JP6692036B2 - 固定金具の取付構造 - Google Patents

Description

本開示は、太陽光発電装置を屋根に設置するための固定金具の取付構造に関する。

従来、屋根材として薄い金属板を多数敷設して構成される金属屋根が知られている。このような金属屋根では、野地板の上に断熱材、防音材、吸音材等の柔軟性部材を配置し、この柔軟性部材の上に金属板が敷設される場合がある。

上記のような金属屋根に太陽光発電装置を設置する場合、太陽光発電装置の荷重を支持する固定金具を金属板製の屋根材上にそのまま固定すると、固定金具が太陽光発電装置の荷重を受けることで屋根材が撓んで柔軟性部材が沈み込んでしまう。また、太陽光発電装置上に積もった雪による荷重が追加的に作用することがあり、この場合には屋根材の沈み込みがより大きくなる。そのため、柔軟性部材の上に金属屋根材を敷設した構造の金属屋根に太陽光発電装置を安定した状態に設置するには工夫が必要である。

図９に、柔軟性部材上に金属屋根材が敷設された金属屋根に太陽光発電装置用の固定金具を取り付ける工法の一例を示す。図９に示すように、金属屋根１は、野地板２と、その上に配置された柔軟性部材の一例である断熱材３と、断熱材３の上に敷設された金属板からなる屋根材４とで構成される。野地板２は、木製の板材で構成される。断熱材３は、例えばグラスウール等で構成される綿状のものである。また、屋根材４は、例えば薄い鋼板で構成される。

図９（ａ）に示すように、太陽光発電装置用の固定金具２０は、底部を構成する板状の台座部２１と、台座部２１の上面に立設された一対の立壁部（一方のみ図示）２２とを有する。台座部２１には、例えば木ネジ等を挿通する貫通孔が形成されている。また、台座部２１の下面には、例えばブチルテープ等の防水シート２８が貼着されている。さらに、所定の間隔を空けて対向する一対の立壁部２２には、取付穴２５がそれぞれ形成されている。太陽光発電装置を設置するための架台フレームは、固定金具２０が屋根１に取り付けられた後に、一対の立壁部２２間に上方から挿入され、取付穴２５に例えばドリルネジ等の固定ネジを打ち込む。これにより、架台フレームが、固定金具２０に固定されることになる。

上記外断熱構造の金属屋根１の表面に太陽光発電装置用の固定金具２０を固定する場合、図９（ａ）に示すように、まず屋根材４および断熱材３に野地板２の表面まで達する穴５を形成する。この穴は、固定金具２０の台座部２１に形成されている木ネジ用貫通孔に対応した位置に複数形成される。そして、これらの穴５に、例えば、エポキシ樹脂等の流動性のある樹脂材料６を各穴５に注入する。このとき、樹脂材料６は、屋根材４の表面と略面一となるように注入される。

それから、穴５に注入された樹脂材料が硬化した後に、図９（ｂ）に示すように、屋根材４上に固定金具２０を配置し、台座部２１の貫通孔を介して木ネジ２９を穴５に捩じ込む。これにより、木ネジ２９が穴５内の樹脂材料６を貫通して野地板２まで達して留め付けられ、その結果、固定金具２０が屋根１に固定される。

このような工法によれば、硬化した樹脂材料６によって固定金具２０が支持された状態になっている。そのため、固定金具２０に太陽光発電装置の荷重や太陽光発電装置上に積もった雪による荷重が作用しても、その荷重は硬化した樹脂材料６を介して野地板２に作用する。したがって、金属板からなる屋根材４および断熱材３が下方に沈み込むことがない。

特許第５６８９１７８号公報

しかしながら、上述した工法では、穴５に注入した樹脂材料６の硬化に時間がかかるため太陽光発電装置の設置に要する施工期間が長くなる、樹脂注入が不均一になって木ネジ挿し込み時に座屈したり樹脂材料６が割れたりする等の問題がある。

また、上記特許文献１には、太陽電池モジュールを金属製瓦等からなる屋根に取り付けるための設置用部材の取り付け構造が開示されている。この取り付け構造では、金属製瓦の上に取り付け金具を載せ、複数のネジ部材を取り付け金具から金属製瓦を介して野地板まで貫通させ、その後、取り付け金具に形成された凹部に液状の合成樹脂を充填して硬化させることが記載されている。この設置用部材の取り付け構造においても、液状の合成樹脂を充填して硬化させる必要があり、取り付け金具の固定作業を含む太陽電池モジュールの施工期間が長くなる。

本開示の目的は、野地板の上に断熱材等の柔軟性部材を介して可撓性の屋根材が敷設されて構成される屋根に、太陽光発電装置設置用の固定金具を、より短期間で、かつ、太陽光発電装置やその上に積もった雪の荷重で屋根材が沈み込まないように取り付けることができる、固定金具の取付構造を提供することにある。

本開示の一態様である固定金具の取付構造は、野地板の上に柔軟性部材を介して可撓性の屋根材を敷設して構成される屋根に、太陽光発電装置を設置するための固定金具を取り付ける取付構造であって、屋根材から柔軟性部材を貫通して野地板に留め付けられるスクリュー部と、スクリュー部よりも上側に設けられるか、又は前記スクリュー部に外装される支持部と、を備え、支持部の上面は屋根材の表面と略面一か又は表面より上方に位置し、固定金具は、この固定金具によって屋根に設置される太陽光発電装置の荷重が支持部を介して野地板に作用するように取り付けられるものである。

本発明に係る固定金具の取付構造によれば、野地板の上に柔軟性部材を介して可撓性の屋根材が敷設されて構成される屋根に、太陽光発電装置設置用の固定金具を、より短期間で、かつ、太陽光発電装置やその上に積もった雪の荷重で屋根材が沈み込まないように取り付けることができる。

太陽光発電装置の分解斜視図である。 架台フレームと固定金具の分解斜視図である。 第１実施形態の取付構造を示す分解状態で示す図である。 第１実施形態の取付構造を示す組立状態で示す図である。 （ａ）第２実施形態の取付構造を示す分解状態で，（ｂ）は組立状態で示す図である。 図５に示したボルトスクリューの正面図である。 （ａ）第３実施形態の取付構造を示す分解状態で，（ｂ）は組立状態で示す図である。 （ａ）は図７に示した円筒状の支持部材を示す斜視図であり、（ｂ），（ｃ）は円筒状の支持部材の変形例をそれぞれ示す平面図である。 外断熱構造の金属屋根に太陽光発電装置用固定金具を取り付ける工法の一例を示す図である。

以下に、本開示に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。この説明において、具体的な形状、材料、数値、方向等は、本発明の理解を容易にするための例示であって、用途、目的、仕様等にあわせて適宜変更することができる。また、以下において複数の実施形態や変形例などが含まれる場合、それらの特徴部分を適宜に組み合わせて用いることは当初から想定されている。さらに、本明細書において、「略〜」との記載は、略同一を例に挙げて説明すると、完全に同一はもとより、実質的に同一と認められる場合を含む意図である。

以下では、長尺状の架台フレームが屋根の軒棟方向に沿って配置されている例を説明するが、その場合、屋根の軒棟方向に沿う固定金具の方向を「縦方向」ということがあり、屋根の桁方向（屋根の軒棟方向に垂直な方向）に沿う固定金具の方向を「横方向」、屋根の野地板に垂直な方向に沿う固定金具の方向を「上下方向」ということがある。ここで、架台フレームの長手方向と当該縦方向は同じ方向であり、架台フレームの幅方向と当該横方向は同じ方向である。図面には、屋根の軒棟方向・縦方向を矢印α、桁方向・横方向を矢印β、上下方向を矢印γで示す。また、以下では、柔軟性部材として断熱材を用いた外断熱構造の金属屋根を例に説明するが、柔軟性部材は、例えば防音材、吸音材等の他の柔軟性部材であってもよい。

図１は、実施形態の取付構造により取り付けられた固定金具よって屋根に設置される太陽光発電装置１０の分解斜視図である。図１に示すように、太陽光発電装置１０は、屋根１の軒棟方向に沿って配置された長尺状の架台フレーム３０と、架台フレーム３０上に載せられた太陽電池モジュール１１とを備える。また、太陽光発電装置１０は、架台フレーム３０を屋根１に固定するための固定金具２０を備える。本実施形態では、太陽光発電装置１０が、野地板の上に柔軟な断熱材を介して可撓性の金属板を敷設してなる外断熱構造の金属屋根１に設置する場合を例示するが、本実施形態は可撓性がある他の屋根材（例えば、スレート瓦など）が敷設された外断熱構造の屋根に適用されてもよい。

太陽光発電装置１０は、固定金具２０によって屋根１に固定された長尺状の架台フレーム３０上に、複数の太陽電池モジュール１１を並べて設置することで構成される。太陽光発電装置１０は、太陽電池モジュール１１を架台フレーム３０に固定するための金具として、第１金具１４、第２金具１５、及び第３金具１６を備える。即ち、太陽電池モジュール１１は、これら３種類の金具と、架台フレーム３０と、固定金具２０とを用いて屋根１に固定される。架台フレーム３０は、フレームの長手方向に沿って各金具をスライド可能に支持するガイドレール部を有する。

太陽電池モジュール１１は、太陽電池パネル１２と、当該パネルの端縁部に設けられたモジュールフレーム１３とを有する。太陽電池パネル１２は、例えば複数の太陽電池セルがガラス板と樹脂製のバックシートで挟持された略平坦なパネルである。太陽電池モジュール１１及び太陽電池パネル１２は、平面視で略長方形状を有する。太陽電池モジュール１１は、短辺が軒棟方向に略平行であり、隣り合う太陽電池モジュール１１の短辺同士が略接触した状態で配置されている。なお、太陽電池モジュール１１は、長方形以外の平面視形状を有していてもよく、正方形等の他の形状であってもよい。

モジュールフレーム１３は、太陽電池パネル１２の端縁部を保護し、架台フレーム３０に対する太陽電池モジュール１１の固定に利用される。第１金具１４等は、架台フレーム３０上に載せられたモジュールフレーム１３と係合して、太陽電池モジュール１１を架台フレーム３０に固定する。モジュールフレーム１３は、太陽電池パネル１２の２つの長辺に沿って設けられた２つの長辺フレームと、２つの短辺に沿って設けられた２つの短辺フレームとを含む。

架台フレーム３０は、上述の通りその長手方向が軒棟方向に沿うように屋根１に配置される。架台フレーム３０は、軒棟方向に複数の太陽電池モジュール１１を載置可能な長さを有する。１枚の太陽電池モジュール１１は、例えば屋根１の桁方向に適当な間隔をあけて互いに略平行に配置された２本の架台フレーム３０上に載せられる。１枚の太陽電池モジュール１１において、架台フレーム３０は各長辺フレームにわたって、即ちモジュールの短辺方向の全長にわたって配置されている。

図２は、架台フレームと固定金具の分解斜視図である。図２に示すように、架台フレーム３０は、一対の側壁部３２を有する。架台フレーム３０は、各側壁部３２の上端同士を連結する上壁部３１と、上壁部３１と略平行に形成され各側壁部３２の下端同士を連結する下壁部３３とをさらに有する中空構造のフレームである。各側壁部３２は、互いに略平行に形成され、上壁部３１及び下壁部３３に対して略垂直に形成される。上壁部３１の上面には、一対の鉤部３４が立設されている。上壁部３１は、下壁部３３よりもフレームの幅方向に長く、各側壁部３２との接続部分より外側に張り出し、この張り出した部分の先端に鉤部３４が形成されている。架台フレーム３０は、上述の通り第１金具１４等をスライド可能に支持するガイドレール部を有する。ガイドレール部は、上壁部３１と、上壁部３１に立設する鉤部３４とで構成される。

固定金具２０は、架台フレーム３０の長手方向両端部又はその近傍に設置される。１本の架台フレーム３０は、少なくとも２つの固定金具２０によって屋根１の野地板２（図３等参照）に固定される。屋根１の桁方向に間隔をあけて配置された２本の架台フレーム３０上に２枚の太陽電池モジュール１１を軒棟方向に並べて固定する場合、１枚の太陽電池モジュール１１の裏側には、少なくとも各架台フレーム３０に１つずつ合計２つの固定金具２０が設置される。２つの固定金具２０は、例えば桁方向に並んで配置される。なお、１本の架台フレーム３０に設置される固定金具２０の数は特に限定されず、架台フレーム３０の長さ等に応じて適宜変更できる。

固定金具２０は、後述するように金属板からなる屋根材（以下、金属屋根材という）４の上に固定される板状の台座部２１と、台座部２１の上面に立設して架台フレーム３０を挟持する一対の立壁部２２と、立壁部２２の内面から横方向に張り出した支持片２３とを備える。立壁部２２には、架台フレーム３０の側壁部３２がそれぞれ固定される。そして、支持片２３は、台座部２１の上面から離れた位置に設けられ、架台フレーム３０の底部である下壁部３３を支持する。支持片２３は、各立壁部２２の内面からそれぞれ張り出している。

台座部２１は、平面視で略長方形状をなす板状部分であって、屋根１に固定される部分である。台座部２１の下面には、例えばブチルテープ等の防水シート２８が貼着されるのが好適である。台座部２１は、固定金具２０を屋根１に固定するためのネジ部材を挿通するための貫通孔２４を有する。本実施形態では、各短辺部分に３つの貫通孔２４が横方向に並んでそれぞれ形成されている。なお、図２では、一方の短辺部分に３つの貫通孔２４が並んで形成されていることが示されるが、他方の短辺部分についても同様である。

一対の立壁部２２は、所定の間隔を空けて対向して立設されている。一対の立壁部２２には、複数の取付穴２５がそれぞれ形成されている。具体的には、各立壁部２２には、４つの取付穴２５が軒棟方向に並んで形成されている。一対の立壁部２２の間に架台フレーム３０が挟持された状態で、複数の取付穴２５の何れかを介して例えばドリルネジ等の固定ネジ３５が架台フレーム３０の側壁部３２に打ち込まれる。これにより、架台フレーム３０が固定金具２０に固定される。

＜第１実施形態＞
次に、図３および図４を参照して、第１実施形態である固定金具の取付構造４０について説明する。図３は、固定金具の取付構造４０を示す分解状態で示す図である。また、図４は、固定金具の取付構造４０を組立状態で示す図である。

図３に示すように、外断熱構造の金属屋根１は、野地板２と、その上に配置された柔軟な断熱材３と、断熱材３の上に敷設された金属板からなる屋根材４とで構成される。野地板２は、木材の板で構成される。野地板２は、建物の屋根部分を構成する垂木７に釘等で固定される。垂木７は、軒棟方向に間隔を空けて且つ桁方向に延在するように配置されている。断熱材３は、例えばグラスウール等で構成される綿状のものである。また、屋根材４は、例えば薄い鋼板で構成される。

本実施形態では、野地板２がばら板で構成される例が示される。ばら板とは、長手方向と直交する方向の幅が一定ではない安価な長尺状の木製板材である。このようなばら板を軒棟方向に並べて配置して野地板２を構成した場合、ばら板間に桁方向へ延びる隙間が形成されることがある。このような隙間に、固定金具２０を固定するための固定部材（例えば木ネジ）が貫通した場合には、屋根１に対する固定金具２０の固定強度が低下することになる。そのため、ばら板で構成される野地板２の下面に木製の補強板８を配置して、上記のような隙間が塞がれるようにしてある。補強板８の軒棟方向の両端縁部は、垂木７に釘等で固定された支持板９によって支持されている。ただし、本実施形態は、野地板２が合板等によって隙間なく形成される屋根に適用されてもよい。この場合、補強板８および支持板９は不要である。

図３に示すように、本実施形態の取付構造４０は、ボルトスクリュー４１と、スペーサ部材４２と、カバー部材４３とを備える。

ボルトスクリュー４１は、スクリュー部４４、大径部４５及びボルト部４６を有している。ボルトスクリュー４１は、後述するように組立てられたとき、固定金具２０の台座部２１を固定する機能を有する。本実施形態では、固定金具２０の台座部２１における貫通孔２４の数に対応して、１つの固定金具２０当たり６本のボルトスクリュー４１が用いられる。なお、固定金具２０を固定するボルトスクリュー４１の数は、６本に限定されるものではなく、適宜に変更可能である。

ボルトスクリュー４１は、固定金具例えば鉄等の金属材料によって一体に形成されている。ボルトスクリュー４１のスクリュー部４４は、外周面に木ネジが形成されており、その尖った先端部（または下端部）が金属屋根材４から断熱材３を貫通して野地板２に留め付けられることになる。

ボルトスクリュー４１の大径部４５は、スクリュー部４４の上端に一体に設けられている。大径部４５は、後述するように、取付構造４０が組み立てられたとき、固定金具２０から受ける荷重を支持する支持部として機能する。大径部４５は、スクリュー部４４よりも径方向外側に張り出した形状を有する。大径部４５は、例えば、六角状のボルト頭部のような外観形状を有する。これにより、例えばスパナ等の工具を用いてボルトスクリュー４１を野地板２等にねじ込むことができる。

ボルトスクリュー４１のボルト部４６は、スクリュー部４４よりも上側に設けられている。より詳しくは、ボルト部４６は、スクリュー部の４４の上端に一体形成された大径部４５の上面に突出して一体形成されている。また、スクリュー部４４とボルト部４６は同芯状に形成されている。ボルト部４６は、後述するように取付構造４０が組み立てられた後、ナット４７が螺合される部分である。

スペーサ部材４２は、例えば、樹脂製のブロック部材であり、金属屋根材４上に配置される。スペーサ部材４２は、上方から見た平面視で、固定金具２０の台座部２１と略同じ形状、例えば長方形状に形成されている。また、スペーサ部材４２は、ボルトスクリュー４１のスクリュー部４４が挿通される挿通孔４８が上下方向に貫通して形成されている。本実施形態では、スペーサ部材４２は、ボルトスクリュー４１の数に対応して、例えば６つの挿通孔４８を有する。さらに、挿通孔４８の上端部には、ボルトスクリュー４１の大径部４５を収容可能な拡径部４８ａが形成されている。

スペーサ部材４２の下面には、例えばブチルテープ等の防水シート４９が貼着されるのが好ましい。これにより、後述するように取付構造４０が組み立てられたとき、金属屋根材４とスペーサ部材４２との間への雨水等の侵入を確実に防止できる。

カバー部材４３は、下方に矩形状に開口する例えば直方体状の外形状を有する樹脂製の直方体状の筐体によって構成される。カバー部材４３は、四方側壁を構成する側壁部４３ａと、側壁部４３ａの上端に連結された天面部４３ｂとを有する。そして、天面部４３ｂには、ボルトスクリュー４１のボルト部４６を挿通するための例えば６つの貫通孔５０が形成されている。カバー部材４３は、後述するように取付構造４０が組み立てられたとき、金属屋根材４上に配置されたスペーサ部材４２の上面および周囲側面を覆った状態に取り付けられる。これにより、雨水等がボルトスクリュー４１を伝って屋根１内に侵入するのを抑制することができる。

続いて、上記の構成からなる取付構造４０の組付け手順について説明する。

まず、作業者は、図３に示すように、１つの固定金具２０に対して６つの先穴５１を屋根１にドリル等を用いて形成する。これら６つの先穴５１の配置は、固定金具２０の台座部２１に形成された貫通孔２４の配置と一致する。先穴５１は、ボルトスクリュー４１のスクリュー部４４よりも小径の穴として形成されるのが好適である。本実施形態では、野地板２がばら板で構成されているため、先穴５１は、ばら板間の隙間から外れた位置に屋根裏から形成される。そして、先穴５１を形成した後、作業者は、屋根裏において先穴５１の領域に対応して補強板８および支持板９を取り付ける。

次に、作業者は、先穴５１が開いた金属屋根材４上にスペーサ部材４２を配置する。このとき、スペーサ部材４２は、挿通孔４８が先穴５１と揃った状態に置かれる。そして、作業者は、上方からスペーサ部材４２の挿通穴４８にボルトスクリュー４１のスクリュー部４４を挿入し、大径部４５を用いて工具でボルトスクリュー４１を矢印方向に回転させて、スクリュー部４４を屋根１に捩じ込んでいく。これにより、図９（ｂ）に示すように、スクリュー部４４が金属屋根材４、断熱材３および野地板２を貫通して、その先端部４４ａが補強板８を貫通した状態に留め付けられる。このような作業を各ボルトスクリュー４１について行うことにより、６本のボルトスクリュー４１が屋根１に固定される。

この状態で、６本のボルトスクリュー４１の大径部４５は、金属屋根材４の表面より上方に位置する。金属屋根材４の表面からの各大径部４５の高さ位置は、互いに一致させた状態に留め付けられる。大径部４５の高さ位置は、スクリュー部４４の捩じ込み量を調節することによって容易に調整できる。

このようにして留め付けられた各ボルトスクリュー４１は、大径部４５がスペーサ部材４２の拡径部４８ａ内に下端部が収容されている。ただし、大径部４５の上端面は、スペーサ部材４２の上面より上方に位置している。これにより、後述するように固定金具２０を介して太陽光発電装置１０が設置されたとき、その荷重が大径部４５およびスクリュー部４４を介して野地板２および補強板８に作用するが、スペーサ部材４２を介して金属屋根材４には作用しないように構成される。

続いて、上記のようにして配置したスペーサ部材４２の上方からカバー部材４３を被せる。そのとき、カバー部材４３の天面部４３ｂに形成された貫通孔５０に、ボルトスクリュー４１のボルト部４６を挿通させる。これにより、カバー部材４３の天面部４３ｂからボルトスクリュー４１のボルト部４６が上方に突出した状態になる。このようにしてカバー部材４３が配置された状態で、カバー部材４３の側壁部４３ａと金属屋根材４との間には、隙間が形成されるように設計されている。このようにするのは、上述したのと同じ理由で、太陽光発電装置１０の荷重がカバー部材４３を介して金属屋根材４に作用しないようにするためである。

それから、作業者は、上記のようにカバー部材４３の天面部４３ｂから突出している６本のボルト部４６に固定金具２０の台座部２１の貫通孔２４に挿通させて、固定金具２０をカバー部材４３上に配置する。そして、作業者は、ボルト部４６にナット４７を螺合させて締め付ける。これにより、ボルトスクリュー４１の大径部４５とナット４７との間にカバー部材４３の天面部４３ｂおよび固定金具２０の台座部２１が挟持された状態で、固定金具２０がボルトスクリュー４１に対して固定される。

その後、作業者は、固定ネジ３５を用いて固定金具２０の一対の立壁部２２に架台フレーム３０を固定し、そして、架台フレーム３０に太陽電池モジュール１１を取り付ける。このようにして、太陽光発電装置１０が設置される。

上述したように組付けられた本実施形態の取付構造４０によれば、外断熱構造の金属屋根１に太陽光発電装置１０を設置する場合に、樹脂の注入および硬化の工程を必要としないため、固定金具２０の屋根への取付作業をより短期間で且つ簡単にすることができる。また、樹脂注入量のばらつきや、ネジ挿し込み時の割れの問題が無く、安定した状態で固定金具２０を屋根１に固定できる。

また、本実施形態によれば、太陽電池モジュール１１および架台フレーム３０を含む太陽光発電装置１０の荷重やその上に積もった雪の荷重は、固定金具２０からボルトスクリュー４１を介して野地板２および補強板８に受け止められ、上述の通りスペーサ部材４２やカバー部材４３には作用しない。したがって、柔軟な断熱材３の上に敷設された可撓性の金属屋根材４を沈み込ませることなく、外断熱構造の金属屋根１に太陽光発電装置１０を設置することができる。

さらに、本実施形態によれば、固定金具２０を取り付けるために金属屋根材４を切り開く必要がないため、外断熱構造の金属屋根１の防水性を良好に維持できる。

＜第２実施形態＞
次に、図５および図６を参照して、第２実施形態である固定金具の取付構造６０について説明する。本実施形態が適用される屋根１の構造は、補強板８および支持板９を除いて、図４に示したものと同様である。図５では、垂木の図示が省略されている。また、固定金具２０は、第１実施形態で説明したものと同様であるため、ここでの重複する説明を省略する。

図５（ａ）は、固定金具の取付構造６０を示す分解状態であり、図５（ｂ）はその組立状態で示す図である。また、図６は、図５に示したボルトスクリューの正面図である。図５（ａ）に示すように、固定金具の取付構造６０は、ボルトスクリュー４１ａ、皿状ナット６２、および、ナット４７を備える。

ボルトスクリュー４１ａは、スクリュー部４４と、ボルト部４６とを一体に有している。具体的には、ボルト部４６は、スクリュー部４４の上端に一体に連なって形成されている。ボルト部４６は、取付構造６０が組み立てられた後にナット４７が螺合される部分である。なお、ボルトスクリュー４１ａは、大径部を有していない点で第１実施形態のボルトスクリュー４１と相違する。

また、図６に示すように、ボルトスクリュー４１ａのボルト部４６の頭部４６ａは、ボルト部４６よりも小径であって、かつ、例えばボルト頭部のような六角状に形成されている。この頭部４６ａにスパナ等の工具を掛けてボルトスクリュー４１ａを屋根１にねじ込むことによって、スクリュー部４４の先端部を野地板２に留め付けることができる。なお、ボルト部４６の頭部４６ａは、ドライバー等の他の工具によってボルトスクリュー４１ａを回転させることができればよく、例えばプラス（＋）状の凹部が形成されてもよい。

皿状ナット６２は、皿状ワッシャと同様の外形状を有して内周に雌ねじ部が形成されている薄いナットである。皿状ナット６２は、作業者が手を使って、ボルトスクリュー４１ａの頭部４６ａからボルト部４６に螺合させて回転させることにより、ボルト部４６の軸方向位置を決めることができる。

続いて、上記の構成からなる本実施形態の取付構造６０の組付け手順について説明する。

まず、作業者は、工具を用いてボルトスクリュー４１ａを屋根１に留め付ける。本実施形態では、固定金具２０の台座部２１に形成された貫通孔２４（図２参照）の数に対応して、６本のボルトスクリュー４１ａが屋根１に捩じ込まれる。各ボルトスクリュー４１ａは、スクリュー部４４の先端部４４ａが金属屋根材４および断熱材３を貫通して捩じ込まれることで、屋根１に固定される。このとき、金属屋根材４の表面から６本のボルト部４６の上部が突出した状態になっている。

続いて、作業者は、各ボルト部４６に皿状ナットを下側の凸状となる向きで螺合させて回転させながら、皿状ナット６２をボルト部４６の軸方向に沿って下方に移動させる。そして、皿状ナット６２が金属屋根材４に接触した位置まで下降した状態で、ボルト部４６の下部で軸方向位置が決められる。この状態で皿状ナット６２は、ボルト部４６に螺合しているため、上方から皿状ナット６２に荷重が作用してもボルト部４６に対する皿状ナット６２の軸方向位置が変わることはない。

上記のように各ボルトスクリュー４１ａのボルト部４６に皿状ナット６２が取り付けられると、続いて、作業者は、台座部２１の貫通孔２４に各ボルト部４６を挿通して状態で、固定金具２０を配置する。この場合、固定金具２０の台座部２１の下面には、例えばブチルテープ等のクッション性のある防水シート６４が貼着されている。

それから、作業者は、固定金具２０の台座部２１上に突出したボルト部の４６の上部に、ナット４７を螺合させて締め付ける。これにより、図５（ｂ）に示すように、固定金具２０は、台座部２１がナット４７と皿状ナット６２との間に挟持された状態で屋根１に固定される。皿状ナット６２は、固定金具２０の台座部２１によって金属屋根材４に押し込まれることで、その上面が金属屋根材４の表面と略面一になる。また、このとき皿状ナット６２の上部が金属屋根材４の表面から僅かに突出しても、固定金具２０に貼着された防水シート６４の変形によって吸収される。したがって、固定金具２０は、防水シート６４が金属屋根材４の表面に密着した状態になり、防水性が確保される。

このようにして屋根１に固定金具２０が固定されると、固定金具２０に架台フレーム３０が取り付けられ、架台フレーム３０上に太陽電池モジュール１１が設置される。このとき、架台フレーム３０および太陽電池モジュール１１を含む太陽光発電装置１０の荷重は、固定金具２０の台座部２１が乗っている皿状ナット６２に作用する。上述の通り皿状ナット６２はボルト部４６に対する軸方向位置が変わらないので、太陽光発電装置１０の荷重やその上に積もった雪の荷重は、皿状ナット６２からボルトスクリュー４１ａを介して野地板２に作用して支持される。換言すれば、太陽光発電装置１０の荷重等は、可撓性の金属屋根材４および柔軟な断熱材３に作用することがない。したがって、柔軟な断熱材３の上に敷設された可撓性の金属屋根材４を沈み込ませることなく、外断熱構造の金属屋根１に太陽光発電装置１０を設置することができる。

なお、固定金具の取付に樹脂注入および硬化を必要としない点で太陽光発電装置の施工をより短期間で行えること、および、金属屋根１の防水性を確保できること等は、第１実施形態の場合と同様である。

＜第３実施形態＞
次に、図７および図８を参照して、第３実施形態である固定金具の取付構造について説明する。図７（ａ）は第３実施形態である固定金具の取付構造８０を示す分解状態であり、図７（ｂ）はその組立状態で示す図である。図８（ａ）は図７に示した円筒状の支持部材を示す斜視図であり、図８（ｂ），（ｃ）は円筒状の支持部材の変形例をそれぞれ示す平面図である。図７において、屋根１の構成は図５に示したものと同様である。

図７（ａ）に示すように、固定金具の取付構造８０は、スクリュー部８２と、このスクリュー部８２に外装される筒状部材８４とを備える。

スクリュー部８２には、通常の木ネジを用いることができる。木ネジは、後述するように筒状部材８４の中心の挿通孔８６に挿通されて、先端部が野地板２に留め付けられる。

筒状部材８４は、図７（ａ）および図８（ａ）に示すように、例えば円筒状をなし、中心部に軸方向へ貫通する挿通孔８６が形成されている。筒状部材８４は、例えば樹脂材料を押出成型することで形成できる。筒状部材８４は、図８（ａ）に示すように中実構造を有してもよい。あるいは、筒状部材８４は、太陽光発電装置の荷重を支持可能である限りにおいて、図８（ｂ）に示すように軸方向に貫通すると共に周方向に複数に分割された中空部８８を有していてもよいし、図８（ｃ）に示すように軸方向貫通する略円柱状の中空部８９が筒状部材８４の外周面に開口し且つ周方向に間隔を置いて複数形成されてもよい。また、筒状部材８４の外形は、例えば直方体等の他の形状であってもよい。

続いて、上記の構成からなる固定金具の取付構造８０の組付け手順について説明する。

まず、作業者は、金属屋根１を構成する金属屋根材４および断熱材３を貫通する先穴５１ａを形成する。先穴５１ａは、固定金具２０の台座部２１に形成された貫通孔２４（図２参照）に対応して、６つ形成される。また、先穴５１ａの内径は、筒状部材８４を略隙間なく挿入できるように、筒状部材８４の直径と略同一に形成される。

次に、作業者は、先穴５１ａ内に筒状部材８４を挿入して配置する。このとき、筒状部材８４は、下端面が野地板２の表面に接触して支持され、その上端面が金属屋根１の表面と略面一になる。

その後、作業者は、筒状部材８４の上端面に開口する挿通孔８６に台座部２１の貫通孔２４を合わせた位置で固定金具２０を金属屋根材４上に配置する。固定金具２０の台座部２１の下面に防水シート６４が貼着される場合、筒状部材８４の挿通孔８６との位置合わせを容易にするために、防水シート６４において台座部２１の貫通孔２４に対向する部分を予め貫通させておくのが好適である。

そして、上方から木ネジ８２を台座部２１の貫通孔２４および筒状部材８４の挿通孔８６に挿通して、野地板２にねじ込む。これにより、固定金具２０が金属屋根１固定される。

それから、作業者は、固定金具２０によって架台フレーム３０を固定し、架台フレーム３０上に太陽電池モジュール１１を取り付ける。これにより、金属屋根１に太陽光発電装置１０が設置される。このようにして太陽光発電装置１０が設置されたとき、架台フレーム３０および太陽電池モジュール１１を含む太陽光発電装置１０の荷重やその上に積もった雪の荷重は、固定金具２０の台座部２１および筒状部材８４を介して野地板２に作用して支持される。換言すれば、太陽光発電装置１０の荷重等は、可撓性の金属屋根材４および柔軟な断熱材３に作用することがない。したがって、柔軟な断熱材３の上に敷設された可撓性の金属屋根材４を沈み込ませることなく、外断熱構造の金属屋根１に太陽光発電装置１０を設置することができる。

なお、固定金具の取付に樹脂注入および硬化を必要としない点で太陽光発電装置の施工をより短期間で行えること、および、金属屋根材４を大きく切り開かないため金属屋根１の防水性を確保できること等は、第１および第２実施形態の場合と同様である。

１ 屋根または金属屋根、２ 野地板、３ 断熱材（柔軟性部材）、４ 屋根材または金属屋根材、５ 穴、６ 樹脂材料、７ 垂木、８ 補強板、９ 支持板、１０ 太陽光発電装置、１１ 太陽電池モジュール、１２ 太陽電池パネル、１３ モジュールフレーム、１４ 第１金具、１５ 第２金具、１６ 第３金具、２０ 固定金具、２１ 台座部、２２ 立壁部、２３ 支持片、２４，５０ 貫通孔、２５ 取付穴、２８ 防水シート、２９ 木ネジ、３０ 架台フレーム、３１ 上壁部、３２，４３ａ 側壁部、３３ 下壁部、３４ 鉤部、３５ 固定ネジ、４０，６０，８０ 固定金具の取付構造、４１，４１ａ ボルトスクリュー、４２ スペーサ部材、４３ カバー部材、４３ｂ 天面部、４４ スクリュー部、４４ａ 先端部、４５ 大径部（支持部）、４６ ボルト部、４６ａ 頭部、４７ ナット、４８，８６ 挿通孔、４８ａ 拡径部、４９，６４ 防水シート、５１，５１ａ 先穴、６２ 皿状ナット（支持部）、８２ スクリュー部または木ネジ、８４ 筒状部材（支持部）、８８，８９ 中空部。

Claims (2)

1. 野地板の上に柔軟性部材を介して可撓性の屋根材を敷設して構成される屋根に、太陽光発電装置を設置するための固定金具を取り付ける取付構造であって、
   前記屋根材から前記柔軟性部材を貫通して前記野地板に留め付けられるスクリュー部と、
   前記スクリュー部よりも上側に設けられるか又は前記スクリュー部に外装される支持部と、を備え、
   前記支持部の上面は前記屋根材の表面と略面一か又は前記表面より上方に位置し、
   前記固定金具は、該固定金具によって前記屋根に設置される前記太陽光発電装置の荷重が前記支持部を介して前記野地板に作用するように取り付けられ、
   前記スクリュー部の上端にはボルト部が一体に連なって形成されており、前記固定金具は、前記ボルト部に螺合されたナットと前記支持部との間に挟持されて固定され、
   前記支持部は前記スクリュー部の上端で径方向外側に張り出した大径部によって構成され、前記ボルト部は前記大径部を介して前記スクリュー部に連なっており、
   前記大径部は前記屋根材の表面より上方に位置し、前記大径部と前記屋根材の表面との間にはスペーサ部材が配置されている、
   固定金具の取付構造。
2. 請求項１に記載の固定金具の取付構造において、
   前記スペーサ部材は前記屋根の上に配置したカバー部材によって覆われ、前記固定金具は前記カバー部材上に配置されており、前記固定金具および前記カバー部材が前記ナットと前記大径部との間で挟持されている、固定金具の取付構造。

Images