(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を接着性樹脂封止材により封止してなる矩形状太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、
前記矩形状太陽電池モジュールはその４辺の周縁部に、それぞれ上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレーム４個を備え、さらに、前記屋根瓦本体の凹部は複数個の貫通穴を備えてなり、
前記４個のフレームの下側平板部と屋根瓦本体とを、前記下側平板部に固定してなる前記貫通穴への差込締結部材と、この差込締結部材を前記凹部裏面側から屋根瓦本体に固定するための固定部材とにより締結することにより、
前記太陽電池モジュールと屋根瓦本体とを一体化してなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの下側平板部の長さ寸法（Ｌ２）は、上側平板部の長さ寸法（Ｌ１）に差込締結部材の側面最大幅寸法を加えた寸法より大とすることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項３】
請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの上側平板部は、前記側板部を挟んで前記上側平板部と反対側に延長して庇状平板部を備えることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記差込締結部材は、その頭部に食い込み部を有し、この食い込み部を前記フレームの下側平板部に圧接して食い込ませることにより固定してなる圧接固定型ボルトとすることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記差込締結部材は、その先端部に矢印状の側断面を有する戻り止め部を有し、かつ中央部にすり割り部を設けてなる差込みピンとすることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項６】
請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記固定部材は、その中央部に開口部を有し、かつこの開口部の対向する２箇所に舌状突起部を設け、前記差込締結部材が前記開口部に差し込まれた際に、前記舌状突起部がそのバネ力により前記差込締結部材を固定する機能を有してなる差し込みナットとすることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記屋根瓦本体の貫通穴には、シリコン系，エポキシ系，アクリル系などの有機系充填材、若しくはセメント材などの無機系充填材の内のいずれかを充填してなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの上側平板部は、前記太陽電池モジュールの中心側に向かって漸次肉薄とする直線状傾斜面を有してその断面形状を略直角三角形とし、さらに、前記傾斜面の傾斜勾配が１／３以下となるように、前記上側平板部の厚さ寸法（ｔ１）と長さ寸法（Ｌ１）の比を定めてなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【請求項９】
請求項８に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記直線状傾斜面に代えて、円弧状傾斜面としてなることを特徴とする瓦一体型太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に太陽電池モジュールを収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、環境保護の立場から、クリーンなエネルギーの研究開発が進められている。中でも、太陽電池はその資源（太陽光）が無限であること、無公害であることから注目を集めている。同一基板上に形成された複数の太陽電池素子が、直列接続されてなる太陽電池（光電変換装置）の代表例は、薄膜太陽電池である。
【０００３】
薄膜太陽電池は、薄型で軽量、製造コストの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用，一般住宅用にも需要が広がってきている。一般住宅用として、太陽電池付き屋根瓦もしくは瓦一体型太陽電池モジュールなども開発されている。
【０００４】
近年では、プラスチックフィルムを用いたフレキシブルタイプの太陽電池の研究開発がすすめられており、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール方式やステップロール方式の製造方法により大量生産が可能となっている。
【０００５】
上記薄膜太陽電池モジュールとして、電気絶縁性を有するフィルム基板上に形成された太陽電池を、電気絶縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面側および非受光面側の双方に保護層を設けたものが知られている。
【０００６】
また、前述の瓦一体型太陽電池モジュールに関しても、多くの特許提案がなされて、例えば、下記の公報に開示されている。その概要は、以下のとおりである。
(1)特開平８−１４４４４０号公報には、太陽電池モジュールの周囲にフレームを取付け、屋根瓦に太陽電池モジュールを取付けた後、屋根瓦側面からコ字状の金具で太陽電池モジュールとともに締結するものが開示されている。
(2)特開平１０−８８７３９号公報には、Ｌ字状金具を屋根瓦に取付け、太陽電池モジュールを取付けた後にＬ字状金具の先端を折り曲げて固定する、前記(1)の公報と同様のものが開示されている。
(3)特開２０００−３５２１５５号公報には、太陽電池モジュール裏面に取付けた端子ボックスにボルトを取付け、屋根瓦に開けた穴を介して裏側からナットで固定するものが開示されている。
(4)特開２００１−３２４５４号公報には、先端を折り曲げたＬ字状金具を太陽電池モジュールの裏面に取り付け、Ｌ字状金具に設けたボルトを屋根瓦の貫通穴に通して裏側から固定するものが開示されている。
(5)特開２０００−３５２１５４号公報には、屋根瓦に設けた溝に太陽電池モジュールを差し込み、固定部材で固定するものが開示されている。
(6)特開平１１−１９９９号公報には、太陽電池モジュールの裏面と対向する屋根瓦の面に溝を付け、その部分に接着材を置いて太陽電池モジュールを接着固定するものが開示されている。
【０００７】
前記公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールは、瓦へ取り付ける方法・手段は異なるものの、本件発明の課題の観点からは、後述するように、いずれも類似の構成を備えている。
【０００８】
図１０は、従来の瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構造の一例を示す側断面図である。図１０において、太陽電池１は、１個もしくは複数個の太陽電池素子が直列または並列接続されており、その受光面側に、例えばガラス板などの表面保護部材２、裏面側には、例えばアルミ箔の両面に一弗化エチレンを接着した裏面保護部材３が設けられ、接着封止性に優れかつ安価なＥＶＡ（エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂）などの接着性樹脂封止材４により熱融着封止され一体化されている。
【０００９】
また太陽電池１は、そのプラス(＋)極とマイナス(−)極に、内部リード線５、６が電気的に接続され、この内部リード線５、６は、裏面保護部材３に接着固定された端子ボックス７に、裏面保護部材３を貫通して導かれ、端子ボックス７の内部で外部リード線としてのケーブル８の芯線９、１０と電気接続され、これら全体として太陽電池モジュール１１を形成している。
【００１０】
なお、前記表面保護部材２としては、ガラス板などの無機系材料の外に、透明アクリル板などの有機系材料を用いることもある。また、裏面保護部材３としては、上記金属箔入り樹脂以外に、フツ素系フィルムなどの有機系フィルム単体、有機系フィルムと金属箔を貼り合せた複合材料、もしくは金属板やガラス板などの金属・無機系材料を用いることもある。
【００１１】
前述のように構成された太陽電池モジュール１１は、屋根瓦本体１２に設けた凹部１３に嵌め込まれ、この凹部１３には固定封止材１４、例えば、室温硬化型シリコンゴム接着剤が塗布、充填されて固定される。さらに固定をより確実にするため、太陽電池モジュール１１の表面保護部材２側には固定金具１５が設けられ、固定ネジ１６により締結して一体化の機械的強度を高めており、全体として瓦一体型太陽電池モジュール１７を構成している。この瓦一体型太陽電池モジュール１７は、図示しない屋根の野地板に、複数個設置され、太陽電池付きの屋根が構成される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、瓦一体型太陽電池モジュールとして、必要とされる機能は以下のとおりである。
(1)太陽電池モジュールが、瓦に容易かつ確実に取付けられ、経年的にその固定力が低下しないこと。
(2)屋外耐候性に優れて特に、水分侵入防止機能の信頼性が高く、寿命が長いこと。
(3)厚さ寸法が薄いこと。
(4)軽量であること。
(5)外観上、凹凸が無いこと。
【００１３】
前記図１０ならびに各公報に記載された従来の瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、上記必要機能の観点からみて、下記のような問題点がある。
【００１４】
図１０に示す瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、屋根瓦本体１２および太陽電池モジュール１１の寸法の不揃いのため、屋根瓦本体１２の凹部１３に充填される固定封止材１４は、その一部が固定金具１５と太陽電池モジュール１１の表面保護部材２との間にも充填される。従って、固定封止材１４として、一般的に採用される有機系材料（例えば、室温硬化型シリコンゴム接着剤）を用いた場合、太陽光や風雨などで長期的に劣化して接着強度が低下したり、固定封止材１４の封止機能が無くなり、太陽電池モジュール１１の端部１８から水分が侵入して太陽電池１やリード線５、６などを腐食させる問題がある。
【００１５】
特に接着性樹脂封止材４にＥＶＡを用いた場合、水分による加水分解を起こして酢酸を生じさせ、さらに腐食を促進させる。また、有機系材料成分が溶け出して表面保護部材２の表面を汚染し、太陽電池モジュール１１の発電特性を低下させる。加えて、機械的併用固定の固定金具１５は、太陽電池モジュール１１の表面に突出しており、美観を損ね、且つ塵埃などを堆積させるなどの問題点を有する。
【００１６】
また、前記引用公報の内、(1)，(2),(4)の公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、固定用の金具を別に設けるため、部品点数が増し、部品コストや取付け作業が複雑となり、全体として費用が高くなる。さらに、前述したように太陽電池モジュール表面に金具が突出するために美観を損ね、塵埃などを堆積させる。
【００１７】
前記(3)の公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールにおいては、端子ボックスを介してモジュールを固定するので、端子ボックスを強固なものにすることが必要で大型化が避けられず、取付け寸法上不利であり、コスト的にも割高となる。さらに、瓦に対して一個所での固定となり、太陽電池モジュールを瓦に均等に取付け難いなどの問題もある。
【００１８】
前記(5)および(6)の公報に記載された瓦一体型太陽電池モジュールは、図１０とほぼ同様の構造であり、前述と同様な問題点がある。
【００１９】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の課題は、容易かつ確実に太陽電池モジュールと瓦とが一体化でき、屋外耐候寿命が長く、さらに、厚さ寸法が小さく軽量であって美観に優れた瓦一体型太陽電池モジュールを提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
前述の課題を解決するため、この発明においては、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を接着性樹脂封止材により封止してなる矩形状太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、
前記矩形状太陽電池モジュールはその４辺の周縁部に、それぞれ上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレーム４個を備え、さらに、前記屋根瓦本体の凹部は複数個の貫通穴を備えてなり、
前記４個のフレームの下側平板部と屋根瓦本体とを、前記下側平板部に固定してなる前記貫通穴への差込締結部材と、この差込締結部材を前記凹部裏面側から屋根瓦本体に固定するための固定部材とにより締結することにより、
前記太陽電池モジュールと屋根瓦本体とを一体化してなるものとする（請求項１の発明）。
【００２１】
上記構成により、太陽電池モジュール周縁部の表面保護部材を、比較的高い寸法精度が得られるフレームで覆い、かつ固定封止材と共に前記モジュールの周囲を封止することができるので、モジュールへの水分侵入を遮断することができる。また、フレームにより、モジュール周囲全体を均等に機械的に保持し、フレームの下側平板部に固定した差込締結部材と瓦裏面側からの固定部材とを介して、太陽電池モジュールを屋根瓦に容易かつ確実に締結可能となり、モジュールと屋根瓦の一体化の作業性が向上する。さらに、寸法・重量も従来のものと略同程度とすることができる。
【００２２】
前記請求項１の発明の実施態様としては、下記請求項２ないし９の発明が好ましい。即ち、請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの下側平板部の長さ寸法（Ｌ２）は、上側平板部の長さ寸法（Ｌ１）に差込締結部材の側面最大幅寸法を加えた寸法より大とする（請求項２の発明）。これにより、フレームの下側平板部への差込締結部材の固定が容易となる。
【００２３】
また、前記請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの上側平板部は、前記側板部を挟んで前記上側平板部と反対側に延長して庇状平板部を備えるものとする（請求項３の発明）。これにより、屋根瓦に太陽電池モジュールを取付けた場合に、屋根瓦とモジュールとの隙間を蓋うとともに、この隙間に充填材を挿入した場合の、充填材の保持、並びに太陽光が直接充填材に当ることによる劣化防止を図ることが可能となる。
【００２４】
さらに、前記請求項１ないし３のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記差込締結部材は、その頭部に食い込み部を有し、この食い込み部を前記フレームの下側平板部に圧接して食い込ませることにより固定してなる圧接固定型ボルトとする（請求項４の発明）。これにより、屋根瓦と太陽電池モジュールとの組み立てが容易になる。また、後に詳述するように、前記圧接固定型ボルトの頭部が食い込むために、フレーム厚さ（高さ）寸法を薄く（低く）することが出来て、瓦に取付けたときの全体の厚さを薄くできる利点を有する。
【００２５】
また、請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記差込締結部材は、その先端部に矢印状の側断面を有する戻り止め部を有し、かつ中央部にすり割り部を設けてなる差込みピンとする（請求項５の発明）。これにより、屋根瓦と太陽電池モジュールとの締結の確実性と容易性を向上することができる。
【００２６】
さらに、請求項１ないし４のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記固定部材は、その中央部に開口部を有し、かつこの開口部の対向する２箇所に舌状突起部を設け、前記差込締結部材が前記開口部に差し込まれた際に、前記舌状突起部がそのバネ力により前記差込締結部材を固定する機能を有してなる差し込みナットとする（請求項６の発明）。固定部材としては、通常のねじ込みナットを使って回転締結しても良いが、前記請求項６の発明により、回転締結することなく、差し込むだけで固定締結が可能となり、作業時間の短縮が図れる。
【００２７】
また、前記請求項１ないし６のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記屋根瓦本体の貫通穴には、シリコン系，エポキシ系，アクリル系などの有機系充填材、若しくはセメント材などの無機系充填材の内のいずれかを充填してなるものとする（請求項７の発明）。これにより、万一、屋根瓦と太陽電池モジュールとの間から、水の侵入があったとしても、野地板に到達するのを防止できる。
【００２８】
さらにまた、請求項１ないし７のいずれかに記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記フレームの上側平板部は、前記太陽電池モジュールの中心側に向かって漸次肉薄とする直線状傾斜面を有してその断面形状を略直角三角形とし、さらに、前記傾斜面の傾斜勾配が１／３以下となるように、前記上側平板部の厚さ寸法（ｔ１）と長さ寸法（Ｌ１）の比を定めてなるものとする（請求項８の発明）。また、前記請求項８に記載の瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、前記直線状傾斜面に代えて、円弧状傾斜面とする（請求項９の発明）。
【００２９】
上記請求項８ないし９の発明により、後に詳述するように、太陽電池モジュールの表面保護部材の表面に降りそそいだ雨水は、フレームの先端部に滞留することなく傾斜勾配に沿って流れ落ち、塵埃などが堆積することもない。
【００３０】
【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に述べる。
【００３１】
図１は、この発明の瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構成断面図であり、図２は、太陽電池モジュール１１を屋根瓦本体２００に挿入する状態の斜視図である。図１および図２において、太陽電池モジュール１１は、フレーム１００および固定封止材１０８を除き、図１０に示す従来の構造同様であるので、説明を省略する。
【００３２】
図１および図２において、フレーム１００が取付けられた太陽電池モジュール１１は、屋根瓦本体２００に開けられた貫通穴２０１に圧接固定型ボルト１０６が挿入されつつ、屋根瓦本体２００に設けられた凹部２０２に嵌め込まれて、屋根瓦本体２００の裏側から差し込みナット２０３により固定される。また貫通穴２０１には、図示しない充填材が充填されて水密的に封止される。
【００３３】
また、太陽電池モジュール１１は、図２に示すように、屋根瓦本体２００に設けられた凹部２０２に挿入されるとともに、段差部２０４には、フレーム１００の庇状平板部１０４が挿入され、屋根瓦本体２００とフレーム１００の隙間に挿入された隙間充填材２０５が太陽光に直接曝露され、劣化するのを防止するとともに美観向上を果たしている。隙間充填材２０５としては、スポンジゴム、板状ゴムなどの有機系緩衝材、充填材、接着材などの内いずれかを用いることができる。なお、隙間充填材２０５は、段差部２０４と庇状平板１０４の隙間を通って雨水などが太陽電池モジュール１１の裏側に侵入するのを防止するもので、雨水侵入による信頼性の低下や野地板に雨水が漏れる恐れの無い場合は、省略することが出来る。
【００３４】
さらに、図１において、接着支持体２０６は、圧接固定型ボルト１０６に加えて太陽電池モジュール１１を必要に応じて接着固定するもので、例えば、両面接着テープを用いる。上記のように、機械的固定と接着による固定を併用することにより、屋根瓦本体２００と太陽電池モジュール１１の固定をより確実なものとすることができる。
【００３５】
前記瓦一体型太陽電池モジュールに使用される各部材およびその組み立て体の詳細について、以下に述べる。
【００３６】
図３に本発明に係るフレームの断面図、図４に本発明に係る差込締結部材としての圧接固定型ボルトをフレームに固定する方法に関わる説明図を示す。
【００３７】
図３、４において、フレーム１００は断面形状が略コ字状をなしており、上側平板部１０１の寸法Ｌ１に対して、下側平板部１０２の寸法Ｌ２は長く形成されている。また側板部１０３には上側平板部１０１の略平行で反対方向に庇状平板部１０４が設けられている。
【００３８】
下側平板部１０２には、図４に示すように、穴１０５が開けられており、この穴１０５に上方より圧接固定型ボルト１０６が挿入固定されており、図示しない冶具により圧接固定型ボルト１０６は、その頭部１０６ａが押圧され、下側平板部１０２の面１０２ａに頭部１０６ａの裏側に設けられた食い込み部１０６ｂが食い込んで、固定される。本圧接固定型ボルト１０６は、その頭部厚さが薄く、且つ下側平板部１０２に食い込むために、面１０２ａより上方に大きく突出することはなく、面１０２ａと頭部１０６ａとはほぼ同一面となる。従って、上側平板部１０１の面１０１ａと頭部１０６ａの距離Ｗ１を広くすることが出来、従って、太陽電池モジュールの挿入が容易になり、かつ距離Ｗ１方向のフレーム厚さ（高さ）寸法を薄く（低く）することが出来て、屋根瓦に取付けたときの全体の厚さを薄くできる利点を有する。
【００３９】
また、上側平板部１０１の面１０１ａと反対側の面１０１ｂは、寸法Ｌ１の方向に向かい、先端が細くなるように傾斜させている。これにより、前述のように、太陽電池モジュールの表面保護部材と面１０１ａが当接、若しくは僅かな厚さの固定封止材を介して接合した状態で、表面保護部材の表面にかかる雨水などを高さ寸法ｔ１を乗り越えて流れるようにすることができる。この傾斜面勾配(ｔ１／Ｌ１)は、瓦の施工最低傾斜勾配以下にするのが望ましく、一般的な施工勾配である１／３から１／１のうち、１／３勾配以下にするのがよい。本実施例では、１／３勾配を採用しており、ｔ１＝１ｍｍ、Ｌ１＝３ｍｍの値としている。
【００４０】
図３の実施例においては、面１０１ｂを直線的な勾配としたが、円弧状とすることも出来、外観上の観点から適時、望ましい形状が選択される。加えて先端部１０１ｃは前述の排水機能を持たせ、且つ塵埃などの堆積を防止する目的で鋭利に尖っていたほうが好ましいが、組立て作業や取り扱いの際、怪我をする恐れがあり、この観点からは、適当に角を丸みをつけておいたほうがよく、例えば曲率半径０．１ｍｍから１．０ｍｍの範囲で適当な寸法が選ばれる。本実施例では、曲率半径０．３ｍｍの値を採用して角を丸めている。
【００４１】
さらに、上側平板部１０１に略平行で反対方向に設けられた庇状平板部１０４は、屋根瓦に太陽電池モジュールを取付けた場合の瓦との隙間を隠すとともに、この隙間に充填材を挿入した場合の、充填材の保持、並びに太陽光が直接充填材に当ることによる劣化防止の役目を兼用している。また、下側平板部１０２の面１０２ａには突起１０２ｂが設けられている。この突起は、太陽電池モジュール組立て作業後の固定封止材の流出防止機能を果たす。なお、この突起の少なくともモジュール本体挿入側には、モジュール本体のフレームへの挿入を容易にするために、曲率半径０．２〜５ｍｍの丸みを形成することが好ましい。
【００４２】
図５に太陽電池モジュール１１とフレーム１００を分離した斜視図、図６に太陽電池モジュール１１にフレーム１００を取付けた断面図を示す。
【００４３】
図５、６において、圧接固定型ボルト１０６を装着したフレーム１００は、太陽電池モジュール１１の四辺に設けられ、固定封止材１０８をコ字状の開口部１０７に充填した後、挿入される。この際、フレーム１００の上側平板部１０１の面１０１ａと太陽電池モジュール１１の表面保護部材２の面２ａとは当接、若しくは僅かな厚さの固定封止材１０８を介して組み立てられ、前述した表面保護部材２の面２ａ上にかかる雨水がフレーム１００の先端部１０１ｃに残らないようにしてある。
【００４４】
なお、図５において、フレーム１００は、４分割したものを示したが、２分割とすることもできる。この場合、２分割された各フレームは、側板部のみ残して各辺が分割されるように切れ目を入れておき、この側板部を直角に折り曲げたものとし、前記折り曲げた２個のフレームを太陽電池モジュールの対角線上に対向させて取り付ける構成とする。
【００４５】
図７に太陽電池モジュールの固定部材としての差し込みナットの斜視図を示す。
図７において、差し込みナット２０３の開口部２０３ｐには、薄板上の中央部分に三角形の二辺が対向するように圧接固定型ボルト１０６の螺旋部分と嵌まり合う締結部２０３ａが設けられ、三角形の二辺の両側には平行したスリット２０３ｂが設けられてなる舌状突起部２０３ｃが引き起こされた構成を有しており、材料としてはリン青銅やステンレス鋼などのバネ材が用いられる。圧接固定型ボルト１０６への取付けに際して、図７の状態では下側から差し込まれる。差し込みナット２０３は、通常のナットのように回転させることなく、差し込むだけで締結機能を有するので、締結作業時間の短縮が図れる。固定部材としては、前記差し込みナットに代えて、通常のねじ込みナット方式を用いることもできる。
【００４６】
次に、図８に、差込締結部材の異なる実施例に係る差込みピンの側面図を示す。図８において、差込みピン２１０は、その先端部分が矢印状に形成された戻り止め部２１１を有する。また、先端部分から適当な長さ寸法のすり割り部２１２を設けた構造としている。本差し込みピン２１０は、図３、４の圧接固定型ボルト１０６の代わりに用いることができ、フレーム１００との接合は、穴１０５に差し込んで接着固定されるか、若しくは圧接固定型ボルト１０６の食い込み部１０６ｂと同じ構造を採用して固定してもよい。
【００４７】
図９は、屋根瓦と太陽電池モジュールとを一体化した瓦一体型太陽電池モジュールを屋根の野地板上に設置したときの部分断面図を示す。図９（ａ）は、瓦一体型太陽電池モジュール３００を複数個連結した部分断面図、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＰ部拡大図を示す。
【００４８】
図９において、瓦一体型太陽電池モジュール３００を野地板３０１に施工した場合、太陽電池モジュール１１の表面保護部材２の傾斜勾配は、野地板３０１の傾斜勾配と略等しいか、階段状に重ね施工をしているために若干小さくなる（図９は、誇張した図としているので、傾斜勾配は、実際とはかなり異なる角度で図示されている）。一方、前述のように、屋根流れ方向の下側に位置するフレーム１００の面１０１ｂと表面保護部材２の傾斜勾配は、野地板３０１の最小勾配より小さくしてあるため、表面保護部材２の表面に降りそそいた雨水は、先端部１０１ｃに滞留することなく、軒先側に流れ落ち、塵埃などが堆積することもない。
【００４９】
なお、前記軒先側に流れ落ちる排水作用を向上するためには、図９（ｂ）のＡ部に示すように、フレーム１００の庇状平板部１０４および屋根瓦本体２００の段差部に１：３の傾斜勾配を設けることが望ましい。また、フレーム１００には、屋根瓦本体やモジュール本体と同色の塗装やアルマイト処理を施すことにより、美観の向上および耐久性の向上を図ることができる。この場合、庇状平板部１０４の平面部には丸みをつけ、例えば曲率半径１０〜１００ｍｍの曲面とすることにより、塗膜の傷防止と美観の向上を図ることができる。さらに、フレーム１００のモジュール露出表面には、縞状の筋目を付けることにより、防眩効果をもたせることができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上のとおり、この発明によれば、透光性表面保護部材と裏面保護部材との間に太陽電池を接着性樹脂封止材により封止してなる矩形状太陽電池モジュールを、屋根瓦本体の上面に設けた凹部の中に収納して固定してなる瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、
前記矩形状太陽電池モジュールはその４辺の周縁部に、それぞれ上側平板部と下側平板部と側板部とで形成された略コ字状断面を有し、前記コ字状断面の開口部を前記モジュールの周囲に嵌めて前記モジュールを固定保持するフレーム４個を備え、さらに、前記屋根瓦本体の凹部は複数個の貫通穴を備えてなり、前記４個のフレームの下側平板部と屋根瓦本体とを、前記下側平板部に固定してなる前記貫通穴への差込締結部材と、この差込締結部材を前記凹部裏面側から屋根瓦本体に固定するための固定部材とにより締結することにより、前記太陽電池モジュールと屋根瓦本体とを一体化してなるものとしたので、
容易かつ確実に太陽電池モジュールと屋根瓦とが一体化でき、屋外耐候寿命が長く、特に太陽電池モジュールへの水侵入が防止でき、さらに、厚さ寸法が小さく軽量であって美観に優れた瓦一体型太陽電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に関わる瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構成の側断面図
【図２】太陽電池モジュールと屋根瓦本体を組み立てる状態を示す斜視図
【図３】本発明に係るフレームの側断面図
【図４】本発明に係るフレームと圧接固定型ボルトとを組み立てる状態を示す説明図
【図５】本発明に係る太陽電池モジュールからフレームを分離した状態の斜視図
【図６】本発明に係るフレームを取付けた状態の太陽電池モジュールの側断面図
【図７】本発明に係る差し込みナットの斜視図
【図８】本発明に係る差込みピンの側面図
【図９】本発明に係る瓦一体型太陽電池モジュールを野地板上に設置した部分断面図
【図１０】従来の瓦一体型太陽電池モジュールの模式的構成の側断面図
【符号の説明】
１：太陽電池、２：表面保護部材、３：裏面保護部材、１１：太陽電池モジュール、１００：フレーム、１０１：上側平板部、１０２：下側平板部、１０３：側部、１０４：庇状平板部、１０６：圧接固定型ボルト、１０６ｂ：食込み部、１０８：固定封止材、２００：屋根瓦本体、２０１：貫通穴、２０２：凹部、２０３：差し込みナット、２０３ｃ：舌状突起部、２０３ｐ：開口部、２０５：隙間充填材、２１０：差込みピン、２１１：戻り止め部、２１２：すり割り部。
【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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