JP6771958B2 - 瓦型太陽電池モジュールおよび瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、建材一体型の瓦型太陽電池モジュールおよびその屋根取付構造に関する。

従来の瓦型太陽電池モジュール（以下、単に瓦型モジュールと称する）では、太陽電池モジュールとしての要求から相応の吹き上げ荷重（負荷重）にも耐えられることが求められている。そのため、通常の瓦では瓦を瓦桟にビスで固定するだけであるが、瓦型モジュールではモジュール同士を引っ掛け嵌合させることで負荷重に耐えられるようにする構造が取られている（特許文献１参照）。

また、瓦型モジュールでは、太陽電池パネルに対してその周囲にモジュール枠を取り付ける構成としているが、上述の吹き上げ荷重によって太陽電池パネルがモジュール枠から外れないように、モジュール枠に断面コの字形状の嵌合部を設け、この嵌合部に太陽電池パネルを嵌め込むようにして太陽電池パネルにモジュール枠を取り付けている。

特開２００４−２６３５４４号公報

図１６および図１７に示すように、従来の瓦型モジュール５００では、前枠５１０（瓦型モジュールの軒側の枠）および後枠５２０（瓦型モジュールの棟側の枠）のそれぞれに前枠係合部５１１および後枠係合部５２１を設け、瓦型モジュール５００は軒側から順に葺いていく。この時、軒側の瓦型モジュール５００Ａに対して棟側の瓦型モジュール５００Ｂを下から上に引き上げるようにして前枠係合部５１１と後枠係合部５２１とを係合させる。

この係合動作において、通常は、上段（棟側）の瓦型モジュール５００Ｂにおける前枠５１０を下段（軒側）の瓦型モジュール５００Ａに一旦置いてから引き上げる形になる。この時、上段の前枠５１０を下段の太陽電池パネル５０１に置いてから引き上げるようにすると、この引き上げ動作によって太陽電池パネル５０１の最表面のガラスにキズが付く恐れがある。したがって、従来の瓦型モジュール５００では、後枠５２０に前枠５１０を引き上げるための遊び部分を設けることにより、下段の後枠５２０に上段の前枠５１０を置いてから上記引き上げ動作を行うようにしている。

しかしながら、瓦型モジュール５００における後枠５２０に遊び部分を設けることにより、後枠５２０の製造コストが大きくなるといった課題がある。さらに、総発電量を増やすためには、屋根にできるだけ多くの瓦型モジュールを設置する必要であるが、後枠５２０が大きければ設置可能枚数が減る可能性があるという問題もあった。

また、施工した状態の瓦型モジュール５００を上方向（屋根面に直交する方向）から見た場合、下段の後枠５２０が上段の前枠５１０からはみ出して見える（図１８参照）。さらに、前枠５１０においても断面コの字形状の嵌合部に太陽電池パネル５０１が嵌め込まれているため、前枠５１０がある程度の面積を持って視認される（図１８参照）。このように、施工した状態で前枠５１０および後枠５２０が視認されることは、施工状態の瓦型モジュール５００の意匠性を低下させるという問題もあった。

上記の課題を解決するために、本発明は、太陽電池パネルと、該太陽電池パネルを縁どって保持する枠とを備えて構成されている瓦型太陽電池モジュールであって、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、前記太陽電池パネルに対して屋根の軒側に位置し、かつ、前枠係合部を有する前枠と、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、前記太陽電池パネルに対して屋根の棟側に位置し、かつ、前記前枠係合部と係合する後枠係合部を有する後枠とを有しており、前記前枠および前記後枠は、前記前枠係合部と前記後枠係合部とが係合される前記瓦型太陽電池モジュールの施工状態において、棟側の瓦型太陽電池モジュールの前枠が軒側の瓦型太陽電池モジュールの太陽電池パネルを上から押さえる構造であることを特徴としている。

本発明の瓦型太陽電池モジュール及びその屋根取付構造は、製造コストを低減でき、かつ総発電量が大きいという効果を有する。

実施の形態１に係る瓦型太陽電池モジュールの概略構成を示す平面図である。 実施の形態１に係る瓦型太陽電池モジュールの軒側端部の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る瓦型太陽電池モジュールの前枠の変形例を示す断面図である。 実施の形態１に係る瓦型太陽電池モジュールの棟側端部の構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る瓦型太陽電池モジュールを屋根の水流れ方向に沿って配置したときの屋根取付構造を示す断面図である。 瓦型太陽電池モジュールと通常の瓦とによる屋根取付構造を示し、瓦を軒側に瓦型太陽電池モジュールを棟側に配置している場合を示す断面図である。 瓦型太陽電池モジュールと通常の瓦とによる屋根取付構造を示し、瓦型太陽電池モジュールを軒側に瓦を棟側に配置している場合を示す断面図である。 施工した状態の瓦型太陽電池モジュールを上方向（屋根面に直交する方向）から見た状態を示す平面図である。 実施の形態２に係る瓦型太陽電池モジュールを屋根の水流れ方向に沿って配置したときの屋根取付構造を示す断面図である。 実施の形態２において、屋根の水流れ方向に沿って隣接する二段分のモジュール列の電気接続構造を示す説明図である。 実施の形態３に係る瓦型太陽電池モジュールを屋根の水流れ方向に沿って配置したときの屋根取付構造を示す断面図である。 実施の形態４に係る瓦型太陽電池モジュールの軒側端部の構成を示す断面図である。 実施の形態４に係る瓦型太陽電池モジュールの軒側端部の構成を示す斜視図である。 実施の形態５に係る瓦型太陽電池モジュールの構成を示す断面図である。 実施の形態５に係る瓦型太陽電池モジュールの裏面図である。 従来の瓦型太陽電池モジュールを屋根の水流れ方向に沿って配置したときの屋根取付構造を示す断面図である。 従来の瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造において、前枠と後枠との係合部を示す拡大図である。 施工した状態の従来の瓦型太陽電池モジュールを上方向（屋根面に直交する方向）から見た状態を示す平面図である。

〔実施の形態１〕
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施の形態１に係る瓦型モジュール（瓦型太陽電池モジュール）１の概略構成を示す平面図である。瓦型モジュール１は、太陽光を光電変換する四角形状の太陽電池パネル２と、この太陽電池パネル２の周縁部に配置した枠３とで構成されている。枠３は、太陽電池モジュールの４辺のそれぞれに対して取り付けられる４本のモジュール枠によって構成される。瓦型モジュール１では、屋根の水流れ方向に沿って対向する２辺において、軒側に取り付けられる前枠３１と棟側に取り付けられる後枠３２とが異なる形状となっている。

太陽電池パネル２は、例えば２枚のガラス板の間に、透明電極膜、光電変換層（半導体層）、及び裏面電極膜を順次積層してなる太陽電池セルを挟み込んで、各ガラス板の端部を封止したものである。この太陽電池パネル２についてより詳細に説明すれば、透光性基板であるガラス基板に透明電極と、半導体層からなる光電変換層と、裏面電極層とをこの順に積層して、太陽電池セルを形成し、裏面電極層側に保護板である透光性のガラス基板を貼り合わせて、各ガラス基板間を封止した構成である。あるいは、１枚のガラス板と保護層（バックシート）の間に太陽電池セルを挟み込んで封止したものでもよい。

図２は、瓦型モジュール１の軒側端部の構成を拡大して示す断面図である。前枠３１は、例えばアルミ材からなり、長手方向に垂直な断面の形状は、何れの箇所でも同一形状となっている。また、前枠３１の上記断面は、図２に示すように、第１ないし第６の面３１ａ〜３１ｆから構成されている。

第１の面３１ａおよび第２の面３１ｂは互いに直交しており、第２の面３１ｂの途中から第１の面３１ａが後方に（棟側に向かって）突出するように形成されている。第３の面３１ｃは、第２の面３１ｂの下端から後方に折り曲げられて形成されている。第４の面３１ｄは、第１の面３１ａの後端（棟側）から斜め後方に折り曲げられて形成されている。第５の面３１ｅは、第４の面３１ｄの後端から下方に折り曲げられて形成されている。第６の面３１ｆは、第５の面３１ｅの下端から前方に（軒側に向かって）折り曲げられて形成されている。第５および第６の面３１ｅ，３１ｆは、これら２面で形成される略「Ｌ」字形状の前枠係合部３１１を形成している。より具体的には、前枠係合部３１１は、太陽電池パネル２の裏面（受光面と反対側の面）に対して、垂直に下垂する垂直面と該垂直面の下端から軒側に突出する水平面とから構成される。この例では、第５の面３１ｅが上記垂直面に、第６の面３１ｆが上記水平面に相当する。

第１の面３１ａ、および第２の面３１ｂの一部（第１の面３１ａより上の部分）は、太陽電池パネル２の裏面の一部及び軒側の端面を覆うように配置されており、これらの面と接着剤等によって接着されている。この接着により、太陽電池パネル２に前枠３１が固定される。尚、図２の構成では、太陽電池パネル２の裏面（受光面と反対側の面）はバックシート２ａとされている。

尚、図２に示す前枠３１の断面構造は、あくまで一例であり、本発明はこの構造に限定されるものではない。例えば、第５の面３１ｅは太陽電池パネル２の受光面に対して必ずしも垂直である必要は無く、第６の面３１ｆは太陽電池パネル２の受光面に対して必ずしも水平である必要は無い。前枠３１の断面構造の変形例を、図３（ａ），（ｂ）に示す。図２に例示した前枠３１の断面構造は、後述する後枠３２の第３の面３２ｃと滑らかに係合するといった利点がある。

図４は、瓦型モジュール１の棟側端部の構成を拡大して示す断面図である。後枠３２は、例えばアルミ材からなり、長手方向に垂直な断面の形状は、何れの箇所でも同一形状となっている。また、後枠３２の上記断面は、図４に示すように、第１ないし第６の面３２ａ〜３２ｆから構成されている。

第１の面３２ａおよび第２の面３２ｂは互いに直交しており、第１の面３２ａの後端から第２の面３２ｂが上方に立設するように形成されている。第３の面３２ｃは、第２の面３２ｂの上端から後方に折り曲げられて形成されている。第４の面３２ｄは、第１の面３２ａの先端（軒側）から斜め後方に折り曲げられて形成されている。第５の面３２ｅは、第４の面３２ｄの下端から後方に折り曲げられて形成されている。第６の面３２ｆは、第５の面３２ｅの後端付近で下方に突出して形成されている。

第１の面３２ａおよび第２の面３２ｂの一部は、太陽電池パネル２の裏面の一部及び棟側の端面を覆うように配置されており、これらの面と接着剤等によって接着されている。この接着により、太陽電池パネル２に後枠３２が固定される。また、第２の面３２ｂの上部は太陽電池パネル２の受光面よりも上方に突出しており、この第２の面３２ｂの上部と第３の面３２ｃとは、これら２面で形成される略「逆Ｌ」字形状の後枠係合部３２１を形成している。より具体的には、後枠係合部３２１は、太陽電池パネル２の受光面に対して、垂直に立設する垂直面と該垂直面の上端から棟側に突出する水平面とから構成される。この例では、第２の面３２ｂが上記垂直面に、第３の面３２ｃが上記水平面に相当する。

尚、図４に示す後枠３２の断面構造は、あくまで一例であり、本発明はこの構造に限定されるものではない。例えば、第２の面３２ｂは太陽電池パネル２の受光面に対して必ずしも垂直である必要は無く、第３の面３２ｃは太陽電池パネル２の受光面に対して必ずしも水平である必要は無い。

続いて、瓦型モジュール１の屋根取付構造について、図５を参照して説明する。図５では、２枚の瓦型モジュール１を屋根の水流れ方向Ａに沿って配置したときの、前枠３１と後枠３２とを用いた屋根取付構造を例示する。

瓦型モジュール１が取り付けられる屋根の野地板１００上には瓦桟１０１が所定の間隔で配置されており、これらの瓦桟１０１間に瓦型モジュール１を架け渡して固定する。瓦型モジュール１は、屋根の軒側から棟側に向かう順序で葺かれていくものであり、屋根の水流れ方向Ａに沿って配置される２枚の瓦型モジュール１について、ここでは説明の便宜上、軒側に配置されるモジュールを瓦型モジュール（軒側瓦型モジュール）１Ａとし、棟側に配置されるモジュールを瓦型モジュール（棟側瓦型モジュール）１Ｂとする。この場合、軒側の瓦型モジュール１Ａが先に葺かれ、その上に棟側の瓦型モジュール１Ｂが葺かれる。

まず、瓦桟１０１上に軒側の瓦型モジュール１Ａの後枠３２を載せて固定する。具体的には、後枠３２の第５の面３２ｅを木ねじ１０２等で瓦桟１０１上に締結固定する。このとき、第６の面３２ｆが瓦桟１０１の側面に引っ掛けられて後枠３２が位置決めされるようにしてもよい。

次に、棟側の瓦型モジュール１Ｂにおける前枠３１の第３の面３１ｃを軒側の瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２上（受光面側）に載せつつ、瓦型モジュール１Ｂを棟側から軒側へ向けて（すなわち、水流れ方向Ａの下流側に向けて）移動させることにより、後枠３２の後枠係合部３２１と前枠３１の前枠係合部３１１を係合させる。具体的には、後枠３２の第３の面３２ｃの下に前枠３１の第６の面３１ｆを入り込ませる。このような後枠係合部３２１と前枠係合部３１１との係合により、瓦型モジュール１は相応の吹き上げ荷重（負荷重）にも耐えられるようになる。より詳しくは、棟側の瓦型モジュール１Ｂに負荷重がかかった場合でも、瓦型モジュール１Ｂの前枠３１の第６の面３１ｆが、軒側の瓦型モジュール１Ａの後枠３２の第３の面３２ｃに抑えられることにより、モジュールの吹き上げを防ぐことが可能となる。同時に、瓦型モジュール１Ａは、棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠３１の面３１ｃからかかる正荷重により、負荷重がかかった場合でもモジュールの吹き上げを防ぐことができる。

上述のように後枠係合部３２１と前枠係合部３１１とを係合させた後は、瓦桟１０１上に棟側の瓦型モジュール１Ｂの後枠３２が載っている。この後枠３２の第５の面３２ｅを木ねじ１０２等で瓦桟１０１上に締結固定することにより、棟側の瓦型モジュール１Ｂが屋根に固定される。その後は、上記作業を繰り返すことにより、瓦型モジュール１を水流れ方向Ａに沿って順次取り付けていくことが可能である。

尚、瓦型モジュール１は、水流れ方向Ａだけでなく、水平方向（水流れ方向Ａと直交する方向）に沿っても複数並べて配置される。このように水平方向に並べられる瓦型モジュール１同士も枠３によって接続されるが、この接続構造は周知の構造を利用可能であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

本発明の瓦型モジュール１を用いて屋根を葺く場合、屋根全体に瓦型モジュール１を使用するとは限らず、瓦型モジュール１と通常の瓦とを併用する場合もありうる。図６及び図７は、瓦型モジュール１と通常の瓦２００とによる屋根取付構造を示す断面図である。図６は瓦２００を軒側に瓦型モジュール１を棟側に配置している場合を示し、図７は瓦型モジュール１を軒側に瓦２００を棟側に配置している場合を示している。

図６に示す屋根取付構造では、瓦２００の棟側端部を木ねじ１０３等で瓦桟１０１上に締結固定する。また、瓦２００上面の棟側端部付近の所定箇所には接続部材２０１が同じ木ねじ１０３により取付固定されている。接続部材２０１の断面は、図６に示すように、第１ないし第３の面２０１ａ〜２０１ｃから構成されている。第１の面２０１ａは、瓦２００の上面に接触してねじ止めされている。第２の面２０１ｂは、第１の面２０１ａの前端から上方に立設するように形成されている。第３の面２０１ｃは、第２の面２０１ｂの上端から後方に折り曲げられて形成されている。

瓦２００と共に屋根に取り付けられた接続部材２０１に対し、瓦２００の棟側に配置される瓦型モジュール１は、前枠３１の第３の面３１ｃを瓦２００の上面に載せつつ、瓦型モジュール１を棟側から軒側へ向けて（すなわち、水流れ方向Ａの下流側に向けて）移動させることにより、前枠３１の前枠係合部３１１と接続部材２０１とを係合させる。

瓦２００の軒側に瓦型モジュール１を配置する屋根取付構造では、図７に示すように、瓦型モジュール１の棟側の端部付近に瓦２００の前端部が載せられ、瓦２００によって瓦型モジュール１の後枠３２が覆われる。

本実施の形態１に係る瓦型モジュール１は、上述のように、軒側の瓦型モジュール１Ａの後枠係合部３２１に、棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠係合部３１１を係合させるにあたって、瓦型モジュール１Ｂを棟側から軒側へ向けて移動させる。すなわち、後枠係合部３２１に対して前枠係合部３１１を棟側から差し込むようにして係合させる。

このような係合方法では、従来のように、棟側の瓦型モジュール１Ｂを軒側の瓦型モジュール１Ａに対して下から上に引き上げることがなく、太陽電池パネル２のガラス（特にＡＲ（Anti-Reflection）コートガラスを用いた場合）の露出面（瓦型モジュール１Ｂが載っていない面）にキズが付くことを防止できる。

このため、図５に示すように軒側の瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２上に、棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠３１が直接載る構造とすることができる。言い換えれば、瓦型モジュール１の施工状態（軒側の瓦型モジュール１Ａの後枠係合部３２１と棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠係合部３１１とが係合している状態）において、棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠３１が軒側の瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２を上から押さえる構造とすることができる。この構造では、瓦型モジュール１Ａの後枠係合部３２１に瓦型モジュール１Ｂの前枠係合部３１１を係合させる動作において、下段の後枠３２に上段の前枠３１を置いてから引き上げ動作を行う必要はないため、後枠３２を大きめのサイズとする必要もない。したがって、後枠３２の製造コストが増加することを回避できる。

また、この構造では、瓦型モジュール１の施工状態において、軒側の瓦型モジュール１Ａの後枠３２は棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠３１によって完全に隠れた（完全に覆われた）状態となる。また、軒側の瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２は棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠３１によって上から押さえられるため、吹き上げ荷重によっても太陽電池パネルが枠３から外れにくくなっている。このため、本実施の形態１に係る瓦型モジュール１では、前枠３１および後枠３２において断面コの字形状の嵌合部を設けることなく、太陽電池パネル２の下面に前枠３１および後枠３２が接着固定されるようになっている。

したがって、施工した状態の瓦型モジュール１を上方向（屋根面に直交する方向）から見た場合、図８に示すように、瓦型モジュール１Ａの後枠３２は瓦型モジュール１Ｂの前枠３１に隠れて視認できない。さらに、前枠３１においても断面コの字形状の嵌合部に太陽電池パネル２が嵌め込まれていないため、前枠３１の視認面積も極めて小さい。このように、施工した状態で前枠３１および後枠３２の視認面積を小さくできることは、瓦型モジュール１において太陽電池パネル２の受光面積を増加させることになり、発電効率の増加につながる。また、前枠３１および後枠３２が視認されにくいことは、施工状態の瓦型モジュール１の意匠性も向上させる。

〔実施の形態２〕
図９は、本実施の形態２に係る瓦型モジュール１１の概略構成を示す図であり、２枚の瓦型モジュール１１を屋根の水流れ方向Ａに沿って配置したときの屋根取付構造を例示する。本実施の形態２に係る瓦型モジュール１１は、実施の形態１における瓦型モジュール１の前枠３１および後枠３２の代わりに、軒側及び棟側の両方で略同一形状のモジュール枠を用いたことを特徴としている。ここでは、軒側及び棟側の両方で同一形状のモジュール枠３４を用いた構成を例示する。

モジュール枠３４は、基本的には、実施の形態１における前枠３１とほぼ同様の構成とすることができる。すなわち、図９におけるモジュール枠３４は、第１ないし第６の面３４ａ〜３４ｆから構成されており、モジュール枠３４における第１ないし第６の面３４ａ〜３４ｆは、図２に示す前枠３１の第１ないし第６の面３１ａ〜３１ｆに対応している。尚、モジュール枠３４として、図３（ａ），（ｂ）に示す前枠３１を用いることも当然ながら可能である。

また、本実施の形態２に係る瓦型モジュール１１を屋根に取り付けるためには、接続部材４０が用いられる。接続部材４０は、例えばアルミ材からなり、長手方向に垂直な断面の形状は、何れの箇所でも同一形状となっている。また、接続部材４０の断面は、図９に示すように、第１ないし第５の面４０ａ〜４０ｅから構成されている。

第１の面４０ａおよび第２の面４０ｂは互いに直交しており、第１の面４０ａの途中から第２の面４０ｂが上方に立設するように形成されている。第３の面４０ｃは、第２の面４０ｂの上端から後方に折り曲げられて形成されている。第４の面４０ｄは、第１の面４０ａの後端から斜め上方に傾斜して延設されている。第５の面４０ｅは、第４の面４０ｄの後端付近で下方に突出して形成されている。また、接続部材４０では、第２の面４０ｂの上部と第３の面４０ｃとが、これら２面で形成される略「逆Ｌ」字形状の係合部４０１を形成している。

瓦型モジュール１１が取り付けられる屋根の野地板１００上には瓦桟１０１が所定の間隔で配置されており、これらの瓦桟１０１間に瓦型モジュール１１を架け渡して固定する。瓦型モジュール１１は、屋根の軒側から棟側に向かう順序で葺かれていくものであり、屋根の水流れ方向Ａに沿って配置される２枚の瓦型モジュール１１について、ここでは説明の便宜上、軒側に配置されるモジュールを瓦型モジュール１１Ａとし、棟側に配置されるモジュールを瓦型モジュール１１Ｂとする。この場合、軒側の瓦型モジュール１１Ａが先に葺かれ、その上に棟側の瓦型モジュール１１Ｂが葺かれる。

まず、瓦桟１０１上に接続部材４０を載せて固定する。具体的には、接続部材４０の第４の面４０ｄを木ねじ１０２等で瓦桟１０１上に締結固定する。このとき、第５の面４０ｅが瓦桟１０１の側面に引っ掛けられて接続部材４０が位置決めされるようにしてもよい。

軒側の瓦型モジュール１１Ａは、モジュール枠３４の第３の面３４ｃを接続部材４０の第１の面４０ａに載せ、かつ、モジュール枠３４の第２の面３４ｂを接続部材４０の第２の面４０ｂに接触させて配置される。また、モジュール枠３４の第２の面３４ｂと接続部材４０の第２の面４０ｂとをビス１０４によって締結することで、瓦型モジュール１１Ａが接続部材４０に取付固定される。

次に、棟側の瓦型モジュール１１Ｂにおけるモジュール枠３４の第３の面３４ｃを軒側の瓦型モジュール１１Ａの太陽電池パネル２上（受光面側）に載せつつ、瓦型モジュール１１Ｂを棟側から軒側へ向けて（すなわち、水流れ方向Ａの下流側に向けて）移動させることにより、接続部材４０の係合部４０１とモジュール枠３４の係合部３４１（第５および第６の面３４ｅ，３４ｆ）とを係合させる。具体的には、接続部材４０の第３の面４０ｃの下にモジュール枠３４の第６の面３４ｆを入り込ませる。このような係合部４０１と係合部３４１との係合により、瓦型モジュール１は相応の吹き上げの吹き上げ荷重（負荷重）にも耐えられるようになる。

その後は、上記作業を繰り返すことにより、瓦型モジュール１１を水流れ方向Ａに沿って順次取り付けていくことが可能である。

このような係合方法では、従来のように、棟側の瓦型モジュール１１Ｂを軒側の瓦型モジュール１１Ａに対して下から上に引き上げることがなく、太陽電池パネル２のガラス（特にＡＲ（Anti-Reflection）コートガラスを用いた場合）の露出面（瓦型モジュール１Ｂが載っていない面）にキズが付くことを防止できる。

このため、図９に示すように軒側の瓦型モジュール１１Ａの太陽電池パネル２上に、棟側の瓦型モジュール１１Ｂのモジュール枠３４が直接載る構造とすることができる。言い換えれば、瓦型モジュール１１の施工状態（接続部材４０の係合部４０１と棟側の瓦型モジュール１１Ｂの係合部３４１とが係合している状態）において、棟側の瓦型モジュール１１Ｂのモジュール枠３４が軒側の瓦型モジュール１１Ａの太陽電池パネル２を上から押さえる構造とすることができる。

この構造では、瓦型モジュール１１の施工状態において、軒側の瓦型モジュール１１Ａのモジュール枠３４は棟側の瓦型モジュール１１Ｂのモジュール枠３４によって完全に隠れた状態となる。また、軒側の瓦型モジュール１１Ａの太陽電池パネル２は棟側の瓦型モジュール１１Ｂのモジュール枠３４によって上から押さえられるため、吹き上げ荷重（負荷重）によっても太陽電池パネルがモジュール枠３４から外れにくくなっている。このため、本実施の形態２に係る瓦型モジュール１１では、モジュール枠３４において断面コの字形状の嵌合部を設けることなく、太陽電池パネル２の下面にモジュール枠３４が接着固定されるようになっている。

したがって、施工した状態の瓦型モジュール１１を上方向（屋根面に直交する方向）から見た場合、実施の形態１と同様に、瓦型モジュール１１Ａのモジュール枠３４は瓦型モジュール１１Ｂのモジュール枠３４に隠れて視認できない。さらに、モジュール枠３４において断面コの字形状の嵌合部に太陽電池パネル２が嵌め込まれていないため、上段のモジュール枠３４の視認面積も極めて小さい。このように、施工した状態でモジュール枠３４の視認面積を小さくできることは、瓦型モジュール１１において太陽電池パネル２の受光面積を増加させることになり、発電効率の増加につながる。また、モジュール枠３４が視認されにくいことは、施工状態の瓦型モジュール１１の意匠性も向上させる。

また、接続部材４０の係合部４０１に瓦型モジュール１１Ｂの係合部３４１を係合させる動作において、下段のモジュール枠３４に上段のモジュール枠３４を置いてから引き上げ動作を行う必要はないため、モジュール枠３４を大きめのサイズとする必要もない。したがって、モジュール枠３４の製造コストが増加することも回避できる。

本実施の形態２に係る瓦型モジュール１１では、軒側及び棟側の両方で略同一形状のモジュール枠３４を水流れ方向の向きを逆にして用いるため、前枠と後枠とを共用することができ、瓦型モジュール１１のコストダウンを図ることが可能となる。

また、本実施の形態２では、前枠と後枠とを共用することで、瓦型モジュール１１の施工時にモジュールの軒側と棟側とを任意に決めることができる。

瓦型モジュール１１は、その出力を取り出すために、正極側、負極側の２個の端子ボックスを用いる構成とすることができる。このような２個の端子ボックスを用いる構造は、１個の端子ボックスでモジュール同士を接続する場合と比較して、電気接続のためのケーブル長を短くすることが可能となるため、配線抵抗による出力損失を減らしてコストを下げることが可能となる。

一方、２個の端子ボックスを用いる構造では、図１０に示すように、屋根の水流れ方向Ａに沿って隣接する二段分のモジュール列において、第１の段（例えば上段）の瓦型モジュール１１と、第２の段（例えば下段）の瓦型モジュール１１とで、正極側の端子ボックス５１と負極側の端子ボックス５２との配置位置を逆にする必要がある。これは、瓦型モジュール１１の出力を取り出す場合に、第１の段におけるモジュール列と第２の段におけるモジュール列とは屋根の端で折り返すように直列接続されるためである。

このとき、軒側と棟側とのモジュール枠の構造が異なっていれば、第１の段と第２の段とで端子ボックスの位置が逆となるように、それぞれ別の瓦型モジュール１１を用意する必要がある。これに対し、本実施の形態２に係る構造では、軒側と棟側とのモジュール枠の構造が同じであるため、接続部材を用いれば、施工時に配置の向きを逆にするだけで第１の段と第２の段とで同じ構造の瓦型モジュールを使用することが可能となる。すなわち、全ての段で同じ構造の瓦型モジュール１１を用いることができ、モジュールの共通化によるコストダウンも図ることができる。

〔実施の形態３〕
上記実施の形態１では、棟側の瓦型モジュール１Ｂにおける前枠３１の第３の面３１ｃを軒側の瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２上に直接載せる構成となっている。これに対し、本実施の形態３では、図１１に示すように、棟側の瓦型モジュール１Ｂにおける前枠３１の第３の面３１ｃと軒側の瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２との間に封止緩衝材３５を挿入した構成としている。封止緩衝材３５は、例えばＥＰＤＭ（エチレン・プレプレン・ジエンゴム）発砲体で形成することができる。

この封止緩衝材３５を挿入することにより、本実施の形態３に係る構造では、以下の効果を得ることができる。
(1) 封止緩衝材３５の緩衝作用により、太陽電池パネル２のガラス割れを防止できる。
(2) 封止緩衝材３５の封止作用により、前枠３１と太陽電池パネル２との間の止水性を改善できる。
(3) 消音効果（緩衝作用により前枠３１と太陽電池パネル２との衝突音発生防止効果、および封止作用により外部音の防音効果）を得ることができる。

瓦型モジュール１の施工前では、封止緩衝材３５は前枠３１の第３の面３１ｃに予め貼付されるものであってもよく、太陽電池パネル２の受光面上に予め貼付されるものであってもよい。

〔実施の形態４〕
上記実施の形態１では、前枠３１および後枠３２において断面コの字形状の嵌合部を設けることなく、太陽電池パネル２の下面に前枠３１および後枠３２が接着剤等によって固定されるようになっている。これは、瓦型モジュール１の施工状態において、軒側の瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２が棟側の瓦型モジュール１Ｂの前枠３１によって上から押さえられており、吹き上げ荷重によっても太陽電池パネル２が枠３から外れにくくなっているためである。

ただし、前枠３１が太陽電池パネル２を上から押さえているのは、太陽電池パネル２の後端部のみである。このため、本実施の形態４では、太陽電池パネル２の前端部においても吹き上げ荷重による太陽電池パネル２の外れに対し対策構造を有している。

具体的には、図１２（ａ）に示すように、図１に示す前枠３１に対して係止部３１２を追加した構成としている。本実施の形態４に係る前枠３１では、第２の面３１ｂが太陽電池パネル２の上面よりもさらに上方に突出して形成され、第２の面３１ｂの上端から後方に折り曲げられて第７の面３１ｇが形成されている。そして、太陽電池パネル２の上面よりも突出した第２の面３１ｂおよび第７の面３１ｇによって断面Ｌ字形状の係止部３１２が形成されている。すなわち、係止部３１２は、太陽電池パネル２の上面より上に突出しており、かつ、太陽電池パネル２の受光面に直交する方向から見て太陽電池パネル２に重複する領域を有している。ここで、係止部３１２（第７の面３１ｇ）と太陽電池パネル２の上面との間には隙間を設けることが望ましい。太陽電池パネル２と前枠３１の第１の面３１ａとを両面テープを用いて接着する場合でも、隙間があることにより、前枠３１の第１の面３１ａに両面テープを貼った後、太陽電池パネル２を差し込むことが可能となる。

これにより、仮に太陽電池パネル２と前枠３１の第１の面３１ａとの接着が剥がれたとしても、太陽電池パネル２の前端部が係止部３１２に引っ掛かり、太陽電池パネル２が前枠３１から完全に外れることを防止できる。また、図１２（ｂ）に示すように、係止部３１２と太陽電池パネル２の上面との隙間に、例えばシリコーン樹脂等のコーキング材３１３を充填すれば、太陽電池パネル２と第１の面３１ａとの接着の剥がれ自体が防止できるため、より好ましい。

また、係止部３１２は、図１３（ａ）に示すように前枠３１の長手方向のほぼ全体に形成してもよいが、図１３（ｂ）に示すように前枠３１の長手方向に沿って断続的に複数箇所に形成することが好ましい。すなわち、前枠３１において係止部３１２の間に切欠き３１４が設けられていてもよい。このように切欠き３１４を形成する構成では、切欠き３１４の形成箇所で、前枠３１の上端面と太陽電池パネル２の上面とをフラットにすることができるため、この部分で水が流れやすくなり雨水等の溜りや太陽電池パネル２の汚れを防止できる。尚、図１３（ａ），（ｂ）では、太陽電池パネル２と前枠３１とのみを図示しており、太陽電池パネル２の短辺側に取り付けられる枠３は図示を省略している。

〔実施の形態５〕
本実施の形態５は、実施の形態１における瓦型モジュール１に、前枠３１のずれを防止するための補強バーを追加した構成を示すものである。

本実施の形態５に係る瓦型モジュール１は、図１４および図１５に示すように、瓦型モジュール１の裏面側にて前枠３１と後枠３２とを補強バー３６にて接続している。図１４は本実施の形態５に係る瓦型モジュール１の断面図、図１５は裏面図である。

補強バー３６は、図１５に示すように、少なくとも２本以上の補強バー３６を、太陽電池パネル２の長手方向の中心に対して対照的に配置することが好ましい。このように補強バー３６を用いて前枠３１と後枠３２とを接続することにより、前枠３１に屋根の水流れ方向に沿った外力が働き、太陽電池パネル２と前枠３１とが外れそうになった場合でも、補強バー３６によって前枠３１と後枠３２とがつながれていれば、太陽電池パネル２と前枠３１とが外れることを防ぐことができる。

太陽電池パネル２と前枠３１との接着にシリコーン樹脂を用いた場合、接着面と直交する方向には強固な接着力が得られるが、接着面の面内方向に対しては比較的接着力が弱い傾向があった。補強バー３６を用いることによって、太陽電池パネル２と前枠３１との間でずれが生じることをより確実に防ぐことが可能となった。

また、少なくとも２本以上の補強バー３６を、太陽電池パネル２の長手方向の中心に対して対照的に配置することで、前枠３１に太陽電池パネル２との接着面の面内方向に回転力が働いたとしても、太陽電池パネル２と前枠３１とのずれが防止できる。

以上のように、本発明に係る瓦型太陽電池モジュールは、太陽電池パネルと、該太陽電池パネルを縁どって保持する枠とを備えて構成されている。上記瓦型太陽電池モジュールは、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、前記太陽電池パネルに対して屋根の軒側に位置し、かつ、前枠係合部を有する前枠と、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、前記太陽電池パネルに対して屋根の棟側に位置し、かつ、前記前枠係合部と係合する後枠係合部を有する後枠とを有している。かつ、前記前枠および前記後枠は、前記前枠係合部と前記後枠係合部とが係合される前記瓦型太陽電池モジュールの施工状態において、棟側の瓦型太陽電池モジュールの前枠が軒側の瓦型太陽電池モジュールの太陽電池パネルを上から押さえる構造である。

上記の構成によれば、軒側の瓦型太陽電池モジュールの後枠係合部に棟側の瓦型太陽電池モジュールの前枠係合部を係合させる動作において、軒側の瓦型太陽電池モジュールの後枠に棟側の瓦型太陽電池モジュールの前枠を置いてから引き上げ動作を行う必要はない。このため、後枠を大きめのサイズとする必要がなく、後枠の製造コストが増加することを回避できる。

また、上記瓦型太陽電池モジュールは、前記瓦型太陽電池モジュールの施工状態において、前記軒側の瓦型太陽電池モジュールの後枠が前記棟側の瓦型太陽電池モジュールの前枠によって完全に覆われる構造である。

上記の構成によれば、施工した状態の瓦型太陽電池モジュールを上方向（屋根面に直交する方向）から見た場合、軒側の瓦型太陽電池モジュールの後枠が視認されず、施工した状態で枠の視認面積を小さくできる。これにより、太陽電池パネルの受光面積を増やし、モジュール変換効率の増加につなげることができる。また、枠が視認されにくいことは、施工状態の瓦型太陽電池モジュールの意匠性も向上させる。

また、上記瓦型太陽電池モジュールでは、前記前枠と前記後枠とは、略同一形状のモジュール枠を屋根の水流れ方向の向きを逆にして用いた構造とすることができる。

上記の構成によれば、前枠と後枠とで同一形状のモジュール枠を共用することができ、瓦型太陽電池モジュールのコストダウンを図ることが可能となる。

また、上記瓦型太陽電池モジュールでは、前記前枠は、前記太陽電池パネルの上面より上に突出し、かつ、前記太陽電池パネルの受光面に直交する方向から見て前記太陽電池パネルに重複する領域を有する係止部を備えている構成とすることができる。

上記の構成によれば、仮に太陽電池パネルと前枠との接着が剥がれたとしても、太陽電池パネルの前端部が係止部に引っ掛かり、太陽電池パネルが前枠から完全に外れることを防止できる。

また、上記瓦型太陽電池モジュールは、前記前枠と前記後枠とを接続する補強部材を備えている構成とすることができる。

上記の構成によれば、前枠に屋根の水流れ方向に沿った外力が働き、太陽電池パネルと前枠とが外れそうになった場合でも、補強部材によって前枠と後枠とがつながれていれば、太陽電池パネルと前枠とが外れることを防ぐことができる。

また、本発明の瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造は、屋根の水流れ方向に沿って配置される請求項１から５の何れか１項に係る２枚の前記瓦型太陽電池モジュールについて、軒側に配置される前記瓦型太陽電池モジュールを軒側瓦型モジュール、軒側に配置される前記瓦型太陽電池モジュールを棟側瓦型モジュールとする場合、屋根の瓦桟上に前記軒側瓦型モジュールの前記後枠を載せて固定する。さらに、前記棟側瓦型モジュールの前枠が前記軒側瓦型モジュールの前記太陽電池パネルを上から押さえている状態で、前記軒側瓦型モジュールの前記後枠係合部に前記棟側瓦型モジュールの前記前枠係合部を係合させてなることを特徴としている。

また、上記屋根取付構造では、前記棟側瓦型モジュールの前枠と前記軒側瓦型モジュールの太陽電池パネルとの間に封止緩衝材が挿入されている構成とすることができる。

上記の構成によれば、封止緩衝材を設けることにより、太陽電池パネルのガラス割れ防止、前枠と太陽電池パネルの間の止水性改善、および消音の効果等を得ることができる。

以上、実施の形態１から実施の形態５について具体的に説明を行ったが、本発明はそれらに限定されるものではない。上述した５つの実施形態それぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

今回開示した実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。従って、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

１，１１ 瓦型モジュール（瓦型太陽電池モジュール）
１Ａ，１１Ａ 瓦型モジュール（軒側瓦型モジュール）
１Ｂ，１１Ｂ 瓦型モジュール（棟側瓦型モジュール）
２ 太陽電池パネル
３ 枠
３１ 前枠
３１１ 前枠係合部
３１２ 係止部
３１４ 切欠き
３２ 後枠
３２１ 後枠係合部
３４ モジュール枠
３４１ 係合部
３５ 封止緩衝材
３６ 補強バー（補強部材）
４０ 接続部材
４０１ 係合部
２００ 瓦
２０１，２０２ 接続部材

Claims (7)

1. 太陽電池パネルと、該太陽電池パネルを縁どって保持する枠とを備えて構成されている瓦型太陽電池モジュールであって、
   前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、前記太陽電池パネルに対して屋根の軒側に位置し、かつ、前枠係合部を有する前枠と、
   前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、前記太陽電池パネルに対して屋根の棟側に位置し、かつ、前記前枠係合部と係合する後枠係合部を有する後枠とを有しており、
   屋根の水流れ方向に沿って配置される２枚の前記瓦型太陽電池モジュールについて、軒側に配置される前記瓦型太陽電池モジュールを軒側瓦型モジュール、棟側に配置される前記瓦型太陽電池モジュールを棟側瓦型モジュールとする場合、
   前記前枠および前記後枠は、前記棟側瓦型モジュールの前記前枠係合部と前記軒側瓦型モジュールの前記後枠係合部とが係合される前記瓦型太陽電池モジュールの施工状態において、前記棟側瓦型モジュールの前記前枠が前記軒側瓦型モジュールの前記太陽電池パネルを上から押さえ、かつ、前記後枠係合部に対して前記前枠係合部を屋根の棟側から軒側に差し込むようにして係合される構造であることを特徴とする瓦型太陽電池モジュール。
2. 請求項１に記載の瓦型太陽電池モジュールであって、
   前記瓦型太陽電池モジュールの施工状態において、前記軒側瓦型モジュールの後枠が前記棟側瓦型モジュールの前枠によって完全に覆われる構造であることを特徴とする瓦型太陽電池モジュール。
3. 請求項１または２に記載の瓦型太陽電池モジュールであって、
   前記前枠と前記後枠とは、略同一形状のモジュール枠を屋根の水流れ方向の向きを逆にして用いた構造とされていることを特徴とする瓦型太陽電池モジュール。
4. 請求項１から３の何れか１項に記載の瓦型太陽電池モジュールであって、
   前記前枠は、前記太陽電池パネルの上面より上に突出し、かつ、前記太陽電池パネルの受光面に直交する方向から見て前記太陽電池パネルに重複する領域を有する係止部を備えていることを特徴とする瓦型太陽電池モジュール。
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の瓦型太陽電池モジュールであって、
   前記前枠と前記後枠とを接続する補強部材を備えていることを特徴とする瓦型太陽電池モジュール。
6. 瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造であって、
   屋根の水流れ方向に沿って配置される請求項１から５の何れか１項に係る２枚の前記瓦型太陽電池モジュールについて、軒側に配置される前記瓦型太陽電池モジュールを軒側瓦型モジュール、棟側に配置される前記瓦型太陽電池モジュールを棟側瓦型モジュールとする場合、
   屋根の瓦桟上に前記軒側瓦型モジュールの前記後枠を載せて固定し、
   さらに、前記棟側瓦型モジュールの前枠が前記軒側瓦型モジュールの前記太陽電池パネルを上から押さえている状態で、前記軒側瓦型モジュールの前記後枠係合部に前記棟側瓦型モジュールの前記前枠係合部を係合させてなることを特徴とする瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造。
7. 請求項６に記載の瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造であって、
   前記棟側瓦型モジュールの前枠と前記軒側瓦型モジュールの太陽電池パネルとの間に封止緩衝材が挿入されていることを特徴とする瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造。

Images