屋根構造

【課題】屋根に偏荷重を掛けることなく、太陽電池パネルを設置することができる構造を提案する。
【解決手段】屋根の一部の領域に太陽電池パネル7及び屋根部材10が設置された発電領域があり、屋根の他の領域は防水機能を備えた屋根部材11が設けられている非発電領域であり、単位面積当たりの発電領域における太陽電池パネル7と、その付属品と、屋根部材10との合計重量と、非発電領域における屋根部材11の重量との差を、太陽電池パネルが設置されない領域における単位面積あたりの屋根部材11の重量の20パーセント以下に抑える構造とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、太陽電池パネルを設置した屋根の構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
放射能や二酸化炭素を排出しないエネルギー源として、太陽電池が注目されている。家庭用の太陽電池は、一般にパネル状であり、家屋の屋根に設置される場合が多い。
従来技術においては、例えば瓦屋根やスレート屋根の上に太陽電池パネルが設置されている(例えば、特許文献1)。即ち、粘土瓦やスレートが敷設された屋根の上に、太陽電池パネルが並べられている。この様に従来技術においては、太陽電池パネルの下に、瓦やスレート等の屋根部材が存在する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2011−166038号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、設置コストや必要な電力量、日当たり等の関係から、太陽電池パネルを屋根の一部にだけ設置する場合も多い。
例えば切妻屋根の様に、棟を境として2面の傾斜面を持つ屋根構造であれば、南側の傾斜面にだけ太陽電池パネルを設置している場合がある。
この様な構造の屋根では、二つの傾斜面に例えば粘土瓦が設置され、南側の傾斜面においては、粘土瓦の上に太陽電池パネルが設置されることとなる。
【0005】
従って、太陽電池パネルが設置された南側の傾斜面は、太陽電池パネルが設置されていない北側の傾斜面に比べて重い。そのため、屋根に偏荷重が掛かる。
ところで、木の柱は、上部からの荷重を受け続けると、経年的に縮むことが知られている。通常の日本家屋では、屋根の重さは均等であって場所によるばらつきが小さいから、どの位置の柱も均等に荷重を受け、均等に縮む。
ところが、太陽電池を例えば南側の傾斜面にだけ設置すると、屋根の南側を支える柱が、北側を支える柱に比べてより大きく縮む可能性がある。そのため、太陽電池を例えば南側の傾斜面にだけ設置すると、長期間の間に家に狂いが生じ、壁と柱の間に隙間ができたり、障子や襖が開きにくくなってしまったりすることが懸念される。
また、屋根の重さが場所によってばらつきが生じると、耐震強度が低下し、地震による倒壊のリスクが高くなる。
太陽電池は、最近になってから普及しだしたものであり、データは少ないもの、数十年先には、この様な偏荷重による問題が顕著になると予想される。
【0006】
そこで本発明は、屋根に偏荷重を掛けることなく、太陽電池パネルを設置することができる構造を提案するものである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記した課題を解決するための請求項1に記載の発明は屋根の一部の領域に太陽電池パネル及び必要に応じて屋根部材が設置された発電領域があり、屋根の他の領域は防水機能を備えた屋根部材が設けられている非発電領域であり、単位面積当たりの発電領域における太陽電池パネルとその付属品と前記屋根部材との合計重量と、非発電領域における屋根部材の重量との差は、太陽電池パネルが設置されない領域における単位面積あたりの屋根部材の重量の20パーセント以下であることを特徴とする屋根構造である。
【0008】
ここで「太陽電池パネルの付属品」とは、例えば太陽電池パネルを屋根に取り付けるための金具やレール等を含む。
本発明の屋根構造では、単位面積当たりの発電領域における太陽電池パネルとその付属品と前記屋根部材との合計重量と、非発電領域における屋根部材の重量との差を単位面積あたりの重量差を20パーセント以下に抑えている。
そのため屋根に掛かる偏荷重が小さく、長期に渡って使用しても、家に狂いが生じない。また、場所によってばらつきが生じにくいので、耐震性が高い。
【0009】
請求項2に記載の発明は、屋根の全面に防水機能を備えた屋根部材が設けられ、さらに屋根の一部の領域に太陽電池パネルが設置された屋根構造において、太陽電池パネルは屋根部材の上に設置されており、太陽電池パネルが設置された領域の屋根部材と、太陽電池パネルが設置されない領域の屋根部材は異なるものであり、
単位面積当たりの太陽電池パネルが設置された領域における太陽電池パネル及びその付属品と屋根部材との合計重量と、太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材の重量との差は、太陽電池パネルが設置されない領域における単位面積あたりの屋根部材の重量の20パーセント以下であることを特徴とする屋根構造である。
【0010】
本発明の屋根構造では、太陽電池パネルが設置された領域の屋根部材と、太陽電池パネルが設置されない領域の屋根部材に異なるものを採用している。そして単位面積あたりの重量差を20パーセント以下に抑えている。
そのため屋根に掛かる偏荷重が小さく、長期に渡って使用しても、家に狂いが生じない。また、場所によってばらつきが生じにくいので、耐震性が高い。
【0011】
また請求項3に記載の発明は、屋根は、直線状の棟を有し、当該棟を挟んで2又は4の傾斜面を有するものであり、少なくとも一つの傾斜面の略全域に太陽電池パネルが設置され、少なくとも他の一つの傾斜面には太陽電池パネルが設置されないことを特徴とする請求項1又は2に記載の屋根構造である。
【0012】
また請求項4に記載の発明は、太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材は粘土瓦であり、太陽電池パネルが設置された領域における屋根部材はスレートであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造である。
【0013】
請求項5に記載の発明は、太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材はスレートであり、太陽電池パネルが設置された領域における屋根部材は金属板であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造である。
【0014】
請求項6に記載の発明は、太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材は鉄板であり、太陽電池パネルが設置された領域における屋根部材はアルミ板であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造である。
【0015】
請求項7に記載の発明は、屋根に単位面積あたりの重量が異なる太陽電池パネルが混在し、必要に応じて前記太陽電池パネルの下に下部部材が存在し、単位面積当たりの太陽電池パネル及びその下部部材の合計重量の差が軽量側の合計重量の20パーセント以下であることを特徴とする屋根構造である。
【0016】
単位面積当たりの太陽電池パネル及びその下部部材の合計重量の差が軽量側の合計重量の20パーセント以下に抑えているため、屋根に掛かる偏荷重が小さく、長期に渡って使用しても、家に狂いが生じない。また、場所によってばらつきが生じにくいので、耐震性が高い。
【発明の効果】
【0017】
本発明の屋根構造は、屋根の重量バランスが良い。そのため長期間に渡って住みつづけても、狂いが少ない。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施形態の屋根構造を採用した家屋を南側から観察した斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図2】図1の家屋を北側から観察した斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図3】図1の家屋のA−A断面図とその部分拡大図である。
【図4】本発明の他の実施形態の屋根構造を採用した家屋の斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図5】図4の家屋のB−B断面図とその部分拡大図である。
【図6】本発明のさらに他の実施形態の屋根構造を採用した家屋の斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図7】図6の家屋のC−C断面図とその部分拡大図である。
【図8】本発明のさらに他の実施形態の屋根構造を採用した家屋の斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図9】図8の家屋のD−D断面図とその部分拡大図である。
【図10】本発明のさらに他の実施形態の屋根構造を採用した家屋の斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図11】本発明のさらに他の実施形態の屋根構造を採用した家屋の斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図12】本発明のさらに他の実施形態の屋根構造を採用した家屋の斜視図であり、太陽電池パネルをハッチングで示している。
【図13】寄棟の屋根構造を表す斜視図である。
【図14】本発明の寄棟の屋根構造を採用した場合の実施形態を表す説明図であり、太陽電池パネルの設置位置をハッチングで示している。
【図15】本発明の寄棟の屋根構造を採用した場合の他の実施形態を表す説明図であり、太陽電池パネルの設置位置をハッチングで示している。
【図16】本発明の寄棟の屋根構造を採用した場合のさらに他の実施形態を表す説明図であり、太陽電池パネルの設置位置をハッチングで示している。
【図17】本発明の寄棟の屋根構造を採用した場合のさらに他の実施形態を表す説明図であり、太陽電池パネルの設置位置をハッチングで示している。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下さらに本発明の実施形態について説明する。
本実施形態の家屋1は、切妻形状の屋根2を有するものである。即ち、本実施形態で採用する屋根構造は、その形態が切妻屋根であり、直線状の棟3を稜線とし、これを境に二つの傾斜面5,6を持つ。そして、南向きの傾斜面5に太陽電池パネル7が複数枚設置されている。
【0020】
屋根2は、いずれも屋根下地材8に屋根部材10,11が設置されたものであるが、本実施形態では、南側の傾斜面5と北側の傾斜面6では、設置されている屋根部材10,11が異なる。
即ち、南側の傾斜面5では、屋根部材10としてスレートが採用されているのに対し、北側の傾斜面6では、屋根部材11として粘土瓦が採用されている。
そのため南側の傾斜面5では、スレート13によって防水され、北側の傾斜面6では、粘土瓦15によって防水されている。
【0021】
そして北側の傾斜面6では、粘土瓦15の表面が直接露出しているのに対し、南側の傾斜面5では、スレート13の上に太陽電池パネル7が設置されている。
【0022】
ここで、太陽電池パネル7は、特に限定されるものではないが、本実施形態の太陽電池パネルは、所謂集積型太陽電池と称されるものを採用している。この太陽電池パネルは、例えばガラス基板に導電膜や半導体膜を積層し、これに複数の縦列の溝を設けて所定数の単体電池(太陽電池セル)を形成し、各太陽電池セルを電気的に直列接続したものなどを採用することができる。
【0023】
また太陽電池パネル7は、図示しないレール及び金具によって、スレート13の上部に少しの隙間を空けて設置されている。
【0024】
そして本実施形態では、南側の傾斜面5と北側の傾斜面6の単位面積あたりの重量が略等しい。
即ち、南側の傾斜面5を構成する、屋根部材10たるスレート13と、太陽電池パネル7および付属品たるレール(図示せず)、金具(図示せず)の単位面積あたりの合計重量と、北側の傾斜面6を構成する、粘土瓦15の重量とが略等しい。より具体的には、両者の差は、粘土瓦15の単位面積あたりの重量の20パーセント以内であり、より望ましくは、粘土瓦15の単位面積あたりの重量の10パーセント以内である。
なお、以下、理解を容易にするために、本実施形態では、屋根部材10及び太陽電池パネル7の付属品たるレール(図示せず)、金具(図示せず)をまとめて、下部部材とも称する。即ち、下部部材は、太陽電池パネル7と屋根下地材8との間に介在する部材を表し、屋根部材の有無は問わない。
例えば、傾斜面6上に屋根部材11として45kg/m2程度の粘度瓦を用いている場合、傾斜面5において、20kg/m2程度の太陽電池パネルを用いて、屋根部材10たるスレート13を選定し、太陽電池パネル7および付属品たるレール(図示せず)、金具(図示せず)の単位面積あたりの合計重量を40kg/m2程度に構成することが好ましい。
また、太陽電池パネル7及び下部部材の単位面積あたりの合計重量に合わせて、粘度瓦を選定してもよい。
【0025】
本実施形態の屋根構造を採用した家屋1は、屋根の重量バランスが良いので、柱が均等に縮み、長期間に渡って住み続けても狂いが少ない。
【0026】
以上説明した実施形態では、一方の傾斜面6上には、屋根部材11として粘土瓦15が敷設され、他方の傾斜面5上には、屋根部材11たるスレート13と太陽電池パネル7を敷設した例を説明したが、本発明は、この組み合わせに限定されるものではない。
要は、太陽電池パネル7の下に設けられる屋根部材を太陽電池パネル7が存在しない領域の屋根部材よりも軽くし、太陽電池パネル7とその下の屋根部材との重量を太陽電池パネル7が無い領域の屋根部材の重量に合わせればよい。
【0027】
他の組み合わせとしては、図4,図5に示す様に、一方の傾斜面20上に屋根部材としてスレート22を敷設し、他方の傾斜面21上には、屋根部材としての縦葺き状にトタン23と太陽電池パネル7を敷設してもよい。
この場合、例えば、屋根部材10として傾斜面20上に21kg/m2程度のスレート瓦を用いて、傾斜面20の単位面積当たりの重量が21kg/m2程度となっている場合、傾斜面21において、16kg/m2程度の太陽電池パネルを用い、トタン23を選定し、太陽電池パネル7および付属品たるレール(図示せず)、金具(図示せず)の重さを調節して、単位面積あたりの合計重量を21kg/m2程度に構成することが好ましい。
また、太陽電池パネル7及び下部部材の単位面積あたりの合計重量に合わせて、スレート瓦を選定してもよい。
【0028】
また図6,図7に示す様に、一方の傾斜面26上の屋根部材11がスレート27であり、他方の傾斜面30上の屋根部材10が鉄板等の金属板31であってもよい。
【0029】
さらには、一方の傾斜面を屋根部材11として鉄板で葺き、他方の傾斜面を屋根部材10としてアルミ板で葺くという様に、材質を変えて、重量バランスを確保してもよい。
【0030】
また、一方の傾斜面に、太陽電池パネルを瓦として用いられる当業者間で「建材一体型」と呼ばれる太陽パネルを用いてもよい。ここでいう「建材一体型」とは、瓦の機能を有した太陽電池を表し、瓦の機能とは、防水性能、防火性能などを表す。
【0031】
即ち、図8,図9のように一方の傾斜面40上の屋根部材が建材一体型の太陽電池パネル50であり、他方の傾斜面41上が金属板と太陽電池パネル7であってもよい。
このとき、傾斜面40上と傾斜面41上で単位面積あたりの重量が異なる太陽電池パネルが混在することとなり、単位面積当たりの太陽電池パネル及びその下部部材の合計重量の差が軽量側の合計重量の20パーセント以下とすることが好ましい。具体的には、建材一体型の太陽電池パネル50の合計重量と、金属板と太陽電池パネル7との合計重量との差が、太陽電池パネル50の合計重量の20パーセント以内となることが好ましく、より望ましくは、太陽電池パネル50の合計重量の10パーセント以内である。
この場合、例えば、傾斜面40上に屋根部材として20kg/m2程度の建材一体型の太陽電池パネル50を用いた場合、傾斜面41上において、16kg/m2程度の太陽電池パネルを用い、金属板を選定し、太陽電池パネル7および付属品たるレール(図示せず)、金具(図示せず)の重さを調節して、単位面積あたりの合計重量を20〜25kg/m2程度に構成することが好ましい。
また、太陽電池パネル7及び下部部材の単位面積あたりの合計重量に合わせて、建材一体型の太陽電池パネルを選定してもよい。
【0032】
また、双方の傾斜面上に敷き詰める屋根部材に同一の瓦を敷き詰め、瓦の一部のみを建材一体型の太陽電池パネル50に置換してもよい。
この場合、例えば、図10のように傾斜面51,52の双方に屋根部材10,11として20kg/m2程度のスレート瓦を敷設する場合、一方の傾斜面51のスレート瓦の一部を20kg/m2程度の建材一体型の太陽電池パネル50を選定して置換し、傾斜面51,52上の重さが均等になるように調節することが好ましい。
また、例えば、図11のように傾斜面55,56の双方に屋根部材10,11として40kg/m2程度の粘度瓦を敷設する場合、一方の傾斜面55の粘度瓦の一部を40kg/m2程度の建材一体型の太陽電池パネル50を選定して置換し、傾斜面55,56上の重さが均等になるように調節することが好ましい。
さらに、例えば、図12のように傾斜面60,61の双方に屋根部材10,11として30kg/m2程度のセメント瓦を敷設する場合、一方の傾斜面60のセメント瓦の一部を30kg/m2程度の建材一体型の太陽電池パネル50を選定して置換し、傾斜面60,61上の重さが均等になるように調節することが好ましい。
【0033】
以上説明した実施形態は、いずれも切妻形状の屋根を例にあげて説明したが、棟を挟んで4面の傾斜面を有する構造(寄棟)の屋根にも本発明を採用することができる。
具体的には、図13の屋根の傾斜面を南側から反時計回りに傾斜面A(南側),傾斜面B(東側),傾斜面C(北側),傾斜面D(西側)の4つに分別すると、太陽電池パネル7の敷設する組み合わせとしては、図14のハッチングのように傾斜面A上のみに太陽電池パネル7及び下部部材を敷設し、残りの傾斜面B〜D上には、太陽電池パネルを敷設せず屋根部材を敷設する構造としてもよい。
この場合、単位面積当たりの傾斜面A上の太陽電池パネル及び下部部材の合計重量を他の傾斜面B〜Dのそれぞれの単位面積当たりの傾斜面上の屋根部材の重量と等しくすることが好ましい。
【0034】
また、他の組み合わせとしては、図15のハッチングのように傾斜面A及びBに太陽電池パネル及び下部部材を敷設し、残りの傾斜面C,D上には、太陽電池パネルを敷設せず屋根部材のみを敷設する構造としてもよい。
この場合、単位面積当たりの傾斜面A,B上の太陽電池パネル及び下部部材の合計重量を他の傾斜面C,Dの単位面積当たりの傾斜面上の屋根部材の重量と等しくすることが好ましい。
また、他の組み合わせとしては、図16のハッチングのように傾斜面A及びDに太陽電池パネル7及び下部部材を敷設し、残りの傾斜面B,C上には、屋根部材のみを敷設する構造としてもよい。
この場合、単位面積当たりの傾斜面A,D上の太陽電池パネル及び下部部材の合計重量を他の傾斜面B,Cの単位面積当たりの傾斜面上の屋根部材の重量と等しくすることが好ましい。
また、他の組み合わせとしては、図17のハッチングのように傾斜面A,B,Dに太陽電池パネル7を敷設し、残りの傾斜面C上には、太陽電池パネル7を敷設せず屋根部材のみを敷設する構造としてもよい。
この場合、単位面積当たりの傾斜面A,B,D上の太陽電池パネル及び下部部材の合計重量を他の傾斜面Cの単位面積当たりの傾斜面上の屋根部材の重量と等しくすることが好ましい。
また、上記と同様、屋根部材間の組み合わせは、特に限定されない。
【0035】
またさらに、入母屋と称される構造、方形と称される構造、ノコギリ屋根、バタフライ型屋根等にも本発明を採用することができる。
【0036】
さらに陸屋根や方流れと称される様な、平面構造や一つの傾斜面だけを有する屋根にも本発明を採用することができる。例えば陸屋根であるならば、屋根の半分の領域をスレート葺きとし、残る領域を鉄板葺きとして、鉄板葺きの領域に太陽電池パネルを設置する。
【符号の説明】
【0037】
1 家屋
2 屋根
3 棟
5,20,26,40,51,55,60,A〜D 傾斜面
6,21,30,41,52,56,61,A〜D 傾斜面
7,50 太陽電池パネル
8 屋根下地材
10 屋根部材
11 屋根部材
13,22,27 スレート
15 粘土瓦
23 トタン
31 金属板

【特許請求の範囲】
【請求項1】
屋根の一部の領域に太陽電池パネル及び必要に応じて屋根部材が設置された発電領域があり、屋根の他の領域は防水機能を備えた屋根部材が設けられている非発電領域であり、
単位面積当たりの発電領域における太陽電池パネルとその付属品と前記屋根部材との合計重量と、非発電領域における屋根部材の重量との差は、太陽電池パネルが設置されない領域における単位面積あたりの屋根部材の重量の20パーセント以下であることを特徴とする屋根構造。
【請求項2】
屋根の全面に防水機能を備えた屋根部材が設けられ、さらに屋根の一部の領域に太陽電池パネルが設置された屋根構造において、
太陽電池パネルは屋根部材の上に設置されており、太陽電池パネルが設置された領域の屋根部材と、太陽電池パネルが設置されない領域の屋根部材は異なるものであり、
単位面積当たりの太陽電池パネルが設置された領域における太陽電池パネル及びその付属品と屋根部材との合計重量と、太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材の重量との差は、太陽電池パネルが設置されない領域における単位面積あたりの屋根部材の重量の20パーセント以下であることを特徴とする屋根構造。
【請求項3】
屋根は、直線状の棟を有し、当該棟を挟んで2又は4の傾斜面を有するものであり、少なくとも一つの傾斜面の略全域に太陽電池パネルが設置され、少なくとも他の一つの傾斜面には太陽電池パネルが設置されないことを特徴とする請求項1又は2に記載の屋根構造。
【請求項4】
太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材は粘土瓦であり、太陽電池パネルが設置された領域における屋根部材はスレートであることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造。
【請求項5】
太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材はスレートであり、太陽電池パネルが設置された領域における屋根部材は金属板であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造。
【請求項6】
太陽電池パネルが設置されない領域における屋根部材は鉄板であり、太陽電池パネルが設置された領域における屋根部材はアルミ板であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の屋根構造。
【請求項7】
屋根に単位面積あたりの重量が異なる太陽電池パネルが混在し、必要に応じて前記太陽電池パネルの下に下部部材が存在し、単位面積当たりの太陽電池パネル及びその下部部材の合計重量の差が軽量側の合計重量の20パーセント以下であることを特徴とする屋根構造。

【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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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【図17】
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【公開番号】特開2013−113011(P2013−113011A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−260589(P2011−260589)
【出願日】平成23年11月29日(2011.11.29)
【出願人】(000000941)株式会社カネカ (3,932)
【Fターム(参考)】