JP2014037702A - 太陽光発電パネルの支持体及び太陽光発電パネルの施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストかつ短い工期で設置することのできる太陽光発電パネルの支持体及び太陽光発電パネルの施工方法を提供する。
【解決手段】太陽光発電パネルの支持体１０は、太陽光発電パネルを支持する支柱２０と、支柱２０の一端に設けられ、太陽光発電パネルを保持するパネル保持部と、支柱２０の他端に配設され、略円錐状に形成された中空の掘削部と、支柱２０の他端から所定の距離離れた位置であって、掘削部の側面内側に当接する補強部材２５と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電パネルの支持体及び太陽光発電パネルの施工方法に関する。

太陽光発電所では、太陽電池パネルは、地盤に立設されたパネル架台に支持されている。例えば、太陽電池パネルをコンクリート製の架台で支持する太陽電池パネル支持構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００７−３５８４９号公報

特許文献１に記載の太陽電池パネル支持構造では、架台がコンクリート製であるため、大量のコンクリートを要し、高コストとなっていた。加えて、長期間の工期を必要としていた。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、低コストかつ短い工期で設置することのできる太陽光発電パネルの支持体及び太陽光発電パネルの施工方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る太陽光発電パネルの支持体は、
太陽光発電パネルを支持する支柱と、
前記支柱の一端に設けられ、前記太陽光発電パネルを保持するパネル保持部と、
前記支柱の他端に配設され、略円錐状に形成された中空の掘削部と、
前記支柱の他端から所定の距離離れた位置であって、前記掘削部の側面内側に当接する補強部材と、
を備えたことを特徴とする。

前記掘削部の側面の上端には、屈折状の切り欠きが形成されていてもよい。

前記パネル保持部は、前記太陽光発電パネルが水平位置から所定の角度傾いた位置を保持する位置決め手段を有していてもよい。

前記補強部材は、前記支柱と同一の中心軸線を有する円板状に形成されていてもよい。

前記支柱の上端近傍の外周面には、高さ方向の位置決めをするための線が形成されていてもよい。

上記目的を達成するため、本発明の第２の観点に係る太陽光発電パネルの施工方法は、
地盤に縦穴を掘削する工程と、
前記縦穴を下穴として、支柱の下端に形成された前記縦穴より大きな直径を有する円錐状の掘削部で地盤をさらに掘削する工程と、
前記掘削部を地中の所定の深さまで到達させて、掘削した穴に土を入れて前記支柱の一部を埋設する工程と、
前記支柱の上端に配設されたパネル保持部を水平位置にして、前記パネル保持部に太陽光発電パネルを接続する工程と、
前記パネル保持部を水平位置から所定の角度傾けることによって、前記太陽光発電パネルを水平位置から所定の角度傾ける工程と、
を含むことを特徴とする。

本発明によれば、低コストかつ短い工期で設置することのできる太陽光発電パネルの支持体及び太陽光発電パネルの施工方法を提供することができる。

本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルの支持体の斜視図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルの支持体の上部の部分断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る回転部材受けの平面図であり、（ｂ）は、その左側面図であり、（ｃ）は、その正面図であり、（ｄ）は、（ａ）のIII-III断面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る回転部材の正面図であり、（ｂ）は、その右側面図であり、（ｃ）は、その底面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るパネル保持板が水平状態を示す正面図であり、（ｂ）は、傾いた状態を示す正面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルユニットの正面図であり、（ｂ）は、その右側面図であり、（ｃ）は、その底面図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルの支持体を埋設するための縦穴を地盤に掘削した状態を示す図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルの支持体の先端を縦穴に挿入した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルの支持体によって地盤を掘削した状態を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルの支持体に角度調整部材及びパネル保持板を取り付けた状態を示す斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るパネル保持板に１枚目の太陽光発電パネルユニットを固定した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、その正面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係るパネル保持板に２枚目の太陽光発電パネルユニットを固定した状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、その正面図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る太陽光発電パネルユニットを傾けた状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、その正面図である。

（実施形態）
本実施形態では、４本の太陽光発電パネルの支持体（以下、支持体という）１０に、２枚の太陽光発電パネルユニット１００を取り付ける場合について説明する。
まず、本発明の実施形態に係る支持体１０を、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る支持体１０は、支柱２０と、スクリューヘッド２１と、補強部材２５と、角度調整部材３０と、パネル保持板４０と、を備える。本実施形態の支柱１０は、鋼、ステンレス鋼又はアルミニウムなどの金属から形成されている。

支柱２０は、長さが、例えば約３０００ｍｍの円筒状の管である。支柱２０は、後述する施工方法に示すように、その下側の例えば１２００ｍｍが、太陽光発電パネルを設置する場所の地盤に掘削された縦穴に埋設される。支柱２０の上端近傍の外周面には、高さ調整ライン２０ｂが形成されている。高さ調整ライン２０ｂは、支持体１０の上端部の高さを、他の３本の支持体１０の上端部の高さに合わせるための基準線の役割を果たす。

図２に示すように、支柱２０の上端近傍の内周面には、後述する角度調整部材３０の係合片３３と係合する、内方に向かって突出したリング状の係合部２０ａが形成されている。

図１に示すように、支柱２０の下端には、例えば溶接によって、スクリューヘッド２１が接続されている。スクリューヘッド２１は、略円錐状に形成されている。スクリューヘッド２１の側面には、地盤を掘削するための螺旋状の溝２２が形成されている。また、スクリューヘッド２１の側面の上端には、スクリューヘッド２１が地盤に埋設されているときに上方へ引き抜かれる力に対して対抗するための、屈折状の切り欠き２３が形成されている。

図１に示すように、支柱２０の下端から上端方向に所定の距離離れた位置には、スクリューヘッド２１の側面の内側に当接するように、支柱２０と同一の中心軸線を有する円板状の補強部材２５が配設されている。補強部材２５は、例えば、スクリューヘッド２１の切り欠き２３の内側側面に当接する位置に配設されており、地盤を掘削しているときに、スクリューヘッド２１が土の圧力によって内側に撓むことを防止する。

図２に示すように、支柱２０の上端には、角度調整部材３０が配設されている。角度調整部材３０は、回転部材受け３１と、回転部材３８と、略円柱状の回転軸３９と、を有している。詳しくは後述するが、回転部材受け３１には孔が形成されており、その孔に回転軸３９が配設されている。また、回転軸３９には、回転部材３８が回動可能に連結されている。尚、理解を容易にするため、図２に示すように、回転軸３９の中心軸線方向をＹ方向、支柱２０の長手方向をＺ方向、Ｙ方向及びＺ方向に垂直な方向をＸ方向と定義し、適宜参照して説明する。

図３（ａ）乃至図３（ｄ）に示すように、回転部材受け３１は、２つの係合片３３と、回転部材支持部３４と、を有している。

係合片３３は、支柱２０の上端部に嵌入される部位であり、その外周面が支柱２０の内周面に対応する形状で形成されている。２つの係合片３３は、回転部材支持部３４の下面から下方すなわちＺ方向に延びている。係合片３３の外周面には、支柱２０の係合部２０ａと係合する溝３３ａが形成されている。

図２に示すように、角度調整部材３０を支柱２０の上端部に取り付けるために、まず、角度調整部材３０の係合片３３を支柱２０の内部に進入させる。そうすると、係合片３３の先端部３３ｂが、支柱２０の内周面に形成された係合部２０ａと当接する。この状態で、角度調整部材３０を支柱２０側に押すと、係合片３３は係合部２０ａに押されて内側に撓む。角度調整部材３０をさらに支柱２０側へ押すと、係合片３３の先端部３３ｂが係合部２０ａを乗り越えて、溝３３ａが係合部２０ａと係合する。このようにして、角度調整部材３０が、支柱２０の上端部に取り付けられる。

図３（ａ）乃至図３（ｄ）に示すように、回転部材支持部３４は、中心軸がＹ方向を向く円柱状部３５と、上面に中心軸がＹ方向を向く半円柱状の凹部が形成された直方体部３６と、を有し、直方体部３６の凹部に、円柱状部３５が、外周面の略下半分を当接させた態様で一体的に形成されている。

直方体部３６の上面の＋Ｙ側及び−Ｙ側の端部に、後述する回転部材３８の軸支片３８ｂの外形に対応する半円柱状の凹部３６ａが形成されるように、円柱状部３５のＹ方向の長さは、直方体部３６のＹ方向の長さより短く形成されている。円柱状部３５には、回転軸３９を挿通させるための、中心軸線が円柱状部３５と共通する貫通孔３５ａが形成されている。

直方体部３６の上面の＋Ｘ側の端部には、後述する回転部材３８が回転したときに、回転部材３８の軸支部３８ｂが当接するテーパー部３６ｂが形成されている。

図３（ｃ）に示すように、円柱状部３５のＹ軸に垂直な面３５ｃには、有底の孔３５ｂが形成されている。詳しくは、孔３５ｂは、中心Ｏ１を中心に図３（ｃ）の左回りにＸ軸を１５°回転させた線上の中心Ｏ１から距離ｘ離れた位置に、形成されている。

孔３５ｂには、円柱状に形成されたダボ３７と、一端が孔３５ｂの底部に、他端がダボ３７に接続されたコイルばね３７ａと、が配設されている。ダボ３７は、後述する回転部材３８を所定の角度傾いた状態で固定するための部材である。詳しくは後述するが、ダボ３７は、その先端が回転部材３８の内側面３８ｅと当接しているとき、孔３５ｂの外側方向に付勢されている。

図４（ａ）乃至図４（ｃ）に示すように、回転部材３８は、Ｚ軸に対して垂直な面を有する矩形板状のパネル支持部３８ａと、Ｙ軸に対して垂直な面を有する、矩形板と半円板とを結合した形状の軸支部３８ｂと、を有する。パネル支持部３８ａは、後述するパネル保持板４０を支持する。軸支部３８ｂは、パネル支持部３８ａの＋Ｙ側及び−Ｙ側の端部からＺ方向に延びている。一方の軸支部３８ｂの内側側面３８ｅと、他方の軸支部３８ｂの内側面３８ｅとの間の距離は、回転部材支持部３４の円柱状部３５のＹ軸方向の長さよりわずかに大きくなるように形成されている。軸支部３８ｂには、回転軸３９を挿通させるため、半円板の中心Ｏ２を中心とする貫通孔３８ｃが形成されている。

軸支部３８ｂの内側側面３８ｅには、直径がダボ３７の直径よりわずかに大きい有底の孔３８ｄが形成されている。詳しくは、孔３８ｄは、貫通孔３８ｃの中心Ｏ２からＸ方向に距離ｘ離れた位置に形成されている。

図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、角度調整部材３０の回転部材３８の上面には、パネル保持板４０が、例えば溶接などによって、接続されている。パネル保持板４０は、例えば、４００ｍｍ×４００ｍｍの正方形の板状に形成されている。パネル保持板４０の所定の位置には、後述する太陽光発電パネルユニット１００と連結するときにナットを挿通させるための孔４１が形成されている。

次に、角度調整部材３０が、パネル保持板４０を所定の角度で維持する機構について説明する。

Ｙ軸方向から見た図５（ａ）に示すように、パネル支持板４０の板面に対して垂直な方向がＺ方向であるとき、ダボ３７の位置と孔３８ｄの位置は一致していない。このとき、ダボ３７の先端は、図４に示す回転部材３８の軸支部３８ｂの内側側面３８ｅと当接している。上述したとおり、この状態では、ダボ３７は孔３５ｂの外側方向に付勢されている。

回転部材３８及びパネル保持板４０が、図５（ａ）の位置から回転軸３９を中心に図５（ａ）の左回りに１５度回転すると、図５（ｂ）に示すように、ダボ３７の位置と孔３８ｄの位置は一致する。このとき、ダボ３７は、孔３８ｄ内に進入する。これにより、回転部材３８及びパネル保持板４０は、回転軸３９を中心に左回りに１５度回転した状態で維持される。

次に、本実施形態に係る支持体１０に取り付けられる太陽光発電パネルユニット１００について説明する。

図６（ａ）乃至図６（ｃ）に示すように、太陽光発電パネルユニット１００は、１１枚の太陽光発電パネル１１０と、２本のパネル支持フレーム１２０と、を備える。

太陽光発電パネル１１０は、上面に太陽電池モジュールを有する、例えば、縦１９８５ｍｍ、横９９９ｍｍで形成された矩形状のパネルである。図６（ｃ）に示すように、太陽光発電パネル１１０の裏側には、パネル支持フレーム１２０と連結するための連結部１１１が形成されている。

図６（ｃ）に示すように、パネル支持フレーム１２０は、各太陽光発電パネル１１０の長辺が当接するように一列に並べて縦１９８５ｍｍ×横１０９８９ｍｍとした１１枚の太陽光発電パネル１１０を、一体化させるための連結部材である。パネル支持フレーム１２０は、断面がＣ字形に形成された、チタン製の長尺フレームである。パネル支持フレーム１２０は、各太陽光発電パネル１１０の連結部１１１に、例えば図示しないボルト及びナットによって、連結されている。尚、パネル支持フレーム１２０は、鋼製、ステンレス鋼製又はアルミニウム製であってもよく、また断面がＨ形に形成されていてもよい。

図６（ｃ）に示すように、パネル支持フレーム１２０の所定の位置には、支持体１０のパネル保持板４０と連結するための孔１２２が形成されている。

次に、本発明の実施形態に係る支持体１０及び太陽光発電パネルユニット１００の施工方法について、順を追って説明する。

まず、図７に示すように、測量により位置決めされた４つ地点に、例えば掘削機により所定の径及び深さの縦穴２００を形成する。尚、縦穴２００は、後述する支持体１０のスクリューヘッド２１の直径より小さな直径で形成されており、スクリューヘッド２１を誘導する下穴としての役割を果たす。

次に、図８に示すように、ドリル等に取り付けた支持体１０のスクリューヘッド２１の先端を、縦穴２００に挿入する。そして、縦穴２００に沿って、支持体１０を回転させて、地盤を掘削する。

次に、図９に示すように、支持体１０のスクリューヘッド２１を、地盤内の所定の深さまで到達させる。このとき、支柱２０の高さ調整ライン２０ｂにレーザーを照射させることによって、又は高さ調整ライン２０ｂから地盤面までの距離を紐で計測することによって、高さ調整ライン２０ｂが例えば地盤面より１８００ｍｍの高さに位置するように、調節する。

次に、図１０に示すように、スクリューヘッド２１によって形成された穴に土を入れて、スクリューヘッド２１及び支柱２０の一部を埋没させる。そして、支柱２０の上端に、パネル保持板４０が水平となるように角度調整部材３０を取り付ける。

次に、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、図示しないクレーンなどによって、１枚目の太陽光発電パネルユニット１００を支持体１０の近傍へ移動させる。そして、太陽光発電パネルユニット１００のパネル支持フレーム１２０に形成された孔１２２と、支持体１０のパネル支持板４０に形成された孔４１とを位置合わせして、太陽光発電パネルユニット１００とパネル支持板４０とをボルト及びナットで固定する。

次に、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、図示しないクレーンなどによって、２枚目の太陽光発電パネルユニット１００を、支持体１０の近傍へ移動させる。そして、図１２（ｂ）に示すように、太陽光発電パネルユニット１００のパネル支持フレーム１２０に形成された孔１２２と、支持体１０のパネル支持板４０に形成された孔４１とを位置合わせして、太陽光発電パネルユニット１００とパネル支持板４０とをボルト及びナットで固定する。

最後に、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、太陽光発電パネルユニット１００を、角度調整部材３０の回転部材３８を回転させることによって傾ける。このとき、図５（ｂ）に示すとおり、コイルばね３７ａによって付勢されていたダボ３７が、孔３８ｄ内に進入するので、回転部材３８は、回転軸３９を中心に図５（ｂ）の左回りに１５度回転した状態で固定される。

以上説明したとおり、本実施形態に係る支持体１０は、コンクリートを使用しないので、低コストかつ短い工期で設置することができる。また、スクリューヘッド２１には屈折状の切り欠き２３が形成されているので、支柱１０は、地盤に強固に固定される。

また、スクリューヘッド２１の側面の内側に当接するように、補強部材２５が配設されているので、スクリューヘッド２１が内側へ撓むことがない。

また、角度調整部材３０によってパネル保持板４０を水平状態にすることができるので、簡単に太陽光発電パネルユニット１００をパネル保持板４０に取り付けることができる。また、角度調整部材３０の回転部材３８を回転させると、所定の角度でロックされるので、簡単に太陽光発電パネルユニット１００を所定の角度に傾けることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明には、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲が含まれる。

例えば、上記の実施形態では、太陽光発電パネルユニット１００を、水平位置から１５°傾けて固定されるように構成したが、これに限定されるものではない。支持体１０が設置される緯度に合わせて、太陽光発電パネルユニット１００を、１５°より小さい又は１５°より大きい傾斜角度で固定するようにしてもよい。

また、例えば、角度調整部材３０は、回転軸３９の外周面と、回転部材３８の貫通孔３８ｃの内周面との間に、回転摩擦ダンパーを備えてもよい。これにより、回転部材３８が回転するときに所定の摩擦力が発生する。そのため、容易にパネル支持板４０を水平な状態に維持することができるので、太陽光発電パネルユニット１００のパネル支持板４０への取り付けが、より簡単になる。

また、上記の実施形態では、スクリューヘッド２１の側面の内側に当接するように設けられた補強部材は円板状であったがこれに限定されるものではない。スクリューヘッドが土の圧力によって内側に撓むことを防止することができればよく、例えば、支柱と、スクリューヘッドの側面の内側との間が、棒状の補強部材で補強されていてもよい。

１０ 支持体
２０ 支柱
２０ａ 係合部
２０ｂ 高さ調整ライン
２１ スクリューヘッド
２２ 溝
２３ 切り欠き
２５ 補強部材
３０ 角度調整部材
３１ 回転部材受け
３３ 係合片
３３ａ 溝
３３ｂ 先端部
３４ 回転部材支持部
３５ 円柱状部
３５ａ 貫通孔
３５ｂ 孔
３６ 直方体部
３６ａ 凹部
３７ ダボ
３７ａ コイルばね
３８ 回転部材
３８ａ パネル支持部
３８ｂ 軸支部
３８ｃ 貫通孔
３８ｄ 孔
３９ 回転軸
４０ パネル保持板
１００ 太陽光発電パネルユニット
１１０ 太陽光発電パネル
１２０ パネル支持フレーム
１２２ 孔

Claims (6)

1. 太陽光発電パネルを支持する支柱と、
   前記支柱の一端に設けられ、前記太陽光発電パネルを保持するパネル保持部と、
   前記支柱の他端に配設され、略円錐状に形成された中空の掘削部と、
   前記支柱の他端から所定の距離離れた位置であって、前記掘削部の側面内側に当接する補強部材と、
   を備えたことを特徴とする太陽光発電パネルの支持体。
2. 前記掘削部の側面の上端には、屈折状の切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電パネルの支持体。
3. 前記パネル保持部は、前記太陽光発電パネルが水平位置から所定の角度傾いた位置を保持する位置決め手段を有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電パネルの支持体。
4. 前記補強部材は、前記支柱と同一の中心軸線を有する円板状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽光発電パネルの支持体。
5. 前記支柱の上端近傍の外周面には、高さ方向の位置決めをするための線が形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の太陽光発電パネルの支持体。
6. 地盤に縦穴を掘削する工程と、
   前記縦穴を下穴として、支柱の下端に形成された前記縦穴より大きな直径を有する円錐状の掘削部で地盤をさらに掘削する工程と、
   前記掘削部を地中の所定の深さまで到達させて、掘削した穴に土を入れて前記支柱の一部を埋設する工程と、
   前記支柱の上端に配設されたパネル保持部を水平位置にして、前記パネル保持部に太陽光発電パネルを接続する工程と、
   前記パネル保持部を水平位置から所定の角度傾けることによって、前記太陽光発電パネルを水平位置から所定の角度傾ける工程と、
   を含む太陽光発電パネルの施工方法。

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