JP3170924U - 太陽電池パネル支持用架台 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量化可能で耐食性に優れ、かつ十分な剛性を有する太陽電池パネル支持用架台を提供することを目的とする。【解決手段】繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製で、かつ、互いに対向する対向面１６を有する、角筒材及び／又はチャンネル材からなる一又は二以上のＦＲＰ部材を備え、前記ＦＲＰ部材の少なくとも一部材において、その対向面１６の間に補強材５が設けられた構成とする。【選択図】図４

Description

本考案は、ビルの屋上等に設置され、太陽電池パネルを支持するための架台に関する。

従来、太陽電池パネルを支持するための架台としては、特許文献１に示すように、金属製のものが一般的に使用されていた。しかしながら、金属製の架台は、剛性が高く、強度に優れているものの、重量が重いために架台設置面への負荷が大きいという問題があった。また、海岸沿いの地域では塩害による金属の腐食が生じ、耐用年数が短くなるという問題が生じていた。

特開２００４−６５６６号公報

上記問題を解決するため、架台を塩害による腐食のおそれがない繊維強化プラスチック製とすることも考えられる。この場合、架台の構成部材としては、架台の軽量化を考慮すると、角筒材や、チャンネル材が使用される。しかしながら、構成部材として、繊維強化プラスチック製の角筒材や、チャンネル材（以下、ＦＲＰ部材という）を使用すると、耐食性及び軽量化の面で有利であるものの、剛性に関しては金属製の角筒材や、チャンネル材よりも小さくなる。

したがって、架台に長期間太陽電池パネルの荷重がかかった場合、ＦＲＰ部材が変形するおそれが生じていた。また、ＦＲＰ部材と、ＦＲＰ部材とは別に設けられた他の部材とを固定するために、ＦＲＰ部材において互いに対向する対向面を挟み込むように締結部材を設ける場合には、締結部材を締め込みすぎることによって対向面が変形したり、破損したりするおそれがあり、また、ＦＲＰ部材の変形により締結部材の締結力が経時的に弱くなるという問題があった。すなわち、繊維強化プラスチック製の架台は、金属製架台に比べて撓みやすい一方で、剛性を高めるために材料を厚肉化すると軽量化のメリットが小さくなるといった問題があった。

そこで、本考案は、軽量化可能で耐食性に優れ、かつ十分な剛性を有する太陽電池パネル支持用架台を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本考案に係る太陽電池パネル支持用架台（以下、支持用架台と略する）は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）製で、かつ、互いに対向する対向面を有する、角筒材及び／又はチャンネル材からなる一又は二以上のＦＲＰ部材を備え、前記ＦＲＰ部材の少なくとも一部材において、その対向面の間に補強材が設けられたことを特徴とする。

上記構成によれば、ＦＲＰ部材を補強することで架台としての剛性を向上させることができ、撓みを抑制することが可能となる。したがって、軽量化可能で耐食性に優れ、長期にわたり、太陽電池パネルを安定的に支持可能な架台を提供することができる。補強材はＦＲＰ部材の対向面の間に設けることにより、外観の変化を小さくしつつ、ＦＲＰ部材が撓むのを効果的に抑制することができる。補強材は、ＦＲＰ部材の任意の場所に設置することができ、さらに、ＦＲＰ部材の対向面の間に嵌合固定してもよいし、接着剤や固定部材等の適当な手段によって固定することも可能である。

支持用架台としては、たとえば、複数の縦桟と、これら縦桟上に太陽電池パネルを保持するために横架される横架材と、前記縦桟から垂設される脚部と、支持用架台を設置する被設置面に予め設けられ、脚部を取付けて固定する脚部取付部とを備えた構成を採用することができる。この場合、縦桟は、複数が間隔をおいて平行に設置され、その上に複数の横架材が横架される。縦桟は、水平方向に設置してもよいが、太陽高度に合わせてできる限り太陽光が太陽電池パネルに直角に当たるように、水平面に対して傾斜するように設置するのが好ましい。

本考案では、上記構成部材のうち少なくとも一部を、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）で構成する。ＦＲＰ製の構成部材のうち、互いに対向する対向面を有する、角筒材及び／又はチャンネル材がＦＲＰ部材とされる。互いに対向する対向面を有するチャンネル材（溝形材）としては、Ｃ型（コ字型）チャンネル材、Ｉ型チャンネル材又はＨ型チャンネル材等を挙げることができる。

支持用架台の全ての構成部材のうちの一又は二以上の部材をＦＲＰ部材から構成することができる。そして、そのＦＲＰ部材の少なくとも一部材に補強材を設ければよい。すなわち、各ＦＲＰ部材に要求される剛性に応じて補強が必要とされるＦＲＰ部材に補強材を設置すればよい。

また、上記構成に加えて、二以上のＦＲＰ部材同士又は前記ＦＲＰ部材と他の部材とを締結する締結部材とを備え、前記締結部材は、前記ＦＲＰ部材の少なくとも一部材において、その対向面を挟み込むように取り付けられ、前記補強材が前記締結部材の締結力による前記対向面の変形を規制するようにすることも可能である。

上記構成によれば、補強材によってＦＲＰ部材の剛性を高めるのみならず、締結部材の締め込みすぎによる対向面の変形を規制することができる。すなわち、補強材が締結部材のストッパーとして機能し、ＦＲＰ部材の破損を未然に防止するとともに、締結部材の締結力の経時的変化を抑制することが可能となる。従って、軽量化可能で耐食性に優れ、締結部材が緩みにくく、長期にわたり太陽電池パネルを安定的に支持可能な架台を提供することができる。

ここで、他の部材とは、ＦＲＰ部材以外の部材であって、ＦＲＰ部材に固定する部材を意味する。たとえば、ＦＲＰ製であってもアングル材のように対向面を有しない形状の部材や、対向面を有する、角筒材及び／又はチャンネル材であっても、ＦＲＰ製でなく金属製の部材などが他の部材となり得る。

締結部材をＦＲＰ部材に取付けるには、ＦＲＰ部材の少なくとも一部材において、その対向面の一面と対向面の他面とに貫通孔を形成し、締結部材を両方の貫通孔に挿通し、補強材を締結部材の近傍に配置するようにすればよい。すなわち、締結部材は両方の貫通孔に挿通した状態で対向面の両外側から締め込むようにする。このとき、締結部材によって挟み込まれたＦＲＰ部材の対向面は互いに近づく方向に撓もうとする。そこで、補強材を締結部材の近傍に配置することで、締結部材の締め込みすぎによる対向面の変形を規制し、これによってＦＲＰ部材の破損を未然に防止することが可能となる。

補強材としては、たとえば、ＦＲＰ部材の対向面の両面に形成された貫通孔をつなぐ筒状部材を用い、この筒状部材に締結部材を挿通させるようにすることができる。具体的な態様としては、筒状部材をＦＲＰ部材の対向面の両方の面に形成された貫通孔に挿通させる。すなわち、筒状部材の長さを対向面間の内寸よりも長くなるように形成する。筒状部材は、金属やＦＲＰのように剛性の高い材料で形成する。

上記構成によれば、締結部材を締め込みすぎたとしても、締結部材の両端が筒状部材に接触するとそれ以上のＦＲＰ部材の対向面の変形は規制される。すなわち、筒状部材がストッパーとして機能し、ＦＲＰ部材が過度に変形するのを未然に防止するとともに、締結部材の締結力の経時的変化を抑制することが可能となる。また、筒状部材は、対向面の両面に形成された貫通孔に締結部材を挿通させる際にガイドとしても機能するため、締結部材をスムーズにＦＲＰ部材にセットすることができる。上記筒状部材は、貫通孔の壁面に対して摩擦力や接着剤の接着力等により固着されることが好ましい。すなわち、筒状部材をＦＲＰ部材に対して一体的に固着することでＦＲＰ部材自体の剛性を高めることが可能となる。

ＦＲＰ部材の対向面の両面に形成された貫通孔をつなぐ筒状部材の別の態様としては、筒状部材の外径が貫通孔の内径よりも大きくなるように筒状部材を形成し、筒状部材を前記対向面に形成された貫通孔を囲むようにして前記対向面の間に嵌合するようにしてもよい。これにより、締結部材を締め込むことによって、ＦＲＰの対向面が互いに近づく方向に若干撓むため、筒状部材は対向面間に強固に固定される。その結果、筒状部材をＦＲＰ部材に対して一体的に固着することができ、ＦＲＰ部材自体の剛性を高めることが可能となる。さらに、筒状部材がストッパーとして機能するため、締結部材を締め込む際に、ＦＲＰ部材が破損するのを未然に防止することが可能となる。

さらに、補強材の別の態様として、ＦＲＰ部材の対向面の一面と対向面の他面とに形成した貫通孔の両方に締結部材を挿通し、補強材を締結部材の近傍の対向面の間に嵌合するようにしてもよい。上記構成によれば、締結部材を締め込むことによって、ＦＲＰの対向面が互いに近づく方向に若干撓む。したがって、上記と同様に、ＦＲＰ部材の剛性を高めることができるとともに、締結部材を締め込む際に、ＦＲＰ部材の破損を未然に防止することができる。なお、この場合、補強材の材質及び形状については、剛性を有し且つ対向面の間に嵌合可能な形状であれば特に制限はなく、たとえば、ブロック形状とすることができる。

以上の説明から明らかな通り、本考案によれば、繊維強化プラスチック製で、対向面を有する、角筒材及び／又はチャンネル材からなる一又は二以上のＦＲＰ部材を備え、前記ＦＲＰ部材の少なくとも一部材において、その対向面の間に補強材が設けられたため、軽量化可能で耐食性に優れ、かつ長期にわたって十分な剛性を有する支持用架台を提供することが可能となる。

本考案に係る支持用架台の実施形態を示す外観斜視図 上記架台の側面図 上記架台の正面図 縦桟の要部断面図 図２のA-A断面図 図２のB-B断面図 図４における補強材とは別の第二の態様を示す縦桟の要部断面図 補強材の第三の態様を示す縦桟の要部拡大図で一部を切り欠いて示す。 補強材の第四の態様を示す縦桟の要部拡大図で一部を切り欠いて示す。 補強材の第五の態様を示す縦桟の要部拡大図

以下、本考案の支持用架台を図面に基づいて説明する。図１は、本考案に係る支持用架台の実施形態を示す外観斜視図であり、図２は支持用架台の側面図を、図３は支持用架台の正面図をそれぞれ示す。

図１〜３に示すように、本実施形態における支持用架台は、構成部材として、２本の縦桟１，１と、縦桟１の下部に取付けられた脚部２と、縦桟１，１上に横架される横架材４とを備えており、横架材４上に太陽電池パネル３が載置される。なお、本実施形態の支持用架台は、被設置面に形成された脚部取付部１７に脚部２を取付けることによって固定される。上記構成部材は、軽量化を考慮してすべてＦＲＰによって形成されている。すなわち、全ての構成部材はＦＲＰ部材から構成されているが、一部の部材を金属製とすることも可能である。

縦桟１及び脚部２は、断面矩形形状の角筒材から構成されており、横架材４は、Ｃ型チャンネル材によって構成される。縦桟１，１は間隔をおいて平行に配置される。本実施形態では、縦桟１は２本用いられているが、これに限らず、たとえば、図１に示す縦桟１，１の間にさらに複数本の縦桟１を、間隔をおいて設置することも可能である。

縦桟１，１は、太陽電池パネル３が太陽光に対してできるだけ直角に近い角度になるように、水平面に対して傾斜するように設置される。支持用架台は、縦桟１の各面が上下左右に向くようにして組み立てられる。本実施形態では太陽電池パネル３は平面視で矩形状に形成される。

横架材４は、２本を一組として太陽電池パネル３の寸法に合わせて間隔をおいて配置される。一組の横架材４，４は、チャンネル材の開放面が側方を向くようにして縦桟１，１上に横架され、固定される。太陽電池パネル３の周縁部には、図８に示すように、枠部３ａが形成されている。そして、枠部３ａがボルト・ナット等の締結部材によって横架材４の上面に固定される。

本考案の支持用架台に用いるＦＲＰ製の角筒材やチャンネル材は、たとえば、ガラス繊維や炭素繊維に不飽和ポリエステル樹脂やエポキシ樹脂を含浸し、引抜き成形法によって連続成形することができる。

上述のごとく、本実施形態では、ＦＲＰ部材である縦桟１及び横架材４を、締結部材８（本実施形態ではボルト９及びナット１０）によって固定している。具体的には、図４に示すように、ＦＲＰ部材である縦桟の上面１ａと下面１ｂとが一対の対向面１６とされ、縦桟の上面１ａ及び縦桟の下面１ｂにボルトが挿通可能な貫通孔１１及び１２が形成される。貫通孔１１及び１２の位置関係については、両方の貫通孔の中心線が一直線上に重なるように形成される。また、横架材４の下面４ａにも貫通孔１５が設けられる。

そして、横架材の下面４ａと縦桟の上面１ａとが接した状態で、各貫通孔１５，１１及び１２にボルト９を挿通し、ボルト９の先端にナット１０を螺合させることによって、横架材４と対向面１６とを締結部材８に挟み込んで固定している。さらに、対向面１６の変形を規制する補強材５が締結部材８の近傍に配置される。補強材５は円筒状のＦＲＰ製の筒状部材からなり、これを貫通孔１１及び１２に挿通することで、両貫通孔をつなぐように設置される。従って、ボルト９は、実際には補強材５に挿通されている。これによって、ボルト９が、貫通孔１１及び１２を挿通するようにしている。

上記構成によれば、締結部材８を締め込みすぎたとしても、補強材５がストッパーとして機能するため、ＦＲＰ部材の対向面１６の変形は規制され、対向面１６の破損を未然に防止することができる。補強材の長さは、対向面１６の内寸よりも長ければよいが、対向面１６の外寸以下の長さになるように形成するのが好ましい。なお、本実施形態では、補強材５は、貫通孔１１及び１２の壁面に対して接着剤によって固着されている。

これにより、ＦＲＰ部材である縦桟の剛性をより高めることができる。また、支持用架台のなかには、太陽を追尾して縦桟１の角度や架台の向きを自動的に変えるものが知られているが、縦桟の剛性をより高めることで、縦桟１や支持用架台全体が移動する場合に不要の揺れや振動を抑えることが可能となる。

また、本実施形態では、縦桟１と脚部２とが、さらに、脚部２と脚部取付部１７とが、それぞれボルト９及びナット１０からなる締結部材８によって固定されている。以下、これらの部位の取付構造について説明する。なお、図５は、図２のＡ−Ａ断面図で縦桟１と脚部２との取付構造を示しており、図６は図２のＢ−Ｂ断面図で脚部２と脚部取付部１７との取付構造を示している。

縦桟１と脚部２との取付構造については、図５に示すように、縦桟１の下面１ｂには脚部２の上端部が嵌入可能な開口部１ｃが形成されている。そして、脚部２の上端部を縦桟１に形成した開口部１ｃに嵌入した状態で、縦桟１及び脚部２を支持用架台の左右方向に貫通する貫通孔が形成されており、その貫通孔にＦＲＰ製の円筒状部材である補強材５が嵌入される。

そして、補強材５にボルト９が挿通され、その状態でボルト９の先端にナット１０が螺合され、縦桟１と脚部２とを締結部材８に挟み込んで固定している。この場合、縦桟１及び脚部２のいずれのＦＲＰ部材の対向面にも貫通孔が形成される。すなわち、脚部の右側面２ａ及び脚部の左側面２ｂが一対の対向面となり、その外側に配された縦桟の右側面１ｄ及び縦桟の左側面１ｅも一対の対向面となる。

脚部２と脚部取付部１７との取付構造について、脚部取付部１７はＦＲＰ製で四角筒状に形成され、図６に示すように、脚部２が脚部取付部１７内に挿入可能とされている。そして、脚部２を脚部取付部１７に挿入した状態で、脚部取付部１７及び脚部２を支持用架台の左右方向に貫通する貫通孔が形成される。

すなわち、図５と同様に、脚部２及び脚部取付部１７のいずれのＦＰＲ部材の対向面にも貫通孔が形成され、その貫通孔にＦＲＰ製の円筒状部材である補強材５が嵌入される。そして、補強材５にボルト９が挿通され、その状態でボルト９の先端にナット１０が螺合され、脚部取付部１７と脚部２とを締結部材８に挟み込んで固定している。

補強材５の別の態様としては、図７に示すように、第一筒状体６及び第二筒状体７という二つの部材から構成することも可能である。本態様において、第一筒状体６の筒状部６ａは第二筒状体７の筒状部７ａよりも長くなるように形成される。各筒状部６ａ，７ａの一端側にはフランジ部６ｂ，７ｂが形成されており、各筒状部６ａ，７ａの他端側は筒状部７ａの径よりも筒状部６ａの径の方がひとまわり大きくなるように形成されている。これにより、筒状部７ａの他端に筒状部６ａの他端が嵌合可能とされている。

第一筒状体６は、筒状部６ａを貫通孔１２から挿入したときに、筒状部６ａの先端が貫通孔１１に達する長さとされる。そして、第一筒状体６を貫通孔１２から縦桟１内に挿入し、第一筒状体６の筒状部６ａ先端が貫通孔１１に嵌合した状態で、第二筒状体７を貫通孔１１に挿入する。これにより、第二筒状体７の筒状部７ａが第一筒状体６の筒状部６ａに嵌入され、筒状部６ａの先端がフランジ部７ｂに当接する。これにより筒状部材である補強材５の長さが一定に固定される。

締結部材８を構成するボルト９が、横架材４に形成された貫通孔１５と補強材５とに挿通される。そして、第二筒状体７から突出したボルト９の先端にナット１０を螺合させて締め込むことにより、横架材４が縦桟１上に固定される。

なお、補強材５は、縦桟１の上面１ａ及び下面１ｂにおいて固着されているのが好ましい。これにより縦桟１の剛性をより高めることが可能となる。具体的には、第一筒状体６と、貫通孔１１及び１２との間の摩擦力によって補強材５を固着することができるほか、接着剤の接着力等を利用することも可能である。

さらに、補強材５の別の態様としては、図８に示すように、例えばブロック形状とし、これをボルト１３及びナット１４からなる締結部材の近傍で、ＦＲＰ部材の対向面１６（ここでは縦桟１の上面１ａと下面１ｂとする）の間に嵌合するように設置することもできる。なお、補強材５を縦桟１の上面１ａと下面１ｂとの間に設置するには、縦桟１の側面に開口部を形成し、そこから補強材５を縦桟１内部に導入すればよい。

上記補強材５は中実とすることもできるが、補強材５の剛性が低下しない範囲で中空にしたり、内部を格子状あるいはハニカム状とすることも可能である。また、補強材５の外観形状としてはブロック形状のみならず、Ｈ型、Ｉ型等にすることも可能である。さらに、補強材５はＦＲＰ製とするのが好ましい。これにより、支持用架台の軽量化を一層図ることができる。

図８に示すように、ＦＲＰ部材の対向面１６の間に嵌合するタイプの補強材５は、接着剤やビス等によって別途固定することなく、締結部材８の締付力によってＦＲＰ部材に簡単かつ確実に固定することができ、ＦＲＰ部材の剛性をより高めることができる。

次に、図８における補強材５や横架材等のセッティング方法について説明する。先ず、横架材４を縦桟１の所定位置に配した状態で、横架材４と、ＦＲＰ部材の対向面１６としての縦桟の上面１ａ及び縦桟の下面１ｂとに形成した貫通孔（図示せず）に、横架材４側からボルト１３を挿通させる。そして、縦桟の下面１ｂから突出したボルト１３の先端にナット１４を螺合させる。本態様においては、ボルト１３及びナット１４が締結部材とされる。ナット１４を締め込むことにより、横架材４と縦桟１とを挟み込んで横架材４を縦桟１に固定することができる。

上記補強材５を使用する場合、締結部材を緩めた状態で、締結部材の近傍で、補強材５をＦＲＰ部材の対向面１６（縦桟の上面１ａと縦桟の下面１ｂ）の間に嵌合させる。その後に、締結部材を締め込むことにより、横架材４が縦桟１に固定されると共に、締結部材の締結力によって縦桟１が若干内側に撓むことで補強材５が縦桟の上面１ａと下面１ｂとの間に強固に固定される。これにより、ＦＲＰ部材である縦桟１の剛性をより高くすることが可能となる。それとともに、補強材５は、ストッパーとして機能するため、締結部材を締め込む際に、縦桟１が過度に変形して破損するのを未然に防止することが可能となる。

上記態様においては、補強材５はブロック形状とされているがこれに限らず、前述のごとく、種々の形状とすることができる。また、最初に図４で示した補強材５と同じ筒状とし、ボルト１３を囲むように配置することもできる。この場合、図９に示すように、補強材５の外径を縦桟の上面１ａと下面１ｂに形成された貫通孔の内径よりも大径の筒状に形成する。そして、縦桟の上面１ａと下面１ｂに形成された貫通孔を囲むようにして補強材５を縦桟の上面１ａと下面１ｂとの間に嵌合させる。そして、ボルト１３を補強材５に挿通させる。その後は、上記と同様、縦桟の下面１ｂから突出したボルト１３の先端にナット１４を螺合させて締め込めばよい。

以上、締結部材８の近傍に補強材５を設置する場合の態様について種々説明したが、これに限らず、補強材５をＦＲＰ部材の任意の場所で対向面の間に設置することも可能である。たとえば、図１０に示すように、ＦＲＰ部材である縦桟１の上面１ａと下面１ｂを対向面とし、この間にブロック形状の補強材５を設置することができる。これにより、縦桟１の上下方向の変形を規制することができ、その結果、特に縦桟１の上下方向の剛性を高めることができる。このとき、補強材５と縦桟の上面１ａ、及び、補強材５と縦桟の下面１ｂとを接着剤やビス等によって固定すれば、縦桟１の剛性をより高めることができる点で好ましい。

本実施形態では、縦桟１及び脚部２として断面矩形形状のＦＲＰ製角筒材を用いているがこれに限らず、他の断面形状の角筒材を使用することもできるし、また、Ｃ型チャンネル材、Ｉ型チャンネル材又はＨ型チャンネル材等の対向面を有するチャンネル材を用いることも可能である。縦桟１にチャンネル材を用いる場合には、開放面が側方（左右方向）を向くように配置し、上面及び下面を対向面としてその間に補強材５を設置すれば、縦桟１の剛性をより高めることができる点で好ましい。

１ 縦桟
２ 脚部
３ 太陽電池パネル
４ 横架材
５ 補強材
６ 第一筒状体
７ 第二筒状体
８ 締結部材
９、１３ ボルト
１０、１４ ナット
１１、１２、１５ 貫通孔
１６ ＦＲＰ部材の対向面
１７ 脚部取付部

Claims (7)

1. 繊維強化プラスチック製で、かつ、互いに対向する対向面を有する、角筒材及び／又はチャンネル材からなる一又は二以上のＦＲＰ部材を備え、前記ＦＲＰ部材の少なくとも一部材において、その対向面の間に補強材が設けられたことを特徴とする太陽電池パネル支持用架台。
2. 二以上のＦＲＰ部材同士又は前記ＦＲＰ部材と他の部材とを締結する締結部材とを備え、前記締結部材は、前記ＦＲＰ部材の少なくとも一部材において、その対向面を挟み込むように取り付けられ、前記補強材が前記締結部材の締結力による前記対向面の変形を規制することを特徴とする請求項１記載の太陽電池パネル支持用架台。
3. 前記対向面の一面と対向面の他面とに貫通孔が形成され、前記締結部材が、前記両方の貫通孔に挿通され、前記補強材が前記締結部材の近傍に配置されたことを特徴とする請求項２記載の太陽電池パネル支持用架台。
4. 前記補強材として、前記両方の貫通孔をつなぐ筒状部材が設けられ、前記筒状部材に前記締結部材が挿通されたことを特徴とする請求項３記載の太陽電池パネル支持用架台。
5. 前記筒状部材が、前記両方の貫通孔に挿通されたことを特徴とする請求項４記載の太陽電池パネル支持用架台。
6. 前記筒状部材の外径が前記貫通孔の内径よりも大きくなるように形成され、前記筒状部材が前記対向面に形成された貫通孔を囲むようにして前記対向面の間に嵌合されたことを特徴とする請求項４記載の太陽電池パネル支持用架台。
7. 前記補強材が、前記対向面の間に嵌合されたことを特徴とする請求項３記載の太陽電池パネル支持用架台。

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