(54)【考案の名称】太陽電池パネルの架台装置

(73)【実用新案権者】不二高圧コンクリート株式会社

(72)【考案者】【考案者】

[fig000002]
【選択図】図1

【概要説明】

【分野】

【0001】
本考案は、太陽電池パネルの支持用の架台装置に係り、小規模からメガワット級以上の規模に応じて太陽電池電力生成装置用の太陽電池パネル支持に好適な太陽電池パネルの架台装置に関する。

【従来の技術】

【0002】
排出物による環境汚染がなく、石油資源などの燃料消費がない、さらに、無尽蔵の太陽光を直接電気に変える太陽電池はエネルギー変換効率さえ向上させることができれば、理想的な電力源であり、エネルギー変換効率向上のための研究、開発が現に絶えることなくなされている現状では、魅力的な電力エネルギー生成源としての選択肢の一つである。特に、先の東北大地震に伴う原子力エネルギー依存への警鐘を鳴らす事故を生じるに至っては、太陽光発電に寄せる期待はますます高いものとなっている。さらに、休耕地や広い用地等に多数の太陽電池パネルを並べて発電容量がメガワット以上の大規模な太陽光発電設備、いわゆるメガソーラーやギガソーラーの建設が進められており、安定的な電力供給が期待されている。太陽電池パネルを地面上等に設置する場合には、太陽電池パネル自体の重量を受けて確実に支持する必要があるとともに、強風や雪、又は地震の揺れ等の外力に耐えうるように強度の高い架台構造の設計が必要である。従来の太陽電池モジュール設置用架台としては、例えば、特許文献1に、複数個のコンクリート製のブロックと、これらのブロック上に設けられた複数本のフレーム材から成る架台本体と、を備え、フレーム材に複数の太陽電池パネルを支持させる技術が開示されている。
【0003】

【効果】

【0010】
本考案の太陽電池パネルの架台装置によれば、所要の地上高さにおいて所要の勾配で傾斜して支持される太陽電池パネルの架台装置であり、正面視でU字状成形体をなすコンクリート製架台本体であって、太陽電池パネルの傾斜流れ方向に平行な天端を有し対向して縦方向に配置される2つの傾斜天端壁と、2つの傾斜天端壁の下端から対向方向に延長してそれらの下端どうしを連結させる底壁と、により一体成形のU字形を形成するコンクリート製架台本体と、架台本体の傾斜天端壁に設けられた複数の太陽電池パネルの取付部と、を有することから、極めて簡単な構成で低コストであり、さらに容易かつ短時間に太陽電池パネルを安定支持状態で現場設置を完了できる。その上、プレキャストコンクリート製品として工場での大量生産が可能で、比較的高価な鋼材の使用を低減し、大幅なコスト低減を実現できる。
【0011】
また、傾斜天端壁の天端の傾斜角度が10〜50度である構成とすることにより、パネル面への太陽光の照射効率が良好な状態で太陽電池パネルを支持でき、高い発電効率を維持できる。
【0012】
また、傾斜流れ方向端部に、同じ傾斜角天端を有する他の架台本体を連結接続させる連結部が設けられている構成とすることにより、多数の太陽電池パネルを並べる際に、複数の架台本体を連結して強度を向上でき、大規模な太陽光発電設備の構築を高強度で実現できる。
【0013】
また、天端の長さ方向に通した天端梁部と天端梁部から下方に延長する縦壁により傾斜天端壁が形成され、縦壁は、天端梁部の長さ方向中間位置から下方に延長して、天端梁部の一端を傾斜天端壁から突出させた構成とすることにより、架台装置の支持強度及び設置状態での安定性を維持したまま、該架台本体の軽量化を促進できると同時に、製造コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図1】本考案の第1実施形態に係る太陽電池パネルの架台装置の斜視図である。
【図2】図1の太陽電池パネルの架台装置の側面図である。
【図3】図1の太陽電池パネルの架台装置の正面図及び複数の架台装置を並べた施工例の説明図である。
【図4】図1の太陽電池パネルの架台装置の施工例の一部省略した斜視説明図である。
【図5】太陽電池パネルと架台本体との取り付け部分の一部拡大説明図である。
【図6】太陽電池パネルと架台本体との取り付け部分の他の例の斜視説明図である。
【図7】本考案の第2の実施形態に係る太陽電池パネルの架台装置の斜視図である。
【図8】図7の太陽電池パネルの架台装置の側面図である。
【図9】本考案の第3の実施形態に係る太陽電池パネルの架台装置の斜視図である。
【図10】図9の太陽電池パネルの架台装置の側面図である。

【0015】
以下、添付図面を参照しつつ本考案の太陽電池パネルの架台装置の実施の形態について説明する。本考案の太陽電池パネルの架台装置は、例えば、小規模から大規模の種々の太陽電池パネル装置に対応して、該太陽電池パネルを地上やビルの屋上等の平らな設置面上に設置し、高強度の太陽光発電設備を簡単にかつ低コストで構築できる架台装置である。図1ないし図5は、本考案の太陽電池パネルの架台装置の第1の実施形態を示している。太陽電池パネルの架台装置(以下、単に「架台装置」ともいう)10は、太陽電池パネル16を所要の地上高さにおいて所要の勾配で傾斜して支持する。本実施形態において、図1、図2、図3に示すように、架台装置10は、架台本体12と、架台本体12に設けられた太陽電池パネル16の取付部14と、を有している。本実施形態では、架台装置10は、例えば、平らに整地された地面GL上に太陽電池パネル16を傾斜状態で設置する場合について説明する。
【0016】
架台装置10に支持される太陽電池パネル16は、例えば、光を受けて直接電力に変換する太陽電池セルを複数個並設接続して必要な電圧と電流を得られるようにしてパネル状に形成された従来周知の太陽電池パネルからなる。太陽電池パネル16は、例えば、複数枚の該パネルを縦横マトリクス状かつ平面状に配列され、目的の発電量の規模に応じた太陽電池アレイが構成される。太陽電池パネル16は、例えば、それぞれ外部から保護された状態で電気配線して矩形支持フレームに取り付けた状態で支持され、全体的に長方形の平板状に構成されている。図示しないが、太陽電池パネル16どうしは電気的に直列接続され、並列接続で電力を取り出し、交流変換してパワーコンディショナや電力制御装置で外部に供給される。それぞれの太陽電池パネル16は、架台装置10の架台本体12に組み付けられて支持され、太陽電池の受光面を南向きに所定の勾配(例えば、約10度〜50度)で傾斜した状態で設置される。図5に示すように、太陽電池パネル16の下面側には、例えば、断面略コ字状の固定用ブラケット18が組み付けられており、架台本体12の取付部14にボルト34等の締結手段を介して固定される。なお、太陽電池パネル16の傾斜角度は、太陽電池パネルの発電能力、設置される場所の緯度等を含む年間の発電電力量の条件、風や雨、雪等の自然条件等に応じて設定されるとよい。
【0017】
図1、図2、図3に示すように、架台本体12は、太陽電池パネル16を傾斜させた状態で下から受けて支持する架台装置の本体部分である。本実施形態では、架台本体12は、コンクリート製であり、正面視(X)でU字状成形体をなすU字状ブロックからなる。なお、図1中で、矢視X方向を正面視、矢視Y方向を側面視とする。具体的には、架台本体12は、例えば、平面視矩形状輪郭の底壁20と、該底壁20の両長辺から縦方向に立設して対向配置され傾斜した天端22を有する2つの傾斜天端壁24と、が一体成形され、上面側を開放し高さが次第に高くなるU字形を形成している。すなわち、架台本体12は、縦断面のU字形状が一端から他端に向けて高さが次第に拡大して設けられた略U字状ブロックからなる。
【0018】
傾斜天端壁24は、例えば、天端22部分を太陽電池パネル16の傾斜流れ方向に平行となるように傾斜して形成され、壁面を縦方向に立てて配置されている。2つの傾斜天端壁24どうしは、互いに平行に対向して配置されている。傾斜天端壁24の天端22は、略直線状に細長い平面で形成されており、太陽電池パネル16を取り付けるための取付部14が設けられている。傾斜天端壁24は、天端22の長さ方向に通した天端梁部26と、天端梁部26から下方に延長する縦壁部28と、により形成され、縦壁部28の下端が底壁20により連結されている。天端22の傾斜角度は、例えば、設置される太陽電池パネル16の勾配に対応した角度で設定され、本実施形態では、約10度に設定されている。なお、傾斜天端壁の天端22の傾斜角度は、例えば、10度〜50度の範囲で設定されるとよい。太陽電池パネル16は勾配が約30度前後で出力が高く発電効率が高くなるが、10〜50度の範囲でも出力低下をおさえてある程度効率よく発電することができる。よって、天端22の傾斜角度も太陽電池パネルの傾斜勾配に対応して上記の範囲に設定されるとよい。傾斜天端壁24の縦壁部28には、大貫通孔としての肉抜き孔30が設けられ傾斜天端壁は枠状に形成されている。これにより、架台本体12を軽量化できるとともに、熱を放散して発電効率を低減させにくい上、太陽電池パネルの施工やメンテナンス作業もしやすい。なお、傾斜天端壁の肉抜き孔の大きさや形状、個数は任意でよく、取付部14部分の確保や架台の強度を保持できる構成であればよい。また、傾斜天端壁に肉抜き孔を必ずしも設けなくてもよい。
【0019】
底壁20は、2つの傾斜天端壁24の下端から対向方向に延長してそれらの下端どうしを一体的に連結して底部を形成している。底壁20の下面を地面上に載置させることで、架台本体12が地面GL上で安定的に自立するようになっている。図1に示すように、底壁20は、壁面を上下に貫通するように肉抜き孔50が形成されて枠状に形成されている。なお、底壁20の肉抜き孔の個数や形状、大きさは任意でもよい。また、底壁に肉抜き孔を必ずしも設けなくてもよい。
【0020】
本実施形態では架台本体12は、例えば、予め工場等で所定のU字形状に形成されたコンクリート二次製品(プレキャストコンクリート)からなる。なお、架台本体12は、例えば、新たに設計したものでもよいし、従来のU字溝ブロックを製造するコンクリート用型枠等を利用して製造してもよい。既存の型枠を利用することで製造コストをより安くすることができる。図3、図4にも示すように、正面視(X)で架台本体12の幅方向長さは、例えば、太陽電池パネル16の横長さ(長手方向)より短く設けられ、傾斜状態の太陽電池パネル16の長手方向中間位置を下から支持する。架台本体12には、長方形平板状の太陽電池パネル16を横長とした状態で、該架台本体12の天端22長さ方向に沿って複数枚を並べて面状に取り付けられる。1つの架台本体12の流れ方向の長さは、例えば、3枚の太陽電池パネル16を若干の隙間をあけながら並べて取り付けることができるように設定されている。さらに、後述のように、本実施形態では、同じ傾斜角の天端を有する2つの架台本体12(12A、12B)が傾斜流れ方向Fに天端を連結するように連結されており、2つの架台本体12の連結状態でそれら全体の天端の流れ方向の長さが、例えば、6枚の太陽電池パネル16を並べて取り付けることができるように設定されている。なお、架台本体12の大きさは、任意でよく、太陽電池パネルを支持させる枚数や、地面からの支持高さに応じて設計するとよい。
【0021】
取付部14は、架台本体12の傾斜天端壁24に設けられ、天端22に複数の太陽電池パネル16を取り付けるための取付手段である。図1、図4に示すように、取付部14は、例えば、天端22の長手方向に沿って所定間隔で天端梁部26に埋設されたインサートナット32を含む。図5に示すように、架台本体12の傾斜天端壁24の天端22上に太陽電池パネル16を載置した状態で、その太陽電池パネル16と、取付部14のインサートナット32と、を位置合わせしてボルト34を介して締結されて固定される。なお、架台本体12の取付部14の構造は、太陽電池パネル16を固定できるものであれば任意の構造でもよい。
【0022】
なお、取付部14と太陽電池パネル16との取付構成は、上記した態様に限らず、例えば、図6に示すような受金具42を利用してもよい。受金具42は、例えば、金属板をコ字形に曲折して設けられており、上下に対向する上壁部及び下壁部の略中央位置には、それぞれ長孔44が設けられている。受金具42は、下壁部の長孔44にボルト34を通して架台装置の取付部14に固定されるとともに、上壁部の長孔44にボルト(図示せず)を通して太陽電池パネル16のフレームと固定される。この際、それぞれの壁部の長孔44に対するボルトの締結位置を調節することができるので、取付部14に対する太陽電池パネル16の固定位置を変更調整することができる。これにより、サイズが異なる複数種類の太陽電池パネル16にある程度対応できる架台装置を実現できる。なお、受金具の上下壁部のいずれか一方に長孔を設けた構成でもよく、太陽電池パネル16のフレームや固定用ブラケット18のボルト孔を長孔に変更した構成としてもよい。
【0023】
架台装置10は、例えば、1つの架台装置10だけを設置して発電することとしてもよいが、ある程度大きな発電容量を得るために複数個の架台装置10が並べて設置される。例えば、図1、図2に示すように、同じ傾斜角度の天端22を有し、かつ縦壁部の高さが異なる第1架台本体12Aと第2架台本体12Bとが、傾斜流れ方向端部を連結した状態で配置されている。第1架台本体12Aは、比較的高さが低く形成され傾斜流れ方向Fの傾斜低位側に配置され、第2架台本体12Bは、比較的高さが高く形成され傾斜流れ方向の傾斜高位側に配置される。第1架台本体12Aの傾斜高位側端部の高さと、第2架台本体12Bの傾斜下位端部の高さと、が同じ高さで設けられる。それらの傾斜天端壁24の端部どうしを当接して突き合わせられると、2つの架台本体12A,12Bの天端22が連続して延長されるとともに、一定勾配の傾斜角度で構成される。これらの連続した天端22に複数の太陽電池パネル16が並べて取り付けられる。それぞれの架台本体12A,12Bの連結端部には、他方の架台本体を連結接続させるための連結部36が設けられている。これにより、多数の太陽電池パネルを並べて太陽電池アレイを構成する際に、複数の架台本体を傾斜流れ方向に延長接続するとともに、複数の架台装置どうしを連結して高強度として太陽電池パネルを安定的に支持できる構造を構築できる。連結部36は、例えば、2つの架台本体12A、12Bの傾斜天端壁24の縦壁部28にまたがるように配置される横長矩形状の連結板38を含む。連結板38は、その両端部をそれぞれの課題本体の縦壁部28にビス又はボルト等を介して固定されて、2つの架台本体どうしを強固に連結接続する。連結板38は、例えば、各傾斜天端壁の上部側(天端梁部近傍)と下部側(縦壁部の下部)の2箇所に設置されている。なお、連結部36は、上記連結板の構成に限定されず、例えば、ガイドピン、フランジや連結金具等を埋設した構成等、その他任意の構造でもよい。また、連結部36は、傾斜天端壁24どうしを連結する構成に限らず、底壁20どうしを連結する構成でもよく、傾斜天端壁どうし及び底壁どうしのいずれをも連結する構成としてもよい。
【0024】
さらに、図3、図4に示すように、傾斜流れ方向端部どうしを連結接続した2つの架台装置10は、正面視(X)で横方向にも複数並設される。上述のように架台本体12の正面視(X)での横幅は、太陽電池パネル16の長さよりも短く設定されているので、隣接して配置される架台装置10どうしの間を適切な間隔に保持するための間隙保持部材40が設置される。間隙保持部材40は、例えば、コンクリート製の略直方体状のブロック材からなる。なお、間隙保持部材40は、隣接する架台装置10の間に挟まれるように地面に所定間隔で載置され、両側面を架台本体12の両端面に略当接させてそれらの架台本体12を位置決めする。なお、間隙保持部材40の正面視幅方向長さは、例えば、隣接する架台装置10で支持している太陽電池パネル16どうしの間に若干の隙間をあけるような長さで設けられている。間隙保持部材の形状や大きさは、材質は上記のものに限らず、例えば、架台本体の長さに応じて前後に長く形成された偏平板形状のブロックでもよく、その他任意のものでもよい。また、間隙保持部材は、必ずしも設置しなくてもよい。
【0025】
本実施形態に係る架台装置10を施工する際には、例えば、予め所要の勾配で傾斜した天端22を有するU字形の架台装置10を多数個製造し、保管、管理しておく。架台本体12は、プレキャストコンクリート製品として一体成形されているので、量産して低コスト化を図ることができる。例えば、既存のU字溝ブロック用コンクリート型枠を利用して製造することもでき、大幅にコストを低減できる。施工現場では、必要に応じて地面GLを平らに整地しておき、架台本体12(12A,12B)を現場に運びこんだ後、それらを組み付ける。架台本体12は、太陽電池パネルの受光面が南を向くように流れ方向を決めて、地面に載置するだけで簡単に設置できる。また、2つの架台本体12A、12Bどうしは連結部を介して連結される。地面に設置した架台本体12の取付部14に太陽電池パネル16を取り付ける。図3、図4に示すように、同様にして複数の架台装置10を並べて設置し、必要な電力を得られる規模の太陽光発電設備を構築する。この際、正面視で横幅方向に隣接する架台装置10どうしの間には間隙保持部材40が設置され、互いに位置決めされて整列される。このようにして、工場での製造段階では低コストで製造でき、保管管理も容易であるとともに、現場での施工作業は、簡単、低労力、短時間で太陽電池パネル16を設置することができる。特に、従来のように高コストな鋼材をほとんど又は全く使用する必要がなく、比較的安価に製造できるコンクリートブロック製品で構築でき、構造が極めて簡単かつシンプルで、低コスト化を図ることができる。
【0026】
次に、図7、図8を参照しつつ本考案の太陽電池パネルの架台装置の第2の実施形態について説明する。上記実施形態と同一部材には同一符号を付し詳細な説明を省略する。本実施形態に係る架台装置10−2は、上記第1実施形態と略同じ構成であるが、架台本体の構成が若干異なっている。本実施形態では、上記実施形態同様に、架台本体12−2は、2つの傾斜天端24と、底壁20と、により一体成形のU字形を形成している。傾斜天端壁24は、天端梁部26と縦壁部28とが形成されているが、縦壁部28は、天端梁部26の長さ方向中間位置から下方に延長して形成されている。よって、天端梁部26の一端が傾斜天端壁の縦壁部28から突出されている。すなわち、天端梁部26は、縦壁部28の一端部より傾斜流れ方向に沿って外部に突設した突設天端部48を含み、天端22の長さが縦壁部28及び底壁20よりも長く設けられている。例えば、傾斜低位側の第1架台本体12Aでは、突設天端部48は傾斜流れの傾斜低位側(図10上、左側)に向けて突設されている。一方、傾斜高位側の第2架台本体12Bでは、突設天端部48は、傾斜流れの傾斜高位側(図10上、右側)に向けて突設されている。2つの架台本体12A,12Bの連結端部側では、突設天端部は設けられておらず、天端22の端部と縦壁部28の端部とが揃うように略鉛直直線状の端部で形成されており、2つの架台本体12A、12Bどうして互いに当接状態で突き合わされている。なお、図8に示すように、2つの架台本体を連結した状態で、5枚の太陽電池パネル16が支持されている。5枚の太陽電池パネルのうち真ん中に配置されるパネルは、2つの架台本体の天端22に跨って配置されて固定されている。図7に示すように、架台本体12−2の底壁20は、縦壁部28の下端に対応したサイズで形成されているとともに、肉抜き孔50が設けられている。本実施形態では、太陽電池パネルを受ける天端22及び天端梁部28の長さと比較して縦壁部及び底壁部を小型化した構成となっていることから、架台装置の支持強度及び設置状態での安定性を維持したまま、該架台本体12の軽量化を促進できると同時に、コンクリートの使用量低下により製造コストを低減できる。また、本実施形態に係る架台装置10−2でも、現場で簡単に施工でき、コストを低減できる等の上記実施形態同様の作用効果を奏することができる。
【0027】
次に、図9、図10を参照しつつ本考案の太陽電池パネルの架台装置の第3の実施形態について説明する。上記実施形態と同一部材には同一符号を付し詳細な説明を省略する。本実施形態に係る架台装置10−3は、上記第2実施形態と略同じ構成であるが、架台本体の構成が若干異なっている。本実施形態では、架台本体12−3の傾斜天端壁24の縦壁部28の外形輪郭形状が異なっている。架台本体12−3は、傾斜天端壁24の天端梁部26が突出されている端部側(第1架台本体12Aでは図10上の左側、第2架台本体12Bでは図10上の右側)において、縦壁部28の縦辺部は、それぞれ天端梁部に接続する上方から底壁に接続する下方に向けて壁幅を狭くなるような傾斜で形成されている。一方、架台本体12−3の互いに連結される連結端部側では、上記実施形態同様に、天端端部と縦壁部端部とが揃うように略鉛直直線状の端部で形成されており、2つの架台本体12A、12Bどうして互いに当接状態で突き合わされている。この実施形態では、上記第2実施形態と比較して縦壁部及び底部の面積をより縮小できる。これによって、該架台本体12の軽量化をより促進できると同時に、製造コストをより低減できる。また、本実施形態に係る架台装置10−3でも、現場で簡単に施工でき、コストを低減できる等の上記実施形態同様の作用効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【0028】
本考案の太陽電池パネルの架台装置は、メガワット級の太陽電池電力生成装置用の太陽電池パネル支持ばかりでなく、小型の太陽電池パネルの独立架設支持まで、幅広く適用することができる。
【0029】
10 太陽電池パネルの架台装置
12 架台本体
14 取付部
16 太陽電池パネル
20 底壁
22 天端
24 傾斜天端壁
26 天端梁部
28 縦壁部
36 連結部
X 正面視

(57)【要約】

【課題】極めて簡単な構造で低コストであり、さらに容易かつ短時間に太陽電池パネルを安定支持状態で現場設置を完了でき、確実に太陽電池パネルを支持できる太陽電池パネルの架台装置を提供する。【解決手段】所要の地上高さにおいて所要の勾配で傾斜して支持される太陽電池パネルの架台装置であり、正面視でU字状成形体をなすコンクリート製架台本体であって、太陽電池パネルの傾斜流れ方向Fに平行な天端22を有し対向して縦方向に配置される2つの傾斜天端壁24と、2つの傾斜天端壁24の下端から対向方向に延長してそれらの下端どうしを連結させる底壁20と、により一体成形のU字形を形成するコンクリート製架台本体12と、架台本体12の傾斜天端壁24に設けられた複数の太陽電池パネルの取付部14と、を有する太陽電池パネルの架台装置10から構成される。


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