JP5724140B2 - 屋根防水構造体およびその敷設方法 - Google Patents

Description

本発明は、防水シート一体型の屋根防水構造体およびその敷設方法に関し、特に、太陽電池セルを有する屋根防水構造体およびその敷設方法に関する。

屋根面に防水シート一体型の屋根防水構造体が敷設されて構成されたものとして、屋根躯体上に断熱材が敷設され、その上に防水シート一体型の屋根防水構造体が敷設され、端部どうしが接合されて形成されたものが知られている（特許文献１）。

このような屋根構造においては、難燃性、とりわけ飛び火による延焼を防ぐ対策が要求される。他方、屋根防水構造体として、難燃性の向上や飛び火による延焼を防ぐことを目的として、太陽電池セルを封止する樹脂封止材に難燃化材を添加したＥＶＡ(Ethylene Vinyl Acetate copolymer)またはグラフト化ＰＥ(Polyethylene)を用いたものが知られている（特許文献２）。

特開２００７−０６７１３１号公報 特開２００４−２０７４６４号公報

しかしながら、このような難燃化を施した屋根防水構造体を防水シートと一体化し、屋根上の断熱材上に配置した構造とした場合、断熱材が延焼して飛び火するなど、飛び火による延焼を確実に防ぐことができるものとはいえなかった。

また難燃化を施した屋根防水構造体は、難燃剤として屋根防水構造体に影響を与えない添加剤を選択する必要があり、太陽電池の長期信頼性の面、また生産性の面で好ましくなかった。

本発明は上述のような課題に鑑みてなされたものであり、長期の信頼性や生産性を阻害することなく、飛び火による延焼を効果的に防止することができる、屋根防水構造体を提供するものである。

本発明の屋根防水構造体は、屋根や屋上などの躯体の上面に敷設される屋根防水構造体であって、躯体の上面に所定の間隙を介して敷設される複数の断熱材と、複数の断熱材の上面に敷設される不燃性繊維を含有する不燃絶縁層と、不燃絶縁層の上面に敷設される防水層と、断熱材の間隙の内部で配線される複数の電子部品セルが内蔵されていて防水層の上面に敷設される電子部品層と、を有する。

従って、本発明の屋根防水構造体では、断熱材と防水層との間に不燃絶縁層が位置するため、飛び火による燃焼が電子部品層と防水層とを貫通しても不燃絶縁層で停止されて断熱材まで到達することがない。

本発明の構造体敷設方法は、本発明の屋根防水構造体を屋根や屋上などの躯体の上面に敷設する構造体敷設方法であって、躯体の上面に所定の間隙を介して複数の断熱材を敷設し、不燃性繊維を含有する不燃絶縁層を複数の断熱材の上面に敷設し、防水層を不燃絶縁層の上面に敷設し、断熱材の間隙の内部で配線される複数の電子部品セルが内蔵されている電子部品層を防水層の上面に敷設する。

本発明の屋根防水構造体では、飛び火による燃焼が電子部品層と防水層とを貫通しても不燃絶縁層で停止されて断熱材まで到達することがない。このため、長期の信頼性や生産性を阻害することなく、飛び火による延焼を効果的に防止することができる。

本発明の実施の形態の屋根防水構造体の組立構造を示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ′断面を示す縦断側面図である。 図１のＢ−Ｂ′断面を示す縦断正面図である。 図１のＣ−Ｃ′断面を示す縦断正面図である。 図１のＤ−Ｄ′断面を示す縦断側面図である。 電子部品層である太陽電池層を形成するシート体を示す平面図である。 太陽電池セルの内部構造を示す縦断側面図である。

本発明の実施の一形態を図面を参照して以下に説明する。なお、本実施の形態では図示するように前後左右上下の方向を規定して説明する。しかし、これは構成要素の相対関係を簡単に説明するために便宜的に規定するものである。従って、本発明を実施する製品の製造時や使用時の方向を限定するものではない。

本実施の形態の屋根防水構造体１００は、図１ないし図５に示すように、屋根や屋上などの躯体１０の上面に敷設される。このため、屋根防水構造体１００は、躯体１０の上面に所定の間隙を介して敷設される複数の断熱材１１０と、複数の断熱材１１０の上面に敷設される不燃性繊維としてガラス繊維を含有する不燃絶縁層１２０と、不燃絶縁層１２０の上面に敷設される防水層１３０と、防水層１３０の上面に敷設されて断熱材１１０の間隙の内部で配線される複数の電子部品セルである太陽電池セル１４１が内蔵されている電子部品層である太陽電池層１４０と、を有する。

より具体的には、本実施の形態では、躯体１０は表面が前後方向で凹凸の金属屋根である下地デッキプレートからなるが、これはフラットデッキプレートや瓦棒、ＲＣ（reinforced concrete）やＡＬＣ（autoclaved light weight concrete）でもよい。

断熱材１１０は、前後方向に細長く上下方向に扁平で左右方向に一定幅の平板状のポリスチレンフォームからなり、複数が左右方向に所定の間隙１１１を介して躯体１０の上面に敷設されている。その厚さは２０〜１００ｍｍに形成されており、その表面にはアルミニウム箔、紙、ポリエチレン系樹脂フィルム、エチレン酢酸ビニル系樹脂フィルムなどの表面材が貼着されている。また、その間隙１１１の内面には金属層としてアルミニウムテープ１１２が被覆されている。

本実施の形態では、断熱材１１０はポリスチレンフォームを示したが、ポリエチレンフォーム、ウレタンフォーム、フェノールフォームなど、合成樹脂の発泡成形体であればよい。

なお、前後方向に配列された断熱材１１０の上面には目地テープ１１４が貼着されている。目地テープ１１４は、飛び火による延焼を抑制する観点から不燃性のアルミニウムを基材としたアルミニウムテープであるのが好ましい。また、図３および図４に示すように、断熱材１１０の下層には要所に補助鋼板１１５が配置されており、これがビス１１６で躯体１０に固定されている。

不燃絶縁層１２０と防水層１３０と太陽電池層１４０とは、各々がシート状に形成されており、断熱材１１０の上面に順番に敷設されている。図２および図３に示すように、不燃絶縁層１２０は、円盤固定金具１５１と長方形状の平板固定金具１５２とが不燃絶縁層１２０を押さえ止める態様で、ビス１５０によって躯体１０に固定されている。

不燃絶縁層１２０は、不燃性繊維を含有する樹脂シートからなり、不燃性繊維がシート状の不織布として形成されている。不燃性繊維はガラス繊維からなり、樹脂シートはポリエチレン系樹脂からなる。ガラス繊維は、質量７０ｇ／ｍ^２以上が樹脂シートに含有されている。

このようにガラス繊維が樹脂シートに質量７０ｇ／ｍ^２以上含有されているため、飛び火による火種を、不燃絶縁層１２０で効果的に阻止し、屋根面への燃え抜けを防止することができる。

不燃性繊維は施工性、経済性等を考慮すれば、ガラス繊維が好ましいが、ガラス繊維に制限されず、金属繊維、セラミック繊維なども用いることができる。不燃絶縁層１２０は、より具体的には、不燃性繊維の織布または不織布を芯材として、その両面または片面に樹脂シートを貼り合わせた構成となっている。

樹脂シートは、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル樹脂を成形したものが挙げられるが、ポリエチレンが好ましい。ポリエチレンとすることにより、軟質ＰＶＣ（(Polyvinyl Chloride)製の防水シートと接した際に、防水シートに含有される可塑剤の移行を確実に防止することができる。また、施工時の強度を維持する面からも好ましい。

さらには、不燃性繊維と樹脂シートとの接着性を向上させるために、不燃性繊維と樹脂シートとの層間には、接着層として、ＬＤＰＥ（低密度ポリエチレン）樹脂層を介在させることが好ましい。

また、上記の樹脂シートは断熱性を考慮して、ポリエチレン製の不織布とすることもできる。ポリエチレン製の不織布を用いることにより、縦横方向の伸びが抑えられ、不燃性繊維の伸びや破損を防ぐこともできる。なお、ポリエチレン製の不織布は、延伸してテープ状に成形したポリエチレンフィルムを二軸（縦横）もしくは三軸（縦・両斜め）の格子目状に配置して、その交点を接着したシートを芯材として、両面にポリエチレンフィルムをラミネートして得ることができる。

その他の不燃絶縁層１２０の形態として、不燃性繊維を短繊維（チョップドストランド）として、それを樹脂に含有させ、押出成形やカレンダー成形によりシート状に成形加工した樹脂シートを得ることができる。この場合の好ましい繊維の直径は６μｍから２４μｍである。

上述のような不燃絶縁層１２０は、図１および図３および図４に示すように、複数の断熱材１１０の間隙１１１の上面開口には位置せず、この複数の断熱材１１０の間隙１１１の上面開口は金属層であるアルミニウムテープ１１３で封止されている。

防水層１３０は、細長いシート状に形成されており、例えば、前後方向に細長く左右方向に複数を配列した下層と、左右方向に細長く前後方向に複数を配列した上層との、クロスした二層構造に形成されている。ここで、防水層１３０はＰＶＣ(Polyvinyl Chloride)からなる。ＰＶＣとすることで、その自己消火性により、飛び火による延焼を効果的に抑制することができる。

太陽電池層１４０は、図６に示すように、全体として前後方向に細長い長方形のシート状に形成されており、前後方向に細長い長方形の太陽電池セル１４１が、左右方向に二列、前後方向に四列、に配置されている。

太陽電池層１４０は、図７に示すように、ＰＶＣ(Polyvinyl Chloride)からなる防水シート１４７、酢酸ビニル系樹脂からなり積層構造の接着層１４２、フッ素系樹脂フィルムからなる裏面保護層１４３、ポリエチレンフィルムからなる下面封止材１４４、フィルム状のアモルファスシリコン系の太陽電池セル１４１、ポリエチレンフィルムからなる上面封止材１４５、フッ素系樹脂フィルムからなる表面保護層１４６、が積層された構造からなる。

このように太陽電池セル１４１の上面と下面とを封止している上面封止材１４５および下面封止材１４４は、太陽電池セル１４１の上面を封止する部分である上面封止材１４５の厚さが、０．３ｍｍ以下で総厚が０．７ｍｍ以下であり、より好ましくは、上面封止材１４５の厚さが０．３ｍｍで下面封止材１４４の厚さが０．４ｍｍである。

また別の形態としては、太陽電池層１４０は、ＰＶＣからなる防水シート１４７、酢酸ビニル系樹脂からなる下面封止材１４４、フィルム状のアモルファスシリコン系の太陽電池セル１４１、酢酸ビニル系フィルムからなる上面封止材１４５、フッ素系樹脂フィルムからなる表面保護層１４６、が積層された構造からなる。

このように太陽電池セル１４１の上面と下面とを封止している上面封止材１４５および下面封止材１４４は、それぞれの厚さが０．６ｍｍ以下であり、より好ましくは、それぞれの厚さが、０．４ｍｍである。

さらに、太陽電池層１４０は、図５に示すように、太陽電池セル１４１に配線されている出力端子ユニット１６１が下面に突設されており、これがコネクタ１６２やケーブル１６３で配線されている。このような出力端子ユニット１６１やケーブル１６３などは、断熱材１１０の間隙１１１を利用して挿通されている。

上述のような構成において、本実施の形態の屋根防水構造体１００は、最上層の太陽電池層１４０の複数の太陽電池セル１４１が太陽光を受光して発電する。このように発電された電力は、複数の断熱材１１０の間隙１１１に挿通されている出力端子ユニット１６１やケーブル１６３で外部に出力される。

この太陽電池層１４０は従来の一般的な太陽電池パネルとは相違して柔軟なシート状に形成されているため、その施工が容易である。しかも、その下層に位置する防水層１３０と不燃絶縁層１２０も柔軟なシート状に形成されているため、さらに施工が容易である。

そして、本実施の形態の屋根防水構造体１００は、断熱材１１０の上層として不燃性繊維がシート状の不織布として形成されている不燃絶縁層１２０が敷設されており、複数の断熱材１１０の間隙１１１の上面開口は不燃性のアルミニウムテープ１１３で封止されている。

さらに、太陽電池セル１４１のポリエチレンフィルムからなる上面封止材１４５の厚さが０．３ｍｍで下面封止材１４４の厚さが０．４ｍｍである。または、太陽電池セル１４１の酢酸ビニル系フィルムからなる下面封止材１４４および上面封止材１４５の厚さが、それぞれ０．４ｍｍである。

このため、本実施の形態の屋根防水構造体１００は、飛び火による燃焼が太陽電池層１４０と防水層１３０とを貫通しても、飛び火による燃焼を効果的に防止できることを本発明者は実験により確認した。

また、本実施の形態の屋根防水構造体１００は、専用の二層クロスの防水層１３０だけでなく、最上層の太陽電池層１４０にも防水シート１４７があるので、三重に防水シートが形成されることになり、その防水性能が良好である。なお、これらの防水シート層は、その端縁どうしが、溶剤、熱、接着剤等で溶着、融着、または接着されることで防水性が保たれる。

ここで、本実施の形態の屋根防水構造体１００の構造体敷設方法を以下に簡単に説明する。まず、躯体１０の上面に所定の間隙１１１を介して複数の断熱材１１０を敷設し、その内面および間隙１１１の上面にアルミニウムテープ１１２，１１３を貼着する。

つぎに、不燃性繊維を含有する不燃絶縁層１２０を複数の断熱材１１０の上面に敷設する。この不燃絶縁層１２０は前後方向に細長い矩形に形成されており、複数の断熱材１１０の間隙１１１の上面には配置されない。

つぎに、前述のように二層のクロスシートからなる防水層１３０を不燃絶縁層１２０の上面に敷設する。つぎに、太陽電池層１４０を防水層１３０の上面に敷設し、その複数の太陽電池セル１４１を断熱材１１０の間隙１１１の内部で配線する。各防水層は、その端縁どうしが、溶剤、熱、接着剤等で溶着、融着、または接着される。

このように敷設される屋根防水構造体１００では、不燃絶縁層１２０が前後方向に細長い複数のシート状に形成されているので、その施工が容易である。また、複数の断熱材１１０の間隙１１１の内部で太陽電池セル１４１を配線できるので、この配線も容易である。

なお、本発明は本実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で各種の変形を許容する。例えば、上記形態では不燃絶縁層１２０は前後方向に細長い矩形で複数の断熱材１１０の間隙１１１の上面開口には配置されず、この上面開口はアルミニウムテープ１１３で封止されることを例示した。

しかし、複数の断熱材１１０の間隙１１１の上面開口も不燃絶縁層１２０で封止されていてもよい。さらに、複数の断熱材１１０の間隙１１１の内部が別体の断熱部材で充填されていてもよい(ともに図示せず)。このような断熱部材は、断熱材１１０と同一のポリスチレンフォームやポリウレタンなどで形成することができる。

さらに、上記形態では不燃絶縁層１２０のガラス繊維が不織布として形成されていることを例示したが、織布として形成されていてもよい。また、短繊維（チョップドストランド）を充填材として樹脂シートに含有させたものであってもよい。また、上記形態では不燃性繊維はガラス繊維からなり、樹脂シートはポリエチレン系樹脂からなることを例示したが、これ以外の組み合わせも可能である。

なお、当然ながら、上述した実施の形態および複数の変形例は、その内容が相反しない範囲で組み合わせることができる。また、上述した実施の形態および変形例では、各部の構造などを具体的に説明したが、その構造などは本願発明を満足する範囲で各種に変更することができる。
以下、参考形態の例を付記する。
１．屋根や屋上などの躯体の上面に敷設される屋根防水構造体であって、
前記躯体の上面に所定の間隙を介して敷設される複数の断熱材と、
複数の前記断熱材の上面に敷設される不燃性繊維を含有する不燃絶縁層と、
前記不燃絶縁層の上面に敷設される防水層と、
前記断熱材の前記間隙の内部で配線される複数の電子部品セルが内蔵されていて前記防水層の上面に敷設される電子部品層と、
を有する屋根防水構造体。
２．各々がシート状に形成されている前記不燃絶縁層と前記防水層と前記電子部品層とが積層された構造からなる請求項１に記載の屋根防水構造体。
３．前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維を含有する樹脂シートからなる１．または２．に記載の屋根防水構造体。
４．前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維がガラス繊維からなり、前記樹脂シートがポリエチレン系樹脂からなる３．に記載の屋根防水構造体。
５．前記不燃絶縁層は、前記ガラス繊維が前記樹脂シートに質量７０ｇ／ｍ ^２ 以上含有されている４．に記載の屋根防水構造体。
６．前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維がシート状に形成されている１．ないし５．の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
７．前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維が不織布として形成されている６．に記載の屋根防水構造体。
８．複数の前記断熱材の前記間隙の上面開口には前記不燃絶縁層が配置されておらず、
前記不燃絶縁層が配置されていない複数の前記断熱材の前記間隙の上面開口が金属層で封止されている１．ないし７．の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
９．複数の前記断熱材の前記間隙の内面が金属層で被覆されている８．に記載の屋根防水構造体。
１０．複数の前記断熱材の前記間隙の上面開口が前記不燃絶縁層で封止されている１．ないし７．の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
１１．複数の前記断熱材の前記間隙の内部が別体の断熱部材で充填されている１．ないし７．の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
１２．前記電子部品層は、フィルム状の前記電子部品セルである太陽電池セルと、前記太陽電池セルの上面と下面とを封止するポリエチレンフィルムからなる封止材と、を有し、
前記封止材は、前記電子部品セルの上面を封止する部分の厚さが０．３ｍｍ以下で総厚が０．７ｍｍ以下である１．ないし１１．の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
１３．前記電子部品層は、フィルム状の前記電子部品セルである太陽電池セルと、前記太陽電池セルの上面と下面とを封止する酢酸ビニル樹脂フィルムからなる封止材と、を有し、
前記封止材は、前記電子部品セルの上面を封止する部分の厚さが０．６ｍｍ以下、および下面を封止する部分の厚さが０．６ｍｍ以下である１．ないし１１．の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
１４．１．ないし１３．の何れか一項に記載の屋根防水構造体を屋根や屋上などの躯体の上面に敷設する構造体敷設方法であって、
躯体の上面に所定の間隙を介して複数の断熱材を敷設し、
不燃性繊維を含有する不燃絶縁層を複数の前記断熱材の上面に敷設し、
防水層を前記不燃絶縁層の上面に敷設し、
前記断熱材の前記間隙の内部で配線される複数の電子部品セルが内蔵されている電子部品層を前記防水層の上面に敷設する、構造体敷設方法。

１０ 躯体
１００ 屋根防水構造体
１１０ 断熱材
１１１ 間隙
１１２ アルミニウムテープ
１１３ アルミニウムテープ
１１４ 目地テープ
１１５ 補助鋼板
１１６ ビス
１２０ 不燃絶縁層
１３０ 防水層
１４０ 太陽電池層
１４１ 太陽電池セル
１４２ 接着層
１４３ 裏面保護層
１４４ 下面封止材
１４５ 上面封止材
１４６ 表面保護層
１４７ 防水シート
１５０ ビス
１５１ 円盤固定金具
１５２ 平板固定金具
１６１ 出力端子ユニット
１６２ コネクタ
１６３ ケーブル

Claims (12)

1. 屋根や屋上などの躯体の上面に敷設される屋根防水構造体であって、
   前記躯体の上面に所定の間隙を介して敷設される複数の断熱材と、
   複数の前記断熱材の上面に敷設される不燃性繊維を含有する不燃絶縁層と、
   前記不燃絶縁層の上面に敷設される防水層と、
   前記断熱材の前記間隙の内部で配線される複数の電子部品セルが内蔵されていて前記防水層の上面に敷設される電子部品層と、
   を有し、
   複数の前記断熱材の前記間隙の上面開口には前記不燃絶縁層が配置されておらず、前記不燃絶縁層が配置されていない複数の前記断熱材の前記間隙の上面開口が金属層で封止されている屋根防水構造体。
2. 各々がシート状に形成されている前記不燃絶縁層と前記防水層と前記電子部品層とが積層された構造からなる請求項１に記載の屋根防水構造体。
3. 前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維を含有する樹脂シートからなる請求項１または２に記載の屋根防水構造体。
4. 前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維がガラス繊維からなり、前記樹脂シートがポリエチレン系樹脂からなる請求項３に記載の屋根防水構造体。
5. 前記不燃絶縁層は、前記ガラス繊維が前記樹脂シートに質量７０ｇ／ｍ^２以上含有されている請求項４に記載の屋根防水構造体。
6. 前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維がシート状に形成されている請求項１ないし５の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
7. 前記不燃絶縁層は、前記不燃性繊維が不織布として形成されている請求項６に記載の屋根防水構造体。
8. 複数の前記断熱材の前記間隙の内面が前記金属層で被覆されている請求項１に記載の屋根防水構造体。
9. 複数の前記断熱材の前記間隙の内部が別体の断熱部材で充填されている請求項１ないし７の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
10. 前記電子部品層は、フィルム状の前記電子部品セルである太陽電池セルと、前記太陽電池セルの上面と下面とを封止するポリエチレンフィルムからなる封止材と、を有し、
    前記封止材は、前記電子部品セルの上面を封止する部分の厚さが０．３ｍｍ以下で総厚が０．７ｍｍ以下である請求項１ないし９の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
11. 前記電子部品層は、フィルム状の前記電子部品セルである太陽電池セルと、前記太陽電池セルの上面と下面とを封止する酢酸ビニル樹脂フィルムからなる封止材と、を有し、
    前記封止材は、前記電子部品セルの上面を封止する部分の厚さが０．６ｍｍ以下、および下面を封止する部分の厚さが０．６ｍｍ以下である請求項１ないし９の何れか一項に記載の屋根防水構造体。
12. 請求項１ないし１１の何れか一項に記載の屋根防水構造体を屋根や屋上などの躯体の上面に敷設する構造体敷設方法であって、
    躯体の上面に所定の間隙を介して複数の断熱材を敷設し、
    不燃性繊維を含有する不燃絶縁層を複数の前記断熱材の上面に敷設し、
    防水層を前記不燃絶縁層の上面に敷設し、
    前記断熱材の前記間隙の内部で配線される複数の電子部品セルが内蔵されている電子部品層を前記防水層の上面に敷設する、構造体敷設方法。

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