(57)【要約】【課題】  スレート波板の谷部に溜まった結露水の水滴や埃などにより、太陽電池の構成材料に電気的障害が起こらないようにすることができる太陽電池を備える屋根構造を提供する。【解決手段】  山部１１Ａと谷部１１Ｂとが交互に形成されたスレート波板１１の上方に太陽電池パネル２１が屋根材１２を介して配設されており、屋根材１２を支持する支持部材１３がスレート波板１１に設けられている。支持部材１３は、屋根材１２が載置される天頂部１３Ａと、天頂部１３Ａから下方に向けて延在し、スレート波板１１の山部１１Ａを挟んで配置された一対の側壁部１３Ｂとを備えている。一対の側壁部１３Ｂにおけるスレート波板１１との接触部位間の距離は、隣接する谷部１１Ａ同士の間の距離よりも短くされている。太陽電池パネル２１における配線材２２が、一対の側壁部１１Ｂの間に配線されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
山部と谷部とが交互に形成されたスレート波板が設けられ、前記スレート波板の上方に太陽電池パネルが屋根材を介して配設されている太陽電池を備える屋根構造であって、
前記屋根材を支持する支持部材が前記スレート波板に設けられており、
前記支持部材は、前記屋根材が載置される天頂部と、前記天頂部から下方に向けて延在し、前記スレート波板の山部を挟んで配置された一対の側壁部とを備え、
前記支持部材における前記スレート波板との接触部位間の距離は、前記スレート波板における隣接する谷部同士の間の距離よりも短くされており、
前記太陽電池パネルにおける配線材が、前記支持部材における前記一対の側壁部の間に配線されていることを特徴とする太陽電池を備える屋根構造。
【請求項２】
前記屋根材および前記支持部材が、繊維強化プラスチック製である請求項１に記載の太陽電池を備える屋根構造。
【請求項３】
前記支持部材の外側であり、前記スレート波板と前記屋根材との間に無機繊維系断熱材が充填されている請求項１または請求項２に記載の太陽電池を備える屋根構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池を備える屋根構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建屋における屋根構造として、従来、スレート波板を用いるものが知られている。スレート波板は、耐火性、耐水性、耐久性に優れており、屋根材として広く利用されている。また、スレート波板を用いた屋根材に改修が必要となった場合には、スレート波板を剥がすことなく、スレート波板の上に帯状鋼板を折り曲げて成形したタイトフレームを取り付け、タイトフレームの上に鋼板屋根材を葺く方法が用いられている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、この種のスレート波板を用いた屋根に改修を施す際、近年では、省エネルギーを目的として、帯状鋼板の上に太陽電池パネルを取り付ける要望が増加している。屋根構造に太陽電池パネルを取り付けるにあたり、太陽電池パネルからは配線材が突出していることから、この配線材を収納することが求められる。配線材の収納態様として、従来、屋根構造における溝部分に配線材を屋根への太陽電池の取付構造が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
さらに、波板からなる下地材の上に太陽電池を設けた太陽電池付き屋根ユニットも開示されている（たとえば特許文献３参照）。この太陽電池付き屋根ユニットでは、波板の山部で太陽電池が設けられた屋根板を支持し、太陽電池の配線材を波板の谷部に位置させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平７−３９５１号公報
【特許文献２】特開平９−１３７５６８号公報
【特許文献３】特開２０００−４５４７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１に開示されたスレート波板を用いた屋根構造の改修後に太陽電池パネルを取り付ける際、特許文献２に開示された溝を形成して太陽電池パネルの配線材を収容することが考えられる。さらには、この溝として、特許文献３に開示された波板の谷部を利用することが考えられる。
【０００７】
しかし、屋根部分で結露が発生した場合、結露水が水滴となってスレート波板の谷部に流れ落ちることとなる。ここで、スレート波板の谷部に太陽電池の配線材や配線材に接続された導線が位置していると、谷部に流れ落ちた結露水の水滴が配線材における接合部に入り込み、電気的に障害を起こす可能性があるという問題があった、さらに、スレート波板における谷部には、埃などが溜まり易く、谷部に溜まった埃などが配線材の接合部分に入り込み、電気的に障害を起こす可能性があるという問題もあった。
【０００８】
そこで、本発明の課題は、スレート波板の谷部に溜まった結露水の水滴や埃などにより、太陽電池の構成材料に電気的障害が起こらないようにすることができる太陽電池を備える屋根構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決した本発明に係る太陽電池を備える屋根構造は、山部と谷部とが交互に形成されたスレート波板が設けられ、スレート波板の上方に太陽電池パネルが屋根材を介して配設されている太陽電池を備える屋根構造であって、屋根材を支持する支持部材がスレート波板に設けられており、支持部材は、屋根材が載置される天頂部と、天頂部から下方に向けて延在し、スレート波板の山部を挟んで配置された一対の側壁部とを備え、支持部材におけるスレート波板との接触部位間の距離は、スレート波板における隣接する谷部同士の間の距離よりも短くされており、太陽電池パネルにおける配線材が、支持部材における一対の側壁部の間に配線されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係る太陽電池を備える屋根構造においては、支持部材におけるスレート波板との接触部位間の距離は、スレート波板における隣接する谷部同士の間の距離よりも短くされている。このため、支持部材における側壁部に挟まれた領域は、スレート波板の山部に配置され、スレート波板の谷部には支持部材における側壁部に挟まれた領域が形成されない配置とされている。また、太陽電池パネルに接続された配線材が、支持部材における一対の側壁部の間に配線されていることから、太陽電池パネルに接続された配線材がスレート波板における谷部に落ちないようにすることができる。したがって、スレート波板における谷部に結露水の水滴や埃などが溜まった場合でも、波板の谷部における結露水の水滴や埃などにより、太陽電池パネルや配線材などの太陽電池の構成材料に電気的障害が起こらないようにすることができる。
【００１１】
ここで、屋根材および支持部材が、繊維強化プラスチック製である態様とすることができる。
【００１２】
このように、屋根材および支持部材が、繊維強化プラスチック製であることにより、たとえば屋根材や支持部材が鋼製である場合と比較して、結露水の発生を抑制することができる。
【００１３】
また、支持部材の外側であり、スレート波板と屋根材との間に無機繊維系断熱材が充填されている態様とすることができる。
【００１４】
このように、支持部材の外側であり、スレート波板と屋根材との間に無機繊維系断熱材が充填されていることにより、結露水の発生を防止することができる。さらには、断熱材が無機繊維系材料から構成されていることにより、防火性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る太陽電池を備える屋根構造によれば、スレート波板の谷部に溜まった結露水の水滴や埃などにより、太陽電池の構成材料に電気的障害が起こらないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】太陽電池を備える屋根構造の一部破断拡大斜視図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】配線材の配線状態を説明する分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００１８】
図１は、本実施形態に係る太陽電池を備える屋根構造の一部破断拡大斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る太陽電池を備える屋根構造を有する屋根Ｒは、屋根本体１および屋根本体１の上に載置された太陽電池２を備えている。
【００１９】
屋根本体１は、図１に示すように、スレート波板１１を備えており、スレート波板１１は、文字通り波状をなしており、山部１１Ａと谷部１１Ｂとが交互に配置されている。図２に示すように、山部１１Ａの幅（隣接する谷部１１Ｂにおける最下端部の間の幅、以下「波幅」という）Ｌ１は１３０ｍｍとされている。
【００２０】
また、スレート波板１１上には、屋根材１２が配設されている。屋根材１２は、繊維強化プラスチック（Fiber Reinforced Plastics、以下「ＦＲＰ」という）によって構成されている。屋根材１２を構成するＦＲＰの成分となる樹脂の例としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、アクリレート樹脂などを挙げることができる。また、ＦＲＰに含まれる強化繊維としては、炭素繊維、アラミド繊維等の有機繊維やガラス繊維等の無機繊維を用いることができるが、入手のしやすさ、安価なことからガラス繊維を用いることが好ましい。
【００２１】
屋根材１２は、屋根Ｒにおける傾斜面に沿った方向（以下、屋根材１２における「長手方向」という）に延在する長尺状をなしている。この屋根材１２の形状は、屋根Ｒにおける傾斜面に直交する面で切断した場合の形状が、どの位置で切断した場合であっても略同一となる形状をなしている。屋根材１２における長手方向の長さは、３７００ｍｍとされている。
【００２２】
さらに、屋根材１２は、板状部１２Ａを備えており、板状部１２Ａの両側には、脚部１２Ｂがそれぞれ設けられている。板状部１２Ａは、文字通り板状をなし、スレート波板１１を部分的に覆うようにして配設されている。また、脚部１２Ｂは、スレート波板１１上に立設されており、板状部１２Ａの両側端部は、それぞれ脚部１２Ｂによって支えられている。図１に示すように、屋根本体１では、１枚のスレート波板１１上に複数の屋根材１２が配設されて形成されている。
【００２３】
脚部１２Ｂにおける下端部には、傾斜部１２Ｃが形成されている。この傾斜部１２Ｃの側方には水平部１２Ｄが形成されている。屋根材１２は、傾斜部１２Ｃに貫通する接合ボルトＢ１がスレート波板１１にねじ込まれることによって、スレート波板１１に対して接合されている。
【００２４】
また、図２にも示すように、水平部１２Ｄの側方には、突条部１２Ｅが形成されている。突条部１２Ｅは、水平部１２Ｄから上方に突出し、屋根材１２における長手方向に沿って延在する形で形成されている。突条部１２Ｅの内側には、建屋にスレート波板１１を取り付ける固定ボルトＢ２および固定ナットＮが配設されている。
【００２５】
また、屋根材１２における板状部１２Ａの幅方向略中央位置には、支持部材１３が配設されている。この支持部材１３は、屋根Ｒにおける傾斜面に沿った方向（以下、支持部材１３における「長手方向」という）に延在する長尺状をなしている。
【００２６】
また、支持部材１３は、屋根材１２と同様の材料によって構成されている。ただし、屋根材１２と支持部材１３とを異なる材料で構成する態様とすることもできる。屋根材１２および支持部材１３は、たとえば、不飽和ポリエステル樹脂にガラス繊維チョップが混合されて形成されており、その混合割合として、不飽和ポリエステル樹脂が６８重量％、ガラス繊維チョップが３２重量％とされている。
【００２７】
さらに、屋根材１２および支持部材１３としては、好ましくは難燃性が付与されている。難燃性を付与するために、屋根材１２および支持部材１３には、好適には、水酸化アルミ粉、炭酸化バリウム粉が混合されている。また、色は透明クリアであり、線膨張係数が２．８×１０−６ｃｍ／ｃｍ／℃とされている。
【００２８】
支持部材１３の長手方向の長さは、３７００ｍｍとされている。ただし、屋根材１２をその長手方向に沿って２枚並べる場合には、逃げとなる部分を加味して、支持部材１３の長手方向の長さを７７００ｍｍとすることができる。また、支持部材１３の厚さは０．９〜１．５ｍｍの範囲の厚さとすることができ、重量は０．７〜３．０ｋｇの間の重量とすることができる。
【００２９】
支持部材１３は、天頂部１３Ａおよび側壁部１３Ｂを備えている。天頂部１３Ａは、板状をなしており、屋根材１２における板状部１２Ａの裏面側に接触して配置されている。側壁部１３Ｂは、天頂部１３Ａにおける両側にそれぞれ配設されており、天頂部１３Ａから下方に向けて延在している。
【００３０】
側壁部１３Ｂの下端部は、スレート波板１１上に配置されており、側壁部１３Ｂがスレート波板１１の上に立設されている。この側壁部１３Ｂによって、天頂部１３Ａが側壁部１３Ｂに支持されており、さらには、支持部材１３によって屋根材１２における板状部１２Ａが支持されている。
【００３１】
また、天頂部１３Ａと側壁部１３Ｂとの間には、面取部１３Ｃが形成されている。面取部１３Ｃは、天頂部１３Ａ側から側壁部１３Ｂ側に行くにしたがって下降するテーパ状をなしている。さらに、側壁部１３Ｂにおける下端部からは、鍔部１３Ｄが側方に向けて延設されており、側壁部１３Ｂと鍔部１３Ｄとの間には、傾斜部１３Ｅが形成されている。鍔部１３Ｄは、略水平方向に沿って延設されており、傾斜部１３Ｅは、側壁部１３Ｂ側から鍔部１３Ｄ側に行くにしたがって下降するテーパ状をなしている。傾斜部１３Ｅは、スレート波板１１における山部１１Ａに接触した状態で配置されている。傾斜部１３Ｅが支持部材１３におけるスレート波板１１との接触部位となる。
【００３２】
支持部材１３における寸法は、図３に示すようになっている。一対の側壁部１３Ｂ間の幅Ｌ２は、２５ｍｍとされている。一対の側壁部１３Ｂ間の幅の長さは、天頂部１３Ａと面取部１３Ｃとが占める範囲の幅と同じ長さとなっている。また、側壁部１３Ｂの高さＨ１は、２５ｍｍである。さらに、一対の傾斜部１３Ｅ間の幅Ｌ３は、７０ｍｍとされている。このため、一対の傾斜部１３Ｅ間の幅Ｌ３は、スレート波板１１における波幅Ｌ１よりも小さくされている。
【００３３】
支持部材１３は、スレート波板１１における山部１１Ａ上に載置されている。このとき、支持部材１３における一対の側壁部１３Ｂ間の幅Ｌ２がスレート波板１１における波幅Ｌ１よりも小さくされていることにより、支持部材１３におけるスレート波板１１と接する部分である２つの傾斜部１３Ｅは、いずれも同一の山部１１Ａにおける異なる側面に接触した状態となっている。このため、支持部材１３における側壁部１３Ｂに挟まれる領域は、スレート波板１１における谷部１１Ｂの上方以外の位置、換言すれば、スレート波板１１における山部１１Ａの上方の位置に配置されていることとなる。
【００３４】
また、一対の側壁部１３Ｂ間の幅Ｌ２は、１０〜３５ｍｍの間に設定することが好適である。ただし、一対の側壁部１３Ｂ間の幅Ｌ２は、スレート波板１１における波幅Ｌ１よりも小さくされる。また、側壁部１３Ｂの高さＨ１は、２５ｍｍ〜４０ｍｍの間に設定することが好適である。さらに、一対の傾斜部１３Ｅ間の幅Ｌ３は、４０〜７０ｍｍに設定することが好適である。
【００３５】
図４に示すように、太陽電池２は、屋根材１２における板状部１２Ａに接着剤によって接着された太陽電池パネル２１を備えている。太陽電池パネル２１の後端部から配線材２２が突出しており、この配線材２２は、支持部材１３の裏側から導入され、支持部材１３における一対の側壁部１３Ｂの間に配置されている。また、配線材２２には、太陽電池パネル２１で発電した電気を送電する導線２３がコネクタ２４を介して接続されている。直、図４では、支持部材１３を含む屋根構造の全体を簡略化して描いている。
【００３６】
さらに、屋根材１２における内側であって、支持部材１３の外側位置には、結露水の発生を抑制するための断熱材３０が充填されている。断熱材３０は、無機繊維系材料によって構成された無機繊維系断熱材、たとえばグラスウールによって構成されており、防火性が高められている。ここで、本実施形態においては、断熱材３０を設ける態様としているが、断熱材３０を設けない態様とすることもできる。
【００３７】
以上の構成を有する本実施形態に係る太陽電池を備える屋根構造においては、太陽電池パネル２１における配線材２２が、支持部材１３における一対の側壁部１３Ｂ同士の間に配置されている。ここで、一対の側壁部１３Ｂにそれぞれ隣接する一対の傾斜部１３Ｅ間の幅Ｌ３は、スレート波板１１における波幅Ｌ１よりも小さくされているので、支持部材１３における側壁部１３Ｂに挟まれる領域は、スレート波板１１における山部１１Ａの上方の位置に配置されていることとなる。
【００３８】
このため、図３に示すように、たとえば一対の側壁部１３Ｂ同士の間に配置された配線材２２がスレート波板１１の山部１１Ａの頂点から破線で示す位置に転がり落ちたとしても、支持部材１３における側壁部１３Ｂに当接し、スレート波板１１の谷部１１Ｂにまでは落ちないこととなる。このように、配線材２２がスレート波板１１の谷部１１Ｂに落ちることがないことから、スレート波板１１の谷部１１Ｂに溜まった結露水の水滴や埃などにより、太陽電池２における太陽電池パネル２１や配線材２２などに電気的障害が起こらないようにすることができる。
【００３９】
また、本実施形態に係る太陽電池を備える屋根構造では、屋根材１２および支持部材１３がＦＲＰ製とされている。このため、屋根材１２や支持部材１３が鋼製である場合などと比較して、結露水の発生を抑制することができる。さらに、支持部材１３の外側であり、スレート波板１１と屋根材１２との間にグラスウールからなる断熱材３０が充填されている。このため、結露水の発生を防止することができる。さらには、断熱材３０が無機繊維系材料であるグラスウールから構成されていることにより、防火性を高めることができる。
【００４０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記実施形態では、支持部材１３における天頂部１３Ａが板状とされているが、線状とされている態様とすることもできる。この場合、支持部材１３の断面は三角形状となる。
【００４１】
また、天頂部１３Ａと側壁部１３Ｂとの間に面取部１３Ｃが形成され、側壁部１３Ｂと鍔部１３Ｄとの間に傾斜部１３Ｅが形成されているが、これらの面取部１３Ｃや傾斜部１３Ｅが形成されていない態様とすることもできる。さらには、鍔部１３Ｄが形成されていない態様とすることもできる。これらの場合でも、側壁部同士の間の幅をスレート波板の波幅よりも小さくすることが必要となる。また、上記実施形態では、天頂部１３Ａや側壁部１３Ｂが直線状に形成されているが、曲線状である態様とすることもできる。
【００４２】
さらに、上記実施形態では、屋根材１２がスレート波板１１に対して接合ボルトＢ１によって接合されているが、他の接合態様とすることもできる。たとえば、接着剤を用いて接合することもできるし、かしめなどを利用して接合する態様とすることもできる。また、屋根材と太陽電池パネルとの接合についても、接着剤以外のボルトやかしめによる接合方法とすることもできる。また、上記実施形態では、配線材２２に導線２３が接続されているが、導線２３が接続されていない態様とすることもできる。あるいは、導線２３やコネクタ２４については、支持部材１３における側壁１３Ｂ同士の間を外れた位置に配置する態様とすることもできる。
【符号の説明】
【００４３】
１…屋根本体、２…太陽電池、１１…スレート波板、１１Ａ…山部、１１Ｂ…谷部、１２…屋根材、１３…支持部材、１３Ａ…天頂部、１３Ｂ…側壁部、１３Ｃ…面取部、１３Ｄ…鍔部、１３Ｅ…傾斜部、２１…太陽電池パネル、２２…配線材、２３…導線、２４…コネクタ、３０…断熱材、Ｒ…屋根。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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