JP6821410B2

JP6821410B2 - 太陽電池パネルの支持構造体およびその組付け方法

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Publication number: JP6821410B2
Application number: JP2016236391A
Authority: JP
Inventors: 和也毛利
Original assignee: JFE Galvanizing and Coating Co Ltd
Current assignee: JFE Galvanizing and Coating Co Ltd
Priority date: 2016-12-06
Filing date: 2016-12-06
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2036-12-06
Also published as: JP2018091076A

Description

本発明は、戸建て住宅等の建築構造物の屋根に太陽電池モジュールを設置するのに好適な支持構造体とその組付け方法に関するものである。

太陽電池パネルは、瓦や化粧スレート、金属製屋根板材あるいはアスファルトシングル（ガラス繊維基材にアスファルトを含侵させたもの）等の屋根葺材の上に固定金具を介して固定、設置するのが普通であり、この点に関する先行技術としては、支持棒を、屋根瓦の山部から屋根裏に至る貫通孔に挿通し、該支持棒の下部を複数本のタルキあるいはモヤ桁に架け渡して取り付けた支承杆を、取付金を介して固設するとともに、その上部にソーラー器械の支持部材を一体的に取り付けた、例えば、特許文献１に開示されたソーラー器械据付支持構造体（装置）が知られている。

特開平１０−１４０７７３号公報

ところで、屋根葺材の上に太陽電池パネルを配置する従来の支持構造においては、以下に述べるような不具合を有しており、未だ改善の余地が残されている。

すなわち、屋根葺材は、瓦の場合で単位面積当たりの重量が１５〜６０ｋｇ／ｍ^２程度にもなり、この荷重が建築構造物の構造躯体（柱、梁等）に常時付加されている。太陽電池パネルを設置する場合には、その重さ分だけ重量が増すことになるため十分な強度を確保するには構造躯体を構成する柱や梁、基礎等についてはそれそのものの強度アップを図るか、あるいは耐力壁等の構造体を増す等の対策を講じる必要があり、これがためにコスト上昇が避けられない。

また、屋根葺材としては、野地板からの高さｈが２０〜８０ｍｍ程度になるものが多く使用されており（図９参照）、ここに、高さｈ１が４０〜８０ｍｍ程度になる太陽電池パネルを設置すると、該太陽電池パネルが屋根葺材の外表面から大きく張り出すことから風圧に対する抵抗が大きくなるとともに建物の美観を損なう原因にもなっていた。

本発明の課題は、柱や梁、基礎等の強度アップを図ったり耐力壁等の構造体の使用量の増加を伴うことがなく、しかも、太陽電池パネルの設置高さをより低くできる支持構造体およびその組付け方法を提案するところにある。

本発明は、太陽電池パネルを建築構造物の屋根に固定する支持構造体であって、野地板の上に施設されたルーフィングに直接設置される敷板と、該敷板の上面に配置され太陽電池パネルをその上部に固定保持するベース部材とを備え、該敷板は、該ルーフィングに密着状態で配置される本体部分と、該本体部分に一体的に設けられ該建築構造物の軒から棟に向けて伸延し、かつ、該建築構造物の軒に沿い間隔を隔てて形成された複数本のリブからなり、前記ベース部材は、締結手段を介して前記野地板に係留されるアンカーと、該アンカーにつながりその上部にて前記太陽電池パネルを固定保持する横置きまたは縦置きの桟部材からなり、該アンカーは、該ルーフィングに密着状態で配置される敷板の本体部分に配置されるものである、ことを特徴とする太陽電池パネルの支持構造体である。

上記の構成からなる太陽電池パネルの支持構造において、前記敷板は、屋根葺材にて覆い隠される縁部を有すること、
前記リブは、その幅が３〜１５ｍｍ、高さが３〜１５ｍｍ、その相互間隔が３０〜１５０ｍｍの凸部（山型状、台形状、ドーム状の断面形状を有するもの）であること、
前記敷板は、厚さ０．２〜０．６ｍｍのめっき鋼板、カラー鋼板、ステンレス鋼板、アルミ板からなること、
が課題解決のための具体的手段として好ましい。

また、本発明は、太陽電池パネルの支持構造体を組み付けるに当たり、
前記敷板を、前記野地板の上に施設された前記ルーフィングに直接設置したのち、該敷板の上面にベース部材を配置、固定するとともにその縁部を屋根葺材にて覆い隠し、さらに該ベース部材の上部に太陽電池パネルを設置して固定保持することを特徴とする太陽電池パネルの支持構造体の組付け方法である。

上記組付け方法において、前記太陽電池パネルは、前記屋根葺材の縁部にその縁部が覆い被さるように設置することが、また、前記敷板を前記建築構造物の軒に沿い２枚以上つなぎ合わせて設置する場合には、前記リブを２つ以上重ね合わせる一方、該建築構造物の軒から棟に向けて２枚以上つなぎ合わせて設置する場合には、軒側に位置する敷板の縁部に棟側に位置する敷板の縁部を少なくとも５０ｍｍのラップ代をもって重ね合わせるのが好ましい。リブの重ね合わせ部分やラップ代をもって重ね合わせる部分には、防水効果を高めるためにシール部材を設けることもできる。

本発明は、太陽電池パネルを設置する領域に敷板を設置し、この敷板の上にベース部材を配置して太陽電池パネルを固定支持するようにしたため、太陽電池パネルの領域には、屋根葺材が存在せず、そのため、建築構造物の躯体にかかる荷重を軽減することが可能であり、また、太陽電池モジュールの設置高さも、屋根葺材が存在しない分だけ低くできる。

本発明にしたがう太陽電池パネルの支持構造体の実施の形態を模式的に示した図である。図１に示した支持構造体の正面を要部について示した図（断面図）である。図１に示した支持構造体の敷板の外観斜視図である。（ａ）は図３に示した敷板の平面図であり、（ｂ）はその正面図であり、（ｃ）はその側面図である。桟部材の他の例を示した図である。本発明にしたがう支持構造体の組み付け要領を模式的に示した図である。敷板の正面を一部分について示した図である。敷板の側面を一部分について示した図である。従来の取付け構造を示した図である。

以下、図面を用いて本発明をより具体的に説明する。
図１は、本発明にしたがう支持構造体を適用して太陽電池パネルを建築構造物の屋根に設置した例を模式的に示した外観斜視図（太陽電池パネルの取り付け完了状態を示す図であって、屋根葺材については一部分省略して表示している）であり、図２は、図１に示した太陽電池パネルの支持構造体の正面を要部について示した図である。また、図３は、敷板の外観斜視図であり、図４（ａ）〜（ｃ）は、図３に示した敷板の平面図、正面図および右側面図である。

図における符号１は、建築構造物の屋根の下地を形成する野地板（厚さ１２ｍｍ程度の構造用合板等）、２は、野地板１の上に施設される防水用のルーフィング（アスファルトルーフィング等）、３は、ルーフィング２の上に直接設置される敷板である。

敷板３は、ルーフィング２に密着状態で配置されるフラットな本体部分３ａと、該本体部分３ａに一体的に設けられ、建築構造物の軒から棟に向けて伸延し、かつ、該建築構造物の軒に沿い間隔を隔てて形成された複数本のリブ３ｂから構成されている（図２参照）。リブ３ｂは、ロール成形機等を使用して曲げ加工を施すことによって形成される。

敷板３は、具体的には厚さ０．２〜０．６ｍｍ程度のめっき鋼板、カラー鋼板が適用され、その単位面積当たりの重量は、約４ｋｇ／ｍ^２程度であり、この敷板３の上には屋根葺材が設置されないため重量の削減が可能になっており（太陽電池パネルＭが設置される領域の重量は従来のものに比較して２７〜９３％程度の重量削減が可能）、建築構造物の構造躯体に及ぼす影響を小さくすることができるようになっている。敷板３の平面形状は矩形状のものの他、三角形状、円形状等種々のものが適用可能であり、図示のものに限定されない。また、敷板３は、リブ３ｂを起点にして本体部分３ａとリブ３ｂが交互に配列され本体部分３ａを終点とする配列形態を有するものや、本体部分３ａを起点にしてリブ３ｂと本体部分３ａが交互に配列され本体部分３ａを終点とする配列形態を有するものが使用できる。なお、敷板３としては、強度面（製造時、運搬時、施工時等の取扱い性）および座屈の生じ難さ、材料コストのバランス面から厚さ０．３〜０．４ｍｍ程度のものを用いるのがより望ましい。

また、４は、敷板３の上面に配置され太陽電池パネルＭをその上部に固定保持するベース部材である。

ベース部材４としては、締結手段（ビスや釘、ボルト等）を介して野地板１に係留されるアンカー（取付け金具）４ａと、該アンカー４ａに締結手段を介して連結され太陽電池パネルＭをその上部に固定保持する桟部材４ｂ（横桟や縦桟等）から構成されるものが使用される。５は、建築構造物の屋根を形成する屋根葺材である。

屋根葺材５は、瓦や化粧スレート、金属製屋根板材あるいはアスファルトシングル等が用いられ、アンカー４ａとしては両側に舌片を有しこの舌片につながるコの字形状を有する部材にて構成されたハット型の取付け金具等が、また、桟部材４ｂとしては、Ｈ形鋼材や溝形鋼材、アングル鋼材等が用いられる。

桟部材４ｂは、太陽電池パネルＭの複数個を整列状態で配置できる例えば図５に示す如きフレーム（枠体）を用いることも可能である。なお、本発明では、桟部材４ｂを省略してアンカー４ａに太陽電池パネルＭを直接連結することもでき、この場合、アンカー４ａのみがベース部材４を構成することになる。

図６は、本発明にしたがう支持構造体の組付け要領を模式的に示した図である（太陽電池パネルＭは図示せず）。太陽電池パネルＭを建築構造物の屋根に設置するには、まず、ルーフィング２の上に所望の面積が確保できるように敷板３の複数枚を配置、固定する。そして、敷板３の上面にベース部材４を配置してねじやボルトの如き締結手段を介して野地板１に固定（締結手段のねじやボルトは、野地板１の下部に位置する垂木等にねじ込むことも可能）したのち、さらに、ベース部材４の上部に太陽電池パネルＭを設置して締結手段によって固定、保持すればよい。なお、屋根葺材５は、ベース部材４を配置したのちに設置してもよいし、ベース部材４を配置する前に設置してもよい。

太陽電池パネルＭを配置する領域において所望の面積を確保するに当たり、敷板３を建築構造物の軒に沿ってつなぎ合わせるには、図７に示すように、敷板３の一方に設けられた一のリブ３ｂと、その敷板３に隣接配置される他の敷板３の一のリブ３ｂを２山以上相互に重ね合わせるのがよい。また、軒から棟に向けて敷板３をつなぎ合わせるには、図８に示すように軒側に位置する敷板３の縁部に棟側に位置する敷板３の縁部を少なくとも５０ｍｍ程度のラップ代ｅをもって重ね合わせればよく、これによれば敷板３のつなぎ合わせ面からの雨水の侵入を効果的に防止することができる。とくに、軒から棟に向けて敷板３をつなぎ合わせるに当たっては、重ね合わせ部分の相互間に必要に応じてシール部材を配置するのが好ましい。

敷板３が設置された以外の領域については屋根葺材５が配置されることになるが、敷板３との境界部分では、該敷板３の縁部を覆い隠すように屋根葺材５を配置する。この際、敷板３のリブ３ｂの少なくとも１つが屋根葺材５の下側に位置するように屋根葺材５を配置するのが望ましく（図２参照）、これによれば屋根葺材５と敷板３との合わせ面からの雨水等の侵入を回避することができる。なお、この部位には、一方（下面）が本体部分３ａに接触しもう一方（上面）が屋根葺材５に接触するシール部材Ｓを配置してもよい。

本発明にしたがう太陽電池パネルＭの支持構造体は、敷板３、ベース部材４の組み合わせたものを基本構成としており、太陽電池モジュールＭの設置領域には、屋根葺材５が配置されることがないため、その分、屋根の重量を軽減することが可能となる。しかも、太陽電池パネルＭの下面には屋根葺材５が存在してないため、その設置高さを従来よりも２０〜８０ｍｍ程度低くすることができる。

敷板３としては、上部へ向けて突出する複数本のリブ３ｂ（凸部）を有するものを適用することとしたが、このようなリブ３ｂを設けることにより、敷板３そのものの厚さを薄くしてもある程度の強度を確保することが可能となり、敷板３の搬入時における変形や風圧の影響による敷板３のめくり上がりを回避し得る。また、降雨時においては、リブ３ｂの相互間（本体部分３ａの上）に雨水が通ることになるが、リブ３ｂにより雨水が横方向に拡がるのを抑えることができる。これにより、リブ３ｂ同士が重ね合わさった部分（敷板３同士のつなぎ合わせ部分）において流れる雨水の量に制限を加えることが可能となり、リブ３ｂの重ね合わせ部分から雨水が侵入する危険を減らす効果が期待できる。リブ３ｂは、山型断面形状を有するものの他、台形断面形状あるいはドーム型断面形状を有するものが適用可能であり、図示のものに限定されることはない。

上記の効果をより有効に発揮させるため、リブ３ｂの幅Ｗ（図２参照）は、３〜１５ｍｍ程度とするのが好ましい。その理由は、リブ３ｂの幅Ｗが３ｍｍ程度に満たないと敷板３の製造時、運搬時あるいは施工時等に強度不足により座屈が生じやすくなる一方、幅Ｗが１５ｍｍ程度を超える場合には必要以上にリブ３ｂの強度が高くなってしまうからである。なお、リブ３ｂの幅Ｗは、強度面（製造時、運搬時、施工時等の取扱い性）から、座屈が生じ難い５〜１０ｍｍ程度とするのがより望ましい。

また、リブ３ｂの高さｃ（図２参照）は、３〜１５ｍｍ程度とするのが好ましい。その理由は、リブ３ｂの高さｃが３ｍｍ程度に満たないと敷板３の製造時、運搬時あるいは施工時等に強度不足により座屈が生じやすくなる一方、高さｃが１５ｍｍ程度を超える場合には必要以上にリブ３ｂの強度が高くなってしまうとともにリブ３ｂの高さｃそのものも高くなりすぎてしまうからである。なお、リブ３ｂの高さｃは、強度面（製造時、運搬時、施工時等の取扱い性）から、座屈が生じ難い５〜１０ｍｍ程度とするのがより望ましい。

リブ３ｂの相互間隔Ｌ（図２参照）については、３０〜１５０ｍｍ程度とするのが好ましい。リブ３ｂの相互間隔Ｌを３０〜１５０ｍｍ程度とするのが好ましいのは、敷板３の製造時、運搬時あるいは施工時等に強度不足により座屈が生じるのを避けることができるからである。なお、リブ３ｂの相互間隔Ｌは狭い方が敷板３の強度を上昇させるには有利であるが、リブ３ｂの本数が増える分、加工工数が増し、製造コストの上昇が懸念されるので、リブ３ｂの相互間隔Ｌは、リブ３ｂの幅Ｗ、高さｃとそれによる強度、製造コストのバランス面から、５０〜１００ｍｍ程度とするのがより望ましい。

太陽電池パネルＭをベース部材４に固定、保持するにあたっては、図２に示すように屋根葺材５の縁部５ａに１０ｍｍ程度のラップ代ｄを確保してその縁部Ｍ′が覆い被さるように設置するのが好ましいく、これにより、屋根葺材５と敷板３との相互間に向けて雨水が吹き込むのを防止することができるだけでなく、敷板３が外部に直接露出することがなくなるため、屋根の美観を保つこともできる。

敷板３を固定する締結手段、ベース部材４を野地板１に係留する締結手段、太陽電池パネルＭをベース部材４に固定、保持する締結手段については従来公知のものを使用すればよい。

建築構造物の屋根の全域に太陽電池パネルＭを設置する場合には、屋根葺材５は設置されない。

本発明によれば、太陽電池パネルの設置高さを低くすることが可能で、かつ、柱や梁、基礎等の強度アップを不要にするとともに耐力壁等の構造体の削減によってコストの低減を図り得る支持構造体およびその組付け方法が提供できる。

１野地板
２ルーフィング
３敷板
３ａ本体部分
３ｂリブ
４ベース部材
４ａアンカー
４ｂ桟部材
５屋根葺材
Ｍ太陽電池パネル

Claims

太陽電池パネルを建築構造物の屋根に固定する支持構造体であって、
野地板の上に施設されたルーフィングに直接設置される敷板と、該敷板の上面に配置され太陽電池パネルをその上部に固定保持するベース部材とを備え、
該敷板は、該ルーフィングに密着状態で配置される本体部分と、該本体部分に一体的に設けられ該建築構造物の軒から棟に向けて伸延し、かつ、該建築構造物の軒に沿い間隔を隔てて形成された複数本のリブからなり、
前記ベース部材は、締結手段を介して前記野地板に係留されるアンカーと、該アンカーにつながりその上部にて前記太陽電池パネルを固定保持する横置きまたは縦置きの桟部材からなり、
該アンカーは、該ルーフィングに密着状態で配置される敷板の本体部分に配置されるものである、ことを特徴とする太陽電池パネルの支持構造体。
前記敷板は、屋根葺材にて覆い隠される縁部を有することを特徴とする請求項１記載の太陽電池パネルの支持構造体。
前記リブは、その幅が３〜１５ｍｍ、高さが３〜１５ｍｍ、その相互間隔が３０〜１５０ｍｍである、ことを特徴とする請求項１または２に記載した太陽電池パネルの支持構造体。
前記敷板は、厚さ０．２〜０．６ｍｍのめっき鋼板、カラー鋼板、ステンレス鋼板、アルミ板からなる、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１に記載した太陽電池パネルの支持構造体。
請求項１〜４のいずれか１に記載した太陽電池パネルの支持構造体を組み付けるに当たり、
前記敷板を、前記野地板の上に施設された前記ルーフィングに直接設置したのち、該敷板の上面にベース部材を配置、固定するとともにその縁部を屋根葺材にて覆い隠し、さらに該ベース部材の上部に太陽電池パネルを設置して固定保持することを特徴とする太陽電池パネルの支持構造体の組付け方法。
前記太陽電池パネルは、前記屋根葺材の縁部にその縁部が覆い被さるように設置されていることを特徴とする請求項５に記載した太陽電池パネルの支持構造体の組付け方法。
前記敷板を前記建築構造物の軒に沿い２枚以上つなぎ合わせて設置する場合には、前記リブを２山以上重ね合わせる一方、該建築構造物の軒から棟に向けて２枚以上つなぎ合わせて設置する場合には、軒側に位置する敷板の縁部に棟側に位置する敷板の縁部を少なくとも５０ｍｍのラップ代をもって重ね合わせることを特徴とする請求項５または６に記載した太陽電池パネルの支持構造体の組付け方法。