JP2003064829A - 太陽電池屋根材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐久性、雨仕舞、施工性、意匠性に優れ、且
つメンテナンスが容易な住宅などの屋根に敷設するに適
した太陽電池屋根材を提供する。 【解決手段】 モジュールフレーム材が周囲に設けられ
た太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部から構
成され、該太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム
部とが接合されてなることを特徴とする太陽電池屋根
材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池屋根材の
構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、地球規模での資源節約や環境問題
を解決していくため、化石燃料の代替エネルギーとして
無尽蔵でクリーンな太陽光エネルギーの活用が注目され
ており、住宅等の建築物の屋根上に太陽電池を設置し、
この太陽電池から住宅に電力を供給することにより省エ
ネルギー化を図ることが実施されている。太陽電池の屋
根への取り付けに際しては、既設屋根瓦の上に金具等で
架台を屋根構造部材に固定し、この架台上にパネル状の
太陽電池ユニットを設置する方式、あるいは、太陽電池
自体を屋根材として取り付ける方式、あるいはスレート
瓦や金属瓦のように平坦な表面を有する屋根瓦の基材表
面に太陽電池を貼り合わせた、いわゆる太陽電池一体瓦
を野地板に直接葺く方式などの手段が採られている。

【０００３】既設屋根瓦の上に金具等で架台を屋根構造
部材に固定し、この架台上にパネル状の太陽電池ユニッ
トを設置する方式は、太陽電池の配線やコネクターを外
部に露出させることになり、直接風雨や太陽光の影響を
受けやすく、耐久性上問題があるとともに、雨仕舞が難
しいといった不具合がある。また、架台や太陽電池ユニ
ットは、屋根とは独立した構造物として位置付けられ、
耐風圧や積雪荷重等の外力に対して屋根瓦同等の強度が
要求され、自ずと重量が大きくなる。そのため、屋根面
に多大な重量が積載され、耐震上好ましくなく、架台の
設置作業も極めて煩雑で高コストであるといった課題が
ある。

【０００４】太陽電池自体を屋根材として取り付ける方
式でも、野地面に太陽電池取り付け用のレール、水切り
板金等を設置する必要があり、設置作業も極めて煩雑で
高コストであるといった課題がある。また、スレート瓦
やセメント瓦、金属瓦のように少なくとも一部ほぼ平坦
な表面を有する屋根材の基材表面に太陽電池を一体化し
た、いわゆる太陽電池屋根材を野地板に直接葺く方式も
提案されている。少なくとも一部ほぼ平坦な表面を有す
る屋根瓦の基材表面に太陽電池を一体化した、いわゆる
太陽電池屋根材を野地板に直接葺く方式では、太陽電池
屋根材は、通常、軒側から棟側に向かって、軒側の太陽
電池屋根材の上端部の一部に棟側の太陽電池屋根材が重
なりながら施工されていくために、施工後の一部太陽電
池屋根材の交換が難しく、たとえば、軒先側の太陽電池
屋根材が破損した場合、棟側に重なって施工される太陽
電池屋根材を一部、取り除く必要があった。そのため、
メンテナンスが非常に煩雑になるという課題があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前述の問題
点に鑑み、耐久性、雨仕舞、施工性、意匠性に優れ、且
つメンテナンスが容易な、住宅などの屋根に敷設するに
適した太陽電池屋根材を提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の通りであ
る。 １．モジュールフレーム材が周囲に設けられた太陽電池
モジュール部と屋根面固定フレーム部から構成され、該
太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合
されてなることを特徴とする太陽電池屋根材。 ２．屋根面固定フレーム部は軒フレーム材、棟フレーム
材、左右フレーム材から構成され、左右フレーム材のい
ずれか一方には、オーバーラップ部材が設けられ、左右
フレーム材の他方には、アンダーラップ部材が設けられ
ていることを特徴とする１．記載の太陽電池屋根材。

【０００７】３．屋根面固定フレーム部の棟フレーム材
および左右フレーム材の外側縁に立ち上がり部Ａとその
内側に立ち上がり部Ｂが形成され、立ち上がり部Ａ、立
ち上がり部Ｂのそれぞれのフレーム材からの立ち上がり
高さはほぼ同一に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上が
り部Ｂがそれぞれ連続するように形成されていることを
特徴とする１．または２．記載の太陽電池屋根材。 ４．オーバーラップ部材が外側縁に取り付けられている
左フレーム材もしくは右フレーム材において、外側縁の
下端部付近に水受け部が形成されており、該水受け部の
上方にオーバーラップ部材が取り付けられていることを
特徴とする１．〜３．のいずれかに記載の太陽電池屋根
材。

【０００８】５．アンダーラップ部材が外側縁に取り付
けられている左フレーム材もしくは右フレーム材におい
て、外側縁の上端部付近に笠部が形成されており、該笠
部の下方にアンダーラップ部材が取り付けられているこ
とを特徴とする１．〜４．のいずれかに記載の太陽電池
屋根材。本発明の太陽電池屋根材は、モジュールフレー
ム材が周囲に設けられた太陽電池モジュール部と屋根面
固定フレーム部から構成され、該太陽電池モジュール部
と屋根面固定フレーム部とが接合されてなることを特徴
とする。

【０００９】本発明の太陽電池屋根材は屋根面に取り付
けるに際し、軒先側に位置する屋根材の棟側端部の上に
棟側に位置する屋根材の軒先側端部を重ね合わせ、それ
らを葺設して施工される。太陽電池モジュール部の層構
成は、受光面側から表面保護材、太陽電池素子、裏面保
護材からなり、必要に応じて各層間には封止層が設けら
れている。裏面保護材の受光面側と反対側には電力取り
出し用の端子ボックスが設けられる。端子ボックスには
コネクタ付の電力取り出し用ケーブルが設けられる。表
面保護材としては透光性の強化ガラス、白板ガラス、青
板ガラス等の無機材料や、透光性のアクリル、ポリカー
ボネート等の有機材料を用いることができる。表面には
防眩処理が施されていても良い。

【００１０】太陽電池素子は、結晶シリコン、アモルフ
ァスシリコン系のものを用いることができる。太陽電池
素子は、表面保護材に直接形成されてもいても良い。裏
面保護材はポリフッ化ビニル（デュポン製 商標名「Ｔ
ＥＤＬＡＲ」）等の耐湿性、耐傷性に優れた樹脂が好適
に用いられる。裏面保護材には更にアルミ箔をラミネー
トしたものがより好適に用いられる。封止層としては、
エチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）やポリビニルブチ
ラール（ＰＶＢ）が好適に用いられる。またこれらの樹
脂に公知の紫外線吸収剤を添加することも可能である。

【００１１】太陽電池モジュールの周囲にはモジュール
フレーム材が設けられている。モジュールフレーム材
は、ステンレス、ガルバニウム鋼板、アルミニウム等の
プレス成型品、押出成型品が好適に用いられる。アルミ
ニウム製のモジュールフレーム材には、アルマイト処
理、塗装処理を施し、耐久性を向上することが好まし
い。モジュールフレーム材同士の結合は、Ｌ字状の部材
を差し込んで結合しても良いし、ビス、接着材等、公知
の技術を用いることが可能である。

【００１２】該モジュールフレーム材と太陽電池モジュ
ール端面との間には、太陽電池モジュールの端面からの
水の浸入を防止するために、耐水性、耐久性に優れたシ
リコーン、変成シリコーン等の充填材を用いることが好
ましい。本発明でいう屋根面固定フレーム部は、前記モ
ジュールフレーム材と同様の製造法で製作することが可
能である。太陽電池モジュール部と接合された状態で屋
根面固定フレーム部は、釘、ビス等の公知の固定手段を
用いて屋根面に固定される。

【００１３】前記モジュールフレーム材と屋根面固定フ
レーム部とは接合手段で接合され、接合手段には、鉄、
ステンレス製のタッピングビス、ブラインドリベットが
好適に用いられる。屋根面固定フレーム部の該接合手段
が位置する部分の肉厚が２ｍｍ以上設けられていること
が好ましい。モジュールフレーム材と屋根面固定フレー
ム部の固定強度を確保することができ、接合手段の数を
減らし、低コストな製品を提供できる。

【００１４】前記モジュールフレーム材の上端面には高
さ１ｍｍ以上の条状の突起が少なくとも１条形成されて
いることが好ましい。強風時に屋根面の流れ方向と直行
する方向に雨水が流れることを防止し、モジュールフレ
ーム材と屋根面固定フレーム部との接合部を流れる雨水
を減少させることが可能となる。本発明の太陽電池屋根
材は、太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部と
が接合されているため、屋根面への固定作業が容易であ
るとともに、軒先側の太陽電池屋根材が破損した場合に
も、棟側に重なって施工される太陽電池屋根材を取り除
くこと無く、太陽電池モジュール部を屋根面固定フレー
ム部と接合する接合手段をはずすのみで交換できる。さ
らに、コネクタの接続不良が生じた場合にも、棟側に重
なって施工される太陽電池屋根材を取り除くこと無く、
メンテナンスが可能となる。

【００１５】請求項２記載の太陽電池屋根材にあって
は、前記屋根面固定フレーム部は軒フレーム材、棟フレ
ーム材、左フレーム材、右フレーム材から構成され、左
フレーム材、右フレーム材のいずれか一方には、妻方向
に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材と重なり施
工されるオーバーラップ部材が設けられ、他の一方のフ
レーム材にはアンダーラップ部材が設けられていること
を特徴とする。本発明でいう、屋根面固定フレーム部
は、屋根面に施工したときに軒側に位置する軒フレーム
材、棟側に位置する棟フレーム材、軒フレーム材と棟フ
レーム材間に左フレーム材および右フレーム材が配置さ
れる。

【００１６】左フレーム材、右フレーム材のいずれか一
方には、妻方向に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋
根材の上側に重なり施工されるオーバーラップ部材が設
けられ、他の一方のフレーム材には、妻方向の反対側に
隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材の下側に重な
り施工されるアンダーラップ部材が設けられている。オ
ーバーラップ部材およびアンダーラップ部材には、それ
ぞれ一方端には各フレーム材への取付部、他の一方には
水返し部が設けられていることが好ましい。

【００１７】左フレーム材又は右フレーム材とオーバー
ラップ部材又はアンダーラップ部材の取付手段について
は、両面テープ、タッピングビス、ブラインドリベット
等の公知の技術を用いることができる。また、必要に応
じて左フレーム材又は右フレーム材とオーバーラップ部
材又はアンダーラップ部材の間には、より防水性を高め
るためにアクリル、ブチル、シリコーン、変成シリコー
ン等の公知の充填材を挟むことが好ましい。

【００１８】前記屋根面固定フレーム部の左フレーム材
又は右フレーム材のいずれか一方には、妻方向に隣接す
る太陽電池屋根材および周辺屋根材と重なって施工され
るオーバーラップ部材が設けられ、他の一方のフレーム
材にはアンダーラップ部材が設けられているため、該太
陽電池屋根材を屋根面に設置する施工作業時に、屋根面
に水切り板金や雨押さえ板金等の副資材を用いることな
く、妻方向に隣接する太陽電池屋根材および周辺屋根材
との隣接部の防水性を確保することが可能となる。

【００１９】オーバーラップ部材、アンダーラップ部材
の形状は、隣接する周辺屋根材の形状、葺き足に応じて
自由に変更することができ、オーバーラップ部材、アン
ダーラップ部材の形状を変更するのみで幅広い周辺屋根
材に対応することが可能となる。請求項３記載の太陽電
池屋根材にあっては、前記屋根面固定フレーム部の棟フ
レーム材、左フレーム材、右フレーム材の外側縁に立ち
上がり部Ａとその内側に立ち上がり部Ｂが形成され、立
ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれの高さはほぼ
同一に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそ
れぞれは連続するように各フレーム材が接合されている
ことを特徴とする。

【００２０】前記屋根面固定フレーム部の棟フレーム材
および左フレーム材、右フレーム材の外側縁に立ち上が
り部Ａとその内側に立ち上がり部Ｂが形成され、立ち上
がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞれの高さはほぼ同一
に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり部Ｂのそれぞ
れは連続するように各フレーム材が接合されているた
め、立ち上がり部Ａで固定フレーム部の水下側を除く外
周が囲まれることになり、立ち上がり部Ａと立ち上がり
部Ｂとの間で浸入した雨水を排出するため、野地面への
雨水の浸入を良好に防止することが可能である。

【００２１】軒フレーム材の外側縁には立ち上がり部Ａ
とその内側に立ち上がり部Ｂが形成されていてもよい
が、立ち上がり部Ａは形成せず、立ち上がり部Ｂのみ形
成することが好ましい。軒フレーム材は水下側になるた
め、立ち上がり部Ａによる雨水の流下阻害を良好に防止
することができる。立ち上がり部Ａに、前記オーバーラ
ップ材およびアンダーラップ材を屋根面固定フレーム部
に取り付ける取付手段を設けることも可能であるため、
これらの部材の取付を容易に行うことが可能となる。

【００２２】前記太陽電池モジュール部と屋根面固定フ
レーム部とが接合手段で接合され、屋根面固定フレーム
部の立ち上がり部Ｂよりも内側に接合手段が設けられて
いることが好ましい。接合手段が立ち上がり部Ｂよりも
内側で固定されているため、接合手段からの雨水の浸入
を良好に防止することが可能である。前記立ち上がり部
Ｂは凸形状になっており、凸形状の上面部に前記接合手
段が設けられていてもよい。接合手段が立ち上がり部Ｂ
よりも内側で固定されているため、接合手段からの雨水
の浸入を良好に防止することが可能である。

【００２３】前記モジュールフレーム材の断面は逆凹形
状部を有し、屋根面固定フレーム部を構成する各フレー
ム材は立ち上がり部Ｂを有し、左右フレーム材および棟
側フレーム材の断面外側縁には立ち上がり部Ａが形成さ
れていることが好ましい。太陽電池モジュール部と固定
フレーム部の隙間を小さくできるとともに、立ち上がり
部Ｂが雨水の浸入を良好に防止することができ、太陽電
池モジュール部と屋根面固定フレーム部との接合部から
の雨漏りを防ぐことができる。

【００２４】前記モジュールフレーム材の逆凹形状断面
において、肉厚部にモジュールフレーム材同士を結合手
段が設けられていることが好ましい。結合手段として
は、タッピングビス、接着材等の公知の技術を用いるこ
とが可能である。タッピングビスを用いた場合には、逆
凹形状断面の肉厚部にビス径に応じたタッピングホール
を形成しても良いし、接着材を用いた場合には、逆凹形
状断面の肉厚部を接着面とし、接合面積を大きくするこ
とができ、接合強度を確保することが可能となる。

【００２５】また、前記タッピングホールの中心位置で
前記太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部とが
接合手段で接合されていることが好ましい。下穴加工が
容易になり、寸法精度の高い製品を低コストで提供する
ことが可能となる。請求項４記載の太陽電池屋根材にあ
っては、前記オーバーラップ部材が外側縁に取り付けら
れている左もしくは右フレーム材において、外側縁に水
受け部が形成されており、該水受け部の断面上方でオー
バーラップ部材がフレーム材に取り付けられていること
を特徴とする。

【００２６】前記オーバーラップ部材が外側縁に取り付
けられている左フレーム材もしくは右フレーム材におい
て、外側縁の下端部付近に水受け部が形成されており、
該水受け部の断面上方でオーバーラップ部材が左フレー
ム材もしくは右フレーム材に取り付けられているため、
万が一、オーバーラップ部と屋根面固定フレーム部との
接合部に雨水が浸入しても、水受け部で浸入した雨水を
良好に、該太陽電池屋根材の軒側に施工される屋根材上
に排出することができる。

【００２７】請求項５記載の太陽電池屋根材にあって
は、前記アンダーラップ部材が断面外側縁に取り付けら
れている左フレーム材もしくは右フレーム材において、
断面外側縁に笠部が形成されており、該笠部の断面下方
でアンダーラップ部材が左フレーム材もしくは右フレー
ム材に取り付けられていることを特徴とする。前記アン
ダーラップ部材が断面外側縁に取り付けられている左フ
レーム材もしくは右フレーム材において、断面外側縁に
笠部が形成されており、該笠部の断面下方でアンダーラ
ップ部材が左フレーム材もしくは右フレーム材に取り付
けられているため、アンダーラップ部と屋根面固定フレ
ーム部との接合部に雨水が浸入することを良好に防止す
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】図面に基づき、本発明の実施例に
ついて以下説明する。図１は太陽電池モジュール部の一
例を示す断面図である。図２は本発明の太陽電池屋根材
の一例を示す斜視図である。図３は太陽電池屋根材を屋
根面に施工した例を示す斜視説明図である。図４は本発
明の太陽電池屋根材の一例を示す断面図である。

【００２９】太陽電池モジュール部１は、受光面側から
強化ガラス２、太陽電池素子３、裏面保護材４からな
り、各層間には封止層５が設けられている。裏面保護材
４の受光面側と反対側には電力取り出し用の端子ボック
ス６が設けられる。端子ボックス６にはコネクタ８が接
続されたの電力取り出し用ケーブル７が設けられてい
る。太陽電池モジュール部１０の周囲にはモジュールフ
レーム材９が設けられている。モジュールフレーム材９
の上端面には条状突起２５が形成されている。

【００３０】モジュールフレーム材９には逆凹形状部１
０が形成され、さらにモジュールフレーム材同士を結合
するためのタッピングホール２９が形成されている。太
陽電池屋根材１９は太陽電池モジュール部１と屋根面固
定フレーム部１１から構成されており、ブラインドリベ
ット１８で接合されている。屋根面固定フレーム部１１
は軒フレーム材１２、棟フレーム材１３、左フレーム材
１４、右フレーム材１５から構成され、左フレーム材１
４にはアンダーラップ部材１６、右フレーム材１５には
オーバーラップ部材１７が設けられている。

【００３１】太陽電池屋根材１９は、軒先側に位置する
屋根材２０の棟側端部の上に棟側に位置する屋根材の軒
先側端部を重ね合わせて施工される。太陽電池モジュー
ル部１と屋根面固定フレーム部１１とが接合された状態
で屋根面固定フレーム部１１を屋根面に固定して施工さ
れる。棟側に重なって施工される太陽電池屋根材１９を
取り除くこと無く、ブラインドリベット１８をはずすこ
とでで、太陽電池モジュール部１のみを取り外すことが
できる。

【００３２】左フレーム材１４、右フレーム材１５の外
側縁に立ち上がり部Ａ２１とその内側に立ち上がり部Ｂ
２２が形成されている。オーバーラップ部材１７が断面
外側縁に取り付けられている右フレーム材１５には、断
面外側縁の下端部付近に水受け部２３が形成されてお
り、水受け部２３の上方でオーバーラップ部材１７が取
付手段２６で取り付けられている。右フレーム材１５と
オーバーラップ部材１７の間には、防水性を高めるため
に充填材２７が挟まれている。

【００３３】アンダーラップ部材１６が断面外側縁に取
り付けられている左フレーム材１４において、断面外側
縁に笠部２４が形成されており、笠部２４の断面下方で
アンダーラップ部材１６が取付手段２６で取り付けられ
ている。左フレーム材１４とアンダーラップ部材１６の
間には、防水性を高めるために充填材２７が挟まれてい
る。

【００３４】

【発明の効果】本発明の太陽電池屋根材は、太陽電池モ
ジュール部と屋根面固定フレーム部とが接合されている
ため、屋根面への固定作業が容易であるとともに、軒先
側の太陽電池屋根材が破損した場合にも、棟側に重なっ
て施工される太陽電池屋根材を取り除くこと無く、太陽
電池モジュール部を屋根面固定フレーム部と接合する接
合手段をはずすのみで交換できる。さらに、コネクタの
接続不良が生じた場合にも、棟側に重なって施工される
太陽電池屋根材を取り除くこと無く、メンテナンスが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】太陽電池モジュール部の一例を示す断面図。

【図２】本発明の太陽電池屋根材の一例を示す斜視図。

【図３】太陽電池屋根材を屋根面に施工した例を示す斜
視説明図。

【図４】本発明の太陽電池屋根材の一例を示す断面図。

【符号の説明】

1 太陽電池モジュール部 2 強化ガラス 3 太陽電池素子 4 裏面保護材 5 封止層 6 端子ボックス 7 電力取り出し用ケーブル 8 コネクタ 9 モジュールフレーム材 10 逆凹形状部 11 屋根面固定フレーム部 12 軒フレーム材 13 棟フレーム材 14 左フレーム材 15 右フレーム材 16 アンダーラップ部材 17 オーバーラップ部材 18 ブラインドリベット 19 太陽電池屋根材 20 屋根材 21 立ち上がり部Ａ 22 立ち上がり部Ｂ 23 水受け部 24 笠部 25 条状突起 26 取付手段 27 充填材 28 結合手段 29 タッピングホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜島 雅人 茨城県猿島郡境町大字染谷106 旭化成株 式会社内 Ｆターム(参考） 2E108 AS03 BB01 DF05 KK04 LL01 MM04 NN07

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モジュールフレーム材が周囲に設けられ
   た太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム部から構
   成され、該太陽電池モジュール部と屋根面固定フレーム
   部とが接合されてなることを特徴とする太陽電池屋根
   材。
2. 【請求項２】 屋根面固定フレーム部は軒フレーム材、
   棟フレーム材、左右フレーム材から構成され、左右フレ
   ーム材のいずれか一方には、オーバーラップ部材が設け
   られ、左右フレーム材の他方には、アンダーラップ部材
   が設けられていることを特徴とする請求項１記載の太陽
   電池屋根材。
3. 【請求項３】 屋根面固定フレーム部の棟フレーム材お
   よび左右フレーム材の外側縁に立ち上がり部Ａとその内
   側に立ち上がり部Ｂが形成され、立ち上がり部Ａ、立ち
   上がり部Ｂのそれぞれのフレーム材からの立ち上がり高
   さはほぼ同一に形成され、立ち上がり部Ａ、立ち上がり
   部Ｂがそれぞれ連続するように形成されていることを特
   徴とする請求項１または２記載の太陽電池屋根材。
4. 【請求項４】 オーバーラップ部材が外側縁に取り付け
   られている左フレーム材もしくは右フレーム材におい
   て、外側縁の下端部付近に水受け部が形成されており、
   該水受け部の上方にオーバーラップ部材が取り付けられ
   ていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載
   の太陽電池屋根材。
5. 【請求項５】 アンダーラップ部材が外側縁に取り付け
   られている左フレーム材もしくは右フレーム材におい
   て、外側縁の上端部付近に笠部が形成されており、該笠
   部の下方にアンダーラップ部材が取り付けられているこ
   とを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電
   池屋根材。