JP3787394B2 - 太陽電池パネルおよび太陽電池パネル付き屋根構造体 - Google Patents
太陽電池パネルおよび太陽電池パネル付き屋根構造体 Download PDFInfo
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Description
【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太陽電池パネル付き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）。
【０００３】
また、本出願人は、表面に太陽電池が設けられたルーフィングを屋根下地材に張り、このルーフィング上に並設したレール状の支持具にガラス板を一部重なるように配列して、その重ねられた部分でボルトおよびキャップによりガラス板を支持具に固定する構造を提案した（特願平7-178764号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、太陽電池パネルを用いた構造では、太陽電池パネル自体の構造が複雑なため製造コストがかかるうえに、支持部材を屋根面に所定間隔で並設してから太陽電池パネルを配列するので施工に手間がかかるという問題があった。
また、ガラス板を用いた構造においても、ルーフィング上に支持具を設置しなければならないうえに、ガラス板を一部重なるように位置決めして配置しなければならず、施工が面倒であった。
【０００５】
本発明の目的は、容易に施工できる簡単な構造の太陽電池パネルおよび太陽電池パネル付き屋根構造体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池パネルは、図面を参照して説明すると、少なくともいずれか一方が透光性を有しかつ互いにずらして重ねられた第一の基板２１および第二の基板２２と、これらの第一の基板２１および第二の基板２２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２３と、第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分（第一の重ね代２１Ａ）に形成された所定数の取付用孔３３Ａと、第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分に形成され前記所定数よりも多い数の取付用孔３３Ｂと、を有し、第二の基板２２に形成された取付用孔３３Ｂのうち前記所定数の取付用孔３３Ｂは、他の第一の基板２１の取付用孔３３Ａとそれぞれ連通する状態に形成され、第二の基板２２に形成された取付用孔３３Ｂのうち前記所定数の取付用孔３３Ｂ以外の取付用孔３３Ｂは、他の第一の基板２１の取付用孔３３Ａと連通しない状態に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、第一の基板２１および第二の基板２２を重ねて太陽電池パネル２０を構成したので、太陽電池パネル２０の強度を向上できるようになり、従来のケースや縦枠および横枠が必要なくなり、太陽電池パネル２０の構造を簡略化できるとともに製造コストを低減することができる。また、薄膜太陽電池層２３を第一の基板２１または第二の基板２２に直接形成するので、太陽電池パネル２０を簡単かつ低コストに形成できる。さらに取付用孔３３Ａ，３３Ｂを介して太陽電池パネル２０を屋根面等の設置面に固定できるようになり、ねじ３４，３５や釘等の既存の止着具を用いて太陽電池パネル２０を設置することができる。
【０００８】
そして、第一の基板２１および第二の基板２２を互いにずらして重ねたため、太陽電池パネル２０を配列すると、第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分（第一の重ね代２１Ａ）と第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分（第二の重ね代２２Ａ）とが、隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重ねられるようになる。従って、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが重なるように太陽電池パネル２０を配列すれば、太陽電池パネル２０間の防水性および強度を確保できる。また、太陽電池パネル２０同士を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
これらにより、前記目的が達成される。
【０００９】
前記第一の基板２１および第二の基板２２の間には透光性を有する合成樹脂充填材２４が介装されていることが望ましい。
【００１０】
このような透光性を有する合成樹脂充填材２４を介装すれば、薄膜太陽電池層２３への光の入射を妨げることなく第一の基板２１および第二の基板２２を簡単に接着できる。また、基板２１，２２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２０を配列するだけで防火性能が得られるようになる。
【００１１】
そして、前記第一の基板２１および前記第二の基板２２は矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、前記第二の基板２２は、前記第一の基板２１の一辺に沿った一方向にずらして重ねられていてもよい。
【００１２】
このように基板２１，２２を一方向にずらして重ねれば、ずらした方向と直交する二辺に沿って第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａが形成されるようになる。従って、この重ね代２１Ａ，２２Ａに電極を設ければ、太陽電池パネル２０を配列するだけで隣接する太陽電池パネル２０間の電気接続を容易に行うことができる。
さらに、第一の基板２１および第二の基板２２のずらした方向に沿った両辺は揃えられるので、ずらした方向と直交する方向に隣接する太陽電池パネル２０間は乾式シール４５により簡便に防水処理することができる。
【００１３】
また、前記第一の基板２１および前記第二の基板２２は矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、前記第二の基板２２は、前記第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねられていてもよい。
【００１４】
このように基板２１，２２を二方向にずらして重ねれば、各基板２１，２２の直交する二辺にそれぞれ重ね代２１Ａ，２２Ａが形成されるようになり、太陽電池パネル２０の全周縁が隣接する太陽電池パネル２０に重ねられるので、一層優れた防水性が得られる。また、この重ね代２１Ａ，２２Ａに電極３２を設ければ、太陽電池パネル２０を互いの重ね代２１Ａ，２２Ａを重ね合わせて配列するだけで隣接する全ての太陽電池パネル２０間で自由に電気接続を行うことができる。
さらに、太陽電池パネル２０を従来の瓦と同様に配列できるようになり、簡単に施工することができる。
【００１５】
そして、前記第一の基板２１の前記第二の基板２２から突出した部分と、前記第二の基板２２の前記第一の基板２１から突出した部分とは、互いに嵌合可能かつ嵌合により電気接続可能な嵌合部材４１，４２を含んで構成されていてもよい。
【００１６】
このような嵌合部材４１，４２を含んで第一の重ね代２１Ａ（第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分）および第二の重ね代２２Ａ（第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分）を構成すれば、嵌合部材４１，４２を嵌合させるだけで、太陽電池パネル２０同士を確実に連結固定できるうえに電気接続を簡単に行うことができる。
また、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとは嵌合部材４１，４２を介して当接されるため、第一の基板２１と第二の基板２２とが直接当接されることにより生じる基板２１，２２の割れを防止できる。
【００１９】
また、前記第一の基板２１および第二の基板２２の対向面とは反対側の面のうちいずれか一方には、弾性を有する緩衝材２５が設けられていることが望ましい。
【００２０】
これにより、緩衝材２５側の面を屋根面等の設置面に向けて太陽電池パネル２０を固定すれば、太陽電池パネル２０が緩衝材２５を介して設置面に固定されるようになり、基板２１，２２に加わる衝撃を緩和できる。従って、保守点検等の際に作業者が太陽電池パネル２０上に乗っても基板２１，２２が割れることがなくなる。
【００２１】
一方、本発明の太陽電池パネル付き屋根構造体１０は、前述した太陽電池パネル２０が屋根面に沿って配列されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、第一の基板２１および第二の基板２２を互いにずらして重ねた太陽電池パネル２０を配列するので、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重なるように太陽電池パネル２０を配列すれば、太陽電池パネル２０間の防水性が確保されるうえに、屋根構造体１０全体の強度を高めることができる。また、太陽電池パネル２０を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
これらにより、前記目的が達成される。
【００２３】
【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、本実施形態の太陽電池パネル付き屋根構造体１０が示されている。この屋根構造体１０は、例えば、屋根パネルであり、傾斜して設けられた屋根下地材１１と、この屋根下地材１１に張られたルーフィング１２と、屋根面であるルーフィング１２上に配列された太陽電池パネル２０とを備えている。
【００２４】
図２および図３にも示すように、太陽電池パネル２０は、透光性を有しかつ互いにずらして重ねられた第一の基板２１および第二の基板２２と、第一の基板２１の第二の基板２２との対向面に設けられた薄膜太陽電池層２３とを備えている。
【００２５】
第一の基板２１および第二の基板２２は、矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、第二の基板２２は、第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねられている。これらの第一の基板２１および第二の基板２２は、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２１に設けられた薄膜太陽電池層２３は、例えば、気相成長により第一の基板２１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。
【００２６】
これらの第一の基板２１および第二の基板２２の間には透光性を有する合成樹脂充填材２４が介装されている。
合成樹脂充填材２４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２１と第二の基板２２とは、この合成樹脂充填材２４を接着層として互いに接合されている。基板２１，２２同士の接着は、合成樹脂充填材２４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。
【００２７】
第二の基板２２の第一の基板２１との対向面とは反対側の面には、弾性を有する面状の緩衝材２５が設けられている。
緩衝材２５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なる。
【００２８】
図３に示すように、第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分である第一の重ね代２１Ａおよび第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分である第二の重ね代２２Ａには、太陽電池パネル２０をルーフィング１２上に固定するための取付用孔３３Ａ，３３Ｂが形成されている。
これらの第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａには、その周縁に沿ってそれぞれパッキン材３１が取り付けられている。
また、第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａには、銅箔等の金属箔からなる電極３２が設けられている。
【００２９】
このような太陽電池パネル２０は、図４に示すように、第一の重ね代２１Ａと、第二の重ね代２２Ａとが、隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重なるように配列されている。
これにより、重ねられた第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａの各電極３２が重ねられ、隣接する太陽電池パネル２０間で電気接続できるようになっている。
【００３０】
第一の重ね代２１Ａに形成された取付用孔３３Ａ（図３参照）は、隣接する太陽電池パネル２０の第二の重ね代２２Ａの取付用孔３３Ｂと連通されている。図５にも示すように、第一の基板２１および第二の基板２２は、連通された取付用孔３３Ａ，３３Ｂを貫通してルーフィング１２および屋根下地材１１に螺入されるねじ３４等の止着具によりルーフィング１２上に固定されている。
図４および図６に示すように、取付用孔３３Ａと連通されない第二の重ね代２２Ａの取付用孔３３Ｂには、ねじ３５等の止着具が挿入されてルーフィング１２および屋根下地材１１に螺入されている。
【００３１】
図５および図６に示すように、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが重ねられた部分は、各重ね代２１Ａ，２２Ａに設けられたパッキン材３１により囲まれ、太陽電池パネル２０間に浸入する水を遮断できるようになっている。
【００３２】
このように構成された本実施形態においては、予め製造しておいた太陽電池パネル２０をルーフィング１２上に配列して固定する。
すなわち、ルーフィング１２上に最初の太陽電池パネル２０を位置決めして配置し、第二の重ね代２２Ａをねじ３５によりルーフィング１２上に固定する。
続いて、この固定した太陽電池パネル２０の第二の重ね代２２Ａに第一の重ね代２１Ａが重なるように次の太陽電池パネル２０を配置して、重ねた部分でねじ３４により固定し、そのパネル２０の第二の重ね代２２Ａをねじ３５でルーフィング１２に固定する。或いは、固定した太陽電池パネル２０の第一の重ね代２１Ａに第二の重ね代２２Ａが重なるように次の太陽電池パネル２０を配置してねじ３４により固定する。このように、固定した太陽電池パネル２０に対して次の太陽電池パネル２０をその重ね代２１Ａ，２２Ａ同士が重なるように配置および固定していくことにより、太陽電池パネル２０の施工を行う。
なお、太陽電池パネル２０の施工は工場で行ってもよく、建設現場で行ってもよい。
【００３３】
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、第一の基板２１および第二の基板２２を重ねて太陽電池パネル２０を構成したので、太陽電池パネル２０の強度を向上できるようになり、従来のケースや縦枠および横枠が必要なくなり、太陽電池パネル２０の構造を簡略化できるとともに製造コストを低減することができる。
また、薄膜太陽電池層２３を第一の基板２１に直接形成するので、太陽電池パネル２０を簡単かつ低コストに形成できる。
【００３４】
そして、第一の基板２１および第二の基板２２を互いにずらして重ね、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重なるように太陽電池パネル２０を配列したため、太陽電池パネル２０間の防水性および強度を確保できる。また、太陽電池パネル２０同士を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
【００３５】
さらに、第一の基板２１および第二の基板２２の間には透光性を有する合成樹脂充填材２４が介装されているので、薄膜太陽電池層２３への光の入射を妨げることなく第一の基板２１および第二の基板２２を簡単に接着できる。また、基板２１，２２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２０を配列するだけで防火性能が得られる。
【００３６】
そして、第一の基板２１および第二の基板２２を矩形かつ略同じ大きさの平面形状に形成し、第二の基板２２を第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねたため、各基板２１，２２の直交する二辺にそれぞれ重ね代２１Ａ，２２Ａが形成されるようになり、太陽電池パネル２０の全周縁が隣接する太陽電池パネル２０に重ねられるので、優れた防水性が得られる。
また、この重ね代２１Ａ，２２Ａに電極３２を設けたので、太陽電池パネル２０を互いの重ね代２１Ａ，２２Ａを重ね合わせて配列するだけで隣接する全ての太陽電池パネル２０間で自由かつ簡単に電気接続を行うことができる。
さらに、太陽電池パネル２０を従来の瓦と同様に配列できるから、簡単に施工することができる。
【００３７】
また、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとには取付用孔３３Ａ，３３Ｂが形成されているため、これらの取付用孔３３Ａ，３３Ｂを介して太陽電池パネル２０を固定できるようになり、ねじ３４，３５や釘等の既存の止着具を用いて太陽電池パネル２０を設置することができる。
【００３８】
そして、第二の基板２２の第一の基板２１との対向面と反対側の面には、弾性を有する緩衝材２５が設けられているので、第二の基板２２が緩衝材２５を介してルーフィング１２上に固定されるようになり、基板２１，２２への衝撃が緩和される。従って、保守点検等の際に作業者が太陽電池パネル２０上に乗っても基板２１，２２が割れることがなくなる。
【００３９】
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なども本発明に含まれる。
すなわち、前記実施形態では、隣接する太陽電池パネル２０を第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａを貫通するねじ３４により連結したが、図７に示すように、第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａを互いに嵌合可能かつ嵌合により電気接続可能な嵌合部材４１，４２を含んで構成し、これらを嵌合させることにより太陽電池パネル２０同士を連結してもよい。これらの嵌合部材４１，４２は、各々の太陽電池パネル２０の薄膜太陽電池層２３と接続され、嵌合させるだけで太陽電池パネル２０同士を結線できるようになっている。
【００４０】
このようにすれば、嵌合部材４１，４２を嵌合させるだけで、太陽電池パネル２０同士を確実かつ容易に連結固定できるうえに、電気接続を簡単に行うことができる。また、第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａを貫通するねじ３４が不要となるため、第一の重ね代２１Ａに取付用孔３３Ａを設けなくてもよくなり、一層高い防水性能が得られる。
さらに、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとは嵌合部材４１，４２を介して当接されるため、第一の基板２１と第二の基板２２とが直接当接されることにより生じる基板２１，２２の割れを防止できる。
【００４１】
そして、前記実施形態では、第二の基板２２を第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねたが、図８に示すように、第二の基板２２を第一の基板２１の一辺に沿った一方向にずらして重ねてもよい。このような太陽電池パネル２０においては、ずらした方向と直交する二辺に沿って第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａが形成され、第一の基板２１および第二の基板２２のずらした方向に沿った両辺は揃えられる。この重ね代２１Ａ，２２Ａには図示しない電極が設けられ、これにより、太陽電池パネル２０を配列するだけで太陽電池パネル２０間の電気接続を容易に行うことができる。また、ずらした方向と直交する方向に隣接する太陽電池パネル２０間には乾式シールである帯状のパッキン材４５が介装することで、簡便に防水処理を行うことができる。
【００４２】
前記実施形態の太陽電池パネル２０の薄膜太陽電池層２３は第一の基板２１に設けられていたが、第一の基板２１および第二の基板２２の対向面のうちいずれか一方に設ければよいので、第二の基板２２の第一の基板２１との対向面に設けてもよい。
また、前記実施形態の第一の基板２１および第二の基板２２は、透光性を有する材料により形成されていたが、ルーフィング１２側に配置される第二の基板２２の材質は透光性を有するものでなくてもよく、例えば、合成樹脂等により形成されていてもよく、或いは、金属等の強度の高い材料により形成してもよく、これによれば太陽電池パネル２０の強度を向上させることができる。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。但し、太陽電池パネル２０を建物の壁面等に設置して両面から屋内外の光を受光する場合には、両基板２１，２２を透光性を有する材料により形成する。
【００４３】
さらに、基板２１，２２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２１と第二の基板２２とで厚さが異なっていてもよい。しかし、第一の基板２１および第二の基板２２に同じものを用いれば、製造コストを低減できる。
【００４４】
前記実施形態では、太陽電池パネル２０は屋根下地材１１に張ったルーフィング１２上に設置されていたが、屋根下地材１１に直接取り付けてもよい。
【００４５】
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。
また、太陽電池パネル２０の設置場所は屋根に限定されず、例えば、カーテンウォールに設置してもよく、或いは、地面や屋上に設置した架台に配置してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、第一の基板および第二の基板を重ねて太陽電池パネルを構成したので、太陽電池パネルの強度を向上できるようになり、従来のケースや縦枠および横枠が必要なくなり、太陽電池パネルの構造を簡略化できるとともに製造コストを低減することができる。
また、薄膜太陽電池層を第一の基板または第二の基板に直接形成したので、太陽電池パネルを簡単かつ低コストに形成できる。
【００４７】
そして、第一の基板および第二の基板を互いにずらして重ねたため、太陽電池パネルを配列すると、第一の基板の第二の基板から突出した部分（第一の重ね代）と第二の基板の第一の基板から突出した部分（第二の重ね代）とが、隣接する太陽電池パネル同士で互いに重ねられるようになる。従って、第一の重ね代と第二の重ね代とが重なるように太陽電池パネルを配列すれば、太陽電池パネル間の防水性および強度が確保されるようになるとともに太陽電池パネル同士を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図。
【図２】前記実施形態の太陽電池パネルを示す断面図。
【図３】前記実施形態の太陽電池パネルを示す斜視図。
【図４】前記実施形態の太陽電池パネルの配置を示す平面模式図。
【図５】前記実施形態の太陽電池パネルの固定構造を示す断面図。
【図６】前記実施形態の太陽電池パネルの固定構造を示す断面図。
【図７】本発明の変形形態を示す断面図。
【図８】本発明の他の変形形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１０ 太陽電池パネル付き屋根構造体
２０ 太陽電池パネル
２１ 第一の基板
２１Ａ 第一の重ね代
２２ 第二の基板
２２Ａ 第二の重ね代
２３ 薄膜太陽電池層
２４ 合成樹脂充填材
２５ 緩衝材
３３Ａ，３３Ｂ 取付用孔
４１，４２ 嵌合部材
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池パネルおよび太陽電池パネル付き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）。
【０００３】
また、本出願人は、表面に太陽電池が設けられたルーフィングを屋根下地材に張り、このルーフィング上に並設したレール状の支持具にガラス板を一部重なるように配列して、その重ねられた部分でボルトおよびキャップによりガラス板を支持具に固定する構造を提案した（特願平7-178764号）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、太陽電池パネルを用いた構造では、太陽電池パネル自体の構造が複雑なため製造コストがかかるうえに、支持部材を屋根面に所定間隔で並設してから太陽電池パネルを配列するので施工に手間がかかるという問題があった。
また、ガラス板を用いた構造においても、ルーフィング上に支持具を設置しなければならないうえに、ガラス板を一部重なるように位置決めして配置しなければならず、施工が面倒であった。
【０００５】
本発明の目的は、容易に施工できる簡単な構造の太陽電池パネルおよび太陽電池パネル付き屋根構造体を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池パネルは、図面を参照して説明すると、少なくともいずれか一方が透光性を有しかつ互いにずらして重ねられた第一の基板２１および第二の基板２２と、これらの第一の基板２１および第二の基板２２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２３と、第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分（第一の重ね代２１Ａ）に形成された所定数の取付用孔３３Ａと、第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分に形成され前記所定数よりも多い数の取付用孔３３Ｂと、を有し、第二の基板２２に形成された取付用孔３３Ｂのうち前記所定数の取付用孔３３Ｂは、他の第一の基板２１の取付用孔３３Ａとそれぞれ連通する状態に形成され、第二の基板２２に形成された取付用孔３３Ｂのうち前記所定数の取付用孔３３Ｂ以外の取付用孔３３Ｂは、他の第一の基板２１の取付用孔３３Ａと連通しない状態に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明では、第一の基板２１および第二の基板２２を重ねて太陽電池パネル２０を構成したので、太陽電池パネル２０の強度を向上できるようになり、従来のケースや縦枠および横枠が必要なくなり、太陽電池パネル２０の構造を簡略化できるとともに製造コストを低減することができる。また、薄膜太陽電池層２３を第一の基板２１または第二の基板２２に直接形成するので、太陽電池パネル２０を簡単かつ低コストに形成できる。さらに取付用孔３３Ａ，３３Ｂを介して太陽電池パネル２０を屋根面等の設置面に固定できるようになり、ねじ３４，３５や釘等の既存の止着具を用いて太陽電池パネル２０を設置することができる。
【０００８】
そして、第一の基板２１および第二の基板２２を互いにずらして重ねたため、太陽電池パネル２０を配列すると、第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分（第一の重ね代２１Ａ）と第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分（第二の重ね代２２Ａ）とが、隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重ねられるようになる。従って、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが重なるように太陽電池パネル２０を配列すれば、太陽電池パネル２０間の防水性および強度を確保できる。また、太陽電池パネル２０同士を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
これらにより、前記目的が達成される。
【０００９】
前記第一の基板２１および第二の基板２２の間には透光性を有する合成樹脂充填材２４が介装されていることが望ましい。
【００１０】
このような透光性を有する合成樹脂充填材２４を介装すれば、薄膜太陽電池層２３への光の入射を妨げることなく第一の基板２１および第二の基板２２を簡単に接着できる。また、基板２１，２２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２０を配列するだけで防火性能が得られるようになる。
【００１１】
そして、前記第一の基板２１および前記第二の基板２２は矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、前記第二の基板２２は、前記第一の基板２１の一辺に沿った一方向にずらして重ねられていてもよい。
【００１２】
このように基板２１，２２を一方向にずらして重ねれば、ずらした方向と直交する二辺に沿って第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａが形成されるようになる。従って、この重ね代２１Ａ，２２Ａに電極を設ければ、太陽電池パネル２０を配列するだけで隣接する太陽電池パネル２０間の電気接続を容易に行うことができる。
さらに、第一の基板２１および第二の基板２２のずらした方向に沿った両辺は揃えられるので、ずらした方向と直交する方向に隣接する太陽電池パネル２０間は乾式シール４５により簡便に防水処理することができる。
【００１３】
また、前記第一の基板２１および前記第二の基板２２は矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、前記第二の基板２２は、前記第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねられていてもよい。
【００１４】
このように基板２１，２２を二方向にずらして重ねれば、各基板２１，２２の直交する二辺にそれぞれ重ね代２１Ａ，２２Ａが形成されるようになり、太陽電池パネル２０の全周縁が隣接する太陽電池パネル２０に重ねられるので、一層優れた防水性が得られる。また、この重ね代２１Ａ，２２Ａに電極３２を設ければ、太陽電池パネル２０を互いの重ね代２１Ａ，２２Ａを重ね合わせて配列するだけで隣接する全ての太陽電池パネル２０間で自由に電気接続を行うことができる。
さらに、太陽電池パネル２０を従来の瓦と同様に配列できるようになり、簡単に施工することができる。
【００１５】
そして、前記第一の基板２１の前記第二の基板２２から突出した部分と、前記第二の基板２２の前記第一の基板２１から突出した部分とは、互いに嵌合可能かつ嵌合により電気接続可能な嵌合部材４１，４２を含んで構成されていてもよい。
【００１６】
このような嵌合部材４１，４２を含んで第一の重ね代２１Ａ（第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分）および第二の重ね代２２Ａ（第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分）を構成すれば、嵌合部材４１，４２を嵌合させるだけで、太陽電池パネル２０同士を確実に連結固定できるうえに電気接続を簡単に行うことができる。
また、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとは嵌合部材４１，４２を介して当接されるため、第一の基板２１と第二の基板２２とが直接当接されることにより生じる基板２１，２２の割れを防止できる。
【００１９】
また、前記第一の基板２１および第二の基板２２の対向面とは反対側の面のうちいずれか一方には、弾性を有する緩衝材２５が設けられていることが望ましい。
【００２０】
これにより、緩衝材２５側の面を屋根面等の設置面に向けて太陽電池パネル２０を固定すれば、太陽電池パネル２０が緩衝材２５を介して設置面に固定されるようになり、基板２１，２２に加わる衝撃を緩和できる。従って、保守点検等の際に作業者が太陽電池パネル２０上に乗っても基板２１，２２が割れることがなくなる。
【００２１】
一方、本発明の太陽電池パネル付き屋根構造体１０は、前述した太陽電池パネル２０が屋根面に沿って配列されていることを特徴とする。
【００２２】
本発明においては、第一の基板２１および第二の基板２２を互いにずらして重ねた太陽電池パネル２０を配列するので、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重なるように太陽電池パネル２０を配列すれば、太陽電池パネル２０間の防水性が確保されるうえに、屋根構造体１０全体の強度を高めることができる。また、太陽電池パネル２０を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
これらにより、前記目的が達成される。
【００２３】
【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、本実施形態の太陽電池パネル付き屋根構造体１０が示されている。この屋根構造体１０は、例えば、屋根パネルであり、傾斜して設けられた屋根下地材１１と、この屋根下地材１１に張られたルーフィング１２と、屋根面であるルーフィング１２上に配列された太陽電池パネル２０とを備えている。
【００２４】
図２および図３にも示すように、太陽電池パネル２０は、透光性を有しかつ互いにずらして重ねられた第一の基板２１および第二の基板２２と、第一の基板２１の第二の基板２２との対向面に設けられた薄膜太陽電池層２３とを備えている。
【００２５】
第一の基板２１および第二の基板２２は、矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、第二の基板２２は、第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねられている。これらの第一の基板２１および第二の基板２２は、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２１に設けられた薄膜太陽電池層２３は、例えば、気相成長により第一の基板２１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。
【００２６】
これらの第一の基板２１および第二の基板２２の間には透光性を有する合成樹脂充填材２４が介装されている。
合成樹脂充填材２４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２１と第二の基板２２とは、この合成樹脂充填材２４を接着層として互いに接合されている。基板２１，２２同士の接着は、合成樹脂充填材２４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。
【００２７】
第二の基板２２の第一の基板２１との対向面とは反対側の面には、弾性を有する面状の緩衝材２５が設けられている。
緩衝材２５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なる。
【００２８】
図３に示すように、第一の基板２１の第二の基板２２から突出した部分である第一の重ね代２１Ａおよび第二の基板２２の第一の基板２１から突出した部分である第二の重ね代２２Ａには、太陽電池パネル２０をルーフィング１２上に固定するための取付用孔３３Ａ，３３Ｂが形成されている。
これらの第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａには、その周縁に沿ってそれぞれパッキン材３１が取り付けられている。
また、第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａには、銅箔等の金属箔からなる電極３２が設けられている。
【００２９】
このような太陽電池パネル２０は、図４に示すように、第一の重ね代２１Ａと、第二の重ね代２２Ａとが、隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重なるように配列されている。
これにより、重ねられた第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａの各電極３２が重ねられ、隣接する太陽電池パネル２０間で電気接続できるようになっている。
【００３０】
第一の重ね代２１Ａに形成された取付用孔３３Ａ（図３参照）は、隣接する太陽電池パネル２０の第二の重ね代２２Ａの取付用孔３３Ｂと連通されている。図５にも示すように、第一の基板２１および第二の基板２２は、連通された取付用孔３３Ａ，３３Ｂを貫通してルーフィング１２および屋根下地材１１に螺入されるねじ３４等の止着具によりルーフィング１２上に固定されている。
図４および図６に示すように、取付用孔３３Ａと連通されない第二の重ね代２２Ａの取付用孔３３Ｂには、ねじ３５等の止着具が挿入されてルーフィング１２および屋根下地材１１に螺入されている。
【００３１】
図５および図６に示すように、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが重ねられた部分は、各重ね代２１Ａ，２２Ａに設けられたパッキン材３１により囲まれ、太陽電池パネル２０間に浸入する水を遮断できるようになっている。
【００３２】
このように構成された本実施形態においては、予め製造しておいた太陽電池パネル２０をルーフィング１２上に配列して固定する。
すなわち、ルーフィング１２上に最初の太陽電池パネル２０を位置決めして配置し、第二の重ね代２２Ａをねじ３５によりルーフィング１２上に固定する。
続いて、この固定した太陽電池パネル２０の第二の重ね代２２Ａに第一の重ね代２１Ａが重なるように次の太陽電池パネル２０を配置して、重ねた部分でねじ３４により固定し、そのパネル２０の第二の重ね代２２Ａをねじ３５でルーフィング１２に固定する。或いは、固定した太陽電池パネル２０の第一の重ね代２１Ａに第二の重ね代２２Ａが重なるように次の太陽電池パネル２０を配置してねじ３４により固定する。このように、固定した太陽電池パネル２０に対して次の太陽電池パネル２０をその重ね代２１Ａ，２２Ａ同士が重なるように配置および固定していくことにより、太陽電池パネル２０の施工を行う。
なお、太陽電池パネル２０の施工は工場で行ってもよく、建設現場で行ってもよい。
【００３３】
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、第一の基板２１および第二の基板２２を重ねて太陽電池パネル２０を構成したので、太陽電池パネル２０の強度を向上できるようになり、従来のケースや縦枠および横枠が必要なくなり、太陽電池パネル２０の構造を簡略化できるとともに製造コストを低減することができる。
また、薄膜太陽電池層２３を第一の基板２１に直接形成するので、太陽電池パネル２０を簡単かつ低コストに形成できる。
【００３４】
そして、第一の基板２１および第二の基板２２を互いにずらして重ね、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとが隣接する太陽電池パネル２０同士で互いに重なるように太陽電池パネル２０を配列したため、太陽電池パネル２０間の防水性および強度を確保できる。また、太陽電池パネル２０同士を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
【００３５】
さらに、第一の基板２１および第二の基板２２の間には透光性を有する合成樹脂充填材２４が介装されているので、薄膜太陽電池層２３への光の入射を妨げることなく第一の基板２１および第二の基板２２を簡単に接着できる。また、基板２１，２２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２０を配列するだけで防火性能が得られる。
【００３６】
そして、第一の基板２１および第二の基板２２を矩形かつ略同じ大きさの平面形状に形成し、第二の基板２２を第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねたため、各基板２１，２２の直交する二辺にそれぞれ重ね代２１Ａ，２２Ａが形成されるようになり、太陽電池パネル２０の全周縁が隣接する太陽電池パネル２０に重ねられるので、優れた防水性が得られる。
また、この重ね代２１Ａ，２２Ａに電極３２を設けたので、太陽電池パネル２０を互いの重ね代２１Ａ，２２Ａを重ね合わせて配列するだけで隣接する全ての太陽電池パネル２０間で自由かつ簡単に電気接続を行うことができる。
さらに、太陽電池パネル２０を従来の瓦と同様に配列できるから、簡単に施工することができる。
【００３７】
また、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとには取付用孔３３Ａ，３３Ｂが形成されているため、これらの取付用孔３３Ａ，３３Ｂを介して太陽電池パネル２０を固定できるようになり、ねじ３４，３５や釘等の既存の止着具を用いて太陽電池パネル２０を設置することができる。
【００３８】
そして、第二の基板２２の第一の基板２１との対向面と反対側の面には、弾性を有する緩衝材２５が設けられているので、第二の基板２２が緩衝材２５を介してルーフィング１２上に固定されるようになり、基板２１，２２への衝撃が緩和される。従って、保守点検等の際に作業者が太陽電池パネル２０上に乗っても基板２１，２２が割れることがなくなる。
【００３９】
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なども本発明に含まれる。
すなわち、前記実施形態では、隣接する太陽電池パネル２０を第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａを貫通するねじ３４により連結したが、図７に示すように、第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａを互いに嵌合可能かつ嵌合により電気接続可能な嵌合部材４１，４２を含んで構成し、これらを嵌合させることにより太陽電池パネル２０同士を連結してもよい。これらの嵌合部材４１，４２は、各々の太陽電池パネル２０の薄膜太陽電池層２３と接続され、嵌合させるだけで太陽電池パネル２０同士を結線できるようになっている。
【００４０】
このようにすれば、嵌合部材４１，４２を嵌合させるだけで、太陽電池パネル２０同士を確実かつ容易に連結固定できるうえに、電気接続を簡単に行うことができる。また、第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａを貫通するねじ３４が不要となるため、第一の重ね代２１Ａに取付用孔３３Ａを設けなくてもよくなり、一層高い防水性能が得られる。
さらに、第一の重ね代２１Ａと第二の重ね代２２Ａとは嵌合部材４１，４２を介して当接されるため、第一の基板２１と第二の基板２２とが直接当接されることにより生じる基板２１，２２の割れを防止できる。
【００４１】
そして、前記実施形態では、第二の基板２２を第一の基板２１の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねたが、図８に示すように、第二の基板２２を第一の基板２１の一辺に沿った一方向にずらして重ねてもよい。このような太陽電池パネル２０においては、ずらした方向と直交する二辺に沿って第一の重ね代２１Ａおよび第二の重ね代２２Ａが形成され、第一の基板２１および第二の基板２２のずらした方向に沿った両辺は揃えられる。この重ね代２１Ａ，２２Ａには図示しない電極が設けられ、これにより、太陽電池パネル２０を配列するだけで太陽電池パネル２０間の電気接続を容易に行うことができる。また、ずらした方向と直交する方向に隣接する太陽電池パネル２０間には乾式シールである帯状のパッキン材４５が介装することで、簡便に防水処理を行うことができる。
【００４２】
前記実施形態の太陽電池パネル２０の薄膜太陽電池層２３は第一の基板２１に設けられていたが、第一の基板２１および第二の基板２２の対向面のうちいずれか一方に設ければよいので、第二の基板２２の第一の基板２１との対向面に設けてもよい。
また、前記実施形態の第一の基板２１および第二の基板２２は、透光性を有する材料により形成されていたが、ルーフィング１２側に配置される第二の基板２２の材質は透光性を有するものでなくてもよく、例えば、合成樹脂等により形成されていてもよく、或いは、金属等の強度の高い材料により形成してもよく、これによれば太陽電池パネル２０の強度を向上させることができる。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。但し、太陽電池パネル２０を建物の壁面等に設置して両面から屋内外の光を受光する場合には、両基板２１，２２を透光性を有する材料により形成する。
【００４３】
さらに、基板２１，２２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２１と第二の基板２２とで厚さが異なっていてもよい。しかし、第一の基板２１および第二の基板２２に同じものを用いれば、製造コストを低減できる。
【００４４】
前記実施形態では、太陽電池パネル２０は屋根下地材１１に張ったルーフィング１２上に設置されていたが、屋根下地材１１に直接取り付けてもよい。
【００４５】
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。
また、太陽電池パネル２０の設置場所は屋根に限定されず、例えば、カーテンウォールに設置してもよく、或いは、地面や屋上に設置した架台に配置してもよい。
【００４６】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、第一の基板および第二の基板を重ねて太陽電池パネルを構成したので、太陽電池パネルの強度を向上できるようになり、従来のケースや縦枠および横枠が必要なくなり、太陽電池パネルの構造を簡略化できるとともに製造コストを低減することができる。
また、薄膜太陽電池層を第一の基板または第二の基板に直接形成したので、太陽電池パネルを簡単かつ低コストに形成できる。
【００４７】
そして、第一の基板および第二の基板を互いにずらして重ねたため、太陽電池パネルを配列すると、第一の基板の第二の基板から突出した部分（第一の重ね代）と第二の基板の第一の基板から突出した部分（第二の重ね代）とが、隣接する太陽電池パネル同士で互いに重ねられるようになる。従って、第一の重ね代と第二の重ね代とが重なるように太陽電池パネルを配列すれば、太陽電池パネル間の防水性および強度が確保されるようになるとともに太陽電池パネル同士を簡単に位置決めできるようになり、従来の支持部材や支持具を用いることなく容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す斜視図。
【図２】前記実施形態の太陽電池パネルを示す断面図。
【図３】前記実施形態の太陽電池パネルを示す斜視図。
【図４】前記実施形態の太陽電池パネルの配置を示す平面模式図。
【図５】前記実施形態の太陽電池パネルの固定構造を示す断面図。
【図６】前記実施形態の太陽電池パネルの固定構造を示す断面図。
【図７】本発明の変形形態を示す断面図。
【図８】本発明の他の変形形態を示す斜視図。
【符号の説明】
１０ 太陽電池パネル付き屋根構造体
２０ 太陽電池パネル
２１ 第一の基板
２１Ａ 第一の重ね代
２２ 第二の基板
２２Ａ 第二の重ね代
２３ 薄膜太陽電池層
２４ 合成樹脂充填材
２５ 緩衝材
３３Ａ，３３Ｂ 取付用孔
４１，４２ 嵌合部材
Claims (7)
- 少なくともいずれか一方が透光性を有しかつ互いにずらして重ねられた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、前記第一の基板の前記第二の基板から突出した部分に形成された所定数の取付用孔と、前記第二の基板の前記第一の基板から突出した部分に形成され前記所定数よりも多い数の取付用孔と、を有し、前記第二の基板に形成された前記取付用孔のうち前記所定数の前記取付用孔は、他の前記第一の基板の前記取付用孔とそれぞれ連通する状態に形成され、前記第二の基板に形成された取付用孔のうち前記所定数の取付用孔以外の前記取付用孔は、前記他の第一の基板の前記取付用孔と連通しない状態に形成されていることを特徴とする太陽電池パネル。
- 請求項１に記載した太陽電池パネルにおいて、前記第一の基板および第二の基板の間には透光性を有する合成樹脂充填材が介装されていることを特徴とする太陽電池パネル。
- 請求項１または請求項２に記載した太陽電池パネルにおいて、前記第一の基板および前記第二の基板は矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、前記第二の基板は、前記第一の基板の一辺に沿った一方向にずらして重ねられていることを特徴とする太陽電池パネル。
- 請求項１または請求項２に記載した太陽電池パネルにおいて、前記第一の基板および前記第二の基板は矩形かつ略同じ大きさの平面形状を有し、前記第二の基板は、前記第一の基板の直交する二辺に沿った二方向にずらして重ねられていることを特徴とする太陽電池パネル。
- 請求項１から請求項４までのいずれかに記載した太陽電池パネルにおいて、前記第一の基板の前記第二の基板から突出した部分と、前記第二の基板の前記第一の基板から突出した部分とは、互いに嵌合可能かつ嵌合により電気接続可能な嵌合部材を含んで構成されていることを特徴とする太陽電池パネル。
- 請求項１から請求項５までのいずれかに記載した太陽電池パネルにおいて、前記第一の基板および第二の基板の対向面とは反対側の面のうちいずれか一方には、弾性を有する緩衝材が設けられていることを特徴とする太陽電池パネル。
- 請求項１から請求項６までのいずれかに記載した太陽電池パネルが屋根面に沿って配列されていることを特徴とする太陽電池パネル付き屋根構造体。
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