JP5312387B2 - Support platform for solar array - Google Patents

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Description

本発明は、太陽電池モジュールを複数備えて構成される太陽電池アレイ用の支持架台に関する。   The present invention relates to a support base for a solar cell array that includes a plurality of solar cell modules.
コンクリートやレンガを敷設した地面の上面や、陸屋根の表面に設置される太陽電池アレイは、鋼やアルミニウムなどの型材や、パイプなどの薄板断面構造部材を組み合わせた支持架台に、太陽電池モジュールを配置して構成される。支持架台は、太陽電池モジュールが載置される主材と、主材を下方から支持する低脚支柱と高脚支柱とを備える。低脚支柱と高脚支柱とは、主材に載置された太陽電池モジュールに傾斜角を設けるために、互いの高さが異なるように形成されている。また、各支柱は、太陽電池アレイの設置面に形成された基礎間に渡らせたベース材上に固定され、太陽電池アレイが風などで飛ばされたり転倒したりするのを予防している。このような構成の支持架台が、例えば特許文献1〜3に開示されている。   The solar cell array installed on the top surface of the ground laid with concrete or brick, or on the surface of a flat roof, the solar cell module is placed on a support frame that combines steel and aluminum molds and thin plate cross-section structural members such as pipes. Configured. The support frame includes a main material on which the solar cell module is placed, and a low leg column and a high leg column that support the main material from below. The low leg strut and the high leg strut are formed so that their heights differ from each other in order to provide an inclination angle to the solar cell module placed on the main material. Moreover, each support | pillar is fixed on the base material extended between the foundations formed in the installation surface of a solar cell array, and it prevents that a solar cell array is blown by a wind etc. or falls. The support frame of such a structure is disclosed by patent documents 1-3, for example.
特開2006−210613号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2006-210613 特開2000−101123号公報JP 2000-101123 A 国際公開第2009/107776号International Publication No. 2009/107776
太陽電池アレイ用の支持架台においては、主材には自身の自重や、太陽電池モジュールの自重が加わる。また、支持架台には、太陽電池モジュールへの積雪による正圧や、風による正・負圧が付加される。このため、太陽電池モジュールが固定された主材に加わる応力を規定内に抑えつつ、太陽電池モジュールの変形を抑えるために、主材の断面2次モーメントを大きくする必要が生じる。そのため、主材の板厚を厚くしたり、鉛直方向断面高さを高くしたりすることが行われる。これに伴い、主材の質量が増加してしまうという問題があった。   In the support frame for the solar cell array, the weight of the main material and the weight of the solar cell module are added to the main material. Further, positive pressure due to snow on the solar cell module and positive / negative pressure due to wind are applied to the support frame. For this reason, in order to suppress the deformation | transformation of a solar cell module, suppressing the stress added to the main material to which the solar cell module was fixed within a regulation, it becomes necessary to enlarge the cross-sectional secondary moment of a main material. For this reason, increasing the plate thickness of the main material or increasing the vertical sectional height is performed. Along with this, there is a problem that the mass of the main material increases.
また、主材の質量の増加によって、主材を支持する低脚支柱や高脚支柱の座屈強度を確保する必要が生じる。また、ベース材の応力や撓みを規定内に収める必要が生じる。そのため、各支柱やベース材も主材と同様に断面2次モーメントを大きくする必要が生じ、結果として支持架台の総質量が重くなってしまうという問題があった。特に大電力の太陽電池発電設備では、数百から数千台の支持架台を用いるので、省資源の観点からも支持架台の軽量化が望まれる。   Moreover, it is necessary to ensure the buckling strength of the low leg strut and the high leg strut that support the main material due to the increase in the mass of the main material. In addition, it is necessary to keep the stress and deflection of the base material within the specified range. Therefore, it is necessary to increase the secondary moment of the cross section and the base material in the same manner as the main material. As a result, there is a problem that the total mass of the support frame becomes heavy. Particularly, in a high-power solar cell power generation facility, hundreds to thousands of support frames are used, so that the weight of the support frame is desired from the viewpoint of resource saving.
本発明は、上述した問題に鑑み案出されたものであり、低脚支柱や高脚支柱の取付け配置を適正化することで、必要な強度を得つつ、軽量化や堅牢化を図ることのできる太陽電池アレイ用支持架台を得ることを目的とする。   The present invention has been devised in view of the above-described problems. By optimizing the mounting arrangement of the low leg struts and the high leg struts, it is possible to obtain a required strength and achieve weight reduction and robustness. An object of the present invention is to obtain a support base for a solar cell array.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、傾斜角度を持たせて太陽電池モジュールを取付け可能とされた太陽電池アレイ用支持架台であって、太陽電池モジュールが固定される主材と、主材と直交する方向で、主材の一方側と他方側とに所定の間隔で配設された横材と、主材の一方側に設けられた低脚支柱と、主材の他方側に設けられた高脚支柱と、低脚支柱および高脚支柱が固定される基礎と、を備え、主材の長手方向の全長をLとしたときに、横材および低脚支柱の少なくともいずれか一方は、主材の一方側の端部から0.15L〜0.30Lの範囲で主材を支持し、横材および高脚支柱の少なくともいずれか一方は、主材の他方側の端部から0.15L〜0.30Lの範囲で主材を支持することを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, the present invention is a solar cell array support frame on which a solar cell module can be attached with an inclination angle, and the solar cell module is fixed. A main material, a cross member disposed at a predetermined interval on one side and the other side of the main material in a direction orthogonal to the main material, a low leg strut provided on one side of the main material, and the main material And a base to which the low leg strut and the high leg strut are fixed, and when the overall length in the longitudinal direction of the main material is L, the cross member and the low leg strut At least one of the main members supports the main member in a range of 0.15 L to 0.30 L from one end of the main member, and at least one of the cross member and the high leg column is on the other side of the main member. The main material is supported in the range of 0.15 L to 0.30 L from the end.
本発明によれば、各支柱の取り付け位置を適正化することで、太陽電池モジュールの自重や、太陽電池モジュールに作用する積雪や風圧の負荷荷重による主材の応力、変形を低減することができ、太陽電池アレイ用支持架台の軽量化や堅牢化を図ることができるという効果を奏する。   According to the present invention, by optimizing the mounting position of each column, it is possible to reduce the stress and deformation of the main material due to the own weight of the solar cell module, the snow load acting on the solar cell module, and the load load of wind pressure. The solar cell array support frame can be reduced in weight and robustness.
図1は、従来の一般的な太陽電池アレイを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a conventional general solar cell array. 図2は、等分布荷重を受ける対称2点支持はりのモデル図である。FIG. 2 is a model diagram of a symmetrical two-point support beam that receives an evenly distributed load. 図3−1は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱のたわみの解析例を示す図である。FIG. 3A is a diagram illustrating an analysis example of the deflection of the main material and the column that receive a uniform load and a concentrated load. 図3−2は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱のたわみの解析例を示す図である。FIG. 3B is a diagram illustrating an analysis example of the deflection of the main material and the column that receive the equally distributed load and the concentrated load. 図3−3は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱のたわみの解析例を示す図である。FIG. 3C is a diagram illustrating an analysis example of the deflection of the main material and the column that receive the equally distributed load and the concentrated load. 図3−4は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱のたわみの解析例を示す図である。FIGS. 3-4 is a figure which shows the analysis example of the deflection | deflection of the main material and support | pillar which receive equally distributed load and concentrated load. 図3−5は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱のたわみの解析例を示す図である。FIGS. 3-5 is a figure which shows the analysis example of the deflection | deflection of the main material and support | pillar which receive a uniform load and concentrated load. 図4−1は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱の曲げモーメントの解析例を示す図である。FIG. 4A is a diagram illustrating an analysis example of the bending moment of the main material and the column that receive the equally distributed load and the concentrated load. 図4−2は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱の曲げモーメントの解析例を示す図である。FIG. 4B is a diagram illustrating an analysis example of the bending moment of the main material and the column that receive the equally distributed load and the concentrated load. 図4−3は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱の曲げモーメントの解析例を示す図である。4-3 is a figure which shows the example of analysis of the bending moment of the main material and support | pillar which receive equally distributed load and concentrated load. 図4−4は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱の曲げモーメントの解析例を示す図である。FIGS. 4-4 is a figure which shows the example of analysis of the bending moment of the main material and support | pillar which receive equally distributed load and concentrated load. 図4−5は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱の曲げモーメントの解析例を示す図である。FIGS. 4-5 is a figure which shows the example of analysis of the bending moment of the main material and support | pillar which receive equally distributed load and concentrated load. 図5は、支点位置a/Lと離散化たわみ集積値Σδiの関係を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the fulcrum position a / L and the discretized deflection accumulated value Σδi. 図6は、支点位置a/Lと離散化曲げモーメント集積値ΣMiとの関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the fulcrum position a / L and the discretized bending moment accumulated value ΣMi. 図7−1は、本発明の実施の形態1に係る太陽電池アレイ用支持架台を備える太陽電池アレイの概略構成を示す外観斜視図である。FIG. 7-1 is an external perspective view showing a schematic configuration of the solar cell array including the solar cell array support frame according to Embodiment 1 of the present invention. 図7−2は、太陽電池アレイ用支持架台の概略構成を示す外観斜視図である。FIG. 7-2 is an external perspective view showing a schematic configuration of a support base for a solar cell array. 図8は、図7−2に示す太陽電池アレイ用支持架台の側面図である。FIG. 8 is a side view of the support base for the solar cell array shown in FIG. 7-2. 図9は、本発明の実施の形態2に係る太陽電池アレイ用支持架台の概略構成を示す外観斜視図である。FIG. 9 is an external perspective view showing a schematic configuration of a support base for a solar cell array according to Embodiment 2 of the present invention. 図10は、図9に示す太陽電池アレイ用支持架台を備える太陽電池アレイの側面図である。FIG. 10 is a side view of a solar cell array including the solar cell array support frame shown in FIG. 9. 図11は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池アレイ用支持架台の概略構成を示す外観斜視図である。FIG. 11: is an external appearance perspective view which shows schematic structure of the support stand for solar cell arrays which concerns on Embodiment 3 of this invention. 図12は、本実施の形態3の変形例に係る太陽電池アレイ用支持架台の概略構成を示す外観斜視図である。FIG. 12 is an external perspective view showing a schematic configuration of a solar cell array support frame according to a modification of the third embodiment. 図13は、本発明の実施の形態4に係る太陽電池アレイ用支持架台を備える太陽電池アレイの側面図である。FIG. 13: is a side view of a solar cell array provided with the support frame for solar cell arrays which concerns on Embodiment 4 of this invention. 図14は、本発明の実施の形態5に係る太陽電池アレイ用支持架台を備える太陽電池アレイの側面図である。FIG. 14 is a side view of a solar cell array including the solar cell array support frame according to Embodiment 5 of the present invention. 図15は、本発明の実施の形態6に係る太陽電池アレイ用支持架台の概略構成を示す外観斜視図である。FIG. 15: is an external appearance perspective view which shows schematic structure of the support stand for solar cell arrays which concerns on Embodiment 6 of this invention.
以下に、本発明に係る太陽電池アレイ用支持架台の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Embodiments of a support base for a solar cell array according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.
従来の太陽電池アレイ用支持架台に関しては、低脚支柱や高脚支柱といった各支柱の取付け位置の適正化についての検討があまりなされていない。そこで、具体的な本発明の実施の形態を説明する前に、支柱の取付け位置の検討方法およびその効果について説明する。   With respect to the conventional support base for solar cell array, there has not been much study on optimizing the mounting position of each column such as a low leg column or a high leg column. Therefore, before explaining a specific embodiment of the present invention, a method for examining a mounting position of a support and its effect will be described.
図1は、従来の一般的な太陽電池アレイ100を示す図である。図2は、等分布荷重を受ける対称2点支持はりのモデル図である。太陽電池アレイ100には、図1の設置状態において太陽電池モジュール11に風圧荷重が作用し、これらの荷重は、太陽電池モジュール締結用穴21の穴を介してボルト等で締結された主材2に集中荷重として作用する。また、主材2の自重による等分布荷重も主材2に作用する。   FIG. 1 is a diagram showing a conventional general solar cell array 100. FIG. 2 is a model diagram of a symmetrical two-point support beam that receives an evenly distributed load. In the installed state of FIG. 1, wind pressure loads act on the solar cell module 11 in the solar cell array 100, and these loads are fastened with bolts or the like through the holes of the solar cell module fastening holes 21. Acts as a concentrated load. Further, an evenly distributed load due to the weight of the main material 2 also acts on the main material 2.
低脚支柱31と高脚支柱32の2点で主材2が支えられ、自重による等分布荷重が作用する場合は、図2に示すように両端から等距離aの2点で支えられて等分布荷重wを受ける長さLのはりのモデルと等価となる。そのとき、主材2と等価なはりは、破線で示すようなたわみで変形する。そのたわみ量δは、はりの左端から任意のxの範囲において、式(1)から(3)で表される(例えば機械工学便覧A4編 材料力学 基礎編(日本機械学会編、A4-30(1984))。
0≦x≦a
δ=wL{(6a/L−6a/L+1/L)x+x/L−a/L
−6a/L+6a/L−a/L}/24EI (1)
L≦x≦(a+b)
δ=wL4{(1−6a/L)x/L+6ax/L−2x/L−x/L
−4a/L+6a/L−a/L}/24EI (2)
(a+b)≦x≦L
δ=wL{(6a/L−6a/L+1/L)(L−x)+(L−x)/L
−a/L−6a/L+6a/L−a/L}/24EI (3)
When the main material 2 is supported at two points, the low leg column 31 and the high leg column 32, and an equally distributed load is applied due to its own weight, it is supported at two points a equidistant from the both ends as shown in FIG. This is equivalent to a beam model of length L that receives the distributed load w. At that time, the beam equivalent to the main material 2 is deformed by the deflection shown by the broken line. The amount of deflection δ is expressed by equations (1) to (3) in the range of an arbitrary x from the left end of the beam (for example, Mechanical Engineering Handbook, A4 Material Mechanics Fundamentals (The Japan Society of Mechanical Engineers, A4-30 ( 1984)).
0 ≦ x ≦ a
δ = wL 4 {(6a 2 / L 2 −6a / L 2 + 1 / L) x + x 4 / L 4 −a 4 / L 4
−6a 3 / L 3 + 6a 2 / L 2 −a / L} / 24EI (1)
L ≦ x ≦ (a + b)
δ = wL 4 {(1-6a / L) x / L + 6ax 2 / L 3 -2x 3 / L 3 -x 4 / L 4
-4a 3 / L 3 + 6a 2 / L 2 -a / L} / 24EI (2)
(a + b) ≦ x ≦ L
δ = wL 4 {(6a 2 / L 3 −6a / L 2 + 1 / L) (L−x) + (L−x) 4 / L 4
-A 4 / L 4 -6a 3 / L 3 + 6a 2 / L 2 -a / L} / 24EI (3)
また、両端から距離aの2点で支持されたはりが等分布荷重を受ける場合、はりの中立軸の変形(たわみ)が最小になる支持点の位置としてベッセル点が知られている。ベッセル点は、はりの長手方向の両端から距離aだけ内側の2箇所に存在し、この距離aは、はりの全長をLとするとき、両端からa=0.2203Lの点となる。   In addition, when a beam supported at two points a from both ends receives an evenly distributed load, the Bessel point is known as the position of the support point at which the neutral axis deformation (deflection) of the beam is minimized. The Bessel points exist at two locations on the inner side by a distance a from both ends in the longitudinal direction of the beam, and this distance a is a point where a = 0.2203L from both ends when the total length of the beam is L.
このことから、太陽電池アレイ100の主材2においても、ベッセル点付近に支柱を設ければ、たわみを小さく抑えることが出来ると予想できる。しかし、太陽電池アレイ100の主材2には自重による等分布荷重以外に、太陽電池モジュール11との連結点に、太陽電池モジュール11の自重や太陽電池モジュール11に加わる風圧による集中荷重が加わるので、たわみδは上述の式(1)〜(3)よりも複雑な計算式を用いなければ算出できない。そこで数値解析を用い、各支柱31,32の取り付け位置を変化させた場合、すなわち距離aを変化させた場合の変形と曲げモーメントを検討する。   From this, it can be expected that even in the main material 2 of the solar cell array 100, if a support is provided in the vicinity of the vessel point, the deflection can be suppressed to a small value. However, since the main material 2 of the solar cell array 100 is subjected to a concentrated load due to the own weight of the solar cell module 11 or the wind pressure applied to the solar cell module 11 at the connection point with the solar cell module 11 in addition to the uniform distributed load due to its own weight. The deflection δ cannot be calculated unless a more complicated calculation formula than the above formulas (1) to (3) is used. Therefore, numerical analysis is used to examine the deformation and bending moment when the mounting positions of the columns 31 and 32 are changed, that is, when the distance a is changed.
図3−1〜図3−5は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱のたわみの解析例を示す図である。図4−1〜図4−5は、等分布荷重と集中荷重を受ける主材と支柱の曲げモーメントの解析例を示す図である。なお、数値解析プログラムとしては、はり要素の有限要素法構造解析ソフト(EXCELで解く3次元建築構造解析(藤井大地、丸善、2005)を用いた。   FIGS. 3-1 to 3-5 are diagrams illustrating an analysis example of the deflection of the main material and the column that receive the equally distributed load and the concentrated load. FIGS. 4-1 to 4-5 are diagrams illustrating examples of analysis of the bending moments of the main material and the column that receive the equally distributed load and the concentrated load. As a numerical analysis program, finite element method structural analysis software for beam elements (three-dimensional architectural structure analysis solved by EXCEL (Fujii Daichi, Maruzen, 2005)) was used.
図3−1〜図3−5は、図1に示す主材2、低脚支柱31、高脚支柱32、基礎5の構造系をモデル化した荷重条件と、変形量の数値解析結果を図示したもので、左側の図が荷重条件を示す図であり、右側の図が変形量を示す図である。数値解析の各条件は以下の通りである。主材2については、長さをL=3950mm、断面2次モーメントを12,600mm、自重を43.5N/mmの鋼とした。太陽電池モジュール11の傾斜角度が15度となる低脚支柱31および高脚支柱32とした。各支柱31,32は、主材と同じ断面性能の鋼とした。 3-1 to 3-5 illustrate the load conditions modeling the structural system of the main material 2, the low leg support 31, the high leg support 32, and the foundation 5 shown in FIG. 1, and the numerical analysis results of the deformation amount. The left diagram is a diagram showing the load condition, and the right diagram is the diagram showing the amount of deformation. Each condition of the numerical analysis is as follows. The main material 2 was steel having a length of L = 3950 mm, a cross-sectional secondary moment of 12,600 mm 4 , and a self-weight of 43.5 N / mm. The low leg column 31 and the high leg column 32 were set so that the inclination angle of the solar cell module 11 was 15 degrees. Each support column 31 and 32 was made of steel having the same cross-sectional performance as the main material.
太陽電池モジュール1枚の自重を200Nとした。太陽電池モジュール11と主材2とを4箇所の太陽電池モジュール締結用穴21で締結するとして、1箇所当りの集中荷重を太陽電池モジュール1枚の自重の1/4の50Nとした。基礎5への各支柱31,32の固定条件は、ピン支持(変位拘束、回転可)とした。   The weight of one solar cell module was 200N. Assuming that the solar cell module 11 and the main material 2 are fastened by the four solar cell module fastening holes 21, the concentrated load per place is 50 N, which is 1/4 of the weight of one solar cell module. The fixing condition of each support 31 and 32 to the foundation 5 was pin support (displacement restraint, rotatable).
図3−1,4−1では、低脚支柱31と高脚支柱32の支持位置aを主材2の全長Lの0倍(両端支持に相当)とした。図3−2,4−2では、支持位置aを主材2の全長Lの0.13倍とした。図3−3,4−3では、支持位置aを主材2の全長Lの0.22倍(ベッセル点支持に相当)とした。図3−4,4−4では、支持位置aを主材2の全長Lの0.26倍とした。図3−5,4−5では、支持位置aを主材2の全長Lの0.39倍とした。図3−1〜図3−5および図4−1〜図4−5における左側の図は荷重条件を示す図であり、短い矢印wは自重による等分布荷重、長い矢印Pは太陽電池モジュール締結用穴21に作用する集中荷重を示している。   3A and 3A, the support position a of the low leg column 31 and the high leg column 32 is set to 0 times the total length L of the main material 2 (corresponding to both end support). In FIGS. 3-2 and 4-2, the support position a is set to 0.13 times the total length L of the main material 2. 3-3 and 4-3, the support position a is 0.22 times the total length L of the main material 2 (corresponding to Bessel point support). 3-4 and 4-4, the support position a is 0.26 times the total length L of the main material 2. 3-5 and 4-5, the support position a is set to 0.39 times the total length L of the main material 2. 3-1 to 3-5 and FIGS. 4-1 to 4-5 are diagrams showing load conditions, where a short arrow w is an evenly distributed load due to its own weight, and a long arrow P is a solar cell module fastening. A concentrated load acting on the service hole 21 is shown.
図3−1〜図3−5における右側の図は変形量を示す図であり、はりの変形形状をわかり易くするため曲線を誇大表示しており、最大たわみδの作図倍率を各条件で同じ大きさにして表示している。本計算例では、実際の最大たわみの略比率は、図3−1:図3−2:図3−3:図3−4:図3−5=10:3:1:2:8である。図4−1〜図4−5における右側の図は水平方向の中立面周りの曲げモーメントの分布を示す図であり、最大曲げモーメントMの作図倍率を各条件で同じ大きさにして表示している。本計算例では、実際の最大曲げモーメントの略比率は、図4−1:図4−2:図4−3:図4−4:図4−5=10:6:3:4:9である。   The diagrams on the right side of FIGS. 3-1 to 3-5 are diagrams showing the deformation amount. The curve is exaggerated for easy understanding of the deformation shape of the beam, and the drawing magnification of the maximum deflection δ is the same in each condition. It is displayed as it is. In this calculation example, the approximate ratio of the actual maximum deflection is FIG. 3-1: FIG. 3-2: FIG. 3-3: FIG. 3-4: FIG. 3-5 = 10: 3: 1: 2: 8. . The diagrams on the right side of FIGS. 4-1 to 4-5 show the distribution of the bending moment around the neutral plane in the horizontal direction. The drawing magnification of the maximum bending moment M is the same for each condition. ing. In this calculation example, the approximate ratio of the actual maximum bending moment is as follows: FIG. 4-1: FIG. 4-2: FIG. 4-3: FIG. 4-4: FIG. 4-5 = 10: 6: 3: 4: 9. is there.
図5は、支点位置a/Lと離散化たわみ集積値Σδiの関係を示す図であって、各条件ごとの大小を比較するための図である。離散化たわみ集積値Σδiは、数値解析で得られたたわみ分布をn点に離散化したものをたわみδiとして、たわみδiを全長Lに渡り積算したものである。図5では、支点位置a/L=0(両端支持)のときの離散化たわみ集積値Σδiを1として無次元化したものを縦軸とし、支点位置a/Lを横軸としている。   FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the fulcrum position a / L and the discretized deflection accumulated value Σδi, and is a diagram for comparing the magnitude of each condition. The discretized deflection integrated value Σδi is obtained by integrating the deflection δi over the entire length L with the deflection distribution obtained by numerical analysis discretized at n points as the deflection δi. In FIG. 5, the vertical axis represents the non-dimensionalization of the discrete deflection accumulated value Σδi when the fulcrum position a / L = 0 (both ends supported) is 1, and the fulcrum position a / L is the horizontal axis.
図5に示すように、離散化たわみ集積値Σδiは、距離aがベッセル点(a/L=0.22)付近で最小となり、支点位置a/L=0.15〜0.3の範囲では、両端支持(a=0)のたわみδiの積算値Σδiの1/10程度の大きさになっている。すなわち、支点位置a/Lがこの範囲においては、主材2のたわみδiを全長に渡って抑えることができ、例えば両端支持(a/L=0)の場合よりも主材2の薄肉化または軽量化が容易という利点が生まれる。さらに主材2が軽量化できれば、これを支える低脚支柱31と高脚支柱32の座屈剛性も低減でき、薄肉、薄板化が図れるので、太陽電池アレイ用支持架台1全体の軽量化を図ることが出来る。   As shown in FIG. 5, the discretized deflection accumulated value Σδi has a minimum distance a in the vicinity of the Bessel point (a / L = 0.22), and in the range of the fulcrum position a / L = 0.15 to 0.3. Further, the magnitude is about 1/10 of the integrated value Σδi of the deflection δi of the both ends support (a = 0). That is, when the fulcrum position a / L is within this range, the deflection δi of the main material 2 can be suppressed over the entire length. For example, the main material 2 can be made thinner than the case of both-end support (a / L = 0). The advantage of easy weight reduction is born. Furthermore, if the main material 2 can be reduced in weight, the buckling rigidity of the low leg strut 31 and the high leg strut 32 that support the main material 2 can be reduced, and the thickness and thickness of the support can be reduced. I can do it.
図6は、支点位置a/Lと離散化曲げモーメント集積値ΣMiとの関係を示す図であって、各条件の大小を比較するための図である。数値解析の各条件は上記と同様である。離散化曲げモーメント集積値ΣMiは、数値解析による曲げモーメント分布をn点に離散化したものを曲げモーメントMiとして、曲げモーメントMiを全長Lに渡り積算したものである。図6では、支点位置a/L=0(両端支持)のときの曲げモーメントMiの積算値ΣMiを1として無次元化したものを縦軸とし、支点位置a/Lを横軸としている。   FIG. 6 is a diagram showing the relationship between the fulcrum position a / L and the discrete bending moment accumulated value ΣMi, and is a diagram for comparing the magnitude of each condition. Each condition of the numerical analysis is the same as above. The discretized bending moment accumulated value ΣMi is obtained by integrating the bending moment Mi over the entire length L with the bending moment distribution obtained by numerical analysis being discretized at n points as the bending moment Mi. In FIG. 6, the vertical axis represents the dimensionless summation value ΣMi of the bending moment Mi when the fulcrum position a / L = 0 (both ends supported), and the fulcrum position a / L is the horizontal axis.
図6に示すように、曲げモーメントMiの離散化曲げモーメント集積値ΣMiは、支持点位置aがベッセル点(a/L=0.22)付近で最小となり、a/L=0.15〜0.3の範囲で、両端支持(a/L=0)の場合の離散化曲げモーメント集積値ΣMiの1/2から1/3程度の大きさになっている。   As shown in FIG. 6, the discretized bending moment accumulated value ΣMi of the bending moment Mi becomes minimum when the support point position a is near the Bessel point (a / L = 0.22), and a / L = 0.15-0. In the range of .3, the magnitude is about 1/2 to 1/3 of the discrete bending moment integrated value ΣMi in the case of both-end support (a / L = 0).
はり部材に発生する曲げ応力σは、断面2次モーメントをI、はりの断面の中立軸からの表面迄の距離をeとするとσ=M・e/Iであり、応力を低減するためには、Mを小さくするか、Iを大きくすればよい。Iは、部材の板厚や断面の高さに応じ大きくなるので、同じ発生応力であれば、Mが1/3になれば、それに応じIも1/3に出来るので、部材の板厚や断面高さを小さくし易いという利点が生まれる。   The bending stress σ generated in the beam member is σ = M · e / I where I is the moment of inertia of the section and e is the distance from the neutral axis of the section of the beam. , M may be reduced or I may be increased. Since I increases according to the plate thickness of the member and the height of the cross section, if the generated stress is the same, if M becomes 1/3, I can also be reduced to 1/3 accordingly. The advantage is that the cross-sectional height can be easily reduced.
以上の説明は、荷重条件として集中荷重を50Nとした計算の一例であるが、大きな風圧や地震荷重を想定して集中荷重の大きさを10倍程度増加させて計算した場合も、低脚支柱31と高脚支柱32の支持点の位置が主材2に対し、a/L=0.15〜0.3の範囲にあれば、たわみδiや曲げモーメントMiの集積値は、上記の例と同様に極小値近傍となり、構成部材の薄肉化、軽量化に対し有利な支持方法であるという利点を有することを確認した。   The above explanation is an example of calculation with a concentrated load of 50 N as a load condition. However, even if the calculation is performed by increasing the size of the concentrated load by about 10 times assuming a large wind pressure or earthquake load, If the position of the support point of 31 and the high leg support 32 is within the range of a / L = 0.15 to 0.3 with respect to the main material 2, the integrated values of the deflection δi and the bending moment Mi are as in the above example. Similarly, it was confirmed that it is in the vicinity of the minimum value and has an advantage that it is an advantageous support method for reducing the thickness and weight of the constituent members.
次に、本発明の具体的な実施の形態について説明する。   Next, specific embodiments of the present invention will be described.
実施の形態1.
図7−1は、本発明の実施の形態1に係る太陽電池アレイ用支持架台を備える太陽電池アレイ50の概略構成を示す外観斜視図である。図7−2は、太陽電池アレイ用支持架台の概略構成を示す外観斜視図である。図8は、図7−2に示す太陽電池アレイ用支持架台の側面図である。
Embodiment 1 FIG.
FIG. 7-1 is an external perspective view showing a schematic configuration of a solar cell array 50 including the solar cell array support frame according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 7-2 is an external perspective view showing a schematic configuration of a support base for a solar cell array. FIG. 8 is a side view of the support base for the solar cell array shown in FIG. 7-2.
図7−1に示すように、太陽電池アレイ用支持架台1には、複数の太陽電池モジュール11が載置される。図7−2に示すように、太陽電池アレイ用支持架台1は、複数(この例では4枚)の太陽電池モジュール11を固定する主材2と、太陽電池モジュール11を支持するとともに傾斜角をつくる一対の低脚支柱31と、一対の高脚支柱32と、一対の主材2の間に直交して平行に配置固定される横材4とを備える。   As illustrated in FIG. 7A, a plurality of solar cell modules 11 are placed on the support base 1 for the solar cell array. As shown in FIG. 7-2, the solar cell array support base 1 supports the main material 2 that fixes a plurality of (four in this example) solar cell modules 11, the solar cell modules 11, and has an inclination angle. A pair of low leg struts 31 to be created, a pair of high leg struts 32, and a cross member 4 arranged and fixed orthogonally between the pair of main members 2.
太陽電池モジュール11は、太陽電池アレイ用支持架台1の主材2に対して、ボルトなどで締め付けて固定されている。より具体的には、主材2に設けられた太陽電池モジュール締結用穴21と、太陽電池モジュール11の枠に設けられた締結用穴(図示せず)とがボルトなどで締結される。   The solar cell module 11 is fastened and fixed with bolts or the like to the main material 2 of the support base 1 for the solar cell array. More specifically, the solar cell module fastening hole 21 provided in the main material 2 and the fastening hole (not shown) provided in the frame of the solar cell module 11 are fastened with a bolt or the like.
低脚支柱31と高脚支柱32は、その下端付近で基礎締結金具9により、基礎5にボルトなどで締め付けて固定されている。主材2、低脚支柱31、高脚支柱32、横材4、基礎締結金具9は、鋼やアルミの型材(溝型、L型、C型、S型、ハット型など任意の断面形状)やパイプ(円、矩形、多角形)などの薄板断面構造部材にて構成される。これらの部材は、太陽電池アレイ50に作用する自重や風圧加重に応じ、規定応力に収まるように断面形状、板厚、材質の選定が行われる。   The low leg strut 31 and the high leg strut 32 are fastened and fixed to the base 5 with a bolt or the like by the base fastening bracket 9 near the lower end thereof. The main material 2, the low leg column 31, the high leg column 32, the cross member 4, and the foundation fastening bracket 9 are made of steel or aluminum mold (arbitrary cross-sectional shape such as a groove type, L type, C type, S type, hat type). And a thin plate cross-sectional structure member such as a pipe (circle, rectangle, polygon). For these members, the cross-sectional shape, plate thickness, and material are selected so as to be within the specified stress according to the weight or wind pressure load acting on the solar cell array 50.
本実施の形態では、低脚支柱31と高脚支柱32は、全長Lの主材2の両端からa=0.22Lとなる位置の近傍で、主材2の側面に取り付けられている。また、横材4も各支柱31,32が取り付けられた位置で、主材2の側面に取り付けられている。なお、上述した通り、aは、a=0.15L〜0.30Lの範囲であれば主材2の離散化たわみ集積値Σδiと離散化曲げモーメント集積値ΣMiを極小値に近づけることができる。したがって、a=0.15L〜0.30Lとなる位置で主材2を支持することが好ましく、a=0.22Lとなる位置の近傍で主材2を支持することがさらに好ましい。このように支持することで、主材2に加わる応力を抑えて、太陽電池アレイ用支持架台1を構成する部材の薄肉軽量化が容易になる。さらに、主材2の変形が全長に渡って最小値に近づけられるので、太陽電池アレイ用支持架台1に締結固定された太陽電池モジュール11が、主材2の変形に追従して変形する量も小さくなり、太陽電池モジュール11に加わる応力も極小値に近づけることができる。   In the present embodiment, the low leg column 31 and the high leg column 32 are attached to the side surface of the main material 2 in the vicinity of the position where a = 0.22L from both ends of the main material 2 having the total length L. Further, the cross member 4 is also attached to the side surface of the main member 2 at the position where the support columns 31 and 32 are attached. As described above, if a is in the range of a = 0.15L to 0.30L, the discrete deflection integrated value Σδi and the discrete bending moment integrated value ΣMi of the main material 2 can be brought close to the minimum value. Therefore, it is preferable to support the main material 2 at a position where a = 0.15L to 0.30L, and it is more preferable to support the main material 2 near a position where a = 0.22L. By supporting in this way, the stress applied to the main material 2 is suppressed, and it becomes easy to reduce the thickness and weight of the members constituting the support base 1 for the solar cell array. Furthermore, since the deformation of the main material 2 can be brought close to the minimum value over the entire length, the amount of deformation of the solar cell module 11 fastened and fixed to the solar cell array support frame 1 following the deformation of the main material 2 is also increased. It becomes small and the stress added to the solar cell module 11 can also approach the minimum value.
実施の形態2.
図9は、本発明の実施の形態2に係る太陽電池アレイ用支持架台1の概略構成を示す外観斜視図である。図10は、図9に示す太陽電池アレイ用支持架台1を備える太陽電池アレイ50の側面図である。上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する場合もある。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 9 is an external perspective view showing a schematic configuration of the solar cell array support frame 1 according to Embodiment 2 of the present invention. FIG. 10 is a side view of a solar cell array 50 including the solar cell array support base 1 shown in FIG. 9. The same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted.
太陽電池アレイ用支持架台1は、複数(この例では4枚)の太陽電池モジュール11を固定する主材2と、太陽電池モジュール11を支持するとともに傾斜角をつくる一対の低脚支柱31と、一対の高脚支柱32と、一対の主材2の間に直交して平行に配置固定される横材4と、を備える。太陽電池モジュール11は、太陽電池アレイ用支持架台1の主材2に対して、ボルトなどで締め付けて固定されている。より具体的には、主材2に設けられた太陽電池モジュール締結用穴21と、太陽電池モジュール11の枠に設けられた締結用穴(図示せず)とがボルトなどで締結される。   The solar cell array support frame 1 includes a main material 2 for fixing a plurality (four in this example) of solar cell modules 11, a pair of low leg columns 31 for supporting the solar cell module 11 and forming an inclination angle, A pair of high leg struts 32 and a cross member 4 arranged and fixed orthogonally between the pair of main members 2 are provided. The solar cell module 11 is fastened and fixed with bolts or the like to the main material 2 of the support base 1 for the solar cell array. More specifically, the solar cell module fastening hole 21 provided in the main material 2 and the fastening hole (not shown) provided in the frame of the solar cell module 11 are fastened with a bolt or the like.
低脚支柱31と高脚支柱32は、その下端付近で基礎締結金具9により、基礎5にボルトなどで締め付けて固定されている。主材2、低脚支柱31、高脚支柱32、横材4、基礎締結金具9は鋼やアルミの型材(溝型、L型、C型、S型、ハット型など任意の断面形状)やパイプ(円、矩形、多角形)等の薄板断面構造部材にて構成される。これらの部材は、太陽電池アレイに作用する自重や風圧加重に応じ、規定応力に収まるように断面形状、板厚、材質の選定が行われる。   The low leg strut 31 and the high leg strut 32 are fastened and fixed to the base 5 with a bolt or the like by the base fastening bracket 9 near the lower end thereof. The main material 2, the low leg support 31, the high leg support 32, the cross member 4, and the foundation fastener 9 are steel or aluminum molds (groove type, L type, C type, S type, hat type or any other cross-sectional shape) It is composed of a thin plate cross-sectional structure member such as a pipe (circle, rectangle, polygon). For these members, the cross-sectional shape, plate thickness, and material are selected so as to be within the specified stress according to the own weight acting on the solar cell array and the wind pressure load.
本実施の形態では、一対の横材4は、全長Lの主材2の両端からa=0.22L近傍の位置で、主材2に直交するように平行に取り付けられる。それぞれの横材4の両端付近の底面には、低脚支柱31と高脚支柱32が、連結部材10により取付けられている。   In the present embodiment, the pair of cross members 4 are attached in parallel so as to be orthogonal to the main material 2 at positions near a = 0.22L from both ends of the main material 2 having the full length L. A low leg column 31 and a high leg column 32 are attached to the bottom surface near both ends of each cross member 4 by a connecting member 10.
ただし、上述した通り、aは、a=0.15L〜0.30Lの範囲であれば主材2の離散化たわみ集積値Σδiと離散化曲げモーメント集積値ΣMiを極小値に近づけることができる。したがって、a=0.15L〜0.30Lとなる位置で主材2を支持することが好ましく、a=0.22Lとなる位置の近傍で主材2を支持することがさらに好ましい。このように支持することで、主材2に加わる応力を抑えて、太陽電池アレイ用支持架台1を構成する部材の薄肉軽量化が容易になる。さらに、主材2の変形が全長に渡って最小値に近づけられるので、太陽電池アレイ用支持架台1に締結固定された太陽電池モジュール11が、主材2の変形に追従して変形する量も小さくなり、太陽電池モジュール11に加わる応力も極小値に近づけることができる。   However, as described above, if a is in the range of a = 0.15L to 0.30L, the discrete deflection integrated value Σδi and the discrete bending moment integrated value ΣMi of the main material 2 can be brought close to the minimum value. Therefore, it is preferable to support the main material 2 at a position where a = 0.15L to 0.30L, and it is more preferable to support the main material 2 near a position where a = 0.22L. By supporting in this way, the stress applied to the main material 2 is suppressed, and it becomes easy to reduce the thickness and weight of the members constituting the support base 1 for the solar cell array. Furthermore, since the deformation of the main material 2 can be brought close to the minimum value over the entire length, the amount of deformation of the solar cell module 11 fastened and fixed to the solar cell array support frame 1 following the deformation of the main material 2 is also increased. It becomes small and the stress added to the solar cell module 11 can also approach the minimum value.
実施の形態3.
図11は、本発明の実施の形態3に係る太陽電池アレイ用支持架台1の概略構成を示す外観斜視図である。上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する場合もある。
Embodiment 3 FIG.
FIG. 11 is an external perspective view showing a schematic configuration of the solar cell array support base 1 according to Embodiment 3 of the present invention. The same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted.
太陽電池アレイ用支持架台1は、複数(この例では4枚)の太陽電池モジュール11を固定する主材2と、太陽電池モジュール11(図示せず)を支持するとともに傾斜角をつくる一対の低脚支柱31と、一対の高脚支柱32と、一対の主材2の間に直交して平行に配置固定される横材4と、を備える。太陽電池モジュール11は、太陽電池アレイ用支持架台1の主材2に対して、ボルトなどで締め付けて固定されている。より具体的には、主材2に設けられた太陽電池モジュール締結用穴21と、太陽電池モジュール11の枠に設けられた締結用穴(図示せず)とがボルトなどで締結される。   The solar cell array support base 1 is composed of a main material 2 for fixing a plurality of (four in this example) solar cell modules 11 and a pair of low-profiles that support the solar cell modules 11 (not shown) and create an inclination angle. A leg column 31, a pair of high leg columns 32, and a cross member 4 arranged and fixed orthogonally in parallel between the pair of main members 2. The solar cell module 11 is fastened and fixed with bolts or the like to the main material 2 of the support base 1 for the solar cell array. More specifically, the solar cell module fastening hole 21 provided in the main material 2 and the fastening hole (not shown) provided in the frame of the solar cell module 11 are fastened with a bolt or the like.
低脚支柱31と高脚支柱32は、その下端付近で基礎締結金具9により、基礎5にボルトなどで締め付けて固定されている。主材2、低脚支柱31、高脚支柱32、横材4、基礎締結金具9は鋼やアルミの型材(溝型、L型、C型、S型、ハット型など任意の断面形状)やパイプ(円、矩形、多角形)等の薄板断面構造部材にて構成される。これらの部材は、太陽電池アレイに作用する自重や風圧加重に応じ、規定応力に収まるように断面形状、板厚、材質の選定が行われる。   The low leg strut 31 and the high leg strut 32 are fastened and fixed to the base 5 with a bolt or the like by the base fastening bracket 9 near the lower end thereof. The main material 2, the low leg support 31, the high leg support 32, the cross member 4, and the foundation fastener 9 are steel or aluminum molds (groove type, L type, C type, S type, hat type or any other cross-sectional shape) It is composed of a thin plate cross-sectional structure member such as a pipe (circle, rectangle, polygon). For these members, the cross-sectional shape, plate thickness, and material are selected so as to be within the specified stress according to the own weight acting on the solar cell array and the wind pressure load.
本実施の形態3では、低脚支柱31と高脚支柱32は、上記実施の形態1と同様に全長Lの主材2の両端からa=0.22Lとなる位置の近傍で、主材2の側面に取り付けられている。また、低脚支柱31と高脚支柱32が取り付けられた位置で、主材2の側面に横材4も取り付けられている。また、低脚支柱31と高脚支柱32とを相互に架橋する筋交い6が4本付設されている。   In the third embodiment, the low leg strut 31 and the high leg strut 32 are in the vicinity of the position where a = 0.22L from both ends of the main material 2 having the total length L, as in the first embodiment. It is attached to the side of the. Further, the cross member 4 is also attached to the side surface of the main material 2 at the position where the low leg support 31 and the high leg support 32 are attached. Further, four bracings 6 are provided to bridge the low leg strut 31 and the high leg strut 32 to each other.
このように筋交い6を設けて構成することで、太陽電池アレイ用支持架台1が地震力や、横風等による水平荷重を受ける場合の変形抗力を向上させることができる。なお、筋交い6の付設数は、変形抗力と経済性を考慮して、本実施の形態で示す本数よりも多くしてもよいし、少なくしてもよい。また、図示は省略するが、筋交い6に張力を付加することができるターンバックル材を用いてもよい。   By providing the bracing 6 in this way, it is possible to improve the deformation resistance when the solar cell array support base 1 receives a horizontal load due to seismic force or crosswind. Note that the number of bracings 6 may be greater or less than the number shown in the present embodiment in consideration of deformation resistance and economic efficiency. Moreover, although illustration is abbreviate | omitted, you may use the turnbuckle material which can add tension | tensile_strength to the brace 6.
また、本実施の形態3では、aを0.22L近傍としたが、上述の通り、a=0.15L〜0.30Lの範囲であれば主材2の離散化たわみ集積値Σδiと離散化曲げモーメント集積値ΣMiを極小値に近づけることができる。このように構成することで主材2に加わる応力が低減するだけでなく、主材2の変形を全長に渡って最小値に近づけられるので、太陽電池アレイ用支持架台1に締結固定される太陽電池モジュール11が、主材2の変形に追従して変形する量も小さくなり、太陽電池モジュール11に加わる応力も極小値に近づけることができる。また、筋交い6を設けることで、上記実施の形態に比べて、水平方向の荷重が加わる場合の支持架台1の変形抗力を向上させることができる。   In the third embodiment, a is in the vicinity of 0.22L. However, as described above, the discrete deflection integrated value Σδi of the main material 2 and the discretization are within the range of a = 0.15L to 0.30L. The bending moment accumulated value ΣMi can be brought close to the minimum value. By configuring in this way, not only the stress applied to the main material 2 is reduced, but also the deformation of the main material 2 can be brought close to the minimum value over the entire length, so that the solar fastened and fixed to the solar cell array support frame 1 The amount of deformation of the battery module 11 following the deformation of the main material 2 is also reduced, and the stress applied to the solar cell module 11 can be brought close to the minimum value. In addition, by providing the bracing 6, it is possible to improve the deformation resistance of the support gantry 1 when a load in the horizontal direction is applied, compared to the above embodiment.
図12は、本実施の形態3の変形例に係る太陽電池アレイ用支持架台1の概略構成を示す外観斜視図である。本変形例では、主材2、横材4、低脚支柱31、および高脚支柱32を相互に架橋するステー7が付設されている。   FIG. 12 is an external perspective view showing a schematic configuration of the solar cell array support frame 1 according to a modification of the third embodiment. In this modification, a stay 7 is provided to bridge the main material 2, the cross member 4, the low leg column 31, and the high leg column 32.
このように、筋交いではなくステー7を設けることでも、太陽電池アレイ用支持架台1が地震力や、横風等による水平荷重を受ける場合の変形抗力を向上させることができる。なお、ステー7の付設数は、変形抗力と経済性を考慮して、本変形例で示す本数よりも多くしてもよいし、少なくしてもよい。また、図示は省略するが、ステー7に張力を付加することができるターンバックル材を用いてもよい。   Thus, by providing the stay 7 instead of the brace, it is possible to improve the deformation resistance when the solar cell array support base 1 receives a horizontal load due to seismic force or crosswind. It should be noted that the number of stays 7 may be greater or less than the number shown in the present modification in consideration of deformation resistance and economy. Although illustration is omitted, a turnbuckle material that can apply tension to the stay 7 may be used.
実施の形態4.
図13は、本発明の実施の形態4に係る太陽電池アレイ用支持架台1を備える太陽電池アレイの側面図である。上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する場合もある。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 13: is a side view of a solar cell array provided with the support stand 1 for solar cell arrays which concerns on Embodiment 4 of this invention. The same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted.
太陽電池アレイ用支持架台1は、複数(この例では4枚)の太陽電池モジュール11を固定する主材2と、太陽電池モジュール11を支持するとともに傾斜角をつくる一対の低脚支柱31と、一対の高脚支柱32と、一対の主材2の間に直交して平行に配置固定される横材4と、を備える。太陽電池モジュール11は、太陽電池アレイ用支持架台1の主材2に対して、ボルトなどで締め付けて固定されている。より具体的には、主材2に設けられた太陽電池モジュール締結用穴21と、太陽電池モジュール11の枠に設けられた締結用穴(図示せず)とがボルトなどで締結される。   The solar cell array support frame 1 includes a main material 2 for fixing a plurality (four in this example) of solar cell modules 11, a pair of low leg columns 31 for supporting the solar cell module 11 and forming an inclination angle, A pair of high leg struts 32 and a cross member 4 arranged and fixed orthogonally between the pair of main members 2 are provided. The solar cell module 11 is fastened and fixed with bolts or the like to the main material 2 of the support base 1 for the solar cell array. More specifically, the solar cell module fastening hole 21 provided in the main material 2 and the fastening hole (not shown) provided in the frame of the solar cell module 11 are fastened with a bolt or the like.
低脚支柱31と高脚支柱32は、その下端付近で基礎締結金具9により、基礎5にボルトなどで締め付けて固定されている。主材2、低脚支柱31、高脚支柱32、横材4、基礎締結金具9は鋼やアルミの型材(溝型、L型、C型、S型、ハット型など任意の断面形状)やパイプ(円、矩形、多角形)等の薄板断面構造部材にて構成される。これらの部材は、太陽電池アレイに作用する自重や風圧加重に応じ、規定応力に収まるように断面形状、板厚、材質の選定が行われる。   The low leg strut 31 and the high leg strut 32 are fastened and fixed to the base 5 with a bolt or the like by the base fastening bracket 9 near the lower end thereof. The main material 2, the low leg support 31, the high leg support 32, the cross member 4, and the foundation fastener 9 are steel or aluminum molds (groove type, L type, C type, S type, hat type or any other cross-sectional shape) It is composed of a thin plate cross-sectional structure member such as a pipe (circle, rectangle, polygon). For these members, the cross-sectional shape, plate thickness, and material are selected so as to be within the specified stress according to the own weight acting on the solar cell array and the wind pressure load.
本実施の形態4では、一対の横材4は、全長Lの主材2の両端からa=0.22Lとなる位置の近傍で、主材2に直交するように平行に取り付けられている。横材4の上面は、太陽電池モジュール11の傾斜角度に合わせた傾斜面となっている。横材4の上面の傾斜面には、主材2が固定される。横材4の鉛直面には、低脚支柱31と高脚支柱32が固定される。このように構成することで、主材2と横材4、低脚支柱31および高脚支柱32のそれぞれに締結用の穴を設けることで、上記実施の形態2で示したような連結部材10(図9,10も参照)を用いずに、ボルトなどで直接連結することができる。これにより、部品点数の削減や、組立作業性の向上を図ることができる。   In the fourth embodiment, the pair of cross members 4 are attached in parallel so as to be orthogonal to the main material 2 in the vicinity of the position where a = 0.22L from both ends of the main material 2 having the full length L. The upper surface of the cross member 4 is an inclined surface that matches the inclination angle of the solar cell module 11. The main material 2 is fixed to the inclined surface of the upper surface of the cross member 4. A low leg column 31 and a high leg column 32 are fixed to the vertical surface of the cross member 4. By configuring in this way, the coupling member 10 as shown in the second embodiment is provided by providing a fastening hole in each of the main material 2 and the cross member 4, the low leg column 31 and the high leg column 32. (Refer also to FIGS. 9 and 10). Thereby, the number of parts can be reduced and the assembly workability can be improved.
実施の形態5.
図14は、本発明の実施の形態5に係る太陽電池アレイ用支持架台1を備える太陽電池アレイ50の側面図である。上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する場合もある。
Embodiment 5 FIG.
FIG. 14 is a side view of solar cell array 50 including solar cell array support frame 1 according to Embodiment 5 of the present invention. The same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted.
太陽電池アレイ用支持架台1は、複数(この例では4枚)の太陽電池モジュール11を固定する主材2と、主材2の間に直交して平行に配置固定される横材4と、太陽電池モジュール11を支持するとともに傾斜角をつくる一対の高脚支柱32と、を備える。太陽電池モジュール11は、太陽電池アレイ用支持架台1の主材2に対して、ボルトなどで締め付けて固定されている。より具体的には、主材2に設けられた太陽電池モジュール締結用穴21と、太陽電池モジュール11の枠に設けられた締結用穴(図示せず)とがボルトなどで締結される。   The solar cell array support frame 1 includes a main member 2 for fixing a plurality (four in this example) of solar cell modules 11, and a cross member 4 arranged and fixed in parallel orthogonally between the main members 2. And a pair of high leg columns 32 that support the solar cell module 11 and create an inclination angle. The solar cell module 11 is fastened and fixed with bolts or the like to the main material 2 of the support base 1 for the solar cell array. More specifically, the solar cell module fastening hole 21 provided in the main material 2 and the fastening hole (not shown) provided in the frame of the solar cell module 11 are fastened with a bolt or the like.
高脚支柱32は、その下端付近で基礎締結金具9により、基礎5にボルトなどで締め付けて固定されている。主材2、高脚支柱32、横材4、基礎締結金具9は鋼やアルミの型材(溝型、L型、C型、S型、ハット型など任意の断面形状)やパイプ(円、矩形、多角形)等の薄板断面構造部材にて構成される。これらの部材は、太陽電池アレイに作用する自重や風圧加重に応じ、規定応力に収まるように断面形状、板厚、材質の選定が行われる。   The high leg support 32 is fastened and fixed to the foundation 5 with a bolt or the like by the foundation fastening metal 9 near the lower end thereof. The main material 2, the high leg support 32, the cross member 4 and the foundation fastening bracket 9 are made of steel or aluminum mold (arbitrary cross-sectional shape such as groove, L, C, S, hat) or pipe (circle, rectangle) , Polygonal) and the like. For these members, the cross-sectional shape, plate thickness, and material are selected so as to be within the specified stress according to the own weight acting on the solar cell array and the wind pressure load.
本実施の形態5では、一対の横材4は実施の形態4と同様に上面が傾斜面となっており、全長Lの主材2の両端からa=0.22Lとなる位置の近傍で、主材2に直交するように平行に取り付けられている。傾斜の上側に位置する横材4の鉛直面には、高脚支柱32が取付けられている。傾斜下側の横材4は、基礎締結金具9により、基礎5にボルト等で直接締結されて固定されている。この構成は、上記実施の形態において、低脚支柱31(図8なども参照)の長さを実質0にしたものであり、横材4が低脚支柱31としても機能するものである。このように構成することで、支持架台1の傾斜面と平行方向に風圧荷重や地震力が作用する場合、低脚支柱側が横材4で基礎5に直接締結されていることで、低脚支柱31と高脚支柱32で支えるときに比べ架台1全体の前後方向の倒れ変形は、小さくなる。極端な例として、高脚支柱32も長さを0とするとともに、傾斜角を得る高さまで基礎5を高くして、高脚支柱側の横材4をこの基礎5に直接締結する。この場合、傾斜面に平行な荷重が作用しても、これらの支柱の倒れがなくなるので、架台1の系全体としての前後方向の倒れ変形はなくなることが容易に推定できる。したがって、低脚支柱側だけでも横材4で直接基礎5に締結することで、低脚支柱31と高脚支柱32とを備える図1のような構造に対して、架台1の前後方向の倒れ変形を低減させることができる。また、低脚支柱31の変形によって生じる傾斜下側の横材4の水平方向への倒れ変形が無くなる。これにより、太陽電池アレイ用支持架台1に主材2の長手方向に水平荷重が作用したときの、主材2の長手方向への倒れ変形を低減することができる。   In the fifth embodiment, the pair of cross members 4 has an inclined upper surface as in the fourth embodiment, and in the vicinity of the position where a = 0.22L from both ends of the main material 2 having the total length L, It is attached in parallel so as to be orthogonal to the main material 2. A high leg column 32 is attached to the vertical surface of the cross member 4 located on the upper side of the slope. The horizontal member 4 on the lower side of the slope is fastened and fixed directly to the base 5 with bolts or the like by a base fastening fitting 9. In this embodiment, the length of the low leg strut 31 (see also FIG. 8 and the like) is substantially zero in the above embodiment, and the cross member 4 also functions as the low leg strut 31. With such a configuration, when wind pressure load or seismic force is applied in a direction parallel to the inclined surface of the support gantry 1, the low leg support side is directly fastened to the foundation 5 with the cross member 4. Compared with the case where it is supported by 31 and the high leg column 32, the tilting deformation in the front-rear direction of the entire gantry 1 becomes smaller. As an extreme example, the length of the high leg strut 32 is also set to 0, the base 5 is raised to a height at which an inclination angle is obtained, and the cross member 4 on the high leg strut side is directly fastened to the base 5. In this case, even if a load parallel to the inclined surface is applied, these columns do not fall down, so it can be easily estimated that there is no tilting deformation in the front-rear direction as the entire system of the gantry 1. Therefore, the frame 1 is tilted in the front-rear direction with respect to the structure as shown in FIG. Deformation can be reduced. Further, the horizontal member 4 on the lower side of the tilt caused by the deformation of the low leg column 31 is not deformed in the horizontal direction. Thereby, when a horizontal load is applied to the support base 1 for the solar cell array in the longitudinal direction of the main material 2, it is possible to reduce the falling deformation of the main material 2 in the longitudinal direction.
実施の形態6.
図15は、本発明の実施の形態6に係る太陽電池アレイ用支持架台1の概略構成を示す外観斜視図である。上記実施の形態と同様の構成については、同様の符号を付し、詳細な説明を省略する場合もある。
Embodiment 6 FIG.
FIG. 15 is an external perspective view showing a schematic configuration of solar cell array support base 1 according to Embodiment 6 of the present invention. The same components as those in the above embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description may be omitted.
太陽電池アレイ用支持架台1は、複数段(この例では4段)の太陽電池モジュール11を2列固定するように、4本の主材2と、主材2に直交して平行に配置固定される横材4と、太陽電池モジュール11(破線で図示)を支持するとともに傾斜角をつくる高脚支柱32と、を備える。   The support base for solar cell array 1 is arranged and fixed in parallel to four main members 2 and the main member 2 so as to fix two rows of solar cell modules 11 of a plurality of steps (four steps in this example). And a high leg column 32 that supports the solar cell module 11 (illustrated by a broken line) and forms an inclination angle.
高脚支柱32は、太陽電池モジュール11の列毎に、主材2と横材4との連結部付近から、同列の中心軸近傍に設置された基礎5に向かってV字状に伸びており、基礎締結金具9を用いてボルトなどで基礎5に対して締結固定されている。
太陽電池モジュール11は、太陽電池アレイ用支持架台1の主材2に対して、ボルトなどで締め付けて固定されている。より具体的には、主材2に設けられた太陽電池モジュール締結用穴21と、太陽電池モジュール11の枠に設けられた締結用穴(図示せず)とがボルトなどで締結される。
The high leg support 32 extends in a V shape from the vicinity of the connecting portion between the main material 2 and the cross member 4 toward the foundation 5 installed in the vicinity of the central axis of the same row for each row of the solar cell modules 11. The base fastening bracket 9 is used to fasten and fix the base 5 with bolts or the like.
The solar cell module 11 is fastened and fixed with bolts or the like to the main material 2 of the support base 1 for the solar cell array. More specifically, the solar cell module fastening hole 21 provided in the main material 2 and the fastening hole (not shown) provided in the frame of the solar cell module 11 are fastened with a bolt or the like.
主材2、高脚支柱32、横材4、基礎締結金具9は鋼やアルミの型材(溝型、L型、C型、S型、ハット型など任意の断面形状)やパイプ(円、矩形、多角形)等の薄板断面構造部材にて構成される。これらの部材は、太陽電池アレイに作用する自重や風圧加重に応じ、規定応力に収まるように断面形状、板厚、材質の選定が行われる。   The main material 2, the high leg support 32, the cross member 4 and the foundation fastening bracket 9 are made of steel or aluminum mold (arbitrary cross-sectional shape such as groove, L, C, S, hat) or pipe (circle, rectangle) , Polygonal) and the like. For these members, the cross-sectional shape, plate thickness, and material are selected so as to be within the specified stress according to the own weight acting on the solar cell array and the wind pressure load.
本実施の形態6では、一対の横材4は、全長Lの主材2の両端からa=0.22Lとなる位置の近傍で、主材2に直交するように平行に取り付けられている。主材2と横材4とが交差する位置の近傍で、傾斜上側の横材4の鉛直面に高脚支柱32が取付けられている。上述したように、一対の高脚支柱32は、基礎5に向かってV字状に伸びている。また。傾斜下側の横材4は、太陽電池モジュール11の列の中心軸A近傍で、基礎締結金具9を用いてボルトなどで基礎5に締結固定されている。   In the sixth embodiment, the pair of cross members 4 are attached in parallel so as to be orthogonal to the main material 2 in the vicinity of the position where a = 0.22L from both ends of the main material 2 having the full length L. In the vicinity of the position where the main member 2 and the cross member 4 intersect, a high leg column 32 is attached to the vertical surface of the cross member 4 on the upper side of the slope. As described above, the pair of high leg columns 32 extends in a V shape toward the foundation 5. Also. The horizontal member 4 on the lower side of the slope is fastened and fixed to the foundation 5 with a bolt or the like using a foundation fastening fitting 9 in the vicinity of the central axis A of the row of solar cell modules 11.
なお、aは、a=0.15L〜0.30Lの範囲であれば主材2の離散化たわみ集積値Σδiと離散化曲げモーメント集積値ΣMiを極小値に近づけることができる。このように支持することで、主材2に加わる応力が低減するだけでなく、主材2の変形を全長に渡って最小値に近づけられるので、太陽電池アレイ用支持架台1に締結固定される太陽電池モジュール11が、主材2の変形に追従して変形する量も小さくなり、太陽電池モジュール11に加わる応力も極小値に近づけることができる。また、高脚支柱32を鉛直に伸ばした場合に比べ、基礎5の数を半分に削減することができるため、組立作業性の向上を図ることができる。   If a is in the range of a = 0.15L to 0.30L, the discrete deflection accumulated value Σδi and the discrete bending moment accumulated value ΣMi of the main material 2 can be brought close to a minimum value. By supporting in this way, not only the stress applied to the main material 2 is reduced, but also the deformation of the main material 2 can be brought close to the minimum value over the entire length, so that it is fastened and fixed to the solar cell array support frame 1. The amount of deformation of the solar cell module 11 following the deformation of the main material 2 is also reduced, and the stress applied to the solar cell module 11 can be brought close to the minimum value. Moreover, since the number of the foundations 5 can be reduced to half compared with the case where the high leg support 32 is extended vertically, the assembly workability can be improved.
また、2列の太陽電池モジュール11を4箇所の基礎5で支持する構成とし、かつ、実施の形態5と同様に傾斜下側の横材4を基礎5へ直接締結する構造にしたので、同様の理由で、横材4の長手方向に水平方向の荷重が作用した場合も、横材4の長手方向への倒れ変形を抑制することができる。   Moreover, since it was set as the structure which supports the solar cell module 11 of 2 rows with the four bases 5 and also fastened the horizontal member 4 of the inclination lower side to the foundation 5 similarly to Embodiment 5, it is the same. For this reason, even when a horizontal load acts on the longitudinal direction of the cross member 4, it is possible to suppress the deformation of the cross member 4 in the longitudinal direction.
以上のように、本発明に係る太陽電池アレイ用支持架台は、太陽電池モジュールを支持するのに有用である。   As described above, the support base for a solar cell array according to the present invention is useful for supporting the solar cell module.
1 太陽電池アレイ用支持架台
2 主材
4 横材
5 基礎
6 筋交い
7 ステー
9 基礎締結金具
10 連結部材
11 太陽電池モジュール
21 太陽電池モジュール締結用穴
31 低脚支柱
32 高脚支柱
50,100 太陽電池アレイ
A 中心軸
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support stand for solar cell arrays 2 Main material 4 Cross member 5 Foundation 6 Bracing 7 Stay 9 Foundation fastening bracket 10 Connection member 11 Solar cell module 21 Solar cell module fastening hole 31 Low leg column 32 High leg column 50,100 Solar cell Array A Center axis

Claims (5)

  1. 傾斜角度を持たせて太陽電池モジュールを取付け可能とされた太陽電池アレイ用支持架台であって、
    前記太陽電池モジュールが固定される主材と、
    前記主材と直交する方向で、前記主材の一方側と他方側とに所定の間隔で配設された横材と、
    前記主材の一方側に設けられた低脚支柱と、
    前記主材の他方側に設けられた高脚支柱と、
    前記低脚支柱および前記高脚支柱が固定される基礎と、を備え、
    前記主材の長手方向の全長をLとしたときに、
    前記横材および前記低脚支柱の少なくともいずれか一方は、前記主材の一方側の端部から0.15L〜0.30Lの範囲で前記主材を支持し、
    前記横材および前記高脚支柱の少なくともいずれか一方は、前記主材の他方側の端部から0.15L〜0.30Lの範囲で前記主材を支持し、
    前記横材は、前記主材に固定され、
    前記低脚支柱および前記高脚支柱は、前記横材に固定され、
    前記横材は、鉛直面と、前記太陽電池モジュールの傾斜角度に倣う上面と、を有し、
    前記主材は、前記上面に固定され、
    前記低脚支柱および前記高脚支柱は、前記鉛直面に固定されることを特徴とする太陽電池アレイ用支持架台。
    A solar cell array support frame that can be attached to a solar cell module with an inclination angle,
    A main material to which the solar cell module is fixed;
    A cross member disposed at a predetermined interval on one side and the other side of the main material in a direction perpendicular to the main material;
    A low leg strut provided on one side of the main material;
    A high leg support provided on the other side of the main material;
    A foundation on which the low leg strut and the high leg strut are fixed,
    When the total length in the longitudinal direction of the main material is L,
    At least one of the cross member and the low leg support supports the main material in a range of 0.15 L to 0.30 L from one end of the main material,
    At least one of the cross member and the high leg strut supports the main material in a range of 0.15L to 0.30L from the other end of the main material ,
    The cross member is fixed to the main material,
    The low leg strut and the high leg strut are fixed to the cross member,
    The cross member has a vertical surface and an upper surface that follows the inclination angle of the solar cell module,
    The main material is fixed to the upper surface,
    The Teiashi struts and the Koashi struts secured to said vertical plane support cradle for a solar cell array, wherein Rukoto.
  2. 傾斜角度を持たせて太陽電池モジュールを取付け可能とされた太陽電池アレイ用支持架台であって、A solar cell array support frame that can be attached to a solar cell module with an inclination angle,
    前記太陽電池モジュールが固定される主材と、A main material to which the solar cell module is fixed;
    前記主材と直交する方向で、前記主材の一方側と他方側とに所定の間隔で配設された横材と、A cross member disposed at a predetermined interval on one side and the other side of the main material in a direction perpendicular to the main material;
    前記主材の一方側に設けられた低脚支柱と、A low leg strut provided on one side of the main material;
    前記主材の他方側に設けられた高脚支柱と、A high leg support provided on the other side of the main material;
    前記低脚支柱および前記高脚支柱が固定される基礎と、を備え、A foundation on which the low leg strut and the high leg strut are fixed,
    前記主材の長手方向の全長をLとしたときに、When the total length in the longitudinal direction of the main material is L,
    前記横材および前記低脚支柱の少なくともいずれか一方は、前記主材の一方側の端部から0.15L〜0.30Lの範囲で前記主材を支持し、At least one of the cross member and the low leg support supports the main material in a range of 0.15 L to 0.30 L from one end of the main material,
    前記横材および前記高脚支柱の少なくともいずれか一方は、前記主材の他方側の端部から0.15L〜0.30Lの範囲で前記主材を支持し、At least one of the cross member and the high leg strut supports the main material in a range of 0.15L to 0.30L from the other end of the main material,
    前記横材は、前記基礎に直接固定され、前記横材が前記低脚支柱として機能することを特徴とする太陽電池アレイ用支持架台。The horizontal member is directly fixed to the foundation, and the horizontal member functions as the low leg support.
  3. 前記横材、前記低脚支柱、および前記高脚支柱が、前記主材に固定されて前記主材を支持することを特徴とする請求項に記載の太陽電池アレイ用支持架台。 The said horizontal member, the said low leg support | pillar, and the said high leg support | pillar are fixed to the said main material, and support the said main material, The support stand for solar cell arrays of Claim 2 characterized by the above-mentioned.
  4. 主材、横材、低脚支柱、および高脚支柱のいずれか同士に架橋された連結部材をさらに備えることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の太陽電池アレイ用支持架台。 The support for a solar cell array according to any one of claims 1 to 3 , further comprising a connecting member bridged between any of a main material, a cross member, a low leg column, and a high leg column. Mount.
  5. 前記太陽電池アレイ用支持架台は、前記太陽電池モジュールを複数列に並べて取付可能とされ、
    前記主材は、前記太陽電池モジュールの列ごとに少なくとも2本ずつ設けられ、
    前記高脚支柱が固定される基礎は、前記太陽電池モジュールの列ごとに1つ設けられ、
    前記高脚支柱は、前記太陽電池モジュールの列ごとに1つの前記基礎に固定されることを特徴とする請求項1〜のいずれか1つに記載の太陽電池アレイ用支持架台。
    The support frame for the solar cell array can be mounted by arranging the solar cell modules in a plurality of rows,
    The main material is provided at least two for each row of the solar cell modules,
    The foundation on which the high leg support is fixed is provided for each row of the solar cell modules,
    The said high leg support | pillar is fixed to the said foundation of 1 for every row | line | column of the said solar cell module, The support stand for solar cell arrays as described in any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned.
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