(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル形状の太陽電池と、この太陽電池を収容するための電池収容凹部を上面に形成してなる屋根材本体と、を備えた屋根材において、
上記電池収容凹部の底面には、上記太陽電池を支持するための支持部と、上記電池収容凹部の水下側の縁部に沿って直線的に延びる部位を有し上記支持部より低い窪み部とが形成されており、
上記太陽電池の下面には、その水下側の縁に沿って直線的に延びる配線突出部が形成され、
上記直線的に延びる部位が、上記屋根材本体の水下側の縁部またはその近傍に形成された排水路に連なるとともに、上記配線突出部を収容することを特徴とする太陽電池付き屋根材。
【請求項２】
上記排水路が、上記屋根材本体の水下側の縁部の上面に形成された排水溝からなることを特徴とする請求項１記載の屋根材。
【請求項３】
請求項１または請求項２記載の屋根材を用い、当該屋根材の水下側または水上側の屋根材の列において、隣接する左右の屋根材の境に当該屋根材の排水路を配置したことを特徴とする屋根葺き構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は太陽電池付き屋根材と、この屋根材を用いた屋根葺き構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家屋用の太陽電池発電システムが普及しているが、家屋の屋根の上に設置するものが一般的である。このような太陽電池は家屋の外観を損ねるため、屋根材に太陽電池を一体に組み込む方式の開発が進められてきている。例えば、特開平１０−３１７５９２号公報に示す太陽電池付き屋根材は、屋根材本体に浅い収容凹部を形成し、この収容凹部に太陽電池を収容している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記公報の屋根材では、収容凹部の内周縁と太陽電池の外周縁との間の隙間から雨水が侵入したり、結露が生じるため、太陽電池の下面が常に濡らされた状態となり、使用期間が長くなるにしたがって、太陽電池や屋根材本体を痛める可能性があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、パネル形状の太陽電池と、この太陽電池を収容するための電池収容凹部を上面に形成してなる屋根材本体と、を備えた屋根材において、上記電池収容凹部の底面には、上記太陽電池を支持するための支持部と、上記電池収容凹部の水下側の縁部に沿って直線的に延びる部位を有し上記支持部より低い窪み部とが形成されており、上記太陽電池の下面には、その水下側の縁に沿って直線的に延びる配線突出部が形成され、上記直線的に延びる部位が、上記屋根材本体の水下側の縁部またはその近傍に形成された排水路に連なるとともに、上記配線突出部を収容する。
【０００６】
上記排水路は、一態様として、上記屋根材本体の水下側の縁部の上面に形成された排水溝からなる。
【０００８】
本発明の屋根葺き構造では、上記中央が最も低い集水溝を有する屋根材を用い、当該屋根材の水下側または水上側の屋根材の列において、隣接する左右の屋根材の境に当該屋根材の排水路を配置している。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施形態をなす屋根材について図１〜図７を参照しながら説明する。図３に示すように、屋根材１は、太陽電池２と屋根材本体３とを備えている。
【００１１】
上記太陽電池２は、図２に示すように横長四角のパネル形状をなし、ガラス製の基板２０と、この基板２０の下面に貼り付けられた薄膜の太陽電池層２１と、基板２０の中央に取り付けられた端子ボックス２２と、端子ボックス２２と太陽電池２１の電極とを接続する２本の断面扁平なリード線２３と、端子ボックス２２から引き出された２本のケーブル２４とを有している。ケーブル２４の先端にはコネクタ２５が取り付けられている。上記太陽電池層２１は、基板２０より小さい横長四角形をなし、周知のようにシリコン系半導体，化合物系半導体等の単結晶系，多結晶系，あるいはアモルファス系の材料からなる。上記２本のリード線２３は、端子ボックス２２から水流れ方向（水上側から水下側に向かう方向）に向かって互いに平行をなして短く延び、さらに太陽電池層２１の水下側縁に沿って直線的に延びて、太陽電池層２１の左右の縁近傍に達している。
【００１２】
上記太陽電池２を、さらに図７を参照しながら詳述すると、太陽電池層２１はＥＶＡ層２６（エチレンビニルアセテート層）により被われている。上記リード線２３と太陽電池層２１との間には、絶縁フィルム２７が介在されるとともに上記ＥＶＡ層２６が複層をなして介在されている。さらにリード線２３の下面もＥＶＡ層２６で被われている。そして、ＥＶＡ層２６の下面全域がバックフィルム２８で被われている。このような構成により、上記太陽電池２の下面には上記リード線２３に沿って配線突出部２９が形成される。この配線突出部２９は約１ｍｍ盛り上がっている。なお、端子ボックス２２はバックフィルム２８の下面に取り付けられており、リード線２３はバックフィルム２８に形成された穴を通って端子ボックス２２に接続されている。
【００１３】
一方、屋根材本体３は図１に示すように平面が横長の四角形をなし、図３に示すように塗装したガルバリウム鋼板からなる表面材３０と、この表面材３０の下面に取り付けられた発泡体４０とにより構成されている。この発泡体４０は、例えばアトリロニトリルスチレンを４０倍に発泡させたものである。なお、屋根材本体３としては、アルミニウム，鉄系，銅などの金属材料、セメント等の無機材料、ポリカーボネートや繊維強化プラスチック等の有機材料もしくはこれらの複合体により構成してもよい。
【００１４】
図１，図３に示すように、上記表面材３０は複雑な形状にプレス成形されている。詳述すると、表面材３０（屋根材本体３の上面）には上記太陽電池２を収容するための浅い電池収容凹部３１が形成されている。電池収容凹部３１は上記太陽電池２とほぼ等しい平面形状を有しており、その底面には、水上側から水下側に向かって（すなわち水流れ方向に）直線的に延びる複数例えば６筋の凹溝３２ａが形成されている。また、収容凹部３１の水上側の縁部の底面には、この縁部に沿って凹溝３２ｂが形成されており、水下側の縁部近傍の底面には、この縁部に沿って凹溝３２ｃが形成されている。これら凹溝３２ｂ，３２ｃは、水流れ方向と直交する方向に延びていて上記６筋の凹溝３２ａの水上側端部と水下側端部にそれぞれ連なっている。凹溝３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、同じ深さ（例えば１．５ｍｍ程度の深さ）を有し、その底面が同一平面をなしている。
【００１５】
図１，図４に示すように、上記電池収容凹部３１の底面において水下側の縁部にはこの縁部に沿って延びる集水溝３３が形成されている。この集水溝３３は凹溝３２ｃより水下側に位置するとともに凹溝３２ｃと同じ長さを有しており、水流れ方向と直交する方向に直線的に延びている。この集水溝３３の底面は、左右両端が上記凹溝３２ｃの底面とほぼ同じ高さであり、中央３３ａに向かうにしたがって低くなるように傾斜している。すなわち集水溝３３において、中央３３ａが最も低くなっている。
【００１６】
図１，図５に示すように、上記表面材３０の水下側の縁部の中央には、上記電池収容凹部３１の集水溝３３の中央３３ａに連なる排水溝３５（排水路）が形成されている。この排水溝３５の底面は上記集水溝３３の中央３３ａとほぼ等しいか低くなっている。
【００１７】
上記凹溝３２ａ，３２ｂ，３２ｃおよび集水溝３３により、窪み部３４が構成されている。上記電池収容凹部３１の底面の領域において、上記窪み部３４を除く部位が上記太陽電池２を支持するための支持部となる。詳述すると、中央に幅広の支持部３６が形成され、左右にそれぞれ２つずつ幅の狭い支持部３７が形成されている。これら５つの支持部３６，３７は電池収容凹部３１の全周縁から離れており、互いに水流れ方向と直交する方向に離れている。全ての支持部３６，３７の上面は同一平面上にあり、上記太陽電池２の平坦な下面を安定して支えるようになっている。
【００１８】
図１，図３に示すように、中央の支持部３６の上面には、上記太陽電池２の端子ボックス２２を収容するための深いボックス収容凹部３６ａと、このボックス収容凹部３６ａから水上方向に延びる逃げ溝３６ｂと、ボックス収容凹部３６ａから水下方向に延びる逃げ溝３６ｃが形成されている。
上記表面材３０の水上側の縁部には、防水リブ３８が形成されており、右側の縁部には固定用リブ３９が形成されている。
【００１９】
図６に示すように、太陽電池２は、上記屋根材本体３の電池収容凹部３１に嵌め込まれるようにして収容され、支持部３６，３７により支持される。この収容状態で、太陽電池２の上面は屋根材３の上面とほぼ面一となっている。太陽電池２は、表面材３０にリベット４５で固定された爪４６によって、脱落を防止されている。
【００２０】
上記太陽電池２の端子ボックス２２はボックス収容凹部３６ａに収容され、配線突出部２９は短い直線部が逃げ溝３６ｃに収容され、長い直線部が凹溝３２ｃおよび集水溝３３に収容されている。そのため、端子ボックス２２や配線突出部２９が支持部３６，３７の上面に当たることがなく、太陽電池２ががたついたり撓んだりすることなく支持される。端子ボックス２２から延びるケーブル２４は逃げ溝３６ｂを通っている。
【００２１】
次に、上記太陽電池付き屋根材１を含む屋根葺き構造について、図８、図９を参照して説明する。この屋根葺き構造は、上記太陽電池付き屋根材１を２列用いており、その水上側および水下側は普通の屋根材９を用いている。但し、屋根材１と屋根材９の外形状は等しい。この屋根葺き状態において、屋根材１の支持部３６，３７の上面および凹溝３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、水上側が高くなるように傾斜していることは勿論である。左右に隣接する屋根材１の太陽電池２同士は、コネクタ２５を介して接続されている。
【００２２】
屋根材１は、右側の縁部の連結リブ３９を屋根下地板（図示しない）に釘打ちすることにより固定される。左右に隣接する屋根材１，１同士はその左右縁部が重なる。また、水流れ方向に隣接する屋根材１，１同士あるいは屋根材１，９同士も、水下側の縁部と水上側の縁部が重なっている。なお、通常の屋根葺き構造と同様に、屋根材１，９の中央が水下側および水上側の屋根材の列の左右の屋根材の境Ａに位置している。このように、排水溝３５がこの境Ａと一致した位置にあり、すなわち水流れ方向に同一ライン上にあるので、外観が良い。
【００２３】
上記構成をなす屋根葺き構造において、太陽電池付き屋根材１の太陽電池２と屋根材本体３の電池収容凹部３１の隙間から雨水が侵入することがある。この雨水は、収容凹部３１の窪み部３４に至り、さらに水下方向に向かって流れ、排水溝３５から排出され、水下側の屋根材を伝って流れ落ちる。
【００２４】
詳述すると、太陽電池２と電池収容凹部３１の水上側の縁間から侵入した雨水は、凹溝３２ｂに至り、さらに水流れ方向に沿って延びる凹溝３２ａを流れ落ちて凹部溝３２ｃに達し、さらに集水溝３３に落ちてその中央３３ａに集められ、それから排水溝３５を通って排水される。
【００２５】
太陽電池２と電池収容凹部３１の左右の縁間から侵入した雨水は、左右の縁部の凹溝３２ａに沿って流れ、凹部溝３２ｃ，集水溝３３，排水溝３５を経て排出される。太陽電池２と電池収容凹部３１の水下側の縁間から侵入した雨水は集水溝３３，排水溝３５を経て排水される。また、結露水も上記のいずれかの経路を経て排水される。このようにして、電池収容凹部３１内の乾燥を早め、太陽電池２の下面が常時濡れた状態となるのを防止することができ、長期使用による太陽電池２や屋根材本体３の劣化を防止できる。
【００２６】
また、支持部３６，３７が電池収容凹部３１の全周縁から離れているため、支持部３６，３７と太陽電池２との間に水が介在される可能性を減じ、これによって一層使用寿命を延ばすことができる。
【００２７】
次に、本発明の第２実施形態をなす屋根材について図１０を参照しながら説明する。この屋根材の屋根材本体３Ａは、排水溝３５の代わりに、排水路として収容凹部３１の水下側の側面から屋根材３の水下側の側面に突き抜ける排水孔３５Ａを有している。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同番号を付してその詳細な説明を省略する。この実施形態では、排水孔３５Ａが屋根材の上面に露出しない。この屋根材は、図８，図９と同様に葺かれ、排水穴３５Ａが水上側，水下側の屋根材の列の境Ａに位置する。
【００２８】
次に、本発明の第３実施形態をなす屋根材について図１１，図１２を参照しながら説明する。この屋根材１Ｂの屋根材本体３Ｂは、排水路として排水孔３５Ｂを有している。この排水孔３５Ｂは、集水溝３３の中央（最も低い箇所）から屋根材本体３Ｂの下面に達するように屋根材本体３Ｂを貫通している。屋根材本体３Ｂの水下側の縁部の中央の下面には、上記排水孔３５Ｂに連なる浅い凹部５０が形成されている。その他の点は第１実施形態と同様であるので、同番号を付してその詳細な説明を省略する。この実施形態でも、排水孔３５Ｂが太陽電池２に被われているので、排水孔３５Ｂからの雨水が入り込むことはない。
【００２９】
上記屋根材１Ｂは、図８，図９と同様に葺かれる。水上側と水下側の屋根材の重なり合い部は図１２に示すようになっている。屋根材本体３Ｂの排水孔３５Ｂは水下側の屋根材１Ｂ（または屋根材９）の水上側縁部の上面に位置し、排水孔３５Ｂから排出された水は水下側の屋根材の上面に流れ落ち、屋根下地材６０を濡らさない。なお、上記凹部５０を形成したことにより重なり合い部の屋根材間に隙間が形成されるので、排水を確保できる。
【００３０】
次に、本発明の第４実施形態をなす屋根材について図１３を参照しながら説明する。この屋根材１Ｃの屋根材本体３Ｃの排水孔３５Ｃは、電池収容凹部３１の水下側側面から屋根材本体３Ｃの下面に貫通する。その他の構造は上記第３実施形態と同様であるから説明を省略する。
【００３１】
次に、本発明の第５実施形態をなす屋根材について図１４を参照しながら説明する。この屋根材の屋根材本体３Ｄの排水孔３５Ｄは、第３実施形態と同様に、電池収容凹部３１の水上側縁部の底面から屋根材本体３Ｄの下面に達するように屋根材本体３Ｄを貫通している。第３実施形態と異なるのは、集水溝が形成されず、排水孔３５Ｄが電池収容凹部３１の水下側の縁部に相当する長さを有している点である。その他の構造は第３実施形態と同様である。
【００３２】
本発明は上記実施形態に制約されず、種々の態様が可能である。例えば、屋根材本体の水下側縁部を無くし、この部位を電池収容凹部の窪み部に連なる排水路としてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電池収容凹部に窪み部を形成し、この窪み部を水下側の排水路に連通させたことにより、太陽電池と屋根材本体との間に雨水が侵入したり結露しても、速やかに排水して乾燥状態を保つことができるので、長期使用による太陽電池や屋根材本体の劣化を防止できる。
【００３４】
電池収容凹部における支持部を電池収容凹部の全周縁から離すことにより、太陽電池と支持部との間への水の侵入を確実に防止でき、太陽電池や屋根材本体の劣化をより一層確実に防止できる。
支持部が複数に分かれていることにより、排水をより速やかに行うことができ、また、端子ボックスをボックス収容凹部に収容するので、太陽電池をがたつくことなく収容することができる。
配線突出部を窪み部の水下側の部位に収容することにより、太陽電池をがたつくことなく収容することができる。
凹溝が水流れ方向に延びていることにより、排水をより速やかに行うことができる。
【００３５】
排水路を排水溝により構成することにより、製造が簡単である。
排水路を排水孔により構成することにより、排水孔が太陽電池で被われるので、水の逆流を確実に防止することができる。
集水溝を用いて水を集めてから排水することにより、排水をより迅速に行うことができる。さらに、集水溝の中央を最も低くすることにより、より一層迅速な排水を行うことができる。
【００３６】
排水路を水上側または水下側の屋根材の列において、左右の屋根材の境に位置させることにより、排水路が外部に露出される場合でも外観を向上させることができる。
排水孔からの水を水下側の屋根材の水上側縁部で受けることにより、屋根下地材が濡れるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態をなす屋根材の屋根材本体を示す平面図である。
【図２】同屋根材の太陽電池を示す平面図である。
【図３】図１においてＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図に太陽電池を付加して示す図である。
【図４】図１においてＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】図１においてＶ方向から見た正面図である。
【図６】同屋根材の拡大断面図である。
【図７】同太陽電池の配線突出部の拡大断面図である。
【図８】同屋根材を用いた屋根葺き構造の平面図である。
【図９】同屋根材を用いた屋根葺き構造の正面図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態をなす屋根材本体を示す平面図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態をなす屋根材の屋根材本体を示す平面図である。
【図１２】同第３実施形態の屋根材を用いた屋根葺き構造の断面図であり、屋根材は図１１においてＸＩＩ―ＸＩＩ線に沿う断面で示す。
【図１３】本発明の第４の実施形態をなす屋根材の要部断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態をなす屋根材を示す平面図である。
【符号の説明】
１  屋根材
２  太陽電池
２２  端子ボックス
２９  配線突出部
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ  屋根材本体
３１  電池収容凹部
３２ａ  凹溝
３３  集水溝
３３ａ  集水溝の中央（最も低い箇所）
３４  窪み部
３５  排水溝（排水路）
３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ  排水孔（排水路）
３６，３７  支持部
３６ａ  ボックス収容凹部
【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】
0003626417.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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