JP2014077319A - 太陽光パネル架台および太陽光パネル架台の施工方法 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光パネルの基礎台の形成およびパネルの設置作業が容易で、また風力や地震等に対する強度が高い太陽光パネル架台の施工方法および太陽光パネル架台を提供する。
【解決手段】施工方法としては、太陽光パネルを支持する横断面Ｈ形の複数の杭５、６を地中に打込み、地面上に露出した杭長さを前側の杭５より後側の杭６を長くし、この杭５，６の先端に太陽光パネル１をボルト締めで連結する。また、この太陽光パネル架台の施工方法に使用する太陽光パネル架台は、地面上の露出長さが前側より後側の方が長くなるように地中に打込まれた横断面Ｈ形の複数本の杭５，６と、この杭５，６をつなぐように杭５，６の上端に締着された横断面コ字状のベースレール７とを有し、このベースレール７に太陽光パネルを固定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、野外の地面上に設置される太陽光発電パネル（太陽光パネル）を支持する架台の施工方法およびこの施工方法に使用される太陽光パネル用架台に関する。

周知の如く野外の空地等に設置される太陽光発電設備は、複数枚の太陽光パネルモジュールを矩形平面状に連結して太陽光パネルユニットを構成し、その外縁を根太等の横材で補強するとともに、この根太部分を地面上のコンクリート基礎台に鉄脚によって固定し、このようにして野外の空地に複数の太陽光パネルユニットを敷き詰めるようにしている。

通常このような太陽光パネルは、設置場所の緯度や立地条件等によって各パネルユニットを１０°〜３０°南向きに傾斜設置される。このため、太陽光パネルユニットを支持するコンクリート基礎台の地面からの高さを変えることで前記パネルユニットを傾斜状態にするか、あるいは同じ高さのコンクリート基礎台に長さの異なる鉄脚を取り付け、この鉄脚上に太陽光パネルユニットを支持、固定するという方法が採られている。

このコンクリート基礎台の施工は従来、地面に穴を堀り、その穴底に砕石を入れるとともに穴内に型枠を設置し、生コンクリートを流し込んで基礎台を形成するという方法で行っていた。このような施工現場でコンクリートの流し込み打設による工数増を排すべく、予め製造した鉄筋コンクリート柱を用い、前記コンクリート柱の軸直角上端面に傾斜形角度部材を取り付け、この角度部材の傾斜面に太陽光パネルを固着することで、前記太陽光パネルを傾斜状態にするようにしたものも開示されている（特許文献１）。

特開２０１２−４３８２７号公報

パネル設置場所の地面に穴を穿ち、そこに直接生コンクリートを流し込むという打設工法では、打設時間の管理や穴堀りに要する時間、そのほか多くの手数がかかり、施工コストが嵩むという問題があった。また、コンクリート基礎台とパネルユニットを連結する鉄脚も長さの異なるものを予め用意しておかなければならず、鉄脚と基礎台およびパネルとの連結にも多大な手数、労力を要していた。

さらに、設置する地面の起伏、生コンの打設による基礎台の立設も土質等の影響を受けやすく、またコンクリート基礎台を構築した際に基礎台の位置や高さに幾ばくかのずれが生じた場合、これを簡単に修正することができず、打設し直しを強いられる等の問題が生じていた。

また、特許文献１に示すコンクリート柱の上面に角度部材を取り付ける構造では、角度部材によって太陽光パネルの傾斜角度が決まってしまい、工事現場の地形などの状況に応じて簡単にパネルの傾斜角度を変更するということはできず、傾斜角度の異なる複数の傾斜形角度部材を予め準備しておかなければならないという問題があった。

本発明は、太陽光パネルの基礎台の形成およびパネルの設置作業が容易で、また風力や地震等に対する強度が高い太陽光パネル架台の施工方法および太陽光パネル架台を提供することを目的とする。

本発明はまた、基礎杭の位置が多少ずれて設置されても、施工途中での前記基礎杭とパネルの連結部の位置調整を簡単になし得る太陽光パネル架台の施工方法および太陽光パネル架台を提供することを目的とする。

本発明はさらに、従来の施工方法に比べて施工時間、施工労力、さらには施工コストを大幅に低減し得る太陽光パネル架台の施工方法を提供することを目的とする。

本発明に係る太陽光パネル架台は、太陽光パネルを地上に支持する太陽光パネル架台であって、地中に打込まれた横断面Ｈ形の複数本の杭と、前記杭をつなぐように該杭の上端に締着された横断面コ字状のベースレールとを有し、前記ベースレールに太陽光パネルを固定したことを特徴とする。

本発明の他の形態によれば、前記杭をＨ型鋼材杭とした太陽光パネル架台が提供される。Ｈ形の形鋼とすることで地盤との接触面積が大きく、それだけ地盤との摩擦による抵抗力が増し、強固な架台となる。

また本発明の他の形態によれば、前記杭をＨ型プレストレストコンクリートパイルとした太陽光パネル架台が提供される。Ｈ形のコンクリートパイルとすることで地盤との接触面積が大となり、摩擦力が増大するとともに、コンクリートの高い圧縮強度で大荷重に耐え、風力や地震に強い架台となる。

また本発明の他の形態によれば、前記杭と前記ベースレールとの間に該杭に対して位置調整可能な機枠部材が介在された太陽光パネル架台が提供される。地盤の状況により、Ｈ型杭の打込み位置に多少のずれが生じても、前記機枠部材の位置調整で杭位置のずれを吸収でき、太陽光パネルの設置に支障をきたさない。

さらに本発明の他の形態によれば、前記機枠部材は、前記杭にボルト締めされる底板と前記ベースレールに固着される上板とを備えた枠部材であり、前記底板のボルト挿通孔は、挿通されるボルトに対して前記枠部材を横方向にスライドさせ得る内径を有しており、さらに、ボルト頭部と前記底板との間に前記ボルト挿通孔より大きな押付板が設けられた太陽光パネル架台が得られる。地盤の状況により、Ｈ型杭の打込み位置に多少のずれが生じたときにも、前記機枠部材をＨ型杭に固定するボルト（アンカーボルト）を締め付ける前に、前記機枠部材を横方向に必要量スライドさせることで簡単に位置調整ができる。これによって杭位置のずれを吸収でき、太陽光パネルの設置に支障をきたさない。

また本発明の他の形態によれば、前記杭は前側の杭の上端が後側の杭の上端よりも低くなるように地中に打込まれており、これによって前記太陽光パネルが前側より後側が高くなるように傾斜した太陽光パネル架台が提供される。設置場所の地面の状況に応じて、各Ｈ型杭の打込み深さ変えることで、特別な傾斜用介在部材を用いることなく、必要な太陽光パネルの傾斜設置が可能となる。

本発明係る太陽光パネル架台の施工方法は、太陽光パネルを支持する横断面Ｈ形の複数の杭を地中に打込み、前記杭の先端に前記太陽光パネルをボルト締めで連結することを特徴とするものである。

本発明の１つの形態によれば、前記杭をＨ型鋼材杭とした太陽光パネル架台の施工方法が提供される。Ｈ形の形鋼とすることで地盤との接触面積が大きく、それだけ地中摩擦による抵抗力が増し、強固な架台となる。

本発明の他の形態によれば、前記杭をＨ型プレストレストコンクリートパイルとした太陽光パネル架台の施工方法が提供される。Ｈ形のコンクリートパイルとすることで地盤との接触面積が大となり、摩擦力が増大するとともに、コンクリートの高い圧縮強度で大荷重に耐え、風力や地震に強い架台となる。

本発明のさらに他の形態によれば、前記太陽光パネルと前記杭の上端との間に、横断面コ字状のベースレールを介在させた太陽光パネル架台の施工方法が提供される。コ字状のベースレールとしたことにより、該ベースレールと太陽光パネルおよび架台との連結が容易となる。

本発明のさらに他の形態によれば、前記杭と前記ベースレールとの間に、該杭に対して位置調整可能な機枠部材を介在させた太陽光パネル架台の施工方法が提供される。地盤の状況により、Ｈ型杭の打込み位置に多少のずれが生じても、前記機枠部材の位置調整で杭位置のずれを吸収でき、太陽光パネルの設置に支障をきたさない。

本発明のさらに他の形態によれば、前側の杭の上端が後側の杭の上端よりも低くなるように前記杭を地中に打込み、これによって前記太陽光パネルを前側より後側が高くなるように傾斜させた太陽光パネル架台の施工方法が提供される。設置場所の地面の状況に応じて、各Ｈ型杭の打込み深さ変えることで、特別な傾斜用介在部材を用いることなく、必要な太陽光パネルの傾斜設置が可能となる。

本発明によれば、太陽光パネルを支える基礎台を現場における生コンの打設で構築するのではなく、既に形成されている横断面Ｈ形の杭を地中に打込むだけでよいため、施工が容易かつ短時間で行い得、また、設置場所の土質等に影響されずに堅固な架台を構築できる。また、杭の打込み深さを容易に設定でき、これによって太陽光パネルの傾斜角度を任意かつ正確に設定できる。

本発明の実施例１に係る太陽光パネル架台を用いた太陽光パネルの前部側からみた斜視図である。 実施例１におけるＨ型鋼材杭の斜視図である。 本発明の実施例２に係る太陽光パネル架台を用いた太陽光パネルの斜視図である。 本発明の実施例３に係る太陽光パネル架台を用いた太陽光パネルの側面図である。 図４のＡ部の拡大側面図（ａ）および連結部材の側面図（ｂ）である。 本発明の実施例４に係るＨ型プレストレストコンクリートパイルの横断面図である。 本発明に係るＨ型杭におけるベースレールの位置調整機構部を示す分解斜視図である。 図７に示す位置調整機構部の位置調整状態の一例を示す図である。 図７に示す位置調整機構部における他の位置調整例を示す図である。

次に、本発明の各種の実施例について図面を参照しつつ説明する。なお、これらの実施例では複数の太陽光パネルモジュールを連結した１つの太陽光パネルユニットについて示しているが、実際にはこの太陽光パネルユニットが複数体左右方向および前後方向に並べて設置されるのが普通である。

図１を参照すれば、ほぼ水平で平坦な設置地面において、多数の太陽光発電素子がマトリックス状に配置された８体の太陽光パネルモジュール２が縦列（前後方向）に２段、横列（左右方向）に４列連結されて矩形状にユニット化された太陽光パネル１の側縁が根太部材３によって補強され、後述する基礎台上に地面８に対して所定の角度（１０°〜３０°）で傾斜状に支持されている。なお、本発明では地面８に対して、傾斜した太陽光パネル１の低位側（高さの低い側、南側）を前側、高位側（位置の高い側、北側）を後側と称することとする。

実施例１では、太陽光パネル１を支持する基礎台は、図２に示すような横断面Ｈ形の鋼材杭５、６と、該鋼材杭の上端にボルト等で固定される横断面コ字状のベースレール７とによって構成されている。矩形状の太陽光パネル１の４隅に対応した位置でＨ型鋼材杭５、６が所定深さで地面に打ち込まれる。この場合、図１に示すように、前側に位置する左右の鋼材杭５は後側に位置する左右の鋼材杭６よりも地面８からの露出長さが低くなっている。一例を示すと、前後左右４本のＨ型鋼材杭５、６の全長をすべて同じ長さ３０００ｍｍとした場合、前側の２本の鋼材杭５の地面露出長さは２００ｍｍで２８００ｍｍが地中に埋まり、後側の２本の鋼材杭６の露出長さは６５０ｍｍで２３５０ｍｍが地中打込み長さとなっている。

左右それぞれの前記鋼材杭について、前側の鋼材杭５と後側の鋼材杭６の各上端を連結するように横断面コ字状のベースレール７が設けられている。ベースレール７と各鋼材杭５、６とは該ベースレール７から鋼材杭５、６へねじ込まれる締付けボルトによって連結される。太陽光パネル１はその左右側縁の根太部材３がベースレール７の上側に載置されるようにして同様に締付けボルトにより固定される。
このように太陽光パネル１は地面８からの高さの異なる鋼材杭５、６に支えられるため、地面８に対して傾斜状態に設置され、また、傾斜角度も単に杭５、６の打込み深さを変えるだけで簡単に調整できる。また、杭５、６は横断面がＨ形の形鋼であるため、地盤との接触面積および摩擦抵抗が大きく、太陽光パネル１が強風に煽られて杭５、６に引抜き力や曲げ力が加わっても十分に耐えることができる。さらに、Ｈ型杭とすることで、例えば地盤強度１０Ｎの軟弱地盤であっても１ユニット２０ｋｇの太陽光パネルでも安定に支持することができる。
なお、根太部材３とＨ型杭との間に図示のようなベースレール７を介在させずに、パネルの根太部材３の部分を直接Ｈ型杭に固定することも可能である。

図３は本発明の実施例２を示したものであり、この場合は各々８枚の太陽光パネルモジュール２を有する太陽光パネルユニット１０、１１が左右に２体連結された形態となっている。前記パネルユニット１０、１１の連結部では共通のＨ型杭９および２つのコ字状ベースレール１２、１３で支持されている。この実施例２でも、太陽光パネルの設置場所は全体としてほぼ水平かつ平坦な地面の場合であって、前側の３体のＨ型杭５、９は後側の３体のＨ型杭よりも地面上の露出長さが低くなっており、これによって各太陽光パネルユニット１０、１１が水平な地面に対して傾斜状態に支持される。

また、この実施例２では前側、後側とも各Ｈ型杭５、９、６とベースレール７、１２、１３との間に位置調整可能な機枠部材１５が介在されている。太陽光パネル１の根太部材３がコ字状ベースレール７、１２、１３にボルト締めされ、ベースレール７、１２、１３はボルト締め（アンカーボルト）で機枠部材１５に固着され、機枠部材１５は各杭の上端に同様にボルト締めで固定される。ここで、前記２体の太陽光パネルユニット１０、１１を支えるＨ型杭５、９、６の位置が地盤の状況によって若干変える必要がある場合、前記杭に対してパネル外枠の根太部材３に固着されるベースレール７、１２、１３を位置調整できるように、前記ベースレールを固着した機枠部材１５は、打ち込まれたＨ型杭５、９、６に対して前後、左右、斜め方向など、いずれの方向にも位置調整できるようになっている。なお、この位置調整可能な機枠部材１５については図７〜図９を参照してさらに詳細に後述する。

図４、図５（ａ），（ｂ）は本発明の実施例３を示したものである。この場合も、太陽光パネルの設置地面は全体として水平かつ平坦な地面として例示してある。実施例１、２では杭とパネル側縁の根太部材との間に介在されるベースレールはパネルの前後方向に延在する形態となっているが、実施例３では図４の側面図に示すように、ベースレール７は前側、後側とも太陽光パネル１の左右方向に延在するように配置されている。パネル両側部の根太部材３は前側から後側へ向って先高に傾斜しているが、横断面コ字状のベースレール７と根太部材３との連結を無理なく行うためにＬ形の連結部材１６（図５（ｂ））を介してベースレール７が根太部材３にボルト固着される。この例では、Ｌ形連結部材１６の短辺部がコ字状ベースレール７に固着され、該部材１６の長辺部がパネル両側部の根太部材３の側部に固着されている。この例でも、Ｈ型杭５は位置調整可能な機枠部材１５を介してベースレール７に連結されているが、Ｈ型杭が直接ベースレール７に固着される形態であってもよいことは勿論である。

実施例１〜３ではＨ型杭としてＨ形横断面を成す鋼材としたが、本発明では鋼材杭に限るものではなく、予め柱状に形成されたコンクリート部材、例えば実施例４のようにＨ形横断面のプレストレストコンクリートパイル１７としてもよい。図６に示すようにプレストレストコンクリートパイル１７は複数本のＰＣ鋼線１８がパイル長さ方向に埋め込まれており、これによって横方向荷重、軸方向荷重、曲げモーメントに十分耐えることができる。特に、このようなプレストレストコンクリートパイル１７は、曲げ荷重に対して強く、プレストレストにより取扱い時におけるクラック発生の心配がない。また、コンクリートの圧縮強度が高く、耐衝撃性にも優れている。さらに、Ｈ形横断面を成すため、通常の円筒杭よりも周面摩擦が大きく、地盤の先端抵抗と周面摩擦力で太陽光パネルを支えるため、強風や地震等に対しても十分に安定した支持が可能である。なお、このようなプレストレストコンクリートパイルはＪＩＳ工場で製造され、品質管理が徹底されており、高い信頼性が確保される。工事現場に搬入した状態で直ちに打込み開始が可能である。

次に、前述した位置調整可能な機枠部材について説明する。図７〜図９を参照すれば、位置調整可能な機枠部材１５は片側部が開口した箱形の形態を有し、その上面１５ａにはベースレール（ここでは図示省略）をボルト締めで固定するボルト孔１９が形成され、底面１５ｂにはプレストレストコンクリートパイル１７の上端１７ａにボルト締めするための大径ボルト通し孔２０が形成されている。２１はプレストレストコンクリートパイル１７の上端１７ａに穿孔されたボルト孔である。機枠部材１５を前記パイル１７に固定するためのアンカーボルト２２の頭部下側には、前記ボルト通し孔２０の内径より大きい押付板２３がアンカーボルト２２を挿通する形態で配置されている。

このような箱形機枠部材１５をプレストレストコンクリートパイル１７の上面に載置し、押付板２３および該機枠部材１５の底面のボルト通し孔２０を通してアンカーボルト２２を前記パイル１７のボルト孔２１に挿入し、締め付けることにより、機枠部材１５の底面が押付板２３によって前記コンクリートパイル１７に固着される。ここで、機枠部材１５の底面のボルト通し孔２０は図示のようにアンカーボルト２２の外径より大きい内径に形成されている。一例を挙げると、Ｍ１６アンカーボルトに対して前記通し孔２０の内径は７０ｍｍとする。

このようにボルト通し孔２０をアンカーボルト２２より大内径とすることにより、図８あるいは図９のように、アンカーボルト２２の締め付け前にプレストレストコンクリートパイル１７の位置に対して機枠部材１５を横方向にずらせることができ、これによってプレストレストコンクリートパイル１７に対して機枠部材１５、したがってこれに固着される前記ベースレールの前記パイル１７に対する位置調整を行うことができる。図８は機枠部材１５をＸ方向に移動させて位置調整した場合、図９は機枠部材１５をＹ方向に移動させて位置調整した場合である。Ｈ型鋼材杭やプレストレストコンクリートパイルが地盤や地形等の状況により所望の位置に打ち込みできず、多少ずれた位置に打ち込まざるを得ないときでも、機枠部材１５の位置調整により支障なく太陽光パネルの設置施工を行うことができる。

上述の実施例５では位置調整可能な機枠部材をプレストレストコンクリートパイルに適用した場合を説明したが、実施例１、２のようなＨ型鋼材杭の場合にも同様に適用できることは勿論である。

以上の実施例１〜５では、いずれも太陽光パネルの設置場所が全体としてほぼ水平で平坦な地面に設置する場合であるが、設置場所によっては地面が幾らか傾斜している場合があり、地面の傾斜度が太陽光パネルの所望傾斜度（傾斜向きも含めて）とほぼ同じの場合は、打込むＨ型杭は前側および後側とも地面からの露出長さを同じにする。場合によっては、地面の傾斜向きが太陽光パネルの必要な傾斜向きと逆のような場合には、逆に前側のＨ型杭の方を後側の杭よりも地面からの露出長さを長くし、杭の上に搭載する太陽光パネルが必要な傾斜を得るようにする。このように現場の設置地面の状況に対応してＨ型杭の打込み深さ、杭の露出長さを適切に設定して施工する。なお、パネルの傾斜角度は設置場所の緯度によるものであるから、状況によっては太陽光パネルが水平に設置される場合もあり、このような形態も本発明に含まれることは明らかである。

１ 太陽光パネル
２ 太陽光パネルモジュール
３ 根太部材
５，６，９ Ｈ型鋼材杭
７，１２，１３ ベースレール
１０，１１ 太陽光パネルユニット
１５ 機枠部材
１６ Ｌ形連結部材
１７ Ｈ型プレストレストコンクリートパイル
１８ ＰＣ鋼線
１９ ボルト孔
２０ ボルト通し孔
２１ ボルト孔
２２ アンカーボルト
２３ 押付板

Claims (13)

1. 太陽光パネルを地上に支持する太陽光パネル架台であって、
   地中に打込まれた横断面Ｈ形の複数本の杭の上部に太陽光パネルを固定することを特徴とする太陽光パネル架台。
2. 前記太陽光パネルと前記杭の上端との間に、前記杭をつなぐように該杭の上端に締着された横断面コ字状のベースレールを介在させ、前記ベースレールに太陽光パネルを固定することを特徴とする請求項１記載の太陽光パネル架台。
3. 前記杭はＨ型鋼材杭であることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光パネル架台。
4. 前記杭はＨ型プレストレストコンクリートパイルであることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽光パネル架台。
5. 前記杭と前記ベースレールとの間に該杭に対して位置調整可能な機枠部材が介在されることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の太陽光パネル架台。
6. 前記機枠部材は、前記杭にボルト締めされる底板と前記ベースレールに固着される上板とを備えた枠部材であり、前記底板のボルト挿通孔は、挿通されるボルトに対して前記枠部材を横方向にスライドさせ得る内径を有しており、さらに、ボルト頭部と前記底板との間に前記ボルト挿通孔より大きな押付板が設けられることを特徴とする請求項５に記載の太陽光パネル架台。
7. 前記杭は前側の杭の上端が後側の杭の上端よりも低くなるように地中に打込まれており、これによって前記太陽光パネルが前側より後側が高くなるように傾斜することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載した太陽光パネル架台。
8. 太陽光パネルを支持する横断面Ｈ形の複数の杭を地中に打込み、前記杭の上部に前記太陽光パネルをボルト締めで連結することを特徴とする太陽光パネル架台の施工方法。
9. 前記杭をＨ型鋼材杭とすることを特徴とする請求項８に記載の太陽光パネル架台の施工方法。
10. 前記杭をＨ型プレストレストコンクリートパイルとすることを特徴とする請求項８に記載の太陽光パネル架台の施工方法。
11. 前記太陽光パネルと前記杭の上端との間に、横断面コ字状のベースレールを介在させることを特徴とする請求項８乃至１０のいずれかに記載の太陽光パネル架台の施工方法。
12. 前記杭と前記ベースレールとの間に、該杭に対して位置調整可能な機枠部材を介在させることを特徴とする請求項１１に記載の太陽光パネル架台の施工方法。
13. 前側の杭の上端が後側の杭の上端よりも低くなるように前記杭を地中に打込み、これによって前記太陽光パネルを前側より後側が高くなるように傾斜させることを特徴とする請求項８乃至１２のいずれかに記載の太陽光パネル架台の施工方法。

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