JP2014101635A - 基礎ユニット及び架台 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池パネルを地上に設置するに際し、その基礎部分の軽量化や接地面への対応性を向上し、コスト削減を図ること。
【解決手段】太陽電池パネルを支持する支持フレームの基礎を構成する基礎ユニットであって、互いに平行に延設され、前記支持フレームが搭載される棒状の第１及び第２のＰＣａ部材と、前記第１及び第２のＰＣａ部材間を連結する少なくとも１つの棒状の連結部材と、を備えることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、太陽電池パネルを地上に設置する技術に関する。

太陽電池パネルを地上に設置する形式の太陽光発電システムでは、風力等の外力に耐久することが要求される。このため、太陽電池パネルの架台としては、太陽電池パネルを支持する支持フレームを基礎上に構築した比較的堅牢な構造とされている（例えば、特許文献１）。一方、基礎工事を簡便にする点で、少なくとも基礎部分をＰＣａ部材で構成し、地面に置き敷く形式の架台も提案されている（特許文献２）。

特開２０１２−８７６１３号公報 実用新案登録第３１７２５１２号公報

地面に置き敷く形式の架台は基礎工事を簡便にする点で有利である一方、ＰＣａ部材の重量が嵩むことから、基礎部分の単体重量が数百ｋｇから１ｔ程度に及ぶ場合があり大型揚重機の利用が必要とされる。メガソーラ等と呼ばれる大規模な太陽光発電システムにおいては、架台数も膨大になることから、資材の運搬・設置に関わるコストが嵩むことになる。また、敷地が傾斜地や不整地の場合には整地が必要となって更にコストが嵩む。

本発明の目的は、太陽電池パネルを地上に設置するに際し、その基礎部分の軽量化や接地面への対応性を向上し、コスト削減を図ることにある。

本発明によれば、太陽電池パネルを支持する支持フレームの基礎を構成する基礎ユニットであって、互いに平行に延設され、前記支持フレームが搭載される棒状の第１及び第２のＰＣａ部材と、前記第１及び第２のＰＣａ部材間を連結する少なくとも１つの棒状の連結部材と、を備えることを特徴とする基礎ユニットが提供される。

また、本発明によれば、方形状の太陽電池パネルを、その前辺部を下側、その後辺部を上側にして斜めに支持する架台であって、地面上に設置される基礎ユニットと、前記基礎ユニットに立設され、前記太陽電池パネルを支持する支持フレームと、を含み、前記基礎ユニットは、前記前辺部及び前記後辺部と平行に延設される棒状の第１及び第２のＰＣａ部材と、前記第１及び第２のＰＣａ部材間を連結する一対の棒状の連結部材と、を備え、前記第１のＰＣａ部材は前記前辺部側に、前記第２のＰＣａ部材は前記後辺部側にそれぞれ配置され、前記一対の棒状の連結部材は、前記前辺部及び前記後辺部と直交する方向に離間して配置され、前記支持フレームは、前記第１のＰＣａ部材に立設される第１の支柱部材と、前記第２のＰＣａ部材に立設される第２の支柱部材と、前記第１及び第２の支柱部材に架設され、前記太陽電池パネルが搭載される斜行部材と、を備えることを特徴とする架台が提供される。

本発明によれば、太陽電池パネルを地上に設置するに際し、その基礎部分の軽量化や接地面への対応性を向上し、コスト削減を図ることができる。

本発明の一実施形態に係る架台の斜視図。 図１の架台の分解斜視図。 （Ａ）は図２の線Ｉ−Ｉに沿う断面図、（Ｂ）は別例の説明図。 （Ａ）及び（Ｂ）は錘部材の取付態様を示す図。 （Ａ）及び（Ｂ）は別の錘部材の取付態様を示す図。 （Ａ）及び（Ｂ）は固定部材の取付態様を示す図。

図１は本発明の一実施形態に係る架台Ａの斜視図であり、太陽電池パネルＰを支持することを想定したものである。太陽電池パネルＰは方形状をなしており、その４辺のうちの前辺部Ｆを下側、その後辺部Ｂを上側にして、架台Ａに斜めに支持される。図２は架台Ａの分解斜視図である。なお、各図において矢印Ｘ及びＹは互いに直交する水平方向を示し、矢印Ｚは垂直方向を示す。太陽電池パネルＰは、前辺部Ｆ及び後辺部ＢをＸ方向に沿わせて支持される。

架台Ａは、支持フレーム１０と、基礎ユニット２０と、を備える。図１及び図２の例では、１つの支持フレーム２０の基礎を２つの基礎ユニット２０が構成しているが、架台Ａの構成はこれに限られるものではない。

支持フレーム１０は、例えば、鋼管、鋼棒、山形鋼等の形鋼といった棒状の鋼材を組み合わせて構成される。なお、鋼材以外にも、ＦＲＰやアルミ等の部材を組み合わせて支持フレーム１０を構成することも可能である。本実施形態の場合、支持フレーム１０は、複数の支柱部材１１、１２と、垂木状に斜めに延設する複数の斜行部材１３と、桁部材１４と、複数の補強部材１５と、を備える。支柱部材１１は前辺部Ｆ側の支柱を構成し、支柱部材１２は後辺部Ｂ側の支柱を構成している。支柱部材１１は支柱部材１２よりも高さ（長さ）が短い。

各斜行部材１３は、Ｙ方向で斜めに延び、Ｙ方向の一方端部が支柱部材１１に他方端部が支柱部材１２に連結されてこれらの支柱部材１１及び１２に架設されている。複数の斜行部材１３は、Ｘ方向に等間隔で互いに平行に支持される。太陽電池パネルＰは複数の斜行部材１３上に搭載され、不図示の金物により斜行部材１３に固定される。

桁部材１４は、複数の斜行部材１３をＸ方向に横断するように配設され、各斜行部材１３に固定されている。本実施形態では桁部材１４を1つとしているが、互いに平行にＹ方向に離間して複数設けてもよい。補強部材１５は、支柱部材１２と斜行部材１３との間に設けられ、斜行部材１３の支持力を補強する。

なお、支持フレーム１０は太陽電池パネルＰの強度や大きさに応じて様々な構成とすることができる。例えば、太陽電池パネルＰの強度が比較的高い場合は桁部材１４を省略することも可能である。

また、本実施形態では、支持フレーム２０の基礎を２つの基礎ユニット２０が構成しているが、1つの基礎ユニット２０に対して、１つの支持フレーム２０を支持する構成（例えば、桁部材１４が複数の基礎ユニット２０に跨らない構成）も採用可能である。この場合、不等沈下のおそれのある軟弱地盤であっても、その影響を極力避けて架台を設置することも可能である。

逆に、桁部材１４等によって支持フレーム１０を広範囲に渡って一体化した構成ももちろん採用可能である。この場合、支持フレームの幅を、その運搬車両の幅よりも狭くしておけば、一体化した組み立て済みの支持フレームを一括して運搬したり、設置することが可能となり、現場での作業を削減できる。

次に基礎ユニット２０について説明する。基礎ユニット２０は支持フレーム１０の基礎を構成するユニットであり、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂと、これらを連結する連結部材２２と、を備え、この構成を基本的な一単位としている。

ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂは、互いに平行にＸ方向に延設されて棒状をなしている。本実施形態の場合、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂは板棒状のブロックであり、その断面形状が方形である。しかし、その断面形状を台形とするなど、他の形状の板棒状のブロックであってもよい。

本実施形態の場合、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂは同じ構成のＰＣａ部材であるが、別構成のものであってもよい。但し、本実施形態のように、１種類のＰＣａ部材を利用することで、コストダウンを図れる。

ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂは、その側面に開口した取付孔２１１、その上面に開口した取付孔２１２を備える。取付孔２１２は直接又は不図示の金物を介して支柱部材１１、１２を取り付けてＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂに立設するための孔である。取付孔２１２は、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂを垂直方向に貫通する貫通孔でもよいし、有底の孔であってもよい。また、取付孔２１２と支柱部材１１、１２との固定構造は、例えば、ねじ構造、嵌合構造、接着構造等を挙げられる。

取付孔２１１には、ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂ間を連結する棒状の連結部材２２が挿入されて固定される。連結部材２２は、本実施形態の場合、鋼管であるが、鋼棒や山形鋼等の形鋼であってもよく、また、鋼材以外にもＦＲＰやアルミ合金等からなる棒状の部材であってもよい。

本実施形態の場合、取付孔２１１はＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂを水平方向に貫通する貫通孔としているが、有底の孔としてもよい。但し、貫通孔とすることで、連結部材２２の差し込み面が問われないという利点を有するだけでなく、連結部材２２とＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂとの固定位置を可変とすることで、ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂ間のＹ方向の離間距離を調整可能とすることができる。

本実施形態の場合、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂに、それぞれ、Ｘ方向に離間して取付孔２１１を一対設けており、連結部材２２もＸ方向に離間して互いに平行に一対設けられている。一対の連結部材２２を設けたことで、基礎ユニット２０は全体として方形の枠状に構成され、基礎としての十分な支持力を確保できる。その一方、図２において矢印ｄ１、ｄ２に示す方向に、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂが微量だけ回動でき、基礎ユニット２０のねじれを許容する。このため、軽度の傾斜地や不整地においては、その整地を要せずに地面にならって基礎ユニット２０を設置することができる。この場合、個々の支持部材１１、１２の長さを調整することで、太陽電池パネルＰを目的とする角度で設置することも可能である。

本実施形態の場合、連結部材２２の数を２本としたがこれに限られず、少なくとも１つあればよい。但し、取付孔２１２の位置精度（ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂ間のＹ方向の離間距離や平行度合い）を確保する点で２本以上が好ましい。一方、３本以上とすると、基礎ユニット２０のねじれによる傾斜地や不整地への対応性が低下する場合がある。よって、連結部材２２の数は本実施形態のように２本設けることが好ましい。

また、本実施形態の場合、連結部材２２を互いに平行に配置したが、図３（Ｂ）に示すように平行ではない構成も採用可能である。但し、この場合は、ＰＣａ部材２１Ａの取付孔２１３’とＰＣａ部材２１Ｂの取付孔２１３”とが異なる構成となるため、ＰＣａ部材２１ＡとＰＣａ部材２１Ｂとを別々に作成することが必要となる。

取付孔２１１と連結部材２２との固定構造は、例えば、ねじ構造、嵌合構造、接着構造等を挙げられる。本実施形態では、ねじ構造のうち、特に、ボルトとナットを利用した構造としている。図３（Ａ）はその説明図であり、図２の線Ｉ−Ｉに沿う断面図である。なお、同図においてはＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂの配筋等は図示を省略している。

本実施形態の場合、取付孔２１１は、連結部材２２よりも大きめに形成されており、連結部材２２はあそびをもって取付孔２１１に挿入される。ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂには、取付孔２１１と交差する方向に形成された孔が、上面に開口した縦孔状に形成されており、ここにナット２１３が仕込まれている。そして、ボルト２１４をナット２１３に締め込み、その先端で連結部材２２を径方向に押圧することで、取付孔２１１の周壁に押圧し、固定する。

このような固定構造とすることで、分解、組み立てが容易であり、また、連結部材２２とＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂとの固定位置が可変となり、ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂ間のＹ方向の離間距離を調整可能とすることができる。

係る構成からなる架台Ａは、まず、基礎ユニット２０を地面上に設置し（基礎構築工程）、支持フレーム１０を基礎ユニット２０上に設置する（接地工程）ことで構築される。太陽電池パネルＰはその後、支持フレーム１０に搭載されて支持される。

本実施形態では、基礎ユニット２０を棒状のＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂと、棒状の連結部材２２とから構成したので、ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂを小型軽量化することができる。例えば、ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂの長手方向（Ｘ方向）の長さを１２００ｍｍ程度、短手方向（Ｙ方向）の長さを２００ｍｍ程度、厚さ（Ｚ方向の長さ）を１６０ｍｍ程度とした場合、１個当たりの重量を９０ｋｇ程度で構成でき、太陽電池パネル用の架台の基礎ＰＣａとしては大幅に軽量化が図れる。したがって、基礎構築工程においては、梃や複数の作業者で運搬作業等を行うことが可能となり、大型揚重機の利用を必須としない。

また、基礎ユニット２０の接地面は、棒状のＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂであり、比較的接地面積が小さいので、敷地に軽度な傾斜があってこれらに高低差があっても、傾斜なりに基礎ユニット２０を接地可能である。しかも、基礎ユニット２０のねじれによって傾斜地や不整地にもある程度の対応が可能であり、傾斜等の程度によっては整地も必須としない。この場合、個々の支持部材１１、１２の長さを調整することで、太陽電池パネルＰを目的とする角度で設置することも可能である。

ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂを小型とすることで、その接地面積も小さくなることから整地を要する場合であっても、ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂの接地箇所のみでの整地で足る場合には、整地の面積を小さくすることが可能となる。

こうして本実施形態では、太陽電池パネルＰを地上に設置するに際し、その基礎部分の軽量化や接地面への対応性を向上し、コスト削減を図ることができる。

また、基礎ユニット２０を１単位とすることで、その数量によって多様な規模の太陽電池システムに対応することができる。また、本実施形態ではＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂ間の離間距離調整も可能であるので、太陽電池パネルの設置単位あたりの大きさが異なる場合にも対応可能である。

＜第２実施形態＞
基礎ユニット２０が軽量であることにより、耐風性等が不十分である場合には、連結部材２２に錘部材を設けることができる。図４（Ａ）及び（Ｂ）は錘部材２３の取付態様を示す図であり、図４（Ａ）は基礎ユニット２０の平面図、図４（Ｂ）は架台Ａの側面図である。錘部材２３は、例えば、残土や砕石を詰めた土嚢袋や、水タンクであり、連結部材２２上に載置される。錘部材２３は適宜の方法で連結部材２２に固定されることが好ましい。錘部材２３上は空きのスペースとなるので、このスペースを錘部材２３の配置スペースとして有効活用することができる。

錘部材２３に代えて、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂと同じＰＣａ部材を錘部材として利用してもよい。図５（Ａ）及び（Ｂ）は錘部材としてＰＣａ部材２１Ｃを利用した場合の取付態様を示す図であり、図５（Ａ）は基礎ユニット２０の平面図、図５（Ｂ）は架台Ａの側面図である。ＰＣａ部材２１Ｃは、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂと同じものであり、連結部材２２を取付孔２１１に挿通させて配置されている。同図の例では、ＰＣａ部材２１Ａ側に１個、ＰＣａ部材２１Ｂ側に２個、合計で３個のＰＣａ部材２１Ｃが設置されている。このように、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂを同じものとしておくことで、これを錘部材としても利用可能となる。

＜第３実施形態＞
基礎ユニット２０が軽量であることにより、耐風性等が不十分である場合には、錘部材を設けること以外に、杭によりＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂの接地地盤への固定力を向上することができる。図６（Ａ）及び（Ｂ）は杭となる固定部材２４の取付態様を示す図であり、図６（Ａ）は基礎ユニット２０の平面図、図６（Ｂ）は架台Ａの側面図である。

固定部材２４は、棒状の部材であり、例えば、鋼管、鋼棒、山形鋼等の形鋼のような鋼材のほか、ＦＲＰやアルミ合金等からなる棒状の部材であってもよい。固定部材２４と連結部材２２とが同じ部材であってもよく、これにより部品種を削減できる。

ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂには、固定部材２４を固定する取付孔２１６が形成されている。本実施形態の場合、取付孔２１６はＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂを貫通する貫通孔である。また、本実施形態の場合、固定部材２４を斜めに接地地盤に打ちこむため、取付孔２１６は垂直方向（Ｚ方向）に対して斜めに形成されているが、固定部材２４を垂直方向に打ち込んでもよく、この場合、取付孔２１６は垂直方向（Ｚ方向）に形成することになる。

固定部材２４は、例えば、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂを地面に載置した後、それらの上側から取付孔２１６に挿入され、接地地盤中に打ち込まれる。固定部材２４が斜めに接地地盤に打ち込まれることで、ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂをより強固に接地地盤に固定できる。打ち込み後には、固定部材２４の上端部（ＰＣａ部材２１Ａ、２１Ｂから突出した部分）に、抜け止めとなる金具を取り付けてもよい。

本実施形態では、ＰＣａ部材２１Ａ及び２１Ｂの双方に固定部材２４を設けたが、いずれか一方でもよい。この場合、固定部材２４を設けないＰＣａ部材については、取付孔２１６が不要となることは言うまでもない。

Claims (5)

1. 太陽電池パネルを支持する支持フレームの基礎を構成する基礎ユニットであって、
   互いに平行に延設され、前記支持フレームが搭載される棒状の第１及び第２のＰＣａ部材と、
   前記第１及び第２のＰＣａ部材間を連結する少なくとも１つの棒状の連結部材と、
   を備えることを特徴とする基礎ユニット。
2. 前記第１及び第２のＰＣａ部材が、水平方向に貫通する取付孔を備え、
   前記連結部材は、前記取付孔に挿入されて固定されることを特徴とする請求項１に記載の基礎ユニット。
3. 前記第１及び第２のＰＣａ部材の接地地盤に打ち込まれる棒状の固定部材を更に備え、
   前記第１及び第２のＰＣａ部材の少なくともいずれか一方は、前記固定部材が挿入される貫通孔を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の基礎ユニット。
4. 前記連結部材に設けられた錘部材を更に備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基礎ユニット。
5. 方形状の太陽電池パネルを、その前辺部を下側、その後辺部を上側にして斜めに支持する架台であって、
   地面上に設置される基礎ユニットと、
   前記基礎ユニットに立設され、前記太陽電池パネルを支持する支持フレームと、を含み、
   前記基礎ユニットは、
   前記前辺部及び前記後辺部と平行に延設される棒状の第１及び第２のＰＣａ部材と、
   前記第１及び第２のＰＣａ部材間を連結する一対の棒状の連結部材と、を備え、
   前記第１のＰＣａ部材は前記前辺部側に、前記第２のＰＣａ部材は前記後辺部側にそれぞれ配置され、
   前記一対の棒状の連結部材は、前記前辺部及び前記後辺部と直交する方向に離間して配置され、
   前記支持フレームは、
   前記第１のＰＣａ部材に立設される第１の支柱部材と、
   前記第２のＰＣａ部材に立設される第２の支柱部材と、
   前記第１及び第２の支柱部材に架設され、前記太陽電池パネルが搭載される斜行部材と、
   を備えることを特徴とする架台。

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