JP4799781B2

JP4799781B2 - 太陽電池屋根材

Info

Publication number: JP4799781B2
Application number: JP2001267675A
Authority: JP
Inventors: 雅人浜島; 拓文渡邉; 俊夫五十嵐; 智敏溝田
Original assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Current assignee: Asahi Kasei Construction Materials Corp
Priority date: 2001-09-04
Filing date: 2001-09-04
Publication date: 2011-10-26
Anticipated expiration: 2021-09-04
Also published as: JP2003082829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池屋根材の構造に関し、特に周辺屋根材との一体感に優れた太陽電池屋根材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールの屋根面への設置に関しては、屋根面に架台などを設置し金具で固定する方法や屋根面にレールを組み太陽電池モジュールを設置する方法などが取られている。
屋根面に架台を設置し、金具等で太陽電池モジュールを固定させる方式は、耐風圧や、積雪荷重等の外力に対し耐久性上問題がある。また、剛性をもたせるために架台の重量を重くすることにより構造物に過大な加重がかかるといった問題点がある。
【０００３】
一方、屋根面にレールを組み太陽電池モジュールを設置する方法は、必要部材が多く施工時間がかかり、さらには周辺に屋根材を混在して施工する際の自由度が制限される。また、このような太陽電池モジュールはそれぞれが同一平面上に施工されるため、立体感や高級感に欠けるのみならず、周囲の重ね葺きの屋根材との一体感に欠けるといった問題が生じていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは太陽電池モジュールに屋根材の機能を持たせることにより、架台やレールを新たに施工する必要をなくし、周辺屋根材との一体感に優れ、屋根面に負担をかけずに住宅などの屋根面に施工することにより太陽光を利用して電力を得ることができる太陽電池屋根材を提供するものである。
【０００５】
１．屋根面に施工される太陽電池屋根材であって、該太陽電池屋根材の屋根流れ方向である縦の働き寸法が、隣接して施工される屋根材の縦の働き寸法の２以上の整数倍であり、太陽電池屋根材の屋根流れ方向に直交する方向である横の働き寸法が、屋根材の横の働き寸法よりも大きく、且つ、屋根材の横の働き寸法のｍ／ｎ（ｍは１以上の整数、ｎは隣接して施工される屋根材の見かけの割り数）倍であり、見かけの割り数は、一枚の屋根材の外観において複数の屋根材に見える意匠を有する場合であることを特徴とする太陽電池屋根材。
【０００６】
２．太陽電池屋根材の上縁部には棟側に隣接して施工される屋根材、または別の太陽電池屋根材を重ね葺きして施工するための重なり部が設けられており、該重なり部により葺き足調整を可能にすることを特徴とする１．記載の太陽電池屋根材。
３．太陽電池屋根材の重なり部の縦寸法が、隣接して施工される屋根材の重なり部の縦寸法と同一であることを特徴とする２．記載の太陽電池屋根材。
【０００７】
４．太陽電池屋根材の横方向の左右端に、少なくともアンダーラップまたはオーバーラップが設けられていることを特徴とする２．または３．記載の太陽電池屋根材。
５．太陽電池屋根材の重なり部及びオーバーラップの上縁部が、該オーバーラップと重なって施工される１段もしくは複数段の屋根材の最上段の重なり部と同一面になっていることを特徴とする４．記載の太陽電池屋根材。
６．太陽電池屋根材の裏面には軒側に施工される屋根材、または別の太陽電池屋根材を係止して固定する機構が形成されていることを特徴とする１．〜５．のいずれか一に記載の太陽電池屋根材。
【０００８】
本発明において、太陽電池屋根材は太陽電池セル、フレーム材、受光面保護層、封止材、裏面保護層、接続ケーブル取り出し箱、接続用ケーブルより構成されたものであり、太陽電池セルは公知の結晶系シリコン、多結晶系シリコン、非結晶系シリコン系、化合物半導体系の太陽電池のいずれを用いても良いし、これらの組み合わせでも良い。また、必要に応じて、光・熱ハイブリット型の太陽電池を用いても良い。
【０００９】
フレーム材はアルミニウム、ステンレス、亜鉛、鉄などの金属または、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂などの樹脂またはアクリロニトリル共重合体、エチレン共重合体、塩化ビニル共重合体を用いることができるが、アルミニウムが好適に用いられる。
受光面保護層としては、青板、白板の普通、半強化または強化ガラスを用いることができ、必要に応じて公知の防眩処理、着色等の処理を行うことができる。また、受光面保護層として公知のフッ素樹脂、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等の耐候性に優れた樹脂を使用することもできる。
【００１０】
本発明において、さらに必要に応じて太陽電池セルを樹脂等で封止することができる。封止に使用する樹脂は熱可塑性の樹脂が好ましく、例えばエチレン−酢酸ビニル共重合体を使用することができる。
裏面保護層には公知のフッ素樹脂、例えばエチレン−テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン等の耐候性に優れた材料が好適に用いられる。これらの裏面保護層は必要に応じて着色されていてもよいし、さらに必要に応じてガラス繊維、アスベスト、雲母、石英紛、スレート粉末等を添加しても良い。また機械的強度を付加するためにアルミ箔、鉄箔等の金属泊を裏面保護層中に挟みこんでもよい。
【００１１】
さらに本発明において、接続ケーブル取り出し箱としてはアルミニウム、ステンレス、亜鉛、鉄などの金属または、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、などの樹脂またはアクリロニトリル共重合体、エチレン共重合体、塩化ビニル共重合体を用いることができる。また、接続用ケーブルとしては、例えば公知の太陽電池専用ケーブル等を用いることができる。
【００１２】
本発明において、太陽電池モジュールの屋根面への設置方法としては、野地板または垂木に直接釘やビスなどで固定する方法や、屋根面にレール等でラックを組み固定する方法、さらには架台を組み固定する方法があるが、野地板または垂木に直接釘やビスなどで固定する方法が望ましい。
また、本発明において、働き寸法とは屋根面に施工された屋根材、もしくは太陽電池屋根材の施工後に露出する面の寸法のことをいう。
【００１３】
さらに本発明において、働き縦寸法とは、屋根面に施工された屋根材、もしくは太陽電池屋根材の施工後に露出する面の流れ方向の寸法のことをいう。
本発明において、働き横寸法とは、屋根面に施工された屋根材もしくは太陽電池屋根材の施工後に露出される面の屋根流れ方向に直交する方向の寸法のことをいう。
本発明において、屋根材とはアルミ板、ステンレス板、銅板、塩ビ鋼板、亜鉛鉄板などの金属系の屋根材または、粘土瓦、セメント瓦、厚型スレート、住宅屋根用化粧スレートなどの窯業系屋根材を使用することができる。
【００１４】
本発明において、ｍは１以上の整数であり、ｎは隣接して施工される屋根材の見かけの割り数のことをいう。見かけの割り数とは、１枚の屋根材の外観が、複数の屋根材に見える意匠を有している場合の割り数をいう。したがって、屋根材が複数枚に見える意匠を有していない場合、見かけの割数は１となる。
本発明において、重なる部分とは、太陽電池屋根材の上縁部において、棟側からの屋根材もしくは太陽電池屋根材によって受光面に露出しない部分のことをいう。重なる部分は必要に応じて公知の水返しによる野地面への防水機構を設けることができ、さらに必要に応じて野地面に固定するためのビス、釘用の孔を設けることもできる。
【００１５】
本発明において、アンダーラップは少なくとも太陽電池屋根材の左右端のいずれかに設けられており、好ましくは該太陽電池モジュールの左端の一部もしくは全面に設けられていることが望ましい。アンダーラップの材質としてはアルミニウム、ガルバニウム鋼鈑、鉄、ステンレスなどの金属板が好ましい。また、アンダーラップの取り付け方法としてはビスや釘等による機械的固定を用いても良いし、両面テープや接着材による接着固定を用いても良い。さらに必要に応じてアルミフレーム材とアンダーラップ間には防水性を確保するためのシーリング材もしくは定型シーラー等を使用することができる。
【００１６】
本発明において、オーバーラップは少なくとも太陽電池屋根材の左右端のいずれかに設けられており、好ましくは該太陽電池モジュールの右端の一部もしくは全面に設けられていることが望ましい。さらに本発明においてオーバーラップ部は少なくとも一部が受光面側に凸型となっていることが好ましい。オーバーラップの材質としてはアルミニウム、ガルバニウム鋼鈑、鉄、ステンレスなどの金属板が好ましい。また、オーバーラップの取り付け方法としてはビスや釘等による機械的固定を用いても良いし、両面テープや接着材による接着固定を用いても良い。さらに必要に応じてアルミフレーム材とオーバーラップ間には防水性を確保するためのシーリング材もしくは定型シーラー等を使用することができる。
【００１７】
本発明において、固定する機構は鉄、アルミニウム、ステンレス、銅、亜鉛鉄板などの金属や、ポリ塩化ビニル、ポリウレタン、ポリスチレン、アクリル、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、フッ素樹脂、ザイロンなどの樹脂またはアクリロニトリル共重合体、エチレン共重合体、塩化ビニル共重合体などを用いることができる。また、必要に応じて塗料、アルマイト、電解などの手法によって着色することや、有機、無機系の顔料を添加することにとって着色することができる。
【００１８】
本発明において、固定する機構の断面形状としては、例えば略コの字が好適に用いられる。
さらに本発明において、固定する機構は太陽電池屋根材の下縁部の一部に取りつけられていても良いし、全面に取り付けられていても良い。
また、必要に応じて固定する機構は、軒側の太陽電池屋根材または周辺屋根材の固定用釘または、ビスとの接触を避けるために、これらの場所以外に取り付けられていても良いし、スリット加工等を施し同じ場所に取り付けられていても良い。
【００１９】
請求項１記載の太陽電池屋根材においては、働き縦寸法が隣接して施工される屋根材の働き寸法の２以上の整数倍であるため、太陽電池屋根材を縦方向に延長した場合でも混在して施工される屋根材との一体感を損ねることなく施工でき、従来の太陽電池モジュールで問題となっていた意匠性の問題を解決することが可能となる。また、太陽電池屋根材を縦方向に延長することによって太陽電池セルをより多く配置することができ、施工時の接続工程の簡略化、さらにはシステムあたりの必要部材の低減が可能となる。
また、この太陽電池屋根材においては、働き縦寸法が隣接して施工される屋根材の働き縦寸法の２以上の整数倍であり、かつ働き横寸法が前記屋根材の働き横寸法のｍ／ｎ倍となっているため、太陽電池屋根材を縦方向に延長した場合でも千鳥葺きされた周辺屋根材の縦目地意匠の中央部に太陽電池屋根材の働き面の左右端部を配置することが容易となり、意匠性を損ねることなく太陽電池屋根材を設置することが可能となる。
【００２０】
また、太陽電池屋根材において、働き横寸法が隣接して施工される周辺屋根材の働き横寸法の２以上の整数倍となっている場合には、隣接して施工される屋根材を千鳥葺きした場合でも太陽電池屋根材の働き面の左右端部が前記屋根材の縦目地意匠の中央部に配置されるため、意匠性を損ねることなく太陽電池屋根材を設置することが可能となる。
【００２１】
請求項２記載の太陽電池屋根材においては、太陽電池屋根材の上縁部に棟側に隣接して施工される別の太陽電池モジュールまたは周辺屋根材を重ね葺きして施工されるための重なり部が設けられているため、太陽電池屋根材自身に防水機能を持たせることができ、従来の太陽電池モジュールのようにシール材やカバー材による防水性の確保を省略することができ、コストダウン、さらには施工性を向上することが可能となる。また、棟側より重なって施工される周辺屋根材または太陽電池屋根材の下縁部を該重なり部の任意の位置に配置することによって太陽電池屋根材の葺き足を屋根の形状に合わせて調節することが可能となる。さらに、太陽電池屋根材を縦方向に段葺きすることにより、従来の太陽電池モジュールのような平滑な屋根面は形成されず、隣接して葺設される屋根材と違和感なく設置することが可能となる。
【００２２】
請求項３記載の太陽電池屋根材においては、請求項２記載の重なり部の縦寸法と周辺屋根材の重なり部の縦寸法が略同一であることを特徴としているため、太陽電池屋根材と屋根材とを同時に施工する際に双方の上縁部が略同一面となるため、施工時に野地面での位置合わせが容易となり、施工性の向上が可能となる。さらには重ね部に侵入した雨水が野地面に漏れることを防止できるため、防水性の向上が可能となる。
【００２３】
請求項４記載の太陽電池屋根材においては、横方向の左右端に少なくともオーバーラップまたはアンダーラップが設けられていることを特徴としているため、オーバーラップ、またはアンダーラップにより太陽電池屋根材自身に防水機能を持たせることが可能となる。このため、同時に施工される太陽電池屋根材もしくは屋根材と左右の取り合い部においてシーリング材やカバー材を使用せずに防水性が確保でき、さらには施工時の作業工程の簡略化やシーリング材による太陽電池表面の汚染が低減され、容易に美観に優れた太陽電池モジュールの施工が可能となる。
【００２４】
請求項５記載の太陽電池屋根材においては、重なり部及びオーバーラップ上縁部が該オーバーラップ部と重なって施工される１段もしくは複数段の屋根材の最上段の重なり部と略同一面になることを特徴としているため、太陽電池屋根材と周辺屋根材双方の重なり部に棟側の太陽電池屋根材、もしくは周辺屋根材が重なって施工される場合でも施工後のがたつきや隙間を防止でき、耐久性、防水性に優れた太陽電池屋根材の施工が可能となる。
【００２５】
請求項６記載の太陽電池屋根材においては、太陽電池屋根材の裏面に軒側に施工される屋根材または別の太陽電池屋根材を係止して固定する機構が形成されていることを特徴としている。このような構造のため、施工時に太陽電池屋根材が屋根面の軒側に滑り落ちるのを防止することが可能となり、施工時間の短縮や安全性の向上を図ることが可能となる。さらに、施工後の固定強度の向上が図れ、風圧による太陽電池屋根材のめくれ等を構造躯体に重量による負担をかけずに防止することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図１から図５によって説明する。図１はこの発明の実施の形態である太陽電池屋根材を葺設した屋根を示す斜視図、図２は図１の一部を分解した状態を示す詳細図、図３は太陽電池屋根材の一例を分解した状態を示す斜視図、図４は太陽電池屋根材が屋根下地上に葺設された状態を屋根棟部から軒先に向けて切断した断面で示す説明図である。
【００２７】
図１において、太陽電池屋根材１は軒先２より棟側に向かって葺設され、太陽電池屋根材１の周辺には屋根材３が混在して施工される。太陽電池屋根材１の働き縦寸法は例えば混在して施工される屋根材の縦３段分、働き横寸法は例えば混在して施工される屋根材の働き横寸法の４／３倍となっている。この場合、混在して施工される屋根材の見かけの割り数ｎは３であり、ｍは４である。
図２において、太陽電池屋根材１は、太陽電池モジュール４が組み込まれており、該太陽電池モジュールは例えば太陽電池セル５が長方形状に縦３枚×横５枚組み合わされたパネル状のものである。
【００２８】
図３において、前記太陽電池モジュールは外周に例えば押出しアルミ材６が装着されており、ビス、釘などのかしめ７によって固定用フレーム８と一体化されている。
固定用フレーム８の上縁部には重なり部分９が設けられており、棟側に施工される別の太陽電池屋根材もしくは屋根材の下縁部の一部、もしくは全面が重なって施工される。また、必要に応じて重なり部９に突起を設け防水機能をもたせることができる。
【００２９】
固定用フレームの左右端にはオーバーラップ１０もしくはアンダーラップ１１が設けられており、例えば右端にオーバーラップ、左端にアンダーラップが設けられている構造と成っている。
図４に示す如く、水上側の太陽電池屋根材１ａは水下側の太陽電池屋根材１ｂの重なり部９に重なって施工されている。太陽電池屋根材１ｂは例えば釘１２によって屋根下地材１３に打ち付けられ、順次水上側に葺設されている。太陽電池屋根材の下縁部裏面には軒側に施工される屋根材または太陽電池屋根材を係止して固定する機構１４が設けられており、野地下地材と太陽電池屋根材の間に挿入されるような位置関係となっている。
【００３０】
図５は、太陽電池屋根材の重なり部とオーバーラップ上縁部、隣接して施工される屋根材の最上段の重なり部の位置関係の好ましい例を示す。図５において、太陽電池屋根材の重なり部９、オーバーラップの上縁部１７、さらには太陽電池屋根材のオーバーラップ部と重なって施工される屋根材の最上段の屋根材１５の重なり部１６とが略同一平面となる。
【００３１】
【発明の効果】
本発明の太陽電池屋根材を住宅などの屋根面に施工することにより、通常の屋根材と同様な施工法により施工することができ、安価で、雨仕舞いに優れ、美観を損ねずに太陽光を利用して電力を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】屋根面に、太陽電池屋根材を屋根材と混在して施工した例を示す斜視図。
【図２】図１の一部を分解した状態を示す詳細図。
【図３】太陽電池屋根材の一例を分解した状態を示す斜視図。
【図４】太陽電池屋根材が屋根下地上に葺設された状態を、屋根棟部から軒先に向けて切断した断面で示す説明図。
【図５】太陽電池屋根材の重なり部とオーバーラップ上縁部、隣接して施工される屋根材の最上段の重なり部の位置関係の一例を示す正面図。
【符号の説明】
１太陽電池屋根材
１ａ棟側の太陽電池屋根材
１ｂ軒側の太陽電池屋根材
２屋根面の軒先
３屋根材
４太陽電池モジュール
５太陽電池セル
６押出しアルミ材
７太陽電池モジュール固定用ビスまたは釘
８固定用フレーム
９重なり部
１０オーバーラップ
１１アンダーラップ
１２太陽電池屋根材固定用釘またはビス
１３屋根下地材
１４軒側に施工される屋根材または太陽電池屋根材を係止して固定する機構
１５太陽電池屋根材のオーバーラップ部と重なって施工される複数段の屋根材の最上段
１６最上段の屋根材の重なり部
１７オーバーラップ上縁部

Claims

屋根面に施工される太陽電池屋根材であって、該太陽電池屋根材の屋根流れ方向である縦の働き寸法が、隣接して施工される屋根材の縦の働き寸法の２以上の整数倍であり、
前記太陽電池屋根材の屋根流れ方向に直交する方向である横の働き寸法が、前記屋根材の横の働き寸法よりも大きく、且つ、前記屋根材の横の働き寸法のｍ／ｎ（ｍは１以上の整数、ｎは隣接して施工される屋根材の見かけの割り数）倍であり、
前記見かけの割り数は、一枚の前記屋根材の外観において複数の屋根材に見える意匠を有する場合であることを特徴とする太陽電池屋根材。
前記太陽電池屋根材の上縁部には棟側に隣接して施工される屋根材、または別の太陽電池屋根材を重ね葺きして施工するための重なり部が設けられており、該重なり部により葺き足調整を可能にすることを特徴とする請求項１記載の太陽電池屋根材。
前記太陽電池屋根材の重なり部の縦寸法が、隣接して施工される屋根材の重なり部の縦寸法と同一であることを特徴とする請求項２記載の太陽電池屋根材。
前記太陽電池屋根材の横方向の左右端に、少なくともアンダーラップまたはオーバーラップが設けられていることを特徴とする請求項２または３記載の太陽電池屋根材。
前記太陽電池屋根材の重なり部及び前記オーバーラップの上縁部が、該オーバーラップと重なって施工される１段もしくは複数段の屋根材の最上段の重なり部と同一面になっていることを特徴とする請求項４記載の太陽電池屋根材。
前記太陽電池屋根材の裏面には軒側に施工される屋根材、または別の太陽電池屋根材を係止して固定する機構が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項記載の太陽電池屋根材。