JP2000064509A - 太陽電池付屋根瓦 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屋根瓦基材に太陽電池を簡便で安価にに取り
付けられ、且つ、固定及び防水が確実であって、長期使
用に耐え得る太陽電池付屋根瓦をを提供する。 【解決手段】 屋根瓦基材の表面に設けられた凹部に太
陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦であり、軒先
より棟部に向かって、水上側の太陽電池付屋根瓦が水下
側の太陽電池付屋根瓦の上縁に一部重なり、水上側の太
陽電池付屋根瓦の上縁部が屋根下地材に釘打ちされて順
次葺設される太陽電池付屋根瓦であって、屋根瓦基材表
面の凹部内側面に沿って足部が内側にＬ字状に折れ曲が
ったフレームが、該凹部内側面に嵌め込まれており、フ
レーム内に装着された太陽電池とフレーム内側面との間
に設けられた間隙にシーリング材が充填され太陽電池が
屋根瓦基材に固定されてなることを特徴とする太陽電池
付屋根瓦。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池付屋根瓦
に関する。

【０００２】

【従来の技術】住宅の屋根等に太陽電池を設置し、太陽
エネルギーを利用し、太陽光発電を行い主力の火力発電
で惹起される排気有害ガスや炭酸ガスによる温室効果等
の地球環境問題と相俟って、代替エネルギーの一つとし
て、住宅の屋根を発電スペースとする太陽電池付屋根瓦
が開発されている。従来、このような太陽電池付屋根瓦
として、例えば、実開平４−２８５２４号公報に、平板
状の瓦本体の表面に浅い陥凹部を設け、該陥凹部に太陽
電池を平板状の瓦本体の表面より突出させて接着剤で固
定し、且つ、これらの太陽電池モジュール全体を屋根表
面より突出させて葺設されてなる太陽電池付瓦が開示さ
れている。

【０００３】しかし、上記公報に開示された太陽電池付
瓦は、太陽電池を瓦本体に接着している接着剤が、諸に
太陽光線に長期暴露されて劣化し、設置される地域によ
っては、瓦本体と太陽電池の線膨張係数の違いによる影
響も加わり、接着剤層の剥離等によって太陽電池の固定
が緩み、振動その他により太陽電池に支障をきたすばか
りか、瓦本体から太陽電池が脱落するおそれがあった。

【０００４】又、特開昭５９−７７２５３号公報に、金
属屋根板上に立上り部を設け、該立上り部を介して接続
部材と、隣接する接続部材間に嵌挿されるカバーガラス
枠と棟部材と側部材とカバーガラス枠に設けられた光電
池によるエネルギー収集器とを有するエネルギー収集屋
根が記載され、上記光電池モジュール表面のガラスの四
隅側面部に断面コ字状アルミニウム押出部材等の金属フ
レームがシーリング材を介して組み込まれ、防水と上記
光電池モジュール補強を兼ねて固定されている構成が開
示されている。

【０００５】しかし、上記公報に開示されたエネルギー
収集屋根における光電池モジュールの固定方法では、先
に光電池モジュール端部にシーリング材を被覆し、接着
させた後、上記金属フレームを嵌め込む作業手順となる
ため、作業工程が多くなり、更に粘着性のあるシーリン
グ材に光電池モジュールが触れないようにする後加工が
加わる等々、作業性が極めて悪るく、部材費が嵩みコス
ト高となるものであるという問題点を有するものであっ
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記諸問題
を解決するためになされたものであって、その目的とす
るところは、屋根瓦基材に太陽電池を簡便で安価に取り
付けられ、且つ、固定及び防水が確実であって、長期使
用に耐え得る太陽電池付屋根瓦をを提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の太
陽電池付屋根瓦は、屋根瓦基材の表面に設けられた凹部
に太陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦であり、
軒先より棟部に向かって、水上側の太陽電池付屋根瓦が
水下側の太陽電池付屋根瓦の上縁に一部重なり、水上側
の太陽電池付屋根瓦の上縁部が屋根下地材に釘打ちされ
て順次葺設される太陽電池付屋根瓦であって、屋根瓦基
材表面の凹部内側面に沿って足部が内側にＬ字状に折れ
曲がったフレームが、該凹部の内側面に嵌め込まれてお
り、フレーム内に装着された太陽電池とフレーム内側面
との間に設けられた間隙にシーリング材が充填され太陽
電池が屋根瓦基材に固定されてなることを特徴とする。

【０００８】請求項２記載の発明の太陽電池付屋根瓦
は、請求項１記載の発明の太陽電池付屋根瓦において、
フレームが、内側にＬ字状に折れ曲がった足部表面から
太陽電池の少なくとも一側面に沿って側壁より一定間隔
を隔てて起立する太陽電池の厚さより低い高さの突条が
設けられてなるものである。

【０００９】本発明で用いられる太陽電池は、特に限定
されるものではないが、例えば、シリコン系半導体、化
合物系半導体等の材料からなり、単結晶系や多結晶系の
結晶系半導体やアモルファス系半導体が挙げられる。こ
れらの太陽電池は、その表面に、例えば、普通もしくは
強化ガラス、アクリル系樹脂板等の透光性の高い表面保
護材が積層されていてもよい。又、エチレン−酢酸ビニ
ル共重合樹脂（ＥＶＡ）等の接着樹脂で積層された太陽
電池裏面にはバックフィルムが積層されていてもよい。

【００１０】上記太陽電池は、屋根瓦基材１の表面に広
い面積の太陽電池１枚のみが配設されているものであっ
てもよいが、複数枚の太陽電池を組み合わせた太陽電池
モジュールが用いられてもよい。太陽電池をガラス板等
の表面保護材に接着する際の接着樹脂層の厚さは、接着
樹脂の種類等によって決められるものであって特に限定
されるものではないが、１００μｍ〜１ｍｍ程度の厚さ
の接着樹脂層が好適に用いられる。又、バックフィルム
の厚さは、特に限定されるものではないが、例えば、５
０〜２００μｍ程度の厚さのバックフィルムが好適に用
いられる。

【００１１】上記太陽電池の四辺側縁部を囲む足部が内
側にＬ字状に折れ曲がった断面略Ｌ字状のフレームは、
特に限定されるものではないが、例えば、アルミニウ
ム、アルミニウム合金、ステンレル鋼、鉄、各種防錆メ
ッキ鋼材、ガラスファイバー補強プラスチック、カーボ
ンファイバー補強プラスチック等の素材からなるものが
挙げられ、足部が内側にＬ字状に折れ曲がった形状は、
屋根基材面に垂直に起立する側面は、上記太陽電池表面
保護材に接して太陽電池の棟−軒方向及びこれに直交す
る左右方向の位置決めし、内側にＬ字状に折れ曲がった
足部表面は、屋根基材面の上下方向の位置決めができる
構造であれば特に細部の構成は限定されるものではな
い。

【００１２】特に、内側にＬ字状に折れ曲がった足部表
面から太陽電池の少なくとも一側面に沿って側壁より一
定間隔を隔てて起立する太陽電池の厚みより低い高さの
突条が設けられてなる断面形状が略Ｆ字状のものは、太
陽電池の位置決めが容易且つ確実に実施し得るものとな
り、屋根基材の季節、晴雨等や昼夜の温度差による寸法
変化を緩衝するシーリング材の性能をより確実なものと
なし得るものである。

【００１３】上記フレームを太陽電池の四辺側縁部に取
り付ける手段は、特に限定されるものではなく、例え
ば、予め四辺を構成する部材を相互に結合し、枠状にフ
レームを形成したものに、太陽電池を嵌め込んで、その
間に形成される隙間に後述するシーリング材を充填し、
太陽電池を所定位置に固定し、防水措置される方法が採
られてもよく、又、フレーム構成部材に予め必要量のシ
ーリング材を接着しておき、該フレーム構成部材に太陽
電池の四辺が接着されるように、順次シーリング材が接
着されたフレーム構成部材を接着して行き、太陽電池の
四周に枠状にフレームを形成する方法が採られてもよ
い。

【００１４】又、フレームの起立する壁体の高さは、好
ましくは太陽電池表面高さ以上である。上記フレームの
起立する壁体の高さが太陽電池表面高さ未満であると、
太陽電池の側面に露出する表面保護層／接着樹脂層／太
陽電池層／バックフィルム層等の積層面の封止が十分に
行えないおそれがある。

【００１５】屋根瓦基材は、特に限定されるものではな
いが、例えば、セメント等の無機材料の硬化体、アルミ
ニウムや鋼鉄等の金属材料、ポリカーボネートや繊維強
化プラスチック等の有機材料、もしくはこれらを複合し
た材料からなるもの等が挙げられる。又、屋根瓦基材の
形状は、その表面に太陽電池及びこれに付属する出力端
子ボックス等を嵌め込んで配設する凹部を形成し得る厚
さを有するものであれば特に限定されるものではない
が、例えば、平瓦、雨水の流れ方向に平行して形成され
た帯状リブを有する瓦等が挙げられる。

【００１６】シーリング材は、特に限定されるものでは
ないが、例えば、シリコーンゴム、ブチルゴム、ウレタ
ンゴム、アクリル系ゴム等からなるものが挙げられ、太
陽電池の四辺側縁部に嵌め込まれた、断面略Ｌ字状ない
しは断面略Ｆ字状のフレームと太陽電池の間に設けられ
た間隙に充填される。

【００１７】上記フレームと太陽電池の間に設けられる
間隙は、広過ぎると不要部分が大きくなり、太陽電池敷
設面積を過度に小さくし、狭過ぎるとコーキング作業が
し難くくなり、固定や防水効果が不十分なものとなるお
それがあるので、好ましくは１〜３ｍｍ程度である。

【００１８】又、断面形状が略Ｆ字状のフレームの突条
の高さは、太陽電池の厚さより低い高さである。突条の
高さが太陽電池の厚さ以上であると、太陽電池の側面に
露出する表面保護層／接着樹脂層／太陽電池層／バック
フィルム層等の積層面の封止が十分に行えず、太陽電池
の表面にも大きくシーリング材を延展して封止を行う必
要が生じて太陽電池の受光面積を低小ならしめるので、
好ましくは太陽電池の表面保護層の厚さ以下であり、太
陽電池の側面にシーリング材が接着し、太陽電池層が直
下に存在しない表面保護層表面にシーリング材を突き出
して延展被覆し、封止の万全を期すことが好ましい。屋
根瓦基材へフレームを嵌め込む手段は、特に限定される
ものではないが、例えば、前記する予め太陽電池が嵌め
込まれ、固定されているフレームを、屋根瓦基材の表面
に設けられた凹部に嵌め込む方法が採られてもよい。

【００１９】本発明の太陽電池付屋根瓦は、上述のよう
に屋根瓦基材表面の凹部内側面に沿って足部が内側にＬ
字状に折れ曲がったフレームが、該凹部の内側面に嵌め
込まれており、フレーム内に装着された太陽電池とフレ
ーム内側面との間に設けられた間隙にシーリング材が充
填され太陽電池が屋根瓦基材に固定されてなるものであ
るので、太陽電池モジュール四隅端部に至まで確実且つ
均等な固定と防水がなされると共に、シーリング材を含
む太陽電池モジュールの紫外線劣化を緩和するものであ
って、長期安定して太陽光発電が可能となるものであ
る。

【００２０】又、フレーム構成部材が簡単な板状体ない
しは中空板状体等からなり、フレームの形成、屋根瓦基
材へのフレームの嵌着と防水処理が同時に行えるもので
あるので、加工能率が著しく向上すると共に、材料費、
加工費共に、大幅なコストダウンが実現できるものであ
って、太陽光発電コストの低減に大いに寄与し得るもの
である。

【００２１】更に、本発明の太陽電池付屋根瓦は、上述
のように内側にＬ字状に折れ曲がった足部表面から太陽
電池の少なくとも一側面に沿って壁体より一定間隔を隔
てて起立し、太陽電池の厚さより低い高さの突条が設け
られてなるフレームを用いるものであるので、太陽電池
の位置決めが正確且つ簡単に施工でき、よって、シーリ
ング材の封止効果を均質且つ安定したものとし、前記す
る作用をより確実なものとするものである。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しなが
ら説明するが、本発明は、これらの実施例に限定される
ものではない。

【００２３】（実施例１）図１に、本発明の太陽電池付
屋根瓦１の一例を示す斜視図であり、図２は、図１の太
陽電池付屋根瓦１を、フレーム４付太陽電池１２とフレ
ーム４付太陽電池１２を配設するために表面に穿設され
た浅い凹部１１ａを有するセメント製屋根瓦基材１１に
分解した斜視図であり、図３は、太陽電池１２を、フレ
ーム４と太陽電池モジュール１２ａに上下に分解して示
す斜視図である。又、フレーム４の内形は、太陽電池モ
ジュール１２ａの外形より大きく、両者間に約２ｍｍの
間隙が形成されるようになされている。

【００２４】屋根瓦基材１１は、図２に示されるよう
に、棟（水上側）周縁部付近及び流れ勾配に平行な右側
の周縁部付近には、釘打ち孔台座１１ｂ及び１１ｇ並び
に貫通孔からなる釘孔１１ｃ及び１１ｈが穿設されてい
る。又、屋根勾配に平行な右側の周縁部は、隣り合う屋
根瓦基材１１の左側の周縁部が重ね合わされたとき、左
側の周縁部の厚さ分だけ下側に位置するように下方に屈
曲されて受け部１１ｄが形成され、左側の周縁部は右側
の周縁部の厚さ分だけ上側に位置するように上方に屈曲
されて被蓋部１１ｅが形成され、受け部１１ｄには、更
に雨水誘導溝１１ｆが水上側から２本彫設され、中央部
付近で１本に合流され、排水口は水下側の屋根瓦基材１
１表面を流下するように設けられており、これらの屋根
瓦基材１１が相互に左右に連結されて、雨仕舞いされる
ように構成されている。

【００２５】図３に示された太陽電池１２は、表面保護
材１２ｂとして厚さ３ｍｍの強化ガラス板を用い、その
裏面に太陽電池セルを形成して作製されたものである。

【００２６】フレーム４構成部材は、屋根瓦基材１１表
面の凹部１１ａ内側面に沿って起立する壁体４１構成部
分と該壁体４１構成部分の足部が内側にＬ字状に折れ曲
がって底面係止部４２構成部分とを有するものである。
これらのフレーム４構成部材４本が相互に組み合わさっ
て枠状に形成されるフレーム４の内形を形成している各
々の辺々の長さは、上記太陽電池１２の外形を形成して
いる各々の辺々以上の長さである。

【００２７】又、上記壁体４１の高さは、太陽電池１２
の厚さより約１ｍｍ高くなっており、底面係止部４２の
長さは、太陽電池１２の太陽電池セル有効面、即ち、太
陽電池モジュール端部より各々３ｍｍ間隔が設けられた
大きさとなっている。

【００２８】上記フレーム４と太陽電池１２の間隙に、
図４に示されるように、コーキングガンによりシリコー
ンゴム接着剤をシーリング材５として注入して太陽電池
１２の側面を封止すると共に、上記間隙を充満させ、屋
根瓦基材１１表面の凹部１１ａ内に固定し、太陽電池付
屋根瓦１を作製した。上記シーリングは、太陽電池１２
の裏面のバックフィルム端部より入り込んだ所まで覆う
ようにシーリングされた。このようにシーリングするこ
とは、防水効果を高める点で好ましいものであった。

【００２９】（実施例２）図４に示された実施例１のフ
レームに替えて、太陽電池１２の軒側面と左側面に沿っ
て底面係止部４２表面に高さ１．５ｍｍの突条４３を、
壁体４１との間に２ｍｍの間隙を形成してＬ字状に設け
たフレーム４０を用いたこと以外、実施例１と同様にし
て太陽電池付屋根瓦１を作製した。

【００３０】実施例１及び実施例２で得られた太陽電池
付屋根瓦は、通常の和瓦の屋根工事と同様、軒先より棟
部に向かって屋根下地材３上に釘２打ちして順次水上側
に葺設して行き、図６に流れ方向の縦断面図で示す太陽
電池付屋根が得られた。

【００３１】上記のように太陽電池付屋根瓦が葺設され
た太陽電池発電システムは、実施例１及び実施例２共
に、屋根瓦基材にフレームを介して太陽電池を嵌め込む
だけの極めて簡単な作業で、確実に固定され、防水処理
された太陽電池付屋根瓦を在来の和瓦を用いる屋根工事
と同様に工事することによって作製されるものであるの
で、太陽電池付屋根瓦の作製費用と同様、安価な発電コ
ストで太陽電池発電し得るものであった。

【００３２】

【発明の効果】本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上のよ
うに構成されているので、太陽電池モジュール四隅端部
に至まで確実且つ均等な固定と防水がなされると共に、
シーリング材を含む太陽電池モジュールの紫外線劣化を
緩和するものであって、長期安定して太陽光発電が可能
となるものである。又、加工能率が著しく向上すると共
に、材料費、加工費共に、大幅なコストダウンが実現で
きるものであって、太陽光発電コストの低減に大いに寄
与し得るものである。

【００３３】更に、本発明の太陽電池付屋根瓦は、太陽
電池の位置決めが正確且つ簡単に施工でき、よって、シ
ーリング材の封止効果を均質且つ安定したものとし、前
記する作用をより確実なものとするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池付屋根瓦の一例を示す斜視図
である。

【図２】図１の太陽電池付屋根瓦を、表面に太陽電池が
配設される凹部が設けられた屋根瓦基材と、上記凹部に
嵌め込まれて配設される太陽電池を上下に分解して示す
斜視図である。

【図３】図２の太陽電池を表裏反対にし、フレームと太
陽電池モジュールに上下に分解して示す斜視図である。

【図４】図２のＩＶ−ＩＶ線における断面図を表裏逆転
させた図である。

【図５】本発明の太陽電池付屋根瓦に配設された太陽電
池の他の例につき、フレームと太陽電池モジュール間の
シーリング材によるシーリングの状態を図４と同位置で
示す断面図である。

【図６】葺設された図１の太陽電池付屋根瓦の屋根流れ
方向の断面図である。

【符号の説明】

１：太陽電池付屋根瓦 １１：屋根瓦基材 １１ａ：凹部 １１ｂ、１１ｇ：台座 １１ｃ、１１ｈ：釘孔 １１ｄ：受け部 １１ｅ：被蓋部 １１ｆ、１１ｊ：雨水誘導溝 １２：太陽電池 １２ａ：太陽電池モジュール １２ｂ：表面保護材 ２：釘 ２１：ガラス ３：屋根下地材 ４、４０：フレーム ４１：壁体 ４２：底面係止部 ４３：突条 ５：シーリング材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2E107 AA04 BB02 CC01 DD07 5F051 BA03 BA18 EA01 JA02 JA04 JA09

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根瓦基材の表面に設けられた凹部に太
   陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦であり、軒先
   より棟部に向かって、水上側の太陽電池付屋根瓦が水下
   側の太陽電池付屋根瓦の上縁に一部重なり、水上側の太
   陽電池付屋根瓦の上縁部が屋根下地材に釘打ちされて順
   次葺設される太陽電池付屋根瓦であって、屋根瓦基材表
   面の凹部内側面に沿って足部が内側にＬ字状に折れ曲が
   ったフレームが、該凹部内側面に嵌め込まれており、フ
   レーム内に装着された太陽電池とフレーム内側面との間
   に設けられた間隙にシーリング材が充填され太陽電池が
   屋根瓦基材に固定されてなることを特徴とする太陽電池
   付屋根瓦。
2. 【請求項２】 フレームが、内側にＬ字状に折れ曲がっ
   た足部表面から太陽電池の少なくとも一側面に沿って側
   壁より一定間隔を隔てて起立する太陽電池の厚さより低
   い高さの突条が設けられてなるものである請求項１記載
   の太陽電池付屋瓦。