JP2011058216A - 設備設置用架台 - Google Patents

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Haruyuki Sekine
治之 関根
Takashi Shokuzawa
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Abstract

【課題】防水層等が形成された屋根に、所定の取付け強度が確保しつつ簡便に架台を設置すると共に、漏水の危険性が少ない架台を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の架台は、下地50の外表面に上層52、54が敷設された屋根80に、設備を設置するための架台であって、アンカー60を挿通する挿通孔36が形成されて、アンカー60を挿通孔36に挿通して上層52、54に打込むことにより、上層に固定される基板30と、基板30の上面全体を覆う防水シート56と、基板30に立てられて、防水シート56を貫通して防水シート56から突出し、設備を支持する支持柱20と、支持柱20に取付けられ、支持柱20が貫通した防水シート56の貫通孔57の周辺端部58を基板30に向けて押圧する押え具40と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、屋根に設備を設置するための架台に関し、さらに詳しくは複数の層、例えば防水層や断熱層が敷設された屋根に太陽光発電装置等の設備を設置するための架台に関する。
近年、地球環境問題に対する関心の高まりに伴い、既存のビルや工場の屋上に自然エネルギを利用した太陽光発電装置等の設備を設置するケースが増加している。そのため、屋根に太陽光発電装置を取付ける様々な方法が考案されてきた。例えば、特許文献1には、折板屋根にねじ止めされた固定台に取付けられる太陽光発電装置および取付け方法が示されている。また、特許文献2には、太陽光パネルと、太陽光パネルの端部に取付けられたカバー部材とカバー部材の一部が載置される固定用架台と、固定用架台に係止された状態でカバー部材および固定用架台を挟持する挟持部材とを備えた太陽光発電装置が開示されている。通常、特許文献1および2に示されるように、太陽光発電装置を屋根に設置する場合、太陽光発電装置の太陽光パネルはその傾斜角度の調整や取外しができるよう、架台やレール等を介して固定される。
図6に、従来の方法を用いて屋根に固定された架台110を示す。屋根180は押えコンクリート150上に断熱層152および防水層154が敷設されることにより防水処理されている。架台110はコンクリート製のブロックであり、従来は、架台110の上面から複数のアンカー160を押えコンクリート150に達するまで打込むことにより、架台110を屋根180に固定していた。
特開2001−295438号公報 特開2007−266446号公報
従来のように、屋根180の防水層154上に架台110を直接載置し、架台110をアンカー160を用いて固定すると、アンカー160が防水層154を貫通するので貫通孔130が形成される。そのため、架台110と防水層154との隙間から雨水等が浸水し、貫通孔130から断熱層152や押えコンクリート150まで漏水する危険性があった。また、架台110は防水層154上に直接的に配置されているので、経年により防水層154に損傷が発生し漏水につながるケースがあった。また、屋根の改修時において防水層154を再度敷設するには、架台110を一旦撤去するので施工に手間が掛かかるという課題があった。架台110を撤去せず防水層154を敷設する場合でも、防水層154を複数の架台110の位置や形状、寸法に合わせて、正確に加工しなくてはならず施工が困難になるという課題があった。
一方、特許文献1に開示された太陽光発電装置の取付け方法は、ねじ止めにより設備を折板屋根に固定する方法であり、また、特許文献2に開示された太陽光発電装置もボルト等を用いて架台を屋根に固定している。特許文献1または2に示された固定方法および装置においても、ねじやボルトを差し込む貫通孔を防水層に形成するので、従来の方法と同様、漏水する危険性があった。
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、防水層等が形成された屋根に、所定の取付け強度を確保しつつ簡便に架台を設置すると共に、漏水の危険性が少ない架台を提供することを目的とする。
上述の目的を達成するために、本発明に係る架台は、下地の外表面に上層が敷設された屋根に、設備を設置するための架台であって、アンカーを挿通する挿通孔が形成されて、前記アンカーを前記挿通孔に挿通して前記上層に打込むことにより、前記上層に固定される基板と、前記基板の上面全体を覆う防水シートと、前記基板に立てられて、前記防水シートを貫通して該防水シートから突出し、前記設備を支持する支持柱と、前記支持柱に取付けられ、前記支持柱が貫通した前記防水シートの貫通孔の周辺端部を前記基板に向けて押圧する押え具と、を備えることを特徴とする。
また、上述の目的を達成するために、本発明に係る架台は、前記基板の下面に設けられ、前記上層に形成された挿通孔を通過して前記下地の外表面に到達し、前記下地の外表面上に直接前記基板を支持する柱状の基板支持部をさらに備えたことを特徴とする。
また、上述の目的を達成するために、本発明に係る架台は、前記基板支持部が、前記基板の下面に取付けられた高ナットと、前記高ナットに螺合するボルトとからなり、前記ボルトを回すことによって前記基板支持部の長さを変更可能にしたことを特徴とする。
また、上述の目的を達成するために、本発明に係る架台は、前記防水シートは塩ビシートであり、前記基板は塩ビ被覆されており、前記基板の上面と前記塩ビシートの下面とを溶融することで、前記基板と前記防水シートとを溶着することを特徴とする。
上述した本発明に係る架台によれば、アンカーを用いて架台の基板を上層に取付けるので、充分な取付け強度を確保しつつ、架台を設置することができると共に、基板の上面全体を覆う防水シートにより、基板に形成された挿通孔を塞ぐので、雨水等の浸水を防止することができる。さらに、支持柱が貫通した防水シートの貫通孔の周辺端部を、支持柱に取付けられた押え具により押圧するので、防水シートのめくれを防止すると共に、支持柱と防水シートとの取り合い(接合部分)を保護し、漏水する危険性を減少させることができる。
また、本発明に係る架台によれば、下地の外表面に到達する基板支持部を備えることにより、架台や設備等からの荷重と経年とによって発生する上層のへこみを防止することができ、架台が傾くことなく設備を安定して設置することができる。
本発明に係る架台の第一実施形態を示した断面図である。 図1の架台を示す斜視図である。 図1の架台を屋根に固定し、太陽光発電装置を設置した状況を示す図である。 本発明に係る架台の第二実施形態を示した断面図である。 従来の架台の設置方法を示す図である。
(第一実施形態)
以下、本発明の架台の第一実施形態について、図を参照しながら説明する。図1は、本発明に係る架台10の第一実施形態を示す断面図である。図2は、図1に示した架台10の斜視図である。図3は、本実施形態の架台10を屋根80に固定し、太陽光発電装置82を設置した状況を示す図である。
本実施形態に係る架台10は、図3に示すように、屋根80に太陽光発電装置82を取付けるための架台である。屋根80上には複数の架台10が固定されており、さらにレール84が複数の架台10をわたって架設されている。そして太陽光発電装置82は、屋根80に対して所定の角度を保ちつつレール84上に設置されている。
また、本実施形態の架台10を設置する屋根80は、図1に示すように、断熱露出防水工法により防水処理された屋根であって、押えコンクリート50を下地とし、その外表面に断熱層52(上層の一例)、さらにその外表面に塩ビシートからなる防水層54(上層の一例)が敷設されている。本実施形態では下地を押えコンクリート50としているが、下地はRC(鉄筋コンクリート)、PC(プレキャストコンクリート)であっても構わない。
また、屋根80は断熱層52と塩ビシートからなる防水層54とにより防水処理(塩ビシート防水)されているが、それ以外の防水処理、例えば、アスファルト防水、アスファルト断熱防水またはウレタン防水によって構築された屋根に対しても、本発明に係る架台を設置することができる。なお、太陽光発電装置82や屋根80の構造は一般的なものであるので、その詳細な説明は省略する。
架台10の構成について説明する。架台10は、図1および図2に示すように、防水層54上に固定される基板30と、基板30の略中央において基板30の上面に対して垂直に立てられレール84等の設備を支持する支持柱20と、基板30の上面全体を覆う防水シート56と、防水シート56を押える押え具40とから構成されている。なお、架台10は耐久性、耐候性を考慮すると金属製であることが望ましく、本実施形態の架台10はステンレス鋼により作製されている。以下、架台10の構成要素について順に説明する。
基板30は、図2に示すように、矩形の平面形状を有する板状の部材であり、複数本のアンカー60により防水層54上に固定されている。具体的には、基板30の四隅に挿通孔36が形成されており、アンカー60を挿通孔36に挿通して、アンカー60を防水層54に打込むことによって、基板30は防水層54に固定されている。アンカー60の打込みは一例であり、挿通孔36にビスを挿通してビス止めすることにより、基板30を防水層54に固定してもよい。
また、基板30の中央にアンカー60を挿通する挿通孔37形成されている(図1参照)。アンカー60を後述する支持柱固定部25の中空部25aおよび挿通孔37を挿通することにより、基板30の中央においてアンカー60を防水層54に打込んでもよい。
機械固定方法による取付け強度について説明する。通常、一本のアンカー60を打込むことにより、架台10は3000Nの荷重に対応することができる。そのため、4本のアンカー60により架台10を固定すれば、架台10は12000Nまでの任意の荷重に対応することが可能である。また、基板30の中央に一本のアンカー60をさらに追加して5本とすれば、架台10は15000Nまでの任意の荷重に対応することができる。
次に支持柱20について説明する。前述のように支持柱20は設備を支持する柱状の部材であって、基板30の中央において、基板30の上面に対し垂直に立てられている。本実施形態の支持柱20は、設備が載置され直接的に設備に接触する天板21と、天板21の下面中央より下方に向けて設けられ、後述する支持柱本体24に連結して天板21を支持する天板支持部22と、天板支持部22の位置を固定する天板固定用ナット23と、少なくとも両端部においてねじ切りされている支持柱本体24と、基板30の上面中央において、基板30の上面に対し垂直に立てられている支持柱固定部25とから構成されている。
天板21は板状の部材であって、図2に示すように、本実施形態の天板21は円形の平面形状を有する平板により形成されている。天板21の平面形状は、特に限定されるものではなく、取付けられる設備に応じて変更されうる。
天板支持部22は、天板21を支持する部材であり、天板支持部22はその上方端部において溶接により天板21と接合している。天板支持部22は、図1に示すように、中空部22aが形成された筒状の部材であり、天板支持部22は、中空部22aにおいてねじ切りされた高ナットにより実現されている。そのため、天板支持部22の下方端部に、支持柱本体24の上方端部を螺合することにより、支持柱本体24と連結することができる。また、架台10が屋根80に固定された後でも、天板支持部22を回転することにより支持柱20全体の高さH1を調整することが可能である。これにより、例えば、複数の架台10をわたるレールを設置する場合、屋根80が不陸であっても、支持柱20の高さH1を調整することにより、天板21の高さを揃えることができる。そして、支持柱20の高さH1を調整した後、天板固定用ナット23を締め付けることで、天板支持部22の位置を固定する。
支持柱本体24は、少なくとも両端部においてねじ切りされた柱状の部材であり、上方端部のねじ部を天板支持部22の雌ねじに螺合し、下方端部のねじ部を後述する支持柱固定部25の雌ねじに螺合して、天板支持部22と支持柱固定部25とを連結する。支持柱本体24は図2に示すように、全体に亘ってねじ切りされてもよい。
支持柱固定部25は、支持柱本体24を支持する部材であり、基板30の上面中央において、基板30の上面に対し垂直に立てられている。支持柱固定部25は、その下方端部において溶接により基板30と接合している。支持柱固定部25は、図1に示すように、中空部25aが形成された筒状部材であり、支持柱本体24と連結するよう、中空部25aは雌ねじにねじ切りされている。そのため、支持柱本体24の下方端部を、支持柱固定部25の上方端部から中空部25aに螺合することにより、支持柱本体24を固定することができる。
次に、防水シート56について説明する。本実施形態の架台10はアンカー60により防水層54上に固定された後、基板30の上面に防水シート56が貼付けられる。防水シート56には、予め支持柱20の支持柱固定部25の外径と略同じ大きさの貫通孔57が形成され、貫通孔57に支持柱固定部25を通して、防水シート56が基板30の上面に貼付けられている。防水シート56が貼付けられた後、シール材59が貫通孔57の周辺端部、すなわち、支持柱固定部25と基板30との取り合い(接合部分)に塗布され、貫通孔57からの浸水を防止する。シール材59の材料は、例えば変性シリコンシールである。防水シート56を基板30の上面に貼付けることによって、防水シート56が基板30の四隅に形成され挿通孔36を塞ぎ、アンカー60によって形成された断熱層52や押えコンクリート50の孔への漏水を防止する。
防水シート56は、基板30の上面を完全に覆うように貼付けられている。特に、基板30の端部から雨水が浸水しないよう、防水シート56が基板30からはみ出した部分においては、防水層54と防水シート56とを接着剤等を用いて完全に貼付ける。防水シート56の大きさは、少なくとも基板30の全体を覆い、パッチ張りすることが可能な大きさであればよい。防水シート56を防水層54と同様に屋根全体に敷設し、防水シート56を新規の防水層として形成してもよい。
次に、押え具40について説明する。押え具40は、防水シート56に形成された支持柱20を通す貫通孔57の周辺端部58を、基板30に向けて押圧する部材である。本実施形態の架台10に設けられた押え具40は、図1および図2に示すように、支持柱20の支持柱固定部25の外周を取り囲むように設けられた部材であって、押え具固定用ナット41、テーパー部42、筒部43および鍔部44により構成されている。
筒部43は中空部43aが形成された円筒形の部材であり、中空部43aは支持柱固定部25を完全に収容するよう形成されている。筒部43の上方端部には、図1および図2に示すように、テーパー部42が設けられている。テーパー部42は、円錐台の形状を有し、その中央部には支持柱本体24を挿通する挿通孔42aが形成されている。支持柱本体24を挿通孔42aに通し、押え具固定用ナット41を締め付けることにより、押え具40を固定することができる。また、押え具固定用ナット41によって、テーパー部42と支持柱本体24との間にできる隙間を塞ぎ、中空部43aへの浸水を防ぐことができる。
また、筒部43の下方端部には、半径方向外側に向かって広がる鍔部44が設けられている。押え具40は鍔部44を有することにより、より広い面積でもって防水シート56の周辺端部58を押圧することができ、中空部43aへの浸水を防止する。
押え具40は、基板30の上面に防水シート56が敷設された後、支持柱固定部25を押え具40の中空部43aに収容して、テーパー部42の挿通孔42aに支持柱本体24を挿通して取付けられる。そして、押え具固定用ナット41を締め付けることにより、押え具40は支持柱20に固定され、鍔部44が防水シート56の貫通孔57の周辺端部を押圧する。これによって、押え具40は防水シート56のめくれ上がりを防ぐと共に、外部からの浸水を防止することができる。また、押え具40は、支持柱固定部25と防水シート56との取り合いに塗布されたシール材59(変性シリコンシール)を保護することができ、取り合いの水密性と耐久性を向上させる。
本実施形態に係る架台10は、押え具40を用いることによって、機械的に防水シート56を押圧して浸水を防いでいる。そのため、次期の屋根改修工事においては、押え具40を一旦、取り外して新規の防水層(または新規の防水シート)を敷設して、再度押え具40を取付けるだけで、簡便且つ確実な防水処理をすることができる。
防水シート56に塩ビシートを用いた場合の、架台10の基板30に防水シート56を貼付ける方法について説明する。防水シート56に塩ビシートを用いる場合、金属製の基板30との接着力を確保するため、予め基板30を塩ビフィルムまたは塩ビゾル(ペースト塩ビ)により被覆しておく。基板30を塩ビ被覆することにより、基板30と塩ビシートとの接着を、接着剤による接着方法か、溶剤により溶着する接着方法か、またはプレスによる接着方法を用いて行うことができる。本実施形態では、防水シート56と基板30とを、溶剤を用いて溶着させることにより貼付けている。また、パッチ張りにより防水シート56を貼付ける場合、防水層54と防水シート56との取り合い(接合部分55)は、塩ビ樹脂を溶剤により軟化させたシール材(カットバックしたシール材)を塗布することにより水密性を確保している。本実施形態では、塩ビシートと接着力を確保するために基板を塩ビ被覆しているが、防水シートが他の材料によるシートである場合は、その材料と接着力の高い材料で基板を被覆するのがよい。
架台10を、上述のアンカー等を用いた固定工法に加えて、接着剤を用いた接着工法により固定してもよい。すなわち、架台10の基板30の下面に接着剤を塗布して防水層に直接貼付けて固定する。アンカー等を用いた固定工法のみでは、基板30と防水層54との間に隙間が発生する可能性があるが、接着工法を併用することによりその隙間を埋めることができ、漏水を防止することができる。
本実施形態は、アンカー等を用いた固定工法によって防水層54に固定する架台10であるが、屋根80全体おいては、漏水に備え補修しやすい部位に本実施形態の架台10を用い、他の部分においては、接着工法のみを用いて架台を防水層に固定してもよい。接着工法のみを用いて固定する場合はアンカー60を打込むことがないので、防水層に孔を開ける箇所を減少させ漏水懸念を軽減することができる。
次に、屋根の改修時における施工方法について述べる。従来、屋根の改修時において防水層54上に固定された架台は取り除かれるか、取り除かれない場合であっても防水層を架台の平面形状にあわせて加工する必要があった。本実施形態の架台10を用いれば、屋根の改修時に、架台10を屋根から取り除く必要がなく、防水シート56の上から新規の防水層を敷設するか防水シートを貼付けることにより改修することができる。すなわち、改修する際、新規の防水層や防水シートの加工は支持柱20を通す貫通孔を形成するだけでよく、新規の防水層や防水シートを敷設した後、押え具40を用いて貫通孔の周辺端部を押圧するよう再度取付けるだけで改修することができる。そのため、従来のブロックからなる架台を屋根に固定した場合と比較すると容易に新規の防水層や防水シートを屋根に敷設することができる。
以上、第一実施形態に係る架台10について、図1〜図3を用いて説明した。本実施形態の架台10は、アンカー60を用いて、防水層54が敷設された屋根80に強固に固定すると共に、架台10の基板30の上面に防水シート56を貼付けることにより、アンカー60を打込むことにより形成された孔からの浸水を防止している。また、基板30に立てられた支持柱20により設備を取付けることから、防水シートに所定の大きさの貫通孔を形成するだけでよく、従来のブロックからなる架台と比較して施工性を向上させている。また、支持柱20に押え具40を設けて、防水シート56の貫通孔57の周辺端部58を押圧することにより、外部からの浸水を防止すると共に、押え具40は防水シート56と支持柱20の取り合いに塗布したシール材59を保護することができ、取り合いの水密性および耐久性を向上させる。
(第二実施形態)
次に、本発明による第二実施形態について、図4を用いて説明する。以下、第二実施形態の架台11について、上述した第一実施形態の架台10との相違点を中心に説明する。
図4は、第二実施形態の架台11を示した断面図である。
本実施形態の架台11は、第一実施形態の架台10と比較すると、基板30の下面に、基板支持部70をさらに備えていることが異なっている。他の構成要素は、架台10と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
本実施形態の架台11は、第一実施形態の架台10と同様に、防水層54にアンカー60を打込むことで固定される架台であり、基板30と、基板30に立てられた支持柱20と基板30の上面に貼付けられた防水シート56と、支持柱20に取付けられた押え具40とを備え、押え具40は防水シート56を押圧している。
本実施形態の架台11は、さらに基板30の下面に基板支持部70を備えていることが第一実施形態の架台10と異なっている。
断熱層52は通常、発泡材などから形成されており荷重が掛かると、経年によりへこみが発生する危険性がある。特に、設備等が取付けられた架台が屋根上に固定された場合、通常より大きい荷重が掛かるので、へこみが発生しやすく、架台が傾く危険性があった。そのため、太陽光パネルの傾斜角度が変化して正常に太陽光発電装置が稼働しなくなる可能性がある。
本実施形態の架台11は、上述の課題に対応するため、基板30の下面にへこみ防止用の基板支持部70を備えている。すなわち、へこみの発生は、断熱層52が設備の荷重によって圧縮されることが主な原因であることから、本実施形態の架台11は、圧縮され難い押えコンクリート50に荷重の一部を掛けることにより、断熱層52のへこみを防止している。具体的には、防水層54と断熱層52とを貫通する挿通孔76を下地である押えコンクリート50の外表面50aまで形成する。そして、基板30の下面から下方に向けて設けられた柱状の基板支持部70を挿通孔76に通過させて、基板支持部70の下方端部を押えコンクリート50の外表面50aに到達させる。これにより、基板支持部70が、押えコンクリート50の外表面50a上から直接基板30すなわち架台11を支持するようになる。
下地である押えコンクリート50は、設備の荷重により圧縮され難いので、押えコンクリート50により支持された架台11は押えコンクリート50の外表面50aから一定の高さH2(=基板支持部70の長さL)に維持することができる。
なお、架台11を屋根に固定する際、予めドリルを用いて基板支持部70を挿通するための挿通孔76を、防水層54と断熱層52とに形成しておく。その際、防水層54を貫通する孔が形成されるが、アンカーを挿通する孔と同様、固定後に基板30に貼付けられる防水シート56によって塞がれるので、雨水等が浸水する危険性は低い。
次に、基板支持部70の構成について説明する。本実施形態の架台11に取付けられた基板支持部70は、高ナット72とボルト74とにより構成されている。高ナット72とボルト74とで構成することにより、基板支持部70の長さLを変更可能にしている。高ナット72は、その中空部73を基板30に形成された挿通孔38に合わせて、基板30の下面から下方に延びるよう固定されており、高ナット72の上方端部と基板30の下面とは溶接により接合されている。ボルト74は、その上部に六角穴75が形成された頭部のないボルトであって、高ナット72の下方端部において螺合している。ボルト74の上部に六角穴75を設けることで、基板30を防水層54に固定した後あっても、基板30の上方から挿通孔38および高ナット72の中空部73に六角レンチを挿入して、ボルト74を回すことにより、基板支持部70の長さLを調整することができる。
屋根によって、断熱層および防水層の厚さH2も異なり、必要とする基板支持部70の長さLも異なる。本実施形態の基板支持部70はボルト74を回すことによって長さを変更可能であり、架台11をアンカーにより固定した後も、長さLを調整してボルト74の下方端部を押えコンクリート50の外表面50aに接触させ、確実に荷重を押えコンクリート50に掛けることができる。
以上、代表的な実施形態を挙げて本発明の架台について説明した。しかしながら、本発明はこの実施形態のみに限定されるものではなく、例えば、実施形態において架台の基板は矩形の平面形状を有していたが、基板は円形の平面形状を有してもよい。また、本実施形態の基板支持部は高ナットとボルトから構成されその長さが調整可能であるが、防水層と断熱層と厚さが予め定められている場合は、長さが固定された金属製の棒を基板の底面に溶接することにより実現してもよい。また、図では一つの基板支持部により基板を支持していたが、複数の基板支持部が基板の下面に設けられて、複数の基板支持部によって基板を支持してもよい。
10、11 架台
20 支持柱
21 天板
22 天板支持部
23 天板固定用ナット
24 支持柱本体
25 支持柱固定部
30 基板
36、37、38 挿通孔
40 押え具
41 押え具固定用ナット
42 テーパー部
43 筒部
44 鍔部
50 押えコンクリート
52 断熱層
54 防水層
56 防水シート
57 貫通孔
60 アンカー
70 基板支持部
72 高ナット
74 ボルト
80 屋根
82 太陽光発電装置
84 レール

Claims (4)

  1. 下地の外表面に上層が敷設された屋根に、設備を設置するための架台であって、
    アンカーを挿通する挿通孔が形成されて、前記アンカーを前記挿通孔に挿通して前記上層に打込むことにより、前記上層に固定される基板と、
    前記基板の上面全体を覆う防水シートと、
    前記基板に立てられて、前記防水シートを貫通して該防水シートから突出し、前記設備を支持する支持柱と、
    前記支持柱に取付けられ、前記支持柱が貫通した前記防水シートの貫通孔の周辺端部を前記基板に向けて押圧する押え具と、
    を備えることを特徴とする、架台。
  2. 前記基板の下面に設けられ、前記上層に形成された挿通孔を通過して前記下地の外表面に到達し、前記下地の外表面上に直接前記基板を支持する柱状の基板支持部をさらに備えた、請求項1に記載の架台。
  3. 前記基板支持部は、前記基板の下面に取付けられた高ナットと、前記高ナットに螺合するボルトとからなり、前記ボルトを回すことによって前記基板支持部の長さを変更可能にした、請求項2に記載の架台。
  4. 前記防水シートは塩ビシートであり、
    前記基板は塩ビ被覆されており、
    前記基板の上面と前記塩ビシートの下面とを溶融することで、
    前記基板と前記防水シートとを溶着する、請求項1に記載の架台。
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