(57)【要約】【解決課題】  十分な耐荷重性を備え、多様な太陽電池モジュール設計に対応し得るよう柔軟な設計が可能であるとともに、工期およびコストを圧縮し得る太陽電池パネル架台用基礎構造を提供すること。【解決手段】  地盤に垂直方向に配設されたスクリューアンカーの上に基礎枠が設置され、前記基礎枠の内部に配置されたスクリューアンカー支持盤に前記スクリューアンカーが固定され、前記基礎枠にコンクリートが打設されて形成され、前記基礎枠の上面にアンカーボルトが突出して設けられたことを特徴とする太陽電池モジュール架台用基礎構造。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に垂直方向に配設されたスクリューアンカーの上に基礎枠が設置され、前記基礎枠の内部に配置されたスクリューアンカー支持盤に前記スクリューアンカーが固定され、前記基礎枠にコンクリートが打設されて形成され、前記基礎枠の上面からアンカーボルトが突出して設けられたことを特徴とする太陽電池モジュール架台用基礎構造。
【請求項２】
前記アンカーボルトが、前記スクリューアンカー支持盤に固定されたものである請求項１記載の太陽電池モジュール架台用基礎構造。
【請求項３】
前記アンカーボルトが、アンカーボルト支持盤に固定されたものである請求項１記載の太陽電池モジュール架台用基礎構造。
【請求項４】
前記スクリューアンカー支持盤と前記アンカーボルト支持盤が一体に支持枠を形成するものである請求項２に記載の太陽電池モジュール架台用基礎構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池モジュール架台用基礎構造に関し、さらに詳細には、十分な耐荷重性を備え、多様な太陽電池モジュール設計に対応し得るよう柔軟な設計が可能であり、工期およびコストを圧縮し得る太陽電池モジュール架台用基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、安全でクリーンなエネルギーとして、太陽光発電が普及しつつあり、複数の太陽電池モジュールを並べた地上設置型の太陽光発電システムの開発も進められている。太陽光発電システムにおいて、太陽電池モジュールは、形鋼材を枠状またはトラス状に組み立てた架台およびその基礎を含む支持物によって、所定の傾斜角で支持されるため、この支持物には、パネル面に作用する風圧荷重を考慮した設計を行うことが求められている（ＪＩＳ  Ｃ  ８９５５）。しかし、このような風圧荷重に耐え得る設計とするためには、基礎コンクリートに相応の重量が必要となる。特に風圧力の大きい地域では、例えば、図１０に示すように、太陽電池モジュールの水平投影面積よりも大きい面積で一面に基礎コンクリートを打設するなど、非常に大掛かりな基礎設計が必要となり、過大なコストや施工期間を要するという問題が生じていた。
【０００３】
このような問題に対し、架台と太陽電池モジュールの間に通風スリットを設けることにより、太陽電池モジュールに生じる揚力の軽減を図る技術（特許文献１）や、基礎コンクリートブロックに傾斜面を設け、鋼材による架台に代えて、これに直接太陽電池モジュールを設置する技術（特許文献２）などが提案されている。しかし、これらによっても、十分な耐荷重性を持たせようとすると、工期やコストの負担が大きく、また多様な太陽電池モジュール設計に対応することが困難であるなどの問題もあった。
【０００４】
したがって、十分な耐荷重性を備え、多様な太陽電池モジュール設計に対応し得るよう柔軟な設計が可能であるとともに、工期およびコストを圧縮し得る太陽電池パネル架台用基礎構造が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−９１１６６号公報
【特許文献２】特開２００７−３５８４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、十分な耐荷重性を備え、多様な太陽電池モジュール設計に対応し得るよう柔軟な設計が可能であるとともに、工期およびコストを圧縮し得る太陽電池パネル架台用基礎構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決した本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造は、地盤に垂直方向に配設されたスクリューアンカーの上に基礎枠が設置され、前記基礎枠の内部に配置されたスクリューアンカー支持盤に前記スクリューアンカーが固定され、前記基礎枠にコンクリートが打設されて形成され、前記基礎枠の上面にアンカーボルトが突出して設けられた構成としている。
【０００８】
また、前記アンカーボルトが、前記スクリューアンカー支持盤に固定されたものである。
【０００９】
また、前記アンカーボルトが、アンカーボルト支持盤に固定されたものである。
【００１０】
さらに、前記スクリューアンカー支持盤と前記アンカーボルト支持盤が一体に支持枠を形成するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造は、太陽電池モジュールに作用する風圧荷重に対抗して、太陽電池モジュールを安定的に支持しうる十分な引抜耐荷重性を備えるものである。また比較的小さい単独基礎を任意に配置するものであるため、互いの基礎周りの干渉を回避でき、多様な太陽電池モジュール設計に合わせた柔軟な基礎設計が可能である。さらに、地盤による制約を受けず、土、コンクリート舗装、アスファルト舗装等に施工することができ、従来の基礎構造と比較して、工期の短縮およびコストの軽減が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール架台用基礎構造を示す断面図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造の地表付近の拡大断面図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る太陽電池モジュール架台用基礎構造の地表付近の拡大断面図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る太陽電池モジュール架台用基礎構造の地表付近の拡大断面図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る太陽電池モジュール架台用基礎構造の地表付近の拡大断面図である。
【図６】本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造を用いて構築された太陽電池アレイを示す斜視図である。
【図７】同側面図である。
【図８】同上面図である。
【図９】本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造を用いて構築された太陽電池アレイを並置した状態を示す斜視図である。
【図１０】従来の太陽電池モジュール架台用基礎構造を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造を図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施形態に何ら制約されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る太陽電池モジュール架台用基礎構造１（以下、単に「基礎構造」ということがある）を示す断面図であり、図２は、その地表付近の拡大断面図である。スクリューアンカー２は、支持棒２ａの下端に螺旋状のスクリュー部２ｂを有し、地中に回転侵入して、垂直に埋設されている。一方、支持棒２ａの上端は地表に突出しており、ねじ溝２ｃが設けられている。スクリューアンカー２は、太陽電池モジュール設計や設置条件に応じて風圧荷重に耐え得る引抜耐荷重性が得られるように、支持棒２ａの長さ、直径やスクリュー部２ｂの掘削刃の形状、大きさ等が適宜選択されるが、例えば、支持棒の直径約１３〜１９ｍｍ、長さ約２０００〜３２００ｍｍ、掘削刃の直径約２７０〜３５０ｍｍ程度のスクリューアンカーが好適に用いられる。本実施形態においては、支持棒の直径１３ｍｍ、長さ２０００ｍｍ、掘削刃の直径２７０ｍｍのスクリューアンカーを用いている。
【００１５】
地表に突出しているスクリューアンカー２の支持棒２ａの上端を中心として、これを囲むようにして基礎枠３が配置される。本実施形態で用いられる基礎枠３は、縦３７０ｍｍ、横３７０ｍｍ、高さ４５０ｍｍ、壁厚５０ｍｍの上下面が開口した直方体形状のコンクリート枡である。基礎枠３は、地表に載置してもよいが、一定の深さまで埋めてもよく、さらに、その下にＲＣ砕石４等を敷き詰めて、その上に設置してもよい。本実施形態では、深さ1００ｍｍ程度の穴を掘削して、１００ｍｍ程度の層厚でＲＣ砕石４を敷詰め、その上に基礎枠３を載置している。
【００１６】
基礎枠３の内部には、スクリューアンカー２を固定するためのスクリューアンカー支持盤５ａが配置される。本実施形態においては、スクリューアンカー支持盤５ａとアンカーボルト支持盤５ｂが一体となって支持枠５を形成している。支持枠５は、鋼板等の金属板で形成され、スクリューアンカー支持盤５ａが下面、アンカーボルト支持盤５ｂは上面を構成し、対向する一組の側面が開口した直方体形状である。本実施形態における支持枠５の大きさは、縦２５０ｍｍ、横２５０ｍｍ、高さ１７０ｍｍである。スクリューアンカー支持盤５ａの中心部には挿通孔（図示せず）が設けられており、スクリューアンカー２の支持棒２ａの上端が挿通されて、スクリューアンカー支持盤５ａを挟んで２つのナット６を螺合することにより、スクリューアンカー２と支持枠５が固定されている。一方、アンカーボルト支持盤５ｂにも挿通孔（図示せず）が設けられており、挿通孔にアンカーボルト７が挿通され、ナット８を螺合することにより、支持枠５にアンカーボルト７が固定されている。アンカーボルト７の本数や位置は、太陽電池モジュールの設計に応じて適宜設定される。本実施形態では２本のＭ１２アンカーボルトが用いられている。支持枠５には、補強のため適宜鉄筋を配してもよい。この状態で、基礎枠３の内部にコンクリートが打設されることにより、本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造が形成される。打設された基礎枠３の表面には、アンカーボルト７の上端が突出しており、この部分を介して、太陽電池モジュールを支持する架台を架け渡して固定する。
【００１７】
スクリューアンカー２とアンカーボルト７の固定構造は様々な形態を採り得る。図３は本発明の第２の実施形態に係る基礎構造である。この実施形態においては、スクリューアンカー２のみ支持盤５ａに固定され、コンクリート打設後、公知のあと施工アンカー工法によりアンカーボルト７がコンクリート上面に固定されている。図４は第３の実施形態に係る基礎構造を示すものである。この実施形態では、１枚の支持盤５ａにスクリューアンカー２とアンカーボルト７がともに固定されている。図５は第４の実施形態を示す図であり、この形態では、スクリューアンカー２は支持盤５ａに、アンカーボルト７は支持盤５ｂにそれぞれ固定された構造となっている。これらのうち、より高い耐荷重性が得られることから、スクリューアンカー２とアンカーボルト７が同一または一体となった支持盤に固定された第１または第３の実施形態が好適であり、さらに、アンカーボルトのレイアウトの自由度が高いことから、第１の実施形態が特に好適である。またこれらの実施形態では、１つの基礎枠３内に１つのスクリューアンカー２が配置されているが、複数のスクリューアンカー２を配置してもよく、それによって耐荷重性をより高めることができる。また設置スペースや必要な耐荷重性等を考慮して、例えば、１つの基礎枠内３に１つのスクリューアンカー２が配置された基礎構造１と、１つの基礎枠内３に２つのスクリューアンカー２が配置されて相対的に大きい基礎構造１とを組み合わせて、太陽電池アレイを構築することも可能である。
【００１８】
次に第１の実施形態に即して本発明による太陽電池モジュール架台用基礎構造の施工手順について説明する。
【００１９】
まず建柱車にスクリューアンカー施工用ロッドを取り付け、スクリューアンカーをロッドに差し込む。所定の位置にスクリューアンカーを配置し、油圧式オーガーを回転させながら所定の埋込深さまで侵入させる。次に地表に突出しているスクリューアンカー支持棒の上端を中心として、基礎枠を配置するための穴を所定の深さまで掘削して形成する。この穴に必要に応じＲＣ砕石を所定の高さまで敷詰め、その上に基礎枠を設置する。この基礎枠内において、支持枠の下面に設けられた挿通孔にスクリューアンカー支持棒の上端を挿通し、ナットで螺合して固定する。また、支持枠の上面に設けられた挿通孔にアンカーボルトを挿通し、同様にナットで螺合して固定する。その後、コンクリートを基礎枠内に流し込み、一定期間養生することにより、本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造が形成される。
【００２０】
次に本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造上に形成される架台およびこれらによって支持される太陽電池モジュールについて説明する。
【００２１】
図６は、本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造を用いて構築された太陽電池アレイを示す斜視図であり、図７はその側面図、図８は上面図であり、図９は、この太陽電池アレイを並置した状態を示す斜視図である。太陽電池アレイ１０において、太陽電池モジュール１１を支持する架台１２が基礎構造１上に形成される。架台１２は、例えば形鋼材等からなる棒状の構造材を複数本組み合わせ、枠状やトラス状に接合して形成される。本実施形態においては、幅方向の間隔が２０７０ｍｍ、縦方向の間隔が２０００ｍｍとなる位置に本発明の太陽電池モジュール架台用基礎構造１が４隅に設置されている。１対の基礎構造１の上面に突出したアンカーボルト７を介して、ベースレール１２ａの端部がそれぞれ取り付けられて支持されており、１対のベースレール１２ａが平行に配置される。一方のベースレール１２ａには、ブラケット等を介して２本のアーム１２ｂが、他方のベースレール１２ａとともに所定の傾斜角を形成するように取り付けられる。この傾斜方向に沿って、一方のベースレール１２ａと、２本のアーム１２ｂのそれぞれの上端に斜材１２ｃを必要な強度に応じて所定の間隔で架設することにより、太陽電池モジュール１１を支持するフレームが構成される。架台１２において、構造材の種類、本数や、角度、接合形態等は、太陽電池モジュールの設計に応じて適宜変更可能である。また耐荷重性を高めるために、隣接する基礎構造１間に形鋼材を架設、固定してもよい。
【００２２】
上記架台１２に太陽電池モジュール１１が取り付けられる。太陽電池モジュール１１は、単数または複数の太陽電池モジュールを、アルミ枠等に納めるなどして平板状に形成したものである。本実施形態では６枚の太陽電池モジュール１１を縦横３段２列に枠組みして傾斜状態に保持している。本実施形態における太陽電池モジュール１１は、幅１３１９ｍｍ、高さ８６６ｍｍ、厚さ３５ｍｍであり、傾斜角度は水平面に対して約２０度である。
【００２３】
このようにして形成される本発明の太陽電池モジュール用基礎構造は、比較的小さい単独基礎を任意に配置するものであるため、相互の基礎周りの干渉を回避でき、多様な太陽電池モジュール設計に合わせた柔軟な基礎設計が可能であり、従来の基礎構造と比較して、工期の短縮およびコストの軽減が可能である。
【００２４】
そして、従来の基礎構造と比較して小さいものでありながらも、太陽電池モジュールに作用する風圧荷重に対抗して、太陽電池モジュールを安定的に支持しうる耐引抜荷重性を備えている。参考として、上記実施形態の太陽電池アレイにおける荷重計算の例を示すと、以下の設計条件において、固定荷重Ｇは４９７．２ｋｇ、負圧時の風圧荷重Ｗは１９９８．２４ｋｇとなり、短期暴風時の基礎一個当たりの最大荷重は２０７．０ｋｇとなるのに対し、上記実施形態では、基礎１個当たりの引抜耐荷重は１０６６．０ｋｇであるから、この最大荷重に十分に対抗することが可能である。
【００２５】
（設計条件）
基準風速：３６ｍ／ｓ
区域：一般地域
太陽電池アレイの設置高さ：地上高０ｍ
地表面粗度区分：III
アレイ設置分類：地上設置型
アレイ傾斜角度：θ＝２０°
太陽電池モジュール寸法：１３１９ｍｍ×８６６ｍｍ×３５ｍｍ
太陽電池モジュール質量：１３ｋｇ
太陽電池モジュール枚数：２４枚
架台材質／部分形状：高耐食溶融めっき鋼板ＺＡＭ／軽量溝型鋼
ベースレール材質／重量：一般構造用圧延鋼材ＳＳ４００／９．３６ｋｇ／ｍ
アンカーボルトナット材質／形状：ステンレスＳＵＳ３０４／Ｍ１２
締め付け基準トルク：
【表１】
2014058798.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の基礎構造は、太陽電池モジュールに作用する風圧荷重に対抗して、太陽電池モジュールを安定的に支持しうる十分な引抜耐荷重性を備え、また比較的小さい単独基礎を任意に配置するものであるため、互いの基礎周りの干渉を回避でき、多様な太陽電池モジュール設計に合わせた柔軟な基礎設計が可能であるため、太陽電池モジュール架台用の基礎構造として有用である。
【符号の説明】
【００２７】
１…太陽電池モジュール架台用基礎構造
２…スクリューアンカー
２ａ…支持棒
２ｂ…スクリュー部
２ｃ…ねじ溝
３…基礎枠
４…ＲＣ砕石
５…支持枠
５ａ…スクリューアンカー支持盤
５ｂ…アンカーボルト支持盤
６，８…ナット
７…アンカーボルト
１０…太陽電池アレイ
１１…太陽電池モジュール
１２…架台
１２ａ…ベースレール
１２ｂ…アーム
１２ｃ…斜材
以  上
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2014058798.tif 000012
【図１０】
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