発明は、波型スレート屋根、折板屋根等の波型屋根の上に、太陽電池パネル、太陽熱温水器等の屋根上設置物を設置する屋根用支持装置に関する。

下記特許文献１には、波型スレート屋根上に太陽電池パネルを設置する技術が開示されている。具体的には、波型スレート屋根の隣接する山間を跨いで横方向に適宜間隔で金具を固定し、この金具上で波型スレート屋根の谷に対応する部分に縦方向に縦桟を設け、更に縦桟上に横方向の横桟を設け、縦桟と横桟とによって形成される桝目内に太陽電池パネルを嵌め込んで設置している。

特開２０１２−１４９４４１号公報

波型スレート屋根上に太陽電池パネルを多数設置する場合、縦桟の長さを超えて太陽電池パネルを設置できない。そのため、一つの縦桟によって固定される太陽電池パネルのモジュールと同様の他のモジュール間に隙間が形成されてしまい、屋根上で太陽電池パネルの設置可能面積が縮小してしまう。なぜなら、波型スレート屋根上に金具を固定できる位置は母屋の存在する位置に限られ、縦方向に連なる２本の縦桟の端部同士間には、縦方向に並ぶ金具間の隙間に対応して太陽電池パネルを設置できない領域が形成されることになる。

このような問題に鑑み本発明の課題は、屋根上に金具と縦桟とを介して太陽電池パネル等の屋根上設置物を設置する支持装置において、金具によって縦方向に連なる２本の縦桟の端部同士間を繋ぐことにより、縦方向に連なる２本の縦桟によってそれぞれ固定される屋根上設置物間に、縦方向に並ぶ金具間の隙間に対応する隙間が形成されないようにして、屋根上で屋根上設置物の設置可能面積が縮小するのを抑制することにある。

第１発明は、横方向に複数の山が並ぶ形状とされた波型屋根の上に屋根上設置物を設置する屋根用支持装置であって、波型屋根を成す屋根材の山の上で、縦、横各方向に所定間隔を空けて、小屋組の母屋に対して固定される複数の金具と、縦方向に並ぶ前記複数の金具の上に跨って固定され、屋根上設置物を支持する縦桟とを備え、前記金具のうち少なくとも前記縦桟の端部を固定する金具は、縦方向に連なる２本の縦桟を一緒に固定可能に形成されていることを特徴とする。

第１発明によれば、金具のうち少なくとも縦桟の端部を固定する金具は、縦方向に連なる２本の縦桟を一緒に固定可能とされているため、その金具を介して複数本の縦桟が縦方向に繋げられることになる。そのため、屋根上設置物は、縦方向に長くされた縦桟に固定されたのと同様となり、縦桟の端部で隙間を空けずに設置される。従って、屋根上で屋根上設置物の設置可能面積が縮小するのを抑制することができる。

波型屋根としては波型スレート屋根、折板屋根等がある。また、屋根上設置物としては、太陽電池パネル、太陽熱温水器等がある。更に、金具は、隣接する山同士間に跨って固定されるものでもよいし、一つの山に固定されるものでもよい。更にまた、２本の縦桟を固定可能とされた金具は、２本の縦桟を互いに横方向に位置ずれさせて横方向に互いに並べて固定する横並構造としてもよいし、２本の縦桟を互いに横方向に位置ずれさせずに縦方向に互いに連なるように固定する縦繋構造としてもよい。横並構造の金具は横方向の寸法を大きく形成され、縦繋構造の金具は縦方向の寸法を大きく形成される。

第２発明は、上記第１発明において、前記金具のうち少なくとも前記縦桟の端部を固定する金具は、波型屋根の互いに隣接する３つの山を跨ぐように構成され、縦方向に連なる２本の縦桟は、前記３つの山の間にある２つの谷の上で互いに平行に前記金具に固定されることを特徴とする。

第２発明によれば、金具は波型屋根の互いに隣接する３つの山を跨ぐように構成されているため、屋根上設置物からの荷重を３つの山に分散させることができ、且つ２本の縦桟を横方向に並べて固定するのに充分な横幅を確保することができる。

第３発明は、上記第２発明において、前記金具のうち少なくとも前記縦桟の端部を固定する金具は、波型屋根の互いに隣接する２つの山を跨ぐように構成された金具を２個組み合わせて３つの山を跨ぐように構成され、２個の金具の端部同士を上下に重ねて、３つの山の中央の山に固定されるようにされ、その重ね部分で上側に配置される一方の金具の他端部の下側には高さ調整用金具が設けられ、一方の金具の横方向における傾きを抑制するようにされていることを特徴とする。

第３発明によれば、２つの山を跨ぐ金具を使って３つの山を跨ぐ金具を構成することができ、１種類の金具を組合わせて使うか、単独で使うかによって、要求される形状の違う縦桟の端部固定用と、縦桟の中間部固定用の各金具に対応することができる。

第４発明は、上記第２又は第３発明において、前記金具は、波型屋根の互いに隣接する山の頂上部にそれぞれ当接する山当接部と、互いに隣接する山当接部の間に位置して縦桟を支持する縦桟支持部とを有し、前記山当接部は、波型屋根の山の頂上の両裾側に当接するように山型に形成され、前記縦桟支持部は、山型の山当接部の頂上より高い位置に平坦面部が形成されていることを特徴とする。

第４発明によれば、金具の山当接部は、屋根材の山の頂上の両裾側に当接するように山型に形成されているため、金具が取り付けられた山の全体にバランス良く金具にかかる荷重を負担させることができる。そのため、屋根材の強度が弱い場合にも使用することができる。また、金具の縦桟支持部は、山型の山当接部の頂上より高い位置に平坦面部が形成されているため、山当接部と干渉することなく縦桟支持部の平坦面部上に縦桟及び屋根上設置物を設置することができる。このように金具は、山型に形成された山当接部と、２つの山当接部に挟まれそれらよりも高い位置に形成された縦桟支持部とから構成されているため、２個の金具の山当接部同士を上下に重ねることができる。従って、２個の金具の端部同士を重ねて組み合わせるのみで縦桟の端部を固定する１つの金具を構成することができる。

第５発明は、上記第４発明において、前記縦桟支持部には、前記平坦面部に縦桟固定用ボルトが挿入される貫通孔が形成され、しかも該貫通孔は前記山当接部方向に長く形成され、該貫通孔の長手方向に沿った端縁部には、該端縁部を屋根側に延出させたフランジ部が形成され、該フランジ部の屋根側への延出長は、前記貫通孔に挿入された前記縦桟固定用ボルトの頭部とねじ部との間にある回転止め角部が縦桟支持部の平坦面部上に突出しない長さとされていることを特徴とする。

第５発明によれば、縦桟支持部の平坦面部には貫通孔が形成され、その貫通孔は山当接部方向に長く形成されているため、縦桟支持部に縦桟を固定する際の縦桟固定用ボルトの固定位置を貫通孔内で移動して調整することができる。また、貫通孔にはフランジ部が形成されているため、貫通孔に挿入された縦桟固定用ボルトの回転止め角部はフランジ部の延長寸法内に収められ、縦桟支持部の平坦面部上に突出しないようにすることができ、平坦面部上に縦桟を固定する際に回転止め角部が影響を与えないようにすることができる。

しかも、フランジ部は平坦面部に対して補強リブとして機能し、縦桟を介して屋根上設置物によって加えられる平坦面部に垂直な方向の荷重に対する曲げ強度を高めることができる。その結果として、金具の縦方向の寸法を小さくすることができる。金具は屋根材を挟んで小屋組の母屋に固定されるが、小屋組に対する屋根材の固定も母屋との間に屋根材固定用ボルトを締結して行われており、両方の固定が同時に行われる部位では両者が干渉することになるため、金具を固定する部分では屋根材固定用ボルトを除去することが一般的に行われる。しかし、第５発明によれば、金具を小さくすることができるため、上記干渉を回避することができ、屋根材固定用ボルトの除去作業を不要とすることができる。

本発明の第１実施形態における金具の正面図である。 図１の金具の平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。 上記第１実施形態における高さ調整用金具の正面図である。 図４の高さ調整用金具の平面図である。 上記第１実施形態の主要部が屋根上に固定された状態を示す斜視図である。 上記第１実施形態の主要部が屋根上に固定された状態を示す正面図である。 図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線断面拡大図である。 図７と同様の正面図であり、屋根が第１修理材で修理された状態を示す。 図７と同様の正面図であり、屋根が第２修理材で修理された状態を示す。 本発明の第２実施形態における金具の正面図である。 図１１の金具の平面図である。 上記第１実施形態における金具の強度試験の様子を示す説明図である。 比較例としての金具の強度試験の様子を示す説明図である。 太陽電池パネルの構造を説明する説明図である。 上記第１実施形態により太陽電池パネルを屋根上に設置した状態の説明図である。 従来技術により太陽電池パネルを屋根上に設置した状態の説明図である。

図６、７、１６は本発明の第１実施形態を示す。第１実施形態は、波型屋根である波型スレート屋根６上に太陽電池パネル５（本発明の屋根上設置物に相当）を設置するための屋根用支持装置に本発明を適用した例を示す。第１実施形態では、波型スレート屋根６上において縦方向に連なる２本の縦桟３、３の端部を固定する金具１として金具１０を２個組み合わせたものを用いている。個々の金具１０は各縦桟３の中間部固定用金具として共用されている。

図１〜３には金具１０を示す。金具１０は、波型スレート屋根６の互いに隣接する山の頂上部に跨って取り付けられ、山と山との間の谷の上で縦桟３を固定するように構成されている。具体的には、金具１０は、山の頂上部にそれぞれ当接する２つの山当接部１０ａと、それらの山当接部１０ａの間に位置して縦桟３を支持する縦桟支持部１０ｂとを有する。山当接部１０ａは、波型スレート屋根６の山の頂上の両裾側に当接するように内側傾斜部１３と外側傾斜部１４とを持って山型に形成されている。一方、縦桟支持部１０ｂは、山型の山当接部１０ａの頂上を成す平坦面部１５より高い位置に平坦面部１１が形成されるように、両内側傾斜部１３の各端部から立脚部１２がそれぞれ立ちあげられ、両立脚部１２間に平坦面部１１が形成されている。

縦桟支持部１０ｂには、平坦面部１１に縦桟固定用ボルト１８（図６、７参照）が挿通される貫通孔１１ａが形成され、しかも該貫通孔１１ａは山当接部１０ａ方向に長く形成されている。貫通孔１１ａの長手方向に沿った端縁部には、該端縁部を波型スレート屋根６側に延出させたフランジ部１６が形成され、該フランジ部１６の波型スレート屋根６側への延出長は、貫通孔１１ａに挿入される縦桟固定用ボルト１８の頭部とねじ部との間にある回転止め角部１８ａが縦桟支持部１０ｂの平坦面部１１上に突出しない長さとされている。

金具１０を２個組み合わせて、縦方向に連なる２本の縦桟３、３の端部を固定する金具１とする場合は、図６、７のように、２個の金具１０、１０の端部である山当接部１０ａ同士を上下に重ねて、この重ね部分が波型スレート屋根６の３つの山の中央の山に固定されるようにされる。ここでの固定は、ボルト１７を各金具１０の平坦面部１５の貫通孔１５ａに挿通し、更に波型スレート屋根６の山の頂上部に貫通させて母屋７に締結して行われる。上記重ね部分で上側に配置される一方の金具１０の他端部を成す山当接部１０ａの下側には高さ調整用金具１９（図４、５参照）が設けられ、一方の金具１０の横方向における傾きを抑制ようにされている。このとき高さ調整用金具１９もその貫通孔１９ａにボルト１７が挿通されている。このように２個の金具１０、１０が組み合わされて構成された金具１では、一方の金具１０の波型スレート屋根６での高さが他方の金具１０よりも高くなるため、各平坦面部１１の高さに違いが生じ、そのままでは各平坦面部１１上に各縦桟３を介して固定される太陽電池パネル５を高さの揃った面上に固定することができない。そのため、第１実施形態では、図７のように、高さが低い金具１０の平坦面部１１の上にスペーサとなる高さ調整用金具２０を介して縦桟３を固定するようにしている。但し、高さ調整用金具２０は縦桟３の上に設けてもよい。

第１実施形態では、図１６のように、２本の縦桟３、３の端部を固定する金具１は、縦方向に連なる２本の縦桟３、３を横方向にずらして互いに平行となるように一緒に固定可能とされている。そのため、その金具１を介して複数本の縦桟３、３が縦方向に繋げられることになり、太陽電池パネル５は、繋ぎ目なしに縦方向に長くされた縦桟３に固定されたのと同様となる。従って、太陽電池パネル５は縦桟３の端部で隙間を空けずに設置され、屋根上で太陽電池パネル５の設置可能面積が縮小するのを抑制することができる。ここでは各母屋７を１本の線にて模式的に示している。

図１５のように、太陽電池パネル５において縦桟３により支持できる補強域は５ａ、５ｂの範囲に限られている。この補強域５ａ、５ｂは太陽電池パネル５の構造によって決められる。そのため、波型スレート屋根６上に固定される金具１０、１及び縦桟３の位置は、太陽電池パネル５の補強域５ａ、５ｂ内に収まるように決める必要がある。

図１７には、図１６と対比するように、２本の縦桟３、３が縦方向に連なる場合の従来技術による太陽電池パネル５の設置状態を示している。ここから明らかなように、従来の金具１００を使用して縦桟３を固定し、この縦桟３により太陽電池パネル５を設置すると、２本の縦桟３、３の端部では縦桟３の切れ目ができ、この部分には太陽電池パネル５が設置できないことになる。

また、金具１は波型スレート屋根６の互いに隣接する３つの山を跨ぐように構成されているため、太陽電池パネル５からの荷重を３つの山に分散させることができ、且つ２本の縦桟３、３を横方向に並べて固定するのに充分な横幅を確保することができる。しかも、２つの山を跨ぐように構成された金具１０を使って３つの山を跨ぐ金具１を構成することができ、１種類の金具１０を組合わせて使うか、単独で使うかによって、要求される形状の違う縦桟３の端部固定用と、縦桟の中間部固定用の各金具１、１０に対応することができる。

金具１０の山当接部１０ａは、内側傾斜部１３と外側傾斜部１４とによって、波型スレート屋根６の山の頂上の両裾側に当接するように山型に形成されているため、金具１０が取り付けられた山の全体にバランス良く金具１０にかかる荷重を負担させることができる。そのため、波型スレート屋根６の強度が弱い場合にも使用することができる。また、金具１０の縦桟支持部１０ｂは、山型の山当接部１０ａの頂上より高い位置に平坦面部１１が形成されているため、山当接部１０ａと干渉することなく縦桟支持部１０ｂの平坦面部１１上に縦桟３及び太陽電池パネル５を設置することができる。このように金具１０は、山型に形成された山当接部１０ａと、２つの山当接部１０ａに挟まれそれらよりも高い位置に形成された縦桟支持部１０ｂとから構成されているため、２個の金具１０の山当接部１０ａ同士を上下に重ねることができる。従って、２個の金具１０の端部同士を重ねて組み合わせるのみで１つの金具１を構成することができる。

更に、縦桟支持部１０ｂの平坦面部１１には貫通孔１１ａが形成され、その貫通孔１１ａは山当接部１０ａ方向に長く形成されているため、縦桟支持部１０ｂに縦桟３を固定する際の縦桟固定用ボルト１８の固定位置を貫通孔１１ａ内で移動して調整することができる。また、貫通孔１１ａにはフランジ部１６が形成されているため、貫通孔１１ａに挿入された縦桟固定用ボルト１８の回転止め角部１８ａはフランジ部１６の延長寸法内に収められ、縦桟支持部１０ｂの平坦面部１１上に突出しないようにすることができ、平坦面部１１上に縦桟３を固定する際に回転止め角部１８ａが影響を与えないようにすることができる。

しかも、フランジ部１６は平坦面部１１に対して補強リブとして機能し、縦桟３を介して太陽電池パネル５によって加えられる平坦面部１１に垂直な方向の荷重に対する曲げ強度を高めることができる。その結果として、金具１０の縦方向の寸法を小さくすることができる。図８のように、金具１０は波型スレート屋根６を挟んで小屋組の母屋７に固定されるが、小屋組に対する波型スレート屋根６の固定も母屋７との間に屋根材固定用ボルト６３を締結して行われており、両方の固定が同時に行われる部位では両者が干渉することになるため、金具１０を固定する部分では屋根材固定用ボルト６３を除去することが一般的に行われる。しかし、第１実施形態によれば、金具１０を小さくすることができるため、上記干渉を回避することができ、屋根材固定用ボルト６３の除去作業を不要とすることができる。

図１３には、第１実施形態に係る金具１０を炭素鋼によって形成した場合の強度試験の様子が示されている。また、図１４には、金具１０と同じ材料、同じ板厚の平板形状の試験用金具２００を用いて、図１３の場合と同様の強度試験を行った様子が示されている。図１３の強度試験では、金具１０の両側の山当接部１０ａの平坦面部１５にあけられた貫通孔１５ａに、それぞれ支柱３００が挿通されて金具１０の両端が基盤（不図示）上に支持される。そして、縦桟支持部１０ｂの貫通孔１１ａに牽引ボルト４００が挿通されて基盤とは反対の矢印方向に所定の力（金具１０が太陽電池パネル５を屋根上に固定したときに受ける風圧に相当する力）で牽引される。図１４の強度試験では、試験用金具２００の両端が支柱３００で基盤（不図示）上に支持される。このときの支柱３００同士の間隔は、図１３の支柱３００同士の間隔と等しくされる。そして、試験用金具２００の両端間の中央部に牽引ボルト４００が固定されて基盤とは反対の矢印方向に図１３の場合と同様の所定の力で牽引される。図１３の試験の結果は、平坦面部１１における最大変位が、図１４の試験用金具２００の牽引ボルト４００固定部分の最大変位の約４分の１〜５分の１であった。このように第１実施形態の金具１０は平坦面部１１に直交する方向の曲げ強度が高められている。

図９、１０は、波型スレート屋根６の上面に第１修理材６１、又は第２修理材６２を被せて屋根の修理を行った場合を示している。第１修理材６１及び第２修理材６２は、両者間で僅かに形状が相違するが同様の金属折板で、劣化した波型スレート屋根６の上面に被せられて波型スレート屋根６に代わって屋根材として機能するように構成されている。このような第１修理材６１及び第２修理材６２に対しても、波型スレート屋根６に対するのと同様に、上述の金具１０は取り付けることができる。従って、第１修理材６１、又は第２修理材６２によって修理された波型スレート屋根６に対しても第１実施形態の金具１、１０を使って太陽電池パネル５の設置を行うことができる。なお、図９、１０では、第１修理材６１及び第２修理材６２を波型スレート屋根６の一部にのみ被せた状態を示しているが、第１修理材６１及び第２修理材６２は修理が必要な箇所全体に被せられる。

図１１、１２は本発明の第２実施形態を示す。第２実施形態が第１実施形態に対して特徴とする点は、第１実施形態では、波型スレート屋根６上において縦方向に連なる２本の縦桟３、３の端部を固定する金具１として金具１０を２個組み合わせたものを用いているのに対し、第２実施形態では、金具１に相当する金具として、一体に形成された金具２を用いた点である。金具２は金具１が２個の金具１０の端部を上下に重ねて形成した部分を一体化したのみで基本的な構成は金具１と同様である。従って、金具２は、波型スレート屋根６の隣接する３つの山の上に固定される山当接部２０ａを３つ備え、それらの山当接部２０ａに挟まる位置に２本の縦桟支持部２０ｂを備えている。金具２の波型スレート屋根６上への固定の仕方、縦桟３の固定の仕方は、金具１の場合と全く同じであり、再度の説明は省略する。第２実施形態では、各縦桟３を固定する金具を全て金具２によって構成してもよいし、金具２は縦桟３の端部においてのみ使用し、他の部分は金具１０を使用して構成してもよい。

第２実施形態によれば、金具２が１枚の金属板を曲げ成形して形成されているため、第１実施形態の場合のような金具１０同士の重なり部分がなく、軽量化することができる。また、隣接する２本の縦桟支持部２０ｂ同士の高さを等しくすることができ、第１実施形態の場合のような高さ調整金具１９、２０を使わないで太陽電池パネル５を取り付けるための平坦面を形成することができる。

以上、特定の実施形態について説明したが、本発明は、それらの外観、構成に限定されず、本発明の要旨を変更しない範囲で種々の変更、追加、削除が可能である。例えば、屋根のデザインは切妻、片流れ等各種のものに適用できる。

１、２、１０ 金具
１０ａ、２０ａ 山当接部
１０ｂ、２０ｂ 縦桟支持部
１１ 平坦面部
１１ａ 貫通孔
１２ 立脚部
１３ 内側傾斜部
１４ 外側傾斜部
１５ 平坦面部
１５ａ 貫通孔
１６ フランジ部
１７、１８ ボルト
１８ａ 回転止め角部
１９、２０ 高さ調整用金具
１９ａ 貫通孔
３ 縦桟
５ 太陽電池パネル（屋根上設置物）
５ａ、５ｂ 補強域
６ 波型スレート屋根（屋根材）
６１ 第１修理材
６２ 第２修理材
６３ 屋根材固定用ボルト
７ 母屋
１００ 金具
２００ 試験用金具
３００ 支柱
４００ 牽引ボルト

Claims (5)

1. 横方向に複数の山が並ぶ形状とされた波型屋根の上に屋根上設置物を設置する屋根用支持装置であって、
   波型屋根を成す屋根材の山の上で、縦、横各方向に所定間隔を空けて、小屋組の母屋に対して固定される複数の金具と、
   縦方向に並ぶ前記複数の金具の上に跨って固定され、屋根上設置物を支持する縦桟とを備え、
   前記金具のうち少なくとも前記縦桟の端部を固定する金具は、横並構造又は縦繋構造で縦方向に連ねることにより全体として縦方向の長さが長くなるように連なる２本の縦桟の端部を一緒に固定可能に形成されており、横並構造では、２本の縦桟を横方向に位置ずれさせて横方向に互いに並べて固定し、縦繋構造では、２本の縦桟を横方向に位置ずれさせずに縦方向に互いに連なるように固定することを特徴とする屋根用支持装置。
2. 請求項１において、
   前記金具のうち少なくとも前記縦桟の端部を固定する金具は、波型屋根の互いに隣接する３つの山を跨ぐように構成され、
   縦方向に連なる２本の縦桟は、前記３つの山の間にある２つの谷の上で互いに平行に前記金具に固定されることを特徴とする屋根用支持装置。
3. 請求項２において、
   前記金具のうち少なくとも前記縦桟の端部を固定する金具は、波型屋根の互いに隣接する２つの山を跨ぐように構成された金具を２個組み合わせて３つの山を跨ぐように構成され、
   ２個の金具の端部同士を上下に重ねて、３つの山の中央の山に固定されるようにされ、
   その重ね部分で上側に配置される一方の金具の他端部の下側には高さ調整用金具が設けられ、一方の金具の横方向における傾きを抑制するようにされていることを特徴とする屋根用支持装置。
4. 請求項２又は３において、
   前記金具は、波型屋根の互いに隣接する山の頂上部にそれぞれ当接する山当接部と、互いに隣接する山当接部の間に位置して縦桟を支持する縦桟支持部とを有し、
   前記山当接部は、波型屋根の山の頂上の両裾側に当接するように山型に形成され、
   前記縦桟支持部は、山型の山当接部の頂上より高い位置に平坦面部が形成されていることを特徴とする屋根用支持装置。
5. 請求項４において、
   前記縦桟支持部には、前記平坦面部に縦桟固定用ボルトが挿入される貫通孔が形成され、しかも該貫通孔は前記山当接部方向に長く形成され、
   該貫通孔の長手方向に沿った端縁部には、該端縁部を屋根側に延出させたフランジ部が形成され、該フランジ部の屋根側への延出長は、前記貫通孔に挿入された前記縦桟固定用ボルトの頭部とねじ部との間にある回転止め角部が縦桟支持部の平坦面部上に突出しない長さとされていることを特徴とする屋根用支持装置。
   

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