JP2020165233A - 太陽電池モジュール設置支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池モジュールを建物の屋根に適切な設置する。【解決手段】設計支援装置１０の取得部４０は、太陽電池モジュールが配置される建物の屋根部の建物情報を取得し、配置図作成部４４が建物情報に基づき屋根部におけるＡＬＣパネルの配置図を生成する。支柱配列決定部５６は、方位特定部５２により特定された方位、設置領域設定部５４により設定された設置許可領域、及びＡＬＣパネルの耐荷重が考慮されて予め設定された配列条件に基づいて支柱の配列を設定する。これにより、設定された配列で配置された支柱により太陽電池モジュールが支持されるので、支柱の耐荷重を太陽電池モジュールから受ける吹上荷重に耐えうるようにできて、太陽電池モジュールの適切な設置が可能になる。【選択図】図１

Description

本発明は、建物の屋根への太陽電池モジュールの設置を支援する太陽電池モジュール設置支援装置に関する。

特許文献１には、太陽電池モジュールの配置設計する太陽光発電システム設計支援装置が記載されている。この太陽光発電システム設計支援装置では、屋根材がスレート・金属瓦棒や瓦・金属横葺等の屋根において、太陽電池モジュールを設置する設置対象面の外郭の寸法から屋根の外郭の画像を作成し、屋根の外郭の画像から屋根の俯瞰図を作成する。

この後、特許文献１では、俯瞰図に採光窓や煙突などの設置不可領域を反映させて、太陽電池モジュールの設置対象エリアを設定し、設置対象エリアに太陽電池モジュールを配置することで俯瞰図に太陽電池モジュールを配置した太陽電池モジュールの配置図を作成している。

特開２００６−３０１６９９号公報

ところで、建物等の屋根には、ＡＬＣパネル（軽量気泡コンクリートパネル）等の各種の屋根材が用いられている。屋根材としてＡＬＣパネルが用いられた屋根に太陽電池モジュールを設置する場合、ＡＬＣパネル上に支柱を固定し、複数の支柱に架け渡した架台上に太陽電池モジュールが取り付けられる。また、支柱の設置位置や数によって太陽電池モジュールの配置が大きく変化する。

一方、太陽電池モジュールが風荷重を受けることで、支柱は太陽電池モジュールから吹上荷重を受ける。また、ＡＬＣパネルでは、吹上荷重に対する耐荷重の低い部位がある。ここから、屋根材にＡＬＣパネルが用いられた屋根では、太陽電池モジュールを支持するための支柱の設置位置を、吹上荷重を考慮して設定する必要がある。

本発明は上記事実に鑑みてなされたものであり、建物の屋根への太陽電池モジュールの適切な設置を可能にする太陽電池モジュール設置支援装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための第１の態様の太陽電池モジュール設置支援装置は、屋根に太陽電池モジュールが配置される建物について、前記屋根の構造材、該構造材の属性情報、屋根形状及び建物の方位情報を含む建物情報を取得する取得部と、前記建物情報に基づいて前記屋根の前記太陽電池モジュールの設置対象面に前記構造材を配置した配置図を生成する配置図生成部と、複数が前記構造材を介して前記屋根に取り付けられ該屋根に配置される前記太陽電池モジュールを支持する支持部材について、前記属性情報に基づいて前記配置図における前記構造材への前記支持部材の設置不可領域を設定して、前記設置不可領域を除く設置許可領域内において、前記方位情報、前記属性情報及び前記支持部材の耐荷重に応じて予め設定された配置条件に基づいて、前記設置対象面に前記太陽電池モジュールを設置するための前記支持部材の配列を設定する配列設定部と、を備える。

第１の態様の太陽電池モジュール設置支援装置では、建物の屋根に太陽電池モジュールが設置される。建物の屋根は構造材が配列されて形成されており、支持部材は、複数が構造材を介して屋根に取り付けられ、支持部材に太陽電池モジュールが支持される。

取得部は、屋根の構造材、該構造材の属性情報、屋根形状及び建物の方位情報を含む建物情報を取得する。配置図生成部は、建物情報に基づいて屋根の太陽電池モジュールの設置対象面に構造材を配置した配置図を生成する。

ここで、配列設定部は、支持部材について、属性情報に基づいて配置図における構造材への支持部材の設置不可領域を設定する。また、配列設定部は、設置不可領域を除く設置許可領域内において、方位情報、属性情報及び支持部材の耐荷重に応じて予め設定された配置条件に基づいて、設置対象面に太陽電池モジュールを設置するための支持部材の配列を設定する。

ここで、太陽電池モジュールを屋根に設置する際には、方位情報に基づき、受光面ができる限り大きい発電量が得られる方角（方位）を向くようにされる。これに加え、配列設定部では、構造材の耐荷重に基づいて定められた設置不可領域を除いた設置可能領域に支柱を配置するように設定する。これにより、構造材において耐荷重が低い部位に支持部材が取り付けられるのを抑制できる。

また、配列設定部では、支持部材が太陽電池モジュールから受ける吹上荷重に耐えうるように予め設定された配列条件で支持部材を配列する。これにより、構造材及び支持部材の耐荷重が太陽電池モジュールから受ける吹上荷重に耐えうるように効果的に支持部材を配列でき、建物の屋根への太陽電池モジュールの適切な設置を容易にできる。

第２の態様の太陽電池モジュール設置支援装置は、第１の態様において、前記構造材が矩形平板状の発泡気泡コンクリートパネルであり、前記構造材の長手方向両端部が前記設置不可領域に設定されている。

第２の態様の太陽電池モジュール設置支援装置では、構造材に発泡気泡コンクリートが用いられた屋根への太陽電池モジュールの配置支援に適用される。この際、構造材の長手方向の両端部が支持部材の設置不可領域に設定される。これにより、太陽電池モジュールが設置されることによる支持部材及び構造材の耐荷重の低下を抑制できて、適切な太陽電池モジュールの支持を可能にできる。

第３の態様の太陽電池モジュール設置支援装置は、第１又は第２の態様において、前記太陽電池モジュールは、前記支持部材に支持された支持レールに取り付けられ、前記配列設定部は、前記支持レールの総長が最大となるように前記支持部材の配列を設定する。

第３の態様の太陽電池モジュール設置支援装置では、支持部材に取り付けられた支持レールに太陽電池モジュールが取り付けられる。この際、配列設定部では、支持レールの総長が最大になるように支持部材の配列を設定する。これにより、発電量が多くなるように太陽電池モジュールを設置できる。

以上説明したように本発明の第１の態様の太陽電池モジュール設置支援装置によれば、耐荷重を考慮した建物の屋根への太陽電池モジュールの適切な設置が可能になり、太陽電池モジュールから受ける吹上荷重に耐え得るように支持部材を配置して構造材に取り付けることができる、という効果が得られる。

また、第２の態様の太陽電池モジュール設置支援装置によれば、発泡気泡コンクリートパネルにおける耐荷重の低下を抑制できて、太陽電池モジュールの適切な支持が可能になる、という効果が得られる。

さらに、第３の態様の太陽電池モジュール設置支援装置によれば、発電量が多くなるように太陽電池モジュールを設置できる、という効果が得られる。

本実施形態に係る設計支援装置の機能ブロック図である。 本実施形態に係る設計支援装置の概略構成を示すブロック図である。 建物の屋根部を示す断面図である。 建物の屋根の平面図である。 （Ａ）は支柱金具の側面図、（Ｂ）は、支柱金具の平面図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、主要部のＡＬＣパネルの配置図であり、（Ｂ）は、（Ａ）において設置不可領域を設定した状態を示している。 サイズの異なるＡＬＣパネルの間における支柱位置の概略を示すＡＬＣパネルの配置図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、各々支柱の配列の概略を示す配置図である。 （Ａ）及び（Ｂ）は、各々配列された支柱への太陽電池モジュールの配置の概略を示す配置図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
本実施形態は、発電手段として太陽電池モジュール（所謂太陽電池パネル）が用いられた太陽光発電システムが設置される建物を対象として、建物の屋根への太陽電池モジュールの設置設計を説明する。太陽電池モジュールを屋根に設置する際、屋根には、太陽電池モジュールを支持する複数の支柱が配列されて取り付けられる。本実施形態では、太陽電池モジュールを支持する支柱の配列設計を支援することで、太陽電池モジュールの設置設計を支援する。

本実施形態では、屋根材（構造材）としてＡＬＣパネル（軽量気泡コンクリートパネル）が用いられた建物の屋根を太陽電池モジュールの設置対象としている。対象とする建物としては、新築される建物であってもよく、既存の建物であって屋根が改修される建物であってもよい。屋根が改修される建物には、太陽光発電システムを新たに設置するために屋根が改修される建物を含む。

先ず、建物の屋根の構造の一例を説明する。図３には、本実施形態に係る建物６０の屋根部６２の主要部が断面図にて示され、図４には、屋根部６２の主要部が平面図にて示されている。

図３に示すように、屋根部６２は、陸屋根（平屋根）とされている。図３及び図４に示すように、屋根部６２は、建物６０の最上階の天井の一部を構成するＨ型鋼からなる梁６４と、梁６４の上フランジ６４Ａの上に載置された構造材（屋根材）としての複数のＡＬＣパネル６６と、ＡＬＣパネル６６の上に配置された断熱材６８と、断熱材６８の上面を覆うように配置された防水シート７０と、を含んで構成されている。なお、図４では、断熱材６８、防水シート７０等が省略されている。また、梁６４等へのＡＬＣパネル６６の固定は、公知の固定方法を適用でき、本実施形態では、説明を省略する。

建物６０には、幅寸法が５００ｍｍのＡＬＣパネル６６が用いられている。また、ＡＬＣパネル６６は、長さ寸法（長手方向の寸法）が５００ｍｍ、１０００ｍｍ、１５００ｍｍ、又は２０００ｍｍの複数種が設定されている。屋根部６２には、長さ寸法が同じ（１種類の）ＡＬＣパネル６６が用いられていてもよく、長さ寸法が異なる（２種以上の）ＡＬＣパネル６６が用いられていてもよい。

梁６４の上に配置されたＡＬＣパネル６６には、支持部材を構成する支柱金具７２が配置されている。図５（Ａ）には、支柱金具７２が側面図にて示され、図５（Ｂ）には、支柱金具７２が平面図にて示されている。

図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示すように、支柱金具７２は、矩形平板状のベースプレート７４及び支持部材としての外形円柱状の支柱７６を備えている。ベースプレート７４は、矩形平板状の基板７４Ａの幅方向の両端部に立上り部７４Ｂが形成されており、立上り部７４Ｂは、基板７４Ａの長手方向に延在されている。また、基板７４Ａの４つの角部の各々には、挿通孔７４Ｃが穿孔されている。

支柱７６は、円筒状の上端（軸方向の一側端）が蓋部７６Ａによって閉塞されており、蓋部７６Ａは、円筒状の上端に溶接されて接合されている。支柱７６は、下端（軸方向において蓋部７６Ａとは反対側端）がベースプレート７４の基板７４Ａの上面に溶接等によって接合されており、基板７４Ａの幅方向の中心かつ長手方向の中心に支柱７６の中心（中心軸線）が重ねられている。

ベースプレート７４では、基板７４Ａの長手方向における挿通孔７４Ｃの間隔（中心間隔）ｄｓがＡＬＣパネル６６の幅寸法と略同様にされており、ベースプレート７４は、幅方向に隣接する２枚のＡＬＣパネル６６に跨って取り付けられる。これにより、支柱金具７２の支柱７６は、幅方向に隣接する２枚のＡＬＣパネル６６の境界部分（境目）に配置されている。

ＡＬＣパネル６６へのベースプレート７４の固定には、アンカ部材としてのプラグアンカ７８と、締結具としてのボルト８０とが用いられている。プラグアンカ７８は、外周面に図示しない雄ねじが形成されていると共に、内側にボルト８０を収容するボルト挿入孔（図示省略）が形成されており、プラグアンカ７８は、ＡＬＣパネル６６に螺合挿入されている。

支柱金具７２は、ベースプレート７４の挿通孔７４Ｃの各々に挿入されたボルト８０が、ＡＬＣパネル６６に固定されたプラグアンカ７８の各々に螺合されることでＡＬＣパネル６６に固定される。プラグアンカ７８は、挿入孔にボルト８０が螺合されることで、ＡＬＣパネル６６内部において径方向外側に拡径されてＡＬＣパネル６６に固定され、ベースプレート７４がＡＬＣパネル６６に固定される。プラグアンカ７８は、一般的なＡＬＣビスに比べて外周面の雄ねじのねじ山の高さ寸法が大きくされており、プラグアンカ７８は、ＡＬＣパネル６６との接触面を広くできる。これにより、支柱金具７２は、プラグアンカ７８が使用されることでＡＬＣパネル６６に強固に固定される。

図３に示すように、支柱金具７２は、屋根部６２において複数が縦横（屋根部６２の妻側方向及び桁行方向）に配列されて、支柱７６が屋根部６２に縦横に配列される。支柱７６には、架台８２が取り付け架台８２は、縦横に配置された複数の支柱７６に跨って取り付けられる。

架台８２は、各々が長尺とされた金属製の下桟８４及び上桟８６を備えており、架台８２では、上桟８６が支持レールとして機能する。下桟８４は、長手方向が屋根部６２の縦方向（又は横方向）とされ、縦方向（又は横方向）に隣接する支柱７６に跨って配置され、下桟８４は、複数が横方向（又は縦方向）に配列される。下桟８４の各々は、図示しない取付金具によって支柱７６上に固定される。

また、上桟８６は、長手方向が下桟８４の長手方向と交差（直交）する方向に沿い、２本又は３本以上の下桟８４に跨って配置され、上桟８６は、下桟８４の各々に図示しない取付金具によって固定されている。これにより、架台８２は、下桟８４と上桟８６とが略格子状に配列され、架台８２は、１つ又は複数が屋根部６２に取り付けられる。

架台８２には、太陽電池モジュール９０が取り付けられ、太陽電池モジュール９０が架台８２を介して屋根部６２に設置される。太陽電池モジュール９０は、複数の太陽電池セルが集積されて板状に構成されている。太陽電池モジュール９０は、受光面ができる限り大きい発電量が得られる方角（方位）を向くように一方向に傾斜されて、架台８２に取り付けられる。このため、屋根部６２には、複数組の太陽電池モジュール９０の間で受光面が異なる方向（方角）に向けられることがある。

架台８２は、下桟８４の長手方向が南北方向に対する角度が４５°以内（−４５°から４５°）となるように支柱７６に取り付けられる。なお、下桟８４の角度は、下桟８４の長手方向が南方向に対して西側に傾いた状態が「＋」にされ、東側に傾いた状態が「−」にされている。なお、角度は、鋭角側の角度を示し、−符号を省略する。

また、架台８２には、１組の太陽電池モジュール９０の支持に２本（３本以上でもよい）の上桟８６Ａ、８６Ｂが用いられて支持レールが構成され、２本の上桟８６（８６Ａ、８６Ｂ）が隣接する２本の支柱７６の間に配置されて下桟８４に取り付けられる。

太陽電池モジュール９０は、南側に配置される上桟８６Ａの支持位置よりも北側に配置される上桟８６Ｂの支持位置が高くされ、架台８２に支持された太陽電池モジュール９０は、受光面が傾斜されて、傾斜された受光面ができる限り大きい発電量が得られる方角である南側に向けられる。以下では、太陽電池モジュール９０の傾斜方向が矢印Ｓで示され、太陽電池モジュール９０において傾斜方向Ｓと交差する方向（水平方向）が非傾斜方向とされて矢印Ｈで示されている。なお、図４では、傾斜方向Ｓ及び非傾斜方向Ｈの一例が示されている。

一方、本実施形態には、太陽電池モジュール設置支援装置として設計支援装置１０が用いられる。太陽電池モジュール９０を屋根部６２に設置する場合、屋根部６２に取り付ける支柱７６（支柱金具７２）の配列を設定（決定）することで、太陽電池モジュール９０が取り付けられる架台８２を構成する下桟８４及び上桟８６の配列が定まり、太陽電池モジュール９０の配列が定まる。

ここから、本実施形態に係る設計支援装置１０は、支柱７６の配置設計を支援することで、太陽電池モジュール９０の配列設計を支援する。図１には、設計支援装置１０が機能ブロック図にて示され、図２には、設計支援装置１０の概略構成（ハードウエア構成）がブロック図にて示されている。

図２に示すように、設計支援装置１０は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）１２を含んでいる。パーソナルコンピュータ１２は、ＣＰＵ１４、ＲＯＭ１６、ＲＡＭ１８、及び入出力ポート２０を備え、これらがアドレスバス、データバス及び制御バス等のバス２２を介して相互に接続されている。

また、パーソナルコンピュータ１２では、ディスプレイ２４、キーボード２６、マウス２８等の入出力デバイスと共に、記憶デバイスとしてのＨＤＤ（半導体メモリでもよい）３０、及び通信デバイスとしての通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）３２等が入出力ポート２０に接続されている。パーソナルコンピュータ１２は、入出力ポート２０又は通信Ｉ／Ｆ３２を介して印刷出力デバイス（プリンタ等、図示省略）が接続されてもよい。

さらに、パーソナルコンピュータ１２には、画像取得手段としてのスキャナ３４が入出力ポート２０又は通信Ｉ／Ｆ３２を介して接続されている。パーソナルコンピュータ１２は、スキャナ３４を介して、図面（建築図面）や画像（撮影画像）からこれらの画像の画像データの取得が可能となっている。また、パーソナルコンピュータ１２には、カードリーダライタ（カードＲ／Ｗ）３６が入出力ポート２０に接続されている。パーソナルコンピュータ１２は、撮像手段としてのカメラ３８によって撮影された撮影画像が記録されたフラッシュメモリ（携帯型記憶媒体）などのメモリカード３８ＡがカードＲ／Ｗ３６に装着されることで、撮影画像等の画像データの取得が可能になっている。

なお、パーソナルコンピュータ１２は、通信Ｉ／Ｆ３２を介してＣＡＤシステムが接続され、ＣＡＤシステム等によって作成されたデータの入出力が可能とされてもよい。また、パーソナルコンピュータ１２は、入出力ポート２０にディスクドライブが接続され、ディスクドライブに装着された可搬式記録媒体としてのディスクを介して各種のデータが入力されてもよい。

パーソナルコンピュータ１２は、ＣＰＵ１４がＲＯＭ１６及びＨＤＤ３０に記憶されたプログラムを読み出し、ＲＡＭ１８を作業メモリとして使用しながら各種の処理を実行する。パーソナルコンピュータ１２のＲＯＭ１６及びＨＤＤ３０には、太陽電池モジュール９０を支持する支柱７６の配列設計を支援することで、太陽電池モジュール９０の配置設計を支援するために実行される各種のプログラム（設計支援プログラム）が記憶されている。

ＣＰＵ１４がＲＯＭ１６及びＨＤＤ３０に記憶された設計支援プログラムを読み出して実行することで、パーソナルコンピュータ１２が設計支援装置１０として機能する。なお、プログラムは、通信Ｉ／Ｆ３２が接続されるネットワークを介して取得されてもよく、半導体記憶媒体としてのメモリカード３８ＡやＵＳＢメモリ、可搬式記録媒体としてのディスク等を介して取得されてＨＤＤ３０に格納されてもよい。

図１に示すように、設計支援装置１０には、取得部４０、記憶部４２、配置図作成部４４、支柱配列設定部４６、配列設定部４８及び出力部５０が設けられている。また、設計支援装置１０の支柱配列設定部４６には、方位特定部５２、設置領域設定部５４、及び支柱配列決定部５６が含まれている。

設計支援装置１０において記憶部４２は、ＨＤＤ３０によって実現され、記憶部４２には、予め各種のデータが記憶されると共に、取得部４０において取得された各種の情報（データ）が記憶される。また、記憶部４２には、屋根部６２に支柱７６を配列する際の配列条件（配列禁止条件を含む）が予め設定されて記憶されている。

設計支援装置１０において取得部４０は、ディスプレイ２４、キーボード２６及びマウス２８によって実現され、ディスプレイ２４に表示される所定のユーザインターフェイス（ＵＩ）に基づいてキーボード２６及びマウス２８を操作することで情報が入力される。また、取得部４０は、入出力ポート２０や通信Ｉ／Ｆ３２によって実現され、入出力ポート２０に接続されるカードＲ／Ｗ３６に装着されたメモリカード３８Ａを介して入力されるデータや、通信Ｉ／Ｆ３２に接続されたスキャナ３４等から得られるデータを取得してもよい。なお、通信Ｉ／Ｆ３２（無線通信や有線通信）を介してカメラ３８が接続されてもよく、この場合、取得部４０は、カメラ３８によって画像撮影しながら、撮影画像を取得してもよい。

ここで、取得部４０では、建物情報（データ）を取得する。本実施形態において、建物情報には、太陽電池モジュール９０が配置される屋根部６２の平面図又は展開図が作成可能な情報及び屋根部６２のＡＬＣパネル６６の配列を特定可能な情報が含まれる。例えば、建物情報には、建物６０のＣＡＤデータ、建物６０の屋根部６２の俯瞰図又は俯瞰画像（鳥瞰図又は鳥瞰画像）、建物６０の屋根部６２の屋根伏図などの屋根部６２の平面図（展開図）などの作成を可能とする情報が含まれる。

また、建物情報には、建物６０の設置位置（緯度、経度、標高など）を特定可能とする位置情報、及び建物６０の方位（方角）等を特定可能とする方位情報等が含まれる。

さらに、建物情報には、屋根部６２の構造材（ＡＬＣパネル６６などの屋根材）、及び構造材の属性情報が含まれる。構造材の属性情報には、構造材の耐荷重を考慮して設定された支柱７６の設置不可部分として設定された設置不可領域を特定する情報が含まれる。このような屋根部６２の構造材及び構造材の属性情報は、予め入力されて記憶部４２に記憶されていてもよい。これにより、記憶部４２には、屋根部６２に適用される複数種類の構造材の各々について属性情報が屋根部６２への支柱７６の取り付け及び配列を規定する配列条件のうちの配列禁止条件として記憶される。

配置図作成部４４では、記憶部４２に記憶された建物６０についての建物情報に基づき、屋根部６２におけるＡＬＣパネル６６の配置図を作成する。また、支柱配列設定部４６では、配置図上において、太陽電池モジュール９０の架台８２を支持する支柱７６（支柱金具７２）の配列（配置パターン）を設定する。

この際、支柱配列設定部４６では、方位特定部５２において、建物情報に基づき配置図上における方位（例えば、北方向）を設定する（反映させる）。設置領域設定部５４は、配置図上における構造材（太陽電池モジュール９０）の吹上荷重等に対する強度を考慮した構造材の属性情報（配列禁止条件）に基づき、強度の低い領域（予め設定された強度が得られないと判断される領域）を支柱金具７２（支柱７６）の設置不可領域に設定する。これにより、設置領域設定部５４では、設置不可領域が抽出され、配置図上において設置不可領域を除く領域が設置可能領域に設定される。

支柱配列決定部５６では、方位及び配列条件に基づいて支柱金具７２の配列パターンを設定する。支柱配列決定部５６では、配列パターンが複数設定された場合、予め設定されている選択条件に基づいて配列パターンを選択して、屋根部６２に対する支柱７６の配列パターンに決定する。これにより、支柱配列設定部４６では、屋根部６２における配置図上における複数の支柱７６の各々の位置が設定される。

配列設定部４８は、設定（決定）された支柱７６の配列パターンに基づいて、架台８２の下桟８４及び上桟８６（８６Ａ、８６Ｂ）の各々の配置を設定し、太陽電池モジュール９０の配置パターン（配列パターン）を設定する。出力部５０は、支柱７６の配列パターン、支柱７６への架台８２の取り付け、及び架台８２の太陽電池モジュール９０の配置を特定可能な情報（例えば、各々の設置図など）を出力する。この出力部５０は、ディスプレイ２４によって実現できる。また、出力部５０は、入出力ポート２０や通信Ｉ／Ｆ３２を介して接続されるプリンタ等の印刷出力装置によっても実現され、通信Ｉ／Ｆ３２を介して接続される各種の情報処置端末によっても実現される。

次に、本実施形態の作用として図６から図９を参照しながら設計支援装置１０の支援処理を説明する。
設計支援装置１０の配置図作成部４４では、取得部４０において取得した建物６０の建物情報に基づき、屋根部６２におけるＡＬＣパネル６６の配置図を作成する。図６（Ａ）には、配置図１００の一例が示されている。なお、以下に示す各図においては、屋根部６２の一部におけるＡＬＣパネル６６の配置が示されている。

本実施形態では、屋根部６２が陸屋根とされており、配置図作成部４４では、屋根部６２の俯瞰図（平面図）を作成し、作成した俯瞰図上にＡＬＣパネル６６を配置して配置図（平面配置図）１００を作成する。なお、屋根が勾配屋根や勾配屋根と陸屋根等が形成された混合屋根などの場合、同一方向に傾斜又は非傾斜（平坦）された部分ごとに切り分けて展開図を作成し、作成した展開図上に構造材（ＡＬＣパネル６６）を配列して配置図を作成してもよい。

このような配置図１００は、建築情報としてＣＡＤデータが取得されている場合、ＣＡＤデータから屋根部６２の平面図が作成（抽出）され、ＡＬＣパネル６６が配列されて作成される。また、建物６０の屋根部６２の設計図面（建築図面）がある場合には、設計図面に基づいて建物情報が入力されることで、配置図作成部４４では、入力された建築情報に基づいて屋根部６２の平面図を作成し、平面図上にＡＬＣパネル６６を配列する。

一方、建物６０が既存であり、ＣＡＤデータや設計図面などがない場合、設計支援装置１０では、建物６０の建物情報として建物６０の屋根部６２（屋根部６２を含めた建物６０）を撮影した鳥瞰画像（撮影画像）を用いることができる。この場合、取得部４０において取得する鳥瞰画像としては、複数方向（四方及び上方の各々の複数方向が好ましい）から屋根部６２の全周について撮影した撮影画像が用いられ、撮影画像は、映像であってもよい。また、建物情報には、建物６０の鳥瞰画像に加え、建物６０の位置（緯度、経度、標高等）及び撮影日時を特定可能な情報を含む。

このような鳥瞰画像の撮影には、カメラ３８を備えた無線操縦式の無人飛行機（例えば、マルチロータヘリコプタ等）を用いることができる。建物６０の撮影は、パーソナルコンピュータ１２が無人飛行機に対する無線操縦によって撮影位置（建物６０に対する方向及び高さ）を特定しながら行ってもよい。

この際、パーソナルコンピュータ１２は、無線操縦式の無人飛行機の位置情報、撮影日時情報を取得することがより好ましい。これにより、既存の建物６０の屋根部６２におけるＡＬＣパネル６６の配置図１００の作成が容易になると共に、撮影の位置情報、日時情報及び撮影画像（鳥瞰画像）の各々から建物６０の方位情報を取得できる。すなわち、位置情報及び日時情報から建物に対する太陽の方角及び高さを特定でき、鳥瞰画像に対する画像処理によって鳥瞰画像上における影の方向及び長さを取得することで、これらの情報から建物６０の方位情報を取得できる。

印刷された鳥瞰画像については、鳥瞰画像がスキャナ３４によって読み取られることで、画像データとして取得部４０に取得される。また、鳥瞰画像がメモリカード３８Ａに記録された画像データである場合、メモリカード３８ＡがカードＲ／Ｗ３６に装着されることで、メモリカード３８Ａから読み出されて取得部４０において取得される。

配置図作成部４４では、複数の鳥瞰画像（画像データ）に対して、画像合成処理や画像抽出処理などの画像解析処理を行うことで、屋根部６２の３次元画像データを生成し、生成した３次元画像データから屋根部６２の平面図を作成する。また、配置図作成部４４では、複数の鳥瞰画像に基づいて構造材としてのＡＬＣパネル６６を平面図上に落とし込む。これにより、建物６０の屋根部６２を撮像した複数の鳥瞰画像から、配置図１００を作成できる。

次に、方位特定部５２では、建物情報に含まれる方位情報に基づき、配置図１００に方位を特定する情報を設定する。方位を特定する情報としては、例えば、配置図１００上における南方向や北方向を示す情報が適用される。これにより、配置図１００における南北方向及び建物６０（屋根部６２）の南側の特定が可能になる。

設置領域設定部５４では、構造材の属性情報に基づき配置図１００上において支柱金具７２の設置不可領域１０２を設定する。図６（Ｂ）には、設置不可領域１０２が設定された配置図１００Ａが示されている。

本実施形態では、ＡＬＣパネル６６の長手方向の両端部の所定範囲（長さＬに対して１／４の範囲）に支柱金具７２を設置しないようにしており（配列禁止条件）、この情報が属性情報に含まれている。ここから、図６（Ｂ）に示すように、ＡＬＣパネル６６の各々に対する設置不可領域１０２が設定される。

また、本実施形態では、配列条件として支柱金具７２を幅方向に隣接する２枚のＡＬＣパネル６６に跨って設置することが含まれている。ここから、屋根部６２の周縁部（軒側部分）のＡＬＣパネル６６（図６（Ｂ）におけるＡＬＣパネル６６Ａ）に対しては、幅方向において他のＡＬＣパネル６６が隣接していない部分を設置不可領域１０４となる。配置図１００Ａには、設置不可領域１０２に設置不可領域１０４が含まれてもよい。

これにより、設置領域設定部５４では、設置不可領域１０２（又は設置不可領域１０４を含む設置不可領域１０２）を除く領域が、支柱金具７２（支柱７６）の設置許可領域１０６に設定されて、配置図１００Ａが作成（更新）される。

この後、支柱配列決定部５６では、方位情報及び配列条件に基づいて設置許可領域１０６内に複数の支柱金具７２を配置した配置パターンを設定する。配列条件は、太陽電池モジュール９０から支柱７６が受ける吹上荷重に対する耐荷重（支柱７６及び支柱７６を支持するＡＬＣパネル６６の耐荷重）が考慮されて設定されている。配列条件としては、上記に加え、以下の条件（ａ）〜条件（ｇ）が設定されている。

（ａ） 南方向に対するＡＬＣパネルの幅方向Ｗの角度θが４５°以内（−４５°＜θ＜４５°）の場合、傾斜方向ＳをＡＬＣパネル６６の幅方向とする。
（ｂ） 南方向に対するＡＬＣパネルの幅方向Ｗの角度θが４５°以上（θ≦−４５°又は４５°≦θ）の場合、傾斜方向ＳをＡＬＣパネル６６の長手方向とする。
（ｃ） 下桟８４の長手方向を傾斜方向Ｓとし、上桟８６の長手方向を非傾斜方向Ｈとする。
（ｄ） 傾斜方向Ｓには、少なくとも２本の支柱７６が連続する。
（ｅ） 傾斜方向Ｓに沿う支柱７６の間隔（中心間隔）Ｄａ（図４参照）を、１０００ｍｍとする。
（ｆ） 非傾斜方向Ｈに沿う支柱７６の間隔（中心間隔）Ｄｂ（図４参照）を、１０００ｍｍ又は１５００ｍｍとする。但し、連続する支柱７６の間においては、１５００ｍｍの次は、１０００ｍｍとする。
（ｇ） 間隔Ｄａ又は間隔Ｄｂで配置する支柱７６の位置がＡＬＣパネル６６の長手方向の中心位置とならない場合には、各々のＡＬＣパネル６６において支柱７６の中心位置と隣接する設置不可領域１０２の周縁との距離ｄのＡＬＣパネル６６の長さＬに対する比（ｄ／Ｌ）が等しくなるようにする。

支柱配列決定部５６では、設置許可領域１０６内において少なくとも配列条件（ａ）〜（ｇ）の各々を満たすように支柱７６を配置する。なお、これらの配列条件は、ＡＬＣパネル６６の長手方向及び幅方向の一方が建物６０の妻側方向に沿っている場合を例にしている。

ここで、配列条件（ｇ）について、図７を参照しながら説明する。図７には、長さ寸法Ｌ１の２０００ｍｍのＡＬＣパネル６６Ｂと、長さ寸法Ｌ２の１０００ｍｍのＡＬＣパネル６６Ｃとに連続するように支柱７６を配置する例を示している。図７では、２本の支柱７６が非傾斜方向に対応する間隔Ｄｂとして、１５００ｍｍが適用されている。

２枚のＡＬＣパネル６６Ｂの境目における支柱７６の中心と該支柱７６に隣接する（支柱７６に近い）ＡＬＣパネル６６上の設置不可領域１０２の境界との距離ｄ１を設定する。また、２枚のＡＬＣパネル６６Ｃの境目における支柱７６の中心と該支柱７６に隣接する（支柱７６に近い）ＡＬＣパネル６６Ｃ上の設置不可領域１０２の境界との距離ｄ２を設定する。次に、各支柱７６の位置が、ｄ１／Ｌ１≒ｄ２／Ｌ２（ｄ１／Ｌ１＝ｄ２／Ｌ２でもよい）を満たすように、距離ｄ１及び距離ｄ２を演算する。

これにより、ＡＬＣパネル６６Ｂ、６６Ｃの一方において、支柱７６を長手方向の中心位置に配置した場合、ＡＬＣパネル６６Ｂ、６６Ｃの他方に強度低下が生じることがあるが、上記条件を満たすように支柱７６を配置することで、ＡＬＣパネル６６Ｂ、６６Ｃの間で強度の偏りを抑制できて、全体として強度低下を抑制できる。

これにより、例えば、建物６０の屋根部６２において、ＡＬＣパネル６６の長手方向が妻側方向に沿い、南北方向に対する妻側方向の角度が４５°未満の部分では、当該部分における妻側方向が傾斜方向Ｓにされる。支柱７６は、ＡＬＣパネル６６の長手方向に沿う妻側方向については間隔Ｄａとされ、ＡＬＣパネル６６の幅方向に沿う桁裄方向に沿っては間隔Ｄｂで配置される。

また、建物６０の屋根部６２において、ＡＬＣパネル６６の長手方向が妻側方向に沿い、南北方向に対する妻側方向の角度が４５°以上の部分では、当該部分における桁行方向が傾斜方向Ｓにされる。支柱７６は、ＡＬＣパネル６６の幅方向に沿う桁裄方向については間隔Ｄａとされ、ＡＬＣパネル６６の長手方向に沿う妻側方向についてはＤｂで配置される。

ここで、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）には、上記配列条件（ａ）〜（ｇ）を満たす支柱７６の配置が示されている。なお、図８（Ａ）及び図８（Ｂ）では、破線にてＡＬＣパネル６６の幅方向に沿う方向が示されている。また、図８（Ａ）では、南方向に対するＡＬＣパネル６６の幅方向の角度θが４５°以上とされ、図８（Ｂ）では、南方向に対するＡＬＣパネル６６の幅方向の角度θが４５°未満とされている。

図８（Ａ）に示すように、南方向に対するＡＬＣパネル６６の幅方向の角度θが４５°以上となる場合、支柱７６は、ＡＬＣパネル６６の長手方向に間隔Ｄａにて配置され、ＡＬＣパネル６６の幅方向が間隔Ｄｂにて配置される。間隔Ｄｂとしては、１０００ｍｍ（＝Ｄｂ１）又は１５００ｍｍ（＝Ｄｂ２）を適用でき、先ず、間隔Ｄｂ２として実線にて示す支柱７６の配列パターンが得られる。また、間隔Ｄｂとしては、１０００ｍｍ（＝Ｄｂ１）を適用できるので、２つ目の支柱７６の位置としては、間隔Ｄｂ１となる二点鎖線で示す位置を取り得る。ここから、支柱７６の配列パターンとしては、複数のパターンが設定される。

また、図８（Ｂ）に示すように、南方向に対するＡＬＣパネル６６の幅方向の角度θが４５°未満となる場合、支柱７６は、ＡＬＣパネル６６の幅方向に間隔Ｄａにて配置され、ＡＬＣパネル６６の長手方向に間隔Ｄｂにて配置される。間隔Ｄｂとしては、１５００ｍｍの間隔Ｄｂ２を適用でき、実線にて示す支柱７６の配列パターンが得られる。しかし、次の支柱７６の間隔Ｄｂは、１０００ｍｍの間隔Ｄｂ１になるので、支柱７６が設置不可領域１０２に入る（この場合の支柱７６の図示は省略）。

ここで、支柱７６の位置を、ＡＬＣパネル６６の長手方向の中心位置からずらすことで、間隔Ｄｂ２の次に間隔Ｄｂ１となる位置に支柱７６を配置可能になる（二点鎖線参照）。ここから、支柱７６の配列パターンとしては、複数のパターンが設定される。

一方、支柱配列決定部５６では、屋根部６２の全面（設置許可領域１０６の全域）に支柱７６が配列されるように支柱７６の配列パターンを設定する。この際、支柱７６の配列パターンが複数設定された場合、支柱配列決定部５６では、予め設定されている選択条件に基づいて１つの配列パターンを決定し、決定した配列パターンを、建物６０の屋根部６２に太陽電池モジュール９０を配置する際の支柱７６の配列パターンに設定する。なお、支柱７６の配列パターンを設定する際、太陽電池モジュール９０が屋根部６２の北側に寄って配列されることが好ましい。

選択条件には、支柱７６の数が最小となる配列パターン、及び支持レールとなる上桟８６の総長が最長となる配列パターンが設定されている。なお、上桟８６の総長を算出する際には、上桟８６Ａ、８６Ｂの２本を１本とみなしてもよく、上桟８６Ａ及び上桟８６Ｂの各々の長さを合わせてもよい。上桟８６の長さを長くすることで太陽電池モジュール９０の数を多く（受光面の面積を広く）できて、発電量を多くできる。また、支柱７６の数を最小とすることで、太陽電池モジュール９０の設置コストの抑制及び、支柱７６の間隔が広くなることによる荷重分散が可能になる。

支柱配列決定部５６では、支柱７６の数が最小、及び上桟８６の総長が最長の少なくとも一方（好ましくは両方）を満たす配列パターンを選択して、支柱７６の配列パターンを決定する。

図９（Ａ）及び図９（Ｂ）には、支柱７６の配列パターンに基づいた太陽電池モジュールの設置の概略が示されている。なお、図９（Ａ）には、ＡＬＣパネル６６の幅方向の南北方向に対する角度θが４５°以上の場合が示され（図８（Ａ）に対応）、図９（Ｂ）には、ＡＬＣパネル６６の幅方向の南北方向に対する角度θが４５°未満の場合が示されている（図８（Ｂ）に対応）。

図９（Ａ）に示すように、屋根部６２において、ＡＬＣパネル６６の幅方向の南北方向に対する角度θが４５°以上の部分では、ＡＬＣパネル６６の長手方向に沿う支柱７６に跨って下桟８４が取り付けられる。また、上桟８６Ａ、８６Ｂは、長手方向がＡＬＣパネル６６の幅方向に沿って配置されて下桟８４に取り付けられ、上桟８６Ａ、８６Ｂに太陽電池モジュール９０が取り付けられる。この際、上桟８６Ａが南側とされることで、ＡＬＣパネル６６は、受光面が南側に向けられる。

また、図９（Ｂ）に示すように、屋根部６２において、ＡＬＣパネル６６の幅方向の南北方向に対する角度θが４５°未満の部分では、ＡＬＣパネル６６の幅方向に沿う支柱７６に跨って下桟８４が取り付けられる。また、上桟８６Ａ、８６Ｂは、長手方向がＡＬＣパネル６６の長手方向に沿って配置されて下桟８４に取り付けられ、上桟８６Ａ、８６Ｂに太陽電池モジュール９０が取り付けられる。この際、上桟８６Ａが南側とされることで、ＡＬＣパネル６６は、受光面が南側に向けられる。

このように、設計支援装置１０では、建物情報に基づいて支柱７６の配置を容易に設定できて、太陽電池モジュール９０の配置設計を容易にできる。この際、支柱配列決定部５６では、ＡＬＣパネル６６に設定された設置不可領域１０２を除いた設置許可領域１０６に支柱７６を配置するように設定するので、ＡＬＣパネル６６の耐荷重が低下するのを抑制できる。

また、支柱配列決定部５６では、予め設定されている配列条件に基づいて支柱７６を配置する。このため、支柱の配置位置が設置不可領域１０２に架かるのを防止できる。これにより、ＡＬＣパネル６６の耐荷重が低下するのを効果的に抑制できて、太陽電池モジュール９０が風荷重を受けて吹上荷重を受ける支柱７６をより適切に支持できる。

また、設置不可領域１０２には、ＡＬＣパネル６６において耐荷重（強度）の低下が生じ易い長手方向の両端部の所定領域が設定されているので、ＡＬＣパネル６６に取り付けた支柱７６の耐荷重が低下するのを抑制できる。

また、支柱７６は、幅方向に隣接する２枚のＡＬＣパネル６６に跨って配置されるので、ＡＬＣパネル６６が受ける荷重を分散して支柱７６を確実に支持できる。しかも、１枚のＡＬＣパネル６６には、２つ以上の支柱７６が取り付けられないので、１枚のＡＬＣパネル６６に掛かる負担を抑制できて、支柱７６の確実な支持が可能になる。

さらに、支柱配列決定部５６では、屋根部６２の全域に支柱７６を配列する際に、支柱７６の数が最小となる配列パターンを設定できる。これにより、太陽電池モジュール９０の設置コストを抑制できると共に、屋根部６２が太陽電池モジュール９０から受ける吹上荷重を分散できる。

また、支柱配列決定部５６では、支持レールとなる上桟８６の総長が最長になるように支柱７６の配列パターンを設定できる。これにより、屋根部６２に設置される太陽電池モジュール９０の受光面積を広くできて、発電量を大きくできるので、建物６０における発電効率を向上できる。

なお、以上説明した本実施形態では、ＡＬＣパネル６６の配列、設置許可領域及び方位情報等に基づいて支柱７６の配列を設定した。しかしながら、太陽電池モジュールの数（発電量）が最大値となるように支柱の配列を設定し、この支柱の配列に合わせて、支柱の配置位置が配置許可領域になるように、ＡＬＣパネルの配列を設定してもよい。これにより、新築される建物や屋根をＡＬＣパネルに改修する建物において、太陽電池モジュールの設置効果を向上できる。

また、本実施形態では、ＡＬＣパネル６６において設定された設置不可領域を除くようにして支柱７６を配置することで、支柱７６の設置不可領域に太陽電池モジュール９０を配置した。しかしながら、屋根に採光窓などが設置されることで、太陽電池モジュール９０を配置できない領域が生じる場合がある。この場合、太陽電池モジュールを設置できない領域を含む所定範囲の領域を支持部材の設置不可領域に設定してもよい。これにより、太陽電池モジュールが配置できない（配置したくない）領域に太陽電池モジュールが配置されないように支持部材の配置を制限できる。

さらに、以上説明した本実施形態では、ＡＬＣパネル６６が用いられた屋根部６２を例に説明した。しかしながら、屋根の構造材は、ＡＬＣパネル６６に限らず各種の屋根材を適用できる。この際、構造材の耐荷重に基づいて設置不可領域を設定すると共に、構造材を配列した屋根における支持部材の設置不可領域を設定し、設定した設置不可領域を除いた設置許可領域において、構造材に支持部材を取り付ければよい。

１０ 設計支援装置（太陽電池モジュール設置支援装置）
４０ 取得部
４２ 記憶部
４４ 配置図作成部（配置図生成部）
４６ 支柱配列設定部（配列設定部）
５２ 方位特定部（配列設定部）
５４ 設置領域設定部（配列設定部）
５６ 支柱配列決定部（配列設定部）
６０ 建物
６２ 屋根部（屋根）
６６ ＡＬＣパネル（構造材、発泡気泡コンクリートパネル）
７２ 支持金具
７６ 支柱
８４ 下桟
８６（８６Ａ、８６Ｂ） 上桟（支持レール）
９０ 太陽電池モジュール
１００、１００Ａ 配置図
１０２（１０４） 設置不可領域
１０６ 設置許可領域

Claims (3)

1. 屋根に太陽電池モジュールが配置される建物について、前記屋根の構造材、該構造材の属性情報、屋根形状及び建物の方位情報を含む建物情報を取得する取得部と、
   前記建物情報に基づいて前記屋根の前記太陽電池モジュールの設置対象面に前記構造材を配置した配置図を生成する配置図生成部と、
   複数が前記構造材を介して前記屋根に取り付けられ該屋根に配置される前記太陽電池モジュールを支持する支持部材について、前記属性情報に基づいて前記配置図における前記構造材への前記支持部材の設置不可領域を設定して、前記設置不可領域を除く設置許可領域内において、前記方位情報、前記属性情報及び前記支持部材の耐荷重に応じて予め設定された配置条件に基づいて、前記設置対象面に前記太陽電池モジュールを設置するための前記支持部材の配列を設定する配列設定部と、
   を備える太陽電池モジュール設置支援装置。
2. 前記構造材が矩形平板状の発泡気泡コンクリートパネルであり、前記構造材の長手方向両端部が前記設置不可領域に設定されている請求項１に記載の太陽電池モジュール設置支援装置。
3. 前記太陽電池モジュールは、前記支持部材に支持された支持レールに取り付けられ、
   前記配列設定部は、前記支持レールの総長が最大となるように前記支持部材の配列を設定する請求項１又は請求項２に記載の太陽電池モジュール設置支援装置。