JP3727871B2

JP3727871B2 - 太陽電池パネル用架台

Info

Publication number: JP3727871B2
Application number: JP2001256436A
Authority: JP
Inventors: 稔古賀; 康弘山内; 勝治浜崎; 竜治堀岡; 汎高塚; 和彦小川; 昭則平澤
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2001-08-27
Publication date: 2005-12-21
Anticipated expiration: 2021-08-27
Also published as: JP2003069062A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池パネルを支持する太陽電池パネル用架台に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池は地球環境を汚染しないクリーンエネルギーの代表格として今世紀前半には広範囲に普及することが期待されている。これまで太陽光発電システムは住宅設置型及び平坦地設置型を中心に開発されてきているが、今後はこれらの形態のみに限られずあらゆる形態の設置型を模索し、太陽電池の世界的な普及に貢献することが要請されている。
【０００３】
図２０に従来の太陽電池パネル用架台の概要を示す。架台１０３は、太陽電池パネル２を平坦地１００に傾斜保持する平坦地設置型であり、溶融亜鉛メッキされた鉄骨フレームを溶接やボルト・ナットにより組み立てたものである。この鉄骨フレーム製の架台１０３は、大半が地中に埋設されたコンクリート基礎１０７の上にしっかりと固定され、強風にも耐えられるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の架台においては、次に述べるような太陽電池パネル側の問題と設置場所の問題とが存在する。前者は、パネルを架台に取り付けやすくするためにパネル周囲をアルミニウム枠のような枠材で囲う必要があり、太陽電池パネルの製造コストが上昇するという問題である。後者は、架台が風で吹き倒されないようにするためにコンクリートを地中に打ち込む基礎工事と、さらにパネルが風で吹き飛ばされないようにするためにパネルを架台に固定する取り付け工事とがあるために、施工コストが高くなるという問題である。
【０００５】
また、後者の問題として、太陽電池パネルを他の場所に移設することが不可能であるか又は困難であり、移設可能であるとした場合であってもコンクリート基礎の撤去工事に多大の労力を要する。
【０００６】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであって、架台用の基礎を不要とし、太陽電池パネルの周囲枠材を不要にすることができる太陽電池パネル用架台を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る太陽電池パネル用架台は、太陽電池パネルの受光面上に異物が付着堆積し難くするとともに受光面が太陽光を受け易くするために、太陽電池パネルの一辺が対辺よりも高いところに位置するように太陽電池パネルを水平面に対して所定の角度に傾けて保持するホルダ部と、このホルダ部に保持された太陽電池パネルが風荷重に耐え得るようにするために、太陽電池パネルの周縁部の少なくとも一部に直接又は間接に接触して、太陽電池パネルを前記ホルダ部に押さえ付ける押さえ部材と、前記ホルダ部と一体に形成され、前記ホルダ部の一辺を対辺よりも高く持ち上げて支持する脚を有し、コンクリート基礎を打設することなくパネル設置場所の上に載置されるか又はその一部がパネル設置場所に埋設され、加算荷重として流体が収容される中空の流体収容部を有し、外部から荷重が掛かった場合であっても自重と前記加算荷重との合計重量により太陽電池パネルがパネル設置場所から動かないように安定させる基礎部とを具備し、上記一体に形成されたホルダ部および基礎部はコンクリートからなることを特徴とする。
【０００８】
本発明では基礎部およびホルダ部をコンクリートで一体成形してつくることにより、従来のコンクリート基礎上に設けていた鉄骨製架台が不要になるとともに、さらに風荷重に対する安定性が向上する。また、基礎部およびホルダ部をガラス繊維強化プラスチックで一体成形してつくる場合は、加算荷重として流体が収容される中空の流体収容部を形成する。このようにすると設置前は空の状態（軽量）で運搬が容易であり、設置後は流体を充填収容して重量化することができる。
【０００９】
また、基礎部はホルダ部を支持する高さが異なる長脚および短脚を有するようにすることができる。この場合に、長脚および短脚には杭打ち用の孔をもつ張出部を形成し、この張出部の孔に杭を打ち込んで動かないように固定するようにしてもよいし、また、長脚および短脚の先端部を杭打ち可能に尖らせてもよい。
【００１０】
また、基礎部は、ホルダ部の一辺を対辺よりも高く持ち上げて支持する脚を有することが好ましい。高層ビルやマンションの屋上では最大風荷重が一般住宅よりも大きくなるので、脚により高所のみを設置場所から持ち上げ、低所はホルダ部を設置場所の上に直接置くようにする。このような構造を採用することにより、架台全体の重心を低くするとともにパネル裏面側への風の吹き込みを少なくし、架台の安定性を向上させる。
【００１１】
さらに、基礎部は、大部分が地中に埋設されるコンクリートブロックからなることが好ましい。このようなコンクリートブロック基礎部は斜面の土止めと兼ねて用いることに適している。
【００１２】
上記の押さえ部材は、太陽電池パネルの四辺をホルダ部に押さえ付けるようにしてもよいし、太陽電池パネルの対向する二辺をホルダ部に押さえ付けるようにしてもよい。この場合に、太陽電池パネルの辺を一方端部から他方端部まで全長にわたり押さえ付けるようにしてもよいし、また、太陽電池パネルの辺の中央部分のみを押さえ付けるようにしてもよい。
【００１３】
上記のホルダ部は、太陽電池パネルを位置決めし、パネルのずれ落ちを防ぐために、パネルの外周端部に当接する当て止めを有することが好ましい。この場合に、当て止めは、少なくともホルダ部の低所に設けられていることが望ましい。また、この場合に、ホルダ部は、太陽電池パネルの周縁部を保持する外周枠と、この外周枠の対向する辺から辺にわたり設けられた補強リブとを有することが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面を参照して本発明の種々の好ましい実施の形態についてそれぞれ説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
図１〜図６を参照して本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１６】
第１の実施形態の架台３は、平坦地１００の上に設置されるタイプであり、太陽電池パネル２を傾斜して保持するためのコンクリート製のホルダ部３３と、太陽電池パネル２の周縁部を押さえ付ける金属製又は樹脂製の押さえ部材４と、基礎部としてのコンクリート製のリブ脚３７，３８とを備えている。
【００１７】
ホルダ部３３は、パネル周縁の長辺部２ａおよび短辺部２ｂを支持する部分と、適所適所に設けられてパネル２の中央部を支持する複数の補強リブ３４と、太陽電池パネル２の外周端部に当接してパネル２が位置ずれしないように周囲を規定する当て止め３６とを備えている。
【００１８】
図３に示すように、当て止め３６は架台３の四辺のそれぞれに設けられている。図４および図５に示すように、当て止め３６にパネル２の外周端部が当接し、パネル２が架台３の上からずれ落ちないように傾斜保持される。当て止め３６の高さは、パネル２の上面と架台３の上面とが面一になるように設定されている。ホルダ３３はパネル２の裏面全面に接触してパネル２を支持するものではなく、リブ３４と周縁支持部との間にはくり抜き３５が存在する。このため、架台３をフォークリフト等で運搬するときに便利である。
【００１９】
図１に示すように、押さえ部材４は断面Ｌ字形状の長辺部材と短辺部材とを組み合わせてなるものであり、パネル２の四辺全周をホルダ部３３に押さえ付けるように設けられている。押さえ部材４には耐候性と耐食性に優れた材質を用いることが好ましく、例えばアルミニウム、アルミニウム系合金あるいは耐候性エンジニアリングプラスチック等を用いる。なお、短辺側の押さえ部材４は、長辺側の押さえ部材４との重なり合いを避けるためにコーナー部に切欠４１が形成されている。
【００２０】
図２に示すように、太陽電池パネル２は、モジュールの外周に枠材を取り付けないタイプであり、モジュールの裏面に絶縁性のＥＶＡシートが貼り付けられている。ホルダ部３３のコンクリート３０と太陽電池パネル２との間には断熱材６が挿入されている。この断熱材６には、発泡ウレタン・発泡スチロール等が用いられる。押さえ部材４の下垂部はボルト５で架台本体のコンクリート３０に締結されている。
【００２１】
図４および図５に示すように、架台３は、後部３１に複数のリブ長脚３７を有し、前部３２に複数のリブ短脚３８を有し、パネル２を傾斜角θ１に傾けて支持している。図６に示すように、リブ短脚３８は後部３１に等ピッチ間隔に４箇所形成されている。同様にリブ長脚３７は前部３２に等ピッチ間隔に４箇所形成されている。なお、架台の前部３２および後部３１は幅方向端部から端部までそれぞれ連続している。
【００２２】
本実施形態の架台３の各部サイズを次に列挙する。
【００２３】
架台本体の長辺の長さ；１５６０ｍｍ
架台本体の短辺の長さ；１２１０ｍｍ
ホルダ部の長辺の長さ；１４１０ｍｍ
ホルダ部の短辺の長さ；１１１０ｍｍ
当て止めの高さ；３０ｍｍ
当て止めの幅；５０ｍｍ
リブ長脚の長さ；５００ｍｍ
リブ短脚の長さ；２３０ｍｍ
リブ長脚の太さ；４０〜６０ｍｍ×４０〜６０ｍｍ
リブ短脚の太さ；４０〜６０ｍｍ×４０〜６０ｍｍ
補強リブの幅；６０ｍｍ
補強リブの高さ；７０ｍｍ
傾斜角θ１；１０°
なお、架台３の総重量は約２４０ｋｇ、太陽電池パネル２の総重量は約２０ｋｇ（サイズ１４１０ｍｍ×１１１０ｍｍ×３０ｍｍ）である。
【００２４】
また、傾斜角θ１は、風荷重が過大にならない範囲で、かつ塵埃や雨水が受光面上に溜まらないようにするために、５°〜１５°の範囲とすることが好ましく、１０°とすることが最も好ましい。
【００２５】
本実施形態によれば、地中にコンクリートを打ち込む基礎工事が不要になり、コンクリート基礎が無い状態の強風下で最大風荷重約８００Ｎ／ｍ²に対して十分に耐えうる太陽光発電設備を平坦地上に設置することができる。
【００２６】
（第２の実施形態）
図７を参照して第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００２７】
第２の実施形態の架台３Ａにおいては、当て止めを持たないホルダ３３とし、押さえ部材４のみでパネル２の四辺をホルダ部３３に押さえ付けている。押さえ部材４の幅サイズはパネル２のサイズに応じて種々変えることができるようになっている。
【００２８】
また、本実施形態の架台３Ａは、上記のリブ脚３７，３８の代わりにそれぞれが離れて独立した長脚３７を後部３１に備え、短脚３８を前部３２に備えている。ちなみに、本実施形態のコンクリート製の架台３Ａは、総重量が約１８０ｋｇであり、上記第１の実施形態の架台３よりも約６０ｋｇ軽量化しているが、最大風荷重に耐えられる安定性を十分に備えている。
【００２９】
本実施形態によれば、押さえ部材の幅サイズをパネルサイズに応じて種々変えることができるので、各種サイズの太陽電池パネルの設置に対応することが可能になる。
【００３０】
また、本実施形態によれば、架台の可搬性がさらに向上する。
【００３１】
（第３の実施形態）
図８を参照して第３の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００３２】
第３の実施形態の架台３Ｂは、ガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）でつくられ、基礎部として容器状の流体収容部５０を備えている。架台３Ｂの後部５２に設けた注入口５２から水を流体収容部５０に注入し、架台３Ｂの重量が増加すると、満タン状態で総重量が約150ｋｇになる。ちなみに、空状態での架台３Ｂの総重量は約40ｋｇであるので、前部３２および後部３１に取手３９をそれぞれ取り付け、複数の作業者により運搬可能としている。なお、取手３９は、架台の前後部３１，３２のみでなく、両側部にも取り付けるようにしてもよい。なお、符号５１は液体注入口５２を塞ぐための栓である。なお、流体収容部５０に注入される流体には一般的には水道水のような液体を用いるが、他の比重の大きい流体（例えば砂などの粉粒体）を用いるようにしてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、ホルダ部の当て止め３６を架台の前部３２及び後部３１のみに形成して、パネルの短辺２ｂは当て止め３６に当接させて規定し、パネルの長辺２ａは押さえ部材４によりホルダ部３３に押さえ付けるようにしている。図では押さえ部材４はパネルの長辺２ａの中央部のみを部分的に押さえ付けたものを示したが、パネルの長辺２ａを全長にわたって押さえ部材で押さえ付けるようにしてもよい。
【００３４】
本実施形態によれば、架台の基礎部をＦＲＰ製の容器としたことにより可搬性が大幅に向上する。
【００３５】
また、本実施形態によれば、流体収容部に流体を満タンに充填すると、最大風荷重に対して十分に耐えられる安定性を備えている。
【００３６】
（第４の実施形態）
図９〜図１２を参照して第４の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００３７】
高層ビルやマンションの屋上では最大風荷重が一般住宅よりも大きくなるので、架台の耐風荷重に対する設計思想が異なるものとなる。それに対応して本実施形態の架台３Ｃでは、後部３１のみに脚３７を設け、前部３２においてはホルダ部３３を設置面１００上に直接置くようにする。
【００３８】
また、最大風荷重（約１５００Ｎ／ｍ²）が通常よりも大きいことを考慮してホルダ部３の傾斜角θ２は、上記第１実施形態の架台の場合より小さくすることができ、５°〜１０°とすることが好ましく、雨水の流れを考慮し最小傾斜角度を５°とする。
【００３９】
また、パネルの長辺部２ａは長尺の押さえ部材４により押さえ付けるが、パネルの短辺部２ｂは当て止め３６に当接させるとともに短尺の押さえ部材４Ｃにより２箇所をそれぞれ押さえ付けている。
【００４０】
図９および図１０に示すように、短尺の押さえ部材４Ｃはボルト５Ｃにより架台のホルダ部３３にそれぞれ固定されている。
【００４１】
本実施形態によれば、架台全体の重心を低くするとともにパネル裏面側への風の吹き込みが少なくなり、ビル屋上などの最大風荷重の大きい設置場所においても架台の安定性が十分に確保される。
【００４２】
（第５の実施形態）
図１３〜図１６を参照して第５の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００４３】
第５の実施形態の架台３Ｄは、図１３の（ａ）に示すように、パネル２の各辺に短尺の押さえ部材４Ａを２個ずつ用いて、ホルダ部６３にパネル２を押さえ付けている。図１３の（ｂ）に示すように、ホルダ部６３は４本の脚６４により支持され、各脚６４の先端部６４ａは地中に打ち込まれている。すなわち、脚６４は、先端部６４ａを地中に打ち込めるように杭のように尖らせている。なお、脚６４の材料には、架台３Dと同様のものを使用する。これらの脚６４に支持されたホルダ部６３は、後梁６１、前梁６２および側梁からなり、後梁６１は前梁６２よりも高所に位置している。これによりパネル２は水平設置面１００に対して約１０°傾いて保持される。なお、符号６５は梁６１，６２，６３と脚６４とを補強する筋交い補強６５である。
【００４４】
図１４に示すように、短尺の押さえ部材４Ａはボルト５Ａにより各梁６１，６２，６３にそれぞれ締結され、押さえ部材４Ａとパネル２との間には保護用の緩衝材６Ａが挿入されている。緩衝材６Ａには、ゴム・プラスチック等を用いる。
【００４５】
脚を直接杭打ちする場合はホルダ部６３のレベルを設計通りに揃えることが難しいので、図１５及び図１６に示すように、脚６４Ａの下端に張出部６７を形成し、この孔６７ａに杭６８を挿通させて地中に打ち込むようにしてもよい。なお、後梁６１および前梁６２には当て止め６６がそれぞれ形成され、パネルの短辺部２ｂが当接するようになっている。
【００４６】
本実施形態によれば、張出部６７が基準となるので、ホルダ部６３のレベルを設計通りに揃えることができる。
【００４７】
（第６の実施形態）
図１７および図１８を参照して第６の実施形態について説明する。なお、本実施形態が上記実施形態と重複する部分の説明は省略する。
【００４８】
第６の実施形態の架台３Ｅは、平坦地設置型であり、コンクリートでつくられている。架台３Ｅの構造は上記第１の実施形態の架台３に近似しており、押さえ部材４Ｂを除いて両者は実質的に同じであるといえるものである。
【００４９】
押さえ部材４Ｂは、パネル２の対向する辺をそれぞれ２箇所押さえ付ける短尺物であり、コンクリート用ボルト５Ｂを用いて架台の本体にそれぞれ固定されている。なお、パネル２を保護するために押さえ部材４Ｂとパネル２との間には断熱材（図示せず）が挿入されている。
【００５０】
太陽電池パネル２の裏面には端子箱２２が取り付けられているが、架台３Ｅのホルダ部３３にはくり抜き部３５が存在するので、端子箱２２と架台３Ｅとの干渉が回避されている。端子箱２２からの正負極配線２４はパワーコンディショナー側の配線２６にそれぞれ接続され、各パネル２で発電された電力が集電されるようになっている。このようにして構築された太陽光発電システムの最大出力電流値は例えば１５Ａ、最大出力電圧値は例えばＤＣ２００Ｖである。なお、配線２４，２６は架台後部３１の側に配線することが好ましい。後部３１のほうが高くなっているので、風を避けるスペースが多くなり、配線しやすくなるからである。
【００５１】
（第７の実施形態）
図１９を参照して第７の実施形態について説明する。
【００５２】
第７の実施形態の架台７は、傾斜地設置型であり、コンクリートでつくられたブロックからなるものである。コンクリートブロック架台７は、太陽電池パネル２の保持と斜面の土止めを兼ねて傾斜地１０１に並べて敷設されている。架台７は、パネル保持面７４と、大径部７１と、テーパー部７２と、縮径部７３と、底部７５とを有する。パネル保持面７４には四辺すべてに当て止めが形成され、パネルの各辺が当て止めにより規定されるようになっている。また、図示しない押さえ部材によりパネル２の各辺がパネル保持面７４にそれぞれ押さえ付けられている。テーパー部７２、縮径部７３、底部７５は完全に土中に完全に埋設され、大径部７１の一部も土中に埋め込まれている。各部のサイズは、用途・地形により選定され、太陽電池パネルもコンクリートブロックに合わせ、寸法を決定することが可能である。
【００５３】
本実施形態によれば、太陽電池パネルを平坦地ばかりでなく傾斜地にも設置することができるので、太陽電池パネルの普及を拡大することができる。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、コンクリート基礎がないので、架台を容易に移設することができるようになる。
【００５５】
また、本発明によれば、コンクリート基礎工事が不要になるので、施工コストが大幅に削減される。
【００５６】
さらに、本発明によれば、太陽電池パネルの周囲枠材を不要にすることができるので、パネルの製造コストをも低減される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池パネル用架台を示す分解斜視図。
【図２】第１実施形態の架台の押さえ部を示す拡大断面図。
【図３】第１実施形態の架台を示す平面図。
【図４】図３中の矢視Ａ−Ａから見た架台を示す側断面図。
【図５】図３中の矢視Ｂ−Ｂから見た架台を示す側断面図。
【図６】図３中の矢視Ｃ−Ｃから見た架台を示す側断面図。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る太陽電池パネル用架台を示す分解斜視図。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る太陽電池パネル用架台を示す斜視図。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る太陽電池パネル用架台を示す斜視図。
【図１０】第４実施形態の架台を示す平面図。
【図１１】図１０中の矢視Ｄ−Ｄから見た架台を示す側断面図。
【図１２】図１０中の矢視Ｅ−Ｅから見た架台を示す側断面図。
【図１３】（ａ）は第５実施形態の架台を示す平面図、（ｂ）は第５実施形態の架台を示す側面図。
【図１４】第５実施形態の架台の押さえ部を示す拡大断面図。
【図１５】第５実施形態の架台を示す側面図。
【図１６】第５実施形態の架台の基礎部を拡大して示す斜視図。
【図１７】本発明の第６の実施形態に係る太陽電池パネル用架台を示す側面図。
【図１８】第６実施形態の架台を示す斜視図。
【図１９】第７実施形態の架台（斜面設置ＣＢ架台）を示す側面図。
【図２０】従来の太陽電池パネル用架台を示す概略構成図。
【符号の説明】
２…太陽電池パネル、
２２…端子箱、２４，２６…配線、
３，３Ａ〜３Ｅ…架台、
３０…コンクリート、
３１…後部、
３２…前部、
３３…ホルダ部、
３４…リブ、
３５…くり抜き、
３６…当て止め、
３７…長脚、
３８…短脚、
３９…取手、
４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…押さえ部材、
４１…切欠、
５，５Ａ，５Ｂ，５Ｃ…ボルト、
５０…流体収容部、
５１…栓、
５２…液体注入口、
６…断熱材、
６Ａ…緩衝材、
６１…後梁、
６２…前梁、
６３…ホルダ部、
６４，６４Ａ…脚（長脚、短脚）、
６５…補強、
６６…当て止め、
６７…張出部、６７ａ…孔、
６８…杭、
７…コンクリートブロック架台、
７１…大径部、
７２…テーパー部、
７３…縮径部、
７４…パネル保持面（ホルダ部）、
７５…基礎部、
１００…平坦地（水平設置面）、
１０１…傾斜地（傾斜設置面）。

Claims

太陽電池パネルの受光面上に異物が付着堆積し難くするとともに受光面が太陽光を受け易くするために、太陽電池パネルの一辺が対辺よりも高いところに位置するように太陽電池パネルを水平面に対して所定の角度に傾けて保持するホルダ部と、
このホルダ部に保持された太陽電池パネルが風荷重に耐え得るようにするために、太陽電池パネルの周縁部の少なくとも一部に直接又は間接に接触して、太陽電池パネルを前記ホルダ部に押さえ付ける押さえ部材と、
前記ホルダ部と一体に形成され、前記ホルダ部の一辺を対辺よりも高く持ち上げて支持する脚を有し、コンクリート基礎を打設することなくパネル設置場所の上に載置されるか又はその一部がパネル設置場所に埋設され、加算荷重として流体が収容される中空の流体収容部を有し、外部から荷重が掛かった場合であっても自重と前記加算荷重との合計重量により太陽電池パネルがパネル設置場所から動かないように安定させる基礎部とを具備し、
上記一体に形成されたホルダ部および基礎部はコンクリートからなることを特徴とする太陽電池パネル用架台。