JP2016144350A - 太陽光発電装置の架台 - Google Patents

Abstract

【課題】架台に使用する鋼管の軸芯を一致させたブレース構造を安価に提供すること。【解決手段】鋼管を主に使用して組み立てるソーラーシェアリング用の架台において、フレーム本体の鋼管の軸芯を一致させるとともに、ブレースの軸芯も一致できるよう、ブレースの両端部を、架台とブレースの鋼管を一対のブレース端部固定部材で挟持し、1本のボルトでブレースの両端部を締結して強固なブレースを形成することによって、組み立て工数を低減し、かつ剛性の高く災害に強い架台とする。【選択図】図９

Description

本発明は営農形太陽光発電装置で多用される単管使用の架台において使用材料本来の強度生かすともに、組み立てやすさを向上して経費を節減する。

太陽光発電普及促進するためには、導入全経費が売電のkW単価の1万倍が目安になる。例えば、平均買電単価より安い売電単価２０円／kWhを実施するためには導入全経費が２０万円／kW以下になるようにすることが目標となる。太陽光発電は、ソーラーグレードシリコンが量産され、生産量が増大したことによって価格が大きく下がり、今後２００年で尽きると言われる化石燃料を焼却するような現行の安易な利用方を出来る限り早く縮小して、将来の子孫に残す資源として活用されるようその拡大が大きく期待される。

しかし、太陽光発電が大面積を必要とする最大の欠点を克服する、主に営農形太陽光発電用の架台において、安価な仮設足場用の単管と「交叉して接合する単管クランプ」による方法はそれなりに実用されているが、品質感が劣ると共に、負荷荷重の伝達においては常に偏心が通常70ミリ以上もあって力の伝達はクランプ内のカシメ部材に依存し、単管本来の強度が生かし切れず、長目のブレース部材の設置等によってかろうじて剛性を維持している。農作業や耕耘機等の農業機械の運転に支障にならないよう水平部材を高くする必要が生じ、強度を減じ、優美さに欠けて景観を損ねるという批判がある。

特開１９９７−１９５４４２ 特開２０１４−１９００７０

世界のモジュールの価格は大きく下がり、いよいよ太陽光発電がどんな発電方法より安全で安価な時代が到来しつつあるが、自然災害に対する持久力を増し、管理費や、撤去費用まで含めた費用をトータルで低減出来るよう、架台の設置が容易で安価でなければならない。

従来の技術としての架台の構造は特許文献１ように補強ブレースは鋼管に芯ずれなく溶接するか、もしくは特許文献２、および３のように単管構造体のブレースは自在クランプを両端に取付た単管を所定の柱に斜めに取付けて立方体の構造を補強している。自在クランプ使用は簡易で多用されるが、ブレースの長さが短いと、自在クランプは二つの単クランプの接合部が回動するための特有の隙間が災いし剛性感が得にくい欠点がある。

そのため比較的長いブレースを用いることになるが、ソーラーシェアリングでは必要な農作業空間を維持することが需要であるから、太陽光発電のパネルを取り付ける水平部材の位置を高くする必要が生じる。高くすれば、組立時の作業性は落ち、使用鋼材が多くなり、風荷重や、地震荷重に対する強度配慮が必要にもなって、結局コストの上昇を招く問題となっている。

柱と水平部材と有する太陽光発電の架台は、芯ずれのないジョイントが市場で入手出来るので、架台構造体を芯ずれなく箱形形状を形成し、風や地震によって柱が倒れてこの箱形形状が崩れ平行四辺形にならないよう、溶接構造に近い働きができるよう、芯ずれが無く組立しやすいブレース構造を得るため、柱部材と水平部材の円筒部を向かい合わせて使用する一対のブレース端部固定部材によって挟持できる構造とする。

芯ずれが無いブレース構造が成り立つことから、長さの短いブレースで架台の剛性感が高まり、太陽光発電体の取付位置を相対的に低くすることが可能になり、使用鋼材量を削減し、組立作業性を向上し、強風や強い地震に耐える安価な太陽光発電構造体が得られる。

図１は従来の単管構造体のブレース構造を示す斜視図である。 図２は単管のブレース構造に使用される自在クランプの外観図である。 図３は単管のブレース構造に使用される自在クランプの構造説明図である。 図４は従来の芯ずれが無いとされるブレース端部の構造説明図である。 図５は太陽光発電装置の下で本格的農作業を行うための必要空間を表す説明図である。 図６は従来のクランプ構造を用いて芯ずれのないブレースを構成した斜視図である。 図７は従来の自在クランプを用いて芯ずれのないブレースを構成した斜視図である。 図８は本案による２方向のブレース構造を示す斜視図である。 図９は本案による３方向のブレース構造を示す斜視図である。 図１０は本案による４方向のブレース構造を示す斜視図である。 図１１は本案による架台構造の大略を示す斜視図である。 図１２は本案による架台構造に太陽光発電装置を登載したときを示す斜視図である。 図１３は本案による他の実施例として、鋼板でブレース端部固定部材を構成したことを示す斜視図である。 図１４は本案による他の実施例として、成型部材でブレース端部固定部材を構成したことを示す斜視図である。 図１５は本案による他の実施例として、成型部材でブレース端部固定部材を構成し、ブレースとして単管を曲げ加工したことを示す斜視図である。 図１６は本案による他の実施例として、鋼板でブレース端部固定部材を構成しブレースに直管を用いた場合を示す斜視図である。 図１７は本案による他の実施例として、ブレース端部固定部材に係合部を構成し、交叉するブレース長さを同じ長さのものが使用可能にするための係合部の構造を示す斜視図である。 図１８は本案による他の実施例として、ブレース端部固定部材に係合部を構成し、交叉するブレース長さを同じ長さのものが使用可能にしたことを示す３方向ブレースの場合の斜視図である。 図１９は本案による他の実施例として、ブレース端部固定部材に係合部を構成し、交叉するブレース長さを同じ長さのものが使用可能にしたことを示す２方向ブレースの場合の斜視図である

少ない締結部品で、効果の高いブレース体を構成するために、力の伝達に対して芯ずれが無く効果的に出来るようブレースと、柱、水平部材の軸芯を一致させる。

従来の単管パイプによる構造体は、おおむね図１に示すように仮設用のクランプで単管の長さに限定されないよう芯をずらして組立てる。この芯をずらして柱間の距離や高さを自在に変更設定できるようになっていることが特徴である。そして四辺形の構造体が倒れないよう長めブレース４を加えることによって変形や荷重に耐える構造体として構成される。
前記長めのブレースの両端は図2、３に示す通称自在クランプ３によって任意の位置に水平部材と柱に取付けて図1に示すように使用される

前記自在クランプの構造は、2本の単管にそれぞれ締結できるクランプ３aと３bが自由に回動できるよう、薄板のカシメ部材３gによって力が伝達できるように構成され、その単管間の距離Eは図３に示すようにおおむね７０ミリに達するのが通例である。すなわちブレースとして機能させるためには偏心の影響が少なくなるよう、またカシメ部の空隙による荷重の逃げを少なくすること、あるいはカシメ部の破壊を防止する配慮としてブレース用の単管４の長さを長めに設定する必要がある。

前記ブレース用の単管４を長めに設定すると図４に示すように農業機械の作動空間を維持するために柱を高くして水平部材の地上からの設置高さH１をH２になるように高く設定することが必要になり、架台自体の剛性が低下すると共に、地震荷重や、風荷重も、高くなった分大きくなる可能性が高い。

従来の技術としてはブレースの偏心が無い図５に示すようなブレース端部の取付方が実用され市販品も存在するが、単に芯ずれが無いというだけで、ブレースとしての剛性向上機能が不足していることは否めない。またブレース端部の取付に３本のボルトの締結が必要あるから両端で６本のボルトの締め付けが必要になり組み立て工数低減に問題がある。

偏心の無いブレース構造として図６に示すようにブレース部材の両端に市販の単クランプ３aを溶接する方法があるが、溶接の品質管理や溶接後の表面処理に問題があり実用的な案と言えない。

図７は、ブレース部材の両端を架台の柱１と水平部材２に平行になるように曲げて、自在クランプを使用して偏心が生じないようにする案であるが、自在クランプの接合部材であるリベット３ｇの強度に依存し、とりわけリベット３gを破壊する方向に荷重が加わるので問題がある。またブレース取付に自在クランプを締結するため４本のナットを締めることも組み立て工数低減につながらない。

図８は本案の第1の実施例で水平部材２とブレース部材４、柱１とブレース部材４を1本のボルトで向かい合わせた一対のブレース端部固定部材１３で挟持した構造を示している。柱や水平部材と芯ずれ無いこと、ブレース４と前記ブレース端部固定部材１３の係合幅はL2、L3と単管の外径より十分に大きくなるよう構成することによってブレースは２本のボルトで両端を強固に固定される。

図８は2方向のブレース構造を示すが図９は3方向のブレース構造を示す第一の実施例である。

同様に図１０は４方向のブレース構造を示す第一の実施例である。

図１１は図８の説明の補完として架台の大略の構成を示す斜図である。

図１２は図８、９、１０の説明の補完として本ブレース端部固定部材を用いた太陽光発電装置の大略の構成を示す斜図である。

図１３は実施例２を示す図で、ブレース端部固定部材１３として鋼板製を想定したものでブレース４の両端を曲げて前記ブレース端部固定部材の製作を簡易にしたものである。

図１４は、実施例３を示す図でブレース端部固定部材１３として成型材を想定したものでブレース４を大きな円弧で曲げて前記ブレース端部固定部材の製作を簡易にしたもので農業機械の通過性能を向上する効果やデザイン上の優美さを加えた例である。

図１５は、実施例４を示す図でブレース端部固定部材１３として鋼板材を想定したものでブレース４に直管を用いてブレース４自体の製作を簡易にした例である。

図１６は、実施例５を示す図でブレース端部固定部材に係合部７３aを加えてブレース端部固定部材７３として成型して、この係合部に係合できるブレース端部固定部材６３とによって東西、南北方向のブレース材４の長さを統一することを重視した実施例である。

農地や内水面、ビルの屋上、公園、庭園などの利用価値を下げないで剰余の太陽光を利用して発電を行う空中設置形の発電方法（通称ソーラーシェアリング 原案特開２００５−２７７０３８）は農水省によってその実用性が認められる技術となり、普及が進みつつある。

加えて本案によってモジュールを登載する架台の剛性が増し、組立に要する締結ボルト本数も40％近く削減されて、優美で安全な架台が安価に供給出来ることになる。

１ｋWあたり２０万円の費用をかけて２０年間で２０００kWh発電するので、これは１０円／kWhの電力が得られることを示す。この数字はあらゆる発電方法にくらべて太陽光発電が一番経済的で、また無限のエネルギー取得手段になりつつあることを表している。

太陽光発電の最大の欠点は大面積が必要であり、また昼間のみの発電であることであるが、大面積を確保する方法として、農地でソーラーシェアリングを行い農家がエネルギーと食物両方を供給するという、農業本来の職務を復活させ、電力供給を加えることによって収入を倍増、安定化させて、魅力ある職業として見直される政策により、多くの農村問題解決の端緒になることが期待される。

日本の年間電力使用量は大略１００００億kWh／年であるがソーラーシェアリングの面積当たりの発電量４０ｋW／反として計算すればその必要面積は２５０万ヘクタールに過ぎず、農地の全面積４６０万ヘクタールに比し十分小さく、農地から無限の電力を得る社会によって、農業が本来の魅力ある産業として最重要の産業として甦ることが出来る。

将来、ソーラーシェアリングを前提にした品種改良も進み、また太陽光発電モジュール自体の発電効率も上がることにより電力の需要ばかりでなく化石燃料自体の使用量を漸減させ、化石燃料が尽きる前に再び自然エネルギーのみの社会を築くことが期待できる。

１ 架台の柱部材
２ 架台の水平部材
３ 自在クランプ（鋼管を自由な角度に段違いで結合する部材）
４ ブレース部材
４b 小径のブレース部材
４c ４c’ 両端を45度に曲げたブレース部材
４d ４d’ 大きな円弧で曲げたブレース部材
４e ４e’ 本案実施例１のブレース部材
５ 従来の架台の水平部材に取り付けるブレース端部固定部材
６ 従来の架台のブレース部材に取り付けるブレース端部固定部材 ５の相手
７ 止めネジ
７a 連結ボルト部材
１３ 成型によるブレース端部固定部材
２３ 鋼板によるブレース端部固定部材
３３ 成型によるブレース端部固定部材の他の実施例
４３ 鋼板によるブレース端部固定部材の他の実施例
５３ 係合部を持つ片側ブレース端部固定部材
６３ 係合部を持つブレース端部固定部材に係合出来るブレース端部固定部材
６３a ６３の係合部
７３ 係合部を持つ両側ブレース端部固定部材
７３ ７３の係合部

Claims (2)

1. 鋼管の軸芯を一致させて鋼管を使用して組み立てる太陽光発電用の架台において、ブレースの軸芯も一致させるために、ブレースの両端部を、それぞれ、架台とブレースの鋼管を一対のブレース端部固定部材で挟持し、1本のボルトでそれぞれ締結したことを特徴にする太陽光発電用架台
2. 前記ブレース端部固定部材に係合部を設けて、この係合部に他の方向からのブレース端部固定部材を係合させて、1本の柱の周囲に、同じ長さのブレース部材によって補強構造を成立させたことを特徴とする太陽光発電用架台