JP2004332384A - 太陽エネルギー利用アレイ - Google Patents
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Abstract
【課題】太陽エネルギー利用アレイの傾斜屋根上への設置可能面積を減少させることなく、アレイ上を流れ落ちる雨水が樋を飛び越すことがなく、しかも雪止め部を設けることや、アレイの着脱が容易で、作業工数が少なく施工作業が簡単な太陽エネルギー利用アレイを提供する。
【解決手段】傾斜した屋根の上に取り付け、さらに太陽エネルギーの受光面を備えてなる太陽エネルギー利用アレイにおいて、上記受光面上に、雨水の流れを制御すべく、水排出部を備えた複数個の水切部を配設し、かつ各々の水切部を上記受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた場合に、その投影形状に隙間が生じないような構成とした。
【選択図】図３
【解決手段】傾斜した屋根の上に取り付け、さらに太陽エネルギーの受光面を備えてなる太陽エネルギー利用アレイにおいて、上記受光面上に、雨水の流れを制御すべく、水排出部を備えた複数個の水切部を配設し、かつ各々の水切部を上記受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた場合に、その投影形状に隙間が生じないような構成とした。
【選択図】図３
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の傾斜屋根に設置可能な太陽電池モジュールや、太陽熱集熱モジュールなどの太陽エネルギー利用モジュールを連結してなる太陽エネルギー利用アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題への関心の高まりとともに、太陽エネルギーなどの自然エネルギーを利用した新エネルギー技術に注目が集まっている。中でも、太陽光発電装置や太陽熱集熱装置などは実用化への進展が著しく、住宅への普及が加速されてきている。
【０００３】
これらの太陽エネルギー利用装置を、住宅に設置する際にはモジュールを複数組み合わせることによって、アレイとして設置することが多い。特に、住宅においては、家屋の屋根上にモジュールを配設して利用されることが多いため、屋根上へのモジュールの取り付け構造が種々考案されている。
【０００４】
図８に、従来の太陽エネルギー利用装置の一例として、太陽電池モジュールを組み合わせて住宅の傾斜屋根に固定する太陽電池アレイの構造を示す。屋根３３上に固定した縦桟３０の上に横桟３１を設置し、横桟３１に枠付きの太陽電池モジュール３２をボルトなどで取り付けている。
【０００５】
このような構造では太陽電池モジュール側に固定用の孔を設けなければならないため、太陽電池モジュールの枠を小型化しにくい。また、太陽電池モジュールを個々に取り付けるようにするため、ボルトなどの固定箇所が多く、作業工数が多いという問題があった。
【０００６】
また、太陽電池が強化ガラスによって覆われており、積雪のある地方では、ガラス上に積もった雪が簡単に滑り落ちて、道路などに雪の塊が落下することがあるため、特許文献１には、太陽電池モジュール上面に雪止め具を配置し、雪の落下を防止する技術が示されている。しかしながら、このような雪止め金具を設けたことによって、雨水の流れを阻害されたり、土埃などが溜まって苔が生えたりするという問題があった。
【０００７】
これらの問題を解決するため、特許文献２には、太陽電池モジュールの周囲にフレームを備えた太陽電池モジュールを屋根上に列にしてベース上に載置し、棟側または軒側のフレームの間に雪止め部を設けたカバーを備え、さらに、この雪止め部には、間隔をおいて複数の排出部を設けられた太陽電池モジュールが提案されている。
【０００８】
この特許文献２に示された方法によれば、枠側にボルトの貫通穴などを設ける必要がなく、締め付け箇所も少なくできるので、太陽電池モジュールの小型化が図れ、取り付け作業工数を削減することができる。また、雪止め金具があっても雨水がスムーズに流れるような水切構造となっているため、この雪止め部を有するカバー材が着脱可能に取り付けられることにより太陽電池モジュールの取外しを容易とし、交換やメンテナンス作業にかかる労力を軽減させることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１７８００号公報（図６、図１０、図１３）
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−３４５６６８号公報（図２、図３）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
太陽エネルギー利用モジュールは、屋根上に桟やラックなどの架台を設置し、その上に載置するため、降雨時には、屋根面だけではなく、屋根面よりも高い位置にあるモジュール表面をも雨水が流れることになる。
【００１２】
従来の方法によって、太陽エネルギー利用モジュールの一種である太陽電池モジュールを固定したときの、雨水の流れについて、図９を用いて説明する。図９（ａ）に示すように、瓦材などの屋根３３上を流れてくる雨水３５ａは樋３４に流れ込むが、太陽電池モジュール３２上を流れてきた雨水３５ｂは放物線を描き、樋３４を飛び越してしまうので、家屋の下にある道路などを通行する人に飛沫をはねかけたり、建築物に当たって騒音をたてたりする問題がある。
【００１３】
この現象は太陽電池モジュール３２の表面に使用されるガラスの摩擦抵抗が少ないほど、また、太陽電池モジュール３２の棟側−軒側間の距離が長いほど、また、屋根の傾斜角度が急斜面であるほど、雨水３５ｂがより加速されるために顕著になる。太陽電池モジュール３２を軒側から離して設置することによって、これを防止することができるが、屋根上へ設置可能な太陽電池モジュール３２の面積が減少してしまうという問題がある。
【００１４】
また、図９（ｂ）に示す特許文献２に開示されたような水切構造を有する場合においては、雨水３５ｃは太陽電池モジュール３２上を流れ、雪止め部３６に当たって、運動エネルギーを失い、左右に分かれた後、樋３４に流れ込ませることができる。しかしながら、雪止め部３６のない部分の雨水３５ｂは、樋３４を飛び越えて落下してしまう。さらに、雪止め部８があっても、太陽電池モジュール３２上を流れる距離が長いときや、降雨量が多く雨水の量が多いときなどは、雨水の有するエネルギーが大きいので、雪止め部３６に当たった衝撃で上方へ飛沫を散らせ、その飛沫が樋３４を飛び越して落下してしまうという問題も生じる。
【００１５】
また、特許文献２のように、雪止め部３６を有するカバー材を後付けの嵌め込み方式とした場合、カバー材自身を雪などの横荷重に耐えさせるには十分な強度を持つ支持部や締結部を設ける必要があり、隣接する太陽電池モジュール間の間隔を一定以下に狭められなかったり、カバー材上面に固定用のねじが必要であったり、カバー材の着脱にかなりの力やコツ（作業手順）を要するものになるといった問題も生じる。さらに、屋根状の作業は傾斜面で行なわれるので、施工が容易でないと施工時の安全性の確保も難しくなる。
【００１６】
以上に鑑みて、本発明は、太陽エネルギー利用モジュールを傾斜した住宅の屋根上への設置する場合に、モジュール上を流れ落ちる雨水が確実に排水される構造を有し、設置可能面積を減少させることがなく、さらに、モジュールの着脱が容易、かつ施工作業が簡単な太陽エネルギー利用アレイを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、傾斜した屋根の上に取り付け、さらに太陽エネルギーの受光面を備えてなる太陽エネルギー利用アレイにおいて、上記受光面上に、雨水の流れを制御すべく、水排出部を備えた複数個の水切部を配設し、かつ各々の水切部を上記受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた場合に、その投影形状に隙間が生じないような構成となっている。
【００１８】
この本発明の作用効果について、図４を用いて詳しく説明する。太陽エネルギー利用アレイＡの表面に複数の板状体からなる水切部Ｍが設けられている。この場合、板状体が雨水を止める水切部Ｍの役割を有し、この板状体の隙間が水排出部として機能し、この部位より雨水が排出される。そして、本発明においては、この水切部Ｍの各々を太陽エネルギー利用アレイの受光面の傾斜方向Ｄに投影して重ね合わせた投影形状Ｓに隙間が生じないような構成となるように、各水切部Ｍが配置されている。
【００１９】
図４（ａ）は本発明の範囲内の場合であり、この投影形状Ｓ１に隙間がない。それに対して、図４（ｂ）は本発明の範囲外の場合であり、この投影形状Ｓ２には隙間部Ｖが存在している。
【００２０】
図４（ｂ）のように、水切部Ｍを投影して重ね合わせた投影形状Ｓ２に隙間部Ｖがあるときは、アレイの受光面の傾斜方向Ｄからみて、ちょうど隙間部Ｖの上流部に降った雨水は、一度も水切部Ｍによって堰き止められずに、アレイの受光面の傾斜方向Ｄに向かって流れ、大きな運動エネルギーを保ったまま、隙間部Ｖから勢いよく飛び出すので、屋根の下へ落下してしまう。
【００２１】
それに対して、本発明の図４（ａ）の場合は、Ｓ１に隙間部が存在しないので、雨水はアレイ面のどの位置に降っても、アレイの受光面の傾斜方向Ｄに流れる際に、必ず一回は雨止めとしての作用を有する水切部Ｍによって堰き止められる。その後、雨水は水切部Ｍに備えた水排出部からアレイの受光面の傾斜方向Ｄに沿って、より下流に流れるので、雨水が水切部Ｍによって堰き止められたときに、蓄積した運動エネルギーが喪失し、雨水がアレイ面から勢いよく飛び出して、屋根の下へ放物線を描いて落下したり、水切部Ｍに当たった衝撃で上方へ飛沫を散らせ、その飛沫が屋根の下へ落下したりすることがない。
【００２２】
これにより、太陽エネルギー利用アレイをより軒側に近づけて設置することができるようになるので、屋根上の設置可能面積を大きくすることができる。したがって、例えば、太陽電池アレイの場合であれば、アレイを構成する太陽電池モジュールの設置枚数を増やすことができ、太陽電池発電装置の発電容量を増加させることができる。
【００２３】
なお、本発明においては、水切部の各々をアレイの受光面の傾斜方向Ｄに投影して重ね合わせた投影形状Ｓに隙間がないような構成にしたことを特徴とするが、ここで「アレイの受光面の傾斜方向」とは、アレイ面に雨水が落ちたときに、流れる方向を意味する。ここで定義された「アレイの受光面の傾斜方向」に沿って、アレイ面上を流れる雨水がアレイ面から離脱するまでに、必ず一回は水切部によって堰き止められて、運動エネルギーを喪失することによって、本発明の目的は達成される。
【００２４】
したがって、太陽エネルギー利用アレイを構成する各モジュールの表面にうねりや、組み立て上の歪みなどが存在することによって、アレイ全体の表面のすべてが完全に同じ傾斜方向を有していなくても構わない。
【００２５】
さらに、アレイ面上の雨水が流れる部分のみにおいて、水切部を投影して重ね合わせた投影形状が隙間のない構成となっていれば、本発明の目的を達成することができる。
【００２６】
また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、傾斜した屋根に、複数個の長尺状の取り付け部材によって取り付けられるとともに、これらの取り付け部材には、水排出部を備えた水切部が設けられていることが望ましい。この取り付け部材に設けられた水排出部を備えた水切部は、雨止めや雪止めとしての役割を果たすので、この取り付け部材によって太陽エネルギー利用アレイを固定するだけで、同時に雨止め（雪止め）部を取り付けることができ、作業工数の削減を図ることができる。
【００２７】
また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、複数の平板状の太陽エネルギー利用モジュールの棟側もしくは軒側の側縁部を、傾斜した屋根上に配置された複数の横桟上に載置するとともに、この横桟および、水切部を設けた取り付け部材を用いて、隣接する太陽エネルギー利用モジュールが連結固定されている。したがって、モジュール間の間隔を狭めて配置することができ、屋根上のように設置面積に制限のあるところに対して、より多くのモジュールの設置が可能となる。
【００２８】
そして、１つの取り付け部材で隣接するモジュールを同時に固定することができるので、部品点数や作業工数を削減することもできる。また、このとき、水切部を設けた取り付け部材を、横桟に直接強固に取り付けるようにすれば、水切部にかかる積雪などの圧力により取り付け部材が外れることがない。
【００２９】
また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、水切部を設けた複数の取り付け部材は、ほぼ同一形状とし、双方間でその長手方向にわたってずらすように配設するか、少なくとも一個の取り付け部材を棟側と軒側を反転させた状態で取り付けることが望ましい。
【００３０】
これによって、各々の水切部を太陽エネルギー利用アレイの受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた投影形状に隙間が生じないような本発明の構成とすることができるので、取り付け部材の種類を１種類とし、在庫管理の手間を削減でき、同時に請求項１で述べた本発明の作用効果を奏することが可能となる。
【００３１】
そして、また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、取り付け部材の長手方向に複数列の水切部が設けられているものを用いてもよい。このとき、１つの取り付け部材上に設けた複数列の水切部を、太陽エネルギー利用アレイの受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた投影形状に隙間が生じないような本発明の構成としておけば、この取り付け部材を通過する途中のどこかで、雨水は必ず堰き止められて、運動エネルギーを喪失するので、確実に雨水の勢いを弱めることが可能となる。
【００３２】
また、水切部の形状としては、複数の板状体を配列し、個々の板状体の間を水排出部とすることが望ましい。これによって突起の高さを低くすることができるため、太陽エネルギーを遮って利用効率を下げることがなく、さらに、通過雨量を多くすることもできるからである。
【００３３】
上述のように、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、アレイ面の上を流れ落ちる雨水が屋根の下に飛沫を飛ばすことがなく、確実に排水される。したがって、軒に近づけてアレイを配置することができ、設置可能領域を広くすることができるので、利用効率が向上する。さらに、モジュールの着脱が容易、かつ施工作業が簡単であるという特徴をも有する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる太陽エネルギー利用アレイの範疇に属する太陽電池アレイの望ましい実施形態について、図に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、太陽電池アレイを傾斜屋根上に取り付けた構造の側面図である。なお、図面において、左側が軒側、右側が棟側とする。
【００３５】
図１（ａ）に示すように、まず屋根上に傾斜方向に沿って設置された縦桟１０上に、それとほぼ直交した状態で横桟１１が、ねじなどの固定手段１１ａによって固定される。次に、この横桟１１の上面に、次のような方法により周囲に枠１３を備えた、受光面１８ａを有する太陽電池モジュール１２ａ、１２ｂを載置する。
【００３６】
まず、横桟１１上面に、横桟１１よりも軒側に配置される太陽電池モジュール１２ａの枠１３の側縁部に該当する軒側側縁部１３ａと、棟側に設置される太陽電池モジュール１２ｂの枠１３の側縁部に該当する棟側側縁部１３ｂとが載置され、水切部１５を有する取り付け部材である固定カバー１４によって、これらの側縁部１３ａ、１３ｂが覆われる。その後、押圧ネジ１６で固定カバー１４を横桟１１に締め付けることによって、各側縁部は固定カバー１４と横桟１１との間で挟持され、図１（ｂ）に示すように強固に固定される。
【００３７】
このように、水切部１５を有する固定カバー１４を、押圧ネジ１６によって、取り付けることによって、太陽電池モジュール１２を横桟１１上に強固に固定され、同時に雨止め（雪止め）の機能をも有するようになる。
【００３８】
また、固定カバー１４が横桟１１に強固に取り付けられているので、固定カバー１４の横幅を狭くしても水切部１５にかかる積雪などの圧力により固定カバー１４が引き抜かれることがなく、太陽電池モジュール１２間の間隔を狭めることができ、屋根上のように太陽電池モジュールの設置面積に制限のあるところに対して、より多くの太陽電池モジュールの設置が可能となる。
【００３９】
図２は、図１を用いて、太陽電池アレイを傾斜屋根に固定したときの斜視図である。なお、図２では、簡略化のため図１に示した縦桟１０については省略した。
【００４０】
図２に示すように、太陽電池モジュール１２は、屋根面２０に図示しない縦桟１０を介して取り付けられた横桟１１上に載置され、水切部１５を備えた固定カバー１４によって、横桟１１との間で挟持固定されるとともに、互いに連結されて、太陽電池アレイ１８を構成している。なお、水切部１５は複数の板状体が配列した形状となっており、板状体間の隙間が、水排出部となっている。
【００４１】
縦桟１０、横桟１１、および固定カバー１４は、耐候性を有する表面処理を施したアルミニウム合金や鋼材などの金属、樹脂などで構成される。また、一般に太陽電池モジュール１２の表面にガラスや樹脂など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などからなる封止材によって裏面材が貼着されたものであり、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などから成る化合物半導体などの単結晶、多結晶や非晶質の材料が用いられ、互いに直列および／または並列に電気的に接続されて、外部に出力が取り出される。
【００４２】
なお、図１に示したように、太陽電池モジュール１２の保護や取り付け、および強度を持たせるために外周に枠１３を設けることが多いが、枠１３はアルミニウムなどの加工性に優れた金属材料や樹脂の成型品などが用いられる。
【００４３】
また、太陽電池アレイ１８を設けた屋根面２０の下流には、雨水を排水するための樋１７などの排水手段を設けることが望ましい。さらに、外観上の理由から、太陽電池アレイ１８の周囲は化粧カバー２２などによって、外から内部構造が見えないように隠すことが望ましい。
【００４４】
ここで、本発明においては、特に、それぞれの固定カバー１４ａ、１４ｂ、１４ｃにそれぞれ設けられた、複数の板状体を配列させた水切部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々を、太陽電池アレイ１８の受光面１８ａの傾斜方向に投影して重ね合わせた場合に、その投影形状に隙間が生じないように、固定カバー１４ａ、１４ｂ、１４ｃが取り付けられている。
【００４５】
したがって、上述のように、太陽電池アレイ１８の表面に降った雨水は、全て、太陽電池アレイ１８の受光面１８ａの傾斜方向に流れる際に、必ず水切部１５のいずれかによって堰き止められ、運動エネルギーを失うので、屋根から飛び出して落下することがなく、確実に樋１７などの排水手段に流れ込み、排水される。
【００４６】
太陽電池モジュール１２を横桟１１に搭載するに当たっては、固定カバー１４と横桟１１によって、横桟１１の長手方向に対し、複数枚の太陽電池モジュール１２を同時に挟持することによって、部品点数や作業工数を削減することができる。例えば、図２では太陽電池モジュール１２は１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれの列に２枚ずつ、計６枚載置されているが、これらは、４枚の固定カバー１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで固定することができる。
【００４７】
次に、本発明の太陽エネルギー利用アレイにおける雨水の流れについて、図３を用いてさらに詳しく説明する。図３（ａ）は雨水の流れを説明するための側面図、（ｂ）は斜視図である。なお、図３（ｂ）では、簡略化のため図３（ａ）に示した縦桟１０については省略した。
【００４８】
家屋などの屋根上に配されたスレート瓦などの屋根面２０上に縦桟１０を介して横桟１１が固定されている。太陽電池モジュール１２は横桟１１に棟側側縁部と軒側側縁部を載置し、固定カバー１４により横桟１１に挟持される。なお、横桟１１を屋根面２０に取り付ける際に、縦桟１０を介することなく、直接取り付けても構わない。
【００４９】
上記のように、本発明を有する太陽電池アレイ１８の、例えば太陽電池モジュール１２ｃ上に雨水１９が降ったとすると、雨水１９は、太陽電池モジュール１２ｃの表面の傾斜方向にそって流れ、最初に固定カバー１４ｃに備えられた、複数の板状体を配列させた水切部１５ｃによって堰き止められ、運動エネルギーを失う。
【００５０】
次に、雨水１９は、水切部１５ｃの水排出部（板状体間）から流れ出し、今度は、太陽電池モジュール１２ｂの表面の傾斜方向にそって流れ、固定カバー１４ｂの水切部１５ｂによって、再び堰き止められ、運動エネルギーを喪失する。
【００５１】
このように、雨水１９は太陽電池モジュール１２の表面の傾斜方向にそって流れながら、幾度となく水切部１５によって堰き止められて、そのたびに運動エネルギーを失うので、雨水１９に蓄積する運動エネルギーは低く抑えられる。したがって、最後に雨水１９が、水切部１５ａの水排出部より排出されるときには、樋１７を飛び越えて、落下することがなく、確実に、樋１７によって排水される。
【００５２】
なお、上述の実施例では、雨水１９が、全ての水切部１５によって堰き止められる経路について説明したが、これに限るものではなく、例えば、屋根の傾斜が比較的緩やかであれば、水切部１５を有する固定カバーと水切部１５を有しない固定カバーとを取り混ぜて用いることも可能である。この場合、確実に雨水の勢いを弱めて、樋１７に排水させるため、少なくとも最も軒側の固定カバー１４には、水切部１５を設けた固定カバーを用いることが好ましい。
【００５３】
本発明は、少なくとも２つの固定カバー１４に設けられた水切部１５を太陽電池アレイ１８の受光面１８ａの傾斜方向に投影して重ね合わせた場合、その投影形状に隙間ができないように、水切部１５を配置する必要がある。
【００５４】
このとき、複数の種類の水切部の配置パターンを有する固定カバーを用いて本発明の目的を達成することもできるが、ほぼ同じ形状を有する固定カバーを用いて、本発明の目的を達成することもできる。例えば、図５、図６に、同一形状の固定カバーを用いて本発明の太陽エネルギー利用アレイを形成した例を示す。
【００５５】
図５（ａ）には、ほぼ同じ形状を有する複数の固定カバー１４を、双方間で、その長手方向に互いにずらした位置に取り付けた例を示す。ここで、あらかじめ所定量をずらしたときに、本発明の条件を満たすように、水切部１５の配置パターンを形成しておくことによって、太陽電池アレイ１８の受光面の傾斜方向Ｄに雨水が流れたときに、水切部１５で必ず堰き止められる。図５（ｂ）は、図５（ａ）の方法により構成した太陽電池アレイの斜視図である。このように、ほぼ同一形状の複数の固定カバー１４を、双方間で、その長手方向にずらして取り付けると、アレイの固定カバー１４の端部が揃わない箇所ができるので、化粧カバーなどで覆うことが、外観上好ましい。
【００５６】
さらに、図６には、ほぼ同一形状の固定カバーを用いて本発明の太陽エネルギー利用アレイを形成する別の例を示す。固定カバー１４のうち、少なくとも１つの固定カバーを、棟側と軒側を反転させた状態で取り付けることによって、本発明とし、太陽電池アレイ１８の受光面の傾斜方向Ｄに雨水が流れたときに、水切部１５で必ず堰き止められるような水切部１５の配置パターンとしている。なお、この場合、棟側と軒側を反転させても取り付け可能な構造としておくことが必要である。
【００５７】
上述の図５、図６で示したように、固定カバーの種類を１種類とすれば、在庫管理の手間を削減でき、施工時に誤った部材を取り付ける恐れが減るので、より望ましい。
【００５８】
また、図７に固定カバー上に設ける水切部の形状に関して、他の実施の形態を示す。図７（ａ）は、固定カバー１４ｅの長手方向に複数列の水切部１５ｅを設けた例である。このように、複数列の水切部１５ｅを配置しておけば、固定カバー１４ｅを通過する際に、雨水の勢いを弱める効果が高まる。また、この固定カバー１４ｅ上に設けた複数列の水切部１５ｅを、それぞれ投影して重ね合わせた形状について、本発明の条件を満たすように配置しておけば、雨水がこの固定カバー１４ｅを通過したときに、確実に運動エネルギーを消費させて、勢いを弱めることが可能となる。
【００５９】
さらに、上述の説明では、水切部１５として、複数の板状体が配列した形状を用いて説明を行った。このような板状体を用いて水切部１５を形成した場合、突起の高さが低くでき、通過する雨量を多くすることができるといった理由から、好ましいが、例えば、図７（ｂ）に示すように固定カバー１４ｆ上に、水切部１５ｆを１枚の長い板状体によって形成し、この板状体に穴を開けることによって水排出部２１を設けても構わない。
【００６０】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００６１】
例えば、上述の実施例では、全て固定カバー１４上に備えた水切部１５は、雨水の流れるアレイの傾斜方向に対して、略垂直に配置した例を示したが、これに限るものではなく、水切部をアレイの傾斜方向に対して、いずれかの方向に傾けて配置しても構わない。この場合、雨水を所定の方向に誘導することによって、アレイの受光面を流れる雨量を適切に分散することができるという利点や、砂などのように風に混じって屋根上に降った堆積物が、水切部に留まらず、流し落としやすいという利点がある。
【００６２】
また、上述の実施例では、太陽電池モジュール同士の受光面の高さが同じになる平板モジュールや、隣り合う太陽電池モジュールを同一の固定カバーで挟持する固定方法を例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、太陽電池モジュールを瓦重ね状に配するものやモジュール単体の固定カバーに対して、本発明を設けてもよい。
【００６３】
さらに、取り付け部材の形態としては、固定カバーに限るものではなく、カバーの機能を有していなくても構わない。太陽エネルギー利用アレイを屋根に取り付けるための長尺状の取り付け部材に水切部が備えられ、アレイの受光面上に水切部を本発明の配置とすることができるものであれば、雨水の流れを段階的に減速させ、本発明の効果を奏するものとなることは言うまでもない。
【００６４】
また、上述の実施例では、水切部を太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュール間に設けた例を示したが、これに限るものではなく、透明体によって構成した水切部を用いれば、太陽電池の発電効率を落とすことがないので、太陽電池アレイ上の任意の箇所に、水切部を設けることができ、設計の自由度を高めることができる。
【００６５】
さらに、本発明は太陽電池アレイに限るものではなく、太陽熱集熱装置などの太陽エネルギー利用モジュールを組み合わせて連結固定してなる太陽光利用装置アレイや、太陽電池や太陽熱集熱器などの太陽エネルギー利用モジュールを組み合わせて連結固定してなるハイブリッドアレイについても、本発明の太陽エネルギー利用アレイを適用することによって、全く同様の効果を奏する。
【００６６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、太陽エネルギー利用アレイ受光面を流れる雨水は、屋根面を流れる雨水よりも高い位置にあるため、排水時に高い運動エネルギーを有し、同一の排水手段では排水が難しいが、本発明の太陽エネルギー利用アレイによれば、モジュール表面を流れる雨水の運動エネルギーを段階的に喪失させることができ、樋などの排水手段によって確実に排水させることができるようになる。これによって、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、軒側に近づけて設置することができ、屋根上の設置可能面積を大きくすることができるので、太陽エネルギー利用アレイを効率よく利用することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイを傾斜屋根上に取り付けた構造の側面図である。
【図２】本発明の太陽エネルギー利用アレイの斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイ上を雨水が流れる作用効果を説明する側面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイの発明思想を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の範囲外の場合を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイの水切部の実施例を示す部品の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す部品によって、本発明の太陽エネルギー利用アレイを構成したときの斜視図である。
【図６】本発明の太陽エネルギー利用アレイの水切部の他の実施例を示す部品の斜視図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイの水切部の他の実施例を示す部品の斜視図である。
【図８】従来の太陽エネルギー利用モジュールを傾斜屋根上に設置する方法を模式的に示す斜視図である。
【図９】（ａ）は従来の太陽エネルギー利用モジュール上を雨水が流れる例を説明する側面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【符号の説明】
１０：縦桟
１１：横桟
１１ａ：固定手段
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：太陽電池モジュール
１３：枠
１３ａ：軒側側縁部
１３ｂ：棟側側縁部
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ：固定カバー
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｆ：水切部
１６：押圧ネジ
１７：樋
１８：太陽電池アレイ
１８ａ：太陽電池アレイの受光面
１９：雨水
２０：屋根面
２１：水排出部
２２：化粧カバー
３０：縦桟
３１：横桟
３２：太陽電池モジュール
３３：屋根
３４：樋
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ：雨水
３６：雪止め部
Ａ：太陽エネルギー利用アレイ
Ｄ：傾斜方向
Ｍ：水切部
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２：投影形状
Ｖ：隙間部
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の傾斜屋根に設置可能な太陽電池モジュールや、太陽熱集熱モジュールなどの太陽エネルギー利用モジュールを連結してなる太陽エネルギー利用アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題への関心の高まりとともに、太陽エネルギーなどの自然エネルギーを利用した新エネルギー技術に注目が集まっている。中でも、太陽光発電装置や太陽熱集熱装置などは実用化への進展が著しく、住宅への普及が加速されてきている。
【０００３】
これらの太陽エネルギー利用装置を、住宅に設置する際にはモジュールを複数組み合わせることによって、アレイとして設置することが多い。特に、住宅においては、家屋の屋根上にモジュールを配設して利用されることが多いため、屋根上へのモジュールの取り付け構造が種々考案されている。
【０００４】
図８に、従来の太陽エネルギー利用装置の一例として、太陽電池モジュールを組み合わせて住宅の傾斜屋根に固定する太陽電池アレイの構造を示す。屋根３３上に固定した縦桟３０の上に横桟３１を設置し、横桟３１に枠付きの太陽電池モジュール３２をボルトなどで取り付けている。
【０００５】
このような構造では太陽電池モジュール側に固定用の孔を設けなければならないため、太陽電池モジュールの枠を小型化しにくい。また、太陽電池モジュールを個々に取り付けるようにするため、ボルトなどの固定箇所が多く、作業工数が多いという問題があった。
【０００６】
また、太陽電池が強化ガラスによって覆われており、積雪のある地方では、ガラス上に積もった雪が簡単に滑り落ちて、道路などに雪の塊が落下することがあるため、特許文献１には、太陽電池モジュール上面に雪止め具を配置し、雪の落下を防止する技術が示されている。しかしながら、このような雪止め金具を設けたことによって、雨水の流れを阻害されたり、土埃などが溜まって苔が生えたりするという問題があった。
【０００７】
これらの問題を解決するため、特許文献２には、太陽電池モジュールの周囲にフレームを備えた太陽電池モジュールを屋根上に列にしてベース上に載置し、棟側または軒側のフレームの間に雪止め部を設けたカバーを備え、さらに、この雪止め部には、間隔をおいて複数の排出部を設けられた太陽電池モジュールが提案されている。
【０００８】
この特許文献２に示された方法によれば、枠側にボルトの貫通穴などを設ける必要がなく、締め付け箇所も少なくできるので、太陽電池モジュールの小型化が図れ、取り付け作業工数を削減することができる。また、雪止め金具があっても雨水がスムーズに流れるような水切構造となっているため、この雪止め部を有するカバー材が着脱可能に取り付けられることにより太陽電池モジュールの取外しを容易とし、交換やメンテナンス作業にかかる労力を軽減させることができる。
【０００９】
【特許文献１】
特開２０００−１７８００号公報（図６、図１０、図１３）
【００１０】
【特許文献２】
特開２０００−３４５６６８号公報（図２、図３）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
太陽エネルギー利用モジュールは、屋根上に桟やラックなどの架台を設置し、その上に載置するため、降雨時には、屋根面だけではなく、屋根面よりも高い位置にあるモジュール表面をも雨水が流れることになる。
【００１２】
従来の方法によって、太陽エネルギー利用モジュールの一種である太陽電池モジュールを固定したときの、雨水の流れについて、図９を用いて説明する。図９（ａ）に示すように、瓦材などの屋根３３上を流れてくる雨水３５ａは樋３４に流れ込むが、太陽電池モジュール３２上を流れてきた雨水３５ｂは放物線を描き、樋３４を飛び越してしまうので、家屋の下にある道路などを通行する人に飛沫をはねかけたり、建築物に当たって騒音をたてたりする問題がある。
【００１３】
この現象は太陽電池モジュール３２の表面に使用されるガラスの摩擦抵抗が少ないほど、また、太陽電池モジュール３２の棟側−軒側間の距離が長いほど、また、屋根の傾斜角度が急斜面であるほど、雨水３５ｂがより加速されるために顕著になる。太陽電池モジュール３２を軒側から離して設置することによって、これを防止することができるが、屋根上へ設置可能な太陽電池モジュール３２の面積が減少してしまうという問題がある。
【００１４】
また、図９（ｂ）に示す特許文献２に開示されたような水切構造を有する場合においては、雨水３５ｃは太陽電池モジュール３２上を流れ、雪止め部３６に当たって、運動エネルギーを失い、左右に分かれた後、樋３４に流れ込ませることができる。しかしながら、雪止め部３６のない部分の雨水３５ｂは、樋３４を飛び越えて落下してしまう。さらに、雪止め部８があっても、太陽電池モジュール３２上を流れる距離が長いときや、降雨量が多く雨水の量が多いときなどは、雨水の有するエネルギーが大きいので、雪止め部３６に当たった衝撃で上方へ飛沫を散らせ、その飛沫が樋３４を飛び越して落下してしまうという問題も生じる。
【００１５】
また、特許文献２のように、雪止め部３６を有するカバー材を後付けの嵌め込み方式とした場合、カバー材自身を雪などの横荷重に耐えさせるには十分な強度を持つ支持部や締結部を設ける必要があり、隣接する太陽電池モジュール間の間隔を一定以下に狭められなかったり、カバー材上面に固定用のねじが必要であったり、カバー材の着脱にかなりの力やコツ（作業手順）を要するものになるといった問題も生じる。さらに、屋根状の作業は傾斜面で行なわれるので、施工が容易でないと施工時の安全性の確保も難しくなる。
【００１６】
以上に鑑みて、本発明は、太陽エネルギー利用モジュールを傾斜した住宅の屋根上への設置する場合に、モジュール上を流れ落ちる雨水が確実に排水される構造を有し、設置可能面積を減少させることがなく、さらに、モジュールの着脱が容易、かつ施工作業が簡単な太陽エネルギー利用アレイを提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、傾斜した屋根の上に取り付け、さらに太陽エネルギーの受光面を備えてなる太陽エネルギー利用アレイにおいて、上記受光面上に、雨水の流れを制御すべく、水排出部を備えた複数個の水切部を配設し、かつ各々の水切部を上記受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた場合に、その投影形状に隙間が生じないような構成となっている。
【００１８】
この本発明の作用効果について、図４を用いて詳しく説明する。太陽エネルギー利用アレイＡの表面に複数の板状体からなる水切部Ｍが設けられている。この場合、板状体が雨水を止める水切部Ｍの役割を有し、この板状体の隙間が水排出部として機能し、この部位より雨水が排出される。そして、本発明においては、この水切部Ｍの各々を太陽エネルギー利用アレイの受光面の傾斜方向Ｄに投影して重ね合わせた投影形状Ｓに隙間が生じないような構成となるように、各水切部Ｍが配置されている。
【００１９】
図４（ａ）は本発明の範囲内の場合であり、この投影形状Ｓ１に隙間がない。それに対して、図４（ｂ）は本発明の範囲外の場合であり、この投影形状Ｓ２には隙間部Ｖが存在している。
【００２０】
図４（ｂ）のように、水切部Ｍを投影して重ね合わせた投影形状Ｓ２に隙間部Ｖがあるときは、アレイの受光面の傾斜方向Ｄからみて、ちょうど隙間部Ｖの上流部に降った雨水は、一度も水切部Ｍによって堰き止められずに、アレイの受光面の傾斜方向Ｄに向かって流れ、大きな運動エネルギーを保ったまま、隙間部Ｖから勢いよく飛び出すので、屋根の下へ落下してしまう。
【００２１】
それに対して、本発明の図４（ａ）の場合は、Ｓ１に隙間部が存在しないので、雨水はアレイ面のどの位置に降っても、アレイの受光面の傾斜方向Ｄに流れる際に、必ず一回は雨止めとしての作用を有する水切部Ｍによって堰き止められる。その後、雨水は水切部Ｍに備えた水排出部からアレイの受光面の傾斜方向Ｄに沿って、より下流に流れるので、雨水が水切部Ｍによって堰き止められたときに、蓄積した運動エネルギーが喪失し、雨水がアレイ面から勢いよく飛び出して、屋根の下へ放物線を描いて落下したり、水切部Ｍに当たった衝撃で上方へ飛沫を散らせ、その飛沫が屋根の下へ落下したりすることがない。
【００２２】
これにより、太陽エネルギー利用アレイをより軒側に近づけて設置することができるようになるので、屋根上の設置可能面積を大きくすることができる。したがって、例えば、太陽電池アレイの場合であれば、アレイを構成する太陽電池モジュールの設置枚数を増やすことができ、太陽電池発電装置の発電容量を増加させることができる。
【００２３】
なお、本発明においては、水切部の各々をアレイの受光面の傾斜方向Ｄに投影して重ね合わせた投影形状Ｓに隙間がないような構成にしたことを特徴とするが、ここで「アレイの受光面の傾斜方向」とは、アレイ面に雨水が落ちたときに、流れる方向を意味する。ここで定義された「アレイの受光面の傾斜方向」に沿って、アレイ面上を流れる雨水がアレイ面から離脱するまでに、必ず一回は水切部によって堰き止められて、運動エネルギーを喪失することによって、本発明の目的は達成される。
【００２４】
したがって、太陽エネルギー利用アレイを構成する各モジュールの表面にうねりや、組み立て上の歪みなどが存在することによって、アレイ全体の表面のすべてが完全に同じ傾斜方向を有していなくても構わない。
【００２５】
さらに、アレイ面上の雨水が流れる部分のみにおいて、水切部を投影して重ね合わせた投影形状が隙間のない構成となっていれば、本発明の目的を達成することができる。
【００２６】
また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、傾斜した屋根に、複数個の長尺状の取り付け部材によって取り付けられるとともに、これらの取り付け部材には、水排出部を備えた水切部が設けられていることが望ましい。この取り付け部材に設けられた水排出部を備えた水切部は、雨止めや雪止めとしての役割を果たすので、この取り付け部材によって太陽エネルギー利用アレイを固定するだけで、同時に雨止め（雪止め）部を取り付けることができ、作業工数の削減を図ることができる。
【００２７】
また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、複数の平板状の太陽エネルギー利用モジュールの棟側もしくは軒側の側縁部を、傾斜した屋根上に配置された複数の横桟上に載置するとともに、この横桟および、水切部を設けた取り付け部材を用いて、隣接する太陽エネルギー利用モジュールが連結固定されている。したがって、モジュール間の間隔を狭めて配置することができ、屋根上のように設置面積に制限のあるところに対して、より多くのモジュールの設置が可能となる。
【００２８】
そして、１つの取り付け部材で隣接するモジュールを同時に固定することができるので、部品点数や作業工数を削減することもできる。また、このとき、水切部を設けた取り付け部材を、横桟に直接強固に取り付けるようにすれば、水切部にかかる積雪などの圧力により取り付け部材が外れることがない。
【００２９】
また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、水切部を設けた複数の取り付け部材は、ほぼ同一形状とし、双方間でその長手方向にわたってずらすように配設するか、少なくとも一個の取り付け部材を棟側と軒側を反転させた状態で取り付けることが望ましい。
【００３０】
これによって、各々の水切部を太陽エネルギー利用アレイの受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた投影形状に隙間が生じないような本発明の構成とすることができるので、取り付け部材の種類を１種類とし、在庫管理の手間を削減でき、同時に請求項１で述べた本発明の作用効果を奏することが可能となる。
【００３１】
そして、また、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、取り付け部材の長手方向に複数列の水切部が設けられているものを用いてもよい。このとき、１つの取り付け部材上に設けた複数列の水切部を、太陽エネルギー利用アレイの受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた投影形状に隙間が生じないような本発明の構成としておけば、この取り付け部材を通過する途中のどこかで、雨水は必ず堰き止められて、運動エネルギーを喪失するので、確実に雨水の勢いを弱めることが可能となる。
【００３２】
また、水切部の形状としては、複数の板状体を配列し、個々の板状体の間を水排出部とすることが望ましい。これによって突起の高さを低くすることができるため、太陽エネルギーを遮って利用効率を下げることがなく、さらに、通過雨量を多くすることもできるからである。
【００３３】
上述のように、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、アレイ面の上を流れ落ちる雨水が屋根の下に飛沫を飛ばすことがなく、確実に排水される。したがって、軒に近づけてアレイを配置することができ、設置可能領域を広くすることができるので、利用効率が向上する。さらに、モジュールの着脱が容易、かつ施工作業が簡単であるという特徴をも有する。
【００３４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかる太陽エネルギー利用アレイの範疇に属する太陽電池アレイの望ましい実施形態について、図に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）、（ｂ）は、太陽電池アレイを傾斜屋根上に取り付けた構造の側面図である。なお、図面において、左側が軒側、右側が棟側とする。
【００３５】
図１（ａ）に示すように、まず屋根上に傾斜方向に沿って設置された縦桟１０上に、それとほぼ直交した状態で横桟１１が、ねじなどの固定手段１１ａによって固定される。次に、この横桟１１の上面に、次のような方法により周囲に枠１３を備えた、受光面１８ａを有する太陽電池モジュール１２ａ、１２ｂを載置する。
【００３６】
まず、横桟１１上面に、横桟１１よりも軒側に配置される太陽電池モジュール１２ａの枠１３の側縁部に該当する軒側側縁部１３ａと、棟側に設置される太陽電池モジュール１２ｂの枠１３の側縁部に該当する棟側側縁部１３ｂとが載置され、水切部１５を有する取り付け部材である固定カバー１４によって、これらの側縁部１３ａ、１３ｂが覆われる。その後、押圧ネジ１６で固定カバー１４を横桟１１に締め付けることによって、各側縁部は固定カバー１４と横桟１１との間で挟持され、図１（ｂ）に示すように強固に固定される。
【００３７】
このように、水切部１５を有する固定カバー１４を、押圧ネジ１６によって、取り付けることによって、太陽電池モジュール１２を横桟１１上に強固に固定され、同時に雨止め（雪止め）の機能をも有するようになる。
【００３８】
また、固定カバー１４が横桟１１に強固に取り付けられているので、固定カバー１４の横幅を狭くしても水切部１５にかかる積雪などの圧力により固定カバー１４が引き抜かれることがなく、太陽電池モジュール１２間の間隔を狭めることができ、屋根上のように太陽電池モジュールの設置面積に制限のあるところに対して、より多くの太陽電池モジュールの設置が可能となる。
【００３９】
図２は、図１を用いて、太陽電池アレイを傾斜屋根に固定したときの斜視図である。なお、図２では、簡略化のため図１に示した縦桟１０については省略した。
【００４０】
図２に示すように、太陽電池モジュール１２は、屋根面２０に図示しない縦桟１０を介して取り付けられた横桟１１上に載置され、水切部１５を備えた固定カバー１４によって、横桟１１との間で挟持固定されるとともに、互いに連結されて、太陽電池アレイ１８を構成している。なお、水切部１５は複数の板状体が配列した形状となっており、板状体間の隙間が、水排出部となっている。
【００４１】
縦桟１０、横桟１１、および固定カバー１４は、耐候性を有する表面処理を施したアルミニウム合金や鋼材などの金属、樹脂などで構成される。また、一般に太陽電池モジュール１２の表面にガラスや樹脂など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などからなる封止材によって裏面材が貼着されたものであり、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などから成る化合物半導体などの単結晶、多結晶や非晶質の材料が用いられ、互いに直列および／または並列に電気的に接続されて、外部に出力が取り出される。
【００４２】
なお、図１に示したように、太陽電池モジュール１２の保護や取り付け、および強度を持たせるために外周に枠１３を設けることが多いが、枠１３はアルミニウムなどの加工性に優れた金属材料や樹脂の成型品などが用いられる。
【００４３】
また、太陽電池アレイ１８を設けた屋根面２０の下流には、雨水を排水するための樋１７などの排水手段を設けることが望ましい。さらに、外観上の理由から、太陽電池アレイ１８の周囲は化粧カバー２２などによって、外から内部構造が見えないように隠すことが望ましい。
【００４４】
ここで、本発明においては、特に、それぞれの固定カバー１４ａ、１４ｂ、１４ｃにそれぞれ設けられた、複数の板状体を配列させた水切部１５ａ、１５ｂ、１５ｃの各々を、太陽電池アレイ１８の受光面１８ａの傾斜方向に投影して重ね合わせた場合に、その投影形状に隙間が生じないように、固定カバー１４ａ、１４ｂ、１４ｃが取り付けられている。
【００４５】
したがって、上述のように、太陽電池アレイ１８の表面に降った雨水は、全て、太陽電池アレイ１８の受光面１８ａの傾斜方向に流れる際に、必ず水切部１５のいずれかによって堰き止められ、運動エネルギーを失うので、屋根から飛び出して落下することがなく、確実に樋１７などの排水手段に流れ込み、排水される。
【００４６】
太陽電池モジュール１２を横桟１１に搭載するに当たっては、固定カバー１４と横桟１１によって、横桟１１の長手方向に対し、複数枚の太陽電池モジュール１２を同時に挟持することによって、部品点数や作業工数を削減することができる。例えば、図２では太陽電池モジュール１２は１２ａ、１２ｂ、１２ｃのそれぞれの列に２枚ずつ、計６枚載置されているが、これらは、４枚の固定カバー１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄで固定することができる。
【００４７】
次に、本発明の太陽エネルギー利用アレイにおける雨水の流れについて、図３を用いてさらに詳しく説明する。図３（ａ）は雨水の流れを説明するための側面図、（ｂ）は斜視図である。なお、図３（ｂ）では、簡略化のため図３（ａ）に示した縦桟１０については省略した。
【００４８】
家屋などの屋根上に配されたスレート瓦などの屋根面２０上に縦桟１０を介して横桟１１が固定されている。太陽電池モジュール１２は横桟１１に棟側側縁部と軒側側縁部を載置し、固定カバー１４により横桟１１に挟持される。なお、横桟１１を屋根面２０に取り付ける際に、縦桟１０を介することなく、直接取り付けても構わない。
【００４９】
上記のように、本発明を有する太陽電池アレイ１８の、例えば太陽電池モジュール１２ｃ上に雨水１９が降ったとすると、雨水１９は、太陽電池モジュール１２ｃの表面の傾斜方向にそって流れ、最初に固定カバー１４ｃに備えられた、複数の板状体を配列させた水切部１５ｃによって堰き止められ、運動エネルギーを失う。
【００５０】
次に、雨水１９は、水切部１５ｃの水排出部（板状体間）から流れ出し、今度は、太陽電池モジュール１２ｂの表面の傾斜方向にそって流れ、固定カバー１４ｂの水切部１５ｂによって、再び堰き止められ、運動エネルギーを喪失する。
【００５１】
このように、雨水１９は太陽電池モジュール１２の表面の傾斜方向にそって流れながら、幾度となく水切部１５によって堰き止められて、そのたびに運動エネルギーを失うので、雨水１９に蓄積する運動エネルギーは低く抑えられる。したがって、最後に雨水１９が、水切部１５ａの水排出部より排出されるときには、樋１７を飛び越えて、落下することがなく、確実に、樋１７によって排水される。
【００５２】
なお、上述の実施例では、雨水１９が、全ての水切部１５によって堰き止められる経路について説明したが、これに限るものではなく、例えば、屋根の傾斜が比較的緩やかであれば、水切部１５を有する固定カバーと水切部１５を有しない固定カバーとを取り混ぜて用いることも可能である。この場合、確実に雨水の勢いを弱めて、樋１７に排水させるため、少なくとも最も軒側の固定カバー１４には、水切部１５を設けた固定カバーを用いることが好ましい。
【００５３】
本発明は、少なくとも２つの固定カバー１４に設けられた水切部１５を太陽電池アレイ１８の受光面１８ａの傾斜方向に投影して重ね合わせた場合、その投影形状に隙間ができないように、水切部１５を配置する必要がある。
【００５４】
このとき、複数の種類の水切部の配置パターンを有する固定カバーを用いて本発明の目的を達成することもできるが、ほぼ同じ形状を有する固定カバーを用いて、本発明の目的を達成することもできる。例えば、図５、図６に、同一形状の固定カバーを用いて本発明の太陽エネルギー利用アレイを形成した例を示す。
【００５５】
図５（ａ）には、ほぼ同じ形状を有する複数の固定カバー１４を、双方間で、その長手方向に互いにずらした位置に取り付けた例を示す。ここで、あらかじめ所定量をずらしたときに、本発明の条件を満たすように、水切部１５の配置パターンを形成しておくことによって、太陽電池アレイ１８の受光面の傾斜方向Ｄに雨水が流れたときに、水切部１５で必ず堰き止められる。図５（ｂ）は、図５（ａ）の方法により構成した太陽電池アレイの斜視図である。このように、ほぼ同一形状の複数の固定カバー１４を、双方間で、その長手方向にずらして取り付けると、アレイの固定カバー１４の端部が揃わない箇所ができるので、化粧カバーなどで覆うことが、外観上好ましい。
【００５６】
さらに、図６には、ほぼ同一形状の固定カバーを用いて本発明の太陽エネルギー利用アレイを形成する別の例を示す。固定カバー１４のうち、少なくとも１つの固定カバーを、棟側と軒側を反転させた状態で取り付けることによって、本発明とし、太陽電池アレイ１８の受光面の傾斜方向Ｄに雨水が流れたときに、水切部１５で必ず堰き止められるような水切部１５の配置パターンとしている。なお、この場合、棟側と軒側を反転させても取り付け可能な構造としておくことが必要である。
【００５７】
上述の図５、図６で示したように、固定カバーの種類を１種類とすれば、在庫管理の手間を削減でき、施工時に誤った部材を取り付ける恐れが減るので、より望ましい。
【００５８】
また、図７に固定カバー上に設ける水切部の形状に関して、他の実施の形態を示す。図７（ａ）は、固定カバー１４ｅの長手方向に複数列の水切部１５ｅを設けた例である。このように、複数列の水切部１５ｅを配置しておけば、固定カバー１４ｅを通過する際に、雨水の勢いを弱める効果が高まる。また、この固定カバー１４ｅ上に設けた複数列の水切部１５ｅを、それぞれ投影して重ね合わせた形状について、本発明の条件を満たすように配置しておけば、雨水がこの固定カバー１４ｅを通過したときに、確実に運動エネルギーを消費させて、勢いを弱めることが可能となる。
【００５９】
さらに、上述の説明では、水切部１５として、複数の板状体が配列した形状を用いて説明を行った。このような板状体を用いて水切部１５を形成した場合、突起の高さが低くでき、通過する雨量を多くすることができるといった理由から、好ましいが、例えば、図７（ｂ）に示すように固定カバー１４ｆ上に、水切部１５ｆを１枚の長い板状体によって形成し、この板状体に穴を開けることによって水排出部２１を設けても構わない。
【００６０】
なお、本発明の実施形態は上述の例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることはもちろんである。
【００６１】
例えば、上述の実施例では、全て固定カバー１４上に備えた水切部１５は、雨水の流れるアレイの傾斜方向に対して、略垂直に配置した例を示したが、これに限るものではなく、水切部をアレイの傾斜方向に対して、いずれかの方向に傾けて配置しても構わない。この場合、雨水を所定の方向に誘導することによって、アレイの受光面を流れる雨量を適切に分散することができるという利点や、砂などのように風に混じって屋根上に降った堆積物が、水切部に留まらず、流し落としやすいという利点がある。
【００６２】
また、上述の実施例では、太陽電池モジュール同士の受光面の高さが同じになる平板モジュールや、隣り合う太陽電池モジュールを同一の固定カバーで挟持する固定方法を例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、太陽電池モジュールを瓦重ね状に配するものやモジュール単体の固定カバーに対して、本発明を設けてもよい。
【００６３】
さらに、取り付け部材の形態としては、固定カバーに限るものではなく、カバーの機能を有していなくても構わない。太陽エネルギー利用アレイを屋根に取り付けるための長尺状の取り付け部材に水切部が備えられ、アレイの受光面上に水切部を本発明の配置とすることができるものであれば、雨水の流れを段階的に減速させ、本発明の効果を奏するものとなることは言うまでもない。
【００６４】
また、上述の実施例では、水切部を太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュール間に設けた例を示したが、これに限るものではなく、透明体によって構成した水切部を用いれば、太陽電池の発電効率を落とすことがないので、太陽電池アレイ上の任意の箇所に、水切部を設けることができ、設計の自由度を高めることができる。
【００６５】
さらに、本発明は太陽電池アレイに限るものではなく、太陽熱集熱装置などの太陽エネルギー利用モジュールを組み合わせて連結固定してなる太陽光利用装置アレイや、太陽電池や太陽熱集熱器などの太陽エネルギー利用モジュールを組み合わせて連結固定してなるハイブリッドアレイについても、本発明の太陽エネルギー利用アレイを適用することによって、全く同様の効果を奏する。
【００６６】
【発明の効果】
以上、詳述したように、太陽エネルギー利用アレイ受光面を流れる雨水は、屋根面を流れる雨水よりも高い位置にあるため、排水時に高い運動エネルギーを有し、同一の排水手段では排水が難しいが、本発明の太陽エネルギー利用アレイによれば、モジュール表面を流れる雨水の運動エネルギーを段階的に喪失させることができ、樋などの排水手段によって確実に排水させることができるようになる。これによって、本発明の太陽エネルギー利用アレイは、軒側に近づけて設置することができ、屋根上の設置可能面積を大きくすることができるので、太陽エネルギー利用アレイを効率よく利用することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）、（ｂ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイを傾斜屋根上に取り付けた構造の側面図である。
【図２】本発明の太陽エネルギー利用アレイの斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイ上を雨水が流れる作用効果を説明する側面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【図４】（ａ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイの発明思想を示す模式図であり、（ｂ）は本発明の範囲外の場合を示す模式図である。
【図５】（ａ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイの水切部の実施例を示す部品の斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す部品によって、本発明の太陽エネルギー利用アレイを構成したときの斜視図である。
【図６】本発明の太陽エネルギー利用アレイの水切部の他の実施例を示す部品の斜視図である。
【図７】（ａ）、（ｂ）は、本発明の太陽エネルギー利用アレイの水切部の他の実施例を示す部品の斜視図である。
【図８】従来の太陽エネルギー利用モジュールを傾斜屋根上に設置する方法を模式的に示す斜視図である。
【図９】（ａ）は従来の太陽エネルギー利用モジュール上を雨水が流れる例を説明する側面図であり、（ｂ）は斜視図である。
【符号の説明】
１０：縦桟
１１：横桟
１１ａ：固定手段
１２、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ：太陽電池モジュール
１３：枠
１３ａ：軒側側縁部
１３ｂ：棟側側縁部
１４、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、１４ｆ：固定カバー
１５、１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｅ、１５ｆ：水切部
１６：押圧ネジ
１７：樋
１８：太陽電池アレイ
１８ａ：太陽電池アレイの受光面
１９：雨水
２０：屋根面
２１：水排出部
２２：化粧カバー
３０：縦桟
３１：横桟
３２：太陽電池モジュール
３３：屋根
３４：樋
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ：雨水
３６：雪止め部
Ａ：太陽エネルギー利用アレイ
Ｄ：傾斜方向
Ｍ：水切部
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２：投影形状
Ｖ：隙間部
Claims (7)
- 傾斜した屋根の上に取り付け、さらに太陽エネルギーの受光面を備えてなる太陽エネルギー利用アレイにおいて、上記受光面上に、雨水の流れを制御すべく、水排出部を備えた複数個の水切部を配設し、かつ各々の水切部を上記受光面の傾斜方向に投影して重ね合わせた場合に、その投影形状に隙間が生じないような構成としたことを特徴とする太陽エネルギー利用アレイ。
- 上記傾斜した屋根に、複数個の長尺状の取り付け部材によって取り付けられるとともに、これらの取り付け部材には、上記水排出部を備えた水切部が設けられていることを特徴とする請求項１記載の太陽エネルギー利用アレイ。
- 複数の平板状の太陽エネルギー利用モジュールの棟側もしくは軒側の側縁部を、上記傾斜した屋根上に配置された複数の横桟上に載置するとともに、この横桟および上記取り付け部材を用いて、隣接する太陽エネルギー利用モジュールを連結固定したことを特徴とする請求項２記載の太陽エネルギー利用アレイ。
- ほぼ同一形状の複数の取り付け部材を、双方間で、その長手方向にわたってずらすように配設したことを特徴とする請求項２または３記載の太陽エネルギー利用アレイ。
- ほぼ同一形状の複数の取り付け部材のうち、少なくとも一個の取り付け部材を、棟側と軒側を反転させた状態で取り付けたことを特徴とする請求項２または３記載の太陽エネルギー利用アレイ。
- 上記取り付け部材には、その長手方向に複数列の水切部が設けられていることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載の太陽エネルギー利用アレイ。
- 上記水切部は複数の板状体を配列するとともに、個々の板状体間を上記水排出部となしたことを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の太陽エネルギー利用アレイ。
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