JP5954765B2

JP5954765B2 - 太陽電池アレイの架台

Info

Publication number: JP5954765B2
Application number: JP2011286103A
Authority: JP
Inventors: 後藤　英二; 英二後藤
Original assignee: テクノスワン有限会社
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2016-07-20
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133675A

Description

本発明は、地上、陸屋根等を設置面として太陽電池アレイを形成するに用いる太陽電池アレイの架台に関する。

この種の太陽電池アレイは、架台に太陽電池モジュールを南面に向けて傾斜するように、架台の上面に載置固定することによって、これを構成するものとされるところ、一般に、架台は、北面側長尺の支柱と、南面側短尺の支柱と、これら支柱に架設配置した前後乃至左右の上枠とを備えて、南面に向けて下降傾斜した傾斜フレームをなすものとされており、このとき、該架台は、耐風圧性を確保する上で、架台を大きな負荷荷重に耐えられるように、鋼材を用いて枠組みして架台重量と架台強度を確保したものとし、更に、必要に応じてタンバックルを用いてその強度補強を施したものとする一方、架台の設置のために、地上、陸屋根にコンクリートの直接基礎として独立乃至複合のフーチング基礎を形成し、該直接基礎に対して架台を強固に載置固定するものとされる。

特開２０００−１０１１２３号公報

株式会社オーム社平成２２年１２月５日発行「太陽光発電システム」の設計と施工１１７〜１１８頁「基礎の構造選定」

この場合、太陽電池アレイ乃至各太陽電池モジュールの耐風圧性を充分に確保したものとすることができるが、架台の構造が複雑化するとともに直接基礎の形成が煩雑となり、地上や陸屋根に対する太陽電池アレイの設置工事の煩雑化や工事期間の長期化を招く傾向があるという問題点が残されており、その解決が求められる。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、その解決課題とするところは、構造を可及的簡易として、地上乃至陸屋根の可及的簡易な基礎に設置し得るようにして太陽電池アレイの設置工事の容易化と工事期間の短期化をなし得るようにしつつ太陽電池アレイ乃至各太陽電池モジュールの耐風圧性を充分に確保し得るようにした太陽電池アレイの架台を提供するにある。

上記課題に沿って本発明は、架台の北面側長尺の支柱間に所定平行多数のエア整流プレートを配置して、北面側からの風圧を整流して、該支柱から南面側に傾斜狭小化する架台下位の空間に乱流が流入し、太陽電池アレイ乃至太陽電池モジュールに対して揚力として作用するのを防止し、該整流化したエアを該太陽電池アレイ乃至太陽電池モジュールに沿って南面側に排出するようにして、強風時の架台に対する負荷荷重を可及的に軽減することによって、架台の軽量化、架台の構造及び地上乃至陸屋根の基礎の簡易化をなし得るようにして設置工事の容易化と工事期間の短期化をなし得るようにしたものであって、即ち、請求項１に記載の発明を、太陽電池アレイ形成用の架台における北面側長尺の支柱間に南面側短尺の支柱側に向けて前傾した上下所定間隔平行多数のエア整流プレートを架設配置し、該架台下位のエア揚力を減衰することによって架台の負荷荷重を軽減してなることを特徴とする太陽電池アレイの架台としたものである。

請求項２に記載の発明は、上記に加えて、エア整流プレートによる北面側からの風圧の整流と南面側への排出を可及的有効且つ確実になし得るものとするように、これを、上記平行多数のエア整流プレートを、太陽電池アレイの傾斜と平行に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アレイの架台としたものである。

請求項３に記載の発明は、同じく上記に加えて、エア整流プレートが北面側からの風圧に対してそのエア抵抗を可及的に減少することによって、北面側からの風圧のエア整流を有効且つ適切になし得るものとするように、これを、上記平行多数のエア整流プレートを、その北面側の先端部が断面円弧状又は、鋭角状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池アレイの架台としたものである。

請求項４に記載の発明は、同じく上記に加えて、架台をアルミ乃至合成樹脂の押出形材を用いて形成するとともに該押出形材による枠組接合をブラケット固定によるものとして、該架台を可及的簡易且つ確実に構成し得るものとするように、これを、上記架台の負荷荷重の軽減によって、架台構成材をアルミ乃至合成樹脂の押出形材によって形成するとともにその枠組接合をブラケット固定によって行ってなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の太陽電池アレイの架台としたものである。

本発明はこれらをそれぞれ発明の要旨として、上記課題解決の手段としたものである。

本発明は以上のとおりに構成したから、請求項１に記載の発明は、架台の北面側長尺の支柱間に所定平行多数のエア整流プレートを配置して、北面側からの風圧を整流して、該支柱から南面側に傾斜狭小化する架台下位の空間に乱流が流入し、太陽電池アレイ乃至太陽電池モジュールに対して揚力として作用するのを防止し、該整流化したエアを該太陽電池アレイ乃至太陽電池モジュールに沿って南面側に排出するようにして、強風時の架台に対する負荷荷重を可及的に軽減することによって、架台の軽量化、架台の構造及び地上乃至陸屋根の基礎の簡易化をなし得るようにして設置工事の容易化と工事期間の短期化をなし得るようにしつつ太陽電池アレイ乃至各太陽電池モジュールの耐風圧性を充分に確保し得るようにした太陽電池アレイの架台を提供することができる。

請求項２に記載の発明は、上記に加えて、エア整流プレートによる北面側からの風圧の整流と南面側への排出を可及的有効且つ確実になし得るものとすることができる。

請求項３に記載の発明は、同じく上記に加えて、エア整流プレートが北面側からの風圧に対してそのエア抵抗を可及的に減少することによって、北面側からの風圧のエア整流を有効且つ適切になし得るものとすることができる。

請求項４に記載の発明は、同じく上記に加えて、架台をアルミ乃至合成樹脂の押出形材を用いて形成するとともに該押出形材による枠組接合をブラケット固定によるものとして、該架台を可及的簡易且つ確実に構成し得るものとすることができる。

太陽電池アレイの縦断面図である。架台の平面図である。図２の架台の北面側の側面図である。架台に対する太陽電池モジュールの固定状態を示す縦断面図である。他の例を示す太陽電池アレイの側面図である。

以下図面の例に従って本発明を更に具体的に説明すれば、図１乃至図４において、Ａは太陽電池アレイ、１は該太陽電池アレイの各太陽電池モジュール、２は太陽電池アレイ形成用の架台であり、該架台２は、常法に従って、架台構成材として、北面側長尺の支柱２１と、南面側短尺の支柱２２と、これら支柱２１、２２に架設配置した前後乃至左右の上枠２３を備えて、北面から南面に向けて下降傾斜した傾斜フレームをなすものとしてあり、本例にあって、該架台２は、例えば約１．６ｍ×０．８ｍの太陽電池モジュール１を幅方向（東西方向）に２列、奥行方向（南北方向）に３段配列するように、約３．２ｍ×２．５ｍの面積を有するとともにその面内の幅方向中央位置に奥行方向に向けて１本、奥行方向中間位置に幅方向に向けて２本の中間上枠２４を上記前後左右の上枠２３間に架設配置し、また、北面側長尺の支柱２１は、幅方向両端及び中央位置の３本によって該架台２を支持するようにするとともに該３本のうち、その中央位置の支柱２６と幅方向両端の支柱２１の下端にそれぞれ下枠２５を配置するとともに後方の上枠２３と該下枠２５の各長手方向中央位置にそれぞれ中間支柱２６を起立配置したものとしてある。

このとき、該架台２は、その北面側長尺の支柱２１間に南面側短尺の支柱２２側に向けて前傾した上下所定間隔平行多数のエア整流プレート３を架設配置し、該架台２下位のエア揚力を減衰することによって架台２の負荷荷重を軽減したものとしてあり、該架台２の負荷荷重の軽減によって、その上記架台構成材、即ち、支柱２１、２２、上枠２３、中間上枠２４、下枠２５、中間支柱２６をアルミ乃至合成樹脂の押出形材、本例にあってはアルミの押出形材によって形成するとともにその枠組接合をブラケット４固定によって行ったものとし、その軽量化を図り、また、該架台２を載置固定する地上乃至陸屋根に形成する基礎５の簡易化を図ったものとしてある。

本例の架台構成材は、例えば、方形乃至矩系、本例にあっては１辺の幅を５ｃｍ程度とした方形の中空基部２０１と、その外周４面にボルト頭をスライド自在に挿入するボルト溝２０２を各面に複数条、特に２条配置して、外周を複雑断面形状とした四角形の押出形材を用いるとともに該押出形材を各架台構成材、即ち、支柱２１、２２、上枠２３、更に本例にあっては中間上枠２４、下枠２５、中間支柱２６に共通に使用して、部材の共通化を図ったものとしてある。

該部材を共通化した架台構成材は、そのボルト溝２０２を外周４面に各２条配置することによって、上記枠組接合をブラケット４固定によってなし得るとともに、支柱２１、２２の基礎への起立固定、更には、該支柱２１への上記エア整流プレート３の架設配置を同じくブラケット４固定によってなし得るようにしてある。

即ち、本例の支柱２１、２２は、上端を傾斜角度に合せ、下端を水平とするように長手方向に直交して、北面側において長さ（高さ）を約１ｍ、南面側において約２０ｃｍ弱に押出形材を切断したものを用い、上枠２３は、上記幅を約３．２ｍ、正確には該幅長さより架台構成材の１辺の幅の２倍分短寸化した長さ、奥行を約２．５ｍの長さ、中間上枠２４を上枠２３間に納まるように、同じく約３．２ｍ又は約２．５ｍから架台構成材の１辺の幅の２倍分短寸化した長さに、中間支柱２６は、上記支柱の約１ｍより架台構成材の１辺の幅を短寸化した長さに、下枠２５は幅約３．２ｍの１／２の長さ、正確には該１／２の長さより架台構成材の１辺の幅の２倍分短寸化した長さに、それぞれ長手方向に直交して切断してそれぞれ形成したものとしてある。

このように形成した架台構成材は、上枠２３同士、上枠２３と中間上枠２４、上枠２３と支柱２１、２２、支柱２１と下枠２５、上枠２３及び下枠２５と中間支柱２６をそれぞれブラケット４固定して、架台２を構成してある。即ち、上枠２３は、その一方、本例にあっては上記長さ２．５ｍの上枠２１、の長手方向端部位置の側面に、他方、本例にあっては上記長さ３．２ｍの上枠２３の先端の端面を突き合わせて架台２の平面矩形の外形を画し、該一方及び他方の上枠２３の長手方向中間位置の側面に上記１本及び２本の中間上枠２４の長手方向先端の端面を突き合せて外形内を格子状に区画し、対向する一方の上枠２３、本例にあっては上記長さ２．５ｍの上枠の長手方向端部位置の下面、即ち、奥行方向前後の端部位置と後方の上枠２３の長手方向中央位置に上記３本の北面側長尺の支柱２１、２６を、また、該３本の支柱２１、２６間の下端に上記下枠２５の長手方向両端面を、更に後方の上枠２３と該下枠２５の長手方向中央位置に上記中間支柱２４の両端面をそれぞれ突き合せて、その上記各ブラケット４固定を行ってある。

このとき、該ブラケット４固定は、一対の固定片４１をＬ字状、上記上枠２３と支柱２１間にあってはＶ字状に配置し且つ各固定片４１に一対のボルト挿通孔を透設したブラケット４を用いて、これを行ってある。即ち、該ブラケット４を用いた固定は、各架台構成材の上記中空基部２０１の外周４面にそれぞれ配置した２条のボルト溝２０２にその長手方向端部からボルト頭をスライド挿入して、該各架台構成材にボルト４２を起立配置し、該ボルト４２のボルト軸を上記固定片４１の各ボルト挿通孔に挿通した上、固定片４１の内角側から該ボルト軸にナット４３を締着してその固定を行ってある。このように架台２を形成することによって、上面を太陽電池モジュール１の載置固定面とし、南面に向けて、例えば、傾斜角度を１５〜３５度とするように設置する架台２としてある。

該架台２は、上記のとおり、その北面側長尺の支柱２１間、本例にあっては該支柱２１と各中間支柱２６間に南面側短尺の支柱２２側に向けて前傾した上下所定間隔平行多数のエア整流プレート３を架設配置し、該架台２下位のエア揚力を減衰し、これによって架台２の負荷荷重を軽減したものとしてあり、このとき、該エア整流プレート３は、上記架台構成材と同様に、アルミ乃至合成樹脂の押出形材、本例にあってはアルミの押出形材によって形成するとともにその上記支柱２１への接合を、同じくブラケット４固定によって行ったものとしてある。

本例にあって、エア整流プレート３は、太陽電池アレイＡの傾斜角度、即ち、上記架台２の１５〜３５度の範囲で定めた傾斜角度に可及的平行に配置したものとしてあり、このとき、該エア整流プレート３は、その北面側の先端において湾曲、鋭角等のエア抵抗を可及的に減少した断面形状としたものとしてある。

即ち、エア整流プレート３は、アルミの押出形材にして、例えば、厚さを約２ｃｍ、長さを約１０ｃｍとした長手方向両端を前後に膨出するように円弧状に湾曲した湾曲面とした中空パネル状のものとしてあり、両端を湾曲面とすることによって、その支柱２１間の架設配置に際して、上下左右の勝手を問わずに、支柱２１に設置し得るようにして、北面からの風圧の整流を常に可能としてある。

該エア整流プレート３は、北面側長尺の支柱２１の上下に、例えば、１０ｃｍ程度以下の間隔、本例にあっては７〜８ｃｍの間隔で、南面側短尺の支柱２２側に向けて、上記太陽電池アレイＡに平行に架設配置してあり、本例のエア整流プレート３は、例えば、上記約１ｍの該支柱２１の上下方向略全体に亘るように多数、本例にあっては１０枚を架設配置したものとしてある。

該エア整流プレート３の支柱２１への架設配置、本例にあって、そのブラケット４固定は、上記と同様にＬ字状配置一対の固定片にそれぞれ２ヶ所のネジ透孔を透設し、タッピングネジ４４による固定用とした点を除いて、上記と同様に構成したブラケット４を用い、該ブラケット４を支柱２１乃至中間支柱２６に傾斜配置して、その垂直の固定片４１を支柱２１乃至中間支柱２６に、水平の固定片４１を、これに載置して支柱２１乃至中間支柱２６に突き合せ配置した各エア整流プレート４の長手方向両端部に、それぞれネジ透孔を介してタッピングネジ４４を螺入し、その各２ヶ所のネジ固定により、該ブラケット４固定を行ってあり、これによって、該多数のエア整流プレート３を上記支柱２１乃至中間支柱２６に対して相互に平行にして且つ太陽電池アレイＡに対して平行に南面側支柱方向に向けて傾斜、即ち、前傾状態に架設配置してある。

このようにアルミ押出形材、特に中空の押出形材を架台構成材として形成することによって軽量化し且つ北面側長尺の支柱２１、本例にあっては支柱２１と中間支柱２６間にエア整流プレート３を架設配置した架台２は、これを地上、陸屋根に設置して、太陽電池モジュール１を載置固定することによって太陽電池アレイＡを形成するものとしてある。

架台２の地上乃至陸屋根に対する設置は、簡易な架台設置用の基礎５に対して、例えば、上記枠組接合に用いたと同様なブラケット４固定によって、これを行うものとしてある。これを、陸屋根に設置する場合について、その例を示すと、上記基礎５を、常法の直接基礎に代えて、例えば、架台２と同様にアルミや合成樹脂、本例にあってはアルミの押出形材による、例えば、断面下向きＣ字状の笠木状の長尺材を所定間隔にアンカー５１、例えばホールインアンカーによって数十ｃｍ程度のピッチでその前後を陸屋根に固定するとともに該固定に際して、上記枠組接合用のブラケット４の一方の固定片４１のボルト挿通孔から該アンカー５１の固定を行うことによって基礎５形成と同時にブラケット４の固定片４１を該基礎５を介して陸屋根に固定する一方、支柱のボルト溝２０２に起立して他方の固定片４１のボルト挿通孔から突出したボルト軸にナットを締着することによって、支柱２１、本例にあっては後方の上枠長手方向中央位置の中間支柱２６を含めて、そのブラケット４固定を行うようにするものとしてある。

図５は、他の例を示すもので、本例にあって架台は、単一の太陽電池モジュール１を載置固定するように形成してあり、本例にあって、上記例の１／６の面積を有して、支柱高さを、例えば、０．４乃至０．５ｍ程度とし、エア整流プレート３を上下に４枚とし、中間支柱２６を１本として、これを形成してある。その余は上記例と変わらないので、同一符号を付して重複する説明を省略する。

以上の如くに形成した架台は、北面側長尺の支柱２１間に上記多数のエア整流プレート３を架設配置したから、北面側からの強風を受けたとき、エア整流プレート３が、該強風を層状多数の整流として、南面側に向けて傾斜狭小化した架台２の太陽電池アレイＡの下面に誘導するから、強風の進行方向が上記１５〜３５度程度の傾斜によって生じる太陽電池アレイＡ下面の乱流の発生を抑制し、南面側に向けて架台２をスムーズに通過させることができ、従って、乱流に起因する太陽電池アレイＡ下面に生じる揚力を減衰して、太陽電池アレイＡ乃至その太陽電池モジュール１に対する負荷荷重を減少することができる。即ち、エア整流プレート３が、乱流による影響を可及的に解消乃至減少する結果、架台２を上記アルミ乃至合成樹脂によるものとして軽量化し、その枠組接合をブラケット４固定によるものとしても、太陽電池アレイＡ乃至その太陽電池モジュール１の固定支持を常に確実強固に行うものとすることができ、また、地上や陸屋根に対する架台２の設置基礎も、上記押出形材による笠木状のもののように簡易化し且つ基礎に対する架台２の固定も上記ブラケット４によって簡易に行うことができ、更に、上記押出形材を用いることによって架台構成材の部材の共通化を図ることができ、架台２の形成や設置を簡易化し、生産の容易性、生産効率の向上をなし得て、現場での作業効率を可及的に向上したものとすることができる。

図示した例は以上のとおりとしたが、例えば、架台構成材の剛性を高めて、支柱、上枠、中間上枠によって架台を形成し、中間支柱、下枠の全部又は一部を省略し、又は一部を代替使用すること、架台構成材乃至エア整流プレートに合成樹脂を用いるとき、該合成樹脂を、例えばグラスファーバーの混合による補強措置を施した硬質のものとすること、エア整流プレートの先端を鋭角状のものとして強風の抵抗を減衰すること、エア整流プレートの断面形状を、例えば翼形状のように風圧進行方向に緩曲面や緩傾斜面を配置したものとすること等を含めて、本発明の実施に当って、太陽電池アレイ、架台、支柱、エア整流プレート等の各具体的構造、形状、材質、寸法、数、これらの関係、これらに対する付加等は、上記発明の要旨に反しない限り様々な形態のものとすることができる。

Ａ太陽電池アレイ
１太陽電池モジュール
２架台
２１北面側長尺の支柱
２２南面側短尺の支柱
２３上枠
２４中間上枠
２５下枠
２６中間支柱
２０１中空基部
２０２ボルト溝
３エア整流プレート
４ブラケット
４１固定片
４２ボルト
４３ナット
４４タッピングネジ
５基礎
５１アンカー

Claims

太陽電池アレイ形成用の架台における北面側長尺の支柱間に南面側短尺の支柱側に向けて前傾した上下所定間隔平行多数のエア整流プレートを架設配置し、該架台下位のエア揚力を減衰することによって架台の負荷荷重を軽減してなることを特徴とする太陽電池アレイの架台。
上記平行多数のエア整流プレートを、太陽電池アレイの傾斜と平行に配置してなることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池アレイの架台。
上記平行多数のエア整流プレートを、その北面側の先端部が断面円弧状又は、鋭角状に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池アレイの架台。
上記架台の負荷荷重の軽減によって、架台構成材をアルミ乃至合成樹脂の押出形材によって形成するとともにその枠組接合をブラケット固定によって行ってなることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の太陽電池アレイの架台。