JP2016127716A - ソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システム - Google Patents

ソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システム Download PDF

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Abstract

【課題】傾斜地や寒冷地においてもソーラーパネルを確実に配置することができるソーラーパネルのフレームの支持架台を提供する。
【解決手段】頂部に側面視略円弧状に形成された支持面12を有する本体11と、上部側に桁材50を固定する取付部21が設けられると共に、下部側に本体11の支持面12に対応する曲面を備えた基底面23を有する取付部材20とを備え、取付部材20の基底面23を本体11の支持面12の任意の位置に固定可能に形成することにより取付部材20に固定された桁材50の配置角度を調整可能とし、それによってフレームの傾斜角度を調整可能とした。
【選択図】図1

Description

本発明は、ソーラーパネルのフレームを支持するための支持架台及び太陽光発電システムに関し、さらに詳しくは、傾斜地や寒冷地においてもソーラーパネルを確実に配置することができるソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システムに関する。
近年、温室効果ガスであるCOの削減やクリーンエネルギーとして太陽光発電システムが注目され、各所にソーラー発電所が建設されている。発電力が大きな太陽光発電を行うためには多数のソーラーパネルを太陽光が当たる好ましい方向に向けて設置する必要がある。そのため、ソーラーパネルが配置されるフレームにはソーラーパネルの角度調整ができるような機構が設けられている。例えば、フレームの傾斜角度が所望の角度に保持できる構造としては特許文献1に示すものがある。
ソーラーパネルの設置場所としては、南向きに開けた平坦な地形であることが好ましいが、そのような場所が常に確保できるわけではなく、実際には山や丘陵地帯のような傾斜地に設置することもある。そのため、傾斜地に設置するのに適した構造として、例えば、特許文献2,3に示すような架台が提案されている。特許文献2の太陽光発電パネル支持架台は、2本の支柱で梁枠を支持すると共に、その上に支持梁を配置して支持架台を構成している。また、特許文献3の太陽電池モジュール取り付け構造は、1本の支柱に傾斜角の調整を可能とした支持部材を取り付けこの支持部材に太陽電池モジュールを配置する構成である。
特開2014−31710号公報 実用新案登録第3181778号公報 特開2014−5668号公報
フレーム広い面積を有して配置される平面状のソーラーパネルを傾斜地に配置しようとする場合、例えば、特許文献2,3に示すように、支柱の数を1又は2本とし、支柱の頂部でソーラーパネルの傾斜角度を調整可能とする構造は設置も容易で角度調整も簡便に行うことができると考えられる。
しかしながら、多数のソーラーパネルを広い面積に配置したフレームには風圧などの大きな荷重がかかるため傾斜角度を維持できることはもちろんであるが、フレームが確実に保持できるものでなければならない。また、太陽光発電システムは積雪量が多い豪雪地帯に設置する場合もあり、ソーラーパネルの上に一晩で大量の雪が積もりフレームと架台との連結部分に大きな荷重がかかるという問題がある。そのため、固定用ボルトを大きくしたり各部材の強度を高めることなどによって構造的な強度は確保できるかもしれないが、ソーラーパネルに加わる外力によってボルトが緩んでしまうおそれがある。
また、支柱が1又は2本の場合には支持可能なソーラーパネルの枚数が制限される。電力価格を決定するに際して使用する部材のコストも考慮されるが、1つの架台にできるだけ沢山のソーラーパネルが配置できる架台の方が電力価格にかかるコストは安くなる。もちろん、支柱が1又は2本の場合には支柱を太くする等により支持可能なソーラーパネルの枚数を増やすことはできるが支柱のコストが高くなることから電力価格もその分高くなってしまうという問題がある。太陽光発電システムにおいて電力価格は極めて重要な要素である。一方で、4本の支柱でソーラーパネルが搭載されたフレームを支持するようにした場合、設置場所が平坦でない場合には設置面の状況に合わせて各支柱の高さを適宜に調整しなければならず、とても面倒な作業となっていた。
そこで、本発明は、かかる問題点に鑑みなされたもので、傾斜地や寒冷地においてもソーラーパネルを確実に配置することができるソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、ソーラーパネルが配置されるフレームを確実に保持することができ、しかもフレームの設置角度を所望の角度に調整可能なソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システムを提供することを目的とする。
上記課題を解決するために請求項1に記載の発明は、ソーラーパネルが配置されるフレームを支持するソーラーパネルのフレームの支持架台において、前記フレームを構成する桁材を支持固定する支持部材を備え、前記支持部材は、頂部に側面視略円弧状に形成された支持面を有する本体と、上部側に前記桁材を固定する取付部が設けられると共に、下部側に前記本体の前記支持面に対応する曲面を備えた基底面を有する取付部材とを備え、前記取付部材の前記基底面を前記本体の前記支持面の任意の位置に固定可能に形成することにより前記取付部材に固定された前記桁材の配置角度を調整可能とし、それによって前記フレームの傾斜角度を調整可能としたことを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項2に記載の本発明は、請求項1に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、前記取付部材の前記基底面及び前記本体の支持面は摺動可能に形成されていることを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項3に記載の本発明は、請求項1に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、前記取付部材の前記基底面及び前記本体の支持面は互いに噛合可能な凹凸が形成されていることを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項4に記載の本発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、前記側面視円弧状の支持面には前記桁材の傾斜角度を確認するための指標が設けられていることを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項5に記載の本発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、前記取付部材の前記取付部は、前記桁材の配置角度を平面視における回転方向に調整可能に形成されていることを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項6に記載の本発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、前記支持部材は、前記本体を保持する基台を備え、前記本体は前記基台に対して、前記本体の前記支持面と前記取付部材の前記基底面との配置位置によって調整される前記桁材の傾斜方向と直交する方向に傾斜可能とされていることを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項7に記載の本発明は、請求項6に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、前記本体と前記基台との間に高さ調整のための柱状部材を介在させたことを特徴とする。
上記課題を解決するために請求項8に記載の本発明は、所定の形状に組み付けられた前記フレームに複数のソーラーパネルを配置すると共に、前記フレームを請求項1から7のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台によって支持したことを特徴とする太陽光発電システムを提供する。
上記課題を解決するために請求項9に記載の本発明は、請求項8に記載の太陽光発電システムにおいて、前記フレームを枠状に形成し、前記フレームの少なくとも4箇所を前記支持架台によって支持したことを特徴とする。
本発明に係るソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システムによれば、取付部材の基底面を本体の側面視円弧状の支持面に沿って任意の位置で固定可能としたので桁材の配置角度を調整できると共に、桁材は基底面を介して支持面によって確実に支持されるので従来のようにボルトによる固定に比べて保持力及び安全性が高まるという効果がある。また、取付部を桁材の配置角度を平面視における回転方向に調整可能に形成し、さらに、本体を基台に対し、本体の支持面と取付部材の基底面との配置位置によって調整される桁材の傾斜方向と直交する方向に傾斜可能としたので多数のソーラーパネルが配置されたフレームを任意の方向に容易に配置することができるという効果がある。
また、本発明に係るソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システムによれば、複数のソーラーパネルが配置された枠状のフレームを支持架台によって支持することとしたので、複数のソーラーパネルを太陽の方向へ容易に向けることができると共に、従来よりも多数のソーラーパネルをフレームに配置することができるので発電量に対する設備のコストを抑えることができるという効果がある。
本発明に係るソーラーパネルのフレームの支持架台の一実施形態を示す側面図である。 図1に示すソーラーパネルのフレームの支持架台の正面図である。 本体の正面図である。 支持面に設けられた凹所の説明図である。 (a)は取付部材の側面図、(b)はその平面図である。 (a)は当て板の平面図、(b)はその側面図である。 支持面と基底面の他の実施形態を示す側面図である。 本発明に係る太陽光発電システムの一実施形態の平面図である。 図8に示す太陽光発電システムの側面図である。 柱状部材による高さ調整を示す説明図である。
[ソーラーパネルのフレームの支持架台の構成]
以下、本発明に係るソーラーパネルのフレームの支持架台及び太陽光発電システムについて、好ましい一実施形態に基づいて詳細に説明する。図1は本発明に係るソーラーパネルのフレームの支持架台の一実施形態を示す側面図である。図示されたソーラーパネルのフレームの支持架台(以下、単に「架台」という。)1は、概略として、桁材50と梁材55及び補助材51を略井桁状に組み合わせて形成されるフレーム40を構成する桁材50を支持固定する支持部材10を備えており、この支持部材10は、頂部が側面視円弧状に形成された支持面12を備えた本体11と、上部側に桁材50を固定する取付部21が設けられると共に、下部側に本体11の支持面12に対応する曲面を備えた基底面23を備えた取付部材20とを備えて構成されており、取付部材20の基底面23を本体11の側面視円弧状の支持面12の任意の位置で固定することにより桁材50を所定の傾斜角度に設置することができるように構成されている。また、支持部材10は、本体11を保持する基台30を備えており、本体11は基台30に対し、桁材50を取付部材20の基底面23と本体11の支持面12との配置位置による傾斜方向に対して直交する方向に傾斜可能に形成されている。
[本体]
本体11は、多数のソーラーパネル5,5が配置されるフレーム40を構成する桁材50を支持する部材であり、所定の強度が要求されることから金属製材料によって形成することが好ましく、本実施形態ではさらに軽量化も考慮してアルミ材によって形成されている。また、アルミ材の他、錆びに強いステンレス材などを用いることもできる。本体11は、図1に示すように、頂部が側面視円弧状に形成された支持面12とされており、この支持面12は下方側に向かうにつれて次第に先窄まりの形状とされ、側面視略U字状に形成された本体11に連続するように形成されている。支持面12の下側の本体11は両側面が開口した略直方体形状とされている。支持面12の下側は広い空間が形成されているが、これは後述する取付部材20をボルト15で支持面12に固定する際の作業を行い易くするためである。すなわち、ボルト15を締着する際のトルクレンチの動作領域を確保するためである。
また、本体11は、後述する基台30にボルト15,15及びナット16,16によって固定することができるようにボルト孔14a,14bが穿設されている。ここで、下方に位置するボルト孔14bは丸孔とされ、上方に位置するボルト孔14aは円弧状の長孔となっている。そして、図3(a)では、ボルト孔14aはボルト孔14bを中心として本体11を基台30に対して約10°〜20°傾斜して配置させることができるような長さに形成されている。ボルト孔14aの長さは特に限定されるものではないが、約0°〜30°或いは約10°〜30°傾斜可能とした方がより幅広く傾斜地に対応することが可能となる。尚、図3(a)では、ボルト孔14aは予め垂直方向に対して本体11を約10°傾斜させる方向に設けられている。一方、図3(b)では、ボルト孔14aは、両方向にそれぞれ約20°傾斜可能に形成されている。もちろんこれらは一例であり、ボルト孔14aは適宜の長さに形成することができる。
また、後述する取付部材20が取り付けられる支持面12には、側面視円弧状の支持面12に沿うようにしてボルト15,15を挿通するための2つの長孔12a,12aが平行に穿設されている。さらに、支持面12には、図4に示すように、一定の間隔で5箇所に凹所19,19が設けられている。この凹所19,19は取付部材20を傾斜させた際に取付部材20傾斜角度を作業者が目視で確認するための指標となる。尚、指標はこれに限らず、適宜の数を設けることが可能であり、また、支持面12の側面に角度の目盛りを付したもの等であってもよい。
[取付部材]
取付部材20は、図5(a)(b)に示すように、上部側に桁材50を固定するための取付部21が設けられると共に、下部側に本体11の支持面12に対応する曲面を備えた基底面23を備えて形成されている。取付部材20は、支持部材10と同様に、所定の強度が要求されることから金属製材料によって形成することが好ましく、本実施形態では軽量化も考慮してアルミ材によって形成されている。また、アルミ材の他、錆びに強いステンレス材などを用いることもできる。取付部材20の取付部21は、図5(b)に示すように、桁材50の表面に面接触可能に平面状に形成され、桁材50を固定するためのボルト孔25,25は桁材50の配置角度を平面視における回転方向に調整することができるように円弧状の長孔となっている。また、基底面23には本体11に固定するためのボルト孔27,27が穿設されている。そして、取付部材20は支持面12の裏側から図6に示すような当て板29を介してボルト15とナット16によって固定される。尚、ナット16でボルト15を締着する際にボルト15の頭部が空回りすることなく固定されるようにボルト孔27,27の近傍には幅方向に沿って壁状の固定板26,26が配置されている。また、当て板19は、図6(a)に示すように、平面視略長方形で丸い2つのボルト孔29a,29aが穿設されており、図6(b)に示すように、側面形状は支持面12の裏面に密接可能な曲面を有するかまぼこ形に形成されている。
ここで、本実施形態では、取付部材20の基底面23と本体11の支持面12はそれぞれ摺動可能に滑らかな面に形成されているが、図7に示すように、取付部材20の基底面23と本体11の支持面23を互いに噛合可能な凹凸に形成することもできる。図7は支持面と基底面の他の実施形態を示す側面図である。図示されているように、取付部材20の基底面23と本体11の支持面23にはそれぞれ互いに噛合可能な歯車のような凹凸が形成されており、これにより、取付部材20と本体11を適宜の角度に配置して取り付けることができるようになっている。また、図7の実施形態では、支持面12は、図1に示す実施形態と異なり、支持面12が左右対称ではなく太陽の方向に向けやすいように左右非対称に形成されている。
[基台]
基台30は、本体11を所定の傾斜角度に保持するための部材であり、本実施形態では支持部材10を構成する部材である。本体11は、ボルト15によって本体11に形成された長孔であるボルト孔14aの任意の位置で基台30に固定することにより、基台30に対して、本体11の支持面12と取付部材20の基底面23との配置位置によって調整される桁材50の傾斜方向と直交する方向に傾斜可能とされている。基台30は、取付部材20及び支持部材10と同様に、所定の強度が要求されることから金属製材料によって形成することが好ましく、本実施形態では軽量化も考慮してアルミ材によって形成されている。また、アルミ材の他、錆びに強いステンレス材などを用いることもできる。基台30は、底板33と、この底板33から立設された左右の側面板31,31を備えて形成されており、側面板31,31は、本体11を傾斜させた状態において本体11の下側が側面板31,31からはみ出すことがないように下方側が末広がりの形状とされている。もちろん、このような形状に限定されるわけではなく単に矩形状としても構わない。また、基台30には、本体11を固定するためのボルト15,15を挿通するための図示しないボルト孔が上下2段に形成されている。
ここで、基台30と本体11との間に図7に示すような適宜の高さに調整された柱状部材35を介在させる構造とすることもできる。基台30と本体11との間に適宜の高さに調整された柱状部材35を介在させることで設置面が平坦ではない、例えば、傾斜面や不整地面であってもフレーム40の高さ位置を調整することが可能となりソーラーパネル5,5を配置したフレーム40を確実に太陽の方向へ向けるように設置することができる。柱状部材35が取り付けられる本体11は、その下部側が略H字形状のように下方が開放状態に形成され、その内部に柱状部材35の上部が挿入される。柱状部材35の上部及び下部には本体11及び基台30に固定するためにボルト15,15が挿通される図示しないボルト孔が設けられている。このとき、本体11に設けられた長孔状のボルト孔14aの適宜の位置で柱状部材35に固定することで桁材40を所定の傾斜角度で配置することが可能となる。このように、架台1はフレーム40の配置位置を高さ方向だけでなく、東西方向、南北方向及び平面視における回転方向に調整することができるので設置面が平坦でない場合であっても隣り合うフレーム40,40同士に段差を生じさせることなく高さを揃えて配置することが可能となる。隣り合うフレーム40,40に段差があると高い位置にあるソーラーパネル5,5が低い位置にあるソーラーパネル5,5に影を落として発電効率が低下するおそれがあるが、架台1によればそのようなおそれを回避することができる。
[太陽光発電システム]
次に、ソーラーパネルのフレームの支持架台を利用した太陽光発電システムについて説明する。図8はソーラーパネルのフレームの支持架台を利用した太陽光発電システムの平面図、図9はその側面図である。図示された太陽光発電システム100は、桁材50,梁材55及び補助材51を略井桁状に組み合わせたフレーム40の上に3×4=12枚のソーラーパネル5,5が配置されており、このフレーム40を上述した架台1,1によって4箇所で支持するようにして形成されている。尚、ソーラーパネルの配置はこれに限らず、例えば、4×3=12枚としてもよく、また、3×3=9枚等、適宜の枚数を配置することができるが、1つの架台1が支持する単位当たりのソーラーパネルの枚数はできるだけ多い方が好ましい。また、本実施形態では補助材51は梁材55と同じ部材を使用しているが、異なる部材を使用しても良い。図9に示す実施形態では、架台1を構成する基台30は、設置面となる地面Gの所定箇所に打設された前後で高さ位置が異なるアンカー杭60,60の上部に取り付けられている。この場合、架台1の配置高さはアンカー杭60,60の埋設深さによって調整することができる。一方、図10に示す実施形態では、基台30はアンカー杭60,60によらず、同じ高さに打設されたコンクリート製の基礎65,65の上に取り付けられている。この場合、基台30と本体11との間に柱状部材35を介在させることでフレーム40の傾斜角度を適宜に調整できるようになっている。また、設置面である地面Gの傾斜に合わせて長孔状のボルト孔14aを利用して本体11と基台30若しくは本体11と柱状部材35とのなす角を適宜に調整されて本体11が基台30に固定される。尚、ここでの角度調整は主として南北方向の角度が調整される。
図9における前方の2箇所(手前側の架台1’のみが図示されている)に配置された架台1’と後方の2箇所(手前側の架台1のみが図示されている)に配置された架台1との間にはそれぞれ桁材50,50が架け渡されるようにして配置されている。桁材50は、予め桁材50に取り付けられた取付部材20によって本体11の支持面12に取り付けられている。また、取付部材20は支持面12に設けられた2つの長孔12a,12aを利用して桁材50を配置する角度を調整した状態で支持面12に取り付けられる。尚、ここでの角度調整は主として東西方向の角度が調整される。さらに必要があれば、取付部材20に設けられた円弧状の長孔であるボルト孔25,25を利用して桁材50の回転方向における配置角度の調整を行う。これにより、隣り合う一方のフレーム40に配置されたソーラーパネル5が他方のソーラーパネル5の影にならないようにするために、従来では4つの各支柱の高さをそれぞれ調整するという面倒な作業が必要であったものが、その必要がなくなり、隣り合うフレーム40,40の位置関係を容易に調整することが可能となる。
一方、桁材50には桁材50と直交するようにして長尺部材である梁材55,55が架け渡されている。梁材55,55は、図9における前方の架台1’と後方の架台1同士を結ぶようにして桁材50の上部側にそれぞれ配置されている。さらに、梁材55,55との間には桁材50と平行になるように所定の間隔で複数の補助材51,51が配置されている。これにより、桁材50と梁材55さらに補助材51によって略井桁状のフレーム40が形成されている。尚、図10に示す実施形態も同様にしてフレーム40が形成されている。このようにして形成されたフレーム40の上には3×4=12枚のソーラーパネル5,5が配置される。そして、このフレーム40の前後左右にも同様にしてフレーム40が配置されて、太陽光発電システムが形成される。ソーラーパネル5,5により発電された電気は図示しない配線を介して送電される。
[実施形態の効果]
このようにして形成されたフレーム40は、円弧状の支持面12によって取付部材20の傾斜角度を設定して桁材50を保持するようにしたので強度に対する信頼性が高まると共に、1つの架台1,1’に対して配置させるソーラーパネルの単位面積を増大させることができるのでコストパフォーマンスが高まるという効果が有る。
以上のように、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能であることはいうまでもない。
1,1’ ソーラーパネルのフレームの支持架台(架台)
5 ソーラーパネル
10 支持部材
11 本体
12 支持面
12a 長孔
14a,14b ボルト孔
15 ボルト
16 ナット
19 凹所
20 取付部材
21 取付部
23 基底面
25 ボルト孔
27 ボルト孔
29 当て板
29a ボルト孔
30 基台
31 側面板
31a ボルト孔
33 底板
35 柱状部材
40 フレーム
50 桁材
51 補助材
55 梁材
55 ボルト
60 アンカー杭
100 太陽光発電システム
G 地面

Claims (9)

  1. ソーラーパネルが配置されるフレームを支持するソーラーパネルのフレームの支持架台において、
    前記フレームを構成する桁材を支持固定する支持部材を備え、
    前記支持部材は、
    頂部に側面視略円弧状に形成された支持面を有する本体と、
    上部側に前記桁材を固定する取付部が設けられると共に、下部側に前記本体の前記支持面に対応する曲面を備えた基底面を有する取付部材と、
    を備え、
    前記取付部材の前記基底面を前記本体の前記支持面の任意の位置に固定可能に形成することにより前記取付部材に固定された前記桁材の配置角度を調整可能とし、それによって前記フレームの傾斜角度を調整可能としたことを特徴とするソーラーパネルのフレームの支持架台。
  2. 請求項1に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、
    前記取付部材の前記基底面及び前記本体の支持面は摺動可能に形成されていることを特徴とするソーラーパネルのフレームの支持架台。
  3. 請求項1に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、
    前記取付部材の前記基底面及び前記本体の支持面は互いに噛合可能な凹凸が形成されていることを特徴とするソーラーパネルのフレームの支持架台。
  4. 請求項1から3のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、
    前記側面視円弧状の支持面には前記桁材の傾斜角度を確認するための指標が設けられていることを特徴とするソーラーパネルのフレームの支持架台。
  5. 請求項1から4のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、
    前記取付部材の前記取付部は、前記桁材の配置角度を平面視における回転方向に調整可能に形成されていることを特徴とするソーラーパネルのフレームの支持架台。
  6. 請求項1から5のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、
    前記支持部材は、前記本体を保持する基台を備え、
    前記本体は前記基台に対して、前記本体の前記支持面と前記取付部材の前記基底面との配置位置によって調整される前記桁材の傾斜方向と直交する方向に傾斜可能とされていることを特徴とするソーラーパネルのフレームの支持架台。
  7. 請求項6に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台において、
    前記本体と前記基台との間に高さ調整のための柱状部材を介在させたことを特徴とするソーラーパネルのフレームの支持架台。
  8. 所定の形状に組み付けられた前記フレームに複数のソーラーパネルを配置すると共に、前記フレームを請求項1から7のいずれか1項に記載のソーラーパネルのフレームの支持架台によって支持したことを特徴とする太陽光発電システム。
  9. 請求項8に記載の太陽光発電システムにおいて、
    前記フレームを枠状に形成し、前記フレームの少なくとも4箇所を前記支持架台によって支持したことを特徴とする太陽光発電システム。
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