(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根材を構成する太陽電池と、太陽電池の裏面側より延出される出力ケーブルと、太陽電池の裏面側に固定され屋根本体表面に当接する断熱支持材とを備えた太陽電池モジュールであって、
不燃材からなる基材の受光面側に太陽電池を固定し、前記基材には瓦の樋部と同じ側に樋構造を構成し、基材における太陽電池を固定していない領域を用いて屋根本体上に基材を固定し、瓦と混ぜ葺きして屋根本体上に敷設され、
断熱支持材を、太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部と、そこから屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の脚体とより構成し、
これら脚体間の間隙により、前記断熱支持材の屋根本体への当接面に開口する有底の排水溝が断熱支持材側方に連通して形成され、
一つ以上の脚体にケーブル保持溝を設けるとともに、その延長線上の板状本体部にもケーブル保持溝を連通して形成したことを特徴とする太陽電池モジュール。
【請求項２】
排水溝を縦横に交差して複数設けた請求項１記載の太陽電池モジュール。
【請求項３】
排水溝の深さを少なくとも出力ケーブルの外径より大きく設定した請求項１又は２記載の太陽電池モジュール。
【請求項４】
排水溝の一部又は全体を拡底形状と成した請求項１〜３の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項５】
排水溝の長手方向に沿った一部に出力ケーブルの外径程度の幅を有する狭窄部を設けた請求項１〜４の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項６】
前記一つ以上の脚体に、屋根本体への当接面に開口し、且つその深さがケーブル径よりも深く、挿入されたケーブルを前記開口から突出させることなく収納状態で保持するケーブル保持溝を、脚体側方に連通して設けてなる請求項１〜５の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項７】
断熱支持材が弾性体で構成され、ケーブル保持溝はケーブル径よりも幅狭な部位で、挿入されたケーブルを弾性保持する請求項６記載の太陽電池モジュール。
【請求項８】
ケーブル保持溝が、開口部から底部に向けて次第に幅狭となるテーパー状に形成されている請求項６又は７記載の太陽電池モジュール。
【請求項９】
ケーブル保持溝が、脚体の当接面において縦、横、斜め、若しくは緩やかな曲線方向から選択される方向に沿って開口した１本の溝、又はこれらの組合せからなる請求項６〜８の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１０】
ケーブル保持溝の内部に、熱線で切り抜き加工した巾広な収納空間を形成した請求項６〜９の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１１】
ケーブル保持溝を平面視屈曲した蛇行溝とした請求項６〜１０の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１２】
断熱支持材における、少なくともモジュール外部への出力ケーブル導出位置の近傍に配置された脚体にケーブル保持溝を設けた請求項６〜１１の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１３】
出力ケーブルの基端近傍に配置された脚体に、ケーブル保持溝を設けることなく、当該脚体周面に沿って前記ケーブルが案内される請求項６〜１２の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１４】
断熱支持材が発泡合成樹脂からなる請求項１〜１３の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１５】
太陽電池の軒側端縁を、基材の軒側端部に設けた複数個の固定金具により係止してなる請求項１〜１４の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１６】
固定金具により固定された太陽電池の棟側端縁に、当該部位に沿って太陽電池の巾方向全域にわたるカバー材を設けた請求項１〜１５の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１７】
カバー材に、太陽電池モジュール軒側の脚部を構成する連結部を固定するための複数の固定金具を設け、棟側に隣接して他の太陽電池モジュールを段葺する際には、その連結部を前記固定金具に係合させることで、前記カバー材を介して当該モジュールが基材上に連結される請求項１〜１６の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１８】
太陽電池の裏面又はこれに対面する基材の上面における前記太陽電池裏面の周縁部および内方に位置する部位に、３ｍｍ以上の適度な厚みを有する弾性シール材を貼付し、このシール材によって太陽電池と基材との隙間の止水構造を形成してなる請求項１〜１７の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項１９】
基材における前記太陽電池の端子ボックスに対面する部位に、該端子ボックスをモジュール裏面側に突出させる開口部を設けるとともに、当該基材の裏面側にこの開口部を覆う樋部材を着脱自在に設けた請求項１〜１８の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２０】
基材に、太陽電池モジュールを屋根本体上へ固定する際、屋根本体上の瓦桟木に係止される脚材を設けた請求項１〜１９の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２１】
基材の棟側端部に、左右に隣接配置される太陽電池モジュールの基材に対して電気的に接続される接地用のアース材、及び電気接続用のビスを設けた請求項１〜２０の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２２】
太陽電池が、アモルファス又はハイブリッドである請求項１〜２１の何れか１項に記載の太陽電池モジュール。
【請求項２３】
出力ケーブルをケーブル保持溝に保持させた請求項６〜１４の何れか１項に記載の太陽電池モジュールを、屋根本体表面の下地シート外面に沿って配列設置してなることを特徴とする発電機能付き屋根。
【請求項２４】
樋構造を構成した請求項１〜２１の何れか１項に記載の太陽電池モジュールを、屋根本体上に瓦と混ぜ葺きしてなる発電機能付き屋根。
【請求項２５】
請求項１〜２２の何れか１項に記載の太陽電池モジュールを、屋根本体表面に沿って配列設置し、これら太陽電池モジュールの発電電力が、屋根頂部からケーブルを介して屋内に導入される発電機能付き屋根であって、屋根頂部に前記ケーブルを挿通して屋内に案内するスリーブが設けられ、該スリーブは、太陽電池モジュールが配列設置された屋根本体の表面側に開口するケーブル入り口と、該屋根本体に対して屋根の棟部を境に隣接する他の屋根本体であって、屋内に通じる挿通孔が形成された部位近傍の表面側または屋内側に開口するケーブル出口とを備えていることを特徴とする発電機能付き屋根。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、太陽光発電システムに好適な太陽電池モジュール及びこれを用いた発電機能付き屋根に関し、更に詳しくは、太陽電池の裏面側に屋根本体表面に当接する断熱支持材を設けた太陽電池モジュール及びこれを屋根本体上に配列設置してなる発電機能付き屋根に関する。
背景技術
近年普及している太陽光発電システムは、住宅等の屋根の上に配列設置される複数の太陽電池モジュールから構成されており、例えば、第３９図に示すように、所定個数の太陽電池モジュール１０１、…をその裏面側の出力部１０４を介して互いに直列接続し、且つ当該直列接続の始端及び末端に位置する各太陽電池モジュールをそれぞれ屋内へ延びる引込みケーブル１０８、１０８に接続してなる直列一系統を多数連設し、屋内のインバータを通じて商用電力系統と連系して、屋内の電気配線に供給するシステムが一般的である。
この例で示した太陽電池モジュール１０１は、第４０図にも示すように、屋根材を構成する太陽電池１０５、該太陽電池１０５の裏面側に設けた出力部１０４を構成する端子ボックス１４２、及び該端子ボックス１４２より延出した互いに極性の異なる二本の出力ケーブル１４１、１４１を備えており、各出力ケーブル１４１は、それぞれ屋根本体１００上で隣接する他のモジュールの出力ケーブル１４１又は上記した引込みケーブル１０８に接続される。
また、太腸電池モジュール１０１の裏面側には、屋根本体１００の表面に当接する断熱支持材１０２が設けられており、この断熱支持材１０２は、屋内の断熱効果を奏するのみならず、太陽電池１０５と屋根本体１００との間のスペーサとしての緩衝効果や、アモルファスシリコン太陽電池を採用した場合のアニール効果を奏している。第４０図は、太陽電池モジュール１０１を屋根上へ敷設する前の状態を示しており、端子ボックス１４２から延びた２本の出力ケーブル１４１、１４１は、管理や施工の安全上、片面粘着テープ１０９により太陽電池裏面側の適宜な箇所に仮止めされるが、当該太陽電池モジュール１０１を屋根上へ敷設する際には、この出力ケーブル１４１が断熱支持材１０２、１０２間の隙間１０３を棟側及び軒側にそれぞれ延出され、上述のように所定のケーブルに接続される。
ところで、太陽電池モジュール１０１は、雨仕舞を考慮して屋根上に敷設されるが、風雨の強い状況下ではモジュール裏面側に雨水が浸入する恐れもあることから、通常、屋根本体１００の野地板上にアスファルトルーフィング等の防水層を備えた下地シート１１０が設けられ、その上に各太陽電池モジュール１０１が順次敷設されている。
モジュール裏面側に浸入する雨水は、主に前記断熱支持材１０２、１０２間の隙間１０３を介して棟側から軒側へ向かって排出されることになるが、屋根の傾斜方向に直交する断熱支持材の棟側壁部１０２ａや屋根本体との当接面１０２ｂには雨水が溜まり易く、これら雨水の長期の滞留により当該箇所で屋内への漏水の問題が生じたり、ケーブルが挿通される前記隙間１０３だけではモジュール裏面側の通気性が十分に維持されないため、滞留した湿気が太陽電池モジュール１０１の故障の原因になる可能性もあり、仮にモジュール裏面側に雨水が浸入した場合には、当該雨水或いは湿気をモジュール裏面側に滞留させることなく、速やかに排出させることが重要である。
また、太陽電池モジュール１０１を屋根上に敷設する際には、上述の如く、裏面側より延出している出力ケーブル１４１を断熱支持材１０２、１０２間の隙間１０３を通じて所定のケーブルに接続し、その後ビス等により当該モジュールを屋根本体に固定するが、この際、断熱支持材１０２と屋根本体１００との間に出力ケーブル１４１を挟み込んでしまうといった不都合が生じる恐れがあり、このような出力ケーブル１４１の挟み込みは、施工効率を低下させる一因となる。
さらに、前記隙間１０３を通じて接続された出力ケーブル１４１、１４１は、太陽電池モジュール１０１を固定した後は、長手方向に沿って屋根本体上の下地シート１１０に当着するが、通常、外被部分に合成樹脂からなる防水被覆層を備えた出力ケーブル１４１が長期間、前記下地シート１１０のアスファルトルーフィング等に接触すれば、当該被覆層にブリードが生じ、溶けてしまう恐れもある。
なお、前述したように片面粘着テープ１０９を用いて出力ケーブル１４１、１４１を仮止めすることは、製造効率、コストの点で好ましくないことは勿論のこと、当該太陽電池モジュール１０１を敷設する際には、剥した粘着テープ１０９を屋根上で管理する必要が生じ、これも作業能率が低下する原因になる。
一方、太陽電池モジュール１０１が敷設される屋根本体の両側縁部（ケラバ）には、一般に、第４１図に示すように、防腐調整材１０ａと下地シート１８の外面に沿って屋根本体１０の中央側へ延びるケラバ下地水切り１９が棟側から軒側にわたって付設されており、その中央側の延出端部には、縁部を上方に折り返してなる返し部１９ａが形成されている。防腐調整材１０ａとこれに隣接設置される図示しない太陽電池モジュールとの隙間から侵入する雨水は、前記返し部１９ａにより屋根中央側への更なる進水が阻止され、当該ケラバ下地水切り１９上に形成されている通水路１９ｂを通じ、軒側に向けてスムーズに排水されることになる。
ところで、独自の支持台を備えた建材一体型の太陽電池モジュール１０１を屋根本体上に敷設する場合、第４２図に示すように、屋根本体１０の両端部において、前記ケラバ下地水切り１９の上側に覆設される太陽電池モジュール１０１が、その支持台１０６の底部１０６ａにより前記ケラバ下地水切り１９の返し部１９ａを圧潰し、これにより返し部１９ａの潰された部分から、雨水が屋根中央側へ漏水してしまう。漏水した雨水は、各太陽電池モジュールの裏面側に設けられる断熱支持材の隙間を介して、棟側から軒側へ向かって流れるが、屋根の傾斜方向に直交する断熱支持材の棟側壁部や下地シートとの当接面には、上述したように、これら雨水が溜まり易く、雨水の長期滞留によって当該箇所で屋内への漏水の問題が生じたり、滞留した湿気が太陽電池モジュールの故障原因になる可能性もあった。
発明の開示
本発明の太陽電池モジュールは、屋根材を構成する太陽電池と、太陽電池の裏面側より延出される出力ケーブルと、太陽電池の裏面側に固定され屋根本体表面に当接する断熱支持材とを備え、前記断熱支持材の屋根本体への当接面に開口した有底の排水溝を断熱支持材側方に連通して設けたことを特徴としている。
本太陽電池モジュールでは、裏面側に浸入した雨水等が棟側の壁部や屋根本体との当接面に滞留することなく前記排水溝を通じて速やかに軒側へ排出され、漏水等の問題発生の可能性が解消されるとともに、前記排水溝を介して通気性が向上し、モジュール裏面側の湿気が滞りなく排出される。
また、前記排水溝に沿って出力ケーブルを挿入することで、挿入に伴って迂曲したケーブルの弾発力等により該ケーブルの外被部分が前記排水溝の内壁に摩擦係止され、当該出力ケーブルは、粘着テープ等を別途用いることなく、太陽電池裏面側に簡単且つ確実に仮止めされる。
排水溝を縦横に交差して複数設けた場合、太陽電池モジュール裏面側における前述の排水性、通気性がより向上するとともに、前記出力ケーブルの仮止めに関し、出力ケーブルを排水溝の交会部で縦横に大きく迂曲させて挿入することで、当該ケーブルの真直方向への十分な弾発力が維持され、排水溝内壁から受ける摩擦力が強化されるため、当該ケーブルは排水溝の内部により確実に係止される。
排水溝の深さを少なくとも出力ケーブルの外径より大きく設定した場合、挿入された出力ケーブルが排水溝の開口部から外部に突出することなく溝内部に完全に収納されることとなり、出荷時の梱包の容易性や、太陽電池モジュールを破損することなく安定して上下に重置できる等の管理の容易性が向上する。
排水溝の一部又は全体を拡底形状と成した場合、排水溝の底方向へ傾斜した内壁によって、挿入された出力ケーブルが該排水溝の内部により確実に係止される。
排水溝の長手方向に沿った一部にケーブルの外径程度の幅を有する狭窄部を設けた場合、挿入された出力ケーブルが前記狭窄部における摩擦力で挾持され、当該溝内部により確実且つ安定して係止される。
断熱支持材を、太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部と、該板状本体部から屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の脚体とより構成し、これら脚体間の間隙により前記排水溝が形成される太陽電池モジュールであって、これら複数の脚体から選択される少なくとも１つ以上の脚体に、屋根本体への当接面に開口し、且つその深さがケーブル径よりも深く、挿入されたケーブルを前記開口から突出させることなく収納状態で保持するケーブル保持溝を、脚体側方に連通して設けたものでは、太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部により、屋内の断熱効果およびアモルファスシリコン太陽電池を採用した場合のアニール効果が十分に発揮され、これと屋根本体側に立設配置させた複数の脚体により太陽電池と屋根本体との間のスペーサとしての緩衝効果も十分に維持されるとともに、前記複数の脚体間には必然的に排水溝が形成されるため、モジュール裏面側に浸入した雨水等が棟側の壁部や屋根本体との当接面に滞留することなく当該排水溝を通じて速やかに排出され、漏水等の問題発生の可能性が解消されるとともに、前記排水溝を介して通気性が向上し、モジュール裏面側の湿気は滞りなく排出される。また、前記脚体間に出力ケーブルを挿入することで、迂曲したケーブルの弾発力等により該ケーブルの外被部分が前記脚体側壁に摩擦係止され、当該出力ケーブルは、粘着テープ等を別途用いることなく、太陽電池裏面側に簡単且つ確実に仮止めすることも可能である。
さらに、前記ケーブル保持溝に出力ケーブルを保持させることで、当該断熱支持材と屋根本体との間への出力ケーブルの挟み込みが未然に回避され、施工時の作業効率が向上するとともに、施工後の出力ケーブルはケーブル保持溝の内部で下地シートから浮いた状態に維持されるため、出力ケーブルのブリードが防止され、当該太陽電池モジュールの長期間の信頼性が維持される。
断熱支持材が弾性体で構成され、ケーブル保持溝はケーブル径よりも幅狭な部位で挿入されたケーブルを弾性保持するものでは、ケーブル保持溝へのケーブルの挿入が容易であるとともに、太陽電池モジュールを設置する際に衝撃が加わっても、挿入されたケーブルはケーブル保持溝内における前記幅狭な部位で安定して保持される。
ケーブル保持溝が、開口部から底部に向けて次第に幅狭となるテーパー状に形成された場合、前記開口部からケーブル保持溝内にケーブルを挿入する際の作業性が向上する。
前記ケーブル保持溝は、脚体の当接面において縦、横、斜め、若しくは緩やかな曲線方向から選択される方向に沿って開口した１本の溝、又はこれらの組合せからなるものが好ましい。
ケーブル保持溝の内部に、熱線で切り抜き加工した巾広な収納空間を形成した場合、多種多様な形状、太さ等を有する様々なケーブルを単又は複数保持させることが可能となる。
ケーブル保持溝を平面視屈曲した蛇行溝とした場合には、該保持溝がたとえ巾広であっても挿入したケーブルが屈曲した溝内壁により確実に摩擦係止され、細いケーブル単独でも安定して保持させることが可能となる。
断熱支持材における、少なくともモジュール外部への出力ケーブル導出位置の近傍に配置された脚体にケーブル保持溝を設けたものでは、隣接配置される他の太陽電池モジュールの出力ケーブル或いは引込みケーブルに接続すべく導出された前記出力ケーブルが導出位置に安定保持され、当該太陽電池モジュールの固定後に前記出力ケーブルが再び裏面側に入り込んでしまうといった不測の事態を回避できるとともに、接続されたケーブルのコネクターを下地シートから確実に浮かしておくことができる。
出力ケーブルの基端近傍に配置された脚体には、ケーブル保持溝を設けることなく、当該脚体周面に沿って前記ケーブルを案内することが好ましい。
以上の断熱支持材は、発泡合成樹脂からなるものが好ましい。
また、上記ケーブル保持溝に出力ケーブルを保持させてなる太陽電池モジュールを、屋根本体表面の下地シート外面に沿って配列設置した本発明の発電機能付き屋根にあっては、上述の如く、断熱支持材による出力ケーブルの挟み込みが未然に回避され、施工時の作業効率が向上するとともに、施工後の出力ケーブルはケーブル保持溝の内部で下地シートから浮いた状態に維持されるため、出力ケーブルのブリードが防止され、長期間の信頼性および安定した発電能力が維持される。
ここで、特に当該太陽電池を支持して屋根本体に固定する支持台を備え、建材一体型に構成した太陽電池モジュールであって、前記支持台の屋根本体に面する底部に複数の下駄材（嵩上げ材）を配設し、且つ各下駄材は、当該太陽電池モジュールを屋根本体のケラバ下地水切り上側に覆設するとき、これら下駄材で浮かされた支持台の底部が前記ケラバ下地水切りの返し部をつぶさないよう、その厚みが設定されているものでは、屋根本体上のケラバ下地水切りの上側に当該太陽電池モジュールを覆設する場合であっても、雨水を止水する返し部を潰すことなく、当該ケラバ下地水切りの通水路を通じて雨水をスムーズに排出させる。
下駄材の厚みは、一般的なケラバ下地水切りにおける返し部の高さを考慮して、好ましくは４〜５ｍｍに設定される。
下駄材を、支持台の底部に穿設したビス孔の開口部を覆う位置に設けた場合には、前記下駄材が当該支持台を取付けビスや釘で屋根本体に固定する際、支持台の底部、ビス孔、および屋根本体の下地シートと密着する防水シール材として機能し、従来から施工時に必要であった固定部のコーキング処理を省略できる。
下駄材に、段差を介した厚肉部を設け、該厚肉部にビス孔の開口部を位置させた場合には、屋根本体に支持台を固定する際、これら厚肉部が屋根本体に圧着し、当該部位の面圧を増加させることで、防水シール性がより向上する。
下駄材は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合体）或いはクロロプレンからなるものが好ましく、ＪＩＳＡ硬度で５０〜７０であることが好ましい。
これら下駄材は、異型押出し成形品であることが好ましい。
特に、屋根本体上に既に固定された他の支持台に太陽電池の端部を嵌め込んで順次、屋根本体上に配列設置される建材一体型の太陽電池モジュールであって、下駄材の底面における前記嵌め込み方向の先端部位を滑面となしたものでは、各下駄材が支持台から外れることなく、下地シート上をスムーズに滑動し、当該太陽電池モジュールは棟側端部が前記他の支持台にスムーズに嵌め込まれ、施工効率の低下が防止される。この場合、下駄材の先端部位に表面蝋引きした片面粘着テープを張り付け、且つその残部を支持台に張り付けてなるものが好ましい。
上記下駄材が支持台の底部に配設された太陽電池モジュールを屋根本体上に配列設置してなる発電機能付き屋根にあっては、ケラバ下地水切りの防水機能が維持され、屋内への漏水や滞留した湿気による太陽電池モジュールの故障が未然に回避され、長期間の発電能力および信頼性が維持される。
また、特に瓦と混ぜ葺きして屋根本体上に敷設される太陽電池モジュールであって、不燃材からなる基材の受光面側に太陽電池を固定し、前記基材には瓦の樋部と同じ側に樋構造を構成し、基材における太陽電池を固定していない領域を用いて屋根本体上に基材を固定するものでは、このように瓦と混ぜ葺きする際にもケーブルの挟みこみを防止でき、作業性を向上できる。
太陽電池の軒側端縁を、基材の軒側端部に設けた複数個の固定金具により係止するものでは、メンテナンス性に優れるとともにコスト上昇を抑え、低廉且つ軽量な太陽電池モジュールを提供できる。
固定金具により固定された太陽電池の棟側端縁に、当該部位に沿って太陽電池の巾方向全域にわたるカバー材を設けたものでは、前記棟側端縁からの雨水の浸水、ひいては前記固定金具のビス孔等からの雨水の浸水が防止される。
前記カバー材に、太陽電池モジュール軒側の脚部を構成する連結部を固定するための複数の固定金具を設け、棟側に隣接して他の太陽電池モジュールを段葺する際には、その連結部を前記固定金具に係合させることで、前記カバー材を介して当該モジュールが基材上に連結されるものが、施工上好ましく、防水性も維持される。
太陽電池の裏面又はこれに対面する基材の上面における前記太陽電池裏面の周縁部および内方に位置する部位に、３ｍｍ以上の適度な厚みを有する弾性シール材を貼付し、このシール材によって太陽電池と基材との隙間の止水構造を形成した場合には、太陽電池と基材との間は常に略ドライの状態が保たれる。
基材における前記太陽電池の端子ボックスに対面する部位に、該端子ボックスをモジュール裏面側に突出させる開口部を設けるとともに、当該基材の裏面側にこの開口部を覆う樋部材を着脱自在に設けた場合、万一開口部から雨水が浸入しても、これを軒側のモジュール上面に排水させることができる。
基材には、太陽電池モジュールを屋根本体上へ固定する際、屋根本体上の瓦桟木に係止される脚材を設けることが好ましい。
断熱支持材を、太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部と、そこから屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の脚体とより構成し、一つ以上の脚体にケーブル保持溝を設けるとともに、その延長線上の板状本体部にもケーブル保持溝を連通して形成した場合には、保持した引き込みケーブル等を瓦桟木を越えて上下に渡すことが容易となる。
基材の棟側端部には、左右に隣接配置される太陽電池モジュールの基材に対して電気的に接続される接地用のアース材、及び電気接続用のビスを設けることが好ましい。
以上の太陽電池は、アモルファス又はハイブリッドであることが好ましい。
また、樋構造を構成した前記太陽電池モジュールを、屋根本体上に瓦と混ぜ葺きしてなる発電機能付き屋根にあっては、該太陽電池モジュールが耐暴風雨性、防火性等の優れた屋根葺材としての特性を有し、また、軽量に構成されるとともに、断熱支持材による出力ケーブルの挟み込みが未然に回避され、施工性が向上し、施工後は、周辺のモジュール或いは瓦を動かすことなく対象とする太陽電池モジュール１枚のみ、その太陽電池を容易に交換可能となる。
また本発明は、これら太陽電池モジュールを屋根本体表面に沿って配列設置し、その発電電力が屋根頂部からケーブルを介して屋内に導入される発電機能付き屋根であって、屋根頂部に前記ケーブルを挿通して屋内に案内するスリーブが設けられ、該スリーブは、太陽電池モジュールが配列設置された屋根本体の表面側に開口するケーブル入り口と、該屋根本体に対して屋根の棟部を境に隣接する他の屋根本体であって、屋内に通じる挿通孔が形成された部位近傍の表面側または屋内側に開口するケーブル出口とを備えていることを特徴とする発電機能付き屋根をも提供する。
このような発電機能付き屋根にあっては、前記スリーブ内に案内されたケーブルを屋根上で抵抗なくスムーズに引き回すことができるとともに、屋内に導入されるケーブル出口が他の屋根本体に形成された挿通孔近傍の表面側または屋内側、すなわち太陽電池モジュールが設置されない従来の屋根材裏面側の屋根本体に開口しているので、スリーブ設置部からの水漏れがより効果的に防止される。
発明を実施するための最良の形態
次に、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。第１図は第１実施形態の太陽電池モジュール１の裏面側構成を示し、第１図〜第１１図は本発明の第１実施形態、第１２図は第２実施形態、第１３図〜第１８図は本発明の第３実施形態、第１９図は第４実施形態、第２０図〜第２６図は第５実施形態、第２７図〜第３８図は第６実施形態を示し、図中符号１は太陽電池モジュール、２は断熱支持材、５は太陽電池をそれぞれ示している。
太陽電池モジュール１は、屋根材を構成する太陽電池５と、太陽電池の裏面側より延出される出力ケーブル４１と、太陽電池５の裏面側に固定され、屋根本体の表面に当接する一対の断熱支持材２、２とを備え、各断熱支持材２には、該断熱支持材の屋根本体への当接面２ｂに開口した有底の排水溝３が断熱支持材側方に連通して設けられている。前記断熱支持材２は、従来より屋内の断熱効果や太陽電池５と屋根本体との間のスペーサとしての緩衝効果等を企図して設けられるものであるが、本発明では、この断熱支持材２に前記した排水溝３を形成することで、太陽電池モジュール１の裏面側に浸入した雨水等を速やかに軒側へ排出し、漏水等の問題発生を未然に防止するとともに、当該裏面側に十分な通気性を維持して湿気を滞りなく排出するように構成したものであり、さらには、この排水溝３に沿って前記出力ケーブル４１を挿入することで、粘着テープ等を別途用いることなく、該出力ケーブル４１を簡単且つ確実に仮止め可能としたものである。
太陽電池モジュール１を屋根本体上に固定するための手段は、従来と同様、予め屋根本体上に設置した架台を用いるものや、本例の如く、太陽電池モジュール毎に個別の支持台６を設けたものなど適宜な固定手段が採用できる。また、屋根材を構成する前記太陽電池５としては、単結晶シリコン太陽電池や多結晶シリコン太陽電池、アモルファスシリコン太陽電池、化合物半導体太陽電池、有機半導体太陽電池など多種多様な光電変換素子が使用でき、その形状も矩形その他の方形、多角形など、屋根本体の形状や全体の意匠に合わせて適宜な形状が採用できる。
＜排水溝を断熱支持材側方に連通して設けた第１実施形態＞
本実施形態に係る太陽電池モジュール１は、太陽電池５の裏面における端子ボックス４２が設置された部位を除く略全面にガルバニウム鋼鈑等の金属板プレート７を覆設するとともに、互いに極性の異なる２本の出力ケーブル４１が延出した端子ボックス４２を前記太陽電池５の裏面側略中央に設けることで出力部４が構成されている。前記金属板プレート７裏面の前記端子ボックス４２を挟む両側方には、上記断熱支持材２、２が接着剤にて固定されている。また、同じく金属板プレート７裏面の軒側端部には、出力ケーブル並びに電力ケーブルが挿通される挿通溝６１をその中央部に形成した支持台６が設けられ、独立して屋根本体上に直接葺設可能な屋根材が構成されている。
太陽電池５は、表面に位置する４５０ｍｍ×９００ｍｍ程度の横長な矩形状のガラス基板裏面に、酸化スズ等の透明電極層、光半導体層、及び金属等の裏面電極層を順次形成し、これら各層をレーザ加工等でパターニングすることで発電部、配線部が形成された太陽電池素子を構成した後、ＥＶＡ（エチレン酢酸ビニル共重合体）などの充填材やテドラーフィルム等で前記素子形成面側を封止保護して、薄膜系の太陽電池が構成されている。なお、前記光半導体層には、非晶質シリコンａ−Ｓｉ、水素化非晶質シリコンａ−Ｓｉ：Ｈ、水素化非晶質シリコンカーバイドａ−ＳｉＣ：Ｈ、非晶質シリコンナイトライド等のほか、シリコンと炭素、ゲルマニウム、スズなどの他の元索との合金からなる非晶質シリコン系半導体の非晶質あるいは微結晶を、ｐｉｎ型、ｎｉｐ型、ｎｉ型、ｐｎ型、ＭＩＳ型、ヘテロ接合型、ホモ接合型、ショットキバリア型あるいはこれらを組み合わせた型などに合成した半導体層が用いられる。
出力部４を構成する端子ボックス４２は、太陽電池５の裏面側に突設した図示しない出力取出用電極材を受け入れる筐体の内部に、前記電極材と出力ケーブル４１、４１との間を中継する２本の中継端子を備えており、この中継端子間にはバイパスダイオードが接続され、太陽電池５のセルの一部が影になっているときや夜間などに該モジュールへ逆方向電流が流入することを未然に阻止するためのバイパス回路が形成されている。出力ケーブル４１、４１は、外被部分に合成樹脂からなる防水被覆層を有し、それぞれ太陽電池５の裏面側に固定された筐体４３の軒側壁部より外部に延出され、これら各出力ケーブル４１、４１の先端には、プラグ又はソケットを内装した同じく防水被覆層を有する防水コネクタ４１ａ、４１ｂが設けられている。
太陽電池５の裏面側の金属板プレート７に固定される断熱支持材２、２は、それぞれ発泡体等により一体成型され、屋根本体に当接する裏面側には縦横に交差して複数の排水溝３、・・・が形成されている。前記発泡体としては、スチレン、プロピレン、エチレン、ウレタン等の単独重合体あるいはそれらを主成分とする共重合体、または前記の単独重合体あるいは共重合体の混合物からなる発泡体が例示できる。中でもスチレン、プロピレン、エチレンの単独重合体あるいはそれらを主成分とする共重合体の発泡体が好ましく、スチレン、プロピレン、エチレンの単独重合体が特に好ましい。各排水溝３の深さは、少なくとも前記出力ケーブル４１の外径よりも大きく設定され、溝幅は１５ｍｍ〜６０ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ〜３５ｍｍに設定されている。
各断熱支持材２は、太陽電池の裏面側において人力で容易に外れる程度の強度で固定され、メンテナンス時において、これら断熱支持材２が簡単に外れることにより、屋根本体からの太陽電池モジュールの取り外しが簡単にできるように構成されている。たとえば、接合面積が０．３ｍ２の断熱支持材を太陽電池裏面側に固定するのであれば、５ｋｇ程度の引き剥がし力で太陽電池裏面から簡単に外れるように接着剤を用いて接合されるのである。
そして、太陽電池モジュール１の組み立て後、前記端子ボックスの筐体４３から軒側へ延出する２本の出力ケーブル４１、４１は、図示されているように、各々断熱支持材２の軒側の側壁から途中の交会部３１で縦横に大きく迂曲しながら、縦横の排水溝３に沿って断熱支持材２に挿入されている。このように排水溝３内部に挿入された各出力ケーブル４１は、自己が有する真直方向への弾発力に基づき排水溝３の内壁により確実に摩擦係止され、当該太陽電池モジュール１を屋根本体上に葺設するまで、排水溝３の内部に着脱可能に仮止めされる。
この出力ケーブル４１の仮止めに関しては、前記排水溝３の一部又全体を、第２図に示すように拡底形状に形成しておけば、排水溝３の底方向へ傾斜した内壁３２により、挿入された出力ケーブル４１をより確実に係止できる点で好ましく、また、第３図に示すように、排水溝３の長手方向に沿った一部に出力ケーブル４１の外径程度の幅を有する狭窄部３３を設けておけば、挿入された出力ケーブル４１が前記狭窄部３３における摩擦力で挾持され、当該溝内部により確実且つ安定して係止できる点で好ましい。その他、第４図に示すように、前記排水溝３における出力ケーブル４１の装着予定箇所に、当該排水溝３の内面形状に沿ったゴム等の摩擦係数の大きな係止部材２４を嵌着又は接着したものも、排水溝３の寸法をより自由に設定できる点で好ましい実施例である。
太陽電池モジュール１を屋根本体上に直接葺設するための前記支持台６はアルミニウム製で、第５図に示すように、その上部には、前記金属板プレート７の裏面に当着する内向きフランジ６２が太陽電池モジュール１の幅方向、即ち長手方向に沿って突出形成され、同じく上部には、前記金属板プレート７の軒側端部を下方に折曲形成してなる折曲部７１に穿設された取付けネジ７２用の図示しない貫通孔に対応して、外方に開口する螺孔が設けられている。上段中程には、長手方向に沿って外方に開口し且つ隣接した太陽電池モジュール１の棟側端部をその金属板プレート７及び防水用のガスケット６４ａとともに受け入れ咬合する取付け溝６４が形成され、支持台６の下部には、出力ケーブル並びに電力ケーブルが挿通される挿通溝６１が中央部に形成され、底部には取付けネジや釘等により屋根本体に固定される外向きフランジ６３が同じく長手方向に沿って突出形成されている。
各太陽電池モジュール１を屋根本体上に設置する際には、上記排水溝３に仮止めされた出力ケーブル４１を取り出し、隣接する他のモジュールの出力部又は引込みケーブルに、挿通溝６１を介して防水コネクタ４１ａ、４１ｂで接続するとともに、第６図に示すように、屋根上方に既に隣接固定されている支持台６の取付け溝６４により棟側端部を支持され、且つ、裏面側に固定した自らの支持台６により軒側端部を支持されることで、裏面側に設けた前記断熱支持材２が屋根本体１０の表面に当接した状態で、屋根下方に向かって順次配置される。
ここで、前記引込みケーブルは、従来より棟側の屋根本体頂部に設けた挿通孔を介して屋内に導入されていたが、該挿通孔から屋根本体上の所定位置まで、前記引込みケーブルを屋根本体表面に沿って引き回す際には、前記挿通孔の鋭角な開口縁部にケーブル表面が直接接触し、防水被覆される外被部分が傷付いたり、引き回す際の抵抗力が大きくなり、安全性や作業の効率が低下するといった問題が生じていた。そこで、本出願人は第７図及び第８図に示すような配線スリーブ１２を別途作製し、この配線スリーブ１２を挿通孔１１に装着しておくことで、該スリーブ内に案内された引込みケーブル８を抵抗なくスムーズに引き回すことができることを見出し、この配線スリーブ１２を本実施形態の配線構造において新たに採用した。なお、これら配線スリーブの適用範囲は、断熱支持材に排水溝を設けた本発明における太陽電池モジュールの配線構造には何ら限定されず、排水溝やケーブル保持溝を有していない太陽電池モジュールの配線構造にも好適に採用できるものである。
配線スリーブ１２は、第８図に示すように、前記挿通孔１１に挿着されて屋内空間へ延びる部位と屋根本体１０の表面に沿って延びる部位とが連続してなる略９０度屈曲した筒状案内部材１３と、該筒状案内部材１３より屋根本体表面に沿って突設される板状のフランジ部材１４とから構成され、前記挿通孔１１に装着する際には、該フランジ部材１４の縁部に穿設した貰通孔１４ａに挿通する取付けネジ１７により、屋根本体１０の表面上に固定される。尚、屋内への漏水を防止するためには、前記フランジ部材１４の裏面と屋根表面との間に両面粘着テープ１５を介装して互いに密着させておくことが好ましく、さらに前記筒状案内部材１３における屋根上の開口部１３ａ並びに取付けネジ１７を含むフランジ部材周縁部１４ｂも、片面粘着テープ１６を用いて密封しておくことが好ましい。
この配線スリーブ１２は、各引込みケーブル毎に個別に設けても良いが、例えば第９図に示すように、２本又は３本以上の筒状案内部材１３、・・・を並設した配線スリーブ１２Ａを用いても良い。
また、配線スリーブ１２が装着される場所は、屋根本体の野地板上に限定されず、第１０図の（ａ）、（ｂ）に示すように、従来通りの屋根頂部に挿通孔１１Ｂを設けておき、屋根本体１０表面と挿通孔１１Ｂに沿って突出される屈曲した板状フランジ１４Ｂを備えた配線スリーブ１２Ｂを前記挿通孔１１Ｂに装着し、これに引込みケーブル８を案内してなる配線構造も好ましい実施例である。
また、同じく従来通りの屋根頂部に挿通孔を設け、第１１図（ａ）に示すように、屋根本体表面と挿通孔に沿って突出される屈曲した板状フランジ１４Ａを備えた配線スリーブ１２Ａを前記挿通孔に装着し、これに引込みケーブル８を案内してなる配線構造も好ましい実施例である。このように配線スリーブ１２Ａを用いて屋根頂部から屋内に電力を導入する場合には、第１１図（ｂ）に示すように、電池モジュール１が配列設置された屋根本体１０に対して、屋根の棟部を境に隣接する他の屋根本体１０Ａ側に挿通孔１１Ａを形成し、筒状案内部材１３の一端側のケーブル入り口１３ｂを、屋根本体１０の表面側に位置させ、他端側のケーブル出口１３ｃを、前記挿通孔１１Ａ近傍の屋根本体１０Ａの表面側または屋内側に位置させることが更に好ましい。このように、エルボ型のスリーブを棟部に設け、スリーブにケーブルが導入される屋根面と、スリーブから屋内にケーブルを導入する屋根面とが異なった屋根の面で行なえば、スリーブ設置部からの水漏れがより効果的に防止されるのである。尚、筒状案内部材にケーブルを挿通した後は、当該開口部にはコーキング処理を行い、処理完了後、スリーブ全体を防水テープでカバーし、防水しておくことが好ましい。
そして、第６図に示すように、屋根本体１０上に葺設完了された太陽電池モジュール１、・・・の裏面側に雨水が浸入した場合には、該断熱支持材２の棟側の壁部２ａや当接面２ｂに滞留することなく、断熱支持材２の当接面２ｂに開口した縦横の排水溝３、・・・並びに前記支持台６に設けた挿通溝６１を通じて、前記雨水が矢印の如く、軒側へ速やかに流出され、また前記排水溝３、・・・は、空気が流通する通気溝としても機能するため、太陽電池モジュール１裏面側の湿気も滞りなく排出されるのである。
＜端子ボックスの両側方に亘る断熱支持材を一体成形した第２実施形態＞
次に、第１２図に基づいて本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態の太陽電池モジュール１Ａは、太陽電池５の裏面側において端子ボックス４２を挟む両側方に設けた一対の断熱支持材２、２の代わりに、前記端子ボックス４２の設置位置に凹欠部２３を形成するとともに、該端子ボックス４２を挟む両側方に亘って一体成型された横長な矩形状の断熱支持材２Ａを設けたものであり、この断熱支持材２Ａには同じく屋根本体への当接面に開口した有底の排水溝３Ａ、・・・が、縦横に交差し且つ断熱支持材２Ａの側方に連通して複数設けられ、図示したように、当該太陽電池モジュール１Ａを屋根本体上に葺設するまでは、前記端子ボックス４２より延出した各出力ケーブル４１、４１が排水溝３Ａの内部に着脱可能に仮止めされ、屋根本体上に葺設完了された当該太陽電池モジュール１Ａの裏面側に雨水が浸入した場合には、前記縦横の排水溝３Ａ、・・・並びに支持台６の挿通溝６１を通じて、前記雨水が軒側へ速やかに流出され、太陽電池モジュール１Ａ裏面側の湿気も滞りなく排出される。
尚、上述の第１実施形態では、断熱支持材２の裏面側に扁平な四角柱状の当接部材２２が複数突出した外観を呈し、排水溝３は各当接部材２２の間に形成されていたが、本実施形態においては、前記当接部材２２Ａを扁平な円柱状とし、その隙間に同じく排水溝３Ａが形成されたものである。このように本発明における排水溝の形状は何ら限定されるものではなく、例えば排水溝の内部に出力ケーブルを仮止めしない場合には、前記排水溝の幅を広く設定し、太陽電池モジュール裏面側の排水性及び通気性をより向上させることも好ましい実施例である。本例における太陽電池モジュール１Ａのその他の構造は、基本的には第１実施形態と同じであるので、同一構成には同一符号を付してその説明は省略する。
＜断熱支持材の脚体にケーブル保持溝を設けた第３実施形態＞
次に、第１３図〜第１８図に基づいて本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態の太陽電池モジュール１Ｂは、第１３図に示すように、屋根材を構成する太陽電池５と、該太陽電池の裏面側より延出される出力ケーブル４１、４１と、前記太陽電池５の裏面側に固定され、屋根本体の表面に当接する断熱支持材２とを備えており、前記断熱支持材２は、太陽電池５の裏面側に面的に固定される板状本体部２０と、該板状本体部２０から屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の脚体２１、・・・とより構成されている。
本実施形態では、これら複数の脚体２１、・・・から選択される少なくとも１つ以上の脚体において、屋根本体への当接面２ｂに開口し且つその深さがケーブル径よりも深く、挿入された出力ケーブル４１を前記開口から突出させることなく収納状態で保持するケーブル保持溝３０を脚体側方に連通して設けたものであり、前記ケーブル保持溝３０に出力ケーブル４１を保持させておくことで、当該断熱支持材２による出力ケーブル４１の挟み込みが未然に回避され、施工時における作業効率を向上させるとともに、施工後の出力ケーブル４１はケーブル保持溝３０の内部で下地シートから浮いた状態に維持され、出力ケーブル４１のブリードを防止し、当該太陽電池モジュール１Ｂの長期間の信頼性を維持するものである。
太陽電池モジュール１Ｂは、第１３図に示すように、太陽電池５の裏面における端子ボックス４２が設置された部位を除く略全面にガルバニウム鋼鈑等の金属板プレート７を覆設するとともに、互いに極性の異なる２本の出力ケーブル４１が延出した端子ボックス４２を前記太陽電池５の裏面側略中央に設けることで出力部４が構成されている。前記金属板プレート７の裏面には、前記端子ボックス４２を挟む両側方にわたって一体成型された横長な断熱支持材２が接着剤により固定されている。また、同じく金属板プレート７裏面側の軒側端部には、出力ケーブル４１や引込みケーブル８を挿通させる挿通溝６１をその中央部に形成した支持台６が設けられ、独立して屋根本体上に直接葺設可能な屋根材が構成されている。
断熱支持材２は、端子ボックス４２が設けられる位置に凹欠部２３が形成され、該端子ボックス４２を挟む両側方にわたって連続した横長矩形状の板状本体部２０と、該板状本体部２０から屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の扁平な円柱状の脚体２１、・・・とを、発泡合成樹脂等により一体成型した弾性体からなり、前記複数の脚体２１、・・・は上述の第１、第２実施形態における当接部材としての機能を有し、これら脚体２１、・・・間には必然的に排水溝３、・・・が形成されている。このような断熱支持材２は、前記太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部２０により、屋内の断熱効果およびアモルファスシリコン太陽電池を採用した場合のアニール効果が十分に発揮され、この板状本体部２０と屋根本体側に立設配置させた複数の脚体２１、・・・とにより、太陽電池と屋根本体との間のスペーサとしての緩衝効果も十分に維持される。
各脚体３の高さは、少なくとも前記出力ケーブル４１の外径よりも大きく設定され、それぞれの間隔は１５ｍｍ〜６０ｍｍ、好ましくは２５ｍｍ〜３５ｍｍに設定されている。
また、これら複数の脚体２１、・・・のうち、少なくとも１つ以上の適当な位置に存する脚体２１には、屋根本体への当接面２ｂに開口し、且つその深さがケーブル径よりも深く、挿入されたケーブル４１（８）を前記開口から突出させることなく収納状態で保持するケーブル保持溝３０が当該脚体２１の側方に連通して設けられている。
ケーブル保持溝３０は、第１３図〜第１５図に示すように、当該脚体２１の当接面において縦、横、斜め、若しくは緩やかな曲線方向から選択される方向に沿って開口した１本の溝、又はこれらの組合せからなるものが好ましく、ケーブル径よりも幅広な開口部から幅狭な底部に向かってテーパー状に形成され、ケーブル径よりも幅狭となる部位で挿入されたケーブル４１（８）を開口から突出させることなく弾性保持するものである。
これら板状本体部２０と複数の脚体２１とから構成される断熱支持材２を成形する発泡合成樹脂としては、スチレン、プロピレン、エチレン、ウレタン等の単独重合体あるいはそれらを主成分とする共重合体、または前記の単独重合体あるいは共重合体の混合物からなる発泡合成樹脂が好ましい。中でもスチレン、プロピレン、エチレンの単独重合体あるいはそれらを主成分とする共重合体の発泡合成樹脂がより好ましく、スチレン、プロピレン、エチレンの単独重合体がさらに好ましい。
また、断熱支持材２は、太陽電池５の裏面側において人力で容易に外れる程度の強度で固定されており、メンテナンス時にはこれら断熱支持材２が簡単に外れることで、屋根本体からの太陽電池モジュールの取り外しが簡単にできるように構成されている。たとえば、接合面積が０．３ｍ２の断熱支持材を太陽電池裏面側に固定するのであれば、５ｋｇ程度の引き剥がし力で太陽電池裏面から簡単に外れるように接着剤を用いて接合されることが好ましい。
そして、太陽電池モジュール１Ｂを組み立てた後、前記端子ボックスの筺体４３から軒側へ延出している２本の出力ケーブル４１、４１は、第１３図〜第１５図に示されているように、配線される方向に沿って形成された前記ケーブル保持溝３０の内部、及び脚体２１、・・・間の排水溝３の内部に挿入され、ケーブル保持溝３０による弾性保持力と排水溝３からの摩擦係止力により、当該太陽電池モジュール１Ｂを屋根本体上に葺設するまで外れることなく断熱支持材２の内部に確実に保持される。
第１６図は、これら太陽電池モジュール１Ｂを屋根本体１０表面の下地シート１８外面に沿って配列設置してなる発電機能付き屋根Ｒを示し、各太陽電池モジュール１Ｂは、側方に導出される出力ケーブル４１を既に側方に隣接固定された太陽電池モジュール１Ｂから導出している出力ケーブル４１に結線することで互いに直列接続され、当該直列接続の始端或いは終端に位置する太陽電池モジュール１Ｂは、第１４図にも示すように、支持台６の挿通溝６１を通じて屋内から延びる引込みケーブル８に接続されている。各太陽電池モジュール１Ｂは、第１７図にも示すように、棟側に既に隣接固定されている支持台６の取付け溝６４により棟側端部を支持され、且つ、裏面側に固定した自らの支持台６により軒側端部を支持されることで、裏面側に設けた前記断熱支持材２が屋根本体１０の表面に当接した状態で固定されるのであり、この際、各太陽電池モジュール１Ｂの裏面側から延出している出力ケーブル４１はケーブル保持溝３０内に収納状態で保持されているため、前記太陽電池モジュール１Ｂの固定の際、断熱支持材２による出力ケーブル４１の挟み込み、すなわち脚体２１の当接面２ｂに出力ケーブル４１が挟み込まれるといった不都合が未然に回避されるとともに、当該太陽電池モジュールの固定後に前記出力ケーブルが再び裏面側に入り込んでしまうといった不測の事態が回避される。
屋根本体１０上に太陽電池モジュール１Ｂ、・・・を葺設完了した本発明に係る発電機能付き屋根Ｒにおいて、モジュール裏面側に雨水が浸入した万一の場合には、第１７図に示すように、該断熱支持材２の棟側の壁部２ａや当接面２ｂに滞留することなく、脚体間の排水溝３、・・・並びに前記支持台６に設けた挿通溝６１を通じて、前記雨水が矢印の如く、軒側へ速やかに流出され、また前記排水溝３、・・・は、空気が流通する通気溝としても機能するため、太陽電池モジュール１Ｂ裏面側の湿気も滞りなく排出される。
また、施工後の出力ケーブル４１、・・・は、第１８図に示すように、ケーブル保持溝３０の内部に下地シート１８から浮いた状態で保持されているため、出力ケーブル４１のブリードが防止され、当該太陽電池モジュールは長期間の信頼性が維持されている。
＜ケーブル保持溝を有する断熱支持材を端子ボックスの両側方に設けた第４実施形態＞
次に、第１９図に基づいて本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態の太陽電池モジュール１Ｃは、前記第３実施形態における連続した断熱支持材２の代わりに、端子ボックス４２を挟む両側方に互いに独立して設けた一対の断熱支持材２Ａ、２Ｂを設けたものであり、各断熱支持材２Ａ（２Ｂ）は、同じく板状本体部２０Ａ（２０Ｂ）と、該板状本体部２０Ａから屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の扁平な四角柱状の脚体２１Ａ、・・・とを、発泡合成樹脂等により一体成型した弾性体であり、これら複数の脚体２１Ａ、・・・のうち、少なくとも１つ以上の適当な位置に存する脚体２１Ａには、屋根本体への当接面２ｂに開口し、且つその深さがケーブル径よりも深く、挿入された図示省略したケーブルを前記開口から突出させることなく収納状態で保持するケーブル保持溝３０Ａが当該脚体２１の側方に連通して設けられている。これらケーブル保持溝３０Ａ（３０Ｂ）も、上述した第３実施形態と同様に、脚体の当接面２ｂにおいて縦、横、斜め、若しくは緩やかな曲線方向から選択される方向に沿って開口した１本の溝、又はこれらの組合せからなるものが好ましく、ケーブル径よりも幅広な開口部から幅狭な底部に向かってテーパー状に形成され、ケーブル径よりも幅狭となる部位で挿入されたケーブルを開口から突出させることなく弾性保持するものである。
本実施形態では、端子ボックス４２を挟んで一方の断熱支持材２Ａには、側方に導出されるケーブルに沿って２つの脚体２１Ａ、２１Ａにそれぞれ１本のケーブル保持溝３０Ａを設け、他方の断熱支持材２Ｂには、中央部で引込みケーブルと出力ケーブルを保持すべく、適当な脚体２１Ｂ、・・・にそれぞれ１本或いは対角線上で交差した２本のケーブル保持溝３０Ｂを設けたものであり、上述の第３実施形態の第１４図で示した太陽電池モジュール１Ｂに類似するものであるが、断熱支持材２Ａ、２Ｂをそれぞれ独立構成しているため、太陽電池モジュールの組み立て、及びケーブル保持溝を配置させる上で、より融通の利く構成である。
その他の構造は、基本的には第３実施形態と同じであるので、同一構成には同一符号を付してその説明は省略する。
＜支持台の底部に複数の下駄材を配設した第５実施形態＞
次に、第２０図〜第２６図に基づいて本発明の第５実施形態を説明する。本発明の太陽電池モジュール１Ｄは、第２０図に示すように、屋根材を構成する太陽電池５と、該太陽電池を支持して屋根本体１０に固定する支持台６とを備えた建材一体型の太陽電池モジュールであり、前記支持台６の屋根本体１０に面する底部６ａに複数の下駄材９、・・・が配設されている。本発明は、このように支持台６を屋根本体１０から浮かす下駄材９を設けたことにより、第２６図にも示すように、当該太陽電池モジュール１Ｄをケラバ下地水切り１９の上側に覆設する場合に、雨水を止水する返し部１９ａを潰すことなく、当該ケラバ下地水切り１９の通水路１９ｂを通じて雨水をスムーズに排出させるものである。
なお、本実施形態で説明する下駄材９の適用範囲は、以下に示すような排水溝やケーブル保持溝を有した本発明の太陽電池モジュールに何ら限定されるものではなく、排水溝やケーブル保持溝を有しない建材一体型の太陽電池モジュールにも広く好適に採用されるものである。
本実施形態の太陽電池モジュール１Ｄは、第２１図に示すように、太陽電池５の裏面における端子ボックス４２が設置された部位を除く略全面にガルバニウム鋼鈑等の金属板プレート７を覆設するとともに、互いに極性の異なる２本の出力ケーブル４１、４１が延出した端子ボックス４２を前記太陽電池５の裏面側略中央に設けることで出力部４が構成されている。前記金属板プレート７の裏面には、前記端子ボックス４２を挟む両側方にわたって一体成型された横長な断熱支持材２が接着剤により固定されている。また、同じく金属板プレート７裏面側の軒側端部には、底部６ａに複数の下駄材９、・・・が配設された支持台６が設けられ、独立して屋根本体１０上に直接葺設可能な屋根材として建材一体型の太陽電池モジュールが構成されている。なお、前記断熱支持材２はこのように一体成型されたものに限定されず、端子ボックス４２を挟んで両側方に互いに独立して構成した一対の断熱支持材など、別体構成された複数の断熱支持材を適宜使用することができる。
断熱支持材２は、端子ボックス４２が設けられる位置に凹欠部２３が形成され、該端子ボックス４２を挟む両側方にわたって連続した横長矩形状の板状本体部２０と、該板状本体部２０から屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の扁平な円柱状の脚体２１、・・・とを、発泡合成樹脂等により一体成型した弾性体からなり、前記太陽電池５の裏面側に面的に固定される板状本体部２０により、屋内の断熱効果およびアモルファスシリコン太陽電池を採用した場合のアニール効果が十分に発揮され、この板状本体部２０と屋根本体側に立設配置させた複数の脚体２１、・・・とで、太陽電池と屋根本体との間のスペーサとしての緩衝効果も十分に発揮される。
前記複数の脚体２１、・・・のうち適当な位置に存する脚体２１には、屋根本体への当接面２ｂに開口し、且つその深さがケーブル径よりも深く、挿入されたケーブル４１（８）を前記開口から突出させることなく収納状態で保持するケーブル保持溝３０が当該脚体２１の側方に連通して設けられている。
前記断熱支持材２は、好ましくはスチレン、プロピレン、エチレン、ウレタン等の単独重合体あるいはそれらを主成分とする共重合体、または前記の単独重合体あるいは共重合体の混合物からなる発泡合成樹脂で一体成形され、中でもスチレン、プロピレン、エチレンの単独重合体あるいはそれらを主成分とする共重合体の発泡合成樹脂がより好ましく、スチレン、プロピレン、エチレンの単独重合体がさらに好ましい。また、断熱支持材２は太陽電池５の裏面側において入力で容易に外れる程度の強度で固定され、メンテナンス時にこれら断熱支持材２が簡単に外れることで、屋根本体から太陽電池モジュールを容易に取り外しできるように構成されている。たとえば、接合面積が０．３ｍ２の断熱支持材を太陽電池裏面側に固定するのであれば、５ｋｇ程度の引き剥がし力で太陽電池裏面から簡単に外れるように接着剤を用いて接合されることが好ましい。
支持台６はアルミニウム製で、第２２図に示すように、その上部には、前記金属板プレート７裏面の軒側端部に沿って当着する内向きフランジ６２が太陽電池モジュール１Ｄの幅方向、即ち長手方向に沿って突出形成され、同じく上部には、前記金属板プレート７の軒側端縁を下方に折曲形成してなる折曲部７１に穿設された取付けネジ７２用の図示しない貫通孔に対応して、外方に開口する螺孔が設けられている。
上段中程には、長手方向に沿って外方に開口し且つ軒側に隣接配置される太陽電池モジュール１Ｄの棟側端部を、その金属板プレート７及び防水用のガスケット６４ａとともに受け入れ咬合する取付け溝６４が形成されている。また、支持台６の底部６ａには、取付けネジや釘等により当該支持台６を屋根本体１０に固定するためのビス孔６３ａが複数箇所に穿設された外向きフランジ６３が、同じく長手方向に沿って突出形成され、この外向きフランジ６３には、第２３図（ａ）〜（ｃ）に示すような、本発明に係る下駄材９が複数配設されている。
下駄材９は、当該太陽電池モジュール１Ｄを屋根本体縁部のケラバ下地水切り１９上側に覆設するとき、これら下駄材９により浮かされた支持台の底部６ａが前記ケラバ下地水切りの返し部１９ａをつぶさないようにその厚みが設定されるスペーサとしての機能を有したものであれば、その形状および素材を問わないが、好ましくはゴム素材からなるもの、より好ましくは、優れた耐久性（耐熱性や耐候性など）が得られるＥＰＤＭ或いはクロロプレンを用いて成形されており、ＪＩＳＡ硬度で、好ましくは５０〜７０に設定されている。
このような下駄材９は、外向きフランジに穿設されたビス孔６３ａの開口部を覆う位置に設けられることにより、当該下駄材９に対して下穴加工が不要であるとともに、当該外向ぎフランジ６３を取付けビスや釘で屋根本体に固定する際には、支持台の底部６ａ、ビス孔６３ａ、および屋根本体の下地シートと密着する防水シール材として機能し、従来から施工時に必要であった固定部のコーキング処理を省略することができる。
これら下駄材９は、予め支持台６の底部６ａに接着剤等で固定されるものや、屋根本体１０に支持台６を設置する際、その底部６ａと屋根本体１０との間に挟み込むものであってもよいが、本例の下駄材９においては、第２３図（ａ）〜（ｃ）に示すように、前記外向きフランジ６３の突出端縁をコの字状に嵌合保持する抱持部９１と、前記外向きフランジ６３の基端側より上方に突出して、当該支持台６の内壁に係止される突出部９２とを備え、巾約３０ｍｍにカットされた異型押出し成形品であり、前記抱持部９１と突出部９２を用いて、支持台の底部６ａを前後に挟持させることにより、該支持台６にワンタッチで装着され、太陽電池モジュールが屋根上に設置される前から、あらかじめ外向きフランジ６３に密着保持されている。
前記下駄材９において、ビス孔６３ａの開口部を位置させる部位には、段差９３を介して厚肉部９４が設けられており、屋根本体１０に支持台６を固定する際には、これら厚肉部９４が屋根本体に圧着し、当該部位の面圧を増加させることで、前述の防水シール性をより向上させている。また、前記段差９３から反対側の突出部９２に至る部位には、第２１図および第２２図に示すように、表面蝋引きした片面粘着テープ６６が張り付けられ、その残部を支持台の前記内壁に張りつけることで、当該下駄材９が支持台６に安定保持されている。
これら下駄材９の厚みは、一般的なケラバ下地水切り１９における返し部１９ａの高さを考慮して、該返し部１９ａを潰さない程度、すなわち該返し部１９ａを圧接しないか、圧接しても返し部１９ａによる止水効果を維持しうるように設定され、好ましくは４〜５ｍｍに設定されている。
第２４図は、これら太陽電池モジュール１Ｄを屋根本体１０表面の下地シート１８外面に沿って複数配列設置してなる発電機能付き屋根Ｒ１を示し、各太陽電池モジュール１Ｄは、第２２図に示したように、棟側に既に固定されている支持台の取付け溝６４により棟側端部が支持され、且つ、裏面側に固定した自らの支持台６により軒側端部を支持することで、屋根本体１０上に順次固定されている。
ところで、各太陽電池モジュール１Ｄの棟側端部を取付け溝６４に嵌め込む際には、自らの支持台６を屋根本体の下地シート１８上で滑らす必要があるが、下地シート１８に直接当接する各下駄材９には、その嵌め込み方向の先端側に粘着テープ６６が張り付けてあるため、全体がゴム質であるにもかかわらず、各下駄材９は支持台６から外れることなく、下地シート１８上をスムーズに滑動することができる。したがって、当該太陽電池モジュール１Ｄの棟側端部は、前記取付け溝６４にスムーズに嵌め込まれ、施工効率の低下が防止されている。このように下駄材９を下地シート１８上で下駄材９を滑らす手段としては、上記のような表面蝋引きした粘着テープ６６を下駄材９に張り付けておくこと以外に、パラフィン紙を張り付けたり、滑材を表面に付着させたりすることも有効であり、更には、当該下駄材９が付設される外向きフランジ６３の下面、或いは下駄材９の下面を、前記フランジの突出端側、或いは下駄材９の抱持部９１側に向けて、屋根本体上面に対して上方へ２°程度傾斜させておくことも好ましい実施例である。
このように各太陽電池モジュール１Ｄを屋根本体１０上に配列設置してなる発電機能付き屋根Ｒの配線は、各太陽電池モジュール１Ｄの側方に導出される出力ケーブル４１を既に側方に隣接固定された太陽電池モジュール１Ｄから導出している出力ケーブル４１に結線することで互いの太陽電池モジュールが直列接続され、当該直列接続の始端或いは終端に位置する太陽電池モジュール１Ｄは、第６図に示すような裏面構造を有し、支持台６に設けられた挿通溝６１を通じて屋内から延びる引込みケーブル８に接続されている。この引込みケーブル８は、従来通り棟側の屋根本体頂部に設けた挿通孔を介して屋内に導入されるが、好ましくは第７図に示すような配線スリーブ１２を挿通孔１１に装着しておき、該スリーブ内を案内されて屋内に導入される。
上記の如く構成される発電機能付き屋根Ｒ１においては、各太陽電池モジュール１Ｄの出力ケーブル４１が裏面側の断熱支持材２に設けたケーブル保持溝３０内に収納状態で保持されているため、当該太陽電池モジュール１Ｄの固定の際には、断熱支持材２による出力ケーブル４１の挟み込み、すなわち脚体２１の当接面２ｂに出力ケーブル４１が挟み込まれるといった不都合が未然に回避されるとともに、該太陽電池モジュールを固定した後に前記出力ケーブル４１が再び裏面側に入り込んでしまうといった不測の事態が回避され、優れた作業性を維持しており、また、ケーブル保持溝３０の内部に下地シート１８から浮いた状態で保持されているため、出力ケーブル４１のブリードが防止され、長期間の発電能力および信頼性が維持されている。
そして、屋根本体の両側縁部において、ケラバ下地水切り１９の上側に設置される各太陽電池モジュール１Ｄは、第２６図に示すように、支持台の底部６ａに配設した各下駄材９によって返し部１９ａを潰すことなく設置され、防腐調整材１０ａと当該太陽電池モジュール１Ｄの隙間から進入した雨水は、ケラバ下地水切りの通水路１９ｂを通じて、軒側に向けてスムーズに排水される。なお、このようにケラバ下地水切り１９の上側に設置される太陽電池モジュール１Ｄは、雨仕舞いの関係上、ケラバ下地水切り１９の通水路１９ｂにビス孔が位置しないように、当該支持台６の端部６７より９０〜１００ｍｍ離れた位置にビス孔６３ａが穿設されており、本例では当該位置に合わせて下駄材９が設けられるが、本発明の下駄材はビス孔の開口部を覆う位置に設けることに何ら限定されるものではなく、支持台底部６ａのビス孔が開口していない位置に適宜設けることもでき、このようにして設けた下駄材は、通水を著しく妨げないものであれば、ケラバ下地水切りの通水路１９ｂの内部に当着するものであってもよい。
＜樋構造を構成して瓦と混ぜ葺きした第６実施形態＞
次に、第２７図〜第３８図に基づいて本発明の第６実施形態を説明する。本発明の太陽電池モジュール１Ｅは、第２７図又は第３７図に示すように、瓦１０Ｔと混ぜ葺きして屋根本体１０上に敷設される太陽電池モジュール１Ｅであり、不燃材からなる基材７Ａの受光面側に太陽電池５を固定し、前記基材７Ａには、第３６図の（ａ）〜（ｃ）に示すように、瓦１０Ｔの樋部１０ｇと同じ側に樋構造７ｇを構成し、基材における太陽電池を固定していない領域を用いて屋根本体１０上に基材７Ａを固定したものである。
太陽電池５は、基材７Ａに機械固定されており、具体的には基材７Ａに取り付けた係止用の固定金具７３、７４により、当該基材７Ａ上に確りと係止されている。基材７Ａは、第２８図に示すように、金属板プレートの端部を板金加工により折曲して略箱状に形成された強固な構造を有しており、上記樋構造７ｇも当該端部を折曲して構成されている。
太陽電池５の軒側端縁５ｂは、第２９図にも示すように、基材７Ａの軒側端部７ｂに設けた複数個の固定金具７３、・・・により係止されている。
固定金具７３は、太陽電池５の前記端縁５ｂに係合する断面視Ｌ字型に形成され、ビス或いはブラインドリベット（以下「リベット」と略記する。）により基材端部を折曲形成した連結部７０に固定されている。この連結部７０は、太陽電池モジュール１Ｅ軒側の脚部を構成するとともに、屋根本体１０の軒側に先に葺設された太陽電池モジュール１Ｅの棟側に突出している基材上に固定され、太陽電池モジュール１Ｅ、１Ｅを互いに連結するものである。
一方、太陽電池５の棟側端縁５ａは、基材７Ａの軒側途中部に設けた複数の固定金具７４、・・・により係止されている。本例の太陽電池モジュール１Ｅでは、前記の軒側端縁５ｂを係止する固定金具７３を３つ、並びに棟側端縁５ａを係止する固定金具７４を３つの合計６つの固定金具を用いて太陽電池５が基材７Ａに固定されているが、これら固定金具の数、形状、寸法等は太陽電池の形状等により適宜設計される。
また、固定金具７４により固定された前記太陽電池５の棟側端縁５ａには、当該部位に沿って太陽電池５の巾方向全域にわたるカバー材７５が設けられている。前記カバー材７５は、太陽電池５の棟側に突設した基材７Ａの端縁近傍より基材７Ａ上を軒側へ延び、途中部から折曲されて太陽電池５の棟側端縁５ａ上部に向けて緩やかに立ち上がり、その端部によって前記棟側端縁５ａ及びこれを基材７Ａ上に係止している固定金具７４、・・・を全て覆うような形に設けられており、このカバー材７５により、棟側の太陽電池モジュールから流れる雨水が軒側の太陽電池モジュール１Ｅの上面へ導かれるとともに、前記棟側端縁５ａからの雨水の浸水、ひいては前記固定金具７４のビス止め又はリベット止め部からの雨水の浸水が防止されている。
また、前記カバー材７５の棟側端縁には、その端部を上方に折り曲げた返し部７５ａが構成されており、暴風雨等で雨水がカバー板７５上を棟側へ流れても、前記返し部７５ａにより雨水の基材７Ａ上への進水が確実に阻止される。
このカバー材７５には、さらに上記太陽電池モジュール１Ｅ軒側の脚部を構成する連結部７０を固定するための複数の固定金具７６、・・・が設けられており、棟側に隣接して他の太陽電池モジュールを段葺する際には、その連結部７０を前記固定金具７６、・・・に係合することでカバー材７５を介し、当該モジュールが基材７Ａ上に連結されることになる。固定金具７６は、断面視略Ｚ字状に形成され、カバー材７５上にビス或いはリベットで固定される金具である。
基材７Ａの棟側端部７ａには、太陽電池モジュール１Ｅを屋根本体１０上へ固定する際、屋根本体上の瓦桟木１０ｂに係止される脚材７７が設けられている。脚材７７は、第３０図に示すように略１．６ｍｍ厚の亜鉛メッキ鋼板を略コの字状に折曲した金属金具であり、その側壁端部には瓦桟木に係止される係止部７７ａ、７７ａが設けられている。
太陽電池５の裏面又はこれに対面する基材７Ａの上面における前記太陽電池５裏面の周縁部および内方に位置する部位には、３ｍｍ以上の厚みを有する弾性シール材が貼付され、このシール材によって太陽電池５と基材７Ａとの隙間の止水構造が形成されている。具体的には、第３１図に示すように、太陽電池５裏面の周縁部およびその内方に、発泡ＥＰＤＭ等のシール材５０が予め、３ｍｍ以上で且つ基材上に当該太陽電池５を固定した際２ｍｍ以下に圧縮される程度の厚み、望ましくは５〜６ｍｍ程度の厚みで貼付され、これにより周縁部から内方に雨水が進水しても、少なくとも端子ボックス及びこれを挿通している後述の開口部７ｃまでは雨水が進入しない止水構造が形成されている。より詳しくは、前記シール材５０は、太陽電池５裏面の周縁部に沿って貼付した周囲の防水部５１と、その棟側の中央部位より各々軒側の両サイドに向けて斜めに延びる排出案内部５２とを形成しており、前記排出案内部５２と軒側の防水部５１により端子ボックス４２が完全に囲繞されている。更に、前記軒側両サイドにはシール材を設けない開口した排水口５３が形成されており、万一棟側より雨水が浸入しても該雨水は排出案内部により軒側両サイドへ案内され、端子ボックス４２に至ることなく前記排水口５３より速やかに排出されることとなり、太陽電池５と基材との間は常に略ドライの状態が保たれている。
基材７Ａにおける前記太陽電池５の端子ボックス４２に対面する部位には、第３２図（ａ）に示すように、該端子ボックス並びにその出力ケーブルを挿通し、モジュール裏面側に突出させるための開口部７ｃが設けられ、当該基材７Ａの裏面側には、この開口部７ｃを覆うように略コの字状の樋部材７８が着脱自在に設けられている。この樋部材７８は、少なくとも軒側に隣接して葺設される太陽電池モジュールの基材上に排水できる位置まで延設されており、万一開口部７ｃから雨水が浸入しても、これを軒側のモジュール上面に排水するよう構成されており、第３２図（ｂ）及び（ｃ）に示すように、樋部材７８の側壁上端部に係止片７８ａ、７８ａがそれぞれ外方に突設され、且つ、前記開口部７ｃの左右側縁部には、前記係止片７８ａ、７８ａに対応する支持片７ｄ、７ｄが基材７Ａの上面側よりリベット止めされており、これにより樋部材７８は、屋根の上下方向に差し込み方式で着脱可能に支持されている。
そして前記基材７Ａの裏側には、第３３図及び第３４図にも示すように、屋根本体表面に当接する裏受け用の断熱支持材２Ｃが設けられ、該断熱支持材２Ｃの屋根本体への当接面には、配線用のケーブル保持溝３０Ｃが形成されている。
断熱支持材２Ｃは、具体的には、太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部２０Ｃと、そこから屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の脚体２１Ｃ、・・・とから構成され、これら脚体間の間隙には必然的に排水溝３Ｃが形成されている。本実施形態では、一つ以上の脚体２１Ｃに前記ケーブル保持溝３０Ｃを設けるのみならず、第３５図の（ｃ）に示すように、その延長線上の板状本体部２０Ｃにもケーブル保持溝３０Ｃが連通して形成され、保持した引き込みケーブル等を上述の瓦桟木１０ｂを越えて上下に渡せるように構成されている。
このケーブル保持溝３０Ｃは、上述した実施形態のものと同様、配線するケーブルを収納保持するものであり、本例のケーブル保持溝３０Ｃは端子ボックス４２から延びる出力ケーブルや屋根本体上に配線される幹線ケーブルなど多種多様な形状、太さ等を有する様々なケーブルを単又は複数保持できるように、その内部に熱線で切り抜き加工された巾広な収納空間３４が形成されている。
尚、幹線ケーブル等の太いケーブルを収納保持するため、ケーブル保持溝３０Ｃの開口巾をあまりに広く設定すると、出力ケーブル等の比較的細いケーブルを充分保持できない場合も生じるが、この場合でも引き込みケーブル等の太いケーブルを細いケーブルの上から保持させることで抜け落ちは容易に回避でき、また、ゲーブル保持溝を平面視屈曲した蛇行溝とすれば、細いケーブル単独でも安定して保持できることになる。
そして、これら太陽電池モジュール１Ｅを瓦１０Ｔと混ぜ葺きして発電機能付き屋根Ｒ２を構成する際には、第３６図の（ａ）（ｂ）に示すように、側方に突設した樋構造７ｇの部位を隣接する瓦１０Ｔ或いは太陽電池モジュール１Ｅの対応する端部に挿通するとともに、（ｃ）に示すように反対側に隣接する瓦１０Ｔの樋部１０ｇを受け入れて順次葺設され、これら隣接する両者の隙間から浸入した雨水等は、樋構造７ｇおよび樋部１０ｇによって屋根下方に排出される。
通常、瓦は屋根に向かって軒先右側から左方向に葺いた後、これに上乗せされる上段の瓦は、前記樋部１０ｇの位置が上下で一致しないようチドリ状に葺き、順次棟側方向に葺く。樋部１０ｇを上下一致させない理由は、排水される雨水の集中を防ぐためであり、また、チドリ状に葺いた方がよりデザイン上好ましいといった理由もある。このような事情は本実施形態の如く太陽電池モジュールを混ぜ葺きする際も同様であり、太陽電池モジュール１Ｅの寸法は、瓦１０Ｔに応じて設定され、軒側或いは棟側に隣接する瓦とのチドリ状の位置関係を維持し、左右の目地の相対位置関係を同一とし、デザイン上の調和を維持するとともに雨水の集中を防止して防水機能を維持できるよう構成されている。
基材７Ａの棟側端部７ａには、第３８図（ａ）に示すように、左右に隣接配置される太陽電池モジュール１Ｅの基材７Ａに対して電気的に接続される接地用のアース材７９と電気接続用のビス１７ａが設けられており、このアース材７９は第３８図（ｂ）に示すように金属製の板状構造材からなり、その長手方向両端部には、それぞれ先に葺設される太陽電池モジュール１Ｅの基材端部７ａにリベット止めされるリベット孔７９ａと、他方の太陽電池モジュールの基材端部７ａのビス１７ａにネジ止めされる開放孔７９ｂとが設けられている。尚、太陽電池５は、アモルファス又はハイブリッドであることが好ましい。
産業上の利用可能性
本発明の太陽電池モジュールは、断熱支持材の屋根本体への当接面に開口した有底の排水溝を断熱支持材側方に連通して設けているため、裏面側に浸入した雨水等が速やかに軒側へ排出され、漏水等の問題発生の可能性が解消されるとともに、通気性も向上し、モジュール裏面側の湿気が滞りなく排出される。さらに、裏面側に延出した出力ケーブルを排水溝に沿って挿入しておくだけで、粘着テープ等を別途用いることなく、太陽電池裏面側に簡単且つ確実に仮止めできる。
前記排水溝を縦横に交差して複数設けた場合、前述の排水性及び通気性がより向上するとともに、出力ケーブルを排水溝の交会部で縦横に大きく迂曲させて挿入でき、当該ケーブルを排水溝の内部により確実に係止させることができる。
排水溝の深さを、少なくとも出力ケーブルの外径よりも大きく設定した場合、挿入した出力ケーブルが排水溝の開口部から外部に突出することなく溝内部に完全に収納され、出荷時の梱包の容易性や、太陽電池モジュールを破損することなく安定して上下に重置できる等の管理の容易性が向上する。
排水溝の一部又は全体を拡底形状と成した場合、出力ケーブルが排水溝の内部に確実に係止される。
排水溝の長手方向に沿った一部にケーブルの外径程度の幅を有する狭窄部を設けた場合、出力ケーブルが排水溝の内部に確実且つ安定に係止される。
また、断熱支持材を、太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部と、該板状本体部から屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の脚体とより構成し、これら複数の脚体から選択される少なくとも１つ以上の脚体に、屋根本体への当接面に開口し、且つその深さがケーブル径よりも深く、挿入されたケーブルを前記開口から突出させることなく収納状態で保持するケーブル保持溝を、脚体側方に連通して設けたものでは、モジュール裏面側に浸入した雨水等が棟側の壁部や屋根本体との当接面に滞留することなく速やかに排出され、漏水等の問題発生の可能性が解消されるとともに、通気性が向上し、モジュール裏面側の湿気は滞りなく排出される。また、出力ケーブルは粘着テープ等を別途用いることなく太陽電池裏面側に簡単且つ確実に仮止めできる。更に、ケーブル保持溝に出力ケーブルを保持させることで、当該断熱支持材による出力ケーブルの挟み込みが未然に回避され、施工時の作業効率が向上するとともに、施工後の出力ケーブルのブリードが防止され、長期間の信頼性、および安定した発電能力が維持される。
ここで、断熱支持材が弾性体で構成され、ケーブル保持溝がケーブル径よりも幅狭な部位で挿入されたケーブルを弾性保持するものでは、ケーブル保持溝へのケーブルの挿入が容易であるとともに、挿入されたケーブルは安定して保持される。
ケーブル保持溝が、開口部から底部に向けて次第に幅狭となるテーパー状に形成した場合には、ケーブルを挿入する際の作業性が向上する。
ケーブル保持溝の内部に、熱線で切り抜き加工した巾広な収納空間を形成した場合には、多種多様な形状、太さ等を有する様々なケーブルを単又は複数保持させることが可能となる。
ケーブル保持溝を平面視屈曲した蛇行溝とした場合には、該保持溝がたとえ巾広であっても、挿入したケーブルが屈曲した溝内壁により確実に摩擦係止され、細いケーブル単独でも安定して保持させることが可能となる。
断熱支持材の少なくともモジュール外部への出力ケーブル導出位置の近傍に配置された脚体にケーブル保持溝を設けた場合、太陽電池モジュールを固定した後に出力ケーブルが再び裏面側に入り込んでしまうといった不測の事態を回避でき、接続されたケーブルのコネクターを下地シートから確実に浮かしておくこともできる。
また、建材一体型の太陽電池モジュールにおいて、前記支持台の屋根本体に面する底部に複数の下駄材を配設し、且つ各下駄材は、当該太陽電池モジュールを屋根本体のケラバ下地水切り上側に覆設するとき、これら下駄材で浮かされた支持台の底部が前記ケラバ下地水切りの返し部をつぶさないよう、その厚みが設定されたものでは、屋根本体上のケラバ下地水切りの上側に太陽電池モジュールを覆設する場合であっても、雨水を止水する返し部を潰すことなく、当該ケラバ下地水切りの通水路を通じて雨水をスムーズに排出でき、屋内への漏水や滞留した湿気による太陽電池モジュールの故障が未然に回避され、長期間の発電能力および信頼性を維持できる。
下駄材の厚みは、一般的なケラバ下地水切りにおける返し部の高さを考慮して、好ましくは４〜５ｍｍに設定され、特に、前記下駄材を支持台の底部に穿設したビス孔の開口部を覆う位置に設けた場合には、前記下駄材が当該支持台を取付けビスや釘で屋根本体に固定する際、支持台の底部、ビス孔、および屋根本体の下地シートと密着する防水シール材として機能し、従来から施工時に必要であった固定部のコーキング処理を省略できる。
下駄材に段差を介した厚肉部を設け、該厚肉部にビス孔の開口部を位置させた場合には、屋根本体に支持台を固定する際、これら厚肉部が屋根本体に圧着し、当該部位の面圧を増加させることで、防水シール性がより向上する。
下駄材は、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン共重合体）或いはクロロプレンからなるものが好ましく、ＪＩＳＡ硬度で５０〜７０であることが好ましい。
これら下駄材は、異型押出し成形品であることが好ましく、特に、屋根本体上に既に固定された他の支持台に太陽電池の端部を嵌め込んで順次、屋根本体上に配列設置される建材一体型の太陽電池モジュールであって、下駄材の底面における前記嵌め込み方向の先端部位を滑面となしたものでは、各下駄材が支持台から外れることなく、下地シート上をスムーズに滑動し、当該太陽電池モジュールは棟側端部が前記他の支持台にスムーズに嵌め込まれ、施工効率の低下が防止される。この場合、下駄材の先端部位に表面蝋引きした片面粘着テープを張り付け、且つその残部を支持台に張り付けてなるものが好ましい。
上記下駄材が支持台の底部に配設された太陽電池モジュールを屋根本体上に配列設置してなる発電機能付き屋根にあっては、ケラバ下地水切りの防水機能が維持され、屋内への漏水や滞留した湿気による太陽電池モジュールの故障が未然に回避され、長期間の発電能力および信頼性を維持できる。
また、特に瓦と混ぜ葺きして屋根本体上に敷設される太陽電池モジュールであって、不燃材からなる基材の受光面側に太陽電池を固定し、前記基材には瓦の樋部と同じ側に樋構造を構成し、基材における太陽電池を固定していない領域を用いて屋根本体上に基材を固定するものでは、このように瓦と混ぜ葺きする際にもケーブルの挟みこみを防止でき、作業性が向上する。
太陽電池の軒側端縁を、基材の軒側端部に設けた複数個の固定金具により係止するものでは、メンテナンス性に優れるとともにコスト上昇を抑え、低廉且つ軽量な太陽電池モジュールが提供される。
固定金具により固定された太陽電池の棟側端縁に、当該部位に沿って太陽電池の巾方向全域にわたるカバー材を設けた場合、前記棟側端縁からの雨水の浸水、ひいては前記固定金具のビス孔等からの雨水の浸水を防止できる。
前記カバー材に、太陽電池モジュール軒側の脚部を構成する連結部を固定するための複数の固定金具を設け、棟側に隣接して他の太陽電池モジュールを段葺する際には、その連結部を前記固定金具に係合させることで、前記カバー材を介して当該モジュールが基材上に連結されるものが、施工上好ましく、防水性も維持できる。
太陽電池の裏面又はこれに対面する基材の上面における前記太陽電池裏面の周縁部および内方に位置する部位に、３ｍｍ以上の適度な厚みを有する弾性シール材を貼付し、このシール材によって太陽電池と基材との隙間の止水構造を形成した場合には、太陽電池と基材との間は常に略ドライの状態を保つことができる。
基材における前記太陽電池の端子ボックスに対面する部位に、該端子ボックスをモジュール裏面側に突出させる開口部を設けるとともに、当該基材の裏面側にこの開口部を覆う樋部材を着脱自在に設けた場合、万一開口部から雨水が浸入しても、これを軒側のモジュール上面に排水させることができる。
基材には、太陽電池モジュールを屋根本体上へ固定する際、屋根本体上の瓦桟木に係止される脚材を設けることが好ましい。
断熱支持材を、太陽電池の裏面側に面的に固定される板状本体部と、そこから屋根本体側に立設配置される互いに独立した複数の脚体とより構成し、一つ以上の脚体にケーブル保持溝を設けるとともに、その延長線上の板状本体部にもケーブル保持溝を連通して形成した場合には、施工時に保持した引き込みケーブル等を瓦桟木を越えて上下に渡すことが容易となる。
基材の棟側端部には、左右に隣接配置される太陽電池モジュールの基材に対して電気的に接続される接地用のアース材、及び電気接続用のビスを設けることが好ましい。以上の太陽電池は、アモルファス又はハイブリッドであることが好ましい。
以上の樋構造を構成した前記太陽電池モジュールを、屋根本体上に瓦と混ぜ葺きしてなる発電機能付き屋根では、該太陽電池モジュールが耐暴風雨性、防火性等の優れた屋根葺材としての特性を有し、また、軽量であり、断熱支持材による出力ケーブルの挟み込みが未然に回避されることから施工性が向上し、施工後においては、周辺の太陽電池モジュール或いは瓦を動かすことなく、対象とする太陽電池モジュール１枚の軒側固定金具のビス又はリベットを外すことにより、太陽電池のみを容易に交換可能となる。
また、以上の本発明の太陽電池モジュールを屋根本体表面に沿って配列設置し、その発電電力が屋根頂部からケーブルを介して屋内に導入される発電機能付き屋根であって、屋根頂部に前記ケーブルを挿通して屋内に案内するスリーブが設けられ、該スリーブは、太陽電池モジュールが配列設置された屋根本体の表面側に開口するケーブル入り口と、該屋根本体に対して屋根の棟部を境に隣接する他の屋根本体であって、屋内に通じる挿通孔が形成された部位近傍の表面側または屋内側に開口するケーブル出口とを備えていることを特徴とする発電機能付き屋根では、スリーブ内に案内されたケーブルを屋根上で抵抗なくスムーズに引き回すことができるとともに、屋内に導入されるケーブル出口が他の屋根本体に形成された挿通孔近傍の表面側または屋内側、すなわち太陽電池モジュールが設置されない従来の屋根材裏面側の屋根本体に開口しているため、スリーブ設置部からの水漏れがより効果的に防止される。
【図面の簡単な説明】
第１図は排水溝を断熱支持材側方に連通して設けた第１実施形態の太陽電池モジュールを示す裏面側斜視図、第２図は排水溝を拡底形状と成した変形例を示す断面図、第３図は排水溝に狭窄部を設けた変形例を示す斜視図、第４図は排水溝に係止部材を嵌着又は接着した変形例を示す斜視図、第５図は太陽電池モジュールの支持台を示す縦断面図、第６図は太陽電池モジュールの裏面側にて雨水が排水される様子を示す説明図、第７図は引込みケーブルを屋内へ案内する配線スリーブを示す説明図、第８図は同じく配線スリーブを示す斜視図、第９図は、筒状案内部材を複数並設した変形例を示す斜視図、第１０図（ａ）は屋根頂部に設けた挿通孔に配線スリーブを設けた例を示す説明図、（ｂ）は同じく配線スリーブを示す斜視図、第１１図（ａ）は屋根頂部に設けた配線スリーブの他の例を示す説明図、（ｂ）は同じく配線スリーブを示す斜視図、第１２図は同じく排水溝を設けた断熱支持材を端子ボックスを挟む両側方に亘り一体成形した第２実施形態の太陽電池モジュールを示す裏面側斜視図、第１３図は断熱支持材の脚体にケーブル保持溝を設けた第３実施形態の太陽電池モジュールを示す裏面側斜視図、第１４図は脚体の当接面において複数のケーブル保持溝を組み合せて形成した変形例を示す裏面側斜視図、第１５図は太陽電池モジュールにおいて、出力ケーブルを棟側と軒側に導出した例を示す裏面側斜視図、第１６図は太陽電池モジュールを屋根本体上に配列設置した発電機能付き屋根を示す説明図、第１７図は太陽電池モジュールの裏面側にて雨水が排水される様子を示す説明図、第１８図は太陽電池モジュールの裏面側にて出力ケーブルが下地シートから浮いた状態に保持される様子を示す説明図、第１９図は同じくケーブル保持溝を設けた一対の断熱支持材を端子ボックスを挟む両側方に互いに独立して設けた第４実施形態の太陽電池モジュールを示す裏面側斜視図、第２０図は支持台の底部に複数の下駄材を配設した第５実施形態の太陽電池モジュールの要部を示す説明図、第２１図は同じく太陽電池モジュールを裏面側からみた斜視図、第２２図は太陽電池モジュールの支持台を屋根本体上に固定した状態を示す断面図、第２３図（ａ）は支持台に配設される下駄材を示す正面図、（ｂ）は同じく下駄材を示す平面図、（ｃ）は同じく下駄材を示す斜視図、第２４図は太陽電池モジュールを屋根本体上に配列設置した発電機能付き屋根を示す説明図、第２５図は引込みケーブルに接続される太陽電池モジュールを裏面側からみた斜視図、第２６図は太陽電池モジュールをケラバ下地水切り上側に覆設した様子を示す説明図、第２７図は第６実施形態の太陽電池モジュールを瓦と混ぜ葺きした発電機能付き屋根を示す説明図、第２８図は瓦と混ぜ葺きされる第６実施形態の太陽電池モジュールの斜視図、第２９図は屋根上下方向に段葺される太陽電池モジュールの要部説明図、第３０図は太陽電池モジュールを桟木に係止するための脚材を示す説明図、第３１図は太陽電池と基材との隙間に形成される止水構造を示す説明図、第３２図（ａ）は開口部を設けた基材を示す説明図、（ｂ）及び（ｃ）は開口部を覆う樋部材を示す説明図、第３３図は基材裏面に設けた断熱支持材を示す平面図、第３４図は同じく正面図、第３５図（ａ）は断熱支持材のＡ−Ａ断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図、第３６図（ａ）は太陽電池モジュールの樋構造を隣接する瓦の対応する端部に挿通した様子を示す説明図、（ｂ）は同じく樋構造を隣接する太陽電池モジュールの対応する端部に挿通した様子を示す説明図、（ｃ）は瓦の樋部を隣接する太陽電池モジュールの対応する端部に挿通した様子を示す説明図、第３７図は太陽電池モジュールが瓦と混ぜ葺きされた状態を示す説明図、第３８図（ａ）は基材の棟側端部に設けたアース部材を隣接する太陽電池モジュールとの間に渡設した要部を示す説明図、（ｂ）はアース部材を示す説明図、第３９図は従来の太陽電池モジュールを屋根上に葺設する様子を示す説明図、第４０図は複数の脚体を有しない断熱支持材を裏面側に固定してなる太陽電池モジュールの裏面側斜視図、第４１図はケラバ下地水切りが雨水を軒側に排水する様子を示す説明図、第４２図は従来の太陽電池モジュールをケラバ下地水切り上側に覆設した様子を示す説明図である。
【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】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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