(57)【要約】【課題】  短い配線で端子接続が容易にでき、長期間に亘る過酷な夏冬の温度差、昼夜の温度差に耐える軽量で薄い発電ユニット装着用瓦、および太陽光発電ユニットを装着した瓦を提供することである。【解決手段】  発電ユニット装着予定部に端子を挿通させる貫通穴を備えた発電ユニット装着用瓦、および、前記貫通穴と、貫通穴から瓦裏面の端部に続く端子埋設溝を備えた発電ユニット装着用瓦を提供する。  さらに、前記瓦の発電ユニット装着予定部が凹部であり、およびあるいは発電ユニット装着予定部を残して釉薬が塗布された発電ユニット装着用瓦を提供する。  さらに、前記各種の発電ユニット装着用瓦に発電ユニットを装着し、瓦の裏面、および、あるいは端部より端子を導出した発電ユニット装着瓦を提供する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に複数の太陽光発電素子を配列し並列接続してなる発電ユニットの装着用瓦であって、和瓦のように彎曲した瓦を敷設して野地板との間にできる間隙部に発電ユニットの端子挿通用貫通穴をそなえていることを特徴とする発電ユニット装着用瓦。
【請求項２】
基板に複数の太陽光発電素子を配列し並列接続してなる発電ユニットの装着用瓦であって、発電ユニット装着予定部に発電ユニットの端子挿通用の貫通穴、およびあるいは貫通穴より瓦裏面の端部に通じる端子埋設溝を備えることを特徴とする発電ユニット装着用瓦。
【請求項３】
前記の発電ユニット装着予定部が凹部であることを特徴とする請求項１および２に記載の発電ユニット装着用瓦。
【請求項４】
前記の発電ユニット装着予定部を残して釉薬層が形成されていることを特徴とする請求項１、２、および３に記載の発電ユニット装着用瓦。
【請求項５】
請求項１、２、３、および４に記載の発電ユニット装着用瓦に、複数の太陽光発電素子を配列し並列接続してなる発電ユニットが、発電ユニット装着予定部に装着され、前記貫通穴、および、あるいは貫通穴から瓦の端部に通じる端子埋設溝から発電ユニットの端子が導出されてなることを特徴とする発電ユニット装着瓦。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、屋根瓦に係り特に複数の太陽光発電素子を配列し並列接続してなる発電ユニット装着用の瓦、および該瓦に発電ユニットを装着した瓦に関する。
【背景技術】
【０００２】    従来から，太陽光発電システムに用いるための瓦が種々提案されている。
実公昭６３−１１７４７号公報によれば、瓦の表面上、または瓦表面に設けた凹部内に発電ユニットを接着した瓦を、屋根に敷設することにより太陽光発電システムを構成することができる。【０００３】  しかしながら、夏冬の温度差、昼夜の温度差により膨張係数の異なる瓦と発電ユニットの基板が、膨張収縮を繰り返すため数年で接着力が低下し発電ユニットの基板との接着力が低下し隅部から剥離してくる欠点があった。
特に瓦の表面上に施された釉薬層は耐水効果を高めているが、発電ユニットを接着する場合、瓦表面のガラス質である釉薬層と接着材との馴染みが悪く接着強度が低下していた。【０００４】  また、実開昭５９−４２２１６号公報には、瓦の上端部表面側に太陽電池群の引き出し線が接続された少なくとも２個のリード端子が突出して設けられ、瓦の下部端裏面側に、隣接する瓦の上部表面側に有る前記リード端子に弾性接触する受けリード端子が埋設された太陽電池搭載瓦が提案されている。【０００５】  しかしながら、瓦の上端部表面側のリード端子までの引き出し線が瓦表面と同一平面に成らず防水処理が煩雑であり、また、引き出し線が上部瓦との重なり部で、上部瓦の荷重を受けて損傷することがあった。
また、上下の瓦の重なり部でそれぞれのリード端子が弾性接触で導通されているが、長期間の振動による瓦の移動による弾性力の低下や、長期間に亘り風雨に曝される間に弾性接触部が酸化あるいは硫化されて、接触抵抗が増大し発電効率の低下をもたらしていた。【０００６】  また、特開２０００−３５２１５５号公報には瓦本体の下面に端子ボックスを備えた瓦が提案されているが、端子ボックス部が厚くなり瓦下面の野地板との接触面積が少なくなるので荷重に耐える強度を増すために、全体的に厚くて重い瓦となっていた。
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  本発明は、前記の欠点や難点を解決するためになされたもので、発電ユニットの基板と瓦との接着力を強化し、長期間に亘る過酷な夏冬の温度差、昼夜の温度差に耐えて剥離変形することがなく、薄くて軽量な発電ユニット装着用瓦、および発電ユニット装着瓦を提供することである。
【０００８】  さらに、隣接する瓦の発電ユニット間の端子接続を短い距離で確実に接続でき、さらに引き出し線の防水処理が容易にできて、長期間に亘り発電効率が低下することのない発電ユニット装着用瓦、および発電ユニット装着瓦を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】  本発明は、図８の発電ユニット例の説明図に示す回路構成を、基板上に複数の太陽光発電素子８を配列し並列接続してなる発電ユニットを、図１の例に示す平面図と断面図のように、和瓦のように彎曲した瓦を敷設して野地板との間にできる間隙部に、発電ユニット端子挿通用の任意数の貫通穴４を設けた瓦である。
【００１０】  なお、発電ユニットの端子数は、正負の最低２端子でよく、端子の導出方向も任意である。  また、発電ユニットは、リジッド基板でもフレキシブル基板を用いても構成できるので、平板瓦と彎曲した瓦とで用途に応じて使い分ける。
また、粘土焼成瓦、セメント瓦、および樹脂製の瓦などであっても本発明は適用でき、また、瓦の横方向に引き出された端子を接続しながら、瓦を横方向に敷設することもできる。
【００１１】  また本発明は、発電ユニット装着予定部に発電ユニットの端子挿通用の貫通穴、およびあるいは貫通穴より瓦裏面の端部に通じる端子埋設溝を備える発電ユニット装着用瓦である。
図１の例に示す発電ユニット装着用瓦に、図４の例の平面図と側面図に示すように、発電ユニット６の端子５を前記貫通穴４に挿通して裏面に導出し、発電ユニットおよび端子を接着固定した発電ユニット装着瓦である。
前記瓦を屋根の野地板上に、下から上方向に隣接する瓦の端子をクランプして端子接続することを繰り返して敷設した状態を、図６の端子接続説明図に示す。
【００１２】  図６からも解るように和型瓦のように彎曲した瓦では、瓦の両側で野地板との間に間隙ができ、発電ユニットの端子は前記間隙に接続配線されるので、発電ユニット間の接続端子に瓦の荷重がかかることはなく、配線距離も短く接続することができる。
なお、彎曲した瓦や平板型の瓦に適用でき、瓦の横方向に引き出された端子を接続しながら、瓦を横方向に敷設することもできる。
このとき、瓦の同一辺に引き出された端子は互いに異なる極性である必要がある。
【００１３】  また本発明は、図２の例の平面図と断面図に示す発電ユニットの装着用瓦であって、発電ユニット装着予定部に発電ユニット端子挿通用の任意数の貫通穴４を備え、さらに任意の貫通穴より瓦裏面の端部に通じる端子埋設溝１０を備えた発電ユニット装着用瓦である。
【００１４】  また本発明は、図２の例に示す発電ユニットの装着用瓦に発電ユニットを装着し、図５の例の発電ユニット装着瓦の裏面図と側面図に示すように、発電ユニット端子５を前記貫通穴４に挿通して裏面に引き出し、瓦の雨水下流側の正および負端子は貫通穴を樹脂封止して固定し、瓦の雨水上流側の正および負端子は折り曲げて図２に示す端子埋設溝１０に埋設し、貫通穴共々樹脂で接着固定した発電ユニット装着瓦である。
【００１５】  前記瓦を屋根の野地板に下から上方向に、隣接する瓦の端子をクランプして端子接続しながら敷設した状態を、図７の端子接続説明図に示す。
平板型瓦のように扁平な瓦では、彎曲した瓦の場合のように瓦の両側で野地板との間に間隙ができず、図７からも解るように上下の瓦の重なる部分の上方に隣接して間隙ができるので、この間隙に発電ユニット端子が接続配線され、発電ユニット間の接続端子に瓦の荷重がかかることはない。
【００１６】  また本発明は、前記の各種発電ユニット装着用瓦の発電ユニット装着予定部が凹部であることを特徴とする発電ユニット装着用瓦である。
瓦の略中央に形成された凹部に発電ユニットが装着されるので、装着位置が安定し透明樹脂を塗布したとき無駄に透明樹脂が流れ出すこともない。
なお、雨水が停滞しないように透明樹脂を塗布後の表面は、瓦本体の曲面あるいは平面と同一であることが望ましい。
【００１７】  また本発明は、図３の例の平面図と断面図に示すように、発電ユニット装着用瓦の発電ユニット装着予定部を残して釉薬層２が塗布形成されてなる発電ユニット装着用瓦、およびそれを用いた発電ユニット装着瓦である。
【００１８】  和型や、平板型、Ｓ型などの洋型瓦の中央部を残して釉薬層が形成されているので、中央部の瓦素地へ発電ユニットを接着する場合に、接着材が瓦素地と良く馴染み充分な接着強度を得ることができる。
このため、長期間に亘る過酷な夏冬の温度差、昼夜の温度差に耐えて、発電ユニットが剥離することのない寿命の長い発電ユニット装着瓦が提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】  本発明は、原料である粘土と他の混合物を充分混練してから瓦状に成形し、さらに発電ユニット装着予定部の隅部に発電ユニット端子を挿通させるための貫通穴、および貫通穴から端部に通じる端子埋設溝を備えて成形された和型や、平板型、Ｓ型などの瓦材を１０００℃前後の温度で焼成して発電ユニット装着用瓦を形成する。【００２０】  また本発明は、前記同様に原料である粘土と他の混合物を充分混練してから瓦状に成形し、さらに発電ユニット装着予定部の隅部に発電ユニット端子を挿通させるための貫通穴、および貫通穴から瓦裏面の端部に通じる端子埋設溝を備えて成形された和型や、平板型、Ｓ型などの瓦材の略中央に位置する発電ユニット装着予定部を、発電ユニットに相当する形状のマスキングをして、ガラスフリット、珪石、長石、粘土、および顔料などからなる釉薬を吹付け塗装した後に、１０００℃前後の温度で焼成して発電ユニット装着用瓦を形成する。
なお、全面に釉薬層が塗布焼成された既成の瓦では、中央部の釉薬層をグラインダーで削除したり、あるいはサンドブラストなどで機械的に除去することもできる。【００２１】  また本発明は、前述の各種発電ユニット装着用瓦に、複数の太陽光発電素子を配列し並列接続してなる発電ユニットを、発電ユニット装着予定部に装着し、前記貫通穴、および、あるいは貫通穴から瓦裏面の端部に通じる端子埋設溝から発電ユニットの端子を導出して接着固定した発電ユニット装着瓦である。
端子の数は最小、正負の２端子でよく、導出方向も任意に選ぶことができる。
この場合は、野地板上の瓦との間にできる間隙に、縦あるいは横方向に敷設された正および負のバスラインに前記の２端子は接続される。【００２２】  前述の発電ユニット装着用瓦に合わせて、発電ユニットの基板、および端子の引き出し形状は選択される。
また、各種発電ユニット装着用瓦に、発電ユニットを接着固定した後、アクリル系、あるいはエポキシ系などの透明樹脂で、発電ユニット表面をコーティングすることが望ましい。
【実施例１】
【００２３】  原材料である粘土に砂を含んだ粒子の粗めの雄土を、配合機、混練機、土練機にかけてから、図１の平面図と断面図に示すように、左上部に野地板への固定用穴と、四隅に発電ユニット端子を挿通する貫通穴４を備える和型の瓦材を成形し、１０００℃前後の温度で焼成して発電ユニット装着用瓦を形成した。
【実施例２】
【００２４】  実施例１と同様に、原材料である粘土に砂を含んだ粒子の粗めの雄土を、配合機、混練機、土練機にかけてから、図２の平面図と断面図に示すように、左上部に野地板への固定用穴と、四隅に発電ユニットの端子を挿通させる貫通穴４、および上辺端部に貫通穴から瓦裏面の端部に通じる端子埋設溝１０を備える和型の瓦材を成形し、１０００℃前後の温度で焼成して発電ユニット装着用瓦を形成した。
【実施例３】
【００２５】  実施例１で成形した粘土瓦材の中央部に発電ユニットに相当する形状のマスキングをして、ガラスフリット、珪石、長石、粘土、および顔料などからなる釉薬を吹付け塗装した後に、１０００℃前後の温度で焼成して、図３に示す発電ユニットの装着予定部３を残して、残部に釉薬層２を備えた和型瓦を形成した。
なお、瓦本体１の端面にも釉薬層が形成されている（図示せず）。
【実施例４】
【００２６】  実施例１で形成された和型の瓦本体１に、図４に示すように発電ユニット６の端子５を貫通穴４に挿通して裏面に導出し、瓦表面へ発電ユニットの基板をエポキシ系樹脂で接着後、さらに発電ユニットの正、および負電極端子５の根元を接着材で補強して（図示せず）発電ユニット装着瓦を構成した。【００２７】  このとき、発電ユニットはフレキシブル基板を用いてあるので、瓦の曲面に沿って接着するように柔らかいクッションを介して加圧して硬化させた。
平板瓦の場合の発電ユニットは、固い基盤上に構成されていてもよい。
また、発電ユニットの表面には透明樹脂が被覆され防水されているが、瓦へ接着後に発電ユニットの周囲と瓦への接着補強のために、アクリル系やエポキシ系などの透明樹脂を塗布することが望ましい。
【実施例５】
【００２８】  図５に示すように実施例２で形成された和型の瓦本体１に、発電ユニット６の端子５を貫通穴４に挿通して裏面に導出し、上辺の二端子を前記端子埋設溝に折り曲げて埋設し、エポキシ系樹脂で接着後、さらに発電ユニットの正、および負電極端子５の根元を接着材で補強して（図示せず）発電ユニット装着瓦を構成した。
【実施例６】
【００２９】  図３に示す発電ユニット装着予定部を残して釉薬層が形成された発電ユニット装着用瓦に、実施例４と同様に、図９の平面図と側面図に示すように発電ユニット６の端子５を貫通穴４に挿通して裏面に導出し、エポキシ系樹脂で接着後、さらに発電ユニットの正、および負電極端子５の根元を接着材で補強して（図示せず）発電ユニット装着瓦を構成した。
図１の断面図に示すように、瓦の彎曲面の最も低い中心線（図示せず）から離れた両側に、端子は引き出されている。
【発明の効果】
【００３０】  本発明による発電ユニット装着用瓦を用いることで、発電ユニットの基板と瓦との接着力が強化され、長期間に亘る過酷な夏冬の温度差、昼夜の温度差に耐えて剥離することのない、発電ユニット装着瓦を提供することができる。
さらに、本発明による貫通穴、および貫通穴から瓦裏面の端部に通じる端子埋設溝を備えた瓦に、発電ユニットの端子を瓦裏面に導出させ、さらに雨水上流側の端子は前記端子埋設溝に埋設して接着されているので、上下の瓦の重なり部に隣接する間隙にユニット間の端子接続部が配置され、安定した瓦の敷設ができ接続端子に瓦の重量がかかることもない。
【００３１】  また、発電ユニットは瓦に直接接着されるので、厚さは従来の瓦と同等で軽量な発電ユニット装着用瓦、および厚さは従来の瓦より発電ユニットの厚み分厚いだけの軽量な発電ユニット装着瓦を提供することができる。
さらに、引き出し線の防水処理は貫通穴を接着剤で封止することで容易にでき、隣接する瓦の発電ユニットとの端子接続は、野地板と瓦の間にできる間隙に、短い配線距離で接続することきる。また、隣接する瓦との端子接続がクランプなどで確実にでき、長期間に亘り発電効率が低下することのない発電ユニット装着用瓦、および発電ユニット装着瓦を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  請求項１による瓦の例を説明用の平面図と断面図を示す。
【図２】  請求項２による瓦の例を説明用の平面図と断面図を示す。
【図３】  請求項４による発電ユニット装着瓦の例を説明用の平面図と断面図を示す。
【図４】  請求項５による発電ユニット装着瓦の例を平面図と側面図を示す。
【図５】  請求項５による発電ユニット装着瓦の他の例を平面図と側面図を示す。
【図６】  発電ユニット装着瓦の敷設、および端子接続状態の例を説明用側面図を示す。
【図７】  発電ユニット装着瓦の敷設、および端子接続状態の例を説明用側面図を示す。
【図８】  発電ユニットの例を回路構成図に示す。
【図９】  請求項５による発電ユニット装着瓦の他の例を平面図と側面図を示す。
【図１０】  請求項３による発電ユニット装着瓦の例を平面図と断面図を示す。
【符号の説明】
１      瓦本体
２      釉薬層
３      発電ユニットの装着予定部
４      貫通穴
５      発電ユニットの正、あるいは負電極端子
６      発電ユニット
７      野地板
８      太陽光発電素子
９      端子露出部
１０    端子埋設溝
１１    発電ユニット装着凹部
【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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