JP3058455B2 - 傾斜屋根用の太陽電池装置 - Google Patents

傾斜屋根用の太陽電池装置

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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、軒−棟−方向に敷設可能な支持要素を備
え、この支持要素が棟−軒−方向にうろこ状にオーバー
ラップして敷設可能であり、太陽電池を有する板状の太
陽電池モジュールが支持要素に突き合わせてあるいは隣
接する屋根葺き板に接して配置され、太陽電池モジュー
ルの長さが屋根葺き板の最大被覆長さよりも長く、その
幅が屋根葺き板の装置被覆幅よりも大きい、屋根葺き板
によって葺かれた傾斜屋根のための太陽電池装置（光起
電力装置）に関する。
このような太陽電池装置は例えばドイツ連邦共和国実
用新案登録出願公開第9409453.9号公報によって知られ
ている。この装置の場合には、太陽電池モジュールが屋
根の縦方向にうろこ状にオーバーラップするよう配置さ
れている。以下において、棟−軒−ラインは縦方向と呼
び、棟または軒に対して平行な方向は横方向と呼ぶ。支
持要素として、棟−軒−方向に敷設された中空成形体が
設けられている。この中空成形体はその棟側の端部が屋
根下地の小舞に載り、その軒側の端部が小舞に対して平
行に小舞に隣接して敷設された木摺に載っている。木摺
はほぼ太陽電池モジュールの厚さだけ小舞の上側縁部か
ら突出している。木摺はその上面に、縦方向中心線に沿
って延びる凹部を備えているので、互いに突き合わせら
れる２個の太陽電池モジュールの縁部に配置する際に、
隙間に侵入する水の方向を排出する働きをする。この装
置の場合には、小舞に対して平行に付加的な木摺を敷設
しなければならず、固定のために、太陽電池モジュール
の軒側の縁部を取り囲む付加的な耐風フックが必要であ
るという欠点がある。
先行技術を示す文献として、ヨーロッパ特許出願公開
第9549560号公報とフランス国特許出願公開第2354430号
公報がある。
本発明の根底をなす課題は、小形の屋根葺き板からな
る屋根葺き部にモジュール装置（ユニット式装置）とし
て組み込むことができ、既に葺かれた屋根に、適合作業
をせずに後から組み込むことができ、固定装置の組み立
てが作業をせずに、太陽電池モジュールを交換すること
ができる、冒頭に述べた種類の太陽電池装置を提供する
ことである。
この課題は本発明に従い、支持要素にステーが設けら
れ、２個の支持要素が同じ傾斜ラインに沿って配置され
ている場合、このステーが支持要素に載る太陽電池モジ
ュールの表面の上方の高さ位置で、棟近くの支持要素を
軒方向に隣接する支持要素上に縦方向に摺動可能に支持
し、太陽電池モジュールの幅が、屋根葺き板の装置被覆
幅の整数倍に等しく、棟−軒−方向において、太陽電池
を有する、太陽電池モジュールの面が、隣接する屋根葺
き板の最も短い被覆長さよりも短く、それによって太陽
電池モジュールが棟側に、太陽電池が設けられていない
縁部分を有し、支持要素上と太陽電池モジュールの下方
に下張り要素が敷設可能であり、この下張り要素が太陽
電池モジュールの縦方向縁部の下方に位置決め可能な水
流路を備えていることによって解決される。
第１の太陽電池モジュールを敷設するために、軒に対
して平行な列をなして、棟−軒−方向に延びる互いに平
行なラインに沿って配置された少なくとも２個の支持要
素が必要である。ラインの最も下側の支持要素の棟側の
端部分は、第１の小舞に固定され一方、軒側の端部分は
軒方向に隣接する屋根葺き板とオーバーラップし、例え
ば耐風フックによって軒側の第２の小舞に固定される。
続いて、第１のモジュールは下側の支持要素の上面に載
せられる。同じラインに沿って敷設される棟近くの支持
要素は、その軒側の端部分の範囲において、下側の支持
要素のステーに連結され、棟側で棟側の第３の小舞に載
せられる。この場合、棟近くの支持要素は第１のモジュ
ールの上面の上方の高さ位置で支持されるので、それぞ
れの小舞間隔に適合させるために、第１のモジュールに
突き合わせることなく、軒方向に摺動させることができ
る。
棟近くの支持要素は摺動時に、その棟側の端部分が一
方では第３の小舞に固定され、他方では軒側の端部分が
棟側で第１のモジュールとオーバーラップするように、
位置決めされる。従って、棟近くの支持要素の軒側のオ
ーバーラップ端部分は、下側の支持要素から第１の建築
要素が浮き上がらないようにする。続いて、棟近くの平
行な２個の支持要素には第２のモジュールが載置され
る。このモジュールは第１のモジュールの棟側の縁部分
とうろこ状にオーバーラップする。
支持要素上に軒に対して平行な列をなして敷設された
太陽電池モジュールは、互いに突き合わせることができ
るかあるいは隣接する屋根葺き板に接するようにするこ
とができる。この場合、各々の突き合わせ個所に隙間が
生じる。この隙間は雨水が侵入しないようにシールしな
ければならない。そこで、本発明による太陽電池装置の
場合には、支持要素上と太陽電池モジュールの下方に下
張り要素を敷設可能であり、この下張り要素の水流路が
それぞれ、太陽電池モジュールの縦方向縁部の下方に位
置決め可能である。この下張り装置は例えば薄い合成樹
脂材料からなり、最も簡単な場合にはＵ字状の横断面を
有する排出樋として形成可能である。
この太陽電池装置の太陽電池モジュールはその寸法に
基づいて、市販の複数の屋根葺き板の代わりに組み込み
可能である。長さは好ましくは屋根葺き板の長さに一致
している。コンクリート屋根瓦の被覆幅が通常は30cm
で、粘土屋根瓦の被覆幅が20cmであるので、太陽電池モ
ジュールの幅は60cmあるいはその多数倍にすべきであ
る。太陽電池モジュールの幅は例えば、４個のコンクリ
ート屋根瓦または６個の粘土屋根瓦の被覆幅に一致する
ように選択され、それによって太陽電池モジュールの外
形寸法は約38cm×120cmとなる。そのうち、25cm×114cm
の面積に、太陽電池要素を敷設可能である。この場合、
縦方向側に3cmの空き縁部をそれぞれ１つ形成され、軒
側に2cm、棟側に11cmの空き縁部が形成される。このよ
うな太陽電池モジュールは現在、シリコン電池で約35ワ
ットの電気出力を発生する。ジェネレータユニットは少
なくとも20個のモジュールを備えるべきである。
屋根葺き板をずらして配置する場合、一列のこの屋根
葺き板は、隣接する棟側または軒側の列に対して半分の
被覆幅だけずれている。複数のモジュールが棟−軒−方
向に互いにうろこ状に部分的にオーバーラップするよう
に敷設されると、このモジュールは、ずらした屋根葺き
部に接して敷設する場合、同様に各々の列で、屋根葺き
板の半分の被覆幅だけ、すなわち約10〜15cmだけずれ
る。支持要素が横方向に自由に配置可能であるので、例
えば約４分の１の箇所に相当する範囲内で１本のライン
に沿って組み立て可能であり、その際、半分の幅の屋根
葺き板によって縁部を補償する必要はない。
屋根葺き板のオーバーラップが屋根傾斜に依存するの
で、小舞の間隔は屋根毎に変えることができる。平らな
傾斜角度の屋根が最大オーバーラップ、ひいては最小被
覆長さを有する。従って、太陽電池装置を任意の屋根に
組み込むことができるようにするために、太陽電池を有
する太陽電池モジュール内の面が、最短被覆長さよりも
長くなっていると有利である。これにより、太陽電池が
影になることが回避される。この影は、極端な場合に、
例えば大きな被覆長さのために設けられたモジュールが
小さな被覆長さを有する屋根に誤って敷設されるときに
生じる。それによって、装置は適用がきわめてやさし
く、“自分で自身で”敷設することができる。
屋根葺き構造体の平面に関して、支持要素の上面の高
さが、側方で隣接する屋根葺き板の水切り用畳み折り継
ぎ目の高さ位置とほぼ同じであり、それによって隣接す
る屋根葺き板の水切り用畳み折り継ぎ目側に敷設される
太陽電池モジュールが、水切り用畳み折り継ぎ目とオー
バーラップするようにかつ屋根葺き板の被覆継ぎ目側に
隣接する太陽電池モジュールの縁部を被覆継ぎ目に突き
合わせるように敷設可能であると、太陽電池装置の組み
立てがきわめて簡単である。
太陽電池装置はコンクリート製または粘土製の市販の
平らな屋根葺き板で覆われた傾斜屋根にきめて有利に組
み込み可能である。コンクリート製の平らな屋根葺き板
は通常42cmの長あと、33cmの幅と、2.2cmの高さを有す
る。屋根葺き板は30cmの被覆幅と、屋根傾斜に応じて32
cm〜34cmの被覆長さを有する。水切り用畳み折り継ぎ目
の高さは下側縁部1.2cmであるので、太陽電池モジュー
ルは屋根葺き板の上面に密接して敷設可能である。
ステーは支持要素の上面の棟側の端部に配置可能であ
る。
支持要素が軒側のその端部に、太陽電池モジュールの
縁部を取り囲む収容部を備え、収容部の縁部とステーと
の間の内法幅が少なくともモジュールの長さに等しい
と、モジュールの挿入および交換は工具なしで可能であ
る。これにより、モジュールは第１方向での組み立て時
に支持要素のステーまで挿入され、そして支持要素に載
せられ、続いて軒方向に収容部に挿入される。取外しは
逆の順序で行われる。支持要素の軒側の端部を取り囲む
収容部はモジュールに設けることもできる。電気的な接
続がプラグ継手として形成されると有利である。
載置される支持要素の浮き上がりを防止するために、
支持要素のステーがＴ字形の連結要素として形成され、
この連結要素が載置される支持要素の下面の縦方向スリ
ットに係合している。
太陽電池装置のモジュールは、フレームなしに形成さ
れていると、きわめて偏平である。
特に下面が滑らかなこのような太陽電池モジュールを
密接させて葺くために、下張り要素が太陽電池モジュー
ルの全幅にわたって延び、雪や雨に対して密封するよう
に形成された軒側の縁部を有し、この縁部が２個の太陽
電池モジュールの間のオーバーラップ範囲内に配置可能
であると有利である。2.2cmの厚さの屋根葺き板上での
うろこ状に敷設された約1cmの厚さの２個のモジュール
のオーバーラップ範囲において、約1.2cmの隙間があく
ので、この隙間をシールするために下張り要素を用いる
ことができる。
下張り要素がその軒側の縁部に換気穴を備えている
と、このシールは侵入する水に対してのみ行われる。こ
の換気穴には、飛散する雪に対してシールするラビリン
スを接続可能である。しかし、冷却する空気流を太陽電
池モジュールの下面に沿って案内するために、空気流を
生じるようにすべきである。それによって、太陽電池モ
ジュールの強すぎる加熱、ひいては出力低下が防止され
る。棟側の縁部から流出する温められた空気は、次の下
張り要素の下面に沿って案内されるので、温められた空
気は棟を除いて他の太陽電池に接触しない。
本発明の好ましい実施の形態が図に示してある。次
に、この実施の形態について詳しく説明する。
図１は本発明による太陽電池装置の平面図、 図２は図１の太陽電池装置のII−II線に沿った縦断面
図、そして 図３は図１の太陽電池装置ののIII−III線に沿った縦
断面図である。図1,2,3において、図示範囲が異なる場
合、個々の部品は異なる図中符号で示してある。
図１は、傾斜屋根の建造状態を平面図で概略的に示し
ている。この傾斜屋根はコンクリート製の平な屋根葺き
板11,12,13によってずらした列14,16,18,20,22をなして
部分的に葺かれている。列16,18,20には、太陽電池モジ
ュール（光起電力モジュール）24,26,28または30が示し
てある。列18には、太陽電池モジュールを葺いていない
範囲に、下張り要素32,34が示してあり、列30には、第
１の建造状態で、支持要素36,38が示してある。この支
持要素はその棟側の端部が小舞40に固定されている。支
持要素36,38はその軒側の端部が、同じ傾斜ラインに沿
って配置された軒側の隣接する支持要素42,44に支持さ
れている。この支持要素42,44は更に、棟側でその下方
にある小舞46に固定されている。下張り要素32,34は太
陽電池モジュール24,26,28,30の約半分の幅を有し、そ
れぞれ図１において左側に示したその縁部に、下張り要
素32と同様に、槽状の水流路48を備えている。第１の列
16に並べて敷設された太陽電池モジュール24,26は互い
に突き合わせられている。太陽電池モジュール26はその
他端において、隣接する屋根葺き板12の水流路に載って
おり、太陽電池モジュール24の他端は隣接する屋根葺き
板13の被覆継ぎ目に突き合わせられている。突き合わせ
継ぎ目の下方には、太陽電池モジュール24,26の下方に
配置された見えない下張り要素の水流路がある。この下
張り要素は列18内の見える下張り要素32,34と同一であ
る。個々の太陽電池24,26,28,30を互いに電気的に接続
するためにおよび図示していない他のモジュールに接続
するために、ケーブル50が設けられている。このケーブ
ルはプラグ継手によってモジュールに接続されている。
図２には、図１の屋根の列16が軒に対して平行なII−
II線に沿った断面図で示してある。この場合、第１の屋
根葺き板13が左側に設けられている。この屋根葺き板は
右側に、高い位置にある被覆継ぎ目52を備えている。第
１の屋根葺き板13には、第１の下張り要素54が続いてい
る。この下張り要素は左側の縦方向縁部上を延びるその
狭い突出ビード56が第１の屋根葺き板13の被覆継ぎ目52
の下面に接触している。一方、被覆継ぎ目52の縦方向自
由縁部は第１の下張り要素54の水流路58の上方に配置さ
れている。この第１の下張り要素54の横方向においてほ
ぼその中央で、小舞60に固定された第１の支持要素62が
この下張り要素54を貫通している。この支持要素は第１
の下張り要素54のほぼ中央に設けられた突出ビード64内
に横方向に摺動可能に収容されている。第１の下張り要
素54は右側の縦方向縁部に沿って延びるその幅広の突出
ビード66が、左側の縦方向縁部に沿って延びる第２の下
張り要素70の狭い突出ビード68とオーバーラップしてい
る。この第２の下張り要素は同様に、第２の支持要素72
に固定されている。
隣接する２つの下張り要素54,70が横方向においてそ
の最大長さを得るようにするために、第２の下張り要素
70は敷設時に軒に対して平行に右側に引っ張られてい
る。それによって、第１の下張り要素54の幅広の突出ビ
ード66によって収容されるその狭い突出ビード68は、第
１の下張り要素54の幅広の突出ビード68の右側側面に直
接接触する。両支持要素62,72上には第１の太陽電池モ
ジュール24が配置されている。この太陽電池モジュール
は左側で第１の屋根葺き板13の被覆継ぎ目52に突き合わ
され、右側で隣接する第２の太陽電池モジュール26に突
き合わされている。第２の下張り要素70の右側に、上記
のように、第３の下張り要素74が敷設されている。この
場合、太陽電池モジュール24,26の突き合わせ個所は第
３の下張り要素74の水流路67の上方に配置されている。
第３の下張り要素74の右側には、前述と同様に、第４
の下張り要素78が敷設されている。右側の縦方向縁部に
沿って延びる、この第４の下張り要素の幅広の突出ビー
ド80は、第２の屋根葺き板12の左側の窪み状の水切り用
畳み折り継ぎ目82に突き合わせられている。第２の太陽
電池モジュール26が第３と第４の下張り要素74,78とオ
ーバーラップしている。支持要素62,72の上面の高さ
は、側方で隣接する屋根葺き板12の水切り用畳み折り継
ぎ目82の高さ位置とほぼ同じである。
３個の第１の下張り要素54,70,74がそれぞれ最大長さ
で敷設され、第４の下張り要素78が第２の屋根葺き板12
に突き合わせられているので、第４の下張り要素78の必
要な被覆幅は、第２の屋根葺き板12の水切り用畳み折り
継ぎ目82の幅だけ、最大長さの場合よりも短くなってい
る。従って、敷設時に、第４の下張り要途78が水切り用
畳み折り継ぎ目82の幅だけ軒に対して平行な方向に左側
へ移動しているので、第３の下張り要素74の幅広の突出
ビード84によって収容されたその狭い突出ビード86は、
第３の下張り要素74の幅広の突出ビード84の左側の側面
に接触している。従って、下張り要素54,70,74,78の被
覆幅をそれぞれの構造的な所与に問題なく適合させるこ
とができる。
図３は図１の太陽電池装置のIII−III線に沿った縦断
面図である。この場合、太陽電池モジュール28,30だけ
が示している。この太陽電池モジュールは支持要素88ま
たは90に載っている。支持要素90について示すように棟
側の端部に、Ｕ字状の収容部92が成形されている。この
収容部は載置された太陽電池モジュール30の軒側縁部を
鉤爪状に取り囲んでいる。各々の支持要素88,90はその
棟側の端部が屋根下地の小舞46または40に載り、この小
舞にねじ止めされている。支持要素90の軒側の端部に
は、すべての支持要素にとって原理的に同じである縦方
向に摺動可能な支持部が、その下にある支持要素88の棟
側の端部上のステー94によって例示的に示してある。支
持要素90の棟側の端部にはオーバーラップする次の支持
要素のための同一のステー96が設けられている。
棟近くの支持要素90の支持は、モジュール28の厚さと
ほぼ同じ高さで位置で行われる。これにより、棟近くの
支持要素90は組み立て時に下側の支持要素88とその上に
載っているモジュール28に対して軒方向に摺動可能であ
る。この摺動は、この支持要素の軒側端部分がモジュー
ル28とオーバーラップするまで、行うことができる。棟
近くの支持要素90に載るモジュール30は、棟近くの支持
要素90の軒側端部分によって、モジュール28に対して離
隔されて配置され、モジュール28の棟側の縁部分とオー
バーラップする。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 レーゼル・ノルベルト ドイツ連邦共和国、Ｄ―61440 オーバ ーウルゼル、ダンツィガー・ストラー セ、６ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04D 13/18 H01L 31/04 E04D 12/00

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】棟−軒−方向に敷設可能な支持要素（36,3
    8）を備え、この支持要素が棟−軒−方向にうろこ状に
    オーバーラップして敷設可能であり、太陽電池を有する
    板状の太陽電池モジュール（24,26,28,30）が支持要素
    （36,38）に突き合わせてあるいは隣接する屋根葺き板
    に接して配置され、太陽電気モジュールの長さが屋根葺
    き板（11,13）の最大被覆長さよりも長く、その幅が屋
    根葺き板（11,12,13）の装置被覆幅よりも大きい、屋根
    葺き板（11,12,13）によって葺かれた傾斜屋根のための
    太陽電池装置において、支持要素（88,90）にステー（9
    4）が設けられ、２個の支持要素（89,90）が同じ傾斜ラ
    インに沿って配置されている場合、このステーが支持要
    素に載る太陽電池モジュール（28）の表面の上方の高さ
    位置で、棟近くの支持要素（90）を軒方向に隣接する支
    持要素（88）上に縦方向に摺動可能に支持し、太陽電池
    モジュール（24,26,28,30）の幅が、屋根葺き板（11,1
    2,13）の装置被覆幅の整数倍に等しく、棟−軒−方向に
    おいて、太陽電池を有する、太陽電池モジュール（24,2
    6,28,30）の面が、隣接する屋根葺き板（11,13）の最も
    短い被覆長さよりも短く、それによって太陽電池モジュ
    ール（24,26,28,30）が棟側に、太陽電池が設けられて
    いない縁部分を有し、支持要素（62）上と太陽電池モジ
    ュール（24）の下方に下張り要素（54）が敷設可能であ
    り、この下張り要素が太陽電池モジュール（24）の縦方
    向縁部の下方に位置決め可能な水流路（58）を備えてい
    ることを特徴とする太陽電池装置。
  2. 【請求項２】屋根葺き構造体の平面に関して、支持要素
    （62,72）の上面の高さが、側方で隣接する屋根葺き板
    （12）の水切り用畳み折り継ぎ目の高さ位置とほぼ同じ
    であり、それによって隣接する屋根葺き板（12）の水切
    り用畳み折り継ぎ目側に敷接される太陽電池モジュール
    （26）が、水切り用畳み折り継ぎ目とオーバーラップす
    るようにかつ隣接する屋根葺き板（13）の被覆継ぎ目側
    に敷設される太陽電池モジュール（24）を被覆継ぎ目に
    突き合わせるように敷設可能であることを特徴とする請
    求項１記載の太陽電池装置。
  3. 【請求項３】ステー（94）が支持要素（88）の上面の棟
    側の端部に配置されていることを特徴とする請求項１ま
    たは２記載の太陽電池装置。
  4. 【請求項４】支持要素（90）が軒側のその端部に、太陽
    電池モジュール（30）の縁部を取り囲む収容部（92）を
    備え、収容部（92）の縁部とステー（96）との間の内法
    幅が少なくともモジュール（30）の長さに等しいことを
    特徴とする請求項３記載の太陽電池装置。
  5. 【請求項５】載置される支持要素（90）の浮き上がりを
    防止するために、支持要素（88）のステー（94）がＴ字
    形の連結要素として形成され、この連結要素が載置され
    る支持要素（90）の下面の縦方向スリットに係合してい
    ることを特徴とする請求項３または４記載の太陽電池装
    置。
  6. 【請求項６】太陽電池モジュール（24,26,28,30）がフ
    レームのないように形成されていることを特徴とする請
    求項１〜５のいずれか一つに記載の太陽電池装置。
  7. 【請求項７】下張り要素（32,34）が太陽電池モジュー
    ルの全幅にわたって延び、雪や雨に対して密封するよう
    に形成された軒側の縁部を有し、この縁部が２個の太陽
    電池モジュール（28,26または30,28）の間のオーバーラ
    ップ範囲内に配置可能であることを特徴とする請求項１
    〜６のいずれか一つに記載の太陽電池装置。
  8. 【請求項８】下張り要素（32,34）がその軒側の縁部に
    換気穴を備えていることを特徴とする請求項７記載の太
    陽電池装置。
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