JPH0363349A - 太陽電池発電屋根 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は住宅等の建物に設置されて太陽電池による発電
を行う太陽電池発電屋根に関する。

［従来の技術］ この種建物に設置される太陽電池として、太陽電池パネ
ルを既設の屋根面上に載置したり。

或はガラス製の瓦−枚毎に太陽電池を一体的に内蔵した
もの等が提案されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、太陽電池パネルを屋根面上に載置する場合は、
もとより通常の外装材による屋根ぶき作業が必要である
し、またその上に太陽電池パネルを１！置する結果、屋
根のデザインの統一性を損いやすい、また、太陽電池パ
ネルは強風時のあおり止めのために屋根面に確実に固定
しなければならないが、屋根独自の経時的なたわみ等に
従って、太陽電池を被覆するガラス製の透光板や太陽電
池自体が割れてしまう恐れもある。

一方、瓦−枚毎に太陽電池を内蔵したものは、当然屋根
外装である瓦と太陽電池の設置作業の重複を省くことは
できるが、屋根下地は通常どおり張設しておく必要があ
るし、またこの太陽電池を内蔵した瓦を屋根上に敷設す
る際の個々の結線手間や、この瓦が後に位置ずれを生じ
た場合の断線等の点に実用化上の問題を残している。

本発明は、かかる従来装置の問題点に鑑みてなされたも
ので、太陽電池等を強固に保持して長年月の使用に耐え
、且つ、屋根の外装及び下地も兼ね得る構造により施工
の迅速性に極めて優れた太陽電池発電屋根を提供するこ
とを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明は上記目的に添い、屋根外装と屋根下地を兼ね得
るよう枠組内を閉鎖した耐荷重フレームを含んで一体的
な屋根トラスな形成したものであって、即ち本発明は、
各々連結手段を備えた上下及び縦枠部を四周枠組してな
る耐荷重フレームと：　該耐荷重フレームに保持せしめ
た太陽電池と；　該フレーム内を閉鎖せしめた表面側透
光板及び裏面側底板と；　上記耐荷重フレームを正背面
両側から傾斜起立せしめるとともに上枠部を直接又は間
接に連結して形成してなる逆Ｖ字状一体的な屋根トラス
とを備えてなることを特徴とする太陽電池発電屋根に係
り且つこれを要旨とするものである。

［作用］ 耐荷重フレームの枠組内に保持された太陽電池は外力か
ら保護され、一方、耐荷重フレームの枠組内を閉鎖した
表面側透光板及び裏面側底板は屋根の外装及び下地を兼
ね得る。

そして、耐荷重フレームを正背面両側から傾斜起立せし
めて逆Ｖ字状一体的な屋根トラスを形成した結果、耐荷
重フレームはそれ自体屋根小屋組の主要な耐力構造を形
成できる。またかかる耐荷重フレームを左右に並列して
連結することにより１例えば当該建物の幅に合せた任意
広面積の受光傾斜屋根面を形成できる。

［実施例］ 第１図乃至第５図と第６図は異なる実施例を示す、まず
第１図乃至第５図に示す実施例を説明すると、図中１は
本発明に係る太陽電池発電屋根で、該発電屋根１は第１
図に示すように耐荷重フレーム２・・・、太陽電池３・
・・等を有して建物４上に設置している。

耐荷重フレーム２・・・は、比較的厚肉に形成したアル
ミ型材製の上下及び縦枠部５，６，７゜７を四周枠組し
てなる。なお、その寸法は例えば縦５．５ｍ、横０．６
ｍの細長に形成している。また、図中８は該耐荷重フレ
ームの補強中桟である。

この耐荷重フレーム２の上下及び縦枠部５゜６．７．７
には各々連結手段９，１０．１１゜１１を備えている。

上枠部５の連結手段９は正面及び背面側の両耐荷重フレ
ーム２，２の上枠部同士を連結しており（第２ｒｙｉ参
照）、該上枠部５に長手方向一連に一体成形した係合溝
１２と、これに適宜間隔毎に係合せしめた略２の字形の
短尺金物１３及び該金物の締結ボルト・ナツト１４から
なる。また、下枠部６の連結手段ｌＯは耐荷重フレーム
２・・・を建物４に連結しており（第３図参照）、該下
枠部６に長手方向−連に一体成形した係合溝１５と、こ
れに係合せしめた蝶番金物１６（詳細は特願平１−４７
６５３号参照）からなる、一方、縦枠部７，７の連結ｆ
段１１は、左右に隣接する耐荷型フレーム２，２同士を
連結しており（第４図参照）。

隣接する縦枠部７，７を挟み付ける表面側の長尺被覆板
１７と、裏面側に適宜間隔毎に添設した短尺金物１８及
びこれらの締結ボルト・ナツト１９（ボルトは回り止め
用角頭付き）からなる、なお、これら第２図乃至第４図
中２０・・・は全て気密材である。

次に、太陽電池３・・・は本例では直径１０ｃｍ程度の
シリコン系円盤状セルを基板２１に多数配設して結線し
てなり、第１図に示すようにこれを上記耐荷重フレーム
２の枠組内に保持せしめている。

一方、表面側透光板２２は強化ガラス製で、第２図乃至
第４図に示すように耐荷重フレーム２に同質の型材製押
縁２３（その気密材２０）で固定してその枠組内を表面
側で閉鎖している。

また、裏面側底板２４は構造用台板製で、第２図乃至第
４図に示すようにその四周縁を耐荷重フレーム２に一体
成形した嵌挿溝２５に嵌入して該フレーム２の枠組内を
裏面側で閉鎖している。

なお、図中２６はこの裏面側底板２４と上記太陽電池３
との間に介装した例えば発泡ポリウレタンやグラスウー
ル等の断熱材である。

次に、上記耐荷重フレーム２の建物４への設置状態を説
明すると１本例における建物４は。

例えば木質軸組構造の既設建物で、第５図に示すように
旧屋根を撤去することによって露出した既設桁２７上に
（図示しないが既設部分の凹凸等の必要に応じて実願平
１−３８５５９号の実施例に示す嵩上げ用の台輪を介し
）、天井パネル２８を蔵置固定した後、既設桁２７、既
設梁２９（又は台輪）等の耐強性の高い構造材上に、耐
荷重フレーム２の下枠部６を蝶番金物等の前記連結手段
１０（第３図参！＠）によって固定している。なお、同
図中３０は該蝶番金物の固定ボルト、３１は仮とめ用の
釘である。

そして、第１図に示すように耐荷重フレーム２・・・は
、正背面両側から傾斜起立せしめるとともに上枠部５，
５同士を前記連結手段９，９（第２図参照）で連結して
相互支承せしめ、逆Ｖ字状一体的な屋根トラス３２を形
成している。

ここで本例の耐荷重フレームは、正背面両側ともその枠
組内に太陽電池３・・・を保持し、正面側は主に直接光
、背面側は主に散乱光の受光をねらっている６なお各耐
荷重フレーム２・・・の傾斜起立角度は例えば第５図に
示すように正背面各側４５度である。

その他、第２閏中３３は上記連結手段を目隠しするため
の化粧天板、第５図中３４はこの連結を補強するために
正背面耐荷重フレーム２゜２の縦枠部７，７間に架設し
た小梁である。

また、耐荷重フレーム２・・・は左右に並列するととも
に、隣接する耐荷重フレームの縦枠部７．７同士を前記
連結手段１１（第４図参照）で連結して左右方向連続一
体的な受光傾斜屋根面３５．３５を形成している。ここ
で、本例で左右に並列した各耐荷重フレーム２・・・は
全てに太陽電池３・・・を保持している。

なお、第１図及び第５図中３６はこの連結を補強するた
めの左右方向通しの横梁である。また、第４図中３７は
左右に隣接する耐荷重フレーム２．２内の太陽電池３・
・・を結線するための配線、３８はそのコネクター、３
９はこれら連結手段や配線等を目隠しするための長尺の
化粧板である。

そ・の他、第１図中４０は飾りと雨仕舞いを兼ねて耐荷
重フレームの上梓部５に弾発的に嵌着した頂部覆い（第
２図中弾発係止片４１，４１とコーキング４２．４２及
び前記気密材２０−・・等を参照）、４３．４３は上記
のように逆Ｖ字状の屋根トラス３２を形成した結果左右
に開口される三角形開口面の化粧を兼ねた左右端閉塞パ
ネル、また４４は該閉塞パネル４３と耐荷重フレーム２
間の継目を被覆連結するＬ形役物（連結手段は前記縦枠
部の連結手段１１の長尺被覆板１７に準する）である、
なお、前記の各枠部連結手段９，１０．１１及びこれら
頂部覆い４０、左右端閉塞パネル４３及びＬ形役物４４
等によって本例屋根の内部空間は水密性が保たれ、収納
庫や居室としての利用や、或いは第５図に示した天井パ
ネル２８を省いて吹き抜けとしての利用も可能である。

また、第５図中４５は蓄電池と回路のＯＮ・ＯＦＦスイ
ッチ、そして直交流及び電圧変換並びに市販の電力系統
との連係システムを含む発電制御装置、４６は配線であ
る。

次に、第６図に示す実施例は、正面側の受光傾斜屋根面
の勾配を緩めて（３０度）片流れ形状の屋根とした点が
先の実施例と特に異なる。

また、本例では太陽電池は上記正面側の耐荷重フレーム
にのみ保持されており、背面側の耐荷重フレームの枠組
内は適当な閉塞パネル（外装材、断熱材及び下地又は内
装材等を有する複層パネルが望ましい）で閉鎖して雨仕
舞いせしめている、その他、天井パネルを省いて吹き抜
けとした点等若干の差異はあるがその余の点は前記実施
例とほぼ共通するので図中同符号を付して説明を省略す
る。

その他図示しないが、耐荷重フレームの上下及び縦枠部
の連結手段は図示例のような金物等の第三部材を介さな
いで当該枠部な直接ボルト締めすること等も可能である
。また、勿論第三部材を用いる場合でも、例えば下枠部
の連結手段の蝶番金物に代え、所定角度に折曲したアン
グル材等を用いて耐荷重フレームの起立角度を一定に定
めて構造を単純化されてもよい。

一方、太陽電池は全ての耐荷重フレームに備える必要は
なく、特に予算に応じて正面側にのみ備えたり、或いは
この正面側においても一つおき等部分的に備えることが
でき、他の耐荷重フレームは上記のように適当なパネル
で閉鎖し得る。

また勿論、太陽電池は各種公知のものを選択でき、上記
シリコン系の他、ｍ−ｖ族化合物系（ひ化ガリウム等）
、ｎ−ｖｉ族化合物系（硫化カドミウム等）　、　　Ｉ
−ｍ−ＶＴ族化合物系（硫化銅等）又は有機物などを採
用し得る。なお、太陽電池は例えば表面側透光板の裏面
に印刷等によって一体的に形威することも可能である。

次に、耐荷重フレームの傾斜起立角度は受光効率を中心
に決定されるが５この他、当該屋根の内部空間の利用ス
ペースとの兼合い等が考慮される場合もあって任意であ
る。但し、受光効率について一般的に検討すると、直接
光の受光のためには当該地の緯度とほぼ同じ角度とする
のが有利てあり、一方散乱光の受光のためには角度が浅
い（水平に近い）方が有利である。しかし、直射側でも
散乱光は当然台まれているので１例えば上記緯度角より
やや浅めの角度などに決定されれば効率的である。

なお、かかる太陽電池発電屋根を設置する建物の他の例
として、例えば新築の木造建物において従来の屋根に代
えて当初から設計に折り込んだり、或いは既設コンクリ
ート造建物の屋上にベントハウスのように後付は設置す
ることも可能である。なお、後者のような場合は１本屋
根の内部に雨水か入っても差支えない場合もあるので、
例えば先に図示した左右端閉塞パネル等が省かれる場合
もある。

実施例は以上のとおりに４Ｍ威したが、本発明は前記要
旨に反しない限り、連結手段、上下及び縦棒部、耐荷重
フレーム、太陽電池、表面側透光板、裏面側底板、屋根
トラス等の具体的形状、構造、寸法、材質、員数、配置
及びこれらの関係そして付加的部材の有無や本屋根を設
置する建物の種類等は様々に変更し得て上記実施例に限
られないことはいうまでもない。

［発明の効果］ 本発明は前記要旨のとおりに構成したので、耐荷重フレ
ームの枠組内に保持された太陽電池や表面側透光板は該
フレームにより外力から保護され、長年月の使用に耐え
得る。

また耐荷重フレームの枠組内を閉鎖した表面側透光板及
び裏面側底板は屋根の外装及び下地を兼用可能であるこ
と、及び、耐荷重フレームを正背面両側から傾斜起立せ
しめて逆Ｖ字状−体的な屋根トラスを形成した結果、耐
荷重フレームはそれ自体屋根小屋組の主要な耐力構造を
形威し得ることから、屋根の形威と太陽電池の設置にお
いて材料及び施工作業の重複を可及的に省くこと、を可
能とし、太陽電池発電屋根を極めて迅速な組立て作業に
よって形威し得る。

【図面の簡単な説明】

ＭＳｌ乃至！８５図と第６図は異なる実施例を示すもの
で、第１図は本発明太陽電池発電屋根の組立て状態を示
す斜視図、第２図は該屋根の上枠部を切り欠いた斜視図
、第３図は同じく下枠部を切り欠いた斜視図、第４図は
同じく縦枠部の横断面図、第５図は同屋根を設置した建
物の縦断面図、第６図は他の実施例に係る本発明太陽電
池発電屋根を設置した建物の縦断面図。 ｌ・・・太陽電池発電屋根　　３・・・太陽電池２・・
・耐荷重フレーム　　　５・・・上梓部６・・・下枠部 ７・・・縦枠部 ９．１０．１１ ・・・連結手段 ２２・・・表面側透光板 ２４・・・裏面側底板 ３２・・・屋根トラス

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 各々連結手段を備えた上下及び縦枠部を四周枠組してな
   る耐荷重フレームと； 該耐荷重フレームに保持せしめた太陽電池 と； 該フレーム内を閉鎖せしめた表面側透光板及び裏面側底
   板と； 上記耐荷重フレームを正背面両側から傾斜起立せしめる
   とともに上枠部を直接又は間接に連結して形成してなる
   逆Ｖ字状一体的な屋根トラスとを備えてなることを特徴
   とする太陽電池発電屋根。