JP7025884B2

JP7025884B2 - 太陽電池モジュール設置用架台

Info

Publication number: JP7025884B2
Application number: JP2017200784A
Authority: JP
Inventors: 佑友原; 慎司平岡
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2017-10-17
Filing date: 2017-10-17
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2037-10-17
Also published as: JP2019075899A

Description

本発明は、平面視長方形の太陽電池モジュールを所定の設置角度に傾斜させて載置させる太陽電池モジュールの設置用架台に関するものである。

助成金や補助金の制度改革に伴い、特に２０１０年以降、他の電力施設である火力発電所、原子力発電所に比べメンテナンスが容易であり、化石燃料を用いない再生可能エネルギーである太陽光発電の普及が進められてきた。そのうち大規模な発電所はソーラーファームやソーラーパークと呼ばれ、中でも出力が１ＭＷ以上の施設は一般にメガソーラと称されている。

メガソーラの事業用地として雑木林や山林を切り開いて施設を新設している自治体があり、自然に優しいと謳いながら自然破壊を伴う活動の矛盾を指摘する声も高まってきている。このような背景から、近年では、ゴルフ場や公園の跡地等をメガソーラの事業用地として、積極的に再利用する動きも見られるようになってきた。

こうした既存施設の跡地を利用する例として、例えばゴルフ場の場合、既に切り開かれている平地として主にフェアウェーが利用される。さらには、より多くの太陽電池モジュールを設置するために、フェアウェー両側の傾斜地も利用される。このような傾斜地や不陸において太陽電池モジュールを設置するための架台が、特許文献１－３には開示されている。

特開２０１６－２２０３２６号公報特開２０１７－７９５２３号公報特開２０１７－１７９３７号公報

しかしながら特許文献１－３に開示された架台を使用する場合、後述するような平面視長方形の太陽電池モジュールに生じるひずみを解消するために、様々な調整を行わなければならない。そしてこの調整には、多くの部品が必要となる。

そこで、本発明は、傾斜地や不陸がある場所において太陽電池モジュールを簡単に所望する設置角度で設置することができる太陽電池モジュール設置用架台を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールの設置用架台は、平面視長方形の太陽電池モジュールを所定の設置角度に傾斜させて載置させる太陽電池モジュールの設置用架台であって、前記設置角度による傾斜の下部側に間隔を置いて複数の杭が一列に配置される前列杭群と、前記設置角度による傾斜の上部側に間隔を置いて複数の杭が一列に配置される後列杭群と、前記前列杭群の杭頭に接続されて前記一列の方向に直交する回転軸を中心に回転可能な前側回転連結部と、前記後列杭群の杭頭に接続されて前記一列の方向に直交する回転軸を中心に回転可能な後側回転連結部と、前記後側回転連結部と前記太陽電池モジュールとの間に介在される高さ調整部とを備え、前記前側回転連結部と前記後側回転連結部とは、それぞれ対峙する対となるもの同士の前記回転軸が同じ高さに配置されることを特徴とする。

ここで、前記前列杭群と前記後列杭群との間では、それぞれ対峙する対となる杭頭同士が同じ高さに配置される構成とすることができる。また、前記前列杭群の前記前側回転連結部と前記太陽電池モジュールとの間には、前記一列の方向に向けて前列梁が架け渡され、前記高さ調整部と前記太陽電池モジュールとの間には、前記一列の方向に向けて後列梁が架け渡される構成とすることができる。そして、前記高さ調整部は、前記後側回転連結部を中心に広がる同じ長さの２本の斜材によって構成することができる。

このように構成された本発明の太陽電池モジュールの設置用架台では、所定の設置角度に傾斜させる太陽電池モジュールの傾斜の下部側に一列に前列杭群が配置され、上部側には後列杭群が配置される。そして、前列杭群の杭頭の前側回転連結部と後列杭群の杭頭の後側回転連結部とは、それぞれ対峙する対となるもの同士の回転軸が同じ高さに配置される。

この結果、傾斜地や不陸がある場所において太陽電池モジュールを所定の設置角度に傾斜させても、平面視長方形の太陽電池モジュールにひずみが生じることがなくなり、太陽電池モジュールを簡単に設置することができる。

また、前列杭群と後列杭群との間で、それぞれ対峙する対となる杭頭同士を同じ高さに配置するのであれば、施工管理が容易になり、簡単に前側回転連結部と後側回転連結部の回転軸の高さを同じにすることができる。

さらに、前列杭群と後列杭群に前列梁と後列梁とが架け渡されていれば、太陽電池モジュールを下方から受けるために前列杭群と後列杭群との離隔方向に向けて配置される根太材などを、前列杭群の一列方向の任意の位置に配置することができる。

また、高さ調整部を、後側回転連結部を中心に広がる２本の斜材によって構成するのであれば、軽量な部材で剛性の高い太陽電池モジュールの支持構造にすることができる。

本実施の形態の太陽電池モジュールの設置用架台を、南北の傾斜が分かるように示した説明図である。太陽電池モジュールの設置用架台の後列杭群側を、東西の傾斜が分かるように示した説明図である。太陽電池モジュールの設置用架台の前列杭群側を、東西の傾斜が分かるように示した説明図である。傾斜地に平面視長方形の太陽電池モジュールを設置するときに生じるひずみを説明するための説明図である。本実施の形態の太陽電池モジュールの設置用架台であれば、傾斜地に平面視長方形の太陽電池モジュールを設置するときにひずみが生じないことを説明するための説明図である。前列杭群の杭の杭頭周辺の構成を拡大して示した説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１－図３は、本実施の形態の太陽電池モジュールＰの設置用架台１の構成を説明する図である。この太陽電池モジュールＰの設置用架台１は、傾斜地Ｓや不陸のある場所に、太陽電池モジュールＰを所定の設置角度θに傾斜させて載置させる際に使用される。

傾斜地Ｓは、様々な方向に向けて傾斜していることがある。本実施の形態で説明する傾斜地Ｓは、図１に示すように南北方向では南北勾配Ｓ１があり、図２Ａ，２Ｂに示すように東西方向では東西勾配Ｓ２がある。

このような傾斜地Ｓにおいても、太陽電池モジュールＰは、発電効率を向上させるために、受光面を南北方向で傾斜させて設置する。ここでは、設置角度θが20度程度であるとして説明を行う。一方、東西方向においても、傾斜地Ｓの東西勾配Ｓ２に合わせて、太陽電池モジュールＰを追従角度θ１（＝Ｓ２）で傾けて設置することになる。

以下では、太陽電池モジュールＰを設置角度θに傾斜させて載置させた際の傾斜の下部側を「前」と表現し、傾斜の上部側を「後」と表現する。すなわち、図１の左側が前側となり、右側が後側となる。

そして、太陽電池モジュールＰの傾斜の下部側（前側）と上部側（後側）のそれぞれには、太陽電池モジュールＰを支持させるための杭２１，３１がそれぞれ打ち込まれる。すなわち、図２Ｂに示すように、太陽電池モジュールＰの傾斜の下部側には、間隔を置いて複数の杭２１，・・・が一列に配置されて前列杭群２が構成される。また、図２Ａに示すように、太陽電池モジュールＰの傾斜の上部側には、間隔を置いて複数の杭３１，・・・が一列に配置されて後列杭群３が構成される。

前列杭群２の杭２１，・・・は、東西方向に一定の間隔で設置される。また、後列杭群３の杭３１，・・・も、東西方向に一定の間隔で設置される。そして、前列杭群２のそれぞれの杭２１に対峙する位置に、後列杭群３の杭３１が配置される。要するに、図２Ａ，２Ｂに示した斜面の下段、中段及び上段の杭２１，３１は、それぞれ対になる。

そして図１に示すように、対になった杭２１，３１同士は、杭頭２１１，３１１の高さ（レベル）が杭頭レベルＬ２で図示したように同じ高さになる。このように対となる杭２１，３１の杭頭２１１，３１１の高さを揃えるのであれば、先に打設された杭２１に合わせて後の杭３１を打設できるので、施工管理の負担を軽減することができる。

前列杭群２の杭２１の杭頭２１１には、一列の方向（東西方向）に直交する方向（図１の回転レベルＬ１として図示した方向）の回転軸を中心に回転可能な前側回転連結部４１が設けられる。

また、後列杭群３の杭３１の杭頭３１１には、一列の方向（東西方向）に直交する方向（回転レベルＬ１方向）の回転軸を中心に回転可能な後側回転連結部４２が設けられる。ここで、前側回転連結部４１と後側回転連結部４２の構成は同様であるため、以下では前側回転連結部４１を例に詳細について説明する。

図５は、前列杭群２の杭２１の杭頭２１１周辺の構成を拡大して示した説明図である。本実施の形態では、Ｃ形鋼や角形鋼管などの角柱状に形成された杭２１を使用する場合を例に説明する。

この杭頭２１１には、杭頭金具４３が取り付けられる。この杭頭金具４３は、杭２１の上端面に載置される長方形板状の上面部４３１と、上面部４３１の下面から杭頭２１１の側面に沿って垂下される一対の垂下壁部４３２，４３２とによって主に構成される。

そして、この杭頭金具４３の上面部４３１には、台座金具４４が載置される。この台座金具４４は、上面部４３１に重ね合わせる長方形板状の底面部４４１と、軸支プレート４５の厚さ分だけ間隔を置いて底面部４４１から立設される一対の立壁部４４２，４４２とによって主に構成される。

この台座金具４４の底面部４４１には、立壁部４４２の延伸方向（東西方向）と同じ方向に延伸される長穴４４７が穿孔される。また、立壁部４４２には、鉛直方向に延伸される長穴４４５が穿孔される。

長方形板状の立壁部４４２，４４２は、長方形板状の垂下壁部４３２，４３２とは平面視で直交する方向に向けて配置される。杭頭金具４３は、杭頭２１１を挟んで配置される垂下壁部４３２，４３２に沿ってスライドさせることで、杭頭２１１上で南北方向の平面位置の微調整を行わせることができる。

また、杭頭金具４３の上面部４３１の下方から挿し込まれる固定ボルト４３３は、台座金具４４の底面部４４１の長穴４４７に通されて、東西方向の平面位置の微調整に使用される。すなわち、杭頭金具４３と台座金具４４とを組み合わせることによって、平面視の直交する２方向（南北方向と東西方向）の位置調整が可能となる。

さらに、立壁部４４２，４４２間には、軸支プレート４５の下部が挿し込まれて、それらを貫通する固定ボルト４４３と支圧板４４６とナット４４４とによって固定が行われる。この固定ボルト４４３は、立壁部４４２の長穴４４５に通されるため、軸支プレート４５の高さ方向の微調整を行うことができる。

この軸支プレート４５には、回転軸４を介して前固定部５１が取り付けられる。この回転軸４は、南北方向に向いて延びる回転中心となる軸部材で、前固定部５１を図５の紙面内（東西方向面内）で左右に回転移動させることができる。

上述したように平面位置と高さ位置の微調整が可能となる杭頭金具４３と台座金具４４との組み合わせにすることによって、容易に杭２１，３１の施工誤差を吸収させることができるようになる。すなわち、回転軸４を正確な位置に配置することが可能になる。

前固定部５１には、東西方向に延びる前列梁５がボルト５１１によって固定される。前列梁５は、図２Ｂに示すように、前列杭群２の杭２１，・・・間に架け渡される。詳細には、杭頭２１１の前側回転連結部４１，・・・間に架け渡される。

一方、図２Ａに示すように、後列杭群３においては、前側回転連結部４１と同様の構成となる後側回転連結部４２が、それぞれの杭３１の杭頭３１１に取り付けられる。そして、前固定部５１に代えて高さ調整部となるトラス部６１が、後側回転連結部４２の回転軸４に接続される。

トラス部６１は、後側回転連結部４２を中心に広がる同じ長さの２本の斜材６１１，６１１を備えている。この斜材６１１，６１１の上端は、それぞれ後列梁６の側面に固定される。この東西方向に延びる後列梁６は、後列杭群３の杭３１，・・・間に架け渡される。詳細には、トラス部６１，・・・間に架け渡される。

トラス部６１の斜材６１１，６１１と後列梁６とによって、三角形トラスが形成されて高い剛性が確保されることになる。このため、斜材６１１，６１１に軽量形鋼を使用しても、高さのある支持構造を形成することができる。

そして、前側回転連結部４１，・・・の回転によって、前列梁５を傾斜地Ｓの東西勾配Ｓ２と同じ追従角度θ１に容易に傾けることができる（図２Ｂ参照）。また、後側回転連結部４２，・・・の回転によって、後列梁６を傾斜地Ｓの東西勾配Ｓ２と同じ追従角度θ１に容易に傾けることができる（図２Ａ参照）。

この前列梁５と後列梁６との間には、図１に示すように、太陽電池モジュールＰを下方から支持させる根太材１２が架け渡される。根太材１２は、前列梁５と後列梁６との離隔より長い長さで、太陽電池モジュールＰの設置角度θの斜辺の長さとほぼ同じ長さに形成される。また必要に応じて、連結梁１１によって前列梁５とトラス部６１の下部との間が連結される。

さらに、斜めに配置される根太材１２の下部は係留金具５２によって前列梁５に固定され、上部は係留金具６２によって後列梁６に固定される。図２Ａ，２Ｂに示すように、係留金具５２，６２は、それぞれ前列梁５と後列梁６の延伸方向の任意の位置に取り付けることができる。その結果、根太材１２も、前列梁５と後列梁６の延伸方向の任意の位置に配置することができるようになる。

次に、本実施の形態の太陽電池モジュールＰの設置用架台１の作用について、図３，４を参照しながら説明する。

図３は、傾斜地Ｓに平面視長方形の太陽電池モジュールＰを設置するときに、従来、生じていたひずみを説明するための図である。ここでは、上述したのと同様に、東西方向が傾斜した傾斜地Ｓに、南北方向に所定の設置角度θで傾斜させて太陽電池モジュールＰを設置する場合について説明する。

太陽電池モジュールＰは、南側から入射される太陽光を効率的に受光できるように、設置用架台ａの南列断面側（前列側）を低くし、北列断面側（後列側）を高くする。ここで、太陽電池モジュールＰは、前杭ａ６，・・・によって支持される前列梁ａ１と、後杭ａ７，・・・によって支持される後列梁ａ２とによって支持されるものとする。

そして、対峙して対となる前杭ａ６と後杭ａ７の杭頭ａ４，ａ５同士の間では、太陽電池モジュールＰの設置角度θに応じた高低差ｄが発生することになる。図３の中央には、対となる前杭ａ６と後杭ａ７とが一致する状態（見通せる状態）を模式的に示している。この図に示されているように、一致する前杭ａ６と後杭ａ７の杭頭ａ４，ａ５間には、高低差ｄがあり、その杭頭ａ４，ａ５に接続される前列梁ａ１と後列梁ａ２との間には、東西方向の傾斜する方向にずれが生じている。

このずれを分かり易く示したのが、図３の下段図である。この図を見ると分かるように、設置用架台ａの前列梁ａ１と後列梁ａ２と根太材ａ３，ａ３とによって形成される四角形の取付面は、平行四辺形となっている。すなわち、前列梁ａ１と根太材ａ３とがなす角は、鋭角Ｒａとなっている。

これに対して図３の中央図に示したように、太陽電池モジュールＰは平面視長方形であるため、平行四辺形の設置用架台ａの取付面に長方形の太陽電池モジュールＰを無理に取り付ければ、いずれかにひずみが生じることになる。そこで、下段図に示した矢印の方向に前列梁ａ１及び後列梁ａ２の少なくとも一方を移動させることで、設置用架台ａの取付面を長方形に修正することが従来は行われている。そして、このような修正には、多くの特殊な部品が使用されていた（特許文献１－３など参照）。

他方、図４で説明する本実施の形態の太陽電池モジュールＰの設置用架台１は、対峙して対となる杭２１，３１の前側回転連結部４１と後側回転連結部４２との高さが、回転レベルＬ１で図示したように同じ高さとなっている。太陽電池モジュールＰの設置角度θに応じた高低差は、後側回転連結部４２上に設けられるトラス部６１によって調整される。

このように前列杭群２の前側回転連結部４１，・・・と後列杭群３の後側回転連結部４２，・・・との対峙するもの同士の回転レベルＬ１が一致した状態で設置角度θに傾けられた設置用架台１においては、前列梁５と後列梁６と根太材１２，１２とによって形成される四角形の取付面は、長方形になる。すなわち、図４の下段図に示したように、前列梁５と根太材１２とがなす角は、直角Ｒとなる。

このように平面視長方形の太陽電池モジュールＰと同じ長方形の設置用架台１の取付面が形成されれば、太陽電池モジュールＰをひずませることなく無理なく簡単に取り付けることができる。

以上のように構成された本実施の形態の太陽電池モジュールＰの設置用架台１では、所定の設置角度θに傾斜させる太陽電池モジュールＰの傾斜の下部側に一列に前列杭群２が配置され、上部側には後列杭群３が配置される。そして、前列杭群２の杭頭２１１の前側回転連結部４１と後列杭群３の杭頭３１１の後側回転連結部４２とは、それぞれ対峙する対となるもの同士の回転軸４が同じ高さ（回転レベルＬ１）に配置される。

この結果、傾斜地Ｓや不陸がある場所において太陽電池モジュールＰを所定の設置角度θに傾斜させても、平面視長方形の太陽電池モジュールＰにひずみが生じることがなくなり、太陽電池モジュールＰを簡単に設置することができる。すなわち、対峙する杭２１，３１間で回転軸４の高さを合せるだけで、軽量形鋼など汎用的な部材のみによって長方形の取付面を形成することが簡単にできるようになる。

また、前列杭群２と後列杭群３との間で、それぞれ対峙する対となる杭頭２１１，３１１同士を同じ高さに配置するのであれば、測量の頻度が減って施工管理が容易になる。例えば、傾斜地Ｓに南北勾配Ｓ１や東西勾配Ｓ２があっても、対峙する杭２１，３１間の距離を一定にし、それらの杭頭２１１，３１１を同じ高さに合わせる設定であれば、前列杭群２の杭２１，・・・を一列に打設した後は、三角形定規などを使用して対峙する側の杭３１の施工を行うことができるようになる。

さらに、杭頭２１１，３１１に取り付ける前側回転連結部４１と後側回転連結部４２の部品を共通化させることで、使用部品の種類を減らすことができるうえに、同じ高さに揃えられた杭頭２１１，３１１に対して簡単に同じ高さの回転軸４，４を設けることができる。

また、前列杭群２と後列杭群３に前列梁５と後列梁６とが架け渡されていれば、太陽電池モジュールＰを下方から受けるために配置される根太材１２，・・・を、前列杭群２及び後列杭群３の一列方向（上記説明では東西方向）の任意の位置に配置することができる。すなわち、設置する太陽電池モジュールＰの取付構造に合わせて、自由に根太材１２，・・・の位置を決めることができるようになる。

さらに、後側回転連結部４２を中心に広がる２本の斜材６１１，６１１によって構成されるトラス部６１が高さ調整部であれば、高さが高くなっても軽量な部材で剛性の高い太陽電池モジュールＰの支持構造にすることができる。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態では、高さ調整部として２本の斜材６１１，６１１によって構成されるトラス部６１を例に説明したが、これに限定されるものではなく、柱状や長方形枠状の高さ調整部などいずれの形態の高さ調整部であってもよい。

また、前記実施の形態では、対峙する杭２１，３１同士の杭頭２１１，３１１の高さを同じにする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、前側回転連結部４１と後側回転連結部４２に設けられる回転軸４，４の高さが同じになる構成であれば、いずれの形態であっても良い。

Ｐ太陽電池モジュール
θ 設置角度
Ｌ１回転レベル（回転軸が同じ高さ）
Ｌ２杭頭レベル（杭頭同士が同じ高さ）
１（太陽電池モジュールの）設置用架台
２前列杭群
２１杭
２１１杭頭
３後列杭群
３１杭
３１１杭頭
４回転軸
４１前側回転連結部
４２後側回転連結部
５前列梁
６後列梁
６１トラス部（高さ調整部）
６１１斜材

Claims

平面視長方形の太陽電池モジュールを所定の設置角度に傾斜させて載置させる太陽電池モジュールの設置用架台であって、
前記設置角度による傾斜の下部側に間隔を置いて複数の杭が一列に配置される前列杭群と、
前記設置角度による傾斜の上部側に間隔を置いて複数の杭が一列に配置される後列杭群と、
前記前列杭群の杭頭に接続されて前記一列の方向に直交する回転軸を中心に回転可能な前側回転連結部と、
前記後列杭群の杭頭に接続されて前記一列の方向に直交する回転軸を中心に回転可能な後側回転連結部と、
前記後側回転連結部と前記太陽電池モジュールとの間に介在される高さ調整部とを備え、
前記前側回転連結部と前記後側回転連結部とは、それぞれ対峙する対となるもの同士の前記回転軸が同じ高さに配置されることを特徴とする太陽電池モジュールの設置用架台。
前記前列杭群と前記後列杭群との間では、それぞれ対峙する対となる杭頭同士が同じ高さに配置されることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの設置用架台。
前記前列杭群の前記前側回転連結部と前記太陽電池モジュールとの間には、前記一列の方向に向けて前列梁が架け渡され、前記高さ調整部と前記太陽電池モジュールとの間には、前記一列の方向に向けて後列梁が架け渡されることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュールの設置用架台。
前記高さ調整部は、前記後側回転連結部を中心に広がる同じ長さの２本の斜材によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの設置用架台。