JP4822418B2

JP4822418B2 - 太陽電池付き屋根材

Info

Publication number: JP4822418B2
Application number: JP2006003800A
Authority: JP
Inventors: 昭伯金子
Original assignee: 株式会社エピア
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2026-01-11
Also published as: JP2007186856A

Description

この発明は、太陽電池付き屋根材に関する。

従来から、太陽電池を屋根材に嵌合した例は数多く市場に出回っており、出願も多く見られた。例えば、特許文献１：特開２００５−２９９２７８「瓦一体型太陽電池モジュール」、特許文献２：特開２００５−２４０２７４「太陽電池内蔵屋根瓦」、特許文献３：特開２００４−１３２１２３「屋根材一体型太陽電池モジュールおよびその配線方法」、特許文献４：特開２０００−２２６９０９「太陽電池付き屋根瓦」等の公報で知られている。

特許文献１は、特開２００５−２９９２７８「瓦一体型太陽電池モジュール」であり、太陽電池発電体と、太陽電池発電体を内部に収容し、一方外装板としての上部金属板と他方外装板としての下部金属板とを含む外装部材とを備えた瓦一体型太陽電池モジュールである。上部金属板には、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときに軒方向に開口する凹部、軒方向に対して交差する方向において隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュールと接続するための接続用嵌合部とが形成されている。下部金属板には、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときに棟方向に延びる差込部としての軒側差込部が形成されている。

特許文献２は、特開２００５−２４０２７４「太陽電池内蔵屋根瓦」であり、矩形状をした透明略平板材による瓦本体の背面に、シート状の発電層をもった電池モジュールを配設させて成る太陽電池内蔵屋根瓦である。

特許文献３は、特開２００４−１３２１２３「屋根材一体型太陽電池モジュールおよびその配線方法」であり、太陽電池が裏面側に出力端子ボックスを備え、屋根材には太陽電池、出力端子ボックスを収容する凹部および左右側縁に隣接屋根材と重ね継ぎするフランジ部を形成する。出力端子ボックスを屋根材の後縁側に延長して端面に並列接続用コネクタを設けるとともに、端子ボックスに分岐接続したケーブルを介して左右のフランジ部に直列接続用コネクタを引出す。屋根材の葺設施工時に直列接続用コネクタを介して隣接する太陽電池モジュールとの間を相互接続し、並列接続用コネクタを使って外部の出力母線との間を配線する。

特許文献４は、特開２０００−２２６９０９「太陽電池付き屋根瓦」であり、太陽電池付き屋根瓦は屋根瓦本体の表面に設けられた凹部の中に太陽電池構造体を挿入したものである。太陽電池構造体は、太陽電池セル又は太陽電池モジュールの上下面を不透水性材等で覆い、この太陽電池と不透水性材とからなる積層体の周縁部をシート状の弾性シール材と共に断面コ字形のフレームの開口の中に挿入したものである。

特開２００５−２９９２７８特開２００５−２４０２７４特開２００４−１３２１２３特開２０００−２２６９０９

太陽電池付き屋根材は、日光により発電をするため、太陽電池が高温化する場合があり、その場合、屋根材の歪み、損傷等の課題があった。

また、前記のように様々な文献が出願されているものの、前記特許文献１は、低コスト化が可能であり、製造工程の簡略化が可能であるが、水返し突条、突部等を有しておらず、葺き上げが容易ではないこと、雨仕舞いに問題が残ること、等の課題がある。

また、前記特許文献２は、汚れによる発電効率の低下を防止できるが、左右に水返し突条を有しておらず、雨仕舞いに問題が残ること、太陽電池と瓦の隙間から、雨水が浸入する可能性があること、等の課題がある。

さらに、前記特許文献３は、施工、配線作業が簡単に行え、施工時の工数削減、作業能率の向上を図ることが可能であるが、左右に水返し突条を有しておらず、雨仕舞いに問題が残ること、太陽電池と瓦の隙間から、雨水が浸入する可能性があること、等の課題がある。

最後に、前記特許文献４は、太陽電池構造体の周縁部から内部への雨水等の浸入を防止することが可能であるが、水返し突条を有しておらず、雨仕舞いに問題が残ること、裏面に凹部を有しておらず、断熱効果に疑問が残ること、等の課題がある。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、屋根地と屋根材の間に隙間を作ることで、断熱効果を奏し、また、屋根地と屋根材の間に隙間があることで、屋根地への熱の拡散を防止し、熱を逃げないようにすることができ、太陽電池により作られた太陽エネルギーを無駄なく使用すること等を意図する。また、屋根材の素材に発泡セラミックを使用することで、屋根材の素材そのものに気泡を多く含み、高い断熱効果を得られること等を意図する。さらに、大型の屋根材を使用することで、葺き上げを容易にすること、製造工程の簡略化等を意図する。

請求項１は、発泡セラミックを素材とする屋根材本体の表面側の凹部に太陽電池パネルが嵌合された太陽電池付き屋根材であって、
前記屋根材は、通常の屋根材の４〜１０枚分を一体成形した大きさとし、
前記屋根材は、その表面尻端部、表面両側端部及び表面中心部に平面山字形になるよう水返し突条を設け、表面尻端部、表面両側端部及び表面中心部に突部を設ける構成とするとともに、前記屋根材の裏面に頭側引っ掛け部及び尻側引っ掛け部を設ける構成とし、
前記太陽電池パネルは、前記表面側の凹部に１個又は数個嵌合し、屋根材から太陽電池コードを出す構成とした太陽電池付き屋根材である。

請求項２の発明は、太陽電池パネルの確実な嵌合、そして確実な嵌合による雨漏りの防止等を意図する。

請求項２は、太陽電池パネルと屋根材本体の表面側の凹部に充填剤を充填する構成とした請求項１に記載の太陽電池付き屋根材である。

請求項３の発明は、太陽電池パネルの表面積を増大させることにより、効率的な太陽エネルギーの取り込み、屋根材本体の頭端と太陽電池パネルの頭端が同一面になることにより、太陽電池パネルの嵌合の容易化を意図する。

請求項３は、太陽電池パネルの頭端が屋根材の頭端と同一面になる構成とした請求項１に記載の太陽電池付き屋根材である。

従って、請求項１の発明は、屋根地と屋根材の間に隙間を作ることで、断熱効果を奏し、また、屋根地と屋根材の間に隙間があることで、屋根地への熱の拡散を防止し、熱を逃げないようにすることができること、それにより、太陽電池により作られた太陽エネルギーを無駄なく使用すること等の効果がある。また、屋根材の素材に発泡セラミックを使用することで、屋根材の素材そのものに気泡を多く含み、高い断熱効果を得られること等の効果がある。さらに、平部及び水返し突条のスペースを利用して、葺上げ時及び補修時に人間が通ることができるスペースを確保し、葺上げの容易化、屋根材、殊に太陽電池パネルの清掃又は補修を容易に行うことができること等の効果がある。さらに、大型の屋根材を使用することで、葺き上げを容易にすること、製造工程の簡略化等の効果がある。

請求項１の発明は、発泡セラミックを素材とする屋根材本体の表面側の凹部に太陽電池パネルが嵌合された太陽電池付き屋根材であって、
屋根材は、通常の屋根材の４〜１０枚分を一体成形した大きさとし、
屋根材は、表面尻端部、表面両側端部及び表面中心部に平面山字形になるよう水返し突条を設け、表面尻端部、表面両側端部及び表面中心部に突部を設ける構成とするとともに、屋根材の裏面に頭側引っ掛け部及び尻側引っ掛け部を設ける構成とし、
太陽電池パネルは、表面側の凹部に１個又は数個嵌合し、屋根材から太陽電池コードを出す構成とした太陽電池付き屋根材である。

請求項２の発明は、太陽電池パネルと屋根材本体の表面側の凹部に充填剤を充填する構成とした請求項１に記載の太陽電池付き屋根材である。

従って、請求項２は、太陽電池パネルの確実な嵌合により、雨漏りの防止、効率的な雨仕舞いが可能であること等の効果がある。

請求項３の発明は、太陽電池パネルの頭端が屋根材の頭端と同一面になる構成とした請求項１に記載の太陽電池付き屋根材である。

従って、請求項３は、太陽電池パネルの表面積を増大させることにより、効率的に太陽エネルギーを取り込むことができ、また、屋根材本体の頭端と太陽電池パネルの頭端が同一面になることにより、太陽電池パネルの嵌合の容易化を図ることができること等の効果がある。

図１は本発明の全体を表した斜視図、図２は本発明を頭側から見た断面図、図３は本発明の使用例を表した側面図、図４は本発明の使用例を表した全体図、図５は本発明の他の実施例を表した斜視図である。

以下、本願発明の実施例を図面を基に説明する。

図１の１は屋根材本体であって、屋根材本体１の表面に平面から見て略コ字形になるように水返し突条３を設け、頭側から尻側への水返し突条３の表面両側端部の尻側に突部６を設け、また、表面の平部２０に凹部２１を設け、凹部２１に太陽電池パネル２を嵌合する構成である。

水返し突条３は平面から見て略コ字形になるように設けられ、表面両側端部の尻側に突部６を設け、尻側の水返し突条３は表面両側端部よりも一段高くなっている。水返し突条３を設けることによって、降雨の際、水が飛散するのを防止し、上の屋根材から下の屋根材へ雨水が屋根材表面をつたい、雨水を流れ落とすことが可能である。また、突部６により、屋根材を葺き上げる際に、上部に葺き上げられた他の屋根材の頭側引っ掛け４が下部の屋根材の水返し突条３に載置され、水返し突条３の表面両側端部の尻側にある突部６に他の屋根材の頭側引っ掛け４が引っ掛かることによって、屋根材を係止し、整然と葺き上げることができる。

本願発明は、平部２０に設けられた凹部２１に太陽電池パネル２を嵌合する。嵌合の際には、太陽電池パネル２と凹部２１の間に充填剤８を充填して、太陽電池パネル２と凹部２１に隙間ができないようにする。充填剤８の充填により雨水の浸入を防止し、漏電・感電及び雨水の浸入による屋根材本体１の腐蝕を防止する。太陽電池パネル２は太陽電池コード７と連繋されており、屋根材本体１の尻側から太陽電池コード７を出す。太陽電池パネル２により集めた太陽光エネルギーを太陽電池コード７を通じて、電力に利用する。

太陽電池パネル２は屋根材の有効表面積の略一杯に設け、太陽電池パネル２の表面積を増大させることで、太陽光を効率的に取り入れることが可能である。また、太陽電池パネル２の頭端が屋根材本体１の頭端と同一面であるので、太陽電池パネル２の嵌合及び取り外しが容易となる。また、屋根材本体１の頭端まで太陽電池パネル２を設けることによって、太陽電池パネル２の表面積を増大させることができ、太陽光を効率的に取り入れることが可能である。なお、太陽電池パネル２の大きさは特に限定されないが、前記のように屋根材の有効表面積の略一杯まで凹部２１を設け、太陽電池パネル２を嵌合し、太陽光の効率的な取入れを図ることが望ましい。

また、屋根材本体１の平部２０を若干傾斜させることも可能である。平部２０を若干傾斜させることによって、雨水を効率的に流れ落とすことが可能となり、雨水の浸水による屋根材及び屋根地の損傷・腐蝕を防止することができる。また、屋根と太陽の方向を合致させることで、効率的な太陽光の吸収が可能であり、より多くの太陽エネルギーの取り入れ及び利用が可能である。

屋根材本体１の裏面には、頭側引っ掛け４及び尻側引っ掛け５により隙間Ｓが構成されている。隙間Ｓにより、太陽電池パネル２と屋根地の間に空間ができ、断熱効果を高めることができ、また、隙間Ｓを設けることによって、屋根地Ｙの高温化を防ぐことができ、屋根材本体１及び屋根地Ｙの損傷・腐蝕を防止することができる。尻側引っ掛け５は図２のように裏面尻側に全面にわたり構成されているが、頭側引っ掛け４と同様に水返し突条３の下部にのみ構成してもよい。

屋根材本体１の材質であるが、発泡セラミック（発泡セラミックタイル）を素材としている。発泡セラミックは空気を内包しており、断熱効果が高く、前記のように屋根地Ｙの高温化を防ぐことができ、屋根材本体１及び屋根地Ｙの損傷・腐蝕を防止することができる。なお、Ｋは屋根材本体１の気泡である。

また、屋根材本体１及び／又は太陽電池パネル２の流れ方向（つまり、屋根の軒から棟方向）に向かって凹凸、波型、段差形状、その他の段差形状を形成することが望ましい。それにより、雨水の流れを確保し、雨水の浸入、雨漏りを防止する。また、凹凸、波型、段差形状、その他の段差形状を太陽電池パネル２の表面に形成することで、表面積が増加し、太陽光をより多く受けて、太陽光エネルギーを多く取り入れ、電力の取り入れの効率化が可能となる。

図３は、本発明の実際の使用例を表した側面図であり、屋根地Ｙ上に棧木Ｘを載せ、棧木Ｘの上面に尻側引っ掛け５を係止して屋根材を葺き上げる。棧木Ｘの上面に載せた屋根材本体１（下側の屋根材）に、他の屋根材（上側の屋根材）の頭側引っ掛け４を棧木Ｘの上面に載せた屋根材（下側の屋根材）の尻側引っ掛け５上にある水返し突条３に引っ掛けることにより係止する。これにより、屋根材同士が係止され、強風で飛ばされること無く、また、下側の屋根材に上側の屋根材が被覆するので、雨水が屋根地Ｙ又は棧木Ｘに浸透することなく、図４のように屋根の傾斜に沿って、屋根材表面を流れ落ちる。尚、Ｈは家である。

また、図７のように、下側の屋根材に凹部を設け、上側の屋根材の頭側引っ掛け４を下側の屋根材の凹部及び尻側引っ掛け４に係止することも可能である。図７のようにすることで、より係止する力を上げることができ、暴風で飛ばされることも無い、また、隙間無く、屋根材を係止できるので、雨水の浸透を確実に防ぐことが可能である。

図６は、本発明の他の使用例を表した正面図である。屋根材同士を鉤状に嵌め合わせ充填剤を使用して固める。太陽電池パネル２を屋根材本体１とフラットにすることによって、雨仕舞いを向上させ、表面の汚れの清掃と、異物の流下の促進をすることができる。また、フラットになっていることによって、葺上げ時又は補修時に人間が通ることが可能となり、葺上げ、補修及び清掃の効率化を図ることができる。また、クリーニング、メンテナンス、太陽電池パネル２のパーツ交換等が容易にできる。

図５は本発明の他の実施例を表した斜視図であり、略４枚分の屋根材を一体成形したものである。大きさは通常の屋根材の略４枚分であり、他の実施例の屋根材本体１０の表面に平面から見て略山字形になるように水返し突条３を設け、頭側から尻側への水返し突条３の表面尻隅部、表面尻端中央部、表面両側端中央部及び表面中心部辺りに突部６を設け、尻側の水返し突条３は表面両側よりも一段又は二段高くなっている。また、表面の平部２０に凹部２１を設け、凹部２１に太陽電池パネル２を嵌合する構成である。なお、今回の実施例は通常の屋根材の略４枚分であるが、長方形の２枚分等の大きさの場合も有り得る。

図５の他の実施例の屋根材本体１０に水返し突条３を設けることによって、前記図１の実施例のように降雨の際、水が飛散するのを防止し、雨水を溜めることなく、上の屋根材から下の屋根材へ雨水を落とすことが可能であるが、図５の場合は、屋根材が大きく、隙間を少なくして葺き上げが可能であるので、図１の場合よりも屋根材に雨水が溜まることなく、上の屋根材から下の屋根材へ雨水を効率的に流下させることが可能である。また、同様に、突部６により、他の実施例の屋根材本体１０を葺き上げる際に、上部に葺き上げられた他の屋根材の頭側引っ掛け４が下部の屋根材の水返し突条３に載置され、屋根材の表面尻隅部の上部にある突部６に他の屋根材の頭側引っ掛け４を引っ掛けることによって、屋根材を係止し、整然と葺き上げることが可能であるが、図５の場合は、屋根材が大きいため、葺き上げ枚数が少なくて済み、葺き上げの効率化、製造の容易化が可能である。

図５の他の実施例の屋根材本体１０の平部２０に設けられた凹部２１に太陽電池パネル２を１個又は数個嵌合する。嵌合方法及び効果については図１と同様のため省略する。図５では、４個の太陽電池パネル２が図示されているが、他の実施例の屋根材本体１０の表面中心部の水返し突条３及び、表面中心部と表面尻側中央の突部６を無くし、平部２０を若干傾斜させた上で平部２０の一部を凹部２１とし、凹部２１に図５よりも大きな太陽電池パネル２を嵌合することも可能である。平部２０を若干傾斜させることによって、雨水の効率的な流下が可能であり、雨水の浸水による屋根材本体１（他の実施例の屋根材本体１０）及び屋根地Ｙの損傷・腐蝕を防止することができる。また、屋根と太陽の方向を合致させることで、効率的な太陽光の吸収が可能であり、より多くの太陽エネルギーの取り入れ及び利用が可能である。また、表面中心部の水返し突条３及び表面尻側中央の突部６を無くし、平部２０を大きくして平部２０の一部を凹部２１とし、凹部２１に略長方形の太陽電池パネル２を嵌合することも可能である。太陽電池パネル２を大きくすることによって、太陽光をより多く受けて、太陽光エネルギーを多く取り入れ、電力の取り入れの効率化が可能となる。

軒先に屋根材を設置する場合は前垂れを設けることも可能であり、屋根の左右の袖部分には屋根材に袖を設けることも可能である。また、屋根材の裏面にリブを設け、屋根の大きさに合わせて屋根の端に位置する屋根材をカットする際に目安とすることができる。

なお、平部２０及び水返し突条３のスペースを利用して、葺上げ時、補修時及び清掃時に人間が通ることができるスペースを確保し、葺上げ、補修及び清掃も容易にでき、メンテナンス、太陽電池パネル２のパーツ交換等の容易な実施が可能となる。

図１は本発明の全体を表した斜視図図２は本発明を頭側から見た断面図図３は本発明の使用例を表した側面図図４は本発明の使用例を表した全体図図５は本発明の他の実施例を表した斜視図図６は本発明の他の使用例を表した正面図図７は本発明の他の使用例を表した側面図

１屋根材本体
２太陽電池パネル
２０平部
２１凹部
３水返し突条
４頭側引っ掛け
５尻側引っ掛け
６突部
７太陽電池コード
８充填剤
１０他の実施例の屋根材本体
Ｈ家
Ｋ気泡
Ｓ隙間
Ｘ棧木
Ｙ屋根地

Claims

発泡セラミックを素材とする屋根材本体の表面側の凹部に太陽電池パネルが嵌合された太陽電池付き屋根材であって、
前記屋根材は、通常の屋根材の４〜１０枚分を一体成形した大きさとし、
前記屋根材は、その表面尻端部、表面両側端部及び表面中心部に平面山字形になるよう水返し突条を設け、表面尻端部、表面両側端部及び表面中心部に突部を設ける構成とするとともに、前記屋根材の裏面に頭側引っ掛け部及び尻側引っ掛け部を設ける構成とし、
前記太陽電池パネルは、前記表面側の凹部に１個又は数個嵌合し、屋根材から太陽電池コードを出す構成とした太陽電池付き屋根材。
前記太陽電池パネルと屋根材本体の表面側の凹部に充填剤を充填する構成とした請求項１に記載の太陽電池付き屋根材。
前記太陽電池パネルの頭端が屋根材の頭端と同一面になる構成とした請求項１に記載の太陽電池付き屋根材。