JP2016208571A - 取付架台 - Google Patents

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典子 金子
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Abstract

【課題】ベース部材の機械的強度を小さくして架台の重量および材料コストを低減することができる取付架台を提供すること。
【解決手段】設備を載置するための取付架台100は、ベース部材110a、110bと載置フレーム130a、130bとフレーム支持構造120a、120bとを備えている。フレーム支持構造120a、120bは、載置フレーム130a、130bの第1の所定の部分にかかる荷重が、ベース部材110a、110bの第1の基準部分にかかることなく、1以上の筋交い部材のうちの1つである第1の筋交い部材123a、123bを通してベース部材110a、110bの第1の近い部分にかかるように構成されている。
【選択図】図1

Description

本発明は、取付架台に関し、特に、太陽光パネルやアンテナなどの設備を取り付けるための架台に関するものである。
設備の設置に用いられる架台には、従来から、地中に埋め込まれた杭やコンクリートの基礎などの複数の支持体上にCチャンネル鋼などのベース部材を渡し、このベース部材上に、設備を載置するための枠体を組み立てた構造のものがある。例えば、特許文献1および特許文献2には、このような構造の架台として、太陽光パネルの設置に用いられる架台が開示されている。
太陽光パネルの設置に用いられる架台は、近年の太陽光パネルの普及に伴い、積雪量の多い地域での需要も高まってきている。積雪量の多い地域では、深く降り積もった雪に太陽光パネルが埋もれないように太陽光パネルを地面から高い位置に設置する必要がある。
このような積雪量の多い地域に適した太陽光パネルの載置面の高さが高い架台がすでに開発されている。
図12は、このような積雪量の多い地域に適した一般的な太陽光パネルの架台を模式的に示す図である。
図12に示す太陽光パネル架台1は、左右一対の支持体5に跨って設けられた前面側ベース部材10aと、左右一対の支持体6に跨って設けられた背面側ベース部材10bとを有する。
前面側ベース部材10a上には、太陽光パネルを支持する一対の前面側柱材402aが配置され、背面側ベース部材10b上には、太陽光パネルを支持する一対の背面側柱材402bが配置されている。ここで、太陽光パネルの設置面が水平に対して傾斜した面となるように、背面側柱材402bは前面側柱材402aより長くなっている。
一対の前面側柱材402a上には、これらに跨るように太陽光パネルを載置するための前面側の載置フレーム403aが配置され、一対の背面側柱材402b上にも、これらに跨るように太陽光パネルを載置するための背面側の載置フレーム403bが配置されている。そして、それぞれの載置フレーム403aおよび403bには太陽光パネルの載置面を形成する垂木部材411〜414が配置されている。
このように積雪量の多い地域に適した太陽光パネル架台では、太陽光パネルの設置位置が架台の高い位置に設定されていることから、架台の重心をできるだけ低くするため、ベース部材として用いるCチャンネル鋼などの重量の重い部材は直接杭に取り付け、ベース部材上に比較的軽量なアングル鋼などを用いて載置フレームや垂木部材を構成している。
また、積雪量の多い地域に適した太陽光パネル架台では、積雪によって垂木部材にかかる荷重が大きくなるため、垂木部材からの荷重を受ける載置フレームや柱材は通常補強される。
図13は、このような補強の方法を説明するための図であり、図13(a)は、前面側の載置フレームおよび柱材を補強する構造を示し、図13(b)は、背面側の載置フレームおよび柱材を補強する構造を示している。このような補強は、例えば50cm架台(50cmの積雪に耐え得る架台)に採用されている。
図13(a)に示すように、前面側の載置フレーム403aは、その両端部だけでなく中間部分でも、ベース部材401aに取り付けられた2つの中間の柱材412aにより支持されている。また、載置フレーム403aとベース部材401aとの間には筋交い部材404aが設けられており、これにより載置フレーム403aを支持する端部の柱材402aおよび中間の柱材412aが、ベース部材401aの長手方向にかかる力に対しても耐えられるように補強されている。
なお、図13(b)に示すように、背面側の載置フレーム403bも、前面側の載置フレームと同様に中間の柱材412bにより補強され、さらに端部の柱材402bおよび中間の柱材412bは、前面側の柱材と同様に筋交い部材404bにより補強されている。
特開2014−20058号公報 特開2014−34760号公報
しかしながら、上記のように、載置フレーム403a、403bを中間の柱材412a、412bにより補強すると、載置フレーム403a、403bにかかった荷重が、中間柱材412a、412bを介してベース部材401a、401bの中間部分にかかることとなる。ベース部材401a、401bの中間部分は支持体5、6により支持されていないので、この中間部分にかかる荷重に対処するためには、ベース部材401a、401bを頑丈な構造とする必要があり、架台の重量の増大やコストの増大につながるといった問題がある。
本発明は、設備を載置する載置フレームからの荷重を、支持体により支持されているベース部材の支持体から遠い部分にかけることなく、ベース部材の支持体から近い部分へ分散させることができ、これによりベース部材の機械的強度を小さくして架台の重量および材料コストを低減することができる取付架台を得ることを目的とする。
本発明に係る取付架台は、設備を取り付けるための取付架台であって、該取付架台は、互いに隣接する第1の支持体および第2の支持体に跨るように該第1の支持体および該第2の支持体に固定されるベース部材と、該設備を載置するための載置フレームと、該ベース部材上で該載置フレームを支持するフレーム支持構造とを備え、該載置フレームは、第1の所定の部分を含み、該ベース部材は、第1の基準部分と第1の近い部分とを含み、該第1の基準部分は、該載置フレームの第1の所定の部分から最短距離に位置する部分として定義され、該第1の近い部分は、該第1の基準部分より該第1の支持体に近い第1の近い部分として定義され、該フレーム支持構造は、1以上の筋交い部材を有し、該フレーム支持構造は、該載置フレームの該第1の所定の部分にかかる荷重が、該ベース部材の該第1の基準部分にかかることなく、該1以上の筋交い部材のうちの1以上の第1の筋交い部材を通して該ベース部材の該第1の近い部分にかかるように構成されており、そのことにより上記目的が達成される。
本発明の1つの実施形態では、前記載置フレームは、第2の所定の部分をさらに含み、前記ベース部材は、第2の基準部分と第2の近い部分とをさらに含み、該第2の基準部分は、該載置フレームの第2の所定の部分から最短距離に位置する部分として定義され、該第2の近い部分は、該第2の基準部分より該第2の支持体に近い部分として定義され、該フレーム支持構造は、該載置フレームの該第2の所定の部分にかかる荷重が、該ベース部材の該第2の基準部分にかかることなく、該1以上の筋交い部材のうちの他の1以上の第2の筋交い部材を通して該ベース部材の該第2の近い部分にかかるように構成されていてもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記フレーム支持構造は、1以上の柱材をさらに有していてもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記フレーム支持構造は、1以上の柱材をさらに有し、該1以上の柱材には、前記第1の支持体に最も近い第1の端部柱材と、前記第2の支持体に最も近い第2の端部柱材と、該第1の支持体に対して該第1の端部柱材よりも遠くに位置する第1の中間柱材と、該第2の支持体に対して該第2の端部柱材よりも遠くに位置する第2の中間柱材とが含まれており、該第1の端部柱材および該第2の端部柱材は、前記載置フレームと前記ベース部材との間に連結されており、該第1の中間柱材は、該ベース部材に固定されずに該載置フレームおよび該第1の筋交い部材に固定されており、該第2の中間柱材は、該ベース部材に固定されずに該載置フレームおよび該第2の筋交い部材に固定されていてもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記フレーム支持構造は、前記ベース部材と前記載置フレーム上に固定される垂木部材とを連結する斜材を有し、前記載置フレームは、前記ベース部材上に前記複数の柱材に跨って位置し、該載置フレームには該複数の柱材の各々が固定されており、該載置フレームの撓み、および前記ベース部材に固定されずに該載置フレームに固定された前記第1の中間柱材および前記第2の中間柱材の回転が抑制されるように、該載置フレームに固定された該第1の中間柱材および該第2の中間柱材と該斜材とが受け材により連結されてもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記載置フレームおよび前記筋交い部材は、アングル鋼により構成されていてもよい。
本発明の1つの実施形態では、前記ベース部材は、Cチャンネル鋼により構成されていてもよい。
以上のように、本発明によれば、設備を載置する載置フレームからの荷重を、支持体により支持されているベース部材の支持体から遠い部分にかけることなく、ベース部材の支持体に近い部分へ分散させることができる。これにより、ベース部材の機械的強度を小さくして架台の重量および材料コストを低減することができる取付架台を実現することができる。
図1は、本発明の実施形態1による取付架台を示す斜視図である。 図2は、図1に示す取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示す斜視図である。 図3は、図1に示す取付架台をA方向から見た構造を示す平面図であり、図3(a)は、取付架台に太陽光パネルを取り付ける前の状態を示し、図3(b)は取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示す。 図4は、図1に示す取付架台をB方向から見た構造を示す平面図であり、図4(a)は、取付架台に太陽光パネルを取り付ける前の状態を示し、図4(b)は取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示す。 図5は、図1に示す取付架台をC方向から見た構造を示す平面図であり、図5(a)は、取付架台に太陽光パネルを取り付ける前の状態を示し、図5(b)は取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示す。 図6は、図1に示す取付架台をD方向から見た構造を示す平面図であり、図6(a)は、取付架台に太陽光パネルを取り付ける前の状態を示し、図6(b)は取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示す。 図7は、図1に示す取付架台のフレーム支持構造を説明するための図であり、図7(a)は、前側のフレーム支持構造を示し、図7(b)は後側のフレーム支持構造を示す。 図8は、本発明の実施形態2による取付架台を示す斜視図である。 図9は、図8に示す取付架台をD方向から見た構造を示す平面図であり、図9(a)は、取付架台に太陽光パネルを取り付ける前の状態を示し、図9(b)は取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示す。 図10は、図8に示す取付架台のフレーム支持構造における補強部材を説明するための図である。 図11は、本発明の実施形態3による取付架台を説明するための斜視図であり、実施形態3の取付架台を模式的に示している。 図12は、積雪量の多い地域に適した一般的な太陽光パネルの架台を模式的に示す図である。 図13は、太陽光パネル架台の補強の方法を説明するための図であり、図13(a)は、前面側の載置フレームおよび柱材を補強する構造を示し、図13(b)は、背面側の載置フレームおよび柱材を補強する構造を示している。
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本発明の取付架台は、太陽光パネルやアンテナなどの設備を設置するのに用いられる架台であり、設置する設備は、太陽光パネルやアンテナに限定されるものではない。
本発明は、互いに隣接する2つの支持体に跨るようにこれらの支持体に固定されるベース部材を少なくとも備えた取付架台を前提とするものであり、従って、ベース部材は、隣接する支持体に跨って固定されるものであればどのようなものでもよい。
また、本発明の取付架台は、設備を載置するための載置フレームと、ベース部材上で載置フレームを支持するフレーム支持構造とを備えている。
ここで、載置フレームは、第1の所定の部分を含む。ベース部材は、第1の基準部分と第1の近い部分とを含み、第1の基準部分は、載置フレームの第1の所定の部分から最短距離に位置する部分として定義され、第1の近い部分は、第1の基準部分より第1の支持体に近い第1の近い部分として定義される。
また、載置フレームは、第2の所定の部分を含み、ベース部材は、第2の基準部分と第2の近い部分とをさらに含んでもよい。第2の基準部分は、載置フレームの第2の所定の部分から最短距離に位置する部分として定義され、第2の近い部分は、第2の基準部分より第2の支持体に近い部分として定義することができる。
ここで、載置フレームの第1の所定の部分と載置フレームの第2の所定の部分とは、載置フレームに荷重がかかる部分であって、これらの部分とベース部材との間で最短距離となるベース部材上の部分を定義するための部分である。
従って、載置フレームとベース部材とが平行である場合は、載置フレームの別々の部分に荷重がかかることになるから、載置フレームの第1の所定の部分と第2の所定の部分とを載置フレームの別々の部分として定義できる。これに対して、載置フレームとベース部材とが平行でない場合、特に、載置フレームとベース部材とが直交する場合は、載置フレームの単一の部分に荷重がかかることになるから、載置フレームの第1の所定の部分と第2の所定の部分とを載置フレームの同一の部分(単一の部分)として定義できる。
そして、本発明の取付架台では、フレーム支持構造を、載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重が、ベース部材の第1の基準部分にかかることなく、1以上の筋交い部材のうちの1以上の第1の筋交い部材を通してベース部材の第1の近い部分にかかるように構成することにより、載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重によりベース部材で生ずる曲げモーメントを低減することができる。
このように、本発明では、隣接する支持体間に1つの筋交い部材があればよいが、2つ以上の筋交い部材があってもよい。この場合、載置フレームの第2の所定の部分にかかる荷重が、ベース部材の第2の基準部分にかかることなく、1以上の筋交い部材のうちのもう1つの第2の筋交い部材を通してベース部材の第2の近い部分にかかるように構成することにより、載置フレームの第2の所定の部分にかかる荷重によりベース部材で生ずる曲げモーメントを低減することができる。
また筋交い部材は、筋交いとして機能するもの、つまり、取付架台にベース部材の長手方向の力が作用したときに、この力により取付架台が変形するのを抑制する機能を持つものであればどのようなものでもよく、形状や材質が限定されるものではない。
また、フレーム支持構造を、載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重がベース部材の第1の基準部分にかかることがないようにする構成は特に限定されるものではないが、例えば、載置フレームの第1の所定の部分に固定された柱材がベース部材の第1の基準部分に固定されず、切り離されている構造が挙げられる。
さらに、本発明の取付架台では、載置フレームの長手方向とベース部材の長手方向が平行であってもよいが、平行でなくてもよい。例えば、載置フレームとベース部材とは所定の角度(例えば90度)で交差するように配置されていてもよい。
以下、このような取付架台の具体的な例として、互いに隣接する2つの支持体の中間部分で載置フレームに作用する荷重が、2つの筋交い部材を通してベース部材の両端部に近い部分にかかるようにした取付架台を実施形態1として説明する。実施形態1では、設備は太陽光パネルとし、支持体は、地面に埋設された杭(支持杭)を用いた基台とし、1つのベース部材上に2つの筋交い部材が設けられている場合について説明する。
(実施形態1)
図1は、本発明の実施形態1による取付架台を示す斜視図であり、図2はこの取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示している。図3〜図6はそれぞれ、図1のA〜Dの方向から見た取付架台の構造を示す。図3(a)〜図6(a)は、太陽光パネルを取り付ける前の取付架台を示している。
以下、図3(a)〜図6(a)を参照して実施形態1の取付架台100を説明する。
取付架台100は、図2に示すように太陽光パネルSを取り付けるための取付架台である。取付架台100は、太陽光パネルSの設置領域にほぼ長方形の各頂点に位置するように配置された4つの基台50a、60a、50b、60bに取り付けられている。
〔ベース部材110a、110b〕
ここで、取付架台100は、取付架台100の前側に位置する隣接する基台50a(第1の支持体)および基台60a(第2の支持体)に跨るように基台50a、60aに固定されるベース部材110aと、取付架台100の後側に位置する隣接する基台50b(第1の支持体)および基台60b(第2の支持体)に跨るように基台50b、60bに固定されるベース部材110bとを有する。ベース部材にはCチャンネル鋼を用いることが可能であるが、これに限定されない。例えば、ベース部材にH鋼やアングル鋼を用いることも可能である。
基台50a、60a、50b、60bは、それぞれ、地面に埋設された支持杭51a、61a、51b、61bと、支持杭の頭部に固定された取付器具52a、62a、52b、62bとを含む。支持杭および取付器具は特に限定されるものではなく、種々の構造のものが用いられ得る。
前側のベース部材110aの一端はボルトナット(図示せず)により基台50aに固定され、前側のベース部材110aの他端はボルトナット(図示せず)により基台60aに固定されている。また、後側のベース部材110bの一端はボルトナット(図示せず)により基台50bに固定され、後側のベース部材110bの他端はボルトナット(図示せず)により基台60bに固定されている。
〔載置フレーム130a、130b〕
取付架台100は、太陽光パネルSを載置するための前側の載置フレーム130aと、前側のベース部材110a上で前側の載置フレーム130aを支持するフレーム支持構造120aとを有する。取付架台100は、太陽光パネルSを載置するための後側の載置フレーム130bと、後側のベース部材110b上で後側の載置フレーム130bを支持するフレーム支持構造120bとを有する。
ここで、前側の載置フレーム130aは、前側のベース部材110aの上方にベース部材110aに対向するように配置されている。後側の載置フレーム130bは、後側のベース部材110bの上方にベース部材110bに対向するように配置されている。また、後側の載置フレーム130bは、前側の載置フレーム130aよりも高い位置に支持されている。これらの載置フレーム130aおよび載置フレーム130bに跨って垂木部材151〜154が配置されており、これらの垂木部材151〜154の表面が太陽光パネルの載置面となっている。なお、載置フレーム130a、130bにはアングル鋼が用いられている。ただし、載置フレームには他の長尺鋼材を用いてもよい。
〔フレーム支持構造120a、120b〕
前側のフレーム支持構造120aは、4つの柱材121a、122a、131a、132aと、2つの筋交い部材123a、124aとを有している。ここで、柱材および筋交い部材にはアングル鋼が用いられている。ただし、柱材および筋交い部材にはアングル鋼以外の鋼材を用いてもよい。
柱材121aは、基台50aに近接する位置に配置されている。柱材121aを構成するアングル鋼の下端は、ベース部材110aを構成するCチャンネル鋼にボルトナットにより固定されている。柱材121aを構成するアングル鋼の上端は、載置フレーム130aを構成するアングル鋼の一端にボルトナットにより固定されている。また、柱材122aは、基台60aに近接する位置に配置されており、柱材122aを構成するアングル鋼の下端は、ベース部材110aを構成するCチャンネル鋼の他端にボルトナットにより固定され、柱材122aを構成するアングル鋼の上端は、載置フレーム130aを構成するアングル鋼の他端にボルトナットにより固定されている。
柱材131aは、載置フレーム130aの中間部分に、一対の基台50a、60aの間の中点位置よりも若干基台50a側寄りに位置するように配置されている。柱材131aは、載置フレーム130aの端部に位置する柱材121aに比べて極端に短く、他のアングル鋼の端部を接続可能な程度の長さしか有していない。この柱材131aはボルトナットにより載置フレーム130aに固定されているが、ベース部材110aには固定されていない。また、柱材132aは、載置フレーム130aの中間部分に、一対の基台50a、60aの間の中点位置よりも若干基台60a側寄りに位置するように配置されている。柱材132aは、載置フレーム130aの端部に位置する柱材122aに比べて極端に短く、他のアングル鋼の端部を接続可能な程度の長さしか有していない。この柱材132aはボルトナットにより載置フレーム130aに固定されているが、ベース部材110aには固定されていない。
また、筋交い部材123aは、ベース部材110aと載置フレーム130aとの間に、ベース部材110aの中央に対して基台50a側に位置するように設けられている。筋交い部材123aを構成するアングル鋼の下端は、柱材121aのアングル鋼の下端にボルトナットにより固定され、筋交い部材123aを構成するアングル鋼の上端は、柱材131aおよび載置フレーム130aにボルトナットにより固定されている。
また、柱材122a、柱材132a、および筋交い部材124aはそれぞれ、フレーム支持構造120aにおいて、上述した柱材121a、柱材131a、および筋交い部材123aと全く同じ働きを有するものである。
従って、このような構成の前側のフレーム支持構造120aによりベース部材110a上で載置フレーム130aを支持する場合、載置フレーム130aの第1の所定の部分は、例えば、載置フレーム130aの、柱材131aが固定された部分として定義され、ベース部材110aの第1の近い部分は、例えば、筋交い部材123aの下端が柱材121aに固定された部分として定義され、ベース部材110aの第1の基準部分は、例えば、柱材131aが載置フレーム130aに固定された部分の直下に位置する部分(載置フレーム130aの柱材131aが固定された部分から最短距離に位置する部分)として定義されることが可能である。
この場合、載置フレーム130aの、柱材131aが固定された部分にかかる荷重は、柱材131aが載置フレーム130aに固定された部分の直下に位置する、ベース部材110aの部分(第1の基準部分)に柱材131aを通してかかることなく、筋交い部材123aを通してベース部材110aの、筋交い部材123aの下端が固定された部分(第1の近い部分)にかかる。
また、載置フレーム130aの第2の所定の部分は、例えば、載置フレーム130aの、柱材132aが固定された部分として定義され、ベース部材110aの第2の近い部分は、例えば、筋交い部材124aの下端が柱材122aに固定された部分の直下の部分として定義され、ベース部材110aの第2の基準部分は、柱材132aが載置フレーム130aに固定された部分の直下に位置する部分(載置フレーム130aの柱材132aが固定された部分から最短距離に位置する部分)として定義されることが可能である。
この場合、載置フレーム130aの、柱材132aが固定された部分にかかる荷重は、柱材132aが載置フレーム130aに固定された部分の直下に位置する、ベース部材110aの部分に柱材132aを通してかかることなく、筋交い部材124aを通してベース部材の、筋交い部材124aの下端が固定された部分にかかる。
また、後側のフレーム支持構造120bは、4つの柱材121b、122b、131b、132bと、2つの筋交い部材123b、124bとを有しているが、これらの部材は、前側のフレーム支持構造120aにおける4つの柱材121a、122a、131a、132aおよび2つの筋交い部材123a、124aとは長さが異なるだけで同じ働きをするものである。
このようにベース部材110a上でフレーム支持構造120aにより支持された載置フレーム130aと、ベース部材110b上でフレーム支持構造120bにより支持された載置フレーム130bとに跨るように垂木部材151〜154を配置することにより、載置フレーム130a、130b上には、前方下がりの傾斜を有する太陽光パネルの載置面が形成される。ここで、水平面に対する載置面の傾斜角は例えば20度である。ただし、水平面に対する載置面の傾斜角はこの角度に限定されるものではなく、太陽光発電システムの仕様や設置場所などによって適宜選択される。
ここで、載置フレーム130a、130bの一端側に配置された垂木部材151の上端は、後側のフレーム支持構造120bの柱材121bの上端にボルトナットにより固定され、垂木部材151の下端は、前側のフレーム支持構造120aの柱材121aの上端にボルトナットにより固定される。同様に、載置フレーム130a、130bの他端側に配置された垂木部材154も、後側のフレーム支持構造120bの柱材122bと前側のフレーム支持構造120aの柱材122aに固定される。
また、載置フレーム130a、130bの中間部分にその一端側寄りに配置された垂木部材152は、載置フレーム130bに固定された柱材131bにボルトナットにより固定される。載置フレーム130a、130bの中間部分に他端側寄りに配置された垂木部材153も、垂木部材152と同様に載置フレーム130bに固定された柱材132bに固定される。
さらに、取付架台100に対する補強対策として、各垂木部材151〜154と前側のベース部材110aとの間、および各垂木部材151〜154と後側のベース部材110bとの間には斜材が連結されている。
具体的には、垂木部材151〜154と前側のベース部材110aとの間には、ベース部材110aの一端側から他端側にかけて前側の4つの斜材141a〜144aが設けられている。ここで、ベース部材110aの一端側に位置する斜材141aの下端部は、柱材121aの下端部にボルトナットにより固定され、斜材141aの上端部は、ベース部材110aの一端側の垂木部材151の中間部分にボルトナットにより固定されている。ベース部材110aの他端側に位置する斜材144aも、ベース部材110aの一端側の斜材141aと同様にベース部材110aの他端側の柱材122aとベース部材110aの他端側の垂木部材154に固定されている。
さらに、ベース部材110aの中間部分より一端側寄りに位置する斜材142aの下端部は、ベース部材110aの、柱材131aの直下に位置する部分にボルトナットで固定された短尺のアングル鋼(図示せず)にボルトナットで固定されている。斜材142aの上端部は、垂木部材152の中間部分にボルトナットにより固定されている。同様に、ベース部材110aの中間部分より他端側寄りに位置する斜材143aは、斜材142aと同様に、ベース部材110aおよび垂木部材153の中間部分に固定されている。
また、垂木部材151〜154と後側のベース部材110bとの間には、ベース部材110bの一端側から他端側にかけて後側の4つの斜材141b〜144bが、前側の斜材141a〜144aと同様に設けられている。なお、ベース部材110bの、柱材131b、132bの直下に位置する部分には、ボルトナットで短尺のアングル鋼111b、112bが固定されており、これらのアングル鋼111b、112bには、斜材142b、143の下端部がボルトナットにより固定されている。
このような構造の取付架台上には、図2、図3(b)〜図6(b)に示すように太陽光パネルSがマトリクス状に配置される。
次に本実施形態1の作用効果について説明する。
図7は、図1に示す取付架台で載置フレームにかかる荷重がベース部材の両端部に分散される様子を説明するための図であり、図7(a)は、前側のフレーム支持構造での荷重分散を示し、図7(b)は、後側のフレーム支持構造での荷重分散を示している。
例えば、図7(a)に示すように、垂木部材151〜154から載置フレーム130aにそれぞれ荷重Wf1a〜Wf4aがかかっている場合、前側のフレーム支持構造120aでは、載置フレーム130aの端部からの荷重Wf1a、Wf4aが、柱材121aおよび122aにより直接ベース部材110aにかかる。しかし、柱材121aおよび122aからの荷重は、基台50a、60a(支持体)に近いベース部材110aの端部にかかるので、ベース部材110aに働く曲げモーメントは小さく、ベース部材110aの変形はほとんど生じない。
また、柱材131aおよび132aからの荷重Wf2a、Wf3aは、基台50a、60aから離れた載置フレーム130aの中間部分(第1および第2の所定の部分Rfa3、Rfa4)にかかるが、載置フレーム130aの中間部分に配置されている柱材131aおよび132aは、ベース部材110aに固定されずに筋交い部材123aおよび124aに固定されている。このため、載置フレーム130aの中間部分にかかった荷重Wf2a、Wf3aは、ベース部材110aの中間部分(載置フレームの第1の所定の部分から最短距離に位置する第1、第2の基準部分Rfa1、Rfa2)にかかることはなく、筋交い部材123aおよび124aを介してベース部材110aの両端部(第1、第2の基準部分Rfa1、Rfa2より基台50a、60aに近い第1、第2の近い部分Rna1、Rna2)にかかることとなる。このため、載置フレーム130aの中間部分Rfa3、Rfa4に垂木部材から荷重がかかっても、ベース部材110aに大きな曲げモーメントが生ずることはない。
また、後側のフレーム支持構造120bでも、前側のフレーム支持構造120aと同様に、柱材131bおよび132bからの荷重Wf2b、Wf3bは、基台50b、60bから離れた載置フレーム130bの中間部分(第1および第2の所定の部分Rfb3、Rfb4)にかかるが、載置フレーム130bの中間部分に配置されている柱材131bおよび132bは、ベース部材110bに固定されずに筋交い部材123bおよび124bに固定されている。このため、載置フレーム130bの中間部分にかかった荷重Wf2b、Wf3bは、ベース部材110bの中間部分(載置フレーム130bの第1、第2の所定の部分Rfb3、Rfb4から最短距離に位置する第1、第2の基準部分Rfb1、Rfb2)にかかることはなく、筋交い部材123bおよび124bを介してベース部材110bの両端部(第1、第2の基準部分Rfb1、Rfb2より基台50b、60bに近い第1および第2の近い部分Rnb1、Rnb2)にかかることとなる。このため、載置フレーム130bの中間部分に垂木部材から荷重Wf2b、Wf3bがかかっても、ベース部材110bに大きな曲げモーメントが生ずることはない。なお、後側のフレーム支持構造120bでも、前側のフレーム支持構造120aと同様に、載置フレーム130bの端部からの荷重Wf1b、Wf4bが、柱材121bおよび122bにより直接ベース部材110aにかかるが、これらの柱材121bおよび122bからの荷重は、基台50b、60b(支持体)に近いベース部材110bの端部にかかるので、ベース部材110bに働く曲げモーメントは小さく、ベース部材110bの変形はほとんど生じない。
その結果、太陽光パネルSを載置する載置フレーム130a、130bからの荷重を、基台50a、60a、50b、60bにより支持されているベース部材110a、110bの基台から遠い部分にかけることなく、ベース部材110a、110bの基台に近い部分に分散させることができる。これにより、ベース部材の機械的強度を小さくできる。例えば、ベース部材などの断面を小さくすることができる。具体的には、99cm架台(99cmの積雪に耐え得る架台)では、ベース部材110a、110bを構成するCチャンネル鋼を、C−184×75×20×t3.2(8.88kg/m)のものから、C−150×75×20×t2.3(6.26kg/m)のものに変更することができる。
また、取付架台100のベース部材の長手方向の中間に位置する柱材131a、132a、131b、132bはベース部材110a、110bに固定する必要がなく、従って短くすることができる。
これにより架台の重量および材料コストを低減することができる。
また、本実施形態1の取付架台100では、ベース部材110a、110b以外の部材にはアングル鋼を用いているので、部材と部材とのボルトナットによる固定を電動工具を用いて行うことができる。
また、ベース部材110a、110bとしてCチャンネル鋼を用いることで、比較的軽量な鋼材により高い機械的強度の取付架台を実現することができる。
なお、上記実施形態1では、取付架台として、太陽光パネルを4段2列で配置するものを示したが、取付架台はこのような構成のものに限定されず、太陽光パネルを配置するときの段数や列数は実施形態1で示したものに限定されない。
また、上記実施形態1では、取付架台として、ベース部材にCチャンネル鋼を用い、取付架台のベース部材以外の部材にはアングル鋼を用いたものを示しているが、取付架台を構成する部材の材質や構造は、特に限定されるものではない。
例えば、本実施形態1の取付架台の部材としては、アングル材、Cチャンネル材、H型材、I型材、チャンネル材(断面コ字型の部材)を用いることができ、これらの部材の材質としては、例えば、鋼材、アルミなどが用いられる。さらに、本実施形態1の取付架台の部材として、押出し成型材(断面形状は不特定)、コラム材(断面四角形のパイプ)、丸パイプ、レール材などを用いることもできる。
(実施形態2)
図8は、本発明の実施形態2による取付架台を示す斜視図である。図9は、図8に示す取付架台をD方向から見た構造を示す平面図であり、図9(a)は、取付架台に太陽光パネルを取り付ける前の状態を示し、図9(b)は取付架台に太陽光パネルを取り付けた状態を示す。
この実施形態2の取付架台200は、実施形態1の取付架台100において、前側載置フレーム130aの撓み、およびベース部材110aに固定されずに載置フレーム130aに固定された柱材131a(第1の中間柱材)および柱材132a(第2の中間柱材)の回転が抑制されるように、載置フレーム130aに固定された柱材131aと斜材142aとを受け材133aにより連結し、かつ載置フレーム130aに固定された柱材132aと斜材143aとを受け材134aにより連結したものである。
この実施形態2の取付架台200におけるその他の構成は、実施形態1の取付架台100におけるものと同一である。
このような構成の実施形態2の取付架台200では、以下の効果が得られる。
図10は、この実施形態2の取付架台200の受け材の働きを説明するための図である。
図10には、ベース部材110aの中間部分に配置されている斜材142aと、ベース部材110aの中間部分に配置されている柱材131aとが受け材133aにより連結された構造が示されている。
実施形態1の取付架台100では、載置フレーム130aの中間部分に配置されている柱材131aおよび132aは、ベース部材110aには固定されていないので、前方が低くなるように傾斜した載置面に取り付けた太陽光パネルS上に雪が積もった場合など、載置フレーム130aの中間部分に水平方向Pxの大きな荷重がかかった場合、載置フレーム130aが水平方向に撓み、柱材131aおよび132aが回転する場合もある。
これに対し、本実施形態2では、受け材133aにより柱材131aの下端部が斜材142aに固定され、受け材134aにより柱材132aの下端部が斜材143aに固定されている。このため、垂木部材152および153に固定されている、柱材131aおよび132aの上端部を中心とするこれらの部材の回転を抑制することができる。
なお、実施形態1あるいは実施形態2では、取付架台として、フレーム支持構造が2つの柱材と2つの筋交い部材とを有するものを示したが、フレーム支持構造は1つ以上の柱材と1つ以上の筋交い部材とを有するものでもよいし、フレーム支持構造は、柱材を有さないものでもよい。
また、実施形態1あるいは実施形態2では、取付架台として、載置フレームとベース部材とが平行であるものを示したが、載置フレームとベース部材とは平行ではなく、所定の角度を持って交差するように配置されていてもよい。以下、実施形態3の取付架台として、載置フレームとベース部材とが90度の交差角で交差した構造の取付架台を説明する。
(実施形態3)
図11は、本発明の実施形態3による取付架台を説明するための斜視図であり、実施形態3の取付架台を模式的に示している。
この取付架台300は、左右一対のベース部材310aおよび310bと、太陽光パネル(図示せず)を載置するための前後一対の載置フレーム330aおよび330bと、一方のベース部材310a上で載置フレーム330aの一端部および載置フレーム330bの一端部を支持するフレーム支持構造320aと、他方のベース部材310b上で載置フレーム330aの他端部および載置フレーム330bの他端部を支持するフレーム支持構造320bとを有する。
ここで、ベース部材310aは前後に並ぶ基台(支持体)50aおよび50bに跨るようにこれらの基台50aおよび50bに固定されており、ベース部材310bは前後に並ぶ基台(支持体)60aおよび60bに跨るようにこれらの基台60aおよび60bに固定されている。前後一対の載置フレーム330aおよび330bは、左右一対のベース部材310aおよび310bとは90度の交差角で交差している。これらの載置フレーム330aおよび330b上にはこれらに跨るように垂木部材351〜354が配置されている。ここで、前側の載置フレーム330aは、後側の載置フレーム330bに比べて高い位置に支持されているので、垂木部材351〜354は前方が後方に比べて高くなるように傾斜した太陽光パネルの載置面を形成している。
さらに、フレーム支持構造320aは、前側の載置フレーム330aの一端部(紙面右側端部)を支持する2つの筋交い部材321aおよび322aと、後側の載置フレーム330bの一端部(紙面右側端部)を支持する1つの筋交い部材323aとを有する。
ここで、筋交い部材321aの上端部は、載置フレーム330aの一端部に固定され、筋交い部材321aの下端部は、支持体50aの近傍に位置するベース部材310aの前端部に固定されている。筋交い部材322aの上端部は、載置フレーム330aの一端部に固定され、筋交い部材322aの下端部は、支持体50bの近傍に位置するベース部材310aの部分に固定されている。筋交い部材323aの上端部は、載置フレーム330bの一端部に固定され、筋交い部材323aの下端部は、支持体50bの近傍に位置するベース部材310aの部分に固定されている。
なお、フレーム支持構造320bは、フレーム支持構造320aと同様に、フレーム支持構造320aの2つの筋交い部材321aおよび322aに相当する筋交い部材321bおよび322bと、フレーム支持構造320aの筋交い部材323aに相当する筋交い部材323bとを有する。
このような構成の取付架台300のフレーム支持構造320aでは、載置フレーム330aの第1の所定の部分Psa(載置フレーム330aの一端部)にかかる荷重Wf31、Wf32は、第1、第2の所定の部分Psa1、Psa2から最短距離に位置するベース部材310aの部分Rfc1、Rfc2(第1、第2の基準部分)よりも基台50a、50bに近い部分Rnc1、Rnc2に、筋交い部材321a、322aにより分散される。また、フレーム支持構造320aでは、載置フレーム330bの一端部(第1の所定の部分)Psd1にかかる荷重Wf33は、第1の所定の部分Psd1から最短距離に位置するベース部材310aの部分(第1の基準部分)Rfd1よりも基台50bに第1の近い部分Rnd1に、筋交い部材323aによりかけられる。
また、フレーム支持構造320bでは、フレーム支持構造320aと同様に、載置フレーム330aの他端部にかかる荷重が、筋交い部材321b、322bにより、ベース部材310bの基台60a、60bに近い部分に分散され、載置フレーム330bの他端部にかかる荷重は、筋交い部材323bにより、ベース部材310bの支持体60bに近い部分にかけられる。
このため、載置フレーム330a、330bからベース部材310a、310bに大きな荷重がかかってもベース部材310a、310bに大きな曲げモーメントが生ずるのを抑制することができる。
なお、上記各実施形態では、取付架台は、載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重が、1つの筋交い部材により、載置フレームの第1の所定の部分からの最短距離に位置するベース部材の第1の基準部分にかかることなく、ベース部材の第1の基準部分より1つの基台(第1の支持体)に近い1つの第1の近い部分にかかるように構成しているが、取付架台は、載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重が2つ以上の筋交い部材のそれぞれにより、載置フレームの第1の所定の部分からベース部材の第1の基準部分にかかることなく、ベース部材の第1の基準部分より1つの基台(第1の支持体)に近い2以上の第1の近い部分のそれぞれにかかるように構成してもよい。この場合、取付架台は、さらに、載置フレームの第2の所定の部分にかかる荷重が、2つ以上の筋交い部材により、最短距離に位置するベース部材の第2の基準部分にかかることなく、ベース部材の第2の基準部分よりもう一つの基台(第2の支持体)に近い2以上の第2の近い部分のそれぞれにかかるようにしてもよい。
あるいは、上記各実施形態の取付架台は、載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重が2つ以上の筋交い部材により、ベース部材の第1の基準部分にかかることなく、ベース部材の第1の基準部分より1つの基台(第1の支持体)に近い単一の第1の近い部分にかかるように構成してもよい。この場合、上記各実施形態の取付架台は、さらに、載置フレームの第2の所定の部分にかかる荷重が、2つ以上の筋交い部材により、ベース部材の第2の基準部分にかかることなく、ベース部材の第2の基準部分よりもう1つの基台(第2の支持体)に近い単一の第2の近い部分にかかるように構成してもよい。
また、上記各実施形態では、ベース部材を支持する一対の基台(支持体)間の中点位置の一方側で載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重が、中点位置の一方側に位置するベース部材の第1の近い部分にかかるようにしているが、ベース部材を支持する一対の基台(支持体)間の中点位置の他方側で載置フレームの第1の所定の部分にかかる荷重が、中点位置の一方側に位置するベース部材の第1の近い部分にかかるようにしてもよい。さらにこの場合、ベース部材を支持する一対の基台(支持体)間の中点位置の他方側で載置フレームの第2の所定の部分にかかる荷重が、中点位置の他方側に位置するベース部材の第2の近い部分にかかるようにするのではなく、中点位置の一方側で載置フレームの第2の所定の部分にかかる荷重が、中点位置の他方側に位置するベース部材の第2の近い部分にかかるようにしてもよい。
以上のように、本発明の好ましい実施形態を用いて本発明を例示してきたが、本発明は、この実施形態に限定して解釈されるべきものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。本明細書において引用した特許、特許出願および文献は、その内容自体が具体的に本明細書に記載されているのと同様にその内容が本明細書に対する参考として援用されるべきであることが理解される。
本発明は、取付架台の分野において、設備を載置する載置フレームからの荷重を、支持体により支持されているベース部材の支持体から遠い部分にかけることなく、ベース部材の支持体に近い部分へ分散させることができ、これによりベース部材の機械的強度を小さくして架台の重量および材料コストを低減することができる取付架台を提供できるものとして有用である。
S 太陽光パネル
100、200、300 取付架台
50a、50b 第1の支持体
60a、60b 第2の支持体
110a、110b、310a、310b ベース部材
120a、120b、320a、320b フレーム支持構造
121a、121b、122a、122b 柱材
123a、123b、124a、124b、321a、321b、322a、322b、323a、323b 筋交い部材
130a、130b、330a、330b 載置フレーム
Rna1、Rnb1、Rnc1、Rnd1 ベース部材の第1の近い部分
Rfa1、Rfb1、Rfc1、Rfd1 ベース部材の第1の基準部分
Rna2、Rnb2、Rnc2 ベース部材の第2の近い部分
Rfa2、Rfb2、Rfc2 ベース部材の第2の基準部分
Rfa3、Rfb3、Psa1、Psd1 載置フレームの第1の所定の部分
Rfa4、Rfb4、Psa2 載置フレームの第2の所定の部分

Claims (7)

  1. 設備を取り付けるための取付架台であって、該取付架台は、
    互いに隣接する第1の支持体および第2の支持体に跨るように該第1の支持体および該第2の支持体に固定されるベース部材と、
    該設備を載置するための載置フレームと、
    該ベース部材上で該載置フレームを支持するフレーム支持構造と
    を備え、
    該載置フレームは、第1の所定の部分を含み、
    該ベース部材は、第1の基準部分と第1の近い部分とを含み、該第1の基準部分は、該載置フレームの第1の所定の部分から最短距離に位置する部分として定義され、該第1の近い部分は、該第1の基準部分より該第1の支持体に近い部分として定義され、
    該フレーム支持構造は、1以上の筋交い部材を有し、
    該フレーム支持構造は、該載置フレームの該第1の所定の部分にかかる荷重が、該ベース部材の該第1の基準部分にかかることなく、該1以上の筋交い部材のうちの1以上の第1の筋交い部材を通して該ベース部材の該第1の近い部分にかかるように構成されている、取付架台。
  2. 前記載置フレームは、第2の所定の部分をさらに含み、
    前記ベース部材は、第2の基準部分と第2の近い部分とをさらに含み、該第2の基準部分は、該載置フレームの第2の所定の部分から最短距離に位置する部分として定義され、該第2の近い部分は、該第2の基準部分より該第2の支持体に近い部分として定義され、
    該フレーム支持構造は、該載置フレームの該第2の所定の部分にかかる荷重が、該ベース部材の該第2の基準部分にかかることなく、該1以上の筋交い部材のうちの他の1以上の第2の筋交い部材を通して該ベース部材の該第2の近い部分にかかるように構成されている、請求項1に記載の取付架台。
  3. 前記フレーム支持構造は、1以上の柱材をさらに有する、請求項1または2に記載の取付架台。
  4. 前記フレーム支持構造は、1以上の柱材をさらに有し、
    該1以上の柱材には、前記第1の支持体に最も近い第1の端部柱材と、前記第2の支持体に最も近い第2の端部柱材と、該第1の支持体に対して該第1の端部柱材よりも遠くに位置する第1の中間柱材と、該第2の支持体に対して該第2の端部柱材よりも遠くに位置する第2の中間柱材とが含まれており、
    該第1の端部柱材および該第2の端部柱材は、前記載置フレームと前記ベース部材との間に連結されており、
    該第1の中間柱材は、該ベース部材に固定されずに該載置フレームおよび該第1の筋交い部材に固定されており、
    該第2の中間柱材は、該ベース部材に固定されずに該載置フレームおよび該第2の筋交い部材に固定されている、請求項2に記載の取付架台。
  5. 前記フレーム支持構造は、前記ベース部材と前記載置フレーム上に固定される垂木部材とを連結する斜材を有し、
    前記載置フレームは、前記ベース部材上に前記複数の柱材に跨って位置し、該載置フレームには該複数の柱材の各々が固定されており、
    該載置フレームの撓み、および前記ベース部材に固定されずに該載置フレームに固定された前記第1の中間柱材および前記第2の中間柱材の回転が抑制されるように、該載置フレームに固定された該第1の中間柱材および該第2の中間柱材と該斜材とが受け材により連結されている、請求項4に記載の取付架台。
  6. 前記載置フレームおよび前記筋交い部材は、アングル鋼により構成されている、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の取付架台。
  7. 前記ベース部材は、Cチャンネル鋼により構成されている、請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の取付架台。
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