JP3602783B2 - 太陽電池モジュールおよびその取り付け構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は住宅の屋根等に取り付けられる太陽電池モジュールおよびその取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールを屋根に取り付ける場合、従来では、例えば、図１の分解斜視図に示すように、各種の固定金具が用いられていた。すなわち、同図に示すように、まず、和瓦屋根６０の一部に別途製作した支持瓦６１を（通常の）屋根瓦に代えて設置し、その支持瓦６１の上に、下固定金具６２を介して、屋根の流れに沿った方向（軒棟方向）に、縦桟６３としてのアルミ押し出し材からなる角パイプを固定する。その際に、縦桟６３の側面には、下固定金具６２のボルト孔に対応するボルト挿通孔を形成して、そのボルト孔とボルト挿通孔に挿通させたボルト６４で縦桟６３を固定する。
【０００３】
同様に、その縦桟６３には、上固定金具６５を介して、屋根の流れに直交する方向に、アルミ押し出し材からなる角パイプ状の架台６６を固定する。この場合にも、架台６６の側面にはボルト挿通孔を形成して、上固定金具６５のボルト孔を対応させてそのボルト孔とボルト挿通孔に挿通させたボルト６４で架台６６を縦桟６３に固定する。
【０００４】
この様にして、和瓦屋根６０に、複数の架台６６を平行状態で固定し、その隣接し合う架台６６，６６間に、太陽電池モジュール１０を架設状態に載置し、側面カバー６７，間カバー６８を介してモジュール固定ボルト６９，袋ナット７０で軒先側から棟側にかけて、順番に固定してゆくように施工していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の取り付け構造では、縦桟６３、架台６６および下固定金具６２、上固定金具６５等々の多くの取り付け部材が必要とされ、構成が複雑であり、施工手順も煩瑣で、作業の能率が上がらず施工コストが高くなる等の問題があった。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、構成が簡易で、施工容易な太陽電池モジュールおよびその取り付け構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を達成するための手段を以下のように構成している。
【０００８】
（１）太陽電池を配列収納した本体部と、その周囲に設けられる枠部とよりなり、前記枠部が、少なくとも屋根の流れに沿う方向の縦枠及びその縦枠に直交する横枠を有し、前記縦枠には、屋根の野地面に固定するための係止部を設けた太陽電池モジュールを有し、
前記太陽電池モジュールを前記野地面に直接並べて設置してなる太陽電池モジュールの取付け構造であって、
前記係止部にカバー材を係止させ、木ねじにより、前記カバー材を前記野地面に固定することにより、前記太陽電池モジュールを前記野地面に敷設し、
前記木ねじを打設する場所に、金属板と弾性体と防水のための裏当材を積層してなる介装材を貼り付け、その介装材を介して、前記太陽電池モジュールの枠部を野地面に固定することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、枠部を構成する縦枠そのものに、屋根の野地面に固定するための係止部を設けたことにより、多くの取り付け用の部品を必要とすることなく、屋根への取り付けを容易におこなうことができる。
また、太陽電池モジュールを前記野地面に直接並べて設置することにより、高さを低く設定することができ、風に対する抵抗が少なくなり、取り付け状態が安定化すると共に、違和感のない屋根の外観を得ることができる。
さらに、縦枠の係止部にカバー材を係止させて、そのカバー材を木ねじで野地面に直接固定することにより構成が簡素化され、従来の架台及び固定金具を必要とせず、部品点数の削減することができ、多くの太陽電池モジュールを作業性よく敷設することができる。また、部品点数の削減により、原材料費を低減し、コスト安に施工することができる。
さらに、弾性体の弾力性によって、木ねじの締め付け力を向上させることができる。また、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。そして、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。また、裏当材の防水作用によって止水性能が向上し、屋根への漏水を防ぐことができる。
【００２４】
（２）前記介装材の金属板を前記野地面に押さえ付けるための凸部を、前記縦枠の外側に突設したことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、凸部で介装材を確実に野地面に押さえ付けることができ、屋根に対する太陽電池モジュールの取り付け強度が安定化する。
【００２６】
（３）軒先側に設置される前記太陽電池モジュールを、前記野地面に取り付けるための軒止金具には、化粧カバーを固定するためのひれ部を設けたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、太陽電池モジュールの軒先側に化粧カバーを固定することによって、外観を向上させることができる。
【００２８】
（４）前記太陽電池モジュールの交点に取付ける連結金具には、前後左右の太陽電池モジュールの枠部同士を電気的に接続するための導通接続部を設けたことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、太陽電池モジュールを野地面に敷設した時点で、導通接続部により、太陽電池モジュールの枠部同士を電気的に接続することができ、別途面倒な配線を要することなく、アースの接続が容易となる。
【００３０】
（５）前記野地面に敷設される太陽電池モジュールの少なくとも１つは、５角形に形成されたものであることを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、５角形に形成された太陽電池モジュールを適当に使用することにより、寄棟形式の屋根に無理なく対応することができる。
【００３２】
（６）前記野地面に敷設される太陽電池モジュールの少なくとも１つは、４角形に形成されたものであることを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、太陽電池モジュールを４角形にすることにより、製作容易となり、また、野地面への配列が容易となり、敷設作業も容易となる。
【００３４】
（７）前記太陽電池モジュールの縦枠の高さを、隣接して敷設される瓦の高さと実質的に同一となるように設定したことを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、太陽電池モジュールと瓦の高さが同一になるので、違和感のない外観が得られる。
【００３６】
（８）前記太陽電池モジュールの軒先側には、隣接して敷設される瓦の少なくとも一部を覆うように化粧カバーを取り付けることを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、化粧カバーにより、太陽電池モジュールの軒先側と隣接して敷設される瓦との隙間が隠蔽されるため、外観がより一層向上する。
【００３８】
（９）前記太陽電池モジュールの枠部と、前記野地面との間に、緩衝材を介在させたことを特徴とする。
【００３９】
この構成によれば、緩衝材を介在させたことにより、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。また、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールおよびその取り付け構造について図面を参照しつつ説明する。
【００４１】
図２（Ａ）〜（Ｅ）は矩形状の太陽電池モジュール１０を示し、図示のように、太陽電池モジュール１０は、多数の太陽電池Ｓ…が配列された太陽電池本体部１０１とその周囲を取り囲む枠部１０２とよりなり、その枠部１０２は、屋根の流れ方向（棟軒方向）に配置される縦枠１２と、それに直角方向に配置される横枠１３とよりなる。なお、図２（Ａ）は太陽電池モジュール１０の平面図、図２（Ｂ）（Ｃ）は側面図、図２（Ｄ）は図２（Ａ）のＫ−Ｋ線矢視断面図、図２（Ｅ）は図２（Ａ）のＬ−Ｌ線矢視断面図である。
【００４２】
縦枠１２と横枠１３は、アルミ押し出し材からなる角パイプ状に形成され、縦枠１２の両端には、屋根に設置したときに、各太陽電池Ｓ…への配線を挿通させるためのコ字状の切欠き部１２ａ，１２ａが形成され（図２（Ｂ）参照）、縦枠１２は横枠１３より高さが大に形成され、かつ、その表面側が面一状となるように枠部１０２が形成され、屋根設置時に横枠１３の下全体に空気の通路（隙間５０，図１０，１１参照）が形成されるようになっている。
【００４３】
その縦枠１２の長手方向には、断面コ字状の係止部１２ｂ（図２（Ｅ）参照）が形成されている。なお、１２ｃと１３ｃは、太陽電池Ｓの基板の端縁部を嵌挿状態に固定するための溝部である。また、縦枠１２の下部外面には、図１０に示すように、屋根設置時にゴムワッシャー４６の金属板４６ａ（図９参照）を押さえるための凸設部１２ｄが形成されてもよい。
【００４４】
次に、図４に基づいて太陽電池モジュール１０の取付け構造について説明する。屋根構造としては、例えば、屋根の流れ方向に配設された垂木３０の上に野地板３１を張設し、その前面にゴム系ルーフィング３２を貼着し、その上に鋼板３３を全面に葺いた構造とし、その野地面３３に、まず、図７に示すような軒止金具４１を取り付ける。なお、本発明は、屋根構造を特定するものではなく、少なくとも軒止金具４１を強固に取り付けられる屋根構造であれば、その形式や構造の如何を問わない。
【００４５】
その軒止金具４１は、平板状の底部４１ａの一端両側縁を上方に切り起こして立ち上げ壁４１ｂ，４１ｂを形成し、その上部を水平に折曲して一対のひれ部４１ｃ，４１ｃを形成すると共に、その底部４１ａの下面にはブチルゴム４１ｄが貼着され、その底部４１ａとひれ部４１ｃには、木ねじ４３を挿通するためのねじ孔４１ｅ…が形成されている。
【００４６】
次いで、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１０を、軒止金具４１の立ち上げ壁４１ｂに当接させて野地面３３上に置き、図１０に示すように、その外側の縦枠１２の係止部１２ｂに、カバー材としての側面カバー４４の天板４４ａの一側縁に下向きに折曲形成された係止端４４ｂを嵌入係止させて、木ねじ４３で固定する。この時、屋根にねじ込む木ねじ４３の位置に対応させてゴムワッシャー４６を予め屋根に貼着しておく。
【００４７】
上述の側面カバー４４は、天板４４ａの他側縁から下方に折曲された側壁４４ｃの下部が外方に折曲されて野地面３３に着座する外フランジ４４ｅが形成される一方、その側壁４４ｃの下部内側にゴムワッシャー（介装材）４６を押さえ固定するための凸部４４ｄが突設されている。
【００４８】
ゴムワッシャー４６は、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、金属板４６ａ、弾性体としての弾性ゴム４６ｂ、裏当材としてのブチルゴム４６ｃの３層一体構造となっており、その金属板４６ａの中央部に木ねじ４３を挿通させるためのねじ孔４６ｅ形成されており、ねじ孔４６ｅに、側面カバー４４の天板４４ａに形成されたねじ孔（図示省略）に貫挿された木ねじ４３が挿通されて締め付けられることにより、縦枠１２の凸部１２ｄと側面カバー４４の凸部４４ｄとによって、そのゴムワッシャー４６（の金属板４６ａ）が押さえ固定される。
【００４９】
このような弾力性のあるゴムワッシャー４６を用いることにより、木ねじ４３の締め付け力を向上させることができ、また、野地面３３の凹凸を吸収することができ、太陽電池モジュール１０の野地面３３への取付性が向上する。また、木ねじ４３に密着する弾性ゴム４６ｂとブチルゴム４６ｃにより、良好な防水効果（止水効果）を得ることができ、屋根への漏水を効果的に防止することができる。なお、裏当材としては、ブチルゴム４６ｃに代えて、防水性と弾力性のある耐候性の良好なその他の合成樹脂材を用いてもよい。
【００５０】
次いで、その側面カバー４４で固定した太陽電池モジュール１０の反対側に、次の太陽電池モジュール１０を、同様に、軒止金具４１に押し当てて野地面３３上に置き、その両モジュール１０，１０間に、図１１に示すように、カバー材としての中間カバー４５を木ねじ４３で固定する。
【００５１】
その際に、屋根にねじ込む木ねじ４３の位置に対応させてゴムワッシャー４６を予め屋根に貼っておき、中間カバー４５の天板４５ａの両側に下向きに折曲形成された係止端４５ｂ，４５ｂを、縦枠１２の係止部１２ｂ，１２ｂに嵌入係止させた後、その天板４５ａに形成されたねじ孔（図示省略）に挿通させた木ねじ４３を、ゴムワッシャー４６のねじ孔４６ｅに挿通させて野地面３３にねじ込み、縦枠１２，１２の凸部１２ｄ，１２ｄでゴムワッシャー４６を野地面３３に押さえ付けるようにして固定する。
【００５２】
また、太陽電池モジュール１０間の流れ方向の配線は、太陽電池モジュール１０の下の隙間５０を通し、横方向には、太陽電池モジュール１０の縦枠１２の棟側の切欠き部１２ａを通して接続する。
【００５３】
そして、図１１で明らかなように、縦枠１２を横枠１３よりも高くした（厚みを厚くした）ので、横枠１３と野地面３３との間（横枠１３の下全体）に隙間５０が形成され、通気性が良好となり、太陽電池モジュール１０の昇温が効果的に抑制されるため、出力の向上を図ることができる。また、液化した水滴が、外部に容易に排出され、その冷却効果と併せて、太陽電池モジュール１０の耐久性を向上させることができる。
【００５４】
さらに、太陽電池モジュール１０，１０同士の縦方向の接合部においては、縦枠１２の中空部１２ｅが、外部に開放された状態となるため、この中空部１２ｅに流れ方向の配線を通すこともできる。このような端部が外部に開放された中空部１２ｅが、各太陽電池モジュール１０のながれ方向の両側に形成されるため、モジュールまわりの通気性・通水性が向上し、冷却効果がより一層向上し、さらなる出力の向上を図ることができ、太陽電池モジュール１０の耐久性をさらに向上させることができる。
【００５５】
次いで、太陽電池モジュール１０の棟側の、第１列目の太陽電池モジュール１０同士が交わる箇所に、図８に示すような連結金具４２を、設置済みの太陽電池モジュール１０の棟面に押し当てて取り付ける（図６（Ａ）参照）。その連結金具４２は、図８に示すように、平坦な底部４２ａの一端側を折曲して立ち上げ壁４２ｂを形成し、その立ち上げ壁４２ｂの上部に切り込みを入れて若干両側に張り出した凹凸部４２ｃを形成し、その底部４２ａには木ねじ４３を挿通させるためのねじ孔４２ｅが形成され、その裏面には裏当材としてのブチルゴム４２ｄが貼着されている。
【００５６】
この連結金具４２を、図６（Ａ）に示すように、その底部４２ａを野地面３３に着座させて木ねじ４３で固定する。第１列目の敷設が終了後、第２列目の太陽電池モジュール１０を連結金具４２の棟側に押し当てて野地面３３上に置き、第１列目同様に側面カバー４４及び中間カバー４５を木ねじ４３で固定する。その際に、同様に、木ねじ４３が屋根にねじ込まれる箇所にゴムワッシャー４６を予め貼着しておくようにする。
【００５７】
以上のような作業を反復することで、太陽電池モジュール１０…の屋根への敷設が完了する。このように敷設された状態では、図６（Ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１０，１０の枠部１０２，１０２同士が、連結金具４２の導通接続部として機能する凹凸部４２ｃを介して全て導通状態に接続されるため、最後に特定の太陽電池モジュール１０の枠部１０２から、地中にアースをとれば、アース接地が完了する。なお、若干両側に張り出した凹凸部４２ｃがその両側から枠部１０２，１０２によって押圧されると弾性変形して両枠部１０２，１０２に対して強く圧接した状態となり、確実な導通状態が形成される。
【００５８】
敷設された太陽電池モジュール１０の周囲には、図４に示すように、本来の瓦４７を取り付け、その瓦４７の一部と太陽電池モジュール１０の一部とが覆われるように、化粧カバー４８を、軒止金具４１に取り付ければ、屋根面の仕上げが完成する。なお、太陽電池モジュール１０の高さ（縦枠１２の高さ）は瓦４７の高さと同一に設定することにより、外観上違和感の無い一体感が得られる。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、基本的には、カバー材４４，４５を介して木ねじ４３で太陽電池モジュール１０…を野地面３３に固定するので、従来の架台及び固定金具が不要となり、取り付けのための部品点数が減り、部材コストが削減されると共に、施工作業性が向上し、施工コストも低減できる。
【００６０】
また、横枠１３よりも縦枠１２の高さを高くすることで、横枠１３の下全体に隙間５０が形成されると共に、縦枠１２の中空部１２ｅを大気に開放させることができ、これにより、通気性が顕著に向上し、太陽電池モジュール１０の昇温を効果的に抑制することができ、出力の向上が計れると共に、太陽電池モジュール１０面から滴下した水が滞留するのを防止でき、屋根の配線も容易になる。
【００６１】
なお、図示は省略するが、縦枠１２と野地面３３との間に発泡ゴムまたはその他の発泡系素材等の緩衝材を介在させることにより、野地面３３の凹凸を吸収して太陽電池モジュール１０の支持状態が安定化し、風や地震等による振動の吸収および止水性能の向上を図ることができる。
【００６２】
次いで、太陽電池モジュールの取り付け構造の別の実施形態として、寄棟屋根の場合につき、図３，図４等により説明する。
この場合、図４に示すように、軒先の１番端には、５角形モジュール（５角形の太陽電池モジュール）１１ａを設置する。その５角形モジュール１１ａは、図３に示すような、縦枠１２，横枠１３，斜辺枠１４，コーナー枠１５，１６からなる。このような５角形モジュール１１ａの斜辺枠１４及びコーナー枠１５，１６に対しては、側面カバー４４を使用して、木ねじ４３で固定する（図１０参照）。なお、図３（Ａ）は５角形モジュール１１ａの平面図、図３（Ｂ）〜（Ｆ）は側面図、図３（Ｇ）は図３（Ａ）のＭ−Ｍ線矢視断面図、図３（Ｈ）は図３（Ａ）のＮ−Ｎ線矢視断面図、図３（Ｉ）は図３（Ａ）のＰ−Ｐ線矢視断面図である。
【００６３】
次に、５角形モジュール１１ａの横に矩形状の太陽電池モジュール１０を敷き、その両モジュール１１ａ，１０を中間カバー４５で固定し（図１１参照）、前実施形態と同様に、第１列を並べていく。最後は、図１２に示すように、５角形モジュール１１ａと対象を成す別の５角形モジュール１１ｂを固定して、１列目の完成となる。なお、この別の５角形モジュール１１ｂの構成は、図３に示す５角形モジュール１１ａと同じである。
【００６４】
第２列目以降も、同様に、屋根の形状に合わせて５角形モジュール１１ａ，１１ｂを設置する。尚、５角形モジュール１１ａ、１１ｂの角部には、図４に示すような三角形のコーナーカバー４９を取付け、全体の稜線を揃えるようにする。このように、５角形の太陽電池モジュール１１ａ，１１ｂを用いることにより、図１２，１３に示すごとく、様々な寄棟形式の屋根に柔軟に対処することができる。なお、このような取り付け構造でも、前実施形態と同様の作用効果が得られるのは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明は、以下のような効果を奏する。
【００６６】
請求項１によれば、枠部を構成する縦枠そのものに、屋根の野地面に固定するための係止部を設けたことにより、多くの取り付け用の部品を必要とすることなく、屋根への取り付けを容易におこなうことができる。
また、太陽電池モジュールを前記野地面に直接並べて設置することにより、高さを低く設定することができ、風に対する抵抗が少なくなり、取り付け状態が安定化すると共に、違和感のない屋根の外観を得ることができる。
さらに、縦枠の係止部にカバー材を係止させて、そのカバー材を木ねじで野地面に直接固定することにより構成が簡素化され、従来の架台及び固定金具を必要とせず、部品点数の削減することができ、多くの太陽電池モジュールを作業性よく敷設することができる。また、部品点数の削減により、原材料費を低減し、コスト安に施工することができる。
さらに、弾性体の弾力性によって、木ねじの締め付け力を向上させることができる。また、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。そして、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。また、裏当材の防水作用によって止水性能が向上し、屋根への漏水を防ぐことができる。
【００７５】
請求項２によれば、凸部で介装材を確実に野地面に押さえ付けることができ、屋根に対する太陽電池モジュールの取り付け強度が安定化する。
【００７６】
請求項３によれば、太陽電池モジュールの軒先側に化粧カバーを固定することによって、外観を向上させることができる。
【００７７】
請求項４によれば、太陽電池モジュールを野地面に敷設した時点で、導通接続部により、太陽電池モジュールの枠部同士を電気的に接続することができ、別途面倒な配線を要することなく、アースの接続が容易となる。
【００７８】
請求項５によれば、５角形に形成された太陽電池モジュールを適当に使用することにより、寄棟形式の屋根に無理なく対応することができる。
【００７９】
請求項６によれば、太陽電池モジュールを４角形にすることにより、製作容易となり、また、野地面への配列が容易となり、敷設作業も容易となる。
【００８０】
請求項７によれば、太陽電池モジュールと瓦の高さが同一になるので、違和感のない外観が得られる。
【００８１】
請求項８によれば、化粧カバーにより、太陽電池モジュールの軒先側と隣接して敷設される瓦との隙間が隠蔽されるため、外観がより一層向上する。
【００８２】
請求項９によれば、緩衝材を介在させたことにより、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。また、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の太陽電池モジュールの取り付け構造の分解構成図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す構成説明図である。
【図３】同太陽電池モジュールの別の実施形態を示す構成説明図である。
【図４】同本発明の太陽電池モジュールの取り付け構造の一実施形態（別の実施形態を含む）を示す分解構成図である。
【図５】同太陽電池モジュールの取り付け方法の説明図である。
【図６】同太陽電池モジュールの取り付け方法の他の説明図である。
【図７】同軒止金具の斜視図である。
【図８】同連結金具の斜視図である。
【図９】同ゴムワッシャーの斜視図および断面図である。
【図１０】同側面カバーの取り付け状態を示す断面図である。
【図１１】同中間カバーの取り付け状態を示す断面図である。
【図１２】同太陽電池モジュール取り付け構造の別の実施形態としての寄棟屋根の平面図である。
【図１３】同別の寄棟屋根の平面図である。
【符号の説明】
１０−太陽電池モジュール
１２ａ−切欠部
１２ｂ−係止部
１２ｄ−凸部
１２ｅ−中空部
１３−横枠
３３−野地面（鋼板）
４１−軒止金具
４１ｃ−ひれ部
４２−連結金具
４２ｃ−導通接続部
４３−木ねじ
４４，４５−カバー材
４６−ゴムワッシャー
４６ａ−金属板
４６ｂ−弾性体
４６ｃ−裏当材
４７−瓦
４８−化粧カバー
５０−隙間
１０１−本体部
１０２−枠部
Ｓ−太陽電池
【産業上の利用分野】
本発明は住宅の屋根等に取り付けられる太陽電池モジュールおよびその取り付け構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールを屋根に取り付ける場合、従来では、例えば、図１の分解斜視図に示すように、各種の固定金具が用いられていた。すなわち、同図に示すように、まず、和瓦屋根６０の一部に別途製作した支持瓦６１を（通常の）屋根瓦に代えて設置し、その支持瓦６１の上に、下固定金具６２を介して、屋根の流れに沿った方向（軒棟方向）に、縦桟６３としてのアルミ押し出し材からなる角パイプを固定する。その際に、縦桟６３の側面には、下固定金具６２のボルト孔に対応するボルト挿通孔を形成して、そのボルト孔とボルト挿通孔に挿通させたボルト６４で縦桟６３を固定する。
【０００３】
同様に、その縦桟６３には、上固定金具６５を介して、屋根の流れに直交する方向に、アルミ押し出し材からなる角パイプ状の架台６６を固定する。この場合にも、架台６６の側面にはボルト挿通孔を形成して、上固定金具６５のボルト孔を対応させてそのボルト孔とボルト挿通孔に挿通させたボルト６４で架台６６を縦桟６３に固定する。
【０００４】
この様にして、和瓦屋根６０に、複数の架台６６を平行状態で固定し、その隣接し合う架台６６，６６間に、太陽電池モジュール１０を架設状態に載置し、側面カバー６７，間カバー６８を介してモジュール固定ボルト６９，袋ナット７０で軒先側から棟側にかけて、順番に固定してゆくように施工していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のような従来の取り付け構造では、縦桟６３、架台６６および下固定金具６２、上固定金具６５等々の多くの取り付け部材が必要とされ、構成が複雑であり、施工手順も煩瑣で、作業の能率が上がらず施工コストが高くなる等の問題があった。
【０００６】
本発明は、このような実情に鑑みてなされ、構成が簡易で、施工容易な太陽電池モジュールおよびその取り付け構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の課題を達成するための手段を以下のように構成している。
【０００８】
（１）太陽電池を配列収納した本体部と、その周囲に設けられる枠部とよりなり、前記枠部が、少なくとも屋根の流れに沿う方向の縦枠及びその縦枠に直交する横枠を有し、前記縦枠には、屋根の野地面に固定するための係止部を設けた太陽電池モジュールを有し、
前記太陽電池モジュールを前記野地面に直接並べて設置してなる太陽電池モジュールの取付け構造であって、
前記係止部にカバー材を係止させ、木ねじにより、前記カバー材を前記野地面に固定することにより、前記太陽電池モジュールを前記野地面に敷設し、
前記木ねじを打設する場所に、金属板と弾性体と防水のための裏当材を積層してなる介装材を貼り付け、その介装材を介して、前記太陽電池モジュールの枠部を野地面に固定することを特徴とする。
【０００９】
この構成によれば、枠部を構成する縦枠そのものに、屋根の野地面に固定するための係止部を設けたことにより、多くの取り付け用の部品を必要とすることなく、屋根への取り付けを容易におこなうことができる。
また、太陽電池モジュールを前記野地面に直接並べて設置することにより、高さを低く設定することができ、風に対する抵抗が少なくなり、取り付け状態が安定化すると共に、違和感のない屋根の外観を得ることができる。
さらに、縦枠の係止部にカバー材を係止させて、そのカバー材を木ねじで野地面に直接固定することにより構成が簡素化され、従来の架台及び固定金具を必要とせず、部品点数の削減することができ、多くの太陽電池モジュールを作業性よく敷設することができる。また、部品点数の削減により、原材料費を低減し、コスト安に施工することができる。
さらに、弾性体の弾力性によって、木ねじの締め付け力を向上させることができる。また、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。そして、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。また、裏当材の防水作用によって止水性能が向上し、屋根への漏水を防ぐことができる。
【００２４】
（２）前記介装材の金属板を前記野地面に押さえ付けるための凸部を、前記縦枠の外側に突設したことを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、凸部で介装材を確実に野地面に押さえ付けることができ、屋根に対する太陽電池モジュールの取り付け強度が安定化する。
【００２６】
（３）軒先側に設置される前記太陽電池モジュールを、前記野地面に取り付けるための軒止金具には、化粧カバーを固定するためのひれ部を設けたことを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、太陽電池モジュールの軒先側に化粧カバーを固定することによって、外観を向上させることができる。
【００２８】
（４）前記太陽電池モジュールの交点に取付ける連結金具には、前後左右の太陽電池モジュールの枠部同士を電気的に接続するための導通接続部を設けたことを特徴とする。
【００２９】
この構成によれば、太陽電池モジュールを野地面に敷設した時点で、導通接続部により、太陽電池モジュールの枠部同士を電気的に接続することができ、別途面倒な配線を要することなく、アースの接続が容易となる。
【００３０】
（５）前記野地面に敷設される太陽電池モジュールの少なくとも１つは、５角形に形成されたものであることを特徴とする。
【００３１】
この構成によれば、５角形に形成された太陽電池モジュールを適当に使用することにより、寄棟形式の屋根に無理なく対応することができる。
【００３２】
（６）前記野地面に敷設される太陽電池モジュールの少なくとも１つは、４角形に形成されたものであることを特徴とする。
【００３３】
この構成によれば、太陽電池モジュールを４角形にすることにより、製作容易となり、また、野地面への配列が容易となり、敷設作業も容易となる。
【００３４】
（７）前記太陽電池モジュールの縦枠の高さを、隣接して敷設される瓦の高さと実質的に同一となるように設定したことを特徴とする。
【００３５】
この構成によれば、太陽電池モジュールと瓦の高さが同一になるので、違和感のない外観が得られる。
【００３６】
（８）前記太陽電池モジュールの軒先側には、隣接して敷設される瓦の少なくとも一部を覆うように化粧カバーを取り付けることを特徴とする。
【００３７】
この構成によれば、化粧カバーにより、太陽電池モジュールの軒先側と隣接して敷設される瓦との隙間が隠蔽されるため、外観がより一層向上する。
【００３８】
（９）前記太陽電池モジュールの枠部と、前記野地面との間に、緩衝材を介在させたことを特徴とする。
【００３９】
この構成によれば、緩衝材を介在させたことにより、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。また、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施形態に係る太陽電池モジュールおよびその取り付け構造について図面を参照しつつ説明する。
【００４１】
図２（Ａ）〜（Ｅ）は矩形状の太陽電池モジュール１０を示し、図示のように、太陽電池モジュール１０は、多数の太陽電池Ｓ…が配列された太陽電池本体部１０１とその周囲を取り囲む枠部１０２とよりなり、その枠部１０２は、屋根の流れ方向（棟軒方向）に配置される縦枠１２と、それに直角方向に配置される横枠１３とよりなる。なお、図２（Ａ）は太陽電池モジュール１０の平面図、図２（Ｂ）（Ｃ）は側面図、図２（Ｄ）は図２（Ａ）のＫ−Ｋ線矢視断面図、図２（Ｅ）は図２（Ａ）のＬ−Ｌ線矢視断面図である。
【００４２】
縦枠１２と横枠１３は、アルミ押し出し材からなる角パイプ状に形成され、縦枠１２の両端には、屋根に設置したときに、各太陽電池Ｓ…への配線を挿通させるためのコ字状の切欠き部１２ａ，１２ａが形成され（図２（Ｂ）参照）、縦枠１２は横枠１３より高さが大に形成され、かつ、その表面側が面一状となるように枠部１０２が形成され、屋根設置時に横枠１３の下全体に空気の通路（隙間５０，図１０，１１参照）が形成されるようになっている。
【００４３】
その縦枠１２の長手方向には、断面コ字状の係止部１２ｂ（図２（Ｅ）参照）が形成されている。なお、１２ｃと１３ｃは、太陽電池Ｓの基板の端縁部を嵌挿状態に固定するための溝部である。また、縦枠１２の下部外面には、図１０に示すように、屋根設置時にゴムワッシャー４６の金属板４６ａ（図９参照）を押さえるための凸設部１２ｄが形成されてもよい。
【００４４】
次に、図４に基づいて太陽電池モジュール１０の取付け構造について説明する。屋根構造としては、例えば、屋根の流れ方向に配設された垂木３０の上に野地板３１を張設し、その前面にゴム系ルーフィング３２を貼着し、その上に鋼板３３を全面に葺いた構造とし、その野地面３３に、まず、図７に示すような軒止金具４１を取り付ける。なお、本発明は、屋根構造を特定するものではなく、少なくとも軒止金具４１を強固に取り付けられる屋根構造であれば、その形式や構造の如何を問わない。
【００４５】
その軒止金具４１は、平板状の底部４１ａの一端両側縁を上方に切り起こして立ち上げ壁４１ｂ，４１ｂを形成し、その上部を水平に折曲して一対のひれ部４１ｃ，４１ｃを形成すると共に、その底部４１ａの下面にはブチルゴム４１ｄが貼着され、その底部４１ａとひれ部４１ｃには、木ねじ４３を挿通するためのねじ孔４１ｅ…が形成されている。
【００４６】
次いで、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１０を、軒止金具４１の立ち上げ壁４１ｂに当接させて野地面３３上に置き、図１０に示すように、その外側の縦枠１２の係止部１２ｂに、カバー材としての側面カバー４４の天板４４ａの一側縁に下向きに折曲形成された係止端４４ｂを嵌入係止させて、木ねじ４３で固定する。この時、屋根にねじ込む木ねじ４３の位置に対応させてゴムワッシャー４６を予め屋根に貼着しておく。
【００４７】
上述の側面カバー４４は、天板４４ａの他側縁から下方に折曲された側壁４４ｃの下部が外方に折曲されて野地面３３に着座する外フランジ４４ｅが形成される一方、その側壁４４ｃの下部内側にゴムワッシャー（介装材）４６を押さえ固定するための凸部４４ｄが突設されている。
【００４８】
ゴムワッシャー４６は、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、金属板４６ａ、弾性体としての弾性ゴム４６ｂ、裏当材としてのブチルゴム４６ｃの３層一体構造となっており、その金属板４６ａの中央部に木ねじ４３を挿通させるためのねじ孔４６ｅ形成されており、ねじ孔４６ｅに、側面カバー４４の天板４４ａに形成されたねじ孔（図示省略）に貫挿された木ねじ４３が挿通されて締め付けられることにより、縦枠１２の凸部１２ｄと側面カバー４４の凸部４４ｄとによって、そのゴムワッシャー４６（の金属板４６ａ）が押さえ固定される。
【００４９】
このような弾力性のあるゴムワッシャー４６を用いることにより、木ねじ４３の締め付け力を向上させることができ、また、野地面３３の凹凸を吸収することができ、太陽電池モジュール１０の野地面３３への取付性が向上する。また、木ねじ４３に密着する弾性ゴム４６ｂとブチルゴム４６ｃにより、良好な防水効果（止水効果）を得ることができ、屋根への漏水を効果的に防止することができる。なお、裏当材としては、ブチルゴム４６ｃに代えて、防水性と弾力性のある耐候性の良好なその他の合成樹脂材を用いてもよい。
【００５０】
次いで、その側面カバー４４で固定した太陽電池モジュール１０の反対側に、次の太陽電池モジュール１０を、同様に、軒止金具４１に押し当てて野地面３３上に置き、その両モジュール１０，１０間に、図１１に示すように、カバー材としての中間カバー４５を木ねじ４３で固定する。
【００５１】
その際に、屋根にねじ込む木ねじ４３の位置に対応させてゴムワッシャー４６を予め屋根に貼っておき、中間カバー４５の天板４５ａの両側に下向きに折曲形成された係止端４５ｂ，４５ｂを、縦枠１２の係止部１２ｂ，１２ｂに嵌入係止させた後、その天板４５ａに形成されたねじ孔（図示省略）に挿通させた木ねじ４３を、ゴムワッシャー４６のねじ孔４６ｅに挿通させて野地面３３にねじ込み、縦枠１２，１２の凸部１２ｄ，１２ｄでゴムワッシャー４６を野地面３３に押さえ付けるようにして固定する。
【００５２】
また、太陽電池モジュール１０間の流れ方向の配線は、太陽電池モジュール１０の下の隙間５０を通し、横方向には、太陽電池モジュール１０の縦枠１２の棟側の切欠き部１２ａを通して接続する。
【００５３】
そして、図１１で明らかなように、縦枠１２を横枠１３よりも高くした（厚みを厚くした）ので、横枠１３と野地面３３との間（横枠１３の下全体）に隙間５０が形成され、通気性が良好となり、太陽電池モジュール１０の昇温が効果的に抑制されるため、出力の向上を図ることができる。また、液化した水滴が、外部に容易に排出され、その冷却効果と併せて、太陽電池モジュール１０の耐久性を向上させることができる。
【００５４】
さらに、太陽電池モジュール１０，１０同士の縦方向の接合部においては、縦枠１２の中空部１２ｅが、外部に開放された状態となるため、この中空部１２ｅに流れ方向の配線を通すこともできる。このような端部が外部に開放された中空部１２ｅが、各太陽電池モジュール１０のながれ方向の両側に形成されるため、モジュールまわりの通気性・通水性が向上し、冷却効果がより一層向上し、さらなる出力の向上を図ることができ、太陽電池モジュール１０の耐久性をさらに向上させることができる。
【００５５】
次いで、太陽電池モジュール１０の棟側の、第１列目の太陽電池モジュール１０同士が交わる箇所に、図８に示すような連結金具４２を、設置済みの太陽電池モジュール１０の棟面に押し当てて取り付ける（図６（Ａ）参照）。その連結金具４２は、図８に示すように、平坦な底部４２ａの一端側を折曲して立ち上げ壁４２ｂを形成し、その立ち上げ壁４２ｂの上部に切り込みを入れて若干両側に張り出した凹凸部４２ｃを形成し、その底部４２ａには木ねじ４３を挿通させるためのねじ孔４２ｅが形成され、その裏面には裏当材としてのブチルゴム４２ｄが貼着されている。
【００５６】
この連結金具４２を、図６（Ａ）に示すように、その底部４２ａを野地面３３に着座させて木ねじ４３で固定する。第１列目の敷設が終了後、第２列目の太陽電池モジュール１０を連結金具４２の棟側に押し当てて野地面３３上に置き、第１列目同様に側面カバー４４及び中間カバー４５を木ねじ４３で固定する。その際に、同様に、木ねじ４３が屋根にねじ込まれる箇所にゴムワッシャー４６を予め貼着しておくようにする。
【００５７】
以上のような作業を反復することで、太陽電池モジュール１０…の屋根への敷設が完了する。このように敷設された状態では、図６（Ｂ）に示すように、太陽電池モジュール１０，１０の枠部１０２，１０２同士が、連結金具４２の導通接続部として機能する凹凸部４２ｃを介して全て導通状態に接続されるため、最後に特定の太陽電池モジュール１０の枠部１０２から、地中にアースをとれば、アース接地が完了する。なお、若干両側に張り出した凹凸部４２ｃがその両側から枠部１０２，１０２によって押圧されると弾性変形して両枠部１０２，１０２に対して強く圧接した状態となり、確実な導通状態が形成される。
【００５８】
敷設された太陽電池モジュール１０の周囲には、図４に示すように、本来の瓦４７を取り付け、その瓦４７の一部と太陽電池モジュール１０の一部とが覆われるように、化粧カバー４８を、軒止金具４１に取り付ければ、屋根面の仕上げが完成する。なお、太陽電池モジュール１０の高さ（縦枠１２の高さ）は瓦４７の高さと同一に設定することにより、外観上違和感の無い一体感が得られる。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、基本的には、カバー材４４，４５を介して木ねじ４３で太陽電池モジュール１０…を野地面３３に固定するので、従来の架台及び固定金具が不要となり、取り付けのための部品点数が減り、部材コストが削減されると共に、施工作業性が向上し、施工コストも低減できる。
【００６０】
また、横枠１３よりも縦枠１２の高さを高くすることで、横枠１３の下全体に隙間５０が形成されると共に、縦枠１２の中空部１２ｅを大気に開放させることができ、これにより、通気性が顕著に向上し、太陽電池モジュール１０の昇温を効果的に抑制することができ、出力の向上が計れると共に、太陽電池モジュール１０面から滴下した水が滞留するのを防止でき、屋根の配線も容易になる。
【００６１】
なお、図示は省略するが、縦枠１２と野地面３３との間に発泡ゴムまたはその他の発泡系素材等の緩衝材を介在させることにより、野地面３３の凹凸を吸収して太陽電池モジュール１０の支持状態が安定化し、風や地震等による振動の吸収および止水性能の向上を図ることができる。
【００６２】
次いで、太陽電池モジュールの取り付け構造の別の実施形態として、寄棟屋根の場合につき、図３，図４等により説明する。
この場合、図４に示すように、軒先の１番端には、５角形モジュール（５角形の太陽電池モジュール）１１ａを設置する。その５角形モジュール１１ａは、図３に示すような、縦枠１２，横枠１３，斜辺枠１４，コーナー枠１５，１６からなる。このような５角形モジュール１１ａの斜辺枠１４及びコーナー枠１５，１６に対しては、側面カバー４４を使用して、木ねじ４３で固定する（図１０参照）。なお、図３（Ａ）は５角形モジュール１１ａの平面図、図３（Ｂ）〜（Ｆ）は側面図、図３（Ｇ）は図３（Ａ）のＭ−Ｍ線矢視断面図、図３（Ｈ）は図３（Ａ）のＮ−Ｎ線矢視断面図、図３（Ｉ）は図３（Ａ）のＰ−Ｐ線矢視断面図である。
【００６３】
次に、５角形モジュール１１ａの横に矩形状の太陽電池モジュール１０を敷き、その両モジュール１１ａ，１０を中間カバー４５で固定し（図１１参照）、前実施形態と同様に、第１列を並べていく。最後は、図１２に示すように、５角形モジュール１１ａと対象を成す別の５角形モジュール１１ｂを固定して、１列目の完成となる。なお、この別の５角形モジュール１１ｂの構成は、図３に示す５角形モジュール１１ａと同じである。
【００６４】
第２列目以降も、同様に、屋根の形状に合わせて５角形モジュール１１ａ，１１ｂを設置する。尚、５角形モジュール１１ａ、１１ｂの角部には、図４に示すような三角形のコーナーカバー４９を取付け、全体の稜線を揃えるようにする。このように、５角形の太陽電池モジュール１１ａ，１１ｂを用いることにより、図１２，１３に示すごとく、様々な寄棟形式の屋根に柔軟に対処することができる。なお、このような取り付け構造でも、前実施形態と同様の作用効果が得られるのは言うまでもない。
【００６５】
【発明の効果】
以上のように構成される本発明は、以下のような効果を奏する。
【００６６】
請求項１によれば、枠部を構成する縦枠そのものに、屋根の野地面に固定するための係止部を設けたことにより、多くの取り付け用の部品を必要とすることなく、屋根への取り付けを容易におこなうことができる。
また、太陽電池モジュールを前記野地面に直接並べて設置することにより、高さを低く設定することができ、風に対する抵抗が少なくなり、取り付け状態が安定化すると共に、違和感のない屋根の外観を得ることができる。
さらに、縦枠の係止部にカバー材を係止させて、そのカバー材を木ねじで野地面に直接固定することにより構成が簡素化され、従来の架台及び固定金具を必要とせず、部品点数の削減することができ、多くの太陽電池モジュールを作業性よく敷設することができる。また、部品点数の削減により、原材料費を低減し、コスト安に施工することができる。
さらに、弾性体の弾力性によって、木ねじの締め付け力を向上させることができる。また、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。そして、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。また、裏当材の防水作用によって止水性能が向上し、屋根への漏水を防ぐことができる。
【００７５】
請求項２によれば、凸部で介装材を確実に野地面に押さえ付けることができ、屋根に対する太陽電池モジュールの取り付け強度が安定化する。
【００７６】
請求項３によれば、太陽電池モジュールの軒先側に化粧カバーを固定することによって、外観を向上させることができる。
【００７７】
請求項４によれば、太陽電池モジュールを野地面に敷設した時点で、導通接続部により、太陽電池モジュールの枠部同士を電気的に接続することができ、別途面倒な配線を要することなく、アースの接続が容易となる。
【００７８】
請求項５によれば、５角形に形成された太陽電池モジュールを適当に使用することにより、寄棟形式の屋根に無理なく対応することができる。
【００７９】
請求項６によれば、太陽電池モジュールを４角形にすることにより、製作容易となり、また、野地面への配列が容易となり、敷設作業も容易となる。
【００８０】
請求項７によれば、太陽電池モジュールと瓦の高さが同一になるので、違和感のない外観が得られる。
【００８１】
請求項８によれば、化粧カバーにより、太陽電池モジュールの軒先側と隣接して敷設される瓦との隙間が隠蔽されるため、外観がより一層向上する。
【００８２】
請求項９によれば、緩衝材を介在させたことにより、野地面の凹凸を吸収して、太陽電池モジュールの取り付け状態が安定化する。また、風・地震等による振動を吸収して太陽電池モジュールを保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の太陽電池モジュールの取り付け構造の分解構成図である。
【図２】本発明の太陽電池モジュールの一実施形態を示す構成説明図である。
【図３】同太陽電池モジュールの別の実施形態を示す構成説明図である。
【図４】同本発明の太陽電池モジュールの取り付け構造の一実施形態（別の実施形態を含む）を示す分解構成図である。
【図５】同太陽電池モジュールの取り付け方法の説明図である。
【図６】同太陽電池モジュールの取り付け方法の他の説明図である。
【図７】同軒止金具の斜視図である。
【図８】同連結金具の斜視図である。
【図９】同ゴムワッシャーの斜視図および断面図である。
【図１０】同側面カバーの取り付け状態を示す断面図である。
【図１１】同中間カバーの取り付け状態を示す断面図である。
【図１２】同太陽電池モジュール取り付け構造の別の実施形態としての寄棟屋根の平面図である。
【図１３】同別の寄棟屋根の平面図である。
【符号の説明】
１０−太陽電池モジュール
１２ａ−切欠部
１２ｂ−係止部
１２ｄ−凸部
１２ｅ−中空部
１３−横枠
３３−野地面（鋼板）
４１−軒止金具
４１ｃ−ひれ部
４２−連結金具
４２ｃ−導通接続部
４３−木ねじ
４４，４５−カバー材
４６−ゴムワッシャー
４６ａ−金属板
４６ｂ−弾性体
４６ｃ−裏当材
４７−瓦
４８−化粧カバー
５０−隙間
１０１−本体部
１０２−枠部
Ｓ−太陽電池
Claims (9)
- 太陽電池を配列収納した本体部と、その周囲に設けられる枠部とよりなり、前記枠部が、少なくとも屋根の流れに沿う方向の縦枠及びその縦枠に直交する横枠を有し、前記縦枠には、屋根の野地面に固定するための係止部を設けた太陽電池モジュールを有し、
前記太陽電池モジュールを前記野地面に直接並べて設置してなる太陽電池モジュールの取付け構造であって、
前記係止部にカバー材を係止させ、木ねじにより、前記カバー材を前記野地面に固定することにより、前記太陽電池モジュールを前記野地面に敷設し、
前記木ねじを打設する場所に、金属板と弾性体と防水のための裏当材を積層してなる介装材を貼り付け、その介装材を介して、前記太陽電池モジュールの枠部を野地面に固定することを特徴とする太陽電池モジュールの取付け構造。 - 前記介装材の金属板を前記野地面に押さえ付けるための凸部を、前記縦枠の外側に突設したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
- 軒先側に設置される前記太陽電池モジュールを、前記野地面に取り付けるための軒止金具には、化粧カバーを固定するためのひれ部を設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
- 前記太陽電池モジュールの交点に取付ける連結金具には、前後左右の太陽電池モジュールの枠部同士を電気的に接続するための導通接続部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
- 前記野地面に敷設される太陽電池モジュールの少なくとも１つは、５角形に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
- 前記野地面に敷設される太陽電池モジュールの少なくとも１つは、４角形に形成されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
- 前記太陽電池モジュールの縦枠の高さを、隣接して敷設される瓦の高さと実質的に同一となるように設定したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
- 前記太陽電池モジュールの軒先側には、隣接して敷設される瓦の少なくとも一部を覆うように化粧カバーを取り付けることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
- 前記太陽電池モジュールの枠部と、前記野地面との間に、緩衝材を介在させたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の太陽電池モジュールの取付け構造。
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