JP5966855B2

JP5966855B2 - 太陽電池モジュールの設置構造

Info

Publication number: JP5966855B2
Application number: JP2012237662A
Authority: JP
Inventors: 雅信迫本
Original assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Engineering Corp
Priority date: 2012-10-29
Filing date: 2012-10-29
Publication date: 2016-08-10
Anticipated expiration: 2032-10-29
Also published as: JP2014088665A

Description

本発明は、太陽電池モジュールの設置構造に関するものであり、詳しくは、材料コストを削減でき且つ施工費を一層低減できる太陽電池モジュールの設置構造に関するものである。

太陽電池モジュールは、光起電力効果により光を電力に変換する太陽電池セル（以下、適宜「セル」と略記する。）をシート状の基材の上に多数配列した方形のパネル状のものであるが、例えば９００ｍｍ×１６００ｍｍ程度の長方形の太陽電池モジュールの場合、その重量は１０〜３０ｋｇ程度となる。そこで、太陽電池モジュールを設置する場合には、自重および風圧に耐え得る構造が要求される。

太陽電池モジュールの設置構造としては、例えば、鉄筋で補強したコンクリート製の基礎ブロックを地面に配置し、基礎ブロックの上面に金属製の架台をアンカー固定すると共に、基礎ブロックの重量を十分に大きく設計することにより、太陽電池モジュールの投影面積よりも基礎ブロックの設置面積を小さくし、１つの太陽電池モジュールの占有面積を増大させないようにした構造が開示されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−１６０７６４号公報

ところで、上記のような設置構造においては、架台固定用のアンカーボルトが埋め込まれた基礎ブロックを予め製作する必要があるため、基礎部分の製作費を低減するのが難しいと言う問題がある。また、金属製の架台として、一体的な枠組構造のものを使用するため、架台部分の製作費も低減できないと言う問題がある。

本発明は、上記の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、平面形状が長方形のパネル状の太陽電池モジュール１を設置するための設置構造であって、材料コストを削減でき且つ施工費を一層低減できる太陽電池モジュールの設置構造を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明では、平坦な底面および平行な２側面を有する細長のコンクリート製の成形体で基礎部を構成し、太陽電池モジュールを支持する金属製の枠組部として、高さの異なる同等の構造の一対の枠組を使用すると共に、各枠組に配置した一対の支柱の下端側により基礎部の２側面を挟む状態で基礎部の上端にこれら枠組を搭載し、支柱の下端部に螺着したボルトを締め付けて各枠組を固定するようにした。

すなわち、本発明の要旨は、平面形状が長方形のパネル状の太陽電池モジュールを設置するための設置構造であって、地面に配置されるコンクリート製の基礎部と、当該基礎部の上部に取り付けられて太陽電池モジュールを支持する金属製の枠組部とからなり、基礎部は、平坦な底面および平行な２側面を有する細長の成形体で構成され、枠組部は、基礎部の長手方向の一方の端部に取り付けられ且つ太陽電池モジュールの背面の一方の短辺部側を支持する手前側の枠組と、基礎部の長手方向の他方の端部に取り付けられ且つ太陽電池モジュールの背面の他方の短辺部側を支持する後方側の枠組とを含み、各枠組は、それぞれ、基礎部の幅に相当する離間距離で配置された一対の支柱の上端に梁を架け渡し且つこれら支柱の下端から所定高さの位置に掛止桟を架け渡した構造を備え、かつ、後方側の枠組は、手前側の枠組よりも支柱が高く構成されており、各枠組は、一対の支柱の下端側により基礎部の２側面を挟む状態で当該基礎部の上端に搭載され、支柱の下端部に螺着したボルトで基礎部に固定されていることを特徴とする太陽電池モジュールの設置構造に存する。

本発明に係る太陽電池モジュールの設置構造によれば、基礎部が細長のコンクリート製の成形体で構成され、枠組部が同等の構造の一対の枠組で構成され、各枠組が基礎部の上端に搭載された構造を備えており、一層簡単に設置できるため、材料費を削減でき、施工費を一層低減することができる。従って、本発明は、１ＭＷ以上の発電を行う所謂メガソーラーに好適である。

本発明に係る太陽電池モジュールの設置構造における構成要素を示す展開斜視図である。本発明に係る太陽電池モジュールの設置構造における基礎部と枠組部の係合関係を示す斜視図である。

本発明に係る太陽電池モジュールの設置構造（以下、「設置構造」と略記する。）の実施形態を図面に基づいて説明する。本発明の設置構造は、図１に示すように、平面形状が長方形のパネル状の太陽電池モジュール（以下、「モジュール」と略記する。）１を設置するための設置構造であり、地面に配置されるコンクリート製の基礎部２と、当該基礎部の上部に取り付けられてモジュール１を支持する金属製の枠組部とからなる。

モジュール１は、平面形状が長方形のシート状の基板の表面に多数の太陽電池セルを配列し、かつ、基板の外周部を金属製フレームで補強して構成される。太陽電池セルとしては、公知の各種のセル、例えば、各種の結晶シリコン型やアモルファスシリコン型のシリコン系セル、ＩｎＧａＡｓ、ＧａＡｓ系、ＣＩＳ系、Ｃｕ_２ＺｎＳｎＳ_４（ＣＺＴＳ）、ＣｄＴｅ−ＣｄＳ系などの各種の化合物系セル、光電変換層に有機化合物を用いた有機系セル等が挙げられる。

通常、１つのセルは、基板の表面に第１電極、光電変換層、第２電極、透明保護層を積層して構成される。１枚のモジュール１においては、上記のようなセルが基板表面に１０〜１００個程度配列され、１つのセルの第１電極とこれに隣接するセルの第２電極とが順次に直列に接続されている。モジュール１は、表面に樹脂を積層することによりセルを絶縁、封止して構成される。モジュール１における積層構造は、例えば、基板の表面に絶縁材／封止材／セル／封止材／保護フィルムを順次に積層して構成される。

絶縁材としては、ポリエステル、ポリフッ化ビニル、各種プラスティックフィルム等の熱可塑性オレフィン類からなる絶縁材が使用される。封止材としては、例えば、エチレン酢酸ビニール共重合（ＥＶＡ）、エチレン・アクリル酸エステル共重合体、シリコーン樹脂、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体、アイオノマー等が使用される。また、保護フィルムとしては、テトラフルオロエチレンとエチレンの共重合体などの熱可塑性フッ素樹脂（ＥＴＦＥ）が使用される。

モジュール１は、施工性の観点から、通常、平面形状を長方形のパネル状に形成される。モジュール１の外形寸法は、例えば、幅が６００〜１２００ｍｍ程度、長さが１０００〜２０００ｍｍ程度、外周部のフレーム部分で厚さが１５〜５０ｍｍ程度である。図示しないが、モジュール１の裏面には、各セルに接続され且つ陽極側および陰極側の一対のケーブルが装着された端子を収容する端子箱（ジャンクションボックス）が取り付けられている。

本発明の設置構造においては、コンクリート製の基礎部２と、モジュール１を支持する金属製の枠組部とから架台が構成される。基礎部２は、細長の成形体で構成されており、平坦な底面、および、当該基礎部の長手方向に沿った平行な２側面を備えた成形体で構成される。斯かる成形体は、型枠にコンクリートを打設して例えば直方体のブロックとして成形されたものでもよいが、材料費を削減する観点から、既存のコンクリート成型品を利用するのが好ましい。

具体的には、例えば、基礎部２は、長手方法に直交する断面がＵ字型のＵ形側溝で構成される。Ｕ形側溝は、ＪＩＳＡ５３７２に規定された側溝用のコンクリート成型品であり、通常の側溝として使用する場合の蓋の配置形態によって「上ぶた式Ｕ形側溝」、「落ちふた式Ｕ形側溝」があるが、本発明では何れの形態の側溝も使用可能である。好ましくは、後述する枠組３Ａ，３Ｂの固定構造から、図１に示すように、落ちふた式Ｕ形側溝が好ましい。落ちふた式Ｕ形側溝は、Ｕ字型断面の上端部が外側に膨出した構造のものであり、膨出した外縁部２１を後述する枠組３Ａ，３Ｂの支柱３１のボルト４２の掛止部として利用することができる。

基礎部２を構成する上記のＵ形側溝としては、幅（２側面間の距離）が２００〜４００ｍｍ程度、高さが３００〜６００ｍｍ程度、長さが１０００〜２０００ｍｍ程度のものが使用される。

一方、図１に示すように、枠組部は、基礎部２の長手方向の一方の端部（図の下方側の端部）に取り付けられ且つモジュール１の背面の一方の短辺部側を支持する手前側の枠組３Ａと、基礎部２の長手方向の他方の端部（図の上方側の端部）に取り付けられ且つモジュール１の背面の他方の短辺部側を支持する後方側の枠組３Ｂとからなる。

枠組３Ａ，３Ｂは、金属製の角パイプ等の各種の棒状部材で構成することができるが、材料費を削減する観点から、通常は、後述する筋交い３４を除き、Ｌ型鋼を組合せて構成される。これら枠組３Ａ，３Ｂは、それぞれ、一対の支柱３１の上端に梁３２を架け渡し且つこれら支柱３１の下端から所定高さの位置に掛止桟３３を架け渡した構造を備えている。また、支柱３１、梁３２及び掛止桟３３の枠組構造を補強するため、枠組３Ａ，３Ｂにおいては、掛止桟３３の各端部から梁３２の各端部近傍に亙って帯状の鋼材からなる筋交い３４が取り付けられる。

枠組３Ａ，３Ｂにおいて、梁３２は、モジュール１を受止め且つ締結するための横架材であり、掛止桟３３は、当該枠組を基礎部２に引掛けるための横架材である。なお、支柱３１、梁３２、掛止桟３３、筋交い３４の結合個所はボルト又はスポット溶接により固定される。

枠組３Ａ，３Ｂにおいて、支柱３１，３１の離間間隔は、基礎部２の幅に応じて２５０〜５００ｍｍ程度とされ、梁３２の長さは、モジュール１の幅に応じて６５０〜１２５０ｍｍ程度とされ、支柱３１の下端からの掛止桟３３までの高さは、５０〜１００ｍｍ程度とされる。また、各支柱３１の下端部には、後述するボルト４２を螺着するため、ボルト挿通用の穴が開口されて当該穴にナット４１が溶接により取り付けられる。

本発明の設置構造においては、受光量を高める観点から、図２に示すように、モジュール１を傾斜させた状態で支持するため、後方側の枠組３Ｂは、手前側の枠組３Ａよりも支柱３１が高く構成される。例えば、手前側の枠組３Ａの支柱３１の高さは２００〜３００ｍｍ程度に設定され、後方側の枠組３Ｂの支柱３１はの高さは３００〜６００ｍｍ程度に設定される。これにより、モジュール１を所定の傾斜角度に傾斜させた状態で取り付けることができる。

モジュール１の傾斜角度は、モジュール１の背面と地表とのなす角度が５〜３０°となるように設定される。通常、非積雪地域の場合で５〜２０°、好ましくは約１０°、積雪地域の場合で２０〜３０°に設定される。なお、モジュール１の傾斜角度に対応させるため、通常、手前側の枠組３Ａの梁３２は、予め内角を鋭角となるように加工され、後方側の枠組３Ｂの梁３２は、予め内角を鈍角となるように加工される。

上記にように、本発明の設置構造において、各枠組３Ａ，３Ｂは、基礎部２の幅に相当する離間距離で一対の支柱３１が配置され、これら支柱３１の下端から所定高さの位置に掛止桟３３が設けられており、そして、一対の支柱３１の下端側により基礎部の２側面を挟む状態で当該基礎部の上端に搭載され、支柱３１の下端部に螺着したボルト４２で基礎部２に固定される。

本発明の設置構造においては、上記の基礎部２および枠組部の構成により極めて簡単にモジュール１を設置することができる。モジュール１の設置施工は次の通りである。すなわち、先ず、モジュール１の設置場所に基礎部２を配置する。基礎部２は、地面を１００ｍｍ程度掘り下げてここに空練りモルタルを２０〜３０ｍｍの厚さで敷込み、成形体として例えばＵ形側溝を落とし込んで施工される。

一方、枠組部は、基礎部２に枠組３Ａ，３Ｂを先に取り付けて構築することもできるが、モジュール１に対する位置決め等の施工性の観点からは、予めモジュール１に枠組３Ａ，３Ｂを装着するのが好ましい。具体的には、モジュール１を裏返しておき、枠組３Ａ，３Ｂを転倒させた状態でモジュール１の背面に装着する。すなわち、転倒させた手前側の枠組３Ａの梁３２にビス５を複数本挿通し、モジュール１の外周側のフレームの裏面側に螺着することにより、モジュール１の一方の端部に枠組３Ａを固定する。そして、同様にして、モジュール１の他方の端部に枠組３Ｂを固定する。

次いで、モジュール１を引繰返して当該モジュールの表面を上にし、その状態で基礎部２に被せるようにして枠組部を当該基礎部の上端に載せる。その際、各枠組３Ａ，３Ｂに設けられた一対の支柱３１の下端側で基礎部２の２側面を挟む状態にして枠組３Ａ，３Ｂを当該基礎部の上端に搭載し、モジュール１及び枠組３Ａ，３Ｂの荷重を掛止桟３３で受ける。そして、各支柱３１の下端部に取り付けられたナット４１にボルト４２を螺着して締め付ける。その場合、基礎部２として、Ｕ字型断面の上端が外側に膨出した構造のＵ形側溝を使用した場合には、膨出した外縁部２１をボルト４２の抜け止めとして利用できるため、より確実に枠組３Ａ，３Ｂ装着することができる。

上記のように、本発明の設置構造においては、基礎部２として成形体を配置し、枠組部として枠組３Ａ，３Ｂを基礎部２に搭載し、枠組３Ａ，３Ｂのボルト４２を締め付けるだけで架台部分を構築できるため、従来のようにコンクリート基礎を打設して縦横に鋼材を組み合わせる構造に比べて、極めて施工が簡単である。そして、同等の構造の一対の枠組３Ａ，３Ｂを使用することにより、部材構成を減らすことができ、施工性を向上できるため、材料費および施工費をより低減することができる。

また、本発明の設置構造においては、基礎部２として汎用のＵ形側溝を使用することにより、従来の枠組だけで構成される架台の一部もＵ形側溝で兼用できるため、枠組部（枠組３Ａ，３Ｂ）における鋼材の量を減らすことができ、材料費および施工費をより一層低減することができる。更に、本発明の設置構造においては、枠組３Ａ，３Ｂのボルト４２を緩めるだけで、モジュール１を取り外すことができるため、保守管理が極めて容易である。上記のように、本発明の設置構造は、低コストで施工でき、保守管理が容易なため、モジュール１を多数配列して１ＭＷ以上の発電を行う所謂メガソーラー（大規模発電システム）の構築に好適である。

１：太陽電池モジュール
２：基礎部
２１：外縁部
３Ａ：枠組
３Ｂ：枠組
３１：支柱
３２：梁
３３：掛止桟
３４：筋交い
４１：ナット
４２：ボルト
５：ビス

Claims

平面形状が長方形のパネル状の太陽電池モジュールを設置するための設置構造であって、地面に配置されるコンクリート製の基礎部と、当該基礎部の上部に取り付けられて太陽電池モジュールを支持する金属製の枠組部とからなり、基礎部は、平坦な底面および平行な２側面を有する細長の成形体で構成され、枠組部は、基礎部の長手方向の一方の端部に取り付けられ且つ太陽電池モジュールの背面の一方の短辺部側を支持する手前側の枠組と、基礎部の長手方向の他方の端部に取り付けられ且つ太陽電池モジュールの背面の他方の短辺部側を支持する後方側の枠組とを含み、各枠組は、それぞれ、基礎部の幅に相当する離間距離で配置された一対の支柱の上端に梁を架け渡し且つこれら支柱の下端から所定高さの位置に掛止桟を架け渡した構造を備え、かつ、後方側の枠組は、手前側の枠組よりも支柱が高く構成されており、各枠組は、一対の支柱の下端側により基礎部の２側面を挟む状態で当該基礎部の上端に搭載され、支柱の下端部に螺着したボルトで基礎部に固定されていることを特徴とする太陽電池モジュールの設置構造。
基礎部は、長手方法に直交する断面がＵ字型のＵ形側溝で構成されている請求項１に記載の設置構造。