JP3848484B2

JP3848484B2 - 太陽電池モジュールの接続構造

Info

Publication number: JP3848484B2
Application number: JP08028299A
Authority: JP
Inventors: 誠志郎水上; 竹治山脇
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1999-03-24
Filing date: 1999-03-24
Publication date: 2006-11-22
Anticipated expiration: 2019-03-24
Also published as: JP2000274036A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数枚の太陽電池モジュールを建物の屋根の下地材に並設して太陽電池モジュールを接続する接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建物の屋根に複数枚の太陽電池パネルを搭載し、太陽エネルギーを電気に変換して利用する技術は、例えば、特開平８−３３３８５４号公報、特開平９−１９５４７２号公報、特開平６−２１２７４７号公報及び実開平６−１６５５７号公報等で知られている。
【０００３】
特開平８−３３３８５４号公報は、複数枚の太陽電池パネルを並設するとともに、太陽電池パネル相互間に隙間を設け、この隙間にエラストマー基材を密着するように差し込むとともに、エラストマー基材の上部にアルミニウム製のカバー部材を差し込み、太陽電池パネルの隙間を防水した構造である。
【０００４】
特開平９−１９５４７２号公報は、複数枚の太陽電池パネルを並設するとともに、太陽電池パネルの縦枠相互間に隙間を設け、この隙間に前記縦枠に設けられた係止部に係合する係合部を有する閉塞部材を設け、太陽電池パネルの継目を閉塞した防水構造である。
【０００５】
特開平６−２１２７４７号公報は、屋根の傾斜に沿って並設した太陽電池パネルの棟側の下フレームに延出片を設け、軒側の上フレームに覆い被せた防水構造である。
【０００６】
実開平６−１６５５７号公報は、複数枚の太陽電池パネルを並設するとともに、太陽電池パネルの相互間に隙間を設け、この隙間に縦外枠を差し込むとともに、縦外枠に太陽電池パネルの側縁部に重なる突出片を設け、さらに両突出片に跨がってシール部材を設け、太陽電池パネルの継目を閉塞した防水構造である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の太陽電池パネルの接続構造は、太陽電池パネル相互間の隙間からの雨水の浸入を防止するために、隙間にシール部材等の別部材を差し込み、あるいは隣り合う太陽電池パネルの側縁部に重なる突出片を設けて防水するようにしたものである。
【０００８】
従って、太陽電池パネル相互の接続部における防水構造が複雑であるとともに、部品点数の多くなり、施工の手間も要してコストアップの原因となっている。また、殊に屋根のように太陽光に晒されて高温度となったり、風雨に晒される環境下においては、シール部材の劣化の進行も早く、亀裂が生じて雨水等が浸入しやすいという問題ある。
【０００９】
さらに、特開平８−３３３８５４号公報、特開平９−１９５４７２号公報及び実開平６−１６５５７号公報のように、太陽電池パネル相互間にシール部材や閉塞部材を差し込む施工時にはハンマー等で叩打するので、太陽電池パネルのガラス基板がその衝撃を受けて破損する恐れもある。
【００１０】
この発明は、前記事情に着目してなされたもので、その目的とするところは、太陽電池モジュール相互及び太陽電池モジュールと屋根材との接続部にシール部材や閉塞部材を設けることなく、雨水等の浸入を防止することができ、構成の簡素化、施工の容易化を図り、コストダウンを図ることができる信頼性の高い太陽電池モジュールの接続構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するために手段】
この発明は、前記目的を達成するために、請求項１は、下地材の上面に並設した太陽電池モジュール相互間もしくは太陽電池モジュールと屋根材との間の棟側から軒側方向に沿う接続部に第１の隙間を設けるとともに、前記接続部に沿う前記下地材と太陽電池モジュールもしくは屋根材との間に前記第１の隙間と連通する第２の隙間を設け、前記第１の隙間をＷ１、第２の隙間をＷ２としたとき、Ｗ１は、０．１〜６．０ｍｍ、Ｗ２は、０．０１〜２．０ｍｍであり、Ｗ２／Ｗ１＝１／１０〜１／１．５であることを特徴とする太陽電池モジュールの接続構造にある。
請求項２は、請求項１の前記第２の隙間は、前記下地材に設けられた凹溝によって形成され、この凹溝には撥水性の高い防水剤が塗布されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１，２によれば、第１の隙間から第２の隙間に雨水等が浸入すると、第２の隙間は狭幅であるため、表面張力によって第１の隙間の内部に止どまり、毛細管現象によって第１の隙間の内部まで盛り上がるが、第１の隙間は第２の隙間より広幅であることと、棟側（高所）から軒側（低所）方向に傾斜しているため、第１の隙間を縦方向に雨水が勢いよく流れ、この流れによって第２の隙間に浸入した雨水は第１の隙間を流れる雨水に引き込まれて軒側に排水される。従って、第２の隙間に浸入した雨水がさらに内部に浸入することはない。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１〜図３は第１の実施形態を示し、図１（ａ）は太陽電池モジュールの平面図、同図（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図、図２は太陽電池モジュールを建物の屋根に施工した状態の概略的斜視図、図３（ａ）は図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大した断面図、同図（ｂ）はＣ部を拡大して断面図である。
【００１９】
図１に示すように、太陽電池モジュール１は、例えば１枚のガラス基板２に透明電極層、アモルファス半導体層、裏面電極層封止材を形成した薄膜太陽電池で、裏面には発泡材からなる下地材としての裏受け材３が一体的に設けられた矩形状の薄板パネル構造であるが、アモルファス半導体層に限定されるものではなく、単結晶、多結晶、微結晶またはＳｉ系でも化合物系でもよく、ガラス基板下に太陽電池セルを配置し封止した結晶系太陽電池でもよい。また、太陽電池モジュール１は前記太陽電池モジュールに別途部材が取付けられたもの、例えば表面に防眩ガラス等を取付けたものでもよい。
【００２０】
前記裏受け材３は、太陽電池モジュール１の裏面の略全面（なお、全面ではなく、両側部のみでもよい。）に設けられているとともに、左右方向の両端部３ａは太陽電池モジュール１の両端部１ａよりも僅かに外側へ突出している。従って、複数枚の太陽電池モジュール１を左右方向に並設し、裏受け材３の端部３ａ相互を突合わせたときに太陽電池モジュール１の端部１ａ相互間に隙間ができるようになっている。
【００２１】
さらに、裏受け材３の両端部３ａの上面にはその幅方向（縦方向）の全長に亘って一段低い段差部４が設けられ、この段差部４は太陽電池モジュール１の両端部１ａの下面まで一定の幅で延出しており、段差部４の上面と太陽電池モジュール１の下面との間には間隔５が形成されている。
【００２２】
また、図３に示すように、太陽電池モジュール１の棟側６となる上端部１ｂと軒側７となる下端部１ｃは裏受け材３の上端部３ｂ及び下端部３ｃより外側に突出している。そして、太陽電池モジュール１の上端部は挿入接続部として形成され、下端部３ｃにおける下面には取付け部材８が設けられている。
【００２３】
取付け部材８は、太陽電池モジュール１の下面に固定されており、この取付け部材８には支持部材９が取付けねじ１０によって固定されている。支持部材９は、例えばアルミニウム材料からなり、取付け部材８に接合される水平部９ａと、この水平部９ａに対して垂直に下方に突出する垂直部９ｂと、この垂直部９ｂの下端部に一体に設けられ、前記裏受け材３の下面と略同一高さの台座部９ｃとから構成されている。
【００２４】
さらに、垂直部９ｂには外側に向かって開口する略コ字状の凹陥部１１が設けられ、この凹陥部１１には例えばポリプロピレン等の合成樹脂材料からなる断面が略コ字状のガスケット１２が装着されている。
【００２５】
次に、前述のように構成された太陽電池モジュール１を建物の屋根を施工する場合について説明すると、図２に示すように、屋根材１３は棟側６から軒側７に向かって下り勾配に傾斜しており、この屋根材１３の一部または全体に亘って太陽電池モジュール１を施工する。
【００２６】
まず、複数枚の太陽電池モジュール１を棟側６に横方向に並設し、太陽電池モジュール１の両端部１ａ相互を対向して裏受け材３の端部３ａ相互が突合わせると、裏受け材３の端部３ａは太陽電池モジュール１の端部より突出しているため、図１に示すように、太陽電池モジュール１相互間の接続部１Ａに棟側６から軒側７に縦方向に第１の隙間１４が形成される。
【００２７】
さらに、裏受け材３の両端部３ａの上面には段差部４が設けられ、この段差部４は太陽電池モジュール１の両端部１ａの下面まで一定の幅で延出して間隔５が形成されているため、端部３ａ相互の突合わせにより凹溝１５が形成される。この凹溝１５の底部には帯状板体からなる止水板１６が敷設され、第１の隙間１４と連通する第２の隙間１７が形成される。
【００２８】
前記第１の隙間１４の幅（太陽電池モジュール１の端部１ａ相互のクリアランス）Ｗ１は、例えば、０．１〜６．０ｍｍ、好ましくは０．５〜３．０ｍｍに形成され、第２の隙間１７の幅（止水板１６と太陽電池モジュール１の裏面とのクリアランス）Ｗ２は、０．０１〜２．０ｍｍ、好ましくは０．１〜１．０ｍｍに形成されている。発明者の実験によれば、Ｗ２／Ｗ１の比率は、好ましくは、Ｗ２／Ｗ１＝１／１０〜１／１．５であり、さらに好ましくは、１／４〜１／２である。
【００２９】
なお、太陽電池モジュール１を棟側６に横方向に並設し、太陽電池モジュール１相互間の接続部１Ａに第１の隙間１４と第２の隙間１７を形成する場合について説明したが、並設した太陽電池モジュール１の両端側は屋根材１３と隣り合うため、太陽電池モジュール１と屋根材１３との接続部１Ｂにおいても、同様の条件の第１の隙間１４と第２の隙間１７を形成することは勿論である。
【００３０】
前述のように複数枚の太陽電池モジュール１を横方向に並設（１列目）した後、その下段側に２列目として複数枚の太陽電池モジュール１を横方向に並設する場合にも同様な施工方法を実施するが、図３に示すように、太陽電池モジュール１の下端部１ｃには支持部材９が固定され、この支持部材９にはガスケット１２が設けられている。従って、２列目の太陽電池モジュール１は棟側６に押上げ、その太陽電池モジュール１の上端部１ｂをガスケット１２に嵌入することにより、１列目と２列目の太陽電池モジュール１を水密的に接続できる。
【００３１】
このような手順を繰り返すことにより、図２に示すように、屋根材１３に対して複数枚の太陽電池モジュール１を並設して太陽電池モジュール屋根を施工でき、この作業と平行して太陽電池モジュール１の端子ボックス（図示しない）から導出された出力取出しケーブル（図示しない）相互を直列または並列に接続することにより、複数枚の太陽電池モジュール１を電気的に接続することができる。
【００３２】
また、太陽電池モジュール１相互の接続部１Ａ及び太陽電池モジュール１と屋根材１３と接続部１Ｂの第１の隙間１４及び第２の隙間１７は棟側６から軒側７に向かって一直線で、しかも屋根材１３の勾配に沿って傾斜している。
【００３３】
次に、第１の実施形態の作用について説明する。
【００３４】
降雨時に屋根に施工された太陽電池モジュール１に雨水がかかると、第１の隙間１４から第２の隙間１７に雨水が浸入するが、この第２の隙間１７は狭幅であるため、表面張力によって第１の隙間１４の内部に止どまり、毛細管現象によって第１の隙間１４まで盛り上がるが、第１の隙間１４は第２の隙間１７より広幅であることと、棟側６（高所）から軒側７（低所）方向に傾斜しているため、第１の隙間１４を縦方向に雨水が勢いよく流れ、この流れによって第２の隙間１７に浸入した雨水は第１の隙間１４を流れる雨水に引き込まれて軒側７に排水される。従って、第２の隙間１７に浸入した雨水が第２の隙間１７に溜まることはない。このため、第２の隙間１７に浸入した雨水が裏受け材３の突き当て部や太陽電池モジュール１と裏当て材３との間に浸入することはなく、防水構造となる。
【００３５】
この現象は、発明者の実験によって確認されたものであり、第１の隙間１４と第２の隙間１７の関係が前述した条件を満足した場合のみ有効であり、第１の隙間１４及び第２の隙間１７が大き過ぎても、小さ過ぎても、また両者の比率が変わっても防水効果はなくなる。
【００３６】
図４は第２の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。第１の実施形態においては、建物の屋根に太陽電池モジュールを設置した場合について説明したが、本実施形態は、屋上や庭等に専用の傾斜台１８を設け、この傾斜台１８に複数枚の太陽電池モジュール１を設置したものである。本実施形態においても、太陽電池モジュール１相互の接続部に第１の実施形態と同様に、同一条件の第１の隙間１４及び第２の隙間１７を設けることにより、同様の防水効果が得られる。
【００３７】
図５は第３の実施形態を示し、第１の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。第１の実施形態においては、凹溝１５に止水板１６を設けて太陽電池モジュール１の裏面との間の間隔を調整して第２の隙間１７を設定したが、本実施形態は、太陽電池モジュール１の裏面に設けた取付け部材１９の突き当て部２０に段差部２１を設け、この段差部２１によって太陽電池モジュール１の裏面との間に間隔を設けて第２の隙間２２を形成したものである。本実施形態においても、太陽電池モジュール１相互の接続部に第１の実施形態と同様に、同一条件の第１の隙間１４及び第２の隙間１７を設けることにより、同様の防水効果が得られる。
【００３８】
図６は第４の実施形態を示し、第３の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態においては、第２の隙間２２の内面に撥水性の高い防水剤２３を塗布したものであり、撥水効果によって第２の隙間２２の内周面の濡れを防止でき、一層高い防水効果が得られる。
【００３９】
図７は第５の実施形態を示し、第３の実施形態と同一構成部分は同一番号を付して説明を省略する。本実施形態においては、取付け部材１９の突き当て部２０を平坦面とし、太陽電池モジュール１の端部１ａにおける裏面に切欠部２４ａを設けて第２の隙間２４を形成したものである。本実施形態においても、太陽電池モジュール１相互の接続部に第１の実施形態と同様に、同一条件の第１の隙間１４及び第２の隙間１７を設けることにより、同様の防水効果が得られる。本実施形態においても、第２の隙間２４に対応する取付け部材１９の表面に撥水性の高い防水剤２３を塗布してもよい。
【００４０】
なお、前記実施形態においては、太陽電池モジュールを屋根あるいは専用傾斜台に並設する場合について説明したが、太陽電池モジュールを建物の外壁材として並設することもでき、太陽電池モジュール相互の接続部に、各実施形態と同様に、同一条件の第１の隙間及び第２の隙間を設けることにより、同様の防水効果が得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１，２，４の発明によれば、太陽電池モジュール相互及び太陽電池モジュールと屋根材との接続部にシール部材や閉塞部材を設けることなく、雨水等の浸入を防止することができる。従って、接続部にシール部材や閉塞部材を設ける従来技術に比較して大幅な構成の簡素化、部品点数の減少化を図ることができ、施工の容易化によりコストダウンを図ることができる。さらに、太陽電池モジュールの熱膨張による変形及び破損を防止できる。
【００４２】
請求項３によれば、第２の隙間に撥水性の高い防水剤が塗布されているため、雨水が染み込むことはなく、一層高い防水構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態を示し、（ａ）は太陽電池モジュールの平面図、（ｂ）はＡ−Ａ線に沿う断面図。
【図２】同実施形態の太陽電池モジュールを建物の屋根に施工した状態の概略的斜視図。
【図３】同実施形態を示し、（ａ）は図２のＢ−Ｂ線に沿う拡大した断面図、（ｂ）はＣ部を拡大して断面図。
【図４】この発明の第２の実施形態を示す側面図。
【図５】この発明の第３の実施形態を示し、太陽電池モジュールの接続部の断面図。
【図６】この発明の第４の実施形態を示し、太陽電池モジュールの接続部の断面図。
【図７】この発明の第５の実施形態を示し、太陽電池モジュールの接続部の断面図。
【符号の説明】
１…太陽電池モジュール
１Ａ，１Ｂ…接続部
３…裏受け材（下地材）
１４…第１の隙間
１７…第２の隙間
１９…取付け部材（下地材）

Claims

下地材の上面に並設した太陽電池モジュール相互間もしくは太陽電池モジュールと屋根材との間の棟側から軒側方向に沿う接続部に第１の隙間を設けるとともに、前記接続部に沿う前記下地材と太陽電池モジュールもしくは屋根材との間に前記第１の隙間と連通する第２の隙間を設け、
前記第１の隙間をＷ１、第２の隙間をＷ２としたとき、Ｗ１は、０．１〜６．０ｍｍ、Ｗ２は、０．０１〜２．０ｍｍであり、Ｗ２／Ｗ１＝１／１０〜１／１．５であることを特徴とする太陽電池モジュールの接続構造。
前記第２の隙間は、前記下地材に設けられた凹溝によって形成され、この凹溝には撥水性の高い防水剤が塗布されていることを特徴とする請求項１記載の太陽電池モジュールの接続構造。