JP2003124493A - 太陽電池パネルとその設置方法 - Google Patents
太陽電池パネルとその設置方法Info
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Abstract
ともに、野地板ヘの雨水侵入を防止できる太陽電池パネ
ルとその設置方法を提供する。 【解決手段】 太陽電池パネルの構成を、太陽電池モジ
ュール1の周縁部4辺に、コ字状断面の開口部を有する
2個の横フレームと上フレーム3および下フレーム2と
を取付け、上フレーム3はその天井板3B上面から所定
長さ(a)下方であってフレームの当接面から所定長さ
(c)突出した突起板7を備え、下フレーム2は突起板
7を挿入可能な窓2Eを有する閉じた溝2Dを備えてな
るものとし、前記突起板7を前記溝2Dに嵌め合わせ
て、下フレーム2の天井板2Bと上フレーム3の突起板
7とにより雨水溜り8を形成した状態で、前記上下フレ
ームを当接して設置する。
Description
た架台や屋根などに設置される太陽電池パネルとその設
置方法、特に、雨水侵入防止構成に関する。
トの安さ、大面積化が容易であることなどから、今後の
太陽電池の主流となると考えられ、電力供給用以外に、
建物の屋根や窓などにとりつけて利用される業務用,一
般住宅用にも需要が広がってきている。一般住宅用とし
て、太陽電池付き屋根瓦なども開発されている。
フレキシブルタイプの太陽電池の研究開発も進められて
おり、このフレキシブル性を生かし、ロールツーロール
方式やステップロール方式の製造方法により大量生産が
可能となっている。
続した薄膜太陽電池モジュールとしては、電気絶縁性を
有するフィルム基板上に形成された太陽電池を、電気絶
縁性の保護材により封止するために、太陽電池の受光面
側および非受光面側の双方に保護層を設けたものが知ら
れている。
ールおよび太陽電池パネルの模式的構造の一例を示し、
図8は、太陽電池モジュールの側断面図、図9は、太陽
電池モジュールを断面コ字形の金属製枠体を有するフレ
ームに装着した状態の太陽電池パネルの側断面図を示
す。
太陽電池素子が直列または並列接続されており、その受
光面側にガラス板(例えば、厚さ3mm)などの表面保
護部材22、非受光面側に、例えば一弗化エチレン(商
品名:テドラー、デュポン社製)を両面に接着したアル
ミニウム箔からなる裏面保護部材30が設けられ、接着
封止性に優れかつ安価なEVA(エチレン−酢酸ビニル
共重合樹脂)などの接着性樹脂封止材40により熱融着
封止されている。EVAとしては、例えば厚さ0.4〜
0.8mmのシート状EVAが使用される。このEVA
は、前記各部材が積層された後、真空ラミネータを用い
て、約120℃〜160℃の温度で加熱加圧し、接着固
定を行った後、130℃〜160℃の乾燥機中で、加熱
硬化される。ガラス板の周囲にはみ出したEVAは切断
除去される。
マイナス(−)極に、内部リード線50、60が電気的に
接続され、この内部リード線50、60は、裏面保護部
材30に接着固定された接続端子ボックス70に、裏面
保護部材30を貫通して導かれ、接続端子ボックス70
の内部で外部リード線としてのケーブル80の芯線9
0、100と電気接続され、これら全体として太陽電池
モジュール110を形成している。
ラス板などの無機系材料の外に、透明アクリル板などの
有機系材料を用いることもある。また、裏面保護部材3
0としては、上記以外に、フッ素系フィルムなどの有機
系フィルム単体、有機系フィルムと金属箔を貼り合せた
複合材料、もしくは金属板やガラス板などの金属・無機
系材料を用いることもある。
装着した太陽電池パネルの一例を示し、図9において、
太陽電池モジュール110の周縁部13が、金属製フレ
ーム120の断面コ字形の枠体14aを有する保持部1
4の内部に挿入され、隙間を埋めるように注入された接
着性シール材15で固定保持されている。ここで、接着
性シール材15は、加熱流動性のあるブチルゴムや液状
で硬化後に固体となるシリコーンゴムなどの接着性のあ
る弾性シール材が用いられ、ガラス板などの表面保護部
材22やフレーム120の熱膨張を吸収するとともに、
水分侵入を抑制している。
の方法が知られている。図6は太陽電池アレイの部分平
面図、図7は図6のD−D線に沿った断面図である。太
陽電池アレイ10は図示しない屋根面に太陽電池モジュ
ール110をフレームに装着した太陽電池パネルを複数
個、平面状に設置して構成しており、さらには屋根の野
地板31の表面にルーフィング材32が敷かれ、固定部
材33が木ネジ34などで野地板31に固定されてい
る。この例において、太陽電池モジュール110は、略
四角形平板のガラス35の四辺がフレーム36で保持固
定され、フレーム36は固定部材33にネジ37で固定
されている。一方、端子箱38に接続されたケーブル3
9は、太陽電池モジュール110を固定部材33に取付
ける際、フレーム36の貫通穴41を通して隣接する太
陽電池モジュール110のケーブル39とジョイント4
2で電気的に直並列的に接続され、図示しないインバー
タに接続される。また隣接する太陽電池モジュール11
0のフレーム36にはカバー部材43が取付けられ、雨
水が屋根裏に侵入するのを防止している。なお、固定部
材33の突起部33aは万一、雨水が侵入しても野地板
31に流入しない役目をなすもので図示はしないが、屋
根傾斜面に沿って軒先側に流れて外に排出される。
太陽電池パネルの設置方法においては、下記のような問
題がある。
従来の太陽電池パネルの設置方法においては、太陽電池
パネル間に前記カバー部材43を取付けることにより、
防雨対策を施しているため、太陽電池パネルの設置作業
に手間がかかる問題がある。
るためになされたもので、本発明の課題は、太陽電池パ
ネルの設置作業が容易に行えるとともに、野地板ヘの雨
水侵入を防止できる太陽電池パネルとその設置方法を提
供することにある。
め、この発明においては、電気絶縁性を有するフィルム
基板上に、複数個の太陽電池素子を直列または並列接続
した太陽電池を形成し、この太陽電池の受光面側および
非受光面側の双方に電気絶縁性の保護層を設けてなる太
陽電池モジュールの周縁部4辺に、コ字状断面の開口部
を有するフレームを取付けてなる太陽電池パネルを複数
個、屋根の流れ方向に隣接する太陽電池パネルの上下の
フレームを当接して順次並設する太陽電池パネルの設置
方法において、屋根の流れ方向の下流に設置される太陽
電池パネルの前記上フレームは、その天井板上面から所
定長さ(a)下方であってフレームの前記当接面から所
定長さ(c)突出した突起板を備え、かつ、上流に設置
される太陽電池パネルの前記下フレームは、前記突起板
を挿入可能な窓を有する閉じた溝を備え、前記突起板を
前記溝に嵌め合わせて、前記下フレームの天井板と前記
上フレームの突起板とにより雨水溜りを形成した状態
で、前記上下フレームを当接して設置する(請求項1の
発明)。
パネルの隙間から雨水が侵入しても、前記下フレームの
天井板と前記上フレームの突起板とにより形成された雨
水溜りで受け、雨水が突起板の下方に溢れ出るのを防止
することができる。従ってこの場合、雨水が野地板等の
屋根材に侵入することはなく、屋根材を腐食したり、雨
漏りや屋根材の下に設置されている電気機器を故障させ
ることがない。また、従来のように雨水侵入防止策とし
て、隣接する太陽電池パネル間にカバー部材等の補助部
材を設置する必要がないため、太陽電池パネルの設置作
業が容易となる。
電池パネルの構成としては、下記請求項2の発明が好ま
しい。即ち、請求項1に記載の設置方法を実施するため
の太陽電池パネルであって、太陽電池モジュールの周縁
部4辺に、コ字状断面の開口部を有する2個の横フレー
ムと上フレームおよび下フレームとを取付け、前記上フ
レームはその天井板上面から所定長さ(a)下方であっ
てフレームの前記当接面から所定長さ(c)突出した突
起板を備え、前記下フレームは前記突起板を挿入可能な
窓を有する閉じた溝を備えてなるものとする。
下記請求項3ないし6の発明が好ましい。即ち、請求項
2に記載の太陽電池パネルにおいて、前記上フレームに
設けた突起板の前記所定長さ(c)は、前記所定長さ
(a)の少なくとも8倍とする(請求項3の発明)。こ
れにより、後述するように、前記下フレームの天井板と
前記上フレームの突起板とにより形成された雨水溜りか
ら雨水が溢れることを、確実に防止できる。
パネルにおいて、前記上フレームの突起板は、その突出
した先端部から天井板方向に所定長さ延出した水返し部
を備えるものとする(請求項4の発明)。通常は、前記
請求項3の発明により、下フレームの天井板と上フレー
ムの突起板とにより形成された雨水溜りから雨水が溢れ
ることはないが、例えば風圧などの影響により、水面が
上昇しまたは波立ちを起こすことがある。この場合で
も、前記請求項4の発明の水返し部によって、雨水が雨
水溜りから溢れ出ようとするのを抑制することができ
る。
において、前記上フレームの突起板は、前記水返し部に
加えて、さらに前記天井板と反対方向に延出した水切り
部を備えるものとする(請求項5の発明)。これによ
り、万一、水返し部から雨水が溢れ出たとしても、下フ
レームの溝が、溢れた雨水の受け皿となり、雨水が野地
板等の屋根材に侵入することはない。
定構造としては、横フレームを有効に使用することが好
ましく、この観点から、詳細は後述するが、下記請求項
6の発明が好ましい。即ち、請求項2ないし5のいずれ
かに記載の太陽電池パネルにおいて、前記横フレーム
は、前記コ字状断面の開口部を有するフレームの屋根取
付け側に、前記コ字状断面と同一方向にその一辺が張り
出したL字状断面の取付け部を備えてなるものとする。
7の発明が好ましい。即ち、請求項1に記載の太陽電池
パネルの設置方法において、前記屋根への太陽電池パネ
ルの固定は、前記請求項6に記載のL字状断面の取付け
部を、上に凹のコ字状断面を有する取付けレールを介し
て、屋根の野地板にねじ止めして固定することとする。
これにより、屋根流れ方向と直角に隣接する太陽電池パ
ネルの横フレームの間から侵入した雨水は、取付けレー
ルの凹部を伝って、下方に排出できる。
実施例について以下に述べる。
水侵入防止構造を説明する模式的要部拡大断面図、図2
は雨水侵入抑止状態を説明する模式的原理図、図3は太
陽電池パネルを住宅の屋根等に上下左右に複数枚並べた
構成を説明する摸式的鳥瞰図、図4は屋根の野地板への
太陽電池パネルの固定方法を説明する摸式的部分断面
図、図5は太陽電池パネルを屋根の流れ方向に並設した
状態を説明する摸式的部分断面図である。
縁部から水が浸入することを防止する目的と、太陽電池
パネルを屋根等に設置するために、太陽電池モジュール
1の周縁の上下左右に上フレーム3および下フレーム
2、ならびに図示しない横フレーム(図3に示す4,
5)が保持充填材6を介して取付けられる。
て上下複数個並べるにあたって、前記太陽電池パネルの
上フレーム3および下フレーム2は、下記のような構成
を有する。
と、コ字状断面の開口部3Cと、突起板7とからなる。
この突起板7は、天井板3B上面から所定長さ(a)下
方であって、下フレーム2との当接面から所定長さ
(c)だけ突出し、好ましくは、その突出した先端部か
ら天井板方向に所定長さ(a−b)延出した水返し7A
を備え、さらに、反対方向に延出した水切り7Bを備え
る。
板2Bと、コ字状断面の開口部2Cと、溝2Dとからな
る。この溝2Dは、前記突起板7を挿入可能な窓2Eを
有する。
より一体成形された長尺部材である。屋根流れ方向上方
に設置された太陽電池パネルの下フレーム2と下方に設
置された太陽電池パネルの上フレーム3とは、前記突起
板7と窓2Eを有する溝2Dとが嵌合され、隣接するフ
レーム2,3同士が互いに段差がないように当接し、か
つ、下フレームの天井板2Bと上フレームの突起板7と
により雨水溜り8を形成する状態で設置される。
に並べて設置されている要部の模式的拡大図を示すが、
実際には、図3ないし5に示すように、複数個の太陽電
池パネルがある設置(傾斜)角をもって上下方向および
左右方向に並べられる。
水切り7Bを、突起板7の先端部にT型となるように設
けているが、後述する図2の説明から明らかなように、
これらは必要に応じ設ければよい。これらを設ける理由
は、前述のように、水返し7Aは、雨水溜り8から突起
板7の裏側に雨水が溢れないようにするためである。ま
た、水切り7Bは、万一水返し7Aを乗り越えた雨水が
突起板7を伝って上フレーム3側に移動し、下フレーム
2と上フレーム3の隙間から野地板等の屋根材に雨水が
侵入するのを防止するためである。即ち、水切り7Bが
あれば、水返し7Aを乗り越えても突起板7を伝って上
フレーム3側に移動できず、水返し7Aから下フレーム
2に形成された溝2Dの空間に滴り落ちる。
侵入抑止状態を説明する図で、下フレーム2と上フレー
ム3との嵌合部分の拡大図を示す。太陽電池パネルの屋
根への設置角度は屋根勾配(傾斜角β)で決まり、一般
に太陽電池パネルが設置される住宅の屋根勾配は14°
〜45゜の範囲にある。
隣接するフレーム2,3を当接して密着するように設置
した場合でも、隣接するフレーム2,3に僅かに生じた
隙間から雨水が侵入し、突起板7の上部に雨水が溜ま
る。この場合、下方に設置した太陽電池パネルの上フレ
ーム3の突起板7が短い場合には、溜まった雨水が突起
板7より下方向に溢れ、さらに下フレーム2の本体2A
を伝って、下方に隣接する太陽電池パネルの隙間から野
地板などの屋根材にまで水が侵入することとなる。ま
た、突起板7が設けられていない場合には、直接、隣接
する太陽電池パネルの隙間から野地板などの屋根材にま
で水が侵入することになる。最悪の場合には、屋根材が
腐食し、雨漏りや屋根材の下の設置されている電気機器
を故障させる原因となる可能性がある。
が下記で計算される所定の長さ以上であれば、突起板7
の上部に溜まった雨水は、突起板7の下側に溢れる前に
隣接するフレーム2,3の隙間を通って屋根流れ方向の
下方に設置された太陽電池パネルの上面に溢れるため、
突起板7の下側に溢れることはない。
配βで太陽電池パネルを設置した場合、突起板7の上面
に溜まった雨水は、突起板7に沿って上フレーム3の外
側方向(距離X)にまで達する。この距離Xは、下式に
よって計算できる。即ち、X=a×tan(90°−
β)である。
X=4.011aであり、屋根勾配βが30°の場合、
距離X=1.732aであり、屋根勾配βが45°の場
合、距離X=1.000aである。なお、上記距離Xの
計算値は、溜まった水が静置している場合であり、風圧
等により水面が波立ったり、上昇したりするので水が達
する距離は延びることになる。しかし、これまでの実験
によれば、上記により計算される距離の約2倍以上にな
ることはない。従って、前述のように、突起板7の長さ
cを、突起板7の天井板上面からの距離aの8倍以上と
することにより、最少勾配14°の場合においても、雨
水が屋根材に達することはない。万一、8倍を超える場
合があったとしても、水返し7Aを設けてあれば、一層
安全であり、さらに、水切り7Bを設けることにより、
より一層安全となる。
陽電池パネルを上下左右に並べて、屋根の野地板に取付
ける構成や屋根への取付け固定方法等につき、以下に述
べる。
取付けた状態の部分断面図を示し、その構成は、前記図
1の説明から明らかであるので説明を省略し、図3およ
び4に基づき、主に、横フレームによる取付け固定方法
および屋根の流れ方向と垂直方向の防雨構造について説
明する。
状断面の開口部5aを有するフレームの屋根取付け側
に、前記コ字状断面と同一方向にその一辺が張り出した
L字状断面の取付け部5bを備える。この取付け部5b
を固定ビス5cにより、野地板31に締め付け固定する
が、その際、取付け部5bと野地板31との間に、取付
レール32bを介挿する。図3に示すように、この取付
レールは、太陽電池パネル9の左右の端の部分は、中央
部分とは異形とし、取付レール32aを用いる。
隣接する太陽電池パネルの横フレームの間から侵入した
雨水は、取付レール32bの凹部32cを伝って、下方
の軒先に排出される。
よび下フレーム2における前記固定ビス5cの直上部、
即ちパネル外周部の4隅には、固定ビス締め付け操作用
の図示しない孔が開けられており、固定ビス締め付け後
はシール材を充填してシールされる。
電池パネルの構成を、太陽電池モジュールの周縁部4辺
に、コ字状断面の開口部を有する2個の横フレームと上
フレームおよび下フレームとを取付け、前記上フレーム
はその天井板上面から所定長さ(a)下方であってフレ
ームの当接面から所定長さ(c)突出した突起板を備
え、前記下フレームは前記突起板を挿入可能な窓を有す
る閉じた溝を備えてなるものとし、前記突起板を前記溝
に嵌め合わせて、前記下フレームの天井板と前記上フレ
ームの突起板とにより雨水溜りを形成した状態で、前記
上下フレームを当接して設置することとしたので、太陽
電池パネルの設置作業が容易に行えるとともに、野地板
ヘの雨水侵入を防止できる太陽電池パネルとその設置方
法を提供することができる。
模式的要部拡大断面図
説明する模式的原理図
構成を説明する摸式的鳥瞰図
摸式的部分断面図
した摸式的部分断面図
構成の側断面図
電池モジュールの模式的構成の側断面図
B:天井板、2C,3C,5a:コ字状断面の開口部、
2D:溝、2E:窓、3:上フレーム、4,5:横フレ
ーム、6:保持充填材、7:突起板、7A:水返し、7
B:水切り、8:雨水溜り、9:太陽電池パネル、3
1:野地板、32a,32b:取付レール。
Claims (7)
- 【請求項1】 電気絶縁性を有するフィルム基板上に、
複数個の太陽電池素子を直列または並列接続した太陽電
池を形成し、この太陽電池の受光面側および非受光面側
の双方に電気絶縁性の保護層を設けてなる太陽電池モジ
ュールの周縁部4辺に、コ字状断面の開口部を有するフ
レームを取付けてなる太陽電池パネルを複数個、屋根の
流れ方向に隣接する太陽電池パネルの上下のフレームを
当接して順次並設する太陽電池パネルの設置方法におい
て、 屋根の流れ方向の下流に設置される太陽電池パネルの前
記上フレームは、その天井板上面から所定長さ(a)下
方であってフレームの前記当接面から所定長さ(c)突
出した突起板を備え、かつ、上流に設置される太陽電池
パネルの前記下フレームは、前記突起板を挿入可能な窓
を有する閉じた溝を備え、 前記突起板を前記溝に嵌め合わせて、前記下フレームの
天井板と前記上フレームの突起板とにより雨水溜りを形
成した状態で、前記上下フレームを当接して設置するこ
とを特徴とする太陽電池パネルの設置方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の設置方法を実施するた
めの太陽電池パネルであって、太陽電池モジュールの周
縁部4辺に、コ字状断面の開口部を有する2個の横フレ
ームと上フレームおよび下フレームとを取付け、前記上
フレームはその天井板上面から所定長さ(a)下方であ
ってフレームの前記当接面から所定長さ(c)突出した
突起板を備え、前記下フレームは前記突起板を挿入可能
な窓を有する閉じた溝を備えてなることを特徴とする太
陽電池パネル。 - 【請求項3】 請求項2に記載の太陽電池パネルにおい
て、前記上フレームに設けた突起板の前記所定長さ
(c)は、前記所定長さ(a)の少なくとも8倍とする
ことを特徴とする太陽電池パネル。 - 【請求項4】 請求項2または3に記載の太陽電池パネ
ルにおいて、前記上フレームの突起板は、その突出した
先端部から天井板方向に所定長さ延出した水返し部を備
えることを特徴とする太陽電池パネル。 - 【請求項5】 請求項4に記載の太陽電池パネルにおい
て、前記上フレームの突起板は、前記水返し部に加え
て、さらに前記天井板と反対方向に延出した水切り部を
備えることを特徴とする太陽電池パネル。 - 【請求項6】 請求項2ないし5のいずれかに記載の太
陽電池パネルにおいて、前記横フレームは、前記コ字状
断面の開口部を有するフレームの屋根取付け側に、前記
コ字状断面と同一方向にその一辺が張り出したL字状断
面の取付け部を備えてなることを特徴とする太陽電池パ
ネル。 - 【請求項7】 請求項1に記載の太陽電池パネルの設置
方法において、前記屋根への太陽電池パネルの固定は、
前記請求項6に記載のL字状断面の取付け部を、上に凹
のコ字状断面を有する取付けレールを介して、屋根の野
地板にねじ止めして固定することを特徴とする太陽電池
パネルの設置方法。
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