JP3352752B2 - 太陽電池付き屋根パネル - Google Patents

太陽電池付き屋根パネル

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JP3352752B2
JP3352752B2 JP08225193A JP8225193A JP3352752B2 JP 3352752 B2 JP3352752 B2 JP 3352752B2 JP 08225193 A JP08225193 A JP 08225193A JP 8225193 A JP8225193 A JP 8225193A JP 3352752 B2 JP3352752 B2 JP 3352752B2
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直子 大矢
道夫 佐々木
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]

Landscapes

  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、太陽電池付き屋根パネ
ルに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、住宅等の建築構造物の屋根の上に
複数の太陽電池を設置し、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、パネル状の太陽電池を専用架台により固定す
る架台固定式が一般的である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、パネル工法
による住宅の場合、屋根を構成する屋根パネルの上面に
太陽電池を設けて一体として、上記専用架台を省略する
技術がある。ところが、太陽電池を屋根パネルに取り付
けて一体化させるにあたり、特に止水性(雨仕舞い)の
向上を図らなければならず、その技術の開発が望まれて
いた。
【0004】
【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、屋根の傾斜に沿って棟側か
ら軒先側にわたり張られ、ベースパネルの上面に複数の
太陽電池パネルが設けられてなる太陽電池付き屋根パネ
ルにおいて、前記太陽電池パネルは、矩形板状の太陽電
池と、この太陽電池の四辺のうち互いに対向する平行な
各一対の辺部に対し装着される筒状の上框と下框、およ
び左右一対の縦框とを備え、左右一対の縦框が、前記ベ
ースパネルの上面に固定され屋根の傾斜方向に沿って延
びる樋状の支持レールの内側に収納された状態で支持さ
れ、その状態で、少なくとも前記下框の内側空洞部が
持レールの内側に連通していることを特徴としている。
【0005】
【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、屋根の傾斜に沿って棟側か
ら軒先側にわたり張られ、ベースパネルの上面に複数の
太陽電池パネルが設けられてなる太陽電池付き屋根パネ
ルにおいて、前記太陽電池パネルは、矩形板状の太陽電
池と、この太陽電池の四辺のうち互いに対向する平行な
各一対の辺部に対し装着される筒状の上框と下框、およ
び左右一対の縦框とを備え、左右一対の縦框が、前記ベ
ースパネルの上面に固定され屋根の傾斜方向に沿って延
びるように配されて、上方に開口する断面略U字状の樋
状板と、該樋状板の内部に形成されて上方の樋部と下方
の筒部の上下2段構造を形成する載置板よりなる支持レ
ールの、前記載置板に支持されるように固定された状態
で前記樋部に収納され、その状態で、少なくとも前記下
框の内側空洞部が支持レールの前記樋部に連通している
ことを特徴としている。
【0006】
【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。
【0007】図1は本発明の一実施例が適用された住宅
の屋根構造の、棟Mから軒先Nにわたる概略断面を示し
ており、図1の符号1は本発明に係る長方形状の太陽電
池付き屋根パネル1で、この屋根パネル1は、その長手
方向が棟Mから軒先Nに沿った状態で張られ、屋根Yを
構成している。
【0008】その太陽電池付き屋根パネル1は、縦横に
組まれた複数の芯材2aの上に面板2bが張られた長方
形状のベースパネル2の上に、複数の太陽電池パネル3
が張られて構成されている。
【0009】太陽電池パネル3は、図2ないし図5に示
すように、多数の太陽電池セルが透明板に内蔵された矩
形パネル状の太陽電池4と、この太陽電池4の四辺に着
脱可能に装着されたグレージングチャンネル5と、これ
らグレージングチャンネル5に着脱可能に装着され太陽
電池パネル3のフレームとなる上框(フレーム)6、下
框(フレーム)7および縦框(フレーム)8とから構成
されている。
【0010】グレージングチャンネル5は、太陽電池4
の縁を覆って嵌め込まれる筒状体であって、ある程度の
弾性を有する材料により、略平らな内片9と、この内片
9の幅方向両端部から内片9に略直交して立ち上がる側
片10と、これら側片10をつなぐ断面台形状の頭部片
11と、各側片10の内面に互いに対向する方向(幅方
向)に延びる舌片12とが一体成形されたものである。
内片9の中央には、長手方向に延びる嵌合切欠き5aが
形成されている。内片9の幅方向両端は側片10よりも
外方に突出するリブ9aとなっており、また頭部片11
の幅方向両端にも僅かに外方に突出するリブ11aが形
成されている。これらリブにより、グレージングチャン
ネル5の両側面(図3では上下面である)には、自身の
長手方向に嵌合溝5bが形成されている。
【0011】このグレージングチャンネル5は、頭部片
11の内面に太陽電池4の縁が当たるまでその縁に嵌合
切欠き5aを嵌め込むことにより、太陽電池4に装着さ
れている。この状態で、内片9の嵌合切欠き5aに臨む
内面は太陽電池4の縁に圧接状態で密着し、また、舌片
12は挿入される太陽電池4の縁に押されて弾性変形し
その先端がやはりその縁に密着している。
【0012】前記各框6、7、8は、上記のように太陽
電池4の縁に装着されたグレージングチャンネル5に装
着されて太陽電池パネル3のフレームとなるもので、太
陽電池4の互いに対向する一対の辺にそれぞれ装着され
る上框6および下框7と、他の一対の辺にそれぞれ装着
される縦框8の3種類ある。太陽電池パネル3は、上框
6が装着された方が棟M側に、下框7が装着された側が
軒先N側に配され、縦框8が屋根Yの傾斜方向に沿った
状態とされる。これら各框6、7、8は、アルミの押出
し材等でできている。
【0013】上框6と下框7は、基本的には同様の構成
で、図2に示すように、互いに対向して平行な外縁板1
3および内縁板14と、互いに対向して平行な上側板1
5および下側板16と、外縁板13と内縁板14の間に
おいて上側板15と下側板16とにわたる仕切板17と
が一体成形され、内縁板14には長手方向に延びる開口
18が形成されるとともに、外縁板13、内縁板14、
上側板15および下側板16に囲まれた外側空洞部19
が形成された断面略長方形状の筒状体である。
【0014】下側板16の端部には、上側板15に向か
って直立する突片20が一体に形成されている。内縁板
14の開口18に臨む端部には、仕切板17側に向かっ
て延び、前記グレージングチャンネル5の嵌合溝5bに
きつく嵌合する短い嵌合突片21が形成されている。仕
切板17は外縁板13と内縁板14に対し平行で、仕切
板17の内側つまり外縁板13に面する内面には、長手
方向に延びるビス孔片22が一体に形成されている。内
縁板14の長手方向両端部における開口18側の縁に
は、長方形状の切欠き23が形成されている。
【0015】上框6と下框7の相違点は、上框6の外縁
板13には、断面L字状の当接片24が一体に形成され
ていることと、下框7における下側板16には、上框6
のそれよりも外方に長く延びる延出片25が一体に形成
されていることにある。
【0016】当接片24は、外縁板13の下側板16寄
りの端部に形成されて長手方向に延びており、その先端
にはシール材26が貼られるようになっている。また、
延出片25は、上側板15から連続してやや上方斜めに
延びる斜部25aを経て上側板15と平行に延びてお
り、その下面は、下側板16の上面よりもやや上にある
よう設定されている。そして、上框6と下框7とを、上
側板15を上にした状態で外縁板13と内縁板14を向
かい合わせ、前記シール材26を介在させた状態で合わ
せると、下框7の延出片25が上框6の上側板15に覆
い被さるようになっている。
【0017】この場合、延出片25の長さは、上記のよ
うに上框6の上側板15に覆い被さった状態で、その先
端が上框6の上側板15の先端に一致するよう設定され
ている。なお、下框7の延出片25と上框6の上側板1
5との重なり部分は、屋根1として傾斜した状態で構成
された場合、両者の間の隙間は、雨水が毛細管現象によ
り上昇し太陽電池パネル3の間に入り込まない程度に設
定される。
【0018】上記上框6および下框7は、太陽電池4の
表面側に上側板15を配し、開口18に前記グレージン
グチャンネル5の頭部片11を挿入し、かつ上下の嵌合
溝5bに上下の嵌合突片21をそれぞれ嵌合させること
により、グレージングチャンネル5を介して太陽電池4
に装着されている。この装着状態で、上框6および下框
7の開口18は、グレージングチャンネル5の頭部片1
1に閉塞され、内縁板14の内側には内側空洞部19b
が形成される。
【0019】一方、縦框8は、図3に示すように、互い
に対向して平行な外縁板27および内縁板28と、互い
に対向して平行な上側板29および下側板30と、外縁
板27の下端から外方に延びる固定片31とが一体成形
され、内縁板28には長手方向に延びる開口32が形成
された断面略長方形状の筒状体である。下側板30は外
縁板27と内縁板28の下端よりも内部側にあり、この
下側板30と上側板29の間の内縁板28に前記開口3
2が形成されている。内縁板28の開口32に臨む端部
には、外縁板27側に向かって延び、前記グレージング
チャンネル5の嵌合溝5bにきつく嵌合する短い嵌合突
片34が形成されている。また、内縁板28の両端部に
おける内側の縁には、長方形状の切欠き35が形成され
ている。
【0020】上記縦框6は、太陽電池4の表面側に上側
板29を配し、開口32にグレージングチャンネル5の
頭部片11を挿入し、かつ上下の嵌合溝5bに上下の嵌
合突片34をそれぞれ嵌合させることにより、グレージ
ングチャンネル5を介して太陽電池4に装着されてい
る。この装着状態で、縦框8の開口32はグレージング
チャンネル5の頭部片11に閉塞され、内縁板28の内
側には上側空洞部33aが形成される。
【0021】このように、上框6、下框7および縦框8
を各グレージングチャンネル5に装着すると、上框6と
下框7の両端部は、各切欠き23、35の嵌め合いによ
り縦框8の内部に入り、かつ縦框8の外側板29は、上
框6および下框7の外側板29に覆い被さるようになっ
ており、縦框8の外縁板27に貫通させたビス36を上
框6および下框7のビス孔片22にねじ込むことによっ
て、最終的に各框6、7、8は各グレージングチャンネ
ル5を介して太陽電池4の四辺に装着され、これによっ
て太陽電池パネル3が組み立てられている。図4はその
組立状態、図5は分解状態をそれぞれ示している。
【0022】この組立状態において、上框6と下框7の
両端部が各切欠き23、35の嵌め合いにより縦框8の
内部に入ることにより、上框6および下框7の内側空洞
部19bと縦框8の上側空洞部33aは、互いに連通し
ている。また、各框6、7、8の上側板15、29の表
面は、太陽電池4の表面よりもある程度高くなってお
り、この結果、太陽電池パネル3全体の表面における太
陽電池4の部分は、矩形状の凹所4aとなっている。
【0023】上記構成の太陽電池パネル3は、前記ベー
スパネル2の面板2bの上面に複数(たとえば横に2つ
縦に5つ)並べられて固定されるが、面板2bに直接固
定されるのではなく面板2bに固定された樋状の支持レ
ール37に固定されている。
【0024】この支持レール37は、図3に示すよう
に、上方に開口する断面略U字状の樋状板38の内部に
載置板39が形成され、載置板39を共有する上方の樋
部37aと下方の筒部37bとの上下2段構造となって
いる。樋状板38の左右一対の縦板40は、筒部37b
において、一方は幅方向内側にクランク状に僅かに屈曲
する屈曲部40aが形成されているものの略真っ直ぐ上
方に延びており、他方は内側に向かって斜めに延び斜部
40bとなっている。ここで、屈曲部40aが形成され
た側の縦板40を外側縦板40A、斜部40bが形成さ
れた側を内側縦板40Bとすると、内側縦板40Bの斜
部40bには、斜部40bに直交して長手方向に延びる
固定片41が一体に突設されている。この固定片41の
先端は、樋部37aにおける内側縦板40Bの延長線上
内にある。
【0025】上記支持レール37は、アスファルトルー
フィング42が貼られたベースパネル2の面板2bの表
面に、その長手方向をベースパネル2の長手方向に沿う
状態で、かつ太陽電池パネル3の一対の縦框8が樋部3
7aに収納される間隔がおかれこれを一対として固定さ
れている。すなわち一対の支持レール37は互いに平行
で、さらに内側縦板40Bが互いに向かい合う状態とな
っている。支持レール37が配される面板2bの下に
は、ベースパネル2の長手方向に延びる芯材2aが固着
されており、この芯材2aに対し、固定片41に通した
木ネジ43を打ち込むことによって、支持レール37は
ベースパネル2に固定されている。なお、前記アスファ
ルトルーフィング42は、支持レール37が配される位
置に沿って面板2bに貼られた両面テープ44に固着さ
れる。
【0026】この場合、一対の支持レール37に、ベー
スパネル2の縦方向に並べられる全ての太陽電池パネル
3が固定されるようになっており、太陽電池パネル3が
幅方向に隣り合う部分には、支持レール37が2つ近接
して固定されている。これら近接する支持レール37
は、僅かな隙間をおいて外側縦板40Aが向かい合って
おり、これら外側縦板40Aの間の上下には、それぞれ
シール材45、46が、さらにその上端部には、2つの
外側縦板にまたがるシール材47が、それぞれ全長にわ
たって装着されている。また、近接する外側縦板40A
の間は、化粧目地ガスケット49により塞がれる。
【0027】そして上記支持レール37には、一対の支
持レール37に対し複数の太陽電池パネル3が、上框6
を棟M側に、下框7を軒先N側に向け、縦框8を樋部3
7aの載置板39に置いた状態で固定されている。この
状態で、縦框8の上側空洞部33aの下には、外縁板2
7、内縁板28、下側板30および載置板38に囲まれ
た下側空洞部33bが形成される。さらに、縦框8の上
側および下側空洞部33a、33bは、支持レール37
の樋部37aの内側に連通しており、すなわち上框6お
よび下框7の内側空洞部19bは、縦框8の上側空洞部
33aを介して支持レール37の樋部37aの内側に連
通している。
【0028】これら一対の支持レール37に固定され
た、すなわちベースパネル2の長手方向に沿って固定さ
れた太陽電池パネル3は、前記シール材26を介在させ
て合わせられ、その状態で、屋根Yとして張られた状態
における棟M側の太陽電池パネル3の下框7に形成され
た延出片25が、その先端が、軒先N側の太陽電池パネ
ル3の上框6の上側板15の先端に一致した状態で覆い
被さっている。なお、太陽電池パネル3の接続部は補強
金具48が両者にわたって固定される。そして、このよ
うに支持レール37を介して複数の太陽電池パネル3が
ベースパネル2の上に張られてなる本実施例の太陽電池
付き屋根パネル1においては、太陽電池パネル3とベー
スパネル2の間に、通気層1Aが空いている。この通気
層1Aは、各框6、7、8および支持レール37により
確保されている。
【0029】さて、上記太陽電池付き屋根パネル1は、
固定された太陽電池パネル3の上框6を棟M側に向けて
住宅の屋根Yとして棟Mから軒先Nにわたって図示せぬ
梁に固定されている。
【0030】棟Mは図6に示すように、棟木50、結合
棟木51、棟包板52、笠木53、棟換気金物54等か
ら構成されている。屋根パネル1の通気層1Aは、棟換
気金物54内に連通しており、棟換気金物54の内部
は、屋外に連通している。もっとも棟M側の太陽電池パ
ネル3の上框6と笠木53の間には棟水切板55が張ら
れ、この棟水切板55の下端部と上框6との間にできる
隙間は、ウレタン等からなるシール材56により塞がれ
ている。
【0031】一方、軒先Nは、図7に示すように、結合
桁60、樋61を備えており、もっとも軒先N側の太陽
電池パネル3と軒先Nの先端との間には、所定の長さ空
けられ、そこには軒先Nの全長にわたって軒先合板62
が張られているとともに、さらにその上に上側の軒先水
切板63が張られている。軒先合板62は、軒先Nにお
いて長手方向に並ぶ支持レール37に固定されている。
また、ベースパネル2の軒先N側の先端の上面には、下
側の軒先水切板64が張られている。これら水切板6
3、64は、先端において屋根Yの傾斜よりもさらに下
方に屈曲してその開口65は前記樋61の内部に臨んで
おり、その開口65は、多数の換気孔が形成された換気
ガラリ66で塞がれている。
【0032】前記樋61は、結合桁60に取り付けられ
たブラケット67、68および内吊金具69を介して軒
先Nに設けられている。
【0033】以上が本発明の屋根構造の一実施例である
が、この屋根構造によれば、複数の太陽電池パネル3を
樋状の支持レール37で支持しており、横方向に並ぶ太
陽電池パネル3の継ぎ目部分はその支持レール37で受
けられるから、その継ぎ目部分を特別な雨仕舞い構造と
することなく止水できる。
【0034】さて、その降雨時における雨水は、太陽電
池パネル3あるいは支持レール37の上を流れて樋61
に流れていく。
【0035】太陽電池パネル3の上を流れる雨水は、上
框6、太陽電池4、下框7の順でその表面を流れていく
が、ここで、下框7の延出片25が上框6の上側板15
に覆い被さっているから、上框6と下框7の隙間から雨
水が太陽電池パネル3内に入り込むことがないととも
に、両者の重なる部分はある程度の長さ確保されている
から、強風の際にも雨水が太陽電池パネル3の内部に侵
入しない。
【0036】また、太陽電池パネル3の上を流れる雨水
が、太陽電池4とグレージングチャンネル5の隙間に入
っても、各框6、7、8の外側に向く各嵌合突片21、
34に導かれてそれぞれの内側空洞部19b、上側空洞
部33a内に入る。
【0037】上框6および下框7の内側空洞部19bと
縦框8の上側空洞部33aは、互いに連通しているの
で、上框6あるいは下框7の内側空洞部19bに入った
雨水は縦框8の上側空洞部33aに流れていく。そして
縦框8の上側空洞部33aに入った雨水は、接続された
太陽電池パネル3の連続する上側空洞部33aを経て上
側の軒先水切板63の上面に達し、そこから樋61に流
れ落ちるか、あるいは途中で支持レール37の樋部37
aの内側に落ちて軒先Nまで流れ換気ガラリ66の換気
孔から樋61内に落ちていく。
【0038】支持レール37の上を流れる雨水は、化粧
目地ガスケット49の上を流れることになるが、この目
地49と縦框8との間から支持レール37の樋部37a
に入り込むと、その雨水は樋部37aを通って軒先Nま
で流れ、換気ガラリ66の換気孔から樋61内に落ちて
いく。
【0039】また、樋部37aを流れる雨水が載置板3
9のセルフタッピングビス70の貫通部から下に漏れて
も、支持レール37は、樋部37aとその下の筒部37
bとからなる2段構造であるので、その雨水は下の筒部
37b内で受けられ、それ以上、下に漏れることなく筒
部37bを経て完全に樋61まで流れていく。したがっ
て、漏水が完全に防止される。
【0040】また、上記屋根構造においては、屋外に吹
く風が、軒先Nに設けられた換気ガラリ66の換気孔か
ら屋根パネル1の通気層1Aを経て棟換気金物54に流
れ込み、ここから再び屋外に排出されていく。このよう
な風(空気)の流れにより熱放散がなされ、太陽電池4
の温度上昇が抑制され、その結果、太陽電池4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。また、通気層1Aへの空気の取り入れ口であ
る換気ガラリ66は、上下の軒先水切板63、64の間
隔を一定に保持するスペーサとしての機能を果たす。
【0041】さらに本実施例の太陽電池パネル3におい
ては、その表面の太陽電池4の部分が凹所4aとなって
いるから、積雪時には、この凹所4aにある程度の雪が
溜って雪止めの作用をなす。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の太陽電池
付き屋根パネルによれば、屋根の傾斜に沿って棟側から
軒先側にわたり張られ、ベースパネルの上面に複数の太
陽電池パネルが設けられてなる太陽電池付き屋根パネル
において、前記太陽電池パネルは、矩形板状の太陽電池
と、この太陽電池の四辺のうち互いに対向する平行な各
一対の辺部に対し装着される筒状の上框と下框、および
左右一対の縦框とを備え、左右一対の縦框が、前記ベー
スパネルの上面に固定され屋根の傾斜方向に沿って延び
ように配されて、上方に開口する断面略U字状の樋状
板と、該樋状板の内部に形成されて上方の樋部と下方の
筒部の上下2段構造を形成する載置板よりなる支持レー
の、前記載置板に支持されるように固定された状態で
前記樋部に収納され、その状態で、少なくとも前記下框
の内側空洞部が支持レールの前記樋部に連通しているこ
とを特徴とするもので、下側(軒先側)に配されて雨水
の侵入する割合が多いと予想される下框の内側空洞部が
支持レールの樋部に連通しているから、下框の内側空洞
部に侵入した雨水が支持レールから排出され、排水性と
止水性の向上が図られるといった効果を奏する。また、
樋部を流れる雨水が、前記太陽電池パネルを載置板にセ
ルフタッピングビスで固定した際の載置板のセルフタッ
ピングビスの貫通部から下に漏れても、支持レールは、
樋部とその下の筒部とからなる2段構造であるので、そ
の雨水は下の筒部内で受けられ、それ以上、下に漏れる
ことなく筒部を経て完全に樋まで流れていく。したがっ
て、漏水が完全に防止されるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の側断面図である。
【図2】図1の要部拡大図である。
【図3】図2のFーF線矢視断面図である。
【図4】太陽電池パネルの組立状態の斜視図である。
【図5】太陽電池パネルの分解斜視図である。
【図6】棟の側断面図である。
【図7】軒先の側断面図である。
【符号の説明】
1 太陽電池付き屋根パネル 2 ベースパネル 3 太陽電池パネル 4 太陽電池 6 上框 7 下框 8 縦框 37 支持レール M 棟 N 軒先 Y 屋根
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 道夫 東京都江東区木場2丁目7番23号 新日 軽株式会社内 (72)発明者 三輪 哲夫 東京都江東区木場2丁目7番23号 新日 軽株式会社内 (56)参考文献 実開 平4−28589(JP,U) 実開 平3−58586(JP,U) 特公 平4−26375(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04D 13/18 E04D 3/00 - 3/40 E06B 7/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屋根の傾斜に沿って棟側から軒先側にわ
    たり張られ、ベースパネルの上面に複数の太陽電池パネ
    ルが設けられてなる太陽電池付き屋根パネルにおいて、 前記太陽電池パネルは、矩形板状の太陽電池と、この太
    陽電池の四辺のうち互いに対向する平行な各一対の辺部
    に対し装着される筒状の上框と下框、および左右一対の
    縦框とを備え、 左右一対の縦框が、前記ベースパネルの上面に固定され
    屋根の傾斜方向に沿って延びるように配されて、上方に
    開口する断面略U字状の樋状板と、該樋状板の内部に形
    成されて上方の樋部と下方の筒部の上下2段構造を形成
    する載置板よりなる支持レールの、前記載置板に支持さ
    れるように固定された状態で前記樋部に収納され、その
    状態で、少なくとも前記下框の内側空洞部が支持レール
    前記樋部に連通していることを特徴とする太陽電池付
    き屋根パネル。
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