(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
瓦本体と、
この瓦本体の上面に設けられ、下面に下方へ突出する端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを取付ける凹陥部と、
この凹陥部の一部に設けられ、前記端子ボックスが収納されるとともに、底部に前記瓦本体を貫通する貫通孔を有した端子ボックス収納凹部と、
前記端子ボックスに下方に突出して設けられ、前記貫通孔に貫通することにより、前記太陽電池モジュールを前記瓦本体の凹陥部に位置決めするボルトと、
前記瓦本体の下部で前記ボルトに螺合され、該ボルトに対する締付けによって前記端子ボックスを引き寄せて前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に固定するナットと、
を具備したことを特徴とする太陽電池モジュール用瓦。
【請求項２】
瓦本体と、
この瓦本体の上面に設けられ、下面に下方へ突出する端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを取付ける凹陥部と、
この凹陥部の一部に設けられ、前記端子ボックスが収納されるとともに、底部に前記瓦本体を貫通するボルト貫通孔及びケーブル導出孔を有した端子ボックス収納凹部と、
前記端子ボックスに下方に突出して設けられ、前記ボルト貫通孔に貫通することにより、前記太陽電池モジュールを前記瓦本体の凹陥部に位置決めするボルトと、
前記端子ボックスに接続され、前記ケーブル導出孔を貫通して前記瓦本体の下部に導出される出力取出しケーブルと、
前記瓦本体の下部で前記ボルトに螺合され、該ボルトに対する締付けによって前記端子ボックスを引き寄せて前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に固定するナットと、
を具備したことを特徴とする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】
請求項１の発明は、瓦本体と、この瓦本体の上面に設けられ下面に下方へ突出する端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを取付ける凹陥部と、この凹陥部の一部に設けられ前記端子ボックスが収納されるとともに、底部に前記瓦本体を貫通する貫通孔を有した端子ボックス収納凹部と、前記端子ボックスに下方に突出して設けられ前記貫通孔に貫通することにより、前記太陽電池モジュールを前記瓦本体の凹陥部に位置決めするボルトと、前記瓦本体の下部で前記ボルトに螺合され、該ボルトに対する締付けによって前記端子ボックスを引き寄せて前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に固定するナットと、を具備した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、瓦本体と、この瓦本体の上面に設けられ下面に下方へ突出する端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを取付ける凹陥部と、この凹陥部の一部に設けられ前記端子ボックスが収納されるとともに、底部に前記瓦本体を貫通するボルト貫通孔及びケーブル導出孔を有した端子ボックス収納凹部と、前記端子ボックスに下方に突出して設けられ前記ボルト貫通孔に貫通することにより、前記太陽電池モジュールを前記瓦本体の凹陥部に位置決めするボルトと、前記端子ボックスに接続され前記ケーブル導出孔を貫通して前記瓦本体の下部に導出される出力取出しケーブルと、前記瓦本体の下部で前記ボルトに螺合され、該ボルトに対する締付けによって前記端子ボックスを引き寄せて前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に固定するナットと、を具備したことを特徴とする太陽電池モジュール用瓦である。
【００１６】
前記請求項１の発明では、太陽電池モジュールの下面に設けた端子ボックス端子から下方へ突き出したボルトを、端子ボックス収納凹部における貫通孔に貫通するようにして太陽電池モジュールを瓦本体の凹陥部に載置する。すると、太陽電池モジュール及び端子ボックスはそれらが対応する凹陥部及び端子ボックス収納凹部に位置決め収納されるとともに、端子ボックスから下方へ突き出して設けたボルトが瓦本体の貫通孔を貫通し、これにより太陽電池モジュールは凹陥部に密接し、端子ボックスは端子ボックス収納凹部に収納される。次に、瓦本体の貫通孔を貫通したボルトにナットを螺合してボルトを介して端子ボックスを引き付け、太陽電池モジュールを瓦本体に固定する。
【００１７】
前記請求項２の発明では、端子ボックス収納凹部にボルトが貫通するボルト貫通孔の他にケーブル導出孔を設けており、端子ボックスのケーブルをケーブル導出孔に通すようにする。太陽電池モジュールの下面に設けた端子ボックス端子から下方へ突き出したボルトを、端子ボックス収納凹部における貫通孔に貫通するようにして太陽電池モジュールを瓦本体の凹陥部に載置する。すると、太陽電池モジュール及び端子ボックスはそれらが対応する凹陥部及び端子ボックス収納凹部に位置決め収納されるとともに、端子ボックスから下方へ突き出して設けたボルトが瓦本体の貫通孔を貫通し、これにより太陽電池モジュールは凹陥部に密接し、端子ボックスは端子ボックス収納凹部に収納される。次に、瓦本体の貫通孔を貫通したボルトにナットを螺合してボルトを介して端子ボックスを引き付け、太陽電池モジュールを瓦本体に固定する。
【００１９】
【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。
【００２０】
図１〜図５は第１の実施形態を示し、図１は太陽電池モジュール用瓦の斜視図、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用瓦の縦断側面図、図５は図４のＡ部を拡大した断面図である。
【００２１】
図１及び図２に示すように、瓦本体１は、例えば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。
【００２２】
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の底部における略中央部には貫通孔３ａが穿設され、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３ｂ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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【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３ｂから瓦本体１の裏面側に導出されている。
【００２７】
さらに、端子ボックス7の略中央部には締付け部材を構成するボルト９がその頭部９ａを端子ボックス7の底部に固定し、ねじ部９ｂは端子ボックス7の底部を貫通して下方に突出している。ここで、端子ボックス7が合成樹脂材料の場合にはボルト９の頭部９ａが接着剤によって端子ボックス7の底部に固定され、金属材料の場合には溶接または接着剤によって端子ボックス7の底部に固定されている。
【００２８】
そして、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に固定される。すなわち、瓦本体１の凹陥部２に太陽電池モジュール６を載置すると、端子ボックス7が端子ボックス収納凹部３に収納され、ボルト９は貫通孔３ａに挿入されると同時に太陽電池モジュール６の下面は凹陥部２の上面に密接される。このとき、凹陥部２の内周部と太陽電池モジュール６の外周部との間にゴムまたは合成樹脂材料からなるパッキング１０を介在することにより、雨水等が凹陥部２の内部に侵入するのを防止できる。
【００２９】
次に、端子ボックス収納凹部３の下部から突出するボルト９のねじ部９ｂに締付け部材を構成するナット１１を螺合して締付けると、ボルト９を介して端子ボックス７は下方に引き寄せられ、端子ボックス７を介して太陽電池モジュール６の下面が瓦本体１の凹陥部２に密着されて太陽電池モジュール６が瓦本体１に固定される。
【００３０】
なお、本実施形態では、端子ボックス７に１本のボルト９を突設したが、端子ボックス７に複数本のボルトを突設し、端子ボックス収納凹部３の底部にそのボルトに対応して複数の貫通孔を穿設して複数箇所で固定してもよい。また、太陽電池モジュール６をその略中央部に設けられた端子ボックス７の一箇所で固定しているため、太陽電池モジュール６の外周縁部の下面と凹陥部２の上面とを両面接着テープで接着して外周部の浮上がりを防止するようにしてもよい。
【００３１】
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。
【００３２】
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に釘を通して野地板１７に固定する。
【００３３】
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。
【００３４】
本実施形態によれば、太陽電池モジュール６をボルト９とナット１１によって瓦本体１の凹陥部２に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。
【００３５】
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を固定しているナット１１を緩めることにより、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。
【００３６】
図６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、端子ボックス7の底部の略中央部には締付け部材を構成するナット１１が固定されている。ここで、端子ボックス7が合成樹脂材料の場合にはナット１１が接着剤によって端子ボックス7の底部に固定され、金属材料の場合には溶接または接着剤によって端子ボックス7の底部に固定されている。
【００３７】
そして、瓦本体１の凹陥部２に太陽電池モジュール６を載置すると、端子ボックス7が端子ボックス収納凹部３に収納され、ナット１１は貫通孔３ａに対向すると同時に太陽電池モジュール６の下面は凹陥部２の上面に密接される。
【００３８】
次に、端子ボックス収納凹部３の貫通孔３ａから締付け部材を構成するボルト９を挿入してナット１１に螺合して締付けると、ボルト９を介して端子ボックス７は下方に引き寄せられ、端子ボックス７を介して太陽電池モジュール６の下面が瓦本体１の凹陥部２に密着されて太陽電池モジュール６が瓦本体１に固定される。
【００３９】
なお、本実施形態においても、端子ボックス７に複数のナットを固定し、端子ボックス収納凹部３の底部にそのナットに対応して複数の貫通孔を穿設し、複数本のボルトによって固定してもよい。また、太陽電池モジュール６の外周縁部の下面と凹陥部２の上面とを両面接着テープで接着して外周部の浮上がりを防止するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、太陽電池モジュールを瓦本体の取付け部に載置し、太陽電池モジュールに設けられた端子ボックスを係止部材によって係止固定でき、瓦本体に対して太陽電池モジュールを簡単な構成で着脱可能に固定できる。また、請求項２によれば、ボルト・ナットからなる締付け部材によって瓦本体に固定することにより、瓦本体に対して太陽電池モジュールを簡単な構成で着脱可能に固定できる。従って、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。
【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用瓦の斜視図。
【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要部の縦断側面図。
【符号の説明】
１…瓦本体
２…凹陥部（取付け部）
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…ボルト
１１…ナット
【図１】
0004358364.tif 000002
【図２】
0004358364.tif 000003
【図３】
0004358364.tif 000004
【図４】
0004358364.tif 000005
【図５】
0004358364.tif 000006
【図６】
0004358364.tif 000007