JP2004027734A - 太陽電池モジュール及びそれを用いた太陽電池アレイ - Google Patents

Abstract

【課題】屋根上での太陽電池モジュールの配設・配線作業や保守・点検作業を簡便に行うことが可能な優れた瓦屋根用の太陽電池モジュール及びそれを用いた太陽電池アレイを提供すること。
【解決手段】発電機能を有する板状本体の一端側に軒側枠を、他端に棟側枠をそれぞれ設けてなり、前記軒側枠に他の太陽電池モジュールの棟側枠に当接させるための枠部カバーが着脱可能に取り付けられていることを特徴とする太陽電池モジュールとする。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽エネルギーを利用して発電を行う太陽電池モジュール、及びこの太陽電池モジュールの複数を建物の屋根上に設置し、これら太陽電池モジュールどうしを瓦重ねして成る太陽電池アレイに関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】
従来、例えば図１１に示すように、家庭の電気負荷を低減させるために、家屋の屋根上に太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する瓦一体型の太陽電池モジュール３０を瓦重ねして配設して成る太陽光発電屋根Ｊが知られている。
【０００３】
このような瓦型の太陽光発電屋根Ｊの場合、太陽電池モジュール３０は、図１２に示すように、瓦材１０と略同一形状をなす瓦状本体３１の上部に、太陽電池セルを貼り合せた太陽電池３２を埋め込めませるようにしたものと、ガラスや樹脂などの透光体と前記のような太陽電池３２とを樹脂等の接着剤により一体化させたものが用いられている。前記太陽電池モジュール３０は太陽電池を有しない瓦材１０と形状的には何ら変わりがないので、これの屋根上への配設は通常の瓦材１０の施工と同様に、野地板３３上に配された桟木９に瓦材１０を屋根の軒先から順次瓦重ねしていくことができる。ここで、太陽電池モジュール３０から出力される出力配線３４は、この瓦の重なりにより生じる瓦材１０と野地板３３の隙間を通すものが一般的である。
【０００４】
また、図１３（ａ）に示すように、屋根の棟に対し平行な方向で隣り合う瓦材１０どうしは、下方へ突出させた上部突出部３５と上方へ突出させた下部突出部３６とによって噛み合わされており、瓦材１０どうしが容易にずれたりしないようになっている。
【０００５】
また、図１３（ａ），（ｂ）に示すように、家屋の軒先に近いところに配される瓦材１０に、積雪の落下防止のために上方に突出させた雪止め用の突起２９を設けた、雪止め付き平板瓦２７や波板瓦２８を配する場合がある。
【０００６】
しかしながら、上述のように屋根面に瓦材を一部積み重ねながら固定して配線して行く必要があるため、全ての配線作業の完了時には、太陽電池モジュール相互等の結線とともに、太陽電池モジュールの屋根面への固定も終えた状態となる。したがって、後で結線の間違い等により、太陽電池モジュールの屋根面からの取り外し作業が必要となれば、その作業が煩雑となり問題である。
【０００７】
また、太陽電池モジュール等の保守・点検作業においても、太陽電池モジュールの取り外しが必要な作業であれば容易ではない。
【０００８】
さらに、前述したように、瓦一体型の太陽電池モジュールにおいて雪止め用の突起を設けると、太陽電池モジュールの受光面積（発電面積）が小さくなるだけでなく、突起が影を作るなどの問題が生じる。また、その問題を解消するために、通常の雪止め付き瓦を使用すれば、施工が複雑化するだけでなく、雪止め部周辺には、堰き止められた雪により重量が増加するので、その過重に耐えられる強度を持たせる必要がある上に、雪止め付き瓦と一般瓦の２種類の瓦を用意しなくてはならず、製造上及び施工上において工程が複雑化し問題である。
【０００９】
そこで、本発明では上述した諸問題を解消し、屋根上での太陽電池モジュールの配設作業や保守・点検作業等を簡便に行うことが可能で、しかも雪止めの機能を任意の太陽電池モジュールに持たせることが可能な優れた瓦屋根用の太陽電池モジュール及びそれを用いた太陽電池アレイを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の太陽電池モジュールは、発電機能を有する板状本体の一端側に軒側枠を、他端に棟側枠をそれぞれ設けてなる太陽電池モジュールであって、前記軒側枠に他の太陽電池モジュールの棟側枠に当接させるための枠部カバーが着脱可能に取り付けられていることを特徴とする。
【００１１】
また特に、前記枠部カバーに雪止め機構が備えられていることを特徴とする。
【００１２】
本発明の太陽電池アレイは上記太陽電池モジュールの複数を互いに瓦重ねするように成したことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る太陽電池モジュール及びそれを用いた太陽電池アレイの実施形態について、模式的に図示した図面に基づいて詳細に説明する。図１に太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールＭの受光面側からみた斜視図を、図２に側面図を、図３に分離構成図を示す。また、図４にこの太陽電池モジュールＭの複数を結線配設して成る太陽電池アレイが建物の屋根Ｋの一部に配設されている様子を示す。また、図５〜図９に太陽電池モジュールの透視側面図を、図１０に太陽電池モジュールの出力配線の取り出しの様子を示す。
【００１４】
図１に示すように、太陽電池モジュールＭは、ガラスや樹脂などの透光体（透光性基板）と太陽電池セルを貼り合せた太陽電池１１と、太陽電池１１の棟側に配される棟側枠である棟側長辺枠１２、軒側に配される軒側枠である軒側長辺枠１３、太陽電池の左右両側に配される側面枠１４、及び軒側に配される軒側長辺枠１３へ取り付けられ、他の太陽電池モジュールの軒側枠に当接させる枠部カバー２とから成る発電機能を有する板状本体の太陽電池部と、図２に示すように、太陽電池本体の裏面に設けた固定レール１６に、軒側固定金具１７と棟側固定金具１８を取り付けて成るケーシングとにより構成される。
【００１５】
すなわち、太陽電池モジュールＭは、図３に示すように、太陽電池部ＭＵとケーシングＭＤは、一端部が屋根に取付けられるケーシングＭＤに、発電を行わせる太陽電池部ＭＵが着脱可能に収容され、結合ねじ１９により結合される。なお、結合ねじ１９は軒側長辺枠１３の取り付けられる枠部カバー２により覆われ、外部から見えなくなるようにしている。
【００１６】
なお、太陽電池１１は受光面にガラスや樹脂等の透光性基板が設けられ、この透光性基板に多数の太陽電池素子が収容された樹脂等からなる封止材が貼着されたものが好適である。また、太陽電池素子としては、例えばシリコン系半導体やガリウムヒ素等から成る化合物半導体などの単結晶や非単結晶の材料が用いられ、互いに直列及び／または並列に電気的に接続されて成る。また、枠はアルミニウム等の軽量で強度的に優れた金属材料等から構成されるが、耐候性に優れた樹脂材でもよい。また、ケーシングは強度的に優れた金属材料等を使用するのが好適である。
【００１７】
太陽電池モジュールＭは、図４に示すように、建物の屋根上に、セラミックスや金属製の瓦材１０と混在して設置することが可能で、瓦材１０に囲まれた設置や、瓦材１０を太陽電池モジュールＭどうしの間に配した設置、または屋根の一面を全て太陽電池モジュールＭとすることができる。なお、図中の瓦材１０は外観が平坦な平板瓦を使用しているが、波型瓦としてもよく、棟側と軒側の瓦材を交互に配する施工方法でも、瓦材が棟から軒まで一直線に並ぶように配する方法でもよい。また、太陽電池モジュールＭの長さは瓦材１０の外形寸法（または、瓦重ねした際には一つの瓦の表面に現れている面の幅）の略整数倍に合わせている。
【００１８】
次に、太陽電池モジュールＭを瓦材１０と混在して屋根上に設置していく方法について説明する。図５に示すように、瓦材１０は野地板３３上に配された桟木９に窪みを引掛ける形で軒側にずり落ちないように設置される。この瓦材１０の棟側の野地板３３上に、軒先側受け金具２０をねじや釘で固定して配し、軒先側受け金具２０の金具突出部２１に、太陽電池モジュールＭの軒側固定金具１７の受け部２２を挿入することにより、図６に示すように、太陽電池モジュールＭを屋根上に固定するとともに、瓦材１０と太陽電池モジュールＭ１を瓦材どうしのように瓦重ね施工することができる。なお、太陽電池モジュールＭの棟側固定金具１８は釘２４やねじ釘などで野地板上に打ち付けて固定する。
【００１９】
太陽電池モジュールどうしの場合も同様に、太陽電池モジュールＭ１の棟側長辺枠１２の枠突出部２３に太陽電池モジュールＭ２の軒側固定金具１７の受け部２２を挿入することにより、図７（ａ）に示すように瓦重ね状に固定される。
【００２０】
固定された太陽電池モジュールＭ２は、太陽電池モジュールＭ１の棟側長辺枠１２上部に覆い被さるように配置されており、太陽電池モジュールＭ２の軒側長辺枠１３に取り付けられた枠部カバー２と、太陽電池モジュールＭ１の枠状部突出部２５により雨かえし構造を形成し、雨や風の侵入を防止している。
【００２１】
また、枠部カバー２と締結ねじ１９のねじ上部との空間をねじの全長よりも短くしておくことにより、締結ねじ１９が緩んだ際に完全に脱落してしまわないようにねじ頭を押さえておくことができる。
【００２２】
また、図７（ｂ）に示すように前記枠部カバー２を、ケーシングＭＤに取り付けられたスプリング３に先端の爪が引っかかるようにすることにより枠部カバー２の脱着を容易とすると、枠部カバー２と軒側長辺枠１３の嵌合精度を緩くすることができるだけでなく、枠部カバー２自体を固定するためのねじ等を表面に設けなくて良いので、概観の向上や、ねじ部の防水構造が不要などの利点があり好適である。
【００２３】
次に、太陽電池モジュールの１枚を取り外す方法について説明する。図８（ａ）に示すように、太陽電池モジュールＭ２は、太陽電池モジュールＭ１、太陽電池モジュールＭ３と係合しており、この状態で太陽電池モジュールＭ２だけを取り外すことができない。
【００２４】
そこで、図８（ｂ）に示すように、まず枠部カバー２を取外して結合ねじ１９を外す。これにより、太陽電池部ＭＵがフリーな状態になるが、太陽電池モジュールＭ３の枠部カバー２と、太陽電池モジュールＭ２の枠状突出部２５の雨返し構造が引っかかってしまうので、図８（ｃ）に示すように、太陽電池モジュールＭ３の枠部カバー２を取り外したのち、太陽電池部ＭＵの軒側を少し持ち上げ、軒側に引き出すことにより容易に太陽電池部を取り外すことができる。また、太陽電池モジュールどうしの嵌め込みも逆の手順で容易に行なうことができる。
【００２５】
このように、太陽電池モジュールの枠部カバー２が取外し可能であることを利用し、軒側枠に雪止め機構を備えた枠部カバーを着脱可能に取り付けることができる。すなわち、図９に示すように、枠部カバーとして受光面に対して上方に突出させた雪止め用突出部４を備えた雪止めカバー５を使用することができる。これにより、屋根上の任意の位置に雪止め構造を設けることが容易となるので、雪止め対応の特別な太陽電池モジュールの製作が不要であるとともに、雪止め用とそうでない太陽電池モジュールとに分けて管理し、設置工事する必要がなく、施工が簡素化される。
【００２６】
しかも、枠部カバーのみ雪止め用に変更すればよいので、施工完了後の仕様変更も容易である。さらに、太陽電池モジュールのいずれにも雪止めカバー５を配することが可能なので、屋根上の軒側だけでなく中間や棟側にも雪止めカバー５を配して、積雪の過重が一部の太陽電池モジュールに集中しないように配慮することもできるので、太陽電池モジュール自体に要求される強度の緩和も可能である。
【００２７】
また、図１０に示すように、枠部カバーを外すと瓦材１０と軒側長辺枠１３の間に太陽電池モジュールＭ１の裏面に通じる隙間部７が生じるので、ここから太陽電池モジュールＭ１の出力配線６を引き出すことが可能である。
【００２８】
そこで、太陽電池モジュールの設置時には枠部カバー２を外しておき、太陽電池モジュールの出力配線６を外に引き出した状態で、太陽電池モジュール配設完了後に結線を行い、前記隙間部７に押し込んだ後に枠部カバー３を取り付けるようにする。これにより、太陽電池モジュールの配設と出力配線の結線を分けて作業することができるので、太陽電池モジュールの配設中に配線工程が入るといった複雑な施工方法を簡略化させ、スムーズな配設作業とすることができる。しかも、出力配線の結線状況を確認した上で配線を収納することができるので、配線ミスを生じさせにくい。さらに、配線に問題が生じていた場合の結線状態の確認や修正も枠部カバー２を外すだけで容易に行なうことができる。
【００２９】
以上、詳述したように、太陽電池モジュールＭを瓦重ね状とした太陽電池アレイにおいて、他の太陽電池モジュールや瓦材に一部を覆い被された状態であっても、太陽電池モジュールを容易に取り外しすることが可能となり、太陽電池の交換や保守・点検作業等が簡単に行え、しかも太陽電池モジュールどうしの結線の確認が可能でかつ容易に行うことができる。また、たとえ結線等に間違いがあったり、施工のやり直しを行うことがあったとしても、きわめて短時間で修正等が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
以上、詳述したように、本発明の太陽電池モジュール及びそれを用いた太陽電池アレイによれば、枠部カバーを着脱可能にしたので、屋根上に設置した太陽電池モジュールの任意位置に雪止め機構を設けることが容易となるので、主要部材である太陽電池モジュールを１種類にすることができるとともに、雪止め用とそうでない一般の太陽電池モジュールとを分けて管理し、設置工事する必要がなく、施工が簡素化できる。しかも、枠部カバーのみ雪止め用に変更すればよいので、施工完了後の仕様変更も容易である。さらに太陽電池モジュールのいずれにも雪止めカバーを配することが可能なので、屋根上の軒側の太陽電池モジュールだけでなく屋根の中間位置や棟側の太陽電池モジュールにも雪止め機構を備えた枠部カバーを配して、積雪の過重が一部の太陽電池モジュールに集中しないように配慮することもできる。
【００３１】
また、枠部カバーを外すと太陽電池モジュールの裏面に通じる隙間部が生じるようにすれば、この箇所から太陽電池モジュールの出力配線を引き出し、また収納することが可能となり、出力配線の結線状況を確認した上で配線を収納することができ、これにより配線ミスを生じさせにくい。
【００３２】
さらに、配線に問題が生じていた場合の結線状態の確認や修正も枠部カバーを外すだけで容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールを模式的に説明する斜視図である。
【図２】本発明に係る太陽電池モジュールの構成を模式的に説明する側面図である。
【図３】本発明に係る太陽電池モジュールを太陽電池本体の構成を模式的に説明する側面図である。
【図４】本発明に係る太陽電池アレイが屋根の一部に配設されている例を模式的に説明する斜視図である。
【図５】本発明に係る太陽電池アレイの一例を説明する一部分解透視側面図である。
【図６】本発明に係る太陽電池アレイの一例を説明する一部分解透視側面図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る太陽電池モジュールの枠部カバーの着脱の例を模式的に説明する側面図である。
【図８】（ａ）、（ｂ）は本発明に係る太陽電池アレイの太陽電池モジュールの取外し方法の例を模式的に説明する側面図である。
【図９】本発明に係る太陽電池モジュールの枠部カバーが雪止め構造を有する構造を模式的に説明する側面図である。
【図１０】本発明に係る太陽電池モジュールどうし、及び太陽電池モジュールと瓦材の隙間から、太陽電池出力配線の引き出し、収納を模式的に説明する斜視図である。
【図１１】従来の太陽電池瓦が屋根の一部に配設されている例を模式的に説明する斜視図である。
【図１２】従来の太陽電池瓦が屋根の一部に配設されている例を模式的に説明する側面図である。
【図１３】（ａ）、（ｂ）は従来の太陽電池瓦において瓦重ねの様子を模式的に説明する斜視図である。
【符号の説明】
２：枠部カバー
３：スプリング
４：雪止め用突出部
５：雪止めカバー
６：出力配線
７：隙間部
９：桟木
１０：瓦材
１１：太陽電池
１２：棟側長辺枠
１３：軒側長辺枠
１４：側面枠
１６：固定レール
１７：軒側固定金具
１８：棟側固定金具
１９：結合ねじ
２０：軒先側受け金具
２１：金具突出部
２２：受け部
２３：枠突出部
２４：釘
２５：枠状部突出部
２７：平板瓦
２８：波板瓦
２９：雪止め用突起
３０：瓦一体型太陽電池モジュール
３１：瓦材
３２：太陽電池
３３：野地板
３４：出力配線
３５：上部突出部
３６：下部突出部
Ｍ：太陽電池モジュール
Ｋ：屋根
Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３：太陽電池モジュール
ＭＵ：太陽電池部
ＭＤ：ケーシング

Claims (3)

1. 発電機能を有する板状本体の一端側に軒側枠を、他端に棟側枠をそれぞれ設けてなる太陽電池モジュールであって、前記軒側枠に他の太陽電池モジュールの棟側枠に当接させるための枠部カバーが着脱可能に取り付けられていることを特徴とする太陽電池モジュール。
2. 前記枠部カバーに雪止め機構が備えられていることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 請求項１または２に記載の太陽電池モジュールの複数を互いに瓦重ねするように成した太陽電池アレイ。

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