JPH0649963A - 太陽電池付き屋根パネル - Google Patents

太陽電池付き屋根パネル

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JPH0649963A
JPH0649963A JP4202749A JP20274992A JPH0649963A JP H0649963 A JPH0649963 A JP H0649963A JP 4202749 A JP4202749 A JP 4202749A JP 20274992 A JP20274992 A JP 20274992A JP H0649963 A JPH0649963 A JP H0649963A
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roof panel
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solar cell
roof
module
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Naoko Oya
直子 大矢
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    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B10/00Integration of renewable energy sources in buildings
    • Y02B10/10Photovoltaic [PV]

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  • Roof Covering Using Slabs Or Stiff Sheets (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 必要とするだけの電圧が得られ、効率的な電
力供給をなし得る太陽電池付き屋根パネルを提供する。 【構成】 屋根パネル本体2に、複数の太陽電池10が
設けられたパネル状の太陽電池モジュール3を、必要と
する電圧が得られる数だけ貼設し、かつ相互に電気的に
接続して1つの太陽電池付き屋根パネル1とした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、住宅等の屋根を構成す
る屋根パネルであって、太陽電池が取り付けられている
ものに関する。
【0002】
【従来の技術】従来、住宅等の建築構造物の屋根の上に
太陽電池を設置し、この太陽電池から住宅に電力を供給
し、省エネルギー化を図ることが実施されている。太陽
電池を屋根に設置するにあたっては、既設の屋根の上
に、太陽電池が設けられたパネル状の太陽電池ユニット
を専用架台により固定する架台固定式、あるいは、瓦に
太陽電池を内蔵させたいわゆる太陽電池瓦を、屋根パネ
ルに葺くといった手段が一般的である。
【0003】ところが、これらの屋根に対する太陽電池
の設置手段においては、架台固定式の場合、架台取付け
のために瓦などの屋根材や野地板、垂木などを痛め、防
水、耐久性を得るのが難しい上に」、太陽電池の電線の
配線を外部に露出させることになり、その電線が直接風
雨や太陽光の影響を受けやすく、また、太陽電池瓦の場
合、瓦どうしの接合部に設けた通電用のコネクタが、雨
水の侵入により腐食しやすいといった、それぞれ欠点を
有するものであった。
【0004】そこで、屋根に対する太陽電池の新たな設
置手段として、屋根を構成する屋根パネルに、複数の太
陽電池モジュールを取り付けて両者を一体化させ、この
太陽電池付き屋根パネルを複数並べることにより、屋根
の敷設と同時に太陽電池を設置する技術が開発されてき
ている。
【0005】この太陽電池付き屋根パネルは、配線の露
出や雨水の侵入を回避できて、上記従来の屋根に対する
太陽電池の設置手段が有する欠点を解決することを可能
とするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
太陽電池付き屋根パネルを実際に用いるにあたっては、
1枚もしくは複数枚を並べて屋根(あるいは屋根の一
部)とすることになるが、前記太陽電池モジュールは、
一般に矩形状の薄いパネルに形成されたものであって、
前記屋根パネルの上面に対し縦横に複数並べて屋根パネ
ルの外形寸法にぴったり収まるような寸法に設定されて
いる。
【0007】すなわち、このように複数の太陽電池モジ
ュールが取り付けられた太陽電池付き屋根パネルにおい
ては、1枚で、太陽電池モジュールの取付数に見合った
電圧が得られるわけであり、これを屋根として複数枚並
べて電機的には並列に接続することにより、必要な電流
(電力)が供給される。
【0008】ところが、上記のような構成で、必要な電
力が供給されればよいが、必要以上の電力が供給された
り、あるいは必要に満たない電力しか供給されない場合
が起こるといった、非効率的な電力供給状態が生じるお
それが想定される。
【0009】本発明は上記事情に鑑みてなされたもので
あって、必要とするだけの電圧が得られ、効率的な電力
供給をなし得る太陽電池付き屋根パネルを提供すること
を目的としている。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するためになされたものであり、屋根パネル本体に、太
陽電池が設けられたパネル状の太陽電池モジュールを、
必要とする電圧が得られる数だけ貼設し、かつ相互に電
気的に接続したことを特徴としている。
【0011】
【作用】本発明の太陽電池付き屋根パネルによれば、太
陽電池モジュールが、必要とする電圧が得られる数だけ
設けられているから、必要以上の電力が供給されたり、
あるいは必要に満たない電力しか供給されない場合が起
こるといった不都合が解消され、必要充分な電力が効率
的に供給される。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は、その一実施例の太陽電池付き屋根パネ
ル1が住宅の屋根として取り付けられた状態を示してい
る。この屋根パネル1は、必要に応じた数だけ取り付け
られ、その数は、場合によっては1枚であったり、屋根
の全面を構成するよう取り付けられたりする。
【0013】この屋根パネル1は、長方形状の屋根パネ
ル本体2の上面に、太陽電池が設けられたパネル状の太
陽電池モジュール(以下単にモジュールと略称する)3
が複数取り付けられて貼設された基本構成となってお
り、軒先P側から棟Q側に屋根の勾配に沿って張られて
いる。
【0014】屋根パネル本体2は、図2および図3に示
すように、上面にアスファルトルーフィング4が施され
た長方形状の合板5の上面および下面に、複数の芯材6
および垂木7がそれぞれ格子状に組まれて接着・釘打ち
等の手段により固着されてなる。
【0015】合板5の上面は、縦横の各芯材6により、
同一寸法である複数の長方形状ブロックが区画されてい
る。本実施例の場合、このブロックは縦に4個、横に3
個の計12個であり、そのうち、棟Q側から2段目の真
ん中のブロックは天窓部8とされ、その他のブロック
に、前記モジュール3が取り付けられている。
【0016】芯材6は、屋根パネル本体2の長さ方向両
端にわたって延びる縦芯材6aと、これに直交して各縦
芯材6a間に配された横芯材6bの2種類であって、横
芯材6bは縦芯材6aよりも薄く、両者の上面が面一の
状態となるよう横芯材6bは縦芯材6aに固着され、実
際には縦芯材6aのみが前記合板5に固着され、横芯材
6bは合板5からやや離間して浮いた状態となってい
る。
【0017】前記モジュール3は、略正方形状の透明板
9に太陽電池セル(図示略)が内蔵されてなる太陽電池
10が、図示を省略したジョイントにより長方形状に複
数(この場合縦6枚×横4枚の計24枚)組み合わされ
たパネル状のものである。太陽電池としては、PN接合
を利用したエネルギー変換器であって、たとえば、N形
Si基板に1〜3μのP形層を形成して表面より光がP
N接合に到達するようにし、その光起電力効果を利用し
たものを用いる。
【0018】これらモジュール3は、屋根パネル本体2
と外形寸法が略同一のフレーム11に組み込まれてい
る。このフレーム11は、図4に示すように、幅方向両
端下面にシール材12が貼られた平な上板13と、幅方
向両端上面にシール材14が貼られ断面凸状に形成され
た下板15と、前記シール材13と下板15の上端部間
に挟み込まれるパッキン16とから構成された枠材17
が、前記ブロックに対応して格子状に枠組みされたもの
で、下板15を縦芯材6aおよび横芯材6bに釘打ち等
により固着した後、各モジュール3(モジュール3の透
明板9)の縁を両シール材12、14に挟み、上板13
を下板15にねじ止め等の手段で結合することにより、
各モジュール3が、前記天窓部8に対応する部分を除い
た各枠材17の間に嵌め込まれている。なお、前記シー
ル材12、14およびパッキン16は、ブチルゴム等で
成形されたものが好適である。
【0019】そして、このように各モジュール3がフレ
ーム11に取り付けられ、さらにこのフレーム11が、
枠材17の下面を前記屋根パネル本体2の縦芯材6aお
よび横芯材6bに合わせて載せられ、接着等の手段によ
り固着されることにより、複数のモジュール3が取り付
けられてなる屋根パネル1が構成されている。
【0020】この屋根パネル1は、前述のごとく前記横
芯材6bが合板5からやや離間して浮いた状態となって
いることにより、合板5とモジュール3との間に、軒先
P側から棟Q側に向かって延びる通気層1Aを有してい
る。また、縦芯材6aにも、各ブロックごとに、横隣り
の通気層1Aどうしを連通する切欠き(図示略)が形成
されている。
【0021】また、軒先P側には軒先換気ガラリ25
が、棟Q側には棟換気金物26がそれぞれ設けられてお
り、外気が、軒先換気ガラリ25から通気層1Aを通っ
て棟換気金物26に至り、ここから外部に排出されるよ
う構成されている。図1における破線矢印は、その外気
の流れを示している。
【0022】さて、次に前記天窓部8を説明すると、屋
根パネル本体2の天窓部8にあたるブロックは、切り欠
かれて開口しており、この開口2Aの周囲における合板
5の縁の上面には、前記縦芯材6aと、この縦芯材6a
と同一厚さの横芯材6Bとが固着され、また、下面には
前記垂木7が固着されている。
【0023】また、フレーム11の天窓部8にあたる枠
材17の間には、ガラス18が嵌め込まれている。この
ガラス18は、外形寸法(縦、横、厚さ)が前記モジュ
ール3と同一の長方形状であって、モジュール3と同様
に枠材17に嵌め込まれている。
【0024】天窓部8の周囲の前記縦芯材6aおよび横
芯材6Bの上には、前記アスファルトルーフィーング4
が被せられ、その上に、断面コ字状の水切板19が嵌め
込まれて固着されている。この水切板19は、前記フレ
ーム11の下板15とともに縦芯材6aおよび横芯材6
Bに固着されている。
【0025】一方、図2および図3に示すように、屋根
の下方の天井20は、野縁21に石膏ボード等からなる
天井板22が張られて構成されているが、前記天窓部8
にあたる部分は切断加工等により開口され開口20Aが
形成されている。また、天井板19の上方にも、梁23
が設けられている。
【0026】そして、天井20の開口20Aに、天窓部
8を合わせて上記屋根パネル1を配し、互いに合わせた
垂木7と上側の梁23とを接着・釘打ち等の手段により
固着して、屋根パネル1は天井20に取り付けられる。
【0027】そして、天窓部8の周囲の縦芯材6aおよ
び横芯材6Bから、前記天井板22の開口縁にわたっ
て、石膏ボード等からなる仕切板24を張り付ける。こ
の仕切板24の上端部は、前記水切板19と縦芯材6a
および横芯材6Bとの間に差し入れる。この仕切板24
は天窓部8における屋根パネル本体2および天井20の
開口2Aおよび20Aの四方に張り付けられ、少なくと
も、下側の野縁21と縦芯材6aおよび横芯材6Bに対
し、接着・釘打ち等の手段により固着される。これによ
って、天井20の下方の居室等の住宅内から、前記ガラ
ス18を通して空を見上げることができるとともに、太
陽光が住宅内に差し込んでくる。
【0028】さて、上記本実施例の屋根パネル1におい
ては、この1枚の屋根パネル1につきモジュール3の数
は計7個であるが、この数は、1つのモジュール3から
得られる電圧を鑑み、住宅の必要とする電圧が得られる
だけの数とされている。つまり、屋根パネル1には、モ
ジュール3が、必要とする電圧が得られる数だけ貼設さ
れているわけである。そして、これらモジュール3は、
前記通気層1Aに図1の一点鎖線27のごとく取り回さ
れた電線により直列に接続され、かつ棟金物26内から
住宅J内に設けられた充電手段(図示略)に接続され、
この充電手段から屋内配線がなされて、電力が供給され
るようになっている。したがって、必要とする電圧を6
枚のモジュール3で得られるならば、屋根パネル本体2
にはモジュール3を6枚貼設する構成となるといったよ
うに、必要とする電圧に応じてモジュール3の数は適宜
に設定される。
【0029】上記構成の本実施例の屋根パネル1によれ
ば、モジュール3が、必要とする電圧が得られる数だけ
設けられているから、必要以上の電力が供給されたり、
あるいは必要に満たない電力しか供給されない場合が起
こるといった不都合が解消され、必要充分な電力が効率
的に供給される。
【0030】また、屋根パネル本体2とモジュール3と
の間に、通気層1Aが形成されているので、モジュール
3の熱放散がなされ温度上昇が抑制される。しかも、通
気層1Aは、軒先Pから棟Qに向かいその勾配に沿って
延びているので、この通気層1A内には軒先Pから棟Q
に向かって上昇気流が発生し、通気層1A内の空気の流
れはその上昇気流により活発であり、このため、モジュ
ール3の温度上昇の抑制作用がより促進される。この結
果、太陽電池モジュール3のエネルギー変換効率が常に
高く維持され、安定した電力供給が図られる。
【0031】また、各モジュール3の電線27は通気層
1Aに配線され、各モジュール3により保護されて外部
に露出していないので、直接風雨や太陽光の影響を受け
にくい。
【0032】さらに、通気層1Aが軒先Pから棟Qにわ
たって連通していることにより、電線27を、屋根パネ
ル1を組み立てる際に結線して棟Q側の端部に引き出し
ておけば、施工時に通気層1Aから棟Q側に引き出して
屋内に配線することができ、これによって、屋根の上で
太陽電池の配線作業を行う必要がなく、施工に手間がか
からない。
【0033】図4は本発明の他の実施例を示しており、
この場合、天井20の開口20Aに見切材30等を介し
て透明な窓ガラス31を嵌め込んで天窓を構成してい
る。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の太陽電池付き屋根パネルによれば、屋根パネル本体
に、太陽電池が設けられたパネル状の太陽電池モジュー
ルを、必要とする電圧が得られる数だけ貼設し、かつ相
互に電気的に接続したことを特徴とするから、必要以上
の電力が供給されたり、あるいは必要に満たない電力し
か供給されない場合が起こるといった不都合が解消さ
れ、必要充分な電力が効率的に供給されるといった効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の太陽電池付き屋根パネルが
適用された状態の住宅の屋根の斜視図である。
【図2】図1のEーE線断面図である。
【図3】図1のFーF線断面図である。
【図4】図3のG部分拡大図である。
【図5】本発明の他の実施例の断面図である。
【符号の説明】
1 太陽電池付き屋根パネル 2 屋根パネル本体 3 太陽電池モジュール 10 太陽電池

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 屋根パネル本体に、太陽電池が設けられ
    たパネル状の太陽電池モジュールが、必要とする電圧が
    得られる数だけ貼設され、かつ相互に電気的に接続され
    てなることを特徴とする太陽電池付き屋根パネル。
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