(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太陽電池モジュールを収納する凹陥部と、この凹陥部の内底部における棟側に偏った位置に瓦本体を貫通して設けられた貫通孔と、前記瓦本体の凹陥部と前記太陽電池モジュールとの間に設けられ、一端部に前記太陽電池モジュールの下端縁部または側縁部に係合する略コ字状の係合部を有し、他端部に前記貫通孔を貫通するボルトを有し、前記係合部を太陽電池モジュールの下端縁部または側縁部と係合した状態で、前記ボルトを前記貫通孔に貫通し、前記瓦本体の下面においてボルトにナットを締付けることにより、前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に固定する固定治具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】
前記瓦本体の凹陥部には前記貫通孔を囲繞するように突堤が設けられていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュール用瓦。
【請求項３】
前記瓦本体の下側縁部に前記凹陥部と連通し、前記下側縁部の外端面まで貫通する排水溝を設け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用瓦。
【発明の詳細な説明】
【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。
【０００１】
【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。
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
【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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
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。
【００１０】
また、特開平１０−３１７５９２号公報に示すように、太陽電池付屋根瓦の上縁部に基板に対して挟持部を突設したＬ字状の固定金具を固定し、瓦葺きの要領で野地板に敷設するとき、固定金具の挟持部を折り曲げて棟側の太陽電池付屋根瓦の下縁部を挟持するようにしたものがあるが、屋根葺き施工時に固定金具の挟持部を折り曲げながら施工する必要がある。従って、施工が面倒であるとともに、挟持部を折り曲げただけでは強風によって太陽電池付屋根瓦がガタつく虞がある。
【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強固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】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、瓦本体と、この瓦本体の上面に設けられ太陽電池モジュールを収納する凹陥部と、この凹陥部の内底部における棟側に偏った位置に瓦本体を貫通して設けられた貫通孔と、前記瓦本体の凹陥部と前記太陽電池モジュールとの間に設けられ、一端部に前記太陽電池モジュールの下端縁部または側縁部に係合する略コ字状の係合部を有し、他端部に前記貫通孔を貫通するボルトを有し、前記係合部を太陽電池モジュールの下端縁部または側縁部と係合した状態で、前記ボルトを前記貫通孔に貫通し、前記瓦本体の下面においてボルトにナットを締付けることにより、前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に固定する固定治具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にある。
【００１３】
請求項２は、請求項１の前記瓦本体の凹陥部には前記貫通孔を囲繞するように突堤が設けられていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３は、請求項１の前記瓦本体の下側縁部に前記凹陥部と連通し、前記下側縁部の外端面まで貫通する排水溝を設けたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１によれば、ナットの締付けによって太陽電池モジュールが瓦本体の凹陥部に押え付けられ、太陽電池モジュールを瓦本体に密着固定でき、ナットを緩めれば、瓦本体から太陽電池モジュールを取外すことができ、太陽電池モジュールの交換ができる。請求項２によれば、突堤によって貫通孔へ雨水が流れ込むのを防止できる。請求項３によれば、瓦本体に貫通する排水孔を設けずに排水溝から軒側の瓦本体の上面へと排水される。
【００１６】
【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。
【００１７】
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縦断側面図、図４は固定治具の斜視図、図５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である。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
前記凹陥部２の底面における下端縁部側の隅部には瓦本体１を貫通する排水孔４が穿設されている。さらに、瓦本体１の凹陥部２で、棟側に偏った部分には左右対称位置に貫通孔５が穿設されている。
【００２１】
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。
【００２２】
太陽電池モジュール６は、図３及び図４に示すように、固定治具７によって瓦本体１の凹陥部２に固定されている。固定治具７は、例えば帯状金属板８の一端部を上方にコ字状に折曲して形成し、太陽電池モジュール６の下端縁部に係合可能な係合部９または側縁部に係合可能な係合部９ａを有しており、帯状金属板８の他端部には下面に対して溶接等によって固定したボルト１０が設けられている。
【００２３】
太陽電池モジュール６を瓦本体１に固定するために係合部９は１枚の瓦本体１に対して少なくとも２箇所が必要である。係合部９が太陽電池モジュール６の下端縁である場合は、固定治具７の帯状金属板８は凹陥部２に縦方向に配置され,係合部９ａが太陽電池モジュール６の側縁部である場合は,固定治具７の帯状金属板８は凹陥部２の横方向に配置される。帯状金属板８が横方向に配置される場合は,貫通孔５から見て水平より斜め下方向に配置されると,帯状金属板８を伝わって雨水が貫通孔５に達することを防止できるので好ましい。
【００２４】
そして,係合部９が下端縁部用あるいは係合部９ａが側縁部用のいずれの場合に設けられている場合でも,瓦本体１の下面側においてボルト１０にナット１１を締付けることにより,瓦本体１に対して太陽電池モジュール６が固定されている。
【００２５】
従って,ナット１１を緩めることにより瓦本体１に対して太陽電池モジュール６を簡単に取外すことができる。このナット１１を締付けた後,シーリング材を用いて貫通孔５を封止することで、雨水等の侵入をより防止できるので好ましい。係合部９の立上り部は,太陽電池モジュール６の厚み部分２１に沿った状態で太陽電池モジュール６を固定することが好ましい。
【００２６】
また、図５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１２が固定され、この端子ボックス１２には出力取出しケーブル１３が接続されている。そして、端子ボックス１２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１３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】
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５に示すように、屋根１４には棟側１４ａから軒側１４ｂに向かって下り勾配に傾斜する野地板１５が設けられており、この野地板１５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。
【００２８】
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１４ｂから順次棟側１４ａに向かって野地板１５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１６（図１及び図２参照）に釘を通して野地板１５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４が下段側の瓦本体１の後立上り部１ｄより下方（軒側１４ｂ）に位置させる。そして、上段の瓦本体１も同様に取付け孔１６に瓦固定用釘（図示しない）を通して野地板１５に固定する。
【００２９】
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１４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１２から導出された出力取出しケーブル１３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。
【００３０】
本実施形態によれば、固定治具７によって太陽電池モジュール６を瓦本体１に密着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。
【００３１】
さらに、接着剤を用いず、固定治具７によって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１４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を固定している固定治具７のナット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。
【００３２】
なお、固定治具７の帯状金属板８に１本のボルト１０を設けたが、帯状金属板８に２本のボルト１０を設けてもよく、ボルト１０は帯状金属板８２溶接することに限定されず、帯状金属板８に穿設した孔にボルト１０を挿入してもよい。
【００３３】
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、瓦本体１の凹陥部２に貫通孔５の左右及び上側の３方に貫通孔５を囲繞する突堤１７を設けたものである。
【００３４】
このように構成することによって、太陽電池モジュール６の周囲から瓦本体１の凹陥部２に雨水が侵入しても、突堤１７によって雨水が貫通孔５に流れ込むことはなく、防水対策が確実となる。
【００３５】
図７は第３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の下側縁部１８に凹陥部２と連通し、下側縁部１８の外端面まで貫通する複数本の排水溝１９を設け、凹陥部２に瓦本体１を貫通する排水孔４を廃止したものである。
【００３６】
このように構成することによって、太陽電池モジュール６の周囲から瓦本体１の凹陥部２に雨水が侵入しても、雨水は、瓦本体１の下側縁部１８に設けられた複数本の排水溝１９から排水されて軒側の太陽電池モジュール６の上面に流れるため、瓦本体１の裏面側に雨水が流れ込むことはなく、防水対策が確実となる。
【００３７】
なお、排水溝１９の本数は限定されるものではなく、瓦本体１の下側縁部１８の全幅に亘って設けてもよい。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、ナットの締付けによって太陽電池モジュールが瓦本体の凹陥部に押え付けられ、太陽電池モジュールを瓦本体に密着して強固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。しかも、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、経済的である。
【００３９】
請求項２によれば、請求項１に加え、突堤によって貫通孔へ雨水が流れ込むのを防止できる。請求項３によれば、瓦本体に貫通する排水孔を設けずに排水溝から軒側の瓦本体の上面へと排水され、防水対策が確実となるという効果がある。
【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縦断側面図。
【図４】同実施形態の固定治具の斜視図。
【図５】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６】この発明の第２の実施形態を示す太陽電池モジュール用瓦の斜視図。
【図７】この発明の第３の実施形態を示す太陽電池モジュール用瓦の斜視図。
【符号の説明】
１…瓦本体
２…凹陥部
５…貫通孔
６…太陽電池モジュール
７…固定治具
９…係合部
１０…ボルト
１１…ナット
【図１】
0004302826.tif 000002
【図２】
0004302826.tif 000003
【図３】
0004302826.tif 000004
【図４】
0004302826.tif 000005
【図５】
0004302826.tif 000006
【図６】
0004302826.tif 000007
【図７】
0004302826.tif 000008