(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽電池モジュールの配置に制限がなく、屋根瓦からの熱の影響を受けない連結金具を提供する。【解決手段】屋根瓦１に連結金具２を介して太陽電池モジュール５を固定する太陽電池モジュールの固定構造において、前記連結金具の基板部２０より立ち上がるモジュール受け部４１が配線受け部４２よりも高くなるよう設けて、モジュール受け部４１で太陽電池モジュール５を支持するとともに、太陽電池モジュール５と配線受け部４２との間に配線空間Ｓを設けた。この構成により、太陽電池モジュール５と屋根瓦１とが適度な間隔を有して固定されているため、太陽電池モジュール５や太陽電池モジュール５から延びる配線５３の配置における自由度が増して融通が利くとともに、屋根瓦１から太陽電池モジュール５への熱の影響を抑制できる。【選択図】図２３
2012127153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根瓦１の上に固定した連結金具２を介して前記屋根瓦と太陽電池モジュール５とを係合させる太陽電池モジュールの固定構造において、前記連結金具の基板部２０より立ち上がるモジュール受け部４１が配線受け部４２よりも高くなるよう設けて、前記モジュール受け部で太陽電池モジュールを支持するとともに、前記太陽電池モジュールと前記配線受け部との間に配線空間Ｓを設けたことを特徴とする太陽電池モジュールの固定構造。
【請求項２】
前記基板部は、略長方形であり、基板部２０の外周より前記モジュール受け部及び前記配線受け部が立ち上げ形成されている請求項１記載の太陽電池モジュールの固定構造。
【請求項３】
前記モジュール受け部及び前記配線受け部の上端は、基板部と略平行な平坦になっている請求項２記載の太陽電池モジュールの固定構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋根瓦の上に連結金具を介して太陽電池モジュールを取り付ける、屋根瓦に対する太陽電池モジュールの固定構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
昨今、石油資源の代替や環境低負荷型エネルギーの活用として、太陽光エネルギーを利用した発電が可能な太陽電池モジュールの設置が盛んに行われている。太陽電池モジュールは、適度な勾配で設置することで太陽光エネルギーの電気への変換が効率よく行われることから、住宅や施設などの勾配屋根に取り付けられる例は枚挙に暇がない。屋根にはさまざまな形状があり、使用される屋根材も多種多様であるため、太陽電池モジュールは、それらの屋根形状や屋根材にあわせたいくつかの種類がある。
【０００３】
太陽電池モジュールの設置において、一般住宅では特に屋根の意匠性も重視する傾向があり、いわゆる屋根材一体型の太陽電池モジュールが好まれることも多い。この屋根材一体型の太陽電池モジュールの多くは、屋根への設置において流れ方向に屋根材１枚分、桁行き方向に屋根材複数枚分の大きさとなっており、屋根材一体型の太陽電池モジュールの表面と屋根材の表面とが略同一面となるように構成されているため、外観で太陽電池モジュールの載置が目立たないという利点がある。これらの構成は、いわゆる屋根材一体型であるが、屋根材の上に固定される屋根置き型の場合もある。
【０００４】
屋根材の上に金具を介して太陽電池モジュールを固定する技術は、特許文献１等によってすでに公知である。特許文献１に記載の発明によると、図２６に示すように屋根材１の上に固定した連結金具２を介して前記屋根材と太陽電池モジュール５とを係合させるとき、前記屋根材に対して該屋根材１枚につき前記連結金具を複数箇所で係合させる構成である。
【０００５】
この構成により、屋根材の上に連結金具を介することで太陽電池モジュールを取り付けられるので、外観は屋根材一体型と略同一であり、太陽電池モジュール１枚に対し屋根材複数枚で固定するので、屋根材に対する太陽電池モジュールの固定強度が十分確保できるという効果を発揮する。さらには、太陽電池モジュールの下方に屋根材が存在するので、太陽電池モジュールそのものが屋根材と化している場合と比べ太陽電池モジュールそのもので防水を取る必要がないという効果がある。なお、特許文献１に記載の発明は、本発明の出願人によってすでに提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２８２３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記の公知技術ではさらに改善の余地があった。公知技術では、屋根材一体型の太陽電池モジュールと粘土瓦との葺き合わせにおいて、前記太陽電池モジュールは、その幅（桁行き方向）が粘土瓦４枚ないし５枚分程度の所定幅で決まっている。さらに、太陽電池モジュールは、粘土瓦の配置にしたがって施工することが一般的であるため、桁行き方向がさまざまな長さになっている屋根に太陽電池モジュールを載置する場合、次のような課題がある。切妻屋根の場合、屋根瓦の配置により太陽電池モジュールが屋根全体で見たときにどちらかに偏って見えたり、図２４ａに示すように太陽電池モジュールのうち最も妻側の部分がぎざぎざに見えたりする。また、寄棟屋根では、軒から棟に向かって桁行き方向の屋根瓦の枚数が漸減するが、隅棟際に施工される粘土瓦がどのような形状・大きさであるかの特定ができないことも相俟って、図２５ａに示すように太陽電池モジュールの最も隅棟側が屋根の隅棟ときれいに平行に並ばない。したがって、屋根面を平面視した際に、上下段の太陽電池モジュールが桁行き方向で大きな段を発生させる場合があり、屋根面にきれいに配置することができなかった。
【０００８】
さらに、屋根材に対し連結金具を介して太陽電池モジュールを取り付けるが、前記連結金具は屋根材と略一体となるようあまり高さを設けずに屋根材に固定されており、その上に太陽電池モジュールが固定されるので、屋根材と太陽電池モジュールとの隙間がほぼ皆無であった。一般的に屋根材は、住宅や建物の最も高いところに葺かれるため、太陽光を直に受けて遮るものがないことから、屋根に設置する太陽電池モジュールはたくさんの太陽光を受ける。つまり、太陽光による発電に最適となっているが、その一方で、屋根材は太陽光により熱せられて高温になることがある。この様態は、屋根材の材質を問わず特に夏季において顕著であり、一例では前記屋根材の表面温度が７０度にも８０度にも達することが確認されている。太陽電池モジュールは、高温になればなるほどその発電効率が落ちるということがわかっているため、効率よく発電させるという点については、公知技術では最適とは言えなかった。
【０００９】
一方で、周知の技術では、太陽電池モジュールが連結金具を解して限りなく屋根瓦に近い位置で固定されているので、前記した太陽電池モジュールの段差を解消させるべく太陽電池モジュールを連結金具に固定した状態でスライドさせようとすると、太陽電池モジュール裏に設けたジャンクションボックスが連結金具に干渉したり、屋根瓦の表面の凹凸（桟山等）が高い場合はその凹凸に干渉したりすることがわかった。
【００１０】
以上のことをかんがみ、本発明の課題は、意匠性の高い屋根材一体型の太陽電池モジュールと同等の意匠性を確保するとともに、太陽電池モジュールによる発電を効率的に行うことができ、しかも多くの太陽電池モジュールを屋根面に適切に配置可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するために、屋根瓦の上に固定した連結金具を介して前記屋根瓦と太陽電池モジュールとを係合させる太陽電池モジュールの固定構造において、前記連結金具の基板部より立ち上がるモジュール受け部が配線受け部よりも高くなるよう設けて、前記モジュール受け部で太陽電池モジュールを支持するとともに、前記太陽電池モジュールと前記配線受け部との間に配線空間を設ける手段を採用する。
【００１２】
前記手段を採用することにより、太陽電池モジュールを連結金具に固定させた状態では、太陽電池モジュールが屋根瓦に対し高い位置で保持されるので、前記太陽電池モジュールを桁行き方向にスライドさせたときに、前記太陽電池モジュールの裏面に設けられたジャンクションボックスが前記配線空間を自由に通過させられる。また、太陽電池モジュールが屋根材との距離を所定量保ちつつ固定可能になるため、太陽電池モジュールと屋根材との間に配線空間（空気層）を有し太陽電池モジュールに対する屋根材からの熱の影響を抑制させることができる。
【００１３】
本発明はさらに、前記基板部は、略長方形であり、基板部の外周より前記モジュール受け部及び前記配線受け部が立ち上げ形成されている構成を採用する。前記の構成を採用することにより、上記の作用に加え、１枚の鋼板を切り出して曲げ加工を加えて構成できるので、複数のパーツを複合させる必要がなく、簡潔に連結金具を構成できる。
【００１４】
さらに、本発明では、前記モジュール受け部及び前記配線受け部の上端は、基板部と略平行な平坦になっている構成とすることにより、太陽電池モジュールを連結金具に固定した際に、太陽電池モジュールを前記平端部により線状ではなく面状で支持することができる。この構成により、例えば冬季間、太陽電池モジュールに上方から積雪荷重等がかかり続けても、太陽電池モジュールが変形したり破断したりしてしまうことを抑制できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記の構成により、太陽電池モジュールを連結金具に固定した後に桁行き方向へスライド可能としたので（太陽電池モジュールの配置を桁行き方向に調整した後連結金具に固定したので）、太陽電池モジュールの屋根面への配置を適宜調整して、意匠性良く効率的に太陽電池モジュールを多く配置させることができるとともに、太陽電池モジュールが屋根材から受ける熱の影響を抑制して、太陽電池モジュールの発電効率を落とすことなく高い状態で固定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る屋根瓦の斜視図である。
【図２】本発明に係る屋根瓦の平面図である。
【図３】本発明に係る屋根瓦の背面図である。
【図４】本発明に係る屋根瓦の左側面図である。
【図５】本発明に係る屋根瓦の右側面図である。
【図６】本発明に係る屋根瓦の正面図である。
【図７】本発明に係る屋根瓦の裏面図である。
【図８】図２におけるＹ―Ｙ断面図である。
【図９】本発明に係る連結金具の斜視図である。
【図１０】本発明に係る連結金具の平面図である。
【図１１】本発明に係る連結金具の背面図である。
【図１２】本発明に係る連結金具の正面図である。
【図１３】本発明に係る連結金具の右側面図である。
【図１４】屋根瓦に対して本発明に係る連結金具を係止・固定する直前の状態を示す部分破断縦断面図である。
【図１５】屋根瓦に対して前記連結金具を係止・固定した直後の状態を示す部分破断縦断面図である。
【図１６】本発明に係る連結金具に対して太陽電池モジュールを係止・固定した状態を示す部分破断縦断面図である。
【図１７】連結金具に対して太陽電池モジュールを重ねた状態の要部を示す部分破断縦断面図である。
【図１８】連結金具に対して太陽電池モジュールを固定する途中の過程の要部を示す部分破断縦断面図である。
【図１９】本発明に係る連結金具の他の実施例である。
【図２０】本発明に係る屋根瓦が屋根の野地板上に葺かれた状態を示す部分破断斜視図である。
【図２１】本発明に係る屋根瓦に連結金具を係止・固定した状態を示す平面図である。
【図２２】図２２におけるＺ−Ｚ断面図である。
【図２３】屋根瓦上に太陽電池モジュールを設置した状態を示す部分破断斜視図の拡大図である。
【図２４】太陽電池モジュールを切妻屋根に施工した状態を示した図である。（ａ）は、太陽電池モジュールの配置を調整する前の状態であり、（ｂ）は、太陽電池モジュールの配置を調整した後の状態である。
【図２５】太陽電池モジュールを寄棟屋根に施工した状態を示した図である。（ａ）は、太陽電池モジュールの配置を調整する前の状態であり、（ｂ）は、太陽電池モジュールの配置を調整した後の状態である。
【図２６】従来の技術を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明における実施例について詳細に述べる。まず、本発明の太陽電池モジュールの固定構造に使用される屋根瓦、連結金具、太陽電池モジュールについて順次詳述する。
【００１８】
（ソーラー瓦）
第一に、本発明に係る屋根瓦１は、図１〜図８に示すように、平面が略正方形をなす陶板からなり、世間一般において幅広く使用されている屋根瓦と基本的に同じ形状及び構造をなしている。そして、その屋根瓦１が屋根６の野地板６０上に施工されたとき軒先側に位置する下側部が屋根瓦１の頭部Ａになっており、棟側に位置する上側部が屋根瓦１の尻部Ｂになっている。また、屋根瓦１の左側において、同じ高さ位置において野地板２上で葺かれる他の屋根瓦の右側部分｛桟部（後述）｝により被覆される差込部Ｃになっている。さらに、屋根瓦１の右側において前記同様に隣接して葺かれる他の屋根瓦の左側部（差込部）を被覆する桟部Ｄになっている。なお、前記屋根瓦の構造と異なり、その左側部が桟部Ｄになっており、右側部が差込部Ｃになる構造の屋根瓦も当然含まれる。
【００１９】
また、通常の屋根瓦１では、下地材である野地板６０及びその上に所定間隔をおいて施工される桟木６１に、尻部Ｂ寄りに透設されている釘穴１０に釘（図示なし）を打ち込んで固定するだけでは、暴風雨に曝されると頭部側が浮き上がり吹き飛ばされるおそれがある。そのため、本発明に係る屋根瓦１においては、尻部Ｂ（特にその尻部Ｂにある城壁状の尻部水返し１１の表面より、上方に突出したフック状の係合凸部１２が形成されているとともに、頭部Ａ寄りの差込部Ｃの側縁に設けられた、差込部水返し１４ａを迂回するようにして他の部位より一段低くした段差部に係合凹部１３を形成する。そして、前記係合凸部１２と前記係合凹部１３とが、屋根瓦１を屋根面上に施工したときに互いに係合して暴風等に対し吹き飛ばされることを防止するという点（いわゆる防災瓦になっている）を採用した屋根瓦が望ましい。なお、本発明の屋根瓦１は、表面形状を特に限定せず、後述の雨曝し部Ｅの周囲に差込部側内水返し１４ｂや桟部水返し１４ｃを設けたり、石目調の高低差を設けたり、小割感を出すように桁行き方向略中央部に流れ方向に向かって溝又は突条を設けたりしてもよい。さらには、雨曝し部Ｅに平部と谷部を複合させた形状としても良い。
【００２０】
次に、本発明に係る屋根瓦１は、その葺設時に上下左右に葺かれる屋根瓦のいずれとも重合しない雨曝し部Ｅを有している。屋根瓦１は、雨曝し部Ｅのうち少なくとも差込部Ｃと桟部Ｄとの間に、所定の幅Ｗを持った平坦部Ａ１が頭部端から尻部Ｂにかけて延びて中央頭部１５ｃを構成している点において、従来技術に係る屋根瓦と相違している。なお、前記雨曝し部Ｅにおいて、差込部側頭部１５ａ、桟部側頭部１５ｂは緩やかに下方に下がる曲面になっている。
【００２１】
さらに、本発明に係る屋根瓦１において中央頭部１５ｃは、アンダーカットされて他の部位より肉薄になっており、後述する連結金具２の第一弾性部２２の第一先端部２４が係止され易いようになっている（中央頭部１５ｃの裏面側が長さ方向に角面取りされた状態になっている）。
【００２２】
そして、前記雨曝し部Ｅの略中央には、側面から見てフック状をなす係止突起１６がその開口１７を前記尻部Ｂ側に向けて突設され、後述する連結金具２と共働して本発明に係る第一係止部を構成する。前記係止突起は、連結金具の大きさ、形状と対応して任意の位置や大きさに変更できる。さらに、前記係止突起１６の周囲には、上面が略同一高さの支持突起１８が複数個設けられており、前記連結金具を下方から複数点で安定的に支持して、上下方向への変位を抑制するだけでなく、連結金具の押圧力が、前記雨曝し部Ｅの表面精度（歪み）のばらつきに影響されにくいようになっている。
【００２３】
（連結金具）
第二に、前記屋根瓦１に固定される連結金具２の形状と構造の概要について説明する。図９に示すように、本発明の連結金具２は、屋根瓦１の上にそれ自体が係止・固定され、太陽電池モジュール５を係止・固定するために使用される舟形状をなす金具である。なお、前記の「係止・固定」とは、連結金具２が屋根瓦１の係止突起１６にまず係止されてから後述する係脱抑制部の作用により屋根瓦１の上に固定されるという意味であり、前記連結金具２に太陽電池モジュール５が係止・固定される場合も同様の意味で使用される。
【００２４】
前記連結金具２は、弾性を有する１枚の鋼板を所定の大きさ及び形状に切断して、切欠き加工や曲げ加工を施すことにより、平面が略長方形をなし断面が略逆門形の金具として製作される。従って、本発明に係る連結金具２は、長方形をなす基板部２０と、該基板部の外周から立ち上がるそれぞれ一組ずつの短辺壁部３及び長辺壁部４とからなっている。また、長辺壁部４は、配線受け部４２よりもモジュール受け部４１の方が高くなるように構成されていて、連結金具２全体が上蓋を有しない一種の箱のように構成されている。前記長辺壁部４の両端付近（短辺壁部付近）は、短辺壁部３の上端と同程度の高さまで立ち上げられた長辺壁部立ち上げ４０と、前記長辺壁部立ち上げの上端より直角となるようにモジュール受け部４１が設けられている。このモジュール受け部により、短辺壁部３で係止・固定した太陽電池モジュール５を支えるようになっている。連結金具２全体としては、基板部２０の周囲から短辺壁部３と長辺壁部４とがほぼ同じ高さだけ立ち上がっており、前記長辺壁部の中央上部だけ横長に切り欠かれたような形状となっている。この構成により、モジュール受け部４１を通る水平面と配線受け部４２を通る水平面とで構成された間隔（空間）とがおおよその配線空間Ｓとなっている。なお、前記において配線受け部４２を設ける構成としたが、これを省略して側面視で略「コ」字状と単純形状にすることも可能である（例えば、図１９ｃのような形状である）。
【００２５】
続けて、連結金具２の詳細構成について図９ないし図１３に基づいて説明する。連結金具２は、全体がやや細長となった略長方形の基板部２０をほぼ基準としており、切欠きや曲げ加工をして構成されている。前記基板部２０の略中央部には、略方形の開口部２１が基板部２０を貫通して設けられている。この開口部２１は、上述した屋根瓦１の雨曝し部Ｅに突設されている係止突起１６を挿入して係止させることにより、本発明に係る第一係止部が構成される。
【００２６】
また、前記基板部２０において、その基板部の両端部寄りの部位は、略コ字形（特に、基板部２０の中央部寄りが開放されているコ字形）に切り欠かれていて、基板部の中央付近を基端とした第一弾性部２２及び第二弾性部２３が外方を向くように設けられている。これら弾性部の先端である第一先端部２４、第二先端部２５は、前記基板部２０の裏面方向に曲げ加工を施して形成されている。この曲げ加工により、第一、第二弾性部２２、２３は、弾性体としての機能を付加している。なお、本発明では、連結金具における「外方」を、連結金具を箱とした場合の「箱の外」にあたる方向とし、同じく「内方」を「箱の中」に相当する方向とする。
【００２７】
したがって、前記第一先端部２４、第二先端部２５は、連結金具２の長手方向において相反する向きに外方を向いて延びている。それと同時に前記基板部２０の下方に位置するので、前記連結金具が屋根瓦１上で太陽電池モジュール５をその下方から支持するとき、第一、第二弾性部２２、２３は太陽電池モジュール５の荷重を受けて変形する。連結金具２自体は弾性を有するように製作されているので、第一、第二弾性部２２、２３は弾性変形の範囲で変形しながら屋根瓦１上で太陽電池モジュール５を支えるとともに、前記屋根瓦１上に取り付けられた連結金具２のがたつきを防止している。
【００２８】
第二弾性部２３の第二先端部２５は、図１４及び図１５に示すように、屋根瓦１と接触するとき屋根瓦１の表面を損傷しないように、基板部２０より下方に向かって曲げ加工された後、さらに基板部２０側に向かってわずかに屈曲している。一方、第一弾性部２２の第一先端部２４も第二弾性部２３の第二先端部２５と同様に平らになっているが、断面がコ字形（７字形）又はフック状に屈曲している点で第二弾性部２３と相違している。この第一弾性部２２は、屋根瓦１に設けた係止突起１６の開口１７に連結金具２の開口部２１の一辺をはめ込みながら、連結金具２を屋根瓦１側に十分押圧させて第一弾性部２２を水平方向に伸張させると、前記第一先端部２２が屋根瓦１の中央頭部１５ｃの端面際に達するように正確に長さが調節されている。前記第一先端部２４が前記中央頭部１５ｃの端面際に達した状態で、前記連結金具２を頭部Ａ側にわずかにスライドさせると、前記第一先端部２４も相応して変位し、図１５に示すように、前記中央頭部１５ｃを係止する。その結果、屋根瓦１の中央頭部１５ｃと連結金具２の第一弾性部２２とが共働して本発明に係る第二係止部を構成するとともに、前記第一先端部２４が連結金具２を屋根瓦１の尻部Ｂ側に変位するのを抑制して、上記の第一係止部の係脱を抑制している。
【００２９】
上述したように、本発明においては、連結金具２が屋根瓦１枚に対し２箇所で固定されているので、前記連結金具２の開口部２１と屋根瓦１の係止突起１６とが第一係止部を構成し、連結金具２の第一弾性部２２と屋根瓦１の中央頭部１５ｃとが第二係止部兼第一係止部の係脱抑制部を構成している。
【００３０】
ところで、再度基板部２０の上方を注目すると、短辺壁部３は、前記基板部２０を外方に延長して形成された金属板が略直角に上方に曲げ加工されてできた連結金具２の立ち上げであると同時に、図１６ないし図１８に示すように、太陽電池モジュール５の構成要素の一部分を係止させ、固定する機能を備えている。
【００３１】
具体的には、基板部２０の短辺を基端として鉛直上方に立ち上げ形成された短辺壁部３ｂの短辺壁部立ち上げ３０ｂと、その短辺壁部立ち上げの上方略中央部に設けた係止爪３１ｂとからなっている。前記係止爪は、短辺壁部立ち上げ３０ｂから外方に向かって突出形成されており、後述する太陽電池モジュール５のフレーム５０ｂに設けた係止片５１ｂを係止するようになっている（第三係止部を形成させている）。その後、他方の係止片５１ａを前記短辺壁部３ａの上に重ねると、図１７に示すように、前記フレーム５０ａの内側に設けられている係止片５１ａは、前記係止爪３１ａの曲表面を滑動する。続いて、図１８に示すように、前記短辺壁部立ち上げ３０ａを圧縮させ、最終的に前記係止爪３１ａを乗り越えて、図１６に示すように、係止爪３１ａに係止される。すなわち、太陽電池モジュール５は、頭側短辺壁部３ａに係止され、連結金具２に完全に係止・固定される（第四係止部が形成される）。なお、ここでは便宜上、短辺壁部やフレームの各部位において、屋根瓦における頭側についての説明は符号ａを、同尻側については符号ｂを付して分別する。
【００３２】
また、前記の第三係止部の一要素である短辺壁部３は、図９ないし図１３から明白なように、前記基板部２０を外方に延長して形成された金属板が略直角に曲げ加工されてできた連結金具２のもう一つの立上げ壁であると同時に、図１６に示すように、太陽電池モジュール５の構成要素の一部分をはめ込んで固定するはめ殺し部材としての機能を備えている。具体的に説明すると、前記立ち上げ壁に相当する頭側の短辺壁部立ち上げ３０ａ、尻側の短辺壁部立ち上げ３０ｂと、それらの中央やや上方に、外方に突設した係止爪３１ａ、３１ｂとからなっている。従って、前記係止爪３１ｂを太陽電池モジュール５のフレーム５０ｂの内側に形成してある係止片５１ｂに係止させる（第三係止部を形成させる）と、頭側の短辺壁部立ち上げ３０ａと太陽電池モジュール５とが係合するが、その係合過程は前述した係止爪３１ａと太陽電池モジュール５の係止片５１ａとの係合過程と同じである。なお、本発明に係る連結金具２と太陽電池モジュール５とを係合させる場合、前記第三係止部を第四係止部より先に形成してもよいし、後に形成してもよい。さらに同時に形成してもよい。
【００３３】
一方、長辺壁部４は、基板部２０の長辺を基端として、短辺壁部３と同様に鉛直上方に立ち上げ形成された長辺壁部立ち上げ４０と、前記長辺壁部立ち上げの上端から直角かつ外方に伸びたモジュール受け部４１とが設けられている。しかしながら、前記長辺壁部立ち上げ４０は、その上方が短辺壁部３付近を残して切り欠かれており、連結金具２の側面視で上方が開放された略コ字状になっている点で従来のものと相違する。切り取られた長辺壁部立ち上げの長手方向中央付近の上端には、略水平かつ外方又は内方（図では外方を向いた例を示している）に延びる配線受け部４２が一体形成されている。このとき、モジュール受け部４１と配線受け部４２では、同一連結金具内で高低差があり、前記の高低差を水平面に広げたときの間隔を配線空間Ｓとすることができる。
【００３４】
配線空間Ｓの存在は、本発明において多くの効果を有する重要な部位でもある。以下に詳述すると、まず、太陽電池モジュール５は、それ自身が表面に太陽光を受光して発電した電気を集電装置に送るために、ジャンクションボックス（配線接続保護部）５２と、前記ジャンクションボックスより伸びる配線５３が設けられている。一般的には、それらジャンクションボックス及び配線が太陽電池モジュール５の裏面に設けられているため、隣接する太陽電池モジュールの配線同士を接続させようとすると、前記配線はジャンクションボックス５２を基端として陽極及び陰極の２本が屋根面に延びており、それぞれの太陽電池モジュールの配線を接続する必要がある。前記の様態では、太陽電池モジュール全体の裏面における配線が雑然とした状態にはなるが、本発明では、上述したように配線空間を有しているので、配線の配設に制限がなく自由に配設可能である。加えて、配線空間を設けることにより、連結金具２と太陽電池モジュール５との間で配線５３を挟んでしまい断線や発電した電力の損失を防ぐことができる。
【００３５】
本発明では、上述したように、屋根材一体型と同じような意匠性を維持しつつ屋根瓦１から離して高い位置で固定している点で従来の技術と相違している。太陽電池モジュール５の裏面にはジャンクションボックス５２が設けられているが、それ自体にはいくらか厚み（高さ）がある。従来の技術では、連結金具２の金具高さを極力低くして太陽電池モジュール５が屋根材１と略同一面となるようにしている分、桁行き方向に太陽電池モジュールをスライドさせようとすると、ジャンクションボックス５２と連結金具２とが干渉してしまう。したがって、太陽電池モジュール５を連結金具２に固定する位置を高くするとともに、長辺壁部４の上方中央部を切り欠いて配線空間Ｓを設けたので、連結金具２に固定後の太陽電池モジュール５を桁行き方向にスライドさせても、連結金具２と干渉しないようになっている。
【００３６】
また、屋根瓦は、上記したように太陽光に長時間曝されると温度が上昇し、屋根瓦そのものが高温になってくる。その状態は、特に夏季間においては顕著であり、表面温度で７０度にも８０度にもなる。ここで、連結金具２と太陽電池モジュール５との間に配線空間Ｓを設けているので、配線空間そのものが一種の空気層（断熱層）となり高温となった屋根材から太陽電池モジュールへ熱が影響しにくいようになっている。一般的に、太陽電池モジュール５は、高温になればなるほど発電効率が落ちてくるという性質があるため、配線空間Ｓによる発電効率の低下を抑制させることができる。なお、前記の配線空間Ｓは、連結金具を基に述べているが、屋根瓦からの熱の影響を考慮すれば、実質の配線空間は太陽電池モジュール５と屋根瓦１との間になる空間すべてが対象となる。
【００３７】
なお、本発明における連結金具の別の構成として、図１９ａに示すように、モジュール受け部４１を省略して、短辺壁部立ち上げ３０の先端付近に、内方に向かってやや傾斜しているガイド部３２を設けて、太陽電池モジュール５を係止する際に、太陽電池モジュールの係止片５１が係止爪３１に係止しやすいようになっていてもよいし、さらには前記ガイド部の先端に基板部２０と平行かつ内方に向かってモジュール受け部３３を設けてもよい。さらに別の構成として、図１９ｂに示すように、短辺壁部と長辺壁部のそれぞれのモジュール受け部を基板部２０に対して同一高さで設けて、前記太陽電池モジュールを支持させることもできる。モジュール受け部を広い範囲に設けることで、太陽電池モジュール５及びその上に加わる積雪荷重等の正荷重を分散させることが可能であり、太陽電池モジュール５の局所的な変形及び短辺壁部自体の変形の防止にもつながる。
【００３８】
（太陽電池モジュール）
第三に、屋根瓦１に固定された連結金具２に対し係止させる太陽電池モジュール５の基本構成について説明する。太陽電池モジュール５は、いわゆる屋根置き型の設置位置でありながら意匠性はほぼ屋根材一体型になっている。また、前記太陽電池モジュールの長さは屋根瓦１枚分、一般的な幅（桁行き方向）は屋根瓦４枚ないし５枚分程度の略長方形となっており、屋根瓦１と一体感をもって屋根６に施工されている。また、厚さ（高さ）は、周囲をフレーム５０で覆った状態で概ね「屋根瓦１枚分の見かけ上の厚み」である。また、前記フレームの長辺側には、その内方に向かって連結金具２の係止爪３１と係止可能となるようにした係止片５１を備えている。前記係止片は、少なくとも太陽電池モジュール５の長手方向に連続して設けられているので、太陽電池モジュール５を連結金具２に固定した後スライドさせても、係止片５１は係止爪３１に係止され続ける。したがって、太陽電池モジュール５が連結金具２から外れることはない。これら連結金具２の係止爪３１と前記係止片５１との係止が、第三係止部（尻側）及び第四係止部（頭側）を構成している。
【００３９】
さらに、太陽電池モジュール５の裏面には、表面に太陽光を受けて発電した際の電気を通す配線５３と、前記配線を太陽電池モジュールとつなぎ保護用としての役割もあるジャンクションボックス５２とが設けられている。前記のジャンクションボックスは、いくらかの厚みがあるため、太陽電池モジュールの水平状態で下方に突出した状態となっている。そのため、連結金具２のモジュール受け部４１を配線受け部４２よりも高くして配線空間Ｓを設け、太陽電池モジュール５をスライドさせたときに前記ジャンクションボックス及び配線が連結金具２に干渉せず配線空間Ｓ内を自由に行き来できるようになっている。配線５３は、他の太陽電池モジュールから延びる配線と接続されるが、接続した配線は配線空間に自由に配置することができる。
【００４０】
（太陽電池モジュールの固定構造）
上述したように、建物の屋根６となる野地板６０の上に、屋根瓦１を葺き、連結金具２を使用して、太陽電池モジュール５を取り付ける施工法について説明する。まず、図１に示す構造の屋根瓦１を、図２０に示すような野地板６０の上に施工する場合において、いま、任意の屋根瓦１ｓが野地板６０の上に釘穴１０に釘（図示なし）を打ち込んで施工されたとする。続いて、その屋根瓦１ｓの差込部Ｃに対して、同じ高さ位置（同段位置）において左側に隣接して葺かれる屋根瓦１ｌの桟部Ｄを被せることにより、該屋根瓦１が野地板６０に葺かれる。以下、同様にして同段位置の屋根瓦が野地板６０上に葺かれる。なお、図２０において全ての屋根瓦１には連結金具２が、そして一部の屋根瓦１には前記連結金具２を介して太陽電池モジュール５が係止・固定されている様子が描かれているが、野地板６０の上に最初に屋根瓦１を葺くときは、それらの屋根瓦には連結金具２や太陽電池モジュール５は固定されていない。また、前記態様に代えて任意の屋根瓦１ｓの桟部Ｄに同様にして右側に葺かれる隣接屋根瓦１ｒの差込部Ｃを差し込むようにして隣接する屋根瓦を葺く態様を採用することもできる。
【００４１】
次に、前記任意の屋根瓦１ｓの斜め上に葺かれる上位屋根瓦１ｕを野地板６０上に葺くとき、その上位屋根瓦１ｕの係合凹部１３に対して前記任意の屋根瓦１ｓの係合凸部１２を係止させる。すると、斜めに隣接する二つの前記屋根瓦１ｓ、１ｕは、野地板６０に釘で固定されるほかに、係合凸部１２と係合凹部１３との係合により、相互に連結される。同様にして前記任意の屋根瓦１ｓの係合凹部１３は、野地板２上の斜め下で葺かれる下位屋根瓦１ｄの係合凸部１２により係止される。このように千鳥葺きされた３枚の屋根瓦１ｕ、１ｓ、１ｄ同士は野地板６０上で十分に固定されるとともに連携しているので、暴風雨に曝されても、頭部Ａの浮き上がりが抑制されて、吹き飛ばされることはない。ここでは、千鳥葺きされる屋根瓦について詳述しているが、筋葺きされる屋根瓦について同様の態様を採用することも当然可能である。
【００４２】
このようにして施工された屋根瓦１に対して、図２０ないし図２２に示すように、連結金具２を係止・固定するに際して、図１４に示したように、屋根瓦１の上に連結金具２を載せて屋根瓦１側に押圧すると、屋根瓦１の係止突起１６が連結金具２の基板部２０に形成されている開口部２１から突出するとともに、前記基板部２０に設けてある第一、第二弾性部２２、２３が屋根瓦１の雨曝し部Ｅに当接して弾性変形する。それに伴い、第一、第二弾性部２２、２３の先端部２４、２５がそれぞれ雨曝し部Ｅに当接しながら頭部Ａ側、尻部Ｂ側に開くとともに、基板部２０が屋根瓦１の雨曝し部Ｅに、より近接する。前記先端部２４、２５の着地点（当接点）は、雨曝し部Ｅにおいて中央頭部１５ｃを含む平らな領域になっているとともに、第一、第二弾性部２２、２３の先端部２４、２５も平らになっているので、連結金具２の屋根瓦１に対する固定で初期的設置が可能になる（第一段階が完了となる）。
【００４３】
ところが、第一弾性部２２は所定の長さに設定されており、かつその先端部２４の断面がコ字形（７字形）になっているので、連結金具２を屋根瓦１側に所定量押圧すると、第一先端部２４が屋根瓦１の中央頭部１５ｃの端面際に移る。この状態で図１５に示すように連結金具２を頭部Ａ側に僅かに変位させると、連結金具２の基板部２０に形成されている開口部２１の一辺が、屋根瓦１の係止突起１６に形成されている開口１７の中にはまり第一係止部を構成する。それと同時に、中央頭部１５ｃの端面際に位置していた前記第一先端部２４は、連結金具の頭部Ａ側への変位により中央頭部１５ｃから端面に移り、そして前記端面を超えてアンダーカットされ肉薄となった部位を包むように係止される。言い換えると、中央頭部１５ｃの先端部は、第一先端部２４の中にはまっている。したがって、本発明においては屋根瓦１と連結金具２とは複数箇所、特に頭側、尻側の計２箇所で係合されるので、両者は所定位置において安定して連結可能になる。また、前記連結金具２は、第一、第二弾性部２２、２３の弾性変形と、屋根瓦１の雨曝し部Ｅに突出させた支持突起１８により、第一係止部、第二係止部で屋根瓦と連結金具が係止された状態で、支持突起により増大させた弾性力による屋根瓦１からの離間作用が絶えず働き続けているので、屋根瓦１と連結金具２との係止作用が確実に保持される。
【００４４】
続けて、上記のようにして連結金具２が係止・固定された屋根瓦１の上に太陽電池モジュール５を施工する。本発明で用いる連結金具２は、太陽電池モジュール５を支持するモジュール受け部４１が、配線受け部４２よりも高く設けられているので、短辺壁部の係止爪３１に太陽電池モジュール５の係止片５１を係止することで連結金具２に太陽電池モジュール５を固定することができる。この固定状態において、太陽電池モジュール５の支持位置は、配線受け部４２よりも高い位置となっているので、太陽電池モジュール５の裏面と配線受け部４２との間に配線空間Ｓを有する。この配線空間により、太陽電池モジュール５の裏面より延びる配線５３を接続し自由に配設することができるので、わざわざ配線の位置決めをする必要がなく、屋根瓦１と太陽電池モジュール５で配線５３を挟んでしまう恐れもなくなる（当然、配線の位置決めを行うことに問題はない）。配線空間Ｓにより、配線５３の配設の自由化だけでなく、屋根瓦１と太陽電池モジュール５との間隔が適度に設けられるので、この空間に有する空気が通気層の役割となり、太陽光により熱せられた屋根瓦１から太陽電池モジュールへの熱の影響を受けにくくさせる。つまり、太陽電池モジュールにとって熱は発電効率の低下を招くため、配線空間があることにより発電効率の低下を抑制させることができる。
【００４５】
最後に、配線５３が太陽電池モジュール間で接続され配設完了したら、太陽電池モジュール５をそれ１枚につき屋根瓦複数枚の割合で屋根瓦１に固定する。本発明においては、既に耐暴風雨性のある１枚の任意の屋根瓦１ｓに対して連結金具２を１個の割合で固定しているので、１枚の太陽電池モジュールを所定の間隔（屋根瓦の働き幅）で設けた複数個の連結金具２で支持するとともに、各連結金具２の係止爪３１で太陽電池モジュール５を係止・固定させることにより、太陽電池モジュール５を屋根瓦１に対して半ば直接固定できる。
【００４６】
すなわち、図１６〜図１８及び図２３に示すように、前記と隣接する太陽電池モジュール５を配線５３で接続した後、太陽電池モジュール５の上位フレーム５０ｂの係止片５１ｂを前記連結金具２の一端部に相当する短辺壁部３の係止爪３１ｂに係止させた（第三係止部を完成させた）後、太陽電池モジュール５の下位フレーム５０ａを連結金具２のもう一つの端部に相当する短辺壁部３ａに被さるように下方に押圧すれば、下位フレーム５０ａの内側に設けられている係止片５１ａが前記係止爪３１ａの曲表面を乗り越えて係止爪５２ａに係止される（第四係止部が完成する）。従って、太陽電池モジュール５の係止片５１ｂと前記短辺壁部３ｂの係止片５１ｂとを共働させて本発明における第三係止部にし、同じく他の係止片５１ａと短辺壁部３ａとを共働させて第四係止部としたので、太陽電池モジュール５は、屋根瓦１の上に半ば直接係止・固定されることになる。
【００４７】
したがって、太陽電池モジュール５は、屋根瓦１に対し連結金具２を介して実質的に直接固定されるとともに、その連結金具２に太陽電池モジュール５を実質上平行に設置されることとなる。したがって、以下の（ア）ないし（キ）の効果が発揮される。
（ア）連結金具２と太陽電池モジュール５とを所定間隔を保持した状態で固定したので、屋根に太陽電池モジュールを設置する施工効率を著しく向上させることが可能になる。
（イ）太陽電池モジュール一体型の屋根瓦を形成する必要がなくなる。
（ウ）１枚の太陽電池モジュール５が複数枚の屋根瓦を同時に覆う構成となるため、太陽電池モジュールの幅（長さ）方向両端限界まで発電用セルを配置することができる。つまり、屋根瓦と完全同一面で構成された従来の（屋根材一体型の）太陽電池モジュールと比べて受光面積が大幅に向上して１枚当たりの発電量が増加する。
（エ）特定の取付け金具を使用して野地板に太陽電池モジュールを取り付ける複雑な工法を採用する必要がない。
（オ）配線空間Ｓによる屋根瓦１からの熱の影響を抑制し、太陽電池モジュールの発電効率を向上させることができる。
（カ）屋根瓦の施工とその屋根に対して太陽電池モジュールを設置する施工とを、時期的に分離することが可能になるため、本発明に係る屋根瓦を使用して屋根の施工を先行させて行い、太陽電池モジュールがさらに低廉・高性能になった時点でそれを屋根に設置することができる。
（キ）太陽電池モジュールの下には通常の瓦が存在するため、太陽電池モジュールが故障や破損した場合に、それだけを取り替えることができるので、一般的な屋根材一体型の太陽電池モジュールと比べて下地の損傷や他の屋根材への影響がない。
【００４８】
（太陽電池モジュールの配置）
本発明で用いる太陽電池モジュールの配置について説明する。上記までで、屋根瓦に対する太陽電池モジュールの固定が完了するが、そのままでは万全な施工状態ではないため十分な意匠性は得られないため、太陽電池モジュールの配置を調整する。連結金具と太陽電池モジュールは、係止爪３１ｂ，３１ａと係止片５１ｂ、５２ａとの係止（第三係止部及び第四係止部）により、固定されているが、これらの係止は屋根瓦１に対して上下方向（瓦厚方向）のみの固定であり、桁行き方向については固定されていない。さらに、太陽電池モジュール５と配線受け部４２とで構成された配線空間Ｓにより、太陽電池モジュール５の裏面よりも下方に突出したジャンクションボックスは、連結金具２を超えて桁行き方向に行き来しても前記連結金具２に干渉することがないので、太陽電池モジュールが連結金具に十分固定される範囲では桁行き方向に自由に配置させることができる。
【００４９】
したがって、上記した課題に対し、次の方法で解消できる。
（あ）切妻屋根では、太陽電池モジュールの初期配置が千鳥葺き状態になっているため、太陽電池モジュール５の端部は、１段置きに屋根瓦幅の２分の１程度ずつ交互にずれている。ここで、図２４ａに示すように、千鳥葺き状態のうち、妻側に近い任意の太陽電池モジュール５ｓを反対側の妻側へ屋根材幅の４分の１程度スライドさせるとともに、前記任意の太陽電池モジュールの１段上位（又は下位）の太陽電池モジュール５ｕ（５ｄ）を、先ほどとは反対側の方向にやはり屋根材幅の４分の１程度だけスライドさせると（図２４ａ中の矢印の向きにスライドさせると）、図２４ｂに示すように、各段の太陽電池モジュールの妻側端部が、流れ方向に略一直線上に並ぶ。この様態を屋根全体で確認したとき、両妻側の太陽電池モジュールが流れ方向に一直線に並んで配置されているので、千鳥葺き配置の太陽電池モジュールと比較すると意匠性がよい。
【００５０】
なお、上記スライド幅を４分の１としたが、これは、切妻屋根全体のうち太陽電池モジュール５が略中央に配置した場合の例である。したがって、例えば屋根瓦の割り付け上、太陽電池モジュール５が屋根全体のうち右手側の妻部に偏っている場合、左手側の妻部に近い段の任意の太陽電池モジュール５ｓを屋根瓦幅の４分の１程度左側へスライドさせるとともに、その１段上下段（左手側の妻部から遠い段）の太陽電池モジュール５ｕ（５ｄ）を屋根瓦幅の４分の３程度左側へスライドさせることにより、各段の太陽電池モジュールの妻側端部が流れ方向に略一直線上に並ぶとともに、太陽電池モジュール全体を左手側にスライドさせて屋根全体の略中央部に太陽電池モジュールを配置させることができる。したがって、太陽電池モジュール全体が屋根面の略中央に位置して略四角形にきれいに配置できる。
【００５１】
（い）寄棟屋根では、隅棟際に施工される屋根瓦が、屋根勾配や屋根の桁行き方向の幅等により、どのような形状・大きさであるかの特定ができなため、太陽電池モジュールの最も隅棟側が屋根の隅棟ときれいに平行にならず、上下段の太陽電池モジュールが桁行き方向で大きな段を発生させて屋根面にきれいに配置することができなかった。そこで、図２５ａに示すように隅棟際の太陽電池モジュール５について、各段で使用する太陽電池モジュールの大きさ（桁行き方向の長さ）と固定場所とを検討しながら隅棟に合わせて基準Ｘを一つ設定し、前記の基準に合うよう各段を適量（例として図２５ａ中の矢印の長さ分）スライドさせる。また、他方の隅棟側は、一方の隅棟を基準にして、幅の異なる太陽電池モジュールを混載させながら適切に取り付けていく。すると、図２５ｂに示すように、施工された太陽電池モジュールは、寄棟屋根の三角形又は台形に近い形でおおよそ規則性を持った配置となるように調整でき、見映えが向上する。
【００５２】
よって、本発明の太陽電池モジュールの固定構造は、上記の例などのように適宜太陽電池モジュールをスライドさせることにより、屋根に施工された太陽電池モジュールの各段ごとの段差を解消でき、あるいは、規則性に従った配置にできるとともに、太陽電池モジュールを固定した屋根瓦の範囲よりもひと回り広い範囲まで太陽電池モジュールを配置できる。したがって、屋根全体では従来の屋根型の太陽電池モジュールの配置と比べて格段に太陽電池モジュールを搭載できるという効果が発揮できる。
【００５３】
以上で本発明の実施例を詳述したが、本発明の技術的意義を逸脱しない範囲において適宜変更できる。つまり、図１９ｃに示すように連結金具の長辺壁部４をすべて省略し、側面視で上方が開口された「Ｃ」字形状とすることもできる（この様態では、基板部２０が配線受け部そのものとなる）。このとき、基板部と鉛直な面が存在しないため、幅方向に幅広にするとともに基板部の長手方向にわたってリブ２６を設けて、連結金具２が変形しにくいようにすると良い。長辺壁部４を省略する構成の場合、金具の形状が複雑にならないため安価に製造できるうえ、梱包時の省スペース化が図られる。金具の板厚は、耐久性や強度等の必要に応じて厚みを増しても良い。さらには、短辺壁部について、ガイド部及びモジュール受け部も省略し、側面視で上方が開口された「コ」字形状として、太陽電池モジュールを長辺壁部の頂部で線状に支持させることも可能である。その他の例として、本発明の例では、太陽電池モジュール５を、連結金具２の短辺壁部３に外方に突出させた係止爪５１を外方に突出させてはめ殺し状に固定したが、前記係止爪を内方に突出させて同様に固定してもよい。そして、屋根瓦１枚に対し１個の連結金具を係止した例を挙げたが、太陽電池モジュールの屋根瓦への固定が十分に行えるのであれば、屋根瓦１枚置きに連結金具を１個の割合で固定することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、従来から幅広く使用されてきた屋根瓦、特に、屋根瓦表面に突出させた係止部を有する瓦に金具を介して太陽電池モジュールを取り付ける建物の屋根に対して幅広く利用することが可能である。
【符号の説明】
【００５５】
１    屋根瓦
１０    釘穴
１１    尻部水返し
１２    係合凸部
１３    係合凹部
１４ａ    差込部水返し
１４ｂ    差込部側内水返し
１４ｃ    桟部水返し
１５ａ    差込部側頭部
１５ｂ    桟部側頭部
１５ｃ    中央頭部
１６    係止突起
１７    開口
１８    支持突起
２    連結金具
２０    基板部
２１    開口部
２２    第一弾性部
２３    第二弾性部
２４    第一先端部
２５    第二先端部
２６    リブ
３    短辺壁部
３０    短辺壁部立ち上げ
３１    係止爪
３２    ガイド部
３３    モジュール受け部
４    長辺壁部
４０    長辺壁部立ち上げ
４１    モジュール受け部
４２    配線受け部
５    太陽電池モジュール
５０    フレーム
５１    係止片
５２    ジャンクションボックス
５３    配線
６    屋根
６０    野地板
６１    桟木
Ａ    頭部
Ｂ    尻部
Ｃ    差込部
Ｄ    桟部
Ｅ    雨曝し部
Ｓ    配線空間
Ｘ    基準
【図１】
2012127153.tif 000003
【図２】
2012127153.tif 000004
【図３】
2012127153.tif 000005
【図４】
2012127153.tif 000006
【図５】
2012127153.tif 000007
【図６】
2012127153.tif 000008
【図７】
2012127153.tif 000009
【図８】
2012127153.tif 000010
【図９】
2012127153.tif 000011
【図１０】
2012127153.tif 000012
【図１１】
2012127153.tif 000013
【図１２】
2012127153.tif 000014
【図１３】
2012127153.tif 000015
【図１４】
2012127153.tif 000016
【図１５】
2012127153.tif 000017
【図１６】
2012127153.tif 000018
【図１７】
2012127153.tif 000019
【図１８】
2012127153.tif 000020
【図１９】
2012127153.tif 000021
【図２０】
2012127153.tif 000022
【図２１】
2012127153.tif 000023
【図２２】
2012127153.tif 000024
【図２３】
2012127153.tif 000025
【図２４】
2012127153.tif 000026
【図２５】
2012127153.tif 000027
【図２６】
2012127153.tif 000028