特開 2024-135795 太陽電池付き屋根構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135795

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】太陽電池付き屋根構造

(51)【国際特許分類】

   E04G 3/22 20060101AFI20240927BHJP

   E04D 13/18 20180101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

E04G3/22 A

E04D13/18

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046664

(22)【出願日】2023-03-23

(71)【出願人】

【識別番号】000165505

【氏名又は名称】元旦ビューティ工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100095337

【弁理士】

【氏名又は名称】福田 伸一

(74)【代理人】

【識別番号】100174425

【弁理士】

【氏名又は名称】水崎 慎

(74)【代理人】

【識別番号】100203932

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 克宗

(72)【発明者】

【氏名】舩木 元旦

【テーマコード（参考）】

2E108

【Ｆターム（参考）】

2E108KK01

2E108LL01

2E108MM03

2E108NN07

(57)【要約】

【課題】着脱自在のステップや安全設備等の外設資材により、屋根面を太陽光発電に有効に利用できると共に、施工後の太陽電池のメンテナンスをも容易に行うことができる太陽電池付き屋根構を提供する。
【解決手段】本発明の太陽電池付き屋根構造は、流れ勾配を有する屋根１上に、流れ方向に沿う複数の縦桟２と、隣り合う縦桟２，２に跨る着脱自在の外設資材と、が取り付けられ、縦桟２は、開口２１０が設けられた上面部２１と、該上面部２１の裏面側に形成される中空空間２２とが備えられ、外設資材として、中空空間２２に配される固定部２１と、該固定部２１から開口２１０より表出する脚状部２３と、該脚状部２３の先端に設けられる架設部２４と、が備えられていることを特徴とする。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

流れ勾配を有する屋根上に、流れ方向に沿う複数の縦桟と、隣り合う前記縦桟に跨る着脱自在の外設資材と、が取り付けられる太陽電池付き屋根であって、
前記縦桟は、開口が設けられた上面部と、該上面部の裏面側に形成される中空空間とが備えられ、
前記外設資材として、前記中空空間に配される固定部と、該固定部から前記開口より表出する脚状部と、該脚状部の先端に設けられる架設部と、が備えられていることを特徴とする太陽電池付き屋根構造。

【請求項2】

前記外設資材として、太陽電池の取付前後を含む施工の安全設備が用いられ、その取付基端が前記開口に装着可能な前記固定部であり、安全帯が前記脚状部であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池付き屋根構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、着脱自在のステップや安全設備等の外設資材により、屋根面を太陽光発電に有効に利用できると共に、施工後の太陽電池のメンテナンスをも容易に行うことができる太陽電池付き屋根構造に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、太陽電池システムの社会的重要性は広く認識されるに至っているが、建築物の屋根面に複数の太陽電池パネルを設置し、その太陽電池によって発電した電力を照明や空調などの生活資源として使用している。

【0003】

このような太陽電池パネルは、設置面積が太陽電池の発電量に直結することは言うまでもなく、屋根面に対して最大限の設置面積を確保されるものであった。
一方で、太陽電池はその表面がガラス等で覆われているため飛来物による破損等、汚れによる発電効率の低下、電気機器などの故障等によって、メンテナンスや交換等も必要になるものであった。
そこで、特許文献１などには、予め施工後の太陽電池の保守・点検を行うメンテナンスを想定し、太陽電池に隣接状にメンテナンス作業用の足場（保守点検作業用通路）を設けた構造が提供されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４２１６３９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、前記特許文献１の構造では、太陽電池の敷設領域に隣接させて作業用の足場（保守点検作業用通路）が設けられているため、この保守点検作業用通路分だけ太陽電池の敷設領域が狭くなっていた。また、太陽電池の表面の凸部は、滑り止めには効果を有するが、作業者自体の重量を負担できないので、有効な手法ではなかった。

【0006】

そこで本発明は、着脱自在のステップや安全設備等の外設資材により、屋根面を太陽光発電に有効に利用できると共に、施工後の太陽電池のメンテナンスをも容易に行うことができる太陽電池付き屋根構造を提案することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記に鑑み提案されたもので、流れ勾配を有する屋根上に、流れ方向に沿う複数の縦桟と、隣り合う前記縦桟に跨る着脱自在の外設資材と、が取り付けられる太陽電池付き屋根であって、前記縦桟は、開口が設けられた上面部と、該上面部の裏面側に形成される中空空間とが備えられ、前記外設資材として、前記中空空間に配される固定部と、該固定部から前記開口より表出する脚状部と、該脚状部の先端に設けられる架設部と、が備えられていることを特徴とする太陽電池付き屋根構造に関するものである。
なお、前記外設資材は、常時取り付けられているものではなく、例えば太陽電池の敷設時や施工後のそのメンテナンス等には取り付けられており、太陽光が照射される時点においては取り除かれている。

【0008】

また、本発明は、前記太陽電池付き屋根構造において、前記外設資材として、太陽電池パネルの取付前後を含む施工の安全設備が用いられ、その取付基端が前記開口に装着可能な前記固定部であり、安全帯が前記脚状部であることを特徴とする太陽電池付き屋根構造をも提案する。
なお、前記安全設備は、屋根の先端に設置する鉛直状の支柱（安全柵）と、該支柱の傾倒を防ぐ安全帯と、を備え、前記安全帯は、前記支柱と前記開口との間に取り付けられている。

【発明の効果】

【0009】

本発明の太陽電池付き屋根構造は、流れ勾配を有する屋根上に、流れ方向に沿う複数の縦桟と、隣り合う縦桟に跨る着脱自在のステップや安全設備等の外設資材と、が備えられるので、屋根面を作業用の足場として利用することなく、屋根面を太陽光発電に有効に利用できると共に、施工後の太陽電池のメンテナンスをも容易に行うことができる。

【0010】

また、外設資材として、太陽電池パネルの取付前後を含む施工の安全設備が用いられ、その取付基端が開口に装着可能な前記固定部であり、安全帯が前記脚状部である場合、支柱と縦桟の開口との間に安全帯を連絡して長さを調整することで、支柱の傾倒が防止され、各支柱が鉛直状に立設されることで、作業者を落下等の事故から守る安全柵として機能させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】（ａ）施工例Ａの縦桟にステップ（外設資材）を取り付けた実施例１を示す正面図、（ｂ）その側断面図である。

【図2】（ａ）実施例１における施工例Ａの二列の縦桟（その下方に正面図を付記）及びその間に取り付けたステップ（外設資材）の平面図、（ｂ）その側面図、（ｃ）その正面図、（ｄ）そのステップを拡大して示す平面図、側面図、正面図、（ｅ）縦桟にステップを取り付けた状態を拡大して示す分解正面図である。

【図3】（ａ）実施例１における施工例Ａの縦桟にステップ（外設資材）を取り付けて太陽電池の施工後のメンテナンスを行う状態の正面図、（ｂ）その側断面図である。

【図4】施工例Ａの縦桟の水下端に安全設備（外設資材）を取り付けて落下防止用の安全柵として用いる実施例２を示す側面図である。

【図5】（ａ）施工例Ｂの縦桟が用いられた太陽電池の採光状態を示す実施例３の斜視図、（ｂ）この屋根構造の断面構造を示す断面図、（ｃ）それに用いられた縦桟及びカバー材を示す斜視図、（ｄ）縦桟の一部を拡大して示す斜視図、（ｅ）屋根材へ縦桟を受支する固定受具を固定する状態を示す斜視図である。

【図6】（ａ）実施例３における太陽電池のメンテナンス作業時の状態を示す斜視図、（ｂ）連結柱の斜視図（その側端面を付記）である。

【図7】施工例Ｂの縦桟の水下端に安全設備（外設資材）を取り付けて落下防止用の安全柵として用いる実施例４を示す側面図である。

【図8】（ａ）実施例４における施工例Ｂの縦桟にステップ（外設資材）を架け渡した状態を示す平面図、（ｂ）縦桟に中央にステップを、その左右に太陽電池を取り付けた状態を示す正面図、（ｃ）左側に太陽電池を、その右側に三つの縦桟に亘るステップが取り付けられた状態の正面図、（ｄ）縦桟にステップが取り付けられた状態の側面図及びステップの足場が位置調整可能であることを示す斜視図、（ｅ）屋根に縦桟が取り付けられた状態を拡大して示す正面図である。

【図9】実施例５における施工例Ｂの縦桟の水下端に安全設備（外設資材）を取り付けた状態を示す斜視図である。

【図10】実施例５における太陽電池の採光状態を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

本発明の太陽電池付き屋根構造は、流れ勾配を有する屋根上に、流れ方向に沿う複数の縦桟と、隣り合う前記縦桟に跨る着脱自在の外設資材と、が備えられ、前記縦桟は、開口が設けられた上面部と、該上面部の裏面側に形成される中空空間とが備えられ、前記外設資材として、前記中空空間に配される固定部と、該固定部から前記開口より表出する脚状部と、該脚状部の先端に設けられる架設部と、が備えられていることを特徴とする。

【0013】

前記屋根としては、流れ勾配を有し、強度や雨仕舞い性等の特性を備えるものであれば新設又は既設を問うものではなく、その形式（横葺き又は縦葺き）等についても、何等限定するものではない。

【0014】

また、前記太陽電池（ソーラーセル）についても、特にその構成及び形状を限定するものではなく、多結晶，単結晶，アモルファス等のシリコン系、化合物系、有機系などどのような太陽電池を用いてもよい。例えば近年提案されたアモルファスシリコン、又は微結晶シリコンを用いる薄膜シリコン太陽電池は、大量生産し易く、軽量で、フレキシブルな（可撓性を有する）パネルを造ることができる。
この太陽電池パネルは、太陽電池の表面に透光性を有する強化ガラスや透明樹脂などの保護材で被覆して耐久性や耐候性が付与されているが、前述のように飛来物による破損等、汚れによる発電効率の低下、電気機器などの故障等によって、メンテナンスや交換等も必要であった。

【0015】

前記屋根上には、流れ方向に沿うように複数の縦桟が配設され、隣り合う前記縦桟に跨るように着脱自在にステップや安全設備等の外設資材と、が取り付けられている。

【0016】

前記縦桟は、開口が設けられた上面部と、該上面部の裏面側に形成される中空空間とを有する部材であり、着脱自在の外設資材が取り付けられる部材である。開口については、後述する図示実施例（実施例１，２）では流れ方向に所定の間隔を隔てた複数の開孔であり、後述する図示実施例（実施例３，４）では長さ方向に連続する開口条であるが、外設資材を着脱自在に取り付けらればよい。
なお、流れ方向に沿うように複数の縦桟が前記屋根上に適宜間隔を隔てて略平行状に配設されるが、この縦桟としては、太陽電池の側端に配置される側方縦桟や、太陽電池の裏面側に配置される裏側縦桟等の複数種が想定される。そのうち、側方縦桟は、太陽電池の側端を支持する支持材を兼ね、特に施工後の太陽電池のメンテナンスに有効であり、裏側縦桟は、太陽電池の裏面を受支する受下地材を兼ね、特に太陽電池の敷設作業に有効である。

【0017】

前記外設資材は、前述のように隣り合う縦桟に跨る着脱自在の部材であって、具体的には作業者の安全を確保（補助）する設備を指す。
この外設資材として、後述する図示実施例（実施例１）では縦脚部と該縦脚部と直交状の横脚部とからなる（Ｌ字状の）取付脚部が備えられるステップが用いられ、横脚部が縦桟の開口（複数の開孔）から上面部の裏面に沿うように係合状に装着可能である。
このステップについては、中空の棒状パイプ材が屈曲加工され、Ｌ字状の取付脚部と、隣り合う縦脚部間に架設状に形成される横踏枠とが備えられている。そのため、このステップの取付脚部（横脚部）を前記縦桟の開口に挿入すると共に中空空間に配設されるように取り付けることで、上面部の裏面に沿うように係合状に装着可能である。
このように取り付けられたステップは、横踏枠が縦脚部の上端に位置するので、該横踏枠を足場として、太陽電池パネルの施工作業、或いは施工後の太陽電池の点検保守等のメンテナンス作業を容易に行うことができる。特にメンテナンス作業を、太陽電池表面の上方から行うことができるので、極めて作業効率が高いものとなる。

【0018】

また、前記外設資材として、後述する図示実施例（実施例２）では屋根の先端に設置する鉛直状の支柱と、該支柱の傾倒を防ぐた安全帯と、を備える安全設備が用いられ、その安全帯は、支柱と開口（複数の開孔又は連続する開口条）との間に取り付けられていればよい。例えば安全帯の先端を複数の開孔に取り付ける場合には、前述のステップのＬ字状の取付脚部を備える取付材を併用すれば、後述する図示実施例（実施例２）に示すように複数の開孔に引っ掛け状に取り付けることができる。また、例えば安全帯の先端を連続する開口条に取り付ける場合には、頭部が中空空間に配置される取付具（ボルト材及びナット）を併用すれば、後述する図示実施例（実施例３）に示すように連続する開口条に締着状に取り付けることができる。
このように安全設備は、複数の安全帯が前記縦桟の開口に着脱自在に取り付けられるので、安定に支柱を立設でき、横柵や支柱が、作業者を落下等の事故から守る安全柵として機能する。

【0019】

なお、前述のように縦桟としては、太陽電池の側端を支持する支持材を兼ねる側方縦桟、太陽電池の裏面を受支する受下地材を兼ねる裏側縦桟等の複数種が想定されるが、必ずしも両方が用いられなくてもよく、何れか一方が用いられていれば良い。
また、前述のように外設資材として、ステップや安全設備等が用いられるが、当該外設資材は着脱自在であるから、必要時に容易に取り付けられて各種作業を補助し、使用後に取り外して採光の邪魔にならない。

【0020】

そして、本発明の太陽電池付き屋根構造は、流れ勾配を有する屋根上に、流れ方向に沿う複数の縦桟と、隣り合う縦桟に跨る着脱自在のステップや安全設備等の外設資材と、が備えられるので、屋根面を太陽光発電に有効に利用できると共に、施工後の太陽電池のメンテナンスをも容易に行うことができる。

【0021】

また、外設資材として、太陽電池パネルの取付前後を含む施工の安全設備が用いられ、その取付基端が開口に装着可能な前記固定部であり、安全帯が前記脚状部である場合、支柱と縦桟の開口との間に安全帯を連絡して長さを調整することで、支柱の傾倒が防止され、各支柱が鉛直状に立設されることで、作業者を落下等の事故から守る安全柵として機能させることができる。

【実施例0022】

図１（ａ），（ｂ）は、流れ勾配を有する屋根１上に、当該図面には図示していない太陽電池を施工する過程において、複数の縦桟２と着脱自在の外設資材であるステップ３Ａとを取り付けた状態を示している。
なお、この実施例１における屋根１は、図１（ｂ）では右方から左方へ流れる勾配を有し、複数の横葺き屋根材１Ａが敷設された強度や雨仕舞い性等の特性を備えるものであって、各屋根材１Ａの裏面側には断熱材１Ｃが配設され、一つおきの屋根材１Ａに表面から沿わせる上方金具１ｂ１と、裏面側から沿わせる下方金具１ｂ２と、これらを一体化させる固着具１ｂ３と、からなる支持金具１Ｂが配設され、隣り合う屋根材１，１の係合強度を補強している。

【0023】

縦桟２は、図２（ａ），（ｂ）に示すように流れ方向（図では上下方向）に所定の間隔を隔てた複数の開口（開孔）２１０が設けられた上面部２１と、該上面部２１の裏面側に形成される中空空間２２とが備えられる構成（以下、施工例Ａの縦桟という）である。この実施例１では、縦桟２は断面Ω字状の長尺材である本体２Ａに、側面部２３，２３と中空空間２２とが形成されている。なお、この開孔２１０は長孔状であり、その水下側の端縁には起立状の規制片２１１が設けられている。
また、この縦桟２は、図２（ｅ）に示すように本体２Ａが固定具２ｂ等を用いて固定されており、符号２ｃは固定受具、２ｄは筒状のスペーサ、２ｅは左右に凹状部分を備える支持体、２ｆは締着具、２ｇはボルトである。そして、支持体２ｅの裏面から立設させたボルト２ｇに、スペーサ２ｄ及び固定受具２ｃを貫通させた状態で締着具２ｆを締め付けることにより、固定受具２ｃが支持体２ｅに一体的に固定され、この固定受具２ｃに本体２Ａを被せた状態で固定具２ｂ，２ｂが装着されて一体的に固定されている。

【0024】

また、ステップ３Ａは、図２（ｃ），（ｄ）に示すように隣り合う前記縦桟２，２に跨って設けられ、縦脚部３１１と該縦脚部３１１と直交状の横脚部３１２とからなる取付脚部３１が備えられる構成である。この実施例１では、図２（ｄ）に拡大して示すようにステップ３Ａが中空状の棒状パイプ材の屈曲加工品であり、左右に設けられた取付脚部３１，３１と、水下側へ続いて上方へとＬ字状に延在させた脚状部（延在片）３２，３２を介し、これら延在片３２，３２間に架設状に形成される二重横棒状の架設部（横踏枠）３３と、が備えられている構成である。

【0025】

そのため、ステップ３Ａの取付脚部３１の横脚部３１２の先端を、縦桟２の開孔２１０に上方から挿入すると共に、中空空間２２に配設されるように取り付けることで、上面部２１の裏面に沿うように係合状に装着することができる。
なお、ステップ３Ａの縦脚部３１１より水下側に横踏枠３３が設けられているため、このステップ３Ａには自重にて水下側へズレ落ちようとする力が働くが、縦脚部３１１が縦桟２の規制片２１１に当接する状態でズレ落ちることがない。

【0026】

次に、図３（ａ），（ｂ）は、太陽電池４Ａ施工後のメンテナンスを行う状態を示している。なお、見易くする観点から、図３（ａ）の左側には太陽電池を図示していないし、その右側及び図３（ｂ）にはステップを図示していない。
この太陽電池４Ａは、その表裏両面に透光性を有する強化ガラス等の保護材が被覆されているボード状であり、平面視矩形状に形成されており、隣り合う太陽電池４Ａ，４Ａは断面Ｕ字状の取付部材４Ｂにて連結されている。
そのため、ステップ３Ａの横踏枠３３より低い位置に太陽電池４Ａの表面が位置するので、図４に示すように作業者Ｐは横踏枠３３を足場として太陽電池４Ａの点検、保守等のメンテナンス作業を行うことができる。

【0027】

なお、前述の図１（ａ），（ｂ）では、複数の縦桟２にステップ３Ａを着脱自在に取り付けた状態であることを太陽電池を図示せずに説明したが、太陽電池４Ａを図示した状態が、図３（ａ）の右側のようになる。即ちステップ３Ａの横踏枠３３より低い位置に太陽電池４Ａを施工するので、作業者は横踏枠３３を足場として太陽電池４Ａを傷つけることなくその施工を行うことができる。

【0028】

この実施例１においては、外設資材としてステップ３Ａを用いたが、このステップ３Ａは着脱自在であるから、必要時に取り付けておけばよく、それ以外には取り外しておくようにしてもよい。そのため、太陽光が照射される際には、ステップ３Ａを取り外して屋根面を有効に利用することができる。

【0029】

このように施工される実施例１の太陽電池付き屋根構造では、流れ勾配を有する屋根１上に、流れ方向に沿う複数の縦桟２と、隣り合う縦桟２，２に跨る着脱自在のステップ３Ａである外設資材と、が備えられるので、屋根面を太陽光発電に有効に利用できると共に、太陽電池４Ａの配設の施工にも施工後の太陽電池４Ａのメンテナンスをも容易に行うことができる。
言い換えれば、この実施例１における縦桟２は、太陽電池４Ａの側端に配置される側方縦桟としても、太陽電池４Ａの裏面側に配置される裏側縦桟としても利用できる。そのため、裏側縦桟として、太陽電池４Ａの裏面を受支する受下地材としても、太陽電池４Ａの側端を支持する支持材としても有効である。

【実施例0030】

図４に示す実施例２における安全設備５について説明する。
この安全設備５は、屋根１の軒先端に設置する鉛直状の支柱５Ａと、該支柱５Ａの傾倒を防ぐ安全帯５Ｂとを備え、この安全帯５Ｂは、支柱５Ａと前記施工例Ａの縦桟２の開口（開孔）２１０との間に取り付けられている。
支柱５Ａは、左右方向に所定間隔を隔てて立設される複数の鋼材であり、その支柱５Ａの上端と縦桟２の開孔２１０とを連絡する安全帯５Ｂは線状材であり、隣り合う支柱５Ａ，５Ａ間には複数の部材（５ｆ１～５ｆ４）からなる横柵５Ｆが架設されている。

【0031】

なお、この支柱５Ａの立設については、縦桟２の水下端に延設状に固定した底辺バー５Ｃ及びその長さの途中から傾斜状に固定された斜辺バー５Ｄにて三角形を形成するように固定されている。
これらのうち、底辺バー５Ｃは、支柱５Ａの下端に固定具５ｉにてその水下端が固定され、その水上端が縦桟２の軒先端にＬ状材を含む固定体５ｇを介して固定され、その長さ方向に複数の固定孔５ｃ０が形成されている。また、斜辺バー５Ｄは、その上端が支柱５Ａの途中に回動自在に留め付けられ、その下端が適宜箇所の固定孔５ｃ０に留め具５ｈにて固定され、上部バー５ｄ１及び下部バー５ｄ２を締着具５ｄ３にて、長さ調整可能に連結されている。
そのため、鉛直状に立設させた支柱５Ａと、縦桟２の水下端から屋根勾配に沿って配設された底辺バー５Ｃとの間に、斜辺バー５Ｄを架設すると共に長さ調整することで、底辺バー５Ｃ及び支柱５Ａのそれぞれの角度を安定に維持することができる。

【0032】

また、横柵５Ｆについては、それぞれ中空のパイプ材等で形成される横架バー５ｆ１，５ｆ２が、それぞれ支柱５Ａの外側に固定された保持具５ｆ３，５ｆ４に平行状に保持されることで、支柱５Ａに架設状に横柵５Ｆを取り付けることができる。
この横柵５Ｆを含む安全設備５は、屋根面の水下端に形成されるため、作業者Ｐが屋根面から落下することなく安全に作業できる。
なお、支柱５Ａの傾倒を防ぐ安全帯５Ｂの水上側の先端が、縦桟２の開口２１０に取り付けられた状態については図示していないが、前述のステップ３Ａの取付脚部３１を備える取付材を固定しておく構造を採用できる。但し、その取付脚部の横脚部は、前述のステップ３とは異なり、水上側から水下側へ向くように中空空間２２に配設され、要するに取付脚部が開孔２１０に対して引っ掛け状に取り付けられていればよい。

【0033】

この実施例２においては、外設資材として安全設備５を用いたが、この安全設備５は着脱自在であるから、必要時に取り付けておけばよく、それ以外には取り外しておくようにしてもよい。そのため、太陽光が照射される際には、安全設備５を取り外して屋根面を有効に利用することができる。

【0034】

このように施工される実施例２の太陽電池付き屋根構造では、流れ勾配を有する屋根１上に、流れ方向に沿う複数の縦桟２と、隣り合う縦桟２，２に跨る着脱自在の安全設備５である外設資材と、が備えられるので、屋根面を太陽光発電に有効に利用できると共に、太陽電池４Ａの配設前後の作業において、作業者Ｐの安全に好適に利用できる。
また、この実施例２における安全設備５は、その取付基端が開孔２１０に装着可能であるため、支柱５Ａと縦桟２の開孔２１０との間に安全帯５Ｂを連絡して長さを調整することで、支柱５Ａの傾倒が防止され、各支柱５Ａが鉛直状に立設されることで、作業者Ｐを落下等の事故から守る安全柵として機能させることができる。