JP3657208B2 - 太陽電池付き屋根材、及び太陽電池付き屋根材用バックアップ材 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池付き屋根材に係り、特に、軽量で施工しやすく、雨水等の排水が良好に行え、耐久性に優れた太陽電池付き屋根材、及びこれに用いるバックアップ材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の太陽電池付き屋根材としては、特開２０００−３２４５０号公報に記載の太陽電池モジュール瓦がある。この技術は、瓦本体の上面に凹陥部を設け、この凹陥部に下面に端子ボックスを備えた太陽電池モジュールを接着剤によって固定する太陽電池モジュール瓦において、瓦本体の凹陥部に端子ボックスを収納する端子ボックス収納凹部を設け、この収納凹部に端子ボックス収納凹部を囲繞するように突堤を設けたことを特徴とする。
【０００３】
また、実用新案登録第３０２７９７９号公報には、矩形の平面形状を有するアルミ屋根材を裏面から支持する発泡樹脂製のアルミ屋根材用裏打材が記載されている。そして、前者の太陽電池モジュール瓦を、後者のように金属表面材とバックアップ材で形成する場合、金属表面材に太陽電池モジュールを収納する凹陥部を設け、金属表面材の裏面にバックアップ材を組み付ける。このとき、バックアップ材にも、金属表面材の太陽電池を収納する凹部を嵌合するための凹形状が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前記構造のように、金属表面材とバックアップ材とから構成される太陽電池モジュール瓦は、凹陥部に溜まった雨水は下端側の隅部に穿設された排水孔から排水されるが、バックアップ材の凹形状に結露水が溜まった場合、この結露水は排水されず金属表面材を傷めることになり、金属表面材が腐食して屋根材の寿命を短くする虞があった。
【０００５】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、雨水の浸入や結露水等で金属板材等から形成される表面材が腐食することなく、耐久性に優れた太陽電池付き屋根材を提供することにある。また、表面材と、発泡樹脂等の軽量のバックアップ材とから構成され、軽量で施工性に優れると共に断熱性のよい太陽電池付き屋根材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る太陽電池付き屋根材は、太陽電池パネルを設置する凹窪部が表側に形成され、該凹窪部に対応して裏側が突出する金属板材等から形成される表面材と、この表面材の裏面に固定されるバックアップ材とを備え、表面材は凹窪部から屋根勾配の水下方向に連続する排水溝を備え、バックアップ材は、凹窪部の裏側の突出部が嵌合する凹形状部を表側に備えており、該凹形状部は水下方向に連続し、下段の屋根材上に排水される開口を有する排水部を備えることを特徴とする。排水部は表面材の排水溝の裏側に設けられ、排水溝が嵌合すると好適である。
【０００７】
この構成によれば、太陽電池パネルを設置する表面材の凹窪部に雨水が浸入すると水下方向に連続して開口する排水溝から排水される。また、凹窪部の裏側の突出部が嵌合するバックアップ材の凹形状部に結露水が溜まっても、水下方向に連続して開口している排水部から排水されるため、金属板材等から形成される表面材が腐食することがなく、屋根材の耐久性を向上させることができる。
【０００８】
また、本発明に係る太陽電池付き屋根材の好ましい具体的な態様としては、凹窪部は、水下方向の１辺に沿って勾配をつけた集水溝を備えており、該集水溝の最低部に排水溝が位置していることを特徴としている。集水溝は左右が浅く、中央部が深く形成され、中央の最も深い最低部に排水溝が位置すると、雨水は勾配のついた集水溝を通って中央の排水溝から効率良く排水できて好ましい。
【０００９】
さらに、本発明に係る太陽電池付き屋根材用バックアップ材は、太陽電池パネルを設置する凹窪部が表側に形成され、該凹窪部に対応して裏側が突出する表面材の裏面に固着され、バックアップ材は軽量の発泡樹脂等で形成されて表面側に凹窪部の裏側の突出部が嵌合される凹形状部を備え、該凹形状部は屋根勾配の水下方向に連続して、下段の屋根材上に排水される開口を有する排水部を備えることを特徴としている。排水部としては、凹形状部の水下方向の下端にバックアップ材を貫通して設けた排水孔や、バックアップ材の下端の外周辺まで開口する切欠き部等が好適である。
【００１０】
このように構成された本発明の太陽電池付き屋根材用バックアップ材は、凹形状部に結露水が溜まっても、水下方向に開口する排水部から排水されるため、金属板材等から形成される表面材が腐食することを防止でき、太陽電池付き屋根材の耐久性を向上させることができる。
【００１１】
また、前記のバックアップ材は、発泡樹脂等により裏面側に複数の脚部が突出形成されており、該複数の脚部の間の空間は、屋根勾配に沿った上下の空間が連通することが好ましい。この構成によれば、屋根下地と太陽電池付き屋根材のバックアップ材との間に雨水等が浸入しても、屋根下地と接する脚部により通風空間が形成されて空気が流通可能で乾燥を促進できるため、屋根材及び屋根下地の耐久性を向上させることができ、日射により屋根下地と太陽電池付き屋根材の間の空間の温度が上昇すると対流が生じて換気され、断熱性能が向上する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る太陽電池付き屋根材の一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。図１は本実施形態に係る太陽電池付き屋根材の正面図、図２は図１の表面材の正面図、図３は図１のバックアップ材の正面図、図４（ａ）は図１の平面図、図４（ｂ）は図３の平面図、図４（ｃ）は図３の底面図、図５は図１の屋根材を分解した状態の縦断面図、図６（ａ）は排水溝及び排水部の要部を示す横断面図、図６（ｂ）は図６（ａ）の要部縦断面図である。
【００１３】
図１〜６において、太陽電池付き屋根材（以下、屋根材という）１は、２つの太陽電池パネル５，５を設置する２つの凹窪部（後述する）が表側に形成されている表面材１０と、この表面材１０の裏面に固定されるバックアップ材３０とを備えている。表面材１０は金属板材等から形成され、本実施の形態では、０．８ｍｍ厚のガルバニウム鋼板をプレス成形して形成されている。表面材１０は、正面の矩形部から右側に段差部１１が突設され、この段差部には前側に水切り溝１１ａが形成されている。
【００１４】
また、矩形部から左側には、屋根材１を左右に並べた時、隣接する段差部１１が挿入される凹部１２が裏面側に形成されている。矩形部には上辺に沿って水切り突部１３が形成され、水切り突部１３の左右の２個所と、段差部１１には屋根材１を屋根の下地に固定する釘孔１４が形成されている。屋根材１の矩形部には、太陽電池パネル５，５を収納する２つの凹窪部１５，１５が水平方向に並んで形成されている。表面材１０の大きさ、形状は、屋根面に併設する一般屋根材、例えば平面瓦等と略同じ形状にすることが好ましい。また、一般屋根材を軒に平行に、または流れ方向に複数葺設した形状、つまり複数枚が一体になった形状でもよい。
【００１５】
ここで、１つの太陽電池パネル５について、図５を参照して説明する。太陽電池パネル５はシリコン系半導体や化合物半導体等の材料からなり、単結晶系や多結晶系の結晶系半導体や、アモルファス系半導体から形成される。太陽電池パネル５は正面形状が長方形のガラス等の基板６上に太陽電池が形成され、裏面には端子ボックス７が突設されており、端子ボックス７から電力引出し用のリード線８が延出している。リード線８の先端にはコネクタ９が接続されている。
【００１６】
表面材１０の凹窪部１５，１５は太陽電池パネル５，５の基板６，６が収納される形状であり、凹窪部に対応して裏側が突出している。凹窪部１５，１５は基板６の厚さと略同等の深さに形成され、凹窪部からさらに陥没して端子ボックス７，７が収納される収納凹部１６，１６と、リード線８，８を収納する収納凹部１７，１７とが形成されている。凹窪部１５の４つの角部はガラス等の基板６の角部が逃げるように小Ｒ部となっている。収納凹部１７，１７は、凹窪部１５，１５の上部まで形成され、リード線８，８を太陽電池パネル５，５の上部に引き出すことができる。
【００１７】
また、凹窪部１５の上下の辺には、太陽電池パネル５，５を固定する固定爪１８用の取付部１９が２個所ずつ設けてある。固定爪１８は例えば厚さが１ｍｍ程度のステンレス板を、横４０ｍｍ、縦２５ｍｍ程度切断して形成したものであり、リベットや、子ネジ等により表面材１０の段差面で形成された取付部１９に固定される。固定爪１８は先端の５ｍｍ程度が屋根材１の上部に突出し、突出部の裏面に貼着したアクリルフォームを基材とした両面テープを介して太陽電池パネル５を押圧固定している。
【００１８】
凹窪部１５の水下方向の下辺に沿って、すなわち水下側には集水溝２０が形成してある。集水溝２０は１つの凹窪部１５の左右側が浅く、中央部が深くなるように中央に向けて勾配がつけられている。凹窪部１５から水下側の外周辺まで排水溝２１が形成してあり、この排水溝２１は集水溝２０の中央部の深さが一番深い最低部に対応して、最低部と同じ深さで連続して形成してある。したがって、太陽電池パネル５の外周と凹窪部１５との間の隙間から雨水が浸入すると、水下側に流れて集水溝２０で中央に集められ、排水溝２１から表面材１０の外部に排出される構成となっている。
【００１９】
バックアップ材３０は、例えば発泡スチロール樹脂等から形成され、軽量で断熱性に優れたものが好ましい。本実施の形態では、耐熱温度１００℃程度のアトリロニトリルスチレンビーズを型成形にて４０倍発泡させたものが用いられている。発泡樹脂としては、他にポリエチレン、スチレン、ポリプロピレン、アトリロニトリルスチレン、ＰＰＯ、ＰＥＴ等の発泡体で形成してもよい。バックアップ材３０は表面材１０の裏面に、例えば両面テープにて固定されるものであり、表面材１０の裏面に密着するような表面を有することが好ましい。なお、両面テープは適宜の複数個所に貼着するだけで十分であり、屋根材１を屋根下地に釘で固定した後は、表面材１０とバックアップ材３０とが外れることはない。
【００２０】
バックアップ材３０は、表面材１０に形成された凹窪部１５、端子ボックス７の収納凹部１６及びリード線８の収納凹部１７に対応して裏側が突出する突出部が嵌合する凹形状部や貫入部が形成されている。すなわち、凹窪部１５の裏側の突出部に対応して凹形状部３１が形成され、凹窪部１５の突出部は凹形状部３１に嵌合することができる。また、収納凹部１６，１７の裏側の突出部に対応して貫入部３２，３３が形成され、収納凹部１６，１７の突出部は貫入部３２，３３にそれぞれに嵌合することができる。
【００２１】
また、表面材１０の集水溝２０に対応して段差部３４が形成され、排水溝２１に対応して、排水溝２１が嵌合する排水部として切欠き部３５が形成されている。切欠き部３５は、図６（ａ）に示されるように、幅広の矩形状に切り欠かれ、表面材１０の排水溝２１が断面半円形であるため、排水溝２１と切欠き部３５とが密着しないように構成されている。なお、排水部は排水溝と一致しない他の位置、例えば中央部でなく左右の端部に形成してもよい。また、排水部は凹形状部の水下側にバックアップ材を貫通して設けた排水孔でもよい。
【００２２】
バックアップ材３０の裏面には上下方向に複数の通気用溝３６が形成され、通気用溝３６の底面は水上側が深い傾斜面となっている。また、バックアップ材３０の裏面には、複数の脚部３７が突出して形成され、脚部は水下側に行くほど厚さが大きくなるように楔型に形成されている。このため、バックアップ材３０は野地板等の屋根下地Ｒに固定されたとき、複数の脚部３７により空間が形成され、この空間は屋根勾配に沿った上下の空間が連通し、通気用溝３６と共に空気流ができるように構成されている。バックアップ材３０の下端辺には配線用の切欠き部３８が形成され、屋根材１を上下に重ねたときに下方の屋根材１のリード線８を上方の屋根材１の下方に引き込むことができる。
【００２３】
前記の如く構成された本実施形態の太陽電池付き屋根材１の葺設施工について、図７，８を参照して以下に説明する。屋根材１は屋根下地Ｒの上に、屋根の下方から水平方向に並べて、順次上方に葺いていく。なお、屋根下地Ｒの上面には、アスファルトルーフィング（図示せず）等が敷設されている。例えば、１つの屋根材１の右側の段差部１１に、次に葺く屋根材１の左側の裏面の凹部１２を重ねて、順次右方向に重ねて釘孔１４を使用して釘止めして葺いていく。そして、水平方向に１列に屋根材１を葺いた後、その上の段の屋根材１を葺く。すなわち、下段の屋根材１の水切り突部１３の上に上段の屋根材１の下端辺が重なるように葺き、水平方向に左から右に向かって葺いていく。リード線８及びコネクタ９は、配線用の切欠き部３８から上方の屋根材１の裏面側に引き込まれ、他のコネクタ９と共に配線され、屋根裏空間に引き込まれる。
【００２４】
このように葺かれた屋根材１は、左右の重なり部から浸入した雨水は段差部１１の水切り溝１１ａにより水下方向に排水され、上下の重なり部を流れる雨水は矩形部上辺の水切り突部１３により内部への浸入が阻止される。また、表面材１０の太陽電池パネル５が収納される凹窪部１５に浸入した雨水は、水下方向の下辺に形成した集水溝２０で中央部に集められ、集水溝２０の最低部から排水溝２１を通って下段の屋根材１上に排水される。
【００２５】
表面材１０とバックアップ材３０との間の空間に結露水が発生すると、この結露水はバックアップ材３０の凹形状部３１に溜まるが、凹形状部３１はバックアップ材３０の外周辺に連続して開口する切欠き部３５が形成されており、この切欠き部３５から表面材１０とバックアップ材３０との隙間を通って下段の屋根材側に排水される。このため、結露水が凹形状部３１に溜まって表面材１０を傷め、表面材１０が腐食して屋根材１の寿命が短くなることはない。排水溝２１の断面形状が半円形であり、切欠き部３５の断面形状が大きい矩形であり、排水溝２１と切欠き部３５とが密着しないで間隔があるため、結露水は容易に切欠き部３５を通って排水される。また、本実施の形態では、結露水は配線用の切欠き部３８からも下方に屋根材１に排水することができる。
【００２６】
また、バックアップ材３０は裏面側に複数の脚部３７が突出して形成され、屋根下地Ｒとバックアップ材３０とは密着せず空間が形成されており、この空間と通気用溝３６とが連通して上下の空間が連通しているため、複数の脚部の間の空間を流れる空気流４０が形成される。これにより、屋根下地Ｒと屋根材１のバックアップ材３０との間に雨水が浸入しても乾燥が促進され、また日射により熱せられた空気が対流して上部より排出されるため、断熱性能が向上する。
【００２７】
なお、端子ボックス７やリード線８を収納する収納凹部１６，１７の裏側の突出部が嵌合する部分のバックアップ材３０は貫入部３２，３３で形成されているが、収納凹部１６，１７は表面材１０の表側から凹んだ凹窪部１５と同等の構成であり、これらの収納凹部が嵌合する部分が有底の凹形状部である場合は、これらの凹形状部にも排水部を備えると結露水を排水できて好適である。
【００２８】
前記した実施の形態では、表面材としてガルバリウム鋼板を用いた例を示したが、ステンレス鋼板、アルミメッキ鋼板、亜鉛メッキ鋼板、塩ビ鋼板、亜鉛鉄板、アルミニウム合金板、銅板等、適宜のものを使用することができる。また、金属板に限られるものでなく、耐光性、耐熱性に優れた合成樹脂フィルムや合成樹脂板から形成してもよい。さらに、脚部の間の空間と、通気用溝とが連通する構成を示したが、脚部の間の空間のみが上部まで連通し、通気用溝がない構成でもよいことは勿論である。表面材には２つの凹窪部を形成した例を示したが、１つの凹窪部を有するものや、３つ以上の凹窪部を有するものでもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上の説明から理解できるように、本発明の太陽電池付き屋根材によれば、太陽電池を設置する凹窪部に浸入した雨水は排水溝から排水され、表面材とバックアップ材との空間に結露水が発生し、バックアップ材の凹形状部に溜まっても水下方向に連続して開口している排水部から排水されるため、表面材が金属板材で形成される場合でも腐食することがなく、太陽電池付き屋根材の耐久性を向上させることができる。表面材の凹窪部の下辺に沿って集水溝を形成すると、凹窪部に浸入した雨水は集水溝を通して効率良く排水できる。
【００３０】
また、本発明の太陽電池付き屋根材用バックアップ材によれば、表面材とバックアップ材との間に結露水が溜まっても、水下方向に連続して開口している排水部から排水されるため、金属板材で形成される表面材が腐食することがなく、太陽電池付き屋根材の耐久性を向上させることができる。そして、バックアップ材は屋根下地にとの間を空気が流通できるため、雨水が浸入しても乾燥させることができ、断熱性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る太陽電池付き屋根材の一実施形態の正面図。
【図２】図１の太陽電池付き屋根材の表面材の正面図。
【図３】図１の太陽電池付き屋根材のバックアップ材の正面図。
【図４】（ａ）は図１の太陽電池付き屋根材の平面図、（ｂ）は図３のバックアップ材の平面図、（ｃ）は図３のバックアップ材の底面図。
【図５】図１の太陽電池付き屋根材のリード線収納凹部に沿う分解した状態の縦断面図。
【図６】（ａ）は排水溝及び排水部の要部を示す横断面図、（ｂ）は（ａ）の要部縦断面図。
【図７】本発明の太陽電池パネル付き屋根材の葺設施工の動作状態を示す正面図。
【図８】本発明の太陽電池パネル付き屋根材を葺設した状態の要部縦断面図。
【符号の説明】
１ 太陽電池付き屋根材、 ５ 太陽電池パネル、
６ 基板、 ７ 端子ボックス、
８ リード線、 １０ 表面材、
１５ 凹窪部、 １６，１７ 収納凹部、
２０ 集水溝、 ２１ 排水溝、
３０ バックアップ材、 ３１ 凹形状部、
３２，３３ 貫入部、
３５ 切欠き部（排水部）、
３６ 通気用溝、 ３７ 脚部、
３８ 配線用の切欠き部、 ４０ 空気流

Claims (4)

1. 太陽電池パネルを設置する凹窪部が表側に形成され、該凹窪部に対応して裏側が突出する表面材と、該表面材の裏面に固定されるバックアップ材とを備えており、前記表面材は、前記凹窪部から屋根勾配の水下方向に連続する排水溝を備える太陽電池付き屋根材であって、
   前記バックアップ材は、前記凹窪部の裏側の突出部が嵌合する凹形状部を表側に備えており、該凹形状部は、前記水下方向に連続し、下段の屋根材上に排水される開口を有する排水部を備えることを特徴とする太陽電池付き屋根材。
2. 前記凹窪部は、前記水下方向の１辺に沿って勾配をつけた集水溝を備えており、該集水溝の最低部に前記排水溝が位置していることを特徴とする請求項１記載の太陽電池付き屋根材。
3. 太陽電池パネルを設置する凹窪部が表側に形成され、該凹窪部に対応して裏側が突出する表面材の裏面に固着される太陽電池付き屋根材用バックアップ材であって、
   前記バックアップ材は、前記凹窪部の裏側の突出部が嵌合する凹形状部を表側に備えており、該凹形状部は、屋根勾配の水下方向に連続し、下段の屋根材上に排水される開口を有する排水部を備えることを特徴とする太陽電池付き屋根材用バックアップ材。
4. 前記バックアップ材は、裏面から複数の脚部が突出形成されており、該複数の脚部の間の空間は、屋根勾配に沿った上下の空間が連通することを特徴とする請求項３記載の太陽電池付き屋根材用バックアップ材。

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