JP3509328B2 - 発電機能を有する建築用外装パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、家屋の屋根やビルの外
壁として好適な発電機能を有する建築用外装パネルに関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、地球環境問題に対する取り組みの
一環として、ビルや一般家屋などの建築物に設置される
太陽光発電システムが種々提案され実用化されている。
通常、前記太陽光発電システムは、ビルの屋上や家屋の
屋根上に設置される複数の太陽電池モジュールと、太陽
電池モジュールに電気的に接続されるインバータとを主
体として構成されている。

【０００３】前記太陽電池モジュールは、透光基板上に
太陽電池素子として非晶質シリコン系半導体層や結晶系
のシリコン半導体板を取付けたりして作製した太陽電池
パネルと、この太陽電池パネルを保持する枠体とを備
え、例えば、家屋の屋根上に設置する場合には、家屋の
母屋上に設けられた、垂木、野地板、屋根瓦からなる屋
根の、所望の屋根瓦を取り除き、その部分の野地板に取
付具を立設固定し、取付具の上端に枠体を固定して、屋
根瓦上に一定の間隔をあけて浮かした状態に設置され
る。

【０００４】ところで、前記非晶質シリコン系半導体か
らなる太陽電池素子は、基本的に、結晶系のシリコン半
導体からなる太陽電池素子よりも発電効率が低く、しか
も、比較的短期間（２〜３カ月）光を照射することで、
発電出力が初期状態の発電出力の約８０％まで低下し、
その後は約８０％に維持されるという現象（ステブラー
ロンスキー効果）が見られ、結晶系のシリコン半導体か
らなる太陽電池素子と同等の出力を得るためには、大き
な受光面積が必要となる。それ故、非晶質シリコン系半
導体からなる太陽電池素子は、結晶系のシリコン半導体
からなる太陽電池素子よりも安価で且つ外観も優れてい
るが、その普及が大幅に遅れている。但し、この発電出
力の低下現象（以下、単に光劣化と称す）は、太陽電池
素子を８０℃〜９０℃以上の高温に加熱することで、防
止できるとともに一旦劣化した場合でも回復することが
知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の太陽光発電シス
テムは、次のような２つの問題点を内包するものであっ
た。 （１） 太陽電池モジュールと屋根瓦との間に隙間が形
成され、太陽電池モジュールに対して下側から突き上げ
る風の力が作用するので、強風時においても、太陽電池
モジュールが吹き飛ばされないようにするためには、太
陽電池モジュールの取付強度を十分に高める必要があ
り、取付構造が複雑化したり大型化するという問題があ
る。この問題を解決するため、太陽電池モジュールの下
方の屋根瓦を除去して、太陽電池モジュールを野地板に
密着させることも考えられるが、太陽電池モジュールと
野地板間への雨水等の侵入に対して十分な防水施工が困
難であり、雨漏りや野地板の腐食という点で懸念があ
る。

【０００６】また、太陽電池モジュールを野地板内に埋
め込み施工し、太陽電池モジュールの風による悪影響を
防止しつつ、太陽電池モジュールと野地板間への雨水等
の侵入を防止することも可能ではあるが、施工時の手間
や設計自由度を考えると実用的ではないと言える。しか
も、従来の太陽電池モジュールでは、基本的には、屋根
瓦の上に設置することを想定して設計されており、屋根
の一部を構成する場合には、建築基準法に準じて、太陽
電池モジュールの下側に耐火ボードを敷設するなどの防
火対策を十分に講じる必要があり、施工コストが高くな
る。

【０００７】（２） 前記太陽電池モジュールの取付構
造では、前述のように太陽電池パネルと屋根瓦との間に
隙間が形成されているので、太陽光線により太陽電池素
子の温度はかなり高くなるものの、太陽電池パネルの上
下両面からの放熱で、太陽電池素子を８０℃〜９０℃以
上の高温にすることが困難で、太陽電池素子として非晶
質シリコン系半導体を用いた場合には、光劣化による発
電効率の大幅な低下は避けられない。

【０００８】本発明の目的は、耐環境性及び防火性能に
優れ、施工が容易で、非晶質シリコン系半導体からなる
太陽電池素子を用いた場合でも光劣化を防止し得る発電
機能を有する建築用外装パネルを提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発電機能
を有する建築用外装パネルは、方形状の枠体と、この枠
体に内装固定した積層体であって、太陽電池パネルの背
面側に断熱材と金属板とを積層状に設け、これら３者を
一体的に結合し、断熱材と金属板とを枠体の開口部の略
全域にわたって設けた積層体とを備え、前記断熱材或い
は太陽電池パネルと枠体間に沿って延びる縦壁部を金属
板の外周部に形成したものである。

【００１０】請求項２に係る発電機能を有する建築用外
装パネルは、方形状の枠体と、この枠体に内 装固定した
積層体であって、太陽電池パネルの背面側に断熱材と金
属板とを積層状に設け、これら３者を一体的に結合した
積層体と、この積層体を内装する方形状の枠体と、前記
積層体を下側からサポートすべく枠体内部に横断状に設
けた補強部材とを備えたものである。

【００１１】請求項３に係る発電機能を有する建築用外
装パネルは、方形状の枠体と、この枠体に内装固定した
積層体であって、太陽電池パネルの背面側に断熱材と金
属板とを積層状に設け、これら３者を一体的に結合した
積層体とを備え、前記太陽電池パネルの外側において枠
体上に屋根下地パネルからなる調整部を固定したもので
ある。

【００１２】ここで、請求項４記載のように、請求項３
記載の発電機能を有する建築用外装パネルにおいて、前
記積層体を下側からサポートする補強部材を枠体内部に
横断状に設けること、請求項５記載のように、請求項２
又は４記載の発電機能を有する建築用外装パネルにおい
て、前記補強部材が、枠体内を閉塞する板状部材である
こと、請求項６記載のように、請求項２〜５のいずれか
１項記載の発電機能を有する建築用外装パネルにおい
て、前記金属板の外周部に断熱材或いは太陽電池パネル
と枠体間に沿って延びる縦壁部を形成すること、請求項
７記載のように、前記金属板の外周部に枠体の上面の略
全域を覆う鍔部を形成すること、請求項８記載のよう
に、太陽電池パネルの背面に密着される断熱材或いは金
属板と、太陽電池パネル間に、外縁部が枠体の外側面ま
で延びる防水シートを介装すること、請求項９記載のよ
うに、前記断熱材を第１の断熱材と第２の断熱材の上下
２層構造とし、両断熱材間に外縁部が枠体の外側面まで
延びる防水シートを介装し、防水シートの上側に太陽電
池パネルの出力線を配置して、太陽電池パネルの出力線
導出用の孔を防水シートから省略すること、などが好ま
しい実施例である。

【００１３】

【作用】請求項１に係る発電機能を有する建築用外装パ
ネルにおいては、太陽電池パネルの背面側に断熱材と金
属板とを積層状に設け、これら３者を一体的に結合して
いるので、太陽電池パネルの背面側に断熱材と金属板と
を順番に積層状に設ける場合には、金属板により建築用
外装パネルとしての強度、剛性及び防火性能を十分に確
保しつつ、建築用外装パネルに発電機能を付与すること
が可能となる。特に、近隣への延焼に関しては、金属板
を断熱材よりも内側に配置してあることから、効果的に
防止されることになる。また、太陽電池パネルの背面側
に断熱材を積層状に設けるので、太陽電池パネルの背面
側からの放熱が防止され、太陽電池パネルの温度上昇が
促進される。更に、断熱材により建築物内への熱の侵入
が防止されるとともに、建築物からの排熱が防止され、
太陽光による室内温度の変動が抑制される。

【００１４】太陽電池パネルの背面側に金属板と断熱材
とを順番に積層状に設ける場合には、金属板により建築
用外装パネルとしての強度、剛性及び防火性能を十分に
確保しつつ、建築用外装パネルに発電機能を付与するこ
とが可能となる。特に、飛火による火災の発生に関して
は、金属板を断熱材よりも外側に配置してあることか
ら、効果的に防止されることになる。また、太陽電池パ
ネルの背面側に金属板を積層状に設けるので、金属板に
よる伝熱で太陽電池パネルの温度が一様になり、しかも
金属板の背面側に断熱材が配置されるので、金属板の背
面側からの放熱が防止され、太陽電池パネルの温度上昇
が一様に促進される。更に、断熱材により建築物内への
熱の侵入が防止されるとともに、建築物からの排熱が防
止され、太陽光線による室内温度の変動が抑制される。

【００１５】また、積層体を方形状の枠体に内装してい
るので、建築用外装パネルの強度、剛性が一層高くな
る。しかも、金属板の外周部に断熱材或いは太陽電池パ
ネルと枠体間に沿って延びる縦壁部を形成しているの
で、捩じりや曲げに対する建築用外装パネルの強度、剛
性が一層高められる。

【００１６】請求項２に係る発電機能を有する建築用外
装パネルにおいては、請求項１記載の発明と同様に、方
形状の枠体と、この枠体に内装固定した積層体であっ
て、太陽電池パネルの背面側に断熱材と金属板とを積層
状に設け、これら３者を一体的に結合した積層体を備え
ているので、枠体及び積層体に関して同様の作用が得ら
れる。加えて、積層体を下側からサポートする補強部材
を枠体内部に横断状に設けているので、補強部材により
枠体の強度、剛性が高められることになる。

【００１７】請求項３に係る発電機能を有する建築用外
装パネルにおいては、請求項１記載の発明と同様に、方
形状の枠体と、この枠体に内装固定した積層体であっ
て、太陽電池パネルの背面側に断熱材と金属板とを積層
状に設け、これら３者を一体的に結合した積層体を備え
ているので、枠体及び積層体に関して同様の作用が得ら
れる。加えて、前記太陽電池パネルの外側において枠体
上に屋根下地パネルからなる調整部を固定しているの
で、調整部の一部を切除することで建築用外装パネルの
寸法を調整することが可能となり、建築物に対する建築
用外装パネルの取付けが一層容易になるとともに、建築
用外装パネルの施工後には、調整部を太陽電池パネルの
保守点検用の通路として活用することも可能となる。

【００１８】 請求項４記載のように、請求項３記載の発
電機能を有する建築用外装パネルにおいて、前記積層体
を下側からサポートする補強部材を枠体内部に横断状に
設けると、補強部材により枠体の強度、剛性が高められ
ることになる。

【００１９】請求項５記載のように、請求項２又は４記
載の発電機能を有する建築用外装パネルにおいて、前記
補強部材として、枠体内を閉塞する板状部材を設ける
と、捩じりや曲げに対する枠体の強度、剛性が一層高め
られることになる。

【００２０】請求項６記載のように、請求項２〜５のい
ずれか１項記載の発電機能を有する建築用外装パネルに
おいて、前記断熱材と金属板とを枠体の開口部の略全域
にわたって設け、断熱材或いは太陽電池パネルと枠体間
に沿って延びる縦壁部を金属板の外周部に形成すると、
捩じりや曲げに対する建築用外装パネルの強度、剛性が
一層高められる。

【００２１】請求項７記載のように、前記金属板の外周
部に枠体の上面の略全域を覆う鍔部を形成すると、金属
製の鍔部により枠体上面の燃焼が阻止され、飛火による
火災の発生が一層効果的に防止される。

【００２２】請求項８記載のように、太陽電池パネルの
背面に密着される断熱材或いは金属板と、太陽電池パネ
ル間に、外縁部が枠体の外側面まで延びる防水シートを
介装すると、枠体内への雨水等の侵入が効果的に防止さ
れることになる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。先ず、建築用外装パネルの基本構成について説明
する。図１に示すように、建築用外装パネル１は、基本
的には、太陽電池パネル２の背面側に断熱材３と金属板
４とを順番に積層状に設け、これら３者を一体的に結合
した積層体から構成されている。但し、この積層体を、
木製やアルミ合金等の金属製や合成樹脂製の方形状の枠
体に内装して建築用外装パネルを構成してもよい。

【００２４】前記太陽電池パネル２は、図２に示すよう
に、基本的には、透光基板１０と、透光基板１０の下面
に形成した太陽電池素子層１１と、太陽電池素子層１１
の下側に設けられた充填材１２と、充填材１２の下側に
設けられたバックシート１３とを備えている。前記透光
基板１０としては強化ガラスや貼り合わせガラス、また
はその他一般的な透光基板が用いられ、ガラス成分が溶
出しないよう、必要に応じて酸化ケイ素などを被着した
ものを用いても良い。太陽電池素子層１１は、透光基板
１０上に透明導電膜、ｐ−ｉ−ｎまたはｎ−ｉ−ｐの非
晶質シリコン層、金属電極層を順次堆積した積層体から
なり、その下面側に設けたＥＶＡ、ＰＶＢ、ポリイソブ
チレン系樹脂等の充填材１２を介して透光基板１０に封
入固定されている。

【００２５】前記バックシート１３は、アルミニウム箔
をサンドしたテドラー等で構成されている。但し、前記
充填材１２又はバックシート１３は省略してもよい。こ
こで透明導電膜としては、従来の太陽電池素子と同様に
酸化錫や酸化インジウム錫が用いられ、非晶質シリコン
層としては、アモルファスシリコンカーバイトとアモル
ファスシリコンによるヘテロ接合構造が採用され、必要
に応じて透明導電膜側や金属電極層側のｐ層やｎ層を、
微結晶化させることも直列抵抗低減において効果的であ
る。

【００２６】また、金属電極層としては、クロム、アル
ミニウム、銀などの一般的な金属材料を、単層や積層構
造として用いる。そして特に素子温度が高温になること
から、非晶質シリコン層との間で金属成分の拡散を防止
するため、非晶質シリコン層と金属電極層との間に、前
述の透明導電膜やシリサイド層などによる金属拡散防止
層を介在させたり、この金属拡散防止層を介在させず
に、金属電極層としてクロムやモリブデンなどのシリサ
イド形成金属を用いたり、これらシリサイド形成金属と
他の金属との積層構造とすることが効果的である。ま
た、入射光の閉じ込め効果の点からは、反射率の点から
銀を用いると特に効果が高い。更に、充填材１２として
ＥＶＡ、ＰＶＢなどを用いる場合は、真空ラミネート法
によって封入し、ポリイソブチレン系樹脂の場合は、こ
れを加熱流動化して塗布すれば良い。

【００２７】前記断熱材３を構成する素材としては、断
熱性、保温性、蓄熱性に優れた、例えばポリスチレンフ
ォーム、ポリエチレンフォーム、硬質ポリウレタンフォ
ーム、軟質ポリウレタンフォーム、硬質塩化ビニルフォ
ーム、ユリアフォーム、フェノールフォーム、ラバーフ
ォーム、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレー
ト、パーライト、バーミキュライト、泡ガラスなどの発
泡・多孔質材料や、アスベスト、ロックウール、グラス
ウール、セラミックファイバー、動植物繊維、軟質繊維
材、炭素質繊維、チタン酸カリウム繊維などの繊維材料
や、ケイ酸カルシウム、塩基性炭酸マグネシウム、けい
そう土、けいそう土質断熱れんが、耐火断熱れんが、キ
ャスタブル耐火断熱材、コルク、炭素粉末などの粒・粉
状材料や、アルミニウム箔などからなる多層箔材料や、
硬質フォームラバー、発泡クロロプレンゴムなどの発泡
ゴム材料や、軽量気泡コンクリートや、発泡アルミニウ
ムなどを用いることが可能である。

【００２８】前記金属板４としては、鉄板、ステンレス
鋼板、銅板、アルミニウム合金板、ホウロウ鋼板、亜鉛
鉄板、チタン合金板などの金属板単独、或いは、これら
の金属板に防錆処理を施したもの、或いは、金属板と無
機質断熱板や無機質高充填フォームプラスチック板との
積層板などを採用することが可能である。

【００２９】次に、前記建築用外装パネル１の作用につ
いて説明する。この建築用外装パネル１は、ビルの外壁
や屋上、家屋の外壁や屋根などを構成する建築用パネル
として用いられ、建築物の外壁や屋上や屋根自体をこの
建築用外装パネル１で構成したり、既存の外壁や屋上や
屋根に沿ってこの建築用外装パネル１を設置して使用す
ることになる。

【００３０】ところで、この建築用外装パネル１では、
太陽電池パネル２の背面側に断熱材３と金属板４とが順
番に積層状に設けられ、これら３者が一体的に結合され
ているので、建築用外装パネル１に発電機能を付与しつ
つ、金属板４により建築用パネルとしての強度、剛性及
び防火性能を十分に確保することが可能となる。特に、
防火性能に関しては、金属板４を断熱材３よりも内側に
配置してあるので、近隣への延焼を効果的に防止するこ
とが可能となる。

【００３１】また、太陽電池パネル２の背面側に断熱材
３を積層状に設けてあるので、太陽電池パネル２の背面
側からの放熱が防止され、太陽電池パネル２の温度上昇
が促進される。これにより、太陽光線で太陽電池パネル
２を８０℃〜９０℃以上に加熱することが可能となり、
太陽電池素子として非晶質シリコン系半導体を用いて
も、光劣化による発電出力の低下を効果的に防止出来
る。

【００３２】更に、断熱材３により建築物内への熱の侵
入が防止されるとともに、建築物からの排熱が防止さ
れ、太陽光線による室内温度の変動が抑制されるので、
居住性を向上することが可能となる。

【００３３】尚、図３に示すように、金属板４の外周部
に断熱材３の側面に沿って上方へ延びる縦壁部５を形成
してもよい。この場合には、捩じれや曲げに対する建築
用外装パネル１の強度、剛性を一層向上することが可能
となる。

【００３４】また、図４に示す建築用外装パネル１Ａの
ように、太陽電池パネル２の背面側に金属板４と断熱材
３とを順番に積層状に設け、これら３者を一体的に結合
してもよい。この場合には、前記建築用外装パネル１と
同様に、建築用外装パネル１Ａに発電機能を付与しつ
つ、建築用パネルとしての強度、剛性及び防火性能を十
分に確保することが可能となる。特に、防火性能に関し
ては、金属板４を断熱材３よりも外側に配置してあるこ
とから、飛火による火災の発生を効果的に防止出来る。
また、金属板４による伝熱で太陽電池パネル２の温度が
一様になるので、光劣化による発電出力の低下を一層効
果的に防止出来る。

【００３５】この建築用外装パネル１Ａにおいても、建
築用外装パネル１の強度、剛性を高めるため、図５に実
線で示すように、金属板４の外周部に断熱材３の側面に
沿って下側へ延びる縦壁部５Ａを形成したり、２点鎖線
で示すように、金属板４の外周部に太陽電池パネル２の
側面に沿って上側へ延びる縦壁部５Ｂを形成したりし
て、捩じりや曲げに対する建築用外装パネル１Ａの強
度、剛性を高めることが可能である。また、太陽電池パ
ネル２として、光劣化を考慮する必要のない、結晶系の
シリコン半導体からなる太陽電池素子を備えたものを用
いる場合には、建築用外装パネル１Ａの断熱材３を省略
することが可能である。また、非晶質シリコン系半導体
からなる太陽電池素子を用いる場合でも、既存の建築物
の断熱材上に金属板の背面を密着させて、太陽電池パネ
ル２の背面側からの放熱を防止し、光劣化を防止するよ
うに構成することも可能である。

【００３６】次に、前記建築用外装パネル１を家屋の屋
根に適用した場合の実施例について説明する。尚、軒下
側を前側、棟側を後側と定義して説明する。図６、図７
に示すように、家屋２０の上部には左右方向向きの複数
の母屋２１が一定間隔あけて複数並設され、母屋２１上
には左右に複数連設された屋根パネル２３が前後に３列
配置され、屋根２２はこれら複数の屋根パネル２３で構
成されている。つまり、この家屋２０においては、垂
木、野地板、屋根瓦は省略され、複数の屋根パネル２３
が垂木、野地板、屋根瓦として機能することになる。
尚、符号２４は天窓である。屋根２２は、屋根２２の左
サイドを構成する屋根パネル２３Ａと、屋根２２の右サ
イドを構成する屋根パネル２３Ｂと、屋根２２の屋根パ
ネル２３Ａ、２３Ｂ間を構成する屋根パネル２３Ｃの３
種類の屋根パネル２３で構成されている。

【００３７】先ず、前記屋根パネル２３Ｃの構成につい
て、図８〜図１５を参照しながら説明する。１対のサイ
ドフレーム３０と、両サイドフレーム３０の前端部及び
後端部を連結する１対の連結フレーム３１とからなる略
長方形枠状の木製枠体３２が設けられ、木製枠体３２は
母屋２１に対して図示外の釘やボルトで固定され、横方
向に連設される屋根パネル２３Ｃの木製枠体３２同士も
図示外の釘やボルトなどで固定されている。

【００３８】木製枠体３２の下半部内には左右方向向き
の棒状の補強部材３３が所定間隔おきに設けられ、補強
部材３３の両端部は左右のサイドフレーム３０に固定さ
れ、補強部材３３上には弾力性を有するクッション材３
４が設けられている。但し、このクッション材３４は省
略してもよい。クッション材３４上には金属板４が木製
枠体３２の開口部の略全域に亙って設けられ、金属板４
の外周部には木製枠体３２の内壁に沿って上方へ延びる
縦壁部５が形成され、縦壁部５の上端部には木製枠体３
２の上面側へ延びる鍔部６が形成されている。

【００３９】金属板４の内側には平板状の断熱材３が金
属板４の開口部の略全域に亙って設けられ、断熱材３の
上面は木製枠体３２の上面よりもやや高く配置されてい
る。但し、木製枠体３２の中段部に略Ｌ字状の金具を固
定するなどして、金属板４及び断熱材３を支持してもよ
い。また、前記補強部材３３は、木製枠体３２内側を閉
塞する板状部材で構成してもよい。更に、前記木製枠体
３２及び補強部材３３は、角材や合板等で構成すること
が可能である。

【００４０】前記木製枠体３２及び断熱材３の前端近傍
部及び後端近傍部には段差部３２ａが形成され、この段
差部３２ａ上には屋根下地パネル３５が夫々固定され、
屋根下地パネル３５の上端部は段差部３２ａ以外の木製
枠体３２の部分と略同高に設定されている。

【００４１】前後の屋根下地パネル３５間の断熱材３の
上面全域と前後の屋根下地パネル３５の上面全域とに亙
って粘着性を有する防水シート３６が貼着され、防水シ
ート３６の外縁部は木製枠体３２の上面及び外側面に沿
って延設されて木製枠体３２に貼着され、この防水シー
ト３６により木製枠体３２内への雨水などの侵入が防止
される。尚、前記防水シート３６の素材としては、特殊
ゴム化アスファルトコンパウンドやポリイソブチレンな
どを用いることが可能である。

【００４２】前後の屋根下地パネル３５間において断熱
材３上には防水シート３６を挟んで複数の太陽電池パネ
ル２が僅かな隙間をあけて前後に連設され、隣接する太
陽電池パネル２間の隙間にはシール材３７が充填されて
いる。尚、前記防水シート３６の両面に粘着部を形成し
て、防水シート３６を介して太陽電池パネル２を断熱材
３に貼着してもよい。また、連設される複数の太陽電池
パネル２に亙って太陽電池パネル２の上面を覆う透明な
カバー部材を設けてもよい。

【００４３】前記複数の太陽電池パネル２を木製枠体３
２に固定保持するため、屋根パネル２３Ｃは、断熱材３
上に前後に並設された１群の太陽電池パネル２の前縁部
及び後縁部を保持する前部保持手段４０及び後部保持手
段４１と、太陽電池パネル２の側縁部を保持する左右１
対の側部保持手段４２を備えている。

【００４４】側部保持手段４２について説明すると、図
８、図１１、図１３に示すように、断熱材３上に並設さ
れた１群の太陽電池パネル２に対応させて左右のサイド
フレーム３０上には金属板４の鍔部６と防水シート３６
とを挟んで側部受金具４５が固定され、太陽電池パネル
２の側縁部は側部受金具４５の内半部上に載置されてい
る。側部受金具４５の外半部には太陽電池パネル２の側
縁部上へ延びるアーム部４６ａを有する側部固定金具４
６が着脱可能に取付けられ、アーム部４６ａと太陽電池
パネル２の側縁部間にはエチレンプロピレンゴム（ＥＰ
ＤＭ）などからなるシール材４７が設けられ、太陽電池
パネル２の側縁部は側部受金具４５と側部固定金具４６
間に水密状に挟持されてサイドフレーム３０に固定され
ている。太陽電池パネル２と木製枠体３２上の防水シー
ト３６間にはシール材４８が設けられ、側部受金具４５
の外側部には隣接する屋根パネル２３Ｃ間への雨水等の
侵入を防止するシール材４９が装着されている。

【００４５】この側部保持手段４２は、工場等において
予めサイドフレーム３０に組付けられる。また、後述す
る屋根パネル２３Ａ、２３Ｂの一側部にも、屋根パネル
２３Ｃと同じ構成の側部保持手段４２が設けられ、建設
現場では、屋根パネル２３を母屋２１上にセットした状
態で、隣接する側部保持手段４２の側部固定金具４６の
上面間に亙って連結プレート５０をビス等で取付けて、
連結プレート５０で隣接する側部固定金具４６同士を連
結するとともに、連結プレート５０にカバー部材５１を
嵌合固定して、隣接する屋根パネル２３間への雨水等の
侵入を防止することになる。

【００４６】前部保持手段４０について説明すると、図
８、図１０、図１４に示すように、前側の屋根下地パネ
ル３５の後縁部上には前部受金具５５が固定され、最も
前側の太陽電池パネル２の前縁部は前部受金具５５の後
半部上に載置されている。前部受金具５５の前半部には
太陽電池パネル２の前縁部上へ延びるアーム部５６ａを
有する前部固定金具５６が着脱可能に取付けられ、アー
ム部５６ａと太陽電池パネル２の前縁部間にはエチレン
プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などからなるシール材５７
が設けられ、最も前側の太陽電池パネル２の前縁部は前
部受金具５５と前部固定金具５６間に水密状に挟持され
て屋根下地パネル３５に固定されている。前部固定金具
５６には前方へ延びる延設部５６ｂが形成され、延設部
５６ｂと屋根下地パネル３５間に屋根材２５が装着され
るように構成されている。

【００４７】前記前部受金具５５は、工場等において予
め前側の屋根下地パネル３５の後縁部上に組付けられ
る。また、後述する屋根パネル２３Ａ、２３Ｂの前部に
も、屋根パネル２３Ｃと同じ構成の前部保持手段４０が
設けられ、建設現場では、屋根パネル２３を母屋２１上
にセットした状態で、隣接する２〜３枚の屋根パネル２
３に亙って前部固定金具５６を組付けることになる。ま
た、延設部５６ｂと屋根下地パネル３５間に装着される
屋根材２５においても前部固定金具５６と同様に、複数
の屋根パネル２３に亙って設けられ、屋根材２５と前部
固定金具５６により隣接する屋根パネル２３の前部間へ
の雨水等の侵入が防止されることになる。

【００４８】後部保持手段４１について説明すると、図
８、図１０、図１５に示すように、後側の屋根下地パネ
ル３５の前縁部上には後部受金具６０が固定され、最も
後側の太陽電池パネル２の後縁部は後部受金具６０の前
半部上に載置されている。後部受金具６０の後半部には
太陽電池パネル２の後縁部上へ延びるアーム部６１ａを
有する後部固定金具６１が着脱可能に取付けられ、アー
ム部６１ａと太陽電池パネル２の後縁部間にはエチレン
プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）などからなるシール材６２
が設けられ、最も後側の太陽電池パネル２の後縁部は後
部受金具６０と後部固定金具６１間に水密状に挟持され
て屋根下地パネル３５に固定されている。

【００４９】この後部保持手段４１は、工場等において
予め後側の屋根下地パネル３５の前縁部上に組付けられ
ている。また、後述する屋根パネル２３Ａ、２３Ｂの後
部にも、屋根パネル２３Ｃと同じ構成の後部保持手段４
１が設けられており、建設現場では、屋根パネル２３を
母屋２１上にセットした状態で、隣接する２〜３枚の屋
根パネル２３に亙る後部固定金具６１に後部カバー部材
６３を組付け、後部カバー部材６３の延設部６３ａ上に
屋根材２５をセットすることになる。尚、延設部６３ａ
上にセットされる屋根材２５においても後部固定金具６
１と同様に、複数の屋根パネル２３に亙って設けられ、
屋根材２５と後部固定金具６１により隣接する屋根パネ
ル２３の後部間への雨水等の侵入が防止されることにな
る。

【００５０】前記屋根パネル２３Ａ、２３Ｂは、対称の
構成で且つ基本的には前記屋根パネル２３Ｃと同様に構
成されているので、右側の屋根パネル２３Ｂについて簡
単に説明する。図１６に示すように、木製枠体３２を幅
方向に大きくした木製枠体７０が設けられ、木製枠体７
０の左右方向の略中央部にサイドフレーム３０と平行に
センターフレーム７１が設けられ、センターフレーム７
１の前後両端部は連結フレーム３１に連結され、サイド
フレーム３０間には複数の補強部材３３が連結フレーム
３１と平行に一定間隔おきに設けられている。

【００５１】左右のサイドフレーム３０間のセンターフ
レーム７１及び補強部材３３上には、図８、図１７、図
１８に示すように、屋根パネル２３Ｃと同様に、クッシ
ョン材３４と金属板４と断熱材３とが積層状に設けられ
ている。木製枠体７０及び断熱材３の右半部及び上下両
端近傍部の上面には段落ちした段差部７０ａが形成さ
れ、段差部７０ａには屋根下地パネル７２が設けられ、
屋根下地パネル７２は釘や木螺子等を介して木製枠体７
０に固定されている。断熱材３の左半部上と屋根下地パ
ネル７２上に亙って防水シート３６が貼着され、防水シ
ート３６の外周部は木製枠体７０の上面及び側面に沿っ
て延びて木製枠体７０に貼着され、太陽電池パネル２は
屋根下地パネル７２以外の部分において防水シート３６
上面に前後に複数連設されている。

【００５２】断熱材３上に複数並設される太陽電池パネ
ル２の左側縁と前縁部と後縁部とは、前述の屋根パネル
２３Ｃと同じ構成の側部保持手段４２、前部保持手段４
０、後部保持手段４１で木製枠体７０に夫々固定保持さ
れているが、右側縁は次のような構成の側部保持手段７
５により保持されることになる。

【００５３】屋根下地パネル７２の左端部上には防水シ
ート３６を介して側部受金具７６が設けられ、太陽電池
パネル２の右側縁部は側部受金具７６の左半部上に載置
されている。側部受金具７６の右半部には太陽電池パネ
ル２の右側縁部上へ延びるアーム部７７ａを有する側部
固定金具７７が着脱可能に取付けられ、アーム部７７ａ
と太陽電池パネル２の側縁部間にはエチレンプロピレン
ゴム（ＥＰＤＭ）などからなるシール材７８が設けら
れ、太陽電池パネル２の右側縁部は側部受金具７６と側
部固定金具７７間に水密状に挟持されて屋根下地パネル
７２に固定されている。

【００５４】この側部保持手段７５は、工場等において
予め屋根下地パネル７２の左縁部上に組付けられてい
る。また、建設現場では、屋根パネル２３を母屋２１上
にセットした状態で、側部固定金具７７に側部カバー部
材７９を組付け、側部カバー部材７９の上下の延設部７
９ａ、７９ｂ間に屋根材２５を装着することになる。

【００５５】尚、図８、図１９に示すように、側部受金
具７６、側部固定金具７７、側部カバー部材７９の後端
部は、後部カバー部材６３の前端面で閉鎖され、また前
端部にはエンドキャップ８０が装着されている。また、
後部カバー部材６３の左右両端部にはエンドキャップ８
１が装着され、雨水等の侵入が防止されている。更に、
前部受金具５５と前部固定金具５６の左右両端部は側部
カバー部材７９の内側面で閉鎖され、雨水等の侵入が防
止されている。尚、図１５、図１８、図１９に示すよう
に、延設部６３ａ、７９ｂの上面と屋根下地パネル３
５、７２上の防水シート３６間には防水テープ８２が貼
着され、カバー部材６３、７９と防水シート３６間への
雨水等の侵入が防止されている。

【００５６】前記太陽電池パネル２の下面の略中央部に
は端子ボックス１４が設けられ、端子ボックス１４に接
続された出力線１５は、防水シート３６と断熱材３と金
属板４とを貫通して下側へ導出されている。前記複数の
太陽電池パネル２によって得られる発電量は、屋根２２
全体の発電量の１５％以下に設定され、１つの太陽電池
パネル２が故障した場合でも、極端な発電量の低下が防
止されるように構成されている。

【００５７】次に、前記発電機能を有する屋根２２の作
用、効果について説明する。屋根２２全体を屋根パネル
２３で構成することになるが、屋根パネル２３の木製枠
体３２、７０が、複数の母屋２１に亙って設けられてい
るので、サイドフレーム３０が垂木として機能し、しか
も補強部材３３と金属板４とで木製枠体３２、７０の捩
じりや曲げに対する強度、剛性が高められているので、
補強部材３３及び金属板４が野地板として機能し、野地
板及び垂木を省略しつつ屋根２２の強度を十分に確保す
ることが可能となる。しかも、金属板４の外周部に縦壁
部５及び鍔部６を形成してあるので、捩じりや曲げに対
する強度、剛性が一層高められることになる。

【００５８】また、並設された屋根パネル２３の外周部
に太陽電池パネル２を設けないで屋根下地パネル３５、
７２を設けてあるので、建設現場で屋根下地パネル３
５、７２の一部を切除するなどして容易に寸法調整出来
るとともに、家屋２０の建築後には、この屋根下地パネ
ル３５、７２上に敷設された屋根材２５が移動用の通路
となり、太陽電池パネル２の保守点検作業が容易に行え
る。

【００５９】また、太陽電池パネル２の下面に密着させ
て設けた断熱材３により、前述したように、太陽電池パ
ネル２の温度上昇が促進され、太陽電池素子として非晶
質シリコン系半導体を用いた場合でも、光劣化による太
陽電池パネル２の発電出力の低下を効果的に防止出来
る。

【００６０】更に、断熱材３により家屋２０内への熱の
侵入が防止されるとともに、屋根２２からの放熱が防止
され、太陽光線による室内温度の変動が抑制されるの
で、家屋２０の居住性を向上することが可能となる。更
にまた、金属板４により防火性能を向上出来る。特に、
金属板４を断熱材３よりも内側に配置してあるので、屋
根２２から近隣の家屋へ延焼することを効果的に防止出
来る。

【００６１】次に、前記屋根パネル２３の構成を部分的
に変更した変形例について説明する。尚、前記実施例と
同一部材には同一符号を付してその詳細な説明を省略す
る。（１）図２０に示す屋根パネル９０のように、金属
板４に代えて、太陽電池パネル２の背面に金属板４Ａを
密着させて設け、この金属板４Ａの背面側に防水シート
３６を挟んで断熱材３を積層状に設けてもよい。また、
この場合には、金属板４Ａの外周部に太陽電池パネル２
の側面に沿って延びる縦壁部５Ｂを設けることも可能で
ある。

【００６２】この屋根パネル９０では、前記屋根パネル
２３と同様の作用、効果が得られるとともに、太陽電池
パネル２の背面に金属板４Ａを密着させて設けてあるの
で、防火性能において、特に飛火による火災の発生を効
果的に防止することが可能となる。また、金属板４Ａの
伝熱で、太陽電池パネル２の温度が一様になるので、光
劣化による太陽電池パネル２の局部的な発電出力の低下
を防止することが可能となる。

【００６３】（２）図２１に示す屋根パネル９０Ａのよ
うに、断熱材３を木製枠体３２、７０の上面よりも一段
低く配置させ、断熱材３上に金属板４Ｂを密着させて設
けるとともに、金属板４Ｂの外周部に木製枠体３２、７
０の内側面に沿って上方へ延びる縦壁部５Ｂと縦壁部５
Ｂの上端部から木製枠体３２、７０の上面側へ延びる鍔
部６Ａとを形成し、金属板４Ｂの上面に防水シート３６
を貼着して、防水シート３６の外周部を木製枠体３２、
７０の側面に沿って延設して木製枠体３２、７０に貼着
し、金属板４Ｂの内側に防水シート３６を挟んで太陽電
池パネル２を装着してもよい。尚、符号９１は、太陽電
池パネル２の損傷等を防止するためのカバーガラスであ
る。

【００６４】（３） 図２２に示すように、断熱材３を
第１の断熱材３Ａと第２の断熱材３Ｂの２層構造とし、
第１の断熱材３Ａを太陽電池パネル２の下面に接着する
とともに、両断熱材３Ａ、３Ｂ間に防水シート３６を介
在させた状態で、両断熱材３Ａ、３Ｂを密着させ、両断
熱材３Ａ、３Ｂ間の幅方向の中央部に前後方向へ延びる
通路９２を形成し、防水シート３６の上側において通路
９２内に出力線１５を配置させ、木製枠体３２の上端部
或いは下端部から出力線１５を導出させてもよい。この
場合には、防水シート３６に孔を形成しないので、防水
性を一層向上出来る。

【００６５】（４） 図２３に示すように、断熱材３を
第１の断熱材３Ｃと第２の断熱材３Ｄの２層構造とし、
第１の断熱材３Ｃを太陽電池パネル２の下面に接着する
とともに、両断熱材３Ｃ、３Ｄ間に防水シート３６を介
在させた状態で、両断熱材３Ｃ、３Ｄを密着させ、両断
熱材３Ｃ、３Ｄ間の境界部９３を、その幅方向の略中央
部側が上方へ突出するように略へ字状に形成し、境界部
９３の頂部に前後方向に延びる通路９４を形成し、防水
シート３６の上側において通路９４内に出力線１５を配
置させ、木製枠体３２の上端部或いは下端部から出力線
１５を導出させてもよい。この場合には、前記と同様
に、防水性を向上出来るとともに、境界部９３に侵入し
た雨水などの通路９４への侵入が防止され、出力線１５
が雨水に接触することを防止出来る。

【００６６】尚、本実施例では、枠体として木製枠体を
用いたが、アルミニウム合金などの金属製の枠体やコン
クリート製の枠体や合成樹脂製の枠体を用いることも可
能である。

【００６７】

【発明の効果】請求項１に係る発電機能を有する建築用
外装パネルによれば、太陽電池パネルの背面側に断熱材
と金属板とを積層状に設けることで、建築用外装パネル
としての強度、剛性及び防火性能を十分に確保した、発
電機能を有する建築用外装パネルを提供出来る。また、
太陽電池パネルの温度上昇が促進され、太陽電池パネル
を８０℃〜９０℃以上に保持することが可能で、太陽電
池素子として安価な非晶質シリコン系半導体を用いて
も、光劣化による発電出力の低下を効果的に防止出来
る。更に、断熱材により建築物内への熱の侵入が防止さ
れるとともに、建築物からの排熱が防止され、太陽光線
による室内温度の変動が抑制される。太陽電池パネルの
背面側に断熱材と金属板とを順番に積層すると、金属板
により近隣への延焼を効果的に防止でき、太陽電池パネ
ルの背面側に金属板と断熱材とを順番に積層すると、飛
火による火災の発生を効果的に防止できるとともに、金
属板により太陽電池パネルの温度上昇が一様に促進され
るので、光劣化による発電出力の低下を全体的に防止で
きる。

【００６８】また、積層体を方形状の枠体に内装してい
るので、建築用外装パネルの強度、剛性が一層高くな
る。しかも、金属板の外周部に断熱材或いは太陽電池パ
ネルと枠体間に沿って延びる縦壁部を形成しているの
で、捩じりや曲げに対する建築用外装パネルの強度、剛
性が一層高められる。

【００６９】請求項２に係る発電機能を有する建築用外
装パネルによれば、積層体及び枠体に関しては、請求項
１記載の発明と同様の効果が得られる。加えて、補強部
材を備えているので、枠体の強度、剛性が高められ、捩
じりや曲げに対する建築用外装パネルの強度、剛性を一
層向上することが可能となる。

【００７０】請求項３に係る発電機能を有する建築用外
装パネルによれば、積層体及び枠体に関しては、請求項
１記載の発明と同様の効果が得られる。加えて、調整部
を備えているので、建築用外装パネルの寸法調整が容易
になるとともに、施工後には、調整部を太陽電池パネル
の保守点検用の通路として活用することが可能となる。

【００７１】請求項４記載のように、請求項３記載の発
電機能を有する建築用外装パネルにおいて、前記積層体
を下側からサポートする補強部材を枠体内部に横断状に
設けると、補強部材により枠体の強度、剛性が高められ
ることになる。

【００７２】請求項５記載のように、請求項２又は４記
載の発電機能を有する建築用外装パネルにおいて、前記
補強部材として、枠体内を閉塞する板状部材を設ける
と、捩じりや曲げに対する枠体の強度、剛性が一層高め
られることになる。

【００７３】請求項６記載のように、請求項２〜５のい
ずれか１項記載の発電機能を有する建築用外装パネルに
おいて、断熱材と金属板とを枠体の開口部の略全域にわ
たって設け、断熱材或いは太陽電池パネルと枠体間に沿
って延びる縦壁部を金属板の外周部に形成すると、捩じ
りや曲げに対する建築用外装パネルの強度、剛性を一層
向上することが可能となる。

【００７４】請求項７記載のように鍔部を設けると、枠
体上面の燃焼が阻止され、飛火による火災の発生が一層
効果的に防止される。

【００７５】請求項８記載のように防水シートを設ける
と、枠体内への雨水等の侵入を効果的に防止出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 建築用外装パネルの縦断面図

【図２】 太陽電池パネルの縦断面図

【図３】 別構成の建築用外装パネルの縦断面図

【図４】 別構成の建築用外装パネルの縦断面図

【図５】 別構成の建築用外装パネルの要部縦断面図

【図６】 家屋の屋根付近の縦断面図

【図７】 屋根の平面図

【図８】 屋根パネルの要部平面図

【図９】 （ａ）は木製枠体の平面図、（ｂ）は木製枠
体の側面図

【図１０】 図８のＸ−Ｘ線断面図

【図１１】 図８のXI−XI線断面図

【図１２】 図８のXII-XII 線断面図

【図１３】 側部保持手段付近の縦断面図

【図１４】 前部保持手段付近の縦断面図

【図１５】 後部保持手段付近の縦断面図

【図１６】 （ａ）は屋根の右サイドに配置される木製
枠体の平面図、（ｂ）は同側面図

【図１７】 図８のXVII-XVII線断面図

【図１８】 屋根の右サイドに配置される屋根パネルの
側部保持手段付近の縦断面図

【図１９】 屋根パネルの右後側部付近の要部斜視図

【図２０】 別構成の屋根パネルの側部保持手段付近の
縦断面図

【図２１】 別構成の屋根パネルの側部保持手段付近の
縦断面図

【図２２】 別構成の屋根パネルの縦断面図

【図２３】 別構成の屋根パネルの縦断面図

【符号の説明】

１ 建築用外装パネル ２ 太陽電池
パネル ３ 断熱材 ４ 金属板 ５ 縦壁部 ６ 鍔部 １０ 透光基板 １１ 太陽電池
素子層 １２ 充填材 １３ バックシ
ート １４ 端子ボックス １５ 出力線 １Ａ 建築用外装パネル ５Ａ 縦壁部 ５Ｂ 縦壁部 ２０ 家屋 ２１ 母屋 ２２ 屋根 ２３ 屋根パネ
ル ２３Ａ 屋根パネル ２３Ｂ 屋根パネ
ル ２３Ｃ 屋根パネル ２４ 天窓 ２５ 屋根材 ３０ サイドフレーム ３１ 連結フレ
ーム ３２ 木製枠体 ３２ａ 段差部 ３３ 補強部材 ３４ クッショ
ン材 ３５ 屋根下地パネル ３６ 防水シー
ト ３７ シール材 ４０ 前部保持手段 ４１ 後部保持
手段 ４２ 側部保持手段 ４５ 側部受金具 ４６ 側部固定
金具 ４６ａ アーム部 ４７ シール材 ４８ シール材 ４９ シール材 ５０ 連結プレート ５１ カバー部
材 ５５ 前部受金具 ５６ 前部固定
金具 ５６ａ アーム部 ５６ｂ 延設部 ５７ シール材 ６０ 後部受金具 ６１ 後部固定
金具 ６１ａ アーム部 ６２ シール材 ６３ 後部カバー部材 ６３ａ 延設部 ７０ 木製枠体 ７０ａ 段差部 ７１ センタフレーム ７２ 屋根下地
パネル ７５ 側部保持手段 ７６ 側部受金
具 ７７ 側部固定金具 ７７ａ アーム部 ７８ シール材 ７９ 側部カバ
ー部材 ７９ａ 延設部 ７９ｂ 延設部 ８０ エンドキャップ ８１ エンドキ
ャップ ８２ 防水テープ ９０ 屋根パネ
ル ４Ａ 金属板 ９０Ａ 屋根パネル ４Ｂ 金属板 ９１ カバーガラス ３Ａ 第１の断熱材 ３Ｂ 第２の断
熱材 ９２ 通路 ３Ｃ 第１の断
熱材 ３Ｄ 第２の断熱材 ９３ 境界部 ９４ 通路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−18797（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−107148（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−346557（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−244445（ＪＰ，Ａ) 実開 平７−6344（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭60−104519（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−44928（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−40513（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭63−50146（ＪＰ，Ｕ) 実開 平６−22437（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭62−42620（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E04D 1/30 603 E04D 3/40 E04D 13/00 E04D 13/08 E04D 13/18 B32B 5/18 H01L 31/042

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 方形状の枠体と、この枠体に内装固定し
   た積層体であって、太陽電池パネルの背面側に断熱材と
   金属板とを積層状に設け、これら３者を一体的に結合
   し、断熱材と金属板とを枠体の開口部の略全域にわたっ
   て設けた積層体とを備え、前記断熱材或いは太陽電池パ
   ネルと枠体間に沿って延びる縦壁部を金属板の外周部に
   形成した発電機能を有する建築用外装パネル。
2. 【請求項２】 方形状の枠体と、この枠体に内装固定し
   た積層体であって、太陽電池パネルの背面側に断熱材と
   金属板とを積層状に設け、これら３者を一体的に結合し
   た積層体と、この積層体を内装する方形状の枠体と、前
   記積層体を下側からサポートすべく枠体内部に横断状に
   設けた補強部材とを備えた発電機能を有する建築用外装
   パネル。
3. 【請求項３】 方形状の枠体と、この枠体に内装固定し
   た積層体であって、太陽電池パネルの背面側に断熱材と
   金属板とを積層状に設け、これら３者を一体的に結合し
   た積層体とを備え、前記太陽電池パネルの外側において
   枠体上に屋根下地パネルからなる調整部を固定した発電
   機能を有する建築用外装パネル。
4. 【請求項４】 前記積層体を下側からサポートする補強
   部材を枠体内部に横断状に設けた請求項３記載の発電機
   能を有する建築用外装パネル。
5. 【請求項５】 前記補強部材が、枠体内を閉塞する板状
   部材である請求項２又は４記載の発電機能を有する建築
   用外装パネル。
6. 【請求項６】 前記断熱材と金属板とを枠体の開口部の
   略全域にわたって設け、断熱材或いは太陽電池パネルと
   枠体間に沿って延びる縦壁部を金属板の外周部に形成し
   た請求項２〜５のいずれか１項記載の発電機能を有する
   建築用外装パネル。
7. 【請求項７】 前記金属板の外周部に枠体の上面の略全
   域を覆う鍔部を形成した請求項１〜６のいずれか１項記
   載の発電機能を有する建築用外装パネル。
8. 【請求項８】 太陽電池パネルの背面に密着される断熱
   材或いは金属板と、太陽電池パネル間に、外縁部が枠体
   の外側面まで延びる防水シートを介装した請求項１〜７
   のいずれか１項に記載の発電機能を有する建築用外装パ
   ネル。
9. 【請求項９】 前記断熱材を第１の断熱材と第２の断熱
   材の上下２層構造とし、両断熱材間に外縁部が枠体の外
   側面まで延びる防水シートを介装し、防水シートの上側
   に太陽電池パネルの出力線を配置して、太陽電池パネル
   の出力線導出用の孔を防水シートから省略した請求項１
   〜７のいずれか１項記載の発電機能を有する建築用外装
   パネル。