JP5385856B2 - 太陽光パネルを用いた屋根構造 - Google Patents

Description

本発明は太陽光パネルを用いた屋根構造、特に複数の太陽光パネルを屋根として利用する屋根構造に関する。

近年、施設などにおいて必要な電気を補うために、太陽光を電気に変換する変換媒体である太陽光パネルをその施設の屋根または屋上に取り付ける例がある。

太陽光パネルは、太陽電池モジュールと、この太陽電池モジュールの外周を取り囲んで保持するフレームとを有する。太陽電池モジュールは、複数のセルと、これらのセルを保護する保護ガラスとからなる。このように構成される太陽光パネルにおいては、太陽光が太陽電池モジュールのセルにより電気、具体的には直流の電力に変換される。そして、変換された直流の電力は、インバータなどの交流への変換機を介して電気機器に供給されて、この電気機器を駆動させ、あるいは施設のバッテリに供給されて蓄電される。

一般的に、太陽光パネルにおける太陽光から電気への変換効率は低く、その残り、すなわち電気に変換されないエネルギは熱となり、太陽光パネルの温度を上昇させる。そして、太陽光パネルは、温度が高くなると変換効率が低下するという特性を有する。よって、変換効率の低下を防ぐため、太陽光パネルが複数ある場合、これらの太陽光パネルを互いに目地を介して配置することで、その目地から太陽光パネルの裏面の熱を逃がして温度上昇を抑制している。

下記特許文献１には、太陽光パネルを住宅の屋根に取り付けた屋根構造が記載されている。この構造においては、防水性を有するルーフィング材の上方に隙間を空けて太陽光パネルが配置される。

下記特許文献２には、上記特許文献１と同様、防水性を有するルーフィング材と、このルーフィング材の上方に隙間を空けて設けられた太陽光パネルとを有する屋根構造が記載されている。

特開２０００−８７５１４号公報 特開２０００−１０１１２０号公報

従来および上記各特許文献のような屋根構造は、防水機能を有する屋根部材と、この屋根部材の上部に設けられる太陽光パネルとからなる、いわゆる二重の屋根構造である。このような二重の屋根構造では、部品点数が多くなるので、施工に手間がかかるとともに、コストもかかるという問題がある。

そこで、屋根構造を簡素化するため、太陽光パネルのみで屋根部材を構成しようとすることが考えられる。しかしながら、単に太陽光パネルを屋根として利用しようとしても、太陽光パネル間には目地があるので、その目地から雨水が屋内に侵入してしまい、屋根として機能しないという問題がある。一方、目地をシールすることで太陽光パネルに対して上記屋根部材と同様の防水機能を持たせようとすると、その目地から太陽光パネルの裏面の熱を逃がすことができなくなるので、太陽光パネルの温度が上昇して変換効率が低下してしまうという問題がある。

本発明の目的は、簡易な構成で、太陽光パネルの温度上昇を抑制して変換効率の低下を防ぎつつ、太陽光パネル自体を屋根として利用することができる屋根構造を提供することにある。

本発明の太陽光パネルを用いた屋根構造は、勾配を有するように架台に支持され、互いに目地を介して配置される複数の太陽光パネルと、隣接する太陽光パネルの少なくとも一方に取り付けられ、これらの太陽光パネル間の目地からの雨水の侵入を防ぐとともに、その目地を介した通風を確保するガラリ部材とを有し、ガラリ部材は、太陽光パネルに固定される固定部と、一端が固定部に接続されるとともに他端が開放され、太陽光パネルを含む屋根面に投影したときに少なくとも目地を覆うように形成されたフード部と、を有することを特徴とする。

また、ガラリ部材は、目地が、勾配方向に隣接する太陽光パネル間に形成される横目地である場合、固定部が棟側の太陽光パネルに固定され、フード部が屋根面より上方に位置するように、太陽光パネルに取り付けられることが好適である。

また、ガラリ部材は、フード部が一端から他端に向けて徐々に下がるように、太陽光パネルに取り付けられることが好適である。

また、目地に対向するフード部の面には窪み部が形成され、ガラリ部材は、目地が、水平方向に隣接する太陽光パネル間に形成される縦目地である場合、固定部がいずれか一方の太陽光パネルに固定され、フード部が屋根面より下方に位置するように、太陽光パネルに取り付けられることが好適である。

また、ガラリ部材は、屋根面との直交線におけるフード部の他端と屋根面との距離が、目地の長さより大きくになるように、太陽光パネルに取り付けられることが好適である。

本発明の太陽光パネルを用いた屋根構造によれば、目地からの雨水の侵入を防ぐとともに、その目地を介した通風を確保するガラリ部を太陽光パネルに取り付けることにより、太陽光パネルの温度上昇を抑制して変換効率の低下を防ぎつつ、太陽光パネル自体を屋根として利用することができる。また、このような簡易な構成であるので、二重の屋根構造より部品点数が少なくなり、施工の手間とコストを省くことができる。

本実施形態に係る太陽光パネルを用いた屋根構造の構成を示す図である。 ガラリ部材の構成を示す図である。 図１のＡ部の詳細図である。 図１のＢ部の詳細図である。 別の態様のガラリ部材の構成を示す図である。 別の態様の屋根構造の構成を示す図である。 別の態様の横目地用のガラリ部材の構成を示す図である。 別の態様の縦目地用のガラリ部材の構成を示す図である。

以下、本発明に係る太陽光パネルを用いた屋根構造の実施形態について、図を用いて説明する。

図１は、本実施形態に係る太陽光パネルを用いた屋根構造の構成を示す図であり、図２は、ガラリ部材の構成を示す図であり、図３は、図１のＡ部の詳細図であり、図４は、図１のＢ部の詳細図である。

各図に示される符号Ｘ，Ｙは、相互に直交する２つの方向を表している。符号Ｘは、太陽光パネルの勾配方向であり、符号Ｙは、水平方向である。また、図に示される符号θは、水平面に対する屋根面の角度を表している。屋根面とは、屋根を構成する太陽光パネルを含む面のことであり、勾配方向と水平方向を含む面に対して平行な面のことである。なお、実際の太陽光パネルは所定の厚みを有するので、図３に示される構成においては、屋根面は、太陽光パネルの表面を含む面で規定され、図４に示される構成においては、屋根面は、太陽光パネルの裏面を含む面で規定される。

屋根構造１０は、複数の太陽光パネル１２を有する。太陽光パネル１２は、勾配を有するように架台（図示せず）に支持され、互いに目地１４を介して配置される。勾配は、変換効率を良好にするため、太陽からの日射量を十分確保することができる角度であり、例えば１０°から３０°の範囲である。

本実施形態の太陽光パネル１２は、勾配及び水平方向にそれぞれ２組隣接するように計４枚配置される。なお、太陽光パネル１２の数は一例であって、本発明は太陽光パネル１２の数４枚に限定されない。

太陽光パネル１２は、太陽電池モジュール１６と、この太陽電池モジュール１６の外周を取り囲んで保持するフレーム１８とを有する。なお、図３，４には、太陽電池モジュール１６とフレーム１８の構成が明確になるように、太陽光パネル１２の断面形状が示されている。

太陽電池モジュール１６は、図示しないが、複数のセルと、これらのセルを保護する保護ガラスとからなる。フレーム１８は、太陽電池モジュール１６を補強可能な強度を有する材質、例えば金属製であり、架台に固定される。このように構成される太陽光パネル１２においては、太陽光がセルにより電気に変換され、変換された電力が機器またはバッテリなどに供給される。

隣接する太陽光パネル１２は、上述したように、目地１４を空けて配置される。太陽光パネル１２の裏面の熱を目地１４から逃がすためである。目地１４の長さＬは、例えば５ｍｍから１０ｍｍである。目地１４は、勾配方向に隣接する太陽光パネル１２間に形成される横目地２０と、水平方向に隣接する太陽光パネル１２間に形成される縦目地２２とを含む。

本発明の屋根構造１０は、隣接する太陽光パネル１２の少なくとも一方に取り付けられ、これらの太陽光パネル１２間の目地１４からの雨水の侵入を防ぐとともに、その目地１４を介した通風を確保するガラリ部材２４を有することを特徴とする。

このようなガラリ部材２４を用いることにより、目地１４からの雨水の侵入を防ぐとともに、その目地１４を介した通風を確保することができる。このようなガラリ部材２４の通風及び防水機能により、この屋根構造１０においては、太陽光パネル１２の温度上昇を抑制して変換効率の低下を防ぎつつ、太陽光パネル１２自体を屋根として利用することができる。すなわち、太陽光パネル１２を用いた一重の屋根構造を構成することができる。よって、この屋根構造１０では、従来技術で述べた二重の屋根構造に比べ部品点数が大幅に少なくなるので、施工の手間とコストを省くことができる。このような、太陽光パネル１２を用いた簡易な一重の屋根構造１０は、電気自動車やプラグインハイブリッドに搭載されるバッテリを充電するための充電ステーションの屋根、あるいはバス停などの簡易な屋根として利用することができる。また、この屋根構造１０が既存屋上に設置される場合においては、屋根構造１０の下部を雨のかからない通路や休憩所として利用することができる。

次に、本実施形態のガラリ部材２４の構成について詳述する。ガラリ部材２４は、図２に示されるように、一方向に延在して形成される。この方向は、ガラリ部材２４が横目地２０に対応する場合には、水平方向であり、ガラリ部材２４が縦目地２２に対応する場合には、勾配方向である。ガラリ部材２４は、耐候性を有する材料、例えばアルミ、樹脂から形成される。ガラリ部材２４は、材料がアルミである場合、例えば押し出し成形により形成され、材料が樹脂である場合、例えば押し出し成形または射出成形により形成される。

ガラリ部材２４は、太陽光パネル１２に固定される固定部２６と、固定部２６に接続されるフード部２８とを有する。

固定部２６は、太陽光パネル１２のフレーム１８に、ビス３０を介して固定される。なお、本発明はこの構成に限定されず、固定部２６とフレーム１８が確実に固定されるのであれば、周知の固定手段、例えばその他の締結部材、溶接または接着剤を介して固定することもできる。

フード部２８は、これの一端２８ａが固定部２６に接続されるとともに他端２８ｂが開放されるように形成される。すなわち、フード部２８は、固定部２６からの片持ち状に形成される。そして、図３及び４に示されるように、ガイド部材２４が太陽光パネル１２に取り付けられた状態においては、フード部２８が、屋根面に投影したときに少なくとも目地１４を覆うように形成される。

また、ガラリ部材２４が太陽光パネル１２に取り付けられた状態においては、屋根面との直交線におけるフード部２８の他端２８ｂと屋根面との距離ｌ１，ｌ２が、目地１４の長さＬより大きくになるように、フード部２８を形成することが好適である。従来の目地１４と同様の開口率、言い換えれば通風量を確保するためである。

また、フード部２８は、これの内側の面、すなわち目地１４に対向する面に凹状に形成された窪み部３２を有する。窪み部３２は、ガラリ部材２４の延在方向に延びるように形成される。

図３に示されるように、横目地２０に対応するガラリ部材２４においては、固定部２６が棟側の太陽光パネル１２に固定される。具体的には、太陽光パネル１２のフレーム１８の上部には、横目地２０に突出するフランジ部１８ａが形成されており、固定部２６が、そのフランジ部１８ａに固定される。そして、ガラリ部材２４は、フード部２８が屋根面より上方に位置するように、太陽光パネル１２に取り付けられる。なお、本実施形態における固定部２６とフレーム１８との固定位置は一例であり、フード部２８が屋根面より上方に位置するのであれば、その固定位置はフランジ部１８ａに限定されない。

この構成により、棟側の太陽光パネル１２に降り注ぐ雨水は、図に示される破線の矢印のように、フード部２８を伝って、軒側の太陽光パネル１２に流れ落ちる。このとき、フード部２８は、屋根面に投影したときに目地１４を覆うように形成されているので、その雨水が、横目地２０から、太陽光パネル１２の下方である屋内に侵入することはない。また、フード部２８の他端２８ｂと屋根面の隙間と、横目地２０とが連通し、通風が確保されるので、その連通部から太陽光パネル１２の裏面の熱を逃がすことができる。

この構成において、よりスムーズに雨水を排水するため、フード部２８が一端２８ａから他端２８ｂに向けて徐々に下がるように、ガラリ部材２４が太陽光パネル１２に取り付けられることが好適である。

一方、図４に示されるように、縦目地２２に対応するガラリ部材２４においては、固定部２６が一方の太陽光パネル１２に固定される。具体的には、太陽光パネル１２のフレーム１８の下部には、架台に支持される支持部１８ｂが形成されており、固定部２６が、その支持部１８ｂに固定される。そして、フード部２８が屋根面より下方に位置するように、太陽光パネル１２に取り付けられる。なお、本実施形態における固定部２６とフレーム１８との固定位置は一例であり、フード部２８が屋根面より下方に位置するのであれば、その固定位置は支持部１８ｂに限定されない。

この構成により、太陽光パネル１２に降り注ぐ雨水の一部は、図に示される破線の矢印のように、縦目地２２を通って、フード部２８に流れ落ちる。具体的には、雨水がフード部２８の窪み部３２に流れ落ちる。そうすると、縦目地２２に対応するガラリ部材２４は勾配を有するので、その雨水が、窪み部３２を伝って軒側に排水されて屋内に侵入することはない。すなわち、窪み部３２が雨樋として機能する。また、フード部２８の他端２８ｂと屋根面の隙間と、縦目地２２とが連通し、通風が確保されるので、その連通部から太陽光パネル１２の裏面の熱を逃がすことができる。

このように、本実施形態の屋根構造１０によれば、ガラリ部材２４という単一の部材により、目地１４からの雨水の侵入を防ぐとともに、その目地１４を介した通風を確保することができる。また、横目地２０に対応するガラリ部２４を太陽光パネル１２の上部に、縦目地２２に対応するガラリ部材２４を太陽光パネル１２の下部にそれぞれ取り付けることにより、それらの目地２０，２２が交差する部分におけるガラリ部材２４の交差がなくなる。よって、その部分におけるガラリ部材２４の調整及び加工が必要なくなり、施工の手間を省くことができる。

次に、別の実施形態の屋根構造１０について、図５，６を用いて説明する。図５は、別の態様のガラリ部材の構成を示す図であり、図６は、別の態様の屋根構造の構成を示す図である。なお、上記実施形態と同じ構成要素については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。なお、この態様のガラリ部材４０も、上述の実施形態のガラリ部材２４と同様に、横及び縦目地２０，２２に対応させて太陽光パネル１２に取り付けることができる。

ガラリ部材４０は、上述の実施形態のガラリ部材２４とは異なり、隣接する太陽光パネル１２にそれぞれ固定される固定部４２を有する。固定部４２には、目地１４に近い長さＬを有する孔４２ａが形成されている。固定部４２は、隣接する太陽光パネル１２のフレーム１８に、ビス３０を介してそれぞれ固定される。このように、ガラリ部材４０が、隣接する太陽光パネル１２にそれぞれ固定されると、運転時における太陽光パネル１２の膨張により加えられる応力でガラリ部材４０が破損してしまう可能性がある。そこで、この破損を防止するため、少なくとも一方の太陽光パネル１２との固定箇所をルーズにする、例えば長穴にボルトをスライド可能に締結することが好適である。

上述した２つの実施形態においては、１つのガラリ部材２４，４０で縦及び横目地２０，２２に対応させる場合について説明したが、本発明はこの構成に限定されない。防水及び通風機能を有するガラリ部材であれば、１種のガラリ部材に限らず、縦及び横目地２０，２２のそれぞれに対応する２種のガラリ部材を用いることもできる。この２種のガラリ部材の一例について、図７，８を用いて説明する。

図７には、横目地２０に対応する横目地用のガラリ部材４４が示されている。ガラリ部材４４は、太陽光パネル１２に固定される板状のベース部４６と、ベース部４６からドーム状に隆起した隆起部４８と、隆起部４８の一部を切り欠いて形成される開口部５０とを有する。隆起部４８は、水平方向に、所定の間隔をあけて複数形成される。この構成によれば、隆起部４８が横目地２０への雨水の侵入を防ぎつつ、開口部５０が横目地２０と連通して通風を確保することができる。

一方、図８には、縦横目地２２に対応する横目地用のガラリ部材５２が示されている。ガラリ部材５２は、図７のガラリ部材４４と同様に、太陽光パネル１２に固定される板状のベース部４６と、ベース部４６からドーム状に隆起した隆起部４８と、隆起部４８の一部を切り欠いて形成される開口部５０とを有する。隆起部４８は、勾配方向に、所定の間隔をあけて複数形成される。この構成によれば、隆起部４８が縦目地２２への雨水の侵入を防ぎつつ、開口部５０が縦目地２２と連通して通風を確保することができる。

１０ 屋根構造、１２ 太陽光パネル、１４ 目地、１６ 太陽電池モジュール、１８ フレーム、２０ 横目地、２２ 縦目地、２４ ガラリ部材、２６ 固定部、２８ フード部、３２ 窪み部。

Claims (5)

1. 勾配を有するように架台に支持され、互いに目地を介して配置される複数の太陽光パネルと、
   隣接する太陽光パネルの少なくとも一方に取り付けられ、これらの太陽光パネル間の目地からの雨水の侵入を防ぐとともに、その目地を介した通風を確保するガラリ部材と、
   を有し、
   ガラリ部材は、
   太陽光パネルに固定される固定部と、
   一端が固定部に接続されるとともに他端が開放され、太陽光パネルを含む屋根面に投影したときに少なくとも目地を覆うように形成されたフード部と、を有することを特徴とする太陽光パネルを用いた屋根構造。
2. 請求項１に記載の太陽光パネルを用いた屋根構造において、
   ガラリ部材は、目地が、勾配方向に隣接する太陽光パネル間に形成される横目地である場合、固定部が棟側の太陽光パネルに固定され、フード部が屋根面より上方に位置するように、太陽光パネルに取り付けられる、
   ことを特徴とする太陽光パネルを用いた屋根構造。
3. 請求項２に記載の太陽光パネルを用いた屋根構造において、
   ガラリ部材は、フード部が一端から他端に向けて徐々に下がるように、太陽光パネルに取り付けられる、
   ことを特徴とする太陽光パネルを用いた屋根構造。
4. 請求項２または３に記載の太陽光パネルを用いた屋根構造において、
   目地に対向するフード部の面には窪み部が形成され、
   ガラリ部材は、目地が、水平方向に隣接する太陽光パネル間に形成される縦目地である場合、固定部がいずれか一方の太陽光パネルに固定され、フード部が屋根面より下方に位置するように、太陽光パネルに取り付けられる、
   ことを特徴とする太陽光パネルを用いた屋根構造。
5. 請求項１から４のいずれか１つに記載の太陽光パネルを用いた屋根構造において、
   ガラリ部材は、屋根面との直交線におけるフード部の他端と屋根面との距離が、目地の長さより大きくになるように、太陽光パネルに取り付けられる、
   ことを特徴とする太陽光パネルを用いた屋根構造。
   
   

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