特許 6396976 太陽光発電装置および太陽光発電装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6396976

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】太陽光発電装置および太陽光発電装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H02S 20/10 20140101AFI20180913BHJP

【ＦＩ】

   H02S20/10 Q

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2016-238790(P2016-238790)

(22)【出願日】2016年12月8日

(65)【公開番号】特開2018-98840(P2018-98840A)

(43)【公開日】2018年6月21日

【審査請求日】2016年12月12日

(73)【特許権者】

【識別番号】592091529

【氏名又は名称】東光電気工事株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100119943

【弁理士】

【氏名又は名称】南 敦

(74)【代理人】

【識別番号】110001092

【氏名又は名称】特許業務法人サクラ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】東條 晃

(72)【発明者】

【氏名】宇津木 一秀

【審査官】 星野 聡志

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１３２７８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｓ ２０／１０

Ｅ０４Ｄ １３／００

Ｅ０４Ｄ １３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の列をなして配置される複数の第１の支持部と、
前記第１の列と並列な第２の列をなし、前記複数の第１の支持部より高く配置された複数の第２の支持部と、
前記複数の第１の支持部の上に固定される第１の側板と、前記第１の側板の一辺に接続され、前記第１、第２の支持部の高さの差に対応する第１の傾斜を有する第１の上板と、
前記第１の側板の一辺と対向する他辺に接続される第１の下板とを有する第１の溝形鋼と、
前記複数の第２の支持部上に固定される第２の側板と、前記第２の側板の一辺に接続され、前記第１の傾斜に対応する第２の傾斜を有する第２の上板と、前記第２の側板の前記一辺と対向する他辺に接続される第２の下板とを有する第２の溝形鋼と、
前記第１、第２の上板にボルト締結される第３の下板と、パネル固定用の第１の穴を設けた第３の上板と、前記第３の下板と前記第３の上板を接続する第３の側板をそれぞれ有し、並列に配置される複数のＺ形鋼と、
横方向に溝部が形成された縁部と、前記第３の上板の前記第１の穴に対応する前記溝部の位置に設けた第２の穴とを有し、ボルトの軸を下方に向けて前記第２の穴と前記第１の穴に通し前記第３の上板の下からナットを締め付けて固定される太陽光発電パネルと
を備える太陽光発電装置。

【請求項2】

前記複数のＺ形鋼を、１対毎に互いが向き合う方向に対向させて配置したことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。

【請求項3】

前記第１の傾斜および前記第２の傾斜の角度を５°以上３０°以下の範囲にしたことを特徴とする請求項１記載の太陽光発電装置。

【請求項4】

複数の第１の支持部を、第１の列をなして配置するステップと、
複数の第２の支持部を、前記第１の列と並列な第２の列をなし、前記複数の第１の支持部より高く配置するステップと、
前記複数の第１の支持部に第１の溝形鋼を載置しボルト締結するステップと、
前記複数の第２の支持部に第２の溝形鋼を載置しボルト締結するステップと、
前記第１の溝形鋼の傾斜した第１の上板と前記第２の溝形鋼の傾斜した第２の上板との上に複数のＺ形鋼を並列に架け渡して載置し、各Ｚ形鋼の第３の下板と前記第１の溝形鋼の第１の上板とをそれぞれに設けた穴に下からボルトを通して上からナットで固定するステップと、
前記複数のＺ形鋼の前記第３の上板に太陽光発電パネルを載置し、軸を下方に向けたボルトを太陽光発電パネルの穴から前記第３の上板の穴に通して下からナットで固定するステップと
を有する太陽光発電装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、太陽光発電装置および太陽光発電装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばメガソーラー発電所などの大規模な太陽光発電所を建設する上で、太陽光発電パネルを支持するアレイ装置（鋼鉄製の太陽光発電パネル設置用の架台）の設置工事にかかる作業（組立作業およびパネル取り付け作業など）が、全体の作業の３５％程度を占めるため、作業性の向上が望まれている。

【0003】

アレイ装置の組み立て作業の中で、特にボルト締め付け作業は作業の大半を占める。このボルト締め付け作業は、締め付ける部材の形状や取り付け位置の違いよって作業の手間が異なり、コストや工期に多大な影響を与える。

【0004】

例えば１５ＭＷクラスのメガソーラー発電所には、９４０基のアレイ装置とこれらアレイ装置の上に敷き詰める太陽光発電パネルが６２０４０枚必要になり、アレイ装置の組み立てに用いるボルトの使用数とアレイ装置に太陽光発電パネルを固定するためのボルトの使用数の合計は、６２０４０×４×２２×２＝２８９５２０本にも及ぶ。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−７０１３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の場合、アレイ装置の骨組みと太陽光発電パネルと接合部にはＣ形鋼材などと呼ばれる溝形鋼材が用いられるが、鋼材の穴に上からボルトを通し鋼材の下側からナットで締め付ける作業は、工具を入れ難い他、工具の先端部が鋼材に当たることで作業性が至って悪いという問題があった。

【0007】

また、太陽光発電パネルに太陽光を効率よくとらえさせるために、パネル面を傾斜させて配設する必要があるため、地面に平行に設置されるアレイ装置の水平材（横梁）と太陽光発電パネルを固定する傾斜材（傾斜方向の梁）とに傾斜角度に応じた隙間が生じるため、梁どうしを、ピースアングルなどの金具を介して固定する必要があった。

【0008】

本発明が解決しようとする課題は、太陽光発電パネルの設置作業にかかる作業工数を削減することができる太陽光発電装置および太陽光発電装置の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の太陽光発電装置は、第１の列をなして配置される複数の第１の支持部と、前記第１の列と並列な第２の列をなし、前記複数の第１の支持部より高く配置された複数の第２の支持部と、前記複数の第１の支持部の上に固定される第１の側板と、前記第１の側板の一辺に接続され、前記第１、第２の支持部の高さの差に対応する第１の傾斜を有する第１の上板と、前記第１の側板の一辺と対向する他辺に接続される第１の下板とを有する第１の溝形鋼と、前記複数の第２の支持部上に固定される第２の側板と、前記第２の側板の一辺に接続され、前記第１の傾斜に対応する第２の傾斜を有する第２の上板と、前記第２の側板の前記一辺と対向する他辺に接続される第２の下板とを有する第２の溝形鋼と、
前記第１、第２の上板にボルト締結される第３の下板と、パネル固定用の第１の穴を設けた第３の上板と、前記第３の下板と前記第３の上板を接続する第３の側板をそれぞれ有し、並列に配置される複数のＺ形鋼と、横方向に溝部が形成された縁部と、前記第３の上板の前記第１の穴に対応する前記溝部の位置に設けた第２の穴とを有し、ボルトの軸を下方に向けて前記第２の穴と前記第１の穴に通し前記第３の上板の下からナットを締め付けて固定される太陽光発電パネルとを備える。

【0010】

本発明の太陽光発電装置の製造方法は、複数の第１の支持部を、第１の列をなして配置するステップと、複数の第２の支持部を、前記第１の列と並列な第２の列をなし、前記複数の第１の支持部より高く配置するステップと、前記複数の第１の支持部に第１の溝形鋼を載置しボルト締結するステップと、前記複数の第２の支持部に第２の溝形鋼４０を載置しボルト締結するステップと、前記第１の溝形鋼の傾斜した第１の上板と前記第２の溝形鋼の傾斜した第２の上板との上に複数のＺ形鋼を並列に架け渡して載置し、各Ｚ形鋼の第３の下板と前記第１の溝形鋼の第１の上板とをそれぞれに設けた穴に上からボルトを通して下からナットで固定するステップと、前記複数のＺ形鋼の前記第３の上板に太陽光発電パネルを載置し、軸を下方向に向けたボルトを太陽光発電パネルの穴から前記第３の上板の穴に通して下からナットで固定するステップとを有する。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、太陽光発電パネルの設置作業にかかる作業工数を削減することができる太陽光発電装置および太陽光発電装置の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明にかかる一つの実施の形態の太陽光発電装置の概要構成を示す正面図である。

【図2】図１の符号Ａの部分の側面拡大図である。

【図3】図１の符号Ｂの部分の拡大図である。

【図4】図１の符号Ｃの部分の拡大斜視分解図である。

【図5】ボルト締め作業を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して実施形態を詳細に説明する。
図１は本発明の一つの実施の形態の太陽光発電装置の概要構成を示す正面図、図２は図１の符号Ａの部分の拡大斜視図、図３は図１の符号Ｂの部分の拡大図、図４は図１の符号Ｃの部分の側面拡大図である。
図１に示すように、この太陽光発電装置は、架台１の上に太陽光発電パネル９０を載置したものである。

【0014】

架台１は、第１の列をなして配置された複数（例えば４台など）の第１の支持部としての支持部１０と、これら複数の支持部１０の列から横にずれた位置に第２の列をなしこれら支持部１０より高く配置された複数の第２の支持部としての複数の支持部２０（図４参照）とを備える。

【0015】

複数の支持部１０の上には、横梁としての溝形鋼３０が配置されている。また、複数の支持部２０の上には、横梁としての第２の溝形鋼としての溝形鋼４０が配置されている。これら溝形鋼３０と溝形鋼４０は並列に配置されている。

【0016】

これら溝形鋼３０、４０の上には、溝形鋼３０、４０と交差すように傾斜梁（縦梁）としての複数のＺ形鋼５０、６０が所定間隔（１枚の太陽光発電パネル９０の幅と対応）で並列に配置されている。つまりＺ形鋼５０、６０は、複数の溝形鋼３０、４０の間に掛け渡するように列設されている。複数のＺ形鋼５０、６０の上部には、太陽光発電パネル９０がボルトおよびナットで固定されている。ボルトとナットで固定することを「ボルト締結」と定義するものとする。ものによってはワッシャーを介在させることもある。

【0017】

各支持部１０は、地中に打ち込まれた鋼管杭１１と、この鋼管杭１１の上部に固定された支持板１２と、この支持板１２の上に固定されたＬ形鋼１３と、このＬ形鋼１３に斜めに固定された斜材１４および火打ち材１５とを備える。斜材１４は溝形鋼３０を支持するものである。火打ち材１５はＺ形鋼５０、６０を支持するものである。

【0018】

各支持部２０は、地中に打ち込まれた鋼管杭２１と、この鋼管杭２１の上部に固定された支持板２２と、この支持板２２の上に固定されたＬ形鋼２３と、このＬ形鋼２３に斜めに固定された斜材２４および火打ち材２５（図４参照）とを備える。

【0019】

斜材２４は、溝形鋼４０を支持するものである。斜材２４と斜材１４の傾斜角度を変えることで、支持部１０が支持する溝形鋼３０と支持部２０が支持する溝形鋼４０との高低差を出することができる。火打ち材２５はＺ形鋼５０、６０を支持するものである。

【0020】

図２に示すように、溝形鋼３０は、断面がほぼコの字形の溝形鋼である。溝形鋼３０は、複数の支持部１０の上部（斜材１４）にボルト１６とナット１７で固定される第１の側板３３と、この第１の側板３３の面に直交する方向Ｐに対して支持部１０、２０の高さの差に対応する第１の傾斜αを有するように第１の側板３３の上側の一辺（上辺）に接続される第１の上板３２と、第１の側板３３の一辺と対向する他辺（下辺）に接続される第１の下板３１とを有する。方向Ｐは架台１の一部として溝形鋼３０を固定した状態の方向としては水平方向である。この例のボルト１６の径はＭ１６である。

【0021】

なお、溝形鋼４０も溝形鋼３０と同様であり、図４に示すように、複数の支持部２０の上部（斜材２４）に固定される第２の下板４１と、上記第１の傾斜αに対応する第２の傾斜を有する第２の上板４２と、第２の側板４３の一辺と対向する他辺に接続される第２の下板４１とを有する。

【0022】

第１の傾斜α（および第２の傾斜）の角度は、この装置の設置場所が平地か降雪地かによって異なる。平地であれば、傾斜の角度は、例えば水平方向に対して１０°などとすることが好ましく、降雪地であれば２０°乃至２５°程度にすることもある。第１の傾斜α（および第２の傾斜）の角度は、おおよそ５°以上３０°範囲にすることが好ましい。
なお、ここに記載した角度は一例にしか過ぎず、設置場所（設置環境）に応じて適宜変更するものとする。第１の傾斜αと第２の傾斜とは平地であれば同じ角度とするが、設置記場所が凹凸のある傾斜地などの場合は異なるようにする場合もある。

【0023】

図３に示すように、Ｚ形鋼５０は、溝形鋼３０の第１の上板３２（および溝形鋼４０の第２の上板４２）にボルト７１とナット７４で固定される第３の下板５１と、太陽光発電パネル９０にボルト８１とナット８４で固定される第３の上板５２と、第３の下板５１と第３の上板５２を接続する第３の側板５３を有する。

【0024】

第３の下板５１の左縁部と第３の側板５３の下縁部が接続され、第３の上板５２の右縁部と第３の側板５３の上縁部が接続されている。つまりＺ形鋼５０は、第３の上板５２の下には第３の下板５１が位置しない形状であり、ナット８４を締め付ける際に下方に作業スペースが生じる。

【0025】

この例の第３の側板５３は、強度とコストを勘案し、高さＨを８０ｍｍとしている。またボルト７１の軸径はＭ１２である。ボルト８１の軸径はＭ８であり、外部へ露出する部位のためステンレス（ＳＵＳ）素材（材質）のものを使用している。なおここに示したボルト７１、８１の軸径は一例であり、他の場合もある。

【0026】

ナット７４と第１の上板３２との間にはワッシャー７５、７６（図４参照）が介挿されている。ナット８４と第３の上板５２の間にはスプリングワッシャー８５および平ワッシャー８６が介挿されている。

【0027】

太陽光発電パネル９０の両縁部には、横方向に溝部（段部）９２が設けられており、その溝部（段部）９２に、上板５２の穴５５と対応する穴９１が設けられている。太陽光発電パネル９０を上板５２に固定する際には、太陽光発電パネル９０に設けられた穴９１にボルト８１の軸を差し込み、上板５２側の穴５５に通して下側からナット８４で締め付けて固定する。

【0028】

この例では、複数のＺ形鋼（Ｚ形鋼５０とＺ形鋼６０）は、１枚の太陽光発電パネル９０の両側縁を固定するため、対をなしており、互いが向き合う方向に対向させて配置している。

【0029】

なお、Ｚ形鋼５０と並べて配置されるＺ形鋼６０の構成も同じであり、図４に示すように、溝形鋼３０の第１の上板３２（および溝形鋼４０の第２の上板４２）にボルト７１とナット７４で固定される第３の下板６１と、太陽光発電パネル９０にボルト８１とナット８４で固定される第３の上板６２と、第３の下板６１と第３の上板６２を接続する第３の側板６３を有する。

【0030】

第３の上板６２には穴６５が設けられており、太陽光発電パネル９０の穴９１にボルト８１の軸を差し込み、上板６２側の穴６５に通して下側からナット８４で固定する。ナット８４と第３の上板６２の間にはスプリングワッシャー８５および平ワッシャー８６が介挿されている。

【0031】

ここで、図４を参照して架台１と太陽光発電パネル９０との固定構造を説明する。
図４に示すように、架台１の支持部１０と溝形鋼３０とは斜材１４を介して固定されている。溝形鋼３０と斜材１４はボルト１６とナット１７で固定されている（図２参照）。架台１の支持部２０と溝形鋼４０とは斜材２４を介して固定されている。各斜材１４、２４の固定角度を変えることで、支持部１０と支持部２０の高さの差を出している。

【0032】

なお、この例では、溝形鋼３０の第１の側板３３に斜材１４を固定したが、斜材１４の上端部の形状を変えることで、第１の下板３１に固定してもよい。

【0033】

溝形鋼３０とＺ形鋼５０とは互いが交差する位置に設けた穴５４に、下からボルト７１の軸を挿通し、上から平ワッシャー７６、スプリングワッシャー７５およびナット７４を電動ドライバー９５で締め付けて固定している。溝形鋼３０とＺ形鋼６０の固定や、溝形鋼４０とＺ形鋼６０との固定も同様である。電動ドライバー９５はＭ１２サイズに対応する先端径のものである。

【0034】

このようにして組み立てた架台１の上に太陽光発電パネル９０を載置し、太陽光発電パネル９０の穴９１に上からボルト８１の軸を挿通し、Ｚ形鋼５０、６０の下からスプリングワッシャー８５、平ワッシャー８６およびナット８４を電動ドライバー９６で締め付け固定している。電動ドライバー９６はボルト８１の軸径が例えばＭ８であればそのサイズに対応する先端径のものを用いる。ボルト８１の軸径はＭ８以外に例えばＭ６などの場合もある。

【0035】

続いて、図１乃至図４を参照してこの実施形態の太陽光発電装置の製造方法を説明する。
この場合、まず、複数の鋼管杭１１を、第１の列をなすように地面に打ち込み、複数の支持部１０を一列に配置する。

【0036】

そして、鋼管杭１１の上部に支持板１２をボルト・ナットで固定し、支持板１２の上にＬ形鋼１３をボルト・ナットで固定し、さらにＬ形鋼１３に斜材１４を傾斜させてボルト・ナットで固定する。

【0037】

続いて、複数の鋼管杭２１を、第１の列と並列な第２の列をなすよう地面に打ち込み、複数の支持部２０を一列に配置する。

【0038】

そして、鋼管杭２１の上部に支持板２２をボルト・ナットで固定し、支持板２２の上にＬ形鋼２３をボルト・ナットで固定し、さらにＬ形鋼２３に斜板２４を傾斜させてボルト・ナットで固定する。

【0039】

この際、斜板２４の角度を支持部１０の斜材１４よりも斜板２４を立たせる方向に傾斜させて固定することで、複数の支持部２０の溝形鋼支持位置を、複数の支持部１０の溝形鋼支持位置よりも高い位置にする。

【0040】

次に、支持部１０側の複数の斜材１４の上端に、コの字形の溝形鋼３０を重ねて配置し、溝形鋼３０の側方よりコの字の内側（図３の向かって右側）から第１の側板３３の穴（図示せず）にボルト１６を通し、第１の側板３３の外側（図３の向かって左側）からナット１７を電動ドライバー（図示せず）で締め付けて、溝形鋼３０を複数の第１の支持部１０の上部に固定する。

【0041】

また、支持部２０側の複数の斜板２４の上端に、溝形鋼４０を配置し、側方よりボルト１６を通してナット１７を電動ドライバー（図示せず）で締め付けて、溝形鋼４０を複数の第２の支持部２０の上部に固定する。

【0042】

次に、支持部１０側の溝形鋼３０の傾斜した第１の上板３２と、支持部２０側の溝形鋼４０の傾斜した第２の上板４２の上に、複数のＺ形鋼５０、６０を並列に架け渡すように載置する。そして、各Ｚ形鋼５０、６０の下板５１、６１と各溝形鋼３０、４０の上板３２、４２の対応位置に設けた穴５４、６４に、下からボルト７１の軸を通して上からナット７４を電動ドライバー９５で締め付けて固定する。

【0043】

複数のＺ形鋼５０、６０の上板５２、６２の上に太陽光発電パネル６０を載置し、太陽光発電パネル６０の穴９１にボルト８１の軸を通し下側へ突出させ、その軸を上板５２、６２の穴５５、６５に通し、上板５２、６２の下に突出した軸に、上板５２、６２の下側からナット８４を電動ドライバー９６で締め付けて、太陽光発電パネル６０をＺ形鋼５０、６０に固定する。

【0044】

（効果）
このようにこの実施形態の太陽光発電装置によれば、架台１の横梁に断面がほぼコの字形の溝形鋼３０、４０を用い、その上に配置する傾斜梁にＺ形鋼５０、６０を用いたことで、以下のような効果が得られる。

【0045】

１０°傾斜した上板３２、４２を有する溝形鋼３０、４０を採用したことにより、溝形鋼３０、４０にＺ形鋼５０、６０を直接固定できるようになり、従来必要であったピースアングルなどの金具が不要になり、材料コストを削減できる。なお従来使用していた溝形鋼をＺ形鋼５０、６０に変えることでのコストアップはない。

【0046】

また、傾斜梁にＺ形鋼５０、６０を採用したことで、太陽光発電パネル９０を架台１に載置した状態で、作業者が架台１の骨組み内部に潜り込んで、図５に示すように、ボルト軸８１ａへのナット８４の締め付け作業を行う際に、下板５１を避けることなく、電動ドライバー９６を真上に移動させることで、締め付け作業をスムーズに行うことができ、従来の溝形鋼に比べて作業性が格段に向上した。

【0047】

（具体的な施工例の比較）
例えば１５ＭＷクラスのメガソーラー発電所の設備を例にすると、９４０基の架台１（アレイ装置）とこれらアレイ装置の上に敷き詰める太陽光発電パネル９０が６２０４０枚必要になり、架台１の組み立てに用いるボルトの使用数と架台１に太陽光発電パネル９０を固定するためのボルトの使用数の合計は、６２０４０×４×２２×２＝２８９５２０本になる。

【0048】

２８９５２０本のボルトの締め付け作業について、従来と本発明とで比較した結果、従来の架台１の組み立て作業では、作業者６人で１日８台を施工していたが、本発明では、作業者６人で１日１０台を施工できるようになり、作業工数として２５％改善された。

【0049】

また従来のパネル設置作業では、作業者４人で１日３２０枚を施工していたが、本発明では、作業者４人で１日４００枚を施工できるようになり、作業工数として２５％改善された。

【0050】

すなわち、本発明によれば、太陽光発電パネル９０の設置作業にかかる作業工数を大幅に削減することができる。

【0051】

本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。ここに示した実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0052】

１…架台、
１０、２０…支持部
１１、２１…鋼管杭
１２、２２…支持板
１３、２３…Ｌ形鋼
１４、２４…斜材
１５、２５…火打ち材
１６、７１、８１…ボルト
１７、７４、８４…ナット
３０、４０…溝形鋼
３１、４１…下板
３２、４２…上板
３３、４３…側板
５０、６０…Ｚ形鋼
５１、６１…下板
５２、６２…上板
５３、６３…側板
５４、５５、６５、９１…穴
７５、８５…スプリングワッシャー
７６、８６…平ワッシャー
８１ａ…ボルト軸
９０…太陽光発電パネル
９２…溝部（段部）
９５、９６…電動ドライバー

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】