(57)【要約】      （修正有）【課題】簡素な構造で立体的な強度を高めた太陽電池アレイを提供する。【解決手段】太陽電池アレイ１は、設置面３に設置される太陽電池アレイであって、太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールを設置面側から支持する第１横レール部材２４１と、第１横レール部材の長手方向と交差する方向に沿って配置されており、第１横レール部材との第１交差部３１１で第１横レール部材に接続された第１縦レール部材２３１とを備える。また、太陽電池アレイでは、第１縦レール部材の第１交差部から離れた第１接続部３０１に接続されるとともに、第１縦レール部材の長手方向と交差する方向に沿って延びて設置面上に配置された第１支持部材２２１と、第１支持部材の第１接続部よりも設置面に近い部位に位置する第１連結部３２１と、第１横レール部材の第１交差部から離れた部位に位置する第２連結部３２２との間に架設された第１補強部材２５１とを備える。【選択図】図１
2015048632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
設置面に設置される太陽電池アレイであって、
太陽電池モジュールと、
該太陽電池モジュールを設置面側から支持する第１横レール部材と、
該第１横レール部材の長手方向と交差する方向に沿って配置されており、前記第１横レール部材との第１交差部で前記第１横レール部材に接続された第１縦レール部材と、
該第１縦レール部材の前記第１交差部から離れた第１接続部に接続されるとともに、前記第１縦レール部材の長手方向と交差する方向に沿って延びて前記設置面上に配置された第１支持部材と、
該第１支持部材の前記第１接続部よりも前記設置面に近い部位に位置する第１連結部と、前記第１横レール部材の前記第１交差部から離れた部位に位置する第２連結部との間に架設された第１補強部材とを備えた太陽電池アレイ。
【請求項２】
前記第１横レール部材の長手方向と交差する方向に沿って配置されており、前記第１横レール部材との第２交差部で前記第１横レール部材に接続された第２縦レール部材と、
該第２縦レール部材の前記第２交差部から離れた第２接続部に接続されるとともに、前記第２縦レール部材の長手方向と交差する方向に沿って延びて前記設置面上に配置された第２支持部材と、
前記第１支持部材と前記第２支持部材との間に架設された第２補強部材とをさらに備えた請求項１に記載の太陽電池アレイ。
【請求項３】
前記第２補強部材は、前記第２接続部よりも前記第２支持部材の設置面に近い部位に位置する第３連結部と前記第１連結部との間に架設されている、請求項２に記載の太陽電池アレイ。
【請求項４】
前記第１縦レール部材と前記第２縦レール部材との間に亘って設けられた第２横レール部材と、
前記第１縦レール部材と第３接続部を介して接続されるとともに、前記第１縦レール部材の長手方向と交差する方向に沿って延びて前記設置面上に配置された第３支持部材と、
前記第２縦レール部材と第４接続部を介して接続されるとともに、前記第２縦レール部材の長手方向と交差する方向に沿って延びて前記設置面上に配置された第４支持部材と、
前記第２横レール部材と前記３支持部材および前記第４支持部材の少なくとも一方との間に架設された第３補強部材とをさらに備えた請求項２または請求項３に記載の太陽電池アレイ。
【請求項５】
前記第３支持部材および前記第４支持部材の長手方向の長さは、前記第１支持部材および前記第２支持部材の長手方向の長さよりも短く、
前記第３補強部材は、前記第３交差部と前記３支持部材の中央部との間および前記第４交差部と前記４支持部材の中央部との間の少なくとも一方の位置で、前記３支持部材および前記第４支持部材の少なくとも一方と連結されている、請求項４に記載の太陽電池アレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池アレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の環境保護の気運の高まりに伴い、太陽電池アレイを用いた太陽光発電が注目されている。特に多数の太陽電池アレイが集中的に設置されて、出力が１メガワット程度以上の規模となる太陽光発電設備は、メガソーラーと呼ばれる。このようなメガソーラー等に用いられる太陽電池アレイは、約２０年間におよぶ運用中に風荷重や積雪荷重などの負荷が加わることから十分な強度を有することが求められる。
【０００３】
そこで、太陽電池アレイの架台の部材間に筋交い状の補強部材を設けて強度を高める技術が提案されている（例えば、下記の特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−９１１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
太陽電池アレイは、例えば、北海道等の多雪地域では、太陽電池モジュールが雪に埋没しないように支持部材を長くして嵩上げしている。しかしながら、支持部材が長いと地震により加振されたときに太陽電池アレイの振幅が大きくなる。太陽電池モジュール上に積雪が生じていた場合に、太陽電池アレイの剛性が低くなるとともに固有周期が大きくなる。また、地震のときには、太陽電池アレイと地震動の共振現象が発生しやすい。この共振現象が生じると、太陽電池アレイが激しく揺れて、太陽電池モジュールの脱落や支持部材の変形などが生じやすくなる。この震動の方向は東西方向成分と南北方向成分の複合されたものである。例えば、太陽電池アレイが東西方向の震動に対してのみ高い強度を有し、南北方向の震動に弱いと、太陽電池アレイが捩じれるような変形が生じ得る。
【０００６】
本発明の目的の一つは、簡素な構造で立体的な強度を高めた太陽電池アレイを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の実施形態に係る太陽電池アレイは、設置面に設置される太陽電池アレイであって、太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールを設置面側から支持する第１横レール部材と、該第１横レール部材の長手方向と交差する方向に沿って配置されており、前記第１横レール部材との第１交差部で前記第１横レール部材に接続された第１縦レール部材とを備える。また、本実施形態では、前記第１縦レール部材の前記第１交差部から離れた第１接続部に接続されるとともに、前記第１縦レール部材の長手方向と交差する方向に沿って延びて前記設置面上に配置された第１支持部材と、該第１支持部材の前記第１接続部よりも前記設置面に近い部位に位置する第１連結部と、前記第１横レール部材の前記第１交差部から離れた部位に位置する第２連結部との間に架設された第１補強部材とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本実施形態に係る太陽電池アレイによれば、少ない補強部材で地震動に対する剛性を高めることができる。これにより、太陽電池アレイの固有周期を小さくすることができる。
その結果、太陽電池アレイの固有周期と地震動の周期とによって生じ得る共振現象が低減される。それゆえ、本実施形態では、簡素な構造で部材数の増加を低減しつつ、太陽電池アレイの強度を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイを設置面に設置した様子を示す図面であり、（ａ）は斜視図を示し、（ｂ）は図１（ａ）に示す太陽電池アレイから太陽電池モジュールを取り外した様子を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールを示す図であり、（ａ）は太陽電池モジュールを受光面側から見た平面図であり、（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【図３】太陽電池アレイを簡略化した一自由度系の振動のモデル図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイの図面であり、（ａ）は図１（ａ）に示す太陽電池アレイをＢ−Ｂ’方向から見た様子を示す断面図であり、（ｂ）は図４（ａ）に積雪荷重が加わる様子のモデル図である。
【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイの図面であり、縦レール部材の傾斜角度と、第１支持部材の位置を変更する様子を示す側面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイの図面であり、図１（ｂ）に相当する斜視図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイの図面であり、図６を第１支持部材と第２支持部材を含む平面で見たモデル図である。
【図８】本発明の他の実施形態に係る太陽電池アレイの図面であり、図１（ｂ）に相当する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る太陽電池アレイ１の実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明の一実施形態に係る太陽電池アレイ１を構成する太陽電池モジュール２の受光面に平行で、この受光面が設置面３に対して傾斜した傾斜方向に垂直な方向をＸ軸方向とし、この設置面３に平行でＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、このＸ軸方向とＹ軸方向に垂直な方向をＺ軸方向とする。また、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面をＸＹ平面、Ｙ軸およびＺ軸を含む平面をＹＺ平面、Ｚ軸およびＸ軸を含む平面をＺＸ平面とする。
【００１１】
なお、以下の説明では、太陽電池モジュール２の受光面への入射光の光源のある＋Ｚ方向を上と呼び、−Ｚ方向を下と称する場合がある。また、図１等において、太陽電池アレイ１の傾斜方向における下方を軒側とし、傾斜方向における上方を棟側と称する。図面は模式的に示したものであり、各構成のサイズおよび位置関係等は正確に示したものではない。
【００１２】
（第１実施形態）
図１に示すように、太陽電池アレイ１は、例えば水平面である設置面３に太陽電池アレイ１の四方の隅を支持するように垂直に立てられた柱状の支持部材２２と、この支持部材２２の上部に接続される縦レール部材２３および横レール部材２４を備える。支持部材２２は、その長手方向がＺ軸方向に平行になるように配置される。また、縦レール部材２３は、その長手方向がＸＹ平面に対して傾斜し、かつＹＺ平面に平行になるように配置される。また、横レール部材２４は、隣り合う縦レール部材２３の間にＸ方向に対して平行になるように配置される。それゆえ、縦レール部材２３は、横レール部材２４の長手方向と交差する方向に沿って配置されることになる。
【００１３】
以下の説明において、図１の太陽電池アレイ１の−Ｘ方向の棟側を支持する支持部材２
２を第１支持部材２２１、太陽電池アレイ１の＋Ｘ方向の棟側を支持する支持部材を第２支持部材２２２、太陽電池アレイ１の−Ｘ方向の軒側を支持する支持部材を第３支持部材２２３、太陽電池アレイ１の＋Ｘ方向の軒側を支持する支持部材を第４支持部材２２４とする。また、第１支持部材２２１および第３支持部材２２３に支持される縦レール部材２３を第１縦レール部材２３１、第２支持部材２２２および第４支持部材２２４に支持される縦レール部材２３を第２縦レール部材２３２とする。また、支持部材２２は、縦レール部材２３と接続部３０を介して接続されている。ここで、第１支持部材２２１と第１縦レール部材２３１とが接続される部位を第１接続部３０１、第２支持部材２２２と第２縦レール部材２３２とが接続される部位を第２接続部３０２、第３支持部材２２３と第１縦レール部材２３１とが接続される部位を第３接続部３０３、第４支持部材２２４と第２縦レール部材２３２とが接続される部位を第４接続部３０４とする。すなわち、各支持部材は、各接続部を介して第１縦レール部材２３１または第２縦レール部材２３２に接続されている。
【００１４】
第１縦レール部材２３１は、棟側の端部が第１接続部３０１よりも棟側に突き出るように配置されている。また、第２縦レール部材２３２は、棟側の端部が第２接続部３０２よりも棟側に突き出るように配置されている。
【００１５】
また、縦レール部材２３の上面は、設置面３に対して傾斜した横レール部材２４の配設面となる。複数の横レール部材２４は、この傾斜した配設面の上から下へ向かって互いに平行になるように配置されている。
【００１６】
以下の説明において、図１の横レール部材２４のうち、棟側に位置するものを第１横レール部材２４１、軒側に位置するものを第２横レール部材２４２、中央部に位置するものを第３横レール部材２４３とする。また、縦レール部材２３と横レール部材２４とが交差しつつ接続されている部位を総称して交差部３１とする。ここで、第１縦レール部材２３１と第１横レール部材２４１とが交差する部位を第１交差部３１１とし、第２縦レール部材２３２と第１横レール部材２４１とが交差する部位を第２交差部３１２とする。第１交差部３１１は、第１接続部３０１よりも棟側に位置している。また、第２交差部３１２は、第１接続部３０２よりも棟側に位置している。
【００１７】
また、第１支持部材２２１と第１横レール部材２３１との間には、連結部３２を介して第１補強部材２５１が架設されている。以下の説明において、第１支持部材２２１と第１補強部材２５１とが連結される部位を第１連結部３２１、第１横レール部材２４１と第１補強部材２５１とが連結される部位を第２連結部３２２とする。
【００１８】
第１連結部３２１は、第１支持部材２２１の第１接続部３０１と設置面３との間に位置する。また、第２連結部３２２は、第１横レール部材２４１の第１交差部３１１と第２交差部３１２との間に位置する。このような位置関係となることから、第１補強部材２５１の長手方向は、ＸＹ平面、ＹＺ平面、ＺＸ平面のいずれとも交差しており、いずれの平面とも平行な位置関係にならない。
【００１９】
また、太陽電池アレイ１は、隣接する横レール部材２４に支持される１以上の太陽電池モジュール２を備えている。なお、太陽電池アレイ１は、図１に示すように太陽電池アレイ１を構成する支持部材２２はそれを支持する基礎２１が設けられていてもよい。
【００２０】
次に、図１示す太陽電池アレイ１を構成する各要素について詳細に説明する。
【００２１】
＜太陽電池モジュール＞
まず、太陽電池アレイ１の発電手段として機能する太陽電池モジュール２について説明
する。図２（ａ），（ｂ）に示すように、太陽電池モジュール２は、複数の太陽電池素子１２を互いに電気的に接続してなる集合体を備えている。太陽電池モジュール２は、例えば、図示されているように、太陽電池素子１２を配設した基板側から光が入射されるスーパーストレート構造、太陽電池素子がガラス基板で囲まれたダブルガラス構造または上記基板の反対側から光が入射されるサブストレート構造など様々な構造を選択できる。とりわけ、図示されているようなスーパーストレート構造であれば、生産量が多い単結晶シリコンまたは多結晶シリコン太陽電池に適用しやすい。以下では、スーパーストレート構造の太陽電池モジュールの一例について説明する。
【００２２】
図２に示すように、太陽電池モジュール２は、透光性基板１１と、この透光性基板１１に対して所定位置に配置された複数の太陽電池素子１２と、これら太陽電池素子１２の周囲を保護する充填材１３と、裏面保護部材１４とが積層されて構成された太陽電池パネル１５を有している。ここで、太陽電池パネル１５は、主として光が入射される受光面１５ａと、この受光面１５ａに対して裏側に位置する非受光面１５ｂとを有している。
【００２３】
透光性基板１１は、太陽電池素子１２等を受光面１５ａ側から保護する機能を有している。このような透光性基板１１としては、例えば、強化ガラスまたは白板ガラス等を用いることができる。
【００２４】
太陽電池素子１２は、入射された光を電気に変換する機能を有している。このような太陽電池素子１２は、例えば、単結晶シリコンまたは多結晶シリコン等からなる半導体基板と、この半導体基板の表面（上面）および裏面（下面）に設けられた電極とを有している。単結晶シリコン基板または多結晶シリコン基板を有する太陽電池素子１２は、例えば、平面視で四角形状をしている。このとき、太陽電池素子１２の一辺の大きさは、例えば、１００〜２００ｍｍである。このような太陽電池素子１２では、例えば、隣接する太陽電池素子１２のうち、一方の太陽電池素子１２の表面に位置する電極と、他方の太陽電池素子１２の裏面に位置する電極とが配線材（インナーリード）で電気的に接続されている。これにより、複数の太陽電池素子１２が直列接続されるように配列される。このような配線材としては、例えば、半田が被覆された銅箔などを用いることができる。
【００２５】
なお、太陽電池素子１２の種類は、特に制限されない。上記の他に例えば、太陽電池素子における光電変換部分がアモルファスシリコン系、ＣＩＧＳ等のカルコパイライト系またはＣｄＴｅ系などの材料から成る薄膜型の太陽電池素子が採用されてもよい。上述した薄膜型の太陽電池素子は、例えば、ガラス基板上に、アモルファスシリコン系、ＣＩＧＳ系またはＣｄＴｅ系などからなる光電変換層および透明電極などを適宜積層させたものが利用できる。このような薄膜型の太陽電池素子は、ガラス基板上で光電変換層および透明電極にパターニングを施して集積化することによって得られる。そのため、薄膜型の太陽電池素子では、複数の光電変換層同士を接続する配線材を不要にできる。さらに、太陽電池素子１２は、単結晶または多結晶シリコン基板上にアモルファスシリコンの薄膜を形成したタイプであってもよい。
【００２６】
太陽電池素子１２の両主面側に設けられる充填材１３は、太陽電池素子１２を封止する機能を有している。このような充填材１３としては、例えば、エチレンビニルアセチレートの共重合体などの熱硬化性樹脂を用いることができる。
【００２７】
裏面保護部材１４は、太陽電池素子１２等を非受光面１５ｂ側から保護する機能を有している。このような裏面保護部材１４は、太陽電池パネル１５の非受光面１５ｂ側に位置する充填材１３と接着している。裏面保護部材１４としては、例えば、ＰＶＦ（ポリビニルフルオライド）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、またはこれらを適宜選択して積層したものを用いることができる。
【００２８】
太陽電池パネル１５の周縁部には、図示されているようにフレーム部材１６を設けることができる。フレーム部材１６は、太陽電池パネル１５を保持する機能を有する。
【００２９】
このようなフレーム部材１６は、例えばアルミニウムを押し出し成形すること等によって製造することができる。
【００３０】
＜基礎＞
基礎２１は、太陽電池アレイ１の土台としての機能を有している。このような基礎２１としては、例えば、長尺のコンクリートを土中に埋め込んだ布基礎を用いることができる。このとき、地盤が軟弱である場合は、布基礎の底部の幅を広げて接地圧を低減させてもよい。このような布基礎を用いると、布基礎の底部の広い面積で地盤に支持されることから、基礎２１の不同沈下に伴う太陽電池アレイ１の歪みを低減できる。これにより、太陽電池モジュール２の破損等が低減できる。
【００３１】
なお、基礎２１としては、材質が例えばステンレスの、摩擦杭の一種であるスクリュー杭を用いてもよい。スクリュー杭は、円形断面の杭体の外周に螺旋状の翼を設けたものであり、周面摩擦および引抜抵抗を向上させたものである。このような摩擦杭を基礎２１に用いることによって、太陽電池アレイ１に吹き上げ方向の風圧力が加わった時の引抜抵抗が高まるので、太陽電池アレイ１の強度を高めることができる。
【００３２】
＜支持部材＞
支持部材２２（第１支持部材２２１〜第４支持部材２２４）は、長手方向が設置面３に対して垂直方向となるように基礎２１上に配置された柱体である。支持部材２２は、図１に示すように、縦レール部材２３を支持している。
【００３３】
太陽電池アレイ１が降雪量の多い地域に設置される場合、太陽電池モジュール１が雪に埋没しないように、比較的長い支持部材２２が求められる。例えば、積雪が１００ｃｍの地域に太陽電池アレイ１を設置する場合には、太陽電池アレイ１の軒側に位置する太陽電池モジュール２が設置面３から１３０ｃｍ程度の高さになる支持部材２２が選択される。
【００３４】
このように降雪量の多い地域に設置される太陽電池アレイ１の支持部材２２は、降雪量の少ない地域に設置される太陽電池アレイ１よりも細長い形状となる。一方で、支持部材２２を長くすれば、太陽電池アレイ１の固有周期が大きくなる。
【００３５】
太陽電池アレイ１の固有周期について、太陽電池アレイ１をモデル化した図３を用いて説明する。図３のモデルの場合、太陽電池アレイ１の固有周期は下記の式であらわされる。
Ｔ＝２π×√（（（ｍ１＋ｍ２）×Ｌ３）／６ＥＩ）    …    式１
Ｔ：太陽電池アレイの固有周期
Ｅ：支持部材のヤング率
Ｉ：支持部材の断面二次モーメント
ｍ１：太陽電池モジュールの質量
ｍ２：積雪の質量
Ｌ：支持部材の長さ
式１から支持部材２２の長さＬが大きくなると、太陽電池アレイ１の固有周期Ｔが大きくなる。同様に太陽電池アレイ１に積もった積雪の質量ｍ２が大きくなると、太陽電池アレイの固有周期Ｔが大きくなる。
【００３６】
支持部材２２は、大文字のＩ型もしくはＨ型に類似した管状の断面形状を有している。このような支持部材２２は、例えば、アルミニウム合金の押し出し成型によって形成することができる。
【００３７】
＜縦レール部材＞
縦レール部材２３（第１縦レール部材２３１および第２縦レール部材２３２）は、図１および図４に示すように、支持部材２２の上に設置面３に対して傾斜するように架設される部材である。また、並設された第１縦レール部材２３１および第２縦レール部材２３２上に、縦レール部材２３の長手方向と直交するように、横レール部材２４が配置されて固定される。縦レール部材２３の断面形状は、例えば、略角パイプ状である。このような縦レール部材２３は、例えば、アルミニウム合金の押し出し成型によって形成することができる。
【００３８】
＜横レール部材＞
横レール部材２４は、図１および図４に示すように、縦レール部材２３上にＸ軸方向を長手方向にして配置される。横レール部材２４の長手方向（Ｘ軸方向）における寸法は、太陽電池モジュール２の寸法や材質に応じて適宜選択できるが、例えば、一枚から複数枚の太陽電池モジュール２のＸ軸方向における寸法としてもよい。本実施形態においては、図１（ａ）に示すように、横レール部材２４の長手方向における寸法を太陽電池モジュール２のＸ軸方向における寸法の約４倍としている。横レール部材２４の断面形状は、例えば、略角パイプ状である。このような横レール部材２４は、例えば、アルミニウム合金の押し出し成型により形成することができる。
【００３９】
＜第１補強部材＞
第１補強部材２５１は、第１支持部材２２１と第１横レール部材２４１との間に架設される長尺体である。より詳細には、第１支持部材２２１の第１接続部３０１よりも設置面３に近い部位に位置する第１連結部３２１と、第１横レール部材２４１の第１交差部３１１から離れた部位に位置する第２連結部３２２との間に架設される。これにより、第１補強部材２５１の長手方向は、設置面３に平行なＸＹ平面、第１支持部材２２１と第２支持部材２２２のなすＺＸ平面、第１支持部材２２１と第３支持部材２２３のなすＹＺ平面、太陽電池モジュールの主面に平行な平面のいずれとも交差している。このような第１補強部材２５１は、例えば、アルミニウム合金の押し出し成型により形成することができる。
【００４０】
上述したように、本実施形態の第１補強部材２５１は、第１支持部材２２１と第１横レール部材２４１との間に架設されているため、ＸＹ平面、ＺＸ平面、ＹＺ平面および太陽電池モジュール２の主面に平行な平面のいずれの面とも交差する方向に延伸している。これにより、太陽電池アレイ１は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向のいずれの地震動に対しても、その剛性を高めることができる。
【００４１】
次に、本実施形態において、太陽電池アレイ１の固有周期を計測する試験を行なった。試験は、太陽電池モジュール２を３列×２段に配置した実物大の太陽電池アレイ１を大型の耐震試験式振動試験機の振動台上に設置し、さらに雪を模した９０ｋｇｆの砂袋を各太陽電池モジュール２上に載置して、正弦波で低周波数から高周波数まで加振して、共振する周期を測定した。また、比較試験として、同条件で第１補強部材２５１が取り付けられていない太陽電池アレイの固有周期の測定を行なった。
【００４２】
試験の結果、第１補強部材２５１を取り付けていない太陽電池アレイでは、Ｘ軸方向の振動に対する固有周期が０．３３秒であり、Ｙ軸方向の振動に対する固有周期が０．１０秒であった。この太陽電池アレイでは、Ｘ軸方向の振動に対する固有周期が、過去の大地
震と称された地震時に発生した強震動の震動周期の下限値である０．２秒を上回っていた。そのため、この太陽電池アレイでは、地震発生時に太陽電池アレイの固有周期と強震動の震動周期が一致して、共振現象を生じるおそれがあることが確認された。
【００４３】
これに対して、本実施形態に係る太陽電池アレイ１は、Ｘ軸方向の振動に対する固有周期が０．１３秒となり、Ｙ軸方向の振動に対する固有周期が０．０７秒であった。このように、本実施形態では、第１補強部材２５１を設けたことにより、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の剛性を高めて太陽電池アレイ１の固有周期を高められることを確認できた。また、過去の地震から想定される強震動の震動周期の下限値である０．２秒に対して、本実施形態の太陽電池アレイ１の固有周期は０．１３秒であった。そのため、本実施形態では、太陽電池アレイの固有周期が、強震動の震動周期の下限値を下回っていることによって、共振現象の発生を低減できることを確認した。
【００４４】
さらに、本実施形態における第１補強部材２５１は、図１（ｂ）および図４（ａ）に示すように、第１横レール部材２４１を介して第１接続部２５１よりも棟側の位置で第１縦レール部材２３１を支持している。これをモデル化して示すと図４（ｂ）に示すように、縦レール部材２３１の第１接続部３０１と第２連結部３２２との間のＬ１の部分が両持梁となる。なお、図４（ｂ）中の分布荷重Ｆは、積雪荷重を模式的に示したものである。
【００４５】
第１縦レール部材２３１の第１接続部３０１よりも棟側の部位が、第１補強部材２５１を設けたことによって、両持梁の構造となる。そのため、縦レール部材２３１の第１接続部３０１と第２連結部３２２との間の撓みを低減することができる。
【００４６】
これにより、図５（ａ）および図５（ｂ）に比較して示すように、太陽電池アレイ１を積雪量の多い地域に設置するときに、積雪が滑り落ちやすくなるように太陽電池モジュール２の傾斜を大きく設定した場合であっても、第１支持部材２２１を軒側へ移動できることから第１支持部材２２１の長さを短くすることができるため、使用材料を低減することができる。その結果、本実施形態では、少ない部材点数であっても地震に対する強度を高めることができる。
【００４７】
（第２実施形態）
本実施形態に係る太陽電池アレイ１は、図６に示すように、第１支持部材２２１と第２支持部材２２２との間に架設される第２補強部材２５２を有する点で、第１実施形態と異なる。本実施形態では、第２補強部材２５２を設けることによって、太陽電池アレイ１の剛性をより高めることができる。また、本実施形態において、図６に示すように、第２補強部材２５２は、第１支持部材２２１の第１連結部３２１と、該第１連結部３２１よりも−Ｚ方向側に位置しており、第２支持部材２２２の設置面３近傍の第３連結部３２３との間に架設されるように設置してもよい。
【００４８】
このような実施形態では、図７に示すように、第２補強部材２５２、第１支持部材２２１および設置面３により形成される三角形の頂点上に、第１補強部材２５１、第１支持部材２２１および第１横レール部材２４１から形成される三角形が、その頂点同士を接する形で配置されるようになる。これにより、太陽電池アレイ１がＸ軸方向へ加振されたときに、第１支持部材２２１の第２連結部３２２よりも下側に生じる撓みを低減することができる。その結果、剛性を効率良く高めることができる。なお、第２補強部材２５２は、第１連結部３２１と完全に同一の位置で第１支持部材２２１と接続されていなくてもよい。例えば、第１補強部材２５１と第２補強部材２５２とが近接していればよい。
【００４９】
（第３実施形態）
本実施形態に係る太陽電池アレイ１は、図８に示すように、第３支持部材２２３と第２
横レール部材２４２との間に架設される第３補強部材２５３ａ、および第４支持部材２２４と第２横レール部材２４２との間に架設される第３補強部材２５３ｂを有する点で第１実施形態および第２実施形態と異なる。本実施形態において、第１縦レール部材２３１の軒側の端部は、第３接続部３０３よりも軒側へ突出している。また、第２縦レール部材２３２の軒側の端部は、第４接続部３０４よりも軒側に突出している。また、第２横レール部材２４２は、第３接続部３０３および第４接続部３０４よりも軒側の位置で、第１縦レール部材２３１および第２縦レール部材２３２と交差するように配置されている。なお、第１縦レール部材２３１と第２横レール部材２４２とが交差して接続されている部位を第３交差部３１３、第２縦レール部材２３２と第２横レール部材２４２とが交差して接続されている部位を第４交差部３１４とする。
【００５０】
第３補強部材２５３ａの一端部は、第３支持部材２２３の中央よりも＋Ｚ方向に位置する第４連結部３２４で第３支持部材２２３と連結されている。また、第３補強部材２５３ａの他端部は、第２横レール部材２４２の第５連結部３２５で連結されている。また、第３補強部材２５３ｂの一端部は、第４支持部材２２４の中央よりも＋Ｚ方向に位置する第６連結部３２６で第４支持部材２２４と連結されている。また、第３補強部材２５３ｂの他端部は、第２横レール部材２４２の第７連結部３２７で連結されている。
【００５１】
このように、本実施形態では、第３補強部材２５３ａおよび第３補強部材２５３ｂを設けることによって、太陽電池アレイ１の剛性をより高めて固有周期を低減することができる。さらに、第４連結部３２４が第３支持部材２２３の中央部よりも＋Ｚ方向に位置し、第６連結部３２６が第４支持部材２２４の中央部よりも＋Ｚ方向に位置しており設置面３から離間していることから、太陽電池アレイ１の軒側から落雪した雪が、第３補強部材２５３ａおよび第３補強部材２５３ｂに積もりにくくなる。これにより、雪山と太陽電池アレイ１の軒側とが雪庇のようにつながり、太陽電池アレイ１がこの雪山の大きな荷重で引っ張られることによって生じ得る変形を低減できる。なお、本実施形態では、第３補強部材２５３ａおよび第３補強部材２５３ｂを設けているが、少なくとも一方の第３補強部材を設けた態様であってもよい。
【００５２】
以上、本発明の実施形態を例示したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限り任意のものとすることができることは言うまでもない。例えば補強部材２５以外の筋交いと併用してもよく、例えば第１支持部材２２１と第３支持部材２２３を連結する筋交いと併用してもよい。また、本発明は上述した実施形態の種々の組合せを含むものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００５３】
１：太陽電池アレイ
２：太陽電池モジュール
３：設置面
１１：透光性基板
１２：太陽電池素子
１３：充填材
１４：裏面保護部材
１５：太陽電池パネル
１５ａ：受光面
１５ｂ：非受光面
１６：フレーム部材
２１：基礎
２２：支持部材
２２１：第１支持部材
２２２：第２支持部材
２２３：第３支持部材
２２４：第４支持部材
２３：縦レール部材 
２３１：第１縦レール部材
２３２：第２縦レール部材
２４：横レール部材
２４１：第１横レール部材
２４２：第２横レール部材
２４３：第３横レール部材
２５１：第１補強部材
２５２：第２補強部材
２５３ａ、２５３ｂ：第３補強部材
３０：接続部
３０１：第１接続部
３０２：第２接続部
３０３：第３接続部
３０４：第４接続部
３１：交差部
３１１：第１交差部
３１２：第２交差部
３１３：第３交差部
３１４：第４交差部
３２：連結部
３２１：第１連結部
３２２：第２連結部
３２３：第３連結部
３２４：第４連結部
３２５：第５連結部
３２６：第６連結部
３２７：第７連結部
【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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