JP2015188296A - 太陽光発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光パネルおよびその架台を組み立てたままでよりコンパクトに収納可能とすること、簡易迅速に太陽光パネルを移動し設置すること、また、その設置状態において太陽光パネルの仰角を調節可能とする架台を備えた太陽光発電装置を提供する。【解決手段】太陽光発電装置１は、矩形の第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３と、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の相対角度を変更するようにして第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を回動可能とするヒンジ機構と、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の前側を高さ調節可能に支持する前部支柱５と、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の後側を高さ調節可能に支持する後部支柱６と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は太陽光パネルを用いて発電する装置に関する。

従来、太陽光パネルの設置は、コンクリートを打設して基礎を作成し、その上に架台を設けて太陽光パネルを設置する等の方法がとられていた。また、特許文献に公開されているものとしても、特開第２０００−１０１１２３号公報、特開２０１０−９８２４１号公報および特開２０１０−２７９７９号公報のように、太陽光パネルの設置には、コンクリートによる基礎やコンクリート製の基礎ブロックを用いるものであった。

特開２０００−１０１１２３号公報 特開２０１０−９８２４１号公報 特開２０１０−２７９７９号公報

しかしながら、太陽光パネルの設置現場においてコンクリートを打設することは、養生期間の確保等による施工期間の長期化を招き、また、あらかじめ用意した基礎ブロックを用いる場合でもその重量により作業時間は長く、また重労働なものであった。そこで、運搬ないし設置が簡易な太陽光パネルの架台の開発が必要となっていた。

また、そのような運搬ないし設置の便宜を図りつつ、太陽光パネルの設置状態において土地の傾斜や季節等に応じて太陽光パネルの仰角を調節可能とするより汎用的な太陽光パネルの架台が求められていた。

また、現場での設置作業を簡易化するために太陽光パネルと架台をできるだけ組み立てた状態で運搬・保管を行いたいところ、架台を組み立てた状態は嵩張るものであり、太陽光パネルを架台に取り付けた状態ではより一層大きな空間を必要とするものであった。

また、太陽光パネルの受光時の単位面積はできる限り大きくした方が効率がよいが、その面積に従ってあらかじめ並設してから運搬しようとすると、トラックの荷台の大きさに収まらないといった問題も生じていた。

そこで本発明は、太陽光パネルおよびその架台を組み立てたままでよりコンパクトに収納可能とすること、簡易迅速に太陽光パネルを移動し設置すること、また、その設置状態において太陽光パネルの仰角を調節可能とする架台を備えた太陽光発電装置を提供することを課題とする。

上記課題に鑑み本発明は、第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルと、該第１太陽光パネルおよび該第２太陽光パネルのそれぞれの主面がなす角度を変更するようにして該第１太陽光パネルおよび該第２太陽光パネルを軸の回りに回動可能として折り畳み状態と拡開状態とに変化させることが可能なヒンジ機構と、前記第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルの一側を高さ調節可能に支持する前部支柱と、前記第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルの他側を高さ調節可能に支持する後部支柱と、を備える太陽光発電装置である。ここで、太陽光を受光する場合、高さが低くなる方を前部支柱、高さが高くなる方を後部支柱とする。

本発明は、前後方向に延設され、前記前部支柱と後部支柱に支持された中央横材を備え、前記ヒンジ機構が、該中央横材に対して回動可能に連結され、該中央横材を挟んで対に設けられ、前記第１太陽光パネルと前記第２太陽光パネルとを別個に支持する支持フレームを備えることが好ましい。

本発明は、前記前部支柱と後部支柱の中間領域において、前記中央横材に回動可能に連結されることで前記中央横材を支持する中間支柱と、
該中間支柱、前記前部支柱および前記後部支柱の下部に連結され、これらを支える台座と、を備えることが好ましい。

本発明は、前記前部支柱の下端部の取付位置を調整し、前記中間支柱への取付部の取付位置を調整し、前記後部支柱の折曲角度を調整することにより、前記太陽光パネルの仰角を変更できることが好ましい。

前記前部支柱の下部が脱着可能に取付可能な取付部を、前記台座の複数箇所に設けることが好ましい。

本発明の太陽光発電装置は、コンクリートの打設を伴うことなく太陽光パネルを設置可能とする。また、第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルは、それらの主面がなす相対角度を変更するようにして回動可能であり、さらに前部支柱と後部支柱の高さ調節によって第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルの仰角を変更することができ、より多様な設置状態の要求に応えることができる。

中央横材と、中央横材に取り付けた支持フレームを備えることにより、第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルを安定して回動させることが可能となる。

第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルの回動は、これらが互いに開閉するようにして行うことができるため、これらの前記主面が同一平面上となる受光状態すなわち設置状態をとることができ、また、これらの主面が互いに背向するように折り畳んで運搬・保管に便宜なようにコンパクトな収納状態とすることもできる。これによって、太陽光パネルを架台に取り付けた状態のままでトラックの荷台等からはみ出すことがなく積載可能となり、運搬ないし設置の利便性が向上する。

本発明による実施形態の太陽光発電装置１の仰角３０度の使用状態における正面方向からの斜視図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の同使用状態における背面方向からの斜視図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の同使用状態における右側面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の同使用状態における正面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の同使用状態における背面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の仰角０度の使用状態における斜視図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の同使用状態における右側面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の同使用状態における正面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の同使用状態における背面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の収納状態における斜視図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の収納状態における右側面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の収納状態における平面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の収納状態における正面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１の収納状態における背面図である。 図７のF−F断面図である。 図７のＧ−Ｇ断面図である。 図７のＪ−Ｊ断面図である。 同実施形態の太陽光発電装置１のうちの架台１１の斜視図である。 同実施形態の太陽光発電装置１のうちの架台１１の別の角度からの斜視図である。

本発明の実施形態による太陽光発電装置１について図１〜図１８を参照して説明する。太陽光発電装置１は、矩形の第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３と、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の相対角度を変更するようにして第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を回動可能とするヒンジ機構４と、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の前側の高さを調節可能に支持する前部支柱５と、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の後側の高さを調節可能に支持する後部支柱６と、を備える。

ヒンジ機構４は、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の間において前後に延設された中央横材７と、中央横材７に対して回動可能に連結され、中央横材７を挟んで対に設けられ第１太陽光パネル２と第２太陽光パネル３とを別個に支持する支持フレーム８と、を備える。その他、太陽光発電装置１は、中央横材７の前後中間領域において回動可能に連結され、中央横材７を支持する中間支柱９と、中間支柱９、前部支柱５および後部支柱６の下部に連結され、これらを支える台座１０と、を備える。以下、各部について説明する。

太陽光発電装置１は第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を互いに中央横材７を軸として開閉自在となすものであり、その拡開した状態を図１〜図５に示す。太陽光発電装置１は第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角を調整可能とするものであるところ、図１〜図５は第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角を設定した値としたものである。第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を水平にした状態を図６〜図９に示す。また、図６〜図９の状態において第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を閉じた収納状態を図１０〜図１４に示す。

第１太陽光パネル２は、図１等に示す通り、前端辺２１と、前端辺に離間して平行に配置された後端辺２２と、前端辺２１および後端辺２２と交わる左端辺２３と、左端辺２３に離間して平行に配置された右端辺２４と、これらに囲われて形成される主面２５とを備える矩形の板状部材である。主面２５が受光面となって太陽光により発電するものである。第２太陽光パネル３は第１太陽光パネル２と同様のものであり、同じく前端辺３１、後端辺３２、左端辺３３、右端辺３４、主面３５を備える。

第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３は、図１、図４に示す通り、第１太陽光パネル２の左端辺２３と第２太陽光パネル３の右端辺３４とが隣り合うようにして左右に並設され、前部支柱５と、後部支柱６と、中央横材７と、支持フレーム８と、中間支柱９と、台座１０から構成される架台１１によって、主面２５と主面３５とがなす相対角度を変更し、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角を変更するようにして、回動可能に支持される。架台１１、すなわち、太陽光発電装置１において第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を取り外したものについて図１８、図１９に示す。図１８、図１９は、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を開き、かつ仰角が０度の水平状態としたときの架台１１の様子を示す斜視図である。

ここでは架台１１を構成する各部材は鉄製であるが、その他の金属やプラスチック樹脂等を用いることもできる。各部材はボルト締結により組立分解自在に構成され、ボルトの雌ねじ側はナット、スプリングワッシャ、平ワッシャ等を適宜用いる。また、適宜の箇所に溶接等を用いてもよい。

中央横材７は、図２、図３、図１８、図１９等に示す通り、並設された第１太陽光パネル２の左端辺２３と第２太陽光パネル３の右端辺３４との間であって、これらの底面側において前後に亘って延設された長尺の管材である。管材の縦断面は丸形、角形等適宜形状で良い。中央横材７にはボルト用の通し穴が適宜設けられており、また、両端には吊り穴を有する吊り金具が設けられている。

支持フレーム８は、図２、図５、図１８、図１９等に示す通り、中央横材７の外径部から直交方向に延び出し、中央横材７を挟んで一対のものとして左右に延び出すように翼形状に設けられ、それぞれが第１太陽光パネル２または第２太陽光パネル３を、中央横材７の軸方向に対して、開閉するように、回動自在に支持するものである。

支持フレーム８は、それぞれ、中央横材７の軸方向に対して直角方向に延設されて第１太陽光パネル２または第２太陽光パネル３を支持する複数本の板材であるパネル受け８１と、パネル受け８１と直角方向に延設されてこれらを平行に保持して枠体となす複数本の補助材８２とからなる。パネル受け８１は下方が開口する断面コ字形の長尺部材であり、適宜、通し穴が設けられている。補助材８２はパネル受け８１に挿通して設けられる棒状部材である。

支持フレーム８は、図５、図１８、図１９等に示す通り、中央横材７に固設されるガイド１２を備え、これを介して中央横材７に対してピン８３（図１５参照）で連結され、中央横材７とガイド１２に対して回動自在となっており、支持フレーム８は、水平位置でロックできるようになっている。すなわち、中央横材７に固設されたガイド１２が、そのコ字形状の内側上部においてパネル受け８１を回動自在に内設することによって、支持フレーム８は中央横材７に対して回動自在となる。

一対のガイド１２同士はピン８３ａ（図１５参照）で連結される。ガイド１２は、図２、図１８、図１９に示す通り、中央横材７と支持フレーム８との接続部分において、それぞれ設けられ、下方に延び出す断面コ字形の短尺部材である。ガイド１２の上部に対して、ピン８４（図１５参照）により、パネル受け８１の基端部が連結している。

支持フレーム８およびガイド１２に対して、図２、図３、図５、図８、図９、図１８、図１９に示す通り、その開いた状態を保つ筋交いとなる支持材１３が設けられる。支持材１３は、その一端がガイド１２のコ字形状の内側下部において回動自在となるようにピン８５（図１５参照）で結合され、他端はパネル受け８１のコ字形状の内側の適宜位置にピン８６（図１５参照）による結合で締結される。ガイド１２には支持フレーム８を閉じた状態における干渉を避ける適宜の形状が設けられている。

第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の設置状態、すなわち、支持フレーム８を拡開状態にあっては、ガイド１２とパネル受け８１との長さ方向がなす角は９０度となる。一方、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の収納状態、すなわち、支持フレーム８を閉じた状態にあっては、ガイド１２とパネル受け８１との長さ方向がなす角は０度となる。太陽光発電装置１が拡開状態から収納状態に変化するときには、パネル受け８１が水平状態からピン８４を軸として回動し、垂直状態になり、支持材１３がピン８５を軸として９０度を超えて回動し、その傾斜角度が垂直を超えた傾斜した角度になる。

前部支柱５は、図２、図３、図７、図１８、図１９に示す通り、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を、これらの前端辺２１および前端辺３１の側の位置において高さ調節可能に支持する長尺のリンク部材である。前部支柱５の上端部は中央横材７の前端部において回動自在にピンで軸支され、前部支柱５の下端部は台座１０の適宜位置にピンで締結される。ここでは前部支柱５の上端部が二股状に別れており、中央横材７の外径部を挟んで緊締部材で固定する。台座１０については後述する。

後部支柱６は、図２、図３、図７、図１８、図１９に示す通り、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を、これらの後端辺２２および前端辺３１の側の位置において高さ調節可能に支持する部材である。後部支柱６は、上部のリンク部材６１と、下部の固定脚６２とからなる。リンク部材６１の上端部は中央横材７の後端部において回動自在にピン９０（図１７参照）で軸支され、リンク部材６１の下端部は固定脚６２の上端部の適宜位置に締結される。リンク部材６１は２枚の板材が間隔を開けて連結したもので、収納状態では、折り畳まれて、この間隔の間に固定脚６２が収容される。つまり、固定脚６２にリンク部材６１が折り重なり、これらの成す角度が０度になる。固定脚６２は台座１０の後端部から上方に延設された長尺部材であり、リンク部材６１の下端部と適宜高さにおいて締結するための調節穴６３ａ，６３ｂ，６３ｃ，６３ｄ（図１〜図３参照）が設けられている。

中間支柱９は、図２、図３、図７、図１８、図１９に示す通り、中央横材７の中間部を支持するための長尺部材である。中間支柱９の上端部は中央横材７の中間位置において角度調整可能に連結され、中間支柱９の下端部は台座１０の中間位置において固設される。中間支柱９と中央横材７の連結は取付部１４を介してなされる。

取付部１４は、図２、図３、図７、図１８、図１９に示す通り、中央横材７を左右から挟むようにして設けられる二枚一組の板状部材である。取付部１４の上部は中央横材７に固設され、その中間部は中間支柱９を挟んで内接してこれを角度調整可能にピン８７，８８，８９（図１６参照）で軸支する。また、取付部１４の下部には中間支柱９と適宜角度において締結するための調節穴１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ（図３参照）が設けられている。

台座１０は、図１〜図９、図１８、図１９に示す通り、中間支柱９、前部支柱５および後部支柱６の下部と連結し、これらを支える部材である。台座１０は、中央横材７とほぼ同じ長さであってこれから下方に離間して水平に設けられる長尺の台座縦部材１６と、台座縦部材１６の両端に設けられる台座横部材１８，１９とを備える。

台座縦部材１６および台座横部材１８，１９は連結金具９５，９６により直交状態で固定され、中間支柱９および台座縦部材１６は連結金具９７により直交状態で固定される。連結金具９５，９６は、互いに９０度をなす３枚の板材から構成されたものである。連結金具９７はＬ字形状の一対の板材である。台座縦部材１６の前端部には短管状の取付部１７が立設され、前部支柱５の下端部を締結可能とする調節穴９８ａ（図１〜図３参照）が設けられている。ここでは前部支柱５の下端部が二股状に別れており、取付部１７の外径部を挟んで緊締部材で固定する。また台座縦部材１６の前方部には調節穴９８ａと同様な調節穴９８ｂ，９８ｃ，９８ｄが設けられている。台座縦部材１６の後端部には後部支柱６の下部である固定脚６２が立設される。

以下、太陽光発電装置１の動作について効果とともに説明する。太陽光発電装置１は図１〜図９に示すように、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３をこれらの主面２５および主面３５が同一平面となるようにして開いた状態で使用する。前部支柱５および後部支柱６の高さ調節、或いは、中間支柱９の取付部１４の角度調整によって、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角は調節可能である。図６〜図９は第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角を０度とした状態のものである。前部支柱５および後部支柱６の高さ調節は、中間支柱９の取付部１４を軸として、天秤にように動作することができ、仰角の調整を容易とする。

第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角の調節について詳しく説明する。図１〜図５は仰角３０度としたものであるが、このとき、前部支柱５の下端部は台座１０の調節穴９８ａに固定され、後部支柱６のリンク部材６１の下端部は固定脚６２の調節穴６３ａに固定され、中間支柱９の上部は取付部１４の調節穴１５ａに固定されている。

図１〜図５の状態から、前部支柱５の下端部の固定位置を台座１０の調節穴９８ｂに固定し、後部支柱６のリンク部材６１の下端部を固定脚６２の調節穴６３ｂに固定し、中間支柱９の上部を取付部１４の調節穴１５ｂに固定すると、仰角は３０度から２０度に変更される。同様にして前部支柱５、リンク部材６１、取付部１４の固定位置を調節穴９８ｃ、調節穴６３ｃ、調節穴１５ｃにすると仰角は１０度となり、調節穴９８ｄ、調節穴６３ｄ、調節穴１５ｄにすると仰角は０度となる。

このように、太陽光発電装置１は、コンクリートの打設を伴うことなく太陽光パネルを設置可能とする。また、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角の調節が容易であるため、傾斜のある用地に設置する場合や、季節ごとの太陽の高さに応じて調整したい場合であっても、特別に部品を製造することなく、ボルト締結の位置変更によって簡易に仰角を調節可能である。これにより、より多様な設置状態の要求に応えることができる。

太陽光発電装置１は、中央横材７、支持フレーム８、ガイド１２、支持材１３によるヒンジ機構４を備えるため、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３は、それらの主面２５および主面３５がなす角度を変更するようにして、中央横材７を軸として互いに回動自在となる。この主面２５および主面３５の相対角度の調整によって、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を、ヒンジ機構４の動作により、支持フレーム８を翼の開閉のように、折り畳み状態と拡開状態に変化させることができる。

図１〜図５の受光動作が可能な拡開状態から収納状態にするには、まず、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角を０度にするように、前部支柱５、後部支柱６、中間支柱９の高さを調整し、図６〜図９に示す水平位置での拡開状態とする。つぎにヒンジ機構４を折り畳み、図１０〜図１４の収納状態とする。収納状態から受光動作が可能な拡開状態とするには、前記と逆の手順を行う。

ヒンジ機構４の中央横材７、支持フレーム８等を備えることにより、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を簡便かつ安定して回動させることが可能となる。第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の回動は、これらが互いに開閉するようにして行うので、主面２５，３５が同一平面上となる受光可能な設置状態をとることができる。また、これらの主面２５，３５が互いに背向するように折り畳んで運搬・保管に便宜なようにコンパクトな収納状態とすることができる。これによって、太陽光パネル２，３を架台１１に取り付けた状態のままでトラックの荷台等からはみ出すことがなく積載可能となり、乗物への積載効率の向上により、運搬ないし保管の利便性が向上する。

第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を中央横材７を軸としてヒンジ機構４の作用によって、折り畳んだ上で、台座横部材１８，１９を一時的に取り外せば、太陽光発電装置１を直方体状の収納状態（図１０〜図１４参照）とすることができる。この収納状態にあっては、設置状態（図１〜図９参照）に見られるような第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３と架台１１との間にある空間が非常に少なくしてコンパクトとなるため、太陽光パネルを架台１１に設置した状態（第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３と架台１１とを組み立てたままの状態）のままで、運搬や保管が可能である。

太陽光発電装置１のうち、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３を除いた部材からなる架台１１は、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３とは独立して一体であるため（図１８、図１９参照）、運搬・保管や太陽光パネルの交換等の際にも煩雑な部品の取り外しを伴うことなく簡易に行うことができる。

なお、本発明の実施形態は、上記のものに何ら限定されるものではなく、本発明の技術的思想を逸脱しない範囲において、改変等を加えることができるものである。また、それらの改変、均等物等も本発明の技術的範囲に含まれ、該技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得る。例えば、本実施形態の太陽光発電装置１は、第１太陽光パネル２および第２太陽光パネル３の仰角を０度、１０度、２０度、３０度に調節可能としているが、その他の角度をとるように配置してもよい。また、中間支柱９の下端部を台座１０に固定してもよいし、ピン結合により角度調整可能に連結してもよい。

１・・・太陽光発電装置
２・・・第１太陽光パネル
３・・・第２太陽光パネル
４・・・ヒンジ機構
５・・・前部支柱
６・・・後部支柱
７・・・中央横材
８・・・支持フレーム
９・・・中間支柱
１０・・・台座
１１・・・架台
２１・・・前端辺
２２・・・後端辺
２３・・・左端辺
２４・・・右端辺
２５・・・主面

Claims (5)

1. 第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルと、
   該第１太陽光パネルおよび該第２太陽光パネルのそれぞれの主面がなす角度を変更するよう、該第１太陽光パネルおよび該第２太陽光パネルを軸の回りに回動可能として折り畳み状態と拡開状態とに変化させることが可能なヒンジ機構と、
   前記第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルの一側を高さ調節可能に支持する前部支柱と、
   前記第１太陽光パネルおよび第２太陽光パネルの他側を高さ調節可能に支持する後部支柱と、
   を備える太陽光発電装置。
2. 前後方向に延設され、前記前部支柱と後部支柱に支持された中央横材を備え、
   前記ヒンジ機構が、該中央横材に対して回動可能に連結され、該中央横材を挟んで対に設けられ前記第１太陽光パネルと前記第２太陽光パネルとを別個に支持する支持フレームを備える請求項１に記載の太陽光発電装置。
3. 前記前部支柱と後部支柱の中間領域において、前記中央横材に回動可能に連結されることで前記中央横材を支持する中間支柱と、
   該中間支柱、前記前部支柱および前記後部支柱の下部に連結され、これらを支える台座と、を備える請求項２に記載の太陽光発電装置。
4. 前記前部支柱の下端部の取付位置を調整し、前記中間支柱への取付部の取付位置を調整し、前記後部支柱の折曲角度を調整することにより、前記太陽光パネルの仰角を変更できる請求項１乃至３いずれか１項に記載の太陽光発電装置。
5. 前記前部支柱の下部が脱着可能に取付可能な取付部を、前記台座の複数箇所に設けた請求項１乃至４いずれか１項に記載の太陽光発電装置。

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