(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルを建物の陸屋根面上に設置するための構造であって、
前記陸屋根面に前記太陽電池パネルをパラペットよりも低い位置において同一レベルで並べてほぼ水平に支持する下地フレームを設置し、前記太陽電池パネルの周縁部を押縁により前記下地フレームに対して固定し、
前記下地フレームを前記陸屋根面上に浮かせて設置することにより、前記太陽電池パネルと前記陸屋根面との間に通風可能な通風空間を確保し、
前記太陽電池パネルを多数並べて設置するとともに、それら太陽電池パネルの間に前記通風空間に通じる間隙を確保し、
前記通風空間の周囲に、該通風空間と外部とを区画しかつ通風を確保し得る通風板を設けるとともに、該通風板を前記太陽電池パネルと連続するように同レベルで水平に設置してなることを特徴とする太陽電池パネルの設置構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池パネルを建物の陸屋根面上に設置するための構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物の陸屋根面に太陽電池パネルを設置する場合には、各太陽電池パネルを南に向けかつ水平面に対して３０度程度傾斜させた状態で設置することが一般的である。このため、通常は屋根面上に鉄骨架台を組み、それに太陽電池パネルを傾斜させた状態で支持せしめてボルト締結するという設置構造が採用されることが従来一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、太陽電池パネルを陸屋根面上に傾斜させて設置する場合には次のような問題がある。
【０００４】
太陽電池パネルの頂部がパラペットの上部に突出することが通常であり、建物の外観を損う等、意匠的に好ましくない場合がある。
【０００５】
多数の太陽電池パネルを前後に並べて配置する場合、傾斜状態の太陽電池パネルの後方には影ができるから、前後の太陽電池パネル間に十分な間隔を確保する必要が生じ、スペース効率が良くない。
【０００６】
傾斜状態で設置される太陽電池パネルは大きな風荷重を直接的に受けるから、パネル自体が風荷重に耐え得るものとなるように補強する必要が生じる。このため、従来の太陽電池パネルは補強フレームにより補強されたものとされており、それがコスト高の一因となっている。また、大きな風荷重を受けるパネルを支持する架台も当然に高強度が必要となり、かつその架台を屋根面に対して強固に固定する必要も生じ、そのため、屋根面荷重が徒に増大したり、屋根面の防水の納まりが複雑、面倒になる場合もある。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明は、陸屋根面上に太陽電池パネルに設置する場合に適用して好適な設置構造を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、太陽電池パネルを建物の陸屋根面上に設置するための構造であって、前記陸屋根面に前記太陽電池パネルをパラペットよりも低い位置において同一レベルで並べてほぼ水平に支持する下地フレームを設置し、前記太陽電池パネルの周縁部を押縁により前記下地フレームに対して固定し、前記下地フレームを前記陸屋根面上に浮かせて設置することにより、前記太陽電池パネルと前記陸屋根面との間に通風可能な通風空間を確保し、前記太陽電池パネルを多数並べて設置するとともに、それら太陽電池パネルの間に前記通風空間に通じる間隙を確保し、前記通風空間の周囲に、該通風空間と外部とを区画しかつ通風を確保し得る通風板を設けるとともに、該通風板を前記太陽電池パネルと連続するように同レベルで水平に設置してなることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図７を参照して説明するが、それに先立ち、図１〜図６を参照して本発明に関連する参考例について説明する（なお、便宜的にそれらの参考例についても本発明の実施形態という場合がある）。
図１〜図４は、若干の水勾配を有するのみで実質的に水平な陸屋根面（以下、単に屋根面という）上に多数枚の太陽電池パネル１（以下、単にパネル１と略す）を縦横に並べて設置するものであって、屋根面上に簡略な下地フレーム２を設け、その下地フレーム２に支持することによって各パネル１を屋根面とほぼ平行にしかつ屋根面との間に通風可能な通風空間３が確保されるように浮かせて取り付け、しかも、各パネル１どうしの間に通風空間３に通じる通風可能なスリット４（間隙）を確保するものとしている。
【００１０】
上記下地フレーム２は、長尺の縦材５を嵩上げ金物６を介して屋根面上に若干浮かせた状態で互いに平行に設置し、隣り合う縦材５どうしの間に横材７を連結してなるものであり、それら縦材５および横材７によって各パネル１の周縁部を下方より支持し、かつ押縁８を縦材５の上部に螺子止めすることで各パネル１の両側縁部を挟持して固定するものとされている。上記の縦材５、横材７、押縁８としては軽量のアルミ型材を用いれば良く、嵩上げ金物６としてはアングル材を用いれば良い。なお、図２に示すように、本実施形態における屋根面は屋根スラブ９上にアスファルト防水層１０、発泡ポリスチレンボード等の断熱材１１が設けられ、その上に絶縁層１２を介して押えコンクリート１３（厚さ７０ｍｍ程度）が全面的に打設された構造とされており、下地フレーム２を固定するアンカー１４は押えコンクリート１３に対して打込まれてその下層の絶縁層１２、断熱材１１、防水層１０までは達しないものとされている。
【００１１】
また、図３に示すように、上記下地フレーム２における各横材７は２本ずつ対をなして配置されているとともに、それら２本の横材７の間には若干の間隙が確保され、したがって隣接している２枚のパネル１の間にはそれらの下方に確保されている通風空間３に通じる通風可能なスリット４が確保されるようになっている。
【００１２】
さらに、図２に示すように、上記下地フレーム２の外周に位置する縦材５、つまり通風空間３の周囲には、通風空間３と外部とを区画しかつ通風を確保し得る通風板１５が取り付けられており、この通風板１５により通風性が阻害されることなく通風空間３が意匠的に目隠しされている。通風板１５としてはアルミ製のパンチングメタルあるいはエキスパンドメタル等が好適に採用可能であり、その下端と屋根面との間には若干の隙間が確保されて屋根面における雨水の流下が阻害されないようになっている。
【００１３】
しかも、本実施形態においては、下地フレーム２により各パネル１を水平に支持して設置することにより、図４に示すように各パネル１をパラペットＰよりも低い位置において同一レベルで並べるようにしており、したがって各パネル１を傾斜させて設置する従来一般の場合のようにパラペットＰの上方に突出することを避けることができ、建物の外観を損ねるといった意匠的な問題が生じることがない。
【００１４】
また、各パネル１を同レベルで水平に設置することによりパネル１の影の影響が他のパネル１に及ぶことがないから、各パネル１を傾斜させて設置する従来一般の場合のように前後のパネル１間に間隔を確保する必要がなく、設置スペースを節約することができる。
【００１５】
さらに、水平に設置されたパネル１は傾斜状態で設置される場合に比較して自ずと風荷重を受けにくくなり、したがって風荷重に対するパネル１自体の所要強度や、下地フレーム２に対する固定強度、下地フレーム２自体の強度、下地フレーム２の屋根面に対する固定強度を軽減することができる。
【００１６】
特に、上記のように下地フレーム２を屋根面より若干浮かせて設けることで各パネル１の下方に通風空間３を確保し、かつ各パネル１間にスリット４を確保したことにより、パネル１に作用する風荷重を確実にかつ十分に軽減することができるものとなっている。すなわち、上記構造によれば、図４に模式的に示すように、スリット４および通風板１５を通じて外部と通風空間３との間で自由な通風が確保されることになり、そのような通風が確保されることによって通風空間３における圧力は常に外部とほぼ等圧に維持されるといういわゆる等圧効果が得られ、したがってパネル１の上下に大きな圧力差が生じることがなくなり、圧力差に起因する荷重が自ずと低減するのである。換言すれば、上記のようなスリット４や通風板１５を設けることなく通風空間３を密閉した場合を想定すれば、強風時等においては通風空間３の内部と外部との間で大きな差圧（正圧の場合も負圧の場合もあり得る）が生じ、その差圧により生じる大きな風荷重がパネル１に直接的に作用してしまうことが不可避であるが、上記構造によりそれを有効に回避できるのである。
【００１７】
この場合、パネル１と屋根面との間に確保するべき間隔（つまり通風空間３の高さ寸法）、スリット４の幅寸法やその数により決定される開口面積、スリット４の位置、通風板１５の開口率等は、想定される風力やパネル１の総面積等を考慮して、所望の等圧効果が全体にわたって有効に得られるように適宜設定すれば良い。ある建物及び周辺環境をモデル化して行なった風洞実験によれば、通風空間３の高さ寸法を２００ｍｍ程度、スリット４の幅を２０ｍｍ程度とした場合において、パネル総面積に対するスリット４による開口率を３％以上確保すれば、通風空間３を密閉した場合に比較して風荷重が１／２〜２／３程度に軽減され得ることが確認されている。
【００１８】
以上のように、上記の設置構造によってパネル１に作用する風荷重が大きく低減されることにより、パネル１自体には風荷重に対する強度がさほど要求されず、したがって従来のように補強フレームを設ける等の補強対策が不要となり、その結果、パネル１としては単なる薄いガラスパネル状のものを採用することが可能となり、したがってパネルのコスト削減を実現できるのみならず発電効率が向上するという効果が得られる。
【００１９】
また、パネル１に対する風荷重が低減されることにより、それを支持する架台も簡略なもので十分となり、上記のように軽量かつ小断面のアルミ製型材による簡略な下地フレーム２の採用が可能となり、かつ下地フレーム２に対するパネル１の固定もボルト締結によることなく押縁８による簡単な固定で十分となり、さらに屋根面に対する下地フレーム２の固定も押えコンクリート１３に対する軽微なアンカー１４のみで十分となり、以上のことから、パネル１を屋根面に設置するに際して屋根荷重が徒に増大したり、防水の納まりが複雑、面倒になることもない。
【００２０】
さらに、上記構造によれば、通風空間３内に生じる通風によりパネル１が裏面側からも通風冷却される効果があり、したがってパネル１の温度上昇が抑制されて発電効率が向上する効果がある。さらに、屋根面に設置されたパネル１は屋根面に対する直射日光を遮る機能を有するとともに、通風空間３を形成している空気層は通風が生じるといえども断熱層としても機能するものであり、そのため、屋根面の断熱性能が向上して最上階における空調負荷低減効果も期待できる。
【００２１】
なお、下地フレーム２の形態は、パネル１をパラペットよりも低い位置において同一レベルで並べて水平に支持して押縁８により簡略に固定するものである限りにおいて上記実施形態のものに限定されることなく任意である。また、屋根面の構造としては、押えコンクリート１３を全面的に設けることに代えて図５に示すようにアンカー１４の位置にのみベースブロック１６を設けることでも良く、その場合は屋根面荷重をより軽減できるとともに、押えコンクリート１３を省略した分、通風空間３の有効高さ寸法を大きくとることができる。
【００２２】
また、図６に示すようにパネル１を複数のゾーンに分けて設置して各ゾーンの間に保守通路１７を確保するようにしても良く、その場合は各ゾーンごとに通風空間３を確保してその外周部にそれぞれ通風板１５を設ければ良い。
以上で参考例について説明したが、本発明の太陽電池パネルは図７に示すように上記参考例と基本構成が共通し、かつ通風板１５をパネル１と連続するように同レベルで水平に設置するようにしており、それにより通風板１５をキャットウォークのように保守通路を兼ねるものとすることも可能である。
【００２３】
【発明の効果】
以上のように、請求項１に係る発明は、陸屋根面に設置した下地フレームに太陽電池パネルをパラペットよりも低い位置において同一レベルで並べてほぼ水平に支持して固定するので、太陽電池パネルがパラペットよりも上方に突出することを防止し得て意匠的な問題が生じることがないし、多数の太陽電池パネル１を同レベルで多数設置することで影の影響をなくすことができるから設置スペースを節約することができる。また、太陽電池パネルを傾斜させて設置する従来一般の場合に比較すると各太陽電池パネルが自ずと風荷重を受けにくくなるので、太陽電池パネルの所要強度やそれを支持する下地フレームの所要強度を十分に軽減することができ、軽量の下地フレームに対して太陽電池パネルを押縁により固定する程度で十分なものとなる。
【００２４】
また、請求項１に係る発明は下地フレームを陸屋根面上に浮かせて設置して太陽電池パネルと陸屋根面との間に通風可能な通風空間を確保したので、等圧原理により風荷重をより確実に軽減できる。さらに、請求項１に係る発明は太陽電池パネルの間に通風空間に通じる間隙を確保したので、風荷重をより一層軽減することができる。
しかも、請求項１に係る発明は、通風空間の周囲に、該通風空間と外部とを区画しかつ通風を確保し得る通風板を設けるとともに、該通風板を太陽電池パネルと連続するように同レベルで水平に設置したので、通風板により通風性が阻害されることなく通風空間が意匠的に目隠しされ、しかも通風板をキャットウォークのように保守通路を兼ねるものとすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に関連する参考例を示す斜視図である。
【図２】 同参考例の要部断面図である。
【図３】 同参考例の要部断面図である。
【図４】 同参考例の全体概略断面図である。
【図５】 他の参考例を示す要部断面図である。
【図６】 さらに他の参考例を示す全体概略断面図である。
【図７】 本発明の実施形態を示す全体概略断面図である。
【符号の説明】
１  太陽電池パネル
２  下地フレーム
３  通風空間
４  スリット（間隙）
８  押縁
１５  通風板
Ｐ  パラペット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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