(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形板状に形成された太陽光発電モジュールを、異なる二点間に張設された引張材の材軸と板面がほぼ平行になるように該引張材に配置した太陽光発電モジュールの設置構造において、
前記太陽光発電モジュールがその下面近傍を支点位置として摺動自在に前記引張材に支持されるように構成するとともに、前記太陽光発電モジュールを含めた重心位置が前記支点位置よりも低くなるように該太陽光発電モジュールから錘を吊持し、
前記太陽光発電モジュールを、前記引張材の材軸廻りに回動自在となるように該引張材に取り付けてなり、
前記太陽光発電モジュールが、それに作用する風のうち、前記引張材の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分によって該引張材の材軸直交方向に沿って摺動移動して前記支点位置が前記風荷重成分の風上側にシフトするとともに、該シフトによって、前記太陽光発電モジュールの板面に風荷重が作用する面積が、前記支点位置から風上側の範囲よりも該支点位置から風下側の範囲で大きくなって前記板面が風の向きと平行に近くなる方向に前記太陽光発電モジュールが前記支点位置廻りに回転するようになっていることを特徴とする太陽光発電モジュールの設置構造。
【請求項２】
前記引張材がその材軸直交方向に沿って摺動自在に当接する摺動面が形成された摺動部を前記太陽光発電モジュールの下面に設置して該摺動面と前記引張材との当接位置を前記支点位置とするとともに、前記摺動面を、前記重心位置までの距離が該摺動面の中央近傍で最大となるように前記引張材の材軸に直交する横断面で下方を向いた凹状に形成した請求項１記載の太陽光発電モジュールの設置構造。
【請求項３】
前記引張材をスリーブに挿通するとともに該スリーブを前記引張材に固定し、前記スリーブがその材軸直交方向に沿って摺動自在に当接する摺動面が形成された摺動部を前記太陽光発電モジュールの下面に設置して該摺動面と前記スリーブとの当接位置を前記支点位置とするとともに、前記摺動面を、前記重心位置までの距離が該摺動面の中央近傍で最大となるように前記スリーブの材軸に直交する横断面で下方を向いた凹状に形成した請求項１記載の太陽光発電モジュールの設置構造。
【請求項４】
前記摺動面の下方が閉じた空間となるように、前記摺動部に脱落防止板を着脱自在に取り付けた請求項２又は請求項３記載の太陽光発電モジュールの設置構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、異なる二点間に張設された引張材に太陽光発電モジュールを設置する場合に適用される太陽光発電モジュールの設置構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料や原子力に代わる代替エネルギーとして、バイオマス、風力発電、地熱発電、燃料電池、太陽熱発電などが開発されているが、太陽光発電は、エネルギー密度が低い等の観点で火力発電や原子力発電に及ばないものの、設置場所の制約が少なく、電力が必要とされる場所に簡易に設置することができるという優位性を持つ。
【０００３】
太陽光発電設備は、太陽光を電力に変換する太陽光発電モジュール、該太陽光発電モジュールからの直流電力を交流に変換するパワーコンディショナーなどの機器で構成されるが、最近では、パワーコンディショナーに代えて、太陽光発電モジュールごとにマイクロインバータと呼ばれる交流変換装置を取り付けるケースも増えてきており、設置場所のさらなる拡大及びそれに伴う導入促進が期待されている。
【０００４】
ここで、太陽光発電モジュールは、架台を介してビルの屋上や地盤面などに設置されるが、架台を設計製作するにあたっては、太陽光発電モジュールの自重をはじめ、風荷重などを考慮してその材質や断面寸法等が決定される。
【０００５】
一方、太陽光発電モジュールを地面やビルの屋上ではなく、支柱間に架け渡されたケーブルに取り付けて該ケーブルに吊持させる提案もなされている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１５−３７１６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
太陽光発電モジュールを上述したようにケーブルに吊持させる形式で設置した場合、従来のように地面やビルの屋上を設置面として確保する必要がないので、スペース利用の観点では有利となる反面、風荷重による太陽光発電モジュールの損傷あるいはケーブルの破断といった事態が起きないよう対策を講じなければならない。
【０００８】
しかしながら、従来においては、十分な風対策が講じられているとは言えず、風によって太陽光発電モジュールが損傷し、あるいは太陽光発電モジュールを吊持するケーブルやワイヤーが破断するといった事態の発生が懸念されていた。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、風に対する安全性や強度を十分に高めることが可能な太陽光発電モジュールの設置構造を提供することを目的とする。
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明に係る太陽光発電モジュールの設置構造は請求項１に記載したように、矩形板状に形成された太陽光発電モジュールを、異なる二点間に張設された引張材の材軸と板面がほぼ平行になるように該引張材に配置した太陽光発電モジュールの設置構造において、
前記太陽光発電モジュールがその下面近傍を支点位置として摺動自在に前記引張材に支持されるように構成するとともに、前記太陽光発電モジュールを含めた重心位置が前記支点位置よりも低くなるように該太陽光発電モジュールから錘を吊持し、
前記太陽光発電モジュールを、前記引張材の材軸廻りに回動自在となるように該引張材に取り付けてなり、
前記太陽光発電モジュールが、それに作用する風のうち、前記引張材の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分によって該引張材の材軸直交方向に沿って摺動移動して前記支点位置が前記風荷重成分の風上側にシフトするとともに、該シフトによって、前記太陽光発電モジュールの板面に風荷重が作用する面積が、前記支点位置から風上側の範囲よりも該支点位置から風下側の範囲で大きくなって前記板面が風の向きと平行に近くなる方向に前記太陽光発電モジュールが前記支点位置廻りに回転するようになっているものである。
【００１１】
また、本発明に係る太陽光発電モジュールの設置構造は、前記引張材がその材軸直交方向に沿って摺動自在に当接する摺動面が形成された摺動部を前記太陽光発電モジュールの下面に設置して該摺動面と前記引張材との当接位置を前記支点位置とするとともに、前記摺動面を、前記重心位置までの距離が該摺動面の中央近傍で最大となるように前記引張材の材軸に直交する横断面で下方を向いた凹状に形成したものである。
また、本発明に係る太陽光発電モジュールの設置構造は、前記引張材をスリーブに挿通するとともに該スリーブを前記引張材に固定し、前記スリーブがその材軸直交方向に沿って摺動自在に当接する摺動面が形成された摺動部を前記太陽光発電モジュールの下面に設置して該摺動面と前記スリーブとの当接位置を前記支点位置とするとともに、前記摺動面を、前記重心位置までの距離が該摺動面の中央近傍で最大となるように前記スリーブの材軸に直交する横断面で下方を向いた凹状に形成したものである。
また、本発明に係る太陽光発電モジュールの設置構造は、前記摺動面の下方が閉じた空間となるように、前記摺動部に脱落防止板を着脱自在に取り付けたものである。
【００１２】
本発明に係る太陽光発電モジュールの設置構造においては、矩形板状に形成された太陽光発電モジュールを引張材に配置するにあたり、太陽光発電モジュールがその下面近傍を支点位置として引張材で支持されるように構成するとともに、太陽光発電モジュールを含めた重心位置が上述の支点位置よりも低くなるように該太陽光発電モジュールから錘を吊持する一方、太陽光発電モジュールを、引張材の材軸廻りに回動自在となるようにかつ該太陽光発電モジュールに作用する風のうち、引張材の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分に対し、該引張材の材軸直交方向に沿って移動して上述の支点位置が風上側にシフトするように、該引張材に取り付けてある。
【００１３】
このようにすると、無風時においては、太陽光発電モジュールから吊持された錘の作用により、太陽光発電モジュールは、引張材の材軸廻りに対して所定の角度位置でバランスし、その状態で姿勢を保持する。
【００１４】
一方、一定の風が吹いて引張材の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分が太陽光発電モジュールに作用すると、該太陽光発電モジュールは、引張材の材軸直交方向に沿って移動し、その支点位置が上述した風荷重成分の風上側にシフトするとともに、それに伴い、太陽光発電モジュールの板面に風荷重が作用する面積は、支点位置から風下側の方が、風上側よりも大きくなる。
【００１５】
そのため、太陽光発電モジュールは、その板面が風の向きと平行に近くなるように支点位置廻りに回転する。
【００１６】
したがって、太陽光発電モジュールに作用する風荷重が低減するとともに、それに伴って引張材に生ずる引張力も減少し、かくして風荷重に対する太陽光発電モジュールや引張材の設計条件が緩和され、太陽光発電モジュールの設置コストを大幅に引き下げることが可能となる。
【００１７】
太陽光発電モジュールは、太陽電池パネル、太陽電池モジュールとも呼ばれているものであって、市販のものを適宜採用することが可能であり、矩形板状をなすものが典型例となる。
【００１８】
引張材は、ケーブル、ワイヤー等で呼称される部材を包摂する。また、引張材は、任意の材料で構成することが可能であって、例えばＰＣ鋼線やＰＣ鋼より線で構成することができる。なお、引張材の張設方向は、必ずしも水平である必要はないし、二点間でたわみが形成された状態でもかまわない。
【００１９】
なお、引張材は、支点位置でスリーブに挿通することにより、該引張材の周面を摺動動作による摩耗から保護することができるが、その場合のスリーブについても、引張材の付属物としてその概念に包摂されるものとする。
【００２０】
引張材が張設される二点をどのように形成するかは任意であり、例えば、互いに離隔配置された２つの塔状構造物の各頂点とすることができるし、川や谷を挟む２つの山の山頂あるいは山腹とすることも可能である。
【００２１】
錘は、重力バランサーとして機能するものであって、太陽光発電モジュールを含めた重心位置が引張材による該太陽光発電モジュールの支点位置よりも低くなるように太陽光発電モジュールに設置される限り、具体的な構成は任意であるが、風の影響をできるだけ受けずなおかつ姿勢安定性の高い構成とするのが望ましく、例えば質量密度の高い金属材料で形成し、トラス材を介して太陽光発電モジュールの下方に吊持する構成を採用することができる。
【００２２】
太陽光発電モジュールを引張材に取り付けるにあたり、引張材の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分に対し、該材軸直交方向に沿って太陽光発電モジュールを移動させて支点位置を風上側にシフトさせる具体的構成は任意であり、例えば、太陽光発電モジュールの周縁のうち、引張材の材軸と直交する２つの縁部の下面に長溝が形成されたブラケットをそれぞれ垂設するとともに、該各長溝に引張材が挿通されるように太陽光発電モジュールを引張材に取り付けるようにすれば、太陽光発電モジュールを、長溝の長さを限度として引張材の材軸と直交方向に移動させることができる。
【００２３】
ここで、引張材がその材軸直交方向に沿って摺動自在に当接する摺動面が形成された摺動部を太陽光発電モジュールの下面に設置して該摺動面と引張材との当接位置を上述の支点位置とするとともに、摺動面を、重心位置までの距離が該摺動面の中央近傍で最大となるように、引張材の材軸に直交する横断面で下方を向いた凹状に形成した構成としたならば、風荷重によっていずれか一方に偏っていた太陽光発電モジュールの支点位置は、風が止んだ後、摺動面の中央近傍に戻るようになり、無風時における太陽光発電モジュールの姿勢は常に一定となる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態に係る太陽光発電モジュールの設置構造１を示した全体側面図。
【図２】太陽光発電モジュールの設置構造１を示した図であり、(a)は斜視図、(b)はケーブル３の材軸方向から見た側面図。
【図３】本実施形態に係る太陽光発電モジュールの設置構造１の作用を示した説明図。
【図４】変形例に係る太陽光発電モジュールの設置構造をケーブル３の材軸方向から見た側面図。
【図５】別の変形例に係る太陽光発電モジュールの設置構造をケーブル３の材軸方向から見た側面図。
【図６】さらに別の変形例に係る太陽光発電モジュールの設置構造をケーブル３の材軸方向から見た側面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明に係る太陽光発電モジュールの設置構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２６】
図１は、本実施形態に係る太陽光発電モジュールの設置構造１を示した全体側面図である。同図でわかるように、太陽光発電モジュールの設置構造１は、異なる二点間に立設された塔状構造物２，２の各頂部に引張材としてのケーブル３を張設してその両端をアンカー４，４を介して地盤５に定着するとともに、ケーブル３に沿って列状となるようにかつケーブル３の材軸と板面がほぼ平行になるように該ケーブルに太陽光発電モジュール６を複数配置して構成してある。
【００２７】
太陽光発電モジュール６は、塔状構造物２，２を例えば川や谷を挟む形で立設し、それらを跨ぐようにケーブル３を張設することで、川や谷の上方空間をそれらの設置スペースとして有効利用することが可能である。
【００２８】
太陽光発電モジュール６は、太陽光発電モジュールをはじめ、太陽電池パネル、太陽電池モジュール等の名称で市販されているものを適宜用いればよい。
【００２９】
ケーブル３は、複数の太陽光発電モジュール６を含む総重量にもよるが、例えばＰＣ鋼より線で構成することで、必要な引張強度を余裕をもって確保することが可能である。
【００３０】
太陽光発電モジュール６は図２に示す通り、全体が矩形板状をなし、その下面近傍が支点位置Ｒとしてケーブル３で支持されるように構成してあるとともに、該太陽光発電モジュールを含めた重心位置Ｇ（図中、黒丸で示す）が支点位置Ｒよりも低くなるように、その下方にトラス材８を介して錘９を吊持してあり、ケーブル３の材軸廻りに沿った所定の角度位置で太陽光発電モジュール６をバランスさせ、その姿勢を保持することができるようになっている。
【００３１】
錘９は、風の影響をできるだけ受けずなおかつ姿勢安定性の高い構成とするのが望ましく、例えば質量密度の高い金属材料で構成するのがよい。
【００３２】
太陽光発電モジュール６の下面には、ケーブル３の材軸に直交する横断面で下方を向いた凹状の摺動面２２が形成されてなる摺動部２１を垂設してあり、摺動面２２にケーブル３が当接してその位置が支点位置Ｒとなることにより、太陽光発電モジュール３がケーブル３の材軸廻りに回動自在な状態で該ケーブルに支持されるようになっているとともに、太陽光発電モジュール６に作用する風のうち、ケーブル３の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分に対し、ケーブル３がその材軸直交方向に沿って摺動面２２上を相対的に摺動することで、太陽光発電モジュール６がケーブル３の材軸直交方向に沿って移動して支点位置Ｒが風上側にシフトするようになっている。
【００３３】
また、摺動面２２は、該摺動面上の各点と重心位置Ｇまでの距離がその中央近傍で最大となるように形成してあり、上述した風荷重によっていずれかの側に偏った太陽光発電モジュール６の水平位置を、風が止んだ後、摺動面２２の中央近傍に戻すことができるようになっている。
【００３４】
本実施形態に係る太陽光発電モジュールの設置構造１においては、太陽光発電モジュール６をケーブル３に配置するにあたり、該太陽光発電モジュールがその下面近傍を支点位置Ｒとしてケーブル３で支持されるようにかつ該ケーブルの材軸廻りに回動自在となるように構成してあるとともに、太陽光発電モジュール６を含めた重心位置Ｇが支点位置Ｒよりも低くなるように該太陽光発電モジュールから錘９を吊持してあり、さらに、太陽光発電モジュール６に作用する風のうち、ケーブル３の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分に対し、該ケーブルの材軸直交方向に沿って太陽光発電モジュール６が移動して支点位置Ｒが風上側にシフトするようになっている。
【００３５】
このようにすると、無風時においては、太陽光発電モジュール６から吊持された錘９の作用により、太陽光発電モジュール６は、ケーブル３の材軸廻りに対して所定の角度位置でバランスし、その状態で姿勢を保持する（図２参照）。
【００３６】
一方、一定の風が吹いてケーブル３の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分が太陽光発電モジュール６に作用すると、該太陽光発電モジュールは図３(a)に示すように、ケーブル３の材軸直交方向に沿って同図では右側に移動し、支点位置Ｒは、風上側、同図では左側にシフトする。
【００３７】
そして、それに伴い、太陽光発電モジュール６における支点位置Ｒから縁部までの距離は同図(b)に示すように、風上側でＬ1（＜Ｌ；当初の距離）、風下側でＬ2（＞Ｌ）となり、風荷重が作用する面積は、風下側の方が大きくなる。
【００３８】
そのため、太陽光発電モジュール６は同図に示すように、その板面が風の向きと平行に近くなるように支点位置Ｒ廻りに回転する。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態に係る太陽光発電モジュールの設置構造１によれば、水平方向の風荷重成分が作用することで、ケーブル３による太陽光発電モジュール６の支点位置Ｒがシフトするとともに、それに伴って支点位置Ｒの両側の面積が風下側で大きくなるので、太陽光発電モジュール６が回転して風向きと平行に近い姿勢となる。
【００４０】
そのため、太陽光発電モジュール６に作用する風荷重が低減するとともに、それに伴ってケーブル３に生ずる引張力も減少し、かくして風荷重に対する太陽光発電モジュール６やケーブル３の設計条件が緩和され、太陽光発電モジュール６の設置コストを大幅に引き下げることが可能となる。
【００４１】
また、ケーブル３に生ずる引張力が減少することから、該ケーブルを張設する二点間距離を大きくすることが可能となり、川や谷を跨いだ太陽光発電モジュール６の設置がより実現しやすくなる。
【００４２】
本実施形態では特に言及しなかったが、無風時の太陽光発電モジュール６の姿勢は、図４に示すようにトラス材８の長さを調整することで、任意の角度（仰角）に調整することが可能であり、太陽高度を考慮した発電効率の向上を図ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、ケーブル３を摺動部２１の摺動面２２に直接当接させるようにしたが、これに代えて、図５に示すように、ケーブル３をスリーブ３１に挿通して該スリーブをケーブル３に固定した上、スリーブ３を摺動部２１の摺動面２２に当接させるようにしてもよい。
【００４４】
かかる構成によれば、ケーブル３の周面を摺動動作による摩耗から保護することが可能となる。
【００４５】
なお、ケーブル３からの太陽光発電モジュール６の脱落を防止するため、同図に示すように、摺動面２２の下方が閉じた空間となるように、摺動部２１に脱落防止板３２を取り付けるようにしてもよいし、該取付けにあたって脱落防止板３２を着脱自在とすれば、ケーブル３からの太陽光発電モジュール６の取り外し、ひいては該太陽光発電モジュールの保守点検が容易となる。
【００４６】
また、本実施形態では、太陽光発電モジュール６の下面に摺動部２１を垂設し、該摺動部に形成された摺動面２２上をケーブル３がその材軸直交方向に沿って相対的に摺動することで、太陽光発電モジュール６がケーブル３の材軸直交方向に沿って移動して支点位置Ｒが風上側にシフトするように構成したが、引張材の材軸直交方向に沿った水平の風荷重成分に対し、該材軸直交方向に沿って太陽光発電モジュールを移動させて支点位置を風上側にシフトさせる具体的構成は任意であり、本実施形態の構成に代えて、図６に示すように、太陽光発電モジュール６の周縁のうち、ケーブル３の材軸と直交する２つの縁部の下面に長溝４１が形成されたブラケット４２をそれぞれ垂設するとともに（同図では手前側のみ表示）、該各長溝にケーブル３が挿通されるように太陽光発電モジュール６をケーブル３に取り付けるようにしてもよい。
【００４７】
かかる構成においては、風が止んだときの太陽光発電モジュール６の位置がいずれか一方の側に偏るため、無風状態での太陽光発電モジュール６の姿勢を一定にすることができず、太陽高度を考慮して発電効率の向上を図るには限度があるが、太陽光発電モジュール６を、長溝４１の長さを限度としてケーブル３の材軸と直交方向に移動させることで、水平方向の風荷重成分が作用したときに、ケーブル３による太陽光発電モジュール６の支点位置Ｒをシフトさせることができる点は上述の実施形態と何ら変わりはない。
【符号の説明】
【００４８】
１    太陽光発電モジュールの設置構造
３    ケーブル（引張材）
６    太陽光発電モジュール
９    錘
２１    摺動部
２２    摺動面
【図１】
0006723508.tif 000002
【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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