JP2020090197A - 水上太陽光発電所用フロート架台 - Google Patents

Abstract

【課題】 水上での安定性に優れるとともに、施工性にも優れ且つ環境負荷もより低減可能な水上太陽光発電所用のフロート架台の提供。【解決手段】 太陽光発電パネルを水上に浮かべて使用するための水上太陽光発電所用のフロート架台である。本発明のフロート架台は、水に対して浮力を発生させる略直方体のフロートブロックの側周に沿って嵌め込まれた金属製枠部材を一体に接続させた枠構造体を設け、このフロートブロックを上下から挟み込むように棒状の南北梁及び下部南北梁の一対を対向させて配置した上で互いに近接するように締め付けて上記枠構造体と固着させた南北梁構造体をその長辺に沿って所定間隔で平行に複数配置してフロートユニットを形成し、太陽光発電パネルを固定するパネル固定構造体を上記南北梁構造体上に固定したことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光発電パネルを水上に浮かべて使用するための水上太陽光発電所用のフロート架台に関する。

太陽光を電力に変換するための太陽光発電パネルを複数設置した太陽光発電所は、比較的広大な面積を占めるため、広場や空き地等の遊休地を利用して建設されてきた。一方、住宅地近傍に建設された太陽光発電所では、整地作業による森林の伐採によって土砂が住宅地に流入し易くなったり、パネルからの太陽光の照り返し光が住宅地に影響を与えたりと、いろいろな問題点が指摘されている。そこで、これらを解消する一案として、周辺部を含めて比較的広大な面積を確保し易い湖沼などの水面にフロートを浮かべて、このフロート上に太陽光発電パネルを設置する「水上太陽光発電所」が提案されている。

例えば、特許文献１では、発泡樹脂板からなるフロート板の上面内側に複数の太陽光発電パネルを載置させた水上太陽光発電所が開示されている。ここでは、フロート板の上面にプラスチックダンボールのように軽量で耐水性と適度の強度とを有する被覆板を載せた上で、アルミニウム合金のように軽量で剛性の高い棒状の基台（桟部材）を固定し、これに支柱を立てて複数の太陽光発電パネルを固定させている。太陽光発電パネルは傾斜させつつ被覆材との間に隙間を設けて固定されており、この隙間は水上に吹く風の通り道となって、太陽光発電パネルが受ける負荷を低減し、その角部４カ所を基台及び支柱に固定するような簡易な固定構造であっても、耐久性を高め得るとともに、風によるフロート板の不測の移動を抑制できるとしている。

また、自立可能な剛性を有する金属製のフレーム（骨格）構造体を組み上げて、これに太陽光発電パネルを取り付けるとともに、水上に浮くようにフロートも組み込んだ水上太陽光発電所用フロート架台も提案されている。

例えば、特許文献２では、建築足場用の鋼管をクランプで接続し組み立てたフレーム構造体内部に発泡スチロールからなる下駄の歯状の独立発泡体を与えた太陽光発電パネルを取り付けるための水上太陽光発電所用フロート架台が開示されている。下駄の歯状の隙間構造を有する独立発泡体によって波のエネルギーが吸収されユニットを制震構造体且つ免震構造体として機能させ、ユニットの転覆が防止されるとしている。ここで、独立発泡体は、ユニットのフレーム構造体の下部の足場用構造体の下側に押し込まれた上で巻回テープによって取り付けられるとしており、足場用構造体の一部はユニットを水上に浮かべたときに水中に沈むことになる。

特開２０１４−１３９０３２号公報 特開２０１３−０７９４８８号公報

上記したように、密度を下げるように発泡性とした発泡樹脂板が水に対する浮力を発生させるために一般的に用いられている。平板状の発泡樹脂板は、水の表面張力によって水面から真上に持ち上げることは難しいが、水面に対して剪断方向に働く力には水の表面張力が弱くなり、水面から斜め方向に持ち上げることはより簡単である。ここで、樹脂フロート板の剛性が低いと、水面から真上に持ち上げる場合であっても、樹脂フロート板が変形し、水面に対して剪断方向に力が働くため、水面から持ち上げることが簡単となってしまう。

ところで、水上太陽光発電所については、比較的山間部にある湖沼で利用されることが多く、気象条件の急激な変動や年間を通じた気温の変化などに大きな影響を受けることになる。そこで、水上での安定性を高めるよう、フロート板を金属製のフレーム構造体に組み込んで該フロート板を変形しないようにした水上太陽光発電所用のフロート架台が考慮される。また、山間部の狭い土地であっても組み立てが可能な施工性に優れることや、環境負荷にも配慮することも要求される。

本発明は、以上のような状況を鑑みてなされたもので、その目的とするところは、水上での安定性に優れるとともに、施工性にも優れ且つ環境負荷もより低減可能な水上太陽光発電所用のフロート架台を提供することにある。

本発明によるフロート架台は、太陽光発電パネルを水上に浮かべて使用するための水上太陽光発電所用のフロート架台であって、水に対して浮力を発生させる略直方体のフロートブロックの側周に沿って嵌め込まれた金属製枠部材を一体に接続させた枠構造体を設け、前記フロートブロックを上下から挟み込むように棒状の南北梁及び下部南北梁の一対を対向させて配置した上で互いに近接するように締め付けて前記枠構造体と固着させた南北梁構造体を前記枠構造体の長辺に沿って所定間隔で平行に複数配置してフロートユニットを形成し、前記太陽光発電パネルを固定するパネル固定構造体を前記南北梁構造体上に固定したことを特徴とする。

かかる発明によれば、金属製枠部材を一体に接続させて剛性を与えた枠構造体についてフロートブロックで浮力を与え、風などで太陽光発電パネルに与えられる力は南北梁構造体を介して枠構造体に与えられる、すなわち、フロートブロックの周縁部に与えられることになって、揺れの低減且つ揺れの復元性を高めることができて水上での安定性に優れる。また、結果として、太陽光発電パネルの平面面積に対するフロートユニットの平面面積を減じ得るから、水面の利用効率に優れ環境負荷を低減できる。そして、複雑な構造を含まないフレーム構造体であるので、山間部の狭い土地でも組み立てが可能であり、施工性に優れるのである。

上記した発明において、前記フロートブロックの上面を被覆して剛性を与える金属パネルを与えた上で前記金属製枠部材を嵌め込まれていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、フロートブロック自体の剛性を高めて枠構造体の浮力の安定性を高め得て、結果として、水上での安定性に優れるのである。

上記した発明において、前記枠構造体の長辺に沿って、複数の前記南北梁構造体に亘ってその上に踏み板部材を固定したことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、枠構造体の長辺方向の剛性を高めて枠構造体の浮力の安定性を高め得て、結果として、水上での安定性に優れるのである。

上記した発明において、前記南北梁構造体は、前記南北梁及び前記下部南北梁の両端部を前記フロートブロックの外側においてクランプ部材で締め付けてなることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、クランプ部材だけで南北梁構造体の組み立てが出来て、山間部の狭い土地でも組み立てが可能であり、施工性に優れるのである。

本発明の代表的な一例による水上太陽光発電所用フロート架台の概要を示す斜視図である。 図１に示した水上太陽光発電所用フロート架台に適用されるフロートブロック及び枠構造体の概要を示す斜視図である。 図２に示したフロートブロック及び枠構造体を含むフロートユニットの概要を示す斜視図である。 図３に示したフロートユニットにパネル固定構造体の脚部材を取り付けた際の概要を示す斜視図である。 太陽光発電パネルの具体的な取付態様を示す斜視図である。

以下、本発明による水上太陽光発電所用フロート架台の具体的な構成について図１乃至図５を用いて説明する。

図１は、本発明の代表的な一例による水上太陽光発電所用フロート架台の概要を示す斜視図である。図１に示すように、本発明による水上太陽光発電所用フロート架台１０は、水に対して浮力を発生させる略直方体のフロートブロック１１０及びその側周に沿って嵌め込まれた枠構造体１２０からなるフロートユニット１００と、この枠構造体１２０に取り付けられた複数のパネル固定構造体１３０と、これらのパネル固定構造体１３０にさらに取り付けられた複数の太陽光発電パネル１４０と、により構成されている。

図２は、図１に示した水上太陽光発電所用フロート架台に適用されるフロートブロック及び枠構造体の概要を示す斜視図である。また、図３は、図２に示したフロートブロック及び枠構造体を含むフロートユニットの概要を示す斜視図であって、図３（ｂ）は図３（ａ）に示した領域Ａの部分拡大図である。

図２に示すように、フロートブロック１１０は、その一例として略直方体の形状を有しており、所定の厚みを有して水面に浮く性質を持つ略板状の部材として構成される。このようなフロートブロック１１０としては、例えば発泡樹脂や内部に空気を封入した中空部材等が例示できる。そして、フロートブロック１１０の側周の４辺には、断面略Ｃ型の枠部材１２１ａ、１２１ｂ及び１２２ａ、１２２ｂがそれぞれ嵌め込まれる態様で組み立てられている。

図３（ａ）に示すように、枠構造体１２０は、上記した枠部材１２１ａ、１２１ｂ及び１２２ａ、１２２ｂと、上記フロートブロック１１０を上下から挟み込むように、平行かつ対向して配置された複数本の棒状の南北梁１２３及び下部南北梁１２４からなる南北梁構造体と、を互いに固着した構造物として形成される。この枠構造物１２０としての剛性を高めるために、枠部材１２１ａ、１２２ｂ、１２２ａ、１２２ｂと南北梁１２３及び下部南北梁１２４とは、例えばアルミニウム合金等の軽量な金属材料等で構成されている。

図３（ｂ）に示すように、南北梁１２３と下部南北梁１２４とは、断面矩形の本体部１２３ａ及び１２４ａと、対向する一対の取付壁部１２３ｂ及び１２４ｂとが一体で形成された長尺部材として構成される。対向する南北梁１２３と下部南北梁１２４とは、フロートブロック１１０の外側において、その両端を締結部材１２５ａを介したクランプ部材１２５により、互いに近接するように締め付けて枠部材１２１ａ及び１２１ｂに固着される。なお、端部に位置する南北梁１２３及び下部南北梁１２４は、端部クランプ部材１２６を用いて枠部材１２２ａ及び１２２ｂに対して固着してもよい。

また、フロートブロック１１０の上面には、当該上面を被覆する所定厚さの金属パネル１２７を設け、これを枠部材１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂあるいは南北梁１２３に固着するように構成してもよい。これにより、使用環境に伴うフロートブロック１１０の上面における汚れの付着等を抑制するとともに、枠部材１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂあるいは南北梁１２３と一体となって全体の剛性を高めることができる。

さらに、枠構造体１２０の長辺に沿って、複数の南北梁１２３に亘ってその上面に踏み板部材１２８を固定してもよい。これにより、フロート架台１０の上を作業者が移動しやすくなるとともに、南北梁１２３に直交する方向に対して踏み板部材１２８が補強材として機能するため、枠構造体１２０全体の強度及び剛性をさらに高めることができる。

図４は、図３に示したフロートユニットにパネル固定構造体の脚部材を取り付けた際の概要を示す斜視図である。また、図５は、太陽光発電パネルの具体的な取付態様を示す斜視図である。図４に示すように、複数の南北梁１２３のうちの少なくとも２つには、その上面にパネル固定構造体１３０の一部を構成する脚部材１３１がそれぞれ取り付けられている。脚部材１３１は、その一例として、南北梁１２３の取付壁部１２３ｂに取り付けられるベース１３１ａと、当該ベース１３１ａから対向して立設する縦部材１３１ｂ、１３１ｃと、これら縦部材１３１ｂ及び１３１ｃを接続する横バー１３１ｄと、を枠型に組み立てた構造として構成される。

脚部材１３１を構成するベース１３１ａ、縦部材１３１ｂ、１３１ｃ、横バー１３１ｄは、例えば風雨に曝された際の腐食に耐え得るようなステンレス鋼あるいはアルミニウム合金等の剛性を備えた金属材料等で構成されている。そして、対向する縦部材１３１ｂ、１３１ｃの立設長を可変とすることにより、斜めから入射する太陽光に対応して太陽光パネル１４０を斜めに取り付けることができる。

図５に示すように、パネル固定構造体１３０は、上記した複数の脚部材１３１と、これら複数の脚部材１３１に亘って略平行に固定される横梁部材１３２ａ及び１３２ｂと、を含む。横梁部材１３２ａ及び１３２ｂは、脚部材１３１の縦部材１３１ｂどうしあるいは１３１ｃどうしを接続するように取り付けられる。これにより、隣り合う２つの脚部材１３１と対向する２つの横梁部材１３２ａ及び１３２ｂとで略矩形の構造体が形成されるため、パネル固定構造体１３０自体の強度及び剛性が高められる。

また、横梁部材１３２ａ及び１３２ｂに加えて、隣り合う２つの脚部材１３１の対向する縦部材１３１ｂあるいは１３１ｃの上部と下部とを斜めに連結する連結補強部材１３３を取り付けるように構成してもよい。これにより、隣り合う２つの脚部材１３１における上部及び下部にも連結点が設けられて縦部材どうしの相対位置が固定されるため、脚部材１３１と横梁部材１３２ａ及び１３２ｂとの略矩形の構造体が安定して自立可能となる。

ここで、脚部材１３１と横梁部材１３２ａ及び１３２ｂとは、本発明による水上太陽光発電所用フロート架台の実際の設置場所において、フロートユニット１００上で組み立ててもよいし、あるいは予め設置場所とは別の場所（例えば工場等）でパネル固定構造体１３０として組み立てておき、これを設置場所に移送してフロートユニット１００上に取り付けるようにしてもよい。これにより、全体の安定性を確保しつつ組み立て作業を容易とすることができる。

そして、図５に示すように、太陽光を電力に変換する素子を内蔵した太陽光発電パネル１４０は、対向する横梁部材１３２ａ及び１３２ｂあるいは脚部材１３１の横バー１３２ｄに、例えばネジ結合で取り付けられる。また、図１に示した水上太陽光発電所用フロート架台１０を複数並べて配置することにより、太陽光発電パネル１４０を配置する面積を大きく取ることが可能となる。さらに、複数並べた水上太陽光発電所用フロート架台１０の隣り合うものどうしをさらに連結することにより、フロートユニット１００で浮遊する領域が一体で動くため、水面に発生する波や風等の影響を抑制することができる。

以上の構成を備えることにより、本発明による水上太陽光発電所用フロート架台は、フロートブロックの側周に沿って嵌め込まれた金属製枠部材を一体に接続させた枠構造体と、このフロートブロックを上下から挟み込むように棒状の南北梁及び下部南北梁の一対を対向させて配置した上で互いに近接するように締め付けてフロートユニットを形成したため、水面からフロートブロックに付与される力や太陽光パネルから風等により受ける力がフロートブロックの周縁部に取り付けられた枠構造体に与えられることになり、揺れの低減且つ揺れの復元性を高めることができて水上での安定性に優れる。また、その結果として、太陽光発電パネルの平面面積に対するフロートユニットの平面面積を減じ得るから、水面の利用効率に優れ環境負荷を低減できる。

そして、枠構造体あるいはパネル固定構造体が、複雑な構造を含まないフレーム構造体であるので、実際の設置現場以外の場所や山間部の狭い土地でも組み立てが可能であり、施工性に優れる。さらに、剛性の高い枠構造体によりフロートブロックが囲繞される構造のため、フロートブロックが気温変化による繰り返しの膨張あるいは収縮したり、経年による劣化や変形を生じたとしても、フロートユニット全体の形状安定性が十分に確保される。

以上、本発明による実施例及びこれに基づく変形例を説明したが、本発明は必ずしもこれらの例に限定されるものではない。また、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、様々な代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

１０ 水上太陽光発電所用フロート架台
１００ フロートユニット
１１０ フロートブロック
１２０ 枠構造体
１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２２ｂ 枠部材
１２３ 南北梁
１２４ 下部南北梁
１２５ クランプ部材
１２６ 端部クランプ部材
１２７ 金属パネル
１２８ 踏み板部材
１３０ パネル固定構造体
１３１ 脚部材
１３１ａ ベース
１３１ｂ、１３１ｃ 縦部材
１３１ｄ 横バー
１３２ａ、１３２ｂ 横梁部材
１３３ 連結補強部材
１４０太陽光発電パネル

Claims (4)

1. 太陽光発電パネルを水上に浮かべて使用するための水上太陽光発電所用のフロート架台であって、
   水に対して浮力を発生させる略直方体のフロートブロックの側周に沿って嵌め込まれた金属製枠部材を一体に接続させた枠構造体を設け、前記フロートブロックを上下から挟み込むように棒状の南北梁及び下部南北梁の一対を対向させて配置した上で互いに近接するように締め付けて前記枠構造体と固着させた南北梁構造体を前記枠構造体の長辺に沿って所定間隔で平行に複数配置してフロートユニットを形成し、前記太陽光発電パネルを固定するパネル固定構造体を前記南北梁構造体上に固定したことを特徴とする水上太陽光発電所用フロート架台。
2. 前記フロートブロックの上面を被覆して剛性を与える金属パネルを与えた上で前記金属製枠部材を嵌め込まれていることを特徴とする請求項１記載の水上太陽光発電所用フロート架台。
3. 前記枠構造体の長辺に沿って、複数の前記南北梁構造体に亘ってその上に踏み板部材を固定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の水上太陽光発電所用フロート架台。
4. 前記南北梁構造体は、前記南北梁及び前記下部南北梁の両端部を前記フロートブロックの外側においてクランプ部材で締め付けてなることを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の水上太陽光発電所用フロート架台。