(57)【要約】      （修正有）【課題】設置後の架台の保守・点検が容易であり、架台の下部空間を有効に活用することが可能な太陽光発電モジュール設置用架台、及びその基礎構造を提供する。【解決手段】太陽光発電モジュールを所定の傾斜角度となるように支持する架台１０であって、架台１０はトラス状構造材によって形成されている。トラス状構造材は柱材１０Ａ、１０Ａ´、斜材１１、水平材を備えて構成され、トラス状構造材における前後の前側柱材１０Ａ並びに後側柱材１０Ａ´は架台基礎に接続されており、これらの前側柱材１０Ａ並びに後側柱材１０Ａ´との間に形成されるモジュール１２の下方のうち２．２ｍ以下となる部分につき、柱材を連結する梁材を設けない構造とし、モジュール下部空間を移動用、作業用又は資材の保管用等の空間として利用するようにしている。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基礎柱状部を有する基礎躯体によって支持され、太陽光発電モジュールを所定の傾斜角度となるように支持する架台であって、
前記架台はトラス状構造材によって形成されているとともに、該トラス状構造材は柱材、斜材、水平材を備えて構成され、該トラス状構造材における前後の前側柱材並びに後側柱材は基礎躯体に接続されており、これらの前側柱材並びに後側柱材との間を連結する梁材は地上高さ２．２ｍ以下となる部分には設置しない構造とし、そのモジュール下部空間を移動用、作業用又は資材の保管用等の空間として利用するようにしたことを特徴とする太陽光発電モジュール設置用架台。
【請求項２】
前記トラス状構造材における隣接する前記前側柱材との間、並びに、後側柱材との間の径間は、４ｍ〜６ｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電モジュール設置用架台。
【請求項３】
前記トラス状構造材が接続支持される前記基礎躯体は、分割された基礎柱状部及び基礎底版を備え、
該基礎柱状部は柱体を有し、その下端に該柱体よりも平面積の大きな柱体部底面が設けられているとともに、前記基礎底版の中央部に該柱体が挿通可能な挿通孔が設けられ、
該基礎柱状部及び基礎底版を土中に埋設する場合に、前記柱体に対し、前記基礎底版を、その挿通孔から嵌め合わせるように上方から設置し、前記柱体部底面上に該基礎底版が載置して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造。
【請求項４】
前記基礎躯体に鉤状固定部材を取り付け、引揚力に対する耐抗力を付加したことを特徴とする請求項１、請求項２、請求項１及び３、又は請求項２及び３のうち、いずれかに記載の太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、太陽光発電モジュール設置用架台、及びその基礎構造に係わり、特に屋外に太陽電池パネルなどの太陽光発電装置を設置する際に利用可能な設置用架台、及び設置用架台の基礎構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近時、電気エネルギー源の多様化が模索されているが、特に太陽光発電は無尽蔵で環境への負荷が少ないという長所を有し、大規模なメガソーラー級（１０００ｋＷ級）の太陽光発電施設も建設されるようになっているが、問題となるのは如何に設置コストを低減させるかということである。
特に、大規模太陽光発電施設の設置に要するコストは、太陽光モジュール、直流・交流変換器、及びモジュール本体を支持する設置用架台及び架台基礎などである。
【０００３】
このうち、太陽光モジュールの設置コストは、海外市場における量産効果なども相まって、その製造コストは低減しているが、特に積雪地域ではモジュール設置架台のコストは、当該モジュールコストの６０％前後と、かなりのウエイトを占めるようになっている。これに伴って、太陽光発電施設の設置のローコスト化を図るには、架台と架台基礎の設置コストを低減することが必須となる。このため、設置用架台及び基礎構造のコスト低減には、様々な努力が払われているが、設置箇所は屋外であり、架台及び基礎にはモジュール本体の重量、架台自体の重量の他、台風などの風力及び地震力に対しても十分な耐久力並びに強度が要求される。
【０００４】
従来における設置用架台として、実用新案登録第３１７６８５９号公報（特許文献１）記載の考案が公知である。同公報記載の考案は、地中内部に挿入される太陽光モジュール設置用の支柱であって、当該支柱には複数のストッパ部材が設けられ、このストッパ部材は円錐台形状に構成されている。この考案では、風荷重のうち、太陽光モジュールに対し揚力が発生するような風が吹いた場合には、ストッパ部材によって抵抗が生じることから、地中より支柱が抜けるのを防止することが可能であるとともに、同時に設置工事の迅速化、コストの低減を図ることができるとされている。
【０００５】
また、特開２０１１−９１１６６号公報記載の太陽光発電アレイ架台は、架台の支柱に取り付けられた斜材を利用することにより、太陽電池パネルの下面との間に通風スリットを形成するとともに気流制御板を設け、この気流制御板によって風力を通風スリットへ導き、気流制御板に生じる下方への分力によって太陽電池パネルに生じる揚力を軽減するように構成されている。同発明によれば、架台基礎に生じる揚力を下方への分力とすることができることから、風圧による架台の吹き上がりを防止することを可能とし、同時に架台重量の軽減、基礎工事の簡素化を達成し得るとされている。
【０００６】
さらに、太陽光発電モジュール設置用架台では、発電モジュールの重量並びに架台重量に比較し、水平荷重となる発電モジュールへの風圧荷重は垂直荷重の１０倍程度となる。そのため、架台基礎は、地耐力に対する耐圧荷重よりも風圧荷重による架台の転倒モーメントによる架台の風上側引揚力が基礎形状に対して支配的となることから、この点を配慮した基礎構造が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実用新案登録第３１７６８５９号公報
【特許文献２】特開２０１１−９１１６６号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前述した特許文献１記載の考案は、比較的軽量な太陽光発電モジュールに適しており、メガソーラー級の大規模太陽光発電施設のような大掛かりな施設には不向きであった。また、特許文献２記載の太陽光発電アレイ架台は、架台重量の軽減には繋がるが、架台下部と地表面との間に気流制御板を設置しているため、架台自体の構造が複雑で、架台下部の点検や保守時の作業性を悪化させるという課題がある。
【０００９】
一方、太陽光集光装置用設置用架台は、架台の径間が大きくなると、架台全体の重量は増加することから太陽光発電モジュールのｋＷ当たりのコストは上昇するが、架台を支持する基礎工事に要する工数を減らすことができ、結果的に工事全体の施工コストを低減することが可能である。つまり、架台のコストと、基礎の設置コストは、基礎径間の間隔に対して二律背反の関係にある。従って、太陽光発電施設のコストパフォーマンスを向上させるには、架台の大きさと、架台の基礎径間とを如何に最適化するかが問題となる。
【００１０】
特に、メガソーラー級の施設では、架台の総延長は１０００〜１５００ｍ／１０００ｋＷにも達することから、架台下部における配線の点検作業、雑草の除去作業など、維持管理が容易な構造であることが望ましい。さらに、現場にてコンクリートを打設する基礎工事は、型枠の設置など施工時間、作業手間の増大を招き、結果的にコストの上昇をもたらすという課題がある。
【００１１】
本考案は前述の諸事情に対処するために提案されたものであって、設置後の架台の保守・点検が容易であり、架台の下方空間を有効に活用することが可能な太陽光発電モジュール設置用架台を提供することを目的とする。
また、太陽光発電モジュール設置用架台を施工するに際し、基礎工事を迅速且つ容易に行うことが可能であり、現場での作業効率に優れているとともに、風圧荷重に対し十分な耐力を備える太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造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】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１記載の考案は、基礎柱状部を有する基礎躯体によって支持され、太陽光発電モジュールを所定の傾斜角度となるように支持する架台であって、前記架台はトラス状構造材によって形成されているとともに、該トラス状構造材は柱材、斜材、水平材を備えて構成され、該トラス状構造材における前後の前側柱材並びに後側柱材は基礎躯体に接続されており、これらの前側柱材並びに後側柱材との間を連結する梁材は地上高さ２．２ｍ以下となる部分には設置しない構造とし、そのモジュール下部空間を移動用、作業用又は資材の保管用等の空間として利用するようにしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の考案は、上記１項において、前記トラス状構造材における隣接する前記前側柱材との間、並びに、後側柱材との間の径間は、４ｍ〜６ｍの範囲内であることを特徴とする。
【００１４】
請求項３記載の考案は、上記１項又は２項において、前記トラス状構造材が接続支持される前記基礎躯体は、分割された基礎柱状部及び基礎底版を備え、該基礎柱状部は柱体を有し、その下端に該柱体よりも平面積の大きな柱体部底面が設けられているとともに、前記基礎底版の中央部に該柱体が挿通可能な挿通孔が設けられ、該基礎柱状部及び基礎底版を土中に埋設する場合に、前記柱体に対し、前記基礎底版を、その挿通孔から嵌め合わせるように上方から設置し、前記柱体部底面上に該基礎底版が載置して構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４記載の考案は、上記１項、上記２項、上記１項及び３項、又は上記２項及び３項のうち、いずれかにおいて、前記基礎躯体に鉤状固定部材を取り付け、引揚力に対する耐抗力を付加したことを特徴とする。
【考案の効果】
【００１６】
上述のように、各請求項記載の考案によれば、太陽光発電モジュール架台の下部における保守・点検作業が容易になる。また、設置現場における基礎工事が最小限で済むことから、施工時間の短縮、作業工数の低減を図ることが可能となり、太陽光発電施設の建設コストの低減に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本考案の一実施形態に係る太陽光発電モジュール設置用架台の概略を示す側面図である。
【図２】同じく、本考案の一実施形態に係る太陽光発電モジュール設置用架台を前側から視た正面図である。
【図３】同じく、本考案の一実施形態に係る太陽光発電モジュール設置用架台を後側から視た背面図である。
【図４】同じく、本考案の一実施形態に係る太陽光発電モジュール設置用架台の架台径間と、ｋｗ当たりの架台・基礎工事費との関係を示すグラフである。
【図５】同じく、本考案に係る太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造の実施形態を示す説明図である。
【図６】同じく、一実施形態に係る太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造の主要構成部材である基礎底版を示した図である。
【図７−１】本考案に係る太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造の他の実施形態を示し、基礎柱状部に鉤状固定部材としての支線アンカーを付属させた場合の基礎構造を示す断面説明図である。
【図７−２】同じく、本考案の太陽光発電モジュール設置用架台を支持する基礎構造の他の実施形態を示し、図７−１に示される鉤状部材を利用して設置した基礎構造を有する太陽光モジュール設置用架台を示した側面図である。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本考案に係る太陽光発電モジュール設置用架台、及びその基礎構造について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は本考案の一実施形態に係る太陽光発電モジュール設置用架台の概略を示す側面図、図２は太陽光発電モジュール設置用架台１０を前側から視た正面図、図３は太陽光発電モジュール設置用架台１０を背面側から視た背面図である。
図１〜図３に示されるように、設置用架台（亜鉛メッキ鉄鋼架台）１０は、柱材１０Ａ、正面斜材１０Ｂ、背面斜材１０Ｃ，正面水平材１０Ｄ、背面水平材１０Ｅを備えるトラス状構造材（Ｋ型トラス）を組み合わせることによって構成されている。
【００２０】
積雪地域では、太陽光発電モジュール１２の最低地上高Ｌ1は１．０ｍ程度以上、又、太陽光発電モジュール１２は自然落雪を考慮し、傾斜角３０〜４０度とすることが好ましい。モジュール設置用架台１０は、前側柱材１０Ａ、並びに後側柱材１０Ａ´は、後述する架台基礎に接続されて設置されている。
【００２１】
図１に示されるように、前側柱材１０Ａ、並びに後側柱材１０Ａ´との間におけるモジュール１２の下方には、斜材１１によって囲われた三角形状のモジュール下部空間１４が形成され、その地上高寸法Ｌ２以下の部分、つまり前側柱材１０Ａ、後側柱材１０Ａ´との間に梁材となる水平材を連結しないように構成している。
これによって、モジュール下部空間１４を発電設備の保守・点検作業用の空間として利用することができる。また、このモジュール下部空間１４は、作業者が立姿勢で歩行したり、除草作業に使用する小型作業車用の移動空間として、或いは資材保管用の空間として利用することができるようになっている。
【００２２】
太陽光発電モジュール設置用架台１０及び基礎工事費の設備費用が最小となるための最適径間について検討を行った。図４は架台径間と、ｋｗ当たりの架台・基礎工事費との関係を示すグラフである。図４のグラフに示されるように、設置用架台１０は、架台を支える基礎径間が拡がるほど架台の重量が増加（材料費増）してコスト増につながる。また、架台の基礎工事費も、基礎径間が短くなるに従って増加する。
以上のことから、架台・基礎工事に要するトータルコストは、基礎径間を最適化することで費用対効果を高めることができる。検討の結果、地上設置型の太陽光発電モジュール１０の隣接する前側柱材との間、並びに、後側柱材との間の径間Ｌ３を、４ｍ〜８ｍの範囲内、より好ましくは５ｍ〜６ｍの範囲内とすることが経済的である。
【００２３】
次いで、本考案に係る太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造について説明する。
図５は地中に埋設された設置用架台の基礎構造を示す説明図である。図５の実施形態における基礎構造の主要部をなす基礎躯体Ｘは、コンクリート製の基礎柱状部２０と、基礎底版部３０とを備えて構成され、基礎躯体Ｘは予め工場にて製作された、いわゆるプレハブ化された部材であり、太陽光発電モジュールの設置現場へ搬入して据付作業を行うようになっている。基礎柱状部２０は矩形平面に形成された柱体２１を有し、その上部に太陽光発電モジュール設置用架台を固定するアンカーボルト２２が設けられている。その下部には柱体部底面（フーチング）２４が設けられ、柱体部底面２４は、転圧された敷石等からなる基礎土壌２６の上に据え付けられている。
【００２４】
太陽光発電モジュール設置用架台の風圧荷重は建築基準法に準拠して定められるが、発電モジュールの仰角が３０度以上となった場合、風圧荷重は地震荷重よりも大きくなり、基礎躯体Ｘへの引揚力が基礎の地耐力を上回ることがある。つまり、モジュール重量、架台重量を合わせた垂直荷重に比較し、水平荷重となるモジュールへの風圧荷重は垂直荷重の１０倍程度となる場合がある。そのため、架台基礎は、地耐力に対する耐圧荷重よりも、風圧荷重による架台の転倒モーメントによって生じる風上側引揚力が、基礎形状に対して支配的になる。
【００２５】
基礎構造をプレハブ化するには、基礎を設置する場所の土壌重量の他、柱体部底面２４の大きさ（基礎底面幅）並びに基礎の深さが問題となるが、プレハブ基礎の場合、できるだけ軽量化することが運搬・据付作業上、望ましい。しかし、軽量化した場合、風の強さや土壌の性質等の制約により、場所によっては十分な強度が確保できない場合がある。つまり、架台基礎をプレハブ化すると、柱体部底面２４における基礎底面幅（フーチング幅）、及び基礎深さを任意に選択することが困難となり、一定の制約の下で両者を選択しなければならない。そこで、本実施形態では基礎躯体Ｘを基礎柱状部２０の他、基礎底版３０を用いて、両者を適切に組み合わせることにより、基礎幅と基礎深さ選択の自由度を得るようにしている。
【００２６】
図６は基礎底版３０を示した図であり、同図に示されるように、基礎底版３０は、柱体部底面２４の表面積よりも大きく形成されているとともに所定の厚みを有するコンクリート製であり、その中央部に柱体２１を嵌め合わせて挿通可能な挿通孔３２が穿設されている。図５に示されるように、柱体２１に嵌め合わされた基礎底版３０は、柱体部底面２４上に載置されるとともに、挿通孔３２の周囲にモルタルを注入することにより、柱状部底面２４に対して固定され、地震等によるズレを防止するようになっている。
【００２７】
基礎柱状部２０及び基礎底版部３０の具体的な寸法としては、図５及び６で示される場合、基礎柱状部２０の地中に埋設されている部分の縦寸法が１２００ｍｍ、柱体部底面２４の厚みが１００ｍｍ、基礎底面幅（フーチング幅）が５００ｍｍ、基礎底版３０の厚みが１００ｍｍ、幅が１０００ｍｍである。これらの図に示される基礎躯体Ｘは、基礎径間を５〜６ｍとした場合に適している。
なお、本実施形態では、基礎柱状部２０及び基礎底版部３０の平面形状は矩形平面としたが、これに限らず、円形平面等とすることも可能である。
【００２８】
このように、本実施形態に係る設置用架台の基礎構造によれば、柱体部底面２４上に基礎底版３０を載置しているので、基礎躯体Ｘ全体の重量を増加させることができるとともに、転倒モーメントの値を大きくすることが可能となる。即ち、図４に示されるように、基礎柱状部２０の設置後、基礎の引揚反力が不足する場合は、基礎底版３０を柱体２１の上部から挿入することにより、基礎底版３０及び柱体部底面２４上の載荷土壌重量を増加させることができる。このため、設置箇所の土壌特性（安息角θ、単位重量ρ（ｔ／ｍ３））を勘案して、基礎底版３０を設置するか、否かを選択することが可能となり、架台基礎のプレハブ化に際しての自由度が向上する。
【００２９】
また、大きさや重量の異なる基礎柱状部２０、基礎底版部３０を、プレハブ化して予め準備しておけば、設置条件の異なる設置現場へ搬入して据付作業を行うことができるので、現場での作業工数を削減することが可能となり、太陽光発電モジュールを設置する際の基礎工事の低コスト化を図ることができる。
【００３０】
図７−１は、基礎柱状部に鉤状固定部材としての支線アンカーを付属させ、基礎へ作用する引揚力に対し、耐抗力を付加する場合の基礎構造を示す断面説明図、図７−２は図７−１の鉤状部材を利用して設置した基礎構造を有する太陽光モジュール設置用架台を示した側面図である。
図７−１，７−２に示されるように、本実施形態における基礎構造では、基礎柱状部２０に鉤状部材として、支線アンカー４０を配設して耐抗力を付加したものである。支線アンカー４０は、地中に打ち込まれる抵抗板体４１と、安定板体４２と、ロッド４４等とを具備し、ロッド４４は、基礎柱状部２０と直接、若しくは図示しないワイヤを介して接続されている。
【００３１】
支線アンカー４０は強風や積雪等から電柱の傾斜や倒壊を防止するために利用されているもので、抵抗板体４１及び安定板体４２を地中に打込むことにより、風力等の影響で基礎躯体Ｘに作用する引揚力に対し、その耐抗力を大幅に増大させることができる。また、前述した基礎底版３０を基礎躯体Ｘに設置した場合は、更なる耐抗力の増大を図ることが可能である。図７−２に示されるように、支線アンカー４０は一つの基礎躯体Ｘに対し、一つずつ設置されているが、地盤の状況や設置場所の条件に応じて数を増加させることも可能である。
【００３２】
以上説明したように、本実施形態の太陽光発電モジュール設置用架台によれば、モジュール下部空間を移動用若しくは作業用、資材の保管用等の空間として利用することが可能となり、設置箇所の土地を有効に利用することができる。
また、本実施形態の太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造によれば、基礎工事に要する施工コストを低減することが可能であり、大規模太陽光発電施設の建設費用を削減することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本考案によれば、モジュール下部空間の広さ並びに高さを十分に確保しているので、設置後の架台の保守・点検が容易であるとともに、架台の下方空間を有効に活用することができる。また、太陽光発電モジュール設置用架台を施工するに際し、基礎部分をプレハブ化することが可能であり、施工現場での作業効率に優れ、風圧荷重に対しても十分な耐力を備え、施工コスト、施工時間の低減に寄与する。
【符号の説明】
【００３４】
１０                          太陽光発電モジュール設置用架台
１０Ａ  １０Ａ´              柱材（前側柱材、後側柱材）
１０Ｂ                        側面斜材
１０Ｃ                        正面斜材
１０Ｃ´                      背面斜材
１１                          斜材
１２                          太陽光発電モジュール
Ｘ                            基礎躯体
２０                          基礎柱状部
２１                          柱体
２２                          アンカーボルト
２４                          柱体部底面
２６                          基礎土壌
３０                          基礎底版
３２                          挿通孔
４０                          支線アンカー
４１                          抵抗板体
４２                          安定板体
４４                          ロッド
【図１】
0003186319.tif 000003
【図２】
0003186319.tif 000004
【図３】
0003186319.tif 000005
【図４】
0003186319.tif 000006
【図５】
0003186319.tif 000007
【図６】
0003186319.tif 000008
【図７−１】
0003186319.tif 000009
【図７−２】
0003186319.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月31日(2013.7.31)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
基礎柱状部を有する基礎躯体によって支持され、太陽光発電モジュールを所定の傾斜角度となるように支持する架台であって、
前記架台はトラス状構造材によって形成されているとともに、該トラス状構造材は柱材、斜材、水平材を備えて構成され、該トラス状構造材における前後の前側柱材並びに後側柱材は基礎躯体に接続されており、これらの前側柱材並びに後側柱材との間を連結する梁材は地上高さ２．２ｍ以下となる部分には設置しない構造とし、そのモジュール下部空間を移動用、作業用又は資材の保管用等の空間として利用するようにしたことを特徴とする太陽光発電モジュール設置用架台。
【請求項２】
前記トラス状構造材における隣接する前記前側柱材との間、並びに、後側柱材との間の径間は、４ｍ〜６ｍの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電モジュール設置用架台。
【請求項３】
前記トラス状構造材が接続支持される前記基礎躯体は、分割された基礎柱状部及び基礎底版を備え、
該基礎柱状部は柱体を有し、その下端に該柱体よりも平面積の大きな柱体部底面が設けられているとともに、前記基礎底版の中央部に該柱体が挿通可能な挿通孔が設けられ、
該基礎柱状部及び基礎底版を土中に埋設する場合に、前記柱体に対し、前記基礎底版を、その挿通孔から嵌め合わせるように上方から設置し、前記柱体部底面上に該基礎底版が載置して構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造。
【請求項４】
前記基礎躯体に鉤状固定部材を取り付け、引揚力に対する耐抗力を付加したことを特徴とする請求項１〜３のうち、いずれか１項に記載の太陽光発電モジュール設置用架台の基礎構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
請求項４記載の考案は、上記１項〜３項のうち、いずれか１項において、前記基礎躯体に鉤状固定部材を取り付け、引揚力に対する耐抗力を付加したことを特徴とする。