JP2007231539A

JP2007231539A - 太陽電池モジュール一体型屋根材

Info

Publication number: JP2007231539A
Application number: JP2006051848A
Authority: JP
Inventors: Toshio Igarashi; 俊夫五十嵐; Nobutaka Hasegawa; 宜孝長谷川
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-09-13

Abstract

【課題】下側端部を下に向けて置いても太陽電池モジュールに影響のない太陽電池モジュール一体型屋根材を提供する。
【解決手段】ベース材１０上に、固定部材２０を介して太陽電池モジュール２を固定してなる太陽電池モジュール一体型屋根材１において、固定部材２０の下側端部がベース材１０の下側端部よりも０．１〜１２ｍｍ内側に位置するように構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、建物の屋根面に敷設される屋根材に太陽電池モジュールを搭載した太陽電池モジュール一体型屋根材に関する。

太陽電池は、建物の屋根や窓などに取り付けて利用され、業務用のみならず、一般住宅用にも需要が拡大してきている。一般住宅用としては、種々の太陽電池モジュール一体型の屋根材が開発され、太陽電池モジュールを屋根材に搭載する技術としては、例えば特許文献１に記載の方法が知られている。

図８，図９に従来の太陽電池モジュール一体型屋根材の一例の平面図を示す。図８は平面図、図９は図８中のａ−ａ’断面図である。図８，図９に示したように、太陽電池モジュール一体型の屋根材１０１では、太陽電池モジュール２が緩衝材３０を介してコ字形の固定部材２０に挟持され、該固定部材２０はボルト２３ａをベース材１０に向けた貫通孔１８に挿通し、ナット２３ｂを螺合することにより、太陽電池モジュール２がベース材１０に一体的に固定されている。

特開平８−１４４４４０号公報

しかしながら、図８，図９に示すように、従来の太陽電池モジュール一体型屋根材１０１は、下側端部（図８において紙面下側、図９において紙面左側）において、固定部材２０の端部がベース材１０の端部より突出しているため、仮置や運搬、荷揚げ等の作業時に当該屋根材１０１を下側端部を下にして立てて置いた場合、当該端部より突出した固定部材２０に屋根材１０１の全重量がかかってしまう。その結果、当該重量が固定部材２０にかかり、さらには固定部材２０に挟持された太陽電池モジュール２にかかって固定部材２０、太陽電池モジュール２を破損してしまう恐れがある。

特に、ベース材１０がセメント系の屋根材や粘土瓦でできている場合は、薄い金属板でできている場合に比べて、太陽電池モジュール一体型屋根材１０１全体の重量が大きく、上記のように太陽電池モジュール２に重量がかかるような置き方をした場合には、特にその影響が問題となる。

本発明の課題は、太陽電池モジュール一体型屋根材において、下側端部を下に向けて置いた場合の、上記影響を防止することにある。

本発明の太陽電池モジュール一体型屋根材は、太陽電池モジュールをベース材上に重ね、下側端部において、固定部材で太陽電池モジュールの端部を挟持し、ベース材に固定してなる太陽電池モジュール一体型屋根材であって、上記固定部材の下側端部が、ベース材の下側端部よりも０．１〜１２ｍｍ内側に位置することを特徴とする。

本発明によれば、下側端部においてベース材の端部よりも固定部材の端部が内側にあるため、作業時に当該下側端部を下にして立てて置いた場合でも屋根材の重量が固定部材にかからないため、固定部材や太陽電池モジュールへの影響が防止される。また、固定部材の端部よりもベース材が突出していることから、固定部材端部が直接他の物品に接触する恐れが低減され、当該接触による固定部材や太陽電池モジュールへの影響も防止される。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、本発明は本実施形態に限るものではない。

図１は、本発明の太陽電池モジュール一体型屋根材の一実施形態を示す斜視図であり、図２は平面図、図３は図２のａ−ａ’断面図である。また、図４は本例の太陽電池モジュール一体型屋根材を屋根面に施工した状態の斜視図である。

図１〜図３に示すように、本例の太陽電池モジュール一体型屋根材１は、屋根材としてのベース材１０上に、固定部材２０を介して、光電変換装置である太陽電池モジュール２を一体的に固定したものである。

本例の太陽電池モジュール２は薄型太陽電池モジュールであって、扁平な直方体状を呈しており、封止材により光電変換素子が密閉されている。

太陽電池モジュール２を搭載するベース材１０は、例えば、セメント系の屋根材、粘土瓦または金属瓦等により形成されている。このベース材１０は、単純な平板形状であっても構わないが、外観を屋根材に似せるために、モジュール搭載部分１１の板厚が薄く形成され、その下側端部において裏面側に突出した着座部１２が形成されている。

また、ベース材１０の上側端部の裏面側には、野地板に当接する断面逆台形状の脚部１３が形成されており、その表面側には上側に隣接するベース材１０の着座部１２が着座する縦方向ラップ部１４が延設されている。縦方向ラップ部１４は、上記モジュール搭載部分１１よりも板厚を増大させて突設され、モジュール搭載部分１１に太陽電池モジュール２を配置した際に、太陽電池モジュール２の上面と縦方向ラップ部１４の上面とが略同一平面となるように形成されている。この縦方向ラップ部１４には、釘やビス等で固定する止着孔１７が開設されている。

さらに、流れ方向に直交する方向（横方向）の一端部には、隣接するベース材１０を上側に重ねる横方向ラップ部１５が延設されている。横方向ラップ部１５は、上記屈曲した着座部１２によってベース材１０の他端部に区画される下部空間１６に配置される。尚、本例では、横方向ラップ部１５が紙面上ベース材１０の左端部に延設されているが、これに限るものではなく、ベース材１０の右端部に延設してもよい。

太陽電池モジュール一体型屋根材１は、野地板等の屋根面上に沿って、瓦等の屋根材を縦横に敷設するように施工される。即ち、野地板上に太陽電池モジュール一体型屋根材１を配置し、縦方向ラップ部１４の止着孔１７に不図示の釘やビス等を止着して固定する。横方向における太陽電池モジュール一体型屋根材１の配置は、図４に示すように、横方向ラップ部１５上に左隣りの太陽電池モジュール一体型屋根材１の右端部が重なるように施工される。流れ方向における太陽電池モジュール一体型屋根材１の配置は、図４に示すように、下側の太陽電池モジュール一体型屋根材１の縦方向ラップ部１４上に上側の太陽電池モジュール一体型屋根材１の着座部１２が着座して重なるように施工される。野地板上には防水性のルーフ材が敷設される場合もあるが、本例の太陽電池モジュール一体型屋根材１の施工法は基本的に変わらない。

このようにして屋根面上に縦横に敷設された複数の太陽電池モジュール２は、不図示の接続ケーブルによって直列または／及び並列に電気的に接続される。

また、本例の固定部材２０は側断面形状がコ字形を呈しており、太陽電池モジュール２の端部を表裏面側から挟持し、裏面側の設置片にベース材１０に固定するボルト２３ａ及びナット２３ｂとを備えている。本例では、太陽電池モジュール２の幅方向両端部を左右両側において２対の固定部材２０で保持している。

ボルト２３ａは、ベース材１０に向けて立設されており、ベース材１０を貫通するように起立している。従って、図３に示すように、このボルト２３ａをベース材１０の貫通孔１８に挿通させて、ベース材１０の裏面側に突き出したボルト２３ａにナット２３ｂを締結することにより、屋根材としてのベース材１０と太陽電池モジュール２とが固定部材２０を介して一体的に固定される。

固定部材２０の材質としては、例えば、鉄、鋼、ステンレス鋼、アルミ合金、その他の金属または合成樹脂等が挙げられる。

ベース材１０に開設した貫通孔１８から漏水するのを防止するために、固定部材２０の設置片２２とベース材１０との間に定形または不定形のシーリング材を介設したり、貫通孔１８内にシーリング材を充填してもよい。

また、ナット２３ｂは、ボルト２３ａに適合していればよいが、締結固定を確実にするために、セレートを備えたフランジ付き六角ナットを用いることが好ましい。

尚、固定部材２０で太陽電池モジュール２の端部を挟持する際、太陽電池モジュール２の破損を防止するため、保持部２１と太陽電池モジュール２との間に緩衝材３０を介在させることが好ましい。緩衝材３０は、弾力性を有するものであればよく、例えば、ゴム、エラストマーまたは合成樹脂が挙げられる。

本発明においては、図２，図３に示すように、固定部材２０の下側端部がベース材１０の下側端部よりも内側に位置し、該端部同士の距離Ａが０．１〜１２ｍｍである。当該構成により、本発明の屋根材１は、下側端部を下にして立てて置いた場合に、固定部材２０が置いた面に接触しないため固定部材２０や太陽電池モジュール２への影響が回避される。

本発明にかかる寸法Ａについて説明する。寸法Ａをむやみに大きくすると、屋根面積に対する発電面積が少なくなるため好ましくない。本発明の太陽電池モジュール一体型屋根材１は、作業時に一時的に立てて置く際、置き場所の面に対して治具を用いて垂直に立てる場合もあれば、治具を用いずに斜めに立てかける場合もある。斜めに立てかける場合でも、その角度は鉛直方向に対して４５°までである。従って、図５に示すように、本発明の屋根材１を垂直に立てた状態から太陽電池モジュール２側に４５°倒した状態で、固定部材２０が当該屋根材１を置いた面に接しない距離がＡの最大寸法である。即ち、Ａの最大寸法は、ベース材１０のモジュール搭載部１１の上面から固定部材２０の上面までの高さＤであり、通常、Ｄは１２ｍｍ程度であるため、Ａの最大寸法は１２ｍｍである。

また、図１０に示すように、太陽電池モジュール２の横方向端部とモジュール搭載部１１の横方向端部とが一致する場合、施工時に太陽電池モジュール２の横方向端部同士がぶつかり合い破損する恐れがある。また、施工後に太陽電池モジュール２の熱膨張が生じた場合には、該熱膨張によって互いに横方向に押し合うことになり、破損する恐れがある。また、横方向ラップ部１５を持たない側（図８においては右側）の端部を下に向けて当該屋根材１０１を置いた場合には、太陽電池モジュール２の端部が、該屋根材１０１を置いた面に接触し、屋根材１０１の重量がかかってしまう。さらに、この状態で太陽電池モジュール２側に屋根材１０１が傾いた場合には、太陽電池モジュール２にかかる重量が更に増加して影響が大きくなってしまう。

そのため、本発明においては、図２に示すように、敷設時に流れ方向に直交する方向（横方向）に隣り合う部分において、太陽電池モジュール２の端部がベース材１０の端部（即ち、モジュール搭載部１１の端部）より内側に位置することが好ましい。この場合、端部同士の距離Ｂ，Ｃはそれぞれ０．１〜９ｍｍが好ましい。このように、横方向において太陽電池モジュール２をモジュール搭載部１１の端部よりも内側に位置するように構成することにより、図６に示すように、屋根面上に敷設した際に、横方向において隣接する太陽電池モジュール２間でＢ＋Ｃの間隙が生じ、施工時に互いにぶつかる恐れがなく、また、熱膨張による破損も防止される。また、横方向ラップ部１５を持たない側（図２においては紙面右側）の端部を下に向けて当該屋根材１を置いた場合にも、太陽電池モジュール２の端部が置いた面に接触しないため、太陽電池モジュール２に屋根材１の重量がかかる恐れがない。係る寸法Ｂ，Ｃについては、寸法Ａの場合と同様に、図７に示すように、横方向端部を下に向けて当該屋根材１を垂直に立てて置いた状態から太陽電池モジュール２側に４５°傾けた場合に、太陽電池モジュール２が当該屋根材１を置いた面に接しない距離を最大寸法とする。即ちＢ、Ｃの最大寸法は、ベース材１０のモジュール搭載部１１の上面から太陽電池モジュール２の上面までの高さＥであり、通常、Ｅは９ｍｍ程度であるため、Ｂ，Ｃの最大寸法は９ｍｍである。

図６に示すように、施工後に横方向に隣り合う太陽電池モジュール２間の間隙は寸法ＢとＣの合計となる。よって、Ｂ，Ｃをむやみに大きくすると、当該間隔が大きくなり過ぎ、横方向への太陽電池モジュール２の意匠的な連続性が失われる。また、Ｂ，Ｃをむやみに大きくすると、屋根面積に対する発電面積が少なくなる。よって、寸法Ｂ，Ｃについては最大９ｍｍの範囲で構成するのが望ましい。

また、温度上昇による太陽電池モジュール２の寸法変化（伸び量）は、（温度による線膨張率）×（太陽電池モジュールの長さ）×（上昇温度）で表される。例えば、太陽電池モジュール２の透光性表面材がガラスであって、伸び量がほぼ透光性表面材の伸びに依存する場合、太陽電池モジュール２の線膨張率は、ガラスと同じ約９×１０^-6となり、太陽電池モジュール２の横方向の長さを９１０ｍｍ、温度上昇を８０Ｋとすると、伸び量は約０．６５５２ｍｍとなる。即ち、寸法Ｂと寸法Ｃの合計を、伸び量の０．６５５２ｍｍ以上としておけば、太陽電池モジュール２同士が熱膨張によってぶつかる恐れがない。

伸び量は、透光性表面材の種類によって決まる線膨張率、太陽電池モジュールの長さ、上昇温度によって変わるので、必要となる寸法Ｂと寸法Ｃの合計も前記条件によって変わる。例えば、線膨張率を約９×１０^-6、太陽電池モジュールの横方向の長さを４５５ｍｍ、温度上昇を４０Ｋとした場合の伸び量は約０．１６３８ｍｍであり、必要となる寸法Ｂと寸法Ｃの合計は約０．１６３８ｍｍ以上が望ましい。

本発明の太陽電池モジュール一体型屋根材の好ましい実施形態の斜視図である。図１の太陽電池モジュール一体型屋根材の平面図である。図２の太陽電池モジュール一体型屋根材のａ−ａ’断面図である。図１の太陽電池モジュール一体型屋根材を屋根上に敷設した状態の斜視図である。図２に示される寸法Ａの最大寸法の説明図である。図１の太陽電池モジュール一体型屋根材を横方向に並べた状態での境界部分を示す部分平面図である。図２に示される寸法Ｂの最大寸法の説明図である。従来の太陽電池モジュール一体型屋根材の一例の平面図である。図８の太陽電池モジュール一体型屋根材のａ−ａ’断面図である。図８の太陽電池モジュール一体型屋根材を横方向に並べた状態での境界部分を示す部分平面図である。

符号の説明

１太陽電池モジュール一体型屋根材
２太陽電池モジュール
１０ベース材
１１モジュール搭載部分
１２着座部
１３脚部
１４縦方向ラップ部
１５横方向ラップ部
１６下部空間
１７止着孔
１８貫通孔
２０固定部材
２３ａボルト
２３ｂナット
３０緩衝材
１０１太陽電池モジュール一体型屋根材

Claims

太陽電池モジュールをベース材上に重ね、下側端部において、固定部材で太陽電池モジュールの端部を挟持し、ベース材に固定してなる太陽電池モジュール一体型屋根材であって、
上記固定部材の下側端部が、ベース材の下側端部よりも０．１〜１２ｍｍ内側に位置することを特徴とする太陽電池モジュール一体型屋根材。