JP5498558B2 - 太陽電池パネル用架台の脚部連結構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池パネルを傾斜状態で支持する太陽電池パネル用架台の脚部を、地中に一部を埋設される杭とこれに連結される支柱とを連結したものによって構成した太陽電池パネル用架台の脚部連結構造に関するものである。

太陽電池パネルは太陽エネルギを電気エネルギに変換するものであるから、太陽光の受光効率の高い地域や建造物が選定され、その選定された地域の地上に、あるいは建造物上に太陽電池パネルを搭載する架台が設置される。また、太陽電池パネルは常に風雨や強い紫外線など自然環境に晒される。従って、例えば複数の太陽電池パネルが広域の地上に直接設置された場合に、強風を受けて太陽電池パネルが太陽電池パネル用架台とともに浮き上がったり、転倒したりすることがある。

このため、太陽電池パネルのかかる浮き上がりや転倒を防止するために、従来から架台を支持する脚部の下端を、地中に打設したコンクリート基礎中に埋設するものが広く採用されている。しかし、このコンクリート基礎による脚部の固定構造にあっては、地面の掘削やコンクリートの打設などの作業が大掛かりになり、施行コストが高くなるほか、敷地を別の用途に転用する際に、そのコンクリート基礎の除去作業や廃棄作業に費用が掛かり、不経済かつ現実的でないという不都合があった。

一方、従来の太陽電池パネルを保持する架台を支える脚部として、先端にかえしを有する矢じり部を設けた杭を用いるものが提案されている。この杭は所定の深さまで地中に打ち込み、該杭の途中に、該杭の径より大きい径の支持部を設けて該支持部を埋設するように構成される。そして、この支持部に前記架台を保持する支柱を設け、前記杭で風による引抜き荷重を支え、前記支持部で太陽電池パネル等の荷重を支えるようにしている（例えば、特許文献１参照）。

これによれば、前記杭を所定の深さだけ地中に打ち込み、その後に杭の途中に支持部を固定させるものであるからその作業は簡単なものであり、作業コストは安価なものとなる。また、風荷重による引き抜き荷重はやじり部のかえしによって支えられるので、支持部は支柱のみを支えればよく、従って、支持部の重さを重くする必要がなく、しかも大きくしなくてよいので、支持部を埋設するための地中の掘削は僅かなものでよいとしている。

特開平０５‐００３３３５号公報

しかしながら上述した従来の太陽電池パネルの架台は、解決すべき以下の問題を有している。即ち、架台を支持する脚部である支柱および杭は一体で長尺であるため、地中への打込み作業は土木機械を用いるなど、地中への打込み作業が面倒で大掛かりになる。また、前記支持部の貫通孔内への支柱の挿通作業、貫通孔と支柱との間隙にコンクリートを充填するなどの面倒で非効率の作業が必要で、結局架台の設置工事に長期間を費やすととなっていた。

また、一般に架台の傾きは、この架台の施行現場ごとに異なるため、地中から地上まで一本の脚部をその施行現場に合った長さに工場生産することが困難で、施工現場に合った長さに調整する必要が生じた場合など、その調整作業に手間取り、結局架台設置の作業効率を悪くするという不都合があった。太陽電池パネルの設置には、架台設置工数を削減することが重要であり、この課題設置工数の削減は、太陽電池パネルの敷設コストの大部分を占める工事日数の短縮およびトータルコストの削減に寄与するものである。

本発明はかかる従来の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、架台の脚部を支柱と杭とに分けることで、杭の地中への打込み作業を容易化できるとともに、地中に打込んだ杭に支柱を継ぎ足すことで、太陽電池パネルの設置条件、設置角度などについて施行現場に合った架台の施工を効率的かつローコストに実施できる太陽電池パネル用架台の脚部連結構造を提供することにある。

前述した目的を達成するために、本発明にかかる太陽電池パネル用架台の脚部連結構造は、太陽電池パネルを搭載する架台を支持する複数本の脚部が、その架台を支持する複数本の筒状の支柱と、下部が地中に埋設されて、前記支柱に連結される角筒状の杭とから構成され、該杭の上端部において対向する一対の側壁には、垂直片と水平上片とからなる第１のＬ字状金具の当該垂直片が当接され、これらの当接部位において各垂直片が前記側壁にボルト止めされ、一方、前記第１のＬ字状金具が取り付けられる側とは異なる側の、前記支柱の下端部において対向する一対の側壁に、垂直片と水平下片とからなる第２のＬ字状金具の当該垂直片が当接され、これらの当接部位において各垂直片が前記側壁にボルト止めされ、前記第１のＬ字状金具の水平上片と第２のＬ字状金具の水平下片とがボル・ナットによって連結されてなることを特徴とする。

この構成によれば、支柱および杭が角筒状断面を有するため、杭の地中への打込み作業が容易、迅速となり、打ち込まれた杭の周囲を囲む土砂およびその角筒内に浸入した土砂により、この杭を地中に硬く保持でき、地上でこの杭に連結される支柱を安定的に支持することできる。また、この杭のうち地上に露出した部位には、太陽光の照射方向（角度）など施行現場に合った、つまり太陽電池パネルの傾斜角度にあった各支柱の高さを、第１のＬ字状金具および第２のＬ字状金具のボルト・ナットを用いた連結構造によって、簡単かつ迅速に調整および設定でき、結果として架台の設置およびこの架台への太陽電池パネルの設置を効率的かつローコストに実現できる。

この場合において、第１のＬ字状金具の水平上片および第２のＬ字状金具の水平下片に設けられたボルト通し孔を長孔とすることにより、支柱とこれに連結する杭の中心軸が相互に僅かずれることがあっても、これらのボルト通し孔にボルトを確実に通すことができ、このボルトおよびナットによる第１のＬ字状金具および第２のＬ字状金具の連結を確実にし、以って支柱と杭の連結作業を容易かつ速やかに実施することができる。

本発明によれば、杭の地中への打込み作業を容易化、迅速化して、打ち込まれた杭を地中に硬く保持でき、地上において支柱を安定的に支持することできる。また、太陽電池パネルの傾斜角度に合った各支柱の高さ調整を施工現場で実施でき、第１のＬ字状金具および第２のＬ字状金具のボルト・ナットを用いた連結構造によって、その高さを安定的に保持できる。さらに大掛かりなコンクリート基礎などの打設工事などをすることなく、簡単かつ迅速に架台の設置および傾きの調整ができ、結果として太陽電池パネル用架台の設置を効率的かつローコストに実現できる。

以上、本発明について簡潔に説明した。更に、以下に発明を実施するための最良の形態を、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本発明の実施形態における太陽電池パネル用架台を示す側面図である。 図１における脚部連結部材を分解して示す斜視図である。 図１における太陽電池パネル用架台の一部を拡大して示す側面図である。 図１における脚部の連結構造を示す斜視図である。 図４における脚部の連結構造を９０度の角度隔てた方向から見た状態を示す斜視図である。 図１におけるＬ字状金具を示す正面図である。 図６におけるＬ字状金具を示す平面図である。 図６に示したＬ字状金具のＸ‐Ｘ線断面図である。 図７におけるＬ字状金具の取り付け構造を一部破断して示す正面図である。 図７における締結部材を示す斜視図である。 図１０における締結部材によるＬ字状金具の取付手順を示す要部の平断面図である。 図１０における締結部材によるＬ字状金具の取付手順を示す要部の平断面図である。 図１０における締結部材によるＬ字状金具の取付手順を示す要部の平断面図である。 図１０における締結部材によるＬ字状金具の取付手順を示す要部の平断面図である。 図１０における締結部材によるＬ字状金具の取付手順を示す要部の平断面図である。 図１０における締結部材によるＬ字状金具の取付手順を示す要部の平断面図である。

以下、本発明の一実施の形態による太陽電池パネル搭載用架台の脚部連結構造を、図１乃至図１６を参照して説明する。

図１は本実施形態における太陽電池パネル搭載用架台の全体を概念的に示す。この太陽電池パネル搭載用架台は太陽電池パネル１１を支持する支持台（架台）１２と、この支持台１２を例えば４箇所で支持金具１３により支持する角筒状の支柱１４と、これらの支柱１４に脚部連結金具１５を用いて連結され、この支柱１４と同幅の角筒状の杭１６と、を備えて構成される。支柱１４および杭１６は支持台１２を地上に支持するための脚部Ａを構成している。

支柱１４および杭１６は前述のように角筒状の鋼管などからなり、断面形状およびサイズはともに等しい。これらのうち支柱１４は対向する一対の側壁１４ａ、１４ｂに、図２に示すような所定サイズの丸孔（取付孔）１７が所定間隔で横一列に２個宛有する。一方、杭１６は対向する一対の側壁１６ａ、１６ｂであって、前記丸孔１７とは垂直方向に重ならない位置に、所定間隔で所定サイズの丸孔（取付孔）１８が横一列に２個宛有する。かかる脚部Ａは、周知のあらゆる形態の支持台１２および太陽電池パネル１１の支持に採用可能である。

一方、支持台１２を支柱１４に支持させるための前記支持金具１３は、図３に示すように、Ｃ字型金具１９と、このＣ字型金具１９の上部片１９ａに一体に設けられて垂直に起立する起立片２０とからなる。このＣ字型金具１９の垂直片１９ｂは支柱１４の上端部側面に当接され、この垂直片１９ｂおよび支柱１４の側壁を水平方向に貫通するボルト２１にナット２２がねじ込まれることで、このＣ字型金具１９は支柱１４に、図３に示すように固定される。

さらに、前記起立片２０は支持台１２のフレーム１２ａの外側面に当接され、固定ピン（またはボルト）２３を用いて回動可能にまたは固定的にそのフレーム１２ａの外側面に取り付けられている。なお、この支柱１４に対する支持台１２の取り付けには、上記以外の周知の支持構造を任意に用いることができる。また、図１において、前後の支柱１４、１４間には補強のための補強梁２４が架設されている。この補強梁２４と支柱１４、１４との連結には、ボルト・ナット等の周知の結合手段が用いられる。

図４および図５は、支柱１４と杭１６とを連結して脚部Ａを構成するための脚部連結部材（脚部連結金具）１５を示す。ここで、図５は、図４に示したものを９０度の角度に向きを変えて見た斜視図である。この脚部連結部材１５は杭１６の上端に取り付けられる２つの第１のＬ字状金具２５と、支柱１４の下端に取り付けられる２つの第２のＬ字状金具２６とからなる。第１のＬ字状金具２５および第２のＬ字状金具２６は、図６〜図８に示すように、所定サイズの剛性の高い鋼板をＬ字状に折り曲げて成形したものであり、全長が角筒状の支柱１４および杭１６の各一辺の長さ（幅）を十分に超えるサイズとなっている。

これらの第１のＬ字状金具２５および第２のＬ字状金具２６は同一形状、同一サイズをなし、それぞれが垂直片２５ａ、２６ａと水平片２５ｂ、２６ｂとからなる。垂直片２５ａ、２６ａには、図６に示すように２個の丸孔（取付孔）２７が穿設され、水平片２５ｂ、２６ｂには、図７に示すように２個の長孔２８が穿設されている。ここで２個の丸孔２７は支柱１４や杭１６の各一辺の長さ（幅）内に収まる位置に横一列に配置され、２個の長孔２８は支柱１４や杭１６の各一辺の長さ（幅）を超える位置に横一列に配置されている。

この第１のＬ字状金具２５および第２のＬ字状金具２６からなる脚部連結金具１５は、次のようにして杭１６および支柱１４に組み付けられる。先ず、脚部Ａを構成する杭１６上端部の側壁１６ａ、１６ｂのそれぞれに対し、図２に示すように各一のＬ字状金具２５を第１のＬ字状金具としてこれを天地逆にし、さらに水平片２５ｂを上にしてその垂直片２５ａを当接する。このとき垂直片２５ａに設けられた丸孔２７と側壁１６ａ、１６ｂに設けられた丸孔１８の位置を合わせる。

続いて、図９に示すように、両端部にねじ部３２ａが施されたコ字状の締結部材３２（図１０参照）の当該両端部を、杭１６の内側から側壁１６ａ、１６ｂの各丸孔１８および垂直片２５ａの丸孔２７に通し、その垂直片２５ａから外へ突出したねじ部３２ａにナット２９をねじ込んで締め付ける。これにより、杭１６に第１のＬ字状金具２５がしっかり固定される。

次に、支柱１４下端部の側壁１４ａ、１４ｂのそれぞれに、図２および図４に示すように、別に用意されたＬ字状金具２６を第２のＬ字状金具として水平片２６ｂを下にして、その垂直片２６ａを当接する。このとき、垂直片２６ａに設けられた丸孔２７と支柱１４に設けられた丸孔１７との位置会わせをする。

そして、両端部にねじ部３２ａが施された前記コ字状の締結部材３２の当該両端部を、支柱１４の内側から側壁１４ａ、１４ｂの各丸孔１７およびＬ字状金具２６の丸孔２７に通し、その垂直片２６ｂから外に突出したねじ部３２ａにナット２９をねじ込んで締め付ける。これにより第２のＬ字状金具２６が図４、図５および図９に示すように支柱１４にしっかり固定される。

続いて、杭１６の上端面に対し支柱１４の下端面を衝き合わせるようにして、第１のＬ字状金具２５の水平片（以下、水平上片という）２５ｂ上に、第２のＬ字状金具２６の水平片（以下、水平下片という）２６ｂを重ね合わせる。そして、これらの水平上片２５ｂおよび水平下片２６ｂに穿設した各長孔２８にボルト３０を通し、その端部にナット３１をねじ込んで締め付ける。

これにより、水平上片２５ｂおよび水平下片２６ｂが互いに固く連結され、杭１６と支柱１４とが一体接続される。これにより支持台１２を支持するための、図１、図４および図５に示すような一本の脚部Ａが構成される。この脚部Ａの構成は、支持台１２を支持する支柱１４の設置本数分実施される。

図１１〜図１６は、第弐のＬ字状金具２６を支柱１４に固定する手順を示す。なお、第１のＬ字状金具２５を杭６に固定する手順も同様にして実施可能であるが、ここではその重複する説明を省略する。先ず、支柱１４の側面（図では、上面）に、第２のＬ字形金具２６の垂直片２６ａを図１１に示すように当接する。このとき支柱１４の丸孔１７に対し第２のＬ字形金具２６の丸孔２７を合致させる。ここで、締結部材３２を用意し、図１１に示すように、各ねじ部３２ａを丸孔２７に対向させる。

次に、締結部材３２の一方のねじ部３２ａをその先端部から丸孔２７およびこれに連通する丸孔１７を介して、図１２に示すように、支柱１４内に挿入する。この挿入時には他方のねじ部３２ａが第２のＬ字状金具２６の水平下片２６ｂに干渉するため、連結部３２ｂは大きく傾く。

丸孔２７、１７は締結部材３２の太さに対して十分に余裕があるサイズであり、さらにねじ部３２ａと連結部３２ｂとが連続するコーナ部分Ｐは、これの外周側が円滑な円弧面となっているため、前記丸孔１７、２７内で摺動可能である。

続いて、前記ねじ部３２ａが支柱１４内の奥方向（矢印方向）に入り込むように、締結部材３２を図１３に示す矢印方向に回動操作する。この回動操作によって、コーナ部分Ｐは丸孔１７、２７を通して支柱１４内に入り込み、図１３に示すように、連結部３２ｂがこれらの丸孔１７、２７内に位置することとなる。

次に、締結部材３２のねじ部３２ａが前記もう一方の丸孔１７、２７に差し掛かる位置付近で、この締結部材３２を図１４の矢印方向に回動操作する。このとき、ねじ部３２ａが前記丸孔１７に臨む（対向する）ように、丸孔２７を通して垂直片２６ａの外から看取しながら、締結部材３２を回動操作する。

続いて、ねじ部３２ａと連結部３２ｂとのコーナ部Ｐをもう一方の丸孔１７、２７に近接するように締結部材３２を回動操作するとともに、そのねじ部３２ａの先端を丸孔１７、２７に図１４に示すように挿し入れる。これにより、ねじ部３２ａがもう一方のねじ部３２ａとともに、図１５に示すように、垂直片３２ａの外側に突出することとなる。

そこで、この状態を維持して、その垂直片２６ａの外側に突出した各ねじ部３２ａに変形性スリーブ３３を挿通し、これを介在してナット３４を各ねじ部３２ａにねじ込む。そして、これらのナット３４の締め込みによって、図１６に示すように、第２のＬ字状金具２６を支柱１４に確実に固定することができる。なお、この他の第２のＬ字状金具２６および第１のＬ字状金具２５の支柱１４および杭１６に対する取り付けも、上記同様の手順で実施可能である。

以上のように、本実施形態の太陽電池パネル搭載用架台の脚部連結構造は、地中に下端部を埋設した杭１６に対し、地形や太陽照射環境に応じた角度で支持台１２を地上に設立するための支柱１４を、これの長さを施工現場で任意に選定して連結することができ、これをＬ字状金具２５、２６やコ字状の締結部材３２、ボルト・ナットなどの小形部品を用いて現場組み立てすることで、脚部Ａの構成部品の運搬、収納を容易化でき、支持台１２の設置作業を容易化、効率化できる。また、溶接などの作業を伴わないので各構成部品に錆を発生することがない。さらにコンクリート基礎の打設などの大掛かりな工事も排除でき、施工コストを大幅に削減できることとなる。

本発明の太陽電池パネル搭載用架台の脚部連結構造は、支持台の脚部を支柱と杭とに分けることで、杭の地中への打込み作業を容易化できるとともに、地中に打込んだ杭に支柱を継ぎ足すことで、太陽電池パネルの設置条件、設置角度などについて施行現場にあった支持台の施工を効率的かつローコストに実施できるという効果を有し、太陽電池パネルを傾斜状態で支持する太陽電池パネル用架台の脚部を、地中に一部を埋設される杭とこれに連結される支柱とを連結したものによって構成した太陽電池パネル用架台の脚部連結構造等に有用である。

１１… 太陽電池パネル、１２…支持台、１３…支持金具、１４…支柱、１５…脚部連結金具、１６…杭、１７，１８…丸孔、１９…Ｃ字型金具、２０…起立片、２１…ボルト、２２…ナット、２３…固定ピン、２４…補強梁、２５…第１のＬ字状金具、２５ｂ…水平上片（水平片）、２６…第２のＬ字状金具（水平片）、２５ａ，２６ａ…垂直片、２５ｂ，２６ｂ…水平片、２７…丸孔、２８…長孔、２９，３１，３４…ナット、３０…ボルト、３２…締結部材、３３…変形性スリーブ

Claims (2)

1. 太陽電池パネルを搭載する架台を支持する複数本の脚部が、その架台を支持する複数本の筒状の支柱と、下部が地中に埋設されて、前記支柱に連結される角筒状の杭とから構成され、
   該杭の上端部において対向する一対の側壁には、垂直片と水平上片とからなる第１のＬ字状金具の当該垂直片が当接され、これらの当接部位において各垂直片が前記側壁にボルト止めされ、
   一方、前記第１のＬ字状金具が取り付けられる側とは異なる側の、前記支柱の下端部において対向する一対の側壁に、垂直片と水平下片とからなる第２のＬ字状金具の当該垂直片が当接され、これらの当接部位において各垂直片が前記側壁にボルト止めされ、
   前記第１のＬ字状金具の水平上片と第２のＬ字状金具の水平下片とがボルト・ナットによって連結されてなることを特徴とする太陽電池パネル用架台の脚部連結構造。
2. 前記ボルト・ナットによって連結される第１のＬ字状金具の水平上片および前記第２のＬ字状金具の水平下片のボルト通し孔が、長孔であることを特長とする請求項１記載の太陽電池パネル用架台の脚部連結構造。

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