用于构成太阳能发电板设置用支架的部件的制作方法

文档序号:13176169阅读:219来源:国知局
技术领域本发明涉及一种用于构成支承对太阳光进行光电转换的太阳能发电板的支架的部件,详细而言,涉及一种由连结横梁的结构而成的用于构成太阳能发电板设置用支架的部件,其中横梁与在打入地面的支承桩的上部组成井字形。

背景技术:
大型工业用太阳能发电设施通常将太阳能发电板设置在地面上。例如,专利文献1中记载的支架中,纵材14倾斜地固定在混凝土基础11上,横材15以与纵材14正交的方式固定在纵材14上,纵材14与横材15组成井字形。而且,如图所示,太阳能发电板17以纵向配置固定在横材15上(参考专利文献1的图1)。太阳能发电板从设计性等观点考虑,也存在以横向配置固定在支架上的情况(例如,专利文献2)。专利文献2中记载的支架中,纵材12倾斜地固定在打入地面的支承桩11上,横材13以与纵材12正交的方式固定在纵材12上,纵材12与横材13以与专利文献1的支架相同的方式组成井字形。而且,如图所示,太阳能发电板16以使太阳能发电板16的长边与横材13重叠的方式并且以横向配置固定在横材13上(参考专利文献2的图1)。如专利文献1及2中所示的支架由在优先设置的纵材上将横材组成井字形的结构(以下称作纵材优先结构)而成。作为与其不同的结构,也存在由在优先设置的横材上将纵材组成井字形的结构(以下称作横材优先结构)。并且,支架的基础结构形式具有如专利文献1所示的混凝土基础、如专利文献2所示的桩基础等多种结构形式。通常,桩基础结构具有在不规整地形中容易操作、工期短、价格低的优点,但根据地面硬度、地中有无障碍物等地面情况而存在难以进行桩基础结构的设计和施工的情况。在近几年,大型工业用太阳能发电设施的建设数量大幅度增加,虽然预期今后的建设数量也会增加,但在日本国内相对平坦且地中障碍物较少的适合建设的地点的数量有限。在这样的背景下,最近,在高尔夫球场和山区等倾斜地面建设大型工业用太阳能发电设施的需求越来越高。与其他基础结构相比,桩基础结构在不规整地形中容易操作,并且能够进行施工种类较少的机械施工,因此通过采用桩基础结构,能够在至今为止被认为不适合建设的地点的倾斜地面,以低价且短工期建设支架。【现有技术文献】【专利文献】专利文献1:日本特开2011-134847号公报专利文献2:日本特开2012-186293号公报

技术实现要素:
【本发明要解决的技术问题】大多数太阳能发电板是,使用树脂或钢化玻璃等来对排列成多片的电池(cell)进行夹持,并使用金属制框架来加强外周的结构。这样的太阳能发电板使用夹具或螺栓等被固定在从长边的端部稍微靠近长度方向的中央的位置,例如靠近长边的长度的1/4左右长度方向的中央的位置上的4个点,这在结构上较为有利。如此,用长边的4个点来固定太阳能发电板的情况下,纵材优先结构的支架中,太阳能发电板以纵向配置固定在支架上,以使与太阳能发电板的短边方向对置的两个固定点在横材上重叠(参考专利文献1)。或者,太阳能发电板以横向配置固定在支架上,以使太阳能发电板的长边与横材重叠(参考专利文献2)。根据本发明人的见解,在太阳能发电板以纵向配置固定在支架上,以使与太阳能发电板的短边方向对置的两个固定点在横材上重叠的情况下,当将太阳能发电板安装在支架上时,即使太阳能发电板沿长度方向稍微移动,太阳能发电板在横材之间滑过而坠落的危险性也较小。因此,工作人员可以放心地进行设置太阳能发电板的作业,作业性优异。另一方面,在太阳能发电板以横向配置固定在支架上,以使太阳能发电板的长边与横材重叠的情况下,如果横材与太阳能发电板的长边的接合量较小,则太阳能发电板在横材之间滑过而坠落的危险性增加。因此,工作人员就有必要谨慎地进行设置太阳能发电板的作业,这样有时就会导致降低作业性。即,发明人认为,当计划将太阳能发电板以纵向配置的情况下,纵材优先结构的支架的作业性良好,当计划将太阳能发电板以横向配置的情况下,横材优先结构的支架的作业性良好。纵材优先结构的支架与横材优先结构的支架分别为专门设计的支架,因此,需要配合太阳能发电板的配置来选定支架。目前的状况下,纵材优先结构的支架与横材优先结构的支架的通用部件较少,作为支架的制造商,期望通过汇集部件种类而使制造效率化及材料管理简单化。并且,作为支架设置人员存在以下课题:即纵材优先结构的支架与横材优先结构的支架的部件通用性越少,则工作人员达到熟练程度越花费时间。就上述的桩基础结构而言,相比于其他的基础结构较容易应对不规整地形,并且在至今为止被认为不适合建设的地点的倾斜地面上的需求越来越高。然而,在如陡坡、坚硬的地面、有较多的地面障碍物等苛刻的施工条件下采用桩基础结构的情况下,存在如下课题:即容易发生桩的倒塌、扭曲、高度误差,为了确保打入桩的施工精确度,需要高度的施工技术。根据情况,有时也需要改变桩的位置。因此,支架本身要求可以吸收桩的施工误差的结构。本发明是鉴于上述情况而完成的,其目的在于提供一种用于构成如下的太阳能发电板设置用支架的部件:就太阳能发电板设置用支架的部件而言,由连结在打入地面的支承桩的上部组成井字形的横梁的结构而构成,其中通过具有可以吸收桩的施工误差的结构,容易应对倾斜地点/不规整地形,并能够用最少的部件种类,对纵材优先结构及横材优先结构这两者进行操作。【解决问题的方案】本发明的用于构成太阳能发电板设置用支架的部件,其特征在于,具备:多个桩,竖立设置于地面;多个第一横梁部件,由所述桩支承,且相对所述桩能够绕三个轴改变角度且能够调整高度;连结配件,连结所述桩和所述第一横梁部件;及多个第二横梁部件,由所述第一横梁部件支承,且配置在与所述第一横梁部件正交的方向,不需要改变所述桩、所述连结配件及所述第一横梁部件的各结构,就能够适用于纵向配置所述第一横梁部件的纵材优先结构及横向配置所述第一横梁部件的横材优先结构。【发明效果】根据本发明,不需要改变桩、连结配件及第一横梁部件的各结构,也能够对横材优先结构及纵材优先结构这两者进行操作。附图说明图1中,(a)为设为横材优先结构的太阳能发电板设置用支架的侧视图,(b)为其俯视图。图2中,(a)为桩的剖视图,(b)为横材与纵材的剖视图。图3为说明连结配件的结构的图。图4为桩与横材的连结部分的放大图。图5为桩与横材的连结部分的立体图。图6中,(a)、(b)、(c)为说明横材相对于桩改变角度的图,(d)为说明横材相对于桩调整高度的图。图7中,(a)为设为纵材优先结构的太阳能发电板设置用支架的侧视图,(b)为其俯视图。图8为桩与纵材的连结部分的放大图。图9为桩与纵材的连结部分的立体图。图10中,(a)、(b)、(c)为说明纵材相对于桩改变角度的图,图10(d)为说明纵材相对于桩调整高度的图。具体实施方式以下,参考附图根据实施例对本发明进行详细说明。实施例图1(a)为本发明的一实施例的太阳能发电板设置用支架1的侧视图,图1(b)为其俯视图。太阳能发电板设置用支架1具备4根桩10a、10b、10c、10d(以下,作为这些总称称作“桩10”)、2根横材20a、20b(以下、作为这些总称称作“横材20”)、6根纵材30a、30b、30c、30d、30e、30f(以下,作为这些总称称作“纵材30”)、及连结桩10与横材20的连结配件40。桩10分别将下部打入地面3而固定,且被竖直地竖立设置。在以平面上图1(b)的东西方向设为长度方向的长方形顶点上,桩10a、10b、10c、10d各设置有1根。桩10的截面形状为如图2(a)所示的槽形,且开口侧11朝南侧配置。如图1(b)所示,横材20a沿东西方向配置,其西端附近由桩10a及连结配件40来支承,东端附近由桩10b及连结配件40来支承。与横材20a相同地,横材20b也通过桩10c及桩10d来支承。纵材30及横材20中,通过桩10来支承的材料称作第一横梁部件,通过第一横梁部件来支承的材料称作第二横梁部件。图1(a)、图1(b)所示的例子中,横材20为第一横梁部件、纵材30为第二横梁部件。如图2(b)所示,横材20的截面形状是以箱形为基本形状,在上面设置有槽部21,在左右侧面分别设置有槽部22、22。槽部21、22中以槽的中央部开口的形式设置有突出部23、24,用以嵌入后述的螺栓固定用板等。纵材30以在南侧偏下的方式沿南北方向倾斜地配置,从两端1/4长度的中央的两个点通过横材20a、20b被支承。纵材30及横材20在它们的交叉位置由未图示的固定配件被连结。纵材30在东西方向的配置间隔设为太阳能发电板4的长边的约1/2长度。如图2(b)所示,纵材30的截面形状与横材20的截面形状相同,在箱形的形状上设置有槽部31、32的形状。槽部31、32设置有突出部33、34。如此,使跨距较小的纵材30的截面形状与跨距较大的横材20配合,从材料量的方面考虑可能会不太经济,但可以减少部件的种类使部件管理简约化。桩10的材质为经热浸镀锌的钢,通过辊轧成形而制造。横材20及纵材30的材质均为铝合金,通过挤出成形而制造。在纵材30上,9片长方形形状的太阳能发电板4以其长边与横材20平行的方式,通过未图示的夹具被固定。太阳能发电板设置用支架1的大概的施工顺序为以下顺序:(1)竖立设置桩10;(2)在桩10上安装连结配件40;(3)在连结配件40上连结横材20;(4)在横材20上连结纵材30;(5)在纵材30上安装太阳能发电板4。图3为说明连结配件40的结构的图,图4为桩10与横材20的连结部分的放大图。连结配件40由铰链配件41及两个横梁支承配件61构成。就铰链配件41的截面形状而言,以由上法兰42和下法兰43以及两片网状物44、45构成的中空梯形为基本形状,上法兰42的两端设置有伸出部46、47。并且,在上述梯形形状的内侧中连接对角线的位置上设置有加强板48、49。上法兰42与下法兰43相互平行,但下法兰43的中心相对于上法兰42的中心向左方向(安装在桩10的状态下为南方向)偏心。另外,上法兰42与下法兰43也可以不平行。在下法兰43与网状物44相交的位置设置有管状的枢支孔50,在下法兰43与网状物45相交的位置设置有管状的枢支孔51。枢支孔51的中心轴在通过上法兰42的重心的相对于上法兰42的垂直面上。即,枢支孔51的位置设为几乎与铰链配件41的南北方向的重心位置一致。另一方面,枢支孔50的位置从铰链配件41的南北方向的重心位置向南侧偏心。在伸出部46、47上设置有向南北方向延伸的长孔52、53。横梁支承配件61为截面L字形的部件,该横梁支承配件61包括:东西方向宽度略小于铰链配件41的上法兰42的东西方向宽度的板状部件即铰链结合部62;及与铰链结合部62的东西方向宽度相同的板状部件即横梁结合部63。在铰链结合部62上设置有螺栓孔64,在横梁结合部63上设置有向上下方向延伸的长孔65。铰链配件41以在南侧偏下的方式倾斜的状态下,通过贯穿设置在靠近桩10的上端部附近的开口侧11的两个螺栓孔12、13及枢支孔50的螺栓71(轴部件的一例)和螺母81而被固定在桩10的上部。下法兰43相对于上法兰42偏心,因此将连结配件40安装在桩10的状态下,桩芯B与包含上法兰42的中心的竖直平面A的南北方向的位置大致一致。由此,能够在桩芯B上不使横材20大幅偏离地配置。并且,枢支孔50的位置从铰链配件41的南北方向的重心位置向南侧偏心,因此铰链配件41因其自身重力存在以枢支孔50为中心向北侧(图4中的顺时针方向)倾斜的倾向。由此,如图4所示,横材20向南侧(逆时针方向)倾斜的状态下,可以极力减小以枢支孔50为中心的转矩。因此,横材20在倾斜的状态下容易平衡,与此相应地组装横材20时的施工性变得良好。两片横梁支承配件61在以相对于铰链配件41的上法兰42的中心而在南北方向上成为对称的位置上,使铰链结合部62朝外的方式,依据贯穿长孔52(53)、螺栓孔64的螺栓72及螺母82,固定在伸出部46、47上。铰链配件41与横梁支承配件61的结合为螺栓止动,因此可以调整横梁支承配件61相对于铰链配件41的平面安装角度。就横梁支承配件61的横梁结合部63而言,通过贯穿长孔65的螺栓73及设置有已切割内螺纹的螺孔75且嵌入横材20的槽部22的板74,与横材20连结。在装配时,工作人员用手指或工具将板74固定的状态下,以规定扭矩将螺栓73拧入螺孔75。图5表示桩10与横材20经由连结配件40连结的状态的立体图。连结配件40以在南侧偏下的方式倾斜的状态下,就上下方向的位置而言,铰链配件41的下部收纳在桩10的槽型截面的内部,铰链配件41的上部及两个横梁支承配件61以与桩10的上端相比更靠上的状态与桩10连结。而且,横材20与连结配件40平行地向南北方向倾斜,以夹在两个横梁支承配件61的横梁结合部63的形式与连结配件40连结。图6(a)~图6(d)为说明横材20相对于桩10的变角(安装角度的调整)及上下方向的位置调整的图。图6(a)~图6(d)中示出,每个左侧为桩10按照设计准确施工的情况,右侧为桩10中产生某种施工误差的情况。连结配件40通过贯穿枢支孔50且向东西方向延伸的螺栓71与桩10连结,横材20设为能够相对于桩10绕螺栓71改变角度。因此,如图6(a)所示,即使桩10向南北方向倾斜,也能够调整桩10的上面与横材20的下面所形成的角度α,将横材20的下面与水平面所形成的角度设置成规定的值θ。连结配件40通过贯穿长孔65且向南北方向延伸的两根螺栓73连结于横材20的侧面,横材20设为能够相对于桩10绕螺栓73改变角度。因此,如图6(b)所示,即使桩10向东西方向倾斜,也能够通过调整桩10的上面与横材20的下面之间的角度β,将横材20设置成向东西方向水平或相对于水平呈规定角度。通过贯穿螺栓孔64及长孔52(53)且向竖直方向延伸的螺栓72,两个横梁支承配件61分别固定到铰链配件41的伸出部46(47),能够相对于铰链金属件41绕螺栓72改变角度。因此,如图6(c)所示,即使在桩10的朝向偏离的情况下,通过调整平面上的安装角度(通过调整桩10的前面与横材20的侧面所形成的角度γ),使横梁支承配件61的横梁结合部63与横材20的侧面平行,据此能够将横材20准确地设置在东西方向上。即,横材20能够相对于桩10且绕通过连结两根螺栓72的线段的中点C向竖直方向延伸的直线改变角度。为了贯穿螺栓73设置于横梁结合部63的孔设为上下方向较长的长孔65。因此,如图6(d)所示,即使桩10的上面的高度与设计值不同,也能够调整桩10的上面与横材20的下面之间的距离d,并将横材20设置成规定高度(标准高度)。另外,该实施例中,虽然设为在连结配件40与横材20的连结部进行高度的调整,但也可以例如通过将在桩10上所形成的螺栓孔12、13设为长孔,而在连结配件40与桩10的连结部进行高度的调整。并且,也可以以如下方式进行高度调整:即将上述两处的连结部均设为可以调整高度,在连结配件40与桩10的连结部配合大致高度,在连结配件40与横材20的连结部进行最终微调整。接着,使用结构与构成太阳能发电板设置用支架1时所使用的各部件相同的部件,针对纵材30由桩10支承的作为纵材优先结构的太阳能发电板设置用支架2进行说明。图7(a)为太阳能发电板设置用支架2的侧视图,图7(b)为其俯视图。太阳能发电板设置用支架2具备6根桩10a、10b、10c、10d、10e、10f(以下,作为这些的总称称作“桩10”)、4根横材20a、20b、20c、20d(以下,作为这些的总称称作“横材20”)、3根纵材30a、30b、30c(以下,作为这些的总称称作“纵材30”)、及连结桩10与纵材30的连结配件40。桩10、横材20、纵材30及连结配件40的形状·尺寸分别与太阳能发电板设置用支架1的情况相同。桩10分别使下部打入地面3而被固定,且被竖直地竖立设置。在将平面上图7(b)的东西方向设为长度方向的长方形顶点上,桩10a、10b、10e、10f各配置1根,其长方形的长边的中点配置有桩10c及桩10d。桩10的平面上的配置方向上开口侧11朝向东侧。如图7(b)所示,纵材30a以在南侧偏下的方式向南北方向倾斜地配置,其北端附近由桩10a及连结配件40来支承,南端附近通过桩10b及连结配件40来支承。同样地,纵材30b由桩10c及桩10d支承,纵材30c通过桩10e及桩10f支承。因此,太阳能发电板设置用支架2中,纵材30作为第一横梁部件,横材20作为第二横梁部件。横材20沿东西方向配置,其两端附近和中央由纵材30a、30c、30b被支承。纵材30及横材20在它们的交叉位置由未图示的固定配件被连结。横材20的南北方向的配置间隔设为太阳能发电板4的长边的约1/2长度。在横材20上,12片长方形形状的太阳能发电板4以其长边与纵材30平行的方式,通过未图示的夹具被固定。太阳能发电板设置用支架2的大概的施工顺序为以下顺序:(1)竖立设置桩10;(2)在桩10上安装连结配件40;(3)在连结配件40上连结纵材30;(4)在纵材30上连结横材20;(5)在横材20上安装太阳能发电板4。图8为桩10与纵材30的连结部的放大图。连结配件40的结构与图3、图4所示的结构相同,但有如下的差异点:螺栓71贯穿枢支孔51,上法兰42以成为水平的方式安装在桩10。如此,铰链配件41通过具备水平方向(图8中为东西方向)的位置不同的平行的两个枢支孔50、51,即使太阳能发电用板4倾斜也能够不使第一横梁部件大幅偏离桩芯地配置,且横材优先的情况及纵材优先的情况下也不需要改变连结配件40的结构而共同使用。并且,本实施例中,横材20与纵材30的截面形状相同,因此横材优先的情况及纵材优先的情况下,不需要改变两个横梁结合部63的间隔。即使横材20与纵材30的宽度不同的情况下,由于贯穿连结铰链配件41及横梁支承配件61的螺栓72的螺栓孔设为长孔52、53,因此不需要改变连结配件40的结构也能够调整横梁结合部63的间隔并应对横材优先、纵材优先的这两种情况。另外,也可以设一个横梁结合部63。图9为表示桩10与纵材30通过连结配件40连结的状态的立体图。连结配件40以上法兰42成为水平的状态,就上下方向的位置而言,铰链配件41的下部收纳在桩10的槽型截面的内部,铰链配件41的上部及两个横梁支承件61以与桩10的上端相比更靠上的状态与桩10连结。而且,纵材30向南北方向倾斜,以夹在两个横梁支承配件61的横梁结合部63的形式与连结配件40连结。图10(a)~图10(d)为说明纵材30相对于桩10的变角及上下方向的位置调整的图。图10(a)~图10(d)示出,每个左侧为桩10按照设计准确施工的情况,右侧为桩10中产生某种施工误差的情况。连结配件40由贯穿枢支孔51且向南北方向延伸的螺栓71与桩10连结,纵材30设为能够相对于桩10绕螺栓71改变角度。因此,如图10(a)所示,即使桩10向东西方向倾斜,也能够通过调整桩10的上面与纵材30的下面所形成的角度α2,将纵材30设置成向东西方向水平或相对于水平呈规定角度。连结配件40由贯穿长孔65且向东西方向延伸的两根螺栓73连结于纵材30的侧面,纵材30设为能够相对于桩10绕螺栓73改变角度。因此,如图10(b)所示,即使桩10向南北方向倾斜,也能够通过调整桩10的上面与纵材30的下面之间的角度β2,将纵材30设置成向南北方向呈规定倾斜角θ。根据贯穿螺栓孔64及长孔52(53)且向竖直方向延伸的螺栓72,两个横梁支承配件61分别固定到铰链配件41的伸出部46(47),能够相对于铰链金属件41绕螺栓72改变角度。因此,如图10(c)所示,即使在桩10的朝向偏离的情况下,通过调整平面上的安装角度(通过调整桩10的前面与纵材30的侧面所形成的角度γ2),以使横梁支承配件61的横梁结合部63与纵材30的侧面平行,据此能够将纵材30准确地设置在南北方向上。即,纵材30能够相对于桩10且绕通过连结两根螺栓72的线段的中点C向垂直方向延伸的直线改变角度。为了贯穿螺栓73设置于横梁结合部63的孔设为沿上下方向延伸的长孔65。因此,如图10(d)所示,即使桩10的上面的高度与设计值不同,也能够调整桩10的上面与纵材30的下面之间的距离d2,并将纵材30设置成规定高度(标准高度)。另外,本实施例中,虽然将横材20、纵材30设为配置在东西方向或南北方向,但只要横材20与纵材30组合成井字形,则配置方向也可以与东西方向、南北方向不一致。虽然将地面3设为平坦且不倾斜,但由于是将桩10打入地面3来固定的结构,因此即使地面3存在凹凸或存在倾斜也可以轻松地施工。如以上的说明,只要使用包含桩10、横材20、纵材30及连结配件40的部件的组合,则不需要改变各部件的形状就可以对应以横材优先、纵材优先中的任一施工方法。另外,第一横梁部件与第二横梁部件的截面形状也可以不同。并且,在以横材优先、纵材优先中的任一情况下,第一横梁部件能够相对于桩10绕三个轴改变角度,且也能够调整高度。因此能够吸收桩10在东西方向的倾斜、南北方向的倾斜、平面上的配置方向偏离及高度偏离并按照设计的位置及倾斜配置太阳能发电用板4。根据本申请发明的用于构成太阳能发电板设置用支架的部件,不需要开发多种支架类型,且具有如下等优点,即通过组装易于施工的支架类型而使施工高效化、通过一点集中开发而使开发高效化、通过使部件种类最少化而低成本化及材料管理简单化、通过纵材优先还是横材优先都使用相同部件而使工作人员容易熟练操作。附图标记说明1、2-太阳能发电板设置用支架,3-地面,4-太阳能发电板,10、10a、10b、10c、10d、10e、10f-桩,11-开口侧,12、13-螺栓孔,20、20a、20b、20c、20d-横材(第一横梁部件或第二横梁部件),21、22-槽部,23、24-突出部,30、30a、30b、30c、30d、30e、30f-纵材(第一横梁部件或第二横梁部件),31、32-槽部,33、34-突出部,40-连结配件,41-铰链配件,42-上法兰,43-下法兰,44、45-网状物,46、47-伸出部,48、49-加强材,50、51-枢支孔,52、53-长孔,61-横梁支承配件,62-铰链结合部,63-横梁结合部,64-螺栓孔,65-长孔,71-螺栓(轴部件),72、73-螺栓,74-板,75-螺孔,81、82-螺母。
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