JP3186959U

JP3186959U - 太陽電池を備える建物

Info

Publication number: JP3186959U
Application number: JP2013004833U
Authority: JP
Inventors: 勲手塚
Original assignee: 勲手塚
Priority date: 2013-08-21
Filing date: 2013-08-21
Publication date: 2013-10-31
Anticipated expiration: 2023-08-21

Abstract

【課題】屋根を貫通する貫通材を介して太陽電池パネルを屋根に確実に固定しながら、長期間にわたって雨漏りを確実に防止できる太陽電池を備える建物を提供する。
【解決手段】太陽電池を備える建物は、屋根１の上に貫通材４を介して太陽電池パネル２を固定している。屋根１は、屋外側に配置してなる第１のパネル１１と、この第１のパネル１１の下方に空気層１３を介して配置してなる第２のパネル１２を備える多層構造で、太陽電池パネル２が貫通材４を介して第１のパネル１１に固定されている。
【選択図】図２

Description

本考案は、屋根の上に太陽電池パネルを固定してなる建物に関し、とくに、防水構造で太陽電池パネルを屋根に固定してなる建物に関する。

屋根に太陽電池パネルを固定してなる建物は開発されている。（特許文献１参照）

特開２００５−１３３６６６号公報

この建物は、太陽電池パネルを屋根に固定するために、釘やネジ等の貫通材を屋根に貫通して固定する必要がある。屋根に貫通材を固定する構造は、貫通材によって屋根に雨水が浸入する隙間ができ、この隙間を通過して雨水が建物内に侵入して雨漏りの原因となる。この弊害を防止するために、貫通材と屋根との隙間にコーキング剤を充填している。しかしながら、太陽電池パネルを固定するために屋根に固定される多数の貫通材による隙間を完全に塞ぐようにコーキングするのは現実には極めて難しい。また、施工時には全ての隙間を完全にコーキングできたとしても、コーキング剤の経時的な劣化を皆無にはできず、コーキング剤が劣化して雨漏りが発生する弊害がある。

本考案は、この欠点を解決することを目的に開発されたものである。本考案の重要な目的は、屋根を貫通する貫通材を介して太陽電池パネルを屋根に確実に固定しながら、雨漏りを確実に防止でき、とくに長期間にわたって雨漏りを確実に防止できる太陽電池を備える建物を提供することにある。

課題を解決するための手段及び考案の効果

本考案の太陽電池を備える建物は、屋根１の上に貫通材４を介して太陽電池パネル２を固定している。屋根１は、屋外側に配置してなる第１のパネル１１と、この第１のパネル１１の下方に空気層１３を介して配置してなる第２のパネル１２を備える多層構造で、太陽電池パネル２が貫通材４を介して第１のパネル１１に固定されている。

以上の建物は、屋根を貫通する貫通材を介して太陽電池パネルを屋根に確実に固定しながら、雨漏りを確実に防止できる特徴がある。とくに、屋根に太陽電池パネルを固定しながら、長期間にわたって屋根の雨漏りを確実に防止できる特徴がある。それは、以上の建物が、屋根を第１のパネルと第２のパネルからなる二重構造として、第１のパネルと第２のパネルとの間に空気層を設け、屋外側に配置する第１のパネルに、貫通材で太陽電池パネルを固定しているからである。この構造は、太陽電池パネルを屋根に固定するために、第１のパネルに貫通材を貫通させる。したがって、貫通材と第１のパネルとの間から雨水が浸入する。侵入する雨水は空気層に侵入するが、この空気層の室内側には第２のパネルを配置する。したがって、空気層に侵入する雨水は、第２のパネルで室内に侵入するのが阻止される。第２のパネルは太陽電池パネルを固定するために貫通材を貫通させる必要がなく、貫通材による雨漏れがない。このため、貫通材に沿って第１のパネルを雨水が通過しても、この雨水が室内に侵入するのは第２のパネルで阻止される。したがって、第１のパネルを雨水が通過しても、これが室内に侵入することはない。

本考案の太陽電池を備える建物は、第１のパネル１１の上面に、複数の貫通材４を介して固定具３を固定して、この固定具３を介して太陽電池パネル２を屋根１に固定することができる。
この建物は、複数の貫通材で固定具を第１のパネルの表面に固定し、この固定具に太陽電池パネルを固定するので、太陽電池パネルを簡単かつ容易に、しかもより強固に屋根に固定できる。それは、複数の貫通材を介して屋根の第１のパネルの表面に簡単に固定具を固定でき、さらに、この固定具に太陽電池パネルを固定することで、屋根の定位置に太陽電池パネルを簡単に固定できるからである。

本考案の太陽電池を備える建物は、貫通材４を、第１のパネル１１を貫通する釘又はネジの何れかとすることができる。
以上の建物は、釘やネジ等の貫通材を第１のパネルに貫通して、太陽電池パネルを固定するので、太陽電池パネルを強固に屋根に固定できる。また、以上の貫通材で固定具を第１のパネルに固定する構造は、太陽電池パネルを簡単かつ確実に屋根に固定でき、さらに確実に第１のパネルに固定している固定具に固定して、太陽電池パネルを屋根１の定位置に簡単に固定できる。

本考案の太陽電池を備える建物は、屋根材１０を、瓦、スレート瓦、金属板の何れかとすることができる。

本考案の一実施例にかかる建物の概略断面図である。図１に示す建物のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図２に示す建物の要部拡大断面図である。本考案の他の実施例にかかる建物の要部拡大断面図である。本考案の他の実施例にかかる建物の拡大断面図である。

以下、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本考案の技術思想を具体化するための建物を例示するものであって、本考案は建物を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、実用新案登録請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「実用新案登録請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、実用新案登録請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

図１の概略断面図に示す建物は、上り勾配に傾斜する片流れ屋根１Ｘの上に太陽電池パネル２を固定している。太陽電池パネル２は、屋根１と平行に配置される。片流れ屋根１Ｘの建物は、屋根１を南向きとしてここに固定される太陽電池パネル２の日照時間を長くする。さらに、片流れ屋根１Ｘは、建物の面積に対して太陽電池パネル２を固定する屋根面積を大きくできる。このため、屋根１に配置される太陽電池パネル２の面積を大きくして発電電力を大きくできる。とくに、この建物は、太陽電池パネル２の外形を屋根１の外形にほぼ等しく、あるいは屋根１よりもわずかに小さく、たとえば、屋根１の総面積の５０％〜１００％として、発電電力を大きくできる。太陽電池パネル２は、台風や強風に耐えるように、貫通材４を介して屋根１に強固に固定される。

貫通材４は、太陽電池パネル２を強固に固定できるが、太陽電池パネル２を強固に固定するために、屋根１の表面に固定している屋根材１０やその下地材等を貫通すると雨漏りの原因となる。貫通材４の表面に沿って建物内に侵入する雨水を皆無にはできないからである。貫通材４と屋根１との隙間はコーキング剤で防水処理されるが、貫通材４の隙間を完全に防水処理することは現実には難しく、また、コーキング剤の経時的な劣化が、雨漏りの原因となる。コーキング剤が劣化すると、貫通材４と屋根１との間に隙間ができて、この隙間から雨水が室内に侵入する。

太陽電池パネル２を屋根１に固定する貫通材４による雨漏りを防止するために、本考案の建物は、図１〜図５に示すように、屋根１を多層構造としている。これらの図に示す屋根１は、屋外側に配置している第１のパネル１１と、第１のパネル１１の下に配置している第２のパネル１２の二層構造として、第１のパネル１１と第２のパネル１２との間に空気層１３を設けている。第１のパネル１１と第２のパネル１２は互いに平行に配置して、その間に一定の隙間の空気層１３を設けている。第１のパネル１１と第２のパネル１２は、その表面に防水シート１５、１８を固定して表面を防水処理している。第１のパネル１１と第２のパネル１２の両方を防水処理して雨水の浸入をより確実に阻止できる。第１のパネル１１を通過する雨水の室内への侵入を第２のパネル１２で阻止できるからである。

第１のパネル１１は、表面基板１４の上側の表面に防水シート１５を積層し、防水シート１５の上に屋根材１０を配置して固定している。表面基板１４は合板、防水シート１５はアスファルトルーフィング等の可撓性のシート材である。表面基板１４を厚くして、屋根１の断熱特性は向上する。したがって、表面基板１４である合板の厚さは、例えば１５ｍｍ〜３０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ〜２５ｍｍとする。表面基板１４は合板が使用されるが、天然の板材も使用できる。また、パーチクルボードやＭＤＦ等の板材も使用できる。また、防水シート１５には、雨水を通過させない全てのシート材を使用できる。

第２のパネル１２は、内面基板１７の上面に防水シート１８を積層している。内面基板１７は合板、防水シート１８はゴム状弾性体やプラスチック発泡体等のクッション材の表面に、アスファルトルーフィング材を積層してものが最適である。この防水シート１８は、これを貫通する釘などにクッション材を密着させて、雨水の透過をより確実に阻止して室内への雨漏りをより確実に防止する。ただ、第１のパネル１１を通過する雨水は極めて少ないので、第２のパネル１２の防水シート１８にもアスファルトルーフィング材を使用することができる。内面基板１７は、表面基板１４と同じように合板を使用するが、天然の板材も使用できる。また、パーチクルボードやＭＤＦ等の板材も使用できる。さらに、防水シート１８には、アスファルトルーフィング材に代わって雨水を通過させない全のシート材を使用できる。

図２〜図５の断面図は、屋根１の傾斜方向に対して垂直な方向の断面図である。図３は図２の拡大断面図、図４と図５は図２と異なる実施例の断面図をそれぞれ示している。これ等の図に示す屋根１は、傾斜方向に延びる大梁６の上に、第２のパネル１２の内面基板１７である合板を釘などで固定し、この内面基板１７の上に防水シート１８を固定している。さらに、内面基板１７の上面には、所定の間隔で傾斜方向に延びるように角材７を平行に固定して、この角材７の上に第１のパネル１１の表面基板１４の合板を固定している。図２に示す屋根１は、第２のパネル１２の上面であって角材７の間に断熱材２０を固定している。断熱材２０は、プラスチック発泡体、繊維材を所定の厚さに集合したものである。プラスチック発泡体は、独立気泡を有するウレタン発泡体やポリスチレン発泡体が使用される。繊維材を集合したものは、ガラス繊維やロックウールを集合したものが使用できる。

空気層１３の厚さは、角材７の太さで調整できる。角材７が第１のパネル１１の表面基板１４と第２のパネル１２の内面基板１７との間に固定されるからである。空気層１３は、好ましくは３ｃｍ〜８ｃｍとして、下部に断熱材２０を配置し、断熱材２０と表面基板１４との間には、空気を対流させる空気の対流層２１を設けている。対流層２１は、下端部と上端部を、室内あるいは室外に連通して、空気を対流させる構造としている。この屋根１は、対流層２１に空気を対流させるので、屋根１の温度上昇を防止して室内を涼しく、また、表面基板１４の温度上昇も少なくして、太陽電池パネル２の温度上昇も少なくできる。

屋根材１０は、屋根１の表面であって、第１のパネル１１の上面に配置される。屋根材１０には、金属板、瓦、スレート瓦等が使用できる。図２〜図４に示す屋根材１０は金属板２２で、金属板２２は、上下に折曲加工されて、上面と下面とを平面状とする波形に加工したものである。すなわち、図の屋根材１０は、鉄やアルミニウム等の金属板２２を、凸部と凹部の断面形状を台形状とする波形に折曲加工している。この形状の屋根材１０は、凹部と凸部が屋根１の下り勾配に向かって延びるように、すなわち凹部を雨水が流れるように第１のパネル１１の上面に固定される。

図２〜図４の金属板２２は、屋根材１０と放熱プレート５に併用されて太陽電池パネル２の熱を放熱する。図５の金属板２２は屋根材１０に併用されない放熱プレート５で、放熱プレート５と屋根１との間に屋根材１０を配置している。放熱プレート５は、太陽電池パネル２に熱結合されて、太陽電池パネル２を冷却する。金属板２２を屋根材１０と放熱プレート５に併用する構造は、太陽電池パネル２の熱を放熱するために、専用の放熱プレートを設けることなく、太陽電池パネル２の熱を金属板２２で放熱する。図５の建物は、屋根材１０と太陽電池パネル２との間に放熱プレート５を配置して、太陽電池パネル２の熱を放熱プレート５で放熱する。

上面と下面とを平面状とする波形の金属板２２は、第１のパネル１１の上面に積層される第１の平面部２２Ａと、屋根１の表面から上方に離れて配置される第２の平面部２２Ｂとを交互に立ち上り部２２Ｃで連結する形状に金属板２２を折曲加工している。図の金属板２２は、立ち上り部２２Ｃを平面状としているが、立ち上り部２２Ｃは好ましくは弾性変形できる形状、たとえば湾曲する形状、あるいはジグザグ状とする。弾性変形する立ち上り部２２Ｃは、第２の平面部２２Ｂを太陽電池パネル２の下面に弾性的に押圧して熱結合できる。この構造は、金属板２２を太陽電池パネル２の放熱プレート５に使用して、金属板２２で太陽電池パネル２の熱を効率よく放熱できる。とくに、弾性的に太陽電池パネル２の裏面に密着して熱結合される金属板は、長期間にわたって安定して、太陽電池パネル２に熱結合して太陽電池パネル２を効率よく冷却する。

金属板２２は、屋根１と太陽電池パネル２との間に冷却隙間９を設け、さらにこの冷却隙間９を、金属板２２の立ち上り部２２Ｃで内側対流隙間２９と外側対流隙間２８とに区画している。内側対流隙間２９は、第２の平面部２２Ｂと屋根１との間にできる、図２〜図５において点々で示す隙間に、外側対流隙間２８は、太陽電池パネル２と第１の平面部２２Ａとの間に設けられる。内側対流隙間２９と外側対流隙間２８は、太陽電池パネル２で加温された空気を対流させて太陽電池パネル２を裏面から強制的に冷却する。内側対流隙間２９は、太陽電池パネル２よりも温度が低くなる建物側にあって、太陽電池パネル２をより効率よく冷却する。

図２〜図５の断面図に示す建物は、太陽電池パネル２の下方の放熱隙間９に、放熱プレート５で複数列の内側対流隙間２９と外側対流隙間２８とを設けて、太陽電池パネル２の熱を放熱する。さらに、放熱プレート５の立ち上り部２２Ｃは、内側対流隙間２９と外側対流隙間２８との間にあって、太陽電池パネル２の熱を放熱する放熱フィンの作用をして、内側対流隙間２９と外側対流隙間２８を流れる空気に冷却され、また太陽電池パネル２に熱結合されて効率よく冷却する。冷却隙間９は、放熱プレート５に使用される金属板２２を折曲する高さによって、上下の間隔が特定される。上下の間隔が広くても狭くても対流による空気の流速が遅くなるので、冷却隙間９の上下の間隔は、たとえば２ｃｍ〜１０ｃｍ、好ましくは３ｃｍ〜８ｃｍとなるように形成される。

屋根材１０は、太陽電池パネル２を屋根１に固定する固定具３を介して屋根１に固定される。さらに、屋根材１０は、谷部となる第１の平面部２２Ａを貫通する釘やネジ等を、第１のパネル１１に打ち込み、あるいはねじ込んで、直接に屋根１に固定される。

固定具３は、屋根１に固定されて、太陽電池パネル２を屋根１に固定する。図２〜図５の固定具３は、太陽電池パネル２に加えて、屋根材１０も固定する。太陽電池パネル２は屋根１から離して配置されて、屋根１との間に、金属板２２で複数列の内側対流隙間２９と外側対流隙間２８を設けて太陽電池パネル２を冷却する。

図２、図３及び図５の固定具３は、第１のパネル１１の上面に固定される固定プレート３１に垂直にロッド３２を固定して、ロッド３２に太陽電池パネル２を固定している。固定プレート３１は金属板で、四隅を含む外周部に、釘やネジなどの貫通材４を挿入する貫通孔３３を設けている。貫通孔３３に釘やネジ等の貫通材４を挿入し、貫通材４の釘を第１のパネル１１の表面基板１４に打ち込み、あるいはネジを表面基板１４にねじ込んで、固定プレート３１を屋根１に固定している。ロッド３２は、先端部に鍔３５を連結して、鍔３５よりも先端部に雄ネジ３６を設けている。このロッド３２は、上下方向に移動しないように鍔３５を連結している。とくに、鍔３５は下方に移動しないようにロッド３２に連結される。ロッド３２は、金属板２２の上側の平面部である第２の平面部２２Ｂの下面に鍔３５を配置する長さとしている。

図２と図３の固定具３は、屋根材１０の金属板２２と太陽電池パネル２を屋根１に固定する。この固定具３は、ロッド３２の雄ネジ３６を屋根材１０と太陽電池パネル２の連結具２３に貫通させて、雄ネジ３６にナット３７をねじ込んで、屋根材１０と連結具２３を屋根１に固定している。図２と図３の屋根材１０は、第２の平面部２２Ｂを固定具３に固定している。屋根材１０は、第２の平面部２２Ｂにロッド３２を貫通して、ロッド先端の雄ネジ３６にナット３７をねじ込んで、鍔３５の上に第２の平面部２２Ｂを固定している。固定具は、図示しないが、ロッドの先端に止ネジで固定することもできる。以上の固定具３は、ロッド３２の雄ネジ３６にナット３７をねじ込んで、ナット３７で屋根材１０を固定するが、止ネジで屋根材をロッドに固定することもできる。この固定具は、ロッド先端に雌ネジ孔を設けている。止ネジは、屋根材の第２の平面部を貫通して、ロッド先端の雌ねじ孔にねじ込まれて、屋根材をロッドに固定する。

図４は異なる構造の固定具３を示す。この図の固定具３も屋根材１０と太陽電池パネル２を屋根１に固定している。この固定具３は、屋根材１０の第２の平面部２２Ｂを下面から支持する支持台である。この固定具３は、貫通材４を介して屋根１に固定される。貫通材４は、連結具２３と屋根材１０と固定具３を貫通して第１のパネル１１に打ち込み、あるいはねじ込んで固定される。貫通材４は、釘やネジで、屋根材１０の第２の平面部２２Ｂと、固定具３と、第１のパネル１１の表面基板１４とを貫通して、連結具２３と屋根材１０を第１のパネル１１に固定する。図に示す固定具３は上下に延びる柱状、あるいは屋根の上下方向に延びる角材で、屋根材１０を支持する面積と、屋根１に接する面積を大きくして、安定して第１のパネル１１の表面に起立姿勢で配置しながら、屋根材１０を支持できる。さらに、支持台は、図の鎖線で示すように、第１のパネルの表面に沿う鍔部を下端に設けることで、安定して自立させることもできる。

図２ないし図４に示す太陽電池パネル２は、固定具３を介して屋根材１０の上に固定される。固定具３は、連結具２３を介して太陽電池パネル２に連結される。連結具２３は溝型で、両側壁の上縁に、外側に折曲している係止片２４を有する。この連結具２３は、金属板を折曲加工して製作される。連結具２３は、溝の底部を貫通して固定具３に固定されて、両側の係止片２４で太陽電池パネル３の側縁を係止して、太陽電池パネル２を屋根１に固定する。連結具２３は、左右に隣接する太陽電池パネル２の境界に配置されて、太陽電池パネル２を固定具３を介して屋根１に固定する。このように、第２の平面部２２Ｂに太陽電池パネル２を固定する構造は、安定して太陽電池パネル２を支持できる。それは、第２の平面部２２Ｂが所定の間隔で平行に配置されて同じ高さとなるからである。

図５の建物は、フラットな屋根材１０の上に太陽電池パネル２を固定して、太陽電池パネル２と屋根１との間に放熱プレート５を配置する。この建物は、屋根材１０に太陽電池パネル２を固定するのではなく、屋根１に固定具３を固定して、この固定具３に太陽電池パネル２を固定している。図５の固定具３は、図２と図３と同じ構造で、屋根１に固定される固定プレート３１に垂直にロッド３２を固定している。この固定具３は、下地材３４と連結具２３を介して太陽電池パネル２を屋根１に固定する。下地材３４は、屋根１の雨水の流れる方向に延びる細長い材料で、部分的にロッド３２に固定される。下地材３４は、左右に隣接する太陽電池パネル２の境界に配置される。下地材３４は連結具２３を固定し、下地材３４と連結具２３で太陽電池パネル２を固定する。太陽電池パネル２は下地材３４に載せられて、連結具２３の係止片２４で下地材３４に固定される。下地材３４は、鍔３５に載せられて、ロッド３２の先端に設けた雄ネジ３６にねじ込まれるナット３７でロッド３２に固定される。図５の屋根１は、下地材３４を固定具３に固定するナット３７で、連結具２３を下地材３４に固定するが、連結具は、溝部を貫通する止ネジ（図示せず）で下地材に固定することもできる。この構造は、太陽電池パネルを固定するのに最適な位置で連結具を下地材に固定できるので、所定の間隔で下地材に固定する連結具で太陽電池パネルを強固に屋根に固定できる。ただし、図示しないが、太陽電池パネルは、下地材を使用することなく、固定具で屋根に固定することもできる。この取付構造は、鍔の上に太陽電池パネルを載せて、ロッドにねじ込むナットで連結具をロッドに固定する。鍔は太陽電池パネルを載せることができる幅として、ここに太陽電池パネルを載せて固定する。

図５の建物は、屋根材１０と太陽電池パネル２との間の冷却隙間９に金属板２２を配置して、金属板２２を放熱プレート５として太陽電池パネル２を冷却する。この放熱プレート５は、図２〜図４の屋根材１０と同じ波形で、第１のパネル１１の上面に固定される第１の平面部２２Ａと、太陽電池パネル２の下面に熱結合状態に接触する第２の平面部２２Ｂを、立ち上り部２２Ｃで連結する形状としている。この放熱プレート５は、図２〜図４に示す金属板２２と同じように、外側対流隙間２８と内側対流隙間２９の間に立ち上り部２２Ｃがあって、太陽電池パネル２の熱を効率よく放熱する。ただ、放熱プレートは、屋根材には併用されないので屋根としての機能が要求されず、太陽電池パネルの熱を効率よく放熱できる他の形状とすることができる。

１…屋根１Ｘ…片流れ屋根
２…太陽電池パネル
３…固定具
４…貫通材
５…放熱プレート
６…大梁
７…角材
９…冷却隙間
１０…屋根材
１１…第１のパネル
１２…第２のパネル
１３…空気層
１４…表面基板
１５…防水シート
１７…内面基板
１８…防水シート
２０…断熱材
２１…対流層
２２…金属板
２２Ａ…第１の平面部
２２Ｂ…第２の平面部
２２Ｃ…立ち上がり部
２３…連結具
２４…係止片
２８…外側対流隙間
２９…内側対流隙間
３１…固定プレート
３２…ロッド
３３…貫通孔
３４…下地材
３５…鍔
３６…雄ネジ
３７…ナット

Claims

屋根(1)上に貫通材(4)を介して太陽電池パネル(2)を固定してなる建物であって、
前記屋根(1)が、屋外側に配置してなる第１のパネル(11)と、この第１のパネル(11)の下方に空気層(13)を介して配置してなる第２のパネル(12)を備える多層構造で、
前記太陽電池パネル(2)が貫通材(4)を介して前記第１のパネル(11)に固定されてなることを特徴とする太陽電池を備える建物。
前記第１のパネル(11)の上面に、複数の貫通材(4)を介して固定具(3)を固定しており、この固定具(3)を介して前記太陽電池パネル(2)を屋根(1)に固定してなる請求項１に記載される太陽電池を備える建物。
前記貫通材(4)が、前記第１のパネル(11)の表面基板(14)を貫通する釘又はネジの何れかである請求項１または２に記載される太陽電池を備える建物。
前記屋根材(10)が瓦、スレート瓦、金属板の何れかである請求項１ないし３のいずれかに記載される太陽電池を備える建物。