JP3787561B2

JP3787561B2 - 屋根、その施工方法およびそのメンテナンス方法

Info

Publication number: JP3787561B2
Application number: JP2003148025A
Authority: JP
Inventors: 敏彦三村; 公俊深江; 崇志大塚; 明治高林; 昌宏森
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-05-26
Filing date: 2003-05-26
Publication date: 2006-06-21
Anticipated expiration: 2016-08-30
Also published as: JP2004003336A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は屋根、その施工方法およびそのメンテナンス方法に関し、特に太陽電池一体型屋根、その施工方法およびそのメンテナンス方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池の屋根への設置には大きくわけると２通りの方法があり、一つは既設屋根に太陽電池を取り付ける方法、今一つは太陽電池自体を屋根として葺く方法である。
【０００３】
前者は、既設の屋根の上に何らかの架台を用いて設置するため、従来からの太陽電池モジュールをそのまま流用することができるが、設置コストが高くつき、また外観も悪くなるため、最近では後者の方法が注目されるようになってきている。
【０００４】
後者の方法については、一般に屋根には古くからさまざまな施工方法が知られており、太陽電池を用いた公知例としても、特開平５−５５６１８号公報（瓦葺き）（特許文献１）、特開昭５９−１５２６７０号公報（横葺き）（特許文献２）、特開平６−１１４１１１号公報（横葺き）（特許文献３）、特表平６−５０３６８４号公報（縦葺き）（特許文献４）等が挙げられる。
【０００５】
本発明は、屋根、その施工方法およびそのメンテナンス方法に関するものであり、特に太陽電池と屋根材を一体とすることで発生する問題点を解決する屋根とその施工方法およびそのメンテナンス方法を提案するものである。
【０００６】
まず、横葺き屋根について構造上の特徴を図２１を用いて説明する。横葺き屋根の構造上の特徴は軒先から棟に向かって、横に屋根板を葺いていくことであり、縦葺き屋根の長尺板は屋根の流れに対して平行方向に葺かれるが、こちらは直角方向に葺かれることからこの呼び名がある。横葺き屋根板は通常、工場内でローラーフォーマー等の成形装置で加工され、現地で組立が行われる。角型のはぜ掛け部で段差が形成されるため、外観上アクセントのある葺き上がりになるほか、下側の屋根板の上に上側の屋根板の一部をはぜくみすることで、耐風圧強度と雨仕舞を実現する構造的特徴を有している。
【０００７】
基本的施工方法は、下側の屋根板の上端係合開口部と反対面に開口する屋根板の下端係合開口部を相互にはぜくみすることで屋根板同士を連結するものである。上端係合開口部もしくは下端係合開口部は屋根板Ａ１０１の設置時に吊り子Ａ１０２によって、屋根下地材Ａ１０３に釘もしくはボルトやビスにより固定される。更に詳しくは以下に説明する。
【０００８】
図２２は施工の一例を示す見取り図であり、横葺き屋根全体の施工は通常、下記手順で行われる。
【０００９】
（１）母屋Ａ２０１に金属垂木Ａ２０２を取り付け
（２）軒先に軒先の止め具となる軒先唐草Ａ２０３を取り付け
（３）金属垂木Ａ２０２の間（上）に野地板Ａ２０４を固定し
（４）その上からアスファルトルーフィングＡ２０５と呼ばれる防水シートを葺き込み
（５）屋根板Ａ２０９の下端係合開口部を軒先唐草Ａ２０３に挟み込み、上端係合開口部を吊り子Ａ２０６を用いて金属垂木Ａ２０２に固定する。
（６）屋根板の横の連結には、ジョイント部に継ぎ手水切り板Ａ２０７を差し込み
（７）屋根板を横方向に連結して抑え板Ａ２１１で固定し、
（８）抑え板Ａ２１１に継ぎ手カバーＡ２０８を差し込むことで横方向の連結が完了する。
（９）上下間の連結は、前述（５）の方法に従いはぜくみを繰り返し、棟側に順々に葺きあげていくことで行う。
【００１０】
以上が従来からの横葺き屋根の施工方法である。
【００１１】
【特許文献１】
特開平５−５５６１８号公報
【特許文献２】
特開昭５９−１５２６７０号公報
【特許文献３】
特開平６−１１４１１１号公報
【特許文献４】
特表平６−５０３６８４号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の横葺き屋根においては、太陽電池が故障した際、一部の屋根板を交換しようにも、太陽電池一体型屋根板の場合は交換すべき屋根の特定が容易ではない問題がある。例えば、上記特許文献２では横葺きの電気接続について開示されているが、一度施工してしまえば、各モジュール毎の太陽電池の出力を測定することは不可能であり、そのチェック作業は実質的に全交換と変わらない作業量となってしまう問題がある。
【００１３】
本発明は、前記問題点を解決するもので、故障発生時に、故障した太陽電池付きの屋根板の特定が容易に可能となる屋根、その施工方法及びそのメンテナンス方法を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以下の手段を用いることで前記に示した問題点を解決している。
【００１５】
第１の発明は、太陽電池素子を有し水平方向に隣接する屋根板を、開口部を有する継ぎ手水切り板によって連結固定した構造を有する屋根の施工方法であって、
前記屋根板の配線部材を前記継ぎ手水切り板の下方であって前記開口部の下方に位置せしめ、前記継ぎ手水切り板の開口部を覆う継ぎ手カバーを取り外した状態において、前記開口部から前記配線部材を引き出し可能になるようにしたことを特徴とする屋根の施工方法である。
【００１６】
本発明は、上記第１の発明において、
「前記屋根板は、横葺き屋根板であること」、
「前記屋根板は、太陽電池一体型屋根板であること」、
を好ましい態様として含むものである。
【００１７】
第２の発明は、太陽電池素子を有し水平方向に隣接する屋根板を、開口部を有する継ぎ手水切り板によって連結固定した構造を有する屋根であって、
前記屋根板の配線部材が前記継ぎ手水切り板の下方であって前記開口部の下方に位置し、前記継ぎ手水切り板の開口部を覆う継ぎ手カバーを取り外した状態において、前記開口部から前記配線部材を引き出し可能になっていることを特徴とする屋根である。
【００１８】
本発明は、上記第２の発明において、
「前記屋根板は、横葺き屋根板であること」、
「前記屋根板は、太陽電池一体型屋根板であること」、
を好ましい態様として含むものである。
【００１９】
第３の発明は、太陽電池素子を有し水平方向に隣接する屋根板が、開口部を有する継ぎ手水切り板によって連結されており、前記継ぎ手水切り板の下方であって前記開口部の下方に屋根板の配線部材が位置する屋根のメンテナンス方法であって、
前記継ぎ手水切り板の開口部を覆う継ぎ手カバーを取り外し、前記開口部から前記配線部材を引き出して、前記配線部材を点検することを特徴とする。
【００２０】
本発明は、上記第３の発明において、
「屋根板の前記配線部材の出力を測定することにより、前記太陽電池素子の出力を点検すること」、
「前記屋根板は、横葺き屋根板であること」、
「前記屋根板は、太陽電池一体型屋根板であること」、
を好ましい態様として含むものである。
【００２１】
本発明においては、上記のように太陽電池素子を有し水平方向に隣接する屋根板を、開口部を有する継ぎ手水切り板によって、屋根板の配線部材が前記継ぎ手水切り板の開口部の下方に位置するように連結固定するので、施工後も、容易に各太陽電池の出力を開口部を通して確認することができ、そのため故障した太陽電池付きの屋根板の特定が容易にできる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明において好ましく用いられる横葺き屋根を示しており、その主要構成は、可撓性金属基材Ｂ１０１、太陽電池素子Ｂ１０２、封止材Ｂ１０３、端子箱Ｂ１０４、配線部材Ｂ１０５から構成されている。尚、Ｂ１０６は下端係合部である下端係合開口部、Ｂ１０７は上端係合部である上端係合開口部を示している。
【００２３】
図２は本実施形態における太陽電池一体型屋根の施工例を示しており、Ｂ２０１は母屋の構造部材、Ｂ２０２は垂木、Ｂ２０３は軒先唐草、Ｂ２０４は屋根下地材である野地板、Ｂ２０５はアスファルトルーフィング、Ｂ２０６は吊り子、Ｂ２０７は継ぎ手底部材である水切り板、Ｂ２０８は継ぎ手カバー部材である継ぎ手カバー、Ｂ２０９は屋根板、Ｂ２１０は配線部材、Ｂ２１１は継ぎ手抑え部材である抑え板を示している。
【００２４】
図３は屋根の流れ方向の屋根板の係合部の断面図であり、図３を用いて基本施工手順を説明する。屋根板の係合には、まず、下板の上端係合開口部を吊り子によって野地板に釘もしくはドリルビス等で固定する。吊り子はＢ３０１のような形状をしており、内側の爪が下板の上端係合開口部の一部としっかり係合される。次に上板の下端係合開口部を下板の係合開口部とかみ合わせ、吊り子の外側の爪を、上板の下端係合開口部のくぼみにはめ込み、その後、上板の上端係合開口部を同様にして吊り子によって固定する。その後、係合部に野地板側に貫通しない開口部をあけ、止め具Ｂ３０２により固定する手順を繰り返すことで行う。なお、屋根板の連結にドリルビスで作成される開口部は、工場であらかじめ開けておいてもいい。
【００２５】
止め具Ｂ３０２は具体的にはブラインドリベット等が好適である。ブラインドリベットは機械的強度が十分強いと同時に、ドリルを用いて簡単に取り外すことが可能で、専用具によって再装着も容易である。
【００２６】
本実施形態の横葺き屋根全体の施工手順を図２を用いて順に説明すると、
（１）母屋の構造部材Ｂ２０１に垂木Ｂ２０２を取り付け
（２）軒先に軒先の止め具となる軒先唐草Ｂ２０３を取り付け
（３）垂木Ｂ２０２の間（上）に野地板Ｂ２０４を固定し
（４）その上からアスファルトルーフィングＢ２０５と呼ばれる防水シートを葺き込み
（５）屋根板Ｂ２０９本体を唐草の止めに屋根板Ｂ２０９の下端係合開口部を挟み込み、上端係合開口部を吊り子Ｂ２０６を用いて垂木Ｂ２０２に固定する。尚、この時、配線部材Ｂ２１０は屋根板Ｂ２０９外に出した状態にしておく。
（６）屋根板の横の連結には、まず、連結部に継ぎ手水切り板Ｂ２０７を差し込み
（７）屋根板Ｂ２０９を横方向に連結し、横方向の配線を水切り板Ｂ２０７の下で結線し、抑え板Ｂ２１１で屋根板を水切り板Ｂ２０７と固定する。
（８）その後、継ぎ手カバーＢ２０８を差し込むことで横方向の連結が完了する。
（９）上下間の連結は、前述（５）の方法に従いはぜくみを繰り返し、棟側に順々に葺きあげていくことで行う。
【００２７】
大規模建築物等の場合には野地板を設けずに、垂木あるいは垂木に相当する梁に直接本発明の屋根板を葺くことも可能である。
【００２８】
図４は、本実施形態を用いた屋根における屋根板間の裏面配線Ｂ４０２の結線を示す図であり、隣接する太陽電池一体型屋根板ごとに正極から負極、負極から正極に順に直列接続され、一定電圧ごとに接続箱に集められ並列接続される構成になっている。Ｂ４０１他のハッチング部材は太陽電池素子を有さない捨て板である。この部材は屋根を葺く際に発生する屋根板寸法と屋根の長さの寸法差から発生する半端部分を補充すると共に、端部の妻納め棟納め等の作業及び複数の屋根板からの配線の集積場所として使用する。本実施形態では、各太陽電池の出力は、横方向２列で一つの基本単位を形成しており、屋根の端部ちかくで形成される捨て板の下を通って、そこから棟部もしくは軒先部から屋内の接続箱に接続される。
【００２９】
図５は、正極と負極が対称な２種類の太陽電池一体型横葺き屋根板を用いた設置形態を示しており、本実施形態では、配線をシンプルに施工できる他、太陽電池素子からの配線の全長が抑えられるため、配線材の低コスト化および電力損失低減の効果がある。
【００３０】
なお、捨て板Ｂ４０１も太陽電池一体型屋根板Ｂ４０３と同一形状をしているため施工後、屋根板をはぐることが可能であることはいうまでもない。このため、横方向の太陽電池の出力の連結を一時捨て板下部空間で取りまとめれば、検査の容易性が更に向上する。このような用途に使用するため、この部分については特にブラインドリベットよりもボルト等の容易に取りはずしが可能な部材が好適である。図９は、本発明においてボルトを用いて固定した状態を示しており、Ｂ９００は吊り子、Ｂ９０１はネジ受け部材である。
【００３１】
また、図示しないが、屋根の端部処理は周知の妻納めで容易に処理できる。
【００３２】
次に、メンテナンスする際の基本作業手順を以下に説明する。
【００３３】
（１）不正常な太陽電池一体型屋根板の列の特定は屋内に設けられた接続箱の各出力を検査すれば、容易に特定できる。
【００３４】
（２）継ぎ手カバーＢ２０８は、その上端部において上屋根板の下端係合部に係合されているので、まず、これを取りはずすことで、容易に引き抜くことができる。
【００３５】
（３）継ぎ手カバーＢ２０８及び抑え板Ｂ２１１を取りはずすと、継ぎ手水切り板Ｂ２０７には開口部Ｂ２１２が設けてあり、該開口部Ｂ２１２から、配線Ｂ２１０を覗くことができ、Ｊ字状のフックで電気接続用コネクタＢ２１３を引き出せば、容易に各太陽電池の出力をチェックすることができる。
【００３６】
（４）不正常な太陽電池一体型屋根板が特定できれば、継ぎ手水切り板Ｂ２０７をとりはずす。これによって、横葺き屋根板の両側の固定がなくなる。
【００３７】
（５）更に、上記横葺き屋根の下端係合開口部の止め具（図３のＢ３０２）をはずせば、該屋根板は上側にはぐることが可能であり、この時点で容易に電気的な作業を行うことが可能になる。
【００３８】
（６）更に屋根板自体の交換を要する時は、該屋根板の上に位置している屋根板を同様な手順ではぐれば、吊り子部分が露出されるため、吊り子を容易にはずすことができ、該屋根板の交換ができる。
【００３９】
（７）交換後は、（１）〜（５）までの逆の手順で屋根板を固定していき横葺き屋根の補修作業が完了する。
【００４０】
尚、図６は継ぎ手の組み合わせを示す見取り図であり、図７、図８は、継ぎ手部分Ａ−Ｂ，Ｃ−Ｄの各断面図を示しており、Ｂ６０１は継ぎ手カバー、Ｂ６０２は抑え板、Ｂ６０３は継ぎ手水切り板、Ｂ６０４は屋根板である。
【００４１】
以下に、屋根板を形成する部材及び該屋根板の施工にかかわる部材について、説明する。
【００４２】
１．屋根板を形成する部材
（１−１可塑性金属基材）
基材Ｂ１０１の材料としては、従来からの金属屋根と同様に強度のある鋼板類と耐食性に優れた非鉄類が使用できる。
【００４３】
鋼板には表面処理、塗覆した鋼板や他の元素を配合した合金、または特殊鋼の他、断熱材等を張り合せた複合鋼板があり、一般的には、溶融亜鉛メッキ鋼板、ガルファン、ガルバリウム鋼板、溶融アルミニウムメッキ鋼板、銅メッキ鋼板、塩化ビニル被覆鋼板、フッ素樹脂鋼板、ステンレス鋼板、制振鋼板、断熱亜鉛鉄板、耐候性鋼板、前記塗装鋼板がもちいられ、非鉄類としては、銅板、アルミニウム合金板、亜鉛合金板、鉛板、チタニウム板及び、前記の塗装カラー板が使用される。
【００４４】
尚、上記構造を有する屋根板を途中から交換可能とするためには基材に可撓性が要求されるため、堅い鋼板を使用する場合は、人力で容易に変形できる厚みにとどめることが好ましい。また、さらに好ましくは弾性を有する材料がよい。
【００４５】
（１−２太陽電池素子）
本発明に用いる太陽電池素子Ｂ１０２としては特に種類に限定はなく、単結晶・多結晶・微結晶・アモルファスのいずれの形態でもよい。またＳｉ系でも化合物系でもよい。なかでもアモルファスを用いた太陽電池素子は、可撓性を有するため好適である。またアモルファスは熱によってその劣化が回復するため屋根上で使用することが好適である。
【００４６】
図１０に該可撓性太陽電池素子である非晶質シリコン太陽電池の断面図を示す。
【００４７】
基板Ｃ１０１は非晶質シリコンのような薄膜の太陽電池の場合の半導体層Ｃ１０３を機械的に支持する部材であり、また場合によっては電極として用いられる。前記基板は、半導体層Ｃ１０３を成膜するときの加熱温度に耐える耐熱性が要求されるが導電性のものでも電気絶縁性のものでも良い。
【００４８】
導電性の材料としては、具体的にはＦｅ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ，Ｔｉ，Ｐｔ，Ｐｂ等の金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼等の薄板及びその複合体やカーボンシート、亜鉛メッキ鋼板等が挙げられる。
【００４９】
電気絶縁性材料としては、ポリエステル、ポリエチレン、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド、エポキシ等の耐熱性合成樹脂のフィルムまたはシート又はこれらとガラスファイバー、カーボンファイバー、ホウ素ファイバー、金属繊維等との複合体、及びこれらの金属の薄板、樹脂シート等の表面に異種材質の金属薄膜及び／またはＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，Ａｌ₂Ｏ₃，ＡｌＮ等の絶縁性薄膜をスパッタ法、蒸着法、鍍金法等により表面コーティング処理を行ったものおよび、ガラス、セラミックスなどが挙げられる。
【００５０】
下部電極（裏面反射層）Ｃ１０２は、半導体層Ｃ１０３で発生した電力を取り出すための一方の電極であり、半導体層Ｃ１０３に対してはオーミックコンタクトとなるような仕事関数を持つことが要求される。材料としては、Ａｌ，Ａｇ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗ，Ｆｅ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｕ，ステンレス，真ちゅう，ニクロム，ＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＩＴＯ等のいわゆる金属単体又は合金、及び透明導電性酸化物（ＴＣＯ）等が用いられる。
【００５１】
前記下部電極Ｃ１０２の表面は平滑であることが好ましいが、光の乱反射を起こさせる場合にはテクスチャー化してもよく裏面反射層とも呼ばれる。また、基板Ｃ１０１が導電性であるときは前記下部電極Ｃ１０２は特に設ける必要はない。
【００５２】
下部電極Ｃ１０２の作製法はメッキ、蒸着、スパッタ等の方法を用いることができ所望に応じて適宜選択される。
【００５３】
本発明に用いられる太陽電池素子の半導体層Ｃ１０３としては、非晶質シリコン、非晶質シリコンゲルマニウム、非晶質シリコンカーボン等が挙げられる。
【００５４】
ｉ層を構成する半導体材料としては、ａ−Ｓｉ：Ｈ、ａ−Ｓｉ：Ｆ、ａ−Ｓｉ：Ｈ：Ｆ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｆ、ａ−ＳｉＧｅ：Ｈ：Ｆ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ、ａ−ＳｉＣ：Ｆ、ａ−ＳｉＣ：Ｈ：Ｆ等のいわゆるＩＶ族及びＩＶ族合金系非晶質半導体が挙げられる。
【００５５】
ｐ層またはｎ層を構成する半導体材料としては、前述したｉ層を構成する半導体材料に価電子制御剤をドーピングすることによって得られる。また原料としては、ｐ型半導体を得るための価電子制御剤としては周期律表第ＩＩＩ族の元素を含む化合物が用いられる。第ＩＩＩ族の元素としてはＢ、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ等が挙げられる。ｎ型半導体を得るための価電子制御剤としては周期律表第Ｖ族の元素を含む化合物が用いられる。第Ｖ族の元素としては、Ｐ、Ｎ、Ａｓ、Ｓｂが挙げられる。
【００５６】
非晶質シリコン半導体層の成膜法としては、蒸着法、スパッタ法、ＲＦプラズマＣＶＤ法、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲ法、熱ＣＶＤ法、ＬＰＣＶＤ法等の公知の方法を所望に応じて用いる。工業的に採用されている方法としては、原料ガスをＲＦプラズマで分解し、基板上に堆積させるＲＦプラズマＣＶＤ法が好んで用いられる。さらに、ＲＦプラズマＣＶＤに於いては、原料ガスの分解効率が約１０％と低いことや、堆積速度が１オングストローム／ｓｅｃから１０オングストローム／ｓｅｃ程度と遅いことが問題であるがこの点を改良できる成膜法としてマイクロ波プラズマＣＶＤ法が注目されている。
【００５７】
以上の成膜を行うための反応装置としては、バッチ式の装置や連続成膜装置などの公知の装置が所望に応じて使用できる。本発明の太陽電池に於いては、分光感度や電圧の向上を目的として半導体接合を２以上積層するいわゆるタンデムセルやトリプルセルにも用いることが出来る。
【００５８】
上部電極（透明導電膜）Ｃ１０４は、半導体層Ｃ１０３で発生した起電力を取り出すための電極であり、前記下部電極と対をなすものである。上部電極は、光入射側に位置するため、透明であることが必要で、透明導電膜とも呼ばれる。
【００５９】
前記上部電極Ｃ１０４は、太陽や白色蛍光灯等からの光を半導体層Ｃ１０３内に効率良く吸収させるために光の透過率が８５％以上であることが望ましく、さらに、電気的には光で発生した電流を半導体層Ｃ１０３に対し横方向に流れるようにするためシート抵抗値は１００Ω／□以下であることが望ましい。このような特性を備えた材料としてＳｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＺｎＯ，ＣｄＯ，ＣｄＳｎＯ₄，ＩＴＯ（Ｉｎ₂Ｏ₃＋ＳｎＯ₂）などの金属酸化物が挙げられる。
【００６０】
上部電極Ｃ１０４の作製方法としては、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム加熱蒸着法、スパッタリング法、スプレー法等を用いることができ所望に応じて適宜選択される。
【００６１】
上記太陽電池素子の発電のアクティブエリアを決定するためには公知のエッチング技術、例えば化学エッチングや印刷エッチング、電気化学エッチングなど所望の方法で上記透明導電膜Ｃ１０４をエッチング除去し、Ｃ１０５のエッチングラインを形成することができる。
【００６２】
その後、集電電極Ｃ１０６を金属や導電性ペーストをスパッタ、蒸着、印刷、接着など方法により透明導電膜上に形成する。更に、図示しないが、端子の取り出し、配線などを行う。
【００６３】
このようにして製造された非晶質太陽電池は、それ自体大きな可撓性を有しており、本発明に好適な特性を有した可撓性太陽電池となる。
【００６４】
なお、太陽電池の屋根板上の配置は働き幅内のみにとどめることが屋根板と同時に加工する上で好ましい。
【００６５】
また、該太陽電池の集電電極Ｃ１０６と上部電極Ｃ１０４の界面は最も接着強度の弱い部分であるため、該集電電極Ｃ１０６の長手方向は、横葺き屋根の長手方向と一致させる方向であることが好ましい。
【００６６】
（１−３封止材）
封止材Ｂ１０３は、太陽電池素子との接着性、耐候性、緩衝効果の点でＥＶＡ（エチレンビニールアセテート）やＥＥＡ（エチレンエチルアクリレート），ＰＶＢ（ポリビニルブチラール）等が好適に用いられる。また機械的特性を向上させるため、ガラス不織布やシリカ等の充填材と合わせて使用されることがある。
【００６７】
（１−４表面フィルム）
耐湿性や耐傷性を向上させるために、表面フィルムとしては弗素系の樹脂が耐候性の点から好適である。弗素系の樹脂としては、例えば４フッ化エチレンの重合体ＴＦＥ（デュポン製ＴＥＦＬＯＮなど）、４フッ化エチレンとエチレンの共重合体ＥＴＦＥ（デュポン製ＴＥＦＺＥＬなど）、ポリフッ化ビニル（デュポン製ＴＥＤＬＡＲなど）、ポリクロロフルオロエチレンＣＴＦＥ（ダイキン工業製ネオフロン）等が挙げられる。またこれらの樹脂に公知の紫外線吸収剤を加えることで耐候性を向上させても良い。また接着層との接着性を向上させるため、コロナ放電処理等の方法で表面を荒らしたフィルムがより好適である。更に、種々の折り曲げに対して対応できるように無延伸型がより好適である。
【００６８】
（１−５封止方法）
封止の方法としては、基材、充填材、太陽電池素子、充填材、及び表面フィルムとを積層し、真空ラミネーターを用いて真空中で加熱圧着する。封止ののち、基材の端部を屋根板の形状に折り曲げる。
【００６９】
（１−６端子箱）
電力をとり出すための端子を収納する箱が端子箱Ｂ１０４である。その材料は、耐熱性、耐水性、電気絶縁性、老化性に優れたものが要求される。
【００７０】
上記の要素を考慮にいれると端子箱としてはプラスチックが好ましく、難燃性などを考えると、難燃性プラスチックやセラミックスなどが好ましい。
【００７１】
例えば、プラスチックとしては、ノリル、ポリアーボネート、ポリアミド、ポリアセタール、変性ＰＰＯ、ポリエステル、ポリアリレート、不飽和ポリエステル、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの強度、耐衝撃性、耐熱性、硬度、老化性に優れたエンジニアリング・プラスチック等がある。またＡＢＳ樹脂、ＰＰ、ＰＶＣなどの熱可塑性プラスチックも使うことができる。
【００７２】
尚、端子箱の位置については、その場所を限定するものではないが、耐水性や絶縁性及び老化性の観点からは水まわり付近は避けた方がよく、また、配線が分かりやすくなる位置に配置することが好ましい。そのため、本実施形態では、屋根板裏面に端子箱を設けると共に、中央部に配置することで、正負極の端子が逆向きに配線される場合でも、配線がもつれない様に配慮した。
【００７３】
万一漏水の際にも漏電を発生させないために本発明で端子箱の内部は充填材によって充填される。その材料に特に限定は無いが、その種類としては、電気絶縁性の良いエポキシ樹脂系接着剤やシリコン系ポッティング剤、シリコン系接着シール剤等が好ましく、柔軟性などを考慮すると、シリコン系の樹脂の方が好ましい。さらに、作業性を考慮すると一液型で硬化時間の短いもの、さらに粘度が低く細部まで充填され易いものが好ましい。また、シリコーン一液型ＲＴＶゴムを用いる場合、電極を侵食させないために硬化方式が脱アセトンタイプ、あるいは脱アルコールタイプであることが好ましい。
【００７４】
例えば、ＴｈｒｅｅＢｏｎｄＣｏ，Ｌｔｄ．のエポキシ樹脂系接着剤では、商品名：「２００１」、「２００２Ｈ」、「２００３」、「２０１６Ｂ」、「２０２２」などが使用でき、上記エポキシ樹脂は、商品名：「２１０２Ｂ」、「２１０３」、「２１０４」、「２１０５Ｆ」、「２１０５Ｃ」、「２１０６」、「２１３１Ｂ」、「２１３１Ｄ」、「２１３１Ｆ」、「２１６３」などの硬化剤と所定の割合混合して使用する事ができる。
【００７５】
（１−７配線部材）
本発明は別に配線方法を限定するものではなく、従来から周知のさまざまな配線材料や接続手段を使用できる。特に屋根板の裏面で配線する構造をとる場合、耐水性や耐候性についての条件が緩和されるため、安価な材料で構成された屋内配線材料を使用できる利点がある。なお、本実施形態のように配線材料の結線には全てコネクターを使用すれば、チェック時、容易に配線を取りはずせるため、容易にチェックすることが可能となるので好適である。
【００７６】
２．屋根板の施工にかかわる部材
（２−１継ぎ手）
一方の屋根板の側端と、屋根の流れに対して垂直な方向に隣接する他の屋根板の側端は、図６に示されるように雨仕舞い構造のために継ぎ手水きり板Ｂ６０３と継ぎ手カバー板Ｂ６０１と抑え板Ｂ６０２からなっている。
【００７７】
継ぎ手水きり板Ｂ６０３は、横板からの水を更に下の屋根板上に流す板であり、周知の様々な水切り板が知られている。
【００７８】
抑え板Ｂ６０２は、横板を固定すると同時に継ぎ手水切り板Ｂ６０３と連結固定する止め具の台座であり、周知の継ぎ手では、水切り板と一体化されているものもある。
【００７９】
継ぎ手カバーＢ６０１は、抑え板の止め具内に雨水の侵入を防ぐと同時に連結部の外観をとりつくろうための部材である。
【００８０】
なお、本発明の太陽電池一体型屋根板では、屋根板と太陽電池が高分子充填材により絶縁されているため、特許文献２に記載のように、特別に、継ぎ手用水きり板と継ぎ手カバー板に隣接する太陽電池同志を絶縁するための絶縁機構を持たせる必要がないため、通常の継ぎ手と同様な材料が使用できる。
【００８１】
また、本発明では、継ぎ手水切り板Ｂ６０３の下に配線が通る空間を設けると共に、配線を引き出せる開口部を設けることで、施工後、継ぎ手カバーＢ６０１を取りはずすことで各太陽電池の出力を測定可能な構造を有している。
【００８２】
（２−２吊り子）
吊り子は、屋根板を屋根の下地に固定する金具であり、従来から屋根板の形状に合わせて様々な形状のものが知られている。吊り子は実質的に耐風圧強度を支える部材であるため、その厚みは屋根板より厚く、機械的強度を有する鋼部材が一般的に使用される。
【００８３】
尚、本実施形態では図３に示す様に、２爪を有する吊り子を使用しており、１つめの爪で下板を固定するほか、２つめの爪では上板を固定する。
【００８４】
（２−３屋根下地材）
屋根下地材の材料としては屋根葺き材を固定するベースを与える材料であれば、なんでもいいが、特に好ましくは断熱性能を有する板であり、具体的には木材平板野地板、モルタル、木毛セメント板、合板、木片セメント板、インシュレーションボードがあげられる。
【００８５】
屋根下地材の裏にはポリスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、グラスウール、ロックウール等の断熱材を有していてもよい。
【００８６】
熱伝導率が０．２ｋｃａｌ／ｍ，ｈｒ℃以下の断熱材を用いると、屋根板Ｄ１０３と屋根下地材Ｄ１０１の間の空気が暖められ、その結果太陽電池にアモルファスシリコン太陽電池を使用した場合にはアモルファスシリコン太陽電池の性能劣化の回復がおき、結果としてアモルファスシリコン太陽電池の性能を向上させることが出来るので、屋根下地材としては好適である。
【００８７】
その他、垂木、アスファルトルーフィング他についても従来からの既知の材料が使用できる。
【００８８】
【参考例】
（参考例１）
本参考例の特徴を表す屋根板の流れ方向の係合部を図１１に示す。Ｄ１０１は基材、Ｄ１０２は封止材、Ｄ１０３は吊り子、Ｄ１０４はブラインドリベット、Ｄ１０５は釘、Ｄ１０６は野地板を示している。
【００８９】
本参考例は、実施形態に示した横葺き屋根の上端係合開口部Ｂ１０７を内側に２重に折り返すことで機械強度をより強化したものであり、本参考例によれば、下端係合開口部とブラインドリベットＤ１０４の結合が強化される他、上端係合開口部の機械的強度を向上させる効果があるため、耐風圧強度が強化される効果がある。そのため、本参考例は特に基材Ｄ１０１が機械的強度に劣る部材、例えば銅や鉛及び亜鉛合金を使用するときに好適である。
【００９０】
尚、本参考例における屋根板は、働き幅２００ｍｍ、長さ１５００ｍｍであり、基材には０．８ｍｍの銅板上に０．１２５ｍｍのステンレス板に成膜された非晶質太陽電池を層厚０．９ｍｍの封止材で封止したものを使用した。封止材にはＥＶＡとガラス不織布を接着層として最表面に１２．５μｍのＴＥＦＺＥＬフィルムを配した。また、係合開口部付近の封止材については加工性を考慮して、層厚０．４５ｍｍとし、ガラス不織布は含有していない。
【００９１】
（参考例２）
本参考例における横葺き屋根板を図１２に示す。Ｅ１０１は基材、Ｅ１０２は封止材、Ｅ１０３は太陽電池、Ｅ１０４は端子箱、Ｅ１０５は配線材を示している。本参考例における特徴は、屋根基材に非常に弾性に富む鋼板を使用したこと、係合開口部付近に封止材を設けないこと、係合開口部に嵌合する凸部と凹部を設けたことにある。
【００９２】
以下にその作用を屋根の流れ方向の結合状態を示す図１３を用いて説明する。
【００９３】
上板と下板の結合は、施工時には爪Ｅ２０１を下板の上端係合開口部に差し込んだ後、凸部Ｅ２０２を凹部Ｅ２０３に差し込むことで行われる。凸部Ｅ２０２は凹部に差し込まれると内部でその弾性により広がり機械的強度が更に強化される作用がある。
【００９４】
施工後は、ボルトやブラインドリベット等で固定されていないため、まず爪Ｅ２０１をドライバー等の引っかけ治具等ではずし、弾性を生かして嵌合部を引き出せば上板をはぐることが可能になる。そのため、メンテナンス作業が更に容易であるという優れた特性がある。
【００９５】
また、凸部Ｅ２０２は外側からみれば窪みとなっているが、凸部Ｅ２０２及び凹部Ｅ２０３の下側には水抜き穴があけてあるため、雨などの侵入による屋根板の腐食は防がれる構造になっている他、下板の上端係合開口部外壁は図１３のように上板の下端係合開口部に強く接する構造となっているため非常に雨仕舞いに優れた構造を有している。
【００９６】
本参考例における屋根板は、働き幅２００ｍｍ，長さ１５００ｍｍの横葺き屋根板であり、屋根基材には０．２０ｍｍの弾性鋼板上に０．１２５ｍｍのステンレス板に成膜された非晶質太陽電池を、層厚０．９ｍｍの封止材で封止したものを使用した。なお、封止材には、ＥＶＡとガラス不織布を接着層として最表面にはフッ素１２．５μｍのＴＥＦＺＥＬフィルムを配した。係合開口部付近については、基材の複雑な加工に対応するためと弾性を維持させるために封止材を用いていない。
【００９７】
（参考例３）
本参考例３における横葺き屋根板を図１４に示している。Ｆ１０１は基材、Ｆ１０２は封止材、Ｆ１０３は太陽電池、Ｆ１０４は端子箱、Ｆ１０５は配線材を示している。本参考例における特徴は、参考例１と逆の方向に折り曲げることで吊り子を不要にしたことにあり、図１５は、本屋根板の屋根の流れ方向の結合の状態を示している。
【００９８】
Ｆ２０１はネジ止めするためのネジ受け部材であり、該部材は溶接や構造接着剤等の周知の方法で基材と接着が行われている。Ｆ２０２は釘、Ｆ２０３は野地板を示している。
【００９９】
本参考例によれば、吊り子が不要になる他、吊り子が不要であるために、吊り子のない部分の隙間が形成されず、折り返した下板を上板との密着度を強化することに利用できるので、強力な雨仕舞いを実現できる利点がある。
【０１００】
本参考例における屋根板は、働き幅２００ｍｍ，長さ１５００ｍｍの横葺き屋根板であり、屋根基材には０．２５ｍｍのガルバリウム鋼板上に０．１２５ｍｍのステンレス板に成膜された非晶質太陽電池を、層厚０．９ｍｍの封止材で封止したものを使用した。なお、封止材には、ＥＶＡとガラス不織布を接着層として最表面には１２．５μｍのＴＥＦＺＥＬフィルムを配した。上端係合開口部付近については、基材の複雑な加工に対応するためと弾性を維持させるために封止材を用いていない。
【０１０１】
（参考例４）
本参考例４における横葺き屋根板を図１６に示す。Ｇ１０１は基材、Ｇ１０２は封止材、Ｇ１０３は太陽電池、Ｇ１０４は端子箱、Ｇ１０５は配線材、Ｇ１０７は緩衝部材を示している。本参考例における特徴は、上端係合開口部に設けられた大きな窪みＧ１０６にあり、この窪みは図１７に示すように吊り子を差し込んで使用される。Ｇ２０１はシーラントであり、吊り子と屋根板の窪みを充填し雨の侵入を防ぐ働きをする。
【０１０２】
Ｇ２０２はドリルビスであり、上板と吊り子更に下板を貫通して固定される。本参考例においては、上板は、下板のみならず下板を固定する吊り子とも該止め具で固定されるため極めて強力な耐風圧強度を有している。
【０１０３】
Ｇ１０７は施工後、太陽電池一体型屋根板が踏まれた際の屋根板の踏み潰れを防ぐ、緩衝部材であり、該部材には、ポリスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム等周知の緩衝部材の他、横葺き屋根の長尺方向に木材やプラスチック材等の梁をいれることも可能である。
【０１０４】
本参考例における屋根板は、働き幅２７５ｍｍ，長さ１５００ｍｍの横葺き屋根板であり、屋根基材には０．３０ｍｍのガルバリウム鋼板上に０．１２５ｍｍのステンレス板に成膜された非晶質太陽電池を、層厚０．９ｍｍの封止材で封止したものを使用した。シーラントについては、接着性や電気絶縁性は必須でないが雨水の侵入を抑え、熱劣化等に強いシリコーンシーラントを使用した。
【０１０５】
なお、封止材には、ＥＶＡとガラス不織布を接着層として最表面には１２．５μｍのＴＥＦＺＥＬフィルムを配した。上端係合開口部付近については、基材の複雑な加工に対応するために封止材を用いていない。
【０１０６】
（参考例５）
本参考例５における横葺き屋根板を図１８に示す。Ｈ１０１は基材、Ｈ１０２は封止材、Ｈ１０３は太陽電池、Ｈ１０４は端子箱、Ｈ１０５は配線材、Ｈ１０６は緩衝部材を示している。本参考例における特徴は、吊り子が二つの構成部材Ｈ２０２とＨ２０３から構成されることにあり、図１９に示されるように、Ｈ２０２が屋根上板を係合すると共に雨仕舞いを行い、Ｈ２０３は下板を野地板側にＨ２０６を介して固定される構造を有することにある。
【０１０７】
更に詳しく説明すると、Ｈ２０２は図２０に示されるように屋根板と同サイズの幅を有しており、Ｈ２０５は２つの部材を接合するブラインドリベットであるが、この穴には若干の遊びを設けているため、風による屋根Ｈ２０１を持ちあげる力は、Ｈ２０２から直接Ｈ２０３へ爪Ｈ２０７を通じて伝えられることになる。そのため、耐風圧強度に対しては、線方向に力を分散して受けるため、耐風圧強度を大幅に強化できる作用がある。
【０１０８】
また、本参考例では、これまで前述した参考例のように屋根板に直接開口部を設けて固定する必要がないため、金属屋根特有の熱膨張及び収縮を吸収する余裕が大きく、一枚の屋根板の幅方向の拡大が容易である。また、金属疲労等に対する耐性も大幅に改善するという特別な作用効果がある。
【０１０９】
なお、Ｈ１０６は施工後、太陽電池一体型屋根板が踏まれた際の屋根板の踏み潰れを防ぐ緩衝部材であり、該緩衝部材は、屋根板の長手方向と平行に配置される。そのため、屋根板をはぐる際には邪魔にならない。該部材には、ポリスチレンフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム等周知の緩衝部材の他、横葺き屋根の長尺方向に木材やプラスチック材等の梁をいれることも可能である。
【０１１０】
本参考例における屋根板は、働き幅２７５ｍｍ，長さ１５００ｍｍの横葺き屋根板であり、屋根基材には０．３０ｍｍのガルバリウム鋼板上に０．１２５ｍｍのステンレス板に成膜された非晶質太陽電池を、層厚０．９ｍｍの封止材で封止したものを使用した。なお、封止材には、ＥＶＡとガラス不織布を接着層として最表面には１２．５μｍのＴＥＦＺＥＬフィルムを配した。また係合開口部付近については、基材の複雑な加工に対応するためにガラス不織布を排除した他、封止材の厚みを０．４５ｍｍ薄く設定した。
【０１１１】
【発明の効果】
本発明によれば、継ぎ手水切り板の開口部を通じて容易に太陽電池の出力を確認することができることから、施工後であっても、故障した太陽電池付きの屋根板を容易に特定することができる。このため、メンテナンス性が高く保守点検作業の低コスト化を図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明において好ましく用いられる横葺き屋根板の断面図。
【図２】本発明による横葺き屋根の施工方法の見取り図。
【図３】本発明において好ましく用いられる横葺き屋根の流れ方向の結合部の断面図。
【図４】本発明による太陽電池一体型横葺き屋根の裏面配線図。
【図５】本発明による太陽電池一体型横葺き屋根の裏面配線図。
【図６】本発明による継ぎ手の施工見取り図。
【図７】本発明による継ぎ手のＡ−Ｂ間の断面図。
【図８】本発明による継ぎ手のＢ−Ｃ間の断面図。
【図９】本発明において好ましく用いられる横葺き屋根の流れ方向の結合部の断面図。
【図１０】太陽電池素子の説明図。
【図１１】参考例１の横葺き屋根の流れ方向の結合部の断面図。
【図１２】参考例２の横葺き屋根板の断面図。
【図１３】参考例２の横葺き屋根の流れ方向の結合部の断面図。
【図１４】参考例３の横葺き屋根板の断面図。
【図１５】参考例３の横葺き屋根の流れ方向の結合部の断面図。
【図１６】参考例４の横葺き屋根板の断面図。
【図１７】参考例４の横葺き屋根の流れ方向の結合部の断面図。
【図１８】参考例５の横葺き屋根板の断面図。
【図１９】参考例５の横葺き屋根の流れ方向の結合部の断面図。
【図２０】参考例５の結合部の斜視図。
【図２１】従来からの横葺き屋根の流れ方向の結合状態の断面図。
【図２２】従来からの横葺き屋根の施工見取り図。

Claims

太陽電池素子を有し水平方向に隣接する屋根板を、開口部を有する継ぎ手水切り板によって連結固定した構造を有する屋根の施工方法であって、
前記屋根板の配線部材を前記継ぎ手水切り板の下方であって前記開口部の下方に位置せしめ、前記継ぎ手水切り板の開口部を覆う継ぎ手カバーを取り外した状態において、前記開口部から前記配線部材を引き出し可能になるようにしたことを特徴とする屋根の施工方法。
前記屋根板は、横葺き屋根板であることを特徴とする請求項１に記載の屋根の施工方法。
前記屋根板は、太陽電池一体型屋根板であることを特徴とする請求項１または２に記載の屋根の施工方法。
太陽電池素子を有し水平方向に隣接する屋根板を、開口部を有する継ぎ手水切り板によって連結固定した構造を有する屋根であって、
前記屋根板の配線部材が前記継ぎ手水切り板の下方であって前記開口部の下方に位置し、前記継ぎ手水切り板の開口部を覆う継ぎ手カバーを取り外した状態において、前記開口部から前記配線部材を引き出し可能になっていることを特徴とする屋根。
前記屋根板は、横葺き屋根板であることを特徴とする請求項４に記載の屋根。
前記屋根板は、太陽電池一体型屋根板であることを特徴とする請求項４または５に記載の屋根。
太陽電池素子を有し水平方向に隣接する屋根板が、開口部を有する継ぎ手水切り板によって連結されており、前記継ぎ手水切り板の下方であって前記開口部の下方に屋根板の配線部材が位置する屋根のメンテナンス方法であって、
前記継ぎ手水切り板の開口部を覆う継ぎ手カバーを取り外し、前記開口部から前記配線部材を引き出して、前記配線部材を点検することを特徴とする屋根のメンテナンス方法。
屋根板の前記配線部材の出力を測定することにより、前記太陽電池素子の出力を点検することを特徴とする請求項７に記載の屋根のメンテナンス方法。
前記屋根板は、横葺き屋根板であることを特徴とする請求項７または８に記載の屋根のメンテナンス方法。
前記屋根板は、太陽電池一体型屋根板であることを特徴とする請求項７から９のいずれか１項に記載の屋根のメンテナンス方法。