(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形状の瓦本体と、
この瓦本体の上面に設けられ、下面に端子ボックスを有する太陽電池モジュールを収納する凹陥部と、
前記瓦本体の左右いずれか一方の側縁部および上縁部と下縁部で、前記凹陥部の三辺を囲むように設けられた突条部と、
この突条部の内周側に前記凹陥部と連続して設けられ、前記太陽電池モジュールの端部が差込み係合される凹溝からなる係合部と、
前記突条部を設けない前記瓦本体の他方の側縁部に設けられ、前記凹陥部および係合部と連続して開口する太陽電池モジュール差込み用の差込み部とを具備し、
前記瓦本体を左右方向に複数枚敷設した際に、当該瓦本体の前記差込み部が隣り合う瓦本体の側縁部の突条部によって閉塞され、前記太陽電池モジュールが前記瓦本体に固定されることを特徴とする太陽電池モジュール用瓦。
【請求項２】
前記瓦本体の差込み部側に位置する、前記突条部の部分に形成された切欠部を有し、この切欠部には前記瓦本体を左右方向に複数枚敷設した際に、当該瓦本体と隣り合う瓦本体の側縁部の突条部と係合して左右に隣り合う瓦本体がオーバラップすることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用瓦。
【請求項３】
前記瓦本体の凹陥部には、前記差込み部から前記太陽電池モジュールを係合部に差込み係合する際に、太陽電池モジュールに設けられた端子ボックスの逃げ部が前記差込み部から連続して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用瓦。
【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用瓦に関する。
【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号公報及び実開平５−３４３０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】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の太陽電池搭載型瓦は、瓦本体に対して太陽電池を直接接着剤によって接着したり、瓦本体に凹陥部を設け、この凹陥部の底面に太陽電池を接着剤を介して接着し、さらに太陽電池と凹陥部の内周面との間の隙間にコーキング材を充填することにより固定している。
【０００７】
しかしながら、接着剤やコーキング材は劣化しやすく、殊に屋根のように太陽光に晒されて高温度となったり、風雨に晒される環境下においては、劣化の進行も早く、亀裂が生じて雨水等が浸入しやすいという問題と急勾配の屋根の場合には瓦本体から太陽電池が落下する恐れがある。また、コーキング材がはみ出して太陽電池の表面に付着すると光電変換効率が低下するという問題もある。
【０００８】
さらに、前述した実開昭６２−５２６１０号公報や実開平４−２８５２４号公報のように瓦の表面に凹陥部を設け、この凹陥部に太陽電池を接着したものは、凹陥部の底部に雨水が溜まり、溜まった雨水が太陽熱によって加熱されて膨張し、太陽電池が浮き上がる恐れがある。
【０００９】
さらに、実開平１−１４８４１７号公報のように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は、配線作業が困難であるとともに、雨水等が浸入した場合には漏電、短絡の恐れがある。また、１枚の瓦を太陽電池とともに交換しようとしても、周囲の数枚の瓦をいったん取り外さなければならないという困難な作業となる。また、実開平５−３４３０号公報は、接着剤が劣化して太陽電池が瓦から剥離すると太陽電池が脱落する恐れのある構造である。
【００１０】
さらに、前記いずれの公報のものも、瓦本体に対して太陽電池モジュールを接着剤によって固定している。従って、太陽電池モジュールの保守点検あるいは破損等によってその１枚を交換しようとしても、瓦本体と太陽電池モジュールが一体的であるため分離することが困難で、瓦本体ごと交換する必要がある。
【００１１】
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着脱可能に固定し、太陽電池モジュールが破損した場合にはその１枚を簡単に交換することができ、しかも瓦本体に対して太陽電池モジュールを簡単かつ確実に固定できる信頼性の高い太陽電池モジュール用瓦を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、矩形状の瓦本体と、この瓦本体の上面に設けられ、下面に端子ボックスを有する太陽電池モジュールを収納する凹陥部と、前記瓦本体の左右いずれか一方の側縁部および上縁部と下縁部で、前記凹陥部の三辺を囲むように設けられた突条部と、この突条部の内周側に前記凹陥部と連続して設けられ、前記太陽電池モジュールの端部が差込み係合される凹溝からなる係合部と、前記突条部を設けない前記瓦本体の他方の側縁部に設けられ、前記凹陥部および係合部と連続して開口する太陽電池モジュール差込み用の差込み部とを具備し、前記瓦本体を左右方向に複数枚敷設した際に、当該瓦本体の前記差込み部が隣り合う瓦本体の側縁部の突条部によって閉塞され、前記太陽電池モジュールが前記瓦本体に固定されることを特徴とする太陽電池モジュール用瓦である。
【００１３】
請求項２の発明は、前記瓦本体の差込み部側に位置する、前記突条部の部分に形成された切欠部を有し、この切欠部には前記瓦本体を左右方向に複数枚敷設した際に、当該瓦本体と隣り合う瓦本体の側縁部の突条部と係合して左右に隣り合う瓦本体がオーバラップすることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用瓦である。
【００１４】
請求項３の発明は、前記瓦本体の凹陥部には、前記差込み部から前記太陽電池モジュールを係合部に差込み係合する際に、太陽電池モジュールに設けられた端子ボックスの逃げ部が前記差込み部から連続して設けられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール用瓦である。
【００１５】
請求項１の発明は、太陽電池モジュールを瓦本体における差込部から瓦本体の凹陥部に差し込み、太陽電池モジュールの３辺部を凹陥部の係合部に係合して瓦本体に固定する。次に、瓦本体の前記差込み部を隣り合う瓦本体の側縁部の突条部によって閉塞し、太陽電池モジュールの残る辺部を前記瓦本体に固定することより、瓦本体に太陽電池モジュールを設置する。
【００１６】
請求項２の発明は、前記瓦本体の上縁部及び下縁部の突条部で前記瓦本体の差込み部側に位置する部分に形成された切欠部を設け、この切欠部は、左右方向に複数枚の瓦本体を敷設した際に、当該瓦本体と隣り合う瓦本体の側縁部の突条部と係合して左右に隣り合う瓦本体がオーバラップする。
【００１７】
請求項３の発明は、瓦本体の凹陥部に差込み部から前記太陽電池モジュールを差込む際に太陽電池モジュールに設けられた端子ボックスが逃げ部に入り込む。
【００１８】
【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。
【００１９】
図１〜図５は第１の実施形態を示し、図１（ａ）は太陽電池モジュール用瓦の斜視図、同図（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図、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用瓦の縦断側面図、図５は図４のＢ部を拡大した断面図である。
【００２０】
図１及び図２に示すように、瓦本体１は、例えば合成樹脂材料、セメント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。
【００２１】
瓦本体１の上面には略全面に亘って矩形状の凹陥部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の底部で、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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
さらに、瓦本体１の前垂れ部１ｃには凹陥部２から連続して断面がコ字状のアンダーカット凹溝からなる係合部９が設けられている。この係合部９は後述する太陽電池モジュール６の肉厚よりも僅かに大きい高さ寸法を有しており、太陽電池モジュール６の軒側端部６ａを差込み係合できるようになっている。
【００２５】
前述のように構成された瓦本体１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。
【００２６】
図３及び図４に示すように、太陽電池モジュール６の裏面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。
【００２７】
太陽電池モジュール６は、図４及び図５に示すように瓦本体１の凹陥部２に固定されている。すなわち、瓦本体１の係合部９にはゴムまたは合成樹脂材料からなるパッキング１０が嵌合されており、太陽電池モジュール６の軒側端部６ａはパッキング１０を介して係合部９に係合されている。この場合、図４の２点鎖線で示すように、太陽電池モジュール６を斜めにして矢印方向ｃ方向に差込み、差込み後、太陽電池モジュール６の棟側端部６ｂを矢印ｄ方向に下げることにより、太陽電池モジュール６の全体を凹陥部２に収納することができる。
【００２８】
さらに、太陽電池モジュール６の棟側端部６ｂは、瓦本体１の後立上り部１ｄに対して瓦固定用釘１１によって固定された押え部材１２によって固定されている。押え部材１２は瓦本体１と同一材料によって構成したものである。すなわち、瓦を瓦本体１と押え部材１２との２片化したものであり、押え部材１２を瓦固定用釘１１によって固定することにより、太陽電池モジュール6の棟側端部６ｂを瓦本体１に対して押え固定することができる。
【００２９】
次に、前述のように構成された太陽電池モジュール用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１６には棟側１６ａから軒側１６ｂに向かって下り勾配に傾斜する野地板１７が設けられており、この野地板１７に直接または瓦下地材を介して太陽電池モジュール用瓦を載置する。
【００３０】
通常の瓦葺き作業と同様に太陽電池モジュール用瓦を軒側１６ｂから順次棟側１６ａに向かって野地板１７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１８（図１及び図２参照）に釘を通して野地板１７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１６ｂ）に位置させる。そして、上段の瓦本体１も同様に取付け孔１８に瓦固定用釘１１を通して野地板１７に固定する。
【００３１】
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用瓦によって屋根１６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。
【００３２】
本実施形態によれば、太陽電池モジュール６を瓦本体１の係合部９に差込み固定することができ、従来のように接着剤によって太陽電池モジュール６を瓦本体１に対して固定する必要がない。従って、瓦本体１に対して太陽電池モジュール６を固定する作業が容易であるとともに、接着剤が劣化して太陽電池モジュール６が瓦本体１から剥離して太陽電池モジュール６が脱落する恐れは解消される。
【００３３】
さらに、接着剤を用いず、太陽電池モジュール６を瓦本体１に係合固定することにより、屋根１６に敷設された多数枚の太陽電池モジュール６のうち、１枚もしくは複数枚が破損して交換する必要が生じた場合には、当該太陽電池モジュール６を固定している押え部材１２を固定している瓦固定用釘１１を抜くことにより、太陽電池モジュール６を瓦本体１から取外して新しい太陽電池モジュール６と交換することができるという効果がある。
【００３４】
図６及び図７は第２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の下縁部、上縁部及び左側縁部には連続して突条部１８ａ，１８ｂ，１８ｃが設けられている。これら突条部１８ａ，１８ｂ，１８ｃの内周側には凹陥部２と連続してコ字状の凹溝からなる係合部１９が設けられ、右側縁部には太陽電池モジュール６を差込むための開口した差込み部２０が設けられている。さらに、瓦本体１の下縁部及び上縁部の差込み部２０側の突条部１８ａ，１８ｂの端部には切欠部２１が設けられている。さらに、瓦本体１の凹陥部２には差込み部２０側から連続して開口した切欠部からなる端子ボックス用の逃げ部２２が設けられている。
【００３５】
本実施形態によれば、瓦本体１の３辺部に係合部１９が設けられているため、太陽電池モジュール６の左端部を差込み部２０に位置決めし、太陽電池モジュール６の軒側端部６ａ及び棟側端部６ｂを係合部１９に差込む。そして、太陽電池モジュール6を左方向にスライドすると、太陽電池モジュール6に設けられた端子ボックス7が逃げ部２２に嵌合するとともに、太陽電池モジュール6の軒側端部６ａ、棟側端部６ｂ及び左側端部６ｃの３辺が瓦本体1の係合部１９に係合固定される。
【００３６】
前述したように瓦本体１に対して太陽電池モジュール６を固定した後、通常の瓦葺き作業と同様に太陽電池モジュール用瓦を軒側１６ｂから順次棟側１６ａに向かって野地板１７に載置するが、左右に隣り合う瓦本体１相互は、図７に示すように、瓦本体１の左側縁部の突条部１８ｃが左隣の瓦本体１の差込み部２０を閉塞するとともに切欠部２１に係合する。従って、左右に隣り合う瓦本体１がオーバラップして雨水の侵入を防止することができる。
【００３７】
図８は第２の実施形態の変形例を示し、第２の実施形態においては、瓦本体１の凹陥部２に端子ボックス用の逃げ部２２を開口して設けたが、本変形例においては、凹陥部２に差込み部２０から連続する凹溝からなる端子ボックス用の逃げ部２３を形成したものであり、瓦本体１に対する太陽電池モジュール６の取付け作用は第２の実施形態と同様である。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２，３の発明によれば、太陽電池モジュールの端部を瓦本体の係合部に差し込み、太陽電池モジュールを凹陥部に収納することにより、瓦本体に対して太陽電池モジュールを着脱可能となり、太陽電池モジュールが破損した場合にはその１枚を簡単に交換することができ、しかも、瓦本体の前記差込み部を隣り合う瓦本体の側縁部の突条部によって閉塞し、太陽電池モジュールの残る辺部を前記瓦本体に固定することより、瓦本体に太陽電池モジュールを設置できる。したがって、瓦本体に対して太陽電池モジュールを簡単かつ確実に固定できる信頼性の高い太陽電池モジュール用瓦を提供できる。
また、瓦本体の凹陥部における差込み部から太陽電池モジュールを差し込むことにより、太陽電池モジュールの３辺部は瓦本体の係合部に係合して太陽電池モジュールの３辺部を瓦本体に対して固定でき、太陽電池モジュールを一層確実に固定できるという効果がある。
【００３９】
請求項２の発明によれば、前記瓦本体の上縁部及び下縁部の突条部で前記瓦本体の差込み部側に位置する端部に形成された切欠部を設け、左右方向に複数枚の瓦本体を敷設した際に当該瓦本体と隣り合う瓦本体の側縁部の突条部を切欠部に係合して左右に隣り合う瓦本体をオーバラップさせることができるようになる。
請求項３の発明によれば、瓦本体の凹陥部に差込み部から前記太陽電池モジュールを差込む際に太陽電池モジュールに設けられた端子ボックスを逃げ部に逃がして太陽電池モジュールを瓦本体の凹陥部に差し込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は太陽電池モジュール用瓦の斜視図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【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用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用瓦の縦断側面図。
【図５】図４のＡ部を拡大した断面図。
【図６】この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュール用瓦の概略的平面図及び右側面図。
【図７】同実施形態の太陽電池モジュール用瓦を敷設した状態の一部を示す縦断正面図。
【図８】同実施形態の瓦本体の変形例を示す斜視図。
【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
９…係合部
【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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