JP2014141842A - 太陽電池パネル設置構造体及びその形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】架台脚部を固定するためのボルト数を大幅に減らし、防水層を損傷して雨漏りが発生するおそれを少なくすると共に、ボルト孔の位置出し作業、及びボルト孔の穿孔作業を軽減する。
【解決手段】太陽電池パネル設置構造体は、コンクリート製基礎ブロックと、該ブロック上に脚部を固定される架台と、該架台上に支持される太陽電池パネルを有し、前記基礎ブロックが、固定金具を介して設置面に固定され、該固定金具は、ボルト穴Ａと、ボルト穴Ｂを有し、該ボルト穴Ａにおいて前記ブロックにボルト固定され、該ボルト穴Ｂにおいて前記設置面にボルト固定され、該設置面に固定するボルトは、設置面に穿孔し接着剤を充填したボルト孔に植設されたアンカーボルトである。
【選択図】 図４

Description

本発明は、建物の屋上スラブなどの設置面に設置する、太陽電池パネル設置構造体、及びその形成方法に関する。

建物の屋上に太陽電池パネルを設置する場合、金属製の架台をコンクリート製屋上スラブに固定し、この架台により太陽電池パネルを支持することが行われている。下記特許文献１は、このような太陽電池パネル設置構造体の例が示されている。金属製の架台で太陽電池パネルを支持した場合、風圧荷重に耐えるため、架台の脚部がボルトによりコンクリート製屋上スラブに固定される。なお、太陽電池パネルにかかる風圧荷重は、ＪＩＳ Ｃ ８９５５に規定されている。

また、架台の脚部をコンクリート製の基礎に固定することが考えられる。この場合、コンクリート製基礎の重量によって風圧荷重に抵抗するため、屋上のコンクリートスラブにボルト穴を開ける必要がなく、防水層を損傷することはないが、コンクリート製基礎の重量は非常に大きい（通常、スラブの許容積載荷重よりも大きい）ため、スラブがこの重量に耐えられず現実的でない。

特開２０１２−１０４７５６号公報

金属製の架台を用いる場合、風圧荷重のほぼすべてを、屋上スラブに植設したボルトで持ちこたえるため、非常の多くのボルトを用いなければならい。
屋上のコンクリートスラブには、防水層が設けられており、防水層が屋上の表面に露出している露出防水と、防水層の上に防水押さえ層としてシンダーコンクリート等の層を設ける場合がある。

露出防水の場合、太陽電池パネルの架台脚部をスラブに固定するに際し、スラブ及び表面の防水層にボルト孔を穿設するので、多くのボルトを用いる場合は防水層を損傷して雨漏りが発生するおそれが大きくなる。また、ボルト孔の位置出し作業やボルト孔の穿孔作業に多くの労力を費やさなければならない。

表面に防水押さえ（シンダーコンクリート）層を設けた場合、シンダーコンクリートは通常のコンクリートに比べて強度が非常に弱く、ボルトの引抜強度も非常に弱いので、さらに多数のボルトを設けなければならず、ボルト孔の位置出し作業やボルト孔の穿孔作業に更に多くの労力を費やさなければならない。

本発明は、架台脚部を固定するためのボルト数を大幅に減らし、防水層を損傷して雨漏りが発生するおそれを少なくすると共に、ボルト孔の位置出し作業、及びボルト孔の穿孔作業を軽減することを課題とするものである。

〔請求項１〕
本発明は、コンクリート製基礎ブロックと、
該ブロック上に脚部を固定される架台と、
該架台上に支持される太陽電池パネルを有し、
前記基礎ブロックが、固定金具を介して設置面に固定され、
該固定金具は、ボルト穴Ａと、ボルト穴Ｂを有し、
該ボルト穴Ａにおいて前記ブロックにボルト固定され、
該ボルト穴Ｂにおいて前記設置面にボルト固定され、
該設置面に固定するボルトは、設置面に穿孔し接着剤を充填したボルト孔に植設されたアンカーボルトであることを特徴とする太陽電池パネル設置構造体である。

基礎ブロックの総重量は、スラブの許容積載荷重よりも少ない範囲でなるべく重くすることが望ましい。太陽電池パネルの風圧荷重の一部は基礎ブロックの重量が負担するが、重量の不足分を、基礎ブロックを設置面に固定するボルトが負担するので、屋上スラブ等の設置面に植設するボルト数は、基礎ブロックを用いない場合に比べて格段に少なくてよく（例えば３分の１以下）、防水層を損傷して雨漏りが発生するおそれが少なくなると共に、ボルト孔の位置出し作業、及びボルト孔の穿孔作業が大幅に軽減される。

架台は、太陽電池パネルを支持するものであれば、どのような形状でもよい。

〔請求項２〕
また本発明は、前記設置面と固定金具の間に、開口部を有するスペーサ板が挿入され、該スペーサ板の開口部が前記ボルト孔の上に位置し、該開口部及びボルト孔内に前記接着剤が満たされている請求項１に記載の太陽電気パネル設置構造体である。

コンクリート製屋上スラブ等の設置面のボルト孔、及びスペーサ板の開口部に接着剤が満たされるので、
屋上スラブ等の設置面の上の雨水が、防水層にあけたボルト孔から防水層の下側に入り込むおそれがなく、ボルト孔による雨漏りが完全に防止される。

〔請求項３〕
また本発明は、前記基礎ブロックが、複数個を一体的に連結可能である請求項１又は２に記載の太陽電池パネル設置構造体である。

基礎ブロックを連結することにより、基礎ブロックの総重量を容易に調整できる。このような基礎ブロックとしては、例えば、特許第４８０８５４３号公報に開示されているものを用いることができる。

〔請求項４〕
また本発明は、請求項２に記載の太陽電気パネル設置構造体を形成する方法であって、
設置面にボルト孔を穿孔するステップと、
該穴の上に開口部が位置するようにスペーサ板を設置面上に載置するステップと、
該スペーサ板上に固定金具を載置するステップと、
固定金具のボルト穴Ｂから、前記ボルト孔及び開口部内に接着剤を注入するステップと、
アンカーボルトを前記ボルト孔に植設し接着剤を硬化させると共に該アンカーボルトにナットを螺着して固定金具を設置面に固定するステップを有することを特徴とする太陽電池パネル設置構造体の形成方法である。

本発明方法により、ボルト孔が接着剤により完全に塞がれると共に、防水層のボルト孔周囲が接着剤に覆われるので、雨水が、防水層にあけたボルト孔から防水層の下側に入り込むおそれがなく、ボルト孔による雨漏りが完全に防止される。

本発明は、太陽電池パネルの風圧荷重の一部は基礎ブロックの重量が負担し、重量の不足分を、基礎ブロックをコンクリート製屋上スラブ等の設置面に固定するボルトが負担するので、設置面に植設するボルト数は、基礎ブロックを用いない場合に比べて格段に少なくてよく、防水層を損傷して雨漏りが発生するおそれが少なくなると共に、ボルト孔の位置出し作業、及びボルト孔の穿孔作業が大幅に軽減される。

太陽電池パネル設置構造体の概略斜視図である。 太陽電池パネル設置構造体の側面図である。 図２の基礎ブロック部分の拡大図である。 基礎ブロック及び固定金具の斜視図である。 基礎ブロックの側面図である。 基礎ブロックの上面図である。 固定金具の斜視図である。 固定金具の屋上スラブへの固定方法の説明図である。 固定金具の屋上スラブへの固定方法の説明図である。 固定金具の屋上スラブへの固定方法の説明図である。 固定金具の屋上スラブへの固定方法の説明図である。 固定金具の屋上スラブへの固定方法の説明図である。 固定金具の他例の説明図である。 基礎ブロックを重ねて連結一体化した断面説明図である。

図１〜４は、太陽電池パネル設置構造体を示している。この設置構造体において、太陽電池パネルＳは、鋼製の架台２に支持される。架台２は脚部２０及びその上端に設けられたフレーム状の梁部２２により組み立てられている。脚部２０の下端には、板材を断面Ｕ字状に折り曲げた底板２１が固定されている。架台２の脚部２０はコンクリート製の基礎ブロック３に載置、固定されている。基礎ブロック３はコンクリート製屋上スラブ（設置面）に固定される。

本例の場合、基礎ブロック３は、２個ずつ、連結版３６で連結一体化されている。基礎ブロック３は、図４に示すように、固定金具４によって屋上スラブに固定される。架台２の脚部２０は、図３に示すように、底板２１を介して、ボルト２３及びナット２４により基礎ブロック３に固定される。

基礎ブロック３は、図５，６に示すように、概略直方体形状をなし、上面に２本の溝３０が形成されている。溝３０はブロックの長手方向に平行で、両端側面に開口している。溝３０の底部にはアルミ型材若しくは樹脂成型材のスライドレール３１が埋め込まれている。溝３０、スライドレール３１内は、ワッシャーを嵌めたボルト２３がスライドできるようになっている。ボルト２３の頭部及びワッシャーはスライドレール３１内をスライドする。ボルト２３は架台の脚部（底板）を固定するためのもので、スライドすることにより、任意の位置で架台脚部を固定できる。脚部の固定は、底板２１のボルト穴（図示せず）にボルト２３の先端を挿入し、ナット２４で固定する。

基礎ブロック３の上面には、アンカーナット３４が２箇所埋設されている。これは、基礎ブロックを連結するときに、連結板を固定するボルトを螺着するためのものである。
また、基礎ブロック３には、上面から下面に貫通する貫通孔３５が２個設けられている。これは、基礎ブロックを上下に複数段重ねて連結一体化するときに、重ねたブロックをボルトで縫って一体化するためのものである。

図１４は、基礎ブロック３を２段重ねて連結一体化した例である。上部のボルト３５ａと下部のボルト３５ｂを中間のナット３５ｃで連結し、下部のボルト３５ｂの下端をナット３５ｄで締め付けることで、上段の基礎ブロックと下段の基礎ブロックを一体化している。なお、図中の符号３５ｅはスプリングワッシャー、３５ｆはワッシャー、３５ｇはワッシャー、３５ｈはワッシャー、３５ｉはスプリングワッシャーである。同様にして、基礎ブロックを何段でも連結一体化できる。

基礎ブロック３の側面には、アンカーナット３３が２個埋設されている。これは、固定金具４を基礎ブロック３に固定するボルト４５を螺着するため（図４）、及び連結板３６で２個のブロックを連結するときのボルト３７を螺着するため（図３）に用いられるものである。
また、基礎ブロック３の側面には手掛３２が凹設されている。

固定金具４は、図７に示すように、鉄板を折り曲げ加工したもので、水平部４０の一辺から垂直部４１が立設され、断面略Ｌ字形となっており、垂直部４１の垂直な一辺に折曲部４２が折り曲げ形成され、基礎ブロックのコーナー部に位置決めできるようになっている。

固定金具４の垂直部４１にはボルト穴Ａ（４３）が形成され、水平部４０にはボルト穴Ｂ（４４）が形成されている。ボルト穴Ａ，Ｂは長穴になっており、アンカーボルト４６の位置ずれに対応できるようになっている。

ボルト穴Ａ（４３）を介して、ボルト４５をアンカーナット３３に螺着し、固定金具４を基礎ブロック３の側面に固定する。
ボルト穴Ｂ（４４）を介して、屋上スラブに植設したアンカーボルト４６にナット４７を螺着し、固定金具４を屋上スラブに固定する。
これにより、基礎ブロック３が屋上スラブ上に固定される。

固定金具は、上記のものに限らず、基礎ブロックと屋上スラブを固定できるものであればどのようなものでも良い。
図１３に、固定金具の他例を示す。同図の固定金具６は、下水平部６０と、その一辺から起立する垂直部６１、及びその上端から水平に下水平部の反対側に延出する上水平部６２を有する。
上水平部６２にはボルト穴Ａが形成され、これを介して、基礎ブロック上面に埋設されたアンカーナット６３にボルト６４を螺着し、固定金具６を基礎ブロックに固定する。
下水平部６０にはボルト穴Ｂが形成され、これを介して、屋上スラブに植設したアンカーボルト４６にナット４７を螺着し、固定金具６を屋上スラブに固定する。
なお、同図において、符号１３は基礎ブロックの安定を良くするための敷きモルタルである。

次に、図８〜１２を参照して、固定金具４を屋上スラブ１に固定する方法を説明する。図８〜１２は、いずれも、左側に斜視図、右側に断面図を示している。
図８は、ハンマードリルを用いて、屋上スラブ１にボルト孔１１を穿設した状態である。屋上スラブ１の表面には、防水層１０が設けられている（露出防水）。したがって、ボルト孔１１は防水層にも穴を開けていることになる。

その後、図９に示すように、ボルト孔１１の上にリング状のスペーサ板５を載置する。このとき、スペーサ板の開口部５０がボルト孔１１の上に位置するように、言い換えると、ボルト孔１１が開口部５０の中に完全に入るようにする。スペーサ板５の材質は、プラスチック、ゴム、金属、木材など自由であるが、特に、ブチルシート、軟質プラスチックなどが適当である。厚さは３〜１０ｍｍ程度が適当である。開口部５０の径はボルト孔１１の径の２倍〜５倍程度が適当である。スペーサ板５の外径は、特に制限はない。

その後、図１０に示すように、ボルト孔１１及び開口部５０内に接着剤１２を注入する。このとき、接着剤の液面がスペーサ板５の上面よりやや下方になるようにすることが望ましい。アンカーボルトをボルト孔に挿入したときに液面が上昇するからである。上昇した液面が固定金具４の水平部４０の上面とほぼ等しくなることが最も望ましい。

その後、図１１に示すように、スペーサ板５０の上に固定金具４の水平部４０を載置する。このとき、同図に示すように、固定金具を基礎ブロックに取り付けていない状態であっても良いし、既に取り付けた状態であっても良い。

次に、図１２に示すように、ボルト穴Ｂからアンカーボルト４６をボルト孔１１内に挿入する。これにより、接着剤１２の液面が上昇し、ボルト穴Ｂ（４４）を満たして固定金具４の水平部４０の上面とほぼ同じ高さになる。アンカーボルトには、予め、ナット４６を螺着しておくことが望ましい。その後、接着剤が硬化することによって、固定金具が完全に屋上スラブの上に固定される。

本発明の実施にあたっては、必要なアンカーボルトの数Ｎを算定することが望ましい。そのためには、設置面に固定したアンカーボルトの耐引抜強度を事前に実験により求めておく必要がある。

必要なアンカーボルトの数Ｎを算定に際しては、先ず、基礎ブロック３の総重量Ｂを、設置面の許容積載荷重Ｌよりもやや小さく、例えば、安全率を見て０．６〜０．８Ｌ程度に設定する。次に、ＪＩＳ Ｃ ８９５５に基づいて太陽電池パネルの風圧荷重Ｗを算定する。風圧荷重Ｗと基礎ブロックの総重量Ｂの差、Ｗ−Ｂよりもアンカーボルトの耐引抜強度の合計が大きければよい。１本のアンカーボルトの耐引抜強度をＴとすると、必要なボルト本数Ｎは次の通りである。
Ｎ＞（Ｗ−Ｂ）／Ｔ
安全率を考慮すると、例えば、必要なボルト本数Ｎ＝（１．１〜１．３）×（Ｗ−Ｂ）／Ｔとすることができる。
アンカーボルト（及び固定金具）は、各基礎ブロックにバランスよく配置されるように考慮する。

以上は、露出防水の場合について説明したが、防水層の上に防水押さえ層が形成されている場合も、同様に、本発明を適用できる。

Ｓ 太陽電池パネル
１ 屋上スラブ
１０ 防水層
１１ ボルト孔
１２ 接着剤
１３ 敷きモルタル
２ 架台
２０ 脚部
２１ 底板
２２ 梁部
２３ ボルト
２４ ナット
３ 基礎ブロック
３０ 溝
３１ スライドレール
３２ 手掛
３３ アンカーナット
３４ アンカーナット
３５ 貫通孔
３６ 連結板
３７ ボルト
４ 固定金具
４０ 水平部
４１ 垂直部
４２ 折曲部
４３ ボルト穴Ａ
４４ ボルト穴Ｂ
４５ ボルト
４６ アンカーボルト
４７ ナット
５ スペーサ板
５０ 開口部
６ 固定金具
６０ 下水平部
６１ 垂直部
６２ 上水平部
６３ アンカーナット
６４ ボルト

Claims (4)

1. コンクリート製基礎ブロックと、
   該ブロック上に脚部を固定される架台と、
   該架台上に支持される太陽電池パネルを有し、
   前記基礎ブロックが、固定金具を介して設置面に固定され、
   該固定金具は、ボルト穴Ａと、ボルト穴Ｂを有し、
   該ボルト穴Ａにおいて前記ブロックにボルト固定され、
   該ボルト穴Ｂにおいて前記設置面にボルト固定され、
   該設置面に固定するボルトは、設置面に穿孔し接着剤を充填したボルト孔に植設されたアンカーボルトであることを特徴とする太陽電池パネル設置構造体。
2. 前記設置面と固定金具の間に、開口部を有するスペーサ板が挿入され、該スペーサ板の開口部が前記ボルト孔の上に位置し、該開口部及びボルト孔内に前記接着剤が満たされている請求項１に記載の太陽電気パネル設置構造体。
3. 前記基礎ブロックが、複数個を一体的に連結可能である請求項１又は２に記載の太陽電池パネル設置構造体。
4. 請求項２に記載の太陽電気パネル設置構造体を形成する方法であって、
   設置面にボルト孔を穿孔するステップと、
   該穴の上に開口部が位置するようにスペーサ板を設置面上に載置するステップと、
   該スペーサ板上に固定金具を載置するステップと、
   固定金具のボルト穴Ｂから、前記ボルト孔及び開口部内に接着剤を注入するステップと、
   アンカーボルトを前記ボルト孔に植設し接着剤を硬化させると共に該アンカーボルトにナットを螺着して固定金具を設置面に固定するステップを有することを特徴とする太陽電池パネル設置構造体の形成方法。
   

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