(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
瓦本体の上面に凹陥部を設け、この凹陥部に、下面に端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを収納した太陽電池モジュール瓦において、
太陽電池モジュールの下面における前記端子ボックスの周囲に対応する部分に両面粘着テープを配置し、この両面粘着テープにより、前記瓦本体と太陽電池モジュールとを粘着して仮固定するとともに、前記瓦本体と前記太陽電池モジュールとの、前記両面粘着テープにより前記瓦本体と太陽電池モジュールとを固定した部分以外の部分は、接着剤によって固定したことを特徴とする太陽電池モジュール瓦。
【請求項２】
前記接着剤は、前記瓦本体の凹陥部の上面と太陽電池モジュールの裏面の少なくとも一方に互いに離間して複数点塗布し、前記瓦本体に太陽電池モジュールを点接着したことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール瓦。
【請求項３】
前記複数点の接着剤の間隔は、前記瓦本体の凹陥部に対して太陽電池モジュールを押し付けても接し合わない間隔であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール瓦。
【請求項４】
前記複数点の接着剤は、前記瓦本体の凹陥部の左右及び上下対称的に塗布されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の太陽電池モジュール瓦。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建物の屋根材として用いられる瓦に太陽電池モジュールを搭載した太陽電池モジュール瓦に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物の屋根材として用いられる瓦に太陽電池を搭載し、太陽エネルギーを電気に変換して利用する技術は、実開昭６２−５２６１０号公報、実開平１−１４８４１７号公報、実開平４−２８５２４号公報、実開平５−３４３０号公報及び特開平１１−１９９９号公報等で知られている。
【０００３】
実開昭６２−５２６１０号公報は、瓦や外壁を対象とした外装材の上面に太陽電池に適合する形状の凹陥部を設け、この凹陥部に太陽電池を装着したものである。
【０００４】
実開平１−１４８４１７号公報は、平板瓦の下部表面に太陽電池を設け、この太陽電池のリード線を平板瓦の上縁両端裏面の空間部が形成される部分から導出したものである。
【０００５】
実開平５−３４３０号公報は、瓦の表面に太陽電池を接着するとともに、太陽電池の表面に不透明なシートを剥離可能に密着し、瓦葺き作業時にシートによって太陽電池を保護するようにしたものである。
【０００６】
特開平１１−１９９９号公報は、太陽電池の裏面における太陽電池の側縁の内側に、シリコーン系防水パッキンをシリコーン系接着剤によって接着したものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、太陽電池を瓦本体に接着するには、瓦本体に接着剤を塗布したのち、太陽電池の裏面を下側にして接着剤層に押し付けることにより接着しているが、接着剤が硬化するまでには数時間がかかり、硬化するまでに瓦本体を移動すると、太陽電池が位置ずれしたり、浮き上がったりする虞があり、接着剤が硬化するまで静止する必要がある。
【０００８】
従って、大量生産のためにコンベアによって瓦本体を連続的に搬送し、瓦本体に対して太陽電池を接着する工程で、瓦本体に接着剤を塗布したのち、太陽電池を接着剤層に押し付けて接着しても、接着剤が硬化するまでは太陽電池が位置ずれしやすいため、次の工程の例えばコーキング工程に搬送できず、仮に搬送するにしても低速搬送が余儀なくされ、生産性が得られないという問題がある。
【０００９】
また、瓦本体と太陽電池とは熱膨張差があるとともに、経年変化によって接着剤に亀裂が発生することがあるが、いったん亀裂が発生すると、亀裂が徐々に伝播し、接着不良となって太陽電池が脱落する虞があり、信頼性に欠けるという問題もある。
【００１０】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、瓦本体に対して太陽電池モジュールを確実に固定できる信頼性の高い太陽電池モジュール瓦を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、瓦本体の上面に凹陥部を設け、この凹陥部に下面に端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを収納した太陽電池モジュール瓦において、太陽電池モジュールの下面における前記端子ボックスの周囲に対応する部分に両面粘着テープを配置し、この両面粘着テープにより、前記瓦本体と太陽電池モジュールとを粘着して仮固定するとともに、前記瓦本体と前記太陽電池モジュールとの、前記両面粘着テープにより前記瓦本体と太陽電池モジュールとを固定した部分以外の部分は、接着剤によって固定したことを特徴とする。
【００１２】
請求項２は、前記接着剤は、前記瓦本体の凹陥部の上面と太陽電池モジュールの裏面の少なくとも一方に互いに離間して複数点塗布し、前記瓦本体に太陽電池モジュールを点接着したことを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール瓦である。
【００１３】
請求項３は、前記複数点の接着剤の間隔は、前記瓦本体の凹陥部に対して太陽電池モジュールを押し付けても接し合わない間隔であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池モジュール瓦である。
【００１４】
請求項４は、前記複数点の接着剤は、前記瓦本体の凹陥部の左右及び上下対称的に塗布されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の太陽電池モジュール瓦である。
【００２０】
請求項１〜４の構成によれば、両面粘着テープと接着剤の併用によって接着剤が硬化するまでの間、両面粘着テープによって太陽電池モジュールを瓦本体に仮固定できる。両面粘着テープを端子ボックスの周囲における太陽電池モジュールの裏面に設けることにより、両面粘着テープが防水パッキンの役目を果たし、防水が確実となる。
【００２１】
請求項２〜４の構成によれば、接着剤に亀裂が発生しても、その亀裂が他に伝播することはなく、他の接着剤によって太陽電池モジュールの固定を維持できるようになる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２３】
図１〜図４は第１の実施形態を示し、図１は太陽電池モジュール瓦の斜視図、図２は瓦本体の平面図、図３は太陽電池モジュール用瓦の瓦葺き状態を示す縦断側面図、図４は太陽電池モジュール瓦の一部の縦断側面図である。
【００２４】
図１及び図２に示すように、瓦本体１は、例えばセメント瓦,粘土瓦,金属瓦等によって矩形平板状に形成されている。瓦本体１の両側部には左右に隣り合う瓦本体１と雄雌関係で嵌合するオーバラップ部１ａ，１ｂが設けられ、下端部裏面には前垂れ部１ｃが、上端部表面には後立上り部１ｄが設けられている。そして、前垂れ部１ｃは下段側の瓦本体１の上面に重なり、後立上り部１ｄは上端側の瓦本体１の下面に重なるようになっている。
【００２５】
瓦本体１の上面には略全面に亘って取付け部としての矩形状の凹陥部２が設けられている。この凹陥部２は後述する太陽電池モジュールの肉厚より僅かに深く形成されており、この凹陥部２の略中央部には矩形状の端子ボックス収納凹部３が設けられている。この端子ボックス収納凹部３の底部における瓦本体１の上端部側に偏倚した位置にはケーブル導出孔３ａが穿設されている。さらに、端子ボックス収納凹部３の裏面は瓦本体１の前垂れ部１ｃと略同一高さに形成されていて、瓦本体１を屋根に安定した状態に載置できるようになっている。
【００２６】
前記凹陥部２の底面には凹陥部２の上辺及び両側辺に沿ってコ字状に連続する第１の排水溝４ａが設けられている。また、凹陥部２の底面の中央部には端子ボックス収納凹部３を囲むようにコ字状に連続する第２の排水溝４ｂが設けられている。さらに、凹陥部２の下辺の角部には横方向全長に亘って第３の排水溝４ｃが設けられ、第１及び第２の排水溝４ａ，４ｂは第３の排水溝４ｃに連通している。つまり、第１及び第２の排水溝４ａ，４ｂ内を流れる水は第３の排水溝４ｃに集流するようになっている。
【００２７】
また、第３の排水溝４ｃの両端部及び第２の排水溝４ｂと第３の排水溝４ｃとの合流部の合計４箇所には貫通孔としての排水孔５が穿設され、これら排水孔５は瓦本体１の裏面に貫通している。
【００２８】
前述のように構成された瓦本体１の取付け部としての凹陥部２は、太陽電池モジュール６の寸法に適合した大きさに形成され、この凹陥部２には太陽電池モジュール６が収納されている。この太陽電池モジュール６は、例えば１枚のガラス基板に透明電極層、アモルファス半導体層、裏面電極層を形成したもので、裏面にはさらに封止材により絶縁、防水等のための封止を行った矩形状の薄板パネル構造のものが例示できる。また、半導体層としては、アモルファス半導体層が好適に用いられるが、これに限定されるものではなく、単結晶、多結晶、微結晶またはＳｉ系でも化合物系でもよい。
【００２９】
図１及び図３に示すように、太陽電池モジュール６の裏面６ａの略中央部には端子ボックス７が固定され、この端子ボックス７には出力取出しケーブル８が接続されている。そして、端子ボックス７は瓦本体１の端子ボックス収納凹部３に収納され、出力取出しケーブル８はケーブル導出孔３ａから瓦本体１の裏面側に導出されている。
【００３０】
太陽電池モジュール６を瓦本体１の凹陥部２に固定する手段としては、肉厚が０．５〜１．０ｍｍの両面粘着テープ９と接着剤１０を用いるが、接着剤１０は、瓦本体１の凹陥部２における略全面（図２に示す斜線ａの部分）に塗布して接着剤層１０ａを形成する。また、端子ボックス収納凹部３の外周で、第２の排水溝４ｂに囲まれる部分（図２に示す斜線ｂの部分）に対応する太陽電池モジュール６の裏面に両面粘着テープ９を矩形枠状に貼着する。
【００３１】
前記接着剤１０は、シリコーン系、シリコン系またはエポキシ系等であるが、中でも、硬化後も弾性を有する弾性接着剤（前記シリコーン系、シリコン系等の接着剤）を使用すると、瓦本体１と太陽電池モジュール６との熱膨張差を吸収して接着性能を長期に亘って維持できることで望ましい。
【００３２】
次に、図４に示すように、両面粘着テープ９の被覆テープを剥離した後、太陽電池モジュール６の裏面６ａを下側にして瓦本体１の凹陥部２の接着剤層１０ａに押し付けると、太陽電池モジュール６の裏面６ａは斜線ａの部分の接着剤層１０ａに接着されるとともに、両面粘着テープ９は斜線ｂの部分に粘着される。
【００３３】
接着剤層１０ａが硬化するまでには数時間要するが、太陽電池モジュール６は両面粘着テープ９によって瓦本体１に仮固定されているため、太陽電池モジュール６を搭載した瓦本体１を移動しても太陽電池モジュール６が位置ずれすることはなく、コンベア等によって次の工程に搬送することも可能である。
【００３４】
また、両面粘着テープ１０は端子ボックス収納凹部３の外周で、第２の排水溝４ｂに囲まれる部分に粘着され、しかも、両面粘着テープ９は肉厚が０．５〜１．０ｍｍであるため、パッキンの役目を果たし、凹陥部２に浸入した雨水が端子ボックス収納凹部３に流れ込むのを防止できる。
【００３５】
次に、前述のように構成された太陽電池モジュール瓦を用いて建物の屋根を施工する、いわゆる瓦葺きについて説明すると、図３に示すように、屋根１１には棟側１１ａから軒側１１ｂに向かって下り勾配に傾斜する野地板１２が設けられており、この野地板１２に直接または瓦下地材を介して太陽電池モジュール瓦を載置する。
【００３６】
通常の瓦葺き作業と同様に太陽電池モジュール瓦を軒側１１ｂから順次棟側１１ａに向かって野地板１２に載置するが、左右に隣り合う瓦本体１相互は、瓦本体１のオーバラップ部１ａ，１ｂを雄雌関係で嵌合し、瓦本体１の上端部側に設けられた取付け孔１３（図１及び図２参照）に釘を通して野地板１２に固定する。また、下段側の瓦本体１の後立上り部１ｄの上部に上段側の瓦本体１の前垂れ部１ｃをオーバラップさせ、さらに、上段側の瓦本体１の排水孔５が下段側の瓦本体１の後立上り部１ｄより下方（軒側１１ｂ）に位置させる。そして、上段の瓦本体１も同様に取付け孔１３に釘を通して野地板１２に固定する。
【００３７】
前述と同様に方法を繰り返すことにより、太陽電池モジュール瓦によって屋根１１を構成することができ、この瓦葺き作業と平行して端子ボックス７から導出された出力取出しケーブル８相互を直列または並列に接続することにより、複数枚の太陽電池モジュール６を電気的に接続することができる。
【００３８】
図５は第２の実施形態を示す。第１の実施形態によれば、瓦本体１の凹陥部２における略全面に接着剤１０を塗布して接着剤層１０ａを形成したが、本実施形態は、図５に示すように、瓦本体１の凹陥部２に斜線ａで示すように、部分的に接着剤１０を塗布して接着剤層１０ａを形成してもよい。なお、両面粘着テープ９を端子ボックス収納凹部３の外周で、第２の排水溝４ｂに囲まれる部分に粘着することは第１の実施形態と同一であり、両面粘着テープ９がパッキンの役目を果たし、凹陥部２に浸入した雨水が端子ボックス収納凹部３に流れ込むのを防止できる。
【００３９】
図６は第３の実施形態を示す。第１の実施形態においては、両面粘着テープ９を端子ボックス収納凹部３の外周で、第２の排水溝４ｂに囲まれる部分に粘着しているが、この部分は凹陥部２の底面と同一高さであるが、本実施形態は、図６に示すように、端子ボックス収納凹部３の外周で、第２の排水溝４ｂに囲まれる部分を凸部２ａに形成し、この凸部２ａに両面粘着テープ９を粘着することにより、凸部２ａと両面粘着テープ９の両方で雨水の浸入を防止できる。
【００４０】
さらに、第１の実施形態においては、瓦本体１の凹陥部２に排水溝４ａ〜４ｃを設け、この排水溝４ｃに瓦本体１を貫通する排水孔５を設けたが、瓦本体１に排水溝４ａ〜４ｃ及び排水孔５を設けることに限定されるものではなく、瓦本体１の下側縁部に凹陥部２と連通する排水溝を部分的あるいは全体的に切欠して設け、凹陥部２に浸入した雨水を排水するようにしてもよい。
【００４１】
図７は第４の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態は、瓦本体１の凹陥部２に接着剤１０のみで太陽電池モジュール６を接着固定したものである。
【００４２】
すなわち、凹陥部２の左右及び上下の中心線Ｏを挟んで左右及び上下対称的に合計８個所に略円形に接着剤１０を塗布し、太陽電池モジュール６を凹陥部２に押し付けて点接着したものである。８個所の接着剤１０は、太陽電池モジュール６を凹陥部２に押し付けても接着剤１０相互が接し合わない間隔であり、接着剤１０の硬化後においては、８個所の接着剤１０によって太陽電池モジュール６が固定されている。
【００４３】
接着剤１０は、第１の実施形態と同様に、シリコーン系、シリコン系またはエポキシ系等であるが、中でも、硬化後も弾性を有する弾性接着剤（前記シリコーン系、シリコン系等の接着剤）を使用すると、瓦本体１と太陽電池モジュール６との熱膨張差を吸収して接着性能を長期に亘って維持できることで望ましい。
【００４４】
図８は第５の実施形態を示し、第４の実施形態においては、凹陥部２の左右及び上下の中心線Ｏを挟んで左右及び上下対称的に合計８個所に略円形に接着剤１０を塗布したが、本実施形態は、凹陥部２の左右及び上下の中心線Ｏを挟んで左右及び上下対称的に合計４個所に略円形に接着剤１０を塗布し、太陽電池モジュール６を凹陥部２に押し付けて点接着したものである。
【００４５】
一般に、接着剤１０による接着強度は、同一接着剤の場合、基本的には接着面積で決まるが、本発明者の実験によれば、凹陥部２に全面的に接着剤１０を塗布するよりも、第４及び第５の実施形態で示すように、互いに離間して複数点塗布して点接着することが有効であることが分かった。
【００４６】
図９は、接着剤１０の断面図と平面図を示し、ＡとＢは同一の接着面積で、同一の接着強度であるが、何らかの原因で接着剤１０に亀裂Ｋが発生した場合、Ａは亀裂Ｋが伝播して完全に接着不良となるが、Ｂは亀裂Ｋが隣の接着剤１０に伝播しないため、１／２の接着強度を維持することになり、Ｂの方が信頼性が高いことになる。
【００４７】
図１０は、接着強度のバランスを考慮した場合であり、Ｃは凹陥部２の左右及び上下の中心線Ｏを挟んで対称的に接着剤１０を塗布し、Ｄは凹陥部２の右側のみに偏って接着剤１０を塗布した場合である。Ｄの場合には、左側に接着剤１０が無いため、左側から剥離し始めて太陽電池モジュールが脱落する原因となるが、Ｃの場合には、凹陥部２の左右及び上下の中心線Ｏを挟んで対称的に接着剤１０を塗布されているため長期間に亘って接着強度を維持する。
【００４８】
従って、第４及び第５の実施形態に示すように、太陽電池モジュール６を凹陥部２に点接着することが最も信頼性が高いことになる。なお、接着剤１０は凹陥部２に塗布することに限定されず、太陽電池モジュール６の裏面に塗布し、凹陥部２に押し付けて接着してもよい。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１〜４によれば、両面粘着テープと接着剤の併用によって接着剤が硬化するまでの間、両面粘着テープによって太陽電池モジュールを瓦本体に仮固定でき、太陽電池モジュールの位置ずれを防止できるようになる。また、両面粘着テープを端子ボックスの周囲に対応する太陽電池モジュールの裏面に設けることにより、両面粘着テープが防水パッキンの役目を果たし、防水が確実となる。
【００５０】
請求項２〜４によれば、接着剤を複数点塗布し、瓦本体に太陽電池モジュールを点接着したことにより、接着剤に何らかの原因で亀裂が発生しても、隣の接着剤に亀裂が伝播しないため、長期間に亘って接着強度を維持し、信頼性を向上できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示す太陽電池モジュール瓦の斜視図。
【図２】同実施形態の瓦本体の平面図。
【図３】同実施形態の太陽電池モジュール瓦の瓦葺き状態を示す縦断側面図。
【図４】同実施形態の太陽電池モジュール瓦の一部の縦断側面図。
【図５】この発明の第２の実施形態を示す瓦本体の平面図。
【図６】この発明の第３の実施形態を示す瓦本体の一部の縦断正面図。
【図７】この発明の第４の実施形態を示す瓦本体の平面図。
【図８】この発明の第５の実施形態を示す瓦本体の平面図。
【図９】接着剤の接着強度の説明図。
【図１０】接着剤の接着強度の説明図。
【符号の説明】
１…瓦本体
２…凹陥部
３…端子ボックス収納凹部
６…太陽電池モジュール
７…端子ボックス
９…両面粘着テープ
１０…接着剤
【図１】
0004426701.tif 000002
【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】
0004426701.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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