JP6816965B2

JP6816965B2 - 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

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Publication number: JP6816965B2
Application number: JP2016047306A
Authority: JP
Inventors: 博隆佐藤; 尉絵長野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2016-03-10
Filing date: 2016-03-10
Publication date: 2021-01-20
Anticipated expiration: 2036-03-10
Also published as: JP2017160715A

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の風荷重（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）。

特開２００４−２６３５４４号公報

従来の瓦型モジュールでは、軒側のフレームに“Ｌ”字形状の係合部を、棟側のフレームに“７”字形状の係合部を設け、これらの係合部を係合させる方法が取られていた。より具体的には、軒側の係合部は、太陽電池パネルの裏面（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棟側に突出する水平面とからなり、棟側の係合部は、太陽電池パネルの受光面に対して、垂直に立設する垂直面と該垂直面の上端から軒側に突出する水平面とからなっている。この方法の場合、以下の２点の問題があった。
(1) 瓦型モジュールは軒側から葺いていくが、モジュールを下から上に引き上げないと係合できない。このため、引き上げる途中でモジュールから手を離すとモジュールが軒側へ滑り落ちてしまう恐れがある。また、通常は、一旦、モジュールを下段のモジュールにおいてから引き上げる形になるため、ガラス（特に最表面に反射防止膜が形成されたＡＲ（Anti-Reflection）コートガラス）にキズが付くことがある。
(2) 通常、屋根勾配が変わっても瓦桟の間隔を変えることは無いが、ときに屋根勾配毎に瓦桟の間隔を変えることがある。この場合、屋根勾配により瓦の働き寸法（瓦の重なり部分を除いた表面の寸法）が異なることになるが、従来の係合方法では、異なる働き寸法には対応することができず、働き寸法毎（屋根勾配毎）にフレームの形状を変えるという対応をする必要があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、作業の安全性が高く、ガラスにキズを付けない施工が容易に行え、かつ、フレーム形状を変えることなく異なる働き寸法に対応可能な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を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、建材一体型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を屋根に設置する時に、屋根の軒側に位置し、かつ、軒側係合部を有する軒側モジュール枠と、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、屋根の棟側に位置し、かつ、前記軒側係合部と係合する棟側係合部を有する棟側モジュール枠とを有しており、前記軒側係合部および前記棟側係合部は、前記棟側係合部に対して前記軒側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している。

本発明の瓦型太陽電池モジュールは、棟側係合部に対して軒側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せる構成とすることで、上記係合作業中に、作業者が瓦型太陽電池モジュールから手を離したとしても、棟側係合部と軒側係合部との係合が生じ、瓦型太陽電池モジュールが滑り落ちて落下する恐れは無く、上記作業における安全性を向上させることができる。

また、棟側係合部に対して軒側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せることで、瓦型太陽電池モジュールを下から上に引き上げるような施工方法が取られない。このため、太陽電池パネルの受光面のガラスにキズが付くことを防止できる。

さらに、本発明の他の瓦型太陽電池モジュールは、軒側及び棟側の両方で同一形状のモジュール枠を水流れ方向の向きを逆にして用いることで、軒側モジュール枠と棟側モジュール枠と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。

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軒側モジュール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。２枚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変形例であって、瓦型太陽電池モジュール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、四寸勾配の屋根における瓦型太陽電池モジュール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、五寸勾配の屋根における瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造を示す断面図である。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３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４に係る瓦型太陽電池モジュールの概略構成を示す図であり、（ａ）は軒側端部の構成を示す断面図、（ｂ）は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を屋根に取り付けるために用いる接続部材の断面図である。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５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５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〕
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を縁取って保持する枠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軒側モジュール枠３１と棟側に取り付けられる棟側モジュール枠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。軒側モジュール枠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、軒側モジュール枠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」字形状の軒側係合部３１１を形成している。より具体的には、軒側係合部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。

太陽電池パネル２は、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）に接触しており、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に軒側モジュール枠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に示す軒側モジュール枠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。軒側モジュール枠３１の断面構造の変形例を、図３（ａ），（ｂ）に示す。図２に例示した軒側モジュール枠３１の断面構造は、後述する棟側モジュール枠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。棟側モジュール枠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、棟側モジュール枠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。

太陽電池パネル２は、第１の面３２ａおよび第２の面３２ｂの下部に接触しており、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に棟側モジュール枠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」字形状の棟側係合部３２１を形成している。より具体的には、棟側係合部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に示す棟側モジュール枠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、軒側モジュール枠３１と棟側モジュール枠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の棟側モジュール枠３２を載せて固定する。具体的には、棟側モジュール枠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棟側モジュール枠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における軒側モジュール枠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、棟側モジュール枠３２の棟側係合部３２１と軒側モジュール枠３１の軒側係合部３１１を係合させる。具体的には、棟側モジュール枠３２の第３の面３２ｃの下に軒側モジュール枠３１の第６の面３１ｆを入り込ませる。このような棟側係合部３２１と軒側係合部３１１との係合により、瓦型モジュール１は相応の吹き上げの風荷重（負荷重）にも耐えられるようになる。

上述のように棟側係合部３２１と軒側係合部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の棟側モジュール枠３２が載っている。この棟側モジュール枠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・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がビス止め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の上面に接触してビス止めされている。第２の面２０１ｂは、第１の面２０１ａの後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。

接続部材２０１が取り付けられた瓦２００に対し、その棟側に配置される瓦型モジュール１は、軒側モジュール枠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、軒側モジュール枠３１の軒側係合部３１１と接続部材２０１とを係合させる。

図７に示す屋根取付構造では、瓦２００底面の軒側端部付近の所定箇所には接続部材２０２がビス止めにより取付固定されている。接続部材２０２の断面は、図７に示すように、第１ないし第３の面２０２ａ〜２０２ｃから構成されている。第１の面２０２ａは、瓦２００の底面に接触してビス止めされている。第２の面２０２ｂは、第１の面２０１ａの前端から下方に立設するように形成されている。第３の面２０２ｃは、第２の面２０１ｂの下端から前方に折り曲げられて形成されている。

軒側に配置されている瓦型モジュール１に対し、接続部材２０２が取り付けられた瓦２００は、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２０２と棟側モジュール枠３２の棟側係合部３２１とを係合させる。

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の棟側係合部３２１に、棟側の瓦型モジュール１Ｂの軒側係合部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、棟側係合部３２１に対して軒側係合部３１１を棟側から差し込むようにして係合させる。

この構成によれば、上記係合作業中に、作業者が瓦型モジュール１Ｂから手を離したとしても、棟側係合部３２１と軒側係合部３１１との係合が生じ、瓦型モジュール１Ｂが滑り落ちて落下する恐れは無い。すなわち、上記作業における安全性が向上する。また、この効果は、図６，図７で説明したような瓦２００と瓦型モジュール１との係合作業時においても得られるものである。

さらに、本実施の形態１に係る瓦型モジュール１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ような施工方法が取られない。このため、瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２の受光面のガラスにキズが付くことを防止できる。より具体的には、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。尚、瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２上に瓦型モジュール１Ｂが載っている部分では、ガラスにキズが入ったとしても太陽電池セルへの光入射量に影響を与えることはないため、特に問題はない。

尚、本実施の形態１における変形例として、図８に示すように、軒側モジュール枠３１に代えて軒側モジュール枠３３を用いることにより、軒側の瓦型モジュール１Ａの受光面に棟側の瓦型モジュール１Ｂが完全に重ならないようにすることも可能である。軒側モジュール枠３３の断面は、図８に示すように、第１ないし第４の面３３ａ〜３３ｄから構成されている。また、軒側モジュール枠３３では、第３の面３３ｃ（垂直面）および第４の面３３ｄ（水平面）により軒側係合部３３１が形成されている。

軒側モジュール枠３３の使用時には、軒側係合部３３１を、軒側モジュール枠３１における軒側係合部３１１よりもさらに前方側（軒側）に配置することができる。このため、棟側係合部３２１と軒側係合部３３１とを係合させたときに、軒側の瓦型モジュール１Ａの受光面に棟側の瓦型モジュール１Ｂが重ならない。この場合、瓦型モジュール１Ａの太陽電池パネル２の受光面のガラスにキズが付くことを完全に防止できる。

また、本実施の形態の図４および図５に示す構成では、瓦型モジュール１Ａにおける太陽電池パネル２を棟側モジュール枠３２が覆っていない構造を例示している。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示すように、棟側モジュール枠３２の一部が、太陽電池パネル２の棟側周縁部の受光面を覆う構成としても良い。その場合、瓦型モジュール１Ｂにおける軒側モジュール枠３１の第３の面３１ｃが、棟側モジュール枠３２の太陽電池パネル２の受光面を覆う部分上に置かれることとなる。

〔実施の形態２〕
本実施の形態２では、屋根勾配に応じて瓦桟１０１の間隔（屋根勾配方向の間隔）が変わる場合において、本発明の瓦型モジュールがフレームの形状を変えることなく異なる働き寸法に対応可能であることを説明する。

図１０および図１１は、四寸勾配の屋根における瓦型モジュール１の屋根取付構造と、五寸勾配の屋根における瓦型モジュール１の屋根取付構造とをそれぞれ示している。ここでは、五寸勾配の屋根の方が、四寸勾配の屋根に比べて瓦桟１０１の間隔が広く設定されている。すなわち、図１０における瓦桟１０１の間隔Ｌ１と、図１１における瓦桟１０１の間隔Ｌ２との関係は、Ｌ１＜Ｌ２である。

図１０及び図１１における瓦型モジュール１の屋根取付構造は、基本的に図５に示す構造と同じであるが、瓦桟１０１の間隔の違いにより、瓦型モジュール１同士の勾配方向の重なり（働き寸法）も異なっている。すなわち、図１０における瓦型モジュール１の働き寸法Ｍ１と、図１１における瓦型モジュール１の働き寸法Ｍ２との関係は、Ｍ１＜Ｍ２である。

そして、上記働き寸法の違いにより、棟側係合部３２１と軒側係合部３１１との係合量に違いが生じる。すなわち、働き寸法の小さい四寸勾配の屋根よりも、働き寸法の大きい五寸勾配の屋根のほうが、棟側係合部３２１と軒側係合部３１１との係合量（棟側モジュール枠３２における第３の面３２ｃと軒側モジュール枠３１における第６の面３１ｆとの重なり長さ）が小さくなっている。この時、係合量の小さい五寸勾配においても十分に風荷重（負荷重）に耐えられるよう、上記係合量が適切な長さとなるように設計される必要がある。

一方、棟側係合部３２１と軒側係合部３１１との係合量が大きくなる四寸勾配においてもフレームの形状を変えることなく対応するためには、係合部のマージンを大きく取るために第３の面３２ｃおよび第６の面３１ｆの長さ自体を長くする（係合部の重なり代を長く取る）必要がある。

ここで、従来の瓦型モジュールにおいては、上述のように係合部のマージンを大きく取ろうとすれば、上記係合部を係合させる作業、すなわち、モジュールを下から上に引き上げる作業において、その引き上げ量が大きくなるため作業が過大なものとなる。また、係合部のマージンを大きくとろうとすると、瓦型モジュールの受光面を覆う枠面積が大きくなり、発電領域が減ることになる。このため、従来の瓦型モジュールでは、係合部のマージンを大きく取ることは困難であり、その結果、フレームの形状を変えることなく異なる働き寸法に対応することができない、との課題が生じていた。

これに対し、本実施の形態２に係る瓦型モジュール１では、棟側係合部３２１と軒側係合部３１１との係合は、軒側の瓦型モジュール１Ａ（図５参照）に対し、棟側の瓦型モジュール１Ｂ（図５参照）を上から下に移動させる作業にて行える。このため、棟側係合部３２１および軒側係合部３１１のマージンを大きく取るために、第３の面３２ｃおよび第６の面３１ｆの長さを大きくしても、作業が過大になることは無い。その結果、本実施の形態２に係る瓦型モジュール１では、第３の面３２ｃおよび第６の面３１ｆの長さをマージンを考慮した適切な長さとすることで、フレームの形状を変えることなく異なる働き寸法に対応することが可能となる。

〔実施の形態３〕
図１２は、本実施の形態３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３に係る瓦型モジュール１１は、実施の形態１，２における瓦型モジュール１の軒側モジュール枠３１および棟側モジュール枠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１，２における軒側モジュール枠３１とほぼ同様の構成とすることができる。すなわち、図１２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に示す軒側モジュール枠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）に示す軒側モジュール枠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３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１２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、軒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風荷重（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。

本実施の形態３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、軒側モジュール枠と棟側モジュール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３では、軒側モジュール枠と棟側モジュール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１３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３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４〕
図１４は、本実施の形態４に係る瓦型モジュール１２の概略構成を示す図であり、（ａ）は軒側端部の構成を示す断面図、（ｂ）は棟側端部の構成を示す断面図である。本実施の形態４に係る瓦型モジュール１２は、実施の形態１，２における瓦型モジュール１の軒側モジュール枠３１および棟側モジュール枠３２の代わりに、軒側及び棟側の両方でモジュール枠３６を用いたことを特徴としている。

モジュール枠３６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、モジュール枠３６の上記断面は、図１４に示すように、第１ないし第３の面３６ａ〜３６ｃから構成されている。

第１の面３６ａおよび第２の面３６ｂは互いに直交しており、第１の面３６ａの一方の端部から第２の面３６ｂが下方に立設するように形成されている。第３の面３６ｃは、第２の面３６ｂの下端から第１の面３６ａと同方向に折り曲げられて形成されている。モジュール枠３６では、第２の面３６ｂ（垂直面）および第３の面３６ｃ（水平面）により係合部３６１が形成されている。また、第３の面３６ｃの先端（第２の面３６ｂとの接続部と反対側）には、山形の係止部３６２が形成されている。

モジュール枠３６は、太陽電池パネル２の裏面（バックシート２ａ）に第１の面３６ａを接着させて取付固定されている。また、瓦型モジュール１の軒側及び棟側のいずれにおいても、第２の面３６ｂが太陽電池パネル２の端面と同一面となるように配置されている。

図１５は、本実施の形態４に係る瓦型モジュール１２を屋根に取り付けるために用いる接続部材４１の断面図である。

接続部材４１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４１の上記断面は、図１５に示すように、第１ないし第７の面４１ａ〜４１ｇから構成されている。

第１の面４１ａおよび第２の面４１ｂは互いに直交しており、第１の面４１ａの途中から第２の面４１ｂが上方に立設するように形成されている。第３の面４１ｃは、第２の面４１ｂ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４１ｄは、第３の面４１ｃの後端から上方に折り曲げられて形成されている。第５の面４１ｅは、第４の面４１ｄの上端から前方に折り曲げられて形成されている。第６の面４１ｆは、第１の面４１ａの後端から斜め上方に傾斜して延設されている。第７の面４１ｇは、第６の面４１ｆ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４１では、第３ないし第５の面４１ｃ〜４１ｅが、これら３面で形成される略「コ」字形状の係合部４１１を形成している。より具体的には、係合部４１１は、「コ」字形状の開口部を軒側に向けるように構成されている。

続いて、瓦型モジュール１２の屋根取付構造について、図１６を参照して説明する。図１６では、２枚の瓦型モジュール１２を屋根の水流れ方向Ａに沿って配置したときの、モジュール枠３６・３６と接続部材４１とを用いた屋根取付構造を例示する。

瓦型モジュール１２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１２を架け渡して固定する。瓦型モジュール１２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１２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１２Ａとし、軒側に配置されるモジュールを瓦型モジュール１２Ｂとする。この場合、軒側の瓦型モジュール１２Ａが先に葺かれ、その上に棟側の瓦型モジュール１２Ｂが葺かれる。

まず、瓦桟１０１上に接続部材４１を載せて固定する。具体的には、接続部材４１の第６の面４１ｆを木ねじ１０２等で瓦桟１０１上に締結固定する。このとき、第７の面４１ｇが瓦桟１０１の側面に引っ掛けられて接続部材４１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１２Ａは、モジュール枠３６の第３の面３６ｃを接続部材４１の第１の面４１ａに載せ、かつ、モジュール枠３６の第２の面３６ｂを接続部材４１の第２の面４１ｂに接触させて配置される。また、モジュール枠３６の第２の面３６ｂと接続部材４１の第２の面４１ｂとをビス１０４によって締結することで、瓦型モジュール１２Ａが接続部材４１に取付固定される。

次に、棟側の瓦型モジュール１２Ｂを軒側から棟側へ向けて（すなわち、水流れ方向Ａの上流側に向けて）引き上げることにより、モジュール枠３６の係合部３６１を接続部材４１の係合部４１１に係合させる。この時、モジュール枠３６の係止部３６２を係合部４１１内に嵌合させることでより強固な係合を得ることができる。このような係合部３６１と係合部４１１との係合により、瓦型モジュール１は相応の吹き上げの風荷重（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１２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。

本実施の形態４に係る瓦型モジュール１２では、軒側及び棟側の両方で略同一形状のモジュール枠３６を水流れ方向の向きを逆にして用いるため、軒側モジュール枠と棟側モジュール枠とを共用することができ、瓦型モジュール１２のコストダウンを図ることが可能となる。

〔実施の形態５〕
本実施の形態５は、瓦型モジュール１，１１または１２の軒側モジュール枠に雪止め機能を付加する場合の構成を示すものである。

第１の例として、軒側モジュール枠の一部を上方に突出させ、雪止め部として機能させる構成がある。図１７は、実施の形態１の軒側モジュール枠３１（または、実施の形態３のモジュール枠３４）の変形例であって、雪止め部が付加された軒側モジュール枠３１’の断面図である。図１７に示すように、軒側モジュール枠３１’では、図２における軒側モジュール枠３１の第２の面３１ｂが太陽電池パネル２の受光面よりもさらに上方に突出している。この第２の面３１ｂにおける突出部が雪止め部３１２として機能する。

第２の例として、軒側モジュール枠にさらに雪止め部材を取り付ける構成がある。図１８は、実施の形態４における瓦型モジュール１２の変形例であって、軒側のモジュール枠３６に雪止め部材３５が取り付けられた構成の断面図である。雪止め部材３５は、軒側のモジュール枠３６の第２の面３６ｂに対してビス止めされている。

以上のように、本発明の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、屋根の軒側に位置し、かつ、軒側係合部を有する軒側モジュール枠と、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、屋根の棟側に位置し、かつ、前記軒側係合部と係合する棟側係合部を有する棟側モジュール枠とを有している。さらに、前記軒側係合部および前記棟側係合部は、前記棟側係合部に対して前記軒側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している。

上記の構成によれば、２枚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する場合であって、軒側の瓦型太陽電池モジュールの棟側係合部に、棟側の瓦型太陽電池モジュールの軒側係合部を係合させる時に、棟側係合部に対して軒側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せることができる。このため、上記係合作業中に、作業者が瓦型太陽電池モジュールから手を離したとしても、棟側係合部と軒側係合部との係合が生じ、瓦型太陽電池モジュールが滑り落ちて落下する恐れは無い。すなわち、上記作業における安全性を向上させることができる。

さらには、棟側係合部および軒側係合部のマージンを大きく取ることが可能な構造であり、フレームの形状を変えることなく異なる働き寸法に対応することが可能となる。

上記瓦型太陽電池モジュールでは、前記軒側係合部は、太陽電池パネル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略「Ｌ」字形状の断面を有しており、前記棟側係合部は、太陽電池パネルの受光面に対して、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略「逆Ｌ」字形状の断面を有している構成とすることができる。

上記の構成によれば、前記棟側係合部に対して前記軒側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を容易に得ることができる。

上記の課題を解決するために、本発明の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、屋根の軒側に位置し、かつ、軒側係合部を有する軒側モジュール枠と、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、屋根の棟側に位置する棟側モジュール枠とを有している。さらに、前記軒側モジュール枠と前記棟側モジュール枠とは、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している。

上記の構成によれば、軒側及び棟側の両方で略同一形状のモジュール枠を水流れ方向の向きを逆にして用いるため、軒側モジュール枠と棟側モジュール枠と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。

上記の課題を解決するために、本発明は、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太陽電池モジュール、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太陽電池モジュールとする場合、屋根の瓦桟上に前記軒側瓦型太陽電池モジュールの前記棟側モジュール枠を載せて固定する。さらに、前記軒側瓦型太陽電池モジュールの前記棟側係合部に、前記棟側瓦型太陽電池モジュールの前記軒側係合部を係合させてなることを特徴としている。

また、棟側係合部に対して軒側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せることで、瓦型太陽電池モジュールを下から上に引き上げることような施工方法が取られない。このため、太陽電池パネルの受光面のガラスにキズが付くことを防止できる。

上記の課題を解決するために、本発明は、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太陽電池モジュール、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太陽電池モジュールとする場合、屋根の瓦桟上に、係合部を有する接続部材を固定し、前記接続部材に前記軒側瓦型太陽電池モジュールの前記軒側モジュール枠を固定する。さらに、前記接続部材の前記係合部に、前記棟側モジュールの前記軒側係合部を係合させてなることを特徴としている。

上記の構成によれば、軒側及び棟側の両方で同一形状のモジュール枠を水流れ方向の向きを逆にして用いるため、軒側モジュール枠と棟側モジュール枠と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、本発明における瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造では、前記各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、屋根の軒側に位置し、かつ、軒側係合部を有する軒側モジュール枠と、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、屋根の棟側に位置し、かつ、前記軒側係合部と係合する棟側係合部を有する棟側モジュール枠とを有している。屋根の水流れ方向に沿って配置される２枚の瓦型太陽電池モジュールについて、軒側に配置される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棟側モジュール枠を載せて固定し、前記軒側瓦型モジュールの前記棟側係合部に、前記棟側瓦型モジュールの前記軒側係合部を係合させてなる。さらに、前記軒側瓦型モジュールの受光面上には、前記軒側瓦型モジュールの前記棟側係合部と前記棟側瓦型モジュールの前記軒側係合部との係合箇所が配置されない構造であることを特徴としている。

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。

１，１１，１２瓦型モジュール（瓦型太陽電池モジュール）
１Ａ瓦型モジュール（軒側瓦型モジュール）
１Ｂ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軒側モジュール枠
３１１軒側係合部
３１ｅ第５の面（垂直面）
３１ｆ第６の面（水平面）
３１２雪止め部
３２棟側モジュール枠
３２１棟側係合部
３２ｂ第２の面（垂直面）
３２ｃ第３の面（水平面）
３３軒側モジュール枠
３３１軒側係合部
３４，３６モジュール枠
３４１，３６１係合部
３５雪止め部材
４０，４１接続部材
４０１，４１１係合部
２００瓦
２０１，２０２接続部材

Claims

瓦型太陽電池モジュールであって、
太陽電池パネルと、
前記太陽電池パネルの軒側に取り付けられ、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、屋根の軒側に位置し、かつ、軒側係合部を有する軒側モジュール枠と、
前記太陽電池パネルの棟側に取り付けられ、前記瓦型太陽電池モジュールを屋根に設置する時に、屋根の棟側に位置し、かつ、前記軒側係合部と係合する棟側係合部を有する棟側モジュール枠とを有しており、
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、
前記軒側係合部および前記棟側係合部は、屋根面の法線方向に沿って前記軒側瓦型モジュールにおける前記太陽電池パネルの後端の上に前記棟側瓦型モジュールの先端が載るように、かつ、前記棟側係合部に対して前記軒側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。
請求項１に記載の瓦型太陽電池モジュールであって、
前記軒側係合部は、前記太陽電池パネルの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略「Ｌ」字形状の断面を有しており、
前記棟側係合部は、前記太陽電池パネルの受光面に対して、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略「逆Ｌ」字形状の断面を有していることを特徴とする瓦型太陽電池モジュール。
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または２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棟側モジュール枠を載せて固定し、
さらに、屋根面の法線方向に沿って前記軒側瓦型モジュールにおける前記太陽電池パネルの後端の上に前記棟側瓦型モジュールの先端を載せ、かつ、前記軒側瓦型モジュールの前記棟側係合部に、前記棟側瓦型モジュールの前記軒側係合部を係合させてなる瓦型太陽電池モジュールの屋根取付構造。