JP4229713B2 - 太陽電池アレイ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は浄水場における沈殿池等の土台の施工方法が限定された場所に設置される太陽電池アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
設置場所に適した形態に連結して並べられた複数の太陽電池モジュールを太陽電池アレイという。太陽電池アレイの設置は、住宅の屋根上や、ビルの屋上や外壁等の太陽電池アレイの架台を固定しやすい場所、あるいは駐車場や公園等の太陽電池アレイの土台の施工に制約が少ない場所へ行われる場合が多い。しかし、浄水場における沈殿池等（以下、池という）の大面積域に太陽電池を設置する場合、池の上部に太陽電池アレイを配置すれば広い発電面積を確保できる点では有利であるが、池の中に構造物を置くことができないため、架台を固定する土台を設置する場所が池の周辺に限定されるため、頑丈な架台と長い梁を必要とし、施工コストが高い。
【０００３】
複数の太陽電池モジュールを、架台と長い梁に替って、張られたワイヤロープに各モジュールの両端を固定し太陽電池アレイとなすことは知られている。この場合各モジュールの面と複数のワイヤロープのなす面は並行である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２８８５３２号公報（第３頁、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような太陽電池アレイを池や河川のような広い面積域に太陽光を受けやすい方向に設置する場合、容易に考えられるのは、その両端を池の両岸に立てた支柱に固定することである。図４は池上に設置された傾斜した太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。池Ｐ１の両岸Ｐ２にはそれぞれ２本の支柱１１および１２が立てられ、ワイヤロープ２が張られている。ワイヤロープ２には複数の太陽電池モジュール３１が固定具４によって取り付けられている。符号３２は太陽電池モジュール３１を電気的に接続する電線である。太陽光に対して高い発電効率の太陽電池アレイにするためには、３０°程度の傾斜をつける必要があり、北側の支柱１２を高くしなければならない。概略の見積もりでは、連結した太陽電池モジュール全体の長さの半分になる。例えば池の両岸の距離を１０mとすると、北側の支柱は６m以上に高くする必要がある。そのため、支柱１２に懸かる力は大きく、それに耐える支柱の基礎工事の施工コストは高い。また、太陽電池モジュールを保持したワイヤロープは懸垂線を描くので、個々の太陽電池モジュールの傾斜角度は一様ではなく、実際の発電効率は低下する。
【０００６】
上記に鑑み、本発明の目的は、池などの大面積域に、全ての太陽電池モジュール面が太陽光方向を向きながらも、高い支柱を用いることなく、簡易に設置できる太陽電池アレイを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するため、長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイであって、一対の支柱間に上下平行に張った２本の上側ワイヤロープ及び２本の下側ワイヤロープと、太陽電池モジュールの片側に２個設けられ、上側ワイヤロープ及び下側ワイヤロープにそれぞれ固定される懸架具と、を備え、各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたことを特徴とする。
また、長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイであって、一対の支柱間に張った２本のワイヤロープと、太陽電池モジュールの片側に設けられ、ワイヤロープに固定される懸架具と、太陽電池モジュールの上辺または下辺に沿って一対の支柱間に張った１本のワイヤロープと、中央のワイヤロープに固定される中央の懸架具と、を備え、各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、各懸架具は、太陽電池モジュールの辺に沿って位置可変に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施形態】
図１は本発明に係る太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。例えば、浄水場における沈殿池のような大面積域の池Ｐ１の両岸Ｐ２両側に南北間に立てられた支柱１１、１２の間に４本のワイヤロープ２が張られている。それぞれのワイヤロープ毎の両端は同じ高さであり、各ワイヤロープは懸垂線を描いている。
長方形の太陽電池モジュール３１はその辺にワイヤロープの本数に等しい数の懸架具４を有しており、これら懸架具４はそれぞれワイヤロープ２に懸架されている。各太陽電池モジュール３１の面はワイヤロープ２の形成する面に平行ではなく、太陽光を平均して受けられるように南方仰角を３０°とされている。
【００１０】
このようなワイヤロープと太陽電池モジュールとの配置関係としたため、太陽電池アレイ全体をほぼ水平に配置でき、ワイヤロープを張る支柱の高さは太陽電池モジュールの縦幅程度で済み、支柱設置の工事は従来のような高い支柱に比べ容易である。
また、このように張られたワイヤロープはいわゆる懸垂曲線に沿っているので、本発明のように、この懸垂曲線が変形しないように、太陽電池モジュールを懸架すれば、ワイヤロープが太陽電池モジュールに力を加えることはなく、太陽電池モジュールは変形されず、その寿命は保たれる。
【００１１】
図２は本発明に係るワイヤロープが３本の太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。最少数のワイヤロープで構成された場合である。図１と同じ符号を付してある。太陽電池モジュールの上辺は中央のワイヤロープに沿っている。上下逆の構造も可能である。
本発明の太陽電池アレイは、平行に張った懸垂ワイヤロープ間に複数の太陽電池モジュールを配置し、モジュールの両側のフックでワイヤロープに固定した構造である。この懸垂ワイヤロープは一対の支柱間に2本のワイヤロープを上下に平行に張ったもので、太陽電池モジュールの片側には2個のフックがあり（図１の場合）、それぞれ上側ワイヤロープと下側ワイヤロープに固定することで、モジュールに傾斜をつけて固定するようになっている。懸垂ワイヤロープは直線ではなく懸垂線を描いているために、2個のフックの間隔が一定であると、傾斜角度はモジュールを固定する位置によって異なる角度を持つ。そこで、モジュールのフック間隔を調整可能な構造にすることで、すべての太陽電池モジュールを同一の傾斜角度で配置することを特長としている。
【００１２】
懸垂線の一般式は、カテナリ数をCとすると
【００１３】
【数１】
で表される。ここで、Cは懸垂線の単位長当たりの重量Wと水平張力Tから、Ｃ＝Ｔ／Ｗで規定される量であり、最も弛みの深いポイントを座標原点にとってある。支柱間の距離をSとすると、懸垂線の一方の支持点はｘ＝−Ｓ／２で、他方の支持点はｘ＝Ｓ／２である。下方の懸垂ワイヤロープを式1で表し、距離dだけ上方にある懸垂ワイヤロープは、
【００１４】
【数２】
となる。前述の太陽電池モジュール固定方法で、2個のフック間の距離ｌを式1、式2を使って計算すると、近似的に
【００１５】
【数３】
となる。これから距離ｌの最大値および最小値を求めると、懸垂ワイヤロープの長さをLとして、
【００１６】
【数４】
の関係が得られる。
太陽電池モジュールの最適な傾斜角度は、設置場所によって異なるが、日本ではおよそ３０°であることが望ましい。この場合、式４は
【００１７】
【数５】
となる。
すなわち、前述の太陽電池モジュールの固定方法で、2個のフック間の距離ｌを式４（または式５）の範囲に調整することで、モジュール傾斜角度を一定にして配置することができる。
太陽電池モジュールをワイヤロープに懸架するためには懸架具が必要であり、たとえば次のように行う。
【００１８】
図３は本発明に係る懸架具の斜視図であり、（ａ）はワイヤロープ側の懸架具であり、（ｂ）は太陽電池モジュール側の懸架具である。
ワイヤロープ側の懸架具４１はワイヤロープを挟む溝４ｗを有する対称形の２つの部材からなり、ワイヤロープを溝４ｗに挟み込みねじ穴４１ｂを介してナットで締め付ける。フック用穴４１ｈにはワイヤロープ側の懸架具４１は太陽電池モジュール側の懸架具４２のフック４２ｈを懸架する。太陽電池モジュール側の懸架具４２の溝４２ｓに太陽電池モジュールの周縁をはめ込み、ねじ穴４１ｂを介してナットで締め付けるようになっている。このようにいずれもワイヤロープや太陽電池モジュールの周縁の任意の一固定することができるので、張られたワイヤロープの懸垂線を維持でき、太陽電池モジュールの方向を任意に固定することができる。懸架具４１、４２は、屋外で使用されるのでステンレス鋼などの耐食性の高く、機械的強度の高い材質で作製されるとよい。
実施例１
支柱間の距離を１０m、カテナリ数を３０mとしてワイヤロープを張ると、中央部分で約０．４２m垂れ下がった懸垂線になる。上下のワイヤロープ間の距離ｄを０．４mにとり、モジュール傾斜角度を３０°に調整するために、式３からフック間の距離を計算した。ワイヤロープの中央部分では、ｘ＝０として、ｌ＝２ｄ＝０．８ｍに調整すればよい。ワイヤロープの長さLは支柱間の距離にほぼ等しいので、式５からL = １０mとして、０．６〜１mの範囲で調整して、全モジュールの傾斜角度を３０°にすることができた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイにおいて、一対の支柱間に上下平行に張った２本の上側ワイヤロープ及び２本の下側ワイヤロープと、前記太陽電池モジュールの片側に２個設けられ、上側ワイヤロープ及び下側ワイヤロープにそれぞれ固定される懸架具と、を備え、前記各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたため、枠構造の太陽電池アレイに比べ、簡便な施工により太陽電池アレイが設置可能であり、コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に係るワイヤロープが３本の太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明に係る懸架具の斜視図であり、（ａ）はワイヤロープ側の懸架具であり、（ｂ）は太陽電池モジュール側の懸架具である。
【図４】池上に設置された傾斜した太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１１ 支柱
１２ 支柱
２ ワイヤロープ
３１ 太陽電池モジュール
３２ 接続電線
４ 懸架具
４１ ロープ側懸架具
４２ 太陽電池モジュール側懸架具
４１ｂ、４２ｂ ねじ穴
４２ｈ フック
Ｐ１ 池
Ｐ２ 池の岸
【発明の属する技術分野】
本発明は浄水場における沈殿池等の土台の施工方法が限定された場所に設置される太陽電池アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
設置場所に適した形態に連結して並べられた複数の太陽電池モジュールを太陽電池アレイという。太陽電池アレイの設置は、住宅の屋根上や、ビルの屋上や外壁等の太陽電池アレイの架台を固定しやすい場所、あるいは駐車場や公園等の太陽電池アレイの土台の施工に制約が少ない場所へ行われる場合が多い。しかし、浄水場における沈殿池等（以下、池という）の大面積域に太陽電池を設置する場合、池の上部に太陽電池アレイを配置すれば広い発電面積を確保できる点では有利であるが、池の中に構造物を置くことができないため、架台を固定する土台を設置する場所が池の周辺に限定されるため、頑丈な架台と長い梁を必要とし、施工コストが高い。
【０００３】
複数の太陽電池モジュールを、架台と長い梁に替って、張られたワイヤロープに各モジュールの両端を固定し太陽電池アレイとなすことは知られている。この場合各モジュールの面と複数のワイヤロープのなす面は並行である（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２８８５３２号公報（第３頁、第４図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような太陽電池アレイを池や河川のような広い面積域に太陽光を受けやすい方向に設置する場合、容易に考えられるのは、その両端を池の両岸に立てた支柱に固定することである。図４は池上に設置された傾斜した太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。池Ｐ１の両岸Ｐ２にはそれぞれ２本の支柱１１および１２が立てられ、ワイヤロープ２が張られている。ワイヤロープ２には複数の太陽電池モジュール３１が固定具４によって取り付けられている。符号３２は太陽電池モジュール３１を電気的に接続する電線である。太陽光に対して高い発電効率の太陽電池アレイにするためには、３０°程度の傾斜をつける必要があり、北側の支柱１２を高くしなければならない。概略の見積もりでは、連結した太陽電池モジュール全体の長さの半分になる。例えば池の両岸の距離を１０mとすると、北側の支柱は６m以上に高くする必要がある。そのため、支柱１２に懸かる力は大きく、それに耐える支柱の基礎工事の施工コストは高い。また、太陽電池モジュールを保持したワイヤロープは懸垂線を描くので、個々の太陽電池モジュールの傾斜角度は一様ではなく、実際の発電効率は低下する。
【０００６】
上記に鑑み、本発明の目的は、池などの大面積域に、全ての太陽電池モジュール面が太陽光方向を向きながらも、高い支柱を用いることなく、簡易に設置できる太陽電池アレイを提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的を達成するため、長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイであって、一対の支柱間に上下平行に張った２本の上側ワイヤロープ及び２本の下側ワイヤロープと、太陽電池モジュールの片側に２個設けられ、上側ワイヤロープ及び下側ワイヤロープにそれぞれ固定される懸架具と、を備え、各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたことを特徴とする。
また、長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイであって、一対の支柱間に張った２本のワイヤロープと、太陽電池モジュールの片側に設けられ、ワイヤロープに固定される懸架具と、太陽電池モジュールの上辺または下辺に沿って一対の支柱間に張った１本のワイヤロープと、中央のワイヤロープに固定される中央の懸架具と、を備え、各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたことを特徴とする。
【０００８】
さらに、各懸架具は、太陽電池モジュールの辺に沿って位置可変に取り付けられていることを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施形態】
図１は本発明に係る太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。例えば、浄水場における沈殿池のような大面積域の池Ｐ１の両岸Ｐ２両側に南北間に立てられた支柱１１、１２の間に４本のワイヤロープ２が張られている。それぞれのワイヤロープ毎の両端は同じ高さであり、各ワイヤロープは懸垂線を描いている。
長方形の太陽電池モジュール３１はその辺にワイヤロープの本数に等しい数の懸架具４を有しており、これら懸架具４はそれぞれワイヤロープ２に懸架されている。各太陽電池モジュール３１の面はワイヤロープ２の形成する面に平行ではなく、太陽光を平均して受けられるように南方仰角を３０°とされている。
【００１０】
このようなワイヤロープと太陽電池モジュールとの配置関係としたため、太陽電池アレイ全体をほぼ水平に配置でき、ワイヤロープを張る支柱の高さは太陽電池モジュールの縦幅程度で済み、支柱設置の工事は従来のような高い支柱に比べ容易である。
また、このように張られたワイヤロープはいわゆる懸垂曲線に沿っているので、本発明のように、この懸垂曲線が変形しないように、太陽電池モジュールを懸架すれば、ワイヤロープが太陽電池モジュールに力を加えることはなく、太陽電池モジュールは変形されず、その寿命は保たれる。
【００１１】
図２は本発明に係るワイヤロープが３本の太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。最少数のワイヤロープで構成された場合である。図１と同じ符号を付してある。太陽電池モジュールの上辺は中央のワイヤロープに沿っている。上下逆の構造も可能である。
本発明の太陽電池アレイは、平行に張った懸垂ワイヤロープ間に複数の太陽電池モジュールを配置し、モジュールの両側のフックでワイヤロープに固定した構造である。この懸垂ワイヤロープは一対の支柱間に2本のワイヤロープを上下に平行に張ったもので、太陽電池モジュールの片側には2個のフックがあり（図１の場合）、それぞれ上側ワイヤロープと下側ワイヤロープに固定することで、モジュールに傾斜をつけて固定するようになっている。懸垂ワイヤロープは直線ではなく懸垂線を描いているために、2個のフックの間隔が一定であると、傾斜角度はモジュールを固定する位置によって異なる角度を持つ。そこで、モジュールのフック間隔を調整可能な構造にすることで、すべての太陽電池モジュールを同一の傾斜角度で配置することを特長としている。
【００１２】
懸垂線の一般式は、カテナリ数をCとすると
【００１３】
【数１】
【００１４】
【数２】
【００１５】
【数３】
【００１６】
【数４】
太陽電池モジュールの最適な傾斜角度は、設置場所によって異なるが、日本ではおよそ３０°であることが望ましい。この場合、式４は
【００１７】
【数５】
すなわち、前述の太陽電池モジュールの固定方法で、2個のフック間の距離ｌを式４（または式５）の範囲に調整することで、モジュール傾斜角度を一定にして配置することができる。
太陽電池モジュールをワイヤロープに懸架するためには懸架具が必要であり、たとえば次のように行う。
【００１８】
図３は本発明に係る懸架具の斜視図であり、（ａ）はワイヤロープ側の懸架具であり、（ｂ）は太陽電池モジュール側の懸架具である。
ワイヤロープ側の懸架具４１はワイヤロープを挟む溝４ｗを有する対称形の２つの部材からなり、ワイヤロープを溝４ｗに挟み込みねじ穴４１ｂを介してナットで締め付ける。フック用穴４１ｈにはワイヤロープ側の懸架具４１は太陽電池モジュール側の懸架具４２のフック４２ｈを懸架する。太陽電池モジュール側の懸架具４２の溝４２ｓに太陽電池モジュールの周縁をはめ込み、ねじ穴４１ｂを介してナットで締め付けるようになっている。このようにいずれもワイヤロープや太陽電池モジュールの周縁の任意の一固定することができるので、張られたワイヤロープの懸垂線を維持でき、太陽電池モジュールの方向を任意に固定することができる。懸架具４１、４２は、屋外で使用されるのでステンレス鋼などの耐食性の高く、機械的強度の高い材質で作製されるとよい。
実施例１
支柱間の距離を１０m、カテナリ数を３０mとしてワイヤロープを張ると、中央部分で約０．４２m垂れ下がった懸垂線になる。上下のワイヤロープ間の距離ｄを０．４mにとり、モジュール傾斜角度を３０°に調整するために、式３からフック間の距離を計算した。ワイヤロープの中央部分では、ｘ＝０として、ｌ＝２ｄ＝０．８ｍに調整すればよい。ワイヤロープの長さLは支柱間の距離にほぼ等しいので、式５からL = １０mとして、０．６〜１mの範囲で調整して、全モジュールの傾斜角度を３０°にすることができた。
【００１９】
【発明の効果】
本発明によれば、長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイにおいて、一対の支柱間に上下平行に張った２本の上側ワイヤロープ及び２本の下側ワイヤロープと、前記太陽電池モジュールの片側に２個設けられ、上側ワイヤロープ及び下側ワイヤロープにそれぞれ固定される懸架具と、を備え、前記各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたため、枠構造の太陽電池アレイに比べ、簡便な施工により太陽電池アレイが設置可能であり、コストも低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】本発明に係るワイヤロープが３本の太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】本発明に係る懸架具の斜視図であり、（ａ）はワイヤロープ側の懸架具であり、（ｂ）は太陽電池モジュール側の懸架具である。
【図４】池上に設置された傾斜した太陽電池アレイの概略を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１１ 支柱
１２ 支柱
２ ワイヤロープ
３１ 太陽電池モジュール
３２ 接続電線
４ 懸架具
４１ ロープ側懸架具
４２ 太陽電池モジュール側懸架具
４１ｂ、４２ｂ ねじ穴
４２ｈ フック
Ｐ１ 池
Ｐ２ 池の岸
Claims (3)
- 長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイであって、
一対の支柱間に上下平行に張った２本の上側ワイヤロープ及び２本の下側ワイヤロープと、
前記太陽電池モジュールの片側に２個設けられ、前記上側ワイヤロープ及び下側ワイヤロープにそれぞれ固定される懸架具と、を備え、
前記各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたことを特徴とする太陽電池アレイ。 - 長方形の太陽電池モジュールを連結した太陽電池アレイであって、
一対の支柱間に張った２本のワイヤロープと、
前記太陽電池モジュールの片側に設けられ、前記ワイヤロープに固定される懸架具と、
前記太陽電池モジュールの上辺または下辺に沿って一対の支柱間に張った１本の中央のワイヤロープと、
前記中央のワイヤロープに固定される中央の懸架具と、を備え、
前記各太陽電池モジュールは、懸垂曲線と異なる傾斜をつけて固定されたことを特徴とする太陽電池アレイ。 - 前記各懸架具は、前記太陽電池モジュールの辺に沿って位置可変に取り付けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池アレイ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003018414A JP4229713B2 (ja) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 太陽電池アレイ |
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| JP2003018414A JP4229713B2 (ja) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 太陽電池アレイ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004235188A JP2004235188A (ja) | 2004-08-19 |
| JP4229713B2 true JP4229713B2 (ja) | 2009-02-25 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP2003018414A Expired - Fee Related JP4229713B2 (ja) | 2003-01-28 | 2003-01-28 | 太陽電池アレイ |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105207570A (zh) * | 2015-09-09 | 2015-12-30 | 付佳临 | 架空线路式光伏发电装置及输配电系统 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101427176B (zh) * | 2006-04-21 | 2010-11-03 | 夏普株式会社 | 液晶显示装置及其制造方法 |
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| US20090178701A1 (en) * | 2007-09-21 | 2009-07-16 | Solyndra, Inc. | Apparatus and methods for sealing an electrical connection to at least one elongated photovoltaic module |
| US10873186B2 (en) | 2009-06-15 | 2020-12-22 | Yehoshua Fishler | Electrical grid solar energy harvesting system |
| PT2443663T (pt) * | 2009-06-15 | 2018-11-20 | Yehoshua Fishler | Sistema para a captação de energia solar desde uma rede elétrica |
| US8748732B2 (en) | 2011-07-11 | 2014-06-10 | Topper Sun Energy Technology Co., Ltd. | Solar generator apparatus with suspending supports |
| NL2009711C2 (en) * | 2012-10-29 | 2014-05-01 | Sunuru Holdings B V | Bearing construction and tracking system provided therewith. |
| JP6053499B2 (ja) * | 2012-12-21 | 2016-12-27 | 大成建設株式会社 | ソーラーパネル支持構造体 |
| JP6088937B2 (ja) * | 2013-08-13 | 2017-03-01 | Ｊｆｅテクノス株式会社 | ケーブル懸架型空中太陽光発電設備の組立方法 |
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