JP4047291B2 - 太陽電池一体型外装材を用いた横葺き外装構造 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池の裏面にて様々な理由で発生した水を内部に滞留することなく排出できる太陽電池一体型外装材を用いた外装構造に関する。

太陽電池を一体的に固定してなる一体型外装材としては、外装材の表面に太陽電池を貼り付け、太陽電池の周縁をシール材等で塞いだものがいくつか提案されている（例えば特許文献１等）。
詳細に説明すると、金属製の外装材の面板部に太陽電池の端子ボックスや配線を裏面側に出すための開口部を設けている。そして、太陽電池は外装材に対して接着等によって一体化され、太陽電池同士の隙間等にシール材（上記先願では伸縮シール材）が配されて開口部に雨水が回らないように止水されているものである。
特開２０００−１７４３１２公報

しかし、「シール材」の充填不良があった場合には所望の止水性能が得られないか、速やかに止水性能が低下する。また、「シール材」としては耐久性や耐候性が優れた樹脂類を用いるが、所詮は有機物であるため、金属製の外装材等の無機物に比べて耐久性や耐候性は各段に低く。特にこの「シール材」は屋外暴露される箇所に設けられるため、紫外線（日光）や水分（雨水）の影響を直接的に受け、経年劣化が起こりやすく、破損等によって止水性能が低下する。そのような場合、その箇所から太陽電池の裏面（外装材の表面）に侵入した雨水や、太陽電池の裏面で発生した結露水が外装材に設けられた端子ボックスや配線の「孔」から外装材裏面に侵入し、雨漏りの原因となっている。（シールによって「水」が堰き止められ逃げ場がない）
そこで、本発明は、「シール材」の充填不良や経年劣化により止水性能が低下した場合にも、水が外装材の裏面に回り込んで雨漏りの原因となることがない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、横葺き外装材の面板部に太陽電池を一体的に固定した太陽電池一体型外装材を敷設してなる横葺き外装構造であって、前記横葺き外装材は、面板部と少なくとも長手方向に沿う縁部に成形部を有し、面板部には太陽電池の付帯具を挿通する開口部を備えると共に、流れ方向の水下側に裏面に貫通する水抜き孔を有し、長手方向に隣接する横葺き外装材の短手方向に沿う縁部同士を、排水路を有するジョイント部材上に臨ませ、横葺き外装材の水抜き孔をジョイント部材の排水路上に位置させて接続してなることを特徴とする太陽電池一体型外装材を用いた横葺き外装構造に関するものである。
尚、長手方向とは、軒・棟の側縁を指す。

また、上記横葺き外装構造において、横葺き外装材に凹部を設け、該凹部に太陽電池を固定することが好ましい。

さらに、横葺き外装材と太陽電池は、耐水性を有する両面テープ又は接着剤で構成される接着層にて固定され、該接着層は、水下側の隅部が欠けた略矩形状に設けられ、水下側の隅部には水抜き孔が形成されていることが好ましい。

本発明の太陽電池一体型外装材を用いた横葺き外装構造は、水抜き孔を設け、ジョイント部材上に位置させることで、太陽電池の裏面にて様々な理由で発生した水を内部に滞留することなく排出できる。また、水抜き孔を設けることで、排出されにくい少量の水が滞留しても、換気作用によって自然蒸発が可能となる。そのため、シール材の充填不良や経年劣化などにより止水性能が低下した場合にも、水が外装材の裏面に回り込んで雨漏りの原因となることがない横葺き外装構造を提供することができる。

特に、横葺き外装材に凹部を設け、該凹部に太陽電池を固定するようにした場合、太陽電池の一体化が容易となる。

また、横葺き外装材と太陽電池を、耐水性を有する両面テープ又は接着剤で構成される接着層にて固定し、該接着層を、水下側の隅部が欠けた略矩形状に設け、水下側の隅部には水抜き孔を設けるようにした場合、接着層の内側にて生じた水は接着層の内側をガイドとして水抜き孔まで導かれて排出され、またシール材の破損などにて侵入した雨水は横葺き外装材自体の排出機構にて軒側へ排出されるが、水抜き孔があるため、接着層の外側から内側への侵入が防止される。

横葺き外装材には凹部が設けられ、該凹部に太陽電池を固定し、その際の横葺き外装材と太陽電池とは、耐水性を有する両面テープ又は接着剤で構成される接着層にて固定され、該接着層は、水下側の隅部が離反する略矩形状に設けられ、水下側の隅部には水抜き孔を設ける。

以下、本発明を図示参考例及び実施例に基づいて説明する。
本発明に用いる太陽電池一体型外装材１は、外装材６の面板部６１上に太陽電池３を一体的に備える構成であり、外装材は、横葺き（６）の公知の外装材であればよい。以下、参考例として図１，２の縦葺き外装構造を説明するため、縦葺き外装材である外装材２として説明するが、後述する本発明の横葺き外装構造では、横葺き外装材である外装材６として説明する。尚、長手方向に沿う縁部に設ける成形部は、図１，２に示すような縦葺きにおいては左右側縁に設けられ、図３，４に示すような横葺きにおいては軒棟側縁に設けられる。

図１，２に示す参考例では、特に図２（ｂ）より明らかなように表面（外装面）が平坦な縦葺き外装構造（屋根構造）であり、縦葺き外装材である外装材２は、略矩形状の面板部２１と、該面板部２１の少なくとも長手方向に沿う縁部に外装材２，２同士或いは保持部材（４２）と係合する成形部２２，２３を有し、太陽電池３の付帯具（端子ボックスや配線など）を挿通する開口部２４を備えると共に、流れ方向の水下側に裏面に貫通する水抜き孔２５を有する。
そして、外装材２，２間に断面が略Ｗ字状の樋部材４１が配設され、該樋部材４１の中央隆起部４１１を跨ぐように保持部材４２が固定され、該保持部材４２に外装材２の左右の成形部２２，２３を弾性的に係合させ、その間隔を覆うようにカバー材４３を冠着させた構成である。

図示参考例における外装材２の前記左右側縁の成形部２２，２３は対称であり、図２（ｂ）に示すように面板部２１の側縁を段状に折り下げ、さらに下方へ傾斜状に折り下げ、その下端を外方へ折り返し、その途中を略Ｚ字状に折曲した形状であり、保持部材４に弾性的に係合する構成である。

また、図示参考例における外装材２の前記開口部２４は、略正方形状に２箇所形成され、各開口部２４の周囲にはそれぞれ水上側（図１（ａ）では右側）に頂部を有する略将棋駒状のシーリングビード（止水材の囲い）２９が形成されている。

さらに、図１（ａ）に示すように図示参考例の外装材２の面板部２１には、耐水性を有する両面テープにて、水下側の隅部が欠けた略矩形状の接着層２８が形成され、その水下側の隅部に水抜き孔２５が２箇所設けられている。この水抜き孔２５は、形状や大きさについて特に限定するものではなく、侵入水や結露水が円滑に排出されればよい。
尚、外装材２と太陽電池３は、両面テープ、接着剤等で固定すればよいが、両面テープ、接着剤等で接着層２８を形成する場合は、図示参考例のようにその内部が独立空間とならないように配設する必要がある。即ち接着層２８が例えば（隅部が欠けない）略矩形状に形成された場合、太陽電池３を固定した際には接着層２８の内部が独立空間となってしまうが、太陽電池の裏面で発生した結露水が接着層２８によって堰き止められて滞留し、開口部２４から外装材２の裏面に侵入した場合には、雨漏りの原因となってしまう。図示参考例では水下側の隅部が欠けた略矩形状の接着層２８以外の接着層を２８’と記して区別している。

また、図示参考例の外装材２は、長手方向に沿う縁部にばかりでなく、短手方向に沿う縁部、即ち軒棟側縁にも成形部を有する構成であり、面板部２１の軒側に設けられる軒側成形部２６は図２（ａ）に示すように面板部２１の軒縁を裏面側へ折り返した形状であり、棟側に設けられる棟側成形部２７は面板部２１の棟縁を段状に折り下げて棟側へ延在させた形状である。

この外装材２は、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、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。

一方、前記このような構成の外装材２の面板部２１に一体的に固定される太陽電池３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、上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。

また、太陽電池３は、前記外装材２の面板部２１と同様に略矩形状に形成されるが、面板部２１よりも小さく形成され、言い換えれば面板部２１は太陽電池３よりも大きく形成され、その大きさの差を埋めるようにシール材１１を充填する。即ち本発明に用いる太陽電池一体型外装材１は、前記外装材２の面板部２１上に略矩形状の太陽電池３を配すると共に、太陽電池３の各縁部外側にシール材１１を充填した構成である。
用いられるシール材１１は、硬化（固化）前には太陽電池３の各縁部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って、太陽電池３や外装材２への優れた密着性などもその中に含まれるが、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。

さらに、図示参考例では太陽電池一体型外装材１の各端縁を保護するために、保護材１２が取り付けられている。この保護材１２は、それぞれ僅かに形状が異なるが、基本的形状として太陽電池３の端縁上面に固定され、シール材１１の上方を覆うと共に、外装材２の端縁に面一状に沿う構成である。
用いられる保護材１２は、前記外装材２と同様の素材を用いても良いし、特に材質を限定するものではない。
尚、図２（ｂ）における４７は断熱バックアップ材である。

前記構成の太陽電池一体型外装材１を敷設する際には、長手方向に隣接する太陽電池一体型外装材１，１（外装材２，２）の短手方向に沿う縁部２６，２７同士を、排水路５１を有するジョイント部材５上に臨ませ、外装材２の水抜き孔２５をジョイント部材５の排水路５１上に位置させて接続する。このジョイント部材５は、図１，２に示すような縦葺きにおいては左右方向に配される２重樋状の複数部材を指し、図３，４に示すような横葺きにおいて軒樋方向に配される継ぎ手捨て板を指す。

図２（ａ）に示すように図示参考例におけるジョイント部材５は、左右方向に連続し、左右方向に向かう排水路５１Ａを有する断面が逆ハット状材５Ａと、左右方向に連続し、左右方向に向かう排水路５１Ｂを有する押出型材５Ｂと、複数部材を一体化させた構成であり、２重の排水効果を有する。尚、以後の説明にて総称的に説明する場合にはジョイント部材５及び排水路５１と表記する。
上記逆ハット状材５Ａは捨て板を兼ね、上記押出型材５Ｂは後述する上側支持部材４５と共に支持部材を構成する下部支持部材を兼ねる。

図示参考例で逆ハット状材（捨て板）５Ａの排水路５１Ａに押出型材（下部支持部材）５Ｂが接着、固定されて一体化され、外装材２の軒側成形部２６及び棟側成形部２７を挟み込むように上側支持部材４５が取り付けられている。即ち二部材からなる支持部材（５Ｂ，４５）にて、外装材２の短手方向に沿う縁部２６，２７同士を保持する構成である。
このように図示参考例では、外装材２の長手方向の縁部に沿う左右の成形部２２，２３は、前述のように樋部材４１や保持部材４２、カバー材４３により接続されるが、短手方向に沿う縁部に設けられる軒側成形部２６及び棟側成形部２７は、支持部材（５Ｂ，４５）により接続される構成である。

尚、図示態様は同様となるが、ジョイント部材５は、単一部材からなるものでも複数部材を組み合わせたものでもよく、本参考例のジョイント部材５は、逆ハット状材５Ａ又は押出型材５Ｂの一方のみの構成でもよい。例えば、排水路５１Ｂを有する押出型材５Ｂを連続状とすることで逆ハット状材（捨て板）５Ａを設けなくてもよいし、前記支持部材（５Ｂ，４５）以外の手段にて外装材２の短手方向に沿う縁部２６，２７同士を接続する場合には逆ハット状材（捨て板）５Ａのみでジョイント部材５を構成するようにしてもよく、或いは本参考例のように２重の防水効果を得ることもできる。

このような構成の太陽電池一体型外装材１とジョイント部材５とからなる参考例の縦葺き外装構造は、太陽電池３の裏面にて様々な理由で発生した水を内部に滞留することなく水抜き孔２５からジョイント部材５の排水路５１へ排出することができる。この排水路５１は、樋部材４１に連絡しているので、雨水は排水路５１から樋部材４１内に導かれ、該樋部材４１内を軒側へ流下、排出することができる。したがって、シール材１１の充填不良や経年劣化（破損など）等により止水性能が低下した場合にも、水が外装材２の裏面に回り込んで雨漏りの原因となることがない外装構造を提供することができる。

また、図示参考例の外装構造では、前述のように外装材と太陽電池を、耐水性を有する接着層２８を、水下側の隅部が欠けた略矩形状に設け、水下側の隅部には水抜き孔２５を設けたので、接着層２８の内側にて生じた水は、接着層２８の内側をガイドとして水抜き孔２５まで導かれて排出される。さらに、シール材１１の経年劣化等により接着層２８の外側から雨水が侵入しても、接着層２８及び水抜き孔２５の存在により接着層２８の内側への侵入は防止される。

尚、このような構成の太陽電池一体型外装材１は、それのみを敷設して外装構造を施工してもよいし、図２（ｂ）に示すように屋根面の適宜部分に通常の（縦葺き）外装材８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電池一体型外装材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。

図３，４に示す各実施例は、横葺き外装構造（屋根構造）であり、横葺き外装材である外装材６は、略矩形状の面板部６１と、該面板部６１の少なくとも長手方向に沿う軒棟縁部に外装材６，６同士或いは保持部材（吊子部材）と係合する成形部６２，６３を有し、太陽電池３の付帯具（端子ボックスや配線など）を挿通する開口部６４を備えると共に、流れ方向の水下側に裏面に貫通する水抜き孔６５を有する。
尚、この実施例における太陽電池一体型外装材は図面に１’を付し、外装材６の素材構成や太陽電池３、特記しないその他の構成については前記図１，２の実施例と同様であるから説明を省略する。

図示実施例では外装材６として横葺き外装材を用いたので、面板部６１の軒端には軒側成形部６２が設けられ、面板部６１の棟端には段部を介して棟側成形部６３が設けられている。
軒側成形部６２は、面板部６１の軒縁を下方へ略鉛直状に折曲し、その下端を棟側へ折り返し状に延出した構成とした。
棟側成形部６３は、段部から棟側へ延在する端縁を表面側に折り返して軒側へ延在させ、その上端を緩く軒側へ下降させた構成とした。
そして、図示実施例の外装材６は、図示しないが軒側成形部６２と棟側成形部６３とが、敷設状態において係合する構成とした。

また、図示実施例の外装材６の面板部６１には、水下側の一部が部分的に欠けた略矩形状の耐水性接着層６８が形成され、その欠けた部分に水抜き孔６５が２箇所設けられている。尚、図示実施例では上記略矩形状の接着層６８以外の接着層を６８’と記して区別している。

前記構成の外装材６と太陽電池３とからなる太陽電池一体型外装材１’を敷設する際には、長手方向に隣接する太陽電池一体型外装材１’，１’（外装材６，６）の短手方向に沿う縁部６６，６７同士を、排水路７１を有するジョイント部材７上に臨ませ、外装材６の水抜き孔６５をジョイント部材７の排水路７１上に位置させて接続する。

図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように図示実施例におけるジョイント部材７は、左右に複数の水返し部が設けられた継ぎ手捨て板であり、左右にそれぞれ軒樋方向に向かう複数の排水路７１を有する構成である。このジョイント部材７は、前記外装材６と同様の素材を用いても良いし、特に材質を限定するものではない。

図３の実施例ではジョイント部材７の上面にて、短手方向に沿う縁部６６，６７同士を重合（右側成形部６７上に左側成形部６６を重合）させるが、その際、外装材６の水抜き孔６５をジョイント部材７の排水路７１上に位置させて固定する構成である。
図４の実施例ではジョイント部材７に保持部７３を形成し、外装材６の水抜き孔６５をジョイント部材７の排水路７１上に位置させつつ、短手方向に沿う縁部６６，６７を対向させ、化粧部材４６を被覆させた保持部材４７を保持部７３に係合させると共に太陽電池一体型外装材１’の側縁を押さえるように固定する構成である。
図示しないが、外装材６の長手方向に沿う縁部に設けられる軒側成形部６２、棟側成形部６３は、常法に準じて係合させて接続する。

この外装材６には、図３の実施例のように（棟側）成形部６３の面板部６１側に段差を形成すると共に、軒縁に起立部１２１を有する保護材１２’を固定して凹部６１１を形成してもよく、図４の実施例のように（軒側）成形部６２及び（棟側）成形部６３のそれぞれ面板部６１側に段差を形成するなどして凹部６１１を形成してもよく、これらの凹部６１１内に位置させるように太陽電池３を取り付けるようにしてもよいし、凹部を設けることなく配するものであってもよい。尚、凹部６１１を形成するための内壁は、傾斜状であっても略鉛直状であってもよいが、傾斜状の方がシール材１１の充填量を削減し、充填の際の隙間（充填不良）を生じにくい。
こうして形成される凹部６１１は、太陽電池３の配設を容易にすると共に、その周縁をからの雨などの侵入を阻止するシール材１１を充填する際のガイド及び受け枠として機能する。
尚、図４における９１はシーラーである。

このような構成の太陽電池一体型外装材１’とジョイント部材７とからなる本発明の外装構造は、前記図１，２の実施例と同様に太陽電池３の裏面にて様々な理由で発生した水を内部に滞留することなく水抜き孔６５からジョイント部材７の排水路７１へ排出することができる。この排水路７１は、横葺き外装構造の常法のとおり下段側に隣接する太陽電池一体型外装材１’上に連絡しているので、雨水は排水路７１から下段側（軒側）に導いて流下、排出することができる。したがって、シール材１１の充填不良や経年劣化（破損など）等により止水性能が低下した場合にも、水が外装材６の裏面に回り込んで雨漏りの原因となることがない外装構造を提供することができる。

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）本発明に用いる太陽電池一体型外装材の一実施例を示す太陽電池を欠栽した平面図、（ｂ）Ａ−Ａ線における断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ線における断面図である。 （ａ）図１の太陽電池一体型外装材を用いた外装構造の短手方向に沿う縁部の接続部分を示す側断面図、（ｂ）長手方向に沿う縁部の接続部分を示す断面図である。 （ａ）本発明に用いる太陽電池一体型外装材の他の一実施例を示す太陽電池を欠栽した平面図、（ｂ）その右側面図、（ｃ）その太陽電池一体型外装材を用いた短手方向に沿う縁部の接続部分を示す太陽電池を欠栽した拡大平面図である。 （ａ）本発明に用いる太陽電池一体型外装材の他の一実施例を示す太陽電池を欠栽した平面図、（ｂ）その右側面図、（ｃ）その短手方向に沿う縁部の接続に用いるジョイント部材を示す平面図、（ｄ）その短手方向に沿う縁部の接続部分を示す断面図である。

符号の説明

１，１’ 太陽電池一体型外装材
２ （縦葺き）外装材
２１ 面板部
２２ 左側成形部
２３ 右側成形部
２４ 開口部
２５ 水抜き孔
２６ 軒側成形部
２７ 棟側成形部
２８ 接着層
３ 太陽電池
４１ 樋部材
４２ 保持部材
４３ カバー材
４５ 上部支持金具
５ ジョイント部材
５Ａ 逆ハット状材（捨て板）
５Ｂ 押出型材（下部支持部材）
５１Ａ，５１Ｂ 排水路
６ （横葺き）外装材
６１ 面板部
６１１ 凹部
６２ 軒側成形部
６３ 棟側成形部
６４ 開口部
６５ 水抜き孔
６６ 右側成形部
６７ 左側成形部
６８ 接着層
７ ジョイント部材
７１ 排水路

Claims (3)

1. 横葺き外装材の面板部に太陽電池を一体的に固定した太陽電池一体型外装材を敷設してなる外装構造であって、
   前記横葺き外装材は、面板部と少なくとも長手方向に沿う縁部に成形部を有し、面板部には太陽電池の付帯具を挿通する開口部を備えると共に、流れ方向の水下側に裏面に貫通する水抜き孔を有し、
   長手方向に隣接する横葺き外装材の短手方向に沿う縁部同士を、排水路を有するジョイント部材上に臨ませ、横葺き外装材の水抜き孔をジョイント部材の排水路上に位置させて接続してなることを特徴とする太陽電池一体型外装材を用いた横葺き外装構造。
2. 横葺き外装材に凹部を設け、該凹部に太陽電池を固定することを特徴とする請求項１に記載の太陽電池一体型外装材を用いた横葺き外装構造。
3. 横葺き外装材と太陽電池は、耐水性を有する両面テープ又は接着剤で構成される接着層にて固定され、該接着層は、水下側の隅部が欠けた略矩形状に設けられ、水下側の隅部には水抜き孔が形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の太陽電池一体型外装材を用いた横葺き外装構造。

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