JP2024042760A - ソーラーパネル架台 - Google Patents
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Abstract
【課題】コストの高騰を伴うことなくソーラーパネルを角度変更可能に車両屋根上に支持することに加え、アームの開度を容易に固定及び固定解除可能とする。【解決手段】車両屋根に配置される一対の台座10a,11aと、台座10a,11a上面側に重ねられ基端側が台座10a,11aに軸着されて先端側が開閉可能な一対のアーム10b,11bを備え、アーム10b,11b間に架設したソーラーパネル300を所定角度で支持するものであり、台座10a,11aはルーフレールの本体部でありアーム10b,11bは台座10a,11aに重ねた状態でルーフレール上部側所定範囲を構成して、アーム開度を角度固定手段104,114で固定しながら複数の仰角でソーラーパネル300を支持可能とされ、角度固定手段104,114はアーム10b,11bの軸着部分でその基端側を台座10a,11a側に押圧又は/及び係止してアーム開度を固定するものとした。【選択図】図4
Description
本発明は、ソーラーパネルを所定の仰角で支持するための架台に関し、殊に、車両(自動車)の屋根の左右両側に配置するルーフレールと一体となってソーラーパネルを支持するソーラーパネル架台に関する。
近年、太陽電池セルを複数配設したソーラーパネルを車両の屋根に搭載し、太陽光で発電した電力を蓄電池に蓄えて利用しようとする試みが行われている。例えば特開2015-131612号公報には、ソーラーパネルを車両のルーフパネルとして設ける技術が提案されており、ソーラーパネルによる発電エネルギーを車両の駆動モーターや電装品の電力として使用したり、車両停止時に車外の電気製品の電源に用いたりすることを可能としている。
しかし、この技術においては、ソーラーパネルが車両のルーフパネルを兼ねている関係で、その太陽光を受ける面の角度がほぼ鉛直方向に固定されており、常に変化する太陽の仰角に合わせてソーラーパネルの向きを調整する機能がないため、季節や時間帯によっては充分な発電効率が得られにくくなってしまうという問題があった。
これに対し、特表2009-506742号公報には、車両の屋根の上でソーラーパネルの仰角を変更可能な状態で支持してなるハイブリッド車両が提案されている。これにより、ソーラーパネルの表面角度を太陽の仰角に応じて太陽光に直角に近い状態に適宜変更することが可能となるため、高い発電効率を実現しやすいものとしている。
しかし、この場合、車両の屋根部分にソーラーパネルを支持するための特有の構造を予め設ける必要があることから、既存の車両にその構造を後付けで設けることは困難であり、また、車両の設計時点から設ける場合は車両の開発・製造コストの高騰に繋がりやすい。さらに、同じ車種でソーラーパネルを設けないタイプも用意するのが一般的であると考えられるため、在庫コスト等の様々なコストが嵩みやすくなるという難点もある。
これに対し、本願発明者・出願人らは、先に特開2021-142973号公報において、ルーフレール上の上部側所定範囲を構成している部分を、ソーラーパネルを支持しながら角度変更可能に開閉するアームとして、ルーフレール自体がソーラーパネル兼ねるか又は車両既設のルーフレールに装着することにより、ソーラーパネルを角度変更可能な状態にて低コストで車両の屋根上に支持可能としたソーラーパネル架台を提案した。
この技術においては、アームの角度を固定するための角度固定手段として、台座に軸着されたアームの長手方向中途位置に、支持脚が掛止孔のある先端側を揺動可能な状態にて基端側を軸着して、アームの先端側を開いた状態で支持脚の掛止孔を台座本体の側面に設けた複数本の軸のいずれかに挿通して係止する実施例を提案しているが、もっと簡易な手順でアームの角度を固定及び固定解除できれば一層便利なものとなる。
本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、コストの過剰な高騰を伴うことなくソーラーパネルを角度変更可能な状態で車両の屋根上に支持することに加え、アームの開度を容易に固定及び固定解除できるようにすることを課題とする。
そこで、本発明は、棒状部材からなり車両の屋根左右両側で長手方向を前後方向にして配置される左右一対の台座と、棒状部材からなり前記台座の上面側に長手方向を揃えるように重ねて配置されるとともに基端側が台座に軸着されて先端側が開閉可能な左右一対のアームとを備え、その一対のアーム間に架設したソーラーパネルを所定の仰角で支持可能とした架台において、前記一対の台座は、車両の屋根左右両側に設ける一対のルーフレールの本体部であり、前記一対のアームは、台座に重ねて閉じた状態でルーフレール上部側の長手方向所定範囲を構成するとともに、アームの開度を角度固定手段で固定しながら複数の仰角にてソーラーパネルを支持可能なものとされており、且つ、その角度固定手段は、アーム基端側の軸着部分に設けられてアーム基端側の一部分を台座側に押圧又は/及び係止させることでアームの開度を固定させる構造を備えている、ことを特徴とするものとした。
このように、車両の屋根に設けるルーフレールの上部側所定範囲を、ソーラーパネルを支持しながら角度変更可能に開閉するアームとして、ルーフレール自体がソーラーパネル架台として機能するものとしたことで、車両本体の構造に変更を加えることなくソーラーパネルを低コストで角度変更可能な状態にてその屋根上に支持可能なものとなるが、そのアーム基端側の軸着部分に、アーム開度の角度固定手段としてアーム基端側を台座側に押圧又は/及び係止させる構造を設けたことにより、アームを所望の開度にしてから容易な手順でその開度で固定及び固定解除できるものとなる。
或いは、棒状部材からなり車両の屋根左右両側で長手方向を前後方向にして配置可能な左右一対の台座と、棒状部材からなり台座の上面側に長手方向を揃えるように重ねて配置されるとともに基端側が台座に軸着されて先端側が開閉可能な左右一対のアームとを備え、その左右一対のアーム間に架設したソーラーパネルを所定の仰角で支持可能とした架台において、その一対の台座は、開放側を下向きにした樋状に形成され、車両の屋根左右両側に設けたルーフレールの長手方向所定範囲に上から被せた状態で載置可能又はルーフレールの底面又は側面に形成した溝に係止しながら台座をルーフレールに固定する固定手段により着脱自在にルーフレールに固定可能なものとされ、その一対のアームは、台座に重ねて閉じた状態で台座と一体になるとともに、アームの開度を角度固定手段で固定しながら複数の仰角にてソーラーパネルを支持可能とされており、その角度固定手段は、アーム基端側の軸着部分に設けられてアーム基端側の一部分を台座側に押圧又は/及び係止させることでアームの開度を固定させる構造からなり、且つ、その一対のアームを台座に重ねることで、アームと台座が棒状に一体となり全体として車両のルーフレールとして機能する、ことを特徴としたものとしても、ソーラーパネルを角度変更可能な状態で支持できるソーラーパネル架台を、車両に既設のルーフレールに対し着脱自在に設けられるとともに、アームの開度を容易に調整しながら固定できるとともに容易に固定解除可能なものとなる。
また、上述したソーラーパネル架台において、その角度固定手段は、アームを台座に軸着する軸着部分の軸線に中心軸線を一致するように螺入したネジ部材を備えており、そのネジ部材を締め方向に回すことでアーム基端側の一部分を台座側に押圧又は/及び係止してアームの開度を固定させる、ことを特徴としたものとすれば、アームの角度の固定作業と固定解除作業が極めて容易に行えるものとなる。
さらに、上述したソーラーパネル架台において、その角度固定手段を設けたアームと台座の軸着部分には、そのアームと台座の間にアームを開き方向に付勢するバネ部材が介装されており、全開状態ではないアームを固定しない状態ではアームが自動的に開動作を行う、ことを特徴としたものとすれば、アームを開く作業を行う際に手でアームを開方向に持ち上げる動作が不要となるため、アーム開度の調整及びその固定が一層容易に行えるものとなる。
アーム基端側の軸着部分にアーム基端側を台座側に押圧又は/及び係止させる構造を設けた本発明によると、アームを所望の角度に開いてから容易な手順でアーム開度の固定及び固定解除ができるものとなる。
以下に、図面を参照しながら本発明を実施するための形態を説明する。
図1は、本発明における第1の実施の形態であって、車両の屋根の左右両側にルーフレールとして設けられるソーラーパネル架台1Aを構成する左右一対の架台構成体10,11(図4参照)のうち、一方の架台構成体10を側面図で示しており、図(A)はアーム10bを閉じた状態、図(B)はアーム10bを開いて固定した状態である。
本実施の形態のソーラーパネル架台1Aは、図1及び車両に設けた状態の図4に示すように、棒状部材からなり車両の屋根左右両側で長手方向を前後方向にして配置される左右一対の台座10a,11aと、棒状部材からなり台座10a,11a上面側に長手方向を揃えるように重ねて配置されるとともに基端側が台座10a,11aの一方の端部側に軸着されて先端側が上下方向に開閉可能とされた左右一対のアーム10b,11bとを備え、左右のアーム10b,11b間に、長手方向を左右方向にして架設した薄型のソーラーパネル(フレキシブルソーラーパネル)300を、所定の仰角で支持するためのものである。
また、その一対の台座10a,11aは、車両の屋根の左右両側に設ける一対のルーフレールの本体部を兼ねており、その一対のアーム10b,11bは、図1(A)に示すように台座10a,11aに各々重ねて閉じた状態で、ルーフレール上部側の長手方向所定範囲を構成するとともに、図1(B)に示すように、そのアーム10b,11bの開き角度を角度固定手段104,114で固定しながら、複数の仰角にてソーラーパネル300を支持できるようになっている(図4参照)。
このように、車両の屋根に設けるルーフレールの上部側所定範囲を、ソーラーパネル300を支持しながら角度変更可能に開閉するアーム10b,11bとして、ルーフレール自体がソーラーパネル架台として機能するようにしたことで、車両本体の構造に何ら変更を加えることなく、低コストでソーラーパネル300を角度変更可能な状態にて車両の屋根上に支持できるものとなる。
図1を参照しながら、架台構成体10についてさらに詳細に説明すると、台座10aは、図(A)に示すように一般的なルーフレールと同様に僅かに湾曲したアーチ状を呈して、車両の屋根の左右側のいずれか一方に設けられるとともにアーチ内側の底面側が略平坦面とされて上部左右両端側の角が丸められた略棒状の部材であり、且つ、図(B)に示すように、アーム10bの重なる中間部分が上部側所定範囲を平坦状に切り欠かれた形状となっている。
また、基端側を台座10aの一端側に軸着されて先端側を開閉可能とされたアーム10bは、その開き角度を固定する角度固定手段104が、アーム基端側の軸着部分に設けられてそのアーム10b基端側の内側面を台座10a側に押圧するとともに係止させることでアーム10bの開度を固定させる構造を備えており、この点が本発明における特徴部分となっている。
そのため、ソーラーパネル架台1Aのアーム10b,11bを、例えば図2に示すように40度、30度、20度、10度(50度も可能)と、複数種類の開度のうち任意の角度に固定することができ、季節や時間帯により変化する太陽の仰角に合わせながらソーラーパネル300表面の向き(仰角)を適宜変更することにより、高い発電効率を実現可能としている。
また、台座10aの一端側の底面からは、ソーラーパネル300から出力された電気を車体側に送る配線108aが延出されているとともに、その部分の側面には出力された電気を途中で外部に取り出したり、車両側で蓄電又は発電した電機を外部に取り出したりするための外部出力端子108dが配設されている。さらに、台座10aの他端側の上面には、アーム10bを閉じた状態で係止する爪を有した係止手段による係止状態を解除してアーム10bの先端側を開放するための開放ボタン127bが配置されている。
図3を参照しながら、本発明における角度固定手段104についてさらに詳細に説明する。図(B)の縦断面図に示すように、車両のルーフレールの大部分を構成している台座10aは、中空の金属部品からなり下向き樋状のアーム10bが重なる部分の上面側が平坦な構造とされている。一方、アーム10bは、その基端側が台座10a基端側の側面上部側に被さった状態で側壁内面から内側に突設された円筒状の軸101a,101bを台座10a側面に開口した軸孔に挿入した状態で台座10aの基端側に軸着されている。
そして、そのアーム10bの外側の軸101aが側面に開口した軸孔に対し、中央に挿通孔を有した円盤状部材104aを介装した状態で、ツマミ付固定ネジ104bのボルト部1042を挿通して、台座10aの天板下面に設けたネジ孔部材100cのネジ孔に螺入しながら締め方向に回すことで、ツマミ付固定ネジ104bのツマミ部分が円盤状部材104aをアーム10bの側面に押し付け、これによりアーム10b基端側の内側面が台座10aの外側面に押し付けられるため、アーム10bの開度が固定されるようになっている。
また、図3(A)に示したように、円盤状部材104aは、その外縁側に係止孔1047が貫通して設けられ、その係止孔1047に台座10a側面から突設した係止棒1046が挿入されることで、その蝶着軸を中心とした回転方向の動きを規制されている。また、その外面の外縁側にはアーム開度の目安となる目盛1041が表示されており、アーム10b外面に設けた矢印104cの先端がアーム10bの開度に応じて目盛1041の開度表示部分を指すようになっている。
さらに、ツマミ付固定ネジ104bのツマミ部分の内側面と円盤状部材104aの外面との間にはコイルバネ1043が介装されており、円盤状部材104aをアーム10b外側面に対し弾性的に押圧するようになっている。加えて、この円盤状部材104a内側面の所定角度位置には凸部1044が設けられており、ツマミ付固定ネジ104bを締め方向に回すことで、その凸部1044がアーム10b外側面の蝶着軸と同心円上の対応角度位置に所定間隔で複数設けた凹部1045の一つに挿入されて連結して、アーム10bの開度位置が一層固定されやすくなっている。即ち、ツマミ付固定ネジ104bを締め方向に回す動作で、アーム10bの基端側が円盤状部材104aを介して台座10a側に係止されることから、この部分でもアーム開度の固定力を発揮するようになっている。
尚、上述した角度固定手段104は、全体として板状(円盤状)に形成されており、ソーラーパネル架台1Aの側面で突出する部分を最小限に抑えながら密着して設けられている。そのため、このソーラーパネル架台1Aは、一対のアーム10b、11bを台座10a,11aに重ねることで、その角度固定手段104,114とアーム10b、11bと台座10a,11aが棒状に一体となって全体として車両のルーフレールを構成するようになっており、アーム10b、11bを閉じた状態において、棒状に纏まった形状が空気抵抗を低減して車両走行時の風切り音を最小限に抑えながら、通常のルーフレールとしての使用を妨げないようにしている。
また、図示は省略するが、角度固定手段104を設けたアーム10b,11bと台座10a,11aの軸着部分に、そのアーム10b,11bと台座10a,11aの間にアーム10b,11bを開方向に付勢するバネ部材を介装してもよい。これにより、最大開度にないアーム10b,11bを固定していない状態では、アーム10b,11bが自動的に開動作を行うことから、アーム開度の設定時に手でアーム10b,11bを同時に開き方向に持ち上げる動作が不要になるため、アーム開度の調整及びその固定作業が一層容易に行えるようになる。
図4は、本実施の形態のソーラーパネル架台1Aを、車両(乗用車)の屋根に設けてソーラーパネル300を支持した使用状態を示している。このソーラーパネル架台1Aは、2つの架台構成体10,11と一対の横向きU字状の連結部材151,152対向配置したものからなるところ、その架台構成体11も、接続端子や配線が省略されている点を除いて上述した架台構成体10とほぼ同様の構成であり、その台座11aとアーム11bは、上述した架台構成体10のものと面対称の構造とされている。また、上述したように、ソーラーパネル架台1Aはソーラーパネル300を支持しない状態で、通常のルーフレールとして使用できることは言うまでもない。
図5は、本発明における第2の実施の形態である、ソーラーパネル架台1Bを構成している左右の架台構成体20,21(図6参照)のうち、一方の架台構成体20を側面図で示しており、アーム20bを閉じた架台構成体20を外側から見た状態である(一点鎖線は車両既設のルーフレール500a)。
本実施の形態のソーラーパネル架台1Bは、使用状態の図6に示すように、棒状の部材からなり車両の屋根左右両側で長手方向を前後方向にして配設してある左右一対のルーフレール500a,500bに対し、各々長手方向を一致させながら被せて配置する一対の台座20a,21aと、棒状の部材からなり台座20a,21aの上面側に長手方向を揃えるように重ねて配置されるとともに基端側が台座20a,21aの一端側に各々軸着されて先端側が開閉可能とされた左右一対のアーム20b,21bとを備え、左右のアーム20b,21bの間に架設したソーラーパネル400を所定の仰角で支持するものである。
その一対の台座20a,21aは、開放側を下向きにした樋状に形成されており、車両の屋根の左右両側に既設の一対のルーフレール500a,500bの長手方向所定範囲に上から被せた状態で、固定手段としての固定金具231等により着脱自在にルーフレール500a,500bに対し固定されるようになっている。
また、その一対のアーム20b,21bは、台座20a,21aに各々重ねて閉じた状態で台座20a,21aに対し一体的に固定されながら、図5に示したように上部側が略面一の状態になることに加え、アーム20b,21bを開いた状態でその先端側の開度を上述したソーラーパネル架台1Aと同様に、角度固定手段204,214で固定しながら、複数の仰角にてソーラーパネル400を支持することができる(図6参照)。そのため、本実施の形態のソーラーパネル架台1Bは、ソーラーパネル400を角度変更可能な状態にて車両に既設のルーフレールに対し比較的容易に着脱自在に設けることができる。
再度、図5を参照しながら、架台構成体20についてさらに詳細に説明する。その台座20aは、一般的なルーフレールと同様に僅かにアーチ状を呈して車両の屋根の左右両端側のいずれか一方に設けられ(前後逆の方向も可能)、内部側の頂壁が略水平の平坦面とされた下向き樋状の部材であるが、そのアーム20bの底面側が重なる部分は、その上部の両端側を除く範囲を平坦状に切り欠かれた形状となっている。
また、この台座20aは、そのままルーフレールの本体部を兼ねるものではなく、車両に既設のルーフレール500aに装着して一体的に固定する構成となっており、その中央部下端側に装着した固定金具231を用いてルーフレール500aに固定することに加え、台座20aの下端側に所定間隔で設けた固定孔240a,240b,240c,240dのいずれかの組合せを使用しながら結束バンド等を挿通・固定する等して、ガタツキが生じないように固定状態を補強することができる。尚、下側に隙間のないダイレクトルーフレールに装着する場合は、固定孔240a,240b,240c,240dからボルトを螺入して、その先端側をダイレクトルーフレールの側面に長手方向に形成した溝や段差部分に押圧して係止することで、架台構成体20を固定することができる。
さらに、この架台構成体20は、車体側に直接的に電気を送る配線を有していない方式のものであるが、その前後両端側部分には、ソーラーパネル400で発電した電気を外部に出力したり、他のソーラーパネル架台1Bと電気的に接続したりするための外部出力端子208d,208eを備えており、そのいずれかに送電ケーブルを接続して図示しない蓄電手段側に送電できるようになっている。尚、前後両端側に外部出力端子208d,208eを設けたのは、蓄電手段の配置位置に対応しながら最短距離で接続可能とするとともに、複数連設した架台構成体20同士を接続しやすくするためである。
そして、本実施の形態においても、そのアーム20bの開度を固定するための角度固定手段204が、アーム20bと台座20aの軸着部分に設けられており、図6のように車両既設のルーフレール500a,500bに対し、同様の構造を有した架台構成体21とともに搭載して固定することで、上述のソーラーパネル架台1Aと同様の構成部分により同様の機能を発揮するソーラーパネル架台1Bとなる。
即ち、アーム20bを所定開度にした状態で、ツマミ付固定ネジ204bを締め方向に回してアーム20bの基端側を台座20a側に押し付けて締結・固定するだけで、アーム20bの開度、即ちソーラーパネル400の支持角度(仰角)を固定することができ、ツマミ付固定ネジ204bを回して緩めるだけで、アーム20bの開度を調整したり、台座20a側に閉じたりすることができる。
また、図6に示したように、屋根の前後方向が長い車両においては、ソーラーパネル架台1Bを前後方向に2基以上搭載しても良く(ソーラーパネル架台1Aの場合も同様に対のアームを前後方向2連にして設ける)、例えば、台座20aの前後方向の長さが50cm程度である場合、既設のルーフレールが110cm程度の長さであれば、着脱式のソーラーパネル架台1Bを前後方向に2基搭載することができる。
さらに、アーム間に架設して支持されるソーラーパネルは、例えば長径方向の幅が90cm、110cm程度の二種類があれば、架設距離(左右の間隔)を調整可能な連結部材161,162に対しソーラーパネルの上下側を結束バンドで固定する等して、殆どの種類の車両に対応することができる。さらに、本実施の形態のソーラーパネル架台1Bにおいても、アーム20b,21bと台座20a,21aの間に、バネ部材を介装してアーム20b,21bが開き方向に付勢されるようにしても良い。
以上、述べたように、アーム開閉式のソーラーパネル架台について、本発明により、極めて容易な手順でアーム開度の固定及び固定解除ができるようになった。
1A,1B ソーラーパネル架台、10,11,20,21 架台構成体、10a,11a,20a,21a 台座、10b,11b,20b,21b アーム、104,204 角度固定手段、104b,204b ツマミ付固定ネジ、300,400 ソーラーパネル、500a,500b ルーフレール
Claims (4)
- 棒状部材からなり車両の屋根左右両側で長手方向を前後方向にして配置される左右一対の台座と、棒状部材からなり前記台座の上面側に長手方向を揃えるように重ねて配置されるとともに基端側が前記台座に軸着されて先端側が開閉可能な左右一対のアームとを備え、前記一対のアーム間に架設したソーラーパネルを所定の仰角で支持可能とした架台において、前記一対の台座は、前記車両の屋根左右両側に設ける一対のルーフレールの本体部であり、前記一対のアームは、前記台座に重ねて閉じた状態で前記ルーフレール上部側の長手方向所定範囲を構成するとともに、前記アームの開度を角度固定手段で固定しながら複数の仰角にて前記ソーラーパネルを支持可能なものとされており、且つ、前記角度固定手段は、前記アーム基端側の軸着部分に設けられて前記アーム基端側の一部分を前記台座側に押圧又は/及び係止させることで前記開度を固定させる構造を備えている、ことを特徴とするソーラーパネル架台。
- 棒状部材からなり車両の屋根左右両側で長手方向を前後方向にして配置可能な左右一対の台座と、棒状部材からなり前記台座の上面側に長手方向を揃えるように重ねて配置されるとともに基端側が前記台座に軸着されて先端側が開閉可能な左右一対のアームとを備え、前記左右一対のアーム間に架設したソーラーパネルを所定の仰角で支持可能とした架台において、前記一対の台座は、開放側を下向きにした樋状に形成され、前記車両の屋根左右両側に設けたルーフレールの長手方向所定範囲に上から被せた状態で載置可能又は前記ルーフレールの底面又は側面に形成した溝に係止しながら前記台座を前記ルーフレールに固定する固定手段により着脱自在に前記ルーフレールに固定可能なものとされ、前記一対のアームは、前記台座に重ねて閉じた状態で前記台座と一体になるとともに、前記アームの開度を角度固定手段で固定しながら複数の仰角にて前記ソーラーパネルを支持可能とされており、前記角度固定手段は、前記アーム基端側の軸着部分に設けられて前記アーム基端側の一部分を前記台座側に押圧又は/及び係止させることで前記開度を固定させる構造からなり、且つ、前記一対のアームを前記台座に重ねることで、前記アームと前記台座が棒状に一体となり全体として車両のルーフレールとして機能する、ことを特徴とするソーラーパネル架台。
- 前記角度固定手段は、前記アームを前記台座に軸着する軸着部分の軸線に中心軸線を一致するように螺入したネジ部材を備えており、前記ネジ部材を締め方向に回すことで、前記アーム基端側の一部分を前記台座側に押圧又は/及び係止して前記開度を固定させる、ことを特徴とする請求項1又は2に記載したソーラーパネル架台。
- 前記角度固定手段を設けた前記アームと前記台座の軸着部分には、前記アームと前記台座の間に前記アームを開き方向に付勢するバネ部材が介装されており、全開位置にない前記アームを固定しない状態では、前記アームが自動的に開動作を行う、ことを特徴とする請求項3に記載したソーラーパネル架台。
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ID=90418310
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2022
- 2022-09-16 JP JP2022147547A patent/JP2024042760A/ja active Pending
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