JP2014020189A - ソーラーパネル及び架台 - Google Patents

Abstract

【課題】屋外に設置するソーラーパネルは先ず架台をソーラーパネルの設置現場で組み立てた後、さらにソーラーパネルをこの架台に取り付けていた。この為、設置現場では多くの時間と手間を要した。
本発明は、設置現場で簡単に運搬・組立できるソーラーパネルとソーラーパネル用懸架を提供する。
【解決手段】 ソーラーパネルに予め耐力フレームを設け、このフレームにソーラーパネルを含む全体が平らになるように折りたためる構造の支柱などを設ける。本発明は、以上の構成よりなる組立架台一体のソーラーパネルである。
【選択図】図６

Description

本発明は、ソーラーパネルとその架台及び架台用固定具に関するものである。

屋外に設置するソーラーパネルは雪の重みで潰れるあるいは風で飛ばされないよう、しっかりとした架台に取り付ける必要がある。また、この架台はソーラーパネルがより多く発電できるよう、水平な地面や屋上などに対して適度な角度を持ってソーラーパネルを固定できるような構造である事が望ましい。さらにソーラーパネルは下に溜まった雪、あるいは伸びた雑草などの陰とならないよう、ある程度の高さに設置するのが好ましい。この為、架台は一般に多くのフレームやネジなどを使用してその構造を成し、それをソーラーパネルの設置現場で組み立てた後、ソーラーパネルをこの架台に取り付けていた。

特開平１１−１７７１１５ 特開２００１−１３８６３６

ソーラーパネルと架台が別々となっている場合、現場で先ず架台を組み立てる事になるが、工場での流れ作業と異なり、架台の組立に多くの時間と手間を要した。さらにこれらの架台にソーラーパネルを取り付けるのもやはり現場での作業となり、多くの時間と手間を要した。
又、形状の異なる多くの種類のフレームとソーラーパネルは別々に運搬し、設置現場で組み立てる事を前提として設計されている為、これらを一度に効率よく梱包・運搬する事は難しかった。

設置したソーラーシステムを撤去し、搬出する場合も、組立と同様に解体に多くの手間がかかるとともに、いろいろな形状の部材が発生することから、全体にかさばり、効率よく運搬するのは難かった。

ソーラーパネルに予め耐力フレームを設け、このフレームにソーラーパネルを含む全体が、平らになるように折りたためる構造の支柱などを設ける。本考案は、以上の構成よりなる組立架台一体形のソーラーパネルである。

本考案の組立架台一体のソーラーパネルは、工場で予めソーラーパネルに架台を取り付ける為、流れ作業で効率よくソーラーパネルと架台を取り付ける事が出来るとともに、設置現場での組立作業を大幅に減らすことが出来る。又、架台は折りたたんだ状態では全体に平らになるように設計されているため、工場から設置現場まで積載効率よく運搬する事が出来る。又ソーラーパネルと架台がセットになっている為、１基ずつ運搬・設置することが出来る。撤去時もソーラーパネルと支柱などを小さくたたんで撤去すればよい為、撤去も簡単に行え、かつ効率よく運搬できる。

本発明の使用状態の斜視図 本発明の組立前の状態の表面斜視図 本発明の組立前の状態の背面斜視図 本発明の実施例２の使用状態の斜視図 本発明の実施例２の組立前の状態の表面斜視図 本発明の実施例３の使用状態の斜視図 本発明の実施例３の組立前の状態の表面斜視図 本発明の実施例４の使用状態の斜視図 本発明の実施例４の組立前の状態の表面斜視図 本発明の実施例４の組立前の状態の背面斜視図 一般の従来工法の組立前の斜視図 一般の従来工法の架台組立後の状態の斜視図 一般の従来工法の使用状態の斜視図

以下、発明の実施例を図１、図２及び図３を用いて説明する。ソーラーパネル（１）の外周に十分な強度のあるパネル用耐力フレーム（２）を設け、パネル用耐力フレーム（２）後方に支柱用関節ジョイント（７）を介して、支柱（３）を設け、さらに台座フレーム用関節ジョイント（８）を介して、台座フレーム（４）を設ける。さらにパネル用耐力フレーム（２）の前方に筋交いフレーム用関節ジョイント（９）を介して筋交いフレーム（５）及び前方支柱（６）を設ける。運搬時はこれらを全体が平らになるように図２のように折りたたんで運搬する。図３は図２の背面から見た斜視図である。使用時は台座フレーム（４）と前方支柱（６）及び、台座フレーム（４）と筋交いフレーム（５）とを固定ネジ（１０）で固定して、図１のようにソーラーパネル（１）が適度な角度を保ちながら自立するようにする。固定ネジ（１０）の代わりに、ロック機構の付いたワンタッチジョイントなどで固定するようにすれば、より良い。図のフレーム等は角パイプ形状で書かれているが、断面がＩ形あるいはＬ形のフレームを組み合わせて用いることで、よりスペース効率よくたためる様にする事が出来る。図のソーラーパネル（１）は長方形の形状で書かれているが、正方形でも良い。又、設置時、長方形の短辺が下になるように書かれているが長辺が下になるように設計しても良い。但し、いずれの場合もソーラーパネル（１）の各太陽電池セルの内部結線は、太陽を背にして前面から見た時に横並列に結線されているソーラーパネル（１）を使用すれば、草や南側にある建造物の影響でパネルの下方が影になってもパネル全体への影響を最小限に出来て良い。
なを、耐力フレームとは太陽電池モジュールに支持基材や保護ガラスの付いたソーラーパネル（１）あるいはさらにアルミなどの枠の付いた形式のソーラーパネル（１）を、降雪や風に耐えるだけの強度を持って支えることの出来るフレームである。このソーラーパネル（１）とパネル用耐力フレーム（２）との取り付けは、お互いの熱膨張係数の違いに基づく歪を吸収出来るように、クッション材を介すなどして固定するのが良い。

撤去する場合は、台座フレーム（４）と前方支柱（６）及び、台座フレーム（４）と筋交いフレーム（５）との固定ネジ（１０）などの接続器具をはずし、図２のように全体が平らになるように折りたたんで運搬する。

本発明の別の実施例２を図４及び図５を用いて説明する。ソーラーパネル（１）の外周に十分な強度のあるパネル用耐力フレーム（２）を設け、パネル用耐力フレーム（２）前方に台座フレーム用関節ジョイント（８）を介して、台座フレーム（４）を設ける。さらに支柱用関節ジョイント（７）を介して、支柱（３）を設ける。運搬時はこれらを全体が平らになるように図５のように折りたたんで運搬する。使用時はパネル用耐力フレーム（２）と支柱（３）とを固定ネジ（１０）などの接続器具で固定して、図４のようにソーラーパネル（１）が適度な角度を保ちながら自立するようにする。このシンプルな形状はソーラーパネル（１）と設置面との距離が近い為、雑草などの影の影響を受けやすいが、全体が軽量コンパクトであり、屋上など草が生えない場所などに適していると考えられる。なを、この実施例２では支柱（３）や台座フレーム（４）がパネル用耐力フレーム（２）の外側に配置しているが、左右の幅を抑えるよう、これらをパネル用耐力フレーム（２）の内側に配置しても良い。又、支柱（３）は台座フレーム（４）に取り付けられているが、パネル用耐力フレーム（２）側に関節ジョイントを介して設けられていても良い。さらに、支柱（３）に高さ調整機能を付ける、あるいは支柱（３）の取り付け位置を調整できるようにして、ソーラーパネル（１）の設置角度を調整出来るようにすれば、より良い。なを、この前支持直結縦母屋形式の架台の強度についてＮＥＤＯ架台設計支援計算ツールで、図４のようにソーラーパネル（１）が一枚の場合と、ソーラーパネル（１）を縦方向２枚、横方向２枚とし、その他の付加条件を同一とし、使用する架台用鋼材の太さのみを変えて、同程度の強度となるようにシミュレーションすると、ソーラーパネル（１）１枚で自立する場合に比べ、ソーラーパネル（１）を４枚使用した場合は、使用鋼材の重量が５．５倍以上必要となり、ソーラーパネル（１）１枚あたりに換算して１．４倍以上使用しなくてはならない事が分かった。これは一台の架台でソーラーパネル（１）を多数枚支えると、架台が大きくなり、強度を保つ為により多くの鋼材が必要となり、経済的でない事が分かった。この点からもソーラーパネル（１）１枚毎に専用の架台を持つ本発明の構造は経済的である事が分かる。

撤去する場合は、支柱（３）と台座フレーム（４）との固定ネジ（１０）などの接続器具をはずし、図４のように全体が平らになるように折りたたんで運搬する。

本発明の別の実施例３を図６及び図７用いて説明する。ソーラーパネル（１）の外周に十分な強度のある、かつソーラーパネル（１）の前方を長くしたパネル用耐力フレーム（２）を設け、パネル用耐力フレーム（２）前方に台座フレーム用関節ジョイント（８）を介して、台座フレーム（４）を設ける。台座フレーム（４）には強度のあるパンチングネットや平板、スノコの板状などの底面板（１１）を設ける。さらに支柱用関節ジョイント（７）を介して、支柱（３）を設ける。運搬時はこれらを全体が平らになるように図７のように折りたたんで運搬する。なを、全体の長さは梱包材などで梱包した時に、通常２３４０ｍｍのコンテナの幅に収まるような寸法にする事が運送効率の面からも望ましい。使用時はパネル用耐力フレーム（２）と支柱（３）とを固定ネジ（１０）などの接続器具で固定して、図７のようにソーラーパネル（１）が適度な角度を保ちながら自立するようにする。底面板（１１）の上にブロックなどの重石（１６）を乗せる事で、基礎の埋設などが困難な場所でも強風などに耐え、自立させる事が出来る。この部分に重量のあるバッテリーなどを設置しても良い。特にパンチングネットは雨水などを通しかつ砂をその上に乗せる事が出来る為、整地したときに出た土や瓦礫などを重しに出来て経済的である。小石の多い土地で草刈時に小石が跳ねて、ソーラーパネル（１）を傷つける恐れがある場合は、ソーラーパネルの前面に飛石遮蔽板（１９）を設置しても良い。陸屋上に設置する場合、屋上に付けたボルトで台座フレーム（４）を固定すれば良いが、底面板（１１）に、ある程度の大きさの穴を持つパンチング材を用い、これを、シーリング材などを用いて屋上に貼り付ける事により、シーリング材がパンチングの穴を通して底面板（１１）の表面にまで回り込む事で、機械的強度を持って屋上に接着されるので、屋上に取り付けボルトを打ち込むなど、雨漏りの発生の原因となるような工事を行わなくとも十分な強度を持って設置する事が出来る。

撤去する場合は、支柱（３）と台座フレーム（４）用固定ネジ（１０）などの接続器具をはずし、図７のように全体が平らになるように折りたたんで運搬する。

本発明の別の実施例４を図８、図９及び図１０を用いて説明する。ソーラーパネル（１）の外周に十分な強度のある、かつソーラーパネル（１）の前方を長くしたパネル用耐力フレーム（２）を設け、パネル用耐力フレーム（２）の前方にパンチング材などの軽量で風などへの抵抗が少ない穴の開いた上面板（１２）を設ける。又、パネル用耐力フレーム（２）の後方内側に支柱用関節ジョイント（７）を介して、支柱（３）を設ける。運搬時はこれらを全体が平らになるように図９のように折りたたんで運搬する。図１０は図９を背面から見た斜視図である。なを、全体の長さは梱包材などで梱包した時に、通常２３４０ｍｍのコンテナの幅に収まるような寸法にする事が運送効率の面から望ましい。使用時は支柱（３）と台座フレーム（４）らを、異形鉄筋などを曲げてＵの字形にし、防錆処理を施したＵ字形杭（１３）などで固定する。Ｕ字形杭（１３）の先端は打ち込みやすいように先が細くなっている方が望ましい。Ｕ字形杭（１３）の両腕の長さは必ずしも等しく無くても良く、Ｊの字形でも良い。又曲がり部は半円状でなくコの字形状でも良い。台座フレーム（４）の前方も同様にＵ字形杭（１３）やクサビ形杭（１４）を打ち込んで地面などに固定し、図８のようにソーラーパネル（１）が適度な角度を保ちながら自立するようにする。遮蔽板として使用する上面板（１２）はソーラーパネル（１）より前面に配置され、ソーラーパネル（１）の高さが十分でなくとも、ソーラーパネル（１）の前面を覆うことで草の影などがソーラーパネル（１）に直接がかからないようにする効果がある。ソーラーパネル（１）を並べて設置する時には、連結ジョイント（１５）などを用いて、左右あるいは前後に連結する。連結ジョイント（１５）は設置面の凸凹や設置後の不均一な地盤沈下などに対応出来るよう、ある程度の遊びがあった方が望ましい。連結ジョイント（１５）の代わりに、先に述べたＵ字型杭（１３）などを用いて、前後あるいは左右の台座フレーム（４）を合わせて固定し、連結しても良い。

撤去する場合は、Ｕ字形杭（１３）やクサビ形杭（１４）などを抜き、図７のように全体が平らになるように折りたたんで運搬する。運搬時もソーラーパネル（１）はパネル用耐力フレーム（２）や台座フレーム（４）などで守られており、運搬時の形状もシンプルなことから、別の場所で再利用する場合などでも取り扱いが簡単で同時に運搬時に壊す危険も少ない。又、分解する場合でも工場で行えるので効率が良い。

一般の従来工法を図１１、図１２及び図１３を用いて説明する。
先ず図１１のように、設置場所にソーラーパネル（１）と架台用資材（１７）を別々に搬入し、図２のように設置現場で多くのネジなどを用いて架台用資材（１７）を組立・設置し、架台（１８）とした後、この架台（１８）に現場でさらに多くのネジなどを用いてソーラーパネル（１）を取り付け、図１３のようにする。

撤去する場合は先ず多くのネジなどをはずしてソーラーパネル（１）を架台（１８）からとり外した後、さらに多くのネジなどをはずして架台（１８）を現地で分解し、多くの形状の部材が混在したこれらの資材を運搬する事となる。この為、運搬時にそれぞれの部品がぶつかって、ソーラーパネル（１）が破損するあるいはフレームなどの部材が変形するなどの恐れがある。この為、部材を再利用する場合は、ソーラーパネル（１）や架台用資材（１７）などの部材を運搬時に壊さぬよう、取り扱いに十分注意を要する。

１ ソーラーパネル
２ パネル用耐力フレーム
３ 支柱
４ 台座フレーム
５ 筋交いフレーム
６ 前方支柱
７ 支柱用関節ジョイント
８ 台座フレーム用関節ジョイント
９ 筋交いフレーム用関節ジョイント
１０ 固定ネジ
１１ 底面板
１２ 上面板
１３ Ｕ字形杭
１４ クサビ形杭
１５ 連結ジョイント
１６ 重石
１７ 架台用資材
１８ 架台
１９ 飛石遮蔽板

Claims (8)

1. 光起電力素子と光起電力素子を支持する基材と、光起電力素子を保護するカバー材と、その全体を支える構造強度のあるフレームを具備するソーラーパネルにおいて、角度の変えられるジョイントを介して架台の一部と一体とした構造を持つことを特徴とするソーラーパネル。
2. 請求項１に記載のソーラーパネルにおいて、架台を組み立てた時に、ソーラーパネルが適度な角度を持つように組み立てることが出来、架台を折りたたんだ時に、ソーラーパネルを含む全体がほぼ平となる構造を持つことを特徴とするソーラーパネル。
3. 請求項１に記載のソーラーパネルにおいて、ソーラーパネルの角度を調節する事が可能で、角度を調節後に角度を固定し、設置する事が出来る構造を持つことを特徴とするソーラーパネル。
4. ソーラーパネルの前方でかつ太陽光を遮らない位置にあり、草の生長を遮断できる遮蔽板を持つ事を特長とするソーラーパネル用架台。
5. ソーラーパネルの前方でかつ太陽光を遮らない位置にあり、草刈時に発生する跳石を遮蔽できる遮蔽板を持つ事を特長とするソーラーパネル用架台。
6. 穴の開いたパンチングメタルあるいはエキスパンドメタルを架台底面に持つことを特徴としたソーラーパネル用架台。
7. パイプあるいは棒鋼あるいは異形鉄筋の１箇所をＵ字型に曲げ、かつこのＵ字の大きさが架台を１本あるいは２本またいで地面に固定できる大きさを持つことを特徴とする架台用固定具。
8. 請求項７に記載の架台用固定具において、先端を鋭角の形状にしたことを特徴とする架台用固定具。

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