JP5784887B2 - 太陽電池パネル架台、及び太陽電池装置 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池パネルを敷地や屋根等に所定の姿勢を維持して固定するための太陽電池パネル架台、及びこれに太陽電池パネルを装着した太陽電池装置に関する。

地球環境保護の観点から、クリーンエネルギーとして太陽電池発電による電力利用が注目されている。例えば、一般住宅の屋根に太陽電池パネルを設置し、家庭内で使用する電力を補助するという態様がよく知られている。近年においては太陽電池による大規模発電が模索され、広大な敷地に多数の太陽電池パネルを設置して多量の電力を供給する試みも行われている。

太陽電池による発電では、太陽の位置との関係から、わが国では太陽電池パネルを水平から３０°の傾きで傾斜させて設置するのが好ましいことが知られている。しかしながら、太陽電池パネルを多数配置する場合には、太陽電池パネルをできるだけ密に配置する必要があり、隣り合う太陽電池パネルとの関係や、設置する向き等の設置環境に応じて傾斜角度を精度よく変更することが要求される。

太陽電池パネルを傾斜させるために、該太陽電池パネルを保持固定するため太陽電池パネル架台において、一端側に支柱を設けて該一端を高くすることが行われている。特許文献１には、当該支柱の連結に長孔を用い、その高さを調整可能とし、これにより傾斜角を変更することができる技術が開示されている。

特開２００９−３０２１２３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置では、長孔による調整であることから、その調整量が小さく、不十分であることがあった。また、近年において、大きいサイズの太陽電池パネルを用いてより大きな電力を得る設備も必要とされ、支持部材としての強度を有しつつも高さ調整が可能である架台への要望があった。

そこで本発明は上記問題に鑑み、構造的に高い強度を有しつつ、広い範囲で傾斜角、及び高さの調整をすることができる太陽電池パネル架台、及び太陽電池装置を提供することを課題とする。

以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。

請求項１に記載の発明は、太陽電池パネル（２）を所定の傾斜角度（θ）で傾いた姿勢に保持する太陽電池パネル架台（１０）であって、設置場所に固定される基礎（１１）と、基礎から直接又は他の部材を介して一端側が取り付けられて立設される支柱（１５）と、支柱の他端側に直接又は他の部材を介して取り付けられ、太陽電池パネルの傾斜する方向に直交する方向の該太陽電池パネルの面に沿って配置される長尺の横材（１２）と、を備え、支柱は、長尺の部材である第一支柱（１６）及び第二支柱（１８）を有し、第一支柱は、その一端を基礎に直接又は他の部材を介して回動可能に取り付けられ、その他端は横材に他の第一部材を介して回動可能に取り付けられるとともに横材の長手方向に固定位置を変更可能とされ、第二支柱も、その一端を基礎に直接又は他の部材を介して回動可能に取り付けられ、その他端は横材に他の第二部材を介して回動可能に取り付けられるとともに横材の長手方向に固定位置を変更可能であり、第一支柱の他の第一部材及び第二支柱の他の第二部材が横材の長手方向に摺動することにより、太陽電池パネルの傾斜角度が調整され、第一支柱の他の第一部材及び第二支柱の他の第二部材が横材に取り付けられることにより、太陽電池パネルが調整された前記傾斜角度で保持されることを特徴とする太陽電池パネル架台である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の太陽電池パネル架台（１０）に太陽電池パネル（２）が固定された太陽電池装置（１）である。

本発明によれば、構造的に高い強度を有しつつ、広い範囲で傾斜角、及び高さの調整をすることができる太陽電池パネル架台、及び太陽電池装置とすることが可能である。

１つの実施形態にかかる太陽電池パネル架台を含む太陽電池装置が敷地に複数配列された場面を平面視した模式図である。 １つの太陽電池装置の平面図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図３のうち、傾斜方向で低い側となる部位に注目して拡大した図である。 図４のＶで示した部位を拡大した図である。 図３のうち、傾斜方向で高い側となる部位に注目して拡大した図である。 図６にＶＩＩで示した方向から見た図である。 他の実施形態について説明する図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし、本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は、１つの実施形態にかかる太陽電池架台１０（図２参照）を具備する太陽電池装置１が、敷地に複数並列された態様を平面視（上空から見下ろした視点）した図である。
図２は、図１に示した太陽電池装置１のうちの１つに注目し、一部を破断して示した図である。
図３は、図２にＩＩＩ−ＩＩＩで示した線に沿った断面図である。
以下、図１〜図３及び適宜示す図を参照しつつ、太陽電池パネル架台１０及び太陽電池装置１について説明する。

太陽電池装置１は、太陽電池パネル２、及びこれを所定の位置に所定の姿勢で保持する太陽電池パネル架台１０を備えている。

太陽電池パネル２は、ガラス板表面に多数の太陽電池素子が配列された全体として板状の部材である。この太陽電池パネル２を敷地に沿って複数並列させ、太陽光をここに照射させて電力を得る。
ここで、太陽電池パネルの種類は特に限定されることはなく、公知の太陽電池パネルを用いることができる。

太陽電池パネル架台１０は、図２及び図３からわかるように、基礎１１、横材としての桁１２、垂木１３、桁固定金具１４、支柱１５、及び垂木取付金具２０を備える。
太陽電池パネル架台１０は、簡単には次のような構造を有している。すなわち、基礎１１の上に横材としての桁１２、１２が配置され、該桁１２の上に垂木１３、１３、…を配置し、桁１２、１２と垂木１３、１３、…とで格子状が形成される。そして垂木１３、１３、…の上に複数の太陽電池パネル２、２、…が配列される。このとき、図３からわかるように、垂木１３の長手方向一方側が低く、他方側が高くされることにより、垂木１３及び太陽電池パネル２が水平面に対してθの角度に傾けられている。
この角度θは、太陽光の照射角度や向き、隣接する太陽電池装置１、１との関係等から決められ、通常は１０°〜３５°である。
以下、太陽電池パネル架台１０の構成についてさらに詳しく説明する。

基礎１１は、敷地に太陽電池パネル架台１０を設置する際の基礎となる部材であり、ブロック状の鉄筋コンクリートにより形成されている。基礎１１の下部は地面に埋設され、その上部を地表から突出させるように配置する。基礎１１は図２からわかるように、垂木１３の長手方向、すなわち、太陽電池パネル２の傾き方向には２か所、これに直交する方向（桁１２の長手方向）には所定の間隔を有して複数配列されている。なお、基礎となる部材は本形態に限定されることなく、例えば鋼製の金具を用いるなど、別の部材とすることも可能である

次に、太陽電池パネル架台１０のうち、上記した太陽電池パネル２の傾斜方向で低い側に配置される基礎１１（図２、図３にＡで示した側）周辺に具備される各部材を説明する。図４は図３のうち、当該低い側となる部位に注目して示した図である。図５は、図４にＶで示した部分を拡大した図である。

図３〜図５からわかるように、基礎１１の上面には桁固定金具１４が備えられている。桁固定金具１４は図５に現れる断面において基礎１１の面に沿って配置される基礎固定片１４ａを有し、該基礎固定片１４ａから所定の間隔を有して立設する２つの立設片１４ｂ、１４ｃを備えている。桁固定金具１４の基礎固定片１４ａが基礎１１にボルト等の固定部材により固定される。また、桁１２が立設片１４ｂ、１４ｃの間に差し込まれるように配置され、ボルトやネジにより両者が固定される。

桁１２は、太陽電池パネルの面に沿って配置される横材として機能する長尺の部材であり、図４、図５に現れる断面を有して図４、図５の紙面奥／手前方向に延在するように配置されている（図２参照）。桁１２は上記したように桁固定金具１４の立設片１４ｂ、１４ｃの間に差し込まれてボルトやネジにより固定される。図２からわかるように、長尺である桁１２は隣り合う基礎１１、１１、…のそれぞれに備えられる桁固定金具１４、１４、…間を渡されるように設置されている。

桁１２の上面のうち、垂木１３が配置される部分には、垂木取付金具２０が設けられている。垂木取付金具２０は、桁１２と垂木１３とを連結する部材で、傾斜調整手段を備えている。

垂木取付金具２０は、図５からよくわかるように、軸部材２１及び回動部材２２を備えている。
軸部材２１は、円筒軸２１ａ及び桁取付片２１ｂ、２１ｃを具備している。このうち円筒軸２１ａは中空円筒状の部位である。円筒軸２１ａの外周面には円筒状の肉厚方向に段差２１ｅ、２１ｆが設けられている。
桁取付片２１ｂ、２１ｃは、円筒軸２１ａの下部から桁１２の上面に沿って延在する平板状の部材である。図５からわかるように桁取付片２１ｂ、２１ｃの端部は桁１２と係合するように形成されている。さらに、桁取付片２１ｂ、２１ｃが不図示のネジ等の固定部材により桁１２に固定されて、軸部材２１が桁１２に取り付けられる。

回動部材２２は、回動片２２ａ及び垂木取付片２２ｂ、２２ｃを具備している。
回動片２２ａは、図５からわかるように、円筒軸２１ａの外周をその内側に囲んで内包するように配置される円筒状の部材で、円筒状の一部が切り欠かれている形状を有している。図５からわかるように、回動片２２ａの切り欠かれた端部は円筒軸２１ａ側に折り曲げられ、内側に向けた突起２２ｂ、２２ｃが形成されている。
垂木取付片２２ｂ、２２ｃは、回動片２２ａの上部から垂木１３の下面に沿って延在する平板状の部材である。垂木取付片２２ｂ、２２ｃが不図示のねじ等の固定部材により垂木１３に固定され、回動部材２２が垂木１３に取り付けられる。

軸部材２１と回動部材２２とは、軸部材２１の円筒軸２１ａの外周面を囲むように、回動部材２２の回動片２２ａが配置される。これにより軸部材２１と回動部材２２とは互いに回動可能に連結される。
ここで、軸部材２１と回動部材２２との回動の範囲は、図５からわかるように、円筒軸２１ａに設けられた段差２１ｅ、２１ｆが回動片２２ａに具備された突起２２ｂ、２２ｃに引っ掛かることにより制限され、過剰な回動を禁止している。
軸部材２１と回動部材２２との位置の固定は、図５からわかるように、回動片２２ａを貫通して円筒軸２１ａに螺合するネジ等の固定部材２３、２４により行うことができる。

すなわち、垂木取付金具２０によれば、軸部材２１側に桁１２が固定され、回動部材２２側に垂木１３が固定されるとともに、軸部材２１と回動部材２２とは回動可能に連結されている。ここで、軸部材２１は桁１２に固定されて回動しないので、回動部材２２が回動可能である。これにより、回動部材２２に固定される垂木１３、及び垂木１３に取り付けられる太陽電池パネル２の水平面に対する傾斜角度（図３のθ）を図５にＣで示した矢印のように調整することができる。

本実施形態では、軸部材２１側に桁１２が固定され、回動部材２２側に垂木１３が固定される態様について説明したが、逆となる形態であってもよい。すなわち、軸部材が垂木側に固定され、回動部材が桁側に配置される態様でも機能する。

次に、太陽電池パネル架台１０のうち、上記した太陽電池パネル２の傾斜方向で高い側に配置される基礎１１（図２、図３にＢで示した側）周辺に具備される各部材を説明する。図６に図３のうち、傾斜方向で高い側に配置される基礎１１周辺の部分に注目して拡大した図を示した。また、図７には、図６に矢印ＶＩＩで示した方向から見た図を表した。
図６、図７からわかるように、傾斜方向で高い側にも桁固定金具１４、桁１２、及び垂木取付金具２０が備えられている。これらの部材は、傾斜方向で低い側に具備される上記した桁固定金具１４、桁１２、及び垂木取付金具２０と共通するので、ここでは説明を省略する。傾斜方向で高い側に配置される基礎１１側には、桁固定金具１４と桁１２との間にさらに支柱１５が設けられている。

支柱１５は、図７からよくわかるように、第一支柱１６、第一支柱固定金具１７、第二支柱１８、及び第二支柱固定金具１９を有している。
第一支柱１６は長尺の部材である。また、第一支柱固定金具１７は、図６からわかるように、断面略コ字状を有する部材である。第一支柱１６は、その下端が桁固定金具１４に支点１６ｂを中心に回動可能に取り付けられている。また第一支柱１６は図７からわかるように、鉛直方向からφの角度で傾けられて配置されている。そして第一支柱１６の上端となる部位の桁１２に第一支柱固定金具１７が取り付けられる。第一支柱１６の上端は、第一固定金具１７のコ字状の内側に挿入され、支点１６ａを中心に回動可能に固定される。
第二支柱１８も長尺の部材である。また、第二支柱固定金具１９も、第一支柱固定金具１７と同様に、断面略コ字状を有する部材である。第二支柱１８は、その下端が桁固定金具１４に支点１８ｂを中心に回動可能に取り付けられている。また第二支柱１８は図７からわかるように、上記第一支柱１６と鉛直方向の線に関して線対称となるように角度φ傾けられて配置されている。そして第二支柱１８の上端となる部位の桁１２に第二支柱固定金具１９が取り付けられる。第二支柱１８の上端は、第二固定金具１９のコ字状の内側に挿入され、支点１８ａを中心に回動可能に固定される。
φの角度が決まり、適切な桁１２の適切な高さ位置及び垂木１３の傾斜角度（図２のθ）が得られたときには、視点１６ａ、１６ｂ、１８ａ、１８ｂを中心とした第一支柱１６、及び第二支柱１８の回動は禁止され適切に荷重を保持する。

このように、支柱１５により支柱１５が備えられた側を高くして、太陽電池装置１に傾斜を持たせることができる。そして、第一支柱１６、及び第二支柱１８の回動は禁止され適切に荷重を保持するときには、図７からわかるように、第一支柱１６、第二支柱１８及び桁１２により略三角形を形成しており、強度の高い構造とすることができる。具体的には鉛直方向の強度のみでなく、水平方向（図７の紙面左右方向）の保持強度を向上させることができる。

また、太陽電池パネルの高さ位置や傾斜角度（図２のθ）を設定するに際しては、第一支柱１６及び第二支柱１８の傾き（φ）を変更するのみでよい。また、φの取り得る範囲も広いので、太陽電池パネルの高さ位置や傾斜角度θの調整範囲も広くすることができる。さらには、例えば入子式に伸縮可能な支柱を用いる場合等に比べて構造が簡易であり、構造的な強度も大きくすることが可能となる。

図２、図３に戻って垂木１３について説明する。垂木１３は、傾斜方向で低い側に配置される桁１２と、傾斜方向で高い側に配置される桁１２と、を渡すように配置され、これが桁１２の長手方向に複数並列される。桁１２への垂木１３の取り付けはこれまで説明したように、傾斜角度を変えることができる垂木取付金具２０を介して行われる。そして、垂木１３の上面に太陽電池パネル２、２、…が敷設される。

本実施形態では、第一支柱１６、及び第二支柱１８の上端部位置に合わせて第一支柱固定金具１７、及び第二支柱固定金具１９を桁１２に取り付ける態様を説明したが、これに限定されるものではない。例えば、図８に示すように、桁１２にその長手方向に溝１２ａ、溝１２ｂを設け、第一支柱固定金具１７、第二支柱固定金具１９が当該溝によりスライドするように構成してもよい。これによれば、さらに円滑な角度調整が可能となる。ここでは、溝１２ａの形状は、ボルト３０ａとワッシャー３１ａとの形状に応じて形成され、長手方向に延びるように形成されている。また、溝１２ａの長手方向の一端側は、ボルト３０ａとワッシャー３１ａとを挿入可能なように、開放されている。また、溝１２ｂも溝１２ａと同様に形成されている。すなわち、溝１２ｂには、ボルト３０ｂとワッシャー３１ｂとの形状に応じて形成され、長手方向に延びるように形成され、一端側が開放されている。なお、溝１２ａについては、その一端を開放しなくとも、溝１２ａ、ボルト３０ａ、ワッシャー３１ａの形状や大きさを変更することによって溝１２ａにボルト３０ａ、ワッシャー３１ａを挿入することが可能なように様々な形態を採用することも可能であり、これは溝１２ｂ、ボルト３０ｂ、ワッシャー３１ｂについても同様である。

また、本実施形態では、第一支柱１６、第二支柱１８は、第一支柱固定金具１７、及び第二支柱固定金具１９を介して桁１２に取り付けたが、これに限定されることはなく、第一支柱１６、第二支柱１８の上端を直接桁１２に取り付けても良い。

さらに、本実施形態では、傾斜方向で高くなる側にのみ支柱を設けたがこれに限らず、低くなる側にも同様の支柱を設けても良い。ただし低い側の支柱の方が傾き（φ）が大きくなる。

以上、現時点において実践的であり、かつ、好ましいと思われる実施形態を説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨或いは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う太陽電池パネル架台、及び太陽電池装置も本発明の技術的範囲に包含されるものとして理解されなければならない。

１ 太陽電池装置
２ 太陽電池パネル
１０ 太陽電池パネル架台
１１ 基礎
１２ 桁
１３ 垂木
１４ 基礎取付金具
１５ 支柱
１６ 第一支柱
１８ 第二支柱
２０ 垂木取付金具
２１ 軸部材
２２ 回動部材

Claims (2)

1. 太陽電池パネルを所定の傾斜角度で傾いた姿勢に保持する太陽電池パネル架台であって、
   設置場所に固定される基礎と、
   前記基礎から直接又は他の部材を介して一端側が取り付けられて立設される支柱と、前記支柱の他端側に直接又は他の部材を介して取り付けられ、前記太陽電池パネルの傾斜する方向に直交する方向の該太陽電池パネルの面に沿って配置される長尺の横材と、を備え、
   前記支柱は、長尺の部材である第一支柱及び第二支柱を有し、
   前記第一支柱は、その一端を前記基礎に直接又は他の部材を介して回動可能に取り付けられ、その他端は前記横材に他の第一部材を介して回動可能に取り付けられるとともに前記横材の長手方向に固定位置を変更可能とされ、
   前記第二支柱も、その一端を前記基礎に直接又は他の部材を介して回動可能に取り付けられ、その他端は前記横材に他の第二部材を介して回動可能に取り付けられるとともに前記横材の長手方向に固定位置を変更可能であり、
   前記第一支柱の前記他の第一部材及び前記第二支柱の前記他の第二部材が前記横材の長手方向に摺動することにより、前記太陽電池パネルの傾斜角度が調整され、前記第一支柱の前記他の第一部材及び前記第二支柱の前記他の第二部材が前記横材に取り付けられることにより、前記太陽電池パネルが調整された前記傾斜角度で保持されることを特徴とする太陽電池パネル架台。
2. 請求項１に記載の太陽電池パネル架台に太陽電池パネルが固定された太陽電池装置。

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