JP2002250104A

JP2002250104A - 太陽電池付き屋根材および屋根葺き構造

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Publication number: JP2002250104A
Application number: JP2001050492A
Authority: JP
Inventors: Takashi Umeoka; 尚梅岡; Tomoshige Tsutao; 友重蔦尾
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2001-02-26
Publication date: 2002-09-06
Anticipated expiration: 2021-02-26
Also published as: JP3626417B2

Abstract

(57)【要約】【課題】太陽電池とこれを組み込む屋根材本体とを、
長期使用に耐え得るようにする。【解決手段】屋根材１は、パネル形状の太陽電池２
と、上面に太陽電池２を収容するための電池収容凹部３
１を形成してなる屋根材本体３とを備えている。電池収
容凹部３１の底面は、太陽電池２を支持するための支持
部６，７と、この支持部６，７より低い窪み部３４とを
有している。屋根材本体３の水下側の縁部またはその近
傍には、窪み部３４に連なる排水路が形成されている。
上記支持部６，７は、電池収容凹部３１の全周縁から離
れるとともに複数に分離されいて、その上面が同一平面
上にある。上記窪み部３４は、水流れ方向に延びる凹溝
３２ａを含んでいる。

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き屋根材
と、この屋根材を用いた屋根葺き構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、家屋用の太陽電池発電システムが
普及しているが、家屋の屋根の上に設置するものが一般
的である。このような太陽電池は家屋の外観を損ねるた
め、屋根材に太陽電池を一体に組み込む方式の開発が進
められてきている。例えば、特開平１０−３１７５９２
号公報に示す太陽電池付き屋根材は、屋根材本体に浅い
収容凹部を形成し、この収容凹部に太陽電池を収容して
いる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報の屋
根材では、収容凹部の内周縁と太陽電池の外周縁との間
の隙間から雨水が侵入したり、結露が生じるため、太陽
電池の下面が常に濡らされた状態となり、使用期間が長
くなるにしたがって、太陽電池や屋根材本体を痛める可
能性があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、パネル形状の
太陽電池と、上面に太陽電池を収容する電池収容凹部を
形成してなる屋根材本体とを備えた屋根材において、上
記電池収容凹部の底面は、上記太陽電池を支持するため
の支持部と、この支持部より低い窪み部とを有し、上記
屋根材本体の水下側の縁部またはその近傍には、上記窪
み部に連なる排水路が形成されている。

【０００５】好ましくは、上記支持部は、上記電池収容
凹部の全周縁から離れるとともに複数に分離され、これ
ら複数の支持部の上面が同一平面上にある。好ましく
は、上記複数の支持部は、中央の支持部と左右の支持部
とを含み、上記中央の支持部には、太陽電池の下面に設
けた端子ボックスを収容するためのボックス収容凹部が
形成されている。好ましくは、上記太陽電池の下面に
は、その水下側の縁に沿って直線的に延びる配線突出部
を有し、上記窪み部は上記電池収容凹部の水下側の縁部
に沿って直線的に延びる部位を有し、当該部位が上記排
水路に連なるとともに上記配線突出部を収容する。好ま
しくは、上記窪み部は、水流れ方向に延びる複数の凹溝
を含む。

【０００６】上記排水路は、一態様として、上記屋根材
本体の水下側の縁部の上面に形成された排水溝からな
る。上記排水路は、他の態様として、上記電池収容凹部
の水下側の縁部から屋根材の下面までを貫く排水孔から
なる。

【０００７】好ましくは、上記窪み部は、上記電池収容
凹部の水下側の縁部に沿って延びる集水溝を含み、この
集水溝の底面は傾斜をなしており、この集水溝の最も低
い箇所に上記排水路が連なる。好ましくは、上記集水溝
の中央が最も低い箇所となり、上記排水路が屋根材本体
の水下側の縁部の中央に形成されている。

【０００８】本発明の屋根葺き構造では、上記中央が最
も低い集水溝を有する屋根材を用い、当該屋根材の水下
側または水上側の屋根材の列において、隣接する左右の
屋根材の境に当該屋根材の排水路を配置している。

【０００９】本発明の他の屋根葺き構造では、上記当該
屋根材の排水孔の下方に水下側の屋根材の水上側縁部を
配置して重ね合わせ、この重ね合わせ部における屋根材
間に、上記排水孔からの水を流すための隙間を形成して
いる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の第１の実施形態を
なす屋根材について図１〜図７を参照しながら説明す
る。図３に示すように、屋根材１は、太陽電池２と屋根
材本体３とを備えている。

【００１１】上記太陽電池２は、図２に示すように横長
四角のパネル形状をなし、ガラス製の基板２０と、この
基板２０の下面に貼り付けられた薄膜の太陽電池層２１
と、基板２０の中央に取り付けられた端子ボックス２２
と、端子ボックス２２と太陽電池２１の電極とを接続す
る２本の断面扁平なリード線２３と、端子ボックス２２
から引き出された２本のケーブル２４とを有している。
ケーブル２４の先端にはコネクタ２５が取り付けられて
いる。上記太陽電池層２１は、基板２０より小さい横長
四角形をなし、周知のようにシリコン系半導体，化合物
系半導体等の単結晶系，多結晶系，あるいはアモルファ
ス系の材料からなる。上記２本のリード線２３は、端子
ボックス２２から水流れ方向（水上側から水下側に向か
う方向）に向かって互いに平行をなして短く延び、さら
に太陽電池層２１の水下側縁に沿って直線的に延びて、
太陽電池層２１の左右の縁近傍に達している。

【００１２】上記太陽電池２を、さらに図７を参照しな
がら詳述すると、太陽電池層２１はＥＶＡ層２６（エチ
レンビニルアセテート層）により被われている。上記リ
ード線２３と太陽電池層２１との間には、絶縁フィルム
２７が介在されるとともに上記ＥＶＡ層２６が複層をな
して介在されている。さらにリード線２３の下面もＥＶ
Ａ層２６で被われている。そして、ＥＶＡ層２６の下面
全域がバックフィルム２８で被われている。このような
構成により、上記太陽電池２の下面には上記リード線２
３に沿って配線突出部２９が形成される。この配線突出
部２９は約１ｍｍ盛り上がっている。なお、端子ボック
ス２２はバックフィルム２８の下面に取り付けられてお
り、リード線２３はバックフィルム２８に形成された穴
を通って端子ボックス２２に接続されている。

【００１３】一方、屋根材本体３は図１に示すように平
面が横長の四角形をなし、図３に示すように塗装したガ
ルバリウム鋼板からなる表面材３０と、この表面材３０
の下面に取り付けられた発泡体４０とにより構成されて
いる。この発泡体４０は、例えばアトリロニトリルスチ
レンを４０倍に発泡させたものである。なお、屋根材本
体３としては、アルミニウム，鉄系，銅などの金属材
料、セメント等の無機材料、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の複合体に
より構成してもよい。

【００１４】図１，図３に示すように、上記表面材３０
は複雑な形状にプレス成形されている。詳述すると、表
面材３０（屋根材本体３の上面）には上記太陽電池２を
収容するための浅い電池収容凹部３１が形成されてい
る。電池収容凹部３１は上記太陽電池２とほぼ等しい平
面形状を有しており、その底面には、水上側から水下側
に向かって（すなわち水流れ方向に）直線的に延びる複
数例えば６筋の凹溝３２ａが形成されている。また、収
容凹部３１の水上側の縁部の底面には、この縁部に沿っ
て凹溝３２ｂが形成されており、水下側の縁部近傍の底
面には、この縁部に沿って凹溝３２ｃが形成されてい
る。これら凹溝３２ｂ，３２ｃは、水流れ方向と直交す
る方向に延びていて上記６筋の凹溝３２ａの水上側端部
と水下側端部にそれぞれ連なっている。凹溝３２ａ，３
２ｂ，３２ｃは、同じ深さ（例えば１.５ｍｍ程度の深
さ）を有し、その底面が同一平面をなしている。

【００１５】図１，図４に示すように、上記電池収容凹
部３１の底面において水下側の縁部にはこの縁部に沿っ
て延びる集水溝３３が形成されている。この集水溝３３
は凹溝３２ｃより水下側に位置するとともに凹溝３２ｃ
と同じ長さを有しており、水流れ方向と直交する方向に
直線的に延びている。この集水溝３３の底面は、左右両
端が上記凹溝３２ｃの底面とほぼ同じ高さであり、中央
３３ａに向かうにしたがって低くなるように傾斜してい
る。すなわち集水溝３３において、中央３３ａが最も低
くなっている。

【００１６】図１，図５に示すように、上記表面材３０
の水下側の縁部の中央には、上記電池収容凹部３１の集
水溝３３の中央３３ａに連なる排水溝３５（排水路）が
形成されている。この排水溝３５の底面は上記集水溝３
３の中央３３ａとほぼ等しいか低くなっている。

【００１７】上記凹溝３２ａ，３２ｂ，３２ｃおよび集
水溝３３により、窪み部３４が構成されている。上記電
池収容凹部３１の底面の領域において、上記窪み部３４
を除く部位が上記太陽電池２を支持するための支持部と
なる。詳述すると、中央に幅広の支持部３６が形成さ
れ、左右にそれぞれ２つずつ幅の狭い支持部３７が形成
されている。これら５つの支持部３６，３７は電池収容
凹部３１の全周縁から離れており、互いに水流れ方向と
直交する方向に離れている。全ての支持部３６，３７の
上面は同一平面上にあり、上記太陽電池２の平坦な下面
を安定して支えるようになっている。

【００１８】図１，図３に示すように、中央の支持部３
６の上面には、上記太陽電池２の端子ボックス２２を収
容するための深いボックス収容凹部３６ａと、このボッ
クス収容凹部３６ａから水上方向に延びる逃げ溝３６ｂ
と、ボックス収容凹部３６ａから水下方向に延びる逃げ
溝３６ｃが形成されている。上記表面材３０の水上側の
縁部には、防水リブ３８が形成されており、右側の縁部
には固定用リブ３９が形成されている。

【００１９】図６に示すように、太陽電池２は、上記屋
根材本体３の電池収容凹部３１に嵌め込まれるようにし
て収容され、支持部３６，３７により支持される。この
収容状態で、太陽電池２の上面は屋根材３の上面とほぼ
面一となっている。太陽電池２は、表面材３０にリベッ
ト４５で固定された爪４６によって、脱落を防止されて
いる。

【００２０】上記太陽電池２の端子ボックス２２はボッ
クス収容凹部３６ａに収容され、配線突出部２９は短い
直線部が逃げ溝３６ｃに収容され、長い直線部が凹溝３
２ｃおよび集水溝３３に収容されている。そのため、端
子ボックス２２や配線突出部２９が支持部３６，３７の
上面に当たることがなく、太陽電池２ががたついたり撓
んだりすることなく支持される。端子ボックス２２から
延びるケーブル２４は逃げ溝３６ｂを通っている。

【００２１】次に、上記太陽電池付き屋根材１を含む屋
根葺き構造について、図８、図９を参照して説明する。
この屋根葺き構造は、上記太陽電池付き屋根材１を２列
用いており、その水上側および水下側は普通の屋根材９
を用いている。但し、屋根材１と屋根材９の外形状は等
しい。この屋根葺き状態において、屋根材１の支持部３
６，３７の上面および凹溝３２ａ，３２ｂ，３２ｃは、
水上側が高くなるように傾斜していることは勿論であ
る。左右に隣接する屋根材１の態様電池２同士は、コネ
クタ２５を介して接続されている。

【００２２】屋根材１は、右側の縁部の連結リブ３９を
屋根下地板（図示しない）に釘打ちすることにより固定
される。左右に隣接する屋根材１，１同士はその左右縁
部が重なる。また、水流れ方向に隣接する屋根材１，１
同士あるいは屋根材１，９同士も、水下側の縁部と水上
側の縁部が重なっている。なお、通常の屋根葺き構造と
同様に、屋根材１，９の中央が水下側および水上側の屋
根材の列の左右の屋根材の境Ａに位置している。このよ
うに、排水溝３５がこの境Ａと一致した位置にあり、す
なわち水流れ方向に同一ライン上にあるので、外観が良
い。

【００２３】上記構成をなす屋根葺き構造において、太
陽電池付き屋根材１の太陽電池２と屋根材本体３の電池
収容凹部３１の隙間から雨水が侵入することがある。こ
の雨水は、収容凹部３１の窪み部３４に至り、さらに水
下方向に向かって流れ、排水溝３５から排出され、水下
側の屋根材を伝って流れ落ちる。

【００２４】詳述すると、太陽電池２と電池収容凹部３
１の水上側の縁間から侵入した雨水は、凹溝３２ｂに至
り、さらに水流れ方向に沿って延びる凹溝３２ａを流れ
落ちて凹部溝３２ｃに達し、さらに集水溝３３に落ちて
その中央３３ａに集められ、それから排水溝３５を通っ
て排水される。

【００２５】太陽電池２と電池収容凹部３１の左右の縁
間から侵入した雨水は、左右の縁部の凹溝３２ａに沿っ
て流れ、凹部溝３２ｃ，集水溝３３，排水溝３５を経て
排出される。太陽電池２と電池収容凹部３１の水下側の
縁間から侵入した雨水は集水溝３３，排水溝３５を経て
排水される。また、結露水も上記のいずれかの経路を経
て排水される。このようにして、電池収容凹部３１内の
乾燥を早め、太陽電池２の下面が常時濡れた状態となる
のを防止することができ、長期使用による太陽電池２や
屋根材本体３の劣化を防止できる。

【００２６】また、支持部３６，３７が電池収容凹部３
１の全周縁から離れているため、支持部３６，３７と太
陽電池２との間に水が介在される可能性を減じ、これに
よって一層使用寿命を延ばすことができる。

【００２７】次に、本発明の第２実施形態をなす屋根材
について図１０を参照しながら説明する。この屋根材の
屋根材本体３Ａは、排水溝３５の代わりに、排水路とし
て収容凹部３１の水下側の側面から屋根材３の水下側の
側面に突き抜ける排水孔３５Ａを有している。その他の
点は第１実施形態と同様であるので、同番号を付してそ
の詳細な説明を省略する。この実施形態では、排水孔３
５Ａが屋根材の上面に露出しない。この屋根材は、図
８，図９と同様に葺かれ、排水穴３５Ａが水上側，水下
側の屋根材の列の境Ａに位置する。

【００２８】次に、本発明の第３実施形態をなす屋根材
について図１１，図１２を参照しながら説明する。この
屋根材１Ｂの屋根材本体３Ｂは、排水路として排水孔３
５Ｂを有している。この排水孔３５Ｂは、集水溝３３の
中央（最も低い箇所）から屋根材本体３Ｂの下面に達す
るように屋根材本体３Ｂを貫通している。屋根材本体３
Ｂの水下側の縁部の中央の下面には、上記排水孔３５Ｂ
に連なる浅い凹部５０が形成されている。その他の点は
第１実施形態と同様であるので、同番号を付してその詳
細な説明を省略する。この実施形態でも、排水孔３５Ｂ
が太陽電池２に被われているので、排水孔３５Ｂからの
雨水が入り込むことはない。

【００２９】上記屋根材１Ｂは、図８，図９と同様に葺
かれる。水上側と水下側の屋根材の重なり合い部は図１
２に示すようになっている。屋根材本体３Ｂの排水孔３
５Ｂは水下側の屋根材１Ｂ（または屋根材９）の水上側
縁部の上面に位置し、排水孔３５Ｂから排出された水は
水下側の屋根材の上面に流れ落ち、屋根下地材６０を濡
らさない。なお、上記凹部５０を形成したことにより重
なり合い部の屋根材間に隙間が形成されるので、排水を
確保できる。

【００３０】次に、本発明の第４実施形態をなす屋根材
について図１３を参照しながら説明する。この屋根材１
Ｃの屋根材本体３Ｃの排水孔３５Ｃは、電池収容凹部３
１の水下側側面から屋根材本体３Ｃの下面に貫通する。
その他の構造は上記第３実施形態と同様であるから説明
を省略する。

【００３１】次に、本発明の第５実施形態をなす屋根材
について図１４を参照しながら説明する。この屋根材の
屋根材本体３Ｄの排水孔３５Ｄは、第３実施形態と同様
に、電池収容凹部３１の水上側縁部の底面から屋根材本
体３Ｄの下面に達するように屋根材本体３Ｄを貫通して
いる。第３実施形態と異なるのは、集水溝が形成され
ず、排水孔３５Ｄが電池収容凹部３１の水下側の縁部に
相当する長さを有している点である。その他の構造は第
３実施形態と同様である。

【００３２】本発明は上記実施形態に制約されず、種々
の態様が可能である。例えば、屋根材本体の水下側縁部
を無くし、この部位を電池収容凹部の窪み部に連なる排
水路としてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電池収容凹部に窪み部を形成し、この窪み部を水下側の
排水路に連通させたことにより、太陽電池と屋根材本体
との間に雨水が侵入したり結露しても、速やかに排水し
て乾燥状態を保つことができるので、長期使用による太
陽電池や屋根材本体の劣化を防止できる。

【００３４】電池収容凹部における支持部を電池収容凹
部の全周縁から離すことにより、太陽電池と支持部との
間への水の侵入を確実に防止でき、太陽電池や屋根材本
体の劣化をより一層確実に防止できる。支持部が複数に
分かれていることにより、排水をより速やかに行うこと
ができ、また、端子ボックスをボックス収容凹部に収容
するので、太陽電池をがたつくことなく収容することが
できる。配線突出部を窪み部の水下側の部位に収容する
ことにより、太陽電池をがたつくことなく収容すること
ができる。凹溝が水流れ方向に延びていることにより、
排水をより速やかに行うことができる。

【００３５】排水路を排水溝により構成することによ
り、製造が簡単である。排水路を排水孔により構成する
ことにより、排水孔が太陽電池で被われるので、水の逆
流を確実に防止することができる。集水溝を用いて水を
集めてから排水することにより、排水をより迅速に行う
ことができる。さらに、集水溝の中央を最も低くするこ
とにより、より一層迅速な排水を行うことができる。

【００３６】排水路を水上側または水下側の屋根材の列
において、左右の屋根材の境に位置させることにより、
排水路が外部に露出される場合でも外観を向上させるこ
とができる。排水孔からの水を水下側の屋根材の水上側
縁部で受けることにより、屋根下地材が濡れるのを防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施形態をなす屋根材の屋根材本
体を示す平面図である。

【図２】同屋根材の太陽電池を示す平面図である。

【図３】図１においてIII−III線に沿う断面図に太陽電
池を付加して示す図である。

【図４】図１においてIV−IV線に沿う断面図である。

【図５】図１においてＶ方向から見た正面図である。

【図６】同屋根材の拡大断面図である。

【図７】同太陽電池の配線突出部の拡大断面図である。

【図８】同屋根材を用いた屋根葺き構造の平面図であ
る。

【図９】同屋根材を用いた屋根葺き構造の正面図であ
る。

【図１０】本発明の第２の実施形態をなす屋根材本体を
示す平面図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態をなす屋根材の屋根
材本体を示す平面図である。

【図１２】同第３実施形態の屋根材を用いた屋根葺き構
造の断面図であり、屋根材は図１１においてXII―XII線
に沿う断面で示す。

【図１３】本発明の第４の実施形態をなす屋根材の要部
断面図である。

【図１４】本発明の第４の実施形態をなす屋根材を示す
平面図である。

【符号の説明】

１屋根材２太陽電池２２端子ボックス２９配線突出部３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ屋根材本体３１電池収容凹部３２ａ凹溝３３集水溝３３ａ集水溝の中央（最も低い箇所）３４窪み部３５排水溝（排水路）３５Ａ，３５Ｂ，３５Ｃ，３５Ｄ排水孔（排水路）３６，３７支持部３６ａボックス収容凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】パネル形状の太陽電池と、この太陽電池
を収容するための電池収容凹部を上面に形成してなる屋
根材本体と、を備えた屋根材において、上記電池収容凹部の底面は、上記太陽電池を支持するた
めの支持部と、この支持部より低い窪み部とを有し、上
記屋根材本体の水下側の縁部またはその近傍には、上記
窪み部に連なる排水路が形成されていることを特徴とす
る太陽電池付き屋根材。
【請求項２】上記支持部は、上記電池収容凹部の全周
縁から離れるとともに複数に分離され、これら複数の支
持部の上面が同一平面上にあることを特徴とする請求項
１に記載の太陽電池付き屋根材。
【請求項３】上記複数の支持部は、中央の支持部と左
右の支持部とを含み、上記中央の支持部には、太陽電池
の下面に設けた端子ボックスを収容するためのボックス
収容凹部が形成されていることを特徴とする請求項２に
記載の太陽電池付き屋根材。
【請求項４】上記太陽電池の下面には、その水下側の
縁に沿って直線的に延びる配線突出部を有し、上記窪み
部は上記電池収容凹部の水下側の縁部に沿って直線的に
延びる部位を有し、当該部位が上記排水路に連なるとと
もに上記配線突出部を収容することを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載の太陽電池付き屋根材。
【請求項５】上記窪み部は、水流れ方向に延びる複数
の凹溝を含むことを特徴とする請求項１〜４のいずれか
に記載の屋根材。
【請求項６】上記排水路が、上記屋根材本体の水下側
の縁部の上面に形成された排水溝からなることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の屋根材。
【請求項７】上記排水路が、上記電池収容凹部の水下
側の縁部から屋根材の下面までを貫く排水孔からなるこ
とを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の屋根
材。
【請求項８】上記窪み部は、上記電池収容凹部の水下
側の縁部に沿って延びる集水溝を含み、この集水溝の底
面は傾斜をなしており、この集水溝の最も低い箇所に上
記排水路が連なることを特徴とする請求項１〜７のいず
れかに記載の屋根材。
【請求項９】上記集水溝の中央が最も低い箇所となり、
上記排水路が屋根材本体の水下側の縁部の中央に形成さ
れていることを特徴とする請求項８に記載の屋根材。
【請求項１０】請求項９の屋根材を用い、当該屋根材
の水下側または水上側の屋根材の列において、隣接する
左右の屋根材の境に当該屋根材の排水路を配置したこと
を特徴とする屋根葺き構造。
【請求項１１】請求項７の屋根材を用い、当該屋根材
の排水孔の下方に水下側の屋根材の水上側縁部を配置し
て重ね合わせ、この重ね合わせ部における屋根材間に、
上記排水孔からの水を流すための隙間を形成したことを
特徴とする屋根葺き構造。