JP5563362B2

JP5563362B2 - 光発電モジュール支持構造及びその支持高さ調整方法

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Publication number: JP5563362B2
Application number: JP2010106644A
Authority: JP
Inventors: 博和安田; 義仁坂本
Original assignee: JFE Steel Corp; JFE Civil Engineering and Construction Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; JFE Civil Engineering and Construction Corp
Priority date: 2010-05-06
Filing date: 2010-05-06
Publication date: 2014-07-30
Anticipated expiration: 2030-05-06
Also published as: JP2011238665A

Description

本発明は、ソーラーパネルなどと呼ばれる光発電モジュールを支持する光発電モジュール支持構造に関し、特に大面積の光発電モジュールを縦方向並びに横方向に多数並べて支持するのに好適なものである。

地球温暖化に深刻な影響を与えるＣＯ_２の排出量を低減するために、ＣＯ_２を排出しない太陽光発電が積極的に開発されている。太陽光発電に用いられるソーラーパネルなどを光発電モジュールとも称するが、電力は蓄電しにくいので、面積の大きな光発電モジュールを多数並べて発電することにより、発電効率が向上する。このような大面積の光発電モジュールを支持する光発電モジュール支持構造としては、例えば下記特許文献１に記載されるものがある。この光発電モジュール支持構造では、光発電モジュールを揺動可能に支持する揺動用支柱や、光発電モジュールの揺動に合わせて長さを可変とするスライド柱を備え、これらにより大面積の光発電モジュールを確実に支持すると共に、少人数で光発電モジュールの傾斜角度を調整できるようにしている。

特開２００５−６４１４７号公報

最近、こうした光発電モジュールを、例えばゴミ集積所のような場所に配設したいという要求がある。ゴミ集積所は、有機物の化学変化などにより、土壌部分の収縮率の違いは予測もできない。つまり、例えば光発電モジュールを基礎上の支柱で支持するような場合、その支柱がどれぐらい沈下するかは予測できない。大面積の光発電モジュールを支持するためには、少なくとも数本の支柱が必要となるから、それらの支柱の間で等しくない沈下、所謂不等沈下が生じると光発電モジュールに歪みが生じる。光発電モジュールの大部分は硝子などの脆性材なので、許容範囲以上の歪みが生じると光発電モジュールが破損するという問題が生じる。このような問題は、不等沈下が生じる可能性のあるあらゆる土地で発生する恐れがある。
本発明は、上記のような問題点に着目してなされたものであり、不等沈下が生じる可能性のある土地でも光発電モジュールの破損を抑制防止することが可能な光発電モジュール支持構造を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の光発電モジュール支持構造は、光発電モジュールを縦方向並びに横方向に多数並べて支持する光発電モジュール支持構造であって、平面視で方形の４隅に位置する４本の支柱と、前記４本の支柱のうちの横並びの２本の支柱毎に跳ね出し状に支持される２本の受梁と、前記２本の受梁上に跳ね出し状に支持され且つ光発電モジュールを搭載支持する複数の根太と、前記根太と光発電モジュールとの間に介装され且つ光発電モジュールを揺動可能に支持する揺動支持機構と、前記支柱と受梁との間に介装され且つ支柱の不等沈下に対応して受梁の高さを調整可能とした支持高さ調整機構とを備えたことを特徴とするものである。

また、前記支柱間の水平方向の距離を６ｍ以上としたことを特徴とするものである。
また、前記受梁の全長に対する当該受梁の支柱からの跳ね出し片側長さの比及び前記根太の全長に対する当該根太の受梁からの跳ね出し片側長さの比を０．２０以上０．２２以下としたことを特徴とするものである。
また、前記支持高さ調整機構は、光発電モジュールの水平面に対する傾斜角度を調整する傾斜角度調整機構を備えることを特徴とするものである。

また、前記支持高さ調整機構は、受梁の連結点を上下方向に移動するための支柱部材移動機構を備え、前記傾斜角度調整機構は、受梁の連結点を回転する回転連結機構を備えることを特徴とするものである。
また、前記支柱部材移動機構は、支柱部材の移動を規制する規制機構を備えたことを特徴とするものである。

而して、本発明の光発電モジュール支持構造によれば、大面積の光発電モジュールを縦方向並びに横方向に多数並べて支持するにあたり、４本の支柱のうちの横並びの２本の支柱毎に２本の受梁を跳ね出し状に支持し、その２本の受梁上に複数の根太を跳ね出し状に支持し、それらの根太に光発電モジュールを搭載支持すると共に、根太と光発電モジュールとの間に、光発電モジュールを揺動可能に支持する揺動支持機構を介装し、支柱と受梁との間に、支柱の不等沈下に対応して受梁の高さを調整可能とした支持高さ調整機構を介装したことにより、支柱の不等沈下に伴う光発電モジュールの歪みを低減することができると共に、不等沈下が生じても受梁の高さを調整して光発電モジュールの歪みを低減することができるので、光発電モジュールの破損を抑制防止することができる。

また、支柱間の水平方向の距離を６ｍ以上としたことにより、支柱の不等沈下に伴う光発電モジュールの歪みを小さくすることができる。
また、受梁の全長に対する当該受梁の支柱からの跳ね出し片側長さの比及び根太の全長に対する当該根太の受梁からの跳ね出し片側長さの比を０．２０以上０．２２以下としたことにより、受梁や根太の強度を小さくすることが可能となるから、それらの重量を小さくすることができ、土地の沈下そのものを低減することができる。

また、支持高さ調整機構に、光発電モジュールの水平面に対する傾斜角度を調整する傾斜角度調整機構を備えたことにより、光発電モジュールへの日射量を調整して光発電モジュールによる発電量を調整することが可能となる。
また、支持高さ調整機構に、受梁の連結点を上下方向に移動するための支柱部材移動機構を備え、傾斜角度調整機構に、受梁の連結点を回転する回転連結機構を備えたことにより、支柱と受梁の連結点を上下方向に移動させるだけで光発電モジュールの傾斜角度を調整することが可能となる。
また、支柱部材移動機構は、支柱部材の移動を規制する規制機構を備えたことにより、受梁の連結点の高さを所定の状態に保持しやすい。

本発明の光発電モジュール支持構造の第１実施例を示す全体構成図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。図１の光発電モジュール支持構造の模式図である。図２の張り出し梁構造における断面係数及び断面二次モーメントの説明図である。光発電モジュール支持構造の基礎及び架台コストの説明図である。不等沈下が発生したときの光発電モジュールの歪み算出の説明図である。基礎（支柱）スパンと許容相対沈下量の説明図である。図１の光発電モジュール支持構造の詳細を示す説明図であり、（ａ）は左側面図、（ｂ）は正面図である。光発電モジュールと根太の接続部分の説明図である。支柱部分における沈下量モニタの説明図であり、（ａ）は全体図、（ｂ）はモニタの単体図、（ｃ）は沈下量をモニタしている状態の説明図である。光発電モジュール支持構造の第２実施例を示す正面図である。光発電モジュール支持構造の第３実施例を示す正面図である。図１１の支柱部材規制機構の一例を示す説明図であり、（ａ）は支柱部材の正面図、（ｂ）は図１１のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は図１１のＢ−Ｂ断面図である。図１１の支柱部材規制機構の他の例を示す正面図である。図１３の支柱部材規制機構に用いられたブレーキ部材の説明図である。（ａ）は図１３のＣ−Ｃ断面図、（ｂ）は図１３のＤ−Ｄ断面図である。図１１の支柱部材規制機構の更に他の例を示す正面図である。図１６の支柱部材規制機構の作用の説明図である。光発電モジュール支持構造の第４実施例を示す正面図である。図１８のテンショナの説明図である。光発電モジュール支持構造の第５実施例を示す正面図である。図２０のＥ−Ｅ断面図である。光発電モジュール支持構造の第６実施例を示す正面図である。

次に、本発明の光発電モジュール支持構造の一実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の光発電モジュール支持構造の全体図、図２は、図１の光発電モジュール支持構造の模式図である。本実施形態の光発電モジュール支持構造は、平面視で方形の４隅に位置する４本を１組とする支柱１と、前記４本の支柱１のうちの横並びの２本の支柱１毎に跳ね出し状に支持される２本の受梁２と、前記２本の受梁２上に跳ね出し状に支持される複数の根太３とを備え、前記根太３の上に光発電モジュール４を搭載する。この支柱１、受梁２、根太３の部分を架台とも呼ぶが、このような架台構造とすることにより、後述するように、より軽量な架台に多数の光発電モジュール４を搭載することが可能となるのである。勿論、各支柱の下方の地面には基礎５が構築される。なお、本発明では受梁２の長手方向を横方向、根太３の長手方向を縦方向と定義する。

また、本実施形態では、前記根太３と光発電モジュール４との間に、当該光発電モジュール４を揺動可能に支持する揺動支持機構６を介装し、前記支柱１と受梁２との間に、当該支柱１（基礎５）の不等沈下に対応して受梁２の高さを調整可能とした支持高さ調整機構７を介装した。これらは、何れも不等沈下に追従する構成である。従来、土壌の不等沈下に対しては、基礎も架台も沈下しないように剛性を高めて対応している。しかしながら、前述したゴミ集積所などでは、有機物の化学変化などによって、どの程度の不等沈下が発生するか、予測もできない。そこで、本実施形態では、前記揺動支持機構６や支持高さ調整機構７によって不等沈下に追従するものとし、そのための条件として前記架台構造や後述する大型化などが重要となるのである。

図３は、前記支柱１と受梁２の間の張り出し状の支持構造、或いは受梁２と根太３の間の張り出し状の支持構造における所用（必要）断面係数及び所用（必要）断面二次モーメントを求めたものである。図中の符号Ｓは受梁２又は根太３の全長、符号Ｘは受梁２の支柱１からの張り出し片側長さ又は根太３の受梁２からの張り出し片側長さであり、横軸はＸ／Ｓを変数としてある。つまり、Ｘ／Ｓが０に近づくほど、図の左方に示す支点は梁の外側にセットされ、０．５に近づくほど中央にセットされる。また、符号ＩＴは梁全体の所用断面二次モーメント、符号Ｉｃは梁中央部の所用断面二次モーメント、符号Ｚｓは支点部分の所用断面係数、符号Ｚｃは梁中央部の所用断面係数を示す。

断面二次モーメントは曲げモーメントに対する変形しにくさ（剛性）を表し、断面係数は曲げ抵抗強度を表すから、所用断面二次モーメントや所用断面係数は小さいほど、断面積を小さくすることができ、結果的に梁の重量を低減することができる。前述したように、本実施形態の光発電モジュール支持構造は、沈下する土壌を対象としているから、架台構造の重量を低減することは非常に重要な要素である。また、図から明らかなように、Ｘ／Ｓの剛性最適点は０．２２、強度最適点は０．２１であることから、本実施形態では、受梁２の全長に対する当該受梁２の支柱１からの跳ね出し片側長さの比及び根太３の全長に対する当該根太３の受梁２からの跳ね出し片側長さの比を０．２０以上０．２２以下とした。

図４には、光発電モジュール支持構造の流れ長さ、本実施形態では根太３の長さ、及び光発電モジュール４の傾斜角度に対する基礎のコスト、及び架台のコストを示す。同図から明らかなように、光発電モジュール支持構造の流れ長さ、即ち根太３の長さを１００００ｍｍ以上、つまり１０ｍ以上にすると傾斜角度が５°であるときの基礎のコストを小さくすることができる。また、コスト面だけでなく、後述するように、光発電モジュール４の歪みを小さくするためにも、光発電モジュール支持構造全体の平面視の大きさを大型化するのが望ましい。

図５は、４カ所の基礎、つまり基礎上の４本の支柱のうち、１カ所の基礎、つまり１本の支柱だけが沈下して不等沈下が生じた場合に、根太上の光発電モジュールに生じる歪みを算出する説明図である。例えば、図５ａの右方向にＸ軸をとり、上方向にＹ軸をとり、左下の支柱位置（０，０）を原点として、右下の支柱位置を（０，Ｓ１）、左上の支柱位置を（Ｓ２，０）、右上の支柱位置を（Ｓ２，Ｓ１）とし、右上の支柱だけが不等沈下したものとして、図５ｂの光発電モジュールの４隅の座標（ｘ１，ｙ１）、（ｘ２，ｙ２）、（ｘ３，ｙ３）、（ｘ４，ｙ４）に生じる面外歪み量ｄを求め、その面外歪み量ｄが許容範囲内であるときの支柱、即ち基礎の許容相対沈下量δを求める。面外歪み量とは、光発電モジュールの大部分を占める硝子などの平面部材が、その平面から外れる方向に歪む量である。

図６には、基礎の許容相対沈下量δの算出結果を示す。図中の基礎スパンとは、例えば図５ａの左下の支柱の基礎と右下の支柱の基礎の間隔を示し、基礎スパン縦横比とは、例えば図５ａの左下の支柱の基礎と左上の支柱の基礎の間隔に対する、左下の支柱の基礎と右下の支柱の基礎の間隔の比を示す。同図から明らかなように、基礎の間隔を大きくするほど基礎の許容相対沈下量は大きくなり、基礎の間隔を６０００ｍｍ、即ち６ｍとし、基礎間隔の縦横比が１であるときの基礎の許容相対沈下量δは３００ｍｍとなる。そこで、本実施形態では、支柱１間の平面視の、つまり水平方向の距離を６ｍ以上とした。また、前述したように、本実施形態では、受梁２の全長に対する当該受梁２の支柱１からの跳ね出し片側長さの比及び根太３の全長に対する当該根太３の受梁２からの跳ね出し片側長さの比を０．２０以上０．２２以下としたので、受梁２の全長や根太３の全長は１０ｍ以上となり、大型の光発電モジュール支持構造となる。

図７には、基礎５から光発電モジュール４までの構造の第１実施例の詳細を示す。この光発電モジュール支持構造は、例えば基礎５が沈下した支柱１を長くして受梁２を高くすることで、不等沈下に対応する支持高さ調整機構７を備える。本実施例では、光発電モジュール４の傾斜角度を調整する機構は備えていない。本実施例では、基礎５の支柱１設置部位に４本のアンカーボルト８を埋設し、そのネジ部８ａを長く上方に突出させている。アンカーボルト８のネジ部８ａには、防錆用のカバー１４が被せられている。このアンカーボルト８のネジ部８ａにナット９を螺合し、次いで４本のアンカーボルト８のネジ部８ａを支柱部材１０の基板１１の図示しない貫通穴に挿通し、その基板１１の上方から、更にアンカーボルト８のネジ部８ａにナット９を螺合する。ちなみに、基板１１の上方のナット９は二重に重ねる、所謂ダブルナットになっていて緩まないようになっている。

基板１１の上には、上方が開いた二股の支柱部材１０が溶接などによって固定され、その上端部に上板１２が溶接などによって固定されている。この上板１２にボルト・ナットなどの固定具を用いて揺動機構１３を取付け、その揺動機構１３がボルト・ナットなどの固定具を用いて前記受梁２に取付けられている。揺動機構１３は、断面形状がＴ字状の連結部材を、リブ（垂直部）同士が重なるように配置し、それらのリブを１本のボルト１３ａで連結することにより、当該ボルト１３ａの周りに揺動可能としたものである。受梁２の上方には、ボルト・ナットなどの固定具を用いて複数の根太３が固定され、それらの根太３の上方に、後述する揺動支持機構を介して、光発電モジュール４が取付けられている。

この光発電モジュール支持構造では、不等沈下が生じると、アンカーボルト８のカバー１４を外し、支柱部材１０の基板１１の上方のナット９を弛めて上方に移動し、必要に応じて二股の支柱部材１０の間で上板１２をジャッキアップし、支柱部材１０の基板１１の下方のナット９を回転させて上方に移動させる。支柱部材１０の基板１１の下方のナット９を必要な高さ、つまり沈下分だけ上方に移動したら、そのナット９の上方に支柱部材１０の基板１１を搭載し、基板１１の上方のナット９を螺合し締め付けて固定する。これにより、支柱１が実質的に沈下分だけ長くなったことになり、受梁２の高さが高くなって不等沈下が吸収され、光発電モジュール４の歪みが解消される。

図８には、根太３と光発電モジュール４の間に介装された揺動支持機構６の詳細を示す。光発電モジュール４は、例えば実際に光発電を行うパネル部４１と、その周囲を支持する枠体４２を備え、枠体４２の下方に断面コ字状の脚部４３が延設されている。本実施例では、一枚の板金を折り曲げて取付部材１９を作成する。この取付部材１９は、前記脚部４３の下側の板材に当接する上板部１５と、その上板１５に連接する垂直板部１６と、その垂直板部１６に連接する下板部１７を断面コ字状に形成し、その下板１７に連接して垂直下方向きの取付部１８を形成し、取付部１８をボルト・ナットなどの固定具で根太３に取付け、前記上板部１５を光発電モジュール４の脚部４３の下側の板材にボルト・ナットなどの固定具で取付ける。前記上板１５、垂直板部１６、下板部１７で構成される板金の断面コ字状部は弾性変形して光発電モジュール４の揺動を吸収する。そのため、支柱１の不等沈下によって光発電モジュール４が局所的に変位しても、その変位を取付部材１９の断面コ字状部が吸収し、光発電モジュール４に応力が集中して破損するのを抑制防止することができる。

図９には、支柱部分における沈下量モニタ２０を示す。この沈下量モニタ２０は、図９ｂに示すように、透明な樹脂製カップで構成され、下部には連結用パイプ２２が突設され、樹脂製カップの内部は連結用パイプ２２の先端で外部と連通している。この沈下量モニタ２０を４本の支柱１の夫々の上端部に同じ高さに取付け、前記連結用パイプ２２にチューブ２１を差し込んで４つの沈下量モニタ２０を連結する（使用しない連結用パイプ２２はプラグなどで閉塞する）。その状態で、全ての沈下量モニタ２０に水などの液体を供給する。沈下量モニタ２０の高さは同じなので、内部の液体の液面高さも同じになる。しかしながら、支柱１に不等沈下が生じると、図９ｃに示すように沈下量モニタ２０の高さが変化し、内部の液体の液面高さが変化する。沈下量モニタ２０の内部の液体の液面高さが高いほど沈下しており、低いほど沈下していない。従って、前記支持高さ調整機構７で受梁２の高さを調整する場合には、沈下量モニタ２０の内部の液体の液面高さが最も低い支柱１に合わせて、その他の支持高さ調整機構７で受梁２の高さを調整すればよい。

図１０は、支持高さ調整機構７の第２実施例を示す。この支持高さ調整機構７は、光発電モジュール４の傾斜角度を調整するための傾斜角度調整機構２３を備える。本実施形態では、基礎５の上に箱形の基台２４を立設し、上板２５に開設した貫通穴に、支柱部材であるネジ桿２６を上側から挿通する。ネジ桿２６には、当該ネジ桿２６に螺合するネジ穴の形成された上側球面部材２８が螺合されている。この上側球面部材２８は、お椀の高台部分をくりぬいたような形状で、外周部に二面幅（六角形でも可）が形成されており、お椀の球面部を下向きにしてネジ桿２６に螺合されている。そして、前記上板２５の貫通穴に挿通されたネジ桿２６の下端部から下側球面部材２７を被せるようにして、当該下側球面部材２７の貫通穴内にネジ桿２６を差し込む。この下側球面部材２７は、お椀の高台を長くしたような形状で、お椀の球面部を上向きにしてネジ桿２６に被嵌され、その高台部分が前記上側球面部材２８のくりぬき部分に嵌入する。下側球面部材２７の高台部分を上側球面部材２８のくりぬき部分に嵌入したら、上側球面部材２８の外周面からボルト２９を螺合し締め付けて下側球面部材２７を上側球面部材２８に固定する。なお、ネジ桿２６自体は、図示しない保持機構によって保持される。

一方、ネジ桿２６の上端部にはアイナット３０が螺合され、その下方にナット３１を螺合して、所謂ダブルナットによって両者が固定されている。アイナット３０のリング部内には、軸線が光発電モジュール４の傾斜方向と直交するピン３２が挿通され、そのピン３２が、受梁２から突設されたリブ３３に貫通されている。従って、受梁２とネジ桿２６はピン３２を軸として光発電モジュール３の傾斜方向に回転可能であることから、本実施例の傾斜角度調整機構２３は受梁２の連結点を回転する回転連結機構を備える。

本実施例では、基台２５の貫通穴の周囲を上側球面部材２８の球面部で上方から押さえ付け且つ下側球面部材２７の球面部で下方から押さえ付けている。上側球面部材２８の外周面には二面幅（又は六角形）が形成されているので、この二面幅にレンチなどの工具をかけて上側球面部材２８を回転させれば上側球面部材２８のネジ穴がネジ桿２６のネジに沿って当該ネジ桿２６の軸線方向に移動する。実際には、上側球面部材２８も下側球面部材２７も上下方向には移動できないので、ネジ桿２６が基台２４に対して上下方向に移動される。従って、不等沈下が発生したら、沈下した支柱１の上側球面部材２８を回転させてネジ桿２６を上昇させれば受梁３の連結点が上方に移動するので、不等沈下を吸収して光発電モジュール４の歪みを解消することができる。

また、支柱部材であるネジ桿２６を上下方向に移動する際、他の支柱１との長さの違いによって、ネジ桿２６が、例えば図１０の紙面方向に回転する可能性がある。しかしながら、本実施例では、基台２４の上板２５の貫通穴の周囲を上側球面部材２８の球面部と下側球面部材２７の球面部が押さえ付けるように接触し、且つ受梁２及びネジ桿２６がピン３２の周りに相対回転可能としてあるので、ネジ桿２６の回転を許容することができる。また、前記支柱部材であるネジ桿２６の上下方向への移動により、横並びの何れか一方の支柱１に対し、他方の支柱１を高くしたり低くしたりすることにより、光発電モジュール４の傾斜角度を変更することも可能となる。光発電モジュール４の傾斜角度を変更すると、受光する日光量や発電量を変更することができるので、所望する日光量や発電量に応じてネジ桿２６を上下方向に移動させて光発電モジュール４の傾斜角度を変更すればよい。従って、本実施例の支持高さ調整機構７は受梁２の連結点を上下方向に移動するための支柱部材移動機構を備える。

図１１は、支持高さ調整機構７の第３実施例を示す。また、図１２は、図１１の支柱部材規制機構の一例を示す説明図であり、図１２ａは支柱部材の正面図、図１２ｂは図１１のＡ−Ａ断面図、図１２ｃは図１１のＢ−Ｂ断面図である。この支持高さ調整機構７は、光発電モジュール４の傾斜角度を調整するための傾斜角度調整機構２３を備える。傾斜角度調整機構２３の構成は、前記図１０の第２実施例のものと同等であるので、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。本実施例では、前記第２実施例のネジ桿に代えて太径の丸棒からなる支柱部材３４を用い、当該支柱部材３４の上端部に雄ネジ３４ａを形成し、その雄ネジ３４ａに前記傾斜角度調整機構２３を取付けてある。なお、以下の実施例でも、支柱部材３４自体は、図示しない保持機構によって保持される。

基台２４の上板には、光発電モジュール４の傾斜角度方向に平行な２枚のリブ３５を立設し、それらのリブ３５の間に角パイプからなる支持部材３６を差し込み、リブ３５の外側からボルト３７を支持部材３６のネジ穴に螺合し締め付け、これにより支持部材３６をボルト３７の周りに回転可能に支持する。そして、支持部材３６の内側に支柱部材３４を挿通する。支柱部材３４の外周には、等間隔に断面円形の窪み３８が形成されており、支持部材３６の外側からボルト３９を螺合し、当該ボルト３９の先端丸棒部を窪み３８に差し込むことで支柱部材３４の移動を規制する。即ち、本実施例の支柱部材移動機構は、支柱部材３６の移動を規制する規制機構を備える。なお、図１２ａに示すように、窪み３８の奥側端部に隅Ｒを施しておくことにより、ボルト３９の先端丸棒部が突き当たったとき、支柱部材３４を長手方向、つまり上下方向に移動させる力が作用し、例えば支柱部材３４と支持部材３６が噛んでしまったような場合に、ボルト３９を回すことで、それを解消することが可能となる。

前記支柱部材３６の下端部には索条４０の一端が取付けられており、その索条４０は、プーリ４１を介して手動ウインチ４２に巻回されている。この手動ウインチ４２に巻回されている索条４０を払い出せば支柱部材３４は下降し、索条４０を手動ウインチ４２で巻き取れば支柱部材３４は上昇する。従って、不等沈下が発生したら、沈下した支柱１の手動ウインチ４２で索条４０を巻き取って支柱部材３４を上昇させれば受梁３の連結点が上方に移動するので、不等沈下を吸収して光発電モジュール４の歪みを解消することができる。また、支柱部材３４の上下方向への移動により、横並びの何れか一方の支柱１に対し、他方の支柱１を高くしたり低くしたりすることにより、光発電モジュール４の傾斜角度を変更することも可能となるので、所望する日光量や発電量に応じて支柱部材３４を上下方向に移動させて光発電モジュール４の傾斜角度を変更すればよい。なお、索条４０は、炭素繊維のような軽量なものが望ましく、帯状であれば更に好ましい。

図１３は、図１１の支柱部材規制機構の他の例を示す正面図であり、図１４は、図１３の支柱部材規制機構に用いられたブレーキ部材の説明図であり、図１５ａは、図１３のＣ−Ｃ断面図、図１５ｂは、図１３のＤ−Ｄ断面図である。この実施例では、前記図１１、図１２のように支柱部材３４の窪み３９にボルト３９を差し込んで当該支柱部材３４の移動を規制するのに対し、個別のブレーキ部材４０をボルト３９で支柱部材３４の外周面に押し付け、その摩擦力で支柱部材３４の移動を規制するものである。本実施例では、支持部材３６が角パイプから丸パイプに変更されたり、ボルト３９の先端部４７が丸棒でなかったりするが、機能的には同等であるから、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。ブレーキ部材４０は、丸棒である支柱部材３４の外周面に緊密に当接する円弧状の板材であり、上端部に、落下防止用の係止部４０ａが垂直に突設されている。この係止部４０ａが上側になるようにしてブレーキ部材４０を支柱部材３４と支持部材３６との間の隙間に差し込み、ボルト３９でブレーキ部材４０を支柱部材３４の外周面に押し付けて、当該支柱部材３４の上下方向への移動を規制する。なお、リブ３５の外側から螺合したボルト３７でも、ブレーキ部材４０を支柱部材３４の外周面に押し付けるようにしてもよい。

図１６は、図１１の支柱部材規制機構の更に他の例を示す正面図であり、図１７は、図１６の支柱部材規制機構の作用の説明図である。この実施例では、支柱部材３４の外周面に直接的に２つのバンド部材４３をボルト・ナットなどの固定具で取付け、それらのバンド部材４３の連結部４３ａを支持部材３６に突設された連結部３６ａに被せ、それらをボルト・ナットなどの固定具で固定して、支柱部材３４を支持部材３６に固定し、支柱部材３４の上下方向への移動を規制する。

図１８は、光発電モジュール支持構造の第４実施例を示す正面図であり、図１９は、図１８のテンショナの説明図である。この支持高さ調整機構７は、光発電モジュール４の傾斜角度を調整するための傾斜角度調整機構２３を備える。傾斜角度調整機構２３の構成は、前記図１０の第２実施例のものと同等であるので、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、支柱部材３４と傾斜角度調整機構２３の構成並びに支柱部材規制機構の構成は前記図１１の第３実施例のものと同等であるので、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施例では、支柱部材３４の上端部と下端部に索条４０を連結し、その索条４０を基台２４の支持台４４上のプーリ４１に架ける。プーリ４１は、テンショナ４５を介して、手動ハンドル４６に連結されており、手動ハンドル４６を回転させると索条４０が移動し、それに伴って支柱部材３４が上下方向に移動される。従って、不等沈下が発生したら、沈下した支柱１の手動ハンドル４６で索条４０を移動して支柱部材３４を上昇させれば受梁３の連結点が上方に移動するので、不等沈下を吸収して光発電モジュール４の歪みを解消することができる。また、支柱部材３４の上下方向への移動により、横並びの何れか一方の支柱１に対し、他方の支柱１を高くしたり低くしたりすることにより、光発電モジュール４の傾斜角度を変更することも可能となるので、所望する日光量や発電量に応じて支柱部材３４を上下方向に移動させて光発電モジュール４の傾斜角度を変更すればよい。

テンショナ４５は、プーリ４１を支持する断面コ字状の可動ブラケット４７と、開口側が前記可動ブラケット４７と同じ向きの断面コ字状の固定ブラケット４８を有し、固定ブラケット４８は支持台４４に固定されている。可動ブラケット４７のウエブにはナット４９が溶接固定されており、固定ブラケット４８のウエブには貫通穴が開設されている。そして、固定ブラケット４８のウエブの外側から貫通穴にボルト５０を挿通し、そのボルト５０を可動ブラケット４７のナット４９に螺合する。ボルト５０をナット４９に締め込むように回転させれば可動ブラケット４７が固定ブラケット４８側に移動されるので索条４０のテンションを高めることができる。逆に、ボルト５０をナット４９から抜き出すように回転させれば可動ブラケット４７は固定ブラケット４８から離間するので索条４０のテンションを低くすることができる。

図２０は、光発電モジュール支持構造の第５実施例を示す正面図であり、図２１は、図２０のＥ−Ｅ断面図である。この支持高さ調整機構７は、光発電モジュール４の傾斜角度を調整するための傾斜角度調整機構２３を備える。傾斜角度調整機構２３の構成は、前記図１０の第２実施例のものと同等であるので、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。本実施例では、支柱部材３４を角柱とし、その上端部に雄ネジ３４ａを形成し、その雄ネジ３４ａに前記傾斜角度調整機構２３を取付けてある。角柱の支柱部材３４を支持する支持部材５２は断面コ字状とし、そのウエブに支柱部材３４を当接させる。支持部材５２のリブ３５への支持構造は、前記図１１の第３実施例と同等であるので、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。

支柱部材３４には、長手方向に沿って、即ち上下方向にチェーン５１が取付けられており、そのチェーン５１に噛合するスプロケット５３が、前記支持部材５２に回転自在に取付けられ、そのスプロケット５３にハンドル４６が連結されている。また、前記断面コ字状の支持部材５２の２枚のリブには貫通穴が開設されており、その貫通穴にボルト５４を挿通し、そのボルト５４にナット５５を螺合すると、ボルト５４の軸部がスプロケット５３の歯と歯の間に位置するようになっている。従って、不等沈下が発生したら、沈下した支柱１の手動ハンドル４６でスプロケット５３を回転し、そのスプロケット５３の回転に伴ってチェーン５１を移動して支柱部材３４を上昇させれば受梁３の連結点が上方に移動するので、不等沈下を吸収して光発電モジュール４の歪みを解消することができる。また、支柱部材３４の上下方向への移動により、横並びの何れか一方の支柱１に対し、他方の支柱１を高くしたり低くしたりすることにより、光発電モジュール４の傾斜角度を変更することも可能となるので、所望する日光量や発電量に応じて支柱部材３４を上下方向に移動させて光発電モジュール４の傾斜角度を変更すればよい。また、支柱部材３４を所定位置に移動したら、断面コ字状の支持部材５２の貫通穴にボルト５４を挿通し、そのボルト５４にナット５５を螺合すると、ボルト５４の軸部がスプロケット５３の歯と歯の間に位置し、スプロケット５３の回転が規制され、結果的にチェーン５１の移動、即ち支柱部材３４の上下方向への移動が規制される。

図２２は、光発電モジュール支持構造の第６実施例を示す正面図である。この支持高さ調整機構７は、光発電モジュール４の傾斜角度を調整するための傾斜角度調整機構２３を備える。傾斜角度調整機構２３の構成は、前記図１０の第２実施例のものと同等であるので、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。また、本実施例の支柱部材３４及び支持部材５２及びそれらの取付構造は、前記図２０の第５実施例と同等であるので、同等の構成には同等の符号を付してその詳細な説明を省略する。

本実施例では、前記第５実施例のチェーンに代えて、支柱部材３４の長手方向に沿って、即ち上下方向にラック５６が取付けられており、そのラック５６に噛合するピニオン５７が支持部材５２に回転自在に取付けられ、そのピニオン５７にハンドル４６が連結されている。また、前記第５実施例と同様に、支持部材５２の２枚のリブの貫通穴にはボルト５４が挿通可能であり、そのボルト５４にナット５５を螺合すると、ボルト５４の軸部がラック５７の歯と歯の間に位置するようになっている。従って、不等沈下が発生したら、沈下した支柱１の手動ハンドル４６でピニオン５７を回転し、そのピニオン５７の回転に伴ってラック５６を移動して支柱部材３４を上昇させれば受梁３の連結点が上方に移動するので、不等沈下を吸収して光発電モジュール４の歪みを解消することができる。また、支柱部材３４の上下方向への移動により、横並びの何れか一方の支柱１に対し、他方の支柱１を高くしたり低くしたりすることにより、光発電モジュール４の傾斜角度を変更することも可能となるので、所望する日光量や発電量に応じて支柱部材３４を上下方向に移動させて光発電モジュール４の傾斜角度を変更すればよい。また、支柱部材３４を所定位置に移動したら、断面コ字状の支持部材５２の貫通穴にボルト５４を挿通し、そのボルト５４にナット５５を螺合すると、ボルト５４の軸部がラック５６の歯と歯の間に位置し、ラック５７の回転が規制され、結果的にラック５６の移動、即ち支柱部材３４の上下方向への移動が規制される。

このように本実施形態の光発電モジュール支持構造では、大面積の光発電モジュール４を縦方向並びに横方向に多数並べて支持するにあたり、４本の支柱１のうちの横並びの２本の支柱１毎に２本の受梁２を跳ね出し状に支持し、その２本の受梁２上に複数の根太３を跳ね出し状に支持し、それらの根太３に光発電モジュール４を搭載支持すると共に、根太３と光発電モジュール４との間に、光発電モジュール４を揺動可能に支持する揺動支持機構６を介装し、支柱１と受梁２との間に、支柱１の不等沈下に対応して受梁２の高さを調整可能とした支持高さ調整機構７を介装したことにより、支柱１の不等沈下に伴う光発電モジュール４の歪みを低減することができると共に、不等沈下が生じても受梁２の高さを調整して光発電モジュール４の歪みを低減することができるので、光発電モジュール４の破損を抑制防止することができる。

また、支柱１間の水平方向の距離を６ｍ以上としたことにより、支柱１の不等沈下に伴う光発電モジュール４の歪みを小さくすることができる。
また、受梁２の全長に対する当該受梁２の支柱１からの跳ね出し片側長さの比及び根太３の全長に対する当該根太３の受梁２からの跳ね出し片側長さの比を０．２０以上０．２２以下としたことにより、受梁２や根太３の強度を小さくすることが可能となるから、それらの重量を小さくすることができ、土地の沈下そのものを低減することができる。

また、支持高さ調整機構７に、光発電モジュール４の水平面に対する傾斜角度を調整する傾斜角度調整機構２３を備えたことにより、光発電モジュール４への日射量を調整して光発電モジュール４による発電量を調整することが可能となる。
また、支持高さ調整機構７に、受梁２の連結点を上下方向に移動するための支柱部材移動機構を備え、傾斜角度調整機構２３に、受梁２の連結点を回転する回転連結機構を備えたことにより、支柱１と受梁２の連結点を上下方向に移動させるだけで光発電モジュール４の傾斜角度を調整することが可能となる。
また、支柱部材移動機構は、支柱部材３４の移動を規制する規制機構を備えたことにより、受梁２の連結点の高さを所定の状態に保持しやすい。

１は支柱、２は受梁、３は根太、４は光発電モジュール、５は基礎、６は揺動支持機構、７は支持高さ調整機構、８はアンカーボルト、９はナット、１０は支柱部材、１１は基板、１２は上板、１３は揺動機構、１４はカバー、１５は上板部、１６は垂直板部、１７は下板部、１８は取付部、１９は取付部材、２０は沈下量モニタ、２１はチューブ、２２は連結用パイプ、２３は傾斜角度調整機構、２４は基台、２５は上板、２６はネジ桿（支柱部材）、２７は下側球面部材、２８は上側球面部材、２９はボルト、３０はアイナット、３１はナット、３２はピン、３３はリブ、３４は支柱部材、３５はリブ、３６は支持部材、３７はボルト、３８は窪み、３９はボルト、４０は索条、４１はプーリ、４２は手動ウインチ、４３はバンド部材、４４は支持台、４５はテンショナ、４６は手動ハンドル、４７は可動ブラケット、４８は固定ブラケット、４９はナット、５０はボルト、５１はチェーン、５２は支持部材、５３はスプロケット、５４はボルト、５５はナット

Claims

光発電モジュールを縦方向並びに横方向に多数並べて支持する光発電モジュール支持構造であって、平面視で方形の４隅に位置し、下部が連結されていない４本の支柱と、前記４本の支柱のうちの横並びの２本の支柱毎に跳ね出し状に支持される２本の受梁と、前記２本の受梁上に跳ね出し状に支持され且つ光発電モジュールを搭載支持する複数の根太と、前記根太と光発電モジュールとの間に介装され且つ光発電モジュールを揺動可能に支持する揺動支持機構と、前記支柱と受梁との間に介装され且つ支柱の不等沈下に対応して受梁の高さを調整可能とした支持高さ調整機構とを備え、前記受梁の全長に対する当該受梁の支柱からの跳ね出し片側長さの比及び前記根太の全長に対する当該根太の受梁からの跳ね出し片側長さの比を０．２０以上０．２２以下としたことを特徴とする光発電モジュール支持構造。
前記支柱間の水平方向の距離を６ｍ以上としたことを特徴とする請求項１に記載の光発電モジュール支持構造。
前記支持高さ調整機構は、光発電モジュールの水平面に対する傾斜角度を調整する傾斜角度調整機構を備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の光発電モジュール支持構造。
前記支持高さ調整機構は、受梁の連結点を上下方向に移動するための支柱部材移動機構を備え、前記傾斜角度調整機構は、受梁の連結点を回転する回転連結機構を備えることを特徴とする請求項３に記載の光発電モジュール支持構造。
前記支柱部材移動機構は、支柱部材の移動を規制する規制機構を備えたことを特徴とする請求項４に記載の光発電モジュール支持構造。
請求項１乃至５の何れか一項に記載の光発電モジュール支持構造に対し、
透明な樹脂製カップで構成されると共に下部には連結用パイプが突設され、前記樹脂製カップの内部は連結用パイプの先端で外部と連通している沈下量モニタを、前記４本の支柱の夫々に同じ高さに取付け、
前記連結用パイプにチューブを差し込んで前記４つの沈下量モニタを連結し、
その状態で、全ての前記沈下量モニタの内部に液体を供給し、
前記沈下量モニタの内部の液体の液面高さが変化した場合、前記沈下量モニタの内部の液体の液面高さが最も低い支柱に合わせて、その他の支柱の受梁の高さを前記支持高さ調整機構で調整することを特徴とする光発電モジュール支持構造の支持高さ調整方法。