JP3810958B2 - 太陽電池モジュール固定装置及び太陽電池発電装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールを屋根上等に設置するために使用される太陽電池モジュール固定装置、及びこの固定装置によって屋根上等に設置された太陽電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池発電装置が備える複数の太陽電池モジュールは、その左右又は前後のフレームを、互いに所定の配設間隔を置いて平行に配置されるモジュール固定装置に支持して屋根上等に設置される。
【０００３】
この種のモジュール固定装置として、特許番号第２８２１６５９号の特許公報には、ソーラーモジュール（太陽電池モジュール）の端部部分を上方から押えて固定するための固定部材へ上方から挿入した押えボルトの下端が、上面側にリップを有し、且つ、前記ソーラーモジュール端部が載置された中空状の架台のリップ間の溝内に挿入され、この押えボルトの下端に前記架台のリップ間の溝幅よりも細幅で、且つ、同じくリップ間の溝幅より長さの長い止め具が螺着されて、この止め具が、上記リップの下面に当接した状態で前記ボルトを締付けて、ソーラーモジュールの固定をする装置が記載されている。この装置は、押えボルトの下端に螺着された止め具を、架台の長手方向任意の位置から溝内に落とし込み、押えボルトを回転して締付けることにより、太陽電池モジュールの固定作業を行える点で優れている。
【０００４】
しかし、止め具と固定部材との間に架台のリップ及びソーラーモジュール端部を挟んで固定する前記固定装置において、その固定部材はソーラーモジュールの端部外側面に設けられた上部に開放された係合溝には係合されているが、架台との間では係合関係を有することなく、専ら押えボルトの締付けに伴う上下方向の挟み込みのみによりソーラーモジュールの固定を担っている。そのため、架台の幅方向に作用する荷重に対しての支持力が比較的弱く、その改善が求められている。
【０００５】
又、前記固定装置の止め具はその上側を固定部材で覆われているので、押えボルトに対する止め具の姿勢を把握しずらい。そのため、架台の溝に止め具を落とし込む際に溝の縁に止め具が当って引っ掛かることがあり、この点を改善して溝への止め具の挿入作業性を向上させることが求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする第１の課題は、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性及び取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を得ることにある。
【０００７】
本発明が解決しようとする第２の課題は、施工作業性がよく強固に設置できる太陽電池発電装置を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る太陽電池モジュール固定装置は、長手方向に延びる開口、この開口の縁をなして突出する一対の開口フランジ、前記開口の少なくとも片側に設けられ太陽電池モジュールのフレームが載置されるモジュール支持部、及び前記開口の両側に設けられた回り止め部を夫々有して中空状に形成され、かつ、互いに平行に配置される複数本のレール状の架台と、前記フレームを前記モジュール支持部との間に挟んで前記開口を跨ぐように前記架台上に配置されるとともに、前記開口に嵌め込まれて前記開口フランジに接する一対のインロー凸部を有したモジュール押えと、このモジュール押えを貫通するねじ軸、及び前記開口の幅より細く、かつ、前記開口の幅よりも長く形成されているとともに、前記ねじ軸の下端部に一体的に設けられ前記両回り止め部で回り止めされて前記モジュール支持部を前記モジュール押えとの間に挟むように配置される止め具を有する締付け体と、前記モジュール押えの上側から前記ねじ軸に螺合されるナットと、を具備し、前記一対の開口フランジのうちの少なくとも一方を傾斜させて前記一対の開口フランジ間の間隔を上側程広くするとともに、この傾斜された開口フランジに接する少なくとも一方の前記インロー凸部を傾斜させて前記一対のインロー凸部間の間隔を下側程狭くしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明及び以下の各発明において、架台、モジュール押え、締付け体のねじ軸及び止め具、ナットは、耐候性がある材料、例えば金属、合成樹脂、或いはこれらの複合材料等により作ることができ、特に、軽金属、例えばアルミニューム合金の押出し型材を用いて架台を作ることは、その製造が容易、かつ軽量で取り扱い易く装置全体の重量を軽くできる点で望ましい。本発明及び以下の各発明において、締付け体のねじ軸と止め具とは、溶接又は接着により一体化することができ、又、止め具を貫通してねじ軸の軸方向に螺合される小ねじを用いて一体化してもよく、或いはダイキャストや鋳造等により成形した一体成形品の軸部にねじ溝を後加工することにより一体の締付け体を形成することもできる。更に、本発明及び以下の各発明において、架台の開口フランジは、上側又は下側に突出して、或いは上下両側に突出して設けることができる。そして、本発明及び以下の各発明において、固定される太陽電池モジュールには、そのセルが、IV族半導体、例えば結晶系、又はアモルファス系で作られるもの、若しくは例えばGaAsに代表される化合物半導体で作られるもの、又は例えばフタロシアニン色素に代表される有機物半導体で作られるもの等を使用できる。又、本発明においてナットには、軸方向に貫通するねじ孔を有したナットの他、ねじ孔の一端が閉じられた袋ナットを用いることもでき、又、モジュール押えは、架台の軸方向の沿って長く延びて形成され、そこに複数のねじ軸が上向きに通るようにしてもよい。
【００１０】
この請求項１の発明においては、締付け体のねじ軸をモジュール押えの上側に突き出るようにモジュール押えに挿通してから、このねじ軸の上端部にナットを螺合することにより、これら締付け体とモジュール押えとナットとが分離しないように仮組みされた連結ユニットを構成する。太陽電池モジュールは、そのフレームを隣接した架台のモジュール支持部に載置して、架台間にセットされ、このセットされた太陽電池モジュールは前記連結ユニットを用いて架台に固定される。
【００１１】
この固定作業では、まず、太陽電池モジュールの締付け位置において、既に固定された架台の開口に止め具を落とし込んで連結ユニットを架台の夫々に配置する。それにより、連結ユニットのモジュール押えが、架台の開口を跨いでモジュール支持部に載置されたフレームをモジュール支持部との間に挟むように配置されるとともに、その一対のインロー凸部は夫々対向する開口フランジに夫々接するように開口内に嵌まり込み、又、連結ユニットの止め具は架台内において一対の回り止め部間に配置される。
【００１２】
この場合、少なくとも一方のインロー凸部及びこれが接する開口フランジとは夫々傾斜して形成されているから、インロー凸部の開口への入り込みにおいて、インロー凸部が開口フランジに引っ掛かることが少なくなり、容易にインロー凸部を開口に嵌まり込んで、前記仮組みされた連結ユニットを前記締付け位置に容易に落し込んで配置できる。
【００１３】
次に、既にねじ軸の上端部に螺合されたナットを回転させて締付ける。それにより、止め具が一対の回り止め部に接して回り止めされるとともに、この止め具とモジュール押えとが互いに接近するので、モジュール支持部とモジュール押えとの間に前記フレームが強く挟まれるとともに、互いに傾斜されている少なくとも一方のインロー凸部と開口フランジとが圧接されて、太陽電池モジュールを架台に固定できる。
【００１４】
請求項２の発明に係る太陽電池モジュール固定装置は、長手方向に延びる開口、この開口の縁をなして突出する一対の開口フランジ、前記開口の少なくとも片側に設けられ太陽電池モジュールのフレームが載置されるモジュール支持部、及び前記開口の両側に設けられた回り止め部を夫々有して中空状に形成され、かつ、互いに平行に配置される複数本のレール状の架台と、前記フレームを前記モジュール支持部との間に挟んで前記開口を跨ぐように前記架台上に配置されるとともに、前記開口に嵌め込まれて前記開口フランジに接する一対のインロー凸部を有したモジュール押えと、前記開口の幅より細く、かつ、前記開口の幅よりも長く形成されているとともに、前記両回り止め部で回り止めされて前記モジュール支持部を前記モジュール押えとの間に挟むように配置される止め具と、前記モジュール押えを上側から貫通して前記止め具に螺合されるボルトと、を具備し、前記一対の開口フランジのうちの少なくとも一方を傾斜させて前記一対の開口フランジ間の間隔を上側程広くするとともに、この傾斜された開口フランジに接する少なくとも一方の前記インロー凸部を傾斜させて前記一対のインロー凸部間の間隔を下側程狭くしたことを特徴とするものである。この発明において、ボルトは、耐候性がある材料、例えばステンレス等の金属、合成樹脂、或いはこれらの複合材料等により作ることができる。又、この発明において、モジュール押えは、架台の軸方向に沿って長く形成され、そこに複数のボルトが通るようにしてもよい。
【００１５】
この請求項２の発明においては、ボルトをモジュール押えの上側から下向きに挿通してから、その下端部に止め具を螺合することにより、これらモジュール押えとボルトと止め具とが分離しないように仮組みされた連結ユニットを構成する。太陽電池モジュールは、そのフレームを隣接した架台のモジュール支持部に載置して、架台間にセットされ、このセットされた太陽電池モジュールは前記連結ユニットを用いて架台に固定される。
【００１６】
この固定作業では、まず、太陽電池モジュールの締付け位置において、既に固定された架台の開口に止め具を落とし込んで連結ユニットを架台の夫々に配置する。それにより、連結ユニットのモジュール押えが、架台の開口を跨いでモジュール支持部に載置されたフレームをモジュール支持部との間に挟むように配置されるとともに、その一対のインロー凸部は夫々対向する開口フランジに夫々接するように開口内に嵌まり込み、又、連結ユニットの止め具は架台内において一対の回り止め部間に配置される。
【００１７】
この場合、少なくとも一方のインロー凸部及びこれが接する開口フランジとは夫々傾斜して形成されているから、インロー凸部の開口への入り込みにおいて、インロー凸部が開口フランジに引っ掛かることが少なくなり、容易にインロー凸部を開口に嵌まり込んで、前記仮組みされた連結ユニットを前記締付け位置に容易に落し込んで配置できる。
【００１８】
次に、モジュール押えの上側に突出しているボルトの頭部を回転させて締付ける。それにより、止め具が一対の回り止め部に接して回り止めされるとともに、この止め具とモジュール押えとが互いに接近するので、モジュール支持部とモジュール押えとの間に前記フレームが強く挟まれるとともに、互いに傾斜されている少なくとも一方のインロー凸部と開口フランジとが圧接されて、太陽電池モジュールを架台に固定できる。
【００１９】
請求項３の発明に係る太陽電池モジュール固定装置は、前記止め具の少なくとも片側の長辺を、傾斜された前記開口フランジ及びインロー凸部の傾斜に倣って傾斜させたことを特徴とする。
【００２０】
この発明においては、連結ユニットを架台の開口に落とし込んで太陽電池モジュールを固定する締付け位置に配置する前記落とし込みにあたって、止め具の少なくとも片側の傾斜した長辺により、止め具が開口フランジに引っ掛かることを抑制して、この止め具を容易に開口に通すことができる。
【００２１】
請求項４の発明に係る太陽電池発電装置は、周部にフレームを有して並設される複数の太陽電池モジュールと、架台間に配置される前記各太陽電池モジュールを前記架台に夫々固定する請求項１〜３の内のいずれか１項に記載の複数の太陽電池モジュール固定装置と、を具備したことを特徴とするものである。
【００２２】
この発明においては、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性及び取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を備えるから、施工作業性がよく強固に状態に設置できる等の品質が優れた太陽電池発電装置を提供できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照しながら本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１には第１実施形態に係る太陽電池発電装置１５が被設置部としての屋根１１に設置された状況が概略的に示され、この図中１１は金属板ぶき屋根、例えば瓦棒葺の屋根であり、１２は屋根ぶき用野地板及び金属板、１３は瓦棒ぶきを示し、また、図１及び図２（Ａ）中矢印Ａは軒側、矢印Ｂは棟側を示している。
【００２５】
屋根１１上に設置される太陽電池発電装置１５は、２種類のモジュール固定装置１６、１７、これらの固定装置１６、１７によって支持されてアレイに配設される複数枚の太陽電池モジュール１８、これらモジュール１８に接続して設けられる図示しないケーブル等を備えている。
【００２６】
レール状のモジュール固定装置１６、１７は、瓦棒ぶき１３と直角に交差し、かつ、互いに一定の配設間隔を置いて平行な姿勢で屋根１１上に設置される。軒側と棟側に最も近い位置に夫々配置されるモジュール固定装置１６は、同一構造であり、対称に配置される。他の少なくとも一つの中間のモジュール固定装置１７は一対の端側モジュール固定装置１６間に設置される。
【００２７】
図２（Ａ）に示すようにモジュール固定装置１６、１７は、いずれもレール状の架台２１と、架台カバー２２と、連結ユニット２３とからなる。架台２１及び架台カバー２２はアルミニューム合金等を押し出し成形して得た型材からなる。
【００２８】
図２（Ａ）〜（Ｃ）及び図３に示すように架台２１は、中空状のモジュール支え２４と、溝状のケーブル収納部２５とを有するとともに、ゴム板等の防水用下地シート２６を瓦棒ぶき１３との間に挟んで屋根１１にねじ込まれる木ねじ１９よって、屋根１１上に固定される。
【００２９】
モジュール支え２４は、その天井壁の幅方向中央部に長手方向に連続して延びる開口２４ｂを有しているとともに、この開口２４ｂの縁をなして前記天井壁の内外面から夫々上下両側に突出する開口フランジ２４ｃを有し、かつ、これらフランジ２４ｃを間に置いて前記天井壁の下側に一対の回り止め部２４ｄを有している。架台２１の幅方向に相対向する一対の開口フランジ２４ｃは、互いの間の間隔を上側程広くするように互いに逆向きに傾斜されて、略逆ハの字形状に設けられている。回り止め部２４ｄは、前記天井壁の内面から下向きに突出する突条で形成されているが、前記天井壁の内面から突出されて中空構造をなす壁部で形成してもよい。開口２４ｂは、木ねじ１９等をねじ込む際の通路として用いられるとともに、その幅は作業者の親指と人指し指とを同時に挿入できるような大きさに定められている。
【００３０】
図２（Ｂ）（Ｃ）、及び図３中２４ｅはタッピングホールであって、これにねじ込まれる図示しないセルフタッピングねじによりモジュール固定装置１６、１７の両端の開口を塞いで夫々配置される図示しない端板が取付けられる。前記天井壁のうち開口２４ｂの両側に位置される天井壁部分の内の少なくとも一方は、モジュール支持部２４ａとして使用され、この支持部２４ａ上に太陽電池モジュール１８の端部をなすフレームが載置され連結ユニット２３により固定されるようになっている。ケーブル収納部２５内には図示しない前記ケーブルが収納し配線される。
【００３１】
図２（Ｂ）（Ｃ）、図３、及び図４に示すように連結ユニット２３は、アルミニューム合金等金属製のモジュール押え２７と、金属製のねじ軸２８及び止め具２９を有した締付け体３０と、金属製のナット３１とを有している。
【００３２】
モジュール押え２７の下面には前記開口２４ｂに嵌入するインロー凸部２７ａが一体に突設され、かつ、上面には一対の爪受け部２７ｂが一体に突設されている。モジュール押え２７は、そのインロー凸部２７ａを開口２４ｂに嵌合して、この開口２４ｂを跨ぐように前記天井壁上に配置される。前記嵌合により一対の開口フランジ２４ｃに個別に接する一対のインロー凸部２７ｂは、両開口フランジ２４ｃに倣って夫々傾斜されて逆ハの字状に配置されていて、互いの間の間隔を下側程狭くしている。また、これら両インロー凸部２７ｂの突出長さ（幅寸法）は開口フランジ２４ｃの幅寸法より短い。したがって、両インロー凸部２７ｂの先端（下端）間の間隔は、両開口フランジ２４ｃの上端間間隔よりも小さいとともに、両開口フランジ２４ｃの下端間間隔よりも大きい。
【００３３】
締付け体３０のねじ軸２８は、モジュール押え２７の中央部に開けられた通孔２７ｃ（図４参照）を貫通して設けられ、その下端は止め具２９の中央部に一体的に連結されている。これらねじ軸２８と止め具２９とは溶接止めにより一体化されて締付け体３０を形成している。
【００３４】
止め具２９は、架台２１の開口２４ｂの幅（正確には開口フランジ２４ｃの下端間の幅）よりも細く、かつ、開口２４ｂの幅（正確には開口フランジ２４ｃの下端間の幅）よりも長い形状、例えば図３〜図５に示されるように互いに傾斜した短辺２９ａを有する平行四辺形に形成されている。短辺２９ａは、連結ユニット２３を締付け位置にセットして仮止め及び本締めした際に、図５（Ｂ）に示すように架台２１の一対の回り止め部２４ｄに線接触状態に当接するような傾斜をもって形成されている。なお、図５（Ａ）中３２は止め具２９の短辺２９ａと長辺２９ｂとで挟まれて鈍角をなした角、３３は短辺２９ａと長辺２９ｂとで挟まれて鋭角をなした角を夫々示しており、ナット３１を締め付ける際に止め具２９の角３２よりも角３３が先行して連れ回るように前記短辺２９ａの傾斜方向が定められている。又、この止め具２９の長辺２９ｂをなす両側面は、図３及び図４に示されるように開口フランジ２４ｃ及びインロー凸部２７ａに倣って傾斜されて、略逆ハの字状に設けられている。
【００３５】
この止め具２９は、前記開口フランジ２４ｃの下端に浅く嵌まるように係合する互いに平行な一対の溝２９ｃを有している。止め具２９は、溝２９ｃと平行な両辺を前記一対の回り止め部２４ｄに当ててこれら回り止め部２４ｄ間に回り止めされるとともに、連結ユニット２３の締め付け完了の時点ではその上面を開口フランジ２４ｃの下端で位置決めされてモジュール支え２４内に配置される。
【００３６】
ねじ軸２８の上端面には、その径方向に延びて止め具２９の例えば長手方向を示すマークとしてのすり割り溝３４が設けられている。このねじ軸２８は、締付け体３０がモジュール支え２４内に落下した状態で、前記開口２４ｂに差し入れられる親指と人差し指で摘むことができる長さに設定されている。したがって、ナット３１の締付けの誤操作や太陽電池モジュール１８のメンテナンス等に伴い止め具２９が架台２１内に落下した場合に、この止め具２９と一体的に設けられたねじ軸２８を摘んで、開口２４ｂを通して止め具２９を容易に回収できる。
【００３７】
前記ナット３１にはその中央部に軸方向に貫通するねじ孔３１ａ（図４参照）を有したいわゆる六角ナットが使用されている。ナット３１は、モジュール押え２７を上向きに貫通したねじ軸２８の上部に、モジュール押え２７の上側から螺合されている。このナット３１の締付けにより、モジュール押え２７と締付け体３０の止め具２９とは、モジュール支え２４の開口フランジ２４ｃを上下から挟むように締め付けて、モジュール押え２７とモジュール支持部２４ａとの間に太陽電池モジュール１８のフレームを挟着し、この太陽電池モジュール１８を架台２１に固定するようになっている。この固定状態で、モジュール押え２７上のナット３１から突出しているねじ軸２８の突出長さを視認することで、太陽電池モジュール１８の固定状態が適正であるかどうか容易に確認でき、したがって、連結ユニット２３の締め忘れやゆるみ等の取付け不良を目視により発見し易い。
【００３８】
なお、図２（Ｂ）（Ｃ）、図３、及び図４中３２は、必要に応じてモジュール押え２７とナット３１との間に挟設される金属製ワッシャである。又、このワッシャ３２の他に金属製のばね座金を必要に応じてモジュール押え２７とナット３１との間に挟設して連結ユニット２３の緩み止めをなしてもよい。
【００３９】
図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように架台カバー２２は、モジュール固定装置１６又は１７の架台２１の底壁と平行に張出すカバー突縁２２ａと、モジュール支え２４の天井壁方向に突出する一対の下向き引っ掛け爪２２ｂとを有している。これら引っ掛け爪２２ｂはその先端に爪部を有している。モジュール固定装置１６の架台カバー２２は、この固定装置１６の架台２１がエンドレールとして用いられる関係で一つのカバー突縁２２ａを有し、モジュール固定装置１７の架台カバー２２は、この固定装置１７の架台２１が中間レールとして用いられる関係で互いに逆方向に張出す一対のカバー突縁２２ａを有している。
【００４０】
これらの架台カバー２２は、モジュール支え２４の天井壁に被せることにより、その引っ掛け爪２２ｂを前記爪受け部２７ｂに夫々引掛けてモジュール支え２４に装着され、架台２１及び連結ユニット２３を覆って設けられる。各架台カバー２２は、それに上向きの外力を加えることにより、引っ掛け爪２２ｂの弾性変形を利用して爪受け部２７ｂとの引っ掛かりを外すことができる。
【００４１】
後述のように所定枚数の太陽電池モジュール１８を設置して、太陽電池発電装置１５に必要な発電量を確保するために、前記構成のモジュール固定装置１６及び１７は夫々複数使用されて、各モジュール固定装置１６同士はその長手方向に連続的に並べて配置され、同様に各モジュール固定装置１７同士もその長手方向に連続的に並べて配置される。
【００４２】
図２に示すように太陽電池モジュール１８は、集積化されたセル及び電極等を有する長四角形のモジュール本体４１と、この本体４１の四周に夫々取付けられたフレーム４２（棟側及び軒側の一対のフレーム４２のみを図示。）とを備えている。モジュール本体４１を構成するセルの数や配列或いはセルの種類（結晶系又は非晶質系等）は任意であり、特に制約されるものではないが、本実施形態ではアモルファスシリコン製のセルを採用している。
【００４３】
図２で代表して示すようにフレーム４２はアルミニューム合金等を押し出し成形して得た型材からなる。棟側又は軒側に配設されるモジュール本体４１の短い方の側縁に取付けられる一対のフレーム４２は、タッピングホール４２ａを有し、このホール４２ａに、モジュール本体４１の長い方の側縁に取付けられた他の一対のフレームの端部を通って図示しないセルフタッピングねじをねじ込むことにより、隣接するフレーム４２同士を連結し枠組みしている。
【００４４】
各フレーム４２の高さはモジュール本体４１の厚みよりも大きく、これらの上端部には溝状の嵌合部４３が設けられ、この内側にガスケット４４を介してモジュール本体４１の縁部が嵌合して取付けられている。更に、各フレーム４２はモジュール支え２４のモジュール支持部２４ａに載置される底部４２ｂを有している。
【００４５】
次に、太陽電池発電装置１５を屋根１１上に施工する手順を説明する。
【００４６】
まず、モジュール固定装置１６、１７の架台２１を必要本数用意し、それらを棟軒方向と直角に交差するように屋根１１上に互いに平行に配置し、かつ、開口２４ｂを通って屋根１１にねじ込まれる木ねじ１９を用いて夫々固定する。（第１工程）
次に、屋根１１の棟軒方向に隣接した架台２１間にわたって太陽電池モジュール１８を仮置きする。この仮置き作業は、太陽電池モジュール１８の棟軒側の一対のフレーム４２を、隣接した架台２１のモジュール支持部２４ａに載置することで実施できる。（第２工程）
この後、既にモジュール押え２７に下側から通された締付け体３０のねじ軸２８の上端部にナット３１を螺合して図３に示すように仮組みされた例えば２個の連結ユニット２３を、仮置きされた太陽電池モジュール１８の締付け位置に配置されるように軒側の架台２１にセットする。（第３工程）
この第３工程において、太陽電池モジュール１８の締付け位置へ連結ユニット２３をセットするには、その止め具２９を架台２１の長手方向に移動させて架台２１の端部開口から出し入れする手間を要することなく、前記締付け位置において止め具２９を架台２１の開口２４ｂに落とし込んで配置できる。すなわち、止め具２９の長辺２９ｂの幅は開口２４ｂの幅よりも細いので、予め仮組みされた連結ユニット２３のねじ軸２８の上端部を摘んで、その止め具２９の長手方向が架台２１の開口２４ｂの長手方向に一致するようにして、そのまま開口２４ｂに上方から落とし込むことができる。
【００４７】
この場合に、止め具２９の大半はモジュール押え２７で覆われているが、ねじ軸２８の上端面のすり割り溝３４の向きを目安にして容易に位置合わせすることができる。しかも、既述のように止め具２９と一体的に連結されたねじ軸２８を摘んで開口２４ｂへの止め具２９の落とし込みをするから、止め具２９が開口フランジ２４ｃに当ることがあっても、止め具２９のみが単独で勝手に回って開口２４ｂへの挿通が妨げられることがないとともに、摘んだねじ軸２８を介して止め具２９の向き等を容易に調整できる。
【００４８】
その上、既述のように止め具２９の長辺２９ｂ夫々傾斜されていて、その長辺２９ｂ間の幅は開口２４ｂにおける開口フランジ２４ｃの傾斜下端間の幅より若干小さく形成されているから、これら長辺２９ｂの傾斜により、止め具２９が開口フランジ２４ｃに引っ掛かることが抑制されて、止め具２９を開口２４ｂに容易に通すことができる。
【００４９】
更に、この挿通後において開口２４ｂ内にはモジュール押え２７のインロー凸部２７ａが嵌まり込むが、既述のように一対のインロー凸部２７ａ及び一対の開口フランジ２４ｃは、略逆ハの字状に夫々傾斜して形成されているから、インロー凸部２７ｂの開口２４ｂへの入り込みにおいて、インロー凸部２７ｂが開口フランジ２４ｃに引っ掛かることが抑制され、それらの傾斜にしたがって容易にインロー凸部２７ｂを開口２４ｂに嵌めることができる。
【００５０】
したがって、第３工程においては、前記仮組みされた連結ユニット２３を、前記締付け位置に上方から落し込む作業性がよく、容易に配置できる。
【００５１】
又、この第３工程おいては、既述のように連結ユニット２３を落し込んでから、締付け体３０の止め具２９が架台２１の回り止め部２４ｄ間にあってこれら回り止め部２４ｄで回り止めされる状態にあること、及びモジュール押え２７がフレーム４２の底部４２ｂに被っていること等を確認した後、モジュール押え２７上のナット３１を軽く締めて、各連結ユニット２３を前記締付け位置に仮止めする。
【００５２】
次に、既に仮置きされた太陽電池モジュール１８の位置を確認した後、前記２個の連結ユニット２３のナット３１を本締めする。この時、ねじ軸２８の上部がナット３１の上側へ更に突き出るとともに、ナット３１と共に締付け体３０が回ることは、その止め具２９の短辺２９ａが回り止め部２４ｂに当接されることにより防止され、かつ、止め具２９の溝２９ｃが開口フランジ２４ｃの下端に嵌まり合うので、フレーム４２の架台２１への固定状態を安定させることができる。このナット３１の本締めによってモジュール押え２７と止め具２９とが互いに近づけられるに伴い、モジュール押え２７とモジュール支持部２４ａとの間に軒側フレーム４２の底部４２ｂが強く挟着されるとともに、同方向に傾斜されている一対のインロー凸部２７ａと開口フランジ２４ｃとが互いに圧接されて、太陽電池モジュール１８の軒側フレーム４２の架台２１への固定が実現される。（第４工程）
この第４工程による太陽電池モジュール１８の架台２１への固定により、連結ユニット２３のナット３１の締付けによる上下方向の挟持力で、太陽電池モジュール１８が固定されるだけではなく、この固定を担う連結ユニット２３のモジュール押え２７を、前記挟持に伴い互いに圧着したインロー凸部２７ａと開口フランジ２４ｃとで、架台２１の幅方向に固定できる。したがって、架台２１の幅方向に作用する荷重に対する太陽電池モジュール１８の支持力が向上されて、モジュール１８の架台２１に対する取付け強度を向上できる。
【００５３】
なお、この第４工程での本締め作業において止め具２９は、ナット３１の締付けに伴い、まず、図５（Ａ）に示した落し込み状態から、ねじ軸２８と共に約９０°時計回りに回転されて、その長手方向の端部、すなわち、短辺２９ａを架台２１の一対の回り止め部２４ｄに当接して、これら回り止め部２４ｄ間に位置決めされる。この状態は図５（Ｂ）に示される。そして、引続くナット３１の回転により、既述のような架台２１への太陽電池モジュール１８の固定が実施される。
【００５４】
そして、前記第２〜第４工程を経て既に軒側が固定された既設の太陽電池モジュール１８に対して棟側に隣接して配置される新たな太陽電池モジュール１８を、前記第２工程と同じ手順により、互いに隣接している中間レール用架台２１と棟側（端側）レール用架台２１とにわたって仮置きした後、中間レール用架台２１に２個の連結ユニット２３を、前記第３工程と同じ手順により締付け位置に落し込みによりセットし仮止めしてから、これらの連結ユニット２３のナット３１を前記第４工程と同じ手順で本締めして、中間レール用架台２１に前記既設の太陽電池モジュール１８の軒側フレーム４２を固定すると同時に、前記新たな太陽電池モジュール１８の軒側フレーム４２を固定する。こうした軒棟方向に列をなす太陽電池モジュール１８の設置は複数の列（例えば２列）に至るまで繰返される。
【００５５】
この後、カバー突縁２２ａが一つしかない架台カバー２２を、エンドレール用の軒側及び棟側の架台２１に夫々被着するとともに、一対のカバー２２ａ付きの架台カバー２２を中間レール用架台２１に被着する。これらカバー２２の被着作業は、位置合わせした状態で、上方から軽く叩いて、その一対の引っ掛け爪２２ｂを各連結ユニット２３の爪受け部２７ｂに引っ掛けることにより行われる。（第５工程）
そして、以上説明した第１〜第５の各工程を必要な列だけの太陽電池モジュール１８の設置について繰返すことによって、図１に示すように屋根１１への太陽電池発電装置１５を設置できる。なお、既述の設置手順においては説明を省略したが、各太陽電池モジュール１８の出力を取出すためのケーブルの取り廻しやそれへの出力ケーブルの接続などの作業が並行して行なわれることは勿論である。
【００５６】
図７及び図８は本発明の第２の実施の形態を示している。この第２実施形態は、基本的には前記第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ構成については第１実施形態と同一符号を付してその説明を省略し、以下、第１実施形態とは異なる構成についてのみ説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、連結ユニットの構成である。
【００５７】
すなわち、この連結ユニット１２３は、モジュール押え２７と、この押え２７の通孔２７ｃを上側から貫通するボルト１２８と、このボルト１２８の下部に螺合された止め具２９とから形成されている。止め具２９の上面は平坦になっており、前記第１実施形態で設けた溝２９ｃは省略されているが、この溝は設けてもよい。なお、この点以外の構成は図６及び図７に図示されない点を含めて前記第１実施形態と同じであるとともに、架台２１へ太陽電池モジュール１８を固定する取付けの手順も第１実施形態と同様である。
【００５８】
この第２実施形態においては、ボルト１２８をモジュール押え２７の上側から下向きに挿通して、その下端部に止め具２９を螺合することにより、これらモジュール押え２７とボルト１２８と止め具２９とが分離しないように連結ユニット１２３を仮組みして、このユニット１２３を太陽電池モジュール１８の締付け位置において架台２１の開口２４ｂに落とし込んで架台２１にセットできる。そして、一対の開口フランジ２４ｃ、一対のインロー凸部２７ａ、及び止め具２９の一対の長辺２９ｂｂの夫々は逆ハの字状に傾斜されているから、前記落し込みにおける開口フランジ２４ｃへの止め具２９及びインロー凸部２７ａの引っ掛りが抑制され、第１実施形態と同様に、架台２１への太陽電池モジュール１８の取付け作業性を向上できる。しかも、この落し込み後にボルト１２８の頭部１２８ａを操作部としてボルト１２８を時計回りに回して本締めし、架台２１に太陽電池モジュール１８を固定した締付け完了状態では、ボルト１２８の締付けによる上下方向の挟み込みだけで太陽電池モジュール１８を固定するだけではなく、開口２４ｂに嵌まり込んだ斜めのインロー凸部２７ａとこれと同様に傾斜された開口フランジ２４ｃとを互いに圧接させて、架台２１の幅方向に作用する荷重に対しての支持力を得ることができる。したがって、太陽電池モジュール１８の架台２１への取付け強度を向上できる。
【００５９】
なお、本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、本発明は屋根１１の軒棟方向に延びるようにモジュール固定装置１６、１７の各架台２１を配設して設置される太陽電池発電装置１５にも適用できる。又、本発明は屋根以外への被設置部に太陽電池モジュールを設置する場合に適用できる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６１】
請求項１〜３の発明によれば、連結ユニットを架台の開口に落とし込んで配置する際における開口フランジへの引っ掛りを抑制できるので、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性を向上できるとともに、締付け完了状態では、締付けによる上下方向の挟み込みだけで太陽電池モジュールを固定するだけではなく、前記開口に嵌まり込んだモジュール押えのインロー凸部と前記開口の開口フランジとを圧接させて、架台の幅方向に作用する荷重に対しての支持力を得ることができるので、太陽電池モジュールの架台への取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を提供できる。
【００６２】
請求項４の発明によれば、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性及び取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を備えるから、施工作業性がよく強固に設置できる等高品質な太陽電池発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池発電装置が屋根に設置された状況を概略的に示す斜視図。
【図２】（Ａ）は図１中のＺ−Ｚ線に沿って示す太陽電池発電装置の断面図。
（Ｂ）は図２（Ａ）の軒側のモジュール固定装置の構造を拡大して示す断面図。
（Ｃ）は図２（Ａ）の中間位置のモジュール固定装置の構造を拡大して示す断面図。
【図３】図１の太陽電池発電装置が備える軒側モジュール固定装置の架台と連結ユニットとを分離して示す斜視図。
【図４】図３のモジュール固定装置が備える連結ユニットを分解して示す斜視図。
【図５】（Ａ）は図３の架台とその開口に挿入された連結ユニットの止め具との位置関係を示す図。
（Ｂ）は図３の架台とこれに対して回り止めされた連結ユニットの止め具との位置関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池発電装置の軒側のモジュール固定装置の構造を示す断面図。
【図７】第２の実施の形態に係るモジュール固定装置が備える軒側モジュール固定装置の架台と連結ユニットとを分離して示す斜視図。
【符号の説明】
１５…太陽電池発電装置
１６、１７…太陽電池モジュール固定装置
１８…太陽電池モジュール
１９…木ねじ
２１…架台
２３…連結ユニット
２４ａ…モジュール支持部
２４ｂ…開口
２４ｃ…開口フランジ
２４ｄ…回り止め部
２７…モジュール押え
２７ａ…インロー凸部
２７ｃ…通孔
２８…ねじ軸
２９…止め具
２９ｂ…止め具の長辺
３０…締付け体
３１…ナット
３１ａ…ねじ孔
４２…フレーム
１２３…連結ユニット
１２８…ボルト
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池モジュールを屋根上等に設置するために使用される太陽電池モジュール固定装置、及びこの固定装置によって屋根上等に設置された太陽電池発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池発電装置が備える複数の太陽電池モジュールは、その左右又は前後のフレームを、互いに所定の配設間隔を置いて平行に配置されるモジュール固定装置に支持して屋根上等に設置される。
【０００３】
この種のモジュール固定装置として、特許番号第２８２１６５９号の特許公報には、ソーラーモジュール（太陽電池モジュール）の端部部分を上方から押えて固定するための固定部材へ上方から挿入した押えボルトの下端が、上面側にリップを有し、且つ、前記ソーラーモジュール端部が載置された中空状の架台のリップ間の溝内に挿入され、この押えボルトの下端に前記架台のリップ間の溝幅よりも細幅で、且つ、同じくリップ間の溝幅より長さの長い止め具が螺着されて、この止め具が、上記リップの下面に当接した状態で前記ボルトを締付けて、ソーラーモジュールの固定をする装置が記載されている。この装置は、押えボルトの下端に螺着された止め具を、架台の長手方向任意の位置から溝内に落とし込み、押えボルトを回転して締付けることにより、太陽電池モジュールの固定作業を行える点で優れている。
【０００４】
しかし、止め具と固定部材との間に架台のリップ及びソーラーモジュール端部を挟んで固定する前記固定装置において、その固定部材はソーラーモジュールの端部外側面に設けられた上部に開放された係合溝には係合されているが、架台との間では係合関係を有することなく、専ら押えボルトの締付けに伴う上下方向の挟み込みのみによりソーラーモジュールの固定を担っている。そのため、架台の幅方向に作用する荷重に対しての支持力が比較的弱く、その改善が求められている。
【０００５】
又、前記固定装置の止め具はその上側を固定部材で覆われているので、押えボルトに対する止め具の姿勢を把握しずらい。そのため、架台の溝に止め具を落とし込む際に溝の縁に止め具が当って引っ掛かることがあり、この点を改善して溝への止め具の挿入作業性を向上させることが求められている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする第１の課題は、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性及び取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を得ることにある。
【０００７】
本発明が解決しようとする第２の課題は、施工作業性がよく強固に設置できる太陽電池発電装置を得ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る太陽電池モジュール固定装置は、長手方向に延びる開口、この開口の縁をなして突出する一対の開口フランジ、前記開口の少なくとも片側に設けられ太陽電池モジュールのフレームが載置されるモジュール支持部、及び前記開口の両側に設けられた回り止め部を夫々有して中空状に形成され、かつ、互いに平行に配置される複数本のレール状の架台と、前記フレームを前記モジュール支持部との間に挟んで前記開口を跨ぐように前記架台上に配置されるとともに、前記開口に嵌め込まれて前記開口フランジに接する一対のインロー凸部を有したモジュール押えと、このモジュール押えを貫通するねじ軸、及び前記開口の幅より細く、かつ、前記開口の幅よりも長く形成されているとともに、前記ねじ軸の下端部に一体的に設けられ前記両回り止め部で回り止めされて前記モジュール支持部を前記モジュール押えとの間に挟むように配置される止め具を有する締付け体と、前記モジュール押えの上側から前記ねじ軸に螺合されるナットと、を具備し、前記一対の開口フランジのうちの少なくとも一方を傾斜させて前記一対の開口フランジ間の間隔を上側程広くするとともに、この傾斜された開口フランジに接する少なくとも一方の前記インロー凸部を傾斜させて前記一対のインロー凸部間の間隔を下側程狭くしたことを特徴とするものである。
【０００９】
本発明及び以下の各発明において、架台、モジュール押え、締付け体のねじ軸及び止め具、ナットは、耐候性がある材料、例えば金属、合成樹脂、或いはこれらの複合材料等により作ることができ、特に、軽金属、例えばアルミニューム合金の押出し型材を用いて架台を作ることは、その製造が容易、かつ軽量で取り扱い易く装置全体の重量を軽くできる点で望ましい。本発明及び以下の各発明において、締付け体のねじ軸と止め具とは、溶接又は接着により一体化することができ、又、止め具を貫通してねじ軸の軸方向に螺合される小ねじを用いて一体化してもよく、或いはダイキャストや鋳造等により成形した一体成形品の軸部にねじ溝を後加工することにより一体の締付け体を形成することもできる。更に、本発明及び以下の各発明において、架台の開口フランジは、上側又は下側に突出して、或いは上下両側に突出して設けることができる。そして、本発明及び以下の各発明において、固定される太陽電池モジュールには、そのセルが、IV族半導体、例えば結晶系、又はアモルファス系で作られるもの、若しくは例えばGaAsに代表される化合物半導体で作られるもの、又は例えばフタロシアニン色素に代表される有機物半導体で作られるもの等を使用できる。又、本発明においてナットには、軸方向に貫通するねじ孔を有したナットの他、ねじ孔の一端が閉じられた袋ナットを用いることもでき、又、モジュール押えは、架台の軸方向の沿って長く延びて形成され、そこに複数のねじ軸が上向きに通るようにしてもよい。
【００１０】
この請求項１の発明においては、締付け体のねじ軸をモジュール押えの上側に突き出るようにモジュール押えに挿通してから、このねじ軸の上端部にナットを螺合することにより、これら締付け体とモジュール押えとナットとが分離しないように仮組みされた連結ユニットを構成する。太陽電池モジュールは、そのフレームを隣接した架台のモジュール支持部に載置して、架台間にセットされ、このセットされた太陽電池モジュールは前記連結ユニットを用いて架台に固定される。
【００１１】
この固定作業では、まず、太陽電池モジュールの締付け位置において、既に固定された架台の開口に止め具を落とし込んで連結ユニットを架台の夫々に配置する。それにより、連結ユニットのモジュール押えが、架台の開口を跨いでモジュール支持部に載置されたフレームをモジュール支持部との間に挟むように配置されるとともに、その一対のインロー凸部は夫々対向する開口フランジに夫々接するように開口内に嵌まり込み、又、連結ユニットの止め具は架台内において一対の回り止め部間に配置される。
【００１２】
この場合、少なくとも一方のインロー凸部及びこれが接する開口フランジとは夫々傾斜して形成されているから、インロー凸部の開口への入り込みにおいて、インロー凸部が開口フランジに引っ掛かることが少なくなり、容易にインロー凸部を開口に嵌まり込んで、前記仮組みされた連結ユニットを前記締付け位置に容易に落し込んで配置できる。
【００１３】
次に、既にねじ軸の上端部に螺合されたナットを回転させて締付ける。それにより、止め具が一対の回り止め部に接して回り止めされるとともに、この止め具とモジュール押えとが互いに接近するので、モジュール支持部とモジュール押えとの間に前記フレームが強く挟まれるとともに、互いに傾斜されている少なくとも一方のインロー凸部と開口フランジとが圧接されて、太陽電池モジュールを架台に固定できる。
【００１４】
請求項２の発明に係る太陽電池モジュール固定装置は、長手方向に延びる開口、この開口の縁をなして突出する一対の開口フランジ、前記開口の少なくとも片側に設けられ太陽電池モジュールのフレームが載置されるモジュール支持部、及び前記開口の両側に設けられた回り止め部を夫々有して中空状に形成され、かつ、互いに平行に配置される複数本のレール状の架台と、前記フレームを前記モジュール支持部との間に挟んで前記開口を跨ぐように前記架台上に配置されるとともに、前記開口に嵌め込まれて前記開口フランジに接する一対のインロー凸部を有したモジュール押えと、前記開口の幅より細く、かつ、前記開口の幅よりも長く形成されているとともに、前記両回り止め部で回り止めされて前記モジュール支持部を前記モジュール押えとの間に挟むように配置される止め具と、前記モジュール押えを上側から貫通して前記止め具に螺合されるボルトと、を具備し、前記一対の開口フランジのうちの少なくとも一方を傾斜させて前記一対の開口フランジ間の間隔を上側程広くするとともに、この傾斜された開口フランジに接する少なくとも一方の前記インロー凸部を傾斜させて前記一対のインロー凸部間の間隔を下側程狭くしたことを特徴とするものである。この発明において、ボルトは、耐候性がある材料、例えばステンレス等の金属、合成樹脂、或いはこれらの複合材料等により作ることができる。又、この発明において、モジュール押えは、架台の軸方向に沿って長く形成され、そこに複数のボルトが通るようにしてもよい。
【００１５】
この請求項２の発明においては、ボルトをモジュール押えの上側から下向きに挿通してから、その下端部に止め具を螺合することにより、これらモジュール押えとボルトと止め具とが分離しないように仮組みされた連結ユニットを構成する。太陽電池モジュールは、そのフレームを隣接した架台のモジュール支持部に載置して、架台間にセットされ、このセットされた太陽電池モジュールは前記連結ユニットを用いて架台に固定される。
【００１６】
この固定作業では、まず、太陽電池モジュールの締付け位置において、既に固定された架台の開口に止め具を落とし込んで連結ユニットを架台の夫々に配置する。それにより、連結ユニットのモジュール押えが、架台の開口を跨いでモジュール支持部に載置されたフレームをモジュール支持部との間に挟むように配置されるとともに、その一対のインロー凸部は夫々対向する開口フランジに夫々接するように開口内に嵌まり込み、又、連結ユニットの止め具は架台内において一対の回り止め部間に配置される。
【００１７】
この場合、少なくとも一方のインロー凸部及びこれが接する開口フランジとは夫々傾斜して形成されているから、インロー凸部の開口への入り込みにおいて、インロー凸部が開口フランジに引っ掛かることが少なくなり、容易にインロー凸部を開口に嵌まり込んで、前記仮組みされた連結ユニットを前記締付け位置に容易に落し込んで配置できる。
【００１８】
次に、モジュール押えの上側に突出しているボルトの頭部を回転させて締付ける。それにより、止め具が一対の回り止め部に接して回り止めされるとともに、この止め具とモジュール押えとが互いに接近するので、モジュール支持部とモジュール押えとの間に前記フレームが強く挟まれるとともに、互いに傾斜されている少なくとも一方のインロー凸部と開口フランジとが圧接されて、太陽電池モジュールを架台に固定できる。
【００１９】
請求項３の発明に係る太陽電池モジュール固定装置は、前記止め具の少なくとも片側の長辺を、傾斜された前記開口フランジ及びインロー凸部の傾斜に倣って傾斜させたことを特徴とする。
【００２０】
この発明においては、連結ユニットを架台の開口に落とし込んで太陽電池モジュールを固定する締付け位置に配置する前記落とし込みにあたって、止め具の少なくとも片側の傾斜した長辺により、止め具が開口フランジに引っ掛かることを抑制して、この止め具を容易に開口に通すことができる。
【００２１】
請求項４の発明に係る太陽電池発電装置は、周部にフレームを有して並設される複数の太陽電池モジュールと、架台間に配置される前記各太陽電池モジュールを前記架台に夫々固定する請求項１〜３の内のいずれか１項に記載の複数の太陽電池モジュール固定装置と、を具備したことを特徴とするものである。
【００２２】
この発明においては、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性及び取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を備えるから、施工作業性がよく強固に状態に設置できる等の品質が優れた太陽電池発電装置を提供できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図５を参照しながら本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００２４】
図１には第１実施形態に係る太陽電池発電装置１５が被設置部としての屋根１１に設置された状況が概略的に示され、この図中１１は金属板ぶき屋根、例えば瓦棒葺の屋根であり、１２は屋根ぶき用野地板及び金属板、１３は瓦棒ぶきを示し、また、図１及び図２（Ａ）中矢印Ａは軒側、矢印Ｂは棟側を示している。
【００２５】
屋根１１上に設置される太陽電池発電装置１５は、２種類のモジュール固定装置１６、１７、これらの固定装置１６、１７によって支持されてアレイに配設される複数枚の太陽電池モジュール１８、これらモジュール１８に接続して設けられる図示しないケーブル等を備えている。
【００２６】
レール状のモジュール固定装置１６、１７は、瓦棒ぶき１３と直角に交差し、かつ、互いに一定の配設間隔を置いて平行な姿勢で屋根１１上に設置される。軒側と棟側に最も近い位置に夫々配置されるモジュール固定装置１６は、同一構造であり、対称に配置される。他の少なくとも一つの中間のモジュール固定装置１７は一対の端側モジュール固定装置１６間に設置される。
【００２７】
図２（Ａ）に示すようにモジュール固定装置１６、１７は、いずれもレール状の架台２１と、架台カバー２２と、連結ユニット２３とからなる。架台２１及び架台カバー２２はアルミニューム合金等を押し出し成形して得た型材からなる。
【００２８】
図２（Ａ）〜（Ｃ）及び図３に示すように架台２１は、中空状のモジュール支え２４と、溝状のケーブル収納部２５とを有するとともに、ゴム板等の防水用下地シート２６を瓦棒ぶき１３との間に挟んで屋根１１にねじ込まれる木ねじ１９よって、屋根１１上に固定される。
【００２９】
モジュール支え２４は、その天井壁の幅方向中央部に長手方向に連続して延びる開口２４ｂを有しているとともに、この開口２４ｂの縁をなして前記天井壁の内外面から夫々上下両側に突出する開口フランジ２４ｃを有し、かつ、これらフランジ２４ｃを間に置いて前記天井壁の下側に一対の回り止め部２４ｄを有している。架台２１の幅方向に相対向する一対の開口フランジ２４ｃは、互いの間の間隔を上側程広くするように互いに逆向きに傾斜されて、略逆ハの字形状に設けられている。回り止め部２４ｄは、前記天井壁の内面から下向きに突出する突条で形成されているが、前記天井壁の内面から突出されて中空構造をなす壁部で形成してもよい。開口２４ｂは、木ねじ１９等をねじ込む際の通路として用いられるとともに、その幅は作業者の親指と人指し指とを同時に挿入できるような大きさに定められている。
【００３０】
図２（Ｂ）（Ｃ）、及び図３中２４ｅはタッピングホールであって、これにねじ込まれる図示しないセルフタッピングねじによりモジュール固定装置１６、１７の両端の開口を塞いで夫々配置される図示しない端板が取付けられる。前記天井壁のうち開口２４ｂの両側に位置される天井壁部分の内の少なくとも一方は、モジュール支持部２４ａとして使用され、この支持部２４ａ上に太陽電池モジュール１８の端部をなすフレームが載置され連結ユニット２３により固定されるようになっている。ケーブル収納部２５内には図示しない前記ケーブルが収納し配線される。
【００３１】
図２（Ｂ）（Ｃ）、図３、及び図４に示すように連結ユニット２３は、アルミニューム合金等金属製のモジュール押え２７と、金属製のねじ軸２８及び止め具２９を有した締付け体３０と、金属製のナット３１とを有している。
【００３２】
モジュール押え２７の下面には前記開口２４ｂに嵌入するインロー凸部２７ａが一体に突設され、かつ、上面には一対の爪受け部２７ｂが一体に突設されている。モジュール押え２７は、そのインロー凸部２７ａを開口２４ｂに嵌合して、この開口２４ｂを跨ぐように前記天井壁上に配置される。前記嵌合により一対の開口フランジ２４ｃに個別に接する一対のインロー凸部２７ｂは、両開口フランジ２４ｃに倣って夫々傾斜されて逆ハの字状に配置されていて、互いの間の間隔を下側程狭くしている。また、これら両インロー凸部２７ｂの突出長さ（幅寸法）は開口フランジ２４ｃの幅寸法より短い。したがって、両インロー凸部２７ｂの先端（下端）間の間隔は、両開口フランジ２４ｃの上端間間隔よりも小さいとともに、両開口フランジ２４ｃの下端間間隔よりも大きい。
【００３３】
締付け体３０のねじ軸２８は、モジュール押え２７の中央部に開けられた通孔２７ｃ（図４参照）を貫通して設けられ、その下端は止め具２９の中央部に一体的に連結されている。これらねじ軸２８と止め具２９とは溶接止めにより一体化されて締付け体３０を形成している。
【００３４】
止め具２９は、架台２１の開口２４ｂの幅（正確には開口フランジ２４ｃの下端間の幅）よりも細く、かつ、開口２４ｂの幅（正確には開口フランジ２４ｃの下端間の幅）よりも長い形状、例えば図３〜図５に示されるように互いに傾斜した短辺２９ａを有する平行四辺形に形成されている。短辺２９ａは、連結ユニット２３を締付け位置にセットして仮止め及び本締めした際に、図５（Ｂ）に示すように架台２１の一対の回り止め部２４ｄに線接触状態に当接するような傾斜をもって形成されている。なお、図５（Ａ）中３２は止め具２９の短辺２９ａと長辺２９ｂとで挟まれて鈍角をなした角、３３は短辺２９ａと長辺２９ｂとで挟まれて鋭角をなした角を夫々示しており、ナット３１を締め付ける際に止め具２９の角３２よりも角３３が先行して連れ回るように前記短辺２９ａの傾斜方向が定められている。又、この止め具２９の長辺２９ｂをなす両側面は、図３及び図４に示されるように開口フランジ２４ｃ及びインロー凸部２７ａに倣って傾斜されて、略逆ハの字状に設けられている。
【００３５】
この止め具２９は、前記開口フランジ２４ｃの下端に浅く嵌まるように係合する互いに平行な一対の溝２９ｃを有している。止め具２９は、溝２９ｃと平行な両辺を前記一対の回り止め部２４ｄに当ててこれら回り止め部２４ｄ間に回り止めされるとともに、連結ユニット２３の締め付け完了の時点ではその上面を開口フランジ２４ｃの下端で位置決めされてモジュール支え２４内に配置される。
【００３６】
ねじ軸２８の上端面には、その径方向に延びて止め具２９の例えば長手方向を示すマークとしてのすり割り溝３４が設けられている。このねじ軸２８は、締付け体３０がモジュール支え２４内に落下した状態で、前記開口２４ｂに差し入れられる親指と人差し指で摘むことができる長さに設定されている。したがって、ナット３１の締付けの誤操作や太陽電池モジュール１８のメンテナンス等に伴い止め具２９が架台２１内に落下した場合に、この止め具２９と一体的に設けられたねじ軸２８を摘んで、開口２４ｂを通して止め具２９を容易に回収できる。
【００３７】
前記ナット３１にはその中央部に軸方向に貫通するねじ孔３１ａ（図４参照）を有したいわゆる六角ナットが使用されている。ナット３１は、モジュール押え２７を上向きに貫通したねじ軸２８の上部に、モジュール押え２７の上側から螺合されている。このナット３１の締付けにより、モジュール押え２７と締付け体３０の止め具２９とは、モジュール支え２４の開口フランジ２４ｃを上下から挟むように締め付けて、モジュール押え２７とモジュール支持部２４ａとの間に太陽電池モジュール１８のフレームを挟着し、この太陽電池モジュール１８を架台２１に固定するようになっている。この固定状態で、モジュール押え２７上のナット３１から突出しているねじ軸２８の突出長さを視認することで、太陽電池モジュール１８の固定状態が適正であるかどうか容易に確認でき、したがって、連結ユニット２３の締め忘れやゆるみ等の取付け不良を目視により発見し易い。
【００３８】
なお、図２（Ｂ）（Ｃ）、図３、及び図４中３２は、必要に応じてモジュール押え２７とナット３１との間に挟設される金属製ワッシャである。又、このワッシャ３２の他に金属製のばね座金を必要に応じてモジュール押え２７とナット３１との間に挟設して連結ユニット２３の緩み止めをなしてもよい。
【００３９】
図２（Ｂ）（Ｃ）に示すように架台カバー２２は、モジュール固定装置１６又は１７の架台２１の底壁と平行に張出すカバー突縁２２ａと、モジュール支え２４の天井壁方向に突出する一対の下向き引っ掛け爪２２ｂとを有している。これら引っ掛け爪２２ｂはその先端に爪部を有している。モジュール固定装置１６の架台カバー２２は、この固定装置１６の架台２１がエンドレールとして用いられる関係で一つのカバー突縁２２ａを有し、モジュール固定装置１７の架台カバー２２は、この固定装置１７の架台２１が中間レールとして用いられる関係で互いに逆方向に張出す一対のカバー突縁２２ａを有している。
【００４０】
これらの架台カバー２２は、モジュール支え２４の天井壁に被せることにより、その引っ掛け爪２２ｂを前記爪受け部２７ｂに夫々引掛けてモジュール支え２４に装着され、架台２１及び連結ユニット２３を覆って設けられる。各架台カバー２２は、それに上向きの外力を加えることにより、引っ掛け爪２２ｂの弾性変形を利用して爪受け部２７ｂとの引っ掛かりを外すことができる。
【００４１】
後述のように所定枚数の太陽電池モジュール１８を設置して、太陽電池発電装置１５に必要な発電量を確保するために、前記構成のモジュール固定装置１６及び１７は夫々複数使用されて、各モジュール固定装置１６同士はその長手方向に連続的に並べて配置され、同様に各モジュール固定装置１７同士もその長手方向に連続的に並べて配置される。
【００４２】
図２に示すように太陽電池モジュール１８は、集積化されたセル及び電極等を有する長四角形のモジュール本体４１と、この本体４１の四周に夫々取付けられたフレーム４２（棟側及び軒側の一対のフレーム４２のみを図示。）とを備えている。モジュール本体４１を構成するセルの数や配列或いはセルの種類（結晶系又は非晶質系等）は任意であり、特に制約されるものではないが、本実施形態ではアモルファスシリコン製のセルを採用している。
【００４３】
図２で代表して示すようにフレーム４２はアルミニューム合金等を押し出し成形して得た型材からなる。棟側又は軒側に配設されるモジュール本体４１の短い方の側縁に取付けられる一対のフレーム４２は、タッピングホール４２ａを有し、このホール４２ａに、モジュール本体４１の長い方の側縁に取付けられた他の一対のフレームの端部を通って図示しないセルフタッピングねじをねじ込むことにより、隣接するフレーム４２同士を連結し枠組みしている。
【００４４】
各フレーム４２の高さはモジュール本体４１の厚みよりも大きく、これらの上端部には溝状の嵌合部４３が設けられ、この内側にガスケット４４を介してモジュール本体４１の縁部が嵌合して取付けられている。更に、各フレーム４２はモジュール支え２４のモジュール支持部２４ａに載置される底部４２ｂを有している。
【００４５】
次に、太陽電池発電装置１５を屋根１１上に施工する手順を説明する。
【００４６】
まず、モジュール固定装置１６、１７の架台２１を必要本数用意し、それらを棟軒方向と直角に交差するように屋根１１上に互いに平行に配置し、かつ、開口２４ｂを通って屋根１１にねじ込まれる木ねじ１９を用いて夫々固定する。（第１工程）
次に、屋根１１の棟軒方向に隣接した架台２１間にわたって太陽電池モジュール１８を仮置きする。この仮置き作業は、太陽電池モジュール１８の棟軒側の一対のフレーム４２を、隣接した架台２１のモジュール支持部２４ａに載置することで実施できる。（第２工程）
この後、既にモジュール押え２７に下側から通された締付け体３０のねじ軸２８の上端部にナット３１を螺合して図３に示すように仮組みされた例えば２個の連結ユニット２３を、仮置きされた太陽電池モジュール１８の締付け位置に配置されるように軒側の架台２１にセットする。（第３工程）
この第３工程において、太陽電池モジュール１８の締付け位置へ連結ユニット２３をセットするには、その止め具２９を架台２１の長手方向に移動させて架台２１の端部開口から出し入れする手間を要することなく、前記締付け位置において止め具２９を架台２１の開口２４ｂに落とし込んで配置できる。すなわち、止め具２９の長辺２９ｂの幅は開口２４ｂの幅よりも細いので、予め仮組みされた連結ユニット２３のねじ軸２８の上端部を摘んで、その止め具２９の長手方向が架台２１の開口２４ｂの長手方向に一致するようにして、そのまま開口２４ｂに上方から落とし込むことができる。
【００４７】
この場合に、止め具２９の大半はモジュール押え２７で覆われているが、ねじ軸２８の上端面のすり割り溝３４の向きを目安にして容易に位置合わせすることができる。しかも、既述のように止め具２９と一体的に連結されたねじ軸２８を摘んで開口２４ｂへの止め具２９の落とし込みをするから、止め具２９が開口フランジ２４ｃに当ることがあっても、止め具２９のみが単独で勝手に回って開口２４ｂへの挿通が妨げられることがないとともに、摘んだねじ軸２８を介して止め具２９の向き等を容易に調整できる。
【００４８】
その上、既述のように止め具２９の長辺２９ｂ夫々傾斜されていて、その長辺２９ｂ間の幅は開口２４ｂにおける開口フランジ２４ｃの傾斜下端間の幅より若干小さく形成されているから、これら長辺２９ｂの傾斜により、止め具２９が開口フランジ２４ｃに引っ掛かることが抑制されて、止め具２９を開口２４ｂに容易に通すことができる。
【００４９】
更に、この挿通後において開口２４ｂ内にはモジュール押え２７のインロー凸部２７ａが嵌まり込むが、既述のように一対のインロー凸部２７ａ及び一対の開口フランジ２４ｃは、略逆ハの字状に夫々傾斜して形成されているから、インロー凸部２７ｂの開口２４ｂへの入り込みにおいて、インロー凸部２７ｂが開口フランジ２４ｃに引っ掛かることが抑制され、それらの傾斜にしたがって容易にインロー凸部２７ｂを開口２４ｂに嵌めることができる。
【００５０】
したがって、第３工程においては、前記仮組みされた連結ユニット２３を、前記締付け位置に上方から落し込む作業性がよく、容易に配置できる。
【００５１】
又、この第３工程おいては、既述のように連結ユニット２３を落し込んでから、締付け体３０の止め具２９が架台２１の回り止め部２４ｄ間にあってこれら回り止め部２４ｄで回り止めされる状態にあること、及びモジュール押え２７がフレーム４２の底部４２ｂに被っていること等を確認した後、モジュール押え２７上のナット３１を軽く締めて、各連結ユニット２３を前記締付け位置に仮止めする。
【００５２】
次に、既に仮置きされた太陽電池モジュール１８の位置を確認した後、前記２個の連結ユニット２３のナット３１を本締めする。この時、ねじ軸２８の上部がナット３１の上側へ更に突き出るとともに、ナット３１と共に締付け体３０が回ることは、その止め具２９の短辺２９ａが回り止め部２４ｂに当接されることにより防止され、かつ、止め具２９の溝２９ｃが開口フランジ２４ｃの下端に嵌まり合うので、フレーム４２の架台２１への固定状態を安定させることができる。このナット３１の本締めによってモジュール押え２７と止め具２９とが互いに近づけられるに伴い、モジュール押え２７とモジュール支持部２４ａとの間に軒側フレーム４２の底部４２ｂが強く挟着されるとともに、同方向に傾斜されている一対のインロー凸部２７ａと開口フランジ２４ｃとが互いに圧接されて、太陽電池モジュール１８の軒側フレーム４２の架台２１への固定が実現される。（第４工程）
この第４工程による太陽電池モジュール１８の架台２１への固定により、連結ユニット２３のナット３１の締付けによる上下方向の挟持力で、太陽電池モジュール１８が固定されるだけではなく、この固定を担う連結ユニット２３のモジュール押え２７を、前記挟持に伴い互いに圧着したインロー凸部２７ａと開口フランジ２４ｃとで、架台２１の幅方向に固定できる。したがって、架台２１の幅方向に作用する荷重に対する太陽電池モジュール１８の支持力が向上されて、モジュール１８の架台２１に対する取付け強度を向上できる。
【００５３】
なお、この第４工程での本締め作業において止め具２９は、ナット３１の締付けに伴い、まず、図５（Ａ）に示した落し込み状態から、ねじ軸２８と共に約９０°時計回りに回転されて、その長手方向の端部、すなわち、短辺２９ａを架台２１の一対の回り止め部２４ｄに当接して、これら回り止め部２４ｄ間に位置決めされる。この状態は図５（Ｂ）に示される。そして、引続くナット３１の回転により、既述のような架台２１への太陽電池モジュール１８の固定が実施される。
【００５４】
そして、前記第２〜第４工程を経て既に軒側が固定された既設の太陽電池モジュール１８に対して棟側に隣接して配置される新たな太陽電池モジュール１８を、前記第２工程と同じ手順により、互いに隣接している中間レール用架台２１と棟側（端側）レール用架台２１とにわたって仮置きした後、中間レール用架台２１に２個の連結ユニット２３を、前記第３工程と同じ手順により締付け位置に落し込みによりセットし仮止めしてから、これらの連結ユニット２３のナット３１を前記第４工程と同じ手順で本締めして、中間レール用架台２１に前記既設の太陽電池モジュール１８の軒側フレーム４２を固定すると同時に、前記新たな太陽電池モジュール１８の軒側フレーム４２を固定する。こうした軒棟方向に列をなす太陽電池モジュール１８の設置は複数の列（例えば２列）に至るまで繰返される。
【００５５】
この後、カバー突縁２２ａが一つしかない架台カバー２２を、エンドレール用の軒側及び棟側の架台２１に夫々被着するとともに、一対のカバー２２ａ付きの架台カバー２２を中間レール用架台２１に被着する。これらカバー２２の被着作業は、位置合わせした状態で、上方から軽く叩いて、その一対の引っ掛け爪２２ｂを各連結ユニット２３の爪受け部２７ｂに引っ掛けることにより行われる。（第５工程）
そして、以上説明した第１〜第５の各工程を必要な列だけの太陽電池モジュール１８の設置について繰返すことによって、図１に示すように屋根１１への太陽電池発電装置１５を設置できる。なお、既述の設置手順においては説明を省略したが、各太陽電池モジュール１８の出力を取出すためのケーブルの取り廻しやそれへの出力ケーブルの接続などの作業が並行して行なわれることは勿論である。
【００５６】
図７及び図８は本発明の第２の実施の形態を示している。この第２実施形態は、基本的には前記第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ構成については第１実施形態と同一符号を付してその説明を省略し、以下、第１実施形態とは異なる構成についてのみ説明する。第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、連結ユニットの構成である。
【００５７】
すなわち、この連結ユニット１２３は、モジュール押え２７と、この押え２７の通孔２７ｃを上側から貫通するボルト１２８と、このボルト１２８の下部に螺合された止め具２９とから形成されている。止め具２９の上面は平坦になっており、前記第１実施形態で設けた溝２９ｃは省略されているが、この溝は設けてもよい。なお、この点以外の構成は図６及び図７に図示されない点を含めて前記第１実施形態と同じであるとともに、架台２１へ太陽電池モジュール１８を固定する取付けの手順も第１実施形態と同様である。
【００５８】
この第２実施形態においては、ボルト１２８をモジュール押え２７の上側から下向きに挿通して、その下端部に止め具２９を螺合することにより、これらモジュール押え２７とボルト１２８と止め具２９とが分離しないように連結ユニット１２３を仮組みして、このユニット１２３を太陽電池モジュール１８の締付け位置において架台２１の開口２４ｂに落とし込んで架台２１にセットできる。そして、一対の開口フランジ２４ｃ、一対のインロー凸部２７ａ、及び止め具２９の一対の長辺２９ｂｂの夫々は逆ハの字状に傾斜されているから、前記落し込みにおける開口フランジ２４ｃへの止め具２９及びインロー凸部２７ａの引っ掛りが抑制され、第１実施形態と同様に、架台２１への太陽電池モジュール１８の取付け作業性を向上できる。しかも、この落し込み後にボルト１２８の頭部１２８ａを操作部としてボルト１２８を時計回りに回して本締めし、架台２１に太陽電池モジュール１８を固定した締付け完了状態では、ボルト１２８の締付けによる上下方向の挟み込みだけで太陽電池モジュール１８を固定するだけではなく、開口２４ｂに嵌まり込んだ斜めのインロー凸部２７ａとこれと同様に傾斜された開口フランジ２４ｃとを互いに圧接させて、架台２１の幅方向に作用する荷重に対しての支持力を得ることができる。したがって、太陽電池モジュール１８の架台２１への取付け強度を向上できる。
【００５９】
なお、本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、本発明は屋根１１の軒棟方向に延びるようにモジュール固定装置１６、１７の各架台２１を配設して設置される太陽電池発電装置１５にも適用できる。又、本発明は屋根以外への被設置部に太陽電池モジュールを設置する場合に適用できる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果を奏する。
【００６１】
請求項１〜３の発明によれば、連結ユニットを架台の開口に落とし込んで配置する際における開口フランジへの引っ掛りを抑制できるので、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性を向上できるとともに、締付け完了状態では、締付けによる上下方向の挟み込みだけで太陽電池モジュールを固定するだけではなく、前記開口に嵌まり込んだモジュール押えのインロー凸部と前記開口の開口フランジとを圧接させて、架台の幅方向に作用する荷重に対しての支持力を得ることができるので、太陽電池モジュールの架台への取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を提供できる。
【００６２】
請求項４の発明によれば、架台への太陽電池モジュールの取付け作業性及び取付け強度を向上できる太陽電池モジュール固定装置を備えるから、施工作業性がよく強固に設置できる等高品質な太陽電池発電装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池発電装置が屋根に設置された状況を概略的に示す斜視図。
【図２】（Ａ）は図１中のＺ−Ｚ線に沿って示す太陽電池発電装置の断面図。
（Ｂ）は図２（Ａ）の軒側のモジュール固定装置の構造を拡大して示す断面図。
（Ｃ）は図２（Ａ）の中間位置のモジュール固定装置の構造を拡大して示す断面図。
【図３】図１の太陽電池発電装置が備える軒側モジュール固定装置の架台と連結ユニットとを分離して示す斜視図。
【図４】図３のモジュール固定装置が備える連結ユニットを分解して示す斜視図。
【図５】（Ａ）は図３の架台とその開口に挿入された連結ユニットの止め具との位置関係を示す図。
（Ｂ）は図３の架台とこれに対して回り止めされた連結ユニットの止め具との位置関係を示す図。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池発電装置の軒側のモジュール固定装置の構造を示す断面図。
【図７】第２の実施の形態に係るモジュール固定装置が備える軒側モジュール固定装置の架台と連結ユニットとを分離して示す斜視図。
【符号の説明】
１５…太陽電池発電装置
１６、１７…太陽電池モジュール固定装置
１８…太陽電池モジュール
１９…木ねじ
２１…架台
２３…連結ユニット
２４ａ…モジュール支持部
２４ｂ…開口
２４ｃ…開口フランジ
２４ｄ…回り止め部
２７…モジュール押え
２７ａ…インロー凸部
２７ｃ…通孔
２８…ねじ軸
２９…止め具
２９ｂ…止め具の長辺
３０…締付け体
３１…ナット
３１ａ…ねじ孔
４２…フレーム
１２３…連結ユニット
１２８…ボルト
Claims (4)
- 長手方向に延びる開口、この開口の縁をなして突出する一対の開口フランジ、前記開口の少なくとも片側に設けられ太陽電池モジュールのフレームが載置されるモジュール支持部、及び前記開口の両側に設けられた回り止め部を夫々有して中空状に形成され、かつ、互いに平行に配置される複数本のレール状の架台と、
前記フレームを前記モジュール支持部との間に挟んで前記開口を跨ぐように前記架台上に配置されるとともに、前記開口に嵌め込まれて前記開口フランジに接する一対のインロー凸部を有したモジュール押えと、
このモジュール押えを貫通するねじ軸、及び前記開口の幅より細く、かつ、前記開口の幅よりも長く形成されているとともに、前記ねじ軸の下端部に一体的に設けられ前記両回り止め部で回り止めされて前記モジュール支持部を前記モジュール押えとの間に挟むように配置される止め具を有する締付け体と、
前記モジュール押えの上側から前記ねじ軸に螺合されるナットと、
を具備し、
前記一対の開口フランジのうちの少なくとも一方を傾斜させて前記一対の開口フランジ間の間隔を上側程広くするとともに、この傾斜された開口フランジに接する少なくとも一方の前記インロー凸部を傾斜させて前記一対のインロー凸部間の間隔を下側程狭くしたことを特徴とする太陽電池モジュール固定装置。 - 長手方向に延びる開口、この開口の縁をなして突出する一対の開口フランジ、前記開口の少なくとも片側に設けられ太陽電池モジュールのフレームが載置されるモジュール支持部、及び前記開口の両側に設けられた回り止め部を夫々有して中空状に形成され、かつ、互いに平行に配置される複数本のレール状の架台と、
前記フレームを前記モジュール支持部との間に挟んで前記開口を跨ぐように前記架台上に配置されるとともに、前記開口に嵌め込まれて前記開口フランジに接する一対のインロー凸部を有したモジュール押えと、
前記開口の幅より細く、かつ、前記開口の幅よりも長く形成されているとともに、前記両回り止め部で回り止めされて前記モジュール支持部を前記モジュール押えとの間に挟むように配置される止め具と、
前記モジュール押えを上側から貫通して前記止め具に螺合されるボルトと、
を具備し、
前記一対の開口フランジのうちの少なくとも一方を傾斜させて前記一対の開口フランジ間の間隔を上側程広くするとともに、この傾斜された開口フランジに接する少なくとも一方の前記インロー凸部を傾斜させて前記一対のインロー凸部間の間隔を下側程狭くしたことを特徴とする太陽電池モジュール固定装置。 - 前記止め具の少なくとも片側の長辺を、傾斜された前記開口フランジ及びインロー凸部の傾斜に倣って傾斜させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池モジュール固定装置。
- 周部にフレームを有して並設される複数の太陽電池モジュールと、
架台間に配置される前記各太陽電池モジュールを前記架台に夫々固定する請求項１〜３の内のいずれか１項に記載の複数の太陽電池モジュール固定装置と、
を具備したことを特徴とする太陽電池発電装置。
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