JP5966855B2 - Installation structure of solar cell module - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池モジュールの設置構造に関するものであり、詳しくは、材料コストを削減でき且つ施工費を一層低減できる太陽電池モジュールの設置構造に関するものである。 The present invention relates to an installation structure for a solar cell module, and more particularly to an installation structure for a solar cell module that can reduce material costs and further reduce construction costs.
太陽電池モジュールは、光起電力効果により光を電力に変換する太陽電池セル(以下、適宜「セル」と略記する。)をシート状の基材の上に多数配列した方形のパネル状のものであるが、例えば900mm×1600mm程度の長方形の太陽電池モジュールの場合、その重量は10〜30kg程度となる。そこで、太陽電池モジュールを設置する場合には、自重および風圧に耐え得る構造が要求される。 A solar cell module is a rectangular panel having a large number of solar cells (hereinafter abbreviated as “cells”) that convert light into electric power by the photovoltaic effect on a sheet-like substrate. However, for example, in the case of a rectangular solar cell module of about 900 mm × 1600 mm, the weight is about 10 to 30 kg. Therefore, when installing a solar cell module, a structure that can withstand its own weight and wind pressure is required.
太陽電池モジュールの設置構造としては、例えば、鉄筋で補強したコンクリート製の基礎ブロックを地面に配置し、基礎ブロックの上面に金属製の架台をアンカー固定すると共に、基礎ブロックの重量を十分に大きく設計することにより、太陽電池モジュールの投影面積よりも基礎ブロックの設置面積を小さくし、1つの太陽電池モジュールの占有面積を増大させないようにした構造が開示されている(特許文献1参照)。 As the installation structure of the solar cell module, for example, a concrete base block reinforced with reinforcing bars is placed on the ground, a metal base is anchored to the upper surface of the base block, and the weight of the base block is designed to be sufficiently large By doing so, the structure which made the installation area of a basic block smaller than the projection area of a solar cell module, and did not increase the occupation area of one solar cell module is disclosed (refer patent document 1).
ところで、上記のような設置構造においては、架台固定用のアンカーボルトが埋め込まれた基礎ブロックを予め製作する必要があるため、基礎部分の製作費を低減するのが難しいと言う問題がある。また、金属製の架台として、一体的な枠組構造のものを使用するため、架台部分の製作費も低減できないと言う問題がある。 By the way, in the above installation structure, since it is necessary to manufacture beforehand the foundation block in which the anchor bolt for anchoring a base is embedded, there exists a problem that it is difficult to reduce the manufacturing cost of a foundation part. In addition, since a metal frame having an integral frame structure is used, there is a problem that the manufacturing cost of the frame cannot be reduced.
本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面形状が長方形のパネル状の太陽電池モジュール1を設置するための設置構造であって、材料コストを削減でき且つ施工費を一層低減できる太陽電池モジュールの設置構造を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is an installation structure for installing a solar cell module 1 having a rectangular planar shape in plan view, which can reduce the material cost and perform the construction. The object is to provide a solar cell module installation structure that can further reduce the cost.
上記の課題を解決するため、本発明では、平坦な底面および平行な2側面を有する細長のコンクリート製の成形体で基礎部を構成し、太陽電池モジュールを支持する金属製の枠組部として、高さの異なる同等の構造の一対の枠組を使用すると共に、各枠組に配置した一対の支柱の下端側により基礎部の2側面を挟む状態で基礎部の上端にこれら枠組を搭載し、支柱の下端部に螺着したボルトを締め付けて各枠組を固定するようにした。 In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a base portion is formed of a long concrete molded body having a flat bottom surface and two parallel side surfaces, and a metal frame for supporting the solar cell module is used as a metal frame portion. While using a pair of frames of the same structure with different thicknesses, these frames are mounted on the upper end of the foundation part with the two side surfaces of the foundation part sandwiched between the lower ends of the pair of pillars arranged in each frame. Each frame was fixed by tightening a bolt screwed to the part.
すなわち、本発明の要旨は、平面形状が長方形のパネル状の太陽電池モジュールを設置するための設置構造であって、地面に配置されるコンクリート製の基礎部と、当該基礎部の上部に取り付けられて太陽電池モジュールを支持する金属製の枠組部とからなり、基礎部は、平坦な底面および平行な2側面を有する細長の成形体で構成され、枠組部は、基礎部の長手方向の一方の端部に取り付けられ且つ太陽電池モジュールの背面の一方の短辺部側を支持する手前側の枠組と、基礎部の長手方向の他方の端部に取り付けられ且つ太陽電池モジュールの背面の他方の短辺部側を支持する後方側の枠組とを含み、各枠組は、それぞれ、基礎部の幅に相当する離間距離で配置された一対の支柱の上端に梁を架け渡し且つこれら支柱の下端から所定高さの位置に掛止桟を架け渡した構造を備え、かつ、後方側の枠組は、手前側の枠組よりも支柱が高く構成されており、各枠組は、一対の支柱の下端側により基礎部の2側面を挟む状態で当該基礎部の上端に搭載され、支柱の下端部に螺着したボルトで基礎部に固定されていることを特徴とする太陽電池モジュールの設置構造に存する。 That is, the gist of the present invention is an installation structure for installing a panel-shaped solar cell module having a rectangular planar shape, and is attached to a concrete base portion arranged on the ground and an upper portion of the base portion. The base part is composed of an elongated molded body having a flat bottom surface and two parallel side surfaces, and the frame part is one of the base parts in the longitudinal direction. A frame on the near side that is attached to the end and supports one short side of the back side of the solar cell module, and the other short side of the back of the solar cell module that is attached to the other end in the longitudinal direction of the base part Each frame includes a beam spanning the upper ends of a pair of struts arranged at a separation distance corresponding to the width of the base portion, and predetermined from the lower ends of these struts. height The frame on the rear side has a structure in which the supporting column is higher than the frame on the near side, and each frame has two parts of the base portion by the lower end side of the pair of supporting columns. The solar cell module installation structure is characterized in that the solar cell module is mounted on the upper end of the base portion with the side surface sandwiched, and is fixed to the base portion with a bolt screwed to the lower end portion of the support column.
本発明に係る太陽電池モジュールの設置構造によれば、基礎部が細長のコンクリート製の成形体で構成され、枠組部が同等の構造の一対の枠組で構成され、各枠組が基礎部の上端に搭載された構造を備えており、一層簡単に設置できるため、材料費を削減でき、施工費を一層低減することができる。従って、本発明は、1MW以上の発電を行う所謂メガソーラーに好適である。 According to the installation structure of the solar cell module according to the present invention, the base portion is composed of an elongated concrete molded body, the frame portion is composed of a pair of frames having an equivalent structure, and each frame is on the upper end of the base portion. Since it has a mounted structure and can be installed more easily, material costs can be reduced and construction costs can be further reduced. Therefore, the present invention is suitable for a so-called mega solar that generates power of 1 MW or more.
本発明に係る太陽電池モジュールの設置構造(以下、「設置構造」と略記する。)の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の設置構造は、図1に示すように、平面形状が長方形のパネル状の太陽電池モジュール(以下、「モジュール」と略記する。)1を設置するための設置構造であり、地面に配置されるコンクリート製の基礎部2と、当該基礎部の上部に取り付けられてモジュール1を支持する金属製の枠組部とからなる。
An embodiment of a solar cell module installation structure (hereinafter abbreviated as “installation structure”) according to the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the installation structure of the present invention is an installation structure for installing a panel-shaped solar cell module (hereinafter abbreviated as “module”) 1 having a rectangular planar shape, and is disposed on the ground. The
モジュール1は、平面形状が長方形のシート状の基板の表面に多数の太陽電池セルを配列し、かつ、基板の外周部を金属製フレームで補強して構成される。太陽電池セルとしては、公知の各種のセル、例えば、各種の結晶シリコン型やアモルファスシリコン型のシリコン系セル、InGaAs、GaAs系、CIS系、Cu2ZnSnS4(CZTS)、CdTe−CdS系などの各種の化合物系セル、光電変換層に有機化合物を用いた有機系セル等が挙げられる。 The module 1 is configured by arranging a large number of solar cells on the surface of a rectangular sheet-like substrate, and reinforcing the outer peripheral portion of the substrate with a metal frame. As the photovoltaic cell, various known cells such as various crystalline silicon type and amorphous silicon type silicon cells, InGaAs, GaAs type, CIS type, Cu 2 ZnSnS 4 (CZTS), CdTe-CdS type, etc. Examples include various compound cells and organic cells using organic compounds in the photoelectric conversion layer.
通常、1つのセルは、基板の表面に第1電極、光電変換層、第2電極、透明保護層を積層して構成される。1枚のモジュール1においては、上記のようなセルが基板表面に10〜100個程度配列され、1つのセルの第1電極とこれに隣接するセルの第2電極とが順次に直列に接続されている。モジュール1は、表面に樹脂を積層することによりセルを絶縁、封止して構成される。モジュール1における積層構造は、例えば、基板の表面に絶縁材/封止材/セル/封止材/保護フィルムを順次に積層して構成される。 Usually, one cell is configured by laminating a first electrode, a photoelectric conversion layer, a second electrode, and a transparent protective layer on the surface of a substrate. In one module 1, about 10 to 100 cells as described above are arranged on the substrate surface, and a first electrode of one cell and a second electrode of a cell adjacent thereto are sequentially connected in series. ing. The module 1 is configured by insulating and sealing cells by laminating a resin on the surface. The laminated structure in the module 1 is configured, for example, by sequentially laminating insulating material / sealing material / cell / sealing material / protective film on the surface of the substrate.
絶縁材としては、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、各種プラスティックフィルム等の熱可塑性オレフィン類からなる絶縁材が使用される。封止材としては、例えば、エチレン酢酸ビニール共重合(EVA)、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、シリコーン樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体、アイオノマー等が使用される。また、保護フィルムとしては、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体などの熱可塑性フッ素樹脂(ETFE)が使用される。 As the insulating material, insulating materials made of thermoplastic olefins such as polyester, polyvinyl fluoride, and various plastic films are used. As the sealing material, for example, ethylene vinyl acetate copolymer (EVA), ethylene / acrylic acid ester copolymer, silicone resin, tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymer, ionomer, etc. are used. . As the protective film, a thermoplastic fluororesin (ETFE) such as a copolymer of tetrafluoroethylene and ethylene is used.
モジュール1は、施工性の観点から、通常、平面形状を長方形のパネル状に形成される。モジュール1の外形寸法は、例えば、幅が600〜1200mm程度、長さが1000〜2000mm程度、外周部のフレーム部分で厚さが15〜50mm程度である。図示しないが、モジュール1の裏面には、各セルに接続され且つ陽極側および陰極側の一対のケーブルが装着された端子を収容する端子箱(ジャンクションボックス)が取り付けられている。 The module 1 is usually formed in a rectangular panel shape from the viewpoint of workability. The external dimensions of the module 1 are, for example, about 600 to 1200 mm in width, about 1000 to 2000 mm in length, and about 15 to 50 mm in thickness at the outer peripheral frame portion. Although not shown, a terminal box (junction box) is attached to the back surface of the module 1 and houses terminals connected to each cell and attached with a pair of cables on the anode side and cathode side.
本発明の設置構造においては、コンクリート製の基礎部2と、モジュール1を支持する金属製の枠組部とから架台が構成される。基礎部2は、細長の成形体で構成されており、平坦な底面、および、当該基礎部の長手方向に沿った平行な2側面を備えた成形体で構成される。斯かる成形体は、型枠にコンクリートを打設して例えば直方体のブロックとして成形されたものでもよいが、材料費を削減する観点から、既存のコンクリート成型品を利用するのが好ましい。
In the installation structure of the present invention, a gantry is constituted by a
具体的には、例えば、基礎部2は、長手方法に直交する断面がU字型のU形側溝で構成される。U形側溝は、JIS A 5372に規定された側溝用のコンクリート成型品であり、通常の側溝として使用する場合の蓋の配置形態によって「上ぶた式U形側溝」、「落ちふた式U形側溝」があるが、本発明では何れの形態の側溝も使用可能である。好ましくは、後述する枠組3A,3Bの固定構造から、図1に示すように、落ちふた式U形側溝が好ましい。落ちふた式U形側溝は、U字型断面の上端部が外側に膨出した構造のものであり、膨出した外縁部21を後述する枠組3A,3Bの支柱31のボルト42の掛止部として利用することができる。
Specifically, for example, the
基礎部2を構成する上記のU形側溝としては、幅(2側面間の距離)が200〜400mm程度、高さが300〜600mm程度、長さが1000〜2000mm程度のものが使用される。
As said U-shaped side groove which comprises the
一方、図1に示すように、枠組部は、基礎部2の長手方向の一方の端部(図の下方側の端部)に取り付けられ且つモジュール1の背面の一方の短辺部側を支持する手前側の枠組3Aと、基礎部2の長手方向の他方の端部(図の上方側の端部)に取り付けられ且つモジュール1の背面の他方の短辺部側を支持する後方側の枠組3Bとからなる。
On the other hand, as shown in FIG. 1, the frame part is attached to one end part in the longitudinal direction of the base part 2 (the end part on the lower side in the figure) and supports one short side part side of the back surface of the module 1. The
枠組3A,3Bは、金属製の角パイプ等の各種の棒状部材で構成することができるが、材料費を削減する観点から、通常は、後述する筋交い34を除き、L型鋼を組合せて構成される。これら枠組3A,3Bは、それぞれ、一対の支柱31の上端に梁32を架け渡し且つこれら支柱31の下端から所定高さの位置に掛止桟33を架け渡した構造を備えている。また、支柱31、梁32及び掛止桟33の枠組構造を補強するため、枠組3A,3Bにおいては、掛止桟33の各端部から梁32の各端部近傍に亙って帯状の鋼材からなる筋交い34が取り付けられる。
The
枠組3A,3Bにおいて、梁32は、モジュール1を受止め且つ締結するための横架材であり、掛止桟33は、当該枠組を基礎部2に引掛けるための横架材である。なお、支柱31、梁32、掛止桟33、筋交い34の結合個所はボルト又はスポット溶接により固定される。
In the frames 3 </ b> A and 3 </ b> B, the
枠組3A,3Bにおいて、支柱31,31の離間間隔は、基礎部2の幅に応じて250〜500mm程度とされ、梁32の長さは、モジュール1の幅に応じて650〜1250mm程度とされ、支柱31の下端からの掛止桟33までの高さは、50〜100mm程度とされる。また、各支柱31の下端部には、後述するボルト42を螺着するため、ボルト挿通用の穴が開口されて当該穴にナット41が溶接により取り付けられる。
In the frames 3 </ b> A and 3 </ b> B, the spacing between the
本発明の設置構造においては、受光量を高める観点から、図2に示すように、モジュール1を傾斜させた状態で支持するため、後方側の枠組3Bは、手前側の枠組3Aよりも支柱31が高く構成される。例えば、手前側の枠組3Aの支柱31の高さは200〜300mm程度に設定され、後方側の枠組3Bの支柱31はの高さは300〜600mm程度に設定される。これにより、モジュール1を所定の傾斜角度に傾斜させた状態で取り付けることができる。
In the installation structure of the present invention, from the viewpoint of increasing the amount of received light, as shown in FIG. 2, the module 1 is supported in an inclined state. Is configured high. For example, the height of the
モジュール1の傾斜角度は、モジュール1の背面と地表とのなす角度が5〜30°となるように設定される。通常、非積雪地域の場合で5〜20°、好ましくは約10°、積雪地域の場合で20〜30°に設定される。なお、モジュール1の傾斜角度に対応させるため、通常、手前側の枠組3Aの梁32は、予め内角を鋭角となるように加工され、後方側の枠組3Bの梁32は、予め内角を鈍角となるように加工される。
The inclination angle of the module 1 is set so that the angle formed between the back surface of the module 1 and the ground surface is 5 to 30 °. Usually, it is set to 5 to 20 °, preferably about 10 ° in the case of a non-snowy region, and 20 to 30 ° in the case of a snowy region. In order to correspond to the inclination angle of the module 1, the
上記にように、本発明の設置構造において、各枠組3A,3Bは、基礎部2の幅に相当する離間距離で一対の支柱31が配置され、これら支柱31の下端から所定高さの位置に掛止桟33が設けられており、そして、一対の支柱31の下端側により基礎部の2側面を挟む状態で当該基礎部の上端に搭載され、支柱31の下端部に螺着したボルト42で基礎部2に固定される。
As described above, in the installation structure of the present invention, each of the
本発明の設置構造においては、上記の基礎部2および枠組部の構成により極めて簡単にモジュール1を設置することができる。モジュール1の設置施工は次の通りである。すなわち、先ず、モジュール1の設置場所に基礎部2を配置する。基礎部2は、地面を100mm程度掘り下げてここに空練りモルタルを20〜30mmの厚さで敷込み、成形体として例えばU形側溝を落とし込んで施工される。
In the installation structure of the present invention, the module 1 can be installed very simply by the configuration of the
一方、枠組部は、基礎部2に枠組3A,3Bを先に取り付けて構築することもできるが、モジュール1に対する位置決め等の施工性の観点からは、予めモジュール1に枠組3A,3Bを装着するのが好ましい。具体的には、モジュール1を裏返しておき、枠組3A,3Bを転倒させた状態でモジュール1の背面に装着する。すなわち、転倒させた手前側の枠組3Aの梁32にビス5を複数本挿通し、モジュール1の外周側のフレームの裏面側に螺着することにより、モジュール1の一方の端部に枠組3Aを固定する。そして、同様にして、モジュール1の他方の端部に枠組3Bを固定する。
On the other hand, the frame part can be constructed by first attaching the
次いで、モジュール1を引繰返して当該モジュールの表面を上にし、その状態で基礎部2に被せるようにして枠組部を当該基礎部の上端に載せる。その際、各枠組3A,3Bに設けられた一対の支柱31の下端側で基礎部2の2側面を挟む状態にして枠組3A,3Bを当該基礎部の上端に搭載し、モジュール1及び枠組3A,3Bの荷重を掛止桟33で受ける。そして、各支柱31の下端部に取り付けられたナット41にボルト42を螺着して締め付ける。その場合、基礎部2として、U字型断面の上端が外側に膨出した構造のU形側溝を使用した場合には、膨出した外縁部21をボルト42の抜け止めとして利用できるため、より確実に枠組3A,3B装着することができる。
Next, the module 1 is repeated, the surface of the module is turned up, and the frame part is placed on the upper end of the foundation part so as to cover the
上記のように、本発明の設置構造においては、基礎部2として成形体を配置し、枠組部として枠組3A,3Bを基礎部2に搭載し、枠組3A,3Bのボルト42を締め付けるだけで架台部分を構築できるため、従来のようにコンクリート基礎を打設して縦横に鋼材を組み合わせる構造に比べて、極めて施工が簡単である。そして、同等の構造の一対の枠組3A,3Bを使用することにより、部材構成を減らすことができ、施工性を向上できるため、材料費および施工費をより低減することができる。
As described above, in the installation structure of the present invention, the molded body is arranged as the
また、本発明の設置構造においては、基礎部2として汎用のU形側溝を使用することにより、従来の枠組だけで構成される架台の一部もU形側溝で兼用できるため、枠組部(枠組3A,3B)における鋼材の量を減らすことができ、材料費および施工費をより一層低減することができる。更に、本発明の設置構造においては、枠組3A,3Bのボルト42を緩めるだけで、モジュール1を取り外すことができるため、保守管理が極めて容易である。上記のように、本発明の設置構造は、低コストで施工でき、保守管理が容易なため、モジュール1を多数配列して1MW以上の発電を行う所謂メガソーラー(大規模発電システム)の構築に好適である。
In addition, in the installation structure of the present invention, by using a general-purpose U-shaped side groove as the
1 :太陽電池モジュール
2 :基礎部
21:外縁部
3A:枠組
3B:枠組
31:支柱
32:梁
33:掛止桟
34:筋交い
41:ナット
42:ボルト
5 :ビス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: Solar cell module 2: Base part 21:
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