JP2009299450A - 屋根構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、太陽電池モジュールが建物の軒先に沿って敷設された場合であっても、太陽電池モジュールに作用する吹き上げ力に対して強固に抗することができる屋根構造を提供することを課題とする。
【解決手段】上記課題を解決するため提供される本発明は、表面に太陽電池パネル１２が装着された太陽電池モジュール１０と、建物の上面の軒先に固定される軒先吹上防止具１１０と、を備え、太陽電池モジュール１０を建物の上面に敷設して屋根Ｒを構成する場合に、軒先に配される太陽電池モジュール１０の軒側端部が軒先吹上防止具１１０によって保持されることを特徴とする屋根構造である。
【選択図】図５

Description

本発明は、建物の上面に複数の太陽電池モジュールが敷設される屋根構造に関するものである。

従来から、太陽電池パネルを有する太陽電池モジュールを建物の上面等に敷設して屋根を構成し、その建物で消費する電力をまかなうと共に、余剰電力を電力会社に売却する太陽光発電システムが増加している。太陽電池パネルは、集積型太陽電池であり、ガラス基板に導電膜や半導体膜が積層され、これに複数の溝を設けて所定数の単体電池（太陽電池セル）を形成し、各太陽電池セルを電気的に直列接続させたものであり、１００ボルト以上の電圧を得ることができるものも知られている。以下の特許文献１には、このような太陽電池パネルの製造方法が開示されている。
特開平１１−２９８０１７号公報

近年、太陽電池パネルの桁方向の長さを拡大させることで、太陽電池パネルの一枚当たりの出力を増大させると共に、太陽電池モジュールの一枚当たりの製造コストを低下させていた。しかし太陽電池パネルの桁方向の長さが大きくなると、実際に太陽電池モジュールが建物の上面に敷設された場合に、軒先側から屋根面に沿って吹く風が作用する面積が大きくなってしまう。特に軒先に配置される太陽電池モジュールには多大な吹き上げ力が作用し、太陽電池モジュールが浮き上がったり、飛散してしまうおそれがあった。そのため従来の太陽電池モジュールは、屋根の軒先に沿って敷設することが困難であった。

そこで本発明は、太陽電池モジュールが建物の軒先に沿って敷設された場合であっても、太陽電池モジュールに作用する吹き上げ力に対して強固に抗することができる屋根構造を提供することを課題とする。

上記課題を解決するため提供される請求項１の発明は、表面に太陽電池パネルが装着された太陽電池モジュールと、建物の上面の軒先に固定される軒先吹上防止具と、を備え、前記太陽電池モジュールを建物の上面に敷設して屋根を構成する場合に、軒先に配される前記太陽電池モジュールの軒側端部が前記軒先吹上防止具によって保持されることを特徴とする屋根構造である。

本発明の屋根構造は、太陽電池モジュールの軒側端部が軒先吹上防止具によって強固に保持されているため、太陽電池モジュールに作用する吹き上げ力に対して強固に抗することができる。従って本発明の屋根構造は、太陽電池モジュールが浮き上がったり、飛散するのを効果的に防止することができる。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記太陽電池モジュールは、軒側端部の裏面側に係止片を有し、前記軒先吹上防止具は、軒先から建物の外側に突出するように配される被係合部と、前記建物の上面に固定される固定部と、を有する板状であって、前記軒先吹上防止具の上に配される太陽電池モジュールの係止片を前記軒先吹上防止具の被係合部に係合させることを特徴とした。

本発明の屋根構造は、軒先吹上防止具の被係合部を、太陽電池モジュールの係止片に係合させることで、吹き上げ力に対する抵抗を大きくし、太陽電池モジュールが建物の上面から浮き上がったり、飛散するのを防止することができる。

請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記軒先吹上防止具の固定部に位置決め用の凸部が設けられていることを特徴とした。

これにより本発明の屋根構造は、軒先吹上防止具の凸部を建物の上面の軒先端部に当接させることで、軒先吹上防止具を建物の上面に対して容易に位置決めすることができる。

請求項４の発明では、請求項１〜３のいずれかの発明において、前記軒先吹上防止具には、桁方向の長さが前記太陽電池モジュールの桁方向の長さと略同一である長部材と、桁方向の長さが前記太陽電池モジュールの桁方向の長さの略半分である短部材と、があり、前記太陽電池モジュールが建物の上面の軒先に複数配置される場合には、両端に短部材が配置され、短部材の間に１又は複数の長部材が配置されることを特徴とした。

本発明の屋根構造は、軒先に配置される太陽電池モジュールが二つの軒先吹上防止具に跨って係合されることになる。具体的に、軒先の桁方向両端に配置される太陽電池モジュールは、短部材と、短部材の隣に配される長部材の両方に係合する。また、軒先の桁方向両端以外に配置される太陽電池モジュールは、短部材により長部材が太陽電池モジュールの配置位置からずれた位置に配置されるため、隣り合う二つの長部材の両方に係合することになる。従って本発明の屋根構造は、太陽電池モジュールが、一つの軒先吹上防止具のみに係合する場合に比べ、太陽電池モジュールの吹き上げ力に対する抵抗をより強固にすることができる。

請求項５の発明では、請求項１〜４のいずれかの発明において、前記軒先吹上防止具は、前記固定部に釘またはビスが打ち込まれることで前記建物の上面に固定され、前記釘またはビスは、前記軒先吹上防止具の固定部、建物の広小舞及び野地板を貫通して鼻隠しに達することを特徴とした。

これにより本発明の屋根構造は、軒先吹上防止具を建物に対して強固に固定することができる。

請求項６の発明では、請求項１〜５のいずれかの発明において、前記軒先吹上防止具は、桁方向の端部に切り欠きを有することを特徴とした。

これにより本発明の屋根構造は、軒先吹上防止具の切り欠きに釘等を打ち込むことが可能であり、軒先吹上防止具に隣接して配置される一般の瓦などを釘等で固定させることができる。

また、略長方形状であって内部に複数の太陽電池セルが形成され全体として一つの太陽電池を構成する太陽電池モジュールを使用し、当該太陽電池モジュールを構造物に敷設する太陽電池モジュールの敷設構造において、太陽電池モジュールは、二組のコネクタを有し、前記二組のコネクタはいずれも独立した二以上の端子を備え、前記二組のコネクタはいずれも太陽電池モジュールの長手方向中央から延出された２系統以上の導線を有するケーブルに接続されており、各コネクタの一つの端子は太陽電池の正極に接続され、各コネクタの他の一つの端子は太陽電池の負極に接続され、前記二組のコネクタの内の一方のコネクタに接続されたケーブルは、他方のコネクタに接続されたケーブルよりも短く、前記ケーブルの長さの関係は太陽電池モジュールを列状に並べたとき短いケーブルが接続されたコネクタ同士は長さ不足の状態であって接続させることが不能となるものであり、前記太陽電池モジュールは構造物に列状に並べて設置され、隣接する太陽電池モジュールのコネクタは長いケーブルが接続されたコネクタと短いケーブルが接続されたコネクタが接合され、両者が接合された状態において両コネクタの正極側端子同士と、負極側端子同士が接続された状態となり、複数の太陽電池モジュールが電気的に並列に接続された構成とすることも可能である。

上記した太陽電池モジュールの敷設構造では、隣接する太陽電池モジュールのコネクタは、長いケーブルが接続されたコネクタと短いケーブルが接続されたコネクタが接合される。上記した太陽電池モジュールの敷設構造は、この様に長いケーブルが接続されたコネクタと短いケーブルが接続されたコネクタが接合された状態が正規の接合状態である。上記した敷設構造では、この様に隣接する太陽電池モジュールの長いケーブルのコネクタと短いケーブルのコネクタとを接合すると、両コネクタの正極側端子同士と、負極側端子同士が接続された状態となり、複数の太陽電池モジュールが電気的に並列に接続されることとなる。
また上記した太陽電池モジュールの敷設構造では、作業者がコネクタを誤接続することはない。すなわち上記した太陽電池モジュールの敷設構造では、この様にケーブルの長さに長短があるので、太陽電池モジュールを列状に並べたとき、短いケーブルが接続されたコネクタ同士は長さ不足の状態であって接続させることができない。そのため屋根の上等に太陽電池モジュールを敷設した際に、隣接する太陽電池モジュールの短いケーブル同士を接続することは物理的にできず、作業者がコネクタを誤接続することはない。

本発明の屋根構造は、太陽電池モジュールが建物の軒先に沿って敷設された場合であっても、太陽電池モジュールに作用する吹き上げ力に対して強固に抗することができる。

続いて本発明を実施した屋根構造について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態の屋根構造は、軒先吹上防止金具を用いて、新築又は既築の建物の上面に瓦型の太陽電池モジュールを敷設させることによって形成される。
図１は、本発明に用いる太陽電池モジュールを示す斜視図である。図２は、図１の太陽電池モジュールの分解斜視図である。図３は、図１の太陽電池モジュールの裏面側の構造を示す斜視図である。図４は、図１の太陽電池モジュールのコネクタの断面図である。また上下左右の位置関係については軒側から見た建物の位置関係を基準とする。

図１に示すように、太陽電池モジュール１０は、基材７０に補強断熱材９０を取り付けて構成される基台８２に、太陽電池パネル１２やフロントカバー１０２、引掛金具８４などを装着して構成される。

太陽電池パネル１２は、集積型太陽電池であり、略長方形の面状に形成されている。太陽電池パネル１２には、例えばガラス基板に導電膜や半導体膜を積層し、これに複数の溝を設けて所定数の単体電池（太陽電池セル）を形成し、各太陽電池セルを電気的に直列接続したものなどを採用することができる。本実施形態の太陽電池パネル１２は、一枚で約１００ボルトの電圧を得ることができる。

図２や図３に示すように、太陽電池パネル１２は、裏面に端子ボックス１４が取り付けられ、端子ボックス１４からは、二本のケーブル１６、１８が延設されている。図１に示すように、第一ケーブル１６及び第二ケーブル１８は、太陽電池パネル１２の正極に接続される被覆導線であるプラス側芯線２４と、太陽電池パネル１２の負極に接続される被覆導線であるマイナス側芯線２６とを有する。即ち、第一ケーブル１６および第二ケーブル１８は、絶縁チューブ１６ａ、１８ａによって２本の被覆導線が束ねられたものである。

図１に示すように、第一ケーブル１６及び第二ケーブル１８は、長さに長短があり、一方が長く、他方が短い。具体的には、第一ケーブル１６が第二ケーブル１８よりも短い。第一ケーブル１６の全長は、長方形状の太陽電池パネル１２の長辺の長さの５０パーセント未満の長さであり、第二ケーブル１８の全長は、太陽電池パネル１２の長辺の長さの５０パーセント以上である。

また第一ケーブル１６及び第二ケーブル１８は色彩が相違しており、第一ケーブル１６は、白色の絶縁チューブ１６ａ内にプラス側芯線２４及びマイナス側芯線２６が配されており、第二ケーブル１８は、黒色の絶縁チューブ１８ａ内にプラス側芯線２４及びマイナス側芯線２６が配されている。

図１に示すように、第一ケーブル１６及び第二ケーブル１８のそれぞれの端部には、第一コネクタ２０及び第二コネクタ２２が設けられている。第一コネクタ２０及び第二コネクタ２２の色彩は相違しているが、構造は同一である。本実施形態において、第一コネクタ２０は白色であり、第二コネクタ２２は黒色である。

図４に示すように、第一コネクタ２０及び第二コネクタ２２は、ピン状端子２８及びソケット状端子３０を備えている。また第一コネクタ２０及び第二コネクタ２２は、雌片３２と雄片３４とを有し、前記したピン状端子２８は、雌片３２内にあり、ソケット状端子３０は、雄片３４内にある。

図１に示すように、本実施形態において、第一コネクタ２０のピン状端子２８にはプラス側芯線２４が接合されており、第一コネクタ２０のソケット状端子３０にはマイナス側芯線２６が接合されている。また第二コネクタ２２のピン状端子２８にはマイナス側芯線２６が接合されており、第二コネクタ２２のソケット状端子３０にはプラス側芯線２４が接合されている。即ち、第一コネクタ２０では、ピン状端子２８が正極であり、ソケット状端子３０が負極である。これに対し、第二コネクタ３０では、ピン状端子２８が負極であり、ソケット状端子３０が正極である。そのため、第一コネクタ２０と第二コネクタ２２とは、一方の雌片３２と他方の雄片３４とを嵌合させて一方のピン状端子２８を他方のソケット状端子３０に接続させることにより、同極同士を電気的に接続することが可能である。

図２に示すように、基材７０は、略長方形状の板材であり、一枚あるいは複数枚の金属板を屈曲加工して所定の形状に形成したものである。基材７０を一枚の金属板で形成した場合は、加工が容易になることや、製作コストを抑制できることに加え、接合部分を持たない構成とすることができ、その分だけ強度面でも有利となる。そのため、これらの利点を考慮すると、基材７０は、一枚の金属板を屈曲加工したものであることが望ましい。

上述したようにして形成された基材７０には、軒側から順に、カバー取付部７２、太陽電池配置部７４、太陽電池配置部７４に配置された太陽電池パネル１２の棟側を固定する棟側固定部７６、棟側（上段）に隣接して配置される太陽電池モジュール１０や一般瓦の軒側端部が積載される積載部７８が形成されている。また基材７０の側方には、溝状の樋部８０が形成されている。基材７０には、鋼板、アルミニウム、ステンレス等の金属板を用いることが好ましく、本実施形態では、ガルバリウム鋼板が用いられている。

図５に示すように、カバー取付部７２は、後述のフロントカバー１０２が取り付けられる部分であり、基材７０の軒側端部が裏面側に略直角に折り曲げられて形成される。

太陽電池配置部７４は、太陽電池パネル１２が配置される面状の部分であり、太陽電池パネル１２と略同一の大きさに形成されている。図２に示すように、太陽電池配置部７４の略中央には、太陽電池パネル１２の端子ボックス１４を挿入するための開口７４ａが設けられている。本実施形態の太陽電池モジュール１０では、基材７０の表面側から太陽電池パネル１２が装着され、端子ボックス１４、ケーブル１６、１８及びコネクタ２０、２２は、図３に示すように、開口７４ａを通って基材７０の裏面側に配置されている。

図５に示すように、棟側固定部７６は、太陽電池配置部７４に配置された太陽電池パネル１２の棟側を固定する部分である。棟側固定部７６は、基材７０を所定位置で表面側に略直角に折り曲げて形成される立上り部７６ａと、立上り部７６ａの基端から所定位置で基材７０を軒側に折り曲げて形成される表面押さえ部７６ｂと、を備えている。立上り部７６ａは、太陽電池パネル１２の棟側端面が当接する部分であり、表面押さえ部７６ｂは、太陽電池パネル１２の表面（受光面）の一部を覆い、表面側から押圧力を作用させる部分である。

積載部７８は、棟側固定部７６の表面押さえ部７６ｂの基端から所定位置で、基材７０が棟側に折り返されて形成される面状の部分である。図２に示すように、積載部７８の所定位置には、後述の引掛金具８４を取り付けるための貫通孔７８ａが設けられており、貫通孔７８ａよりも棟側の所定位置には、太陽電池モジュール１０を建物に固定するビスを打ち込むための貫通孔７８ｂが設けられている。

図６に示すように、引掛金具８４は、クランク状に屈曲加工された金属板であり、積載部７８の表面の所定位置に固定される固定部８６と、積載部７８の表面との間に隙間を形成する係合部８８と、を備えている。引掛金具８４は、固定部８６を棟側に配置し、係合部８８を軒側に配置して積載部７８に固定されている。固定部８６には、一方の端部が開放したスリット８６ａが設けられており、スリット８６ａに挿入されたリベットあるいは固定ねじ１２２を締め付けることで、引掛金具８４を積載部７８に固定することができる。また引掛金具８４をスリット８６ａに沿って移動させることで、引掛金具８４を容易に積載部７８から取り外すことができる。

図３に示すように、補強断熱材９０は、太陽電池モジュール１０の強度や断熱性を確保するために基材７０の裏面に取り付けられる発泡樹脂製の部材である。補強断熱材９０は、基材７０の棟側の長辺に沿って桁方向に伸びる桁方向補強部９２と、基材７０の短辺に沿って桁方向補強部９２の両端から軒方向に伸びる傾斜方向補強部９４と、を有する。傾斜方向補強部９４は、軒側（下段）に隣接して配置される太陽電池モジュール１０の積載部７８や一般瓦の上に積載される部分であり、桁方向補強部９２よりも肉薄に形成されている。

補強断熱材９０は、基材７０の裏面全体に取り付けられているのではなく、基材７０の周縁部分に沿って配置されている。そのため基材７０の裏面には、周囲を補強断熱材９０によって囲まれ、軒側が開放された収容空間９６が形成されている。収容空間９６の略中央には、端子ボックス１４が配置されている。また収容空間９６には配線されたケーブル１６、１８を収容することができる。

補強断熱材９０の桁方向補強部９２の基材７０に取り付けられる面とは逆側の面には、ケーブル溝９８が三本設けられている。ケーブル溝９８は、補強断熱材９０の棟側から軒側に貫通し、収容空間９６の内外を繋いでいる。ケーブル溝９８は、一本が桁方向補強部９２の略中央に配置される中央溝９８ａであり、残りが中央溝９８ａと所定の間隔をあけて中央溝９８ａの左右に配置されるサイド溝９８ｂ、９８ｂである。太陽電池モジュール１０において、中央溝９８ａと端子ボックス１４とは略同一直線上に配置されており、端子ボックス１４から延出されるケーブル１６、１８は、収容空間９６から中央溝９８ａを通って棟側の外部に引き出されている。サイド溝９８ｂ、９８ｂは、上下段に隣接して配置される他の太陽電池モジュール１０との配線の際に利用される。

図２に示すように、フロントカバー１０２は、金属製の長尺材であり、断面が略「コ」字状になるように形成されている。図５や図７に示すように、フロントカバー１０２は、基材７０のカバー取付部７２に沿って配置される固定部１０４（端面保護部）と、基材７０の表面側で太陽電池パネル１２の受光面の一部を覆うように配置される軒側固定部１０６と、基材７０の裏面側に配置される係止片１０８と、を備える。

図５に示すように、フロントカバー１０２の固定部１０４と、基材７０のカバー取付部７２とがビス１２４で固定されると、基材７０の太陽電池配置部７４の表面とフロントカバー１０２の軒側固定部１０６との間には所定幅の隙間が形成される。この隙間には、太陽電池パネル１２の軒側の長辺が差し込まれる。太陽電池パネル１２の軒側の長辺には、表面側からフロントカバー１０２の軒側固定部１０６の押圧力が作用するため、太陽電池パネル１２の軒側の長辺は、軒側固定部１０６と基材７０の表面に挟まれて固定される。このとき、太陽電池パネル１２の軒側の端面は、フロントカバー１０２の固定部１０４によって覆われ保護されている。

またフロントカバー１０２が基材７０に取り付けられると、フロントカバー１０２の係止片１０８と、基材７０の裏面に取り付けられた補強断熱材９０の傾斜方向補強部９４との間には所定幅の隙間が形成される。この隙間には、引掛金具８４の係合部８８や、後述の軒先吹上防止金具１１０の被係合部１１２が差し込まれる。
また、図５に示すように、フロントカバー１０２の固定部１０４の所定位置には水抜き孔１０４ａが設けられている。

本実施形態の屋根構造は、太陽電池モジュール１０を建物の上面の軒先に敷設する場合、建物の上面の軒先に軒先吹上防止金具１１０を固定し、軒先に配置される太陽電池モジュール１０の軒側端部を軒先吹上防止金具１１０に保持させることによって、太陽電池モジュール１０が風で吹き上げられて飛散するのを防止している。

図８に示すように、軒先吹上防止金具１１０は、軒先から建物の外側に突出するように配される被係合部１１２と、建物の上面に固定される固定部１１４と、を有する金属板である。固定部１１４は、軒先吹上防止金具１１０の棟側の領域であり、所定位置に桁方向に伸びる長孔１１６が複数設けられている。図５に示すように、長孔１１６の周縁は、軒先吹上防止金具１１０の裏面側に突出して凸部１１８を形成しており、軒先吹上防止金具１１０の位置決めに利用される。また図８に示すように、軒先吹上防止金具１１０の固定部１１４の所定位置には、軒先吹上防止金具１１０を建物に固定するためのビスを貫通させる貫通孔１１４ａが設けられている。被係合部１１２は、軒先吹上防止金具１１０の軒側の領域であり、軒先吹上防止金具１１０を裏面側に所定の角度だけ折り曲げて形成される。また本実施形態の軒先吹上防止金具１１０は、桁方向右側端部に所定の大きさの切り欠き１２０が設けられている。

図９や図１０に示すように、本実施形態の屋根構造では、軒先吹上防止金具１１０として桁方向の長さが異なる二種類の軒先吹上防止金具１１０ａ、１１０ｂが用いられる。軒先吹上防止金具１１０ａは、桁方向の長さが太陽電池モジュール１０の桁方向の長さと略同一に形成された長部材であり、軒先吹上防止金具１１０ｂは、桁方向の長さが太陽電池モジュール１０の桁方向の長さの略半分に形成された短部材である。

次に、上記した太陽電池モジュール１０を建物の上面に敷設する作業手順および屋根構造について説明する。図１４は、太陽電池モジュール１０を建物の上面に敷設する作業手順を示すフローチャートである。

図９に示すように、太陽電池モジュール１０を敷設する場合、まず敷設対象である建物の上面に軒先水切り１２６や所定のルーフィング材１２８が取り付けられ、ステップ１において、作業の進行に必要な線や形、寸法を建物の上面に表示する墨出しが行われる。
その後のステップ２では、縦桟木（流し桟）１３０が所定の間隔で取り付けられ、ステップ３において広小舞（瓦座）１３２や横桟木（瓦桟）１３４が取り付けられる。横桟木１３４は、所定の登り間隔で取り付けられる。次にステップ４において、軒先に取り付けられる太陽電池モジュール１０が吹き上がるのを防止する軒先吹上防止金具１１０が所定位置に取り付けられる。

本実施形態の屋根構造において、太陽電池モジュール１０が軒先に設置される場合、建物の軒先には、複数の軒先吹上防止金具１１０が列状に配置されて固定される。図１０に示すように、列状に配置される複数の軒先吹上防止金具１１０のうち、列の両端に配置される軒先吹上防止金具１１０は、桁方向の長さが太陽電池モジュール１０の桁方向の長さの略半分に形成された軒先吹上防止金具１１０ｂであり、両端の軒先吹上防止金具１１０ｂの間に配置される軒先吹上防止金具１１０は、桁方向の長さが太陽電池モジュール１０の桁方向の長さと略同一に形成された軒先吹上防止金具１１０ａである。

図９に示すように、作業の手順としては、まず、太陽電池モジュール１０が固定される建物の軒先領域の桁方向右端に軒先吹上防止金具１１０ｂが配置される。軒先吹上防止金具１１０ｂの位置決めは、図５に示すように、広小舞１３２の軒側の端部に軒先吹上防止金具１１０ｂの長孔１１６の凸部１１８を当接させることで容易に行うことができる。軒先吹上防止金具１１０ｂが位置決めされた後、軒先吹上防止金具１１０ｂの固定部１１４の貫通孔１１４ａには、固定ビス１３６が打ち込まれ、軒先吹上防止金具１１０ｂが建物に固定される。このとき固定ビス１３６は、軒先吹上防止金具１１０ｂをより強固に建物に固定させるため、図５に示すように、広小舞１３２及び野地板１３８を貫通して鼻隠し１４０に達することが望ましい。

図９に示すように、軒先吹上防止金具１１０ｂの桁方向右側に配置された瓦１４２は、施工ビス１４４及び７型釘１４６によって止め付けられる。このとき７型釘１４６は、軒先吹上防止金具１１０ｂの桁方向右側端部に設けられた切り欠き部分１２０に打ち込まれる。

軒先吹上防止金具１１０ｂが取り付けられた後、軒先吹上防止金具１１０ｂの桁方向左側には、所定数の軒先吹上防止金具１１０ａが桁方向に連続して配置される（図１０では、軒先吹上防止金具１１０ａを二つ配置している）。軒先吹上防止金具１１０ａについても、軒先吹上防止金具１１０ｂと同様に位置決めされ、固定ビス１３６によって建物に固定される。全ての軒先吹上防止金具１１０ａの取り付けが終わると、軒先の太陽電池モジュール１０が固定される領域の桁方向左端に軒先吹上防止金具１１０ｂが固定される。軒先吹上防止金具１１０ｂが取り付けられた後、作業はステップ５に移行する。

ステップ５では、太陽電池モジュール１０が建物の上面の軒先側から棟側にかけて順次取り付けられ、隣接する太陽電池モジュール１０、１０がケーブル１６、１８によって接続されて屋根Ｒが形成される。太陽電池モジュール１０の取り付けは、図１５に示すように、複数の太陽電池モジュール１０の短辺同士を隣り合わせて列状のモジュール段３６を形成し、ビス等で各太陽電池モジュール１０を建物の上面に固定することで行われる。本実施形態において、モジュール段３６は、偶数段（図１５では１４段）が屋根Ｒに設置される。本実施形態の屋根構造では、建物の上面の軒先に沿って１段目のモジュール段３６が形成された後、棟側に向けて複数段のモジュール段３６が順次形成される。１段目のモジュール段３６における太陽電池モジュール１０の取り付けは、図１１に示すように、太陽電池モジュール１０を軒先吹上防止金具１１０に係合させた後、太陽電池モジュール１０をビスで建物に固定することにより行われる。

さらに具体的に説明すると、図１１（ａ）に示すように、太陽電池モジュール１０のフロントカバー１０２を軒側に配し、軒先吹上防止金具１１０ａ、１１０ｂの被係合部１１２を、太陽電池モジュール１０の係止片１０８と補強断熱材９０との間の隙間に差し込んで、太陽電池モジュール１０全体を棟側に引き上げることにより、太陽電池モジュール１０と軒先吹上防止金具１１０とを係合させることができる（図５）。

図１０に示すように、軒先に列状に配置される複数の太陽電池モジュール１０のうち、列の両端に配置される太陽電池モジュール１０Ａについては、軒先吹上防止金具１１０ｂと軒先吹上防止金具１１０ａの両方に係合しており、軒先吹上防止金具１１０ｂと軒先吹上防止金具１１０ａとの境界１４８の位置が、太陽電池モジュール１０Ａの略中央になる。また軒先に列状に配置される複数の太陽電池モジュール１０のうち、列の両端以外の位置に配置される太陽電池モジュール１０Ｂについては、隣接する二つの軒先吹上防止金具１１０ａ、１１０ａの両方と係合しており、隣接する二つの軒先吹上防止金具１１０ａ、１１０ａの境界１５０の位置は、太陽電池モジュール１０Ｂの略中央になる。したがって、本実施形態の屋根構造では、太陽電池モジュール１０が一つの軒先吹上防止金具のみに係合する場合に比べ、風の吹き上げ力に対する抵抗をより強固にすることができる。

太陽電池モジュール１０と軒先吹上防止金具１１０とが係合された後、太陽電池モジュール１０は、図１１（ｂ）に示すように、積載部７８の貫通孔７８ｂに施工ビス１５２が打ち込まれることで建物に固定される。このとき、太陽電池モジュール１０のケーブル１６、１８は、棟側に延出された状態になっている。

図１６に示すように、モジュール段３６の形成中、隣接する太陽電池モジュール１０、１０において、一方の太陽電池モジュール１０の第一コネクタ２０と、隣接する他方の太陽電池モジュール１０の第二コネクタ２２とを接続させると、隣接する二つの太陽電池モジュール１０、１０を電気的に並列に接続させることができる。即ち、白色の第一ケーブル１６に取り付けられた白色の第一コネクタ２０と、黒色の第一ケーブル１８に取り付けられた黒色の第二コネクタ２２とを接続させることで、隣接する太陽電池モジュール１０、１０の並列接続が可能になる。したがって本実施形態の屋根構造は、左右に隣接する太陽電池モジュール１０、１０を、ケーブル１６、１８を用いて接続させることにより、モジュール段３６に含まれる全ての太陽電池モジュール１０を順次並列に接続させることができる（図１８）。

ここで本実施形態の太陽電池モジュール１０は、上記したように、第一ケーブル１６が第二ケーブル１８よりも短く形成されている。そのため太陽電池モジュール１０は、作業者がケーブル１６、１８の長さを確認することによって、そのケーブル１６、１８に取り付けられたコネクタ２０、２２が第一コネクタ２０であるのか、あるいは第二コネクタ２２であるのかを瞬時に判断することができる。

また本実施形態の太陽電池モジュール１０において、第一ケーブル１６の全長は、長方形状の太陽電池パネル１２の長辺の長さの５０パーセント未満の長さであり、第二ケーブル１８の全長は、太陽電池パネル１２の長辺の長さの５０パーセント以上である。そのため、図１７に示すように、短辺同士を突き合わせて隣接する太陽電池モジュール１０、１０間においては、第一ケーブル１６に取り付けられた第一コネクタ２０、２０同士を接続させることができない。したがって本実施形態の太陽電池モジュール１０は、隣接する太陽電池モジュール１０、１０間における、第一コネクタ２０、２０同士の誤接続を確実に防止することができる。

二段目以降のモジュール段３６における太陽電池モジュール１０の取り付けは、図１２や図１３に示すように、上段に配置される太陽電池モジュール１０Ｃのフロントカバー１０２を軒側に配し、太陽電池モジュール１０Ｃのフロントカバー１０２の係止片１０８を、太陽電池モジュール１０Ｄの引掛金具８４の係合部８８と、基材７０の積載部７８の表面との間に生じた隙間１５６に差し込み、太陽電池モジュール１０Ｃ全体を棟側に引き上げて、太陽電池モジュール１０Ｃと太陽電池モジュール１０Ｄとを係合させることにより行われる。ここで、太陽電池モジュール１０Ｃの係止片１０８には、シール材１５４が取り付けられており、係止片１０８が、引掛金具８４の係合部８８と基材７０との間の隙間１５６に差し込まれると、隙間１５６にシール材１５４が隙間なく配置されるため、太陽電池モジュール１０Ｃと太陽電池モジュール１０Ｄの係合部におけるがたつきが防止される。

上段の太陽電池モジュール１０Ｃの係止片１０８と、下段の太陽電池モジュール１０Ｄの引掛金具８４とが係合された後、上段の太陽電池モジュール１０Ｃは、ケーブル１６、１８を棟側に延出させた状態で、積載部７８の貫通孔７８ｂに施工ビス１５２を打ち込んで建物に固定される。このようにして形成された二段目以降のモジュール段３６についても、上記一段目のモジュール段３６と同様の手順で、左右に隣接する太陽電池モジュール１０、１０をケーブル１６、１８で接続することにより、モジュール段３６に含まれる全ての太陽電池モジュール１０を並列に接続させることができる（図１８）。

図１９に示すように、本実施形態の屋根構造における太陽電池アレイ１００では、軒側（下側）から奇数段目のモジュール段３６ａ、３６ｃと、偶数段目のモジュール段３６ｂ、３６ｄとでケーブル１６、１８の接続順序が左右逆転している。即ち、奇数段目のモジュール段３６ａ、３６ｃは、右側の太陽電池モジュール１０の第二コネクタ２２と、左側の太陽電池モジュール１０の第一コネクタ２０とを接続させて、第二ケーブル１８と第一ケーブル１６とを接続させている。これに対し、偶数段目のモジュール段３６ｂ、３６ｄは、右側の太陽電池モジュール１０の第一コネクタ２０と、左側の太陽電池モジュール１０の第二コネクタ２２とを接続させて、第一ケーブル１６と第二ケーブル１８とを接続させている。

またモジュール段３６を構成する太陽電池モジュール１０が全てケーブル１６、１８で接続されると、図１６に示すように、モジュール段３６を構成する複数の太陽電池モジュール１０の両端部に配置された太陽電池モジュール１０、１０のうち、一方の端部の太陽電池モジュール１０の第一コネクタ２０が未使用（未接続）の状態になり、他方の端部の太陽電池モジュール１０の第二コネクタ２２が未使用の状態になる。これらの未使用の第一コネクタ２０及び第二コネクタ２２は、上下に配されたモジュール段３６、３６の電気的接続に用いられる。

例えば、図１９に示す太陽電池アレイ１００では、奇数段目のモジュール段３６ａ、３６ｃと、偶数段目のモジュール段３６ｂ、３６ｄとが電気的に接続され、太陽電池ブロック３８ａ、３８ｂが形成されている。具体的には、奇数段目のモジュール段３６ａ、３６ｃの左端に配された太陽電池モジュール１０ａ、１０ｃの第二ケーブル１８が、偶数段目のモジュール段３６ｂ、３６ｄの左端に配された太陽電池モジュール１０ｂ、１０ｄの太陽電池パネル１２の裏面を通され、太陽電池モジュール１０ａ、１０ｃの第二コネクタ２２と、太陽電池モジュール１０ｂ、１０ｄの第一コネクタ２０とが接続される。

これにより、モジュール段３６ａおよびモジュール段３６ｂに含まれる全ての太陽電池モジュール１０が並列に接続され、太陽電池ブロック３８ａが形成される。またモジュール段３６ｃおよびモジュール段３６ｄに含まれる全ての太陽電池モジュール１０についても並列に接続され太陽電池ブロック３８ｂが形成される。以上のように形成された太陽電池ブロック３８ａ、３８ｂは、引込ケーブル４０によって電気的に直列に接続されて太陽電池アレイ１００が形成される。

図２０（ａ）に示すように、引込ケーブル４０は、太陽電池モジュール１０の第一コネクタ２０に接続される第一直列コネクタ４２と、太陽電池モジュール１０の第二コネクタ２２に接続される第二直列コネクタ４４と、屋内の接続箱（図示せず）に接続されて太陽電池モジュール１０の太陽電池パネル１２で変換された電力を出力する出力コネクタ４６と、第一直列コネクタ４２に接続される第一屋外ケーブル４８と、第二直列コネクタ４４に接続される第二屋外ケーブル５０と、出力コネクタ４６に接続される屋内側ケーブル５２と、モールド部５４と、を備えている。

第一直列コネクタ４２、第二直列コネクタ４４、および出力コネクタ４６は、太陽電池モジュール１０の第一コネクタ２０および第二コネクタ２２と同一の構造である。また第一直列コネクタ４２および出力コネクタ４６は黒色であり、第二直列コネクタ４４は白色である。

第一屋外ケーブル４８、第二屋外ケーブル５０、および屋内側ケーブル５２は、太陽電池モジュール１０の第一ケーブル１６および第二ケーブル１８と同様に、絶縁チューブ４８ａ、５０ａ、５２ａ内にプラス側芯線２４とマイナス側芯線２６が一本ずつ配されている。第一屋外ケーブル４８および屋内側ケーブル５２の絶縁チューブ４８ａ、５２ａは黒色であり、第二屋外ケーブル５０の絶縁チューブ５０ａは白色である。
また屋内側ケーブル５２の出力コネクタ４６近傍には白色のビニールテープ５６が巻き付けられている。これにより屋内側ケーブル５２および出力コネクタ４６を瞬時に判別することが可能になる。

図２０（ｂ）に示すように、モールド部５４においては、第一屋外ケーブル４８、第二屋外ケーブル５０、および屋内側ケーブル５２が接続されている。さらに説明すると、第一屋外ケーブル４８のプラス側芯線２４と、第二屋外ケーブル５０のマイナス側芯線２６とが電気的に接続され、第一屋外ケーブル４８のマイナス側芯線２６と、屋内側ケーブル５２のマイナス側芯線２６とが電気的に接続され、第二屋外ケーブル５０のプラス側芯線２４と、屋内側ケーブル５２のプラス側芯線２４とが電気的に接続されている。

図１９に示すように、引込ケーブル４０を用いて、太陽電池ブロック３８ａと太陽電池ブロック３８ｂとを直列に接続させる場合、引込ケーブル４０の白色の第二直列コネクタ４４は、太陽電池ブロック３８ａを構成するモジュール段３６ｂの右端の太陽電池モジュール１０ｆの黒色の第二コネクタ２２に接続される。また引込ケーブル４０の黒色の第一直列コネクタ４２は、太陽電池ブロック３８ｂを構成するモジュール段３６ｃの右端の太陽電池モジュール１０ｇの白色の第一コネクタ２０に接続される。

即ち、引込ケーブル４０と、太陽電池ブロック３８ａ、３８ｂとの接続は、隣接する太陽電池モジュール１０、１０の接続と同様に、色彩の異なるコネクタ同士を接続させればよく、配線の誤接続が生じにくい。また上記のように、引込ケーブル４０の太陽電池ブロック３８ａ、３８ｂへの接続は、所定のコネクタ４４と２２、４２と２０を所定の組み合わせで接続させるだけであり、屋根Ｒの上で容易に行うことができる。

図１９に示すように、太陽電池ブロック３８ａ、３８ｂが直列に接続された状態で、モジュール段３６ａの右端の太陽電池モジュール１０ｅの第一コネクタ１６、およびモジュール段３６ｄの右端の太陽電池モジュール１０ｈの第二コネクタ１８は、未使用（未接続）の状態である。本実施形態の太陽電池アレイ１００では、これらのコネクタ１６、１８に図２１に示す端子保護部材５８が取り付けられている。端子保護部材５８は、ケーブルが接続されていない点を除き太陽電池モジュール１０の第一コネクタ２０や第二コネクタ２２と略同一の構造である。本実施形態の太陽電池アレイ１００は、端子保護部材５８を未使用のコネクタ２０、２２に取り付けることで、未使用のコネクタ２０、２２の端子２８、３０にゴミや水が付着するのを防止することができる。

また本実施形態の太陽電池アレイ１００は、敷設作業が中断した場合にも、未接続の第一コネクタ２０又は第二コネクタ２２に端子保護部材５８を取り付けることにより、コネクタ２０、２２の端子２８、３０にゴミや水が付着するのを防止することが可能である。

以上のようにして図１４のステップ５の作業が完了すると、作業者は、ステップ６において、引込ケーブル４０の屋内側ケーブル５２を建物の屋内に引き込む。その後、周辺役物瓦の施工を行い（ステップ７）、屋根Ｒの掃除（ステップ８）を終えると、点検（ステップ９）を行った後、屋内で引込ケーブル４０の結束を行い（ステップ１０）、出力コネクタ４６を図示しない接続箱に接続させて（ステップ１１）、一連の作業が終了する。

本実施形態の屋根構造は、軒先に配された太陽電池モジュール１０の軒側端部が軒先吹上防止金具１１０によって強固に保持されている。そのため本実施形態の屋根構造は、軒先側から吹く風によって、軒先に配された太陽電池モジュール１０に吹き上げ力が作用した場合であっても、吹き上げ力に対して強固に抗することが可能であり、太陽電池モジュールが浮き上がったり、飛散するのを効果的に防止することができる。

以下さらに本発明の実施例について説明する。
図１は、本発明の実施形態で採用する瓦型太陽電池モジュールの斜視図である。図４は、図１の太陽電池モジュールのコネクタの断面図である。

瓦型太陽電池モジュール１０は、集積型太陽電池であり、内部に複数の太陽電池セルが形成され全体として一つの太陽電池を構成するものである。
すなわち瓦型太陽電池モジュール１０は、ガラス基板に導電膜や半導体膜が積層され、さらにこれに複数の溝を設けて多数の単体電池（セル）に分割し、各セルを電気的に直列に接続したものである。

瓦型太陽電池モジュール１０は、図の様に長方形をしており、長手方向の中心部から二本のケーブル１６，１８が延設されている。
またケーブル１６，１８にはそれぞれコネクタ２０，２２が接続されている。
ケーブル１６，１８は長さに長短があり、一方が長く、他方が短い。具体的には、長い方のケーブル１８は、その全長が瓦型太陽電池モジュール１０の全長の５０パーセント以上であり、短い方のケーブル１６は、その全長が瓦型太陽電池モジュール１０の全長の５０パーセント未満である。
またケーブル１６，１８は色が違う。ケーブル１６，１８はいずれも電気的に絶縁された２系統の導線２４，２６（プラス側芯線２４，マイナス側芯線２６）を有するものである。より具体的には、２条の被覆導線２４，２６が同一の絶縁チューブ内に配されたケーブルである。

二本のケーブル１６，１８にはそれぞれコネクタ２０，２２が接続されている。コネクタ２０，２２は、色違いであるが構造は同一であり、図４の様に２本の端子２８，３０（ピン状端子２８，ソケット状端子３０）を持っている。
２本の端子２８，３０の内、一方のピン状端子２８は、ピンであり、他方のソケット状端子３０は、ソケットである。
またコネクタ２０，２２は、雌片３２と雄片３４とを有し、前記したピン状端子２８は、雌片３２内にあり、ソケット状端子３０は雄片３４にある。
コネクタ２０，２２は、互いに接続可能であり、一方の雌片３２と他方の雄片３４とが接合される。そのとき、各雌片３２と雄片３４の内部では、一方のピン状端子２８と他方のソケット状端子３０とが接続される。

そして本実施形態では、二本のケーブル１６，１８の２条の被覆導線２４，２６は、それぞれ瓦型太陽電池モジュール１０内の太陽電池（以下端に太陽電池）の正極と負極に接続されている。すなわちケーブル１８内の一方の被覆導線２４は太陽電池の正極に接続され、他方の被覆導線２６は太陽電池の負極に接続されている。同様にケーブル１６内の一方の被覆導線２４は太陽電池の正極に接続され、他方の被覆導線２６は太陽電池の負極に接続されている。
したがって、コネクタ２２の２本の端子２８，３０の一方は、太陽電池の正極に接続され、他方の被覆導線は太陽電池の負極に接続されている。同様にコネクタ２０の２本の端子２８，３０の一方は、太陽電池の正極に接続され、他方の被覆導線は太陽電池の負極に接続されている。
ただしコネクタ２０，２２の２本の端子２８，３０の極性を比較すると、両者は反対極となっている。すなわち一方のコネクタ２２では、ピン状端子２８が正極であり、ソケット状端子３０が負極であるのに対し、他方のコネクタ２０では、ピン状端子２８が負極であり、ソケット状端子３０が正極である。

次に、上記した瓦型太陽電池モジュール１０の敷設構造について説明する。
図１６は、瓦型太陽電池モジュールを正確に配線した場合の概念図である。図１７は、瓦型太陽電池モジュールを誤って配線した場合の概念図である。図１８は、瓦型太陽電池モジュールを正確に配線した場合の回路図である。
上記した瓦型太陽電池モジュール１０は、図１６，４に示すように、横に並べて屋根等の構造物に敷設する。
そして隣接する瓦型太陽電池モジュール１０のコネクタ２０，２２を接続する。一つの瓦型太陽電池モジュール１０に注目すると、当該瓦型太陽電池モジュール１０のコネクタ２２と左隣の瓦型太陽電池モジュール１０のコネクタ２０とを接続する。また瓦型太陽電池モジュール１０のコネクタ２０と右隣の瓦型太陽電池モジュール１０のコネクタ２２とを接続する。
ケーブルの長短に注目して説明すると、当該瓦型太陽電池モジュール１０の長いケーブル１８のコネクタ２２と左隣の瓦型太陽電池モジュール１０の短いケーブル１６のコネクタ２０とを接続する。また瓦型太陽電池モジュール１０の短いケーブル１６のコネクタ２０と右隣の瓦型太陽電池モジュール１０の長いケーブル１８のコネクタ２２とを接続する。
その結果、図１８に示すように、太陽電池が並列に接続される。

これに対して、接続方法を誤り、図１７に示すように、長いケーブル１８のコネクタ２２同士を接続すると、他のコネクタ２０が物理的に接続できなくなるので、作業者は接続の誤りに気づくこととなる。すなわち他方のコネクタ２０は、短いケーブル１６に接続されており、短いケーブル１６は、瓦型太陽電池モジュール１０の全長の半分に満たない。またケーブル１６，１８は、瓦型太陽電池モジュール１０の中心部分から延びているので、短いケーブル１６同士を接続しようとしても長さが足りず、両者を接続することができない。
したがって本実施形態の瓦型太陽電池モジュール１０は、配線の誤りが起きえない。

次に本発明の瓦型太陽電池モジュール１０を実際に屋根に敷設する際の手順について説明する。本発明の瓦型太陽電池モジュール１０は、以下のマニュアルに則って屋根に敷設することが望ましい。

本実施形態の太陽電池モジュールを示す斜視図である。 図１の太陽電池モジュールの分解斜視図である。 図１の太陽電池モジュールの裏面側の構造を示す斜視図である。 図１の太陽電池モジュールのコネクタの断面図である。 図１の太陽電池モジュールが建物の上面の軒先に取り付けられた状態を示す断面図である。 引掛金具の斜視図である。 フロントカバーの部分斜視図である。 軒先吹上防止金具の斜視図である。 建物の上面の軒先に軒先吹上防止金具を取り付ける状態を示す斜視図である。 建物の上面の軒先に軒先吹上防止金具を取り付けた状態を示す平面図である。 本実施形態の屋根構造における建物の上面の軒先への太陽電池モジュールの取り付けを説明するための斜視図であり、（ａ）は、取り付け前の状態を示し、（ｂ）は、取り付け後の状態を示す。 本実施形態の屋根構造における二段目以降の太陽電池モジュールの取り付けを説明する斜視図である。 本発明の屋根構造における二段目以降の太陽電池モジュールの取り付けを説明する部分断面図である。 太陽電池モジュールの敷設構造の作業手順を示すフローチャートである。 太陽電池モジュールを建物の屋根に敷設した状態を示す説明図である。 太陽電池モジュールが正しく配線されたモジュール段を示す概念図である。 太陽電池モジュールが誤って配線されたモジュール段を示す概念図である。 太陽電池モジュールが正しく配線された場合の回路図である。 太陽電池モジュールの敷設構造を示す概念図である。 （ａ）は、引込ケーブルの正面図であり、（ｂ）は、引込ケーブルのモールド部の断面図である。 端子保護部材の平面図である。

符号の説明

１０ 太陽電池モジュール
１２ 太陽電池パネル
１０８ 係止片
１１０ 軒先吹上防止金具
１１０ａ 軒先吹上防止金具（長部材）
１１０ｂ 軒先吹上防止金具（短部材）
１１２ 被係合部
１１４ 固定部
１１８ 凸部
１２０ 切り欠き
１３６ 固定ビス（釘）
１３２ 広小舞
１３８ 野地板
１４０ 鼻隠し

Claims (6)

1. 表面に太陽電池パネルが装着された太陽電池モジュールと、
   建物の上面の軒先に固定される軒先吹上防止具と、を備え、
   前記太陽電池モジュールを建物の上面に敷設して屋根を構成する場合に、軒先に配される前記太陽電池モジュールの軒側端部が前記軒先吹上防止具によって保持されることを特徴とする屋根構造。
2. 前記太陽電池モジュールは、軒側端部の裏面側に係止片を有し、
   前記軒先吹上防止具は、
   軒先から建物の外側に突出するように配される被係合部と、
   前記建物の上面に固定される固定部と、を有する板状であって、
   前記軒先吹上防止具の上に配される太陽電池モジュールの係止片を前記軒先吹上防止具の被係合部に係合させることを特徴とする請求項１に記載の屋根構造。
3. 前記軒先吹上防止具の固定部に位置決め用の凸部が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の屋根構造。
4. 前記軒先吹上防止具には、桁方向の長さが前記太陽電池モジュールの桁方向の長さと略同一である長部材と、桁方向の長さが前記太陽電池モジュールの桁方向の長さの略半分である短部材と、があり、
   前記太陽電池モジュールが建物の上面の軒先に複数配置される場合には、両端に短部材が配置され、短部材の間に１又は複数の長部材が配置されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の屋根構造。
5. 前記軒先吹上防止具は、前記固定部に釘またはビスが打ち込まれることで前記建物の上面に固定され、
   前記釘またはビスは、前記軒先吹上防止具の固定部、建物の広小舞及び野地板を貫通して鼻隠しに達することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の屋根構造。
6. 前記軒先吹上防止具は、桁方向の端部に切り欠きを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の屋根構造。

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