JP2015068130A - 太陽電池パネル用架台 - Google Patents

Abstract

【課題】設置性が良好であり、かつ徒な重量増大を招くことなく、太陽電池パネルを長期間に亘って安定的に支持することができる太陽電池パネル用架台を提供する。
【解決手段】太陽電池パネル用架台は、第１支柱、第２支柱、第３支柱、および第４支柱と、第１横部材、第２横部材と、第１縦部材、第２縦部材と、前記第１支柱の上部に取り付けられた第１連結部材と、第２支柱の上部に取り付けられた第２連結部材と、第３支柱の上部に取り付けられた第３連結部材と、第４支柱の上部に取り付けられた第４連結部材と、一端部が第２連結部材に接続されるとともに、他端部が第３連結部材に接続される上部補強部材とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、構造物の例えば平坦面や平地に太陽電池パネルを設置するための太陽電池パネル用架台に関する。ここで、構造物とは、建造物だけではなく、コンクリートにより補強された地面など、太陽電池パネルが設置可能な全ての対象物を含む。

近年、電力不足などのエネルギー問題がマスコミなどで大きく取り上げられており、自然エネルギーを利用した発電が注目を集めている。太陽電池は、大気汚染等の弊害を生ずることなく発電をすることができるために、そのようなエネルギー問題の解消に貢献するものとして期待されている。特に、広大な遊休地に産業用のメガソーラーシステムを設置することが、遊休地の有効利用とエネルギー問題の解消とを実現し得る点で、広く注目を集めている。

太陽電池をガラス基板上に形成し、その表面をフィルムで保護し、その基板を枠部材（フレーム）により保持してなる太陽電池パネルを、地上面やビルの屋上等の構造物に設置するに際しては、先ず、架台を固定するための基礎を、太陽電池パネルの設置場所に敷設する。そして、基礎の上に太陽電池パネル用架台を設置する。架台を設置するに際しては、例えば４本の支柱を、長方形の４つの頂点と対応する支柱設置ポイントに１つずつ配置し、各支柱の下端部を基礎に固定する。そして、各支柱の上部を、長方形を成すように配置される一対の横部材および一対の縦部材により互いに連結する。

例えば特許文献１記載の架台は、一対の短脚部材と一対の長脚部材とを有している。それらの脚部材を平坦部の上に設け、短脚部材と長脚部材とで太陽電池パネルを支持する。これにより、太陽電池パネルに傾斜を付けている。短脚部材と長脚部材の上部には、それぞれ溝が形成されており、その溝に太陽電池パネルの上下の二辺を嵌め込むことにより、太陽電池パネルが固定されている。

また、特許文献２記載の架台は、一対の前柱と、前柱よりも長い一対の後ろ柱を含む４本の柱部材を有している。そして、前柱と後ろ柱とを連結する受け部材を各柱部材の上に設置している。太陽電池パネルは、左右の両端部を受け部材の上に載せた状態で受け部材に固定される。また、斜材を、柱部材と受け部材とで三角形を形成するように取り付けることで、架台を補強している。

特許文献３記載の架台は、それぞれが２本の支柱により傾斜して支持される一対の垂木と、垂木と直交する２本以上の横根太とを有している。垂木はガセットプレートにより支柱の上部に連結されている。また、１つの垂木を支持する２本の支柱の一方と、他の１つの垂木を支持する２本の支柱の一方との間には、ブレース（筋交い）が入れられている。

特許文献４記載の架台は、太陽電池パネルを支持するための矩形状のフレームと、そのフレームを傾斜するように支持するための４本の支柱とを有している。フレームの形状を矩形状に維持するために、フレームの対角線に沿って緊張索を張架している。緊張索の長さはターンバックルにより調節される。

特開平９−１７７２７０号公報 実用新案登録第３１８２２６２号公報 特開２０１３−５５２６３号公報 特開２０００−１０１１２３号公報

大きな発電量を得るためには、個々の太陽電池パネルを大型化するとともに、多数の太陽電池パネルを並べて設置することが有効である。太陽電池パネルを大型化すると、その重量も大きくなる。このとき、特許文献１および２の架台のように、長方形の太陽電池パネルを前後の辺の部分、あるいは左右の辺の部分のみで固定するのでは、架台の形状を維持する十分な強度を得ることができない。その結果、パネルを安定的に固定することができなくなる。

この点、特許文献３記載の架台においては、筋交いにより一対の支柱を補強している。しかしながら、これだけでは、一枚あたり１５〜２０ｋｇの重量を有する太陽電池パネルを複数枚支持するような場合には、２本以上の横根太（横材）が互いに平行移動するような架台の変形を抑えられないことがある。そのような変形を抑えるためには、さらに支柱を太くして強度を上げる必要があり、その結果、架台の重量が徒に増大する。

特許文献４記載の架台においては、４本の支柱により支持された矩形のフレームに太陽電池パネルを取り付けるとともに、矩形のフレームの対角線に沿って緊張索を張架している。これにより、太陽電池パネルの設置直後であれば、矩形のフレームの形状を維持することができる。したがって、２本以上の横部材が互いに平行移動するような架台の変形を抑えることができる。しかしながら、緊張索の長さはターンバックルなどで調節する必要がある。このため、上記のような変形を長期的に抑えることは困難である。また、緊張索の取り付け作業は一般に繁雑であり、架台設置の作業性を低下させる。

そこで、本発明は、四角形の４つの頂点と対応する支柱設置ポイントに１つずつ立設される第１支柱、第２支柱、第３支柱、および第４支柱と、
前記第１支柱と前記第２支柱とにより、水平に支持される軸状の第１横部材と、
前記第３支柱と前記第４支柱とにより、水平かつ前記第１横部材と平行に支持される軸状の第２横部材と、
前記四角形の１つの辺と重なる位置に配置され、前記第１支柱と前記第３支柱とにより支持される軸状の第１縦部材と、
前記四角形の前記１つの辺と対向する辺と重なる位置に配置され、前記第２支柱と前記第４支柱とにより支持される軸状の第２縦部材と、
前記第１支柱の上部に取り付けられ、前記第１横部材の一端部と前記第１支柱の上部とを連結する第１連結部材と、
前記第２支柱の上部に取り付けられ、前記第１横部材の他端部と前記第２支柱の上部とを連結する第２連結部材と、
前記第３支柱の上部に取り付けられ、前記第２横部材の一端部と前記第３支柱の上部とを連結する第３連結部材と、
前記第４支柱の上部に取り付けられ、前記第２横部材の他端部と前記第４支柱の上部とを連結する第４連結部材と、
一端部が前記第２連結部材に接続されるとともに、他端部が前記第３連結部材に接続される上部補強部材とを具備した、太陽電池パネル用架台を提供する。

本発明によれば、設置性が良好であり、かつ徒な重量増大を招くことなく、太陽電池パネルを長期間に亘って安定的に支持することができる太陽電池パネル用架台を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池パネル用架台の外観を示す斜視図である。 図１の架台の上面図である。 支柱補強部材の接続状態を示す、図１の架台の側面図である。 連結部材による横部材の連結構造と、上部補強部材の接続構造とを示す、架台の要部を拡大した上面図である。 連結部材による横部材の連結構造と、上部補強部材の接続構造とを示す、架台の要部を拡大した正面図である。 従来の問題点を示す、架台の要部を拡大した上面図である。 パネル固定部材による太陽電池パネルの架台に対する固定構造を示す、図２のVII−VIIによる矢視側面図である。 パネル固定部材に対する太陽電池パネルの取り付け構造のより好ましい一例を示す、断面図である。 拡張された架台の端部における、連結部材による横部材の連結構造と、上部補強部材の接続構造とを示す、架台の要部を拡大した上面図である。

本発明の一形態の太陽電池パネル用架台は、四角形の４つの頂点と対応する支柱設置ポイント（Ｐ１〜Ｐ４）に１つずつ立設される第１支柱、第２支柱、第３支柱、および第４支柱と、第１支柱と前記第２支柱とにより、水平に支持される軸状の第１横部材と、第３支柱と第４支柱とにより、水平かつ第１横部材と平行に支持される軸状の第２横部材と、上記四角形の１つの辺と重なる位置に配設され、第１支柱と第３支柱とにより支持される軸状の第１縦部材と、上記四角形の１つの辺と対向する辺と重なる位置に配設され、第２支柱と第４支柱とにより支持される軸状の第２縦部材とを具備している。

支柱（第１〜第４支柱）は、代表的には、鉛直上下方向と平行に配置される部材である。なお、支柱を鉛直上下方向に対して斜めに設置することも可能である。横部材（第１横部材、第２横部材）は、実質的に水平、かつ互いに平行に配置される部材である。なお、横部材が、水平方向に対して多少とも傾いたり、厳密には互いに平行でなかったりすることは当然にあり得る。また、設置場所が厳密に水平でない場合には、それにより横部材が水平方向に対して傾くこともあり得る。一方で、第１横部材と第２横部材との間には、太陽電池パネルを傾斜させる傾きに応じた高低差が付けられる。縦部材（第１縦部材、第２縦部材）は、代表的には、横部材と垂直に配置される部材である。縦部材は、水平に設置したり、水平方向に対して斜めに設置したりすることができる。

本形態の架台は、コンクリートを打ち放した土地、剥き出しの地面の中で、架台を設置する部分だけをコンクリートにより補強した土地、傾斜のない建物の屋根などの水平面に設置することができる。ただし、架台の設置場所はそのような水平面に限定されない。設置場所が水平ではない場合にも、設置場所の傾きに応じて各支柱の長さを適宜に調節することで、所望の傾斜で太陽電池パネルを支持することができる。

架台に設置される太陽電池パネルの形状は、特に限定されないが、長方形とすることができる。必要に応じて、他の形状（例えば円形、楕円形、三角形）の太陽電池パネルを架台に設置することもできる。しかしながら、太陽電池パネルが長方形であれば、多数の太陽電池パネルを隙間なく並べることが容易であり、発電量に対するスペース効率を最大限に高めることができるので好ましい。

第１支柱、第２支柱、第３支柱および第４支柱は、図２に示すように、例えば長方形の４つの頂点と対応する支柱設置ポイント（Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４）に１つずつ設置することができる。このとき、第１横部材、第２横部材、第１縦部材および第２縦部材は、上から見て、長方形を形成するように配置される。

本形態の架台は、さらに、第１支柱の上部に取り付けられ、第１横部材の一端部と第１支柱の上部とを連結する第１連結部材と、第２支柱の上部に取り付けられ、第１横部材の他端部と第２支柱の上部とを連結する第２連結部材と、第３支柱の上部に取り付けられ、第２横部材の一端部と第３支柱の上部とを連結する第３連結部材と、第４支柱の上部に取り付けられ、第２横部材の他端部と第４支柱の上部とを連結する第４連結部材とを備える。つまり、第１横部材および第２横部材は、直接的に支柱に取り付けられるのではなく、支柱の上部に設置された連結部材を介して各支柱の上部と連結される。

ここで、本形態の架台は、さらに、一端部が第２連結部材に接続されるとともに、他端部が第３連結部材に接続される上部補強部材を具備している。以下、発明の理解を容易にするために、便宜的に、第１横部材がある側を架台の「前側」、第２横部材がある側を架台の「後側」、第１縦部材がある側を架台の「右側」、第２縦部材がある側を架台の「左側」として説明する。なお、図１、図２などでは、上部補強部材は、上記四角形の右上から左下に向かう対角線に沿っている。しかしながら、第１支柱と第２支柱との位置を入れ替え、第３支柱と第４支柱との位置を入れ替えれば、上部補強部材は、上記四角形の左上から右下に向かう対角線に沿わせることができる。

そして、上述したように、第１支柱〜第４支柱の４本の支柱は、上記四角形（例えば長方形）の各頂点と対応する支柱設置ポイントに１つずつ設置される。このとき、上部補強部材は、図２に示すように、その四角形の１つの対角線に沿って配置される。そのような補強部材を架台に設けることで、第１横部材と第２横部材とが相対的に平行移動するような架台の変形、例えば２つの横部材と２つの縦部材とが長方形を形成していれば、その長方形が、菱形状に拉げるような架台の変形を抑えることができる。これにより、数百ｋｇ以上の総重量を有するような太陽電池パネルを支持する場合にも、徒に太い支柱を使用することなく、太陽電池パネルを安定的に支持することが可能となる。

また、第１横部材および第２横部材を、各支柱にボルトやナットで直接に連結するのではなく、支柱の上部に取り付けられた連結部材を介して支柱と連結することで、横部材の支柱への取り付け作業を容易にすることができる。このとき、上部補強部材も、支柱や他の部材に直接に取り付けるのではなく、連結部材（第２連結部材、第３連結部材）を介してそれらの部材に取り付けられる。これにより、上部補強部材と他の部材との位置関係を最も高い補強強度が得られるように設定することが容易となる。したがって、上部補強部材や、他の部材の強度を徒に大きくすることなく、架台の形状を安定的に保つことができる。したがって、太陽電池パネルを安定的に支持することができる。

なお、本形態の架台には、例えば一端部が第３支柱に接続されるとともに、他端部が第１縦部材に接続されるような支柱補強部材を設けることができる。第３支柱と第１縦部材との間に、三角形（図３参照）を形成するように掛け渡した補強部材（支柱補強部材）を具備することで、第３支柱が前後方向に倒れるように架台が変形するのを防止することができる。これにより、第３支柱と前後方向で隣接し、第１縦部材により第３支柱と連結されている第１支柱が前後方向に倒れるように架台が変形するのを防止することもできる。また、一端部が第１支柱に接続されるとともに、他端部が第１縦部材に接続されるような支柱補強部材を設けることで、さらに効果的に第１支柱が前後方向に倒れるように架台が変形するのを防止することもできる。これらの支柱補強部材はいずれか一方を設けてもよいし、両方を設けてもよい。

さらに、支柱補強部材を、一端部が第４支柱に接続されるとともに、他端部が第２縦部材に接続されるように設けたり、一端部が第２支柱に接続されるとともに、他端部が第２縦部材に接続されるように設けたり、その両方を設けたりすることもできる。これらの場合にも上記と同様に、各支柱が前後方向に倒れるように架台が変形するのを防止することができる。なお、第１支柱と第３支柱との間、あるいは第２支柱と第４支柱との間に長さの差がある場合には、少なくとも長い方の支柱に支柱補強部材を設けることで、より効果的に支柱の前後方向の倒れを防止することができる。

また、各支柱の下部は、太陽電池パネルの重量や、横からの風などに対して必要となる強度を勘案して、適宜の方法で基礎に取り付けることができる。例えば、太陽電池パネルの設置場所が全面にコンクリートが打ち放された地面であれば、その地面にそのまま取り付けることができる。あるいは、各支柱の下部を独立にコンクリートブロックなどに取り付けて固定することもできる。

ここで、本形態の架台の横部材、縦部材、および支柱には、各種形鋼を使用することができる。例えば、支柱には、架台の軽量化の観点からアングル（山形鋼）を使用することが好ましく、横部材には十分な剛性を得やすい点で、溝形鋼、あるいはリップ溝形鋼を使用することが好ましい。縦部材には、連結部材や支柱補強部材との接合を容易にできるという観点からは、アングルを使用することが好ましい。一方で、縦部材に溝形鋼あるいは、リップ溝形鋼を使用することで、縦部材の内部に太陽電池パネルの配線などを収容することができる。これにより、太陽電池パネルの配線の取り回しが容易になるとともに、架台の外観を良好にすることができる。

また、アングルや溝形鋼などの一般的な部材により太陽電池パネル用架台を形成することで、低コスト化が図れる。さらに、材料の入手が容易なことから、材料の入手が遅れることによる施工の遅延を防止できる。また、横断面が円形である部材よりも、方形や平坦面を有する部材を使用する方が、各部材を平面で接触させることができ、組立が容易になるとともに、各部材の接合強度を向上させることができる。特に、形鋼は、鉄鋼に溶融亜鉛めっき処理を施したものを用いることが好ましい。溶融亜鉛めっき処理を施したものは耐食性が有り、天候や環境の影響による劣化を抑制することができる。また、耐食性を有するものとしてステンレス鋼やアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることも可能である。

太陽電池パネルは、設置場所の緯度に応じて、１年を通して最も受光量が多くなるように傾斜を付けて、架台により支持することが好ましい。このため、例えば設置場所が水平であれば、北半球の場合、南側に配置される支柱（例えば第１支柱、第２支柱）は、北側に配置される支柱（例えば第３支柱、第４支柱）よりも短くすることが好ましい。なお、各支柱の長さは、具体的な設置場所の状況に応じて、上記の最適な傾斜で太陽電池パネルを設置できるように、適宜に設定することができる。

本形態の太陽電池パネル用架台においては、図３に示すように、第１横部材と第２横部材との水平方向の距離がＬ１であり、かつ第１横部材と第２横部材の高さの差がＨ１であり、第１連結部材が第１支柱の第１上面に取り付けられており、第２連結部材が第２支柱の第２上面に取り付けられており、第３連結部材が第３支柱の第３上面に取り付けられており、第４連結部材が第４支柱の第４上面に取り付けられている。このとき、上記の最適な傾斜で太陽電池パネルを支持するために、第１上面、第２上面、第３上面および第４上面は、それぞれ、第１横部材に垂直な平面との交線が、水平方向に対して、ｔａｎ（θ１）＝Ｈ１／Ｌ１となる角度θ１だけ傾いていることが好ましい。つまり、各支柱の上面が、第１横部材と第２横部材とを含むような平面の傾きに相当する角度（角度θ１）だけ、水平面に対して傾いていることが好ましい。ここで、角度θ１は太陽光の受光量が１年を通してより多くなるように、７〜１５°、より好ましくは８〜１２°とするのがよい。

支柱の上面に、そのような傾きを付けることで、各連結部材にも同様の傾きを与えることができる。これにより、各連結部材に取り付けられた上部補強部材の角度と、連結部材の角度とを一致させることができる。したがって、上部補強部材の連結部材に対する取り付け性を良好にすることができるとともに、接合強度を向上させることができる。したがって、上部補強部材による補強性を向上させることができる。

ここで、本形態の架台においては、各支柱には、横断面形状がＬ字状であり、それぞれが、板状の第１部分と、第１部分に垂直な板状の第２部分とを有する部材を使用することができる。例えば、各支柱にはアングルを使用することができる。このとき、図４に示すように、アングルの各辺が横部材および縦部材と平行または垂直になるように支柱を配設することが好ましい。つまり、第１〜第４支柱の第１部分が互いに平行となり、かつ第２部分も互いに平行となるように、各支柱を配設することが好ましい。このとき、第１〜第４支柱（アングル）の中央の角の内側が、設置ポイントＰ１〜Ｐ４を頂点とする長方形の内側を向くように、第１〜第４支柱を配設することが好ましい。

そして、本形態の架台においては、上部補強部材の一端部を第２連結部材に接続する第１接続位置が、上から見て、第２縦部材の中心線と、第１横部材の中心線との交点にあり、上部補強部材の他端部を第３連結部材に接続する第２接続位置が、上から見て、第１縦部材の中心線と、前記第２横部材の中心線との交点にあるのが好ましい。つまり、上部補強部材は、上記の各交点で連結部材に接続することが好ましい。

図４に示すように、上記の交点に、上部補強部材（３８）を第２連結部材（２６）に固定するための例えばボルトの挿通孔を設けることで、上部補強部材を、２つの横部材と２つの縦部材とにより形成される四角形（例えば長方形）の１つの対角線に正確に沿うように配置することができる。その結果、上部補強部材に生じる補強力（軸方向の引張力、圧縮力）により、支柱にねじれが発生するのを防止することができる。したがって、架台の形状をより安定的に保つことが容易となる。

そして、支柱にアングルを使用することで、連結部材上で、横部材の中心線Ｉ１と縦部材の中心線Ｉ２との交点に例えばボルト孔を設けることが容易となる。つまり、図６に示すように、通常の角材からなる支柱１０２の上面に連結部材を取り付ける場合には、上記の交点ＣＸが支柱の上面と重なってしまう。これにより、交点ＣＸにボルト孔を設けることができなくなり、交点ＣＸからずれた位置（例えばＣ２）に上部補強部材を接続することが必要となる。交点ＣＸからずれた位置に上部補強部材を接続すると、上部補強部材３８から受ける力によって、支柱にねじれが発生し、架台が変形することがある。また、たとえ、２本の横部材と、２本の縦部材とで形成される方形の対角線Ｉ３と重なる位置Ｃ３に上記のボルト孔を設けたとしても、横部材と縦部材とから加わる力が、ボルト孔に挿通されたボルトを中心とする回転力に変わる。これにより、ボルトに緩みが生じたり、支柱にねじれが発生したりする。この点、アングルであれば、図４に示すように、接続部材上の上記の交点を空けることができるので、そこにボルト孔を設けることで、支柱にねじれを生じることなく、上部補強部材により架台を補強することができる。

また、本形態の架台においては、第３支柱がアングル状の部材であるとき、支柱補強部材の一端部は、第３支柱の第１部分または第２部分に接続することができる。

また、本形態の架台においては、上部補強部材の横断面形状がＬ字状であり、上部補強部材は、板状の第３部分と、第３部分に垂直な板状の第４部分とを有しているのが好ましい。このように、上部補強部材は、例えばアングルから形成することができる。これにより、上部補強部材の軽量化と低コスト化とを図れる。

また、第２連結部材および第３連結部材が、それぞれ、長方形の底部と、底部の一対の対向縁部から立ち上がる２つの側部とを有しているのも好ましい。他の連結部材も同様である。このように、連結部材は、例えば溝形鋼から形成することができる。これにより、架台の低コスト化が図れる。また、図１などに示すように、横部材を溝の内部に嵌め込んだ状態で連結部材に固定することができる。これにより、横部材を連結部材に安定的に取り付けることができる。

このとき、上部補強部材は、その第３部分の外側の面を第２連結部材および第３連結部材の底部の外面にそれぞれ接触させて、第２連結部材および第３連結部材に接続されているのが好ましい。これにより、各部材を面同士で接触させた状態で接続することができ、上部補強部材の各連結部材に対する取り付け強度を向上させることができる。

さらに、本形態の架台は、第１横部材に対して垂直に配置されるとともに、第１横部材および第２横部材の上に、これらを架橋するように設置される複数の軸状のパネル固定部材を具備するのが好ましい。これにより１つの太陽電池パネルだけではなく、様々なサイズの複数の太陽電池パネルを、１つの架台により容易に支持することができる。したがって、太陽電池パネルの設置の自由度を向上させることができる。

このとき、パネル固定部材は溝形鋼から形成することができ、リップ溝形鋼が好ましい。図７などに示すように、パネル固定部材４０が溝形鋼あるいはリップ溝形鋼である場合には、溝の開口を横に向けて横部材２０（および２２）の上に取り付けることができる。これにより、ボルト締めが容易となり、太陽電池パネル４２のパネル固定部材４０への取り付けと、パネル固定部材４０の横部材への取り付けが容易となる。このとき、パネル固定部材４０を横部材と平面同士で接触させることができるとともに、太陽電池パネル４２のフレームとパネル固定部材４０とを面同士で接触させることも容易となる。これにより、太陽電池パネルの取り付け強度を向上させることができる。

上述したように、本形態の架台により支持される太陽電池パネルは長方形であるのが好ましい。このとき、太陽電池パネルは、その対向する一対の辺に沿った第１縁部と第２縁部とが、それぞれ、パネル固定部材に取り付けられているのが好ましい。これにより、図８に示すように、例えば太陽電池４２ａを保持するためのフレーム４２ｂの上部４２ｃにより太陽電池４２ａの周縁部を支持する一方で、フレーム４２ｂの下端部４２ｄを、例えばボルト４２ｅにより、パネル固定部材４０に固定することができる。したがって、太陽電池パネルのパネル固定部材への取り付けが容易となる。また、太陽電池パネルの架台に対する取り付け強度を向上させることができる。

さらに、本形態の架台は、第２連結部材により、一端部が、第２支柱の上部と連結される軸状の第３横部材と、第４連結部材により、一端部が、第４支柱の上部と連結される軸状の第４横部材と、第２支柱と協働して、第３横部材を、水平かつ第１横部材と平行に支持する第５支柱と、第４支柱と協働して、第４横部材を、水平かつ第２横部材と平行に支持する第６支柱と、第５支柱と第６支柱とにより支持される軸状の第３縦部材と、第５支柱の上部に取り付けられ、第３横部材の他端部と前記第５支柱の上部とを連結する第５連結部材と、第６支柱の上部に取り付けられ、第４横部材の他端部と第６支柱の上部とを連結する第６連結部材と、を具備することが好ましい。これらの横部材、縦部材、支柱、連結部材は、先に説明した対応する各部材と同様の機能を有するとともに、同様の材料から形成することができる。

上記の構成によれば、架台を横方向に自由に拡張していくことができる。これにより、太陽電池パネルの設置場所の広さに応じて、その場所に設置する太陽電池パネルの個数を自由に増減することができる。これにより、広大な遊休地などを最大限に活用して、太陽電池パネルを設置することができる。また、１つの連結部材（例えば第２連結部材）により隣り合う横部材（たとえば第１横部材と第３横部材）を連結することによって、連結された横部材の間で軸心にずれが生じるのを防止することができる。これにより、架台の拡張による強度低下を防止することができる。なお、特許文献３の支持構造では、垂木がガセットプレートによって支柱に連結されている。このため、垂木と支柱は側面で固定されており、横方向に連ねて太陽電池パネルを設置する場合、数本の垂木を安定して接続することができない。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
（実施の形態１）
図１に、本発明の一実施形態に係る架台の概略構成を斜視図により示す。図２に、本形態の架台を上面図により示す。図３に、支柱補強部材の接続構造を架台の側面図により示す。図４に、上部補強部材の接続構造を、拡大した上面図により示す。図５に、図４の連結構造を、拡大した正面図により示す。

図１および図２に示すように、本形態の架台１０は、例えば長方形の４つの頂点と対応する４つの支柱設置ポイントＰ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４にそれぞれ１つずつ立設される第１支柱１２、第２支柱１４、第３支柱１６、第４支柱１８を有している。各支柱は、アングルから形成することができる。すなわち、各支柱は、互いに垂直な板状の第１部分と第２部分とを含む部材から形成することができる。第１支柱１２と第２支柱１４は、第１横部材２０をその両端部で水平に支持している。第３支柱１６と第４支柱１８は、第２横部材２２をその両端部で水平に支持している。各支柱の下部は、図示例では、構造物の上に設置されたコンクリートブロックＢ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４に、それぞれ固定されている。なお、各支柱の基礎の固定構造はこれに限定されない。

架台１０の後側に配置される第３支柱１６および第４支柱１８は、前側に配置される第１支柱１２および第２支柱１４よりも長くなっている。そして、第３支柱１６および第４支柱１８が北側に配置され、第１支柱１２および第２支柱１４が南側に配置される。これにより、設置場所が水平面であれば、太陽電池パネルの受光量を１年を通して最大となるように、例えば約１０°の傾斜をつけて、架台１０により太陽電池パネルを支持することができる。

横部材（第１横部材２０、第２横部材２２）は、例えばリップ溝形鋼から形成することができる。このとき、リップ溝形鋼の開口部を下にして、各支柱により横部材を支持することができる。これにより、主たる水平材である横部材の強度を容易に大きくすることができる。

第１支柱１２の上面には、第１連結部材２４が例えば溶接により取り付けられている。そして、第１連結部材２４により、第１横部材２０の一端部が第１支柱１２の上部と連結されている。同様に、第２支柱１４の上面には、第２連結部材２６が例えば溶接により取り付けられている。そして、第２連結部材２６により、第１横部材２０の他端部が第２支柱１４の上部と連結されている。第３支柱１６の上面には、第３連結部材２８が例えば溶接により取り付けられている。そして、第３連結部材２８により、第２横部材２２の一端部が第３支柱１６の上部と連結されている。第４支柱１８の上面には、第４連結部材３０が例えば溶接により取り付けられている。そして、第４連結部材３０により、第２横部材２２の他端部が第４支柱１８の上部と連結されている。

第１連結部材２４、第２連結部材２６、第３連結部材２８、第４連結部材３０は、それぞれ、溝形鋼から形成することができる。各連結部材を溝形鋼から形成することで、その内部に横部材を嵌め込んだ状態で、各横部材を支柱の上部に連結することができる。このとき、例えばリップ溝形鋼から形成した横部材を、溝の開口部を下にして連結部材の内部に嵌め込むことで、横部材の側面と接続部材の側面とをボルトなどで固定することができる。これにより各横部材を十分な強度で安定して支柱の上部に連結することができる。また、横部材を形成するリップ溝形鋼の底面が横部材の上面になるため、その上に太陽電池パネル、あるいはパネル固定部材を安定して接続することができる。

図３に示すように、架台１０の前後方向で隣接する第１支柱１２と第３支柱１６との間には、第１縦部材３２が配設されている。第１縦部材３２の両端部は、アングルである第１支柱１２と第３支柱１６の第１部分または第２部分に取り付けることができる。第１縦部材３２は、太陽電池パネルの設置角度に応じた傾きで第１支柱１２と第３支柱１６とに取り付けることができる。第２縦部材３４も、第１縦部材３２と同様にして、第２支柱１４と第４支柱１８とにその両端部を取り付けることができる。

そして、例えば第３支柱１６の下部と第１縦部材３２の中間部との間に掛け渡すようにして、支柱補強部材３６を設置することができる。このように、架台１０の前後方向で隣接する第１支柱１２と第３支柱１６のうち、長い方の第３支柱１６に支柱補強部材３６を配設することで、支柱と縦部材と補強部材とで形成される三角形の面積を大きくすることができる。これにより、支柱補強部材３６の軸方向の引張力および圧縮力に起因する補強力によって、第１縦部材３２が第１支柱１２と第３支柱１６とを含む面内で回転するような架台１０の変形を防止することができる。つまり、第１支柱１２と第３支柱１６が前後方向に倒れるような架台１０の変形を有効に防止することができる。支柱補強部材３６は、アングルから形成するのが、強度を保ちながら軽量化と低コスト化が容易となるとともに、取り付け性が向上するので好ましい。

図４および図５に、上部補強部材の接続構造を示す。上部補強部材３８は、例えばアングルから構成されており、第２連結部材２６と第３連結部材２８とに、両端部が接続されている。そして、例えば、上部補強部材３８の一端部を第２連結部材２６に接続する、第２連結部材２６上の第１接続位置Ｃ１は、第１横材の中心線Ｉ１と、第２縦部材３４の中心線Ｉ２との交点に設けることが好ましい。第１接続位置をそのような位置に設定することで、上部補強部材３８を、各設置ポイントを頂点とするような四角形（例えば長方形）の１つの対角線に沿って、上部補強部材３８を正確に配置することができる。これにより、上部補強部材３８の補強力によって、第２支柱１４にねじれが発生するのを防止することができ、架台１０の変形を抑えることができる。その結果、太陽電池パネルをより安定的に支持することができる。上部補強部材３８は、例えば第２連結部材２６の第１接続位置に設けられたボルト孔に挿通されるボルトによって、第２連結部材２６に固定することができる。なお、図４および図５に示した接続構造と同様の構造によって、上部補強部材３８の他端部も第３連結部材２８に接続することができる。

図７に、パネル固定部材の取り付け構造を示す。第１横部材２０および第２横部材２２には、それらの上に跨がるように、複数の軸状のパネル固定部材４０が、第１横部材２０と垂直かつ互いに平行に取り付けられている。パネル固定部材４０は、リップ溝形鋼から形成することができる。そして、その開口部を横向きにして、第１横部材２０および第２横部材２２の上に取り付けることができる。このとき、例えば１枚の太陽電池パネルを支持するための一対のパネル固定部材４０の開口部同士を対向させて、各横部材の上に取り付けることができる。リップ溝形鋼を横向きに設置することで、比較的に細いリップ溝形鋼であっても、上からの荷重に対して、パネル固定部材４０が曲がり難くなり、より重量の大きい太陽電池パネルを支持することが可能となる。さらに、開口部を横向きにすることにより、パネル固定部材に開口部を通してボルトを締める作業ができるので、太陽電池パネルの取り付けが容易になる。

図２では、方形の太陽電池パネル（４２ｘ）を、左右の両端部よりも内側の位置でパネル固定部材４０に取り付ける場合と、同じく方形の太陽電池パネル（４２ｙ）を、左右の両端部でパネル固定部材４０に取り付ける場合、とを示している。太陽電池パネル（４２ｘ）のような取り付け方法であれば、例えば前後方向の端部Ｄ１、Ｄ２で、太陽電池パネルの前後のフレームがボルト（または、ボルトおよびナット）によりパネル固定部材４０に固定される。

これに対して、太陽電池パネル（４２ｙ）の取り付け方法によれば、図８に示すように、左右の両端部にあるフレーム４２ｂで、パネル固定部材４０の長手方向（軸方向）に沿って、太陽電池パネル４２をパネル固定部材４０に固定することができる。より具体的には、図示例の太陽電池パネル４２は、フレーム４２ｂの上部４２ｃにより、太陽電池４２ａを各辺に沿って支持している。その一方で、フレーム４２ｂは、下端部４２ｄでパネル固定部材４０に、例えばボルト４２ｅにより、取り付けられている。このような構成とすることで、パネル固定部材４０の長さ方向に沿って、十分な数のボルトを使用して、フレーム４２ｂをパネル固定部材４０に固定することができる。これにより、フレーム４２ｂとパネル固定部材４０とを相互に補強させることが可能となる。

このとき、フレーム４２ｂをボルト４２ｅによりパネル固定部材４０に固定するときのピッチ（パネル固定部材４０の長さ方向におけるピッチ）は、１０〜３０ｃｍにするのが好ましい。これにより、フレーム４２ｂとパネル固定部材４０との間の相互の十分な補強効果を得ることができる。その結果、一対のパネル固定部材４０により太陽電池パネル４２を固定するような場合に、一対のパネル固定部材４０が相対的に平行移動するような架台１０の変形を抑えることができる。なお、太陽電池パネル（４２ｘ）のような取り付け方法であれば、太陽電池パネル４２の設置の自由度が大きくなる。したがって、架台１０の上に太陽電池パネルを隙間なく並べることが容易となるので、設置スペースを最大限に利用して発電をすることが容易となる。

また、連結部材により横部材の端部を支柱の上部と連結している本形態の架台１０においては、図１および図２に示すように、複数の横部材の端部同士を連結するように横部材を増設することで、自由に架台１０を拡張することができる。図示例では、第３横部材４３の一端部が第２連結部材２６に接続されており、これにより、第３横部材の一端部が、第２支柱１４の上部および第１横部材２０の他端部と連結されている。同様に、第４横部材４４の一端部が第４連結部材３０に接続されており、これにより、第４横部材の一端部が、第４支柱１８の上部および第２横部材２２の他端部と連結されている。

図９に示すように、第３横部材４３の他端部は、Ｐ１とＰ２とを結ぶ線分の延長線上にあるＰ５（図２参照）に立設された第５支柱５２の上部に第５連結部材５４により連結されている。第５接続部材５４は、第５支柱５２の上面に例えば溶接により取り付けられている。第５支柱５２には、第３縦部材４６の一端部が接続されている。第５連結部材５４と第４連結部材３０との間には上部補強部材３８を配設することができる。その接続構造は、図４により示したのと同様である。

また、第４横部材４４の他端部は、Ｐ３とＰ４とを結ぶ線分の延長線上にあるＰ６に立設された第６支柱の上部に第６連結部材により連結されている。その連結構造も、図４および図５により示した連結構造と同様であるので、図示および説明は省略する。第５支柱と第６支柱との間には、第３縦材４６を配設することができる。第６支柱と第３縦材との間には、支柱補強部材３６を配設することができる。

本発明によれば、矩形で構成される太陽電池パネル用架台のそれぞれに、各部材が三角形をなす補強構造を入れることで架台が変形するのを抑えている。これにより、太陽電池パネルを構造物に安定的に設置することができる。したがって、本発明は、容易に様々な種類および形状の太陽電池パネルを安定的に設置することができる。

１０…架台、
１２…第１支柱、
１４…第２支柱、
１６…第３支柱、
１８…第４支柱、
２０…第１横部材、
２２…第２横部材、
２４…第１連結部材、
２６…第２連結部材、
２８…第３連結部材、
３０…第４連結部材、
３２…第１縦部材、
３４…第２縦部材、
３６…支柱補強部材、
３８…上部補強部材、
４０…パネル固定部材、
４２…太陽電池パネル、
４２ａ…太陽電池、
４２ｂ…フレーム、
４３…第３横部材、
４４…第４横部材、
４６…第３縦部材、
Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４…コンクリートブロック、
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４…支柱設置ポイント、
Ｃ１…第１接続位置、
Ｉ１、Ｉ２…中心線

Claims (8)

1. 四角形の４つの頂点と対応する支柱設置ポイントに１つずつ立設される第１支柱、第２支柱、第３支柱、および第４支柱と、
   前記第１支柱と前記第２支柱とにより、水平に支持される軸状の第１横部材と、
   前記第３支柱と前記第４支柱とにより、水平かつ前記第１横部材と平行に支持される軸状の第２横部材と、
   前記四角形の１つの辺と重なる位置に配置され、前記第１支柱と前記第３支柱とにより支持される軸状の第１縦部材と、
   前記四角形の前記１つの辺と対向する辺と重なる位置に配置され、前記第２支柱と前記第４支柱とにより支持される軸状の第２縦部材と、
   前記第１支柱の上部に取り付けられ、前記第１横部材の一端部と前記第１支柱の上部とを連結する第１連結部材と、
   前記第２支柱の上部に取り付けられ、前記第１横部材の他端部と前記第２支柱の上部とを連結する第２連結部材と、
   前記第３支柱の上部に取り付けられ、前記第２横部材の一端部と前記第３支柱の上部とを連結する第３連結部材と、
   前記第４支柱の上部に取り付けられ、前記第２横部材の他端部と前記第４支柱の上部とを連結する第４連結部材と、
   一端部が前記第２連結部材に接続されるとともに、他端部が前記第３連結部材に接続される上部補強部材とを具備した、太陽電池パネル用架台。
2. 前記第１横部材と前記第２横部材との水平方向の距離がＬ１であり、かつ前記第１横部材と前記第２横部材の高さの差がＨ１であり、
   前記第１連結部材が前記第１支柱の第１上面に取り付けられており、前記第２連結部材が前記第２支柱の第２上面に取り付けられており、前記第３連結部材が前記第３支柱の第３上面に取り付けられており、前記第４連結部材が前記第４支柱の第４上面に取り付けられており、
   前記第１上面、前記第２上面、前記第３上面および前記第４上面は、それぞれ、前記第１横部材に垂直な平面との交線が、水平方向に対して、ｔａｎ（θ１）＝Ｈ１／Ｌ１となる角度θ１だけ傾いている、請求項１記載の太陽電池パネル用架台。
3. 前記第１支柱、第２支柱、第３支柱、および第４支柱の横断面形状がＬ字状であり、前記第１〜第４支柱は、それぞれ、板状の第１部分と、前記第１部分に垂直な板状の第２部分とを有しており、
   前記四角形が長方形であり、
   前記第１〜第４支柱が、前記第１部分が互いに平行となり、かつ前記第２部分も互いに平行となるように配設されている、請求項１または２記載の太陽電池パネル用架台。
4. 前記上部補強部材の前記一端部を前記第２連結部材に接続する第１接続位置が、上から見て、前記第２縦部材の中心線と、前記第１横部材の中心線との交点にあり、
   前記上部補強部材の前記他端部を前記第３連結部材に接続する第２接続位置が、上から見て、前記第１縦部材の中心線と、前記第２横部材の中心線との交点にある、請求項３記載の太陽電池パネル用架台。
5. 前記上部補強部材の横断面形状がＬ字状であり、前記上部補強部材は、板状の第３部分と、前記第３部分に垂直な板状の第４部分とを有しており、
   前記第２連結部材および前記第３連結部材が、それぞれ、長方形の底部と、前記底部の一対の対向縁部から立ち上がる２つの側部とを有しており、
   前記上部補強部材が、前記第３部分の外側の面を前記第２連結部材および前記第３連結部材の前記底部の外面にそれぞれ接触させて、前記第２連結部材および前記第３連結部材に接続されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池パネル用架台。
6. さらに、前記第１横部材に対して垂直に配置されるとともに、前記第１横部材および前記第２横部材の上に、これらを架橋するように設置される複数の軸状のパネル固定部材を具備する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池パネル用架台。
7. 前記太陽電池パネルが長方形であり、その対向する一対の辺に沿った第１縁部と第２縁部とが、それぞれ、前記パネル固定部材に取り付けられている、請求項６記載の太陽電池パネル用架台。
8. さらに、前記第２連結部材により、一端部が、前記第２支柱の上部と連結される軸状の第３横部材と、
   前記第４連結部材により、一端部が、前記第４支柱の上部と連結される軸状の第４横部材と、
   前記第２支柱と協働して、前記第３横部材を、水平かつ前記第１横部材と平行に支持する第５支柱と、
   前記第４支柱と協働して、前記第４横部材を、水平かつ前記第２横部材と平行に支持する第６支柱と、
   前記第２縦部材と平行に、前記第５支柱と前記第６支柱とにより支持される軸状の第３縦部材と、
   前記第５支柱の上部に取り付けられ、前記第３横部材の他端部と前記第５支柱の上部とを連結する第５連結部材と、
   前記第６支柱の上部に取り付けられ、前記第４横部材の他端部と前記第６支柱の上部とを連結する第６連結部材と、を具備する、請求項１記載の太陽電池パネル用架台。

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