(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根傾斜面に複数並べて配置され、かつ、それぞれ正の電極と負の電極とが設けられた太陽電池パネルであって、光エネルギを電気エネルギに変換するパネル本体と、このパネル本体を挟んで互いに対向配置されたフレームとを備え、このフレームの一方に前記パネル本体の裏面側から外側に延出した第１延出部を形成し、前記フレームの他方に前記パネル本体の表面側から外側に延出した第２延出部を形成し、前記第１延出部に前記正の電極および前記負の電極のいずれか一方を設け、前記第２延出部に前記正の電極および前記負の電極のいずれか他方を設け、これらの電極が互いに嵌合可能な形状を有し、前記第１延出部は前記パネル本体の表面側に開口し内部に前記正の電極および前記負の電極のいずれか一方が設けられた開口部を有し、前記第２延出部は前記パネル本体の裏面側に開口し内部に前記正の電極および前記負の電極のいずれか他方が設けられた開口部を有し、前記電極の一方は筒状体であり、前記電極の他方は円柱体であることを特徴とする太陽電池パネル。
【請求項２】
請求項１に記載した太陽電池パネルにおいて、前記パネル本体は、少なくともいずれか一方が透光性を有する第一の基板および第二の基板と、これらの第一の基板および第二の基板の対向面のうちいずれか一方に設けられた薄膜太陽電池層とを有することを特徴とする太陽電池パネル。
【請求項３】
請求項１または２に記載した太陽電池パネルを屋根下地材の上に少なくとも一方向に複数並べて配置し、隣り合う太陽電池パネルの前記第１延出部と前記第２延出部とを互いに重合するとともに、前記正の電極と前記負の電極とを互いに嵌合したことを特徴とする屋根構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池パネルおよびその太陽電池パネルを利用した屋根構造体に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、建物の屋根等には、太陽エネルギーを電気として有効利用するために太陽電池が設けられることがある。
このような太陽電池を備えた屋根として、本出願人は、所定数のソーラーセルが収められた防水ケース周縁に縦枠および横枠を取り付けた太陽電池パネルを用い、屋根の傾斜に沿って固定されたレール状の支持部材に太陽電池パネルの縦枠を支持させる構造を提案した（特開平7-180310号公報、特開平8-13725号公報)。
【０００３】
このタイプの太陽電池パネルは大きな電力を確保するために、屋根傾斜面に複数並べて配置される。
これらの太陽電池パネルは、個々にレール状の支持部材にボルト等を利用して固定され、かつ、これらの間にはウレタンフォーム等からなる可撓性のシール部材が介装されている。
【０００４】
しかも、複数の太陽電池パネルを直列に電気接続するため、個々の太陽電池パネルは、それぞれ正の電極および負の電極を有し、互いに隣り合う太陽電池パネルの正の電極と負の電極とを電気的に接続しなければならない、
これらの電極の接続に際して、従来では、各電極にリード線を接続し、これらのリード線を太陽電池パネルの裏側で互いに接続していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの太陽電池パネルは個々にレール状支持部材に対して位置決めしボルト止めしなければならないので、太陽電池パネル同士の連結作業が煩雑であるという問題がある。すなわち、１個の太陽電池パネルを取り付けた後、続けて新しい太陽電池パネルを取り付ける際、両者は可撓性のシール部材で介装されているだけなので、新しい太陽電池パネルは既に取り付けられた太陽電池パネルに対して、ずれることがあり、パネル同士の位置決めが容易ではない。
【０００６】
その上、電極同士の接続はリード線を介して行われており、これらのリード線の接続作業は太陽電池パネルの裏面側で行われるため、その作業が煩雑である。特に、リード線同士の接続を間違えないようにするため、接続作業は慎重にならざるを得ない。
そのため、従来例では、太陽電池パネル同士の連結作業ならびに電気的接続作業において、施工が煩雑であるという問題点がある。
【０００７】
本発明の目的は、容易に施工できる太陽電池パネルおよび屋根構造体を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
そのため、本発明は太陽電池パネルの互いに対向するフレームに延出部をそれぞれ形成し、これらの延出部に互いに嵌合可能な一対の電極を設けて前記目的を達成しようとするものである。
具体的には、本発明の太陽電池パネルは、図面を参照して説明すると、屋根傾斜面に複数並べて配置され、かつ、それぞれ正の電極２２と負の電極２３とが設けられた太陽電池パネル１１であって、光エネルギを電気エネルギに変換するパネル本体１３と、このパネル本体１３を挟んで互いに対向配置されたフレーム１４とを備え、このフレーム１４の一方１７にパネル本体１３の裏面側から外側に延出した第１延出部２０を形成し、フレーム１４の他方１６にパネル本体１３の表面側から外側に延出した第２延出部２１を形成し、第１延出部２０に正の電極２２および前記負の電極２３のいずれか一方を設け、第２延出部２１に正の電極２２および前記負の電極２３のいずれか他方を設け、これらの電極２２,２３を互いに嵌合可能な形状を有し、第１延出部２０はパネル本体１３の表面側に開口し内部に正の電極２２および負の電極２３のいずれか一方が設けられた開口部２０Ａを有し、第２延出部２１はパネル本体１３の裏面側に開口し内部に正の電極２２および負の電極２３のいずれか他方が設けられた開口部２１Ａを有し、電極の一方は筒状体であり、前記電極の他方は円柱体であることを特徴とする。
【０００９】
本発明では、屋根傾斜面に沿って複数の太陽電池パネル１１を一列に並べるが、隣り合う太陽電池パネル１１の第１延出部２０と第２延出部２１とを重合させ、かつ、電極２２,２３同士を嵌合する。
隣り合う太陽電池パネル１１の電極２２,２３同士を嵌合することにより、隣り合う太陽電池パネル１１同士の位置決めが行えることになり、しかも、これらのパネル１１の電気的な接続がリード線を用いることなく、簡単に行える。
従って、本発明では、太陽電池パネル１１同士の連結作業並びに配線作業が容易であり、簡単な作業で太陽電池パネルを施工することができる。
しかも、前記第１延出部２０は前記パネル本体１３の表面側に開口し内部に前記正の電極２２および前記負の電極２３のいずれか一方が設けられた開口部２０Ａを有し、前記第２延出部２１は前記パネル本体１３の裏面側に開口し内部に前記正の電極２２および前記負の電極２３のいずれか他方が設けられた開口部２１Ａを有するから、互いに嵌合する正負の電極２２,２３が第１延出部２０と第２延出部２１とで覆われることになるため、電極２２,２３の防水処理を確実かつ簡易なものにできる。
【００１０】
ここで、本発明では、前記パネル本体１３は、少なくともいずれか一方が透光性を有する第一の基板２５および第二の基板２６と、これらの第一の基板２５および第二の基板２６の対向面のうちいずれか一方に設けられた薄膜太陽電池層２７とを有する構造でもよい。
この構造では、第一の基板２５および第二の基板２６を重ねてパネル本体１３を構成したので、パネル本体１３の強度を向上できるようになる。
その上、薄膜太陽電池２７を基板２５,２６に直接形成するので、パネル本体１３を簡単かつ低コストに形成できる。
【００１２】
以上、本発明では、前記構成の太陽電池パネル１１を屋根下地材１の上に少なくとも一方向に複数並べて配置し、隣り合う太陽電池パネル１１の第１延出部２０と第２延出部２１とを互いに重合するとともに、正負の電極２２,２３を互いに嵌合して屋根構造体１０を施工する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態の屋根構造体１０が適用された建物の全体構成が示されている。
この屋根構造体１０は、屋根傾斜面に沿って上下左右に複数配置された太陽電池パネル１１と、これらの太陽電池パネル１１の左右の間に介装された乾式シール部材１２とを備えた切妻屋根である。
乾式シール部材１２は、エラストマからなり、例えば、ＥＰＤＭ（エチレン−プロピレン−ジエン三元共重合体配合物）、ブチルゴム、建築資材として使用されているゴム、シリコンを含むエラストマ等より線状に形成される。
【００１４】
屋根構造体１０の縦断面構造が図２に示されている。
図２において、傾斜して設けられた屋根下地材１にルーフィング２が張られ、このルーフィング２の上に屋根傾斜方向に沿ってレール部材３が取り付けられている。このレール部材３の上に屋根構造体１０が図示しないボルト等で取り付けられている。
なお、本実施形態では、太陽電池パネル１１が屋根下地材１に直接ボルト等で固定されているものでもよく、あるいは、屋根材の上のレール部材に固定された構造でもよい。
【００１５】
太陽電池パネル１１の詳細な構造が図３および図４に示されている。
これらの図において、太陽電池パネル１１は、光エネルギを電気エネルギに変換する平面矩形状のパネル本体１３がフレーム１４に取り付けられた構造である。
このフレーム１４は、パネル本体１３の下面を支持する底板部１５と、このパネル本体１３を挟んで上下に互いに対向配置された上枠部１６および下枠部１７と、これらの上枠部１６,１７に直交配置されパネル本体１３を挟んで左右に互いに対向配置された右枠部１８および左枠部１９とを備えた構造である。
【００１６】
これらの底板部１５および枠部１６〜１９に囲まれて凹みが形成され、この凹みにパネル本体１３が収納された状態では、各枠部１６〜１９およびパネル本体１３の上面は略同一高さとなる。
本実施形態では、これらの底板部１５および枠部１６〜１９は、アルミ、ステンレス、その他の耐火性、耐水性および耐久性を有する材料から別体に形成され、これらを溶接等で互いに固定した構造でもよく、あるいは、一体に形成した構造でもよい。
【００１７】
フレーム１４の下枠部１７にはパネル本体１３の裏面側から外側に延出した第１延出部２０が形成され、上枠部１６にはパネル本体１３の表面側から外側に延出した第２延出部２１が形成されている。
隣り合う太陽電池パネル１１の第１延出部２０と第２延出部２１とは重合可能であり、これらが重合された状態では、各太陽電池パネル１１は略同一高さとなる（図２参照）。
【００１８】
第１延出部２０はパネル本体１３の表面側に側面コ字形に開口した開口部２０Ａを有し、この開口部２０Ａは左右方向に延びて連続形成されている。
開口部２０Ａの底部には正の電極２２が互いに所定間隔離れて複数個（図では２個）立設されている。
第２延出部２１はパネル本体１３の裏面側に側面コ字形に開口した開口部２１Ａと隣り合う太陽電池パネル１１の第１延出部２０の端部を嵌合する嵌合溝２１Ｂとを有し、この開口部２１Ａは左右方向に延びて連続形成されている。
開口部２１Ａの上部には負の電極２３が互いに所定間隔離れて下向きに正の電極２２と同じ数だけ設けられている。
【００１９】
正の電極２２は、雌型係合部を構成するものであり、略円筒状に形成されている。
負の電極２３は、雄型係合部を構成するものであり、正の電極２２と嵌合可能な円柱状に形成されている。
隣り合う太陽電池パネル１１の第１延出部２０と第２延出部２１とが重合される状態では、これらの電極２２,２３はこれらの延出部２０,２１で囲われる。
【００２０】
屋根下地材１の上に配置される最下列の太陽電池パネル１１では、第１延出部２０が露出されるため、この第１延出部２０にキャップ部材２４が取り付けられている（図１参照）。
正の電極２２および負の電極２３とパネル本体１３との電気的な接続は、適宜な手段、たとえば、図示しないリード線で行ってもよい。
【００２１】
パネル本体１３は、図４に示される通り、透光性を有する第一の基板２５および第二の基板２６と、第一の基板２５の第二の基板２６との対向面に設けられた薄膜太陽電池層２７とを備えた板状部材である。なお、図４ではパネル本体１３の構造をわかりやすくするため、その厚さ寸法を厚くしている。
【００２２】
第一の基板２５および第二の基板２６は、矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、ガラスやアクリル樹脂等の透光性を有する材料により形成されている。
第一の基板２５に設けられた薄膜太陽電池層２７は、例えば、気相成長により第１の基板２５に直接形成されたアモルファスＳｉおよび電極を含んで構成されている。
【００２３】
これらの第一の基板２５および第二の基板２６の間には透光性を有する合成樹脂充填材２８が介装されている。
合成樹脂充填材２８は、ＥＶＡ（Ethylene Vinylacetate）やＰＶＢ（Poly Vinylbutylol）等の透明な合成樹脂よりなる。第一の基板２５と第二の基板２６とは、この合成樹脂充填材２８を接着層として互いに接合されている。
基板２５，２６同士の接着は、合成樹脂充填材２８を挟み込んだ状態で熱および圧力を加えることにより行われる。
【００２４】
このように構成された本実施形態においては、フレーム１４を加工するとともに、このフレーム１４の凹みにパネル本体１３を嵌め込んで太陽電池パネル１１を製造する。
この太陽電池パネル１１を屋根下地材１のルーフィング２の上に上下左右に並べて配置し、さらに、これらの太陽電池パネル１１の間に乾式シール部材１２を屋根傾斜方向に沿って配置して屋根構造体１０を施工する。
【００２５】
すなわち、屋根下地材１のレール部材３上に最初の太陽電池パネル１１を取り付け、その太陽電池パネル１１の下側（屋根傾斜方向）に太陽電池パネル１１を取り付ける。この場合、既に取り付けられた太陽電池パネル１１の第１延出部２０の上から新たに取り付ける太陽電池パネル１１の第２延出部２１を押しつけて両者を重合する。この重合に伴って、正の電極２２と負の電極２３とが嵌合されるとともに、両パネル１１の相対位置が固定される。
同様の手順で残りの太陽電池パネル１１を並べて取り付ける。これらの太陽電池パネル１１の全てあるいは一部をレール部材３にボルト等で固定する。
なお、太陽電池パネル１１の施工は工場で行ってもよく、建設現場で行ってもよい。
【００２６】
このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
すなわち、光エネルギを電気エネルギに変換するパネル本体１３と、このパネル本体１３を挟んで互いに対向配置されたフレーム１４とを備え、このフレーム１４の一方１７にパネル本体１３の裏面側から外側に延出した第１延出部２０を形成し、フレーム１４の他方１６にパネル本体１３の表面側から外側に延出した第２延出部２１を形成し、第１延出部２０に正の電極２２を設け、第２延出部２１に負の電極２３を設け、これらの電極２２,２３を互いに嵌合可能な形状としたから、隣り合う太陽電池パネル１１の電極２２,２３同士を嵌合することにより、隣り合う太陽電池パネル１１同士の位置決めが行えることになり、これらのパネル１１の電気的な接続がリード線を用いることなく、簡単に行える。
【００２７】
また、第一の基板２５および第二の基板２６を重ねてパネル本体１３を構成したので、パネル本体１３の強度を向上できるようになる。
しかも、薄膜太陽電池層２７を第１の基板２５に直接形成するので、パネル本体１３を簡単かつ低コストに形成できる。
【００２８】
さらに、第一の基板２５および第二の基板２６の間には透光性を有する合成樹脂充填材２８が介装されているので、薄膜太陽電池層２７への光の入射を妨げることなく第一の基板２５および第二の基板２６を簡単に接着できる。
また、基板２５，２６が割れても飛散することがなくなるため、隣家への延焼を防止できるようになり、太陽電池パネル１１を配列するだけで防火性能が得られる。
【００２９】
さらにまた、フレーム１４を耐火性、耐水性および耐久性に優れた材質から構成したから、太陽電池パネル１１を優れた屋根材として使用できる。
さらに、左右方向に隣り合う太陽電池パネル１１の間に、乾式シール部材１２を介装したから、延出部２０,２１を設けていない側面の防水処理を確実なものにできる。
【００３０】
また、隣り合う太陽電池パネル１１の第１延出部２０と第２延出部２１とが重合された状態では、各太陽電池パネル１１は略同一高さとなるようにしたから、太陽電池パネル１１を屋根下地材１に複数並べた状態では、屋根を構成する太陽電池パネル１１の屋根下地材１からの高さ寸法が同じになり、パネル１１同士の継ぎ目に段差がなくなり、この継ぎ目にゴミ等が溜まることがない。
【００３１】
また、第１延出部２０はパネル本体１３の表面側に開口し内部に正の電極２２が設けられた開口部１２Ａを有し、第２延出部２１はパネル本体１３の裏面側に開口し内部に負の電極２３が設けられた開口部２１Ａを有する構造としたから、互いに嵌合する正負の電極２２,２３が第１延出部２０と第２延出部２１とで覆われることになるため、電極２２,２３の防水処理を確実かつ簡易になものにできる。
さらに、正の電極２２は雌型係合部を有し、負の電極２３は雄型係合部を有する構造としたから、電極２２,２３自体の構造を簡易なものにできる。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、第一の基板２５および第二の基板２６を重ねてパネル本体１３を構成したが、本発明のパネル本体１３は前記実施形態の構造に限定されるものではなく、太陽光を電気エネルギに変換できる構造のものは全て含まれる。
【００３３】
つまり、本発明のパネル本体は、所定数のソーラーセルが収められた防水ケース周縁に縦枠および横枠を取り付けた構造でもよい。
仮に、第一および第２の基板を備えて太陽電池パネルを構成する場合であっても、ルーフィング２側に配置される第二の基板２６の材質は透光性を有するものでなくてもよく、例えば、金属や合成樹脂等により形成されていてもよい。要するに、受光する側の基板が透光性を備えていれば、光を直接受けない側の基板の材質は任意である。光を直接受けない側の基板の材質をガラス以外の適宜なものにすることにより、太陽電池パネルの強度を大きなものにできる。
さらに、基板２５，２６の大きさや厚さはとくには限定されず、例えば、第一の基板２５と第二の基板２６とで厚さが異なっていてもよい。しかし、第一の基板２５および第二の基板２６に同じものを用いれば、製造コストを低減できる。
【００３４】
また、左右方向に隣り合う太陽電池パネル１１の間に、可撓性を有する乾式シール部材１２を必ずしも介装することを要しない。例えば、太陽電池パネル１１の右枠部１８および左枠部１９に第１延出部２０および第２延出部２１を形成する構造でもよい。
さらに、 隣り合う太陽電池パネル１１の第１延出部２０と第２延出部２１とが重合された状態では、各太陽電池パネル１１の高さ寸法は相違するものでもよい。
【００３５】
また、前記実施形態では、正の電極２２が雌型係合部を構成し、負の電極２３が雄型係合部を構成したが、本発明では、この逆、つまり、正の電極２２が雄型係合部を構成し、負の電極２３が雌型係合部を構成するものでもよく、さらには、第１延出部２０に負の電極２３を設け、第２延出部２２に正の電極２３を設けるものでもよい。
さらに、雄型係合部を円柱状部材とし、雌型係合部を円筒状部材としたが、雄型係合部を断面矩形状のレール状部材とし、雌型係合部を断面矩形状のレール状部材に嵌合する溝を有する断面コ字状のレール部材としてもよい。
また、両電極２２,２３を第１の延出部２０と第２の延出部２１とで囲うことを必ずしも要しない。
【００３６】
そして、屋根構造体１０は、屋根パネルに限らず、屋根ユニットであってもよく、垂木に固定される在来工法の屋根部であってもよく、本発明は、建物の屋根を構成する構造体であれば任意のものに適用できる。
さらに、屋根の形態は切妻屋根に限定されるものではなく、寄せ棟屋根等の種々のタイプの屋根に本発明を適用することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、光エネルギを電気エネルギに変換するパネル本体と、このパネル本体を挟んで互いに対向配置されたフレームとを備え、このフレームの一方にパネル本体の裏面側から外側に延出した第１延出部を形成し、フレームの他方にパネル本体の表面側から外側に延出した第２延出部を形成し、第１延出部に正の電極および負の電極のいずれか一方を設け、第２延出部に正の電極および負の電極いずれか他方を設け、これらの電極を互いに嵌合可能な形状としたから、隣り合う太陽電池パネルの電極同士を嵌合することにより、隣り合う太陽電池パネル同士の位置決めが行えることになり、これらのパネルの連結作業が容易に行え、その上、リード線を用いることなく電気的な接続作業が簡単に行える。そのため、太陽電池パネルの施工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の屋根構造体が適用された建物の全体構成を示す斜視図である。
【図２】前記屋根構造体の縦断面図である。
【図３】太陽電池パネルの斜視図である。
【図４】太陽電池パネルの断面図である。
【符号の説明】
１      屋根下地材
１０    屋根構造体
１１    太陽電池パネル
１３    パネル本体
１４    フレーム
１６    フレームの他方
１７    フレームの一方
２０    第１延出部
２１    第２延出部
２２    正の電極
２３    負の電極
２５    第一の基板
２６    第二の基板
２７    薄膜太陽電池層
【図１】
0003787395.tif 000002
【図２】
0003787395.tif 000003
【図３】
0003787395.tif 000004
【図４】
0003787395.tif 000005