JP5437029B2 - 太陽光発電装置の設置構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電装置の設置構造に係り、更に詳しくは、支柱を介して太陽電池パネルを地上に設置する場合の構造の改良に関する。

近時、太陽光発電装置が環境破壊のない代替エネルギー源として注目され、例えば、建物の屋根に設置される光景が多く見受けられるようになっている。
この太陽光発電装置を遊休地等の屋外に設置する態様としては、太陽電池パネルを地上に直接設置する態様が存在するが、この場合には、太陽電池パネルの設置領域が土地の有効利用を狭めてしまう、という不都合をもたらす。
このような不都合は、例えば、特許文献１に開示されるように、地上に支柱を立設し、当該支柱の上部に太陽電池パネルを支持させることで解消することができる。

特開平８−８８３８９号公報

特許文献１に記載された太陽光発電装置は、太陽電池パネルを支持する支柱の下端部にブロックを設け、当該ブロックを地中に埋設して設置する構造となっている。
しかしながら、特許文献１記載の設置構造は、ブロックを地中に埋設するだけの構造であって、ブロックの埋設強度自体を堅牢にする構成とはなっていない。
また、特許文献１記載の太陽電池パネルは、その受光面に強風が吹き当てられたときの受光面の角度調整機能は存在せず、風圧に起因した曲げ応力等のエネルギーが支柱及びブロックに大きく作用する構造となっている。従って、発電量を多く確保するために平面積の大きい太陽電池パネルの設置には適していない、という不都合もある。

[発明の目的]
本発明の目的は、太陽光発電装置を構成する太陽電池パネルを地上の所定高さ位置に設置するにあたり、強風下においても十分な耐久性を発揮することのできる太陽光発電装置の設置構造を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、地上に立設される支柱の上部に、受光面が太陽に向けられるとともに所定の風速値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位可能に設けられた太陽電池パネルを含む太陽光発電装置の設置構造であって、
前記支柱の下部に位置する埋設構造体と、この埋設構造体の上部と支柱の下部とを連結する締結具とを備え、
前記埋設構造体は、上下が開通する支持筒により構成され、その外周側がコンクリートを介して地中に埋設されているとともに、支持筒の内部にもコンクリートが打設されている、という構成を採っている。

また、前記締結具は、複数のボルト及びナットからなり、各ボルトの頭部回りをコンクリートによって埋設してねじ軸部を地上に突出させ、当該ねじ軸部を前記支柱の下部に設けられた挿入孔内に挿通した状態でナットを締め込むことで埋設構造体と支柱とを連結する、という構成を採ってもよい。

更に、本発明は、地上に立設される支柱の上部に、受光面が太陽に向けられるとともに所定の風速値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位可能に設けられた太陽電池パネルを含む太陽光発電装置の設置構造であって、
前記支柱の下部に位置する埋設構造体と、この埋設構造体の上部と支柱の下部とを連結する締結具とを備え、
前記埋設構造体は、外周側がコンクリートを介して地中に埋設され、当該埋設構造体は、外周部分に内外に連通する連通穴を備えた紙管と、当該紙管内に配置されるとともに所定形状に組み立てられた鉄筋骨材とを含み、当該鉄筋骨材を紙管内に配置した状態の紙管内空間にコンクリートが打設される、という構成を採ることができる。

また、本発明は、地上に立設される支柱の上部に、受光面が太陽に向けられるとともに所定の風速値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位可能に設けられた太陽電池パネルを含む太陽光発電装置の設置構造であって、
前記支柱の下部に位置する埋設構造体と、この埋設構造体の上部と支柱の下部とを連結する締結具とを備え、
前記埋設構造体はプレキャストコンクリートにより構成され、その外周側がコンクリートを介して地中に埋設される、という構成としてもよい。

本発明によれば、埋設構造体がコンクリートを介して地中に埋設される構造であるから、埋設構造体自体の設置強度を高めることができるとともに、支柱の支持を安定した状態に保つことができる。また、支柱と埋設構造体とが別体であり、両者が締結具を介して連結される構造であるため、それぞれの大きさを一体型よりも小さくでき、搬送時や設置時の取り扱いに伴う作業負担を軽減することができる。
しかも、太陽電池パネルは所定の風速値を上回ったときに角度変位して水平姿勢に保たれる構成であるから、風圧が太陽電池パネルに大きく作用した場合に加えられる支柱、埋設構造体への負荷も大幅に緩和され、設置構造の耐久性を十分に維持することができる。
更に、紙管内に鉄筋骨材を配置して紙管内空間にコンクリートを打設する（流し込む）構造では、設置現場に形成される穴内に紙管を配置した状態で鉄筋骨材を配置し、紙管内にコンクリートを打設するだけで埋設構造体が形成可能となる。しかも、紙管の内外を通じる穴を通じてコンクリートが紙管の外周側にも流れ込む構造となるため、コンクリート打設作業の工程を最小化することができる。
また、埋設構造体が中実型のプレキャストコンクリートであれば、設置現場でプレキャストコンクリートの外周側にコンクリートを打設するだけの作業となって作業負担の軽減を図ることができる。

第１実施形態に係る太陽光発電装置の設置構造を示す一部断面正面図。 第１実施形態に係る設置方法を示す工程図。 第２実施形態に係る設置方法を示す工程図。 第３実施形態に係る設置方法を示す工程図。 第４実施形態に係る設置方法を示す工程図。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

図１において、太陽光発電装置１０は、略方形の外形を有するフレームＦに多数の太陽電池モジュールを縦横に配置して構成された太陽電池パネル１１と、支柱１２を介して太陽電池パネル１１を支持する埋設構造体１３と、風速センサ１４とを含む。なお、ここでは図示省略しているが、太陽光発電装置１０は、太陽電池パネル１１の出力、出力積算値を検出するインバータ表示器からなる積算電力計、感雨センサ、太陽電池パネル１１の方位、仰角を変位させる駆動装置、所定の制御を行うコントローラ、出力積算値等を含む各種表示や、外部機器への送受信機能等を備えた入出力装置、蓄電池等を含む。

前記太陽電池パネル１１は、縦横４９００ｍｍ×５８００ｍｍの大きさを備えて構成されている。この太陽電池パネル１１は、その原点位置が仰角を０度とする略水平に設定されているとともに、日の出から日没までの間は、太陽の位置に応じて仰角、方位を変位するように構成されている。また、太陽電池パネル１１は、風速センサ１４が予め設定された風速値を上回ったことを検知したときに、原点位置に復帰するようにコントローラを介して制御される。

前記支柱１２は、その直径が４００ｍｍ、長さが４５００ｍｍとなる金属製の筒状体からなり、その下部が締結具２０を介して埋設構造体１３の上部に連結されている。これを更に詳述すると、支柱１２の下部にはボルト挿入孔２３を周方向複数箇所に備えたフランジ２５が設けられており、ボルト挿入孔２３内に挿通されるボルト２６のねじ軸部２６Ａにナット２８を締め付けることで支柱１２が埋設構造体１３の上部に連結されて当該埋設構造体１３上に支持されるように構成されている。ここにおいて、前記ボルト２６及びナット２８により締結具２０が構成されている。なお、本実施形態における支柱１２は、一本の筒状体であるが、長さ方向に沿って複数に分割し、これを設置現場で相互に連結することでもよい。

前記埋設構造体１３は、第１実施形態では、プレキャストコンクリート又はヒューム管からなる中空の支持筒により構成されている。この埋設構造体１３は、地面に形成された穴ｈの内側にコンクリートＣの流し込み空間Ｓを形成する状態で埋設されるものであり、その直径、長さは、１０００ｍｍ、２０００ｍｍのものが用いられている。また、埋設構造体１３は、内部にコンクリートを流し込むことで中実化され、その際に、上端部に前記ボルト２６の頭部を下側にして埋め込み固定することにより、ボルト２６のねじ軸部２６Ａを上方に突出させた状態で当該ボルト２６を固定するようになっている。

なお、図１中符号３１は、太陽電池パネル１１の側端に設けられたフランジ３２を介して太陽電池パネル１１の仰角を変位させるための回転軸であり、同図中符号３４は、太陽電池パネル１１を水平面内で回転させるための回転部材を示す。太陽電池パネル１１の変位若しくは回転は、図示しないコントローラを介して制御される。

次に、第１実施形態における太陽光発電装置１０の設置方法について、図２を参照しながら説明する。

図２（Ａ）に示されるように、穴あけ装置４０を用いて地面に穴ｈをあける。この穴ｈの内径及び深さは、埋設構造体１３の直径よりも大きく、且つ、長さよりも長い深さとされ、これにより埋設構造体１３の外周側と穴ｈとの間にコンクリートＣを流し込む空間Ｓが形成される。穴ｈをあけた後、埋設構造体１３を穴ｈ内に配置し（図２（Ｂ）参照）、穴ｈと埋設構造体１３との間に形成されたコンクリートＣの流し込み空間Ｓと、埋設構造体１３の内側空間内にコンクリートＣを流し込む（打設する）。埋設構造体１３の内側へのコンクリート流し込みを終了する前の段階でボルト２６を埋設構造体１３の内側所定箇所に配置し、当該ボルト２６の頭部回りを固定する（図２（Ｃ）参照）。なお、図示例では、２個のボルト２６を示しているが、実際には、それよりも多い数のボルトが固定される。

コンクリートＣを硬化させた後において、ボルト２６のねじ軸部２６Ａを支柱１２のフランジ２５に形成されたボルト挿入孔２５Ａに挿通する。そして、ねじ軸部２６Ａにナット２８を締め付けることで、支柱１２と埋設構造体１３とが相互に連結され、これにより、太陽電池パネル１１が地上の所定高さ位置に支持されることとなる（図２（Ｄ）参照）。
なお、太陽電池パネル１１は、日の出以後、日没までの間にわたり、予め設定された太陽の位置データを制御基準として仰角及び方位を変化させて太陽を追尾するが、風速センサ１４によって検出される風速値が所定値を上回ったときに原点位置に戻るように制御される。

従って、このような第１実施形態によれば、埋設構造体１３全体がコンクリートＣを介して地面の穴ｈ内に埋設され、当該埋設構造体１３の上部と支柱１２の下部とを締結具２０で連結する構成としたるから、埋設構造体１３を堅牢な状態で埋設でき、これに支持される支柱１２の支持強度を強固に確保することができる。
また、太陽電池パネル１１は、風速が所定の値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位される構成としているため、風圧の影響を受け難くでき、この点からも、支柱１２及び埋設構造体１３に対する過大な負荷軽減を図ることができる。

次に、本発明の前記以外の実施形態について図３以下を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、前記第１実施形態と同一若しくは同等の構成部分については同一符合を用いるものとし、説明を省略若しくは簡略にする。

図３（Ａ）〜（Ｄ）には、第２実施形態に係る設置工程が示されている。この第２実施形態は、紙管５０に鉄筋骨材５１を配置してコンクリートＣを打設することで埋設構造体１３が形成されるところに特徴を有する。紙管５０は、その外周部分に複数の連通穴５３が形成されており、当該連通穴５３を介して紙管５０の内外にコンクリートＣが流通するように設けられている。
コンクリートＣを打設してボルト２６を固定する際の要領は、第１実施形態と同じであり、また埋設構造体１３に支柱１２の下部を連結する構成も第１実施形態と同じである。

このような第２実施形態によれば、紙管５０を用いているため、廉価に埋設構造体１３を形成することができる他、紙管５０に連通穴５３を設けていることで、紙管５０内にコンクリートＣを流し込むだけで、紙管５０と穴ｈとの間の空間ＳにもコンクリートＣを流し込むことができ、コンクリートＣの打設工程が簡略化できる。

図４（Ａ）〜（Ｃ）には、第３実施形態に係る設置工程が示されている。この第３実施形態は、ボルト２６が予め固定されたプレキャストコンクリートからなる埋設構造体１３を用い、当該埋設構造体１３が中実構造となる角柱体、円柱体、円錐体等により構成されて任意に選択可能とした点に特徴を有する。このような第３実施形態では、埋設構造体１３の外周側にのみコンクリートを打設するだけで当該埋設構造体１３を地面内に固定できる。

図５（Ａ）〜（Ｃ）には、本発明の第４実施形態に係る設置工程が示されている。この第４実施形態は、プレキャストコンクリートからなる埋設構造体１３を略方形のベース部１３Ａと、当該ベース部１３Ａの中央から立設された円柱状の起立部１３Ｂとにより構成され、当該起立部１３Ｂと支柱１２とを連結するようにした構成に特徴を有する。この実施形態では、ベース部１３Ａの平面積が大きい構造となる結果、埋設構造体１３の安定性を一層高めることができる、という効果を有する。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。
すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示し、且つ、説明されているが、本発明の技術的思想及び目的の範囲から逸脱することなく、以上に述べた実施の形態に対し、形状、材料、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。

例えば、前記実施形態における各部寸法は、例示的に示したものに過ぎず、必要に応じて、増加、減少させることができる。

１０ 太陽光発電装置
１１ 支柱
１２ 太陽電池パネル
１３ 埋設構造体
２０ 締結具
２３ 挿入孔内
２６ ボルト
２６Ａ ねじ軸部
２８ ナット
５０ 紙管
５１ 鉄筋骨材
５３ 連通穴
Ｃ コンクリート

Claims (4)

1. 地上に立設される支柱の上部に、受光面が太陽に向けられるとともに所定の風速値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位可能に設けられた太陽電池パネルを含む太陽光発電装置の設置構造であって、
   前記支柱の下部に位置する埋設構造体と、この埋設構造体の上部と支柱の下部とを連結する締結具とを備え、
   前記埋設構造体は、上下が開通する支持筒により構成され、その外周側がコンクリートを介して地中に埋設されているとともに、支持筒の内部にもコンクリートが打設されていることを特徴とする太陽光発電装置の設置構造。
2. 前記締結具は、複数のボルト及びナットからなり、各ボルトの頭部回りをコンクリートによって埋設してねじ軸部を地上に突出させ、当該ねじ軸部を前記支柱の下部に設けられた挿入孔内に挿通した状態でナットを締め込むことで埋設構造体と支柱とを連結することを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置の設置構造。
3. 地上に立設される支柱の上部に、受光面が太陽に向けられるとともに所定の風速値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位可能に設けられた太陽電池パネルを含む太陽光発電装置の設置構造であって、
   前記支柱の下部に位置する埋設構造体と、この埋設構造体の上部と支柱の下部とを連結する締結具とを備え、
   前記埋設構造体は、外周側がコンクリートを介して地中に埋設され、当該埋設構造体は、外周部分に内外に連通する連通穴を備えた紙管と、当該紙管内に配置されるとともに所定形状に組み立てられた鉄筋骨材とを含み、当該鉄筋骨材を紙管内に配置した状態の紙管内空間にコンクリートが打設されることを特徴とする太陽光発電装置の設置構造。
4. 地上に立設される支柱の上部に、受光面が太陽に向けられるとともに所定の風速値を上回ったときに略水平姿勢に角度変位可能に設けられた太陽電池パネルを含む太陽光発電装置の設置構造であって、
   前記支柱の下部に位置する埋設構造体と、この埋設構造体の上部と支柱の下部とを連結する締結具とを備え、
   前記埋設構造体はプレキャストコンクリートにより構成され、その外周側がコンクリートを介して地中に埋設されていることを特徴とする太陽光発電装置の設置構造。

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