JP2015532083A - ソーラモジュール用の支持構造 - Google Patents

Abstract

本発明は、基礎（４）に支承された複数の支柱（３）の配列を有する、ソーラモジュール（２）用の支持構造（１）に関する。各支柱（３）に、支持体ユニット（５）が旋回可能に支承されており、該支持体ユニット（５）は、横方向支持体（６）を支持する２つのステー（７ａ，７ｂ）を有している。該ステー（７ａ，７ｂ）の、前記横方向支持体（６）とは反対の側に向いた端部は、旋回支承部に支承されており、前記横方向支持体（６）は、ガイド手段によって移動可能に前記支柱（３）に支承されている。前記横方向支持体（６）には、ソーラモジュール（２）を支承するための取付け手段が設けられている。前記支持体ユニット（５）の旋回位置の調節および位置固定により、前記ソーラモジュール（２）の傾きが設定されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の支持構造に関する。

複数のソーラモジュール、特に複数の太陽光発電モジュールを備えたこのような支持構造は、特に露地設備として実施され得るソーラ設備を形成する。露地設備では、複数の支柱もしくは杭（Pfosten）が地面に導入され、特に打ち込まれる。典型的には一列に、または複数の列に配置されるこれらの支柱には、支持アセンブリが結合エレメントを介して取り付けられる。支持アセンブリには、次いでソーラモジュールが組み付けられる。

用途に応じて、支持アセンブリの支持体は、種々の傾きで組み付けられる必要がある。このためには、支持構造が相応する傾き調節部を備えていることが必要である。

このような支持構造は、独国特許登録第１０２０１１０１７４６７号明細書から公知である。ソーラモジュール用のこの支持構造は、支柱に支承された複数の支持体の配列を含む。各支持体は、軸方向に移動可能な、クランプスリーブによりロック可能なロッドセグメントによって少なくとも１つの固定の支柱に結合されており、この場合、ロッドセグメントが長手方向側の一端部でガイドエレメントを有しており、該ガイドエレメントが支持体の長手方向に延びる長穴内に係合することによって結合されている。ロッドセグメントの移動により、支持体の組み合わせられた高さ調節および傾き調節が実施可能である。

この場合に不都合であるのは、一つには、支持体の傾き調節が高さ調節と同時にしか実施可能ではないことである。別の欠点は、ロッドセグメントの移動のための調節エレメントが、支持体の全荷重にさらされていることである。このことは、一方では実行すべき傾き調節を困難にする。さらに、クランプスリーブへの高い負荷によって、安定性の問題が生じ得る。

独国特許出願公開第１０２００８０１８４２２号明細書は、太陽光発電−オープンスペース用設備のためのスタンドに用いられる組付けシステムに関する。この組付けシステムでは、各スタンドには、支え（Stuetze）、傾斜梁(Schraegbalken)ならびに支えに対して傾斜梁を支持するステー（Strebe）が装備されている。支え、傾斜梁およびステーは組み立てられて、トラスの形式の固定的に調節可能なスタンドを形成することができる。このためには、傾斜梁とステーとの間に第２のジョイント結合部が設けられていて、ステーと支えとの間に第３のジョイント結合部が設けられている。第１のジョイント結合部は、第１のジョイント付設部を有しており、第２のジョイント結合部は、第２のジョイント付設部を有している。両ジョイント付設部は、傾斜梁において長手方向でガイドされて配置されている。両ジョイント付設部は、傾斜梁において回動不能に長手方向でガイドされ、かつ傾斜梁で目標位置において固定されて設置される。支えは、第１のジョイント付設部に回動可能に結合可能であり、ステーは第２のジョイント付設部に回動可能に結合可能である。

この配列では、スタンド上に支承されたソーラモジュールのための傾き調節が可能であるものの、この配列は、構造的に手間のかかる造りを有している。なぜならば、スタンド毎に、３つの異なるジョイント結合部が必要であり、この場合、さらに２つのジョイント結合部のためには長手方向に移動可能なジョイント付設部が設けられる必要があり、これにより、可動な部品の個数が不都合に高くなる。

この配列の別の欠点は、移動可能に配置されたジョイント結合部が、直接に、傾斜梁および該傾斜梁上に支承されたソーラモジュールの全荷重にさらされていることにある。これにより、調節工程が著しく困難にされている。

別の重要な欠点は、長手方向に移動可能に配置されたジョイント結合部の位置が、用途固有にそれぞれのスタンド幾何学形状のために支持構造設計者によって計算され、かつ設定されなければならないことにあり、このことは、各用途固有の設置のための著しい構造手間および適合手間となる。

本発明の根底を成す課題は、冒頭で述べた種類の支持構造を改良して、小さな構造手間で、ソーラモジュールの確実かつ信頼性のよい傾き調節を可能にすることである。

上記課題を解決するために、請求項１の特徴部に記載の特徴が設けられている。本発明の有利な態様および有利な変化形は、従属請求項に記載されている。

ソーラモジュールのための本発明に係る支持構造は、基礎に支承された複数の支柱もしくは杭の配列を有している。各支柱には、支持体ユニットが旋回可能に支承されている。この場合、支持体ユニットは、横方向支持体を支持する２つのステーを有している。これらのステーの、横方向支持体とは反対の側に向いた端部は、旋回支承部において支承されている。横方向支持体は、ガイド手段を介して移動可能に支柱に支承されている。横方向支持体には、ソーラモジュールを支承するための複数の取付け手段が設けられている。支持体ユニットの旋回位置の調節および位置固定によってソーラモジュールの傾きが設定される。

本発明の重要な利点は、ステーが、横方向支持体と共に、種々の用途に適した普遍的な構造ユニットを形成し、該構造ユニットは、旋回支承部における旋回によって、その傾きを迅速かつ正確に調節され得ることにある。これにより、この構造群上に支承されているソーラモジュールの簡単かつ確実な傾き調節性が生じる。ステーおよび横方向支持体を備えた傾き調節可能な構造ユニットのために、常に同一の構成部材が不変の形状および配置で使用されるので、本発明に係る支持構造のためには、該支持構造の製造時に著しい合理化効果が生じる。

本発明に係る支持構造の別の重要な利点は、支持体ユニットにおいて、ステーが、上方から作用する重量の主な荷重を受け止めることにある。これに対して、横方向支持体は重量から十分に解放されている。本発明に係る支持構造において重要であるのは、傾き調節時に、主に横方向支持体だけが、ガイド手段によって、特に支柱に対して移動運動を実施すればよいことにある。横方向支持体およびガイド手段は、ステーとは異なり、重量をほとんど受け止める必要がないので、簡単な傾き調節が保証されている。

本発明による支持構造の別の重要な利点は、傾き調節を実施するために、調節可能なエレメントとして旋回支承部およびガイド手段のみが、支柱に対する横方向支持体の調節のために設けられていればよいことにある。ステーおよび支柱から成る支持体ユニットは、それ自体が調節可能なエレメントを装備する必要がない。むしろ、支持体ユニット全体が、全体として不変のユニットとして、旋回支承部において傾き調節のために旋回される。したがって特に有利には、ステーは固定的に、つまり横方向支持体において堅く結合されており、これによりこのように形成された支持体ユニットは安定した構造形状を形成する。原理的には、ステーは横方向支持体に枢着式に結合されていてもよい。

本発明の好適な態様によれば、１つの支えの長手方向の一端部が、１つの横方向支持体の長手方向の一端部に結合されている。両支えは、鈍角を成すように旋回支承部に向かって延びている。

このように形成された支持体ユニットは、高い安定性を有している。この場合、特に支えはさらに大きな力を受け止めることができる。

本発明の有利な態様によれば、ガイド手段は、ソーラモジュールの連続的に変化する傾角が設定され得るように、形成されている。

特に、ガイド手段として、横方向支持体に長穴が設けられており、該長穴内でガイドされるピンが支柱に設けられている。

このように形成されたガイド手段は、構造的に単純な造りを有しており、支柱に対して相対的な横方向支持体の連続的な移動を可能にするので、これにより、支持体ユニットの連続的な傾き調節が可能にされる。

旋回支承部とガイド手段とを互いに対して適合させるために、第１の態様によれば、旋回支承部は、該旋回支承部において支持体ユニットが不動の回転点を中心として回転可能であるように、形成されている。この場合、横方向支持体に設けられた長穴は、湾曲した軌道に沿って延びている。

この態様は、旋回支承部が簡単な造りを有することができる点で優れている。なぜならば、この場合、旋回支承部において、支持体ユニットは、１つの不動の回転点を中心として回転されるからである。

第２の態様によれば、旋回支承部は、ステーの、該旋回支承部において合体する端部が、支持体ユニットの旋回時に、軌道に沿って運動されるように形成されている。この場合、横方向支持体に設けられた長穴は１つの直線に沿って延びている。

この場合、ガイド手段は特に簡単な造りを有している。なぜならば、横方向支持体の長穴が１つの直線に沿って延び得るからである。

長穴ガイドに対して択一的に、ガイド手段として、クランプスライダ（Klemmschlitten）等が設けられていてもよい。これにより同様に連続的な傾き調節が可能にされる。

択一的かつ有利な態様によれば、ガイド手段は、該ガイド手段によってソーラモジュールの、１つの傾角または不連続な複数の傾角が設定され得るように、形成されている。

特に、ガイド手段は、該ガイド手段によって、ソーラモジュールの１つの傾角または不連続な複数の傾角が設定され得るように、形成されている。

択一的には、ガイド手段として、用途固有に、唯１つの穴が横方向支持体に加工される。横方向支持体におけるこの穴の位置は、傾角を規定する。支柱には、穴に導入されるピンが設けられている。

この実施の形態では、それぞれの用途に合わせて、所望の傾角を設定するために、工場側で適切な工具を用いて、支持構造の設置場所において、単に１つの穴が、傾角に相応する対応した目標位置に加工される。

有利には、横方向支持体に直接的に個別のソーラモジュールが組み付けられるのではない。むしろ、横方向支持体上に長手方向支持体が支承され、該長手方向支持体の長手方向軸線は、有利には互いに対して平行に配向された横方向支持体の長手方向軸線に対して垂直方向に延びている。この長手方向支持体上にソーラモジュールが直接的に組み付けられ得る。択一的には、長手方向支持体に、組付け支持体が組み付けられ、該組付け支持体にソーラモジュールが取り付けられる。

この配列では、長手方向支持体が、横方向支持体におけるステーの結節点、つまり連結点の上方に位置していると、特に有利である。これにより、最適化された力の流れが生じる。なぜならば、横方向支持体は十分に曲げモーメントを受けないままであり、引張り負荷されるのみであるからである。さらに、ステーは、引張りまたは圧縮負荷される。これにより、全体的に極めて材料およびコスト最適化された支持構造体が生じる。

本発明を以下に図面につき詳しく説明する。

ソーラモジュールのための本発明に係る支持構造の実施の形態の概略図である。 図１に示した支持構造用の支持体ユニットの第１の実施の形態を示す図である。 図１に示した支持構造用の支持体ユニットの第２の実施の形態を示す図である。 図１に示した支持構造用の支持体ユニットの第３の実施の形態を示す図である。

図１は、ソーラモジュール２用の本発明に係る支持構造１の実施の形態の一部を概略的に示している。ソーラモジュール２を備えた支持構造１は、露地設備を形成している。支持構造１は、直線に沿って配置された複数の支柱３の列を有している。これらの支柱３は、鉛直方向に延びる長手方向軸線を伴って基礎４にアンカ固定されている。有利には、個々の支柱３は等間隔に配置されている。個々の支柱３は、同一に形成されている。

各支柱３には、支持体ユニット５が旋回可能に、ひいては傾き調節可能に支承されている。それぞれ同一に形成された複数の支持体ユニット５は、それぞれ１つの横方向支持体６と、該横方向支持体６に取り付けられた２つのステー７ａ，７ｂとを有している。支持構造１の組付け時に、横方向支持体６は、全ての横方向支持体６が設定された目標傾斜で方向付けられているように、その傾きを調節される。このように配向された横方向支持体６には、複数の長手方向支持体８が取り付けられる。長手方向支持体８の長手方向軸線が横方向支持体６の長手方向軸線に対して垂直方向に延びている。この場合、横方向支持体６上には、平行に延びる２つの長手方向支持体８が設けられている。この場合、これらの長手方向支持体８にソーラモジュール２が直接に取り付けられている。この場合、それぞれ１つのソーラモジュール２が両長手方向支持体８に載置される。概して、複数の長手方向支持体８が設けられていてもよく、これにより、複数のソーラモジュール２が横方向支持体６の長手方向軸線の方向で相前後して配置されて長手方向支持体８に取り付けられている。さらに、長手方向支持体８上にモジュール支持体を取り付けることも可能であり、このモジュール支持体上にソーラモジュール２が取り付けられる。

図２は、図１に示した支持構造１用の支持体ユニット５の第１の実施の形態を示している。図２から判るように、横方向支持体６の長手方向の両端部の領域に、長手方向支持体８が組み付けられている。これらの長手方向支持体８上に、ソーラモジュール２が取り付けられている。

図２から判るように、ソーラモジュール２の下側部分が下側の長手方向支持体８を越えて突出しているのに対して、ソーラモジュール２の上側部分は、上側の長手方向支持体８を越えて突出している。特に有利な配列は、ソーラモジュール２の中央の部分の長さが、ソーラモジュールの全長Ｌのほぼ半分の長さに相当するのに対して、ソーラモジュール２の、長手方向支持体８を越えて上方もしくは下方に突出している部分の長さが、それぞれソーラモジュール２の全長Ｌの４分の１の長さに相当することによって、与えられている。

支持体ユニット５は、三角形構造を形成する。この場合、ステー７ａ，７ｂは、それぞれ長手方向の一端部で、横方向支持体６の長手方向の一端部に取り付けられており、互いに対して鈍角を成すように延びている。この場合、ステー７ａ，７ｂは、適切な取付け手段を介して横方向支持体６に固く結合されている、つまりステー７ａ，７ｂは、横方向支持体６と共に堅固な形状安定の構造を形成している。原理的には、ステー７ａ，７ｂは、横方向支持体６に枢着結合されていてもよい。本実施の形態では、第１のステー７ａは、第２のステー７ｂよりも短く形成されており、これにより、支持体ユニット５は、既に横方向支持体６の目標傾角範囲に適合されている。

ステー７ａ，７ｂの、横方向支持体６とは反対の側に向いた自由端は、互いに固く結合されていて、旋回支承部によって支柱３において旋回可能に支承されている。旋回支承部は、本実施の形態では、支柱３にアンカ固定されたピン９等により形成されている。したがって、支持体ユニット５は、ピン９の長手方向軸線により形成された不動の回転軸線に関して支柱３において旋回可能に支承されている。

支持体ユニット５と支柱３との間の別の結合部は、横方向支持体６および支柱３に設けられたガイド手段により得られる。これらのガイド手段は、横方向支持体６に設けられた長穴１０と、支柱３に設けられたピン１１等を含んでいる。ピン１１は、横方向支持体６に設けられた長穴１０内でガイドされている。

長穴１０の幅および円形の横断面を有するピン１１の直径は互いに適合されており、この場合、ピン１１は小さな遊びを以て長穴１０内でガイドされている。長穴１０は１つの直線に沿って延びているのではなく、湾曲された軌道に沿って延びている。軌道の曲率は、旋回支承部の回転軸線に関する支持体ユニット５の旋回時の横方向支持体６の軌道曲線に適合されているので、ピン１１は、旋回運動中に、長穴１０の中心でガイドされており、長穴の側方の縁部に対して衝突しない。

傾き調節のためには、支持体ユニット５全体が、旋回支承部の旋回軸線に関して旋回されるので、横方向支持体６は、支柱３に対して相対的に移動させられて、これによりピン１１が長穴１０内でガイドされる。傾き調節の範囲の大きさは、長穴１０のサイズによって決定される。傾き調節が実施されるや否や、この調節部は位置固定される。このためには、旋回支承部の領域および／またはガイド手段の領域に、このために適した固定手段が設けられている。

図３は、図２に示した実施の形態の変化形を示している。図３に示した実施の形態は、図２に示した実施の形態とは、ガイド手段および旋回支承部の構成に関してのみ異なっている。この場合、ステー７ａ，７ｂの、横方向支持体６とは反対の側に向いた端部は、揺動部材１２において合体している。この揺動部材１２は、ピン９において、単に旋回させられるだけではなく、旋回運動中に軌道曲線に沿って移動され得る。この移動運動によって、支持体ユニット５の旋回時に横方向支持体６はその長手方向軸線の方向にしか運動せず、これによりこの実施の形態では、横方向支持体６に設けられた、ピン１１がガイドされている長穴１０は１つの直線に沿って延びることができる。

図４は、図２に示した支持体ユニット５の実施の形態の変化形を示している。図４に示した配列は、図２に示した実施の形態とは、長穴１０の代わりに、不連続に続く複数の個別の穴１０ａが設けられていることにより異なっている。これらの穴１０ａは、全て同一のサイズを有しており、ピン１１が支柱において小さな遊びでこれらの穴１０ａ内に挿入され得るようになっている。これらの穴１０ａにより、ソーラモジュール２の不連続な傾角調節が可能にされる。１つの傾角を設定するために、ピン１１は複数の穴のうちの１つに導入される。

この場合、横方向支持体６は、５つの穴１０ａを有している。概して、穴１０ａの別の個数も可能である。極端な場合、唯１つの穴しか設けられていなくてもよく、この唯１つの穴は、特定の傾角を設定するために、用途固有に横方向支持体に加工される。

１ 支持構造
２ ソーラモジュール
３ 支柱
４ 基礎
５ 支持体ユニット
６ 横方向支持体
７ａ ステー
７ｂ ステー
８ 長手方向支持体
９ ピン
１０ 長穴
１０ａ 穴
１１ ピン
１２ 揺動部材

Claims (15)

1. 基礎（４）に支承された複数の支柱（３）の配列を有する、ソーラモジュール（２）用の支持構造（１）であって、
   各支柱（３）に、支持体ユニット（５）が旋回可能に支承されており、該支持体ユニット（５）は、横方向支持体（６）を支持する２つのステー（７ａ，７ｂ）を有しており、該ステー（７ａ，７ｂ）の、前記横方向支持体（６）とは反対の側に向いた端部は、旋回支承部に支承されており、前記横方向支持体（６）は、ガイド手段によって移動可能に前記支柱（３）に支承されており、前記横方向支持体（６）には、ソーラモジュール（２）を支承するための取付け手段が設けられており、前記支持体ユニット（５）の旋回位置の調節および位置固定により、前記ソーラモジュール（２）の傾きが設定されていることを特徴とするソーラモジュール（２）用の支持構造（１）。
2. １つの支えのそれぞれ１つの長手方向の端部が、１つの横方向支持体（６）の長手方向の一端部に結合されている、請求項１記載の支持構造（１）。
3. 前記両支えは、鈍角を成すように前記旋回支承部に向かって延びている、請求項１または２記載の支持構造（１）。
4. 前記ガイド手段は、該ガイド手段によって前記ソーラモジュールの連続的に変化する傾角が設定され得るように、形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の支持構造（１）。
5. ガイド手段として、前記横方向支持体（６）に長穴（１０）が設けられていて、前記支柱（３）に、前記長穴（１０）内でガイドされるピン（１１）が設けられている、請求項４記載の支持構造。
6. 前記旋回支承部は、該旋回支承部において前記支持体ユニット（５）が不動の回転点を中心として回転可能であるように、形成されている、請求項５または６記載の支持構造。
7. 前記横方向支持体（６）の前記長穴（１０）は、湾曲された軌道に沿って延びている、請求項６記載の支持構造。
8. 前記旋回支承部は、前記ステー（７ａ，７ｂ）の、該旋回支承部において合体する端部が、前記支持体ユニット（５）の旋回時に１つの軌道に沿って運動されるように、形成されている、請求項４または５記載の支持構造。
9. 前記横方向支持体（６）の前記長穴（１０）は、１つの直線に沿って延びている、請求項８記載の支持構造。
10. 前記ガイド手段は、該ガイド手段によって前記ソーラモジュール（２）の１つの傾角または不連続な複数の傾角が設定され得るように、形成されている、請求項１から３までのいずれか１項記載の支持構造。
11. ガイド手段として、前記横方向支持体（６）に、不連続に続く複数の穴が設けられており、前記支柱（３）にピン（１１）が設けられており、該ピン（１１）は、傾角を設定するために、選択的に前記穴のうちの１つの穴に導入される、請求項１０記載の支持構造。
12. ガイド手段として、用途固有に唯１つの穴が前記横方向支持体（６）に加工されており、前記横方向支持体（６）における前記穴の位置が傾角を規定し、前記支柱（３）には、ピン（１１）が設けられており、該ピン（１１）が前記穴に導入される、請求項１０記載の支持構造。
13. 前記横方向支持体（６）上に長手方向支持体（８）が支承されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の支持構造。
14. 前記長手方向支持体（８）上にソーラモジュール（２）が支承されている、請求項１３記載の支持構造。
15. 前記長手方向支持体（８）上に、モジュール支持体が支承されており、該モジュール支持体上にソーラモジュールが支承される、請求項１３記載の支持構造。

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