JP2006274620A - 太陽電池一体型金属屋根 - Google Patents

Abstract

【課題】 止水性に優れると共に、金属屋根を剥がすことなく太陽電池モジュールを交換することができる太陽電池一体型金属屋根を提供する。
【解決手段】 太陽電池モジュールと金属屋根材とが一体化した金属屋根であって、該太陽電池モジュールは、その裏面に端子箱を有し、この太陽電池モジュールの下方に配設されたフレームに嵌め込まれて、金属屋根材に積載されてなり、該太陽電池モジュールの、水下側は該金属屋根材および前記フレームに係合する下端押え板を介して、水上側は該金属屋根材および前記フレームに係合する上端押え板を介して、該金属屋根材と一体化されていることを特徴とする太陽電池一体型金属屋根。
【選択図】 図２

Description

本発明は、太陽電池モジュールと金属屋根材とが一体化した太陽電池一体型金属屋根に関するものである。

近年、地球環境を保護する観点から、クリーンエネルギーとしての太陽光発電が注目されており、家を新築する際あるいは改築する際に、太陽光発電装置を屋根の上に設置することが多くなってきている。太陽光発電装置は、多数の太陽電池モジュールから構成されているのが一般的である。上記太陽光発電装置を家屋の上に設置する方法としては、例えば、瓦等の屋根の上に架台を設置して、この架台上に太陽光発電装置を固定する方法、太陽電池モジュール自体を屋根材として野地板上に直接葺く方法あるいは太陽電池モジュールと屋根材とを一体化した太陽電池一体型金属屋根を野地板上に直接葺く方法等がある。

しかし、上記屋根上に架台を設けて太陽光発電装置を設置する方法は、架台等を固定するアンカーボルトが必要となり、屋根に穴をあける等の損傷を与える場合が多い。また、屋根の上に突出するため、美観を損ねるという問題もある。また、太陽電池モジュール自体を屋根材とする方法は、太陽電池モジュールに屋根材としての機能を求めることになるため、強度や耐久性の点で問題がある。これに対して、屋根材と太陽電池モジュールとを一体化させる方法は、雨仕舞や強度の面については、屋根材がその機能を果たすので、上記のような問題は起こらない。また、デザイン的にも、意匠的にも優れる。そのため、屋根材一体型は、今後の需要の伸びが期待されている。この方法は、接着剤もしくはフイルムラミネート等によって、太陽電池モジュールを横葺の金属屋根材に一体化しているのが一般的である（例えば、特許文献１参照）。
特開平２０００−１１４５７８号公報

しかしながら、横葺の金属屋根材は、水密性を向上するために、金属屋根材の水上側と水下側が嵌合構造となっているのが一般的であり、施工時には水下側から順次、階段状に葺き上げている。そのため、太陽電池一体型金属屋根を施工後、太陽電池モジュールの一部に故障や破損等の障害が生じた場合には、その障害が起こった太陽電池モジュールよりも水上側の屋根材を全て剥がさないと、その太陽電池モジュールを交換できないという問題がある。

また太陽電池一体型金属屋根では、太陽電池モジュールの裏面には、端子箱が取り付けられており、その端子箱には発電した電気を取り出すためのケーブルが接続されている。そのため、金属屋根材の水流れ面には、上記端子箱を収納するための開口部や凹部が、また、上記ケーブルを金属屋根の裏側に引き出すための通線孔が設けられており、その開口部や通線孔はパッキンやシール材等で止水することが行われている。しかし、上記止水方法では、屋根上という気象条件の厳しい条件下では、パッキンやシール材等が劣化して、金属屋根の裏面に雨水が浸入し、雨漏りを引き起こすことがある。

そこで、本発明の目的は、止水性に優れると共に、金属屋根を剥がすことなく太陽電池モジュールを交換することができる太陽電池一体型金属屋根を提供することにある。

発明者らは、上記課題を解決する方法について鋭意検討を重ねた。その結果、太陽電池モジュールは、その裏面に有する端子箱と共に、太陽電池モジュールの下方に配設されたフレームに嵌め込んだ上で、金属屋根材に積載し、着脱可能に取り付けて一体化すれば、金属屋根を剥がすことなく太陽電池モジュールを交換することができること、また、電気取り出し用のケーブルは、金属屋根材の上端立上り部あるいは水平方向に隣接する金属屋根材とのジョイント部分に設けられた通線孔から金属屋根材の裏面に引き出す構造とすれば、雨漏りを防止できることに想到し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、太陽電池モジュールと金属屋根材とが一体化した金属屋根であって、該太陽電池モジュールは、その裏面に端子箱を有し、この太陽電池モジュールの下方に配設されたフレームに嵌め込まれて金属屋根材に積載されてなり、該太陽電池モジュールの、水下側は該金属屋根材および前記フレームに係合する下端押え板を介して、水上側は該金属屋根材および前記フレームに係合する上端押え板を介して、該金属屋根材と一体化されていることを特徴とする太陽電池一体型金属屋根である。

本発明の金属屋根は、前記太陽電池モジュールと前記フレームの間に充填材を介挿したこと、あるいはさらに、前記充填材内に補強板を介挿したことを特徴とする。

また、本発明の金属屋根における前記上端押え板は、金属屋根全幅に亘って存在することを特徴とする。

また、本発明の金属屋根は、端子箱に接続するケーブルを金属屋根材の裏側に引き出す通線孔が、金属屋根材の上端立上り部あるいは水平方向に隣接する金属屋根材とのジョイント部に設けられてなることを特徴とする。

また、本発明の金属屋根は、上記記載の金属屋根の複数を係合したことを特徴とする。

本発明によれば、金属屋根材に太陽電池モジュールを着脱可能に取り付けたので、太陽電池モジュールに障害が生じても、金属屋根材を剥がすことなく、その太陽電池モジュールだけを容易に取換えることができる。また、金属屋根材の水流れ面に端子箱を収納する開口部やケーブルを通す通線孔がないので、雨水の浸入等の問題を起こすことがない。

本発明に係る金属屋根の特徴の一つは、太陽電池モジュールと金属屋根材とが一体化した金属屋根であって、該太陽電池モジュールは、その裏面に端子箱を有し、この太陽電池モジュールの下方に配設されたフレームに嵌め込まれた上で金属屋根材に積載されてなり、さらに、該太陽電池モジュールは、その水下側が、該金属屋根材および前記フレームに係合する下端押え板を介して、その水上側が、該金属屋根材および前記フレームに係合する上端押え板を介して、該金属屋根材と一体化されている点にあり、この構造を採用することにより、太陽光発電装置を設置後に、太陽電池モジュールに故障、破損等の障害が生じた場合にも、金属屋根材を剥がすことなく、太陽電池モジュールのみを交換することができる。

本発明の太陽電池一体型金属屋根について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明に係る太陽電池一体型金属屋根の一例の平面図を、また、図２は、その図１のＡ−Ａ線断面図を示したものである。
本発明の金属屋根において使用する太陽電池モジュール１は、市販されている太陽電池モジュールと同様、その裏面に50mm角内外で厚さが12mm程度の端子箱６を有しており、その端子箱６には、発電した電気を取り出すためのケーブル９が接続されている。その太陽電池モジュール１の裏面下方には、Ａ−Ａ線断面が凹形状のフレーム３が配設されており、上記端子箱６を収納するためのスペースを形成すると共に、該太陽電池モジュール１を嵌め込んで保持している。そのため、本発明の金属屋根では、金属屋根材２の水流れ面に、端子箱６を収納するための、開口部や凹部を必要としない。

さらに、上記フレームに嵌め込まれて保持された太陽電池モジュール１は、金属屋根材２の水流れ面側に積載されると共に、その水下側は、金属屋根材２の下端立下り部２ａに係合する下端押え板４を介して、金属屋根材２の水下側およびフレーム３の水下側に対し、ビス、ネジ、ナット、リベット等で固定一定化され、一方、その水上側は、金属屋根材２の上端立上り部２ｂに係合する上端押え板５を介して、金属屋根材２の水上側およびフレーム３の水上側に対し、ビス、ネジ等で固定一体化されている。その結果、上記太陽電池モジュール１は、上記水上側のビス、ネジ等を外せば、簡単に金属屋根材２から取り外すことができる。

なお、本発明の金属屋根において、上記フレーム３は、上述したように、太陽電池モジュール１の裏面の端子箱６を収納するスペースを形成すると共に、太陽電池モジュール１を金属屋根材２に一体化するときの補助部材としての役割を担うものである、したがって、フレーム３は、上記機能を満たす限り、金属屋根を平面図的に見た場合に、その全幅に亘って存在する必要まではなく、例えば、図１に示すように、金属屋根を平面図的に見た場合に、その一部分に限定して設けてもよい。また、太陽電池モジュール１を金属屋根材２に固定する下端押え板４や上端押え板５も、固定する力が十分得られる限り、全幅に亘って存在する必要まではなく、図１に示すように、金属屋根を平面図的に見た場合にその一部分に限定して設けてもよい。したがって、フレーム３や下端押え板４や上端押え板５の配置数および配置位置は、太陽電池モジュールを固定するのに必要な力により適宜決定すればよい。

また、本発明の金属屋根の構造では、上記フレーム３によって、太陽電池モジュール１と金属屋根材２との間は、端子箱が存在する部分を除いて空気以外何もない状態の空間となるので、この部分に、例えば、充填材として、鋼製のバッカー(バックアップ材)や硬質スポンジゴムを介挿して、金属屋根の強度を上げたり、充填材として、発泡ポリスチレン等の断熱材を介挿して、断熱効果や吸音効果を高めたりしてもよい。特に、太陽電池モジュール１の強度を上げて、割れを防止する観点からは、金属板あるいはそれをジグザグ状あるいは矩形状に折り曲げた補強板を上記空間内あるいは充填材内にさらに介挿することが好ましい。また、金属屋根材２と野地板１３の間に生じる空間にも、太陽電池モジュール１の割れを防止するため、金属板あるいはそれをジグザグ状あるいは矩形状に折り曲げた補強板１４を介挿することが好ましく、もちろん、充填材を介挿した上で、さらに補強板１４をその内部に介挿するようにするのも好ましい。

さらに、太陽電池モジュール１に、フレーム３あるいは下端押え板４や上端押え板５が接触する部位には、長期間の使用により導通が生じるのを防止し、また、接触による力を分散させて太陽電池モジュールの割れを防止するため、シリコンゴム、ウレタンゴム等のガスケットを緩衝材として介挿し、直接接触しないようにするのが好ましい。

本発明の金属屋根のもう一つの特徴は、太陽電池モジュールの裏面に設けられた端子箱に接続するケーブル９を金属屋根の裏面に引き出す通線孔１０を、金属屋根材２の水流れ面以外の部分に設けたところにある。具体的には、図１，２に示したように、端子箱に接続されたケーブル９は、上端押え板５の裏面を水上側に延線され、金属屋根材２の上端立上り部２ｂに設けられた通線孔１０から水上側に隣接する別の金属屋根材２の裏面に引き出すか、もしくは図３に示したように、上端押え板５(図示せず)の裏面を通って金属屋根材２の上端立上り部２ｂにまで延ばされたケーブルは、さらに上端立上り部２ｂに水平方向に沿って延線され、水平方向に隣接する別の金属屋根材２とのジョイント部１１に設けられた通線孔１０から、その別の金属屋根材２の裏側に引き出すようにしてもよい。ジョイント部１１は、捨て板１２で覆うようにしてもよい。上記のような構造とすることにより、たとえ、雨水の吹き上げ等により、太陽電池モジュール１と金属屋根材２との間に雨水が入り込んでも、金属屋根の裏面に雨水が浸入するのを防止することができると共に、金属屋根材２の裏側に引き出されたケーブル９は、隣接する金属屋根材２のケーブル９あるいは端子箱６もしくは全く別の図示しない配線用ボックス等につなぎ込む。

雨水の吹き上げ等により、太陽電池モジュール１と金属屋根材２との間に雨水が浸入するのをより確実に防止する観点からは、太陽電池モジュール１およびフレーム３と金属屋根材２の上端立上り部２ｂとの間に係合される上端押え板５は、水切り板を兼ねるため、金属屋根を平面図的に見た場合に、全面に亘って存在することが好ましい。さらに、太陽電池モジュール１の水下側とフレーム３の間および水平方向に隣接する金属屋根材２どうしのジョイント部１１には、雨水の吹き上げ等による浸入を防止するために、エチレンプロピレンゴム等のケミカル面戸８を介挿するようにするのが好ましい。

上記のような本発明の太陽電池一体型金属屋根の構造では、太陽電池モジュール１が、金属屋根材２に固定一体化されているものの、先述のビス、ネジ等を緩めることで着脱可能なことから、太陽光発電装置を設置後に、太陽電池モジュール１に障害が生じた場合にも、金属屋根材２を剥がすことなく、太陽電池モジュール１のみを交換することができる。また、本発明の金属屋根は、金属屋根材２の水流れ面に開口部や通線孔がないので、雨水の浸入を確実に防止することができる。
なお、本発明の金属屋根を家の屋根に施工する方法は、従来公知のあらゆる方法を適用でき、例えば、ビス等で野地板１３に固定された図示しない吊子を介して、野地板１３上に、軒側(水下側)から棟側(水上側)に向かってあるいはその逆に順次葺いていけばよい。

本発明の太陽電池一体型金属屋根の平面図を示す図である。 図１のＡ−Ａ線断面図を示す図である。 本発明の太陽電池一体型金属屋根におけるケーブル配線例を示す図である。

符号の説明

１：太陽電池モジュール
２：金属屋根材
２ａ：下端立下り部
２ｂ：上端立上り部
３：フレーム
４：下端押え板
５：上端押え板
６：端子箱
７：充填材
８：面戸
９：ケーブル
１０：通線孔
１１：ジョイント部
１２：捨て板
１３：野地板
１４：補強板

Claims (7)

1. 太陽電池モジュールと金属屋根材とが一体化した金属屋根であって、該太陽電池モジュールは、その裏面に端子箱を有し、この太陽電池モジュールの下方に配設されたフレームに嵌め込まれて金属屋根材に積載されてなり、該太陽電池モジュールの、水下側は該金属屋根材および前記フレームに係合する下端押え板を介して、水上側は該金属屋根材および前記フレームに係合する上端押え板を介して、該金属屋根材と一体化されていることを特徴とする太陽電池一体型金属屋根。
2. 前記太陽電池モジュールと前記フレームの間に充填材を介挿したことを特徴とする請求項１に記載の太陽電池一体型金属屋根。
3. 前記充填材内に補強板を介挿したことを特徴とする請求項１または２に記載の太陽電池一体型金属屋根。
4. 前記上端押え板が金属屋根全幅に亘って存在することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の太陽電池一体型金属屋根。
5. 端子箱に接続するケーブルを金属屋根材の裏側に引き出す通線孔が、金属屋根材の上端立上り部に設けられてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池一体型金属屋根。
6. 端子箱に接続する電源取り出し用ケーブルを金属屋根材の裏側に引き出す通線孔が、水平方向に隣接する金属屋根材とのジョイント部に設けられてなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の太陽電池一体型金属屋根。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の金属屋根の複数を係合したことを特徴とする太陽電池一体型金属屋根。
   
   

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