JP2015192507A - 太陽電池パネル架台 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池パネル架台の支柱に加わる曲げモーメントを抑制する。【解決手段】太陽電池パネル架台は、基礎４に固定される支柱取付金具３０と、支柱取付金具３０に固定される支柱１０と、支柱１０上に架設され太陽光パネルを支持可能な縦レールおよび／または横レールと、隣合う支柱の一方の上部と他方の下部とを連結するブレス１４と、ブレス１４の下端を支柱取付金具３０に連結するブレス固定金具３４と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、太陽電池パネルを支持する太陽電池パネル架台に関する。

太陽電池パネルは、地面に対して傾斜させて設置すると発電効率などの点から好ましいことが知られている。特許文献１には、太陽電池パネルを所定の姿勢に保持して設置する太陽電池パネル架台が開示されている。

特開２０１２−５２３４６号公報

積雪地域に設置される太陽電池パネル架台には、太陽電池パネル上に積もった雪の荷重により、架台の支柱や横レールに大きな力が加わる。この力を分散させて太陽電池パネル架台の構造強度を高めるために、架台にブレス（筋交い）を追加した構造が知られている。

従来の太陽電池パネル架台では、支柱の中間部に取り付けたブレス固定金具を介して、ブレスが支柱に固定されているものが多い。この固定方法では、支柱と基礎との接続箇所とブレス固定金具との間が離れているため、支柱の曲げモーメントが大きくなる。このため、支柱をアルミニウム合金などの比較的強度の低い材料で製造すると、支柱の負荷が大きくなる垂直積雪量の多い地域などでは太陽電池パネル架台を設置することが困難であった。

本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、太陽電池パネル架台の支柱に加わる曲げモーメントを抑制する技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様は、基礎に固定される支柱取付金具と、支柱取付金具に固定される支柱と、支柱上に架設され、太陽光パネルを支持可能な縦レールおよび／または横レールと、隣合う支柱の一方の上部と他方の下部とを連結するブレスと、ブレスの下端を支柱取付金具に連結するブレス固定金具と、を備える太陽電池パネル架台を提供する。

この態様によると、ブレス固定金具を支柱の途中に接続するよりも、支柱に生じるモーメントを抑制することができ、したがって支柱に必要な曲げ強度を小さくすることができる。このため、従来よりも強度の低い材料（例えばアルミニウム合金）を用いて太陽電池パネル架台を製造することができる

支柱取付金具、支柱およびブレス固定金具が共通のボルトを用いて共締めされてもよい。これによると、部品点数を削減できるとともに、太陽電池パネル架台の施工作業の効率を高めることができる。

ブレス固定金具において、ブレスを連結するボルトが挿通される孔が、共通のボルトが挿通される孔よりも上側に位置してもよい。これによると、ブレス固定金具にブレスを仮止めした状態で、支柱取付金具、支柱およびブレス固定金具を共締めすることが可能になる。

支柱取付金具は、互いに平行に延び支柱が介在する二枚の立壁を有し、ブレス固定金具は、立壁と垂直に延びブレスが介在する二枚の対向壁を有していてもよい。これによると、支柱の間口方向の曲げモーメントに対抗するのに有利である。また、支柱取付金具とブレス固定金具の壁の延びる方向を互いに垂直にすることで、支柱取付金具に別のブレス（例えば間口ブレス）をさらに固定することが可能になる。

ブレスは奥行方向に延びてもよい。このブレスにより、水下側の横レールにかかる荷重を水上側の基礎に分散することができる。

支柱取付金具および／またはブレス固定金具は押し出し成形品であってもよい。これにより、支柱取付金具および／またはブレス固定金具を安価に製造することができる。

支柱と横レールとを固定する上側支柱取付金具をさらに備え、ブレスの上端が上側支柱取付金具に連結されてもよい。これによると、支柱の肉厚が比較的小さくても、ブレスを支柱と連結することが可能になる。

本発明によれば、太陽電池パネル架台の支柱に加わる曲げモーメントを抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池パネル架台を使用した太陽電池装置の概略斜視図である。 図１の太陽電池装置の太陽電池パネルの一部を省略または透過させて表した図である。 奥行方向に隣合う一組の水上側支柱および水下側支柱の拡大斜視図である。 水上側支柱と基礎との取付部分をさらに拡大して示す図である。 図３の水上側支柱と水下側支柱の側面図である。 水下側支柱の上部の拡大斜視図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る太陽電池パネル架台１を使用した太陽電池装置１００の概略斜視図である。

太陽電池装置１００は、縦横に配列された複数枚の太陽電池パネル２と、太陽電池パネルを所定の位置に所定の姿勢で保持する太陽電池パネル架台１と、で構成される。太陽電池パネル２は、ガラス板表面に多数の太陽電池素子が配置された全体として板状の部材であり、太陽光の照射により電力を発生させるように構成されている。

図１から分かるように、太陽電池パネル架台１は、支柱の一方側が低く、他方側が高くされており、太陽電池パネル２を水平面に対して所定の角度に傾斜して支持する。この角度は、太陽光の照射角度、向き、隣接する太陽電池装置との関係などから決定され、通常は１０°〜３５°である。

太陽電池パネル２の傾斜支持は、パネル上の水や雪を傾斜により下に落とすという目的もある。以下の説明では、太陽電池パネル架台１のうち低い側を「水下側」と、高い側を「水上側」と呼ぶ。また、図中に矢印で示す二方向を「間口方向」、「奥行方向」と呼ぶ。

図２は、図１の太陽電池装置１００の太陽電池パネル２の一部を省略または透過させて表した図である。

太陽電池パネル架台１は、基礎４、水上側支柱１０、水下側支柱１２、縦レール２０、横レール２２、奥行ブレス１４および間口ブレス１６を備える。

基礎４は、敷地に太陽電池パネル架台１を設置する際の基礎となる部材であり、例えばブロック状のコンクリートにより形成される。基礎４の下部は地面に埋設され、その上部を地表から突出させるように設置される。図示の例では、基礎４は、太陽電池パネル架台１の間口方向に三列、奥行方向に二列設けられ、所定の間隔を空けて設置されている。

水上側支柱１０および水下側支柱１２は、基礎４に固定され垂直方向に延びる長尺の棒状部材である。水上側支柱１０および水下側支柱１２と基礎４との取付については、図３および４を参照して詳細に説明する。

横レール２２は、三本の水上側支柱１０および三本の水下側支柱１２によってそれぞれ架設される、長尺の棒状部材である。縦レール２０は、２本の横レール２２の間に、地面に対して傾斜するように架設される。太陽電池パネル２は、縦レール２０および横レール２２によって形成される格子の上に配置される。

間口ブレス１６は、間口方向に隣合う水上側支柱１０または水下側支柱１２の一方の上部と他方の下部とを連結する部材である。太陽電池パネル２上に雪が積もると、支柱１０、１２および横レール２２に大きな力が加わる。雪が積もった状態で地震が発生すると、基礎４に水平方向の力が加わる。また、強風の吹き上げ時には、横レール２２と支柱の接続部分に力が加わる。間口ブレス１６は、上記の力を複数の支柱および基礎に分散させることで、太陽電池パネル架台１の構造強度を高める役割を有している。

奥行ブレス１４は、奥行方向に隣合う水下側支柱１２の上部と水上側支柱１０の下部とを連結する部材である。太陽電池パネル２上の雪がずれ落ちるとき、水下側の横レール２２と水下側支柱１２に大きな力が加わる。この状態で地震が発生すると、基礎４に水平方向の力が加わる。また、強風の吹き上げ時には、水下側の横レール２２と水下側支柱１２の接合部分に力が加わる。奥行ブレス１４は、上記の力を水下側の構造から水上側の構造に分散させることで、太陽電池パネル架台１の構造強度を高める役割を有している。

なお、基礎４および支柱１０、１２の本数は、太陽電池装置１００が設置される敷地の大きさによって適宜決定され、図示の数に限定されるものではない。また、縦レール２０および横レール２２の本数は、支柱１０、１２の本数によって決定される。

図３は、奥行方向に隣合う一組の水上側支柱１０および水下側支柱１２の拡大斜視図であり、図４は、水上側支柱１０と基礎４との取付部分をさらに拡大して示す図である。

支柱取付金具３０は、基礎４の上面に配置される底板３０ａと、底板３０ａから垂直方向に立設され互いに平行に延びる二枚の立壁３０ｂと、を有している。

底板３０ａには、基礎４の上面に予め埋め込まれたアンカーボルト３２を挿通するボルト孔（図示せず）が形成されており、アンカーボルト３２にナットを締め付けることにより、基礎４に対して支柱取付金具３０が固定される。支柱取付金具３０と基礎４の上面との間にスペーサーが挟まれてもよい。

二枚の立壁３０ｂは、支柱１０の厚さよりもわずかに広い間隔で配置される。立壁３０ｂには、それぞれ２個のボルト孔３０ｃが形成されている。このボルト孔３０ｃは、支柱１０に空けられている貫通孔（図示せず）と等間隔である。立壁３０ｂには、さらに別のボルト孔３０ｄが空けられていてもよい。このボルト孔３０ｄは、間口ブレス１６を支柱取付金具３０に連結するために使用される。

支柱取付金具３０には、ブレス固定金具３４が締結される。ブレス固定金具３４は、奥行ブレス１４の下端すなわち水下側端部を支柱取付金具３０に連結するための部材である。

ブレス固定金具３４は、互いに平行に延びる二つの対向壁３４ａと、これを接続する底壁３４ｂと、を有し、全体としてコの字形状をしている。二つの対向壁３４ａの間隔は、奥行ブレス１４の厚さよりもわずかに広くされている。底壁３４ｂには、支柱取付金具３０の立壁３０ｂに空けられたボルト孔３０ｃと等間隔のボルト孔３４ｄが空けられている。また、各対向壁３４ａにもボルト孔３４ｃが空けられている。奥行ブレス１４の水下側端部に空けられた貫通孔１４ａとボルト孔３４ｃに六角ボルト３６を挿通してナット３８を締めることにより、奥行ブレス１４がブレス固定金具３４に固定される。

図４から分かるように、支柱取付金具３０、支柱１０およびブレス固定金具３４は、共通のボルトにより共締めされる。より具体的には、支柱取付金具３０の立壁３０ｂに形成されたボルト孔３０ｃと、支柱１０の貫通孔と、ブレス固定金具３４の底壁３４ｂに形成されたボルト孔３４ｄに、長軸の六角ボルト５６が挿通され、ナット５８により締結される。このような共締め構造を採用することで、締結に要する部品点数の削減と作業工程の単純化を実現することができる。

本実施形態では、ブレス固定金具３４を介して、奥行ブレス１４が支柱取付金具３０に直接連結されている。このような構造にすると、奥行ブレス１４からの荷重が水上側支柱１０の根元すなわち基礎４の比較的近くに加わることになる。したがって、水上側支柱１０の中間部に奥行ブレスが連結される場合と比較して、水上側支柱１０に加わる曲げモーメントを小さくすることができる。よって、支柱の必要曲げ強度を抑えることができる。

なお、この実施形態では、支柱取付金具の立壁３０ｂが太陽電池パネル架台１の間口方向と平行に延び、ブレス固定金具３４の対向壁３４ａが太陽電池パネル架台１の奥行方向と平行に延びるように配置されている。通常、水上側支柱１０の間口方向の曲げモーメントの方が、奥行方向の曲げモーメントよりも大きい。そこで、支柱取付金具３０の立壁３０ｂを間口方向に延ばし、その分底板３０ａの底面積を大きくすることで、間口方向の曲げモーメントに十分対抗できるようになっている。しかしながら、太陽電池パネル架台１の構造によっては、支柱取付金具の立壁３０ｂを太陽電池パネル架台の奥行方向に延びるように配置してもよい。

また、支柱取付金具３０の立壁３０ｂとブレス固定金具３４の対向壁３４ａの延びる方向を互いに垂直にすることで、支柱取付金具３０に間口ブレス１６をさらに固定することができる。

図５は、図３の水上側支柱１０と水下側支柱１２の側面図である。

通常、奥行ブレス１４を太陽電池パネル架台１に取り付ける場合、奥行ブレス１４の位置出しが必要になるので、最初に奥行ブレス１４の水下側端部をブレス固定金具３４に仮止めした状態で、ブレス固定金具３４を支柱取付金具３０および支柱１０と共締めする必要がある。そこで、本実施形態では、図５から分かるように、ブレス固定金具３４において奥行ブレス１４を固定するボルトが挿通されるボルト孔３４ｃが、共締め用のボルトが挿通されるボルト孔３４ｄよりも上側に配置されている。これにより、奥行ブレス１４の水下側端部を仮留めした後でも、水下側端部の下方に空間ができるため、その状態のままボルト５６を用いてブレス固定金具３４を支柱取付金具３０および支柱１０と共締めすることが可能となっている。

図６は、図３の水下側支柱１２の上部の拡大斜視図である。

水下側支柱１２の上部には、上側支柱取付金具４２が固定される。上側支柱取付金具４２は、水下側支柱１２と横レール２２とを接続する部材である。上側支柱取付金具４２は、横レール２２が載置される底板４２ａと、底板４２ａから垂直方向に立設され互いに平行に延びる二枚の立壁４２ｂと、を有している。

底板４２ａには、横レール２２を締結するボルトを通すための切り欠き４２ｅが形成されており、ナット７２を締め付けることにより横レール２２と水下側支柱１２とが接続される。

二枚の立壁４２ｂは、支柱１２の厚さよりもわずかに広い間隔で配置される。各立壁４２ｂには、支柱１２に空けられた貫通孔（図示せず）と等間隔のボルト孔が空けられており、ボルト７６およびナット７８を用いて立壁４２ｂに支柱１２が締結される。

二枚の立壁４２ｂには、奥行ブレス１４の上端すなわち水下側端部を締結するためのボルト孔も空けられており、ボルト４６を用いて奥行ブレス１４が締結される。

このように、水下側支柱１２と横レール２２とを固定する上側支柱取付金具４２に、奥行ブレス１４を連結する構造を追加することで、締結に要する部品点数の削減と作業工程の単純化を実現することができる。また、奥行ブレスを固定するための別の金具を支柱１２にねじ留めする必要がないので、その分の支柱の肉厚を確保する必要もない。よって、水下側支柱１２の重量を抑制することができる。

また、奥行ブレス１４を上側支柱取付金具４２に直結することで、奥行ブレスの受ける力を支柱１２だけでなく横レール２２にも分散させることができる。

また、奥行ブレス１４が水下側支柱１２の最上部に連結される構造のため、水下側支柱１２の中間部に奥行ブレス１４が連結される場合と比較して、水下側支柱に加わる曲げモーメントを小さくすることができる。よって、水下側支柱の必要曲げ強度を抑えることができる。

図５から分かるように、上側支柱取付金具４２において、支柱を固定するボルトが挿通されるボルト孔４２ｄと、奥行ブレス１４を連結するボルトが挿通されるボルト孔４２ｃとは、鉛直方向でほぼ同じ位置にある。これにより、奥行ブレス１４からの荷重により水下側支柱１２に生じる曲げモーメントを最小にすることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る太陽電池パネル架台では、水上側支柱を基礎に固定する支柱取付金具に奥行ブレスを連結することによって、奥行ブレスが支柱の中間部に連結される場合と比較して、水上側支柱の曲げモーメントを抑制することができる。また、水下支柱と横レールとを接続する上側支柱取付金具に奥行ブレスを連結することによって、奥行ブレスが支柱の中間部に連結される場合と比較して、水下側支柱の曲げモーメントを小さくすることができる。

したがって、支柱の最大曲げ強度を抑制することができ、支柱の負荷が大きい垂直積雪量の多い地域であっても、従来から使用されているステンレス鋼などの鋼材ではなく、より強度の小さいアルミニウム合金などで、太陽電池パネル架台の各部材を製造することが可能になる。

上記のように、支柱取付金具３０、ブレス固定金具３４および上側支柱取付金具４２は比較的簡単な形状であるため、アルミニウム合金の押し出し成形により製造することができる。アルミニウム合金は耐食性に優れているので、積雪地域に設置する太陽電池パネル架台には特に適している。また、ステンレス鋼などよりも軽量であるので、太陽電池パネル架台の運搬、設置に要する労力も軽減される。但し、当然であるが、支柱取付金具３０、ブレス固定金具３４および上側支柱取付金具４２を他の材料で、鋳造など他の製造方法を用いて製造してもよい。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、実施の形態は、本発明の原理、応用を示すにすぎない。また、実施の形態には、請求の範囲に規定された本発明の思想を逸脱しない範囲において、多くの変形例や配置の変更が可能である。

１ 太陽電池パネル架台、 ２ 太陽電池パネル、 ４ 基礎、 １０ 水上側支柱、 １２ 水下側支柱、 １４ 奥行ブレス、 １６，１８ 間口ブレス、 ２０ 縦レール、 ２２ 横レール、 ３０ 支柱取付金具、 ３０ａ 底板、 ３０ｂ 立壁、 ３４ ブレス固定金具、 ３４ａ 対向壁、 ４２ 上側支柱取付金具。

Claims (7)

1. 基礎に固定される支柱取付金具と、
   前記支柱取付金具に固定される支柱と、
   前記支柱上に架設され、太陽光パネルを支持可能な縦レールおよび／または横レールと、
   隣合う支柱の一方の上部と他方の下部とを連結するブレスと、
   前記ブレスの下端を前記支柱取付金具に連結するブレス固定金具と、
   を備えることを特徴とする太陽電池パネル架台。
2. 前記支柱取付金具、前記支柱および前記ブレス固定金具が共通のボルトを用いて共締めされることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル架台。
3. 前記ブレス固定金具において、前記ブレスを連結するボルトが挿通される孔が、前記共通のボルトが挿通される孔よりも上側に位置することを特徴とする請求項２に記載の太陽電池パネル架台。
4. 前記支柱取付金具は、互いに平行に延び前記支柱が介在する二枚の立壁を有し、
   前記ブレス固定金具は、前記立壁と垂直に延び前記ブレスが介在する二枚の対向壁を有することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の太陽電池パネル架台。
5. 前記ブレスは奥行方向に延びることを特徴とする請求項４に記載の太陽電池パネル架台。
6. 前記支柱取付金具および／または前記ブレス固定金具は押し出し成形品であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の太陽電池パネル架台。
7. 前記支柱と前記横レールとを固定する上側支柱取付金具をさらに備え、
   前記ブレスの上端が前記上側支柱取付金具に連結されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の太陽電池パネル架台。

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