(57)【要約】【課題】  本発明は、安価、簡易、かつメンテナンス容易な構造で、地盤が不等沈下しても太陽電池パネルの平板形状を維持できる太陽電池パネル架台構造および太陽光発電システムを提供することを目的とする。【解決手段】  複数の太陽電池パネル架台ユニットを非連結状態に並べた太陽電池パネル架台構造であって、前記太陽電池パネル架台ユニットは、地盤上に配置された三つの基礎ブロックと、基礎ブロック上に配置された支柱と、支柱の上端に接続され、それぞれの基礎ブロックを頂点とする三角形を形成して太陽電池パネルを支持するフレーム材とを具備することを特徴とする。【選択図】図１
2011077194.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の太陽電池パネル架台ユニットを非連結状態に並べた太陽電池パネル架台構造であって、
前記太陽電池パネル架台ユニットは、
地盤上に配置された三つの基礎ブロックと、
基礎ブロック上に配置された支柱と、
支柱の上端に接続され、それぞれの基礎ブロックを頂点とする三角形を形成して太陽電池パネルを支持するフレーム材とを具備することを特徴とする太陽電池パネル架台構造。
【請求項２】
前記三角形は、略正三角形であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル架台構造。
【請求項３】
前記三角形は、略直角三角形であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池パネル架台構造。
【請求項４】
前記フレーム材は、前記太陽電池パネルの運搬用架台を兼ねることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池パネル架台構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池パネル架台構造と、
太陽電池パネル架台構造に支持された複数の太陽電池パネルとから構成される太陽光発電システムであって、
前記複数の太陽電池パネルは、前記太陽電池パネル架台ユニットで支持される範囲ごとに縁切りされていることを特徴とする太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の太陽電池パネルを支持するための太陽電池パネル架台構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、環境負荷の低い発電方式として、太陽電池パネルを多数配置して一定量以上の発電を行う大規模太陽光発電が注目されている。
大規模太陽光発電を行うためには広大な敷地が必要であるが、電力需要の多い都市部では、敷地確保の観点から沿岸の埋立地に建設されることが多い。しかし、埋立地は一般に地盤が軟弱であるため、太陽電池パネルおよびその架台を設置すると、支持力不足により地盤沈下する場合がある。  
【０００３】
図７に、従来例における太陽電池パネル架台の部分斜視図を示す。従来は、小型の基礎ブロック２１と鋼材フレームからなる構造が用いられてきた（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の太陽電池パネル架台では、基礎ブロック上の支柱２２の上端にフレーム材２３を長方形状に組んで連続した架台を構成し、そのフレーム材上に配置した受け材２４で太陽電池パネル２５を支持している。
【０００４】
また、鋼材の使用量を減らして低廉化するため、鋼材に代えて大型のコンクリートブロックを用いた太陽電池パネル架台も提案されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２に記載の太陽電池パネル架台では、一定の角度で傾斜した傾斜面を有する複数のコンクリート製架台と、その間に掛け渡した支持材と、支持材に設けられた太陽電池パネル取付部とからなる構成が開示されている。
【０００５】
これらの太陽電池パネル架台では、地盤が沈下した場合に、太陽電池パネルおよび架台に通常の設計では想定していない力（強制変位）が作用することになる。特に局所的に沈下が進行して平面的に不均等に沈下する不等沈下が発生すると、その影響はさらに大きくなる。
【０００６】
そのため、地盤沈下の影響を吸収できる基礎構造について検討されてきた（例えば特許文献３、４参照）。特許文献３に記載の基礎構造では、地盤が不等沈下した場合にも基礎本体を支える梁が後からジャッキアップ可能なようにジャッキ設置用の空間が設けられている。また、特許文献４に記載の基礎構造では、複数の油圧シリンダを連動して作動させ、地盤が不等沈下した場合も構造物の水平度を保つことできる構造が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１７７１１４号公報
【特許文献２】特開２００７−３５８４９号公報
【特許文献３】特開２００９−７８０６号公報
【特許文献４】特開２００３−４１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１、２に記載の太陽電池パネル架台では、前述の通り、地盤が沈下した場合に、太陽電池パネルおよび架台に想定以上の力（強制変位）が作用する場合があった。特に地盤が一定量以上不等沈下した場合に、太陽電池パネルの平板形状を維持できず許容値以上のねじれ・反りが生じて、太陽電池パネルが破損し、発電に支障をきたすという可能性があった。
【０００９】
また、特許文献３、４に記載の基礎構造では、地盤の不等沈下に対して適宜ジャッキアップすれば基礎に支持される構造体の水平度は保たれるが、太陽電池パネル架台に適用するには、長期間にわたり過大なメンテナンスコストが必要となり、発電原価が上昇するという問題があった。さらに、想定以上に地盤が沈下してジャッキを挿入できるスペースが無くなると、この基礎構造では地盤沈下の影響を吸収できないといった問題もあった。
【００１０】
本発明は、これらの課題を解決するためになされたものであり、安価、簡易、かつメンテナンス容易な構造で、地盤が不等沈下しても太陽電池パネルの平板形状を維持できる太陽電池パネル架台構造および太陽光発電システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、複数の太陽電池パネル架台ユニットを非連結状態に並べた太陽電池パネル架台構造であって、前記太陽電池パネル架台ユニットは、地盤上に配置された三つの基礎ブロックと、基礎ブロック上に配置された支柱と、支柱の上端に接続され、それぞれの基礎ブロックを頂点とする三角形を形成して太陽電池パネルを支持するフレーム材とを具備することを特徴とする。
【００１２】
複数の太陽電池パネル架台ユニットを非連結状態に並べて太陽電池パネル架台構造を構成したのは、一部の太陽電池パネル架台ユニットの周囲が不等沈下しても、他の太陽電池パネル架台ユニットには影響を与えないようにするためである。さらに、三つの基礎ブロックを頂点とする三角形を形成するようにフレーム材を配置して太陽電池パネル架台ユニットを構成したのは、基礎ブロックの一部が不等沈下しても、太陽電池パネル架台ユニットや太陽電池パネルが、ねじれ等の構造的な影響を受けないようにするためである。
【００１３】
ここで、それぞれの基礎ブロックを頂点とする三角形は、略正三角形であってもよい。太陽電池パネルからの荷重を均等にフレーム材や基礎ブロックに分散でき、構造安定性が増すためである。
【００１４】
また、それぞれの基礎ブロックを頂点とする三角形は、略直角三角形であってもよい。太陽電池パネル架台ユニットを二つ組合せた場合に長方形を形成でき、レイアウト設計がしやすいためである。
【００１５】
また、フレーム材は、太陽電池パネルの運搬用架台を兼ねてもよい。三角形のフレームに予め太陽電池パネルを固定して、フレームの頂点を三点支持しながら運搬することで、運搬時にも太陽電池パネルに余計はねじれを生じさせず、平板形状を維持できるためである。
【００１６】
さらに別の発明は、この太陽電池パネル架台構造と、太陽電池パネル架台構造に支持された複数の太陽電池パネルとから構成される太陽光発電システムであって、複数の太陽電池パネルは、太陽電池パネル架台ユニットで支持される範囲ごとに縁切りされていることを特徴とする。
【００１７】
複数の太陽電池パネルを太陽電池パネル架台ユニットで支持される範囲ごとに縁切りすることで、それぞれの太陽電池パネルは、支持される太陽電池パネル架台ユニットの傾斜等により平板形状を維持したまま変位するのみで、隣接する太陽電池パネル架台ユニットの傾斜等の影響を除外できる。よって、地盤が不等沈下してそれぞれの太陽電池パネル架台ユニットがばらばらに傾斜しても、太陽電池パネルにはねじれ等の変形は生じない利点を有する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、安価、簡易、かつメンテナンス容易な構造で、不等沈下しても太陽電池パネルの平板形状を維持できる太陽電池パネル架台構造および太陽光発電システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係わる太陽電池パネル架台ユニットの斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係わる太陽電池パネル架台ユニットにおいて図１のＡ方向から見た側面図である。
【図３】本発明の実施形態に係わる太陽電池パネル架台構造の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係わる太陽電池パネル架台構造の平面図である。
【図５】太陽電池パネル架台ユニットのフレーム材を運搬用架台として用いた場合の斜視図である。
【図６】本発明の別の実施形態に係わる太陽電池パネル架台ユニットの斜視図である。
【図７】従来例に係わる太陽電池パネル架台の部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に添付図面を参照しながら、本発明を実施するための形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。
【００２１】
図１は、本実施形態に係わる太陽電池パネル架台ユニットの斜視図である。同じ太陽電池パネル架台ユニットについて、図２に側面図を示す。図２（ａ）は、全体側面図であり、図２（ｂ）はその部分拡大図である。
【００２２】
本実施形態に係わる太陽電池パネル架台ユニット１０は、図１の通り地盤上に配置された基礎ブロック１と、基礎ブロック上に配置された支柱２と、支柱の上端に接続されたフレーム材３とから主に構成される。
【００２３】
点線で図示した太陽電池パネル５はフレーム材３に固定してもよいが、フレーム材上に受け材４を配置してこの受け材４の上に固定してもよい。１つの太陽電池パネル架台ユニット１０で多数の太陽電池パネル５を支持する場合には、受け材４を配置した方が安定して太陽電池パネル５を支持できるためである。なお、太陽電池パネルの固定方法については後で説明する。
【００２４】
基礎ブロック１は地盤上に三つ配置され、フレーム材３はそれぞれの基礎ブロック１を頂点とする三角形を形成して太陽電池パネル５を支持する。三つの基礎ブロック１を頂点とする三角形を形成するようにフレーム材３を配置して、太陽電池パネル架台ユニット１０を構成したのは、基礎ブロック１の一部が不等沈下しても、太陽電池パネル架台ユニット１０や太陽電池パネル５がねじれ等の構造的な影響を受けないようにするためである。一般に、太陽電池パネル５の反りは対角長の数％以下となるように要求される場合が多いが、本実施形態によればこの反りをほぼゼロに抑えることができる。
【００２５】
基礎ブロック１の大きさは、太陽電池パネル架台ユニット１０が風荷重等で転倒しないように一定の大きさ（重量）を確保する必要がある。基礎ブロック１の材質は特に限定されないが、一定の重量のブロックを安価に施工できる点から鉄筋コンクリート製が好適に用いられる。
【００２６】
支柱２は、基礎ブロック上に鉛直方向に配置され、フレーム材３に傾斜を与える。３本の支柱２のうち１本は低く他の２本は高くすることで、その高低差で傾斜を形成している。図２（ａ）では、２０度の傾斜を与えているが、傾斜角は水平面に対して１０度から４０度の範囲で年間の総発電量が最大となるように設定すればよい。
【００２７】
支柱２は、高さ調節部６を有するのが好ましい。地盤が不等沈下した場合に、沈下を吸収して最適な傾斜角を保てるようにするためである。高さ調節部６の構造は特に限定されない。例えば図２（ａ）に示す高さ調節部６は、支柱２を２重管構造としピン位置で高さを調節する。その際、支柱２をジャッキアップできるように高さ調節部６の近傍に張り出し部を設けてもよい。その他、支柱２の途中にネジ継手を設け、ネジ継手を回転させて高さ調節できるようにしてもよい。また、この調節は手動で行ってもよいが、沈下量に応じて自動で行ってもよい。
【００２８】
支柱２の材質は特に限定されないが、高強度かつ軽量であることから、鋼管やアルミパイプが好適に用いられる。基礎ブロック１と支柱２との固定方法も特に限定されないが、図２（ｂ）の通り基礎ブロック１と支柱の下端部２ａとを貫通するアンカー８で固定されるのが一般的である。
【００２９】
フレーム材３にはＨ形鋼や角形鋼など、平坦な面がある鋼材が好適に用いられる。その平坦な面が上向きになるように支柱２の上端に固定される。フレーム材３と支柱２とは、図２（ｂ）の通りネジやピン等の固定具９により剛結される。その他、溶接により固定してもよい。
【００３０】
フレーム材３で囲まれた領域の外側に、張り出し材７を設けてもよい。フレーム材３で囲まれた領域の外側であっても、太陽電池パネル５を安定的に支持できるためである。張り出し材７は支柱２を挟んで、フレーム材３の延長線上に配置される（図２（ｂ）参照）。張り出し材７と支柱２との固定は、フレーム材３と支柱２との固定と同様の方法で行えばよい。
【００３１】
受け材４はフレーム材３と並行に配置される。例えば、図１では同じ高さの支柱２を接続するフレーム材３と並行に配置されている。１方向だけでなく直交する２方向に配置してもよい。図２（ｂ）の通り、受け材４は太陽電池パネル５の端部もしくは境界位置で、フレーム材３もしくは張り出し材７の上に配置される。
【００３２】
受け材４には、Ｈ形鋼や溝形鋼など平坦な面がある鋼材が好適に用いられる。受け材４と太陽電池パネル５とは、専用ネジやボルトなどで固定される。その際、振動、衝撃を吸収できるように緩衝材を挟んでもよい。受け材４とフレーム材３もしくは張り出し材７とは、ボルトや溶接により固定される。
【００３３】
図３は本実施形態に係わる太陽電池パネル架台構造の斜視図である。図３では図示の簡略化のため張り出し材７は省略している。同図の通り太陽電池パネル架台構造１１は、複数の太陽電池パネル架台ユニット１０を非連結状態に並べて構成される。一部の太陽電池パネル架台ユニット１０の周囲が不等沈下しても、他の太陽電池パネル架台ユニット１０には影響を与えないようにするためである。
【００３４】
図４に本実施形態に係わる太陽電池パネル架台構造の平面図を示す。図４（ａ）は、フレーム材３によって形成される三角形を略正三角形とした場合であり、図４（ｂ）は、同正三角形を略直角三角形とした場合である。
【００３５】
フレーム材３によって形成される三角形は、それぞれの太陽電池パネル架台ユニット１０で同じ形状とするのが好ましい。構造安定性が増すためである。
三角形の形状は任意に選択できるが、略正三角形や略直角三角形とするのが好ましい。同三角形を略正三角形とすることで、太陽電池パネル５からの荷重を均等にフレーム材３や基礎ブロック１に分散でき、構造安定性が増すためである。また、同三角形を略直角三角形とすることで、太陽電池パネル架台ユニット１０を二つ組合せた場合に長方形を形成でき、レイアウト設計がしやすくなるためである。
【００３６】
さらに、本実施形態に係わる太陽光発電システム１２は、太陽電池パネル架台構造１１と、太陽電池パネル架台構造１１に支持された複数の太陽電池パネル５とから構成される。この際、太陽電池パネル５は、太陽電池パネル架台ユニット１０で支持される範囲の単位（図４中の境界線１３で囲まれた範囲）縁切りされており、非連結状態になっている。つまり、それぞれの太陽電池パネル５は、１つの太陽電池パネル架台ユニット１０によってのみ支持され、２つ以上の太陽電池パネル架台ユニット１０にまたがって支持されることはない。
【００３７】
複数の太陽電池パネル５を太陽電池パネル架台ユニット１０で支持される範囲ごとに縁切りすることで、それぞれの太陽電池パネル５は、支持される太陽電池パネル架台ユニット１０の傾斜等により平板形状を維持したまま変位するのみで、隣接する太陽電池パネル架台ユニット１０の傾斜等の影響を除外できる。よって、地盤が不等沈下してそれぞれの太陽電池パネル架台ユニット１０がばらばらに傾斜しても、太陽電池パネル５にはねじれ等の変形は生じない。
【００３８】
ここで、太陽電池パネル架台ユニット１０や太陽電池パネル５の離隔は、地盤が不等沈下して太陽電池パネル架台ユニット１０が傾斜した場合に、その影響が隣接する構造物に及ばない範囲で設定すればよい。
【００３９】
次に、本実施形態の太陽電池パネル架台構造１１および太陽光発電システム１２の施工手順を説明する。
【００４０】
まず、基礎ブロック１を地盤上の所定の位置に配置する。地盤は十分な地耐力が得られるように締め固めや補強をしておくのが好ましい。次に、基礎ブロック上に支柱２を設置する。さらに、支柱２の上端にフレーム材３を固定し、フレーム材３の上に受け材４を並べて、太陽電池パネル架台ユニット１０を構築する。このようにして組み立てた複数の太陽電池パネル架台ユニット１０を非連結状態に並べて太陽電池パネル架台構造１１を構築する。最後に、受け材４の上に太陽電池パネル５を配置、固定して太陽光発電システム１２が完成する。
【００４１】
太陽電池パネル５で発電した電力を送る電力ケーブルは、受け材４、フレーム材３、支柱２等に沿って地盤上に配線される。電力ケーブルは直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣ変換装置や変圧器、蓄電装置等を介して、電力系統と接続される。
【００４２】
一方、工場で予め太陽電池パネル架台ユニット１０の一部を組み立てて、太陽光発電を行う場所まで運搬することもできる。この際、フレーム材３を太陽電池パネル５の運搬用架台として用いことができる。図５には、太陽電池パネル架台ユニットのフレーム材を運搬用架台として用いた場合の斜視図を示す。フレーム材３に予め太陽電池パネルを固定して、フレーム材３の頂点を三点支持しながら運搬することで、運搬時にも太陽電池パネル５に余計はねじれを生じさせず、平板形状を維持できるためである。
【００４３】
工場で一部組立を行う場合の施工手順は次の通りである。まず、工場での作業について説明する。まず、支柱上端部２ｂを用意して適切な間隔で配置する。配置された支柱上端部２ｂをフレーム材３で連結し、フレーム材３の上に受け材４を配置する。受け材４の上に太陽電池パネル５を配置、固定して運搬ユニット１４を構築する。
【００４４】
この運搬ユニット１４を船舶や車両等で太陽光発電を行う場所まで運搬する。太陽光発電を行う場所では、予め、基礎ブロック１を地盤上の所定の位置に配置し、支柱の下側部分を配置する。運搬されてきた運搬ユニット１４の支柱上端部２ｂと現地施工された支柱の下側部分を接続、固定して、太陽電池パネル架台ユニット１０を構築する。これ以降の施工手順は、前述の標準的な施工手順と同様である
【００４５】
以上説明の通り、本実施形態によれば、安価、簡易、かつメンテナンス容易な構造で、不等沈下しても太陽電池パネル５の平板形状を維持できる太陽電池パネル架台構造１１および太陽光発電システム１２を提供できる。
【００４６】
なお、本実施例では基礎ブロック１に支柱２を設ける構成を対象としたが、図３に示すように高さの異なる基礎ブロック１を用いることで支柱２を省略してもよい。低い支柱の代替としての基礎ブロック１ａと高い支柱の代替としての基礎ブロック１ｂでフレーム材を支持する。支柱を省略することによりシンプルな構造となり、さらに安価に施工できる場合があるためである。
【符号の説明】
【００４７】
１        基礎ブロック
１ａ      基礎ブロック（低支柱代替）
１ｂ      基礎ブロック（高支柱代替）
２        支柱
２ａ      支柱下端部
２ｂ      支柱上端部
３        フレーム材
４        受け材
５        太陽電池パネル
６        高さ調節部
７        張り出し材
８        アンカー
９        固定具
１０      太陽電池パネル架台ユニット
１１      太陽電池パネル架台構造
１２      太陽光発電システム
１３      境界線
１４      運搬ユニット
２１      基礎ブロック
２２      支柱
２３      フレーム材
２４      受け材
２５      太陽電池パネル
【図１】
2011077194.tif 000003
【図２】
2011077194.tif 000004
【図３】
2011077194.tif 000005
【図４】
2011077194.tif 000006
【図５】
2011077194.tif 000007
【図６】
2011077194.tif 000008
【図７】
2011077194.tif 000009