JP3989456B2 - 太陽エネルギー変換モジュール一体型外装構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽エネルギー変換モジュールの脱離、ずれのおそれが極めて少ない太陽エネルギー変換モジュール一体型外装構造に関する。

光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電は、クリーンエネルギーを得る手段として幅広い利用が期待され、近年、建築物の屋根、壁等に適用されるようになり、生活に必要な電力を補うシステムとして実用化されている。
例えば太陽エネルギー変換モジュールを屋根に設置する方法としては、特許文献１に記載されるような太陽電池付瓦がある。
この特許文献１には、平板状の瓦本体の表面に浅い陥凹部を設け、該陥凹部に太陽電池を平板状の瓦本体の表面より突出させて接着剤で固定し、且つ、これらの太陽電池モジュール全体を屋根表面より突出させて敷設されてなる太陽電池付瓦が開示されている。
実開平４−２８５２４号公報

しかし、特許文献１は、太陽電池が瓦本体に接着剤のみによって取り付けられているため、太陽光線に長期間暴露されて劣化し、設置される地域によっては、瓦本体と太陽電池の線膨張係数（線膨張率）の違いによる影響も加わり、接着剤層の剥離等によって太陽電池の固定が緩み、振動その他により太陽電池がずれて支障をきたすばかりか、瓦本体から太陽電池が脱離・脱落するおそれがあった。
そこで、本願は、屋根に一体的に取り付けた太陽エネルギー変換モジュールの脱離（脱落・ずれ）を防止する外装材及び外装構造を提供することを目的とする。

本発明は上記に鑑み提案されたもので、保持部材により面板部に太陽電池等の太陽エネルギー変換モジュールを一体的に備えると共に、面板部の軒側に軒側成形部、棟側に棟側成形部を設けた外装材を桁行き方向に接続する外装構造において、保持部材は、太陽エネルギー変換モジュールの端部を保持する保持部と、外装材の長手方向端部に取付ける取付部を有し、前記外装材の軒側成形部、棟側成形部は相互に係合又は重合するものであって、前記保持部材の保持部により太陽エネルギー変換モジュールを保持すると共に、取付部が外装材の長手方向端部に取付手段により取付けられ、長手方向に隣り合う外装材の長手方向端部と、保持部材の取付部を、上部部材と下部部材で挟持して接続したことを特徴とする太陽エネルギー変換モジュール一体型外装構造に関するものである。

上記太陽エネルギー変換モジュール一体型外装構造において、取付手段が係合又は接着であることが望ましく、更には係合と接着を併用することがより望ましい。

本発明の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材は、保持部材により、太陽エネルギー変換モジュールの脱離、ずれのおそれが極めて少ない外装材である。

本発明の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材の外装構造は、保持部材により、太陽エネルギー変換モジュールの脱離、ずれのおそれが極めて少ない外装構造となる。
さらに、保持部材により、太陽エネルギー変換モジュールの目地部を隠すことができるので見栄えが良い。

特に取付手段が係合である場合、保持部材を係合（嵌め付け）により外装材に取付けるので、取付け作業が容易である。

また、取付手段が接着である場合、保持部材と外装材との一体性が高くなり、その結果、太陽エネルギー変換モジュールの脱離の恐れが少なく、更にずれの恐れも減少する。

また、長手方向に隣り合う外装材の長手方向端部と、保持部材の取付部を、上部部材と下部部材で挟持して接続する場合、挟持によって動きを規制（位置規制）することができ、より脱落のおそれが少ないものとなる。

保持部材により面板部に太陽電池等の太陽エネルギー変換モジュールを一体的に備えると共に、面板部の軒側に軒側成形部、棟側に棟側成形部を設けた外装材を桁行き方向に接続する外装構造において、保持部材は、太陽エネルギー変換モジュールの端部を保持する保持部と、外装材の長手方向端部に取付ける取付部を有し、該保持部材の保持部により太陽エネルギー変換モジュールを保持すると共に、取付部が外装材の長手方向端部に取付手段により取付けられる太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材の外装構造であって、取付手段は係合又は接着、より望ましくは係合と接着を併用し、保持部材の取付部上にカバー材を設け、該カバー材により保持部材の動きを規制する。

以下、本発明を図示実施例に基づいて説明する。
本発明の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１は、保持部材５により面板部１１に太陽電池等の太陽エネルギー変換モジュール３を一体的に備えると共に、面板部１１の軒側に軒側成形部２２、棟側に棟側成形部２３を設けた構成であり、本発明の外装構造は、その太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１を桁行き方向に接続する構成である。尚、図示実施例においては、実質的に外装材１や太陽エネルギー変換モジュール３の「長手方向」と外装構造における「桁行き方向」は同一方向となる。
尚、図面上では、符号にアルファベットや「'」，「''」，「'''」記号などを付して特定の部材や部位を指し示したが、総括的に説明する場合には符号のみを付して全ての態様を含むものとする。

本発明に用いる保持部材５は、太陽エネルギー変換モジュール３の端部を保持する保持部５１と、外装材１の長手方向端部に取り付ける取付部５２とを有する構成であり、この保持部５１により太陽エネルギー変換モジュール３が脱離（脱落）しないように保持するものであって、取付部５２が外装材１の長手方向端部に適宜取付手段により取り付けられるものである。尚、保持部５１による太陽エネルギー変換モジュール３の保持（方向）は、少なくとも鉛直方向と長手方向を保持し、必要に応じて軒棟方向も保持すればよい。
この保持部材５は、単一部材でも複数部材でもよく、例えば図１（ａ），（ｂ）に示すように、矩形状の太陽エネルギー変換モジュール３の短辺全部（角部も含む）を保持するものでもよいし、図１（ｃ）に示すように各角部のみを保持するもの（５'）でもよい。尚、図示実施例の保持部５１は、太陽エネルギー変換モジュール３の長手方向端縁を保持する保持部５１Ａと太陽エネルギー変換モジュール３の長手方向端部における軒棟方向端縁を保持する保持部５１Ｂと太陽エネルギー変換モジュール３の長手方向端部における鉛直方向を保持する保持部５１Ｃを区別して示した。また、図１（ｃ）において、太陽エネルギー変換モジュール３の長手方向端縁及び軒端縁を保持する拡大視した保持部材５’も、太陽エネルギー変換モジュール３の長手方向端縁及び棟端縁を保持する保持部材５’も、同一符号（５’）で示したが、厳密には対称形の異なる形状である。
保持部材５の材質は、金属製、樹脂製などが挙げられ、後述する外装材２と同質のものとすれば見栄えが良い。また、この保持部材５の成型方法は、プレス成型、押出成形、ベンダー等による曲げ成形等、公知の成型（成形）手段により成型（成形）される。

また、保持部材５の保持部５１と太陽エネルギー変換モジュール３の間には、例えば図２（ｂ）に示すように両面テープ６１を介在させてもよいし、或いは接着剤等を介してもよい。両面テープ６１としては、弾性シート材の両面に接着剤層が形成された形態のもの（フォームタイプの両面テープ）が好ましい。何故なら保持部材５と太陽エネルギー変換モジュール３との間に多少の隙間や凹凸等があっても弾性シート材が存在しているために押しつけることにより確実な接着が得られるからである。このような両面テープ６１は、予め保持部５１（の裏面）或いは太陽エネルギー変換モジュール３の端部（の表面）に貼着しておいた方が施工上有利である。そして、この場合、より確実に一体化が図られ、脱離防止され、さらにずれる恐れも減少する。

また、保持部材５の取付部５２を外装材１の長手方向端部に取り付けるための取付手段としては、接着、係合、固着具のいずれか一つを用いてもよいし、複数組み合わせてもよい。例えば図１（ａ）〜（ｃ）に示すように保持部材５，５’に係合部５２１を設け、該係合部５２１を外装材１の長手方向端部に係合するようにしてもよいし、図３（ｂ）に示す保持部材５'''のようにビスやリベットなどの固着具５２２によるものでもよく、また、図３（ａ）に示す保持部材５''のように接着（図示できず）、係合（係合部５２１）、固着具５２２の全てを組み合わせてもよい。尚、図示実施例の取付部５２は、外装材１の長手方向端縁に取り付けられる取付部５２Ａと外装材１の長手方向端部における軒棟端縁に取り付けられる取付部５２Ｂを区別して示した。
上記係合部５２１は、外装材１の長手方向端部と係合させるが、図１（ａ）〜（ｃ）に示す保持部材５，５’のように長手方向端部における面板部２１の端部のみに係合させてもよいし、軒側成形部２２（折り下げ部２２１）の端部に係合させてもよいし、或いは図３（ａ）に示す保持部材５''のように両方に係合させてもよい。更に両面テープ、接着剤等を介して係合させることにより、係合状態を安定化し、脱離やずれが生ずる恐れを減少させるようにしてもよい。
上記固着具５２２は、後述するカバー材を設けた際に隠れるような位置に施すと、直接風雨に曝されず、また、意匠的にも見栄えが良いので好ましい。この固着具５２２、或いはその他の取付手段も、前記係合部５２１と同様に、長手方向端部における軒側成形部２２の端部、面板部２１の端部の何れか一方に取り付けるようにしてもよいし、両方に取り付けるようにしてもよい。

本発明に用いる太陽エネルギー変換モジュール３は、太陽電池，太陽熱温水器等の太陽エネルギー（太陽光、太陽熱）を利用した全ての装置を含むものである。前記太陽電池としては、多結晶，単結晶，アモルファス等、どのようなものを用いてもよい。一般的に太陽電池は、導電性基体、裏面反射層、光電変換部材としての半導体層、透明導電層から構成され、前記導電性基体としては、例えば鋼板、銅、チタン、アルミニウム、ステンレス、カーボンシートを用いることができ、その他にも導電層が設けられたポリエステル、ポリイミド、ポリエチレンナフタライド、エポキシ等の樹脂フィルムやセラミックス等を用いることもできる。前記半導体層は特に限定するものではなく、アモルファスシリコン半導体、多結晶シリコン半導体、結晶シリコン半導体、銅インジウムセレナイド等の化合物半導体を用いることができる。例えば近年提案された可撓性を有するアモルファスシリコン太陽電池は極めて薄肉で軽量であるため好ましい。
尚、図中、太陽エネルギー変換モジュール３の周縁には断面略コ字状のフレーム材が取り付けられているが、これは保護フレーム３１である。

前記保持部材５により、前記太陽エネルギー変換モジュール３と一体化される外装材２は、その面板部２１の表面に太陽エネルギー変換モジュール３を一体化しない状態では、一般的な横葺き外装材と略同様であって、一般的な横葺き外装材として成形されたものを流用することもでき、ロール成形、プレス成形、押出し型成形、或いはこれらの組合せ等により成形される。また、この外装材２は、敷設状態において下段側の外装材２の棟側成形部２２に上段側の外装材２の軒側成形部２３が階段状に重ねられるものであって、これらは相互に係合又は重合する形式のもの、即ち連結可能な形状であれば、特にその形状等については何等限定されるものではない。
この外装材２としては、代表的には概ね０.４〜１.６mm程度の溶融亜鉛メッキ鋼板やガルバリウム鋼板等の防錆処理鋼板、特殊鋼、非鉄金属、ステンレス鋼板、耐候性鋼板、銅板、アルミニウム合金板、鉛板、亜鉛板、チタニウム板などが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
尚、面板部１１は、太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１における面板部を指し、面板部２１とは当該態様における外装材２の面板部を指す。

図示実施例の軒側成形部２２は、面板部２１の軒縁を略垂直状に折り下げた折り下げ部２２１の下端を棟側へ延出し、上向き段差を介して更に棟側へ延出し、その先端を裏面側に折り返して軒側係合部２２２を形成した構成である。
図示実施例の棟側成形部２３は、棟側段部２４から棟側へ延在する端縁を更に上向き段差を介して棟側へ延在させ、続いて表面側に折り返して軒側へ延在させて溝状の棟側係合部２３１を形成し、続いてその端縁を軒側上方へ延在させ、その上端を折り返し状に屈曲させた構成とした。

尚、外装材２は、図示するように段部（棟側段部２４）を介して棟側成形部２３を設けてもよいし、軒側に段部を設けても、棟軒の両方に段部を設けるようにしてもよい。このような段部２４は、太陽エネルギー変換モジュール３の位置決め、シール材４１充填の際のガイド及び受け枠として機能し、傾斜状であっても略鉛直状であってもよい。
用いられるシール材４１は、硬化（固化）前には段部２４と太陽エネルギー変換モジュール３３の端部との間に形成される溝部内に充填可能な流動性（フロー性）を有するものであって、硬化（固化）後には雨などの浸入を阻止する性質を有するものであるが、特にその材質を限定するものではなく、例えばシリコーンゴム、フッ素系ゴムなどを使用することができる。
また、前述のように保持部５１は、太陽エネルギー変換モジュール３の少なくとも鉛直方向と長手方向を保持すればよく、必要に応じて軒棟方向も保持すればよいが、段部は太陽エネルギー変換モジュール３の軒棟方向を保持する作用を果たすので、段部を全く設けない場合は、保持部材５の保持部５１により、太陽エネルギー変換モジュール３の鉛直方向、長手方向、及び軒棟方向の全てを保持するようにする。棟側に段部を設けた場合、保持部５１による太陽エネルギー変換モジュール３の棟側方向への保持はなくてもよい。軒側に段部を設けた場合、保持部５１による太陽エネルギー変換モジュール３の軒側方向への保持はなくてもよい。軒棟両方に段部を設けた場合、保持部５１による太陽エネルギー変換モジュール３の軒棟方向の保持はなくてもよく、鉛直方向と長手方向を保持すればよい。

また、前述のように保持部材５により、太陽エネルギー変換モジュール３を外装材２の面板部２１に一体的に保持する構成であるが、より安定且つ確実な一体化を目的として、外装材２の面板部２１と太陽エネルギー変換モジュール３との間の部分に両面テープ６２などを設けて固定したり、太陽エネルギー変換モジュール３の裏面側への雨水の侵入をシール材４１〜４４などで防止するようにしてもよいし、或いは外装材２の表面に樹脂層を被覆形成し、該樹脂層に太陽エネルギー変換モジュール３を埋設するようにしてもよく、両面テープの他に接着剤，熱ラミ等を用いてもよく、その他どのような一体化手段、構造を採用してもよい。

また、図示実施例のように段部２４の上部が、太陽エネルギー変換モジュール３の表面と略同一面となるように形成してもよい。即ち太陽エネルギー変換モジュール３の厚みと、段部２４の高さが一致するようにしてもよい。尚、ここで、略同一面とは、外観意匠上あまり目立たない程度の段差がある場合を含むものとする。

このような構成を有する本発明の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１は、保持部材５により、太陽エネルギー変換モジュール３の脱落及びずれのおそれが極めて少ないものである。具体的には、例えば図示実施例の保持部材５には、太陽エネルギー変換モジュール３の長手方向端縁を保持する保持部５１Ａと、太陽エネルギー変換モジュール３の長手方向端部における軒棟端縁を保持する保持部５１Ｂとを設けたので、太陽エネルギー変換モジュール３の桁行き方向への脱離及びずれ、並びに軒棟方向への脱離及びずれが防止されるものである。

また、前述のように各実施例の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１，１'，１''，１'''は、使用した保持部材５，５'，５''，５'''の構成が異なるものであって、例えば保持部５１Ａが矩形状の太陽エネルギー変換モジュール３の短辺全部に及んでいる図１（ａ），（ｂ）の保持部材５、図３（ａ），（ｂ）の保持部材５''，５'''の方が、保持部５１Ａが各角部のみを保持する図１（ｃ）の保持部材５’に比べて保持効果、即ち太陽エネルギー変換モジュール３の脱離及びずれを防止する効果が大きい。またその際、両面テープ６１や接着剤等を用いて接着した方が、より脱離及びずれの防止が図られるものとなる。
また、取付部５２Ａについても、係合部５２１Ａが外装材１の長手方向端部の面板部２１の全端縁に及んでいる図１（ａ），（ｂ）の保持部材５の方が、係合部５２１Ａが面板部２１の軒棟端縁のみに係合する図１（ｃ）の保持部材５’に比べて一体化安定性が高く、保持部材５自体の脱離及びずれ動きを生じにくい。また、この係合部５２１Ａの係合にて外装材２に取り付ける場合には、図３（ｂ）のように固着具５２２Ａの固着にて取り付ける場合に比べて取付け作業が容易である。また、外装材１の長手方向端部の面板部２１の端縁に取り付けられる取付部５２Ａばかりでなく、軒側成形部２２（折り下げ部２２１）の端部に取り付けられる取付部５２Ｂを設けた図３（ａ），（ｂ）の方が取付安定性が向上し、特に係合と固着を併用した図３（ａ）の保持部材５''が実施例の中では最もそれ自体の脱離及びずれ動きを生じにくい。

また、本発明の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１を敷設して外装構造を施工する際には、それのみを敷設して外装構造を施工してもよいし、屋根面の適宜部分に通常の外装材を適宜組み合わせて外装面を施工するようにしてもよい。また、複数の屋根面から構成される屋根では、例えば一屋根面を太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１にて、別の一屋根面を横葺き外装材にて施工するようにしてもよい。

また、本発明の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１を桁行き方向に接続する際、図２（ｂ）に示す接続構造とすることが望ましい。
この接続構造は、長手方向に隣り合う外装材１，１の長手方向端部と、保持部材５の取付部５２を、上部部材８と下部部材７で挟持して接続するものであって、挟持によって動きを規制（位置規制）するものである。
図示実施例の接続構造は、上部部材８がカバー材８１と上部ジョイナー８２とからなり、下部部材７が捨板７１と下部ジョイナー７２とからなり、外装材１，１を桁行き方向に接続する部分の下面に捨板７１を配置し、該捨板７１の上面に一体的に取り付けられた下部ジョイナー７２が左右の外装材１，１の端部（側縁）を受け止めている。また、上部ジョイナー８２の中央に設けられた被係合部８２１には図示しない被係合スリットが形成され、下部ジョイナー７２の中央に設けられた起立片状の係合部７２１を、被係合スリットに挿通させて折り曲げ、その後に上部ジョイナー８２にカバー材８１を一体化させることにより、下部部材７に、上部部材８を取り付けることができる。

このような接続構造において用いる上部部材８及び下部部材７は、太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１の長手方向端部と、保持部材５の取付部５２を挟持するので、保持部材５の軒棟方向、桁行き方向および鉛直方向への動きを規制し、太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１の脱離及びずれ、並びに保持部材５の外装材１からの脱離及びずれを防止して位置規制することができる。
このように桁行き方向に隣り合う（当接する場合も僅かに離反する場合もある）太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１，１の長手方向の端部（保持部材５，５）同士を当接させたり、別部材（図示実施例では支持材８１）に当接させることにより、全体的なずれ動きを防止し、それによって、外装材１の長手方向端部と保持部材５の係合部５２との係合関係もずれが防止される。
上部部材８は、図２（ｂ）に示す実施例のように複数部材（カバー材８１及び上部ジョイナー８２）からなるものでも単一部材で構成されるものでもよい。また、下部部材７も同様にこの図２（ｂ）に示す実施例のように複数部材（捨板７１及び下部ジョイナー７２）からなるものでもよいし、或いは図４に示す実施例のように単一部材で構成されるものでもよい。
尚、図示実施例では取付手段として係合部５２１を設けた例であるが、固着具５２２を使用した場合、上部部材８で覆うようにすることで、固着具５２２が直接風雨に曝されることを防止し、また意匠的にも見栄えが良いので好ましい。

本発明の外装構造は、図４に示すような接続構造により、前記構成の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材１，１を桁行き方向に接続してもよい。
ここで用いる下部部材７’は、捨板７１’のみからなるアルミ押出成形品の単一部材であって、表面の略中央に受部７１１を備える構成である。一方、上部部材８’は、カバー材８１’と上部ジョイナー８２’とからなる複数部材であり、上部ジョイナー８２’の裏面の略中央には凸部８２２が設けられている。そして、上部部材８’（上部ジョイナー８２’）の凸部８２２を軒先側よりスライドさせて捨板７１’の受部７１１に固定する。その他の構成は、前記図２（ｂ）と全く同様であるから、図面に同一符号を付して説明を省略する。

以上本発明を図面の実施の形態に基づいて説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りどのようにでも実施することができる。

クリーンエネルギーを得る手段として建築物の屋根、壁等に幅広い利用が期待される。

（ａ）本発明の一実施例である太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材を用いた外装構造の一部の外装構造の斜視図、（ｂ）太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材の一実施例の斜視図（一部を拡大視した斜視図を付記した）、（ｃ）他の保持部材を用いた太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材の他の一実施例の斜視図（一部を拡大視した斜視図を付記した）である。 （ａ）本発明の一実施例である外装構造の軒棟方向の接続状態を示す側断面図、（ｂ）桁行き方向の接続状態を示す断面図（一部を拡大視した断面図を付記した）である。 （ａ）他の保持部材を用いた太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材の他の一実施例の斜視図（一部を拡大視した斜視図を付記した）、（ｂ）他の保持部材を用いた太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材の他の一実施例の斜視図である。 本発明の他の一実施例である外装構造の桁行き方向の接続状態を示す断面図（一部を拡大視した断面図を付記した）である。

符号の説明

１，１'，１''，１''' 太陽エネルギー変換モジュール一体型外装材
１１ 面板部
２ 外装材
２１ 面板部
２２ 軒側成形部
２３ 棟側成形部
２４ 棟側段部
３ 太陽エネルギー変換モジュール
３１ 保護フレーム
４１〜４４ シール材
５，５'，５''，５''' 保持部材
５１（５１Ａ．５１Ｂ，５１Ｃ） 保持部
５２（５２Ａ．５２Ｂ） 取付部
５２１（５２１Ａ．５２１Ｂ） 係合部
５２２（５２２Ａ．５２２Ｂ） 固着具
６１〜６４ 両面テープ
７，７’ 捨板
７１ 受材
８，８’ カバー材
８１ 支持材

Claims (3)

1. 保持部材により面板部に太陽電池等の太陽エネルギー変換モジュールを一体的に備えると共に、面板部の軒側に軒側成形部、棟側に棟側成形部を設けた外装材を桁行き方向に接続する外装構造において、
   保持部材は、太陽エネルギー変換モジュールの端部を保持する保持部と、外装材の長手方向端部に取付ける取付部を有し、
   前記外装材の軒側成形部、棟側成形部は相互に係合又は重合するものであって、
   前記保持部材の保持部により太陽エネルギー変換モジュールを保持すると共に、取付部が外装材の長手方向端部に取付手段により取付けられ、長手方向に隣り合う外装材の長手方向端部と、保持部材の取付部を、上部部材と下部部材で挟持して接続したことを特徴とする太陽エネルギー変換モジュール一体型外装構造。
2. 取付手段が係合であることを特徴とする請求項１に記載の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装構造。
3. 取付手段が接着であることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽エネルギー変換モジュール一体型外装構造。

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