JP5930690B2 - 機能パネル支持架台 - Google Patents

Description

本発明は、機能パネル支持架台に関する。さらに詳述すると、本発明は、陸屋根の表面や、コンクリートやレンガを敷設した地面の上面に設置される機能パネルを支持する架台の構造の改良に関する。

従来、陸屋根の表面や、コンクリートやレンガを敷設した地面の上面に設置される太陽光発電装置は、鉄製やアルミニウム製などのレールを組み合わせた設置架台に太陽電池モジュールを配置することによって構成されていた。

このような、太陽電池モジュールを支持するための架台は、横桟や縦桟のように太陽光モジュールの荷重を受け持つ部材が、締結金具、ボルト、ナット、座金などによって結合された構造を有している。

例えば特許文献１に開示の架台は、陸屋根に突出状に設けられた支柱の上面に縦フレームを設置し、該縦フレームに直交して前後一対の横フレームが架設されることによって構成されている。該前後一対の横フレームは、太陽光モジュールの取り付け角度に対応して前側の横フレームよりも後側の横フレームの方の丈（せい）を高く形成されており、これらの前後一対の横フレームの上端部に太陽光モジュールが取付固定されている。

特開２０１０−２６５７３６号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の架台では、水平面に対する太陽光モジュールの取り付け角度を大きくすると、当該太陽光モジュールの後端部の位置が引き上げられ、これによって、太陽光モジュールを含む架台全体の重心が屋根面からより離間することとなり、風等による吹き上げ力や横力等に対する抵抗力が減じられてしまう虞がある。

そこで、本発明は、太陽光モジュールを含む架台全体の重心を可及的低位に保ちつつ、架台としての強度も向上させることができる機能パネル支持架台を提供することを目的とする。

（１）上記課題を解決すべく、本発明は、屋根に突出状に設けられる支柱上に設置されて屋根上に機能パネルを支持する機能パネル支持架台であって、前記支柱に架設される縦フレーム体と、該縦フレーム体上に架設されて前記機能パネルを支持する横フレーム体とを備え、前記縦フレーム体は、前記支柱間に架設される長尺部材と、前記支柱上に取り付けられて前記長尺部材の端部を支持する連結部材と、を備え、前記長尺部材は、前記連結部材よりも高いせいを有して形成されると共に、前記連結部材よりも下端部を下方に延在させた状態で前記連結部材に連結されていることを特徴とする。

これによれば、支柱上に設置される縦フレーム体は、支柱上に連結部材が立設され、当該連結部材間に亘って長尺部材が架設されるものとなり、且つ、当該長尺部材のせいは連結部材よりも高いせいを有して支柱上面より下方に延在して設けられているので、縦フレーム体全体の強度を向上させることができるものとなっている。また、このように、支柱上に設けられる部材と中間に架設される部材とを分割することで、支柱上端部よりも下方に長尺部材を延在させることで長尺部材の強度の向上が図られると共に、架台全体の重心を下方に位置させることができるものとなっているのである。

（２）本発明に係る機能パネル支持架台において、前記連結部材は、前記支柱の上面に立ち上がる立上り壁と、該立上り壁の上端部に設けられる設置部とを備えると共に、前記長尺部材は、少なくとも前記連結部材の立上り壁と設置部に重なり合う開断面形状を呈していることが好ましい。

この機能パネル支持架台では、連結部材を支柱に取り付けた後、当該連結部材間に長尺部材を設置する施工工程において、長尺部材が開断面であるので、連結部材を支柱に取り付けた後に当該連結部材と長尺部材の端部どうしの重ねあわせを容易に行うことができ、施工が容易である。また、重ね合わせることで連結部材間に長尺部材をその状態で仮置きしておくことができ、重ね合わせ後直ちにこれらを締結等して固定する必要はなく、施工の自由度が向上することにもなる。

（３）本発明に係る機能パネル支持架台において、前記長尺部材は、前記設置部上に載置される載置部と、該載置部を設置部上に載置したときに前記連結部材の立上り壁に重なり合う重ね合わせ部とを備えると共に、該重ね合わせ部の下端部に強度増強部が設けられていることが好ましい。

この機能パネル支持架台によれば、長尺部材を補強することができる。より具体的には、長尺部材の軸心における垂直な方向の曲げに対する抵抗力を向上させることができる。

（４）また、前記連結部材と前記長尺部材との連結部は、前記支柱に剛接合されて架設される仮想梁のモーメントが最小となる位置でピン接合とされていることが好ましい。

これによれば、仮想梁に生じる内力モーメントが最小となる位置で長尺部材と連結部材とがピン接合で連結されるので、当該連結部に作用する荷重が可及的抑制されるものとなる。

（５）さらに、本発明に係る機能パネル支持架台においては、前記連結部材は、支柱に固定される座部を備え、該座部には、前記長尺部材に連結される両端部を支柱から突出させた第１姿勢で前記支柱に固定される第１固定部と、前記長尺部材に連結される一方の端部のみを支柱から突出させた第２姿勢で前記支柱に固定される第２固定部とを備え、前記連結部材の端部には、前記第１姿勢のときに前記長尺部材に連結される第１連結部と、前記第２姿勢のときに前記長尺部材に連結される第２連結部とを備えていることが好ましい。

機能パネルおよび機能パネル支持架台の設置領域（パネル設置領域）において、屋根に突出状に設けられる支柱上に連結部材を設置し、該連結部材に長尺部材を連結して縦フレーム体を構成する場合、パネル設置領域の端部寄りに配置される連結部材と中央寄りに配置される連結部材との共通化を図ることができれば部材の種類低減につながる。この点、本発明においては、パネル設置領域の端部寄りに配置される連結部材と中央寄りに配置される連結部材とを共通化し、部材の種類を低減させている。また、このような連結部材を採用することで、当該機能パネル支持架台の特に端部からの部材の突出を抑え、架台全体の見栄えを向上させることができる。

本発明によれば、太陽光モジュールを含む架台全体の重心を可及的低位に保ちつつ、架台としての強度も向上させることができる。

本発明の一実施形態に係る機能パネル支持架台の全体を示す斜視図である。 機能パネルを支持するモジュール固定ピース等の構成例を示す機能パネル支持架台の側面図である。 両端部を支柱から突出させた第１姿勢の連結部材および該連結部材の両端部に連結される長尺部材を示す斜視図である。 連結部材および該連結部材に連結される長尺部材を示す側面図である。 両端部を支柱から突出させた第１姿勢の連結部材および該連結部材の両端部に連結される長尺部材を示す正面図である。 一方の端部のみを支柱から突出させた第２姿勢の連結部材および該連結部材の（Ａ）一方の端部、（Ｂ）他方の端部に連結される長尺部材を示す斜視図である。 一方の端部のみを支柱から突出させた第２姿勢の連結部材および該連結部材の一方の端部に連結される長尺部材を示す正面図である。 縦フレーム体に対し、２本の横フレーム体を、各端面を突き合わせるようにした状態で連続するように締結した状態を示す斜視図である。 縦フレーム体に対し、２本の横フレーム体を、各端面を突き合わせるようにした状態で連続するように締結した状態を示す側面図である。 縦フレーム体に対し、横フレーム体を１本のみ締結した状態を示す斜視図である。 縦フレーム体に対し、横フレーム体を１本のみ締結した状態を示す側面図である。 後モジュール固定ピースの斜視図である。 前モジュール固定ピースの斜視図である。

以下、図面を参照しつつ本発明に係る機能パネル支持架台の実施形態について詳細に説明する。

図１〜図１３に、本発明の一実施形態を示す。本発明に係る機能パネル支持架台１は、建物の屋根８に突出状に設けられる支柱９上に設置され、当該屋根８上に太陽光モジュールなどの機能パネル１０を支持する架台であり、縦フレーム体２、横フレーム体５などを備えている。
当該屋根８は所定の水勾配を有する陸屋根として形成されている。
また、機能パネル１０は、本実施形態では太陽光モジュールであるが、太陽熱パネル等の他のパネルを採用することも可能である。

機能パネル１０の支持形態は特に限定されるものではないが、本実施形態では、複数の機能パネル１０を水平面に対しそれぞれ同程度（一例として、１０°）傾斜させた状態で並べて支持するようにしている（図１参照）。
なお、本明細書では、太陽に向け傾斜させている機能パネル（太陽光モジュール）１０のうち、太陽に向けて低くなっている方を前側、これとは逆に高くなっている方を後側ともいう（図２等参照）。また、当該前側〜後側間の方向を屋根８の縦方向と称し、当該縦方向に直行する方向を屋根８の横方向と称する。

また、本実施形態では、横フレーム体５に留め付けられて機能パネル１０の前部分を支持する前固定ピース３と、同じく横フレーム体５に留め付けられて機能パネル１０の後部分を支持する後モジュール固定ピース４とによって機能パネル１０が支持されており、前固定ピース３よりも後固定ピース４のせいの高さを高くすることで機能パネル１０を傾斜させている（図２、図１２、図１３参照）。

縦フレーム体２は、機能パネル支持架台１を構成するフレーム体の一部で、屋根８の縦方向に並ぶ支柱９に架設されている（図４等参照）。本実施形態の縦フレーム体２は、長尺部材２０と、連結部材３０とを備えたフレーム体として構成されている。縦フレーム体２の長尺部材２０は、支柱９間に架設される長尺の部材で、長手方向を屋根８の縦方向に一致させて設置される（図２等参照）。縦フレーム体２の連結部材３０は、例えばボルト・ナットからなる締結手段４０によって支柱９上に取り付けられる部材で（図４等参照）、長尺部材２０の端部２０ａを支持する（図５等参照）。これら長尺部材２０および連結部材３０によって構成される縦フレーム体２には、横フレーム体５が架設される。

縦フレーム体２の連結部材３０は、立上り壁３１、設置部３２および座部３３を備えるチャネル形状のジョイント金物によって構成される。座部３３は、支柱９に固定される板状部分である。立上り壁３１は、該座部３３から、支柱９の上面に立ち上がるように形成されている例えば板状の部分である。設置部３２は、該立上り壁３１の上端部に形成された板状部分である。

縦フレーム体２の長尺部材２０は、連結部材３０の立上り壁３１と設置部３２に重なり合う開断面形状を呈している。長尺部材２０の具体的形状は特に限定されないが、例えば本実施形態では、長尺部材２０の断面形状をチャネル形状とし、載置部２１、重ね合わせ部２２、さらに強度増強部２３を形成している（図３〜図７等参照）。

長尺部材２０の載置部２１は、連結部材３０の設置部３２上に載置される板状の部分である。載置部２１には、横フレーム体５を締結するための透孔２１ａが形成されている（図１０等参照）。重ね合わせ部２２は、該載置部２１を設置部３２上に載置したときに連結部材３０の立上り壁３１に重なり合うように形成された板状の部分である。さらに、強度増強部２３は、当該長尺部材２０の剛性を高めるべく重ね合わせ部２２の下端側でリブ状に折り曲げられた板状部分として形成されている。これにより、重ね合わせ部２２の表裏方向の曲げに対する抵抗力を向上させることができる。

さらに本実施形態の長尺部材２０は、載置部２１と強度増強部２３の端面にそれぞれ形成されたリブ状の折り返し部２４，２５を有している（図４等参照）。これら折り返し部２４，２５は、長尺部材２０の剛性をさらに高める。また、載置部２１の端部に形成された折り返し部２４は、連結部材３０の設置部３２上に載置部２１を載せただけの長尺部材２０の仮置き時、長尺部材２０がずれた際に設置部３２の端面に引っ掛かることにより、当該長尺部材２０が滑落するのを回避して仮置き状態を維持する。

さらに、長尺部材２０は、連結部材３０よりも高いせいを有するように、換言すれば鉛直方向高さが連結部材３０のそれよりも大きくなるように形成されている。これにより、長尺部材２０の軸心における垂直な方向の曲げに対する抵抗力を著しく向上させることができる。本実施形態では、このような長尺部材２０を、当該長尺部材２０の下端部が連結部材３０よりも下方に延在した状態で連結部材３０に連結させている（図３〜図７等参照）。

上述のごとき長尺部材２０は、連結部材３０に対して、例えば端部２０ａに形成された透孔２０ｃにボルト・ナットからなる締結手段４１を通して締めることでピン接合として締結され、支柱９間に架設される（図４等参照）。ここで、連結部材３０は、機能パネル支持架台１が設置される領域における支柱９（および当該連結部材３０）の位置にかかわらず同一構造となっていれば、汎用性が高く、コスト面で有利である。すなわち、パネル設置領域内（端部ではない位置）に位置する支柱９上の連結部材３０に対しては当該連結部材３０の両側に長尺部材２０を締結し（図３〜図５参照）、パネル設置領域の端部に位置する支柱９上の連結部材３０に対しては当該連結部材３０の片側にのみ長尺部材２０を締結する場合（図６、図７参照）、１種類の連結部材３０で対応することができれば便宜である。こうした場合には、パネル設置領域の端部寄りに配置される連結部材３０と中央寄りに配置される連結部材３０との共通化が図られ、部材の種類の低減につながる。

この点、本実施形態では、連結部材３０の座部３３に、長尺部材２０に連結される両端部を支柱９から突出させた第１姿勢（図３、図５参照）で支柱９に固定される第１固定部３３ａと、長尺部材２０に連結される一方の端部のみを支柱９から突出させた第２姿勢（図６、図７参照）で支柱９に固定される第２固定部３３ｂとを設け、さらに、連結部材３０の端部には、第１姿勢のときに長尺部材２０に連結される第１連結部３０ａと、第２姿勢のときに長尺部材２０に連結される第２連結部３０ｂとを設けている。第１姿勢の連結部材３０は、その両端部を支柱９の両側にほぼ同量ずつ突出させた状態となり、両端部のいずれにも長尺部材２０の端部２０ａを同様に締結することができるようになっている（図３、図５参照）。また、第２姿勢の連結部材３０は、長尺部材２０に連結される一方の端部のみを支柱９から突出させ、他方の端部は支柱９から突出させない（または、支柱９からの突出量が少ない）ので、機能パネル支持架台１の特に端部からの部材の突出を抑え、外観を向上させることができる。

機能パネル支持架台１を構成する横フレーム体５は、縦フレーム体２とともに機能パネル支持架台１を構成するフレーム体の一部で、該縦フレーム体２上に架設される（図８〜図１１等参照）。本実施形態の横フレーム体５は、機能パネル１０の前側と後側とのいずれにも設置可能な形状であり、これによって汎用性を高め、部材点数を減らせるようになっている（図２参照）。

本実施形態の横フレーム体５は、断面が傾斜状の上面５ａと、該上面の端部からそれぞれ延在する一対の両側面５ｂとを有するチャネル形状となるように折り曲げられた板状部材によって形成されている。また、両側面５ｂの下端部は外側に折り曲げられて折り曲げ底部５ｃとされ、該折り曲げ底部５ｃの長手方向端部には透孔５ｄが形成されている（図８、図１０参照）。この透孔５ｄおよび縦フレーム体２の透孔２１ａにボルト・ナットからなる締結手段４２を通して締めることで、横フレーム体５を縦フレーム体２の長尺部材２０の載置部２１に締結することができる（図８〜図１１参照）。

また、本実施形態では、縦フレーム体２に対し、２本の横フレーム体５を、各端面を突き合わせた状態で連続するように締結されている（図８、図９参照）。この場合、縦フレーム体２には、各縦フレーム体２に対応した計２組の透孔２１ａが形成されており、各組の透孔２１ａと締結手段４２を利用して横フレーム体５が締結される（図９参照）。このような構造の機能パネル支持架台１においては、縦フレーム体２に対し横フレーム体５を１本のみ取り付けることも当然に可能であるため（図１０、図１１参照）、縦フレーム体２および横フレーム体５の配置にかかわらず、同一構造の縦フレーム体２および同一構造の横フレーム体５を採用して部材の種類低減につなげることができる。

また、横フレーム体５の上面５ａは、機能パネル１０の設置角度と同等の傾斜が付された斜面によって形成されている。このような斜面からなる上面５ａは、前側の横フレーム体５においては機能パネル１０と同等に傾斜するほか、後側の横フレーム体５においては雨水が溜まるのを抑止するという機能も発揮する（図２等参照）。

本実施形態の機能パネル支持架台１によれば、縦フレーム体２を上述のように構成した結果、長尺部材２０の最高点は、連結部材３０の設置部３２の上面よりも載置部２１の厚み分だけ僅かに高いだけで、当該縦フレーム体２の全体高さが嵩張るのが抑えられることになり、機能パネル１０を含む機能パネル支持架台１全体の重心を低位に設定することが可能となる。しかも、この機能パネル支持架台１においては、支柱９上に設けられる部材（連結部材３０）とその中間に架設される部材（縦フレーム体２の長尺部材２０）とに分割して形成され、支柱状に支持されることで高さを大きくし難い連結部材３０とは別に長尺部材２０のせいの高さを大きく形成できるものとなっているので、当該長尺部材２０の強度の向上を図りやすい利点もある。しかも、当該長尺部材２０の上端部と連結部材３０との上端部とを連結されるものとなっているので、長尺部材２０のせいが高く形成されているにもかかわらず、屋根表面からの架台全体としての高さが連結部材３０の高さ相当に抑えられるもとなっているのである。

また、長尺部材２０を開断面形状としたこの機能パネル支持架台１では、連結部材３０を支柱９に取り付けた後、当該連結部材３０間に長尺部材２０を設置する施工工程において、連結部材３０を支柱９に取り付けた後に当該連結部材３０と長尺部材２０の端部どうしの重ねあわせを容易に行うことができ、施工が容易である。また、重ね合わせることで連結部材３０間に長尺部材２０をその状態で仮置きしておくことができ、重ね合わせ後直ちにこれらを締結等して固定する必要はなく、施工の自由度が向上する。

なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば上述の実施形態では、長尺部材２０は連結部材３０に対して締結手段４１を用いたによりピン接合により締結されると説明したが、この場合において、連結部材３０と長尺部材２０とを、支柱９に剛接合されて架設される仮想梁のモーメントが最小となる位置でピン接合することは好適な態様の一例である。こうした場合には、仮想梁に生じる内力モーメントが最小となる位置で長尺部材２０と連結部材３０とがピン接合で連結されるので、当該連結部に作用する荷重が可及的抑制され、連結部の損傷が抑制される。

また、上記実施形態では強度増強部として重ね合わせ部２２から垂直状に平板を突出させた構成を採用しているが、重ね合わせ部２２から鈍角状に平板を突出させた構成や、複数の折込を入れた構成を採用することも可能である。

また、架台を設置する屋根８として、本願発明では陸屋根を採用しているが、傾斜屋根に当該架台を設置することももちろん可能である。

本発明は、屋根に突出状に設けられる支柱上に設置されて屋根上に機能パネルを支持する機能パネル支持架台に適用して好適である。

１…機能パネル支持架台、２…縦フレーム体、５…横フレーム体、８…屋根、９…支柱、１０…太陽光モジュール（機能パネル）、２０…長尺部材、２０ａ…長尺部材の端部、２０ｂ…長尺部材の下端部、２１…載置部、２２…重ね合わせ部、２３…強度増強部、３０…連結部材、３０ａ…第１連結部、３０ｂ…第２連結部、３１…立上り壁、３２…設置部、３３…座部、３３ａ…第１固定部、３３ｂ…第２固定部

Claims (4)

1. 屋根に突出状に設けられる支柱上に設置されて屋根上に機能パネルを支持する機能パネル支持架台であって、
   前記支柱に架設される縦フレーム体と、
   該縦フレーム体上に架設されて前記機能パネルを支持する横フレーム体とを備え、
   前記縦フレーム体は、前記支柱間に架設される長尺部材と、前記支柱上に取り付けられて前記長尺部材の端部を支持する連結部材と、を備え、
   前記長尺部材は、前記連結部材よりも高いせいを有して形成されると共に、前記連結部材よりも下端部を下方に延在させた状態で前記連結部材に連結されている
   ことを特徴とする機能パネル支持架台。
2. 前記連結部材は、前記支柱の上面に立ち上がる立上り壁と、該立上り壁の上端部に設けられる設置部とを備えると共に、
   前記長尺部材は、少なくとも前記連結部材の立上り壁と設置部に重なり合う開断面形状を呈している
   ことを特徴とする請求項１に記載の機能パネル支持架台。
3. 前記長尺部材は、前記設置部上に載置される載置部と、該載置部を設置部上に載置したときに前記連結部材の立上り壁に重なり合う重ね合わせ部とを備えると共に、
   該重ね合わせ部の下端部に強度増強部が設けられている
   ことを特徴とする請求項２に記載の機能パネル支持架台。
4. 前記連結部材は、支柱に固定される座部を備え、
   該座部には、前記長尺部材に連結される両端部を支柱から突出させた第１姿勢で前記支柱に固定される第１固定部と、前記長尺部材に連結される一方の端部のみを支柱から突出させた第２姿勢で前記支柱に固定される第２固定部とを備え、
   前記連結部材の端部には、前記第１姿勢のときに前記長尺部材に連結される第１連結部と、前記第２姿勢のときに前記長尺部材に連結される第２連結部とを備えている
   ことを特徴とする請求項２に記載の機能パネル支持架台。

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