JP3212584U - 太陽電池モジュールの支持架台 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量であって運搬・設置が容易であるほか、低コストで容易に製造され、しかも建物屋上の防水層を損傷させない等の利点を有する太陽電池モジュールの支持架台を提供する。【解決手段】支持架台１・２・３は、ベース板１１と、そのベース板上に取り付けられた１本または２本の支柱１２・１３と、太陽電池モジュールの端部を上記支柱上に固定するためのクランプ用具とからなり、上記ベース板１１が、上記支柱１２・１３が取り付けられた部分のほかに、ウェイトブロック（重し）が載せられる部分を有する。【選択図】図１

Description

本考案は、太陽電池モジュール（太陽光発電パネル）をビルの屋上等の陸屋根や屋外の平坦地に設置するための支持架台に関するものである。

太陽電池モジュールを陸屋根や平坦地に設置するための支持架台として、図７のような構造のものが一般に使用されている。すなわち、ベースプレートと、その上に立てられた４本の支柱と、それら支柱の上に連結され、太陽電池モジュールの縁部に接するよう枠組みされた四角形状の支持フレームとを有する金属製の支持架台である。各支柱の高さを設定することにより支持フレームに角度を付け、太陽電池モジュールに適切な傾斜をもたせている。なお、図７は、下記の特許文献１に記載されたものである。

実用新案登録第３２０４３４８号公報

図７の支持架台は、下記のような点では優れているとはいえない。すなわち、
イ） ベースプレートと支柱、支持フレームが溶接やボルトナット等で一体にされているため、かなりの重量がある。したがって、屋上等に設置しようとしても、建築物（の強度）によっては設置できないケースが少なくない。また、屋上等への運搬および設置も容易ではない。
ロ） 溶接による構造物であるため、製造コストが高くなりがちである。溶接の際の熱によって各部に歪みが生じやすいため、屋上等の平坦面上にフラットに設置される架台を製造することは必ずしも容易でないからである。
ハ） 軽量化するために図７中のベースプレートを省略し、支柱の下部をアンカーボルト等によって屋上部分に固定することも考えられるが、その場合には、屋上部分の防水層が傷付いて雨漏り等の原因となる恐れがある。

本考案は、上記の点を解決すべく、軽量であって運搬・設置が容易であるほか、低コストで容易に製造され、しかも建物屋上の防水層を損傷させない等の利点を有する太陽電池モジュールの支持架台を提供するものである。

考案による太陽電池モジュールの支持架台は、ベース板と、そのベース板上に取り付けられた１本または２本の支柱と、太陽電池モジュールの端部を上記支柱上に固定するためのクランプ用具とからなり、上記ベース板が、上記支柱が取り付けられた部分のほか、ウェイトブロック（重し）が載せられる部分を有することを特徴とする。
図１（ａ）（ｂ）（ｃ）の各図および図４（ａ）（ｂ）（ｃ）の各図に、この考案の支持架台を例示している。各図の支持架台において、ベース板は、支柱を取り付けるに必要な長さを超える長さを有しており、支柱が取り付けられた以外の部分に、図３・図６に示すようにウェイトブロックを載せることができる。そして考案の支持架台は、１枚の太陽電池モジュールを、複数の支持架台における支柱上にクランプ用具を用いて固定することにより支持することができる。

考案の上記支持架台には、つぎのような利点がある。
a) 図７の例とは異なり、太陽電池モジュールの縁部に接する四角形状の支持フレームを有しておらず、また支柱を１本〜２本しか有しないので、低コストで製造され得るほか軽量であり、したがって屋上等へ運搬して設置することがきわめて容易である。
b) ベース板の上にウェイトブロックを置くことによって、支持架台とそれに支持された太陽電池モジュールの設置位置を不動にする。アンカーボルト等によってベース板を屋上部分等に固定するのではないため、屋上の防水層を傷付けて雨漏りを引き起こすような不都合を生じない。

上記考案の支持架台については、
i) 太陽電池モジュールの前方部分を支持するために上記支柱として低高度の（下記高高度のものよりも背が低い）ものを有する前方用の支持架台と、太陽電池モジュールの後方部分を支持するために上記支柱として高高度の（上記低高度のものよりも背が高い）ものを有する後方用の支持架台とがセット（一組）にされ、または、
ii) それら前方用の支持架台と後方用の支持架台と、さらに、上記した高高度の支柱および低高度の支柱を前後に間隔をおいてともに有する中間位置用の支持架台とがセット（同）にされていると、好ましい。
図１および図４の例はいずれも、上記ii)のとおり三種類の支持架台をセットにしたものである。図１・図４の各（ａ）に示すものが前方用の支持架台１・２１、各（ｂ）に示すものが中間位置用の支持架台２・２２、そして各（ｃ）に示すものが後方用の支持架台３・２３である。

上記ii)のとおり三種類の支持架台をセットにしたものであれば、図３または図６のように、前後（「前後」とは、図３・図６における左右の方向すなわち概ね南北に沿った向きをいう）に２列以上の太陽電池モジュールＰを並べて支持する場合に好都合である。図３・図６のように、前方用の支持架台１・２１を最も南寄りの太陽電池モジュールＰの南側の端部位置に置き、支持架台３・２３を最も北寄りの太陽電池モジュールＰの北側の端部位置に置くとともに、前後に隣接する太陽電池モジュールＰ同士の間に中間位置用の支持架台２・２２を置くと、すべての太陽電池モジュールＰを、太陽光を受けやすいよう適切に傾斜させて設置できるからである。
なお、上記i)のとおり二種類の支持架台をセットにすることは、前後方向に１列だけ太陽電池モジュールを設置する場合に適している。１列のみであって太陽電池モジュールが前後に隣接することがない場合には、中間位置用の支持架台は使用する必要がないからである。

とくに、上記ベース板が、太陽電池モジュールの前後方向に上記支柱をスライドさせて固定することが可能なレールまたは溝を有しているとよい。
図１および図４に例示する各支持架台のベース板も、そのように支柱をスライドさせ固定することが可能なレール部分を有しており、図２（ｄ）および図５（ｄ）に各ベース板の横断面を例示している。
ベース板が上記のようなものであるなら、太陽電池モジュールの設置現場において、レールや溝に沿って上記各支柱をスライドさせることにより、各支柱の位置を調整することが容易である。調整が終わると、その位置でベース板上に支柱を固定する。

上記ベース板と上記支柱とが、押出成形されたアルミ合金製の中空材であると有利である。
図１・図２および図４・図５に示す例では、ベース板と支柱は、いずれも押出成形されたアルミ合金製の中空材で形成されている。
アルミ合金製の中空材であれば、軽量であって取扱いが容易であるうえ、錆びにくい。またそれが押出成形されたものであるなら、横断面の形状・寸法が均一であるため、適切な長さで切断して使用することにより、寸法や形状について正確な支持架台が低コストで容易に構成されるという利点がある。

また、上記ベース板と上記支柱とが、押出成形されたアルミ合金製の中空材であるとともに、上記高高度の支柱が、別部品である上部と下部とが連結されたものであると、さらに好ましい。
図４・図５に示す高高度の支柱３３は、押出成形されたアルミ合金製の中空材でできているほか、別部品である上部３３Ａと下部３３Ｂとが連結されたものでもある。
そのように構成すると、押出成形されたアルミ合金製の中空材を使用することによる利点に加えて、つぎのような利点がある。すなわち、1)高高度の支柱（の素材）が、上部と下部とに分けて押出成形することにより製造できるため、大きな横断面をもつ一体の押出成形品を製造する場合よりも低コストで容易に製造され得る。また、2)高高度であって寸法の大きな支柱が、分割された状態で現場へ搬入できることから、梱包や運搬等の取扱いが容易になる。

上記の支柱または上記のクランプ用具が、太陽電池モジュールを水平面に対して５°〜１０°のいずれかの角度に固定できるよう形状および寸法を定められていると、とくに好ましい。
図１〜図３に示す例は、水平面に対して５°の角度に太陽電池モジュールを固定するものであり、図４〜図６の例は、水平面に対して１０°の角度に太陽電池モジュールを固定するものである。そのため、図２・図５のように支柱１２・１３・３２・３３の各上部には、水平面に対して５°または１０°の傾斜角をもつ平面部分Ｋが形成されている。図２・図５に例示するクランプ用具１４により、太陽電池モジュールの端部をその平面部分Ｋに押し付けて固定するわけである。なお、１枚の太陽電池モジュールを支える前後の支柱間の間隔は、当該モジュールの角度に合わせて定める必要がある。

上記中間位置用の支持架台における高高度の支柱と低高度の支柱との間の前後間隔は、前者の支柱にて支持される太陽電池モジュールの影が、後者の支柱にて支持される太陽電池モジュール上に及ばないように定められるのがよい。
中間位置用の支持架台は、図１における符号２の架台、および図４における符号２２の架台をさす。高高度の支柱１３・３３が、前方すなわち南側の太陽電池モジュールを支持し、低高度の支柱１２・３２が後方すなわち北側の太陽電池モジュールを支持する。前者の太陽電池モジュールの影が後者の太陽電池モジュールの上にかかると、後者のモジュールによる発電量が低下する。そのため、上記前後の支柱の間隔を適切に確保する必要がある。水平面に対して１０°の傾斜角で太陽電池モジュールを支持する場合には、太陽電池モジュールの後端部が高く支持されるため、１０°未満の傾斜角で支持する場合よりも、中間位置用の支持架台における上記支柱間の前後間隔を広くとることになる。

考案による太陽電池モジュールの支持架台にはつぎのような効果がある。すなわち、
a) 製造コストが低いうえ、軽量であるために屋上等へ運搬して設置することがきわめて容易に行える。
b) ベース板の上にウェイトブロックを置くことによって設置位置を安定させるため、屋上の防水層を傷付けて雨漏りを引き起こすような不都合を生じない。

考案の一例であり、太陽電池モジュールを５°の傾斜角で支持するためのセットとして使用する支持架台を示す斜視図である。図１（ａ）（ｂ）（ｃ）のそれぞれは、そのセットに含まれる前方用支持架台１、中間位置用支持架台２、および後方用支持架台３を示している。 図１の各支持架台に用いられる部品に関する詳細図であり、図２（ａ）は支柱１２の横断面図、同（ｂ）は支柱１３の横断面図、同（ｃ）はクランプ用具１４の詳細図、同（ｄ）はベース板１１の横断面図である。 太陽電池モジュールＰを、図１・図２の支持架台１・２・３を用いて平坦部に多数枚設置した状態を示す図面であり、図３（ａ）は平面図、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は正面図（北側から見た図）である。 考案の他の例であり、太陽電池モジュールを１０°の傾斜角で支持するためのセットとして使用する支持架台を示す斜視図である。図４（ａ）（ｂ）（ｃ）のそれぞれは、そのセットに含まれる前方用支持架台２１、中間位置用支持架台２２、および後方用支持架台２３を示している。 図４の各支持架台に用いられる部品に関する詳細図であり、図５（ａ）は支柱３２の横断面図、同（ｂ）は支柱３３の横断面図、同（ｃ）はクランプ用具１４の詳細図、同（ｄ）はベース板３１Ａ・３１Ｂの横断面図である。 太陽電池モジュールＰを、図４・図５の支持架台２１・２２・２３を用いて平坦部に多数枚設置した状態を示す図面であり、図６（ａ）は平面図、同（ｂ）は側面図、同（ｃ）は正面図（北側から見た図）である。 太陽電池モジュール用の従来の支持架台を示す斜視図である。

以下、図面を用いて本考案の実施例を説明する。
まず、図１〜図３に、太陽電池モジュールＰ（図３を参照。以下、モジュールＰと称する）を水平面に対して上面を５°の傾斜角にして（北側を高くして）支持するための支持架台のセットとその使用態様を示す。

図１は、上記のとおり５°の傾斜でモジュールＰを支持するためのセットとなる３種の支持架台１・２・３を示す斜視図である。支持架台１は、モジュールＰの前方端部（南側の端部）のみを支持する前方用の支持架台である。支持架台２は、モジュールＰの後方部分（北側の端部）を支持するとともに、その北隣のモジュールＰの前方部分を支持する中間位置用の支持架台。そして、支持架台３は、モジュールＰの後方端部のみを支持するための支持架台である。

前方用支持架台１（図１（ａ））は、前後方向に延びた溝を有する長めのベース板１１の上に１本の支柱１２を取り付けたものである。ベース板１１と支柱１２とは、押出成形された中空のアルミ合金材を切断等して製作しており、両者は、図２（ｄ）および同（ａ）に示す横断面をそれぞれ有している。支柱１２の下部には前後に屈曲部Ｊがあり、ベース板１１の上面中央には溝Ｒがあるため、図１（ａ）のとおり、屈曲部Ｊに被せた押さえ金具１２ａと、溝Ｒ内に挿入した板ナット１２ｂと、それらに通したボルト１２ｃとによって、ベース板１１上に支柱１２を固定している。ボルト１２ｃを緩めると、ベース板１１の溝Ｒに沿って支柱１２の位置を調節することができる。

後方用支持架台３（図１（ｃ））も、前方用支持架台１と同様に構成したもので、前後方向に延びた溝を有する長めのベース板１１の上に１本の支柱１３を取り付けている。これらも、押出成形された中空のアルミ合金材を素材にして製作している。ただし支柱１３は、上記の支柱１２よりも背を高く（高高度に）している。支柱１３とベース板１１とが上記と同様にそれぞれ屈曲部Ｊと溝Ｒを有する（図２（ｂ）（ｄ）を参照）ため、支柱１３は、上記と同様に、押さえ金具１２ａ、板ナット１２ｂおよびボルト１２ｃによってベース板１１上に固定している。

中間位置用支持架台２（図１（ｂ））も、上記支持架台１・３と同様に構成したものだが、１つの長尺のベース板１１上に、上記した支柱１２・１３を、間隔をおいて１つずつ取り付けている。ベース板１１のうち、南側に向ける端部の付近に高高度の支柱１３を取り付け、北側とする端部付近に低高度の支柱１２を取り付けている。ベース板１１に対する支柱１２・１３の取付け態様は、上記の支持架台１・３における態様と同じである。

図２（ａ）（ｂ）に示すとおり、支柱１２・１３の上部には、水平面に対して５°の傾斜を有する平坦面Ｋを設けている。支持架台１・２・３を設置現場に置くときは、これら平坦面Ｋの向きを同じにし、支柱１２・１３の位置を、一つの共通の平面内に双方の平坦面Ｋが入るように定める。そしてモジュールＰは、前方または後方の端部を各平坦面Ｋ上に載せた状態で支柱１２・１３上に固定するのである。

支柱１２・１３の上部においてはさらに、平坦面Ｋの一端部に、モジュールＰの位置を定めるためのストッパーＬを設け、それと隣接する位置に溝Ｍを形成している。溝Ｍの中に、図２（ｃ）に示すクランプ用具１４の一部品である板ナット１４ｂを挿入し、その板ナット１４ｂに嵌めるボルト１４ｃによって、押さえ金具１４ａを圧下させる。そうすることにより、モジュールＰの端部を平坦面Ｋ上に押さえ付けて固定する。

図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に、複数枚のモジュールＰを支持架台１・２・３のセットによって支持した例を示す。図３（ａ）（ｂ）においては、図示左側が概ね南側にあたる。
図示の例では、最も南側の位置には前方用支持架台１を東西に複数配置することによって、最も南側のモジュールＰの前方端部を支持させている。反対に、最も北側の位置には後方用支持架台３を東西に複数配置することにより、最も北側のモジュールＰの後方端部を支持させている。そして、それら以外の位置では、南北に隣接するモジュールＰの間に中間位置用支持架台２を東西に複数配置して、南側のモジュールＰの後方端部と北側のモジュールＰの前方端部とを支持させている。

支持架台１・２・３やモジュールＰの安定のために、各支持架台１・２・３におけるベース板１１の上面にウェイトブロックＷを設置している。ウェイトブロックＷはコンクリート製で、１個あたり約２０ｋｇと、モジュールＰの１枚あたりの重量（約１８ｋｇ）よりも重い。ベース板１１は、前記のとおりいずれも長めに形成していて、支柱１２・１３の取付け範囲以外に十分なスペースを有するため、図３のように当該スペースに載せる形でウェイトブロックＷを設置する。そうすることにより、固定用のアンカーボルト等を屋上等のコンクリート床面上に打ち込む必要をなくしている。

図４〜図６には、モジュールＰの上面を水平面に対して１０°の傾斜角にして（北側を高くして）支持するための支持架台のセットとその使用態様を示している。
図４は、そのセットとなる３種の支持架台２１・２２・２３を示す斜視図である。図１に示したものと同様に、支持架台２１は、モジュールＰの前方端部（南側の端部）のみを支持する前方用の支持架台である。支持架台２２は、モジュールＰの後方部分（北側の端部）を支持するとともに、その北隣のモジュールＰの前方部分を支持する中間位置用の支持架台。そして、支持架台２３は、モジュールＰの後方端部のみを支持するための支持架台である。

図４の支持架台２１・２２・２３は、いずれも、ベース板上に１本または２本の支柱を取り付けたものである点、またアルミ合金の中空押出成形品を切断等して製作している点で、図１等に示した支持架台１・２・３と同じである。図５に示すように、ベース板３１Ａ・３１Ｂに溝Ｒが形成されていること（図５（ｄ））、支柱３２・３３の上端部に平坦面ＫやストッパーＬおよび溝Ｍを形成したこと（図５（ａ）（ｂ））、さらには、モジュールＰを固定するためにボルトを含むクランプ用具１４を使用すること（図５（ｃ））についても、前記支持架台１・２・３と同様である。

しかし、図４・図５に示す支持架台２１・２２・２３は、図１・図２の支持架台とは以下の点で相違する。まず、支持架台２１・２２・２３が、モジュールＰの上面を１０°の傾斜角（図１等の支持架台による場合よりも高傾斜）にして支持することから、
a) 支柱３２・３３の上端にある平坦面Ｋの傾斜が、水平面に対して１０°である。
b) 中間位置用支持架台２２および後方用支持架台２３に用いる高高度の支柱３３が、図１等に示した高高度の支柱１３よりも背が高い。
また、モジュールＰの北側の端部が高高度の支柱３３にて高く支持されるためにその影が長く延びること、また、隣接する北側のモジュールＰの上面に影が及ぶことは発電効率に関して不利であることに関係して、
c) 中間位置用支持架台２２のベース板３１Ｂが、他の支持架台２１・２３のベース板３１Ａよりも長いうえ、図１等の例で使用したベース板１１よりもかなり長い。

図４・図５の支持架台と図１・図２の支持架台とは、下記の点でも相違している。すなわち、
d) 上記した高高度の支柱３３は、図５（ｂ）に示すとおり、別部品である支柱上部３３Ａと支柱下部３３Ｂとを一体に連結したものである。支柱上部３３Ａと支柱下部３３Ｂとは、ぞれぞれアルミ合金の中空押出成形品を切断等して構成し、前者の下端部と後者の上端部とに形成した嵌め合い部３３Ｃを結合させたうえ、ボルト・ナット・座金（図示省略）を用いて外れないようにしている。
このように上部３３Ａ・下部３３Ｂを連結して支柱３３を構成したのは、押出成形を容易にし、また部品を小さくして設置現場までの梱包や運搬を行いやすくするためである。

図６（ａ）（ｂ）（ｃ）には、複数枚のモジュールＰを支持架台２１・２２・２３のセットにて支持した例を示す。図６（ａ）（ｂ）では、図示左側が概ね南側である。
この例でも、最も南側の位置には前方用支持架台２１を東西に複数配置することによって最も南側のモジュールＰの前方端部を支持させ、最も北側の位置には後方用支持架台２３を東西に複数配置することによって最も北側のモジュールＰの後方端部を支持させている。そして、南北に隣接するモジュールＰの間には、中間位置用支持架台２２を東西に複数配置して、南側のモジュールＰの後方端部と北側のモジュールＰの前方端部とを支持させている。
また、この例でも、各支持架台２１・２２・２３におけるベース板３１Ａ・３１Ｂの上面にウェイトブロックＷを設置することにより、支持架台やモジュールＰの安定を図っている。したがって、コンクリート床等の上において、支持架台等の固定のためにアンカーボルト等を使用する必要はない。

１・２・３・２１・２２・２３ 支持架台
１１・３１Ａ・３１Ｂ ベース板
１２・１３・３２・３３ 支柱
１４ クランプ用具
Ｐ 太陽電池モジュール
Ｗ ウェイトブロック

Claims (7)

1. 太陽電池モジュールを支持する支持架台であって、
   ベース板と、そのベース板上に取り付けられた１本または２本の支柱と、太陽電池モジュールの端部を上記支柱上に固定するためのクランプ用具とからなり、
   上記ベース板が、上記支柱が取り付けられた部分のほかに、ウェイトブロックが載せられる部分を有することを特徴とする太陽電池モジュールの支持架台。
2. 太陽電池モジュールの前方部分を支持するために上記支柱として低高度のものを有する前方用の支持架台と、太陽電池モジュールの後方部分を支持するために上記支柱として高高度のものを有する後方用の支持架台とがセットにされ、
   または、それら前方用の支持架台と後方用の支持架台と、さらに、上記した高高度の支柱および低高度の支柱を前後に間隔をおいてともに有する中間位置用の支持架台とがセットにされている
   ことを特徴とする請求項１に記載した太陽電池モジュールの支持架台。
3. 上記ベース板が、太陽電池モジュールの前後方向に上記支柱をスライドさせて固定することが可能なレールまたは溝を有することを特徴とする請求項１または２に記載した太陽電池モジュールの支持架台。
4. 上記ベース板と上記支柱とが、押出成形されたアルミ合金製の中空材であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載した太陽電池モジュールの支持架台。
5. 上記ベース板と上記支柱とが、押出成形されたアルミ合金製の中空材であるとともに、上記高高度の支柱が、別部品である上部と下部とが連結されたものであることを特徴とする請求項２に記載した太陽電池モジュールの支持架台。
6. 上記支柱または上記押さえ金具が、太陽電池モジュールを水平面に対して５°〜１０°のいずれかの角度に固定できるように形状および寸法を定められていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載した太陽電池モジュールの支持架台。
7. 上記中間位置用の支持架台における高高度の支柱と低高度の支柱との間の前後間隔が、前者の支柱にて支持される太陽電池モジュールの影が、後者の支柱にて支持される太陽電池モジュール上に及ばないように定められていることを特徴とする請求項２に記載した太陽電池モジュールの支持架台。

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