JP2798762B2

JP2798762B2 - 屋根設置型太陽電池装置

Info

Publication number: JP2798762B2
Application number: JP1344149A
Authority: JP
Inventors: 正幸岩本; 浩二南; 俊彦山置; 明石川; 広幸本田
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-12-27
Filing date: 1989-12-27
Publication date: 1998-09-17
Anticipated expiration: 2013-09-17
Also published as: JPH03200377A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野本発明は、屋根設置型太陽電池装置及びその設置方法
に関し、特に一般住宅の既設屋根に設置可能な太陽電池
装置とその装置方法に関する。

（ロ）従来の技術光エネルギーを直接電気エネルギーに変換する太陽電
池は、無尽蔵な太陽光を主たるエネルギー源としている
ために、エネルギー資源の枯渇が問題となる中で脚光を
浴びている。この太陽電池を家庭用電源として利用する
場合、通常の家庭の消費電力であれば、太陽電池の変換
効率を10％とすると30m²の受光面積があれば良い。この
太陽電池の受光面積は、通常の住宅の屋根などで十分可
能な面積である。

そこで、特開昭60−31259号公報などに開示されてい
るように、瓦状の太陽電池装置が提案されている。この
瓦状の太陽電池装置は、現存する屋根瓦に代わって敷設
するだけでよく、架台などの敷設設備を必要としない利
点を有している。

（ハ）発明が解決しようとする課題しかしながら、上述の瓦状の太陽電池装置は、既設の
屋根に敷設しようとすると、既に敷設されている屋根瓦
を取り外した後、その後に、瓦状の太陽電池装置の敷設
工事を行わなくてはならない。そのため、敷設工事に大
変な手間がかかり、既設の屋根には好ましいものとは言
えなかった。

さらに、太陽電池の基板として瓦状に曲がったガラス
基板を用いるため、その製造が困難であり、コストが高
くなるとともに、曲面形状のため、照射角度によって光
起電力が変動することことは否めない。

本発明は、既設の屋根に容易に設置できる屋根設置型
太陽電池装置を提供することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段本発明の第１の屋根設置型太陽電池装置は、屋根上に
設置される枠体と、枠体に取り付けられる少なくとも１
つの太陽電池モジュールと、枠体内に所定間隔において
平行に張られた少なくとも一対のモジュール取付用ワイ
ヤと、前記一対のモジュール取付用ワイヤに対応して太
陽電池モジュールに設けられた少なくとも一対のワイヤ
掛止部とを備え、太陽電池モジュールの各ワイヤ掛止部
が、それぞれ対応するモジュール取付用ワイヤに掛止さ
れることにより、太陽電池モジュールが枠体に取り付け
られることを特徴とする。

前記枠体は、中空パイプで構成されていることが好ま
しい。また、前記枠体は、少なくとも下端部に弾性材製
クッションを有するスペーサを介して屋根上に設置され
ることが好ましい。また、前記スペーサの高さを代える
ことにより、太陽電池モジュールの受光角度を季節に応
じて調整するようにしてもよい。また、前記各モジュー
ル取付用ワイヤは、枠体補強用のコイル状スプリング部
を有していることが好ましい。

また、前記ワイヤ掛止部は、垂直断面略Ｓ形で、太陽
電池モジュールの縁部が嵌入される上部のモジュール嵌
込部と、前記モジュール取付用ワイヤが掛けられる下部
のワイヤ掛部とを有しているものであることが好まし
い。また、前記一対のモジュール取付用ワイヤの間隔
は、前記一対のワイヤ掛止部のワイヤ掛部同士の間隔よ
り若干狭いことが好ましい。

本発明の第２の屋根設置型太陽電池装置は、屋根上に
設置される板状モジュール保持体と、モジュール保持体
に取り付けられる少なくとも１つの太陽電池モジュール
と、太陽電池モジュールを保持体に取り付けるための所
要数のモジュール取付部材とを備え、モジュール取付部
材は、太陽電池モジュールの縁部上面に沿う頭部と、頭
部から下方にのびかつ太陽電池モジュールの縁部外側面
に沿う脚部とを有し、モジュール取付部材の脚部がモジ
ュール保持体に嵌め込み固定または打ち込み固定される
ことにより、太陽電池モジュールがモジュール保持体に
取り付けられることを特徴とする。

（ホ）作用本発明の第１の屋根設置型太陽電池装置では、屋根上
に枠体に設置した後、枠体内部に所定間隔をおいて平行
に張られた少なくとも一対のワイヤに、太陽電池モジュ
ールの各ワイヤ掛止部を掛けることにより、太陽電池モ
ジュールが枠体に取り付けられる。

本発明の第２の屋根設置型太陽電池装置では、屋根上
に板状支持体を設置した後、板状モジュール保持体上に
太陽電池モジュールが載せられ、所要数のモジュール取
付部材の脚部をモジュール保持体に嵌め込み固定または
打ち込み固定することにより、太陽電池モジュールがモ
ジュール保持体に取り付けられる。

（ヘ）実施例以下、本発明の実施例について、図面を参照して説明
する。

第１図〜第４図は、この発明の第１実施例を示してい
る。

以下の説明において、前とは、第１図に示す切妻屋根
（21）のうち、太陽電池装置（20）が設置される面の軒
側を、後とは棟側を、それぞれいうものとする。

第１図は、既設家屋の屋根に設置された屋根設置型太
陽電池装置を示している。南側に面している屋根（21）
の屋根瓦（22）上に太陽電池装置（20）が支持脚（スペ
ーサ）（13）を介して移動自在に載置されている。太陽
電池装置（20）は、屋根（21）に複数本の太陽電池装置
設置用ワイヤ（25）を介して取り付けられている。

太陽電池装置（20）は、矩形枠体（11）と、枠体（1
1）に取り付けられた複数の太陽電池モジュール（10）
とからなる。

第２図は、太陽電池装置（20）の枠体（11）を示して
いる。枠体（11）は、アルミニウム、ステールなどの金
属製の長尺状板体で構成されている。この枠体（11）内
には、前後方向に間隔をおいて、複数対のモジュール取
付用ワイヤ（12）が張られている。枠体（11）の底部に
は、複数の支持脚（13）が設けられている。各支持脚
（13）の下端部には、フッソゴム製クッション（14）が
設けられている。

枠体（11）としては、第５図に示すように、アルミニ
ウムパイプ、ステンレスパイプなどの中空パイプを屈曲
して形成したものを用いてもよい。中空パイプ製の枠体
（11）を用いると、強度が比較的強いため軽量化が図れ
るという利点がある。また、クッション（14）として
は、第６図に示すようにスプリングを用いてもよいし、
木材などの他の弾性材を用いてもよい。

モジュール取付用ワイヤ（12）は、後述するように、
太陽電池モジュール（10）を取り付けるために設けられ
たものであるが、第７図に示すように、太陽電池モジュ
ール（10）の取付けに支障をきたさない所要箇所に、枠
体補強用のコイル状スプリング部（12a）を形成しても
よい。この様に、モジュール取付用ワイヤ（12）の所要
箇所に、コイル状スプリング部（12a）を形成すると、
枠体（11）の剛性が増すという利点がある。

第３図は、太陽電池モジュールを示している。

第３図において、（１）は強化ガラスなどの透明性か
つ絶縁性を有する材料からなる基板、（２）は上記基板
（１）の表面に一定間隔で直接被着された光電変換領域
である。光電変換領域（２）は、たとえば基板（１）側
から、酸化スズ、酸化インジウムスズなどの透明導電膜
（３）と、その内部に半導体接合を備えたアモルファス
シリコンからなる半導体膜（４）と、半導体膜（４）と
オーミック接触するアルミニウムなどの裏面電極膜
（５）とが順次積層されたミクロンオーダの膜状を呈す
る。

各半導体膜（４）は、その内部にたとえば膜面は平行
なPIN接合を形成すべく受光面側から厚み50〜250Å程度
のＰ型層、4000〜7000Å程度のＩ型（真性）層及び300
〜600Å程度のＮ型層が順次積層被着され、従って基板
（１）及び透明導電膜（３）を通過して光入射がある
と、主にＩ型層において自由状態の電子及び正孔が発生
し、係る電子及び正孔は上記各層が形成するPIN接合電
界に引かれて各透明導電膜（３）及び裏面電極膜（５）
に集電され、隣接する光電変換領域（２）の透明導電膜
（３）と裏面電極膜（５）との重畳により電気的に相加
された電力が取り出される。

（６）はアルミニウムなどからなる外枠、（７）は光
電変換領域（２）を被覆する樹脂層である。

第４図は、枠体（11）への太陽電池モジュール（10）
の取付構造を示している。

各太陽電池モジュール（10）の前後縁の左右両端部に
は、ワイヤ掛止具（15）が取り付けられている。このワ
イヤ掛止具（15）は、垂直断面Ｓ型であり、太陽電池モ
ジュール（10）の縁部が嵌入される上部のモジュール嵌
込部（15a）と、モジュール取付用ワイヤ（12）が掛け
られる下部のワイヤ掛部（15b）とから構成されてい
る。そして、モジュール嵌込部（15a）が、太陽電池モ
ジュール（10）の縁部に嵌め合わされた状態で、ワイヤ
掛止具（15）が太陽電池モジュール（10）に固定されて
いる。

枠体（11）に張られた各対のモジュール取付用ワイヤ
（12）の間隔W1は、太陽電池モジュール（10）に取り付
けられた前後のワイヤ掛止具（15）のワイヤ掛部（15
b）同士の間隔W2により若干狭い間隔となっている。

枠体（11）への太陽電池モジュール（10）の取付は、
太陽電池モジュール（10）の前後縁に取り付けられたワ
イヤ掛止具（15）を、所要の一対のモジュール取付用ワ
イヤ（12）に掛けることにより行われる。従って、枠体
（11）への太陽電池モジュール（10）の取付が非常に簡
単であり、また、太陽電池モジュール（10）の交換も簡
単にできる。枠体（11）へ太陽電池モジュール（10）を
取り付ける場合には、モジュールを冷却しやすくするた
めに、隣合う太陽電池モジュール（10）同士の間に通風
用の隙間（16）をあけるようにすることが好ましい。

枠体（11）へ取り付けられた複数の太陽電池モジュー
ル（10）同志の電気的接続は、電気線によって行っても
よいし、モジュール取付用ワイヤ（12）自体を導電線に
して、この導電線に図示しない圧着端子などを介して接
続するようにしてもよい。

次に、第１図を参照して、太陽電池装置の設置方法に
ついて説明する。まず、次のようにして、枠体（11）を
既設家屋の屋根（21）に取り付ける。すなわち、軒下の
母屋（24）にクランプ部材（26）をボルトなどにより固
定し、このクランプ部材（26）に、枠体（11）の左右両
側部材に一端が取り付けられた太陽電池装置設置用ワイ
ヤ（25）の他端をターンバックル（図示略）を介して取
り付ける。また、軒下の垂木などにクランプ部材（26）
をボルトなどにより固定し、このクランプ部材（26）
に、枠体（11）の前後両部材に一端が取り付けられた太
陽電池装置設置用ワイヤ（25）の他端をターンバックル
（図示略）を介して取り付ける。なお、第１図におい
て、（31）は、棟瓦（23）を保護するためのクッション
部材である。

この様にして、枠体（11）を屋根（21）に取り付けた
後、太陽電池モジュール（10）の前後縁に取り付けられ
たワイヤ掛止具（15）を、所要の一対のモジュール取付
用ワイヤ（12）に掛けることにより、複数の太陽電池モ
ジュール（10）を枠体（11）へ取付ける。

第８図は、枠体（11）の変形例を示している。この枠
体（11）には、その左右両側部材に前後一対の支持脚
（13）が着脱自在に取り付けられている。この支持脚
（13）の下端にもクッション（14）が設けられている。
そして、前側の支持脚（13）と後側の支持脚（13）の長
さが異なっている。

太陽が比較的高い位置にある夏季においては、第８図
（イ）に示すように、長い方の支持脚（13）が前側（軒
先側）に、短い方の支持脚（13）が後側（棟側）にそれ
ぞれ位置するように、枠体（11）に支持脚（13）が取り
付けられる。一方、太陽の比較的低い冬季においては、
第８図（ロ）に示すように、前後の支持脚（13）が夏季
の場合と前後逆となるように切り替えられる。従って、
この枠体（11）を有する屋根設置型太陽電池装置（20）
では、前後の支持脚（13）を交換するだけで、季節に応
じて、太陽電池モジュール（10）の受光面に対する太陽
光の受光角度を受光量が多くなるように変更できる。

この例では、支持脚（13）は、前後方向に２本設けら
れているが２本以上も設けてもよい。また、長さの異な
る多数種類の支持脚を用意しておき、太陽電池モジュー
ル（10）の受光角度を、夏、冬の２通りだけでなく、３
通り以上変化させるようにしてもよい。

また、各支持脚（13）として、長さ調節可能な伸縮式
のものを用い、季節に応じて各支持脚（13）の長さを調
節することにより、太陽電池モジュール（10）の受光角
度を、受光量が多くなるように変更するようにしてもよ
い。この様にすると、支持脚（13）を取り代える手間が
省けるので、太陽電池モジュール（10）の受光角度を変
更するための作業効率が高くなるという利点がある。

第９図及び第10図は、この発明の第２実施例を示して
いる。この実施例では、第１実施例の枠体（11）の代わ
りに、板状の金属製モジュール保持体（41）が用いられ
ている。そして、この保持体（41）に、複数の矩形太陽
電池モジュール（10）が所要数のモジュール取付部材
（42）によって固定されている。

各モジュール取付部材（42）は、太陽電池モジュール
（10）の隅縁部上面に沿う矩形板状頭部（42a）と、頭
部（42a）の２辺から下方にのびかつ太陽電池モジュー
ル（10）の隅縁部外側面に沿う断面Ｌ形の脚部（42b）
とからなる。

モジュール保持体（41）には、それに取り付けられる
太陽電池モジュール（10）の四隅に対応する位置に、モ
ジュール取付部材（42）の脚部（42b）を嵌め込み固定
または打ち込み固定するために脚部固定用孔（43）が形
成されている。また、モジュール保持体（41）には、太
陽電池モジュール（10）の取付位置以外の位置に、複数
のモジュール冷却用通風孔（44）が形成されている。

この屋根設置型太陽電池装置は、まず、モジュール保
持体（41）を既存家屋の屋根に取り付けた後、太陽電池
モジュール（10）をモジュール保持体（41）へ取り付け
ることにより設置される。モジュール保持体（41）への
太陽電池モジュール（10）の取付けは、モジュール保持
体（41）上のモジュール取付装置に太陽電池モジュール
（10）を載置した後、モジュール取付部材（42）を脚部
固定用孔（43）に嵌め込み固定または打ち込み固定し
て、太陽電池モジュール（10）の四隅を支持することに
より行われる。

（ト）発明の効果以上説明したように、本発明の第１の屋根設置型太陽
電池装置によれば、枠体を屋根上に設置し、太陽電池モ
ジュールに設けられたワイヤ掛止部を、枠体内に張られ
たモジュール取付用ワイヤに掛けて太陽電池モジュール
を枠体に取り付けるという簡単な作業で、屋根設置型太
陽電池装置を既設家屋の屋根に設置できる。

また、枠体として、中空パイプを用いると、軽量化が
図れる。また、枠体を、少なくとも下端に弾性材製クッ
ションを有するスペーサを介して屋根上に設置すること
により、屋根を保護できるとともに、太陽電池モジュー
ルの冷却効果を高めることができる。また、スペーサの
長さを季節に応じて変えて太陽電池モジュールの受光角
度を調整することにより、高い光電変換効率が得られ
る。

また、ワイヤ掛止部として、垂直断面略Ｓ形で、太陽
電池モジュールの縁部が嵌入される上部のモジュール嵌
込部と、モジュール取付用ワイヤが掛けられる下部のワ
イヤ掛部とを有しているものを用いると、ワイヤ掛止部
を太陽電池モジユールに簡単に取り付けることができ
る。また、枠体に設けられる各対のモジュール取付用ワ
イヤの間隔を、前記一対のワイヤ掛止部のワイヤ掛部同
士の間隔より若干狭くすることにより、ワイヤの張力に
より、太陽電池モジユールを枠体に強固に取り付けるこ
とができる。また、モジュール取付用ワイヤの所要箇所
に、枠体補強用のコイル状スプリング部を形成すること
により、枠体の剛性を強化することができる。

本発明の第２の屋根設置型太陽電池装置によれば、屋
根上に板状モジュール保持体を設置した後、板状保持体
上に、太陽電池モジュールを載せ、モジュール取付部材
の脚部を支持体に嵌め込み固定または打ち込み固定して
太陽電池モジュールを支持体に取り付けるという簡単な
作業で、屋根設置型太陽電池装置を既設家屋の屋根に設
置できる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は、この発明の第１実施例を示してい
る。第１図は、既設家屋の屋根に太陽電池装置を設置した状
態を示す部分斜視図である。第２図は、枠体を示す斜視図である。第３図は、太陽電池モジュールを示す断面図である。第４図は、枠体に太陽電池モジュールを組み込む態様を
示し、同図（イ）は分解斜視図、同図（ロ）は太陽電池
モジュール取付前におけるワイヤ掛止部と一対のモジュ
ール取付用ワイヤとの関係を示す側面図、（ハ）は太陽
電池モジュール取付後におけるワイヤ掛止部と一対のモ
ジュール取付用ワイヤとの関係を示す側面図、同図
（ニ）はワイヤ掛止具を示す拡大斜視図である。第５図は、枠体の変形例を示す斜視図である。第６図は、枠体に設けられた支持脚のクッションの他の
例を示す部分斜視図である。第７図は、枠体に設けられたモジュール取付用ワイヤの
他の例を示す部分斜視図である。第８図は、枠体のさらに他の変形例を示し、同図（イ）
は夏季における設置状態を示す概略側面図、同図（ロ）
は冬季における設置状態を示す概略側面図である。第９図及び第10図は、この発明の第２実施例を示してい
る。第９図は、モジュール保持体に太陽電池モジュールが取
り付けられた状態を示す斜視図である。第10図は、モジュール取付部材を示す拡大斜視図であ
る。 10……太陽電池モジュール、11……枠体、 12……モジュール取付用ワイヤ、 13……支持脚（スペーサ）、 14……クッション、15……ワイヤ掛止具、 15a……モジュール嵌込部、 15b……ワイヤ掛部、21……屋根、 41……モジュール保持体、 42……モジュール取付部材、42a……頭部、 42b……脚部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者石川明大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (72)発明者本田広幸大阪府守口市京阪本通２丁目18番地三洋電機株式会社内 (56)参考文献実開昭61−106057（ＪＰ，Ｕ) 実開昭58−133946（ＪＰ，Ｕ) 実開昭63−87853（ＪＰ，Ｕ) 実開昭62−70455（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01L 31/04 E04D 13/18

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】屋根上に設置される枠体と、枠体に取り付
けられる少なくとも１つの太陽電池モジュールと、枠体
内に所定間隔をおいて平行に張られた少なくとも一対の
モジュール取付用ワイヤと、前記一対のモジュール取付
用ワイヤに対応して太陽電池モジュールに設けられた少
なくとも一対のワイヤ掛止部とを備え、太陽電池モジュ
ールの各ワイヤ掛止部が、それぞれ対応するモジュール
取付用ワイヤに掛止されることにより、太陽電池モジュ
ールが枠体に取り付けられる屋根設置型太陽電池装置。
【請求項２】前記枠体が、中空パイプで構成されている
ことを特徴とする請求項第１に記載の屋根設置型太陽電
池装置。
【請求項３】前記枠体が、少なくとも下端部に弾性材製
クッションを有するスペーサを介して設置されることを
特徴とする請求項第１または第２に記載の屋根設置型太
陽電池装置。
【請求項４】前記スペーサの高さを変えることにより、
太陽電池モジュールの受光角度が調整されることを特徴
とする請求項第３に記載の屋根設置型太陽電池装置。
【請求項５】前記各モジュール取付用ワイヤは、枠体補
強用のコイル状スプリング部を有していることを特徴と
する請求項第１ないし第４のいずれかに記載の屋根設置
型太陽電池装置。
【請求項６】前記ワイヤ掛止部が、垂直断面略Ｓ形であ
り、太陽電池モジュールの縁部が嵌入される上部のモジ
ュール嵌入部と、前記モジュール取付用ワイヤが掛けら
れる下部のワイヤ掛部とを有していることを特徴とする
請求項第１ないし第５のいずれかに記載の屋根設置型太
陽電池装置。
【請求項７】前記一対のモジュール取付用ワイヤの間隔
が、前記一対の掛止部のワイヤ掛止部同士の間隔より若
干狭いことを特徴とする請求項１ないし第６のいずれか
に記載の屋根設置型太陽電池装置。
【請求項８】屋根上に設置される板状モジュール保持体
と、モジュール保持体に取り付けられる少なくとも１つ
の太陽電池モジュールと、太陽電池モジュールを保持体
に取り付けるための所要数のモジュール取付部材とを備
え、モジュール取付部材は、太陽電池モジュールの縁部
上面に沿う頭部と、頭部から下方にのびかつ太陽電池モ
ジュールの縁部外側面に沿う脚部とを有し、モジュール
取付部材の脚部がモジュール保持体に嵌め込み固定また
は打ち込み固定されることにより、太陽電池モジュール
がモジュール保持体に取り付けられる屋根設置型太陽電
池装置。