(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根瓦の表面に設けられた凹部に太陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦であって、上記太陽電池の裏面に出力端子ボックスが設けられており、上記太陽電池及び出力端子ボックスは、屋根瓦の表面に設けられた太陽電池の裏面に出力端子ボックスが貼付された形状の凹部内に嵌め込まれており、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重なる、該太陽電池付屋根瓦の凹部上辺縁部の一部に、出力ケーブルを外部に誘導する誘導溝が設けられていることを特徴とする太陽電池付屋根瓦。
【請求項２】
該太陽電池付屋根瓦の凹部の周縁部の高さが、上記太陽電池の表面と略面一になる如くなされていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池付屋根瓦。
【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】
住宅の屋根等に太陽電池を設置し、太陽エネルギーを利用し、太陽光発電を行い主力の火力発電で惹起される排気有害ガスや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、太陽電池の＋極及び−極の両端子から引き出された出力端子を瓦本体の前垂れ部付近の裏面に瓦本体を貫通して引き出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、太陽電池の＋極及び−極の両端子から引き出された出力端子を瓦本体の前垂れ部付近の裏面に瓦本体を貫通して各々直接引き出しているものであるので、多数枚の太陽電池の＋極及び−極の両端子の各々から引き出されたケーブルを一々、瓦本体の裏面の作業性の極めて悪い場所で、前後左右に結線し外部に誘導しなければならないという葺設作業性が極めて悪いという問題点を有する。
更には、上記ケーブル引出しのための貫通孔より雨水が浸み出す等防水上の問題点をも有する。
【０００４】
【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、太陽電池の＋極及び−極の両端子の各々から引き出されるケーブルの接続及び外部への誘導が極めて容易に行うことができ、且つ、雨水の侵入に対する出力端子及び配線類の防水が確実に確保される太陽電池付屋根瓦を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、屋根瓦の表面に設けられた凹部に太陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦であって、上記太陽電池の裏面に出力端子ボックスが設けられており、上記太陽電池及び出力端子ボックスは、屋根瓦の表面に設けられた太陽電池の裏面に出力端子ボックスが貼付された形状の凹部内に嵌め込まれており、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重なる、該太陽電池付屋根瓦の凹部上辺縁部の一部に、出力ケーブルを外部に誘導する誘導溝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。
【０００６】
請求項２記載の発明は、該太陽電池付屋根瓦の凹部の周縁部の高さが、上記太陽電池の表面と略面一になる如くなされていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池付屋根瓦をその要旨とする。
【０００７】
本発明で用いられる太陽電池は、特に限定されるものではないが、例えば、シリコン系半導体、化合物系半導体等の材料からなり、単結晶系や多結晶系の結晶系半導体やアモルファス系半導体が挙げられる。
これらの太陽電池の内、特に、結晶系シリコン太陽電池は、高い信頼性、エネルギー変換効率等によって、太陽電池付屋根瓦の如く屋外用途において好適に用いられる。
又、アモルファス系シリコン太陽電池は、現状では上記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、低コスト薄膜系太陽電池として期待されるものである。
【０００８】
上記太陽電池は、結晶系半導体、化合物系半導体やこれらの半導体とアモルファス系半導体の積層構造のセルからなる多数の素子を１枚の基板に集積したモジュールが用いられてもよいが、大面積の１枚のアモルファス系シリコン太陽電池素子からなるモジュールが用いられてもよい。
又、これらの太陽電池は、その表面に、例えば、普通ガラス、ポリカーボネート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】
上記太陽電池がその表面に配設される屋根瓦は、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からなるもの等が挙げられる。
又、屋根瓦の形状は、その表面に太陽電池及び出力端子ボックスを嵌め込んで配設する凹部を形成し得る厚さを有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、平瓦、水勾配方向に平行に形成された複数本の帯状リブを有する瓦等が挙げられる。
【００１０】
上記出力端子ボックスの構造は、上記太陽電池の＋極及び−極の両端子から引き出された出力ケーブルを、＋及び−の２芯を１本とした出力ケーブルに変換して引き出すことができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、ステンレス鋼板等の金属板を水密な箱状に成形し、或いはアクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）樹脂等の合成樹脂製のボックスを成形した箱体内に、太陽電池の＋極及び−極の両端子から引き出された出力ケーブル及び上記＋及び−の出力ケーブルの２芯を１本とした出力ケーブルが挿入される。これらの挿入口は、弾性体等のパッキンやシーラントを用いて内部に充填したシリコーン油等の絶縁油が漏出しないようにシールされる。
上記出力端子ボックスの厚さは、可及的薄いものであることが好ましく、例えば、８〜１５ｍｍ程度に仕上げられる。
【００１１】
又、上記出力端子ボックスは、上記太陽電池の裏面、即ち、受光面の反対側に貼付される、上記出力端子ボックスが貼付される太陽電池の裏面の位置は特に限定されるものではないが、屋根瓦の水上側に近かい位置ほど太陽電池の＋極及び−極の両端子から引き出されるケーブルの長さを短くすることができるので好ましい。
【００１２】
上記＋及び−の２芯を１本とした出力ケーブルは、ケーブルとして１本にまとまっているものであれば特に細部の構造について限定されるものではないが、例えば、絶縁体で隔離された同軸ケーブル、２本の絶縁体で被覆されたケーブルを長手方向に平行して接続した断面８字状ケーブル、２本の絶縁体で被覆されたケーブルを縄状に捩ったケーブル等が挙げられる。
【００１３】
上記太陽電池は、屋根瓦の表面に配設されてなるものであるが、これらの太陽電池の配設手段は、特に限定されるものではなく、例えば、屋根瓦の表面と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ってもよく、太陽電池の表面が一部屋根瓦の表面より突出しているものであってもよい。いずれの場合も、屋根瓦の表面に穿設された凹部に太陽電池を嵌め込み、必要に応じて、該太陽電池を防水パッキン、弾性接着剤、難燃性接着剤及びコーキング材等の耐水性緩衝材よって接着する方法や太陽電池周縁部表面を押圧するフック機構で係止する方法が採られてもよい。
【００１４】
上記防水パッキンとしては、例えば、ウレタンゴム系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、クロロプレンゴム系の各種防水パッキンが挙げられる。上記弾性接着剤としては、例えば、シリコーン系、エポキシ系等の弾性接着剤が挙げられる。又、難燃性接着剤としては、例えば、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤等の有機系難燃剤を含有せしめた難燃性接着剤、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン等の無機系難燃剤を含有せしめた難燃性接着剤等が挙げられる。就中、上記難燃性接着剤はこれらを基材なしで層状に形成し、セパレーターを用いて巻回した難燃性両面粘着テープもしくは難燃性を阻害しない基材の両面に上記難燃性接着剤を層状に形成した難燃性両面粘着テープが好適に用いられる。
又、コーキング材としては、例えば、ウレタン系コーキング材、シリコーン系コーキング材が挙げられる。
【００１５】
上記耐水性緩衝材を用いて屋根瓦の表面の凹部に太陽電池を配設する手段は、特に限定されるものではないが、上記耐水性緩衝材として、一定形状の防水パッキンや難燃性両面粘着テープ等を用いる場合、例えば、屋根瓦の表面の凹部に太陽電池の各側縁と上記凹部の側縁の間に適当間隔の空隙部を設け、該太陽電池の裏面の各側縁に沿ってのみ切れ間なく連続して、帯状に上記防水パッキンもしくは難燃性両面粘着テープを介して接着固定される。
【００１６】
上記凹部の周縁部の高さが、上記太陽電池の表面と略面一になる如く設定されることが好ましい。
このように太陽電池付屋根瓦の凹部の周縁部の高さと太陽電池の表面とが略面一になる如くなされた場合には、凹部内に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、太陽電池の表面を清浄に保つことができる。
【００１７】
上記屋根瓦の表面の凹部の大きさは、上記太陽電池の発電量が、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。
【００１８】
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。
【００１９】
上記のように表面に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。
【００２０】
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に示されるように、屋根瓦１の右辺周縁部１４が、左辺周縁部１６の厚さ分だけ下方に位置するように屈曲されて受け部１４を形成しており、該受け部１４に屋根瓦１の左辺周縁部１６が重なって被蓋部１６を形成して左右に連結されている。
上記被蓋部１６は、葺設された際に、薄膜系太陽電池２の表面より好ましくは１〜５ｍｍ高くなるように構成されており、台形状の突出部を形成する。
【００２１】
又、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って葺設されるものであるが、該太陽電池付屋根瓦が重なる部分において、該瓦の太陽電池付屋根瓦の凹部上辺縁部１３の一部を、図１に示すように切欠き、出力ケーブル４を外部に誘導する誘導溝１５が設けられている。上記誘導溝１５は、出力端子ボックスに結線された＋及び−の２芯を１本とした出力ケーブルをより確実に上記屋根瓦外に誘導するためのものであり、太陽電池付屋根瓦の葺設時その他において、比較的鋭利な縁部を有する屋根瓦の意図しない接触による出力ケーブル４の損傷から保護される。
【００２２】
このようにして各太陽電池付屋根瓦から誘導される出力ケーブルは、水下側の太陽電池付屋根瓦の水上側端部上方の水上側の太陽電池付屋根瓦の裏面で接続され、上記水下側の太陽電池付屋根瓦の水上側端部に沿って左右方向に誘導され、所定位置にある蓄電設備に誘導される。
【００２３】
本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上のように、個々の太陽電池付屋根瓦太陽電池の＋極及び−極の両端子から引き出された出力ケーブルを、＋及び−の２芯を１本とした出力ケーブルに変換して引き出す機能を有する出力端子ボックスを各々の太陽電池の裏面（受光面の反対面）に貼付して一体化し、屋根瓦の各々の形状に穿設された凹部に嵌め込まれて配設されているので、太陽電池付屋根瓦を葺設する際に、軒先から棟方向に左右に揃えて太陽電池付屋根瓦を葺設し、葺設された太陽電池付屋根瓦の水上側端部上方で、出力ケーブルの接続及び誘導を行い、次いで、一段棟側の太陽電池付屋根瓦を左右に揃えて葺設する工程を繰り返して行えば、出力ケーブルの接続及び誘導は極めて容易に行うことができ、太陽電池付屋根瓦を迅速且つ確実に葺設することができる。
【００２４】
更に、上記太陽電池付屋根瓦の葺設に際し、予め太陽電池の華奢な＋極及び−極の両端子から引き出された出力ケーブルは、＋及び−の２芯を１本とした出力ケーブルに変換されて出力端子ボックスから引き出されているので、上記太陽電池の華奢な＋極及び−極の両端子から引き出された出力ケーブルは、出力端子ボックスにおいて遮断されているので、これらの部品の損傷の心配することなく出力ケーブルの接続及び誘導工事を遂行することが可能となり、葺設工数を著しく低減することができ、発電コストを低減できる。
【００２５】
更に、本発明の太陽電池付屋根瓦は、上記屋根瓦の凹部上縁部に出力ケーブルの誘導溝が設けられ、出力ケーブルの接続及び誘導工事をより効率的に遂行することが可能となり、更に、重なり合う太陽電池付屋根瓦間で出力ケーブルが損傷するおそれが殆どなくなるので、より安全な発電電力の送電が可能となる。
【００２６】
【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。
【００２７】
図１は、本発明の太陽電池付屋根瓦の一例を、表面に太陽電池が配設される凹部が設けられた屋根瓦と、上記凹部に嵌め込まれて配設される太陽電池を上下に移動して示す斜視図であり、図２は、図１の屋根瓦に太陽電池が配設された太陽電池付屋根瓦の完成品を示す斜視図である。
又、図３は、本発明の太陽電池付屋根瓦を葺設した状態の水上側から水下側に至る切断面を示す一部切欠断面図である。
【００２８】
図１において、１は、セメント製屋根瓦であり、該屋根瓦１の表面に太陽電池２及び該太陽電池２の裏面に貼付された出力端子ボックス３を嵌め込んで配設する凹部１１及び１２が穿設されている。又、上記屋根瓦１の上辺縁部１３及び右辺縁部１４には、釘打ち孔台座１３ａ、１４ａ及び貫通孔からなる釘孔１３ｂ、１４ｂが穿設されている。又、１５は後述する出力ケーブル４を上記屋根瓦１の上辺縁部１３から外部へ誘導するための誘導溝である。
【００２９】
上記太陽電池２は、厚さ３ｍｍの未強化ガラス板２１の裏面に結晶性シリコンからなる６０ｍｍ×６０ｍｍサイズの太陽電池素子２２が、３行×５列に被着され、相互に配線されている。更に、上記太陽電池素子２２は、厚さ０．４ｍｍのエチレン−酢酸ビニル共重合体からなる封止材を介してフッ素樹脂系のバックフィルムが積層された積層構成からなる。
【００３０】
又、太陽電池２の個々の太陽電池素子２２は、図示しないが、導電ペースト等を用いて結線され、上記出力端子ボックス３付近に設けられた太陽電池２の＋極及び−極に集電され、最短の出力ケーブルによって出力端子ボックス３に入力されている。
【００３１】
上記出力端子ボックス３において、太陽電池２の＋極及び−極の両端子から引き出された出力ケーブルは、＋及び−の２芯を１本とした出力ケーブル４に変換されて引き出される。上記出力ケーブル４の先端には、更に、相互に結線することを容易にするためプラグやソケット等の結線具が予め取り付けられていてもよい。
【００３２】
図３に示された太陽電池付屋根瓦の葺設工事は、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、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表面に一部重なり、水上側上辺縁部１３を釘５によって屋根下地材６に打ち付けられ、順次水上側に葺設されている。
【００３３】
太陽電池付屋根瓦の流れ勾配に平行な左右の雨仕舞は、図１に示される如く、屋根瓦１の図面右辺縁部１４が、同左辺縁部１６の厚さ分だけ下方に位置するように屈曲されて受け部１４を形成しており、該受け部１４に屋根瓦１の左辺縁部１６が持ち上がるように重なって被蓋部１６を形成し、左右に連結されている。
上記被蓋部１６は、幅２５ｍｍであり、葺設されたとき、屋根瓦１の表面に配設された薄膜系太陽電池２より１．５ｍｍ高くなるように構成されている。
【００３４】
尚、上記受け部１４には、雨水誘導溝が水上側から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。
【００３５】
本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上のように構成されているので、凹部上辺縁部に設けられた誘導溝によって、上記太陽電池からの出力ケーブルを迅速且つ確実に太陽電池付屋根瓦外周縁にまで引き出すことができ、上記太陽電池付屋根瓦の葺設工数を著しく低減し、太陽電池発電コストを大幅に低減させることができる。
【００３６】
本発明の太陽電池付屋根瓦の凹部の周縁部の高さと太陽電池の表面とが略面一になる如くなされた太陽電池付屋根瓦は、その境界に段差なく配設することができるので、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、太陽電池の表面を清浄に保つことができる。
【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、表面に太陽電池が配設される凹部が設けられた屋根瓦と、上記凹部に嵌め込まれて配設される太陽電池を上下に移動して示す斜視図である。
【図２】図１の屋根瓦に太陽電池が配設された太陽電池付屋根瓦の完成品を示す斜視図である。
【図３】図１の太陽電池付屋根瓦を葺設した状態の水上側から水下側に至る切断面を示す断面図である。
【符号の説明】
１：屋根瓦
１１：太陽電池嵌込み凹部
１２：出力端子ボックス嵌込み凹部
１３：上辺縁部
１４：右辺縁部（受け部）
１３ａ、１４ａ：釘打ち孔台座
１３ｂ、１４ｂ：貫通孔
１５：出力ケーブル誘導溝
１６：左辺縁部（被蓋部）
２：太陽電池
２１：未強化ガラス板
２２：太陽電池素子
３：出力端子ボックス
４：出力ケーブル
５：釘
６：屋根下地材
【図１】
0003588541.tif 000002
【図２】
0003588541.tif 000003
【図３】
0003588541.tif 000004