JPH1018514A - Roof material - Google Patents

Roof material

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JPH1018514A
JPH1018514A JP8176563A JP17656396A JPH1018514A JP H1018514 A JPH1018514 A JP H1018514A JP 8176563 A JP8176563 A JP 8176563A JP 17656396 A JP17656396 A JP 17656396A JP H1018514 A JPH1018514 A JP H1018514A
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air
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立清 大月
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聰 川淵
Keita Sugihara
啓太 杉原
Yoshio Watanabe
渡邊美雄
Kenichi Mizuma
堅一 水摩
Masashi Wakeshima
分嶋正志
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    • F24SSOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
    • F24S20/00Solar heat collectors specially adapted for particular uses or environments
    • F24S20/60Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings
    • F24S20/67Solar heat collectors integrated in fixed constructions, e.g. in buildings in the form of roof constructions
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/40Solar thermal energy, e.g. solar towers

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve generating efficiency and reduce air conditioning cost by providing an air passage continued in the longitudinal direction on the back of a roof tile with solar cell module, roofing them on a roof at an air layer in between into two layers, and preventing the module from overheating. SOLUTION: Roof material of tile-shape mounted with a solar cell module 1 is roofed on a roof 3 roofed with ordinary roof tiles, slates, steel plates, or the like, while constituting double layer construction at an air layer 4 in between, and continuous air passages are formed in the longitudinal direction. A vent port 6 is provided with an opening/closing shutter 61 so as to be able to control the quantity of airflow. Further a blower sending or exhausting air against the air layer 4 is provided, the solar cell module 1 is prevented from heating, and in addition to melting fallen snow on the roof by heated air, it is utilized for air conditioning inside the building. It is constituted so that efficiency of the solar cell module is improved and the module can be easily exchanged. Hereby, the solar cell module 1 can be easily fitted.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽エネルギーを
利用して、発熱、発電を行なう太陽電池モジュール付き
屋根材に関し、さらにはその電力と熱交換により、家屋
の温度調節を行ない得る装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a roofing material with a solar cell module for generating heat and generating electricity by using solar energy, and further relates to a device capable of controlling the temperature of a house by exchanging electric power and heat.

【0002】[0002]

【従来の技術及び課題】従来、太陽電池モジュールを用
いた屋根材は設置、修理等が容易ではなく、また雨風等
に対する耐候性が不十分であった。そこで、設置、修理
等が容易で、耐久性がある太陽電池モジュールを用いた
屋根材が求められていた。また従来から、太陽電池モジ
ュールは過熱により発電効率が低下するという難点があ
った。
2. Description of the Related Art Conventionally, roofing materials using solar cell modules have been difficult to install and repair, and have insufficient weather resistance against rain and wind. Therefore, there has been a demand for a roof material using a solar cell module which is easy to install and repair and has durability. Conventionally, there has been a problem that the power generation efficiency of the solar cell module is reduced due to overheating.

【0003】さらに従来のスレート、トタン、鋼板の屋
根材で葺いている家屋は、夏は暑く、冬は寒いという欠
点があった。家屋内の熱の移動、すなわち室温の変化
は、太陽熱、大気の対流、風、雨、雪等によって屋根材
の表面が暖められたり、冷却されたりすることによって
も生ずる。また、夜間の霧、霜、外気温度の低下による
温度差で、屋根からも熱伝導、放射、対流によって室内
は冷却される。そこで、室温冷暖房器、空調器が開発さ
れ、室温の調節が行われているのが現状である。
[0003] Further, a conventional house that is covered with slate, tin, and steel roofing materials has a drawback that it is hot in summer and cold in winter. The movement of heat in a house, that is, a change in room temperature, also occurs when the surface of the roofing material is heated or cooled by solar heat, atmospheric convection, wind, rain, snow, or the like. The room is cooled by heat conduction, radiation, and convection from the roof due to the temperature difference due to fog, frost, and a decrease in the outside air temperature at night. Accordingly, room temperature air conditioners and air conditioners have been developed, and the room temperature is currently being adjusted.

【0004】ところで、これらの冷暖房器、空調器とし
ては、通常電気製品が用いられているが、電力消費が、
大きく例えば夏季の消費量をピークとし冬の暖房用には
効率が悪いという無駄もある。そこで、近年太陽エネル
ギーの利用が真剣に検討され始め、例えば太陽電池モジ
ュールを屋根材に支持、固定して自家発電を行い電力の
一部を補う工夫がされている。
[0004] By the way, electric appliances are usually used for these air conditioners and air conditioners, but power consumption is low.
For example, there is a waste that the consumption amount in summer is peaked and the efficiency is low for heating in winter. Therefore, in recent years, the use of solar energy has begun to be seriously studied. For example, a scheme has been devised in which a solar cell module is supported and fixed to a roof material to generate power in-house and partially generate electric power.

【0005】屋根材に太陽電池モジュールを固定させた
ものとしては、実開昭61-194039 号公報、実開昭62-128
653 号公報及び実開平 6-44867号公報に各々記載された
技術等が提案されている。
[0005] A solar cell module fixed to a roofing material is disclosed in Japanese Utility Model Laid-Open No. 61-194039 and Japanese Utility Model Laid-Open No. 62-128.
The techniques and the like described in JP-A-653 and JP-A-6-44867 have been proposed.

【0006】すなわち、太陽電池関係の従来方式、技術
は単結晶、多結晶、等の太陽電池セルを並べて配線イン
ターコネクター、強化ガラス及びアルミフレーム等で補
強して組み立てた太陽電池モジュールを複数個組み合わ
せ接続したアレイを、従来の屋根瓦の上に架台を取り付
け設置している。また、実開昭61-194039 号公報に示す
ように粘土で太陽電池と太陽電池を被覆する透明保護板
がはめ込まれる形につくり、窯に入れて焼いた屋根瓦等
に、太陽電池モジュールをはめ込んだ屋根瓦や、実開昭
62-128653 号公報に示すように透明板の下側と蓋体の空
間に太陽電池素子を封入した太陽電池パネルが考案され
ている。また、実開平 6-44867号公報に示すような瓦の
暴露面に太陽電池を組み込みシーリング材で防水し、フ
レームカバーを装置して一体化してなる太陽電池付き
瓦、等が開発されている。
[0006] That is, the conventional method and technology related to solar cells are a plurality of solar cell modules assembled by arranging solar cells of single crystal, polycrystal, etc., and reinforcing them with wiring interconnectors, tempered glass, aluminum frames and the like. The connected array is mounted on a traditional roof tile with a gantry. Also, as shown in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 61-194039, a solar cell and a transparent protective plate covering the solar cell are made of clay, and the solar cell module is inserted into a roof tile or the like baked in a kiln. Roof tiles
As disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-128653, a solar cell panel in which a solar cell element is sealed in a space between a lower side of a transparent plate and a lid has been devised. In addition, as disclosed in Japanese Utility Model Application Laid-Open No. 6-44867, a tile with a solar cell has been developed in which a solar cell is incorporated into an exposed surface of the tile, waterproofed with a sealing material, and a frame cover is integrated and integrated.

【0007】しかし、上記したような粘土を焼いた瓦の
受光面に凹部を設け、強化保護ガラス等を用いて保護し
た太陽電池を埋め込んだものは、粘土瓦やセメント瓦と
透明保護板及び太陽電池を固定させるシール材等が皆、
野外暴露されているため、紫外線、酸性雨、熱、氷結等
による劣化が生じ、長期にわたる耐久性の点で問題があ
った。
[0007] However, the above-described clay-baked roof tiles provided with a concave portion on the light-receiving surface and embedded with a solar cell protected by using a strengthened protective glass or the like include a clay roof tile or a cement roof, a transparent protection plate, and a solar protection panel. All the sealing materials to fix the battery,
Due to outdoor exposure, deterioration due to ultraviolet rays, acid rain, heat, icing, etc. occurs, and there is a problem in terms of long-term durability.

【0008】また、透明板の下側と蓋体の空間に封入し
たパネルでは、透明板と蓋体の隙間から水分が浸透し
て、気温が上昇し太陽光が当たると水蒸気になり、更に
気温が下がる夜間には結露したり凍結したりするので、
電池セルが絶縁不良で破損するという欠点があった。
Further, in a panel enclosed in the space between the lower side of the transparent plate and the lid, moisture penetrates from the gap between the transparent plate and the lid, and the temperature rises. As night falls, condensation and freezing occur,
There is a disadvantage that the battery cell is damaged due to poor insulation.

【0009】更に、一体化した太陽電池付き瓦の例で
は、開口部の端において部分的に太陽電池を抑えると、
フレームカバーの厚みで太陽電池部とフレームカバーを
覆った瓦全体との表面が同じレベルに保たれていないた
め、開口部が凹凸になり太陽電池の部分に水や埃が溜ま
りやすくなる。そして、そのためにカバーと瓦本体を同
一レベルにしようとすれは、カバーと瓦本体、強化ガラ
ス太陽電池セルであるモジュールとに隙間ができ、シリ
コン樹脂等のシーリング材が長い年月の間には紫外線劣
化あるいは硬化し、電池セル自体の破損に結び付くので
ある。
Further, in the example of the roof tile with a solar cell integrated, when the solar cell is partially suppressed at the end of the opening,
Since the surface of the solar cell portion and the entire roof covering the frame cover are not kept at the same level due to the thickness of the frame cover, the opening becomes uneven, and water and dust easily accumulate in the solar cell portion. If the cover and the tile body are to be at the same level, there is a gap between the cover, the tile body, and the module that is a reinforced glass solar cell. It is deteriorated or hardened by ultraviolet rays, which leads to breakage of the battery cell itself.

【0010】ところで、もともと、太陽電池は、高価で
あったり発電コストが高くつく難点があるところに、モ
ジュールを組み立てアレイとする場合、全体の出力電力
が制限され、発電効率が低下する上、特に屋根瓦取り付
け太陽電池や太陽電池付き屋根瓦では配線を効率良く行
うこと自体、リード線の取り出しに、コネクターの収納
スペース等の制約がある。更に気温と直射日光による熱
でセルの温度が60℃以上ともなり、そのため発電効率を
更に著しく低下させるという欠点もある。その他、故障
の発見や修理の労力、コストも考慮しておく必要があ
る。
By the way, solar cells are originally expensive and have high power generation costs. When modules are assembled into an array, the total output power is limited, the power generation efficiency is reduced, and the power generation efficiency is reduced. In the case of a roof tile-mounted solar cell or a roof tile with a solar cell, efficient wiring itself has limitations in taking out a lead wire, such as a storage space for a connector. In addition, there is a disadvantage that the temperature of the cell is raised to 60 ° C. or more due to the temperature and the heat generated by direct sunlight, so that the power generation efficiency is further significantly reduced. In addition, it is necessary to consider labor and cost for finding and repairing failures.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、フレーム2で
支持された太陽電池モジュール1と瓦本体3の底部が空
気層を隔てて二層構造を構成してなる太陽電池モジュー
ル付き瓦を屋根の上に葺くことにより形成された、上方
から下方への縦方向の複数の瓦により構成される、太陽
電池モジュールと瓦本体との間に縦方向の連続した空気
層を有する太陽電池モジュール付き屋根材であって、前
記連続した空気層の下部を開閉自在に構成してなる、太
陽電池モジュール付き屋根材である。
According to the present invention, a roof with a solar cell module having a two-layer structure in which the bottom of a solar cell module 1 and a tile body 3 supported by a frame 2 are separated by an air layer is provided. With a solar cell module having a vertical continuous air layer between the solar cell module and the tile body, composed of a plurality of vertical tiles from top to bottom, formed by roofing on It is a roofing material, wherein the lower portion of the continuous air layer is configured to be openable and closable.

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

【0012】本発明の屋根材は、太陽電池モジュールが
一体化された瓦と丸瓦とを交互に組み合わせることによ
り構成される。例えば、本発明の屋根材は、太陽電池モ
ジュール1はフレーム2によって支持され、そのフレー
ムを両端に側壁31を有する瓦本体3の側壁31の頂部面に
載置されて瓦本体3に固定され、モジュール1と瓦本体
3の底部とが空気層を隔てて二層構造を構成してなる、
太陽電池モジュールが一体化した瓦を用いるものであ
る。ここに、モジュール1と瓦本体3の底部とを隔てる
空気層は厚さ10〜50mmが好ましく、特に10〜30mmが好ま
しい。瓦本体は瓦ザンにかかりずり落ちないようにカギ
状となっており、端部はステンレス等の釘によって野地
坂に固定される。次いで、固定された瓦本体の接続部の
上に丸瓦をはめ込んで接続部を被覆することができる。
[0012] The roofing material of the present invention is constituted by alternately combining tiles with integrated solar cell modules and round tiles. For example, in the roofing material of the present invention, the solar cell module 1 is supported by the frame 2, and the frame is placed on the top surface of the side wall 31 of the tile main body 3 having the side walls 31 at both ends and fixed to the tile main body 3, The module 1 and the bottom of the roof tile body 3 constitute a two-layer structure with an air layer therebetween.
This uses a roof tile in which a solar cell module is integrated. Here, the thickness of the air layer separating the module 1 from the bottom of the tile body 3 is preferably 10 to 50 mm, particularly preferably 10 to 30 mm. The tile body is keyed so that it does not fall down on the tile tile, and its ends are fixed to Nojizaka with stainless steel nails. Next, the round tile can be fitted over the connection portion of the fixed roof tile body to cover the connection portion.

【0013】丸瓦で被覆することによって瓦本体に当た
る風を弱めると共に瓦本体の接続部分の雨水の浸入を防
ぐことができる。また、丸瓦はその下にある瓦本体の間
に嵌め込みとなっているので、雨水は隙間から容易に入
ることのない構造となっている。また太陽電池モジュー
ルの端面を被覆して雨や太陽光線が直接当たらないよう
にできる。
[0013] By covering with a round tile, it is possible to reduce the wind hitting the tile body and to prevent rainwater from entering a connection portion of the tile body. Moreover, since the round tile is fitted between the tile bodies underneath, the structure is such that rainwater does not easily enter through a gap. In addition, the end face of the solar cell module can be covered so that rain and sunlight do not directly hit it.

【0014】太陽電池モジュール1は金属フレーム2と
の間をシーリング材、例えばブチルゴム、シリコン樹脂
等でシールし防水して、フレーム2で固定する。このフ
レームの左右の縦方向の端面を粘土でできた丸瓦でかぶ
せるようにする。
The solar cell module 1 is sealed with a sealing material, for example, butyl rubber, silicon resin, or the like, between the metal frame 2 and waterproof, and fixed with the frame 2. The left and right vertical end faces of the frame are covered with a round tile made of clay.

【0015】左右方向に隣接する瓦と瓦の接続部には、
電気配線とコネクター収納のための空間が設けられてい
る。その上に丸瓦を被覆して組み合わせる。このように
して、コネクター及び電気配線を、丸瓦の下部の瓦と瓦
との接続部分に収納し、配線を行う。
At the connection between the tiles adjacent to each other in the left-right direction,
Space is provided for electrical wiring and connectors. Cover it with a roof tile and combine it. In this way, the connector and the electric wiring are accommodated in the connection part between the roof tile and the lower roof of the round roof tile, and the wiring is performed.

【0016】瓦本体の中央には、端子ボックスを設ける
と同時に太陽電池モジュールを支えることのできる支持
台が設けられている。その支持台の中央から瓦本体の裏
面を通って両端にリード線が出てくる。
At the center of the roof tile body, a support base is provided which can provide a terminal box and simultaneously support a solar cell module. Lead wires emerge from both ends from the center of the support base through the back surface of the tile body.

【0017】上段と下段の太陽電池モジュールは、段重
ね又は突き合わせに葺く構造となっている。
The upper and lower photovoltaic modules have a structure in which they are tiered or butted.

【0018】本発明の屋根材で用いる太陽電池モジュー
ル付きの瓦は小型・軽量で持ち運びが簡単にできるよう
に40cm角以下の寸法で、1枚の重さが 6kg以下にするこ
とができる。太陽電池モジュールは、真夏には温度が上
昇するので、裏面を開放して放熱冷却させて発電効率を
高めることができる。熱を一定方向に流して集熱し、建
物の内部の空調に利用する場合には枠に通風口を上下に
設けるのが好ましい。瓦の材料にゴム材又は合成樹脂材
料を用いて軽量化を図ることもできる。
The tile with the solar cell module used in the roofing material of the present invention is small and lightweight, and has a size of 40 cm square or less so that one piece can weigh 6 kg or less so that it can be easily carried. Since the temperature of the solar cell module rises in midsummer, it is possible to increase the power generation efficiency by opening the back surface and performing heat radiation cooling. In the case of collecting heat by flowing heat in a certain direction and using it for air conditioning inside a building, it is preferable to provide ventilation holes in the frame vertically. The weight can be reduced by using a rubber material or a synthetic resin material for the material of the roof tile.

【0019】粘土を用いて焼いた瓦は、氷点以下では水
が凍って割れるので、寒冷地でも利用できるようにする
ために、防水性に優れ氷点下でも強度低下が生じず、ガ
ラス、粘土よりも弾性の高い、金属あるいはゴム、プラ
スチック等を材料として用いてもよい。また、大型パネ
ル式太陽電池モジュールでは、丸みがなく、また金属板
では雨の音や風を切る音が発生し易いが、本発明の屋根
材では曲線状とすることができ、それによって解決する
ものである。本発明によれば、空気層(風洞)を設けた
二重構造により雨のはねる音や騒音を吸収するが、ゴム
材等の弾性体を材料として用いればさらにその効果は顕
著になる。
Roof tiles baked using clay have a high degree of waterproofness and do not undergo strength reduction even below the freezing point. Highly elastic metal, rubber, plastic, or the like may be used as the material. In addition, the large-panel-type solar cell module has no roundness, and a metal plate easily generates a rain sound or a wind-cutting sound, but the roofing material of the present invention can be formed into a curved shape, which solves the problem. Things. According to the present invention, a double structure provided with an air layer (wind tunnel) absorbs the sound and noise of rain, but the effect becomes more remarkable when an elastic body such as a rubber material is used as a material.

【0020】屋根の美観は建物の重要な機能の一つであ
る。従って、千鳥に屋根材を葺くことによって、縦、横
だけでなく、斜めから眺めても屋根の見る方向が立体的
な美観を与える。千鳥に組み合わせることにより屋根材
と屋根材の組み合わせ部の雨水の流れが平面的になるた
め、豪雨の時の雨漏りを防ぐことができる。
The aesthetics of the roof is one of the important functions of the building. Therefore, by roofing the staggered roof, not only vertically and horizontally but also obliquely, the direction of the roof gives a three-dimensional beauty. The combination of the staggered arrangement makes the flow of the rainwater of the combination of the roofing material and the roofing material flat, so that it is possible to prevent the leakage of rain during heavy rain.

【0021】材料として合成樹脂及びゴム材を用いる場
合は、これらの材料に防炎剤あるいは発泡ガラス玉、ガ
ラス繊維を入れて難燃性を高めることができる。上記に
無機材料、例えばガラス繊維、発泡ガラス粒を混合する
ことによって難燃性を高めることができる。
When synthetic resins and rubber materials are used as materials, flame retardants, foamed glass balls, and glass fibers can be added to these materials to enhance flame retardancy. Flame retardancy can be enhanced by mixing inorganic materials such as glass fibers and foamed glass particles.

【0022】太陽電池モジュールの周辺を、金属製のモ
ールあるいはフレームで覆うことによって、シーリング
材、接着剤、シール材等を紫外線から保護し、劣化を防
止する。
By covering the periphery of the solar cell module with a metal molding or frame, a sealing material, an adhesive, a sealing material and the like are protected from ultraviolet rays, and deterioration is prevented.

【0023】また、外枠に太陽電池モジュールを裏から
支持する内枠は、外枠と凹凸の嵌め合わせ構造で固定す
ることによって、接着剤を使用するより固定が簡単でし
かもその耐久性が保たれる。
Further, the inner frame for supporting the solar cell module from the back by the outer frame is fixed to the outer frame by a fitting structure of irregularities, so that it is easier to fix than using an adhesive and its durability is maintained. Dripping.

【0024】ゴム材あるいは合成樹脂材料は、耐候性、
耐火性が劣っている欠点があるが、この表面を薄い鋼
板、ステンレス板あるいは鋼板で保護することにより、
耐候性、耐火性が高められる。また、鋼板を接着あるい
はゴムを熱で加硫し同時に熱接着することにより、強度
を高めることができる。
The rubber material or the synthetic resin material has weather resistance,
There is a disadvantage of poor fire resistance, but by protecting this surface with a thin steel plate, stainless steel plate or steel plate,
Weather resistance and fire resistance are enhanced. In addition, the strength can be increased by bonding a steel plate or vulcanizing rubber by heat and simultaneously bonding by heat.

【0025】金属または粘土を素材とした外枠を用いる
場合、太陽電池モジュールの表面の寸法よりも狭い外枠
に、シーリング材、あるいはシールテープをつけて、そ
れに太陽電池モジュールを押し当て、モジュールの外枠
をシーリング材で覆うことによって防水性を高めると同
時に紫外線から守る、組み合わせ構造とすることもでき
る。
When an outer frame made of metal or clay is used, a sealing material or a sealing tape is attached to an outer frame smaller than the surface dimensions of the solar cell module, and the solar cell module is pressed against the outer frame. By combining the outer frame with a sealing material, it is possible to increase the waterproofness and at the same time protect the structure from ultraviolet rays.

【0026】[0026]

【実施例】【Example】

例1 図1は、太陽電池モジュールが一体化された瓦を屋根に
葺いた例の断面図であり、太陽電池モジュール1の層と
瓦本体3の底部との間に連続した空気層4が形成されて
おり、瓦本体3の接続部分が丸瓦で覆われている。図で
は、瓦は野だる木71の上の野地板72に釘穴を通して釘で
固定し、野地板に打ちつけられた瓦桟73に瓦の突起物を
かけてあり、瓦が地震等によりずり落ちるのを防止して
いる。丸瓦の端のつば51は、雨が伝ってつなぎ目に入る
のを防ぐと共に、美観を高めるものである。このよう
に、フレームに取り付けた太陽電池モジュール1を瓦本
体(平瓦)3に埋め込んで取り付け、屋根の上に直列に
葺いた後、コネクターで配線し、丸瓦を被せることによ
って太陽電池付き屋根材が得られる。図2は、本発明の
屋根材の説明図であり、太陽電池モジュール1の層と瓦
本体3の底部との間に連続した空気層4が形成されてお
り、連続した空気層4の下部に開閉口(空気吸入口)
6、開閉シャッター61が設けられている。この開閉口
から空気を入れることにより、太陽電池モジュールを冷
却して過熱を防止することができ、また加熱された空気
の熱を必要に応じ屋内の加熱等に使用することができ
る。
Example 1 FIG. 1 is a cross-sectional view of an example in which a tile in which a solar cell module is integrated is roofed, and a continuous air layer 4 is formed between the layer of the solar cell module 1 and the bottom of the tile body 3. The connection part of the tile main body 3 is covered with a round tile. In the figure, the tiles are nailed through a nail hole in the field board 72 on the field tree 71, and the projections of the tile are hung on the tile bar 73 hit against the field board, and the tile slips down due to an earthquake etc. Is prevented. The brim 51 at the end of the round tile prevents rain from entering the joints and enhances the appearance. As described above, the solar cell module 1 mounted on the frame is embedded and mounted in the tile body (flat tile) 3, roofed in series on the roof, wired with a connector, and covered with a round roof, thereby providing a roof with solar cells. Wood is obtained. FIG. 2 is an explanatory diagram of the roofing material of the present invention, in which a continuous air layer 4 is formed between the layer of the solar cell module 1 and the bottom of the tile body 3, and a lower portion of the continuous air layer 4 is formed. Opening / closing opening (air inlet)
6. An open / close shutter 61 is provided. By introducing air from the opening / closing opening, the solar cell module can be cooled to prevent overheating, and the heat of the heated air can be used for indoor heating or the like as necessary.

【0027】図3は、多結晶の太陽電池モジュール1
で、その保護として厚さ 6mmの強化ガラスが張り合わさ
れている。図4は、太陽電池モジュール1を瓦本体(平
瓦)3に取り付けるための金属製フレームで21はフレー
ム本体、22,23 は瓦本体との係合部、24は太陽電池モジ
ュールを取り付けるための折り曲げ部、25は太陽電池モ
ジュールのはめ込み部である。24の折り曲げ部の折り曲
げた先端に太陽電池モジュールが固定される。太陽電池
モジュール1はフレームの中央のはめ込み部25に嵌め込
まれて、その周囲は、シリコン樹脂、ブチルゴム、アク
リル樹脂等のシーリング材で封止され、かくしてモジュ
ールはフレームに支持され、防水されている。図5は、
瓦本体3であって、これが直列に屋根の上に葺かれる。
瓦本体3はその両端に、モジュールをその頂部面32の上
に載置するための側壁31を有し、その側壁31の外側部に
は左右方向の他の瓦と接続するための接続部33が設けら
れている。接続部33はその被覆用の丸瓦を乗せるか又は
丸瓦が覆われる部分であり、通常、断面が半円形であ
る。これは水返しの機能も持っている。さらに瓦本体3
は、中央に太陽電池モジュールを支持し、端子を収納可
能な支持体 (支持台)34 が設けられている。また、リー
ド線を瓦本体の底から配線するための穴が設けられ、ま
た、モジュールとの係合部35が設けられている。
FIG. 3 shows a polycrystalline solar cell module 1.
As a protection, tempered glass with a thickness of 6 mm is laminated. FIG. 4 shows a metal frame for attaching the solar cell module 1 to the tile body (flat tile) 3. Reference numeral 21 denotes a frame body; 22, 23 engage portions with the tile body; A bent portion 25 is a fitting portion of the solar cell module. The solar cell module is fixed to the bent ends of the 24 bent portions. The solar cell module 1 is fitted into the central fitting portion 25 of the frame, and the periphery thereof is sealed with a sealing material such as silicone resin, butyl rubber, acrylic resin, or the like. Thus, the module is supported by the frame and is waterproof. FIG.
The tile body 3 is laid on a roof in series.
The tile body 3 has, at both ends thereof, a side wall 31 for mounting the module on the top surface 32 thereof, and a connection portion 33 on the outer side of the side wall 31 for connecting to another tile in the left-right direction. Is provided. The connecting portion 33 is a portion on which a round tile for covering is mounted or covered with the round tile, and has a generally semicircular cross section. It also has a water return function. In addition, tile body 3
Is provided with a support (support base) 34 that supports the solar cell module and can accommodate terminals in the center. In addition, a hole for wiring a lead wire from the bottom of the tile main body is provided, and an engagement portion 35 with the module is provided.

【0028】図4のフレームに組み込まれた太陽電池モ
ジュールは図5の瓦本体(平瓦)に埋め込まれてフレー
ムの足の23及び22が平瓦の側壁の凹部に曲げて固定され
る。図6は太陽電池モジュールを金属フレームで平瓦に
固定する部分拡大図である。図7に示す丸瓦は、粘土を
主原料とする焼き物で出来ているため、比重が重く丸み
があるので風に飛ばされにくい。さらに、平瓦と平瓦の
接合部の端子を雨水から保護されているので、錆びにく
く接触不良を起こしたり、電線及びリード線の腐食を防
ぐことができる。穴は丸瓦がずり落ちないように、金属
線を通して瓦桟あるいは野地板に固定するためのもので
ある。
The solar cell module incorporated in the frame of FIG. 4 is embedded in the tile body (flat tile) of FIG. 5 and the legs 23 and 22 of the frame are bent and fixed to the recesses in the side wall of the flat tile. FIG. 6 is a partially enlarged view of fixing a solar cell module to a flat tile with a metal frame. The round tile shown in FIG. 7 is made of a pottery made mainly of clay, and therefore has a large specific gravity and is round, so that it is not easily blown off by the wind. Furthermore, since the terminals at the joints of the flat tiles are protected from rainwater, they are less likely to rust, cause poor contact, and prevent corrosion of electric wires and lead wires. The holes are used to fix the round roof tiles to the roof tiles or the floor boards through metal wires so that they do not slip down.

【0029】図8は、太陽電池モジュール1と瓦本体3
が一体化された瓦と丸瓦5とを組み合わせて使用した状
態の断面図である。丸瓦を瓦と瓦の接合部に被覆するこ
とにより、接合部を保護することができる。
FIG. 8 shows the solar cell module 1 and the tile body 3
FIG. 5 is a cross-sectional view of a state in which a roof tile and a round roof tile 5 are used in combination. The joint can be protected by covering the joint between the tile and the roof tile.

【0030】例2 図9、10は、太陽電池モジュールが一体化された瓦の
別例の裏から見た平面図及び断面図であり、太陽電池モ
ジュール1と瓦本体3の底部が空気層を隔てて二層構造
を構成している。太陽電池セルと強化ガラス保護板から
なるアモルファス太陽電池モジュール1であって動作特
性15V-99mA、寸法 タテ200mm 、ヨコ260mm のものをフ
レーム2に嵌めてシーリング材で防水を行ない、ゴム製
の瓦本体3に固定している。
Example 2 FIGS. 9 and 10 are a plan view and a cross-sectional view of another example of a tile in which a solar cell module is integrated, as viewed from the back. The bottom of the solar cell module 1 and the tile body 3 form an air layer. A two-layer structure is formed at a distance. An amorphous solar cell module 1 consisting of a solar cell and a tempered glass protective plate, with an operating characteristic of 15V-99mA, a length of 200mm and a width of 260mm, is fitted in a frame 2 and waterproofed with a sealing material, and a rubber tile body It is fixed to 3.

【0031】例3 図11は実験棟の空気循環を示す断面図であり、前記図
2はその実験棟の空気の吸い込み及び遮断についての部
分説明図である。図11に示すように、日当たりの良い
平地に約36.1m2の木造の実験棟を建てて、南側の屋
根に、太陽電池モジュール付き瓦を葺いた。次に、図1
1の断面図のように太陽光によって熱された太陽電池モ
ジュール1の下の空気は、上部の瓦の裏にある温風吸入
口81から排出され、屋内に取り入れられる。そして開か
れたシャッター82から熱い空気が屋根ダクト83に集めら
れ、例えば夏の日中は、うだつ86の中に設けられたダク
ト85及び換気扇88によって屋外に排気される。冬の場合
は送風機87によってダクト84を通って室内に温まった空
気が取り込まれる。この場合、発電された電力を用いて
送風機を運転させても良い。
Example 3 FIG. 11 is a cross-sectional view showing the air circulation in the experimental building, and FIG. 2 is a partial explanatory view showing the suction and cutoff of air in the experimental building. As shown in FIG. 11, a wooden experimental building of about 36.1 m 2 was built on a sunny flat ground, and a roof with a solar cell module was roofed on a roof on the south side. Next, FIG.
As shown in the cross-sectional view of FIG. 1, the air below the solar cell module 1 heated by sunlight is discharged from the warm air intake 81 on the back of the upper tile and is taken indoors. Then, hot air is collected from the opened shutter 82 in the roof duct 83, and is exhausted to the outside by a duct 85 and a ventilation fan 88 provided in a Udatsu 86 during a summer day, for example. In the case of winter, warm air is taken into the room through the duct 84 by the blower 87. In this case, the blower may be operated using the generated power.

【0032】図2は、図11における開閉可能な空気の
吸入口6及び風洞(空気層)4の遮断を示す拡大図で、
瓦座(よど) 及び広こまいで支えられた役物瓦(軒がわ
ら)の裏側と、雨どゆの間に設けられた吸入口から、日
中は大気が取り込まれる。また、冬季の夜間は、この空
気吸入口に設けられたシャッター61と、上部瓦下のシャ
ッターの両方を閉じるか、あるいは片方を閉じることに
よって、風洞の空気は自然上昇、あるいは外の強く、冷
たい風が吹き込むのを防ぐことができる。このような構
造の実験棟、及び温調システムにおいて気象条件、四季
によってどの程度の断熱、あるいは収熱ができるかを調
べるため、次のような測定器を用いた。
FIG. 2 is an enlarged view showing the shutoff of the openable / closable air intake port 6 and the wind tunnel (air layer) 4 in FIG.
During the day, the atmosphere is taken in from the back of the roof tiles (rooftops) and the roof tiles (eave straws) supported by the spacious roof, and from the inlet provided between the rain gutters. Also, in the winter night, by closing both the shutter 61 provided at the air intake and the shutter under the upper roof tile, or closing one of them, the air in the wind tunnel naturally rises or the outside strong and cold The wind can be prevented from blowing. The following measuring instruments were used to examine how much heat insulation or heat collection is possible depending on the weather conditions and the four seasons in the experimental building and temperature control system having such a structure.

【0033】実験例1 実施例で説明した、本実験棟の屋根に、太陽電池モジュ
ール付き瓦及び丸瓦を葺いて、夏期(7月下旬) 及び春(3
月上旬) におけるアモルファス太陽電池の発電量、気象
・ダクト内・室内の温度変化、多結晶太陽電池の発電
量、太陽電池モジュールの表裏の温度、一週間の日射量
とダクト内の温度、を測定した。その結果、夏の気温の
高い季節(7月下旬) では、アモルファス太陽電池(出力
3.6W) を66枚、南向きの屋根に葺いた場合の最大出力は
160Wであった。また、多結晶(5.2W)を、66枚葺いた場合
は160Wの電力を得ることができた。そのとき太陽電池モ
ジュールの表面温度は、最高で60℃に達した。また、気
温30℃において、ダクト83、84、85内の空気温度は45℃
〜50℃に達した。しかも、太陽電池モジュールの表面が
60℃になっても室温は35℃以上にはならなかった。な
お、この測定の翌日 (27日) のデータにおいても、外気
温と室温との関係は、ほぼ同じであった。
EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 A roof with a solar cell module and a round tile were roofed on the roof of the experimental building, which was described in the examples, and were used in summer (late July) and spring (3 July).
(Early month) Measured power generation of amorphous solar cells, temperature change in weather, inside ducts and indoors, power generation of polycrystalline solar cells, front and back temperatures of solar cell modules, solar radiation for one week and temperature in ducts did. As a result, during the high summer temperature season (late July), amorphous solar cells (output
3.6W), the maximum output when roofing 66 roofs
It was 160W. When 66 polycrystals (5.2 W) were laid, 160 W of power could be obtained. At that time, the surface temperature of the solar cell module reached a maximum of 60 ° C. At a temperature of 30 ° C, the air temperature in ducts 83, 84 and 85 is 45 ° C.
Reached 5050 ° C. Moreover, the surface of the solar cell module
Room temperature did not rise above 35 ° C at 60 ° C. In the data on the next day (27th) of this measurement, the relationship between the outside air temperature and the room temperature was almost the same.

【0034】夏期( 7月23日〜29日) の一週間の日射量
及び外気温と風洞内の温度を測定すると、7 月27日に
は、外気温34.8℃の場合に風洞内の温度は50℃を超え
た。初春の気温の低い季節においては、日中気温が10℃
前後の場合でも、屋根の上の方の瓦の裏の温度は28.7℃
まで上昇した。また、ダクト83、84、85内の温度は22℃
まで上昇した。
The solar radiation for one week during the summer season (July 23-29), the outside air temperature and the temperature in the wind tunnel were measured. On July 27, when the outside air temperature was 34.8 ° C., the temperature in the wind tunnel was Exceeded 50 ° C. In early spring, when the temperature is low, the daytime temperature is 10 ° C.
Even before and after, the temperature behind the roof tiles above the roof is 28.7 ° C
Up. The temperature inside ducts 83, 84 and 85 is 22 ℃
Up.

【0035】このように、実験棟において計測した結
果、夏の場合は、太陽光の熱を遮ることよって、屋根材
の裏の温度の上昇を防ぐことができた。また、外気を太
陽電池モジュールの風洞に流して冷却し、その熱風を、
うだつから排気することによって、屋根からの熱伝導、
輻射熱を遮り、室内の温度上昇を防ぐことができる。ま
た、夏の夜間は、例えばバッテリーに充電した電力を用
いて排風機を運転し、室内を換気することによって、日
中に熱された室内温度を、外気温度近くまで下げること
ができる。一方、冬の日中は、太陽光の熱を室内に取り
込みができる。夜間、及び冬の木枯らしが吹く寒い日に
おいても、太陽電池モジュールが屋根から逃げる対流、
熱伝導及び輻射熱による室内の冷却を緩和してくれる。
すなわち、季節や天候によって、下記に示すように、吸
入口のシャッターを開閉することによって温度調節がで
きる。また、冷暖房の燃料、及び電気エネルギーを節減
できる。南国においては、日中の断熱、夜間の放熱だけ
でも良いし、北国においては、吸熱あるいは夜間・悪天
候時の断熱を行うだけでも良い。
As described above, as a result of the measurement in the experimental building, in summer, it was possible to prevent a rise in the temperature behind the roof material by blocking the heat of sunlight. In addition, outside air flows into the wind tunnel of the solar cell module to cool it, and the hot air is
By exhausting from the Udatsu, heat conduction from the roof,
The radiant heat can be blocked, and the temperature rise in the room can be prevented. In the summer night, for example, by operating the exhaust fan using the electric power charged in the battery and ventilating the room, the temperature of the room heated during the day can be reduced to near the outside air temperature. On the other hand, during winter days, the heat of sunlight can be taken into the room. Convection in which the solar cell module escapes from the roof at night and on cold days when winter tree blight blows,
It alleviates indoor cooling due to heat conduction and radiant heat.
That is, the temperature can be adjusted by opening and closing the shutter of the intake port according to the season and weather, as described below. Moreover, fuel for cooling and heating and electric energy can be saved. In the southern countries, only heat insulation during the day and heat dissipation at night may be used. In the northern countries, only heat absorption or heat insulation at night and in bad weather may be performed.

【0036】実験例2 太陽電池屋根材が従来のスレート瓦に比べて、室内外の
熱が温度の高い所から低い所へ移動していく場合、本発
明の太陽電池屋根材とスレート瓦を組み合わせて風洞を
設けた複層構造の太陽電池屋根材が従来のスレート瓦と
比べてどれ位の熱移動の差があるかを調べる模擬実験を
行った。すなわち、この実験では、複層の太陽電池モジ
ュール付き屋根材及びスレート瓦によって区分された温
度差のある両側の熱移動、すなわち断熱性の優れた発泡
スチロール容器を用いて、容器の温度が雰囲気温度との
差によって起こる、昇降および冷却の速さを比較した。
EXPERIMENTAL EXAMPLE 2 When the solar cell roofing material moves from a higher temperature to a lower temperature indoors and outdoors compared to a conventional slate tile, the solar cell roofing material of the present invention is combined with a slate tile. A simulation experiment was conducted to determine the difference in heat transfer between a solar cell roofing material with a multi-layer structure with a wind tunnel and a conventional slate roof tile. That is, in this experiment, heat transfer on both sides with a temperature difference separated by a roof material with a multilayer solar cell module and a slate tile, that is, using a styrene foam container excellent in heat insulation, the temperature of the container was set to the ambient temperature. The speeds of lifting, lowering and cooling caused by the difference between the two were compared.

【0037】第12図は、実験に使用した装置の断面図を
示すものである。容器 (発泡ポリスチレン製)96 の大き
さは、内寸法が縦34cm 横28cm 高さ23cmであり、内容
積が22リットルであった。更に、実験容器内の空間92の
空気対流を起こさない程度に、オガクズ95を 2kg容積で
1.45リットルを詰めて、スレートとオガクズの隙間が 7
cmとなる様にした。この容器の上に図1に示すように寸
法が、縦33.3cm、横30cm、厚さ 1.2cmのスレート瓦93を
おき、更にその上に多結晶の太陽電池モジュール91 (寸
法が縦27cm、横29.5cm、厚さ0.78cm) を、スレート瓦と
の間5cm の空間を設けて乗せた。
FIG. 12 is a sectional view of the apparatus used in the experiment. The size of the container (made of expanded polystyrene) 96 was 34 cm in length, 28 cm in width and 23 cm in height, and the inner volume was 22 liters. Further, the sawdust 95 is stored in a 2 kg capacity so that air convection does not occur in the space 92 in the experimental container.
Packing 1.45 liters, gap between slate and sawdust 7
cm. As shown in FIG. 1, a slate roof tile 93 measuring 33.3 cm in length, 30 cm in width, and 1.2 cm in thickness is placed on the container, and a polycrystalline solar cell module 91 (having dimensions of 27 cm in length, 29.5 cm, thickness 0.78 cm) was placed with a space of 5 cm between the slate roof tiles.

【0038】更に、容器の外側及び太陽電池モジュール
の周辺あるいはスレート瓦のふちから輻射熱などの恒温
槽内の雰囲気温度ができる限り影響を及ぼさないように
気密性、断熱性を高めるために、アルミ箔98でラミネー
トされた、厚さ0.5cm の発泡ポリウレタン97で包んだ。
Further, in order to improve the airtightness and heat insulation so that the ambient temperature in the thermostat, such as radiant heat, from the outside of the container, the periphery of the solar cell module or the edge of the slate roof tile is not affected as much as possible, aluminum foil is used. Wrapped in 0.5 cm thick foamed polyurethane 97 laminated with 98.

【0039】このように太陽電池モジュールとスレート
瓦で密閉された容器にそれぞれ温度計 (温度センサー)
99を取り付けた。雰囲気温度を測定するため、容器の外
にセンサーT1を取り付け、太陽電池モジュールとスレー
ト瓦の空間にセンサーT2を取り付け、スレート瓦の下部
の空間にセンサーT3を取り付け、更にオガクズの中にセ
ンサーT4を取り付け、これらの温度センサー 4点、およ
び 3点をチャート記録計に接続した。
A thermometer (temperature sensor) is provided on each of the solar cell module and the container sealed with the slate roof tile.
I attached 99. To measure the ambient temperature, attach the sensor T1 outside the container, attach the sensor T2 in the space between the solar cell module and the slate tile, attach the sensor T3 in the space below the slate tile, and attach the sensor T4 in the sawdust. Attachment, four and three of these temperature sensors were connected to a chart recorder.

【0040】この実験装置を恒温槽の中に入れ、恒温槽
内の雰囲気温度を 2℃に設定し、実験装置内のオガクズ
95の温度が 4℃に均衡するよう保持した。そして、オガ
クズの温度が 4℃に安定したときに、恒温槽の設定温度
を50℃とし、各部位の温度の上昇の速さ、T1、T2、T3、
T4すなわち温度- 時間をチャート記録計で測定した。
The experimental apparatus was placed in a thermostat, the ambient temperature in the thermostat was set to 2 ° C., and the sawdust in the experimental apparatus was set.
The temperature of 95 was maintained at 4 ° C. Then, when the temperature of sawdust becomes stable at 4 ° C, the temperature of the thermostat is set to 50 ° C, and the temperature rise rate of each part, T1, T2, T3,
T4, temperature-time, was measured with a chart recorder.

【0041】引き続き、容器内 (実験装置) のオガクズ
95の温度が30℃に達した時点で、恒温槽の温度設定を 2
℃にして雰囲気温度を下げた。そして恒温槽内の温度T
1、太陽電池モジュール下の風洞 (今回の実験では密閉
された空間) 94の温度T2、スレート瓦とオガクズ間の空
間93の温度T3、オガクズ95の中の温度T4のそれぞれの温
度の変化を測定した。
Subsequently, sawdust in the container (experimental apparatus)
When the temperature of 95 reaches 30 ° C, set the temperature of the thermostat to 2
° C and the ambient temperature was reduced. And the temperature T in the thermostat
1.Measure the temperature change of the wind tunnel under the solar cell module (closed space in this experiment) temperature T2 of 94, temperature T3 of space 93 between slate roof tiles and sawdust, temperature T4 of sawdust 95 did.

【0042】更に、容器の外側及び太陽電池モジュール
の周辺あるいはスレート瓦の淵から輻射熱などの恒温槽
内の雰囲気温度ができる限り影響を及ぼさないように機
密性、断熱性を高めるために、アルミ箔98でラミネート
された厚さ0.5cm の発泡ポリエチレンシートで包んだ。
次に、太陽電池モジュールを取り外してスレート瓦のみ
の場合の温度変化を前項と同じ手順で昇温させそれぞれ
の部位T1、T3、T4の温度変化を測定した。その結果を表
1及び表2に示す。
Further, in order to increase the airtightness and heat insulation so that the ambient temperature in the thermostat such as radiant heat does not influence as much as possible from the outside of the container, the periphery of the solar cell module or the edge of the slate roof tile, aluminum foil is used. Wrapped in a 0.5 cm thick foamed polyethylene sheet laminated with 98.
Next, the temperature change in the case where the solar cell module was removed and only the slate roof tile was used was heated in the same procedure as in the previous section, and the temperature changes in the respective portions T1, T3 and T4 were measured. The results are shown in Tables 1 and 2.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】実験結果、表1及び表2の複層屋根材とス
レート瓦の昇温速度比較が示すように、雰囲気温度T1を
2 ℃から昇温し、オガクズ内温度T4を 4℃から30℃に昇
温するのに要する時間と、それに伴い、太陽電池モジュ
ールとスレート瓦間の風洞の温度T2、スレート瓦とオガ
クズの空間温度T3の昇温に要する時間は、
As a result of the experiment, as shown in Table 1 and Table 2, the temperature rise rate of the multi-story roofing material and the slate tile were compared.
The time required to increase the temperature from 2 ° C to raise the temperature inside the sawdust T4 from 4 ° C to 30 ° C, and accordingly, the temperature T2 of the wind tunnel between the solar cell module and the slate roof tiles, and the space temperature of the slate roof and sawdust. The time required to raise the temperature of T3 is

【0046】 複層屋根材 スレート瓦 差異 T2 2時間 ── ── T3 3時間40分 1時間40分 2時間 T4 6時間 4時間40分 1時間40分Multi-layer roofing material Slate tile Difference T2 2 hours ── ── T3 3 hours 40 minutes 1 hour 40 minutes 2 hours T4 6 hours 4 hours 40 minutes 1 hour 40 minutes

【0047】となり複層屋根材の方がスレート瓦の空間
温度T3で 2時間、オガクズ内の温度が30℃に達する所要
時間は 1時間40分長く要した。この実験から、外部から
の熱を遮る効果が確認できた。次に、実験装置内のオガ
クズの中の温度T4が30℃に達した時点で、引き継ぎ、恒
温槽の設定温度を 2℃に切替え降温し、空間T3とオガク
ズ中T4の温度を測定した。その結果を表3及び表4に示
す。
In the case of the multi-layered roofing material, it took 2 hours at the space temperature T3 of the slate tile, and the time required for the temperature in the sawdust to reach 30 ° C. was 1 hour and 40 minutes longer. From this experiment, the effect of blocking external heat was confirmed. Next, when the temperature T4 in the sawdust in the experimental apparatus reached 30 ° C., the temperature was switched to the temperature of the constant temperature bath at 2 ° C., and the temperature was lowered, and the temperature of the space T3 and the temperature of T4 in the sawdust were measured. The results are shown in Tables 3 and 4.

【0048】[0048]

【表3】 [Table 3]

【0049】[0049]

【表4】 [Table 4]

【0050】表3及び表4は、複層屋根材とスレート瓦
の温度の経時変化を記録したものであり、降温速度比較
を示すものである。これらの実験結果から明らかなよう
に、雰囲気温度TIが48℃から2 ℃に下がることによっ
て、各部位T2、T3、T4の温度が比例して14℃に下がるに
要するタイムラグを含めた所要時間は、
Tables 3 and 4 show the changes over time in the temperatures of the multi-layered roofing material and the slate tile, and show a comparison of the cooling rates. As is evident from these experimental results, the required time including the time lag required for the temperature of each part T2, T3, T4 to decrease in proportion to 14 ° C by decreasing the ambient temperature TI from 48 ° C to 2 ° C is ,

【0051】 複層屋根材 スレート瓦 差異 T2 2時間20分 ── ── T3 3時間40分 1時間40分 2時間 T4 6時間 4時間40分 1時間20分Multi-layer roofing material Slate tile Difference T2 2 hours 20 minutes ── ── T3 3 hours 40 minutes 1 hour 40 minutes 2 hours T4 6 hours 4 hours 40 minutes 1 hour 20 minutes

【0052】となった。更に、14℃から4 ℃にまでにな
るT2、T3、T4の所要時間は、下記のとおりであった。
The result is as follows. Further, the required time of T2, T3, and T4 from 14 ° C. to 4 ° C. was as follows.

【0053】 複層屋根材 スレート瓦 差異 T2 4時間 ── ── T3 4時間 2時間 2時間 T4 6時間 5時間 1時間Multi-layer roofing material Slate roof tile Difference T2 4 hours ── ── T3 4 hours 2 hours 2 hours T4 6 hours 5 hours 1 hour

【0054】オガクズ95内の温度T4は、スレート瓦下の
空間92の温度T3との差 (T3-T4)に比例して下がり、更に
空間の温度T3は、太陽電池モジュール下の風洞94の温度
T2との差(T2-T3) に比例して冷却温度が遅くなった。す
なわち、太陽電池モジュールによって遮断され、さらに
空気層とその下のスレート瓦によって三重に断熱された
分だけ内部の冷却速度が遅くなったことになる。
The temperature T4 in the sawdust 95 decreases in proportion to the difference (T3-T4) from the temperature T3 of the space 92 under the slate roof tile, and the temperature T3 of the space further increases in the temperature of the wind tunnel 94 under the solar cell module.
The cooling temperature slowed down in proportion to the difference from T2 (T2-T3). That is, the internal cooling rate is reduced by an amount that is cut off by the solar cell module and is further insulated three times by the air layer and the slate roof tile thereunder.

【0055】[0055]

【発明の効果】本発明の屋根材は、太陽電池モジュール
1と瓦本体3の底部とが空間層を隔てた二層構造になっ
ているので、モジュール1の過熱を防止して高効率で発
電し得る。また、嵌め込み式なので太陽電池モジュール
の交換が容易である。さらに、瓦本体3の接合部が丸瓦
で被覆され嵌合されているので、風に飛ばされにくいと
いう利点がある。
According to the roofing material of the present invention, since the solar cell module 1 and the bottom of the tile body 3 have a two-layer structure in which a space layer is separated, overheating of the module 1 is prevented and power generation is performed with high efficiency. I can do it. Moreover, since the fitting type is used, the solar cell module can be easily replaced. Furthermore, since the joint of the tile body 3 is covered with the round tile and fitted, there is an advantage that the tile body 3 is not easily blown off by the wind.

【0056】取り付け部周辺の雨水は、瓦本体が受けて
あるので、雨が瓦の下の野地板に漏れにくい。また遮音
効果も優れている。さらに電気配線コネクターが、瓦本
体と瓦本体の接合部に収納され、その上から丸瓦で覆っ
ているので、コネクターに雨水や埃が入りにくいので、
腐食されにくく、電気配線を直列及び並列に行うことが
できる。
The rain water around the mounting portion is received by the tile body, so that it is difficult for rain to leak to the field plate below the tile. Also, the sound insulation effect is excellent. In addition, since the electrical wiring connector is housed at the junction between the tile body and the tile body and covered with a round tile from above, it is difficult for rainwater and dust to enter the connector,
It is hardly corroded, and electrical wiring can be performed in series and in parallel.

【0057】瓦本体は、セメントあるいはスレートを素
材とした場合、加工が容易で、しかも太陽電池モジュー
ルの下に隠れるため直射日光が当たらず、風化されにく
く耐久性に優れている。また、粘土瓦に比べ寸法精度が
高いので太陽電池モジュールの取り付けが容易である。
丸瓦は、粘土を素材とし、いぶし瓦あるいは上薬を塗っ
た陶器瓦であるため半円状でも衝撃にも強い。これらの
長所の組み合わせによって、耐久性及び経済性の優れた
屋根材を提供することが可能になる。
When the tile body is made of cement or slate, it is easy to process, and is hidden under the solar cell module, so that it is not exposed to direct sunlight, is hardly weathered, and has excellent durability. In addition, since the dimensional accuracy is higher than that of clay tiles, it is easy to mount the solar cell module.
Round tiles are made of clay and are either an anodized tile or a pottery tile coated with a medicine, so they are semi-circular and resistant to impact. The combination of these advantages makes it possible to provide a roofing material having excellent durability and economy.

【0058】太陽電池モジュールが均一に配列され、突
き合わせになっているので、空気層を通る暖かい空気は
容易に上昇することができる。屋根に葺いてある本発明
の屋根材の最下部の吸入口を必要に応じて閉じれば、二
重構造であるから断熱効果により冬は暖かい。夏は上部
の排気口を開ければ、冷却されて、鉄板やトタン屋根の
下や、スレート屋根のように焼けて輻射熱が屋根の下ま
で届いて屋内が熱くなるような現象を防ぐことができ
る。瓦本体の材質として熱電導率 (20℃) 2.5Kcal/m/hr
/ ℃以下の断熱材を用いれば、上記の断熱効果はさらに
顕著になる。
Since the solar cell modules are uniformly arranged and abutted, the warm air passing through the air layer can easily rise. If the lowermost intake port of the roofing material of the present invention, which is laid on the roof, is closed as required, it is warm in winter due to its heat insulating effect due to the double structure. In summer, opening the upper exhaust vent cools down and prevents the radiant heat from reaching the roof under the roof, such as under a steel plate or a tin roof, or a slate roof. Thermal conductivity (20 ℃) 2.5Kcal / m / hr as the material of the tile body
When a heat insulating material having a temperature of / ° C. or less is used, the above-mentioned heat insulating effect becomes more remarkable.

【0059】太陽電池モジュールの裏面の空気層を通る
温風を屋根の棟部でダクトに集熱し、冷暖房などのパッ
シブソーラーシステムとして利用できる。また、この空
気層に外部から温風を送り込むことにより、屋根材に積
もった雪を溶かして除雪することもできる。太陽電池モ
ジュールの裏面は、風洞(空気層)になっているので、
太陽熱で太陽電池セルが60℃以上の高温になった場合で
も、冷却されるので発電効率が下がることはない。
The hot air passing through the air layer on the back surface of the solar cell module is collected in a duct at the roof ridge, and can be used as a passive solar system for cooling and heating. Also, by sending warm air from the outside to this air layer, snow accumulated on the roofing material can be melted to remove snow. Since the back side of the solar cell module is a wind tunnel (air layer),
Even if the solar cells reach a high temperature of 60 ° C. or more due to solar heat, they are cooled and the power generation efficiency does not decrease.

【0060】また、風洞を利用することによって、モジ
ュールのリード線に付属するコネクターの配線が容易に
できる。さらに、モジュールの発電効率が異なるモジュ
ールの場合でも、容易に結線を変えて発電効率を最高に
維持することができるように並列または直列に結線する
ことができる。
Further, by using the wind tunnel, wiring of the connector attached to the lead wire of the module can be easily performed. Furthermore, even in the case of modules having different power generation efficiencies, the modules can be connected in parallel or in series so that the connection can be easily changed and the power generation efficiency can be maintained at the maximum.

【0061】瓦本体のスレートに用いる細骨材の種類を
変えることによって軽量化を図ることができる。また、
粘土の丸瓦は、ゆう薬を用いることによって耐候性の優
れた着色ができる。
The weight can be reduced by changing the type of fine aggregate used for the slate of the tile body. Also,
Clay tiles can be colored with excellent weather resistance by using a Yu medicine.

【0062】瓦本体を葺いた後で配線を行うので、電線
及び端子が目で見える。よってプラス、マイナスの接
続、不良の点検、配線工事が簡単にできる。また、住宅
の増改築、屋根の葺き替えで、太陽電池付き屋根材を廃
棄処分する際に、組み合わせ構造のため、太陽電池モジ
ュールとスレート瓦、粘土瓦を簡単に分別できる。
Since the wiring is performed after the roof of the tile body, the electric wires and the terminals are visible. Therefore, plus and minus connections, inspection for defects, and wiring work can be easily performed. In addition, when the roof material with solar cells is disposed of by adding or renovating a house or replacing the roof, the solar cell module, slate tile, and clay tile can be easily separated because of the combined structure.

【0063】夏の場合は、太陽光の熱を遮ることによっ
て、屋根材の裏の温度の上昇を防ぐことができる。ま
た、外気を太陽電池モジュールの風洞に流して冷却し、
その熱風を、うだつから排気することによって、屋根か
らの熱伝導、輻射熱を遮り、室内の温度上昇を防ぐこと
ができる。また、夏の夜間は、例えばバッテリーに充電
した電力を用いて排風機を運転し、室内を換気すること
によって、日中に熱された室内温度を、外気温度近くま
で下げることができる。
In summer, the temperature of the back of the roofing material can be prevented from rising by blocking the heat of sunlight. Also, cool the outside air by flowing it into the wind tunnel of the solar cell module.
By exhausting the hot air from the umbrella, heat conduction and radiant heat from the roof can be blocked, and a rise in indoor temperature can be prevented. In the summer night, for example, by operating the exhaust fan using the electric power charged in the battery and ventilating the room, the temperature of the room heated during the day can be reduced to near the outside air temperature.

【0064】一方、冬の日中は、太陽光の熱を室内に取
り込みができる。夜間、及び冬の木枯らしが吹く寒い日
においても、太陽電池モジュールが屋根から逃げる対
流、熱伝導及び輻射熱による室内の冷却を緩和してくれ
る。すなわち、季節や天候によって、下記に示すよう
に、吸入口のシャッターを開閉することによって温度調
節ができる。また、冷暖房の燃料、及び電気エネルギー
を節減できる。南国においては、日中の断熱、夜間の放
熱だけでも良いし、北国においては、吸熱あるいは夜間
・悪天候時の断熱を行うだけでも良い。熱の移動の関係
をまとめてみると以下のようになる。
On the other hand, during the daytime in winter, the heat of sunlight can be taken indoors. Even at night and on cold days when winter tree blight blows, the solar cell module reduces indoor cooling due to convection, heat conduction and radiant heat escaping from the roof. That is, the temperature can be adjusted by opening and closing the shutter of the intake port according to the season and weather, as described below. Moreover, fuel for cooling and heating and electric energy can be saved. In the southern countries, only heat insulation during the day and heat dissipation at night may be used. In the northern countries, only heat absorption or heat insulation at night and in bad weather may be performed. A summary of the relationship of heat transfer is as follows.

【0065】[0065]

【表5】 [Table 5]

【0066】すなわち、本発明のシステムは、太陽電池
モジュールの表面温度を下げることによって、発電効率
を高めるとともに、太陽光の熱でもって空調を行った
り、夜間は断熱材の機能を果たすことができる。
That is, the system of the present invention can increase the power generation efficiency by lowering the surface temperature of the solar cell module, perform air conditioning with the heat of sunlight, and can function as a heat insulating material at night. .

【0067】太陽電池モジュールとスレート瓦の間の風
洞(空気層)を約5cm 以下にすれば空気の対流は非常に
少なくなる。従って、一般によく知られている物質の熱
伝導率、太陽電池モジュール(熱伝導率0.6kcal/m/hr/
℃) とスレート瓦 (熱伝導率2.0kcal/m/hr/ ℃) の間の
空気 (熱伝導率0.02kcal/m/hr/℃) によって、熱の移動
はその分だけ遮断される。また、温度の上昇及び冷却の
場合、スレート瓦からの放射によって失う熱量は太陽電
池モジュールによって外気と遮断されるので、4 ℃〜40
℃の範囲では、温度差があまり大きくならないので、単
位時間内に失う熱量は、温度差に比例して減少している
ということがいえる。したがって、夜間や太陽光がでな
い天気の場合には、室温の熱が屋根から失われるのを低
減できる。
If the size of the wind tunnel (air layer) between the solar cell module and the slate roof tile is set to about 5 cm or less, the convection of the air becomes very small. Therefore, the thermal conductivity of a well-known substance, solar cell module (thermal conductivity 0.6 kcal / m / hr /
℃) and the slate roof (thermal conductivity 2.0 kcal / m / hr / ℃) between the heat (thermal conductivity 0.02 kcal / m / hr / ℃), the heat transfer is blocked by that much. In the case of temperature rise and cooling, the amount of heat lost due to radiation from the slate roof tiles is cut off from the outside air by the solar cell module.
Since the temperature difference does not increase so much in the range of ° C., it can be said that the amount of heat lost per unit time decreases in proportion to the temperature difference. Therefore, the loss of heat at room temperature from the roof can be reduced at night or in the weather without sunlight.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】図1は太陽電池モジュールが一体化された瓦を
葺いた屋根材の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory view of a roofing material with a tile in which a solar cell module is integrated.

【図2】図2は本発明の屋根材の説明図である。FIG. 2 is an explanatory view of a roofing material of the present invention.

【図3】図3は太陽電池モジュールの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a solar cell module.

【図4】図4は、太陽電池モジュールの保護、および瓦
本体への取り付け用のフレームの説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a frame for protecting the solar cell module and attaching the solar cell module to the roof tile body.

【図5】図5は、太陽電池モジュールの取り付け用の瓦
本体の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory view of a roof tile main body for mounting a solar cell module.

【図6】図6は、フレーム2と瓦本体3との係合部分を
示す部分説明図である。
FIG. 6 is a partial explanatory view showing an engagement portion between a frame 2 and a roof tile main body 3;

【図7】図7は丸瓦の説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram of a round roof tile.

【図8】図8は、太陽電池モジュール付き瓦と丸瓦とを
組み合わせて使用した状態の断面図である。
FIG. 8 is a sectional view of a state in which a tile with a solar cell module and a round tile are used in combination.

【図9】図9は、太陽電池モジュール付き瓦の平面図で
ある。
FIG. 9 is a plan view of a tile with a solar cell module.

【図10】図10は、太陽電池モジュール付き瓦の断面
図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a tile with a solar cell module.

【図11】図11は、本発明の屋根材を備えた実験棟の
断面図である。
FIG. 11 is a sectional view of an experimental building provided with the roofing material of the present invention.

【図12】図12は、模擬実験に使用した装置の断面図
である。
FIG. 12 is a sectional view of an apparatus used for a simulation experiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 太陽電池モジュール 2 フレーム 3 瓦本体 4 空気層(空洞) 5 丸瓦 6 開閉口 21 フレーム本体 22 瓦本体との接合部 23 瓦本体との折り曲げ接合部 24 瓦本体への取り付け部 25 太陽電池モジュール嵌め込み部 31 瓦本体 32 側壁の頂部 33 瓦本体の接合部 34 瓦本体の支持台 35 太陽電池モジュールとの接合部 36 裏面のリード線の導入溝 51 丸瓦のつば 61 開閉シャッター 71 野だる木 72 野地板 73 瓦桟 81 温風吸入口 82 シャッター 83 屋根ダクト 84 ダクト 85 ダクト 86 うだつ 87 送風機 88 換気扇 91 太陽電池モジュール 92 空間 93 スレート瓦 94 空気層(風洞) 95 オガクズ 96 発泡ポリスチレン 97 発泡ポリウレタン 98 アルミ箔 99 温度計 REFERENCE SIGNS LIST 1 solar cell module 2 frame 3 tile body 4 air layer (hollow) 5 round tile 6 opening and closing 21 frame body 22 joint with tile body 23 bent joint with tile body 24 attachment part to tile body 25 solar cell module Fitting part 31 Tile body 32 Top of side wall 33 Tile body joint part 34 Tile body support base 35 Joint part with solar cell module 36 Lead wire introduction groove on back surface 51 Round tile brim 61 Opening / closing shutter 71 Nodoki 72 Field board 73 Tile bar 81 Hot air intake 82 Shutter 83 Roof duct 84 Duct 85 Duct 86 Udatsu 87 Blower 88 Ventilation fan 91 Solar cell module 92 Space 93 Slate tile 94 Air layer (wind tunnel) 95 Sawdust 96 Foamed polystyrene 97 Foamed polyurethane 98 Aluminum foil 99 thermometer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邊美雄 岡山県岡山市高柳東町13番46号 日進ゴム 株式会社内 (72)発明者 水摩 堅一 岡山県倉敷市潮通3 三菱化学エンジニア リング株式会社中四国事業所内 (72)発明者 分嶋正志 岡山県岡山市森下町6−3 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Yoshio Watanabe 13-46 Takayanagi-Higashi-cho, Okayama-shi, Okayama Nisshin Rubber Co., Ltd. (72) Inventor Kenichi Mizu 3 Shiatsudori, Kurashiki-shi, Okayama Pref. Mitsubishi Chemical Engineering Co., Ltd. (72) Inventor Masashi Wakeshima 6-3 Morishita-cho, Okayama City, Okayama Prefecture

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 フレーム(2)で支持された太陽電池モ
ジュール(1)と瓦本体(3)の底部が空気層を隔てて
二層構造を構成してなる太陽電池モジュール付き瓦を屋
根の上に葺くことにより形成された、上方から下方への
縦方向の複数の瓦により構成される、太陽電池モジュー
ルと瓦本体との間に縦方向の連続した空気層を有する太
陽電池モジュール付き屋根材であって、前記連続した空
気層の下部を開閉自在に構成してなる、太陽電池モジュ
ール付き屋根材。
1. A roof with a solar cell module, comprising a solar cell module (1) supported by a frame (2) and a bottom of a tile body (3) having a two-layer structure with an air layer therebetween, is placed on a roof. With a solar cell module having a vertical continuous air layer between a solar cell module and a tile body, formed by a plurality of vertical tiles from top to bottom, formed by roofing A roof material with a solar cell module, wherein a lower portion of the continuous air layer is configured to be freely opened and closed.
【請求項2】 太陽電池モジュール付き瓦が、太陽電池
モジュール(1)、該モジュールを支持し瓦本体に固定
するためのフレーム(2)、及び該モジュールを瓦本体
の底部と空気層を隔てて固定するための側壁(31)を左
右両端に設け且つ該側壁(31)の各々の外側部に他の瓦
との接続部を設けてなる断面凹状の瓦本体(3)からな
り、前記フレーム(2)で支持された太陽電池モジュー
ル(1)が前記側壁(31)の頂部面に載置されて瓦本体
(3)に固定され、モジュール(1)と瓦本体(3)と
が空間層を隔てて二層構造を構成してなる、太陽電池モ
ジュールが一体化された瓦である、請求項1の屋根材。
2. A tile with a solar cell module, comprising: a solar cell module (1); a frame (2) for supporting the module and fixing the module to the tile body; and separating the module from the bottom of the tile body and an air layer. A side wall (31) for fixing is provided at both left and right ends, and a roof main body (3) having a concave cross section in which a connection portion with another roof is provided on each outer side of the side wall (31). The solar cell module (1) supported by 2) is placed on the top surface of the side wall (31) and fixed to the tile body (3), and the module (1) and the tile body (3) form a space layer. The roofing material according to claim 1, wherein the roofing material is a roof tile in which a solar cell module is integrated and has a two-layer structure.
【請求項3】 モジュール(1)と瓦本体(3)との間
の空間層が厚さ10〜50mmである請求項1又は2の屋根
材。
3. The roofing material according to claim 1, wherein the space layer between the module (1) and the tile body (3) has a thickness of 10 to 50 mm.
【請求項4】 空気層の空気の送風又は排気のための送
排風器を設けてなる、請求項1又は2の屋根材。
4. The roofing material according to claim 1, further comprising an air blower for blowing or exhausting air in the air layer.
【請求項5】 空気層に送風して、太陽電池モジュール
の裏面から該モジュールを冷却し、同時に排出される熱
風から熱エネルギーを回収し得る如くした請求項4の屋
根材。
5. The roofing material according to claim 4, wherein air is blown to the air layer to cool the solar cell module from the back surface thereof and to recover thermal energy from hot air discharged at the same time.
【請求項6】 空気層に熱風を送風して太陽電池モジュ
ールの裏面から該モジュールを加熱し、積雪を溶かし得
る如くした請求項4の屋根材。
6. The roofing material according to claim 4, wherein hot air is blown to the air layer to heat the solar cell module from the back surface thereof so that snow can be melted.
【請求項7】 瓦本体が、20℃の熱電導率 2.5Kcal/m/h
r/℃以下の断熱材からなるものである、請求項1又は2
の屋根材。
7. The tile body has a thermal conductivity of 2.5 Kcal / m / h at 20 ° C.
3. A heat insulating material having a temperature of r / ° C. or less.
Roofing material.
【請求項8】 2つの瓦の接続部を跨がって被覆し、該
瓦の2つの太陽電池モジュールの接続部側の端部に載置
され固定される円弧柱状の被覆瓦(5)で、接続部を被
覆し防水してなる請求項1又は2の屋根材。
8. An arc-column-shaped covering tile (5) which covers and covers a connection part of two tiles and is placed and fixed on an end of the tile on the connection part side of the two solar cell modules. The roofing material according to claim 1 or 2, wherein the connecting portion is covered and waterproofed.
【請求項9】 瓦本体の接続部が、太陽電池モジュール
の端子ボックスからのリード線に取り付けられたコネク
ターを収納し且つコネクターからの電線を直列又は並列
に配線できる凹部を有し、その接続部が円弧柱状の被覆
瓦で被覆されてなる請求項8の屋根材。
9. The connection portion of the tile body has a recess for accommodating a connector attached to a lead wire from a terminal box of a solar cell module and allowing wires from the connector to be wired in series or in parallel. 9. The roofing material according to claim 8, wherein the roofing material is covered with an arc-shaped covering tile.
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