JP5788470B2

JP5788470B2 - 太陽電池モジュールの取付架台

Info

Publication number: JP5788470B2
Application number: JP2013248202A
Authority: JP
Inventors: 秀騎西竹
Original assignee: 株式会社サニックス
Priority date: 2013-11-29
Filing date: 2013-11-29
Publication date: 2015-09-30
Anticipated expiration: 2033-11-29
Also published as: JP2015105527A

Description

本発明は、太陽電池モジュールに傾斜角度を持たせて設置するための太陽電池モジュールの取付架台に関する。

従来、大陽電池モジュールの設置架台としては、例えば特許文献１に記載のように、太陽電池パネルを搭載するための鉄骨枠を、基礎に固着されたアングル材により支持するものが知られている。また、例えば特許文献２に記載のように、アングル材よりも軽量で座屈変形や曲げ変形に強い断面Ｃ字状のリップ溝形鋼で構成されたものもある。

特開２００４−１４０２５６号公報特開２０１２−２０４４号公報

しかしながら、特許文献２に記載の設置架台では、鋼材同士の接続が、リップ溝形鋼の一対の両側面の外側から通しボルトを使用するものであるため、温度変化による膨張、収縮や風などにより鋼材が振動し、その振動で通しボルトが緩んでしまう可能性がある。

そこで、本発明においては、部材同士の一辺を確実にボルト締めすることが可能で、熱収縮や振動などによるボルトの緩みに強い安定した構造を有する太陽電池モジュールの取付架台を提供することを目的とする。

本発明の太陽電池モジュールの取付架台は、太陽電池モジュールを下から斜めに支える縦桟を備え、太陽電池モジュールに傾斜角度を持たせて設置するための太陽電池モジュールの取付架台であって、縦桟に傾斜角度を与えて支える支柱または縦桟と支柱とを相互にトラス状に連結する斜め材のいずれか一方または両方が、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼であり、互いに直交する２つのフランジと、２つのフランジのそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップとを有するものである。

縦桟に傾斜角度を与えて支える支柱および縦桟と支柱とを相互にトラス状に連結する斜め材は、風圧荷重などによる圧縮荷重または引張荷重を受け、特に起こりやすいのが座屈変形である。座屈変形を発生させる荷重は、オイラーの座屈荷重によると、π²ＥＩ／Ｌ²（Ｅ：縦弾性係数、Ｉ：断面二次モーメント、Ｌ：部材長さ）であり、断面二次モーメントＩが大きい部材ほど大きな座屈荷重に耐えられる。そこで、本発明に係る支柱および斜め材は、互いに直交する２つのフランジと、２つのフランジのそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップとによって、大きな断面二次モーメントを確保しており、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された軽量な形鋼でありながら座屈変形に強いものとなっている。また、本発明に係る支柱および斜め材では、フランジの対面に邪魔になるものがないため、フランジの一辺のみをボルトにより作業性良く固定することができる。

縦桟に傾斜角度を与えて支える支柱または縦桟と支柱とを相互にトラス状に連結する斜め材のいずれか一方または両方が、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼であり、互いに直交する２つのフランジと、２つのフランジのそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップとを有する構成により、軽量でありながら座屈変形に強く、かつ部材同士の一辺を確実にボルト締めすることが可能で、熱収縮や振動などによるボルトの緩みに強い安定した構造を有する太陽電池モジュールの取付架台が得られる。

本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの取付架台の側面図である。本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの取付架台の概略正面図である。本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの取付架台の概略背面図である。（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は図３のＤ−Ｄ断面図、（ｅ）は図３のＥ−Ｅ断面図である。

図１は本発明の実施の形態における太陽電池モジュールの取付架台の側面図、図２は概略正面図、図３は概略背面図である。図４の（ａ）は図１のＡ−Ａ断面図、（ｂ）は図３のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は図１のＣ−Ｃ断面図、（ｄ）は図３のＤ−Ｄ断面図、（ｅ）は図３のＥ−Ｅ断面図である。

図１〜図３に示すように、本発明の実施の形態における取付架台１は、太陽電池モジュールＭに傾斜角度を持たせて設置するものである。取付架台１は、上部に複数の太陽電池モジュールＭが取り付けられて太陽電池モジュールＭを下から斜めに支える２本の縦桟２が、縦桟２に傾斜角度を与えて支える支柱３と、縦桟２と支柱３とを相互にトラス状に連結する斜め材４と、基礎接続具５，６とによって支えられたものである。

基礎接続具５は、直接基礎７に接続されている。支柱３と斜め材４は、トラス構造を形成するようにそれぞれの下端部が基礎接続具６に留められて、当該基礎接続具６は直接基礎８に接続されている。また、支柱３の背面側には、支柱３に対してトラス構造を形成するように横材９と斜め材１０が設けられている。

縦桟２は、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼（軽量形鋼）である。図４（ａ）に示すように、縦桟２の断面形状は、Ｚ形に近く、それぞれのコーナー部にアールを付けて９０°に折り曲げられた形状である。縦桟２は、太陽電池モジュールＭの下面に対して直交方向に延びるウェブ２０と、ウェブ２０の上下両端からウェブ２０を挟んでそれぞれ反対方向に延びるフランジ２１と、フランジ２１の先端からそれぞれウェブ２０と平行方向にかつ互いに内向きに延びるリップ２２とを有する。太陽電池モジュールＭは、縦桟２の上側のフランジ２１に対してボルト・ナット１１により締結される。

支柱３は、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼（軽量形鋼）である。図４（ｂ）に示すように、支柱３の断面形状は、Ｌ形に近く、コーナー部にアールを付けて９０°に折り曲げられた形状である。支柱３は、互いに直交する２つのフランジ３０と、２つのフランジ３０のそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップ３１とを有する。支柱３の上端部は、縦桟２のウェブ２０に対してボルト・ナット１２により締結される。

斜め材４，１０は、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼（軽量形鋼）である。図４（ｃ）、（ｄ）に示すように、斜め材４，１０の断面形状は、支柱３と同様であり、Ｌ形に近く、コーナー部にアールを付けて９０°に折り曲げられた形状である。斜め材４は、互いに直交する２つのフランジ４０と、２つのフランジ４０のそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップ４１とを有する。斜め材１０も同様に、互いに直交する２つのフランジ１００と、２つのフランジ１００のそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップ１０１とを有する。

斜め材４の上端部は、縦桟２のウェブ２０に対してボルト・ナット１３により締結される。また、支柱３と斜め材４は、それぞれの下端部が基礎接続具６にボルト・ナット１４により締結される。また、縦桟２と基礎接続具５は、ボルト・ナット１５により締結される。

横材９は、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼（軽量形鋼）である。図４（ｅ）に示すように、横材９の断面形状は、Ｌ形に近く、コーナー部にアールを付けて９０°に折り曲げられた形状である。横材９は、互いに直交する２つのフランジ９０と、上側のフランジ９０の先端に直交方向にかつ内向きに延びるリップ９１とを有する。横材９の左右端部は、支柱３のフランジ３０に対してボルト・ナット１６により締結される。また、斜め材１０の左右端部も同様に、支柱３のフランジ３０に対してボルト・ナット１７により締結される。

上記構成の太陽電池モジュールＭの取付架台１では、縦桟２は太陽電池モジュールＭを下から斜めに支えるため、風圧荷重などの上下方向の荷重によって、大きな曲げモーメントを受けるが、太陽電池モジュールＭの下面に対して直交方向に延びるウェブ２０と、ウェブ２０の上下両端からウェブ２０を挟んでそれぞれ反対方向に延びるフランジ２１と、フランジ２１の先端からそれぞれウェブ２０と平行方向にかつ互いに内向きに延びるリップ２２とによって、大きな断面係数を確保できており、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された軽量形鋼でありながら、この大きな曲げモーメントに耐えることが可能である。

また、この縦桟２は、太陽電池モジュールＭをボルト・ナット１１によりフランジ２１に固定する際、ウェブ２０の下端のフランジ２１がウェブ２０を挟んで上端のフランジ２１と反対方向に延びているため、ウェブ２０の下端のフランジ２１が邪魔になることがなく、フランジ２１の一辺のみをボルト・ナット１１により作業性良く固定することができる。また、ウェブ２０や下端のフランジ２１に対して他の部材をボルト締めにより固定する際も同様に、ウェブ２０や下端のフランジ２１の対面に邪魔になるものがないため、ウェブ２０やフランジ２１の一辺のみをボルト締めにより作業性良く固定することができる。

このように、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼であり、太陽電池モジュールＭの下面に対して直交方向に延びるウェブ２０と、ウェブ２０の上下両端からウェブ２０を挟んでそれぞれ反対方向に延びるフランジ２１と、フランジ２１の先端からそれぞれウェブ２０と平行方向にかつ互いに内向きに延びるリップ２２とを有する縦桟２を用いることで、軽量でありながら曲げ変形に強く、かつ部材同士の一辺を確実にボルト締めすることが可能で、熱収縮や振動などによるボルトの緩みに強い安定した構造を有する太陽電池モジュールの取付架台１が得られる。

また、上記構成の太陽電池モジュールＭの取付架台１では、縦桟２に傾斜角度を与えて支える支柱３、および縦桟２と支柱３とを相互にトラス状に連結する斜め材４は、風圧荷重などによる圧縮荷重または引張荷重を受け、特に座屈変形が起こりやすいが、互いに直交する２つのフランジ３０，４０と、２つのフランジ３０，４０のそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップ３１，４１とによって、大きな断面二次モーメントを確保できており、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された軽量形鋼でありながら座屈変形に強い。

また、支柱３および斜め材４においても、前述の縦桟２と同様に、フランジ３０，４０の対面に邪魔になるものがないため、フランジ３０，４０の一辺のみをボルトにより作業性良く固定することが可能となっており、このような支柱３または斜め材４を用いることで、部材同士の一辺を確実にボルト締めすることが可能で、熱収縮や振動などによるボルトの緩みに強い安定した構造を有する太陽電池モジュールの取付架台１が得られる。

なお、横材９は、支柱３と斜め材１０とでトラス構造を形成する部材であり、支柱３や斜め材１０と同じく座屈荷重を受けるが、全長が支柱３や斜め材１０より短い分だけ座屈には強く、また、下側のフランジ９０の先端にリップを設けると雨水が溜まってしまうため、上側のフランジ９０にのみリップ９１を設けている。

なお、本実施形態においては、ボルト・ナット１２，１３，１４，１６，１７による留め部の周囲のフランジ３０，４０，９０，１００を切り欠いているが、ボルト・ナット１２，１３，１４，１６，１７の軸方向には邪魔になるウェブやフランジなどがないため、切欠きがなくともボルト・ナット１２，１３，１４，１６，１７の部分には手や締め付け工具などが届き、容易にボルト締め作業を行うことができる。

縦桟２のウェブ２０の長さ１００ｍｍ、フランジ２１の長さ５０ｍｍ、リップ２２の長さ２０ｍｍで、板厚１．６ｍｍの場合、単位重量は２．８８ｋｇ／ｍである。この上側ウェブ２０上に太陽電池モジュールを取り付けた場合に発生する曲げ変形に係わる断面係数は１１．７ｃｍ³である。一方、等辺山形鋼５０ｍｍ×５０ｍｍ、板厚６ｍｍの場合、単位重量は４．４３ｋｇ／ｍである。このフランジ上に太陽電池モジュールを取り付けた場合に発生する曲げ変形に係わる断面係数は３．５５ｃｍ³であり、縦桟２の方が軽量かつ断面係数が高く、等辺山形鋼よりも上述のような曲げ変形に強い。

なお、従来のリップ溝形鋼（ウェブの長さ１００ｍｍ、フランジの長さ５０ｍｍ、リップの長さ２０ｍｍ、板厚１．６ｍｍ）のウェブ上に太陽電池モジュールを取り付けた場合に発生する曲げ変形に係わる断面係数は１１．７ｃｍ³であり、縦桟２と同じである。しかしながら、地震時に発生する水平方向の荷重による曲げ変形に係わる断面係数は、縦桟２が５．２５ｃｍ³に対してリップ溝形鋼は４．４７ｃｍ³であり、縦桟２の方がリップ溝型鋼より水平方向の荷重による曲げ変形に強い。

また、支柱３および斜め材４について、フランジ３０，４０の長さ９０ｍｍ、リップ３１，４１の長さ２０ｍｍで、板厚１．６ｍｍの場合、単位重量は２．７ｋｇ／ｍ、最小の断面二次モーメントは１６．６ｃｍ⁴である。一方、従来のリップ溝形鋼（ウェブの長さ１００ｍｍ、フランジの長さ５０ｍｍ、リップの長さ２０ｍｍ、板厚１．６ｍｍ）の単位重量は２．８８ｋｇ／ｍ、最小の断面二次モーメントは１４．０ｃｍ⁴であり、支柱３および斜め材４の方が軽量かつ最小の断面二次モーメントが高く、従来のリップ溝形鋼より座屈変形に強い。

本発明の太陽電池モジュールの取付架台は、太陽電池モジュールに傾斜角度を持たせて設置するための架台として有用である。

Ｍ太陽電池モジュール
１取付架台
２縦桟
３支柱
４，１０斜め材
５，６基礎接続具
７，８基礎
９横材
１１，１２，１３，１４，１５，１６，１７ボルト・ナット
２０ウェブ
２１，３０，４０，９０，１００フランジ
２２，３１，４１，９１，１０１リップ

Claims

太陽電池モジュールが上部に取り付けられる縦桟と、前記縦桟に傾斜角度を与えて支える支柱と、前記縦桟の中間部と前記支柱の下端部とを連結する斜め材とにより構成され、前記支柱および前記斜め材が圧縮荷重または引張荷重を受けるトラス構造を形成し、前記太陽電池モジュールに傾斜角度を持たせて設置するための太陽電池モジュールの取付架台であって、
前記縦桟は、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼であり、前記太陽電池モジュールの下面に対して直交方向に延びるウェブと、当該ウェブの上下両端から当該ウェブを挟んでそれぞれ反対方向かつ当該ウェブと直交する方向に延びるフランジと、当該フランジの先端からそれぞれ前記ウェブと平行方向にかつ互いに内向きに延びるリップとを有し、前記太陽電池モジュールが上側のフランジに対してボルト・ナットにより締結されるものであり、
前記支柱および前記斜め材は、板厚１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの鋼板から形成された形鋼であり、互いに直交する２つのフランジと、前記２つのフランジのそれぞれの先端からそれぞれ直交方向にかつ内向きに延びるリップとを有し、２つフランジのうち一方のフランジが前記縦桟のウェブに対して前記縦桟の上側のフランジが延びている側の面にボルト・ナットにより締結されたものである太陽電池モジュールの取付架台。