JP5230309B2 - 屋根材型太陽電池パネル装置及びその軒側端固定具 - Google Patents

Description

本発明は、太陽電池パネルが軒側に隣接する屋根材とともに互いに端部を重ねるようにして、屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される屋根材型太陽電池パネル装置、及びこの屋根材型太陽電池パネル装置に用いられ、屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルの軒側端部を支持する軒側端固定具に関するものである。

太陽電池パネルが軒側に隣接する屋根材とともに互いに端部を重ねるようにして、屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される屋根材型太陽電池パネル装置においては、従来、軒先あるいは最下段の太陽電池パネルの軒側に通気口を設ける一方で、棟部あるいは最上段の太陽電池パネルの棟側に排出口を設け、通風路を形成していた。そのため、１段目の太陽電池パネルを冷却することにより空気の温度が上昇し、さらに２段、３段の太陽電池パネルを冷却していくと最上段に至っては空気の温度が大幅に上昇してしまい冷却効果が充分でなかった。また、従来、太陽電池パネルの連結部にレールや樋などを設け雨水が屋根面へ漏水することを防止していた。さらにまた、板金上に太陽電池パネルを設ける等して防火対策を施していた。つまり、防水、通風冷却、防火について個々に対応していた。

例えば、下記特許文献１に提案された太陽電池付き屋根板は、表面に太陽電池モジュールを被着し、裏面に断熱性裏打材を接着した金属屋根板であって、断熱性裏打材の接着面に屋根勾配方向の通気凹溝を列設してなる。このような構成の太陽電池付き屋根板においては、熱伝導性の良い金属屋根板の裏面に軒から棟への通気流路が形成される。この通気流は基本的には、建物屋根の軒から棟への恒常的な大きな自然対流もしくは風に基づいており、太陽電池モジュールを被着した金属屋根板からの熱放散を把え棟部から外部へ排気する。これによって太陽電池モジュールの高温化を防止する。

また、下記特許文献２に提案された太陽電池付き屋根パネルは、屋根パネルとその上面側に取り付けた太陽電池モジュールとの間や、屋根パネルを介して太陽電池モジュールに近接する位置に、通気空間を形成し、この通気空間を、屋根パネルの軒側の係合部に開口した気流口、および、棟側の係止部近傍に開口した開放口に空気流通可能に連通させている。このような構成の太陽電池付き屋根パネルにおいては、屋根パネル単位で、軒側から棟側への気流を形成して、太陽電池モジュールの太陽電池セルを効率良く冷却することができ、同一の屋根に設けられている他の屋根パネルとの間に冷却用の気流を形成しなくても、太陽電池セルに高い太陽光発電効率を確保できる。

さらにまた、下記特許文献３に提案された太陽電池パネルの取付構造は、パネルは、ほぼ長方形状の枠体としての外枠と、この外枠に収容される太陽電池モジュールを取付けた内枠とで構成され、外枠の左竪框が、内枠をスライドして取付け、且つ、取外し可能に構成されている。通常は、外枠に内枠を挿入して、ビス等で左竪框の側壁と框本体とが固着されている。太陽電池モジュールの点検、修理及び交換の場合には、ビス等の緊締を解除し、外枠から、その側壁を引き離すようにスライドさせることにより、太陽電池モジュールを取出すことができるので、太陽電池モジュールの点検、修理及び交換を迅速に行うことができる。

特許第３３２２８１２号公報 特開２０００−１７８０３号公報 特開２０００−２７３９５号公報

太陽電池パネル装置では、太陽光を太陽電池パネルが受けることにより、発電すると同時に温度上昇して裏面の空気が暖められて温度が上昇する。結晶系の太陽電池パネルは温度が上昇すると発電効率が低下する特性をもっており、裏面の空気を通風することにより温度上昇を抑制している。

従来の温度抑制方法は、最も軒側の太陽電池パネル部の軒側に通風口を設け、太陽電池パネルの裏面を通風し、棟側まで複数段の太陽電池パネルの通風を連通して最上段の太陽電池パネルの棟側から放出可能に通風通路を設けるものであり、熱的には１段目の太陽電池パネルの入口温度は低いが２段目以降の入口温度は高くなり、効果的な太陽電池パネルの冷却効果は得られ難かった。

また、従来、防水手段として太陽電池パネル間のカバーや内部に樋やレール等を設けて雨水が入り難い構成にしたり、内部に漏れた雨水を樋やレール内に案内して排水する方法が取られていたが、風を伴った雨水については圧力と空気流により雨水が飛び跳ねたり逆流する場合があり、このような雨水に対してはあまり有効なものではなかったので、より効果的な漏水対策が望まれていた。加えて、太陽電池パネルと屋根勾配方向に隣接する屋根材との接合部、特に屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルとこの太陽電池パネルの軒側に隣接する軒側屋根材と接合部において、雨水の吹き込みによる屋根面への漏水に対して、対策が望まれていた。

さらに、従来、防火機能を持たせるには、上記構造とは別に新たに板金や耐火部材で太陽電池パネル下部を覆う必要があった。そして、上記冷却、防水及び防火の各々課題を解決するには多くの部品が必要であり構造も複雑となり、コストが増大するので改善が望まれていた。

さらにまた、従来、上記のような屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される太陽電池パネルを有する屋根材型太陽電池パネル装置において、太陽電池パネルと屋根勾配方向に隣接する屋根材との接合部、特に屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルの支持構造と最下段に敷設された太陽電池パネルの軒側に隣接する軒側屋根材の支持構造に関して、構造を簡素化し、これにより、コストダウンを図るとともに、敷設の際の作業性の改善を図ることが望まれていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、太陽電池パネル各々に対して、通風による冷却と雨水の排出が良好に行われ、暖められた空気が上昇にともない加熱されて高温となってしまうことがなく、各々太陽電池パネルの部分に侵入した雨水が下段に流れる際に累積して大量となってしまうことがなく、さらに屋根勾配方向に隣接する屋根材との接合部の構造を簡素化することができる屋根材型太陽電池パネル装置、及びこの屋根材型太陽電池パネル装置に用いられ、屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルの軒側端部を支持する軒側端固定具を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の屋根材型太陽電池パネル装置は、太陽電池パネルが、軒側に隣接する屋根材ととにもに互いに端部を重ねるようにして、屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される屋根材型太陽電池パネル装置において、平盤状の太陽電池パネルと、太陽電池パネル毎に設けられ、太陽電池パネルの裏面側に広がり、太陽電池パネルを載置するとともに太陽電池パネルの裏面に沿った第一の通風路を形成する底部、及び底部の棟側に太陽電池パネルの棟側端辺を囲むように断面コ字形に折り曲げられて設けられ、太陽電池パネルの棟側端辺の周囲に第一の通風路に続く第二の通風路を形成する折返し部を有し、折返し部の上面に、棟側に隣接する案内板の底部の軒側端部を重ねて載置した太陽電池パネルとともに屋根勾配方向に複数段に敷設され、重ねて合わされた重合部において、底部の軒側端部に第一の凹凸が形成され、この第一の凹凸が太陽電池パネルとの間に第一の通風路に連通する軒側開口部を形成し、折返し部の上面の軒側端部に第二の凹凸が形成され、この第二の凹凸が太陽電池パネルとの間に第二の通風路に連通する棟側開口部を形成する案内板と、案内板を屋根面から支持する案内板固定具と、屋根面に立設された脚部、及び脚部の上部から軒側方向に屋根面に概略平行に延びる上部載置部を有し、上部載置部の上面に屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルの軒側端部を支持するとともに、上部載置部の下面で軒側に隣接する軒側屋根材の棟側端部の浮き上がりを規制する軒側端固定具とを備え、軒側端固定具の上部載置部に第三の凹凸が形成され、この第三の凹凸と第一の凹凸とが同様の形状を成し、屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルの案内板の軒側端部と軒側端固定具の上部載置部とが密着して重なることを特徴とする。

この発明の屋根材型太陽電池パネル装置によれば、案内板が、太陽電池パネル毎に設けられ、太陽電池パネルの裏面側に全面にわたって広がり、太陽電池パネルを載置して、太陽電池パネルとの間に第一の通風路を形成する底部、及び底部の棟側に太陽電池パネルの棟側端辺を囲むように断面コ字形に折り曲げられて設けられ、太陽電池パネルの棟側端辺の周囲に第二の通風路を形成する折返し部を有しており、案内板と棟側に隣接する案内板とが重なり合う重合部において、案内板の底部の軒側端部に第一の凹凸が形成され、この第一の凹凸が太陽電池パネルとの間に形成する隙間により、外部と第一の通風路とを連通する軒側開口部が設けられ、案内板の折返し部の上面の軒側端部に第二の凹凸が形成され、この第二の凹凸が太陽電池パネルとの間に形成する隙間により、外部と第二の通風路とを連通する棟側開口部が設けられているので、太陽光を太陽電池パネルが受けることにより発電すると、太陽電池パネルの温度が上昇し、裏面の空気が暖められて高温となり、軽くなった空気は棟側開口部から屋外に排出され、これにともない軒側開口部から冷えた空気が引き込まれる。このように太陽電池パネル１枚毎に独立した冷却風通路が形成されるので、暖められた空気が上昇するにともない累積して加熱されて高温となってしまうことがなく、太陽電池パネルの良好な冷却が行われ温度上昇が抑制される。

また、雨水が強風を伴うものである場合、雨水は空気圧力に沿って案内板と太陽電池パネルの間に侵入して上記空気流と同様な経路を進もうとする。逆に案内板の棟側の棟側開口部からも雨水が浸入する場合もある。しかしながら、この発明の屋根材型太陽電池パネル装置によれば、第一の凹凸が太陽電池パネルとの間に形成する隙間により、外部と第一の通風路とを連通する軒側開口部が設けられ、第二の凹凸が太陽電池パネルとの間に形成する隙間により、外部と第二の通風路とを連通する棟側開口部が設けられているので、軒側開口部から雨水が入り込んだ場合も、棟側開口部から雨水が入り込んだ場合も、いずれも雨水は装置内に滞ることなく速やかに外部に排出される。これにより、雨水の屋根面への浸水を防止することができる。

また、軒側端固定具は、屋根面に立設された脚部、及び脚部の上部から軒側方向に屋根面に概略平行に延びる上部載置部を有し、上部載置部の上面に屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルの軒側端部を支持するとともに、上部載置部の下面で軒側に隣接する軒側屋根材の棟側端部の浮き上がりを規制し、さらに、軒側端固定具の上部載置部に第三の凹凸が形成され、この第三の凹凸と第一の凹凸とが同様の形状を成し、屋根勾配方向最下段に敷設された太陽電池パネルの案内板の軒側端部と軒側端固定具の上部載置部とが密着して重なるので、１つの部材で最下段の太陽電池パネルの支持と軒側屋根材の固定とが行え接合部の構造簡素化することができるとともに、最下段の太陽電池パネルと軒側屋根材との接合部からの雨水の浸入を防止することができる。

さらにまた、案内板が太陽電池パネル裏面全体を覆っているため、案内板を表面処理鋼板やステンレス鋼板あるいは耐火性材料等の不燃材で作製することにより、近隣火災での飛び火により太陽電池パネルが破壊しても、屋根面への延焼が防止することができる。

以下に、本発明にかかる屋根材型太陽電池パネル装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態
図１は本発明に係る屋根材型太陽電池パネル装置の屋根勾配方向に階段状に複数段敷設された太陽電池パネルの様子を示す断面図である。図２は図１のＡ部分を拡大して太陽電池パネルの屋根勾配方向に重なる重合部の詳細な構造を示す拡大断面図である。

はじめに概略の構造と動作を説明し、次いで詳細な構造と動作を説明する。図１および図２に示すように、平盤状の太陽電池パネル１が屋根勾配方向に階段状に複数段敷設されている。なお、太陽電池パネル１は、屋根勾配と直交する方向には、面位置を合わせて複数並べて敷設されている。屋根は、勾配方向に沿って延びる垂木１８の上に野地板１７が取り付けられ、さらに野地板１７の上に防水シート１６が葺かれて構成されている。尚、このように構成された屋根は、図１および図２では水平に記載されているが、実際には軒側（図の左側）を低くして、反対に棟側（図の右側）を高くして、例えば約３０度傾いている。本実施の形態のような屋根材型太陽電池パネル装置においては、平盤状の太陽電池パネル１は、屋根瓦のように上下端の一部を隣接する他の太陽電池パネル１と一部重ねるようにして屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される。すなわち、太陽電池パネル１は、自らの棟側端部に、棟側に隣接する他の太陽電池パネル１の軒側端部を重ねるようにして複数段敷設されている。

太陽電池パネル１は、太陽電池パネル１の裏面を覆う案内板１２及びこの案内板１２を支持する案内板固定具１４により屋根面１９（防水シート１６）から支持されている。案内板固定具１４は、押さえ金具１５及び固定ネジ１５ａにより屋根面１９に固定されている。固定ネジ１５ａは、防水シート１６及び野地板１７を貫通して垂木１８に締結されている。

本実施の形態の特徴として、太陽電池パネル１毎に独立した案内板１２が設けられている。案内板１２は、その上面に太陽電池パネル１を載置するとともに太陽電池パネル１の裏面を全面的に覆い、太陽電池パネル１との間に第一の通風路Ｆ１を形成する。さらに案内板１２は、太陽電池パネル１の軒側端部を囲むようにして覆い、太陽電池パネル１の軒側端部の周囲に第二の通風路Ｆ２を形成する。

そして、太陽電池パネル１の軒側端部において、太陽電池パネル１と案内板１２との間に第一の通風路Ｆ１に連通する軒側開口部（案内板１２に形成された第一の傾斜部１２ａと太陽電池パネル１との間に形成される隙間）が設けられており、一方、太陽電池パネル１の棟側端部において、案内板１２の太陽電池パネル１の軒側端部を覆う部分の上部にて、太陽電池パネル１と案内板１２との間に第二の通風路Ｆ２に連通する棟側開口部（案内板１２の第二の平面部１２ｄと太陽電池パネル１との間に形成される隙間）が設けられている。つまり、太陽電池パネル１毎に軒側開口部と棟側開口部とが設けられている。

概略の動作を説明する。図中、一点鎖線矢印は空気の流れを示す。図２においては、太陽電池パネル１回りの空気の循環を軒側と棟側とに分割して図示している。ここで、空気の循環は各太陽電池パネル１の周囲に同じように発生するものであり、図２中２箇所のＢで示す位置を同じ位置として１つの太陽電池パネル１回りの循環動作と考えてもよい。

太陽電池パネル１が太陽光を受光すると太陽電池パネル１の温度が上昇する。これにより、太陽電池パネル１の裏面（図２中Ｂ）の空気が暖められて高温となる。高温となり軽くなった空気は棟側開口部から屋外（図２中Ｃ）に排出される。このとき、太陽電池パネル１の裏面（図２中Ｂ）の空気が気圧を保持しようと動作するため、軒側開口部から屋外（図２中Ｄ）の空気が太陽電池パネル１の裏面（図２中Ｂ）に吸い込まれる。このようにして太陽電池パネル１の１枚毎に裏面を流通する空気の循環が形成される。この空気の循環により太陽電池パネル１の温度上昇が抑制される。

次に、詳細な構造を説明する。図３は太陽電池パネル１の平面図である。図４は図３のＦ−Ｆ線に沿う矢視断面図である。図５は図４の軒側枠と棟側枠の部分を拡大して示す部分拡大図である。図６は太陽電池パネル１の正面図である。

太陽電池パネル１は、方形の平盤形態に作製された光発電機能体である基盤２と、基盤２の外周縁部に枠状に装着された枠体３とから構成されている。

基盤２は、充填材層を形成する透明加熱融着材シートにダブ線により電気的に直列接続された複数の太陽電池セル２ａを挟んだものを、表面保護基板と耐候性フィルム等からなる裏面保護材との間に挟持し、その後真空引きしながら加熱して、太陽電池セル２ａ、表面保護基板および裏面保護材を透明加熱融着材シートにより融着一体化して、方形の平盤形態に構成されている。枠体３は、それぞれアルミ材押し出し成型の後、表面処理されて作製された棒状の軒側枠４、棟側枠５および一対の左右枠６により方形の枠状に構成されている。

図５において、軒側枠４は、全長にわたって同じ断面形状の棒状に成型されており、断面コの字形を成し太陽電池パネル１の外縁部を挟み込むコ字状部４ａと、コ字状部４ａからパネル裏面側に延長するようにして形成された延長部４ｂと、この延長部４ｂの内側に形成された中空の盗み部４ｃと、コ字状部４ａの背面に開口を下方に向けて断面鍵状に形成された上角鍵部４ｅとから構成されている。つまり、軒側枠４は、ソリッド型（押出し成形の開放形）とされ、軒側の面（被固定面）に全長にわたって断面の一部を開放形状にした開放部４ｄが設けられた断面矩形の盗み部４ｃを有する棒状に形成されている。盗み部４ｃ内に５枚の固定用駒（ネジ取付け部材）８を収納している。固定用駒８は、盗み部４ｃに沿ってスライド可能とされており（図６参照）、雌ネジが形成されていて、後述する第一の固定爪１２ｅおよび第二の固定爪１２ｈ（図７参照）に固定ネジ１３によって締結される（図２、図９参照）。

一方、棟側枠５は、断面コ字形を成し太陽電池パネル１の外縁部を挟み込むコ字状部５ａと、コ字状部５ａからパネル裏面側に延長するようにして形成された延長部５ｂと、この延長部５ｂの下端から内方に延びて形成された内フランジ部５ｃと、内フランジ部５ｃの下端に形成された棟側枠開口溝５ｄと、コ字状部５ａの背面から外方に断面鍵状に形成された上角鍵部５ｅとから構成されている。棟側枠開口溝５ｄは、棟側枠５の下端に設けられた切り欠きであり、棟側枠５の長手方向に複数形成されている。この棟側枠開口溝５ｄは、第一の通風路Ｆ１と第二の通風路Ｆ２とを連通する目的で設けられている。尚、本実施の形態においては、加工を容易とするために、また雨水の水はけを良くするために、棟側枠５の下端を切り欠いて、第一の通風路Ｆ１と第二の通風路Ｆ２とを連通する開口を設けているが、棟側枠５に穴を開ける等して第一の通風路Ｆ１と第二の通風路Ｆ２とを連通させてもよい。

尚、左右枠６は、詳細を図示しないが、棟側枠５と概略同様な断面形状を成し、太陽電池パネル１の外縁部を挟み込むコ字状部と、コ字状部の背面に開口を下方に向けて断面鍵状に形成された上角鍵部６ｅを有している（図６参照）。

そして、枠体３に関しては、基盤２の上部縁部が棟側枠５のコ字状部５ａ内にシール部材を挟み込んで圧入され、基盤２の下部縁部が軒側枠５のコ字状部５ａ内にシール部材を挟み込んで圧入され、さらに、基盤２の左右縁部がそれぞれ左右枠６のコ字状部にシール部材を挟み込んで圧入される。ついで、取付ネジ（図示せず）がそれぞれ左右枠６の両端のネジ穴を介して軒側および棟側枠４、５のネジ穴に締着されて、図３に示される太陽電池パネル１が組み立てられる。

図７は案内板１２の斜視図である。案内板１２は、表面処理鋼板やステンレス鋼板あるいは耐火性材料等の不燃材でなる金属平板を折り曲げ加工して作製されている。この案内板１２は、図示しない太陽電池パネルの裏面を全面的に覆う底部１２Ａと、底部１２Ａの棟側に太陽電池パネルの棟側端部を囲むように断面コ字形に折り曲げて設けられた折返し部１２Ｂとから構成されている。

底部１２Ａは、太陽電池パネル１の裏面側に全面にわたって広がり、上面に太陽電池パネル１を載置して、太陽電池パネル１の裏面に第一の通風路Ｆ１を形成する。詳細には、底部１２Ａは、上面にて太陽電池パネル１の枠体３を支持し、平盤状の光発電機能体である基盤２、枠体３、及び底部１２Ａで囲まれた空間を、第一の通風路Ｆ１として形成する。一方、折返し部１２Ｂは、太陽電池パネル１の棟側端辺の周囲に、太陽電池パネル１から所定距離離れて囲むように存在して、太陽電池パネル１の棟側端辺を折り返す第二の通風路Ｆ２を形成する。第一の通風路Ｆ１と第二の通風路Ｆ２とは、上記のように棟側枠５の下端に設けられた棟側枠開口溝５ｄにより連通されている。

案内板１２は、太陽電池パネル１を載置した状態で、折返し部１２Ｂの断面コ字形の上面に、棟側に隣接する他の案内板１２の底部１２Ａの軒側端部を重ねて屋根勾配方向に複数段に敷設されている（図１及び図２）。このとき相互に重なる部分である折返し部１２Ｂの上面と底部１２Ａの軒側端部とは重合部を構成している。

底部１２Ａの軒側端部（重合部）に複数の第一の傾斜部１２ａが設けられている。複数の第一の傾斜部１２ａは、案内板１２の軒側端から所定幅部分が下方に折り曲げられて形成されている。第一の傾斜部１２ａは、辺に沿って所定の間隔を空けながら断続的に設けられている。つまり、下方に折り曲げられて形成された第一の傾斜部１２ａと折り曲げられない平坦部とが辺に沿って交互に形成されている。第一の傾斜部１２ａは、プレス加工により形成され、軒側に向かって低くなる斜面とされている。この案内板１２の軒側端部に断続的に設けられた複数の第一の傾斜部１２ａは、太陽電池パネル１と案内板１２との間に形成された第一の通風路Ｆ１と外部とを連通する軒側開口部を形成している。

折返し部１２Ｂの断面コ字形の上部支持部の軒側端部（重合部）に、複数の第二の傾斜部１２ｂが設けられている。複数の第二の傾斜部１２ｂは、折返し部１２Ｂの軒側端から所定幅部分が下方に折り曲げられて形成されている。第二の傾斜部１２ｂは、第一の傾斜部１２ａと同様に辺に沿って所定の間隔を空けながら断続的に設けられている。第二の傾斜部１２ｂもまた、プレス加工により形成され、軒側に向かって低くなる斜面として形成されている。この折返し部１２Ｂの軒側端部に断続的に設けられた複数の第二の傾斜部１２ｂは、太陽電池パネル１の棟側端辺の周囲に形成された第二の通風路Ｆ２と外部とを連通する棟側開口部を形成している。

第二の傾斜部１２ｂと第一の傾斜部１２ａとが同様の形状を成しており、第二の傾斜部１２ｂと棟側に隣接する他の太陽電池パネル１の第一の傾斜部１２ａとは、上記重合部にて周囲の平面部とともに密着して重なっている。この重合部の作用により、重なり合った合わせ面からの浸水を抑制する効果が期待でき、不測の水漏れを抑制することができる。また、第二の傾斜部１２ｂと棟側に隣接する他の太陽電池パネル１の第一の傾斜部１２ａとが重なることにより、棟側開口部と棟側に隣接する他の案内板１２の軒側開口部とが隣り合う位置に設けられる。このように、開口部が集中して１箇所に形成されることにより、構造を簡素化され部品点数を削減することができる。

第一の平面部１２ｃからＬ字形の第一の固定爪１２ｅが延設されている。第一の固定爪１２ｅは、第一の平面部１２ｃの軒側端辺から所定長さ軒側に延び、そこから上方に折れ曲がって形成され、Ｌ字形を成している。第一の固定爪１２ｅにはネジ穴が穿孔されており、このネジ穴に挿入された固定ネジ１３を上記固定用駒８に締結することにより、太陽電池パネル１の下端を固定する。

折返し部１２Ｂの上面の第二の平面部１２ｄにＬ字形の第二の固定爪１２ｈが設けられている。第二の固定爪１２ｈは、中央部の第二の平面部１２ｄと両端部の第二の平面部１２ｄの３箇所に設けられている。第二の固定爪１２ｈは、第二の平面部１２ｄの軒側端辺から所定長さ軒側に延び、そこから上方に折れ曲がって形成され、Ｌ字形を成している。第二の固定爪１２ｈにも、第一の固定爪１２ｅと同様にネジ穴が穿孔されており、このネジ穴に挿入された固定ネジ１３を上記固定用駒８に締結することにより、棟側に隣接する太陽電池パネル１の下端を固定する。

尚、第一の平面部１２ｃと第二の平面部１２ｄとは上記のように重合部にて重なっており、この重なった第一の平面部１２ｃと第二の平面部１２ｄから延びる第一の固定爪１２ｅと第二の固定爪１２ｈは、ネジ穴が穿孔された固定面を同一平面上に存在させている。これにより、第一の固定爪１２ｅと第二の固定爪１２ｈは、軒側枠４に設けられた同一の盗み部４ｃ内に収納された固定用駒８に締結される。すなわち、軒側枠４に設けられた固定用駒８により、載置される太陽電池パネル１の案内板１２の固定と、軒側に隣接して重なる他の案内板１２の固定とが行われる。

太陽電池パネル１の案内板１２への固定は、まず太陽電池パネル１の棟側端部が案内板１２の折返し部１２Ｂに挿入され、次に軒側端部が上記固定ネジ１３により第一の固定爪１２ｅに締結されて行われる。このとき、太陽電池パネル１の棟側端部は、折返し部１２Ｂ内で第二の傾斜部１２ｂと底部１２Ａとの間に狭持されることにより支持される。そして、このように結合された太陽電池パネル１と案内板１２の組立体が、その軒側端部を第二の固定爪１２ｈに連結されて階段状に複数段敷設される。

また、案内板１２の屋根勾配方向と直交する方向の左右両端辺が上方に折り曲げられて立ち上がり部１２ｇが設けられている。立ち上がり部１２ｇは、案内板１２上に滴下した雨水の防水堤として働き、屋根面１９への浸水を抑制する。

さらに、折返し部１２Ｂの棟側端に案内板固定具１４が設けられている。案内板固定具１４は、表面処理鋼板やステンレス鋼板あるいは耐火性材料等の不燃材でなる金属平板を折り曲げ加工して作製されたＬ字形の固定金具であり、一端を折返し部１２Ｂの棟側端に固着されて、他端を押さえ金具１５及び固定ネジ１５ａにより垂木１８に締結されている（図２参照）。案内板固定具１４は、太陽電池パネル１が重なり最も荷重のかかる折返し部１２Ｂを屋根面１９から支持することにより、効率よく且つ安定して太陽電池パネル１を支持する。

図８は案内板１２に太陽電池パネル１を載置した状態を示す正面図である。図９は図８のＨ−Ｈ線に沿う矢視断面図である。図８中矢印は、空気の流れを示している。矢印の点線で示す部分は、太陽電池パネル１及び案内板１２により隠れた部分を示している。図８及び図９に沿って、詳細な動作を説明する。

上記のように構成された屋根材型太陽電池パネル装置において、太陽電池パネル１が日中の太陽を浴び発電を始めると太陽電池パネル１の温度が上昇するので、太陽電池パネル１の裏面の第一の通風路Ｆ１内の空気の温度も上昇する。軽くなった空気は上昇するので、棟側枠５の下端に形成された棟側枠開口溝５ｄを通って第二の通風路Ｆ２に至り、さらに棟側開口部（第二の平面部１２ｄと太陽電池パネル１との間に形成される隙間）から屋外に放出される。これにともない外部の冷えた空気が、軒側開口部（第一の傾斜部１２ａ）から太陽電池パネル１の裏面の第一の通風路Ｆ１に吸い込まれる。この空気の流れは太陽電池パネル１を効果的に冷却する。

また、雨水の浸入やその排水については、一般的に水は高いところから低いところに流れるため棟側から軒側に向けて流れる。風を伴った雨水や強雨の場合は低いところから高いところへ登ることがあり、太陽電池パネル１の下段側から侵入しようとする雨水は、軒側開口部（第一の傾斜部１２ａ）から太陽電池パネル１の裏面の第一の通風路Ｆ１に入り、その圧力に相当した位置まで上昇する。雨水が上昇しようとする圧力よりも雨水の重さ（圧力）が大きいとき、雨水は逆流して軒側開口部より屋外に流れ出る。このとき、案内板１２の底部１２Ａから軒側開口部までは平坦で水が滞る場所がないので、雨水はスムーズに流れ出る。一方、雨水の重さ（圧力）よりも、大雨水が上昇しようとする圧力が大きい場合、雨水は折返し部１２Ｂを登り棟側開口部（第二の平面部１２ｄと太陽電池パネル１との間に形成される隙間）から屋外に流れ出る。

また、上記とは逆に、棟側開口部から雨水が入り込んだ場合、雨水は、折返し部１２Ａの第二の通風路Ｆ２に侵入する。この雨水は、棟側枠５の下端に形成された棟側枠開口溝５ｄを通って太陽電池パネル１の裏面の第一の通風路Ｆ１に至り、その後、軒側開口部から屋外に流れ出る。すなわち、軒側開口部から雨水が入り込んだ場合も、棟側開口部から雨水が入り込んだ場合も、いずれも雨水は装置内に滞ることなく速やかに外部に排出される。

尚、図９に示すように、第一の傾斜部１２ａの先端は、屋根面１９と平行となるように曲げ返されて傾斜先端曲げ部１２ｊとされている。第二の傾斜部１２ｂの先端部も同様である。これは、案内板１２の内外に形成される鋭利な部分を無くし、案内板１２内に太陽電池パネル１を着脱する際、抵抗を少なくして、枠体３に傷が付くことを防止するためにされている。なお、先端の曲げ返しは、屋根面１９と平行でなく、傾斜部に対して逆勾配とされてもよい。

このように、本実施の形態の屋根材型太陽電池パネル装置においては、１枚１枚の太陽電池パネル１に対して、通風による冷却と雨水の排出が効果的に行われることとなり、暖められた空気が上昇して各太陽電池パネル１で順次加算されて高温となってしまうことがなくなるとともに、各太陽電池パネル１の部分に侵入した雨水が下段に流れる際に相互に加算されて大量となってしまうことがなくなる。これにより、高い冷却性能と防水品質を得ることができる。

さらには、案内板１２は表面処理鋼板やステンレス鋼板あるいは耐火性材料等の不燃材にて作製されているため、例えば、近隣の火災で飛び火が太陽電池パネル１上に落下した時などは、太陽電池パネル１の硝子が割れて内部の樹脂が溶けて屋根面１９へ火の粉が落下することが想定されるが、案内板１２によりそれ以上の火災の進行は防止される。

太陽電池パネル１と案内板１２との組み合わせは、工場出荷前に行われても、施工時に行われても良いが、予め、軒側枠４にスライド可能な固定用駒８を組入れておくことにより、いずれの場所にて組立工程を行っても容易とすることができる。また、太陽電池パネル１と案内板１２との固定と、棟側に連結する他の太陽電池パネル１との連結とが、いずれも軒側枠４に収納された固定用駒８により行われるので、構造を単純にして部品点数を削減するとともに作業性を向上させる。

尚、上記実施の形態の軒側開口部は、案内板１２の軒側端部に断続的に設けられた複数の第一の傾斜部１２ａによって構成されているが、通風路に連通する軒側開口部は、必ずしも斜面である必要はなく、例えば単に案内板１２の軒側端部に断続的に凹凸が設けられて構成されてもよい。ただし、通風路に連通する軒側開口部を斜面とすることで、空気の流れをスムーズとし、圧力損失を減らすことで、流通する空気の量を多くして効率的な冷却をすることができる。棟側開口部も同様である。

図１０は屋根勾配方向最下段の太陽電池パネルが軒側に隣接する軒側屋根材に軒側端を重ねて階段状に敷設された様子を示す断面図である。図１１は図１０に示す屋根勾配方向最下段の太陽電池パネルを軒側に隣接する軒側屋根材に軒側端を重ねて敷設する様子を示す拡大断面図である。図１０において、屋根の軒先の構造に関して、軒先に１枚の屋根材（以降、軒側屋根材）２９が敷設され、これに続いて複数の太陽電池パネル１が屋根勾配を登るように複数段敷設されている。尚、軒側屋根材２９は一般的には瓦である。すなわち、屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される太陽電池パネル１は、最下段の太陽電池パネル１の端部を軒側に隣接する軒側屋根材２９に重ねて、軒側屋根材２９も含めて階段状に敷設されている。

軒側屋根材２９は、軒先に設けられた広小舞２２上に載置され、上部断面Ｌ字形部を瓦桟２１に係合させて葺かれている。そして、最下段の太陽電池パネル１と、軒側屋根材２９との間に軒側端固定具２６が設けられている。

軒側端固定具２６は、太陽電池パネル１の軒側枠４に沿って延び軒側枠４と概ね同じ長さを有している。つまり、軒側端固定具２６は太陽電池パネル１の長辺に全長にわたって延在している。軒側端固定具２６は、概略断面Ｚ字形に成型され、屋根面１９に立設された脚部２６Ａと、及びこの脚部２６Ａの上端から折れ曲がり屋根面１９に概略平行に延びる上部載置部２６Ｂとを有している。脚部２６Ａは、片側を屋根面１９に立設させ、他側を固定ネジ１５ａにより屋根面１９に固定されている。固定ネジ１５ａは、防水シート１６及び野地板１７を貫通して垂木１８に締結されている。そして、軒側端固定具２６は、上部載置部２６Ｂに案内板１２の軒側端部を載置して最下段の太陽電池パネル１を支持している。さらに、軒側端固定具２６は、上部載置部２６Ｂの下面を軒側屋根材２９に当接させて、軒側屋根材２９の浮き上がりを規制している。

上部載置部２６Ｂの軒側辺が上方に断面Ｌ字形に折れ曲げられて締結固定部２６ｅが形成されている。この締結固定部２６ｅにはネジ穴が穿孔されており、このネジ穴に挿入された固定ネジ１３を上記固定用駒８に締結することにより、太陽電池パネル１の下端を固定する。

軒側端固定具２６の上部載置部２６Ｂには、案内板１２の折返し部１２Ｂと同じように、第三の凹凸として、第三の傾斜部２６ａ（折返し部１２Ｂの第二の傾斜部１２ｂに相当）及び第三の平面部２６ｄ（折返し部１２Ｂの第二の平面部１２ｄに相当）が形成されている。そして、軒側端固定具２６に形成された第三の傾斜部２６ａと、案内板１２の第一の傾斜部１２ａとが同様の形状を成しており、重ね合わされた際、両者は周囲の平面部とともに密着する。

また、軒側端固定具２６の第三の傾斜部２６ａ及び第三の平面部２６ｄと、軒側屋根材２９との間には、板状のゴムである弾性シール部材（第一のシール材）２４が設けられている。弾性シール部材２４は、軒側端固定具２６の上部載置部２６Ｂに形成された凹凸を吸収して軒側屋根材２９を安定して支持するとともに、軒側端固定具２６と軒側屋根材２９との間をシールする。この弾性シール部材２４の作用により、軒側端固定具２６と軒側屋根材２９との間の合わせ面からの浸水を抑制する効果が期待でき、不測の水漏れを抑制することができる。

図１２は屋根勾配方向最上段の太陽電池パネルが棟側に隣接する棟側屋根材に棟側端を重ねて階段状に敷設された様子を示す断面図である。屋根勾配方向の最上段に敷設されている太陽電池パネル１の案内板１２の折返し部１２Ｂ上に、棟側に隣接する棟側屋根材２０の軒側端部が載置されている。棟側屋根材２０は、上部断面Ｌ字形部を瓦桟２３に係合させて葺かれている。棟側屋根材２０のさらに棟側には他の屋根材２０Ｂが敷設されている。最上段に敷設されている太陽電池パネル１の案内板１２の折返し部１２Ｂと棟側屋根材２０との間に、板状のゴムである弾性シール部材（第二のシール材）２５が設けられている。弾性シール部材２５は、折返し部１２Ｂに形成された凹凸を吸収して折返し部１２Ｂ上に棟側屋根材２０を安定して支持するとともに、折返し部１２Ｂと棟側屋根材２０との間をシールする。この弾性シール部材２５の作用により、折返し部１２Ｂと棟側屋根材２０との間の合わせ面からの浸水を抑制する効果が期待でき、不測の水漏れを抑制することができる。

以上のように、本発明にかかる屋根材型太陽電池パネル装置は、太陽電池パネルが軒側に隣接する屋根材ともに互いに端部を重ねるようにして、屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される屋根材型太陽電池パネル装置に適している。

本発明に係る屋根材型太陽電池パネル装置の屋根勾配方向に階段状に複数段敷設された太陽電池パネルの様子を示す断面図である。 図１のＡ部分を拡大して示す太陽電池パネルの屋根勾配方向に重なる重合部の詳細な拡大断面図である。 太陽電池パネルの平面図である。 図３のＧ−Ｇ線に沿う矢視断面図である。 図４の軒側枠と棟側枠の部分を拡大して示す部分拡大図である。 太陽電池パネルの正面図である。 案内板の斜視図である。 案内板に太陽電池パネルを載置した状態を示す正面図である。 図８のＨ−Ｈ線に沿う矢視断面図である。 屋根勾配方向最下段の太陽電池パネルが軒側に隣接する軒側屋根材に軒側端を重ねて階段状に敷設された様子を示す断面図である。 図１０に示す屋根勾配方向最下段の太陽電池パネルを軒側に隣接する軒側屋根材に軒側端を重ねて敷設する様子を示す拡大断面図である。 屋根勾配方向最上段の太陽電池パネルが棟側に隣接する棟側屋根材に棟側端を重ねて階段状に敷設された様子を示す断面図である。

符号の説明

１ 太陽電池パネル
２ 基盤
２ａ 太陽電池セル
３ 枠体
４ 軒側枠
４ａ，５ａ コ字状部
４ｂ，５ｂ 延長部
４ｃ 盗み部
４ｄ 開放部
４ｅ，５ｅ，６ｅ 上角鍵部
５ 棟側枠
５ｃ 内フランジ部
５ｄ 棟側枠開口溝
６ 左右枠
８ 固定用駒（ネジ取付け部材）
１２ 案内板
１２Ａ 底部
１２Ｂ 折返し部
１２ａ 第一の傾斜部（軒側）
１２ｂ 第二の傾斜部（棟側）
１２ｃ 第一の平面部（軒側）
１２ｄ 第二の平面部（棟側）
１２ｅ 第一の固定爪
１２ｇ 立ち上がり部
１２ｈ 第二の固定爪
１２ｊ 傾斜先端曲げ部
１３ 固定ネジ
１４ 案内板固定具
１５ 押さえ金具
１５ａ 固定ネジ
１６ 防水シート
１７ 野地板
１８ 垂木
１９ 屋根面
２０ 屋根材（棟側屋根材）
２０Ｂ 他の屋根材
２１，２３ 瓦桟
２２ 広小舞
２４ 弾性シール部材（第一のシール材）
２５ 弾性シール部材（第二のシール材）
２６ 軒側端固定具
２６Ａ 脚部
２６Ｂ 上部載置部
２６ｅ 締結固定部
２９ 屋根材（軒側屋根材）

Claims (6)

1. 太陽電池パネルが、軒側に隣接する屋根材とともに互いに端部を重ねるようにして、屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される屋根材型太陽電池パネル装置において、
   平盤状の前記太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネル毎に設けられ、前記太陽電池パネルの裏面側に広がり、前記太陽電池パネルを載置するとともに前記太陽電池パネルの裏面に沿った第一の通風路を形成する底部、及び前記底部の棟側に前記太陽電池パネルの棟側端辺を囲むように断面コ字形に折り曲げられて設けられ、前記太陽電池パネルの棟側端辺の周囲に前記第一の通風路に続く第二の通風路を形成する折返し部を有し、前記折返し部の上面に、棟側に隣接する他の案内板の前記底部の軒側端部を重ねて載置した前記太陽電池パネルとともに屋根勾配方向に複数段に敷設され、前記重ねて合わされた重合部において、前記底部の軒側端部に第一の凹凸が形成され、該第一の凹凸が前記太陽電池パネルとの間に前記第一の通風路に連通する軒側開口部を形成し、前記折返し部の上面の軒側端部に第二の凹凸が形成され、該第二の凹凸が前記太陽電池パネルとの間に前記第二の通風路に連通する棟側開口部を形成する案内板と、
   前記案内板を屋根面から支持する案内板固定具と、
   屋根面に立設された脚部、及び前記脚部の上部から軒側方向に屋根面に概略平行に延びる上部載置部を有し、前記上部載置部の上面に屋根勾配方向最下段に敷設された前記太陽電池パネルの軒側端部を支持するとともに、前記上部載置部の下面で軒側に隣接する軒側屋根材の棟側端部の浮き上がりを規制する軒側端固定具とを備え、
   前記軒側端固定具の前記上部載置部に第三の凹凸が形成され、該第三の凹凸と前記第一の凹凸とが同様の形状を成し、前記屋根勾配方向最下段に敷設された前記太陽電池パネルの前記案内板の軒側端部と前記軒側端固定具の前記上部載置部とが密着して重なる
   ことを特徴とする屋根材型太陽電池パネル装置。
2. 前記第二の凹凸と前記第一の凹凸とが同様の形状を成し、前記第二の凹凸と棟側に隣接する他の前記案内板の前記第一の凹凸とが、前記重合部にて密着して重なり、前記棟側開口部と棟側に隣接する他の前記案内板の前記軒側開口部とが隣り合う位置に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の屋根材型太陽電池パネル装置。
3. 前記軒側端固定具は、前記上部載置部の軒側辺が上方に断面Ｌ字形に折れ曲げられて形成されて前記屋根勾配方向最下段に敷設された前記太陽電池パネルの軒側端が締結される締結固定部を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の屋根材型太陽電池パネル装置。
4. 前記軒側端固定具の前記上部載置部の下面と前記軒側屋根材との間に設けられた第一のシール材をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の屋根材型太陽電池パネル装置。
5. 屋根勾配方向の最上段に敷設された前記太陽電池パネルの前記案内板の前記折返し部と棟側屋根材との間に設けられた第二のシール材をさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１つに記載の屋根材型太陽電池パネル装置。
6. 平盤状の太陽電池パネルと、
   前記太陽電池パネル毎に設けられ、前記太陽電池パネルの裏面側に広がり、前記太陽電池パネルを載置するとともに前記太陽電池パネルの裏面に沿った第一の通風路を形成する底部、及び前記底部の棟側に前記太陽電池パネルの棟側端辺を囲むように断面コ字形に折り曲げられて設けられ、前記太陽電池パネルの棟側端辺の周囲に前記第一の通風路に続く第二の通風路を形成する折返し部を有し、前記折返し部の上面に、棟側に隣接する他の案内板の前記底部の軒側端部を重ねて載置した前記太陽電池パネルとともに屋根勾配方向に複数段に敷設され、前記重ねて合わされた重合部において、前記底部の軒側端部に第一の凹凸が形成され、該第一の凹凸が前記太陽電池パネルとの間に前記第一の通風路に連通する軒側開口部を形成し、前記折返し部の上面の軒側端部に第二の凹凸が形成され、該第二の凹凸が前記太陽電池パネルとの間に前記第二の通風路に連通する棟側開口部を形成する案内板と、
   前記案内板を屋根面から支持する案内板固定具とを備え、
   前記太陽電池パネルが、軒側に隣接する屋根材とともに互いに端部を重ねるようにして、屋根勾配方向に階段状に複数段敷設される屋根材型太陽電池パネル装置において、
   屋根面に立設された脚部、及び前記脚部の上部から軒側方向に屋根面に概略平行に延びる上部載置部を有し、前記上部載置部の上面に屋根勾配方向最下段に敷設された前記太陽電池パネルの軒側端部を支持するとともに、前記上部載置部の下面で軒側に隣接する軒側屋根材の棟側端部の浮き上がりを規制するように構成され、
   前記上部載置部に第三の凹凸が形成され、該第三の凹凸と前記第一の凹凸とが同様の形状を成し、前記屋根勾配方向最下段に敷設された前記太陽電池パネルの前記案内板の軒側端部と前記上部載置部とが密着して重なる、
   ことを特徴とする屋根材型太陽電池パネル装置の軒側端固定具。

Images