(57)【要約】【課題】大きなスパンの梁などの構造体を、より軽量で剛性に優れて安価に構築することができる角パイプを用いる補強構造、梁及び構造体の補強構造を提供すること。【解決手段】二本の角パイプ１１、１２を同一方向に揃えた状態で該二本の角パイプ１１、１２の一面同士が対面するように重ねられて配され、該二本の角パイプ１１、１２が重ねられた中央部において、一方の角パイプ１１に対して他方の角パイプ１２が所要の間隔に保持された状態で固定されるように中央部の間隔設定部１３が設けられ、該二本の角パイプ１１、１２が重ねられた両端部のそれぞれにおいて、一方の角パイプ１１に対して他方の角パイプ１２が中央部の間隔設定部１３の間隔よりも近接した状態に固定されるように端部の固定部１４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二本の角パイプを同一方向に揃えた状態で該二本の角パイプの一面同士が対面するように重ねられて配された角パイプを用いる補強構造であって、
該二本の角パイプが重ねられた中央部において、一方の角パイプに対して他方の角パイプが所要の間隔に保持された状態で固定されるように中央部の間隔設定部が設けられ、
該二本の角パイプが重ねられた両端部のそれぞれにおいて、一方の角パイプに対して他方の角パイプが前記中央部の間隔設定部の間隔よりも近接した状態に固定されるように端部の固定部が設けられていることを特徴とする角パイプを用いる補強構造。
【請求項２】
前記角パイプを用いる補強構造の中央部及び両端部であって各角パイプのそれぞれに、前記二本の角パイプの重ね合わせ面とは直交する角パイプの側面から外方へ突起した形態に固定用の突起部が設けられ、該固定用の突起部を構成要素として、前記中央部の間隔設定部及び前記端部の固定部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の角パイプを用いる補強構造。
【請求項３】
前記請求項１又は２記載の角パイプを用いる補強構造が、前記二本の角パイプが上下に重ねられて構成され、該二本の角パイプが重ねられた両端部のそれぞれにおいて支柱によって支持されて梁構造を構成していることを特徴とする梁の補強構造。
【請求項４】
前記請求項４記載の梁の補強構造を用いた構造体の補強構造であって、前記支柱の四本が矩形平面の角部に配されて起立されて前記角パイプを用いる補強構造が支持される前記梁構造が並設されて基段の並列梁構造が構成され、該基段の並列梁構造の上に前記角パイプを用いる補強構造によって設けられた複数の梁が前記基段の並列梁構造の梁とは交差する方向に載置された形態で固定されていることを特徴とする構造体の補強構造。
【請求項５】
前記請求項４記載の構造体の補強構造を架台として、該架台上にソーラーパネルが保持されていることを特徴とする太陽光発電施設。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、二本の角パイプを同一方向に揃えた状態で該二本の角パイプの一面同士が対面するように重ねられて配された角パイプを用いる補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、角パイプを用いる補強構造の構成としては、真直ぐな二本の角パイプを単に揃えて並設するものがある。これによれば、耐荷重が二倍に向上する。しかしながら、角パイプは、両端を固定して梁状に水平に配した場合、その角パイプの自重によっても下方へ撓みを生じる剛性が比較的低い構造資材であり、単に耐荷重が二倍になる程度ではスパンの大きな梁に用いることは難しいことになる。このため、装置類を精度よく設置するための架台などに、角パイプによって構成されたスパンの大きな梁構造を用いることは難しいものと考えられていた。
【０００３】
このため、例えば従来の角パイプを用いた梁構造では、その梁を支持する支柱を増設して柱と柱の間隔を狭め、梁のスパンを短くすることによって、その構造体の剛性を高めている。
また、Ｈ形鋼など強度の高い部材を使用することができるが、質量が大きく高価になるため、より軽量で剛性に優れて安価に構築すべき構造体には適しているとはいえない。
【０００４】
一方、構造強度を合理的に向上させる手法としては、従来からアーチ状などの湾曲形態が適宜利用されている。例えば、橋梁を支持する橋脚と一体の支持ブロックに両端が固定された複数のアーチ形支持部材の頂部を前記橋梁の下面中央部に当接させ、前記支持部材を鋼材によって形成し、橋梁を弾性的に支持できるようにした高架橋の橋梁補強構造が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−１３７４１２号公報（第１頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
角パイプを用いる補強構造、梁及び構造体の補強構造に関して解決しようとする問題点は、角パイプを用いる構造体では、大きなスパンの梁などの構造体において荷重がかかった場合に、その中央部に撓みによる変形が大きくなり易く、これを防止して構築精度を高めるには、構造体の質量が大きく高価になり易く、より軽量で剛性に優れて安価に構造体を構築することができない点にある。
そこで、本発明の目的は、大きなスパンの梁などの構造体を、より軽量で剛性に優れて安価に構築することができる角パイプを用いる補強構造、梁及び構造体の補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明に係る角パイプを用いる補強構造の一形態によれば、二本の角パイプを同一方向に揃えた状態で該二本の角パイプの一面同士が対面するように重ねられて配された角パイプを用いる補強構造であって、該二本の角パイプが重ねられた中央部において、一方の角パイプに対して他方の角パイプが所要の間隔に保持された状態で固定されるように中央部の間隔設定部が設けられ、該二本の角パイプが重ねられた両端部のそれぞれにおいて、一方の角パイプに対して他方の角パイプが前記中央部の間隔設定部の間隔よりも近接した状態に固定されるように端部の固定部が設けられている。
【０００８】
また、本発明に係る角パイプを用いる補強構造の一形態によれば、前記角パイプを用いる補強構造の中央部及び両端部であって各角パイプのそれぞれに、前記二本の角パイプの重ね合わせ面とは直交する角パイプの側面から外方へ突起した形態に固定用の突起部が設けられ、該固定用の突起部を構成要素として、前記中央部の間隔設定部及び前記端部の固定部が設けられていることを特徴とすることができる。
【０００９】
また、本発明に係る梁の補強構造の一形態によれば、前記角パイプを用いる補強構造が、前記二本の角パイプが上下に重ねられて構成され、該二本の角パイプが重ねられた両端部のそれぞれにおいて支柱によって支持されて梁構造を構成していることを特徴とすることができる。
【００１０】
また、本発明に係る構造体の補強構造の一形態によれば、前記梁の補強構造を用いた構造体の補強構造であって、前記支柱の四本が矩形平面の角部に配されて起立されて前記角パイプを用いる補強構造が支持される前記梁構造が並設されて基段の並列梁構造が構成され、該基段の並列梁構造の上に前記角パイプを用いる補強構造によって設けられた複数の梁が前記基段の並列梁構造の梁とは交差する方向に載置された形態で固定されていることを特徴とすることができる。
【００１１】
また、本発明に係る太陽光発電施設によれば、前記構造体の補強構造を架台として、該架台上にソーラーパネルが保持されていることを特徴とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の角パイプを用いる補強構造、梁及び構造体の補強構造によれば、大きなスパンの梁などの構造体を、より軽量で剛性に優れて安価に構築することができるという特別有利な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る角パイプを用いる補強構造の形態例を架台として用いた太陽光発電施設であって、ソーラーパネルを水平状態に保持した状態を示す正面図である。
【図２】図１の形態例の太陽光発電施設であって、ソーラーパネルを傾けた状態に保持した状態を示す側面図である。
【図３】図１の形態例の構成要素として示された角パイプを用いる補強構造における要部構成の中央部の間隔設定部を示す正面図である。
【図４】図１の形態例の構成要素として示された角パイプを用いる補強構造における要部構成の中央部の間隔設定部の側面図である。
【図５】図１の形態例の構成要素として示された角パイプを用いる補強構造における要部構成の端部の固定部を示す正面図である。
【図６】本発明に係る太陽光発電施設であって、太陽追尾装置における中途部の軸芯角度調整器の形態例を示す正面図である。
【図７】図６の形態例の側面図である。
【図８】図６の形態例の底面図である。
【図９】図６の形態例を示すＡ−Ａ線断面図である。
【図１０】図６の形態例を示すＣ−Ｃ線断面図である。
【図１１】本発明に係る太陽光発電施設であって、太陽追尾装置における延長端部の軸芯角度調整器の形態例を示す正面図である。
【図１２】図１１の形態例の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る角パイプを用いる補強構造、梁及び構造体の補強構造の形態例を、添付図面（図１〜５）に基づいて詳細に説明する。
この角パイプを用いる補強構造１は、二本の角パイプ１１、１２を同一方向に揃えた状態でその二本の角パイプ１１、１２の一面同士１１ａ、１２ａが対面するように重ねられて配された形態を基本構成とする。
【００１５】
１３は中央部の間隔設定部であり、二本の角パイプ１１、１２が重ねられた中央部において、一方の角パイプ１１に対して他方の角パイプ１２が所要の間隔に保持された状態で固定されるように設けられている。
【００１６】
１４は端部の固定部であり、二本の角パイプ１１、１２が重ねられた両端部のそれぞれにおいて、一方の角パイプに対して他方の角パイプ１２が中央部の間隔設定部１３の間隔よりも近接した状態に固定されるように設けられている。
【００１７】
これによれば、二本の角パイプ１１、１２の両方が、荷重のかからない状態でゆるやかなアーチ状に湾曲された状態となる。本形態例においては、荷重がかからない状態では、一方の角パイプが上方へ湾曲した形態に弾性変形すると共に、他方の角パイプが下方へ湾曲した形態に弾性変形した状態となって、一対の角パイプ１１、１２が線対称に湾曲した形態となる。このため、その弾性変形で、角パイプ１１、１２内に強い内部応力が生じ、外面側では突っ張った力（張力）が作用し、内面側では圧縮力が作用する状態となる。このため、構造体としての剛性が大きく向上し、この角パイプを用いる補強構造１は、梁の構造体などとして好適に利用することができる。
また、この角パイプを用いる補強構造１は、一般に標準品として市販されている角パイプによって好適に構成でき、低コストで製造できる。
すなわち、本形態例の角パイプを用いる補強構造１によれば、大きなスパンの梁などの構造体を、より軽量で剛性に優れて安価に構築することができる。
【００１８】
また、本形態例においては、角パイプを用いる補強構造１の中央部及び両端部であって各角パイプ１１、１２のそれぞれに、二本の角パイプ１１、１２の重ね合わせ面１１ａ、１２ａとは直交する角パイプの側面１１ｂ、１２ｂから外方へ突起した形態に固定用の突起部１５、１５が設けられ、その固定用の突起部１５、１５を構成要素として、中央部の間隔設定部１３及び端部の固定部１４が設けられている。また、図４に示すように、角パイプ１１、１２のそれぞれの両側の側面１１ｂ、１１ｂ、１２ｂ、１２ｂに突起部１５が
突起する形態となっており、確実且つバランス良く固定できる構成になっている。
これによれば、突起部１５が外方へ突起しているため、角パイプ１１、１２の側方外部で固定でき、作業性を良くする構造となっている。
【００１９】
固定用の突起部１５は、図３〜５に示す形態例のように、断面Ｌ字状の部材であるアングル鋼材を角パイプの側面１１ｂ、１２ｂに溶接によって固定することで形成することができる。このアングル鋼材の一部であって固定用の突起部１５となる部分には、ボルト１６が挿通されるボルト孔が設けられている。本形態例では確実に締結するために、各固定用の突起部１５に二つのボルト孔が設けられている。このように、本形態例によれば、シンプルな形態によって、確実且つ合理的に固定できる構成になっている。
【００２０】
本形態例によれば、図３〜５に示す形態例のように、一方の角パイプ１１の側面１１ｂに設けられた固定用の突起部１５と、他方の角パイプ１２の側面１２ｂに設けられた固定用の突起部１５とが対面するように配され、ボルト１６とナット１７によって締結される。
これによれば、中央部の間隔設定部１３においては、一方の角パイプ１１の一面（上面）１１ａと他方の角パイプ１２の一面（下面）１２ａとが、ナット１７のねじ込み位置を調整することで、所望の間隔をあけて固定することができる。また、本形態例の端部の固定部１４においては、一方の角パイプ１１の一面（上面）１１ａと他方の角パイプ１２の一面（下面）１２ａとが接するように固定されている。なお、この端部の固定部１４においても、一方の角パイプ１１の一面（上面）１１ａと他方の角パイプ１２の一面（下面）１２ａと間隔が、中央部の間隔よりも小さい所望の範囲で、ナット１７によって位置調整ができるように設けることもできる。
なお、固定手段は、本形態例のようなボルトナットによる固着形態に限定されるものではなく、既知の手段を適宜選択的に用いればよいのは勿論である。
【００２１】
２は梁の補強構造であり、前記角パイプを用いる補強構造１が二本の角パイプ１１、１２が上下に重ねられて構成され、その二本の角パイプ１１、１２が重ねられた両端部のそれぞれにおいて支柱３１によって支持・固定されて梁構造が構成されている。
本形態例の支柱３１はヒューム管によって構成されており、このヒューム管に固定されたボルト３１ａを、角パイプを用いる補強構造１の端部に通し、ナット３１ｂでその角パイプを用いる補強構造１がその支柱３１に締結・固定されている。また、３１ｃはプレートであり、ヒューム管（支柱３１）の上端面を塞ぐように載置され、角パイプを用いる補強構造１を受けて固定するためのスペーサ基板となっている。
【００２２】
本形態例のように、二本の角パイプ１１、１２が上下に重ねられた形態では、図１及び２に示すように荷重が上方からかかる場合、その荷重によって二本の角パイプの中央部が下方へ撓むように変形する。このため、所要の荷重がかかった場合、無荷重では上方へ湾曲した状態となる上側の角パイプ（他方の角パイプ１２）が、下方へ撓んで真直ぐになって水平に架け渡された状態へ強制的に変形される。従って、これを図１及び２に示すように架台３の梁の構造体として用いると、構築精度を高くすることができる。また、荷重の大きさに対応して、角パイプ１１、１２の中央部の間隔の大きさを適宜に調整することで、それぞれの仕様に合わせて、構築精度を高めることができる。
【００２３】
３は構造体の補強構造であり、前記梁の補強構造２を用いたものであって、支柱３１の四本が矩形平面の角部に配されて起立されて角パイプを用いる補強構造１が支持される前記梁構造（梁の補強構造２）が並設されて基段の並列梁構造が構成され、その基段の並列梁構造の上に角パイプを用いる補強構造１によって設けられた複数の梁が前記基段の並列梁構造の梁とは交差する方向に載置された形態で固定されて設けられている。
この構造体の補強構造によれば、例えば荷重を受ける梁を含む構造体である太陽光発電施設の架台３などとして、好適に用いることができる。
【００２４】
次に、以上に説明した構造体の補強構造を架台３として、その架台３上にソーラーパネル１０が保持・載置されていることを特徴とする太陽光発電施設の形態例について、図１、２、６〜１２に基づいて詳細に説明する。
本形態例の太陽光発電施設は、太陽光を受けて発電する平板状に設けられたソーラーパネル１０を、太陽へより正対するように対面させて発電量を高めるように太陽の運動を追尾できる簡易な構成を備える。なお、本発明の架台３は、本形態例のような太陽追尾機能を備える太陽光発電施設に限定されることはなく、ソーラーパネル１０を所定の向きに固定する固定式の太陽光発電施設にも好適に利用できるのは勿論である。
【００２５】
２０は保持芯柱であり、ソーラーパネル１０のパネル面に交差してそのパネル面から裏側へ延長する軸芯を構成する部材であってそのソーラーパネル１０を一方端部に設けられたパネル固着部２２を介して保持するように設けられている。この保持芯柱２０としては、本形態例のように市販されている角パイプ状の部材によって好適に構成できる。なお、保持芯柱２０は角パイプ状に限定されるものではなく、丸パイプなどの長尺形態であれば、他の形態であってもよいのは勿論である。また、パネル固着部２２の形態は、格子状に板材を組み合わせることや枠体状に構造材を組み合わせて剛性強度を高めるなど、既知の補強構造を適宜選択的に利用して構成すればよい。
【００２６】
３０は固定基体であり、前記構造体の補強構造を用いた架台３をベースとして利用するものであり、保持芯柱２０及びソーラーパネル１０の荷重を受けて支持する。
本形態例の固定基体３０では、全体的な平面形態として格子形の枠体構造に設けられ、図１及び２に示すように複数の門型の枠部３１ａが格子形の枠体構造の上部にマトリクス状に配置され、その格子形の枠体構造として前記構造体の補強構造３が用いられ、その構造体の補強構造３が水平に設置されるように複数の支柱３１によって支持されている。本形態例では、固定基体３０が四本の支柱３１によって支持されている。この固定基体３０によれば、ソーラーパネル１０を保持した保持芯柱２０が複数支持されている。
【００２７】
４０は中途部の軸芯角度調整器であり、固定基体３０における門型の枠部３１ａの梁部に装着されて、保持芯柱２０の軸芯の方位角度及び傾き角度を調整自在に、その軸芯に直交する第１軸を中心に回動できると共にその第１軸に直交する第２軸を中心に回動できるように、その保持芯柱２０の長手方向の中途部２３を保持するように設けられている。この中途部の軸芯角度調整器４０としては、後述するような自在継手のように直交して回動できる２軸の中心を通る軸芯の運動機構や、球面を用いた自在継手の構成による運動機構を利用することができる。
【００２８】
５０は角度調整保持部であり、保持芯柱２０の延長端部２４に連係して設けられ、その延長端部２４を移動させることで保持芯柱２０を介してソーラーパネル１０の角度調整をすると共にそのソーラーパネル１０の角度調整がなされた状態を保持するように設けられている。この角度調整保持部５０が運動駆動機構（図示せず）の駆動力によって駆動され、保持芯柱２０を介してソーラーパネル１０の太陽追尾がなされる。
【００２９】
また、本形態例の角度調整保持部５０では、運動駆動機構によって固定基体３０に対しての位置を変位する移動体５５と、その移動体５５に装着されて、保持芯柱２０の軸芯の方位角度及び傾き角度を調整自在に、その軸芯に直交する第１軸を中心に回動できると共にその第１軸に直交する第２軸を中心に回動できるように、保持芯柱２０の長手方向の延長端部２４を保持する延長端部の軸芯角度調整器６０とを備える。なお、延長端部の軸芯角度調整器６０は、保持芯柱２０の中途部より保持芯柱２０の他端側である延長端の側にあればよく、図面に示した形態例では延長端の近傍に配されている。
【００３０】
これによれば、ソーラーパネル１０と移動体５５とついて、中途部の軸芯角度調整器４０を支点として重量バランスを取ることができる。このため、複数のソーラーパネル１０が同時に太陽を追尾するように、その複数のソーラーパネル１０を極めて軽い駆動力によって作動させることができる。従って、小さな駆動力によって容易且つ好適に作動できるため、小さな駆動装置を採用でき、製造コストを低減できる。また、ソーラーパネル１０を好適に傾斜させることができるため、積雪を滑らせて落下させることや、降雨の水切り効果を高めることができる。これによれば、着雪やゴミが付着してソーラーパネル１０の受光面を曇らすことを可及的に防止できるという効果がある。
【００３１】
そして、本形態例では、ソーラーパネル１０を保持した保持芯柱２０の複数が中途部の軸芯角度調整器４０を介して一つの固定基体３０に支持されて配され、その複数の保持芯柱２０が延長端部の軸芯角度調整器６０を介して一つの移動体５５に連係されて角度調整保持部５０によって角度の調整及び保持がなされる。なお、一つの移動体５５は、平面形態として格子形の枠体状に設けられている。
これによれば、複数のソーラーパネル１０を一つの角度調整保持部５０の運動駆動機構で同時に作動できるため、装置の簡素化を図ることができ、製造コストを低減できる。また、本形態例のように複数のソーラーパネル１０がマトリクス状に配置されることで、重量バランスが良くなり、小さな駆動力によって、太陽を追尾する運動を容易且つ好適に行うことができる。
【００３２】
また、本形態例の軸芯角度調整器４０、６０は、図６〜１２に示すように、固定基体３０や移動体５５に固着されて枠体状に形成された外枠固定部４１と、その外枠固定部４１に設けられた第１軸４２を中心にして外枠固定部４１の内側で回転自在に設けられて枠体状に形成された中間回動枠部４３と、その中間回動枠部４３に第１軸４２とは直交する軸として設けられた第２軸４４を中心にしてその中間回動枠部４３の内側で回転自在に設けられて保持芯柱２０と一体化されるように設けられた内部回動体部４５ａとを備えている。
【００３３】
本形態例では、中途部の軸芯角度調整器４０が固定基体３０（門型の枠部３０ａ）に装着され、延長端部の軸芯角度調整器６０が移動体５５に装着されており、両者は基本的に同一の構成を備えるものである。但し、本形態例の軸芯角度調整器４０、６０では、中途部の軸芯角度調整器４０の外枠固定部４１が矩形の枠体状に設けられており、延長端部の軸芯角度調整器６０の外枠固定部４１がコの字状の枠体状に設けられている。４１ａは固定用の貫通孔であり、これを利用して軸心角度調整器４０、６０を固定基体３０や移動体５５に装着できる。
【００３４】
また、保持芯柱２０と一体化されるように設けられた内部回動体部４５ａは、一対の平板部によって構成され、その一対の平板部が保持芯柱２０に溶接されて一体化されるように設けられている。
この軸芯角度調整器４０、６０によれば、合理的に太陽を追尾できる構成とすることができると共に、従来の方位角回動機構の上に仰角傾動機構が載置された構成に比べて極めて簡易なものとなっており、製造コストを低減できる。また、装置の軽量化及び小容積化を実現でき、設置コストを低減できる。
【００３５】
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
【符号の説明】
【００３６】
１  角パイプを用いる補強構造
２  梁の補強構造
３  構造体の補強構造（架台）
１０  ソーラーパネル
１１  一方の角パイプ
１１ａ  一方の角パイプの一面（重ね合わせ面（上面））
１１ｂ  一方の角パイプの側面
１２  他方の角パイプ
１２ａ  他方の角パイプの一面（重ね合わせ面（下面））
１２ｂ  他方の角パイプの側面
１３  中央部の間隔設定部
１４  端部の固定部
１５  固定用の突起部
１６  ボルト
１７  ナット
２０  保持芯柱
２２  パネル固着部
２３  中途部
２４  延長端部
３０  固定基体
３０ａ  門型の枠部
３１  支柱
４０  中途部の軸芯角度調整器
４１  外枠固定部
４２  第１軸
４３  中間回動枠部
４４  第２軸
４５ａ  内部回動体部
５０  角度調整保持部
５５  移動体
６０  延長端部の軸芯角度調整器
【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】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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