(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モジュールフレーム材が周囲に設けられた太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部から構成され、該太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合され、
前記屋根面固定フレーム部の棟フレーム材および左右フレーム材の外側縁に立ち上がり部Ａとその内側に立ち上がり部Ｂが形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれのフレーム材からの立ち上がり高さはほぼ同一に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂがそれぞれ連続するように形成されていることを特徴とする太陽電池屋根材。
【請求項２】
前記屋根面固定フレーム部は軒フレーム材、前記棟フレーム材、前記左右フレーム材から構成され、前記左右フレーム材のいずれか一方には、オーバーラップ部材が設けられ、左右フレーム材の他方には、アンダーラップ部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池屋根材。
【請求項３】
前記オーバーラップ部材が外側縁に取り付けられている左フレーム材もしくは右フレーム材において、外側縁の下端部付近に水受け部が形成されており、該水受け部の上方にオーバーラップ部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２記載の太陽電池屋根材。
【請求項４】
前記アンダーラップ部材が外側縁に取り付けられている左フレーム材もしくは右フレーム材において、外側縁の上端部付近に笠部が形成されており、該笠部の下方にアンダーラップ部材が取り付けられていることを特徴とする請求項２または３記載の太陽電池屋根材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池屋根材の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、地球規模での資源節約や環境問題を解決していくため、化石燃料の代替エネルギーとして無尽蔵でクリーンな太陽光エネルギーの活用が注目されており、住宅等の建築物の屋根上に太陽電池を設置し、この太陽電池から住宅に電力を供給することにより省エネルギー化を図ることが実施されている。太陽電池の屋根への取り付けに際しては、既設屋根瓦の上に金具等で架台を屋根構造部材に固定し、この架台上にパネル状の太陽電池ユニットを設置する方式、あるいは、太陽電池自体を屋根材として取り付ける方式、あるいはスレート瓦や金属瓦のように平坦な表面を有する屋根瓦の基材表面に太陽電池を貼り合わせた、いわゆる太陽電池一体瓦を野地板に直接葺く方式などの手段が採られている。
【０００３】
既設屋根瓦の上に金具等で架台を屋根構造部材に固定し、この架台上にパネル状の太陽電池ユニットを設置する方式は、太陽電池の配線やコネクターを外部に露出させることになり、直接風雨や太陽光の影響を受けやすく、耐久性上問題があるとともに、雨仕舞が難しいといった不具合がある。また、架台や太陽電池ユニットは、屋根とは独立した構造物として位置付けられ、耐風圧や積雪荷重等の外力に対して屋根瓦同等の強度が要求され、自ずと重量が大きくなる。そのため、屋根面に多大な重量が積載され、耐震上好ましくなく、架台の設置作業も極めて煩雑で高コストであるといった課題がある。
【０００４】
太陽電池自体を屋根材として取り付ける方式でも、野地面に太陽電池取り付け用のレール、水切り板金等を設置する必要があり、設置作業も極めて煩雑で高コストであるといった課題がある。
また、スレート瓦やセメント瓦、金属瓦のように少なくとも一部ほぼ平坦な表面を有する屋根材の基材表面に太陽電池を一体化した、いわゆる太陽電池屋根材を野地板に直接葺く方式も提案されている。少なくとも一部ほぼ平坦な表面を有する屋根瓦の基材表面に太陽電池を一体化した、いわゆる太陽電池屋根材を野地板に直接葺く方式では、太陽電池屋根材は、通常、軒側から棟側に向かって、軒側の太陽電池屋根材の上端部の一部に棟側の太陽電池屋根材が重なりながら施工されていくために、施工後の一部太陽電池屋根材の交換が難しく、たとえば、軒先側の太陽電池屋根材が破損した場合、棟側に重なって施工される太陽電池屋根材を一部、取り除く必要があった。そのため、メンテナンスが非常に煩雑になるという課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前述の問題点に鑑み、耐久性、雨仕舞、施工性、意匠性に優れ、且つメンテナンスが容易な、住宅などの屋根に敷設するに適した太陽電池屋根材を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は下記の通りである。
１．モジュールフレーム材が周囲に設けられた太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部から構成され、該太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合され、屋根面固定フレーム部の棟フレーム材および左右フレーム材の外側縁に立ち上がり部Ａとその内側に立ち上がり部Ｂが形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれのフレーム材からの立ち上がり高さはほぼ同一に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂがそれぞれ連続するように形成されていることを特徴とする太陽電池屋根材。
２．屋根面固定フレーム部は軒フレーム材、棟フレーム材、左右フレーム材から構成され、左右フレーム材のいずれか一方には、オーバーラップ部材が設けられ、左右フレーム材の他方には、アンダーラップ部材が設けられていることを特徴とする１．記載の太陽電池屋根材。
【０００７】
３．オーバーラップ部材が外側縁に取り付けられている左フレーム材もしくは右フレーム材において、外側縁の下端部付近に水受け部が形成されており、該水受け部の上方にオーバーラップ部材が取り付けられていることを特徴とする２．記載の太陽電池屋根材。
【０００８】
４．アンダーラップ部材が外側縁に取り付けられている左フレーム材もしくは右フレーム材において、外側縁の上端部付近に笠部が形成されており、該笠部の下方にアンダーラップ部材が取り付けられていることを特徴とする２．または３．記載の太陽電池屋根材。
【０００９】
本発明の太陽電池屋根材は、モジュールフレーム材が周囲に設けられた太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部から構成され、該太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合されてなることを特徴とする。
本発明の太陽電池屋根材は屋根面に取り付けるに際し、軒先側に位置する屋根材の棟側端部の上に棟側に位置する屋根材の軒先側端部を重ね合わせ、それらを葺設して施工される。太陽電池モジュール部の層構成は、受光面側から表面保護材、太陽電池素子、裏面保護材からなり、必要に応じて各層間には封止層が設けられている。裏面保護材の受光面側と反対側には電力取り出し用の端子ボックスが設けられる。端子ボックスにはコネクタ付の電力取り出し用ケーブルが設けられる。表面保護材としては透光性の強化ガラス、白板ガラス、青板ガラス等の無機材料や、透光性のアクリル、ポリカーボネート等の有機材料を用いることができる。表面には防眩処理が施されていても良い。
【００１０】
太陽電池素子は、結晶シリコン、アモルファスシリコン系のものを用いることができる。太陽電池素子は、表面保護材に直接形成されてもいても良い。裏面保護材はポリフッ化ビニル（デュポン製  商標名「ＴＥＤＬＡＲ」）等の耐湿性、耐傷性に優れた樹脂が好適に用いられる。裏面保護材には更にアルミ箔をラミネートしたものがより好適に用いられる。封止層としては、エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリビニルブチラール（ＰＶＢ）が好適に用いられる。またこれらの樹脂に公知の紫外線吸収剤を添加することも可能である。
【００１１】
太陽電池モジュールの周囲にはモジュールフレーム材が設けられている。モジュールフレーム材は、ステンレス、ガルバニウム鋼板、アルミニウム等のプレス成型品、押出成型品が好適に用いられる。アルミニウム製のモジュールフレーム材には、アルマイト処理、塗装処理を施し、耐久性を向上することが好ましい。モジュールフレーム材同士の結合は、Ｌ字状の部材を差し込んで結合しても良いし、ビス、接着材等、公知の技術を用いることが可能である。
【００１２】
該モジュールフレーム材と太陽電池モジュール端面との間には、太陽電池モジュールの端面からの水の浸入を防止するために、耐水性、耐久性に優れたシリコーン、変成シリコーン等の充填材を用いることが好ましい。
本発明でいう屋根面固定フレーム部は、前記モジュールフレーム材と同様の製造法で製作することが可能である。太陽電池モジュール部と接合された状態で屋根面固定フレーム部は、釘、ビス等の公知の固定手段を用いて屋根面に固定される。
【００１３】
前記モジュールフレーム材と屋根面固定フレーム部とは接合手段で接合され、接合手段には、鉄、ステンレス製のタッピングビス、ブラインドリベットが好適に用いられる。屋根面固定フレーム部の該接合手段が位置する部分の肉厚が２ｍｍ以上設けられていることが好ましい。モジュールフレーム材と屋根面固定フレーム部の固定強度を確保することができ、接合手段の数を減らし、低コストな製品を提供できる。
【００１４】
前記モジュールフレーム材の上端面には高さ１ｍｍ以上の条状の突起が少なくとも１条形成されていることが好ましい。強風時に屋根面の流れ方向と直行する方向に雨水が流れることを防止し、モジュールフレーム材と屋根面固定フレーム部との接合部を流れる雨水を減少させることが可能となる。
本発明の太陽電池屋根材は、太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合されているため、屋根面への固定作業が容易であるとともに、軒先側の太陽電池屋根材が破損した場合にも、棟側に重なって施工される太陽電池屋根材を取り除くこと無く、太陽電池モジュール部を屋根面固定フレーム部と接合する接合手段をはずすのみで交換できる。さらに、コネクタの接続不良が生じた場合にも、棟側に重なって施工される太陽電池屋根材を取り除くこと無く、メンテナンスが可能となる。
【００１５】
請求項２記載の太陽電池屋根材にあっては、前記屋根面固定フレーム部は軒フレーム材、棟フレーム材、左フレーム材、右フレーム材から構成され、左フレーム材、右フレーム材のいずれか一方には、妻方向に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材と重なり施工されるオーバーラップ部材が設けられ、他の一方のフレーム材にはアンダーラップ部材が設けられていることを特徴とする。
本発明でいう、屋根面固定フレーム部は、屋根面に施工したときに軒側に位置する軒フレーム材、棟側に位置する棟フレーム材、軒フレーム材と棟フレーム材間に左フレーム材および右フレーム材が配置される。
【００１６】
左フレーム材、右フレーム材のいずれか一方には、妻方向に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材の上側に重なり施工されるオーバーラップ部材が設けられ、他の一方のフレーム材には、妻方向の反対側に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材の下側に重なり施工されるアンダーラップ部材が設けられている。オーバーラップ部材およびアンダーラップ部材には、それぞれ一方端には各フレーム材への取付部、他の一方には水返し部が設けられていることが好ましい。
【００１７】
左フレーム材又は右フレーム材とオーバーラップ部材又はアンダーラップ部材の取付手段については、両面テープ、タッピングビス、ブラインドリベット等の公知の技術を用いることができる。また、必要に応じて左フレーム材又は右フレーム材とオーバーラップ部材又はアンダーラップ部材の間には、より防水性を高めるためにアクリル、ブチル、シリコーン、変成シリコーン等の公知の充填材を挟むことが好ましい。
【００１８】
前記屋根面固定フレーム部の左フレーム材又は右フレーム材のいずれか一方には、妻方向に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材と重なって施工されるオーバーラップ部材が設けられ、他の一方のフレーム材にはアンダーラップ部材が設けられているため、該太陽電池屋根材を屋根面に設置する施工作業時に、屋根面に水切り板金や雨押さえ板金等の副資材を用いることなく、妻方向に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材との隣接部の防水性を確保することが可能となる。
【００１９】
オーバーラップ部材、アンダーラップ部材の形状は、隣接する周辺屋根材の形状、葺き足に応じて自由に変更することができ、オーバーラップ部材、アンダーラップ部材の形状を変更するのみで幅広い周辺屋根材に対応することが可能となる。
また、太陽電池屋根材にあっては、前記屋根面固定フレーム部の棟フレーム材、左フレーム材、右フレーム材の外側縁に立ち上がり部Ａとその内側に立ち上がり部Ｂが形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれの高さはほぼ同一に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれは連続するように各フレーム材が接合されていることを特徴とする。
【００２０】
前記屋根面固定フレーム部の棟フレーム材および左フレーム材、右フレーム材の外側縁に立ち上がり部Ａとその内側に立ち上がり部Ｂが形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれの高さはほぼ同一に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれは連続するように各フレーム材が接合されているため、立ち上がり部Ａで固定フレーム部の水下側を除く外周が囲まれることになり、立ち上がり部Ａと立ち上がり部Ｂとの間で浸入した雨水を排出するため、野地面への雨水の浸入を良好に防止することが可能である。
【００２１】
軒フレーム材の外側縁には立ち上がり部Ａとその内側に立ち上がり部Ｂが形成されていてもよいが、立ち上がり部Ａは形成せず、立ち上がり部Ｂのみ形成することが好ましい。軒フレーム材は水下側になるため、立ち上がり部Ａによる雨水の流下阻害を良好に防止することができる。
立ち上がり部Ａに、前記オーバーラップ材およびアンダーラップ材を屋根面固定フレーム部に取り付ける取付手段を設けることも可能であるため、これらの部材の取付を容易に行うことが可能となる。
【００２２】
前記太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合手段で接合され、屋根面固定フレーム部の立ち上がり部Ｂよりも内側に接合手段が設けられていることが好ましい。接合手段が立ち上がり部Ｂよりも内側で固定されているため、接合手段からの雨水の浸入を良好に防止することが可能である。
前記立ち上がり部Ｂは凸形状になっており、凸形状の上面部に前記接合手段が設けられていてもよい。接合手段が立ち上がり部Ｂよりも内側で固定されているため、接合手段からの雨水の浸入を良好に防止することが可能である。
【００２３】
前記モジュールフレーム材の断面は逆凹形状部を有し、屋根面固定フレーム部を構成する各フレーム材は立ち上がり部Ｂを有し、左右フレーム材および棟側フレーム材の断面外側縁には立ち上がり部Ａが形成されていることが好ましい。太陽電池モジュール部と固定フレーム部の隙間を小さくできるとともに、立ち上がり部Ｂが雨水の浸入を良好に防止することができ、太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部との接合部からの雨漏りを防ぐことができる。
【００２４】
前記モジュールフレーム材の逆凹形状断面において、肉厚部にモジュールフレーム材同士を結合手段が設けられていることが好ましい。
結合手段としては、タッピングビス、接着材等の公知の技術を用いることが可能である。タッピングビスを用いた場合には、逆凹形状断面の肉厚部にビス径に応じたタッピングホールを形成しても良いし、接着材を用いた場合には、逆凹形状断面の肉厚部を接着面とし、接合面積を大きくすることができ、接合強度を確保することが可能となる。
【００２５】
また、前記タッピングホールの中心位置で前記太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合手段で接合されていることが好ましい。下穴加工が容易になり、寸法精度の高い製品を低コストで提供することが可能となる。請求項３記載の太陽電池屋根材にあっては、前記オーバーラップ部材が外側縁に取り付けられている左もしくは右フレーム材において、外側縁に水受け部が形成されており、該水受け部の断面上方でオーバーラップ部材がフレーム材に取り付けられていることを特徴とする。
【００２６】
前記オーバーラップ部材が外側縁に取り付けられている左フレーム材もしくは右フレーム材において、外側縁の下端部付近に水受け部が形成されており、該水受け部の断面上方でオーバーラップ部材が左フレーム材もしくは右フレーム材に取り付けられているため、万が一、オーバーラップ部と屋根面固定フレーム部との接合部に雨水が浸入しても、水受け部で浸入した雨水を良好に、該太陽電池屋根材の軒側に施工される屋根材上に排出することができる。
【００２７】
請求項４記載の太陽電池屋根材にあっては、前記アンダーラップ部材が断面外側縁に取り付けられている左フレーム材もしくは右フレーム材において、断面外側縁に笠部が形成されており、該笠部の断面下方でアンダーラップ部材が左フレーム材もしくは右フレーム材に取り付けられていることを特徴とする。前記アンダーラップ部材が断面外側縁に取り付けられている左フレーム材もしくは右フレーム材において、断面外側縁に笠部が形成されており、該笠部の断面下方でアンダーラップ部材が左フレーム材もしくは右フレーム材に取り付けられているため、アンダーラップ部と屋根面固定フレーム部との接合部に雨水が浸入することを良好に防止する。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図面に基づき、本発明の実施例について以下説明する。
図１は太陽電池モジュール部の一例を示す断面図である。
図２は本発明の太陽電池屋根材の一例を示す斜視図である。
図３は太陽電池屋根材を屋根面に施工した例を示す斜視説明図である。
図４は本発明の太陽電池屋根材の一例を示す断面図である。
【００２９】
太陽電池モジュール部１は、受光面側から強化ガラス２、太陽電池素子３、裏面保護材４からなり、各層間には封止層５が設けられている。裏面保護材４の受光面側と反対側には電力取り出し用の端子ボックス６が設けられる。端子ボックス６にはコネクタ８が接続されたの電力取り出し用ケーブル７が設けられている。太陽電池モジュール部１０の周囲にはモジュールフレーム材９が設けられている。モジュールフレーム材９の上端面には条状突起２５が形成されている。
【００３０】
モジュールフレーム材９には逆凹形状部１０が形成され、さらにモジュールフレーム材同士を結合するためのタッピングホール２９が形成されている。
太陽電池屋根材１９は太陽電池モジュール部１と屋根面固定フレーム部１１から構成されており、ブラインドリベット１８で接合されている。屋根面固定フレーム部１１は軒フレーム材１２、棟フレーム材１３、左フレーム材１４、右フレーム材１５から構成され、左フレーム材１４にはアンダーラップ部材１６、右フレーム材１５にはオーバーラップ部材１７が設けられている。
【００３１】
太陽電池屋根材１９は、軒先側に位置する屋根材２０の棟側端部の上に棟側に位置する屋根材の軒先側端部を重ね合わせて施工される。太陽電池モジュール部１と屋根面固定フレーム部１１とが接合された状態で屋根面固定フレーム部１１を屋根面に固定して施工される。
棟側に重なって施工される太陽電池屋根材１９を取り除くこと無く、ブラインドリベット１８をはずすことでで、太陽電池モジュール部１のみを取り外すことができる。
【００３２】
左フレーム材１４、右フレーム材１５の外側縁に立ち上がり部Ａ２１とその内側に立ち上がり部Ｂ２２が形成されている。
オーバーラップ部材１７が断面外側縁に取り付けられている右フレーム材１５には、断面外側縁の下端部付近に水受け部２３が形成されており、水受け部２３の上方でオーバーラップ部材１７が取付手段２６で取り付けられている。右フレーム材１５とオーバーラップ部材１７の間には、防水性を高めるために充填材２７が挟まれている。
【００３３】
アンダーラップ部材１６が断面外側縁に取り付けられている左フレーム材１４において、断面外側縁に笠部２４が形成されており、笠部２４の断面下方でアンダーラップ部材１６が取付手段２６で取り付けられている。左フレーム材１４とアンダーラップ部材１６の間には、防水性を高めるために充填材２７が挟まれている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の太陽電池屋根材は、太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合されているため、屋根面への固定作業が容易であるとともに、軒先側の太陽電池屋根材が破損した場合にも、棟側に重なって施工される太陽電池屋根材を取り除くこと無く、太陽電池モジュール部を屋根面固定フレーム部と接合する接合手段をはずすのみで交換できる。さらに、コネクタの接続不良が生じた場合にも、棟側に重なって施工される太陽電池屋根材を取り除くこと無く、メンテナンスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】太陽電池モジュール部の一例を示す断面図。
【図２】本発明の太陽電池屋根材の一例を示す斜視図。
【図３】太陽電池屋根材を屋根面に施工した例を示す斜視説明図。
【図４】本発明の太陽電池屋根材の一例を示す断面図。
【符号の説明】
1     太陽電池モジュール部
2     強化ガラス
3     太陽電池素子
4     裏面保護材
5     封止層
6     端子ボックス
7     電力取り出し用ケーブル
8     コネクタ
9     モジュールフレーム材
10    逆凹形状部
11    屋根面固定フレーム部
12    軒フレーム材
13    棟フレーム材
14    左フレーム材
15    右フレーム材
16    アンダーラップ部材
17    オーバーラップ部材
18    ブラインドリベット
19    太陽電池屋根材
20    屋根材
21    立ち上がり部Ａ
22    立ち上がり部Ｂ
23    水受け部
24    笠部
25    条状突起
26    取付手段
27    充填材
28    結合手段
29    タッピングホール
【図１】
0004738669.tif 000002
【図２】
0004738669.tif 000003
【図３】
0004738669.tif 000004
【図４】
0004738669.tif 000005