(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
露光方向に対して受光面を向けて太陽電池セルを配置し、屋根上に葦設した際に棟側となる棟側辺と、軒側となる軒側辺、及び左右辺からなる矩形状の太陽光電池モジュールであり、
前記棟側辺に前記受光面とは反対側に突出する突起部と、
前記棟側辺に設けられる前記屋根の野地板に設置された桟木に対する固定部材を挿通する挿通穴と、
前記棟側辺と直行する左右辺のいずれかに設けられ、前記露光方向において前記棟側辺より低い位置に配置される第１の雨水処理部と、
前記第１の雨水処理部を配置する左右辺と対向する他の左右辺には前記第１の雨水処理部との嵌合部と、
前記棟側辺に設けられる上向きに開口した溝形状の第２の雨水処理部と、
を備え、
前記第２の雨水処理部は、上向きに延びる立ち上がりを内部に有することを特徴とする太陽光電池モジュール。
【請求項２】
前記棟側辺には、他の屋根建材に設けられる係止部と対応する形状の係止部を備えることを特徴とする請求項１に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項３】
前記太陽光電池モジュールは、
太陽電池セルを含むカートリッジ部と、当該カートリッジ部を固定するためのベース部とを有し、
前記ベース部には、前記カートリッジ部を係止するための溝が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項４】
前記カートリッジ部は、正方形型の太陽電池セルを複数列且つ複数行のアレイ状に配置したことを特徴とする請求項３に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項５】
前記太陽電池セルを縦に２行且つ横に７列配置することを特徴とする請求項３または４に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項６】
前記カートリッジ部は、太陽電池セルを含む発電部と、この発電部の周りを囲むフレームとを有し、
前記フレームの長辺は、複数の同一形状のフレーム部材により構成されることを特徴する請求項３乃至５のいずれか１項に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項７】
前記ベース部、及び前記フレーム部材は、一体成型した樹脂からなることを特徴とする請求項６に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項８】
前記ベース部の長辺は従来の瓦の棟側辺及び軒側辺の３倍の寸法であり、
前記ベース部の短辺は従来の瓦の棟側辺及び軒側辺と直行する辺と同一寸法であることを特徴する請求項３乃至７のいずれか１項に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項９】
前記ベース部と前記カートリッジ部は、それぞれに複数の溝を有し、
複数の前記溝からなる雨水排水経路を複数設けることを特徴とする請求項３乃至８のいずれか１項に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項１０】
前記カートリッジ部または前記ベース部に固定される雪止め部材を有することを特徴とする請求項３乃至９のいずれか１項に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項１１】
前記ベース部には、前記カートリッジ部を固定するためのインサートナットを封入する穴が設けられ、
前記穴のカートリッジ部側の出口は、インサートナットの径より小さくなっており、
前記インサートナットを前記穴のカートリッジ部側の出口とは反対側より封入することを特徴とする請求項３乃至１０のいずれか１項に記載の太陽光電池モジュール。
【請求項１２】
前記ベース部において、前記ベースの下面に耐火部材を配置したことを特徴とする請求項３乃至１１のいずれか１項に記載の太陽光電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、屋根に葦設する太陽光電池モジュールに関する。
【０００２】
近年、地球温暖化や化石燃料の枯渇が問題化し、地球環境とエネルギーに対する関心が急速に高まっている。この状況下、環境負荷の少ないエネルギー源として太陽光エネルギーを利用する機器が急速に普及している。光起電効果により太陽光を電力に変換する太陽光発電器、或いは太陽光の熱エネルギーで熱水を作り出す太陽光熱交換器が代表例である。このなかで、地上へ伝播する光を利用し発電を行うモジュールを太陽光電池モジュールという。
【０００３】
太陽光電池モジュールの基本構造はパネルとフレームであり、パネルを四方からフレームで挟み込むことで１つのモジュールと成る。このモジュールの設置態様の１つは、建物の屋根上設置である。屋根への設置形態としては、尾根瓦やストレート材を屋根に葺く代わりに、太陽光電池モジュールを屋根に直接敷く態様が提案されている。すなわち、太陽光電池モジュールが屋根建材を兼ねる。屋根建材を兼ねた太陽光電池モジュールは、意匠の向上、施工の容易化、屋根瓦等の省略による住宅建築コストの削減の観点から注目されている。
【０００４】
モジュール自体は、長期間の耐用年数を有するように設計されている。また、モジュールが屋根建材を兼ねる場合には、モジュール自体の耐久性や強度だけでなく、屋根建材として、風雨、降雪、粉塵、過酷な温度差、予期せぬ飛来物等に備えるために、一定の設置強度、耐火性等の基準をクリアする必要がある。そのため、モジュールを屋根に固定するために専用の留め具を使用する方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2013-249582号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、太陽光電池モジュールを屋根建材として使用する場合には、一定の耐久性や耐火性が求められる。そのため、太陽光電池モジュールのフレームとしては、金属、特にアルミが用いられる。
【０００７】
この様な太陽光電池モジュールの設置方法としては、パネルを挟み込んだフレームを屋根に確実に固定するために、専用の金具を用いることが一般的である。その場合には、専用の金具を使用しその太陽光電池モジュール独自の葦設手順に従う必要がある。そのため、葦設には、手間や時間、コストが掛かっていた。
【０００８】
本発明の実施形態は、上述した課題を解決するためになされたものであり、従来の瓦と同一の手順で葦設可能であり、且つ、発電効率に優れた太陽光電池モジュールを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態における太陽光電池モジュールは、上記の目的を達成するために、以下の構成を有することを特徴とする。
（１）露光方向に対して受光面を向けて太陽電池セルを配置し、屋根上に葦設可能な矩形型の太陽光電池モジュールである。
（２）前記矩形の棟側辺に前記受光面とは反対側に突出する突起部を備える。
（３）前記矩形の棟側辺に設けられる前記屋根の野地板に設置された桟木に対する固定部材を挿通する挿通穴を備える。
（４）前記棟側辺と直行する辺に設けられ、前記露光方向において前記棟側辺より低い位置に配置される第１の雨水処理部を備える。
（５）前記棟側辺と直行する他の辺には前記第１の雨水処理部との嵌合部を備える。
（６）前記棟側辺に設けられる上向きに開口した溝形状の第２の雨水処理部を備える。
（７）前記第２の雨水処理部は、上向きに延びる立ち上がりを内部に有する。
【００１０】
また、太陽光電池モジュールの長辺は、従来の瓦の棟側辺及び軒側辺の３倍の寸法であり、太陽光電池モジュールの短辺は従来の瓦の棟側辺及び軒側辺と直行する辺と同一寸法とする。これにより、一辺が５インチの太陽電池セルを縦に２行且つ横に７列配置することができる。これにより、発電量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態におけるモジュールの設置態様を示す図である。
【図２】第１の実施形態におけるモジュールの平面図である。
【図３】第１の実施形態におけるモジュールの断面図である。
【図４】第１の実施形態におけるモジュールの斜視図である。
【図５】第１の実施形態におけるカートリッジ部の平面図である。
【図６】第１の実施形態におけるカートリッジ部のフレーム部の分解図である。
【図７】第１の実施形態におけるカートリッジ部のフレーム部の断面図である。
【図８】第１の実施形態におけるカートリッジ部のフレーム部と繋止部材の繋止状態を示す図である。
【図９】第１の実施形態におけるベース部の断面図である。
【図１０】第１の実施形態のモジュール１を葺設した場合の断面図である。
【図１１】第１の実施形態のモジュール１に設置する電池セルを示す図である。
【図１２】第１の実施形態のモジュール１に吹き込む雨水の様子を示す断面図である。
【図１３】第１の実施形態のモジュール１上を流れる雨水の様子を示す平面図である。
【図１４】繋止孔及び繋止部材の他の形態を示す図である。
【図１５】第２の実施形態のモジュール１に設置させる水切り部を示す平面図である。
【図１６】第２の実施形態の水切り部の設置態様を示す平面図である。
【図１７】他の実施形態のベース部を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
［１．第１の実施形態］
以下には、本発明の第１の実施形態である太陽光電池モジュールを図１〜図１４を用いて説明する。本実施形態の太陽光電池モジュールは、矩形状の太陽光モジュールであり、従来の瓦と同様の方法で、屋根に葺くことが可能である。本実施形態の太陽光電池モジュールでは、受光面を表面または上面、受光面とは反対側の面を裏面または下面とする。また、露光方向とは受光面に光が当たる方向である。本実施形態では、受光面に対する垂直方向を露光方向とする。
【００１３】
本実施形態で言う従来の瓦とは、JIS（日本工業規格）で定められた長さ、幅、及び働き寸法などを有する瓦である。従来の瓦の設置方法では、予め屋根の野地板に防水性に優れたシートを張り、その上に瓦を留め付けるための桟木と呼ばれる板状の部材を取り付ける。瓦には、桟木に引っかかる突起が設けられており、この突起を桟木に引っ掛けることにより、瓦の固定を行う。また、瓦には、ビスやネジを通す穴が設けられており、ビスやネジを使用することにより、より強固に固定することができる。本実施形態の太陽光電池モジュールも従来の瓦との嵌合、収まりを考慮した構造のため、従来の瓦と同様の葺き方を可能にする。
【００１４】
［１−１．全体構成］
図１に示す様に、太陽光電池モジュール１（以下、モジュールという）は、屋根建材を兼ねて野地板２の上にアレイ状に敷き詰められる。野地板２は、屋根の流れ寸法に沿った傾斜面であり、屋根の下地材である。野地板２には、ルーフィングシート３が敷かれ、ルーフィングシート３上に桟木４が設置され、桟木４の上に瓦５と太陽光電池モジュール１とが設置される。
【００１５】
桟木４は、モジュール１を支持する桟である。桟木４は、流れ寸法方向、すなわち棟から軒方向に対して直交するように複数本敷設される。設置間隔は、瓦５とモジュール１の大きさに符合し、軒瓦の出寸法、軒瓦の登り寸法、桟瓦の登り働き寸法により決定する。
【００１６】
図２（ａ）に示すように、モジュール１は、矩形平板状である。モジュール１を屋根上に葦設した際に棟側となる辺を棟側辺１ａ、軒側となる辺を軒側辺１ｂ、棟側辺１ａ及び軒側辺１ｂに直行する２つの辺を左右辺１ｃ，１ｄとする。モジュール１は、後述する太陽光パネルを有するカートリッジ部１４とベース部１５とからなる。また、図２（ｂ）は、カートリッジ部１４を外したモジュール１を示す図である。
【００１７】
図２（ｂ）に示すように、モジュール１の棟側辺１ａ、軒側辺１ｂ、左辺１ｃ，右辺１ｄ、及び梁１ｅは一体成形される。棟側辺１ａ、軒側辺１ｂ、左辺１ｃ及び右辺１ｄによって略矩形形状が形成される。矩形の長辺に、棟側辺１ａと軒側辺１ｂとが相当する。矩形の短辺に左辺１ｃと右辺１ｄとが相当する。棟側辺１ａと軒側辺１ｂとを跨ぐように梁１ｅが配置される。言い換えると、モジュール１の棟側辺１ａ，軒側辺１ｂ、左辺１ｃ，及び梁１ｅは、空隙Ｘを囲うように位置し、棟側辺１ａ，軒側辺１ｂ，及び２つの梁１ｅは空隙Ｙを囲うように位置し、棟側辺１ａ，軒側辺１ｂ，梁１ｅ，及び右辺１ｄは空隙Ｚを囲うように位置する。この空隙Ｘ、Ｙ、Ｚは、ベース部１５の表面から裏面にかけて連通する空間である。
【００１８】
モジュール１の棟側辺１ａの裏面には、従来の瓦５と同様に、図３（ａ）に示すように、受光面とは反対方向に突出する突起部６ａが設けられる。この突起部６ａは、モジュール１を葺設する際に桟木４に引っ掛けることで、モジュール１を桟木４に係止する。また、モジュール１の軒側辺１ｂの裏面には、従来の瓦５と同様に、図３（ａ）に示すように、受光面とは反対方向に突出する垂れ６ｂが設けられる。すなわち、モジュール１を葺設する場合には、突起部６ａを桟木４に引っ掛けると共に、垂れ６ｂを既に配置された瓦５に乗っけた状態で係止される。また、モジュール１の棟側辺１ａには、モジュール１を挿通する挿通穴７が設けられ、この挿通穴７に挿通した釘やビスなどの固定用部材８により、モジュール１を桟木４に対して固定する。
【００１９】
モジュール１には、雨水が裏面に流入することを防止する雨水処理部９ａ，９ｂ，９ｃと、モジュール１の内部に浸透した雨水を排水するための雨水排水部１０ａ〜１０ｅが設けられる。雨水処理部９ａ，９ｂ，９ｃ及び雨水排水部１０ａ〜１０ｅは、モジュール１に設けられる溝であり、その溝が樋となって雨水の処理及び排水を行う。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、雨水処理部９ａは、ベース部１５の棟側辺１ａの立ち上がりが複数組み合わさって構成される溝である。立ち上がりとは、露光方向に向かって延びる壁である。雨水処理部９ａの溝を構成する立ち上がりのうち軒側の立ち上がりには、切り欠き部が設けられ、この切り欠き部分が雨水の排出口９１ａとなる。
【００２１】
雨水処理部９ｂは、カートリッジ部１４の棟側辺１ａに設けられる溝である。溝が設けられる方向は、棟側辺１ａと平行する方向である。また、雨水処理部９ｂは、雨水処理部９ａより軒側に設けられる。すなわち、モジュール１を屋根に葺設した場合に、排水口９１ａから流出した雨水が雨水処理部９ｂに流入する位置に設けられる。雨水処理部９ｂの溝は、モジュール１の左辺１ｃから右辺１ｄまで連通している。雨水処理部９ｂの両端には、切り欠き部が設けられており、この切り欠き部分が排出口９１ｂとなる。
【００２２】
雨水処理部９ｃは、ベース部１５の左辺１ｃの立ち上がりが複数組み合わさって構成される溝である。溝は、棟側辺１ａと直交する方向に延びるように形成される。雨水処理部９ｃの軒側端部は立ち上がっておらず、この部分が雨水の排出口９１ｃとなる。この雨水排水部９ｃは、露光方向に対して雨水処理部９ａ，９ｂより低い位置に設けられる。
【００２３】
モジュール１のカートリッジ部１４とベース部１５との隙間に雨水が浸透する可能性がある。ベース部１５には、ベース部１５の表面から裏面に対して連通する空隙Ｘ、Ｙ、Ｚや、一体形成時に開いた穴が設けられている。この穴は、
カートリッジ部１４を嵌め込むための突起を形成するために必要な穴である。雨水排水部１０ａ〜１０ｅは、カートリッジ部１４とベース部１５との隙間に浸透した雨水を、空隙Ｘ、Ｙ、Ｚや一体形成時に開いた穴に流入させずに排出する。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、雨水排水部１０ａは、ベース部１５の棟側辺１ａに設けられる溝である。雨水排水部１０ａは、雨水処理部９ａ及び突起を形成するために必要な穴に沿うように形成される溝である。この雨水排水部１０ａは、モジュール１の左辺１ｃから右辺１ｄまで連通している。雨水排水部１０ａの両端には、切り欠き部が設けられており、この切り欠き部分が排出口となる。また、雨水排水部１０ａの左辺１ｃから右辺１ｄまで連通する溝は、棟側辺１ａと直交する方向の溝と連通している。雨水排水部１０ａに流入した雨水は、端部の排出口、または棟側辺１ａと直交する方向の溝より流出する。
【００２５】
雨水排水部１０ａの棟側辺１ａと直交する方向の溝は、雨水排水部１０ｂと連通している。雨水排水部１０ｂは、空隙Ｘ、Ｙ、Ｚの外周の棟側辺１ａ側に設けられる溝である。
【００２６】
空隙Ｘの外周に設けられる雨水排水部１０ｂは、雨水排水部１０ｃと１０ｄと連通している。雨水排水部１０ｃは、空隙Ｘの外周の左辺１ｃ側に設けられる溝である。雨水排水部１０ｃの溝は、棟側辺１ａと直交する方向に形成され、雨水排水部１０ａと連通しない側の端部には排出口が設けられている。また、雨水排水部１０ｄは、空隙Ｘの外周の梁１ｅに設けられる溝である。雨水排水部１０ｄの溝は、棟側辺１ａと直交する方向に形成され、雨水排水部１０ａと連通しない側の端部には排出口が設けられている。
【００２７】
空隙Ｙの外周に設けられる雨水排水部１０ｂは、空隙Ｙの周囲に配置される梁１ｅに設けられる雨水排水部１０ｄと連通している。
【００２８】
また、空隙Ｚの外周に設けられる雨水排水部１０ｂは、雨水排水部１０ｄと１０ｅと連通している。雨水排水部１０ｅは、空隙Ｚの外周の右辺１ｄ側に設けられる雨水の通路である。雨水排水部１０ｅは、空隙Ｚと接する部分と軒側辺１ｂ側の端部とが立ち上がっている。一方、雨水排水部１０ｅの雨水排水部１０ｂと連通する部分と、雨水排水部１０ｅにおける右辺１ｄ側の部分には、立ち上がりが存在しない。この雨水排水部１０ｅにおける右辺１ｄ側の部分が雨水の排出口となる。
【００２９】
モジュール１を葺設した際には、雨水処理部９ａ〜９ｃが、雨水がモジュール１の裏面に流入することを防止（抑制）する。また、ベース部１５と、カートリッジ部１４との間に雨水が侵入した場合にでも、雨水は、雨水排水部１０ａ〜１０ｅを介して下段、または右隣りに設置された他のモジュール１に対して排出される。つまり、雨水処理部９ａ〜９ｃ及び雨水排水部１０ａ〜１０ｅは、組み合わさることによりモジュール１における雨水の排出経路となる。
【００３０】
例えば、雨水処理部９ａから排出された雨水の排出経路は、以下の複数の経路を備える。
(a) 雨水処理部９ａ→雨水処理部９ｂ→雨水処理部９ｃ→下段のモジュール１。
(b) 雨水処理部９ａ→雨水処理部９ｂ→当該モジュール１の右側に設置された他のモジュール１の雨水処理部９ｃ→下段のモジュール１。
(c) 雨水処理部９ａ→雨水処理部９ｂ→雨水排水部１０ａ→雨水処理部９ｃ→下段のモジュール１。
(d) 雨水処理部９ａ→雨水処理部９ｂ→雨水排水部１０ａ→当該モジュール１の右側に設置された他のモジュール１の雨水処理部９ｃ→下段のモジュール１。
(e) 雨水処理部９ａ→雨水処理部９ｂ→雨水排水部１０ａ→雨水排水部１０ｂ→雨水排水部１０ｃ→下段のモジュール１。
(f) 雨水処理部９ａ→雨水処理部９ｂ→雨水排水部１０ａ→雨水排水部１０ｂ→雨水排水部１０ｄ→下段のモジュール１。
(g) 雨水処理部９ａ→雨水処理部９ｂ→雨水排水部１０ａ→雨水排水部１０ｂ→雨水排水部１０ｅ→当該モジュール１の右側に設置された他のモジュール１の雨水処理部９ｃ→下段のモジュール１。
【００３１】
また、上段のモジュール１から流れてきた雨水や、モジュール１の表面に降った雨水も複数の雨水排出経路の何れかを経由し下段のモジュール１に排出される。
【００３２】
さらに、雨水処理部９ｃは、単に雨水を処理するだけでなく、モジュール１を葺設した場合に、他のモジュール１と嵌り合うことでモジュール１の固定を行う。すなわち、図３（ｂ）に示すように、雨水処理部９ｃは、上面に向かい立ち上がっており、立ち上がり部分が突出する。一方、当該モジュール１の左側に設置される他のモジュール１の右辺１ｄには、当該モジュール１の突出する立ち上がりに対応し嵌り合う凹部１１ａが設けられる。すなわち、モジュール１を葺設した際には、当該モジュール１の雨水処理部９ｃの立ち上がりが他のモジュール１の凹部１１ａと嵌合することで、複数のモジュール１が桟木４の延び方向に沿って並設される。
【００３３】
また、モジュール１の棟側辺１ａには、モジュール１を葺設した際に太陽光電池モジュール１同士を係止するフック１２が３か所に設けられる。このフック１２は、図４に示すように、棟側辺１ａよりさらに上方に突き出している。このフック１２に対応し、他のモジュール１や従来の瓦５を含む屋根建材には、フック１２を引っ掛けるため引っ掛け部１３が設けられ、モジュール１の葺設時には、フック１２が他の屋根建材の引っ掛け部１３と係止する。
【００３４】
例えば、図２（ｂ）に示すように、モジュール１Ａとモジュール１Ｂの上に、モジュール１を葺設する場合には、モジュール１Ａのフック１２は、モジュール１の梁１ｅの引っ掛け部１３と係止する。また、モジュール１Ｂのフック１２の一部は、モジュール１の左辺１ｃの引っ掛け部１３と係止する。
【００３５】
また、フック１２と対応する引っ掛け部１３は、従来の瓦５にも設けられている。すなわち、本実施形態のモジュール１の係止部は、従来の瓦５の係止部とも対応し、例えば、従来の瓦５の上段にモジュール１を重置する際には、従来の瓦５のフック１２とモジュール１の左辺１ｃにある引っ掛け部１３とが係止し、モジュール１の上段に従来の瓦５を重置する際には、フック１２と従来の瓦５にある引っ掛け部１３とが係止する。
【００３６】
モジュール１の中央には、中央に太陽電池セル１６を含むパネル１７が位置する。パネル１７は発電体であり、光電効果を有する太陽電池セル１６を複数列直並列に並べて成る。
【００３７】
また、図３（ａ）に示すように、パネル１７の下面には、耐火部材１８が配置される。耐火部材１８は耐火性を有し、一枚の平板を波状に加工した樹脂製の部材である。
【００３８】
［１−２．カートリッジ部とベース部の構成］
モジュール１は、太陽電池セル１６を含むパネル１７を一部とするカートリッジ部１４と、カートリッジ部１４を固定するためのベース部１５とから構成される。図５は、カートリッジ部１４を示す平面図である。カートリッジ部１４は、ベース部１５に対して脱着可能な構成とする。
【００３９】
図５に示すように、カートリッジ部１４は略矩形状であり、中央部に配置され発電部となるパネル１７と、パネル１７を囲むフレーム１９とから構成される。パネル１７は、太陽電池セル１６の表面及び裏面を保護材で挟んでいる。表面の保護材は、板状のガラスであり、裏面の保護材は板状の樹脂である。
【００４０】
太陽電池セル１６は、半導体ウェハの表裏面に電極（図示せず）を付設し、それをサブストレートに搭載して成る。太陽電池セル１６は、光起電力効果により光エネルギーを電力変換する発電体である。太陽電池パネルは、所望の電圧と電流とを得られるように、太陽電池セル１６を複数枚直並列に並べた板であり、周囲の環境に耐えられるために、太陽電池セル１６をＥＶＡ等の充電剤で封止し、更に受光面をガラス板等の保護板で覆っている。本実施形態では、太陽電池セル１６として、モジュール１のサイズに合わせた寸法の電池セルを使用し、矩形型や正方形型のセルを任意のサイズに加工したセルを使用する。
【００４１】
例えば、本実施形態では一辺が５インチの正方形型の電池セルを使用する。パネル１７には、５インチの正方形型の電池セルを縦に２行且つ横に７列のアレイ状に配置する。モジュール１のサイズは、配置する電極の大きさ及びサイズで決定する。本実施形態では、５インチの正方形型の電池セルを縦（矩形の短辺方向）に２行且つ横（矩形の長辺方向）に７列のアレイ状に配置可能なサイズとしている。つまり、縦（矩形の短辺方向）を瓦５の左辺及び右辺の寸法と同一の寸法とし、横（矩形の長辺方向）を瓦５の軒側辺１ｂ及び棟側辺１ａの寸法の３倍している。
【００４２】
また、パネル１７を囲むフレーム１９は、フレーム部材１９ａ〜１９ｄを組み合わせて構成され、フレーム１９は複数のフレーム部材１９ａ〜１９ｄに分解可能である。図６は、フレーム１９を分解した状態を示す図である。
【００４３】
フレーム１９の棟側辺１ａは、同一形状のフレーム部材１９ａが複数組み合わせることで構成される。また、フレーム１９の軒側辺１ｂも、同一形状のフレーム部材１９ｂが複数組み合わせることで構成される。フレーム部材１９ａ，１９ｂそれぞれの形状は同一であるが、フレーム部材１９ａとフレーム部材１９ｂとは異なる形状である。
【００４４】
フレーム部材１９ａ同士、及びフレーム部材１９ｂ同士は、フレーム部材１９ａ，１９ｂに設けられる繋止孔２０ａと繋止部材２０ｂにより繋止される。また、長辺のフレーム部材１９ａ，１９ｂと短辺のフレーム部材１９ｃ，１９ｄとは、繋止孔２０ａに挿入されたインサートナット２０ｃとビス２０ｄによりビス止めされる。
【００４５】
図７（ａ）は、フレーム部材１９ａの断面を示す図である。フレーム部材１９ａのパネル１７と接する側には、パネル１７を嵌め込む溝２１ａが設けられている。一方、フレーム１９のパネル１７と接する側とは反対側は、雨水処理部１０ａとなる溝が設けられる。
【００４６】
図７（ｂ）は、フレーム部材１９ｂの断面を示す図である。フレーム部材１９ｂのパネル１７と接する側には、パネル１７を嵌め込む溝２１ｂが設けられている。
【００４７】
フレーム部材１９ａ，１９ｂには、図８（ａ）に示すように、円柱状にくり抜いた孔の入口を、直方体状にくり抜いた繋止孔２０ａが設けられる。この繋止孔２０ａに、図８（ｂ）に示す様な、円柱状の部材の一部を突出させた形状の繋止部材２０ｂを挿入する。図８（ｃ）に示すように、繋止部材２０ｂの一部を突出させ、孔の一部を突出させた形状と対応させることで、フレーム部材１９ａ同士が繋止部材２０ｂを中心に回転することなく繋止される。また、ビス止めを行うフレーム部材１９ａ，１９ｂの繋止孔２０ａの内部には、図８（ｄ）に示すようなインサートナット２０ｃを圧入する。ビス２０ｄは、繋止孔２０ａに圧入されたインサートナット２０ｃに螺入することでビス止めされる。
【００４８】
ベース部１５は、図９（ａ）に示すようにモジュール１と同様の矩形平板状である。カートリッジ部１４の棟側と軒側の辺には、カートリッジ部１４が嵌合するための溝２５ａや突起２５ｂからなる嵌合部が設けられる。図９（ｂ）は、ベース部１５の棟側辺１ａの断面図を示す図であり、図９（ｃ）は、軒側辺１ｂの断面図を示す図である。図９（ｂ）に示すように、棟側辺１ａの表面の一部が延長され溝２５ａが形成される。また、図９（ｃ）に示すように、軒側辺１ｂには露光方向に突出する突起２５ｂが形成されている。さらに、軒側辺１ｂには、インサートナットを圧入するための孔２２が設けられており、ベース部１５に嵌合させたカートリッジ部１４をビス止めすることもできる。
【００４９】
カートリッジ部１４及びベース部１５には、雨水排水経路を構成する雨水処理部９ａ，９ｂ及び雨水排水部１０ａ〜１０ｄが、以下の順で高低差を設けて配置される。
(1)雨水処理部９ａ
(2)雨水処理部９ｂ
(3)雨水排水部１０ａ、雨水排水部１０ｂ
(4)雨水排水部１０ｃ、雨水排水部１０ｄ、雨水排水部１０ｅ
(5)雨水処理部９ｃ
【００５０】
雨水処理部９ａは、雨水処理部９ａ，９ｂ及び雨水排水部１０ａ〜１０ｄの中で、一番高い位置に配置される。
【００５１】
図９（ｂ）に示す様に、雨水処理部９ａはベース部１５の一番高い位置に配置される。ベース部１５において、雨水処理部９ａより低い位置に雨水排水部１０ａと雨水排水部１０ｂとが配置される。また、図９には示していないが、ベース部の雨水排水部１０ａ、雨水排水部１０ｂより低い位置に雨水排水部１０ｃ、雨水排水部１０ｄ、雨水排水部１０ｅが配置される。
【００５２】
図９（ｅ）は、ベース部１５にカートリッジ部１４を嵌め込んだ様子を示す図である。カートリッジ部１４には、雨水処理部９ｂが設けられる。図９（ｅ）に示す様に、ベース部１５にカートリッジ部１４を嵌め込んだ際の雨水処理部９ｂの位置は、雨水処理部９ａより低く、雨水排水部１０ａや雨水排水部１０ｂより高い位置となる。
【００５３】
そのため、雨水処理部９ａより排水された雨水は、より低い位置にある雨水処理部９ｂや雨水排水部１０ａ〜１０ｅを経由し、下段に配置された他のモジュール１の表面に流出する。
【００５４】
以上のベース部１５とカートリッジ部１４のフレーム部材１９ａ〜１９ｄは、一体成型した樹脂からなる。使用する樹脂としては、重量、強度、耐火性、及び耐候性を踏まえて適宜選択することができる。
【００５５】
［１−３．作用］
［敷設方法］
上記の様な構成を有する本実施形態の太陽光モジュール１では、通常の瓦５と同様の敷設することが可能となる。すなわち、予め屋根の野地板２に防水性に優れたシートを張り、その上に瓦５を留め付けるための桟木４を配置する。
【００５６】
モジュール１には、桟木４に引っかかる突起部６ａが設けられており、この突起部６ａを桟木４に引っ掛けることにより、瓦５の固定を行う。また、すでに葺設した瓦５やモジュール１に重置し、モジュール１を葺設する場合には、葺設対象のモジュール１の軒側辺１ｂの受光面とは反対の面を、他の太陽光電池モジュール１の棟側辺１ａの受光面に重置する。
【００５７】
この際、すでに葺設した瓦５やモジュール１のフック１２を、新たに葺設するモジュール１の左辺や梁に設けられる３つの引っ掛け部１３を引っ掛けることで、モジュール１同士を係止する。
【００５８】
図１０は、モジュール１を上記手順により葺設した場合の断面図であり、軒側から一段目に通常の瓦５を、二段目にモジュール１を、三段目に通常の瓦５を葺設した状態を示す断面図である。このように、本実施形態のモジュール１は、従来の瓦５との親和性が高いため、モジュール１と、瓦５を混在させて葺設を行うことも可能である。
【００５９】
［発電量について］
本実施形態では、モジュール１の軒側辺１ｂ及び棟側辺１ａを、瓦５の軒側辺１ｂ及び棟側辺１ａの寸法の３倍とし、モジュール１の左辺１ｃ及び右辺１ｄを、瓦５の左辺１ｃ及び右辺１ｄの寸法と同一の寸法としている。これにより、モジュール１では、一辺が５インチの正方形型の電池セルを縦方向（矩形の短辺方向）に２行且つ横方向（矩形の長辺方向）に７列のアレイ状に配置することが可能となる。
【００６０】
例えば、モジュール１を通常の瓦５と同じサイズにした場合には、図１１に示すように、モジュール１に対して５インチの正方形型の電池セルを、縦に２行且つ横に２列配置することができる。この通常の瓦５と同じサイズのモジュール１を、横に３枚葺設した場合には、３つのモジュール１に設置される電池セルの数は１２枚である。一方、モジュール１の軒側辺１ｂ及び棟側辺１ａを、従来の瓦５の軒側辺１ｂ及び棟側辺１ａの寸法の３倍とすることで、太陽電池セル１６を縦に２行且つ横に７列配置することができる。これにより、発電量を１７％程度向上させることができる。
【００６１】
［カートリッジ部とベース部について］
本実施形態では、モジュール１は、太陽電池セル１６を含むパネル１７を一部とするカートリッジ部１４と、カートリッジ部１４を固定するためのベース部１５とから構成し、それぞれの部材の役割を明確にしている。
【００６２】
すなわち、発電を行うカートリッジ部１４と、そのカートリッジ部１４を固定するベース部１５である。一般的な太陽光モジュールは、長期間の耐用年数を有するように設計されている。しかしながら、突発的な原因や技術の進歩などにより、太陽電池セル１６を含むパネル１７の交換を行う場合、従来の太陽光モジュールではパネル１７を挟むフレームごと屋根に固定されているので、交換する際には、フレームを屋根から外す必要がある。
【００６３】
一方、本実施形態ではパネル１７を含むカートリッジ部１４は、ベース部１５のみに係止されている。そのため、カートリッジ部１４をベース部１５から、取り外すのみでパネル１７の交換を行うことが可能になる。
【００６４】
カートリッジ部１４のフレーム１９の長辺となる棟側辺１ａ及び軒側辺１ｂを、複数のフレーム部材１９ａ及び１９ｂを繋止して構成する。フレーム１９の長辺は、サイズが大きくなるため一体成型する場合には、そりが発生してしまう可能性がある。フレーム１９の長辺を分割することで、構成部材のサイズをそりが発生しないサイズとすることが可能となる。また、フレーム部材１９ａ及び１９ｂをそれぞれ同一形状とすることで、成形部品の点数の削減をすることが可能となる。
【００６５】
また、ベース部１５とカートリッジ部１４のフレーム部材１９ａ〜１９ｄは、一体成型した樹脂からなる。そのため、アルミを使用した従来のモジュールと比較して、モジュール１全体の重量を軽くすることができる。これにより、屋根にかかる重量を軽くすることができるので、家全体の耐震性を高くすることができる。また、軽量化したモジュール１に合わせた構造材を使用することで、建物全体の建築費のコストダウンを図ることも可能となる。さらに、モジュール１に使用する樹脂を強度、耐火性、及び耐候性を踏まえて適宜選択することで、設置強度や耐火性での基準をクリアすることができる。
【００６６】
［雨水の処理及び排水について］
本実施形態では、モジュール１を葺設した際の雨水がモジュール１の裏面に浸み込まないように、雨水を防止（抑制）する雨水処理部９ａ，９ｂ、雨水排水部１０ａ〜１０ｄを設ける。
【００６７】
（モジュール１と他のモジュール１Ｃの垂れ６ｂとの隙間より侵入する雨水の処理）
モジュール１の上段には、垂れ６ｂをモジュール１の軒側辺１ａに載せた状態で他のモジュール１が係止される。その為、パネル１７の設置面に対して直交する方向からの降雨は、当該モジュール１と他のモジュール１Ｃの垂れ６ｂとの隙間に侵入することはできず、当該モジュール１の軒側辺１ａに達する可能性は低い。しかしながら、図１２に示すようなパネル１７の設置面と平行な向きの風が吹いた場合には、その風の影響により、雨水が当該モジュール１と他のモジュール１Ｃの垂れ６ｂとの隙間より、当該モジュール１の軒側辺１ａに達する可能性がある。この場合、特に対策をとらない場合には、当該モジュール１の軒側辺１ａに侵入した雨水が、当該モジュール１の裏面に浸透し、結果的には桟木４や野地板２を濡らす原因となる。
【００６８】
本実施形態では、モジュール１と他のモジュール１Ｃの垂れ６ｂとの隙間よりモジュール１の軒側辺１ａに侵入した雨水が、モジュール１の裏面に浸透することを防止するために、ベース部１５の棟側辺１ａに雨水処理部９ａと、カートリッジ部１４に雨水処理部９ｂを設ける。
【００６９】
風により雨水が他のモジュール１ｃの軒側辺１ｂに侵入した場合、初めにカートリッジ部１４に設けられる雨水処理部９ｂの上部を通過する。雨水処理部９ｂは、雨水排水部としても機能し雨水の流れをせき止め、雨水の一部を排出する。雨水排水部１０ｂ内の雨水は、複数の雨水排出経路の何れかを通り、下段若しくは右側に配置される他のモジュール１に対して排出される。
【００７０】
一方、侵入した雨水の量が多く雨水処理部９ｂを通過した雨水は、雨水処理部９ａにより侵入が防止される。雨水処理部９ａは、複数の立ち上がりから構成され、また、各立ち上がりとの間隔も広いため、多量の雨水が侵入した場合にでも雨水の勢いを効率良く抑制することができる。雨水処理部９ａで勢いを抑制された雨水は、雨水処理部９ａの出口である排出口９１ａより雨水処理部９ｂに向けて排出される。
【００７１】
以上の構成が組み合わさって機能することにより、横風によりモジュール１の軒側辺１ａ部分に雨水が侵入した場合にでも、桟木４や野地板２が濡れることを防止することができる。
【００７２】
（棟方向から軒方向に流れる雨水の処理）
モジュール１は、通常の瓦５と同様に、複数のモジュール１同士が有機的に組み合わさって、棟方向から軒方向に流れる雨水の処理を行う。すなわち、図１３に示すように、モジュール１の表面に降った雨水は、棟方向から軒方向に流れる。矢印Ａのように、下段に設置されるモジュール１の表面に流れる雨水は問題ないが、矢印Ｂのように桟木４の延び方向に沿って並設されたモジュール１とモジュール１の間には、雨水が流れる可能性がある。特に対策をとらない場合には、侵入した雨水は、モジュール１の裏面に浸透する可能性がある。
【００７３】
本実施形態では、雨水の侵入を防止するために、ベース部１５の左辺１ｃに雨水処理部９ｃを設ける。ベース部１５の雨水処理部９ｃは、排出口９１ｃより下段のモジュール１の表面に雨水を排出する。雨水処理部９ｃの排出口９１ｃは、広い幅を設けているため、大量の雨水が侵入した場合にも、雨水を排出することができる。
【００７４】
［１−４．効果］
以上のような構成及び作用を有する本実施形態によれば、以下のような効果を奏する。
【００７５】
（１）本実施形態のモジュール１では、専用の金具の使用や、独自の葦設手順に従うことなく、従来の瓦５と同一の手順でモジュール１を葦設可能である。このため、葦設期間の短縮や、葦設コストを抑制することが可能となる。
【００７６】
（２）また、モジュール１の軒側辺１ｂ及び棟側辺１ａを、従来の瓦５の軒側辺１ｂ及び棟側辺１ａの寸法の３倍とし、モジュール１の左辺１ｃ及び右辺１ｄを、従来の瓦５の左辺及び右辺の寸法と同一の寸法とすることで、モジュール１の表面を効率的に使用することができ、発電量を向上させることができる。
【００７７】
（３）太陽光電池モジュール１の棟側辺１ａには、他の太陽光電池モジュール１の左右辺のいずれかに設けられる係止部と対応し、太陽光電池モジュール１同士を係止するフック１２を備える。これにより、モジュール１同士をより強固に固定することができる。また、このフック１２は、通常の瓦５に設けられる係止部とも対応している。このように、従来の瓦５と同一部材を有することで、従来の瓦５と高い親和性を実現している。
【００７８】
（４）太陽光電池モジュール１は、太陽電池セル１６を含むカートリッジ部１４と、当該カートリッジ部１４を固定するためのベース部１５とから構成される。これにより、カートリッジ部１４をベース部１５から、取り外すのみでパネル１７の交換を行うことが可能になる。このため、モジュールに不具合や発生した場合や、太陽光パネルの交換をする場合に、モジュール全体を交換する従来品に対して、本実施形態のモジュール１においては、メンテナンス性が格段に向上する。
【００７９】
（５）太陽光電池モジュール１には、雨水を裏面に浸透させないために雨水処理部９ａ〜９ｃ及び雨水排水部１０ａ〜１０ｅとを備える。これにより、雨水をモジュール１の裏面に浸透させることを防止し、桟木４や野地板２が濡れることを防止することができる。
【００８０】
（６）本実施形態では、ベース部１５及びフレーム部材１９ａ〜１９ｄは、一体成型した樹脂とした。樹脂を使用することで、従来のアルミニウムを使用したモジュールよりも、軽量のモジュールを実現することができる。また、樹脂の種類を重量、強度、耐火性、及び耐候性を踏まえて適宜選択することができる。さらに、一体成型するための樹脂として絶縁性を有する樹脂を使用することにより、パネル１７部分で漏電が発生した場合でもユーザーが触れることによる感電を防止することができる。また、モジュール１に設置されるパネル１７は、絶縁性の樹脂により他のモジュールに設置されるパネル１７とは電気的に独立している。そのため、あるモジュールで漏電が発生した場合などでも、漏電の影響が他のモジュールに波及することを防止することができる。
【００８１】
（７）本実施形態では、パネル１７の下面には、耐火部材１８を配置した。これにより、モジュール１全体での耐火性を向上させることができる。すなわち、モジュール１を構成するパネル１７の耐火性が低い場合には、燃焼物がパネル１７上面に飛んできた場合には、熱によりパネル１７の表面が溶融し、パネル１７に穴が開くことになる。特に、パネル１７の下面に耐火部材１８を配置しない場合には、空いた穴より、野地板２やルーフィングシート３がむき出しになる可能性がある。そこで、本実施形態では、パネルの下面に、耐火部材１８を配置することで、万が一、燃焼物によりパネル１７に穴が開いた場合にでも、野地板２やルーフィングシート３がむき出しになることを防止することできる。
【００８２】
また、耐火部材１８の素材としてベース部１５と同じ耐火性のある素材の樹脂を選択することで、ベース部１５と同程度の耐火性を奏することができる。さらに、耐火部材１８の素材として、更に耐火性に優れた樹脂や、金属板を使用することで、モジュール１全体の耐火性能を更に向上させることができる。また、耐火部材１８としては、パネル１７の下面に設置するものであれば、種々のものを使用することができる。例えば、耐火部材１８の形状は、波状の部材ではなく平板でも良い。耐火部材１８を波形状とすることで、耐火部材の機械的強度を高くすることができ、耐火部材１８が自重により撓むことを抑制することができる。また、耐火部材１８上の延焼物自体が融解、または、延焼物の熱の影響によりパネル１７などが融解した場合は、その融解液は波状の凹部を流れることとなる。平板の場合と比較して耐火部材１８が波状の場合には、融解液が耐火部材１８から落下するまでの経路を長くとることができる。言い換えると、耐火部材１８から落下するまでに時間が掛かり、その間に融解液の温度が低下し、凝固するための時間を稼ぐことができる。また、パネル１７の裏面に直接貼り付ける耐火シートでも良い。
【００８３】
（８）本実施形態では、フレーム部材１９ａ，１９ｂに円柱状にくり抜いた孔の入口を直方体状にくり抜いた繋止孔２０ａを設け、その孔に対して円柱状の部材の一部を突出させた形状の繋止部材２０ｂを挿入することで、フレーム部材１９ａ，１９ｂ同士を繋止した。しかしながら、繋止孔２０ａ及び繋止部材２０ｂの形状は、これに限らない。すなわち、図１４に示すように、フレーム部材１９ａ，１９ｂに対して直方体状の孔を設け、その穴の入口を円柱状にくり抜くことで繋止孔２０ａを設けることもできる。この場合は、繋止部材２０ｂは直方体となり、ビス止めを行う際には、入口にあけた円柱状の孔にインサートナット２０ｃを圧入する。
【００８４】
［２．第２実施形態］
［２−１．構成］
太陽光電池モジュールの第２実施形態について説明する。第２の実施形態は、第１実施形態における太陽光電池モジュール１において、カートリッジ部１４のフレーム１９に水切り部２６を設けたものである。図１５は、本実施形態に係る太陽光電池モジュール１の構成を示す平面図である。なお、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００８５】
図１５に示すように、カートリッジ部１４の軒側に配置されるフレーム１９に水切り部２６を設ける。この水切り部２６は、受光面側のフレーム１９の表面に傾斜２７を付けたものである。傾斜２７は、フレーム１９表面の一部が、凸部となるように設けられる。
【００８６】
［２−２．作用効果］
雨水が棟方向から軒方向に流れる場合には、図１６に示すように、この水切り部２６により雨水の流れを変更することができる。そのため、この水切り部２６を設けたフレーム１９の下段に、桟木４の延び方向に沿って並設されたモジュール１とモジュール１の繋ぎ目が来るように、水切り部２６を設ける位置の調整をする。
【００８７】
この水切り部２６を設けることにより、棟方向から軒方向に流れる雨水の流れを制御し、桟木４の延び方向に沿って並設されたモジュール１とモジュール１の繋ぎ目に侵入する雨水の量を低減することができる。
【００８８】
［３．他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００８９】
例えば、各実施形態では、ベース部１５をフック１２を含めて一体形成したが、フック１２をベース部１５に対して着脱可能な構成とすることもできる。すなわち、従来の瓦５の引っ掛け部１３の形状や係止する向きが瓦５により異なる場合がある。その場合に、フック１２を含めて一体形成すると、それぞれの瓦の形状に合わせたベース部１５を一体形成する必要がある。そのため、顧客からの注文に迅速に対応するためには、複数種類のベース部１５を保管しておく必要あり、保管スペースや在庫管理に負担がかかることが考えられる。一方、フック１２を着脱可能な構成とすることで、用意するベース部１５は、１種類で済む。そして、形状の異なるフック１２を複数種類用意することで、複数種の瓦５の形状に対応することが可能となる。フック１２は、ベース部１５と比較して、小さいものであるため、保管スペースの点でも有利となる。
【００９０】
また、各実施形態では、ベース部１５及びフレーム部材１９ａ〜１９ｄを一体成型した樹脂としたが、カーボンなどの他の素材を選択することも可能である。近年、アルミニウムより軽い素材としてカーボンが注目されている。このカーボンを使用しても、本実施形態の効果と同様の効果を奏することが可能となる。
【００９１】
また、各実施形態において、カートリッジ部１４またはベース部１５に脱着可能に固定される雪止め部材を設置することができる。設置方法としては、雪止め部材にカートリッジ部１４を構成するフレーム１９と嵌合する嵌合部を設け、その嵌合部を利用してフレーム１９に固定する方法や、ベース部１５に固定用の穴を設け、その穴とビスやネジを利用して固定する方法がある。雪止め部材を設置することで、落雪による人的災害や、雨樋の破損、隣接地への落雪などを抑制することができる。
【００９２】
また、ベース部１５に設けた孔２２にインサートナット圧入してカートリッジ部１４をベース部１５に対してビスにより固定する場合には、インサートナットをベース部の裏面から圧入しても良い。すなわち、図１７に示すように、ベース部１５の表面側の孔の径が、背面側の孔の径より小さい孔２２を設けておき、インサートナット２８をベース部の裏面から圧入する。これにより、引っ張り強度が向上する。また、短期間の引っ張り強度の向上だけでなく、劣化しにくい構成のため長期間高いレベルで引っ張り強度を高く保つことができる。
【符号の説明】
【００９３】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…モジュール
１ａ…棟側辺
１ｂ…軒側辺
１ｃ…左辺
１ｄ…右辺
１ｅ…梁
２…野地板
３…ルーフィングシート
４…桟木
５…瓦
６ａ…突起部
６ｂ…垂れ
７…挿通穴
８…固定用部材
９ａ，９ｂ，９ｃ…雨水処理部
９１ａ，９１ｂ，９１ｃ…排出口
１０ａ〜１０ｅ…雨水排水部
１１…嵌合部
１１ａ…凹部
１２…フック
１３…引っ掛け部
１４…カートリッジ部
１５…ベース部
１６…太陽電池セル
１７…パネル
１８…耐火部材
１９…フレーム
１９ａ〜１９ｄ…フレーム部材
２０ａ…繋止孔
２０ａ…ビス
２０ｂ…繋止部材
２０ｃ…インサートナット
２０ｄ…ビス
２１ａ…溝
２１ｂ…溝
２２…孔
２５ａ…溝
２５ｂ…突起
２６…水切り部
２７…傾斜
２８…インサートナット
Ａ…雨水の流れ
Ｂ…雨水の流れ
Ｘ、Ｙ、Ｚ…空隙
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0006444706.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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