JP2559186C - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】 本発明は、住宅等の屋根を構成する屋根パネルであって、太陽電池が取り付け
られているものに関する。 【０００２】 【従来の技術】 従来、住宅等の建築構造物の屋根の上に太陽電池を設置し、この太陽電池から
住宅に電力を供給し、省エネルギー化を図ることが実施されている。太陽電池を
屋根に設置するにあたっては、既設の屋根の上に、太陽電池が設けられたパネル
状の太陽電池ユニットを専用架台により固定する架台固定式、あるいは、瓦に太
陽電池を内蔵させたいわゆる太陽電池瓦を、屋根パネルに葺くといった手段が一
般的である。 【０００３】 ところが、これらの屋根に対する太陽電池の設置手段においては、架台固定式
の場合、架台取付けのために瓦などの屋根材や野地板、垂木などを痛め、防水、
耐久性を得るのが難しい上に、太陽電池の電線の配線を外部に露出させることに なり、その電線が直接風雨や太陽光の影響を受けやすく、また、太陽電池瓦の場
合、瓦どうしの接合部に設けた通電用のコネクタが、雨水の侵入により腐食しや
すいといった、それぞれ欠点を有するものであった。 【０００４】 そこで、屋根に対する太陽電池の新たな設置手段として、屋根を構成する屋根
パネルに、複数の太陽電池モジュールを取り付けて両者を一体化させ、この太陽
電池付き屋根パネルを複数並べることにより、屋根の敷設と同時に太陽電池を設
置する技術が開発されてきている。 【０００５】 この太陽電池付き屋根パネルは、配線の露出や雨水の侵入を回避できて、上記
従来の屋根に対する太陽電池の設置手段が有する欠点を解決することを可能とす
るものである。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】 ところで、このような太陽電池付き屋根パネルを実際に用いるにあたっては、
１枚もしくは複数枚を並べて屋根（あるいは屋根の一部）とすることになるが、
前記太陽電池モジュールは、一般に矩形状の薄いパネルに形成されたものであっ
て、前記屋根パネルの上面に対し縦横に複数並べて屋根パネルの外形寸法にぴっ
たり収まるような寸法に設定されている。 【０００７】 すなわち、このように複数の太陽電池モジュールが取り付けられた太陽電池付
き屋根パネルにおいては、１枚で、太陽電池モジュールの取付数に見合った電圧
が得られるわけであり、これを屋根として複数枚並べて電機的には並列に接続す
ることにより、必要な電流（電力）が供給される。 【０００８】 ところが、上記のような構成で、必要な電力が供給されればよいが、必要以上
の電力が供給されたり、あるいは必要に満たない電力しか供給されない場合が起
こるといった、非効率的な電力供給状態が生じるおそれが想定される。 【０００９】 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、必要とするだけの電圧が得
られ、効率的な電力供給をなし得る太陽電池付き屋根パネルを提供することを目
的としている。 【００１０】 【課題を解決するための手段】 本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、屋根パネル本体の上
に、該屋根パネル本体と略同一面積のフレームを略平行に設け、該フレームに太
陽電池が設けられたパネル状の太陽電池モジュールを、必要とする電圧が得られ
る数だけ縦横に組み込んでその上面を略平坦面とし、前記屋根パネル本体の格子
状に組まれた垂木上に固着された合板とフレーム及び太陽電池モジュールとの間
に、該フレーム及び太陽電池モジュールの下面に沿いかつ屋根の傾斜方向および
横方向に開放された通気層を形成し、前記太陽電池モジュールを、前記通気層に
取り回された電線により直列に接続したことを特徴としている。 【００１１】 【作用】 本発明の太陽電池付き屋根パネルによれば、屋根パネル本体の上に、該屋根パ
ネル本体と略同一面積のフレームを略平行に設け、該フレームに太陽電池が設け
られたパネル状の太陽電池モジュールを、必要とする電圧が得られる数だけ縦横
に組み込んでその上面を略平坦面としたことにより、従来の太陽電池瓦を葺く場
合に比べて屋根面が平坦になる。また、太陽電池モジュールが、必要とする電圧
が得られる数だけ設けられているから、必要以上の電力が供給されたり、あるい
は必要に満たない電力しか供給されない場合が起こるといった不都合が解消され
、必要充分な電力が効率的に供給される。 また、前記屋根パネル本体の合板とフレーム及び太陽電池モジュールとの間に
、該フレーム及び太陽電池モジュールの下面に沿いかつ屋根の傾斜方向および横
方向に開放された通気層を形成したことにより、当該通気層には屋根の傾斜方向
および横方向に沿う気流が生じ、前記太陽電池モジュールはこの気流によりその
下面が直接冷却され、この太陽電池モジュールの熱放散が促進されて温度上昇が
抑制される。 また、前記縦横の太陽電池モジュールを、前記傾斜方向および横方向の通気層
に取り回された電線により直列に接続したことにより、当該電線は前記太陽電池
モジュールにより保護されて外部に露出することが無く、直接風雨や太陽熱の影
響を受けることがない。 【００１２】 【実施例】 以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。 図１は、その一実施例の太陽電池付き屋根パネル１が住宅の屋根として取り付
けられた状態を示している。この屋根パネル１は、必要に応じた数だけ取り付け
られ、その数は、場合によっては１枚であったり、屋根の全面を構成するよう取
り付けられたりする。 【００１３】 この屋根パネル１は、長方形状の屋根パネル本体２の上面に、太陽電池が設け
られたパネル状の太陽電池モジュール（以下単にモジュールと略称する）３が複
数取り付けられて貼設された基本構成となっており、軒先Ｐ側から棟Ｑ側に屋根
の勾配に沿って張られている。 【００１４】 屋根パネル本体２は、図２および図３に示すように、上面にアスファルトルー
フィング４が施された長方形状の合板５の上面および下面に、複数の芯材６およ
び垂木７がそれぞれ格子状に組まれて接着・釘打ち等の手段により固着されてな
る。 【００１５】 合板５の上面は、縦横の各芯材６により、同一寸法である複数の長方形状ブロ
ックが区画されている。本実施例の場合、このブロックは縦に４個、横に３個の
計１２個であり、そのうち、棟Ｑ側から２段目の真ん中のブロックは天窓部８と
され、その他のブロックに、前記モジュール３が取り付けられている。 【００１６】 芯材６は、屋根パネル本体２の長さ方向両端にわたって延びる縦芯材６ａと、
これに直交して各縦芯材６ａ間に配された横芯材６ｂの２種類であって、横芯材 ６ｂは縦芯材６ａよりも薄く、両者の上面が面一の状態となるよう横芯材６ｂは
縦芯材６ａに固着され、実際には縦芯材６ａのみが前記合板５に固着され、横芯
材６ｂは合板５からやや離間して浮いた状態となっている。 【００１７】 前記モジュール３は、略正方形状の透明板９に太陽電池セル（図示略）が内蔵
されてなる太陽電池１０が、図示を省略したジョイントにより長方形状に複数（
この場合縦６枚×横４枚の計２４枚）組み合わされたパネル状のものである。太
陽電池としては、ＰＮ接合を利用したエネルギー変換器であって、たとえば、Ｎ
形Ｓｉ基板に１〜３μのＰ形層を形成して表面より光がＰＮ接合に到達するよう
にし、その光起電力効果を利用したものを用いる。 【００１８】 これらモジュール３は、屋根パネル本体２と外形寸法が略同一のフレーム１１
に組み込まれている。このフレーム１１は、図４に示すように、幅方向両端下面
にシール材１２が貼られた平な上板１３と、幅方向両端上面にシール材１４が貼
られ断面凸状に形成された下板１５と、前記シール材１３と下板１５の上端部間
に挟み込まれるパッキン１６とから構成された枠材１７が、前記ブロックに対応
して格子状に枠組みされたもので、下板１５を縦芯材６ａおよび横芯材６ｂに釘
打ち等により固着した後、各モジュール３（モジュール３の透明板９）の縁を両
シール材１２、１４に挟み、上板１３を下板１５にねじ止め等の手段で結合する
ことにより、各モジュール３が、前記天窓部８に対応する部分を除いた各枠材１
７の間に嵌め込まれている。なお、前記シール材１２、１４およびパッキン１６
は、ブチルゴム等で成形されたものが好適である。 【００１９】 そして、このように各モジュール３がフレーム１１に取り付けられ、さらにこ
のフレーム１１が、枠材１７の下面を前記屋根パネル本体２の縦芯材６ａおよび
横芯材６ｂに合わせて載せられ、接着等の手段により固着されることにより、複
数のモジュール３が取り付けられてなる屋根パネル１が構成されている。 【００２０】 この屋根パネル１は、前述のごとく前記横芯材６ｂが合板５からやや離間して 浮いた状態となっていることにより、合板５とモジュール３との間に、モジュー
ル３の下面に沿いかつ屋根の傾斜方向に開放されて軒先Ｐ側から棟Ｑ側に向かっ
て延びる通気層１Ａを有している。また、縦芯材６ａにも、各ブロックごとに、
横隣りの通気層１Ａどうしを連通する切欠き（図示略）が形成されている。 【００２１】 また、軒先Ｐ側には軒先換気ガラリ２５が、棟Ｑ側には棟換気金物２６がそれ
ぞれ設けられており、外気が、軒先換気ガラリ２５から通気層１Ａを通って棟換
気金物２６に至り、ここから外部に排出されるよう構成されている。図１におけ
る破線矢印は、その外気の流れを示している。 【００２２】 さて、次に前記天窓部８を説明すると、屋根パネル本体２の天窓部８にあたる
ブロックは、切り欠かれて開口しており、この開口２Ａの周囲における合板５の
縁の上面には、前記縦芯材６ａと、この縦芯材６ａと同一厚さの横芯材６Ｂとが
固着され、また、下面には前記垂木７が固着されている。 【００２３】 また、フレーム１１の天窓部８にあたる枠材１７の間には、ガラス１８が嵌め
込まれている。このガラス１８は、外形寸法（縦、横、厚さ）が前記モジュール
３と同一の長方形状であって、モジュール３と同様に枠材１７に嵌め込まれてい
る。 【００２４】 天窓部８の周囲の前記縦芯材６ａおよび横芯材６Ｂの上には、前記アスファル
トルーフィーング４が被せられ、その上に、断面コ字状の水切板１９が嵌め込ま
れて固着されている。この水切板１９は、前記フレーム１１の下板１５とともに
縦芯材６ａおよび横芯材６Ｂに固着されている。 【００２５】 一方、図２および図３に示すように、屋根の下方の天井２０は、野縁２１に石
膏ボード等からなる天井板２２が張られて構成されているが、前記天窓部８にあ
たる部分は切断加工等により開口され開口２０Ａが形成されている。また、天井
板１９の上方にも、梁２３が設けられている。 【００２６】 そして、天井２０の開口２０Ａに、天窓部８を合わせて上記屋根パネル１を配
し、互いに合わせた垂木７と上側の梁２３とを接着・釘打ち等の手段により固着
して、屋根パネル１は天井２０に取り付けられる。 【００２７】 そして、天窓部８の周囲の縦芯材６ａおよび横芯材６Ｂから、前記天井板２２
の開口縁にわたって、石膏ボード等からなる仕切板２４を張り付ける。この仕切
板２４の上端部は、前記水切板１９と縦芯材６ａおよび横芯材６Ｂとの間に差し
入れる。この仕切板２４は天窓部８における屋根パネル本体２および天井２０の
開口２Ａおよび２０Ａの四方に張り付けられ、少なくとも、下側の野縁２１と縦
芯材６ａおよび横芯材６Ｂに対し、接着・釘打ち等の手段により固着される。こ
れによって、天井２０の下方の居室等の住宅内から、前記ガラス１８を通して空
を見上げることができるとともに、太陽光が住宅内に差し込んでくる。 【００２８】 さて、上記本実施例の屋根パネル１においては、この１枚の屋根パネル１につ
きモジュール３の数は計７個であるが、この数は、１つのモジュール３から得ら
れる電圧を鑑み、住宅の必要とする電圧が得られるだけの数とされている。つま
り、屋根パネル１には、モジュール３が、必要とする電圧が得られる数だけ貼設
されているわけである。そして、これらモジュール３は、前記通気層１Ａに図１
の一点鎖線２７のごとく取り回された電線により直列に接続され、かつ棟金物２
６内から住宅Ｊ内に設けられた充電手段（図示略）に接続され、この充電手段か
ら屋内配線がなされて、電力が供給されるようになっている。したがって、必要
とする電圧を６枚のモジュール３で得られるならば、屋根パネル本体２にはモジ
ュール３を６枚貼設する構成となるといったように、必要とする電圧に応じてモ
ジュール３の数は適宜に設定される。 【００２９】 上記構成の本実施例の屋根パネル１によれば、モジュール３が、必要とする電
圧が得られる数だけ設けられているから、必要以上の電力が供給されたり、ある
いは必要に満たない電力しか供給されない場合が起こるといった不都合が解消さ れ、必要充分な電力が効率的に供給される。 【００３０】 また、屋根パネル本体２とモジュール３との間に、モジュール３の下面に沿い
かつ屋根の傾斜方向に開放された通気層１Ａが形成されているので、モジュール
３の下面が直接冷却されることによりモジュール３の熱放散がなされ温度上昇が
抑制される。しかも、通気層１Ａは、軒先Ｐから棟Ｑに向かいその勾配に沿って
延びているので、この通気層１Ａ内には軒先Ｐから棟Ｑに向かって上昇気流が発
生し、通気層１Ａ内の空気の流れはその上昇気流により活発であり、このため、
モジュール３の温度上昇の抑制作用がより促進される。この結果、太陽電池モジ
ュール３のエネルギー変換効率が常に高く維持され、安定した電力供給が図られ
る。 【００３１】 また、各モジュール３の電線２７は通気層１Ａに配線され、各モジュール３に
より保護されて外部に露出していないので、直接風雨や太陽光の影響を受けにく
い。 【００３２】 さらに、通気層１Ａが軒先Ｐから棟Ｑにわたって連通していることにより、電
線２７を、屋根パネル１を組み立てる際に結線して棟Ｑ側の端部に引き出してお
けば、施工時に通気層１Ａから棟Ｑ側に引き出して屋内に配線することができ、
これによって、屋根の上で太陽電池の配線作業を行う必要がなく、施工に手間が
かからない。 【００３３】 図４は本発明の他の実施例を示しており、この場合、天井２０の開口２０Ａに
見切材３０等を介して透明な窓ガラス３１を嵌め込んで天窓を構成している。 【００３４】 【発明の効果】 以上の説明から明らかなように、本発明の太陽電池付き屋根パネルによれば、
屋根パネル本体の上に、該屋根パネル本体と略同一面積のフレームを略平行に設
け、該フレームに太陽電池が設けられたパネル状の太陽電池モジュールを、必要 とする電圧が得られる数だけ縦横に組み込んでその上面を略平坦面としたので、
従来の太陽電池瓦を葺く場合に比べて屋根面を平坦にすることができる。また、
必要以上の電力が供給されたり、あるいは必要に満たない電力しか供給されない
場合が起こるといった不都合を解消することができ、必要充分な電力を効率的に
供給することができる。 また、前記屋根パネル本体の格子状に組まれた垂木上に固着された合板とフレ
ーム及び太陽電池モジュールとの間に、該フレーム及び太陽電池モジュールの下
面に沿いかつ屋根の傾斜方向および横方向に開放された通気層を形成したので、
当該通気層に屋根の傾斜方向および横方向に沿う気流を生じさせ、前記太陽電池
モジュールの下面をこの気流により直接冷却することができ、この太陽電池モジ
ュールの熱放散を促進し温度上昇を抑制することができる。 また、前記縦横の太陽電池モジュールを、前記傾斜方向および横方向の通気層
に取り回された電線により直列に接続したので、当該電線を前記太陽電池モジュ
ールにより保護し、外部に露出することが無くなり、直接風雨や太陽熱の影響を
受けることがなくなる。

【図面の簡単な説明】 【図１】 本発明の一実施例の太陽電池付き屋根パネルが適用された状態の住宅の屋根の
斜視図である。 【図２】 図１のＥ−Ｅ線断面図である。 【図３】 図１のＦ−Ｆ線断面図である。 【図４】 図３のＧ部分拡大図である。 【図５】 本発明の他の実施例の断面図である。 【符号の説明】 １ 太陽電池付き屋根パネル １Ａ 通気層 ２ 屋根パネル本体 ３ 太陽電池モジュール ５ 合板 ７ 垂木 １０ 太陽電池 １１ フレーム ２７ 太陽電池モジュール

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 屋根パネル本体の上に、該屋根パネル本体と略同一面積のフ
   レームが略平行に設けられ、該フレームに太陽電池が設けられたパネル状の太陽
   電池モジュールが、必要とする電圧が得られる数だけ縦横に組み込まれてその上
   面が略平坦面とされ、 前記屋根パネル本体の格子状に組まれた垂木上に固着された合板とフレーム及
   び太陽電池モジュールとの間に、該フレーム及び太陽電池モジュールの下面に沿
   いかつ屋根の傾斜方向および横方向に開放された通気層が形成され、 前記太陽電池モジュールは、前記通気層に取り回された電線により直列に接続
   されてなることを特徴とする太陽電池付き屋根パネル。