(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根瓦基材の表面に穿設された凹窪に薄膜系太陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦において、少なくとも流れ方向の上記凹窪周縁部の表面と、該凹窪に配設されている薄膜系太陽電池の表面が略面一になされており、且つ、流れ勾配に平行な方向の左右いずれか一方の側端部付近に流れ方向に沿って、上記薄膜系太陽電池の表面より１〜５ｍｍの高さを有する突出部が設けられていることを特徴とする太陽電池付屋根瓦。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池付屋根瓦に関する。
【０００２】
【従来の技術】
やがて招来するであろう化石燃料の枯渇、酸性雨問題及び炭酸ガスによる温室効果等の地球環境問題と相俟って、代替エネルギーの一つとして、住宅の屋根を発電スペースとする太陽電池付屋根が開発されている。
従来、このような太陽電池付屋根瓦として、例えば、実開平４−２８５２４号公報には、平板状の瓦本体の表面に浅い陥凹部を設け、該陥凹部に太陽電池を平板状の瓦本体の表面より突出させて接着剤で固定してなる太陽電池付瓦が開示されている。
【０００３】
しかし、実開平４−２８５２４号公報に開示された太陽電池付瓦は、平板状の瓦本体の表面に、これより突出して太陽電池が設けられているため、太陽電池の突出部に塵埃が付着し易く、又、多数の太陽電池が瓦本体の表面に突出して見えるので、住宅の屋根の意匠上、どうしても見栄えのしないものになってしまうという問題点を有する。
【０００４】
又、特開平８−１４４４４０号公報には、セメント瓦基板上の段差部に、太陽電池がフレーム体に支持されて接着固定または金具固定された太陽電池付瓦が開示されている。
しかし、特開平８−１４４４４０号公報に開示された太陽電池付瓦は、瓦基板の大部分が重ね合わさって葺設され、屋根裏に隠れてしまうので、葺設された屋根の表面は太陽電池で殆ど占拠された状態となり、葺設工事に際しても屋根の表面に歩行用の特別の通路を確保する必要が生ずるなど、葺設工事が厄介なものとなる等の問題点を有する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事実に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、太陽電池に塵埃等が付着して汚染されることが少なく、葺設工事の作業性がよく、又、上からの荷重による破損の危険性が少なく、且つ、屋根の意匠性に優れた太陽電池付屋根瓦を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、屋根瓦基材の表面に穿設された凹窪に薄膜系太陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦において、上記凹窪周縁部の表面と、該凹窪に配設されている薄膜系太陽電池の表面が略面一になされており、且つ、流れ勾配に平行な方向の左右いずれか一方の側端部付近に流れ方向に沿って、上記薄膜系太陽電池の表面より１〜５ｍｍの高さを有する突出部が設けられていることを特徴とする太陽電池付屋根瓦をその要旨とする。
【０００８】
本発明で用いられる薄膜系太陽電池は、大面積化が容易であり、限られた面積において太陽光線の照射面積を最大にし得るアモルファス系シリコン半導体からなる薄膜系太陽電池に限定される。
アモルファス系シリコン太陽電池は、現状では結晶系シリコン太陽電池に比してエネルギー変換効率が若干低いものの、上記理由の他、低コスト、高効率太陽電池として期待されるものである。
又、これらの薄膜系太陽電池は、その表面に、例えば、普通又は強化ガラス、アクリル樹脂板の如き透明性の高い表面保護材が積層されていてもよい。
【０００９】
上記薄膜系太陽電池がその表面に配設される屋根瓦基材は、特に限定されるものではないが、例えば、セメント等の無機材料、アルミニウムや鋼鉄等の金属材料、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を複合した基材からなるもの等が挙げられる。
【００１０】
上記薄膜系太陽電池は、屋根瓦基材の表面に配設されてなるものであるが、これらの薄膜系太陽電池の配設手段は、屋根瓦基材の表面と薄膜系太陽電池の表面が面一になるように配設されるものであれば特に限定されるものではなく、例えば、屋根瓦基材の表面に穿設された凹窪に薄膜系太陽電池を嵌め込み、該薄膜系太陽電池を接着剤によって接着する方法や薄膜系太陽電池周縁部表面を押圧し、上記凹窪の内周壁にフック機構で係止される押枠を用いる方法等が挙げられる。
【００１１】
上記凹窪の深さは、太陽電池付屋根瓦の凹窪の周縁部の高さが、上記薄膜系太陽電池の表面と略面一になる如く設定される。
このように太陽電池付屋根瓦の凹窪の周縁部の高さと薄膜系太陽電池の表面とが略面一になる如くなされているので、凹窪内に薄膜系太陽電池をその境界に段差なく配設することができ、上記の如く葺設された太陽電池付屋根瓦は、特に、高い突起物がないので、風雨による塵埃の堆積がなく、風雨のシャワーや雨水の円滑な流れにより常に洗浄されるものであるので、常に、薄膜系太陽電池の表面を清浄に保つことができる。
【００１２】
上記屋根瓦基材の表面の凹窪の大きさは、上記薄膜系太陽電池の発電量が、薄膜系太陽電池の表面積に比例するものであるので、屋根面積当たりの発電量を大きくするという観点から許容面積一杯に設けられることが好ましい。
【００１３】
又、太陽電池付屋根瓦の流れ勾配に平行な方向の左右いずれか一方の側端部付近に、上記薄膜系太陽電池の表面より高い突出部が設けられる。
上記突出部の幅や高さ等は、側辺が一部重なって葺設された隣合う太陽電池付屋根瓦の間から雨水の侵入を防止するものであれば、特に限定されるものではないが、上記の如く葺設されれば、概ね人がその上を歩行し得る程度のスペースが確保される。
【００１４】
又、上記突出部と上記凹窪の間には上記薄膜系太陽電池の表面と略面一になる凹窪の周縁部が存在する上、上記突出部が太陽電池付屋根瓦の流れ勾配に沿って設けられているので、風雨による塵埃の堆積がなく、円滑な雨水の流れにより常に洗浄されるものである。
尚、上記薄膜系太陽電池と凹窪の周縁部の間に若干の段差があっても上記突出部と同様な理由で、円滑な雨水の流れによって常に洗浄されるので塵埃の堆積が殆どないものである。
【００１５】
請求項１記載の発明において、上記突出部が、薄膜系太陽電池の表面の高さより１〜５ｍｍ高く設けられるが、上記突出部が薄膜系太陽電池の表面より１ｍｍ未満の高さで設けられた場合、降雨時の雨水の吹込みを防止することが難しく、又、５ｍｍを超えると、薄膜系太陽電池の表面に照射される太陽電池の照射強度が僅かながら低下されるばかりでなく、住宅全体としてのデザインを著しく制約するものであるので、上記範囲に限定される。
更に、上記突出部は、屋根工事の施工時や点検時、足場として用いられるが、仮に一部足が上記太陽電池面にかかっても、体重の大部分は上記突出部が負担しているので、太陽電池に損傷を与えるおそれは殆どない。
【００１６】
上記の如く表面に薄膜系太陽電池が配設されてなる太陽電池付屋根瓦は、軒先より棟部に向かって、水上側の太陽電池付屋根瓦が水下側の太陽電池付屋根瓦の上縁に一部重なり、水上側周縁及び一側辺周縁付近を野地板等の屋根下地材に釘打ちして順次葺設される。
上記釘打ち部は、釘打ち台座及び貫通孔からなる釘孔からなり、屋根瓦のサイズにもよるが、例えば、１００〜３００ｍｍ間隔で複数個が設けられており、該釘孔に釘打ちして、釘頭と野地板等の屋根下地材の間に上記太陽電池付屋根瓦は強固に固定される。
【００１７】
又、太陽電池付屋根瓦の流れ勾配に平行な左右の雨仕舞は、屋根瓦基材の表面に薄膜系太陽電池を配設するのに支障のない構造であれば特に限定されるものではないが、例えば、図１及び図４に示される如く、屋根瓦基材１１の図面右端の周縁部が、同左端の周縁部の厚さ分だけ下方に位置するように屈曲されて受け部１１ｄを形成しており、該受け部１１ｄに屋根瓦基材１１の図面左端の周縁部が重なって被蓋部１１ｅを形成して左右に連結されている。
上記被蓋部１１ｅは、葺設された際に、薄膜系太陽電池の表面より１〜５ｍｍ高くなるように構成されており、突出部を形成する。
【００１８】
本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上のように、少なくとも流れ方向の凹窪周縁部の表面と、該凹窪内に配設されている薄膜系太陽電池の表面が略面一になされているので、風雨による塵埃の堆積がなく、雨水のシャワーや雨水の円滑な流れによって表面が洗浄されるので、常に薄膜系太陽電池の表面が清浄に保たれているので太陽光線の受光効率を高水準に保持できる。
【００１９】
又、流れ勾配に平行する方向の左右いずれか一方の側端部付近に流れ方向に沿って、上記薄膜系太陽電池の表面より高い、好ましくは１〜５ｍｍ高い突出部が設けられているので、屋根工事の足場として利用された際に、仮に足の一部が薄膜系太陽電池の表面にかかっても、その荷重の大部分は上記突出部が負担するので、薄膜系太陽電池に損傷を与える危険性が極めて少ないものである。
【００２０】
更に、上記の如く表面の段差が１〜５ｍｍと極めて僅かであるので、住宅建築の屋根の意匠を存分に揮うことができ、見栄えのよい外観とすることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面を参照しながら説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】
図１は、本発明の太陽電池付屋根瓦の一例を示す平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
又、図３は、図１及び図２に示された太陽電池付屋根瓦を屋根下地材上に葺設した状態を、流れ勾配に沿って切断した断面で示す説明図、図４は、屋根棟部に平行して切断した断面で示す説明図である。
【００２３】
図１〜図４において、１は、太陽電池付屋根瓦であり、セメント製屋根瓦基材１１と該屋根瓦基材１１の表面に穿設された浅い凹窪１１ａ内に嵌め込まれ、屋根瓦基材の表面と面一になるように配設された薄膜系太陽電池１２とからなる。
【００２４】
屋根瓦基材１１の棟部（水上側）周縁付近には、釘打ち孔台座１１ｂ及び貫通孔からなる釘孔１１ｃが穿設されている。
又、薄膜系太陽電池１２は、アモルファスシリコンからなる４００ｍｍ×３００ｍｍサイズの太陽電池素子１２ａの表面に厚さ３ｍｍの強化ガラス板からなる表面保護材１２ｂが被着されているものが用いられた。
【００２５】
図１及び図２に示された太陽電池付屋根瓦１の葺設工事は、通常の屋根工事と同様、軒先より棟部に向かって葺設されるが、図３に示される如く、水上側の太陽電池付屋根瓦１が、水下側の太陽電池付屋根瓦１の表面に一部重なり、水上側上縁部を押圧するように、釘２によって太陽電池付屋根瓦１が屋根下地材３に打ち付けられ、順次水上側に葺設されている。
【００２６】
太陽電池付屋根瓦１の流れ勾配に平行な左右の雨仕舞は、図１及び図４に示される如く、屋根瓦基材１１の図面右端の周縁部が、同左端の周縁部の厚さ分だけ下方に位置するように屈曲されて受け部１１ｄを形成しており、該受け部１１ｄに屋根瓦基材１１の図面左端の周縁部が重なって被蓋部１１ｅを形成して左右に連結されている。
上記被蓋部１１ｅは、幅２５ｍｍであり、葺設されたとき、屋根瓦基材１１の表面に配設された薄膜系太陽電池１２より１．５ｍｍ高くなるように構成されて、突出部を形成している。
１１ｇ及び１１ｈは、上記受け部１１ｄに穿設された釘打ち孔台座及び貫通孔からなる釘孔である。
【００２７】
尚、上記受け部１１ｄには、雨水誘導溝１１ｆが水上側から２本彫設され、中央部付近で１本に合流されて、順次水下側の太陽電池付屋根瓦１へとその表面を流下するようになされている。
【００２８】
【発明の効果】
本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上の如く構成されているので、風雨による塵埃の堆積がなく、常に薄膜系太陽電池の表面が清浄に保たれ、高変換効率で発電できる。
又、屋根工事の施工時や点検時、突出部が足場として用いられるが、仮に一部足が上記薄膜系太陽電池面にかかっても、体重の大部分は上記突出部が負担しているので、太陽電池に損傷を与えるおそれは殆どない。
更に、本発明の太陽電池付屋根瓦は、表面の流れ勾配に平行する方向の段差が１〜５ｍｍと極めて僅かであるので、住宅建築の屋根の意匠を存分に揮うことができ、見栄えのよい外観とすることができる。
【００２９】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の太陽電池付屋根瓦の一例を示す平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。
【図３】図１及び図２に示された太陽電池付屋根瓦を屋根下地材上に葺設した状態の一例を、屋根棟部から軒先に向けて切断した断面で示す説明図である。
【図４】図１及び図２に示された太陽電池付屋根瓦を屋根下地材上に葺設した状態の一例を、屋根棟部に平行して切断した断面で示す説明図である。
【図５】図１〜図４に示された太陽電池付屋根瓦を屋根下地材上に葺設した状態を示す一部切欠斜視図である。
【符号の説明】
１：太陽電池付屋根瓦
１１：屋根瓦基材
１１ａ：凹窪
１１ｂ、ｇ：台座
１１ｃ、ｈ：釘孔
１１ｄ：受け部
１１ｅ：被蓋部（突起部）
１１ｆ：雨水誘導溝
１２：太陽電池モジュール
１２ａ：太陽電池素子
１２ｂ：表面保護材
１２ｃ：接続コード
２、２１：釘
３：屋根下地材
【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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