JP6324165B2

JP6324165B2 - 太陽光発電装置及びその基礎

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Publication number: JP6324165B2
Application number: JP2014070931A
Authority: JP
Inventors: 邦史扇畑; 親平川村; 明浩真中; 優介細田
Original assignee: Fujimori Sangyo Co Ltd
Current assignee: Fujimori Sangyo Co Ltd
Priority date: 2014-03-31
Filing date: 2014-03-31
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-03-31
Also published as: JP2015190303A

Description

本発明は、太陽光発電装置及びその基礎の外周部を構成する基礎枠に関し、特に遊休地等の地面上に構築されるのに適した太陽光発電装置及びその基礎枠に関する。

近年、休耕農地や空き地等の遊休地に太陽光発電装置を野立てして電力を得ることで、土地を有効活用する太陽光発電事業が注目されている。この種の太陽光発電装置は、太陽電池パネルと、架台と、基礎を備えている。地面上に基礎を設置し、この基礎の上に架台を構築し、この架台によって太陽電池パネルを支持する。

例えば、特許文献１には、前記基礎用の型枠が開示されている。この型枠は、一対の半割管からなる。各半割管の周方向の両縁部にはＬ字断面の山形鋼からなる鍔が設けられている。一対の半割管を対向させるとともに、これら半割管の鍔どうしを重ね合わせてＵ字形連結部材にて連結する。これによって、一対の半割管から円筒形状の型枠が組み立てられる。この型枠の内部に基礎コンクリートを打設する。そして、基礎コンクリートが硬化した後、前記Ｕ字形連結部材を外し、一対の半割管を互いに分離することで、型枠を解体して撤去する。

特許第５２８４５３３号公報

従来のこの種の太陽光発電装置においては、前掲特許文献１等のように、基礎用の型枠が解体及び撤去可能である必要があり、構造が複雑であった。また、前記解体及び撤去作業に手間がかかって施工期間が長くなり、それだけ施工コストの増大を招いていた。

前記問題点を解決するために、本発明は、太陽光発電装置の基礎枠であって、太陽電池パネルの架台を載せる基礎コンクリートの外周を囲み、かつ前記外周に定着される環状の捨て枠からなることを特徴とする。
また、本発明は、太陽光発電装置であって、太陽電池パネルと、前記太陽電池パネルを支持する架台と、前記架台を載せる基礎とを備え、前記基礎が、基礎コンクリートと、基礎枠とを有し、前記基礎枠が、前記基礎コンクリートの外周を囲み、かつ前記外周に定着された環状の捨て枠からなることを他の特徴とする。

前記基礎枠は、捨て枠であるため、基礎コンクリートの打設、硬化後の解体及び撤去を考慮する必要が無く、構造を簡素化できる。また、前記解体及び撤去の作業を省略でき、施工期間を短縮でき、ひいては施工コストを低減できる。解体及び撤去作業による基礎コンクリートの破損のおそれも無い。加えて、基礎枠によって基礎コンクリートを補強したり保護したりすることができる。すなわち、基礎枠が基礎コンクリートの外周を拘束することによって、基礎に加わる引っ張り力を基礎枠に分担させることで基礎の強度の高め、基礎コンクリートのひび割れ等の疲労損傷を防止することができる。また、基礎枠が基礎コンクリートの外周を覆うことによって、基礎コンクリートの外周部が雨水等に直接的に晒されないようにでき、基礎コンクリートの経年劣化を抑えることができる。

前記基礎枠には外方向又は内方向へ突出するリブが螺旋状に形成され、前記リブの裏側の周面部は凹んでいることが好ましい。これによって、基礎枠の強度を高めることができる。また、基礎コンクリートと基礎枠との付着度合いを高めることができ、基礎枠によって基礎コンクリートを確実に補強できる。

前記基礎の中央部には滑動抑制杭が設けられ、前記滑動抑制杭の上側部が前記基礎コンクリートに埋設され、前記滑動抑制杭の下側部が地中に埋設されていることが好ましい。
これによって、基礎が強風圧や地震等によって位置ずれを起こすのを防止できる。複数基の太陽光発電装置を狭い間隔で配置した場合、隣り合う太陽光発電装置どうしが前記位置ずれによってぶつかるのを防止できる。
基礎枠は地面上に単に載置すればよく、或いは地面に浅い凹部を形成して基礎枠の下側部分だけを前記凹部に収容できればよく、施工を簡素化できる。
前記滑動抑制杭における地中に埋設される部分の長さは、前記基礎枠の高さ以下でよい。

本発明によれば、基礎コンクリートの硬化後における基礎枠の解体及び撤去を考慮する必要が無く、基礎枠の構造を簡素化できる。また、前記解体及び撤去作業が不要で施工期間を短縮でき、ひいては施工コストを低減できる。加えて、基礎枠によって基礎コンクリートを補強したり保護したりできる。

図１は、本発明の第１実施形態を示し、太陽光発電装置を解説的に示す側面図である。図２は、前記太陽光発電装置の基礎を示す側面断面図である。図３（ａ）は、前記基礎の基礎枠の平面図である。図３（ｂ）は、前記基礎枠の側面図である。図４は、図３の円部ＩＶにおける前記基礎枠の断面図である。図５は、本発明の第２実施形態を示し、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＶａ−Ｖａ線に沿う太陽光発電装置の基礎の平面断面図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線に沿う太陽光発電装置の基礎の側面断面図である。図６は、本発明の第３実施形態を示し、太陽光発電装置の基礎の側面断面図である。図７は、本発明の第４実施形態を示し、同図（ａ）は、同図（ｂ）のＶＩＩａ−ＶＩＩａ線に沿う太陽光発電装置の基礎の平面断面図である。同図（ｂ）は、同図（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線に沿う太陽光発電装置の基礎の側面断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
図１〜図４は、本発明の第１実施形態を示したものである。図１に示すように、太陽光発電装置１は、太陽電池パネル２と、架台３と、基礎１０とを備えている。地面４上に複数の基礎１０が設置されている。これら基礎１０上に架台３が載設されている。この架台３によって太陽電池パネル２が支持されている。太陽電池パネル２は、好ましくは南を向き、かつ水平に対して傾斜されている。

図２に示すように、基礎１０は、基礎コンクリート１１と、基礎枠２０とを含む。基礎コンクリート１１は、直径が高さより大きな円柱形状になっている。基礎コンクリート１１の上面に架台３の下端のベースプレート３ｂが搭載されている。このベースプレート３ｂがアンカーボルト５によって基礎コンクリート１１に定着されている。架台３の基端部材は、ベースプレート３ｂに代えてアングル材等であってもよい。

図３（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、基礎枠２０は、直径が高さより大きく、かつ両端が開口された筒状（環状）になっている。基礎枠２０の内部に収容室２０ｓが形成されている。この収容室２０ｓに基礎コンクリート１１が打設されて収容されている。したがって、基礎枠２０は、基礎コンクリート１１の外周を囲んでいる。太陽光発電装置１の施工時において、基礎枠２０は、基礎コンクリート１１の打設用の型枠を構成する。しかも、基礎枠２０は、捨て枠となっている。すなわち、基礎枠２０は、基礎コンクリート１１の外周に定着されて基礎１０の外周部となることで、太陽光発電装置１の構成要素となっている。

基礎枠２０の材質は、好ましくはガルバリウム鋼（アルミニウム・亜鉛合金めっき鋼）にて構成されている。ガルバリウム鋼は、耐蝕性、耐候性に優れている。
なお、基礎枠２０の材質は、必ずしもガルバリウム鋼に限定されるものではなく、ステンレス鋼、鉄、アルミニウム等の、ガルバリウム鋼以外の金属にて構成されていてもよく、合成樹脂にて構成されていてもよい。

基礎枠２０の高さ（軸長）は、例えば３００ｍｍ〜６５０ｍｍ程度である。基礎枠２０の直径は、例えば５００ｍｍ〜１３００ｍｍ程度である。基礎枠２０の厚さは、例えば０．５ｍｍ〜１．２ｍｍ程度である。もちろん、基礎枠２０のサイズは、前記数値範囲に限定されるものではない。基礎枠２０のサイズを変えることで、太陽光発電装置１の基礎としての所要強度に対応することができる。
なお、図１、図２等において、基礎枠２０の厚さは高さ及び直径に対して誇張されている。

図３（ｂ）に示すように、基礎枠２０は、枠周壁本体２１と、複数条（ここでは３条）のリブ２３と、１条の嵌合凸部２４とを有している。これら枠周壁本体２１、リブ２３及び嵌合凸部２４は、互いに同一ピッチＰの螺旋状になっている。このピッチＰは、基礎枠２０の高さ（軸長）より小さい。したがって、枠周壁本体２１、リブ２３及び嵌合凸部２４は、それぞれ基礎枠２０のまわりを一周以上周回している。隣り合うリブ２３又は嵌合凸部２４どうしの間が枠周壁本体２１となっている。図３（ｂ）及び図４に示すように、枠周壁本体２１は、基礎枠２０の軸線に沿って真っ直ぐな断面を有している。

図４に示すように、リブ２３は、枠周壁本体２１から外方向（図４において左）へ半円状に突出されている。基礎枠２０の内周におけるリブ２３と対応する部位（リブ２３の裏側の周面部）は半円状に凹んでおり、リブ内室２３ｓを構成している。リブ内室２３ｓは、リブ２３に対応する螺旋状の凹溝になっている。このリブ内室２３ｓが、収容室２０ｓに連なっている。図２に示すように、基礎コンクリート１１がリブ内室２３ｓ内にも入り込んでいる。
なお、リブ２３の条数は、３つに限られず、１つ又は２つでもよく、４つ以上であってもよい。

図４に示すように、嵌合凸部２４は、外ハゼ部２５と、内ハゼ部２６を有している。外ハゼ部２５は、外ハゼ部分２５ａと、立上り部２５ｄとを含む。立上り部２５ｄが、枠周壁本体２１から外方向へ突出されている。この立上り部２５ｄの外端部に外ハゼ部分２５ａが連なっている。外ハゼ部分２５ａは、断面Ｕ字状に形成されている。また、内ハゼ部２６は、断面Ｕ字状に形成されている。外ハゼ部分２５ａと内ハゼ部２６とが、互いに嵌め合わされ、カシメられている。

基礎枠２０の原材は、長尺かつ幅方向に平らな帯板である。前述したように、帯板は、好ましくはガルバリウム鋼板にて構成されている。この帯板を連続的に成形することによって、帯板の幅方向の内側部分に複数（３つ）のリブ２３が形成されるとともに、帯板の幅方向の一端部に外ハゼ部２５が形成され、かつ帯板の幅方向の他端部に内ハゼ部２６が形成される。同時に、帯板が螺旋状に巻かれるとともに、互いに１ピッチだけずれて対向する外ハゼ部２５及び内ハゼ部２６どうしが嵌め合わされることで、連続筒状になる。この連続筒が適宜な軸長ごとに切断されることによって、複数の基礎枠２０が得られる。したがって、基礎枠２０は、１つの部材（ガルバリウム鋼板製の帯板）だけで構成されている。基礎枠２０には、溶接部が存在しない。しかも、前記帯板の連続成形及び切断によって複数の基礎枠２０を効率的に製造できる。これによって、基礎枠２０の製造コストを削減できる。

太陽光発電装置１は、次のようにして構築される。
例えば休耕農地や空き地等の遊休地の地面４を整地する。この地面４上の複数の所定位置にそれぞれ基礎枠２０を設置する。各基礎枠２０は、１つの部材によって構成され、しかも設置前から使用状態の形状になっているため、組み立て作業は不要であり、地面４に単に配置するだけでよい。
なお、地面４上に防草シート（図示省略）を敷設し、この防草シート上に基礎枠２０ひいては基礎１０を設置してもよい。

次に、基礎枠２０の収容室２０ｓ内に基礎コンクリート１１を打設する。このとき、基礎枠２０が基礎コンクリート１１の周面を画成する型枠となる。基礎枠２０は、太陽光発電装置１の打設圧に十分耐えることができる。基礎コンクリート１１は、リブ内室２３ｓにも入り込む。また、基礎コンクリート１１の底面は地面４によって画成される。言い換えると、地面４が、基礎コンクリート１１の底面用の型枠となる。

基礎コンクリート１１が硬化しても基礎枠２０を捨て枠として残置する。これによって、基礎枠２０が、基礎コンクリート１１の外周に定着される。したがって、基礎枠２０は、解体及び撤去を考慮した構造にする必要が無い。よって、基礎枠２０の構造を簡素化でき、部品点数を削減ないしは最小化できる。また、基礎枠２０を解体及び撤去する手間を省くことで、施工期間を短縮できる。ひいては、施工コストを低減できる。さらには、解体及び撤去時に、硬化した基礎コンクリート１１を破損するおそれもない。

基礎コンクリート１１の硬化後、基礎コンクリート１１の上方に架台３を設置する。すなわち、基礎コンクリート１１の上面に架台３のベースプレート３ｂを載置するとともに、アンカーボルト５を、ベースプレート３ｂを通して基礎コンクリート１１に打ち込む。これによって、架台３を基礎コンクリート１１に固定する。
そして、架台３上に太陽電池パネル２を設置する。

太陽光発電装置１によれば、基礎枠２０によって基礎コンクリート１１を補強できる。すなわち、基礎枠２０が基礎コンクリート１１の外周を拘束することで、基礎コンクリート１１のひび割れ等の疲労損傷を防止できる。また、基礎１０に引っ張り力が加わったときは、この引っ張り力を基礎枠２０が担うようにできる。したがって、基礎コンクリート１１の内部に鉄筋を配筋しなくても済む。よって、施工を一層簡素化できる。
また、基礎枠２０にリブ２３を設けることによって、基礎枠２０自体の強度を高めることができる。さらに、リブ内室２３ｓに基礎コンクリート１１が入り込むことで、基礎枠２０と基礎コンクリート１１との付着度を高めることができる。したがって、基礎枠２０による補強作用を確実に発現させることができる。
また、基礎枠２０は、帯板を螺旋に巻くことによって構成されているため、強度を周方向に均一化することができる。ちなみに、前掲特許文献１の型枠は、周方向の特定箇所に山形鋼及びＵ字形連結部材を含む連結部があるために、当該特定箇所の強度が他の箇所の強度とは異なる。
加えて、基礎コンクリート１１を基礎枠２０によって被覆して保護することができる。したがって、基礎コンクリート１１が雨水等によって劣化するのを抑えることができる。
基礎枠２０の材質として、耐候性及び耐蝕性に優れたガルバリウム鋼を用いることによって、基礎枠２０が腐食するのを長期間にわたって防止できる。

次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を省略する。
図５は、本発明の第２実施形態を示したものである。第２実施形態では、基礎１０の内部に複数の鉄筋３１が配筋されている。したがって、基礎コンクリート１１及び鉄筋３１によって、鉄筋コンクリートが構成されている。図５（ａ）に示すように、鉄筋３１は、それぞれ水平に向けられるとともに、平面視で例えば四角形になるように組まれている。直交する鉄筋３１，３１どうしは番線（図示省略）にて結束されている。
なお、鉄筋３１が四角形以外の形状に組まれていてもよい。

第２実施形態の基礎１０を施工する際は、地面４に基礎枠２０を配置するとともに、基礎枠２０の内部に鉄筋３１を配筋する。図５（ｂ）において二点鎖線にて示すように、鉄筋３１を配筋する際は、地面４上にスペーサ３２を設け、このスペーサ３２上に鉄筋３１を載せる。これによって、鉄筋３１を地面４よりも上方へ離して所望の高さに配置できる。
なお、予め複数の鉄筋３１をユニットにしておくことで、現場では、ユニット化した鉄筋を単に配置するだけにしてもよい。また、四角形等に組まれた鉄筋３１の組を上下に複数段配置してもよい。
次に、基礎枠２０内に基礎コンクリート１１を打設することで、鉄筋３１及びスペーサ３２を基礎コンクリート１１中に埋設する。

第２実施形態によれば、基礎１０を鉄筋コンクリート構造とすることによって、基礎１０の強度を一層向上できる。或いは、基礎１０を鉄筋コンクリート構造とする場合であっても、基礎枠２０が基礎１０の強度を担うため、鉄筋３１の配筋数を減らすことができる。

図６は、本発明の第３実施形態を示したものである。第３実施形態では、地面４に浅い凹部４ｂが形成されている。凹部４ｂの深さは、基礎枠２０の高さ（軸長）より十分に小さく、例えば５ｃｍ程度である。この凹部４ｂに基礎枠２０の下端部ひいては基礎１０の下端部が収容されている。凹部４ｂの内底面によって、基礎コンクリート１１の底面が画成されている。
なお、凹部４ｂの底部に小石を敷き詰め、その上に基礎コンクリート１１を打設してもよい。

第３実施形態によれば、基礎１０の下端部を凹部４ｂ内に埋めることによって、太陽光発電装置１が強風圧を受けた際や地震が起きた際に、基礎１０ひいては太陽光発電装置１の位置がずれるのを防止できる。
基礎コンクリート１１の打設、硬化後に基礎枠２０を撤去する必要が無いから、基礎枠２０の下端部が凹部４ｂ内に埋まっていても、何ら支障が無い。

図７は、本発明の第４実施形態を示したものである。第４実施形態では、基礎１０の中央部に滑動抑制杭４０が設けられている。滑動抑制杭４０の上側部４１が基礎コンクリート１１に埋設されている。滑動抑制杭４０の下側部４２は、地中に埋設されている。滑動抑制杭４０における上側部４１（基礎コンクリート１１に埋設された部分）の長さは、基礎枠２０の高さより短く、例えば１００ｍｍ〜２００ｍｍ程度である。滑動抑制杭４０における下側部４２（地中に埋設された部分）の長さは、基礎枠２０の高さと同程度又はそれ以下であり、例えば３００ｍｍ〜５００ｍｍ程度である。

第４実施形態の基礎１０を施工する際は、地面４に滑動抑制杭４０の下側部４２を埋め込み、かつ滑動抑制杭４０の上側部４１を地上に突出させる。この滑動抑制杭４０の上側部４１のまわりに基礎枠２０を配置する。次いで、基礎枠２０内に基礎コンクリート１１を打設する。これによって、滑動抑制杭４０の上側部４１が基礎コンクリート１１中に埋まる。

第４実施形態によれば、滑動抑制杭４０によって基礎１０を地面４に拘束できる。したがって、太陽光発電装置１が強風圧を受けた際や地震が起きた際に、基礎１０ひいては太陽光発電装置１の位置がずれるのを防止することができる。したがって、複数基の太陽光発電装置１を狭い間隔で配置した場合、隣り合う太陽光発電装置１どうしが前記位置ずれによってぶつかるのを防止できる。逆に言うと、複数基の太陽光発電装置１をできるだけ狭い間隔で配置でき、太陽光発電施設における単位面積当たりの発電量を増やすことができる。

本発明は、前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改変をなすことができる。
例えば、リブ２３は、螺旋状に限られず、閉じた環状であってもよい。
リブ２３が、基礎枠２０の枠周壁本体２１から内方向へ突出されており、基礎枠２０の外周におけるリブ２３と対応する部位（リブ２３の裏側の周面部）が凹んでいてもよい。
複数の実施形態の独自要素を互いに組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態（図６）や第４実施形態（図７）においても、第２実施形態（図５）と同様に、基礎コンクリート１１中に鉄筋３１を埋設してもよい。

本発明は、例えば遊休地等に太陽光パネルを野立てして発電する太陽光発電事業に適用できる。

１太陽光発電装置
２太陽電池パネル
３架台
１０基礎
１１基礎コンクリート
２０基礎枠（捨て枠）
２３リブ
４０滑動抑制杭
４１上側部
４２下側部

Claims

太陽光発電装置における太陽電池パネルの架台を載せる基礎であって、
地上に設けられた基礎コンクリートと、前記基礎コンクリートの外周を囲み、かつ前記外周に定着された環状の捨て枠からなる基礎枠と、前記基礎コンクリートの中央部に設けられた滑動抑制杭とを含み、前記滑動抑制杭の下側部が地中に埋設され、前記滑動抑制杭の上側部が地上へ突出して前記基礎コンクリートに埋設されていることを特徴とする太陽光発電装置の基礎。
前記基礎枠には外方向又は内方向へ突出するリブが螺旋状に形成され、前記リブの裏側の周面部は凹んでいることを特徴とする請求項１に記載の基礎。
前記滑動抑制杭の前記地中に埋設された下側部の長さが、前記基礎枠の高さと同程度又はそれ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の基礎。
太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルを支持する架台と、
前記架台を載せる基礎とを備え、
前記基礎が、地上に設けられた基礎コンクリートと、前記基礎コンクリートの外周を囲み、かつ前記外周に定着された環状の捨て枠からなる基礎枠と、前記基礎コンクリートの中央部に設けられた滑動抑制杭とを含み、前記滑動抑制杭の下側部が地中に埋設され、前記滑動抑制杭の上側部が地上へ突出して前記基礎コンクリートに埋設されていることを特徴とする太陽光発電装置。