JP2001090264A - 太陽電池モジュール用瓦 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】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、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。 【解決手段】瓦本体１と、この瓦本体１の上面に設けら
れ太陽電池モジュール６を収納する凹陥部２と、この凹
陥部２の内底部に瓦本体を貫通して設けられた複数個の
貫通孔としての排水孔５と、これら排水孔５を貫通して
設けられ上部に太陽電池モジュール６と係合する係合部
１０を有し、下部に瓦本体１の下面においてナット１２
によって締付けられるボルト１１を有し、太陽電池モジ
ュール６を瓦本体１に固定する固定部材９とを具備した
ことを特徴とする。

Description

【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瓦本体を貫通して設けられた
複数個の貫通孔と、これら貫通孔を貫通して設けられ上
部に前記太陽電池モジュールと係合する係合部を有し、
下部に前記瓦本体の下面において瓦に機械的に係止する
係止部を有し、前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に
固定する固定部材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の前記固定部材は、
瓦本体に設けられ、太陽電池モジュールの下端部と係合
する係合部を有していることを特徴とする。

【００１４】請求項３は、請求項１の前記固定部材は、
瓦本体に設けられ、太陽電池モジュールに設けられた貫
通部を貫通する係合部を有していることを特徴とする。

【００１５】請求項４は、請求項１，２または３の前記
瓦本体には太陽電池モジュールの上端部を押え固定する
押え部材が設けられていることを特徴とする。

【００１６】請求項５は、請求項１の前記瓦本体の貫通
孔は、凹陥部に侵入した雨水等を排水する孔と固定部材
を貫通する孔を兼ねていることを特徴とする。

【００１７】請求項１〜３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る。
請求項４によれば、瓦本体を屋根材に固定すると同時に
太陽電池モジュールの上端部を瓦本体に対して固定でき
る。

【００１８】請求項５によれば、排水孔を利用して太陽
電池モジュールを瓦本体に確実に固定することができ
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６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は固定部材の斜視図、図６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、
例えばセメント瓦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。

【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が好適に用いられるが，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３ａから瓦本体１の裏面側に導出さ
れている。

【００２７】太陽電池モジュール６は、図５及び図６に
示す固定部材９によって瓦本体１の凹陥部２に固定され
ている。固定部材９は、例えば金属板をコ字状に折曲し
て形成し、太陽電池モジュール６の下端部に係合可能な
係合部１０と、この係合部１０の下面に溶接等によって
固定され、瓦本体１の排水孔５に挿通可能なボルト１１
と、このボルト１１に螺合されるナット１２とから構成
されている。

【００２８】そして、太陽電池モジュール６の下端部
（軒側）の左右両端部の２ヶ所には固定部材９がその係
合部１０を係合することにより配置され、ボルト１１は
瓦本体１の排水孔５に貫通されている。ボルト１１は瓦
本体１の下面に突出しており、瓦本体１の下面において
ボルト１１に座金１３を介してナット１２を螺合し、こ
のナット１２を締付けることにより、固定部材９によっ
て太陽電池モジュール６が瓦本体１に固定されている。

【００２９】さらに、太陽電池モジュール６の上端部
（棟側）は、瓦本体１の後立上り部１ｄに対して瓦固定
用釘１４によって固定された押え金具１５によって固定
されている。すなわち、押え金具１５は瓦本体１の後立
上り部１ｄの上部に嵌合される嵌合部１５ａと一体に下
方へ延長する押え部１５ｂを有しており、この押え部１
５ｂが太陽電池モジュール６の上端部を瓦本体１に対し
て押え固定している。

【００３０】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１
６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。

【００３１】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に瓦
固定用釘１４を通して野地板１７に固定する。

【００３２】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。

【００３３】本実施形態によれば、固定部材９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
可能であるが，従来のように接着剤を用いて太陽電池モ
ジュール６を瓦本体１に対して固定することも可能であ
る。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。

【００３４】さらに、接着剤を実質的に用いず、固定部
材９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を固定している固定部材９のナット１２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、接
着剤による固定の場合と比べて太陽電池モジュールの交
換が容易に行うことができるので好ましい。

【００３５】なお、固定部材９のボルト１１を瓦本体１
の排水孔５を利用して挿通することにより瓦本体１に敢
えて貫通孔を設ける必要がないという効果があるが、こ
の発明は排水孔５にボルト１１を挿通することに限定さ
れるものではなく、固定部材９専用の貫通孔を瓦本体１
に設けてもよい。

【００３６】図７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、太陽電池モジュール６の上端部を瓦
本体１に対して押え固定する押え部材２０を瓦本体１と
同一材料によって構成したものである。すなわち、瓦を
瓦本体１と押え部材２０との２片化したものであり、第
1の実施形態と同様に瓦固定用釘１４によって固定する
ことにより、太陽電池モジュール6の上端部を瓦本体１
に対して押え固定することができる。

【００３７】図８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、太陽電池モジュール６の下端部を瓦
本体１に対して固定する固定部材としてボルト２１によ
って構成したものである。ボルト２１は、頭部２１ａと
ねじ部２１ｂを有している。

【００３８】一方、太陽電池モジュール６の下端部には
ボルト２１が挿通される貫通部としての取付け孔２２が
穿設され、この取付け孔２２には太陽電池モジュール６
の上面側からボルト２１が挿通され、ボルト２１は瓦本
体１の排水孔５に貫通されている。ボルト２１は瓦本体
１の下面に突出しており、瓦本体１の下面においてボル
ト２１に座金１３を介してナット１２を螺合し、このナ
ット１２を締付けることにより、ボルト２１によって太
陽電池モジュール６が瓦本体１に固定されている。な
お、ボルト２１の頭部２１ａと太陽電池モジュール６の
上面との間には緩衝材としてのゴム等のパッキング２３
が介在され、ナット１２の締付け力によって太陽電池モ
ジュール６が破損するのを防止している。

【００３９】本実施形態によれば、太陽電池モジュール
６を固定する固定部材がボルト２１によって構成されて
いるため、構造的に簡単で廉価に提供できるという効果
がある。なお、太陽電池モジュール６に設けた貫通部は
取付け孔２２に限定されず、太陽電池モジュール６の下
端部にコ字状あるいはＵ字状の切欠部を設け、ボルト２
１が係合できるようにしてもよい。

【００４０】図９及び図１０は第４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、太陽電池モジュール６の下
端部を瓦本体１に対して固定する固定部材９の座金２４
を示し、この座金２４は、有底円筒状の筒部２５と、こ
の筒部２５の開口縁に一体に設けられたフランジ部２６
とから構成されている。筒部２５の底部にはボルト１１
が挿通する挿通穴（図示しない）が穿設されている。フ
ランジ部２６の上面には放射方向に排水溝２７が設けら
れている。

【００４１】本実施形態は、固定部材９のボルト１１を
瓦本体１のすべての排水孔５を利用して挿通した場合、
排水孔５が閉塞され、凹陥部２に侵入した雨水等が排水
されないという問題を解消したものであり、凹陥部２か
ら排水孔５に流れた雨水等は座金２４のフランジ部２６
に設けた排水溝２７に沿って排水されるという効果があ
る。なお，固定部材９の材質は金属に限らず，プラスチ
ック等を用いることができる。

【００４２】図１１は第４の実施形態の変形例を示し、
座金２４の筒部２５における周壁に複数の排水口２８を
穿設したものであり、凹陥部２から排水孔５に流れた雨
水等は座金２４の筒部２５に設けた排水口２８から排水
されるという効果がある。

【００４３】なお，この発明に用いられる固定部材は，
瓦の上面の太陽電池モジュールと瓦を固定するために用
いられるものであり，瓦の下面側に出た固定部材の一端
に固定金具が貫通孔から外れない係止部を有するもので
ある。その係止の形態はナットによる締付け、ばね構
造、ピン構造、固定金具の折り曲げ等であってもよい
が，中でもナットによる締付けが好ましい。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３によ
れば、固定部材に設けた機械的に係止する係止部によっ
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る。従
って、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、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できる。

【００４５】請求項４によれば、さらに、瓦本体の棟側
を屋根材に固定すると同時に太陽電池モジュールの棟側
を瓦本体に対して固定できるという効果がある。さら
に、請求項５によれば、排水孔を利用して太陽電池モジ
ュールを瓦本体に確実に固定することができ、瓦本体に
新たな加工を施す必要がないという効果がある。

【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】同実施形態の固定部材の斜視図。

【図６】図４のＡ部を拡大した断面図。

【図７】この発明の第２の実施形態の太陽電池モジュー
ル用瓦の縦断側面図。

【図８】この発明の第３の実施形態の太陽電池モジュー
ル用瓦の一部を示す縦断側面図。

【図９】この発明の第４の実施形態の太陽電池モジュー
ル用瓦の一部を示す縦断側面図。

【図１０】同実施形態の座金の斜視図。

【図１１】同実施形態の座金の変形例を示す斜視図。

【符号の説明】

１…瓦本体 ２…凹陥部 ３…端子ボックス収納凹部 ５…排水孔 ６…太陽電池モジュール ９…固定部材 １０…係合部 １１…ボルト １２…ナット

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【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
   内底部に瓦本体を貫通して設けられた複数個の貫通孔
   と、これら貫通孔を貫通して設けられ上部に前記太陽電
   池モジュールと係合する係合部を有し、下部に前記瓦本
   体の下面において瓦に機械的に係止する係止部を有し、
   前記太陽電池モジュールを前記瓦本体に固定する固定部
   材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。
2. 【請求項２】 前記固定部材は、瓦本体に設けられ、太
   陽電池モジュールの下端部と係合する係合部を有してい
   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。
3. 【請求項３】 前記固定部材は、瓦本体に設けられ、太
   陽電池モジュールに設けられた貫通部を貫通する係合部
   を有し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。
4. 【請求項４】 前記瓦本体には太陽電池モジュールの上
   端部を押え固定する押え部材が設けられていることを特
   徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の太陽電池
   モジュール用瓦。
5. 【請求項５】 前記瓦本体の貫通孔は、凹陥部に侵入し
   た雨水等を排水する孔と固定部材を貫通する孔を兼ねて
   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。