JP3155587U

JP3155587U - 太陽電池装置用架台

Info

Publication number: JP3155587U
Application number: JP2009003690U
Authority: JP
Inventors: 靖夫山下
Original assignee: 靖夫山下
Priority date: 2009-04-10
Filing date: 2009-04-10
Publication date: 2009-11-26
Anticipated expiration: 2019-04-10

Abstract

【課題】太陽電池モジュールを建物へ簡易に取り付け、固定する架台を提供する。【解決手段】１対の三角構造（トラス構造）を持つアルミフレームを連結させる事により構成され、強度のある構造を持つ太陽電池装置用架台は、ベランダ腰壁４上端面でその重力方向加重を支持し、ベランダ腰壁４を内外より複数の調整ボルト（アジャスター）により挟み込み締め付ける事で、簡易、安定に取り付けが可能、長期間の使用に耐える。かつ、太陽電池装置のコスト低下と装置購入初期投資回収期間の短縮および経済性を促進させる。さらに、太陽電池モジュール１の取り付けをベランダ内より可能とする事で、安全な装置組み立てが可能である。【選択図】図１

Description

考案の詳細な説明

本考案は、太陽電池モジュールを建物へ簡易に取り付け、固定する架台に関する。

近年、クリーンエネルギーとして世界的にも国内的にも太陽光発電が政策として推進され、一戸建て住宅に取り付けられ始めているが、それは専ら屋根に取り付け、逆潮流により売電することで太陽電池初期投資を回収している。太陽電池モジュール自体の価格は年々低下するも、その屋根への取り付けのコストの占める割合は増加傾向にあり、それが太陽電池初期投資の回収期間の短縮を妨げている。

２０年以上の長期間にわたりその安全な運転のためには、太陽電池モジュールの安全な取り付けは欠かせない。そのため、一戸建て住宅の屋根に簡易的、安全に取り付けられる工法へ改善されてはいるが、必ずしもそれはコスト低下には繋がっていない。

一般家庭での電力消費に見合うものとして、その太陽電池容量は３ｋＷから５ｋＷ程度の太陽電池システムが販売の主流であるが、その価格は２００万円から３５０万円で簡単に購入できる価格レベルでもなく、その設備投資の回収期間も各種補助金を利用しても２０年以上である。

一方、そこまで資金を掛けずにより短期間で投資回収が出来る場合、もしくは、一戸建て住宅の様な設置スペースとしての屋根がないマンションや集合住宅に適した太陽電池装置が供された場合に対する太陽電池導入の潜在的需要は多い。

現状において、一戸建て住宅、マンション、もしくは集合住宅におけるベランダや屋上等を利用した太陽光発電は小規模（１００Ｗ程度以下）で独立型システムが主である。その設置も、特別な工事が必要であったり、そのスペースを占拠するものであったり、室内に照射される太陽光を遮る物であったり、固定が十分なされていない物や、長期間の使用には十分な強度に不安がある物である。
特開２００２−１１１０３３号公報

考案が解決しようとする課題

前記先行技術においては重力方向の荷重を主としてアルミパイプのばね力で押し付けられたゴムと壁面の摩擦力により支えている。場合により、接触面の少ない手摺部や、ベランダ内部に延長した支持材端部にその重力の一部を担わせる。取り付けられた太陽電池モジュールが小型、軽量である場合（太陽電池出力１００Ｗ程度以下、重量１０ｋｇ以下）でさえ、太陽電池の動作可能な長期間（２０年以上）に亘る重力、風力、振動に十分耐えるとは言いがたい。さらに、大型の太陽電池モジュール（太陽電池出力１５０Ｗ程度以上、重量１５ｋｇ以上）を取り付けた場合にはその構造と固定方法の強度は十分ではない。

また、一般にベランダ腰壁頂部の手摺部分に負荷を掛ける事は強度上安全とは言えない。さらに、手摺部は通常他の利用に供されており（寝具の天日干等）、手摺部上部を跨る取り付けは避けるべきである。

ベランダ内部に設置する方法は、その取り付けや、作業上での安全面において利点はあるものの、設置スペースを占拠するため、他の利用を妨げる事になるため不都合で、かつ、通行上、防災上支障がある。また、室内に入り込む太陽光をその太陽電池装置により遮蔽する事にもなり太陽光の有効利用とは言い難い。

現在、住宅用太陽電池装置の主流である屋根取り付け型は、専ら一戸建て住宅屋根部に取り付けられているが、太陽電池モジュール自体の価格は年々低下するも、その屋根への取り付けコストの、システム価格に占める割合は増加傾向にあり、逆潮流により売電することで太陽電池初期投資を回収しているが、屋根への取り付けコスト（設計費、材料費、作業費等）が太陽電池初期投資の回収期間短縮を妨げている。２０年以上の長期間にわたりその安全な運転のためには、太陽電池モジュールの安全な取り付けは欠かせない。そのため、一戸建て住宅の屋根へ簡易的かつ安全に取り付けられる工法へ改善されているが、必ずしもそれはコスト低下には繋がっていない。高所作業であることから、その安全対策（足場の設置、重機の利用）のため、かつ、屋根形状、屋根材も様々なタイプや種類がありそれに対応する専門的な作業や屋根材を直接加工（穴あけ、部材取り付け）する作業であるため、専門業者複数を要する事も高コストの原因であろう。この様に、太陽電池装置システム価格中、比重の大きい取り付けコストは今後の太陽電池装置利用拡大に対する課題である。

課題を解決するための手段

本考案は上記の課題を解決するために為されたものであり、太陽電池装置用架台の構成は以下の通りである。

即ち、本考案の太陽電池装置用架台は、ベランダ腰壁の内外から挟み込む事で固定される。アルミフレームは、ベランダ腰壁と手摺の間を通し、ベランダ内外部に取り付けられ、ベランダ外部に太陽電池モジュールが鉛直面から任意の角度、例えば、３０度傾かせて取り付ける構造となっている。

ベランダ腰壁への固定方法は、２本のアルミ平棒の両端にねじ止めされた４本のアルミチャンネルそれぞれに、対向する方向に取り付けられた２本づつのアジャスターボルト計８本を、ベランダ腰壁を挟み付ける方向に締め付け固定する。重力方向の荷重は、ベランダ腰壁の上端面にゴム等の緩衝材を介して乗せられた２本のアルミ平棒にて支えられる。アジャスターボルト端部には緩衝材としてゴム等が取り付けられておりベランダ腰壁表面を傷つけず、さらに、固定を安定化させる。

ベランダ腰壁頂部に手摺がある場合、この太陽電池装置用架台を、１本のアルミ平棒の両端にねじ止めされた長短２本のアルミチャンネルの内、その長いアルミチャンネルにボルト固定されたアルミ部材（横フレーム）２本により連結された、三角構造を持つ一対の支持フレームに分離し、その一方をベランダ腰壁頂部と手摺の間を通す。もう一方の支持フレームを同様にベランダ腰壁頂部と手摺の間を通す。その後２つの支持フレーム間を２本のアルミ部材（横フレーム）で連結させる事で、強度の増加した太陽電池装置用架台が完成する。

２つの支持フレーム間を連結させる２本のアルミ部材（横フレーム）の取り付けは、片方の支持フレームがベランダ腰壁と手摺を通過した時点で、予めそのアルミ部材（横フレーム）とブラケットを仮取り付けしておき、その後、もう一方の支持フレームをベランダ腰壁と手摺を通過させた時点で、それら２つの支持フレームは２本のアルミ部材（横フレーム）により固定される。

太陽電池装置用架台が所定の位置に固定された後、太陽電池モジュールは上方より溝付きアルミフレームの溝にナットを入れて、その溝付きアルミフレームに沿って下方向に滑らせながら移動させる。溝付きアルミフレームの下端部にボルト固定されたアルミアングルのストッパーまで移動後、太陽電池モジュール上部固定ボルト２個を締める事で太陽電池モジュールを太陽電池装置用架台に固定する。

延長電気配線２本を、予め、アルミ平棒とゴムカバー間の開いたスペースに通しておき、太陽電池モジュールが太陽電池装置用架台に固定された後、太陽電池出力配線２本のコネクターと延長電気配線２本のコネクターは結線される。延長配線のもう一方の端は充放電コントローラーを経由して蓄電池に、もしくはインバーター（パワーコンディショナー）に直接配線される。

この様な構造と組み立て、固定手順によれば、ベランダ内側の作業だけで設置固定作業を完了でき、特別なベランダへの穴明け、加工、据付け工事は不要である。これらの作業は、専門業者複数を要せず、簡単な組み立て作業経験者単独にて可能である。また、太陽電池モジュールのメンテナンス、修理、交換等も容易である。さらに、この太陽電池装置用架台の組み立て手順を逆に辿れば、取り外し、位置の変更、太陽電池モジュールを追加し出力容量アップ等も容易に行える。この様な、特別な工事の要らない、ベランダでの簡易な一人作業による取り付けが可能となる事で、コストの削減がなされる。

アルミフレームに十分な強度を持たせるために、構造材の断

ラケットで補強を行った。また、ベランダ腰壁への挟み付け固定を複数のアジャスターを使用する事で強化、さらに、ベランダ外部のアジャスター位置をベランダ内部のアジャスター位置の中間点とする事で安定した挟み付けがなされる。これらにより、２０ｋｇ以上の太陽電池モジュールを２０年以上の長期間に亘り安定に保持する事が可能である。場合により、内外のアジャスターの内一方、特にベランダ外側のアジャスターは調整不要で、適当な寸法のゴム等の緩衝材で代用が可能である。

ベランダスペースに対して、ベランダ腰壁上部を一部１００ｍｍ程度内側に出っ張るだけで、設置前の通常のベランダ使用に干渉することは少なく、洗濯物を吊り下げたり手摺上での布団天日乾し等の邪魔にならない。通行上の安全性、防災上（災害の際の避難経路）にも問題とならない。かつ、室内に入り込む太陽光を遮ることも無く、それまでに使用されていなかった太陽光の有効活用となっている。

太陽電池により得られた電力を逆潮流により売電するシステムでは、その売電収入と買電支出の減少により太陽電池初期投資を回収しているが、屋根への取り付けコスト（設計費、材料費、作業費等）が、太陽電池初期投資の回収期間短縮を妨げていた。しかし、本考案では、ベランダ内部での簡単な一人作業による設置が可能なため専門的技術を必要とせず、安全のための足場設置や重機の使用は不要である事や、作業者が作業出来るスペースがあり挟み付け固定が可能な壁がある所ならばどこでも取り付けられるため汎用性がある構造で、屋根形状や屋根材の様々なタイプに対応した新たな設計やそれに基づく架台製作、取り付け作業（屋根材への直接穴あけ加工や、部材の取り付け）が不要となる。そのため、太陽電池装置の取り付けに掛かる費用は抑えられ、特に、太陽電池により得られた電力を逆潮流により売電するシステムにおいては太陽電池初期投資の回収期間が短縮される。

考案の効果

ラケットで補強を行った。また、ベランダ腰壁への挟み付け固定を複数のアジャスターを使用する事で強化、さらに、ベランダ外部のアジャスター位置をベランダ内部のアジャスター位置の中間点とする事で安定した挟み付けがなされる。これらにより、２０ｋｇ以上の太陽電池モジュールを、太陽電池が動作するであろう２０年以上の長期間に亘り安定に保持する事が可能である。

設置前の通常のベランダ使用に干渉することは少なく、洗濯物を吊り下げたり手摺上での布団天日乾し等の邪魔にならない。ベランダ通行上の安全性、防災上（災害の際の避難経路）にも問題とならない。かつ、室内に入り込む太陽光を遮ることも無く、それまでに使用されていなかった太陽光の有効活用となっている。

ベランダへの穴明け、加工、据付け工事は不要である。この設置作業は、専門業者複数を要せず、簡単な組み立て作業経験者単独にて可能である。また、太陽電池モジュールのメンテナンス、修理、交換、移動、追加等も容易である。同一設計による製作と、簡易かつ安全で汎用性のある取り付け方法により設計、製作、設置費用が抑えられる。

１００Ｗ程度より、設置に適した場所があるならば１０００Ｗ程度以上にまで、予算と設置場所に合わせた導入と拡張が可能であり、さらにその導入費用の回収期間は屋根設置型より短い。

以下、図面に基づいて、本考案の実施形態を説明する。

本考案の太陽電池装置用架台をベランダに設置固定後、太陽電池モジュールを取り付けた状態の斜視図を図１に、太陽電池モジュール１の取り付けられる直前の、太陽電池装置用架台２を設置固定した実施形態を示す斜視図を図２に、太陽電池装置用架台２を設置固定した実施形態を示す横断面図を図３に示す。

太陽電池モジュール１は、ストッパーアングル３により位置決めされて太陽電池装置用架台２上にボルト固定されている。太陽電池装置用架台２は、ベランダ腰壁４と手摺５の間を通したアルミ平棒部緩衝用ゴム６中のアルミ平棒７を介したアルミチャンネル８，９に取り付けられた、複数のアジャスター１０により、ベランダ腰壁４を挟み付け固定される。重力方向の荷重はベランダ腰壁４の上部にてアルミ平棒部緩衝用ゴム６を介しアルミ平棒７にて支えられる。

太陽電池装置用架台２は、それを構成するアルミ部材がその連結部においてブラケット１１，１２にて補強されており、２０ｋｇ以上の太陽電池モジュールを長期間に亘り安定に支持する。

本考案の太陽電池装置用架台の組み立て方法を説明する。図４（ａ）に示す様に、太陽電池装置用架台２の一方の支持フレーム１３を手摺５とベランダ腰壁４の間を通す。その後、図４（ｂ）に示す様に、支持フレーム１３を９０°捻ることにより支持フレーム１３はベランダ腰壁４を跨ぐ位置に設置出来る。尚、図４（ａ）の位置にある状態でブラケット１２と横フレーム１５を仮接続しておく。かつ、アジャスター１０のうち腰壁外部からの挟み込み用の４ヶは予め調整し、２本の出力配線延長ケーブル２０をアルミ平棒部緩衝用ゴム６とアルミ平棒７の隙間に予め通しておく。

もう一方の支持フレーム１４も同様に設置する。ただし、横フレーム１５の仮接続、出力配線延長ケーブルの通線は不要である。次に、２本の支持フレーム１３，１４を２本の横フレーム１５により接続、ボルトにて固定する。その後、アジャスター１０のうち腰壁内部からの挟み込み用の４ヶを調整しベランダ腰壁４を挟み込み固定する。

太陽電池装置用架台２をベランダ腰壁４へ固定終了後、図５に示される様に、４組のボルトとナット１６の取り付けられた太陽電池モジュール１を溝付きアルミフレーム１７の溝にボルトとナット１６の下部２個のナットを挿入し、溝付きアルミフレーム１７の下部に取り付けられたストッパーアングル３に当るまで下方向に滑らせる。その後、ボルトとナット１６の上部２組を締める事で太陽電池装置用架台２に太陽電池モジュール１が固定される。

図６に出力配線部分が示され、図６（ａ）は太陽電池モジュール１正面より見た図、図６（ｂ）はその断面図である。太陽電池モジュール１裏面のジャンクションボックス１８から出ている２本の出力配線１９を予めアルミ平棒部緩衝用ゴム６に通しておいた延長ケーブル２０にコネクター２１で２本とも接続する。延長ケーブル２０はその反対側でチャージコントローラーを介して蓄電池へ、もしくはインバーター（パワコントローラー）に直接接続される。

本考案は太陽電池装置用架台に関し、低コストでの汎用性と拡張性を特徴とするものであり、一戸建て住宅に限らず、集合住宅、マンションにおける屋上やベランダへの適用の可能性がある。さらに、公共施設、産業用ビルにも適用が期待できる。

本考案に係わる太陽電池装置用架台２を設置固定後、太陽電池モジュールを取り付けた状態の実施形態を示す斜視図。本考案に係わる太陽電池装置用架台２を設置固定した実施形態を示す斜視図。本考案に係わる太陽電池装置用架台２を設置固定した実施形態を示す横断面図。本考案に係わる太陽電池装置用架台２の一方の支持フレームを手摺と腰壁間を通している様子を示す斜視図。本考案に係わる太陽電池装置用架台２に太陽電池モジュールを取り付ける様子の横断面図。本考案に係わる太陽電池装置用架台２における、配線取り回しの説明図。

１太陽電池モジュール
２太陽電池装置用架台
３ストッパーアングル
４ベランダ腰壁
５手摺
６アルミ平棒部緩衝用ゴム
７アルミ平棒
８，９アルミチャンネル
１０アジャスター
１１、１２ブラケット
１３、１４支持フレーム
１５横フレーム
１６ボルトとナット
１７溝付きアルミフレーム
１８ジャンクションボックス
１９出力配線
２０延長ケーブル
２１コネクター

Claims

ベランダ腰壁を挟み付け固定する太陽電池装置において、三角構造（トラス構造）を持つ１対のアルミフレームを、２本のアルミチャンネルにて連結させた構造の太陽電池装置用架台。
前記太陽電池装置において、その重力方向の荷重をベランダ腰壁上端面で受け、ベランダ腰壁への挟み付け、締め付けを複数の緩衝材付き調整ボルト（アジャスター）で行う事を特徴とする太陽電池装置用架台。
１対のアルミフレームを用いて組み立て、ボルトで連結させた構造とする事で、ベランダ腰壁と手摺の間を通した設置が可能である太陽電池装置用架台。
太陽電池モジュールを取り付ける際、取り付けられるアルミフレームの溝部に太陽電池モジュールに取り付けられたナット部を挿入し、その溝に沿って所定の位置までスライドさせて、ベランダ内部からのみの作業により、太陽電池モジュールの固定を可能とした太陽電池装置用架台。