JP2014148820A - 太陽電池アレイの据付装置 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池アレイの据付装置として、全体重量が軽く、支柱として軽く細いものを使用しても架台構体として高強度であり、強風に晒され易い場所でも充分な支持強度及び耐風圧強度を確保でき、太陽電池アレイの全体サイズの違いにも共通部材を用いて対応でき、施工容易なものを提供する。
【解決手段】縦桟１１及び横桟１２が格子状に連結されなる架台フレーム１と、架台フレーム１に支承される太陽電池アレイ１０と、架台フレーム１を少なくとも前後両側及び左右両側で支持する垂直支柱２と、架台フレーム１及び垂直支柱２との間でトラスを構成するブレース３と、架台フレーム１に組み付けられたブレース取付桟１３とを備える。架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２、垂直支柱２、ブレース３、ブレース取付桟１３が中空アルミ材からなり、円筒状のブレース取付桟１３に対し、各ブレース３がブレース取付桟１３に外嵌して固定される止着金具４を介して上端側を止着してなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、特にメガソーラー等の大規模太陽光発電施設として、平地及び傾斜地を含む地上ならびにビル屋上の如き陸屋根に設置する太陽電池アレイの据付装置に関する。

近年、環境保護、省資源、ＣＯ₂ 削減等の観点から、平地及び傾斜地を含む地上やビル屋上の如き陸屋根に、多数基の太陽電池アレイを並設したメガソーラー等の大規模太陽光発電施設が普及しつつある。しかるに、一般的に太陽電池アレイは、複数枚の太陽電池モジュールを平面的に並べた短辺数ｍ、長辺数ｍ〜数十ｍといった大型のパネル形態で重い上、受光効率面より所定の傾斜角度で配置することで風圧を受け易いため、その据付け部には大きな支持強度及び耐風圧強度が必要であり、また全体としての軽量化、据付施工の容易化、コスト削減等も要求される。

従来、このような太陽電池アレイを地上や陸屋根に据付けする手段として、コンクリート製の杭や土台をベースとして型鋼材等による架台を構築し、この架台上に太陽電池アレイを設置する方式が多用されている。そして、該架台としては、複数の支柱を太陽電池アレイの長手方向（左右方向）に沿って間隔をあけて突設し、各支柱の上端部を太陽電池アレイを支承する架台フレームの短辺方向（前後傾斜方向）に沿う縦桟の中間位置に接続すると共に、各支柱の胴部と各縦桟の前部側又は前後両側部との間に傾斜アームを連結した構造（特許文献１）や、太陽電池アレイの架台フレームを前後及び左右に配列した支柱で支承すると共に、前後及び左右に隣接する支柱間に斜めや水平の補強桟を連結した構造（特許文献２）が代表的である。

特開２０１１−２２００９６号公報（図１，図４２，図４３） 実用新案登録第３１７１８２４号公報（図１）

上記前者のように各支柱の上端部を架台フレームの縦桟の中間位置に接続する構造では、太陽電池アレイの短辺方向について一本の支柱で支える形になるため、耐荷重面より支柱を非常に太くする必要がある上、地形等から強風に晒され易い場所では風圧に対して充分な支持強度及び耐風圧強度を確保することが困難であり、据付場所の制約が大きいという難点があった。また、上記後者の架台フレームを前後及び左右に配列した支柱で支承する構造では、太陽電池アレイの矩形単位の重量負荷が前後左右の四本の支柱に分散されると共に、支柱間が補強桟で繋がれることで架台構体としての強度も大きくなるが、全体重量を軽減する目的で架台フレームを含めた構造材に中空アルミ材を用いた場合、型鋼材に比較して強度的に劣ることから、特に支柱として剛性を確保するために太いものを必要とし、それだけ材料コストが嵩むと共に、四本の支柱で支承する太陽電池アレイの矩形単位のサイズが大きくなると、該矩形単位の中央側で架台フレームが撓み変形し易く、太陽光発電パネルの損傷や発電効率低下に繋がる懸念があった。

本発明は、上述の事情に鑑みて、太陽電池アレイの据付装置として、架台フレームを含めた構造材に中空アルミ材を用いて全体重量を軽減した構成において、支柱として軽く細いものを使用しても架台構体として高強度であり、強風に晒され易い場所でも充分な支持強度及び耐風圧強度を確保できる上、太陽電池アレイの矩形単位のサイズが大きくなっても中央側での架台フレームの撓み変形を防止でき、また太陽電池アレイの全体サイズの違いにも共通部材を用いて対応できると共に、施工容易なものを提供することを目的としている。

上記目的を達成するための手段を図面の参照符号を付して示せば、請求項１の発明に係る太陽電池アレイの据付装置は、複数本の縦桟１１及び横桟１２が格子状に連結されなる架台フレーム１と、該架台フレーム１に支承される太陽電池アレイ１０と、該架台フレーム１を少なくとも前後両側及び左右両側で支持する複数本の垂直支柱２と、該架台フレーム１及び垂直支柱２との間でトラスを構成する複数本のブレース３と、該架台フレーム１に組み付けられたブレース取付桟１３とを備え、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２、垂直支柱２、ブレース３、ブレース取付桟１３が中空アルミ材からなると共に、該ブレース取付桟１３が円筒状をなし、各ブレース３が、ブレース取付桟１３に外嵌して固定される止着金具４を介して、該ブレース取付桟１３に上端側を止着してなる構成としている。

請求項２の発明は、上記請求項１の太陽電池アレイの据付装置において、止着金具４はブレース取付桟１３を挿嵌させる円環部４ａから一対のブレース取付片４ｂ，４ｂが外側へ平行に延出しており、両ブレース取付片４ｂ，４ｂ間にブレース３の上端側が挟まれた状態で枢着されてなる構成としている。

請求項３の発明は、上記請求項２の太陽電池アレイの据付装置において、ブレース取付桟１３と平行方向に隣接する垂直支柱２，２の根元部間に、中空アルミ材からなる円筒状の胴桟１４が架設され、この胴桟１４に各ブレース３の下端側が上端側と同様の止着金具４を介して枢着されてなる構成としている。

請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの太陽電池アレイの据付装置において、各ブレース３は、前後及び左右に隣接した４本の垂直支柱２位置を頂点とする矩形内の中央寄り位置でブレース取付桟１３に上端側を止着すると共に、下端側を垂直支柱２の根元近傍に止着することにより、前後及び左右の両方向に対して傾斜してなる構成としている。

請求項５の発明は、上記請求項１〜３のいずれかの太陽電池アレイの据付装置において、ブレース取付桟１３が架台フレーム１の隣接する縦材１１，１１間又は横材１２，１２間にブラケット５Ａを介して架設され、このブラケット５Ａがブレース取付桟１３を挿嵌させる円環部５１ａと架台フレーム１の縦材１１又は横材１２に取り付ける取付基部（桟抱持金具５２）とを備えてなる構成としている。

請求項６の発明は、上記請求項１〜５のいずれかの太陽電池アレイ据付装置において、架台フレーム１の縦桟１１と横桟１２とが結合金具６（６Ａ，６Ｂ）を介して結合され、その縦桟１１又は横桟１２に対して各垂直支柱２が上端部で連結金具７を介して連結固定されてなる構成としている。

請求項７の発明は、上記請求項６の太陽電池アレイ据付装置において、架台フレーム１の縦桟１１又は横桟１２における垂直支柱２の固定位置に補強パイプ１５が挿嵌され、その縦桟１１又は横桟１２と該補強パイプ１５及び連結金具７を貫通するボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、縦桟１１又は横桟１２に該連結金具７が連結されてなる構成としている。

請求項８の発明は、上記請求項６又は７の太陽電池アレイ据付装置において、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２が角筒状であり、結合金具６が該縦桟１１及び横桟１２を各々抱持する抱持枠部６ａ，６ｂを備えると共に、連結金具７も該縦桟１１又は横桟１２を抱持する抱持枠部７ａを備え、結合金具６の各抱持枠部６ａ，６ｂによる縦桟１１及び横桟１２の抱持位置、ならびに連結金具７の抱持枠部７ａによる縦桟１１又は横桟１２の抱持位置において、側方から貫通させたボルトＢにナットＮが螺合緊締されてなる構成としている。

請求項９の発明は、上記請求項８の太陽電池アレイ据付装置において、架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び横桟１２は両側面中央の凹陥部１１ｂ，１２ｂによって上下部が幅広の角枠部１１ａ，１２ａを形成しており、結合金具６及び連結金具７の各抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａが該角枠部１１ａ，１２ａを上下方向離脱不能で且つ長手方向摺動可能に抱持する形状を備えてなる構成としている。

請求項１０の発明は、上記請求項８又は９の太陽電池アレイの据付装置において、結合金具６及び連結金具７における各抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａの対向する内面側に一対の凸条部６３，６３、６８，６８、７１，７１が形成され、ボルトＢが両凸条部６３，６３、６８，６８、７１，７１間の溝部６４、６９，７２に貫通し、ナットＮの螺合緊締によって両凸条部６３，６３、６８，６８、７１，７１が架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び横桟１２の外側面（凹陥部１１ｂ，１２ｂ）に押接するように構成されてなる。

次に、本発明の効果について図面の参照符号を付して説明する。まず、請求項１の発明に係る太陽電池アレイの据付装置では、複数本の縦桟１１及び横桟１２が格子状に連結された架台フレーム１は、これに支承される太陽電池アレイ１０の矩形単位Ｕ毎に前後左右の四本の垂直支柱２で支持されるが、該架台フレーム１及び垂直支柱２と複数本のブレース３との間で構成するトラス構造により、架台構体として非常に高強度になる。従って、強風に晒され易い場所でも大きな支持強度及び耐風圧強度を確保でき、据付け場所の制約が少ない上、太陽電池アレイ１０の矩形単位Ｕのサイズが大きくなっても、ブレース３による支持位置を該矩形単位Ｕの中央側に設定することで、該中央側での架台フレーム１の撓み変形を防止できる。また、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２、垂直支柱２、ブレース３、該ブレース３を架台フレーム１に取り付けるブレース取付桟１３がいずれも軽量な中空アルミ材であるため、据付装置全体としての重量が軽減すると共に、その据付け施工時の作業性も向上する。加えて、上記のように架台構体として高強度であるため、垂直支柱２に軽く細い中空アルミ材を用いることで材料コストも低減される。そして、架台フレーム１に組み付けられるブレース取付桟１３が円筒状をなし、このブレース取付桟１３に外嵌して固定される止着金具４を介して、ブレース３の上端側を該ブレース取付桟１３に止着する構造であり、該ブレース３の傾斜角度及び傾斜方向が種々異なっていても、同じ止着金具４を用いてブレース取付桟１３に対する嵌合位置と回転姿勢を調整することで対応できるから、太陽電池アレイの全体サイズの違いにも共通部材を使用することが可能となり、それだけ材料コストを低減できると共に、同じ操作手順で該ブレース３を止着できるので施工作業も容易になる。

請求項２の発明によれば、止着金具４は、ブレース取付桟１３を挿嵌させる円環部４ａから一対のブレース取付片４ｂ，４ｂが外側へ延出し、両ブレース取付片４ｂ，４ｂ間にブレース３の上端側を挟んで枢着するものであるから、据付け施工に際して予めブレース取付桟１３に嵌装しておいて、ブレース３の先端側の向きと位置に応じて、ブレース取付桟１３に対する嵌合位置と回転姿勢を調整することにより、該ブレース３の止着操作が極めて容易になる。

請求項３の発明によれば、ブレース取付桟１３と平行方向に隣接する垂直支柱２，２の根元部間に、中空アルミ材からなる円筒状の胴桟１４が架設され、この胴桟１４に各ブレース３の下端側を上端側と同様の止着金具４を介して枢着する構成であるから、該ブレース３に加わる荷重の負荷が垂直支柱２の根元側で受け止められ、該負荷が垂直支柱２に対する曲げ力として作用しにくいため、該垂直支柱２が細い中空アルミ材であっても充分な耐久性が得られると共に、ブレース３の下端側についても上端側と同様に傾斜角度及び傾斜方向の違いに関わらず同じ止着金具４を利用して容易に止着作業を行える。

請求項４の発明によれば、各ブレース３は、前後及び左右に隣接した４本の垂直支柱２位置を頂点とする矩形内の中央寄り位置でブレース取付桟１３に上端側を止着すると共に、下端側を垂直支柱２の根元近傍に止着することにより、前後及び左右の両方向に対して傾斜しているから、上記矩形単位のサイズが大きくなっても、その中央側での架台フレーム１の撓み変形を防止できる上、架台構体が左右及び前後の両方向でトラス構造を構成する形で極めて高強度になる。

請求項５の発明によれば、ブレース取付桟１３が架台フレーム１の隣接する縦材１１，１１間又は横材１２，１２間にブラケット５Ａを介して架設され、このブラケット５Ａがブレース取付桟１３を挿嵌させる円環部５１ａと架台フレーム１の縦材１１又は横材１２に取り付ける取付基部（桟抱持金具５２）とを備えるから、架台フレーム１に対して該ブレース取付桟１３を容易に且つ確実に強固に取り付けることができる。

請求項６の発明によれば、架台フレーム１の縦桟１１と横桟１２とが結合金具６を介して結合され、その縦桟１１又は横桟１２に対して各垂直支柱２が上端部で連結金具７を介して連結固定される構成であるから、一般的に傾斜配置される架台フレーム１を各垂直支柱２に対して容易に且つ確実に強固に取り付けることができる。

請求項７の発明によれば、架台フレーム１の縦桟１１又は横桟１２における垂直支柱２の固定位置に補強パイプ１５が挿嵌され、その挿嵌部分を貫通するボルトＢにナットＮを螺合緊締することから、架台フレーム１に対する該垂直支柱２の固定部分が極めて高強度となり、それだけ架台構体としての強度も向上する。

請求項８の発明によれば、結合金具６及び連結金具７が抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａで架台フレーム１の角筒状をなす縦桟１１及び／又は横桟１２を抱持し、その抱持位置において側方から貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締する構成であるから、両金具６，７の該縦桟１１及び／又は横桟１２に対する取付け部分が高強度になると共に、その取付け作業を容易に且つ確実に行える。

請求項９の発明によれば、架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び横桟１２の上下部が幅広の角枠部１１ａ，１２ａを形成し、結合金具６及び連結金具７の各抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａが該角枠部１１ａ，１２ａを上下方向離脱不能で且つ長手方向摺動可能に抱持する形状を備えるから、据付け施工に際し、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２に対して予め両金具６，７を嵌装しておき、組み付け時に必要位置まで移動させることで、その作業操作を容易に行える。

請求項１０の発明によれば、架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び横桟１２に対し、結合金具６及び連結金具７をボルトＢとナットＮを用いて取り付ける際、そのナットＮの螺合緊締により、両金具６，７の各抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａの対向する内面側に設けた一対の凸条部６３，６３、６８，６８、７１，７１が縦桟１１及び横桟１２の外側面（凹陥部１１ｂ，１２ｂ）に押接するように構成されているから、該ナットＮによる締付力による縦桟１１及び横桟１２の歪み変形を生じにくく、それだけ締付力を大きくして強固な結合状態にすることができる。

本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイの据付装置の側面図である。 同据付装置の背面図である。 同据付装置の要部の拡大背面図である。 同据付装置における架台フレームの縦桟と横桟との結合部を示し、（ａ）は縦断背面図、（ｂ）は（ａ）の仮想線円Ａ内の拡大図である。 同据付装置の架台フレームの後部側における縦桟と横桟の結合部、ならびに該横桟と垂直支柱の結合部を示し、（ａ）は縦断側面図、（ｂ）は（ａ）の仮想線円Ｂ内の拡大図である。 同据付装置の架台フレームにおけるブレースの上端側とブレース取付桟との結合部を示す縦断側面図である。 同据付装置の架台フレームにおける縦桟とブレース取付桟との結合部を示す縦断側面図である。 同据付装置におけるブレースの下端側と垂直支柱の根元側との結合部を示す縦断側面図である。 同据付装置におけるブレースの上端側とブレース取付桟との結合構造を示す展開斜視図である。 本発明に係る傾斜方向幅が小さい太陽電池アレイの据付装置における架台構体の構成例を示し、（ａ）は太陽電池アレイが高位にある場合の模式側面図、（ｂ）太陽電池アレイが低位にある場合の模式側面図である。 本発明に係る中間的な傾斜方向幅を有する太陽電池アレイの据付装置における架台構体の構成例を示し、（ａ）は太陽電池アレイが高位にある場合の模式側面図、（ｂ）太陽電池アレイが低位にある場合の模式側面図である。 本発明に係る傾斜方向幅が大きい太陽電池アレイの据付装置における架台構体の構成例を示す模式側面図である。 本発明に係る太陽電池アレイの据付装置のトラス構造が異なる架台構体の構成例を示す模式側面図である。

以下に、本発明に係る太陽電池アレイの据付装置の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

図１及び図２に示す太陽電池アレイの据付装置は、左右方向に長い太陽光発電パネルＰが前後の傾斜方向に沿って４枚ずつ平面的に配列した太陽電池アレイ１０を据付け対象としており、その傾斜方向における前後及び中間位置で且つ左右方向に所定間隔置きに地盤Ｇにスクリュー杭８が打ち込まれ、各スクリュー杭８上に角筒状の中空アルミ型材からなる垂直支柱２が立設され、これら垂直支柱２によって太陽電池アレイ１０を支承する架台フレーム１が支持されている。なお、垂直支柱２とスクリュー杭８とは、前者の下端フランジ部２ａと後者の上端フランジ部８ａとの接合部をボルト止めして連結されている。また、垂直支柱２の高さは、太陽電池アレイ１０の傾斜配置に対応して、前位置のものが低く、後位置のものが高く、中間位置のものが中間高さになっている。

架台フレーム１は、太陽電池アレイ１０の直下に配置した前後方向に沿う複数の縦桟１１と、これら縦桟１１を受ける形で下側に配置した左右方向に沿う複数の横桟１２とが、相互の交叉位置で結合金具６を介して格子状に結合されてなる。そして、垂直支柱２は、太陽電池アレイ１０において前後２枚の太陽光発電パネルＰからなる矩形単位Ｕ毎に、前後左右の４本で支承する配置構成として、各々の上端部が架台フレーム１の横桟１２に対して連結金具７を介して連結固定されている。また、太陽電池アレイ１０は、前後の端縁部と前後方向における太陽光発電パネルＰ，Ｐ同士の隣接位置において、取付金具９を介して架台フレーム１の縦桟１１に取り付けられている。なお、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２は角筒状の中空アルミ型材からなり、その縦桟１１は前記矩形単位Ｕで左右２本が平行配置し、横桟１２は太陽電池アレイ１０の前後部と中間部の３本が平行配置している。

また、太陽電池アレイ１０の前記矩形単位Ｕ毎に、該矩形単位の中央部分において架台フレーム１の左右の縦桟１１，１１間に円筒状の中空アルミ型材からなるブレース取付桟１３がブラケット５Ａ，５Ａを介して架設されると共に、前側及び後側における左右の垂直支柱２，２間にも円筒状の中空アルミ型材からなる胴桟１４がブラケット５Ｂ，５Ｂを介して架設されている。そして、ブレース取付桟１３の左右の各端部と、前後の胴桟１４，１４における各垂直支柱２の根元近傍との間に、角筒状の中空アルミ型材からなる２本のブレース３，３が各々上下端部で止着金具４を介して止着して側面視逆Ｖ字形に配置している。更に、前後の垂直支柱２，２の根元部間には、偏平な角筒状の中空アルミ型材からなる補強桟１６が架設されている。

しかして、ブレース取付桟１３の左右端部は左右の垂直支柱２，２に対して左右方向中央寄りに位置するため、該ブレース取付桟１３に上端部を止着した左右各対のブレース３，３は、図２に示すように前後方向から見てハの字形に配置している。従って、架台フレーム１と、前記矩形単位Ｕ毎に各４本の垂直支柱２及びブレース５と、補強桟１６とからなる架台構体は、左右及び前後の両方向でトラス構造を構成している。なお、図３に示すように、ブレース取付桟１３の左右の各端部では、前後２本のブレース３，３に対応する一対の止着金具４，４が上側ブラケット５Ａの両側に隣接して当該ブレース取付桟１３に嵌装固定されている。

図３〜図５で示すように、架台フレーム１の縦桟１１と横桟１２とを結合する結合金具６は、角筒状の横桟１２が両側面を垂直にする配設姿勢であって前後方向に傾斜した角筒状の縦桟１１に対して面接触しないため、縦桟１１側の上部材６Ａと横桟１２側の下部材６Ｂとの２部材にて構成されている。その上部材６Ａは、平板部６１の上面側に一対の挟持片６２，６２が平行突設されて上向きコ字状の抱持枠部６ａを形成しており、該抱持枠部６ａ内に縦桟１１を抱持した状態で、その抱持位置に側方から貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、該縦桟１１に固定されている。また、下部材６Ｂは、傾斜上板部６５の下面側に一対の挟持片６６，６７が垂設されて下向きコ字状の抱持枠部６ｂを形成しており、該抱持枠部６内に横桟１２を抱持した状態で、その抱持位置に側方から貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、該縦桟１２に固定されている。そして、上部材６Ａと下部材６Ｂとは、前者の平板部６１に後者の傾斜上板部６５を接合した状態で、その接合部をボルトＢとナットＮにて連結している。なお、下部材６Ｂの後部側の挟持片６７は、縦桟１１の傾斜に対応してくの字状に曲折している。

図４（ａ）及び図５（ａ）に示すように、架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び横桟１２は、上下部が幅広の角枠部１１ａ，１２ａとなり、これによって両側面の中央部に凹陥部１１ｂ，１２ｂを有している。一方、結合金具６の上下部材６Ａ，６Ｂの抱持枠部６ａ，６ｂは、図４（ｂ）及び図５（ｂ）で詳細に示すように、各々対向する内面側に一対の凸条部６３，６３、６８，６８が設けてあり、両凸条部６３，６３、６８，６８を縦桟１１及び横桟１２の凹陥部１１ｂ，１２ｂに嵌入することにより、角枠部１１ａ，１２ａを上下方向離脱不能で且つ長手方向摺動可能に抱持している。しかして、上下部材６Ａ，６Ｂを縦桟１１及び横桟１２に固定するボルトＢは、両凸条部６３，６３間、６８，６８間の溝部６４、６９で側方から貫通しており、ナットＮの螺合緊締によって両凸条部６３，６３、６８，６８が縦桟１１及び横桟１２の凹陥部１１ｂ，１２ｂに押接する。

架台フレーム１の横桟１２と垂直支柱２との連結部に介在する連結金具７は、図４（ａ）に示すように、上向き開放コ字形で幅狭の上向き抱持枠部７ａと、下向き開放コ字形で幅広の下向き抱持枠部７ｂとが一体化した形状を有しており、下向き抱持枠部７ｂで垂直支柱２の上端部を抱持すると共に、上向き抱持枠部７ａで横桟１２を抱持した状態で、これら抱持位置に側方から貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、該横桟１２と垂直支柱２とを連結固定されている。しかして、上向き抱持枠部７ａによる横桟１２との連結部では、該横桟１２の内部に角形の鋼製又はアルミ製の補強パイプ１５が挿嵌されており、ボルトＢが該補強パイプ１５を貫通するように設定されている。

また、図４（ｂ）で詳細に示すように、連結金具７の上向き抱持枠部７ａには、結合金具６の上下部材６Ａ，６Ｂの抱持枠部６ａ，６ｂと同様に、各々対向する内面側に一対の凸条部７１，７１が設けてあり、両凸条部７１，７１を横桟１２の凹陥部１２ｂに嵌入することにより、角枠部１２ａを上下方向離脱不能で且つ長手方向摺動可能に抱持するように構成されている。そして、前記ボルトＢは両凸条部７１，７１間の溝部７２を貫通しており、ナットＮの螺合緊締によって両凸条部７１，７１が横桟１２の凹陥部１２ｂに押接すると共に、横桟１２の両側の凹陥部１２ｂ，１２ｂの各々内面側にも長手方向に沿う一対の凸条１２ｃ，１２ｃが形成されているため、該ナットＮの螺合緊締による締付力が凸条１２ｃ，１２ｃを介して補強パイプ１５に加わるようになっている。

ブレース３の上下端部をブレース取付桟１３及び胴桟１４に止着する止着金具４は、図６，図８，図９に示すように、円環部４ａから一対のブレース取付片４ｂ，４ｂが外側へ延出した形状であり、円環部４ａにブレース取付桟１３又は胴桟１４を挿嵌させ、その挿嵌位置で貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、ブレース取付桟１３又は胴桟１４に枢着すると共に、両ブレース取付片４ｂ，４ｂ間にブレース３の上端側又は下端側を挟み、その挟み込み位置で貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、ブレース３の上下端部を枢着している。なお、図９において、Ｈはボルト挿通孔、Ｗはワッシャーを示す。

架台フレーム１の縦桟１１にブレース取付桟１３を架設するブラケット５Ａは、図７に示すように、ブレース取付桟１３を挿嵌させる円環部５１ａを有するブラケット本体５１と、縦桟１１に固定する縦桟抱持金具５２とで構成されている。その縦桟抱持金具５２は、結合金具６の上部材６Ａと同様の縦断面形状を有し、上向きコ字状の抱持枠部５２ａで縦桟１１を抱持した状態で、その抱持位置に貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、該縦桟１１に固定されている。そして、ブラケット本体５１と縦桟抱持金具５２とは、両者の接合した平板部５１ｂ，５２ｂをボルト止めして一体化している。また、垂直支柱２の根元部に胴桟１４を架設するブラケット５Ｂは、図９に示すように、ブラケット５Ａのブラケット本体５１と同様の形態であり、円環部５１ａに胴桟１４を挿嵌した状態で、その挿嵌位置で該円環部５１ａ及び垂直支柱２に貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締して胴桟１４を固定すると共に、垂直支柱２の側面に当接した平板部５１ｂで貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締して当該垂直支柱２に固着されている。

太陽電池アレイ１０を架台フレーム１の縦桟１１に取り付ける取付金具９は、図５及び図６に示すように、結合金具６の上部材６Ａと同様の縦断面形状を有する抱持枠部９１と、この抱持枠部９１上に配置したスペーサー９２と、Ｕ字形係止片９３とで構成されている。そして、この取付金具９では、抱持枠部９１で架台フレーム１の縦桟１１を上方から抱持してボルト止めすると共に、スペーサー９２を前後方向で隣接する太陽光発電パネルＰ，Ｐの周枠Ｆ，Ｆ間、太陽電池アレイ１０の前後端縁では該周枠と外側の当板９４との間に配置させ、Ｕ字形係止片９３の張出した両端部を周枠Ｆ，Ｆの上面又は該周枠と当板の上面に係止し、抱持枠部９１及び縦桟１１と該Ｕ字形係止片９３を下方から貫通するボルトＢにナットＮを螺合緊締することにより、縦桟１１に各太陽光発電パネルＰを固定している。

なお、止着金具４、ブラケット５Ａのブラケット本体５１及び縦桟抱持金具５２、ブラケット５Ｂ、結合金具６の上下部材６Ａ，６Ｂ、連結金具７、上向き抱持枠部７ａ、取付金具９の抱持枠部９１は、いずれもアルミ型材の切断短材からなる。そして、これらアルミ型材ならびに既述の中空アルミ型材は、アルミニウム及びアルミニウム合金からなるものを包含する。

上記構成の太陽電池アレイの据付装置では、太陽電池アレイ１０を支承する架台フレーム１は該太陽電池アレイ１０の矩形単位Ｕ毎に前後左右の四本の垂直支柱２で支持されるが、該矩形単位Ｕ毎に４本のブレース３が前後方向及び左右方向に傾斜して配置していることにより、架台フレーム１、垂直支柱２、ブレース３、胴桟１４、補強桟１６よりなる架台構体がトラス構造を形成して非常に高強度になり、強風に晒され易い場所でも大きな支持強度及び耐風圧強度を確保でき、据付け場所の制約が少なくなる。また、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２、垂直支柱２、ブレース３、ブレース取付桟１３、胴桟１４、補強桟１６がいずれも軽量な中空アルミ材であるため、据付装置全体としての重量が軽減すると共に、その据付け施工時の作業性も向上する。加えて、上記のように架台構体として高強度であるため、垂直支柱２に軽く細い中空アルミ材を用いることで材料コストも低減される。

加えて上記実施形態では、各ブレース３による支持位置が前記矩形単位Ｕにおける前後左右の４本の垂直支柱２の位置を頂点とする矩形内の中央側にあるから、該矩形単位Ｕのサイズが大きくなっても、該中央側での架台フレーム１の撓み変形を防止でき、その撓み変形に伴う太陽光発電パネルＰの損傷や発電効率低下を回避できると共に、各ブレース３に加わる荷重の負荷が垂直支柱２の根元側で受け止められ、該負荷が垂直支柱２に対する曲げ力として作用しにくいため、該垂直支柱２が細い中空アルミ材であっても充分な耐久性が得られる。

そして、架台フレーム１に組み付けられるブレース取付桟１３と、垂直支柱２の下端部間に架設される胴桟１４とが円筒状をなし、これらブレース取付桟１３及び胴桟１４に外嵌して固定される止着金具４を介して、各ブレース３の上下端部をブレース取付桟１３及び胴桟１４に止着する構造であるため、各ブレース３の傾斜角度及び傾斜方向が異なるにも関わらず、同じ止着金具４を用いてブレース取付桟１３及び胴桟１３に対する嵌合位置と回転姿勢を調整することで対応でき、太陽電池アレイ１０の全体サイズの違いにも共通部材を使用することが可能となり、それだけ材料コストを低減できると共に、各ブレース３を同じ操作手順で止着できるので施工作業も容易になる。

特に、上記実施形態における止着金具４では、ブレース取付桟１３又は胴桟１４を挿嵌させる円環部４ａから一対のブレース取付片４ｂ，４ｂが外側へ延出し、両ブレース取付片４ｂ，４ｂ間にブレース３の上下端部を挟んで枢着するから、据付け施工に際して予めブレース取付桟１３及び胴桟１４に嵌装しておいて、ブレース３の先端側の向きと位置に応じて、ブレース取付桟１３及び胴桟１４に対する嵌合位置と回転姿勢を調整することにより、該ブレース３の止着操作が極めて容易になるという利点がある。更に、ブレース取付桟１３が架台フレーム１の隣接する縦材１１，１１間にブラケット５Ａを介して架設され、このブラケット５Ａがブレース取付桟１３を挿嵌させる円環部５１ａと架台フレーム１の縦材１１に取り付ける桟抱持金具５２とを備えるから、架台フレーム１に対して該ブレース取付桟１３を容易に且つ確実に強固に取り付けることができる。

一方、架台フレーム１の縦桟１１と横桟１２とが結合金具６を介して結合され、その縦桟１１又は横桟１２に対して各垂直支柱２が上端部で連結金具７を介して連結固定される構成であるから、傾斜配置される架台フレーム１を各垂直支柱２に対して容易に且つ確実に強固に取り付けることができる。また、結合金具６及び連結金具７が抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａで架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び／又は横桟１２を抱持し、その抱持位置において側方から貫通させたボルトＢにナットＮを螺合緊締することから、両金具６，７の該縦桟１１及び／又は横桟１２に対する取付け部分が高強度になると共に、その取付け作業を容易に且つ確実に行える。特に、実施形態のように連結金具７による横桟１２と垂直支柱２の連結位置に鋼製の補強パイプ１５を挿嵌し、その挿嵌部分に前記ボルトＢを貫通させる構成では、架台フレーム１に対する該垂直支柱２の固定部分が極めて高強度となり、それだけ架台構体としての強度も向上する。

更に、実施形態の如く架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び横桟１２の上下部が幅広の角枠部１１ａ，１２ａを形成し、結合金具６及び連結金具７の各抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａが該角枠部１１ａ，１２ａを上下方向離脱不能で且つ長手方向摺動可能に抱持する構成では、据付け施工に際し、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２に対して予め両金具６，７を嵌装しておき、組み付け時に必要位置まで移動させることで、その作業操作をより容易に行えるという利点がある。

加えて、実施形態の結合金具６及び連結金具７では、架台フレーム１の角筒状の縦桟１１及び横桟１２に対して連結金具７をボルトＢとナットＮを用いて取り付ける際、そのナットＮの螺合緊締により、抱持枠部６ａ，６ｂ，７ａの対向する内面側の一対の凸条部６３，６３、６８，６８、７２，７２が縦桟１１及び横桟１２の凹陥部１１ｂ，１２ｂに押接するから、該ナットＮによる締付力が広面積に分散して加わるから、該締付力の局所的集中による縦桟１１及び横桟１２の歪み変形を生じにくく、それだけ締付力を大きくして強固な結合状態にすることができるという利点がある。本実施形態の場合、このような締付力の分散による歪み変形の抑制効果は、ブラケット５Ａの縦桟抱持金具５２による縦桟１１に対する固定部や、取付金具９の抱持枠部９１による縦桟１１に対する固定部でも同様に得られる。なお、特に連結金具７による横桟１２と垂直支柱２の連結位置に前記の補強パイプ１５を挿嵌する構成では、実施形態のように横桟１２の両側の凹陥部１２ｂ，１２ｂの各々内面側にも長手方向に沿う一対の凸条１２ｃ，１２ｃを設け、ナットＮの螺合緊締による締付力が凸条１２ｃ，１２ｃを介して補強パイプ１５に加わるようにすれば、該横桟１２の歪み変形をより確実に防止できる。

本発明を適用する太陽電池アレイ１０としては、上記実施形態では傾斜する前後方向に沿って４枚の太陽光発電パネルＰが配置する構成を例示したが、前後方向の該発電パネルＰの配置枚数と全体幅には特に制約はない。しかして、据付装置における前後（傾斜）方向に沿う垂直支柱２の本数は、太陽電池アレイ１０の前後方向の全体幅の広狭によって増減することになる。また、太陽電池アレイ１０の左右方向の長さについては、敷地の広さと発電システムの規模及びレイアウトによる制約のみである。一方、太陽電池アレイ１０の傾斜角度についても、据付場所の緯度に応じて年間平均で受光効率が最も高くなる角度とすればよく、赤道直下での０°から極地での９０°まで任意に設定できる。因みに、太陽光発電パネルＰの傾斜方向幅が１ｍ程度である場合の、太陽電池アレイの全体幅と傾斜角度及び設置高さの違いによる据付装置の構成例を図１０〜図１２に示す。

まず、図１０（ａ）の据付装置では、傾斜方向に２枚の太陽光発電パネルＰが配置した全体幅の狭い太陽電池アレイ１０Ａを高位に設置するために、高くなった前後２本の垂直支柱２，２間に上下２本の補強桟１６，１６を架設すると共に、架台フレーム１の中間部と両垂直支柱２の根元部との間にブレース３，３を逆Ｖ字形に架設し、更に架台フレーム１の中間部と高い後部側の垂直支柱２の中間部との間にもブレース３を架設することで、架台構体としての全体強度を確保している。また、図１０（ｂ）の据付装置では、同様の太陽電池アレイ１０Ａを低位に設置するため、前後２本の垂直支柱２，２の根元部間に１本の補強桟１６を架設し、架台フレーム１の中間部と両垂直支柱２の根元部との間にブレース３，３を逆Ｖ字形に架設することで、架台構体としての全体強度を確保できる。しかるに、図の実線と仮想線で示すように、太陽電池アレイ１０Ｂの傾斜角度によってブレース３，３の逆Ｖ字形の開き角度が変わると共に、該傾斜角度が低く前後方向に長くなる場合は前後の垂直支柱２，２間の距離を拡げることになる。

図１１（ａ）の据付装置では、傾斜方向に３枚の太陽光発電パネルＰが配置した前後幅のやや広い太陽電池アレイ１０Ｂを高位に設置するが、前記の太陽電池アレイ１０Ａの場合と同様に、前後２本の垂直支柱２，２間に上下２本の補強桟１６，１６を架設し、ブレース３を架台フレーム１の中間部と両垂直支柱２の根元部との間ならびに架台フレーム１の中間部と後部側の垂直支柱２の中間部との間に架設することで、架台構体としての全体強度を確保している。また、図１１（ｂ）の据付装置では、同様の太陽電池アレイ１０Ｂを低位に設置するが、やはり前記の太陽電池アレイ１０Ａの場合と同様に、前後の垂直支柱２，２の根元部間に１本の補強桟１６を架設し、架台フレーム１の中間部と両垂直支柱２の根元部との間にブレース３，３を逆Ｖ字形に架設することで、架台構体としての全体強度を確保しており、太陽電池アレイ１０Ｂの傾斜角度によってブレース３，３の逆Ｖ字形の開き角度が変わることと、該傾斜角度が低い場合に前後の垂直支柱２，２間の距離を拡げることも同様である。

図１２のの据付装置では、傾斜方向に４枚の太陽光発電パネルＰが配置した前後幅の広い太陽電池アレイ１０Ｃを設置するため、前後部と中間部の３本の垂直支柱２を用いると共に、前部と中間部の垂直支柱２，２の根元部と架台フレーム１との間、ならびに中間部と後部の垂直支柱２，２の根元部と架台フレーム１との間に、それぞれブレース３，３を逆Ｖ字形に架設し、また前後部と中間部の３本の垂直支柱２にわたって根元部間に補強桟１６を架設することにより、架台構体としての全体強度を確保している。この場合、太陽電池アレイ１０Ｃが大サイズで、その傾斜角度の違いによる前後方向の長さの変化が大きいため、前部の垂直支柱２に対して中間及び後部の垂直支柱２，２の位置が該傾斜角度が低いほど後方へ移動している。

なお、実施形態では太陽電池アレイ１の太陽光発電パネルＰが横長であるために、該太陽電池アレイ１を架台フレーム１の縦桟１１で支承しているが、太陽光発電パネルＰが縦長の場合は該太陽電池アレイ１を架台フレーム１の横桟１２で支承することになる。また、ブレース取付桟１３は、実施形態では架台フレーム１の縦桟１１，１１間に左右方向に沿う形で架設しているが、該架台フレーム１の横桟１２，１２間に前後方向に沿う形で架設してもよい。また、実施形態では各垂直支柱２をスクリュー杭８上に立設しているが、スクリュー杭８に代えてＰＣ杭の如きコンクリート杭を用いてもよく、更に陸屋根のような杭打ち不能な据付場所ではコンクリート製の土台上に垂直支柱２を立設すればよい。

本発明による太陽電池アレイの据付装置では、前後及び左右に隣接した４本の垂直支柱２位置を頂点とする矩形内におけるブレース３の配置本数及び配置間隔と、各ブレース３の傾斜角度は、実施形態による例示構成に限らず、該矩形単位のサイズや架台フレーム１の傾斜角度等に応じて種々設定可能である。しかして、ブレース３によるトラス構造の架台構体として、例えば図１３に示すように、架台フレーム１に対して各ブレース３の上端側を垂直支柱２の上端近傍でブレース取付桟（図示省略）に止着すると共に、その下端側を前後に隣接する垂直支柱２，２の中間位置で土台１７上に適当な取付手段を介して止着することにより、前後に隣接する垂直支柱２，２間に２本のブレース３，３が既述の実施形態とは逆にＶ字形をなすように配設する構成も採用可能である。ただし、この場合には、トラス構造によって架台構体としての強度は増すが、ブレース３による架台フレーム１の支承位置が前記矩形内の中央寄りにならないため、該矩形のサイズが大きい場合にその中央側での架台フレーム１の撓み変形を生じ易くなる。

更に、本発明においては、止着金具４、ブラケット５Ａ，５Ｂ、結合金具６、連結金具７の形態とこれらの取付構造、太陽電池アレイ１０の架台フレーム１に対する取付構造、架台フレーム１の縦桟１１及び横桟１２、ブレース取付桟１３、胴桟１４、垂直支柱２、ブレース３に用いる中空アルミ型材の断面形状等、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。

１ 架台フレーム
１０ 太陽電池アレイ
１１ 縦桟
１１ａ 角枠部
１１ｂ 凹陥部
１２ 横桟
１２ａ 角枠部
１２ｂ 凹陥部
１３ ブレース取付桟
１４ 胴桟
１５ 補強パイプ
２ 垂直支柱
３ ブレース
４ 止着金具
４ａ 円環部
４ｂ ブレース取付片
５Ａ，５Ｂ ブラケット
５１ａ 円環部
５２ 桟抱持金具（取付基部）
６ 結合金具
６ａ，６ｂ 抱持枠部
６３，６８ 凸条部
６４，６９ 溝部
７ 連結金具
７ａ 抱持枠部
７１ 凸条部
７２ 溝部
Ｂ ボルト
Ｎ ナット
Ｐ 太陽光発電パネル
Ｕ 太陽電池アレイの矩形単位

Claims (10)

1. 複数本の縦桟及び横桟が格子状に連結されなる架台フレームと、該架台フレームに支承される太陽電池アレイと、該架台フレームを少なくとも前後両側及び左右両側で支持する複数本の垂直支柱と、該架台フレーム及び垂直支柱との間でトラスを構成する複数本のブレースと、該架台フレームに組み付けられたブレース取付桟とを備え、
   前記架台フレームの縦桟及び横桟、垂直支柱、ブレース、ブレース取付桟が中空アルミ材からなると共に、該ブレース取付桟が円筒状をなし、
   各ブレースが、ブレース取付桟に外嵌して固定される止着金具を介して、該ブレース取付桟に上端側を止着してなる太陽電池アレイの据付装置。
2. 前記止着金具はブレース取付桟を挿嵌させる円環部から一対のブレース取付片が外側へ平行に延出しており、両ブレース取付片間に前記ブレースの上端側が挟まれた状態で枢着されてなる請求項１に記載の太陽電池アレイの据付装置。
3. 前記ブレース取付桟と平行方向に隣接する垂直支柱の根元部間に、中空アルミ材からなる円筒状の胴桟が架設され、この胴桟に各ブレースの下端側が上端側と同様の止着金具を介して枢着されてなる請求項２に記載の太陽電池アレイの据付装置。
4. 前記各ブレースは、前後及び左右に隣接した４本の垂直支柱位置を頂点とする矩形内の中央寄り位置で前記ブレース取付桟に上端側を止着すると共に、下端側を垂直支柱の根元近傍に止着することにより、前後及び左右の両方向に対して傾斜してなる請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池アレイの据付装置。
5. 前記ブレース取付桟が架台フレームの隣接する縦材間又は横材間にブラケットを介して架設され、このブラケットがブレース取付桟を挿嵌させる円環部と架台フレームの縦材又は横材に取り付けると取付基部とを備えてなる請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池アレイの据付装置。
6. 前記架台フレームの縦桟と横桟とが結合金具を介して結合され、その縦桟又は横桟に対して各垂直支柱が上端部で連結金具を介して連結固定されてなる請求項１〜５のいずれかに記載の太陽電池アレイの据付装置。
7. 前記架台フレームの縦桟又は横桟における垂直支柱の固定位置に補強パイプが挿嵌され、その縦桟又は横桟と該補強パイプ及び前記連結金具を貫通するボルトにナットを螺合緊締することにより、前記縦桟又は横桟に該連結金具が連結されてなる請求項６に記載の太陽電池アレイの据付装置。
8. 前記架台フレームの縦桟及び横桟が角筒状であり、前記結合金具が該縦桟及び横桟を各々抱持する抱持枠部を有すると共に、前記連結金具も該縦桟又は横桟を抱持する抱持枠部を有し、
   結合金具の各抱持枠部による縦桟及び横桟の抱持位置、ならびに連結金具の抱持枠部による縦桟又は横桟の抱持位置において、側方から貫通させたボルトにナットが螺合緊締されてなる請求項６又は７に記載の太陽電池アレイの据付装置。
9. 前記架台フレームの角筒状の縦桟及び横桟は両側面中央の凹陥部によって上下部が幅広の角枠部を形成しており、前記の結合金具及び連結金具の各抱持枠部が該角枠部を上下方向離脱不能で且つ長手方向摺動可能に抱持する形状を備えてなる請求項８に記載の太陽電池アレイの据付装置。
10. 前記結合金具及び連結金具における各抱持枠部の対向する内面側に一対の凸条部が形成され、前記ボルトが両凸条部間の溝部に貫通し、前記ナットの螺合緊締によって両凸条部が前記架台フレームの角筒状の縦桟及び横桟の外側面に押接するように構成されてなる請求項８又は９に記載の太陽電池アレイの据付装置。

Images