JPH10325216A - 太陽電池付屋根瓦 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽電池に塵埃等が付着して汚染されること
が少なく、葺設工事の作業性がよく、又、上からの荷重
による破損の危険性が少なく、且つ、屋根の意匠性に優
れた太陽電池付屋根瓦を提供する。 【解決手段】 屋根瓦基材の表面に穿設された凹窪に薄
膜系太陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦におい
て、少なくとも流れ方向の上記凹窪周縁部の表面と、該
凹窪に配設されている薄膜系太陽電池の表面が略面一に
なされており、且つ、流れ勾配に平行な方向の左右いず
れか一方の側端部付近に流れ方向に沿って、上記太陽電
池の表面より高い突出部が設けられていることを特徴と
する太陽電池付屋根瓦。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池付屋根瓦
に関する。

【０００２】

【従来の技術】やがて招来するであろう化石燃料の枯
渇、酸性雨問題及び炭酸ガスによる温室効果等の地球環
境問題と相俟って、代替エネルギーの一つとして、住宅
の屋根を発電スペースとする太陽電池付屋根が開発され
ている。従来、このような太陽電池付屋根瓦として、例
えば、実開平４−２８５２４号公報には、平板状の瓦本
体の表面に浅い陥凹部を設け、該陥凹部に太陽電池を平
板状の瓦本体の表面より突出させて接着剤で固定してな
る太陽電池付瓦が開示されている。

【０００３】しかし、実開平４−２８５２４号公報に開
示された太陽電池付瓦は、平板状の瓦本体の表面に、こ
れより突出して太陽電池が設けられているため、太陽電
池の突出部に塵埃が付着し易く、又、多数の太陽電池が
瓦本体の表面に突出して見えるので、住宅の屋根の意匠
上、どうしても見栄えのしないものになってしまうとい
う問題点を有する。

【０００４】又、特開平８−１４４４４０号公報には、
セメント瓦基板上の段差部に、太陽電池がフレーム体に
支持されて接着固定または金具固定された太陽電池付瓦
が開示されている。しかし、特開平８−１４４４４０号
公報に開示された太陽電池付瓦は、瓦基板の大部分が重
ね合わさって葺設され、屋根裏に隠れてしまうので、葺
設された屋根の表面は太陽電池で殆ど占拠された状態と
なり、葺設工事に際しても屋根の表面に歩行用の特別の
通路を確保する必要が生ずるなど、葺設工事が厄介なも
のとなる等の問題点を有する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事実に
鑑みなされたものであって、その目的とするところは、
太陽電池に塵埃等が付着して汚染されることが少なく、
葺設工事の作業性がよく、又、上からの荷重による破損
の危険性が少なく、且つ、屋根の意匠性に優れた太陽電
池付屋根瓦を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
屋根瓦基材の表面に穿設された凹窪に薄膜系太陽電池が
配設されている太陽電池付屋根瓦において、上記凹窪周
縁部の表面と、該凹窪に配設されている薄膜系太陽電池
の表面が略面一になされており、且つ、流れ勾配に平行
な方向の左右いずれか一方の側端部付近に流れ方向に沿
って、上記太陽電池の表面より高い突出部が設けられて
いることを特徴とする太陽電池付屋根瓦をその要旨とす
る。

【０００７】又、請求項２記載の発明は、上記突出部
が、上記薄膜系太陽電池の表面より１〜５ｍｍ高く設け
られてなるものであることを特徴とする請求項１記載の
太陽電池付屋根瓦をその要旨とする。

【０００８】本発明で用いられる薄膜系太陽電池は、大
面積化が容易であり、限られた面積において太陽光線の
照射面積を最大にし得るアモルファス系シリコン半導体
からなる薄膜系太陽電池に限定される。アモルファス系
シリコン太陽電池は、現状では結晶系シリコン太陽電池
に比してエネルギー変換効率が若干低いものの、上記理
由の他、低コスト、高効率太陽電池として期待されるも
のである。又、これらの薄膜系太陽電池は、その表面
に、例えば、普通又は強化ガラス、アクリル樹脂板の如
き透明性の高い表面保護材が積層されていてもよい。

【０００９】上記薄膜系太陽電池がその表面に配設され
る屋根瓦基材は、特に限定されるものではないが、例え
ば、セメント等の無機材料、アルミニウムや鋼鉄等の金
属材料、ポリカーボネートや繊維強化プラスチック等の
有機材料もしくはこれらを複合した基材からなるもの等
が挙げられる。

【００１０】上記薄膜系太陽電池は、屋根瓦基材の表面
に配設されてなるものであるが、これらの薄膜系太陽電
池の配設手段は、屋根瓦基材の表面と薄膜系太陽電池の
表面が面一になるように配設されるものであれば特に限
定されるものではなく、例えば、屋根瓦基材の表面に穿
設された凹窪に薄膜系太陽電池を嵌め込み、該薄膜系太
陽電池を接着剤によって接着する方法や薄膜系太陽電池
周縁部表面を押圧し、上記凹窪の内周壁にフック機構で
係止される押枠を用いる方法等が挙げられる。

【００１１】上記凹窪の深さは、太陽電池付屋根瓦の凹
窪の周縁部の高さが、上記薄膜系太陽電池の表面と略面
一になる如く設定される。このように太陽電池付屋根瓦
の凹窪の周縁部の高さと薄膜系太陽電池の表面とが略面
一になる如くなされているので、凹窪内に薄膜系太陽電
池をその境界に段差なく配設することができ、上記の如
く葺設された太陽電池付屋根瓦は、特に、高い突起物が
ないので、風雨による塵埃の堆積がなく、風雨のシャワ
ーや雨水の円滑な流れにより常に洗浄されるものである
ので、常に、薄膜系太陽電池の表面を清浄に保つことが
できる。

【００１２】上記屋根瓦基材の表面の凹窪の大きさは、
上記薄膜系太陽電池の発電量が、薄膜系太陽電池の表面
積に比例するものであるので、屋根面積当たりの発電量
を大きくするという観点から許容面積一杯に設けられる
ことが好ましい。

【００１３】又、太陽電池付屋根瓦の流れ勾配に平行な
方向の左右いずれか一方の側端部付近に、上記薄膜系太
陽電池の表面より高い突出部が設けられる。上記突出部
の幅や高さ等は、側辺が一部重なって葺設された隣合う
太陽電池付屋根瓦の間から雨水の侵入を防止するもので
あれば、特に限定されるものではないが、上記の如く葺
設されれば、概ね人がその上を歩行し得る程度のスペー
スが確保される。

【００１４】又、上記突出部と上記凹窪の間には上記薄
膜系太陽電池の表面と略面一になる凹窪の周縁部が存在
する上、上記突出部が太陽電池付屋根瓦の流れ勾配に沿
って設けられているので、風雨による塵埃の堆積がな
く、円滑な雨水の流れにより常に洗浄されるものであ
る。尚、上記薄膜系太陽電池と凹窪の周縁部の間に若干
の段差があっても上記突出部と同様な理由で、円滑な雨
水の流れによって常に洗浄されるので塵埃の堆積が殆ど
ないものである。

【００１５】請求項２記載の発明において、上記突出部
が、薄膜系太陽電池の表面の高さより１〜５ｍｍ高く設
けられるが、上記突出部が薄膜系太陽電池の表面より１
ｍｍ未満の高さで設けられた場合、降雨時の雨水の吹込
みを防止することが難しく、又、５ｍｍを超えると、薄
膜系太陽電池の表面に照射される太陽光線の照射強度が
僅かながら低下されるばかりでなく、住宅全体としての
デザインを著しく制約するものであるので、上記範囲に
限定される。更に、上記突出部は、屋根工事の施工時や
点検時、足場として用いられるが、仮に一部足が上記太
陽電池面にかかっても、体重の大部分は上記突出部が負
担しているので、太陽電池に損傷を与えるおそれは殆ど
ない。

【００１６】上記の如く表面に薄膜系太陽電池が配設さ
れてなる太陽電池付屋根瓦は、軒先より棟部に向かっ
て、水上側の太陽電池付屋根瓦が水下側の太陽電池付屋
根瓦の上縁に一部重なり、水上側周縁及び一側辺周縁付
近を野地板等の屋根下地材に釘打ちして順次葺設され
る。上記釘打ち部は、釘打ち台座及び貫通孔からなる釘
孔からなり、屋根瓦のサイズにもよるが、例えば、１０
０〜３００ｍｍ間隔で複数個が設けられており、該釘孔
に釘打ちして、釘頭と野地板等の屋根下地材の間に上記
太陽電池付屋根瓦は強固に固定される。

【００１７】又、太陽電池付屋根瓦の流れ勾配に平行な
左右の雨仕舞は、屋根瓦基材の表面に薄膜系太陽電池を
配設するのに支障のない構造であれば特に限定されるも
のではないが、例えば、図１及び図４に示される如く、
屋根瓦基材１１の図面右端の周縁部が、同左端の周縁部
の厚さ分だけ下方に位置するように屈曲されて受け部１
１ｄを形成しており、該受け部１１ｄに屋根瓦基材１１
の図面左端の周縁部が重なって被蓋部１１ｅを形成して
左右に連結されている。上記被蓋部１１ｅは、葺設され
た際に、薄膜系太陽電池の表面より１〜５ｍｍ高くなる
ように構成されており、突出部を形成する。

【００１８】本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上のよう
に、少なくとも流れ方向の凹窪周縁部の表面と、該凹窪
内に配設されている薄膜系太陽電池の表面が略面一にな
されているので、風雨による塵埃の堆積がなく、雨水の
シャワーや雨水の円滑な流れによって表面が洗浄される
ので、常に薄膜系太陽電池の表面が清浄に保たれている
ので太陽光線の受光効率を高水準に保持できる。

【００１９】又、流れ勾配に平行する方向の左右いずれ
か一方の側端部付近に流れ方向に沿って、上記薄膜系太
陽電池の表面より高い、好ましくは１〜５ｍｍ高い突出
部が設けられているので、屋根工事の足場として利用さ
れた際に、仮に足の一部が薄膜系太陽電池の表面にかか
っても、その荷重の大部分は上記突出部が負担するの
で、薄膜系太陽電池に損傷を与える危険性が極めて少な
いものである。

【００２０】更に、上記の如く表面の段差が１〜５ｍｍ
と極めて僅かであるので、住宅建築の屋根の意匠を存分
に揮うことができ、見栄えのよい外観とすることができ
る。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照しなが
ら説明するが、本発明は、これらの実施例に限定される
ものではない。

【００２２】図１は、本発明の太陽電池付屋根瓦の一例
を示す平面図であり、図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線にお
ける断面図である。又、図３は、図１及び図２に示され
た太陽電池付屋根瓦を屋根下地材上に葺設した状態を、
流れ勾配に沿って切断した断面で示す説明図、図４は、
屋根棟部に平行して切断した断面で示す説明図である。

【００２３】図１〜図４において、１は、太陽電池付屋
根瓦であり、セメント製屋根瓦基材１１と該屋根瓦基材
１１の表面に穿設された浅い凹窪１１ａ内に嵌め込ま
れ、屋根瓦基材の表面と面一になるように配設された薄
膜系太陽電池１２とからなる。

【００２４】屋根瓦基材１１の棟部（水上側）周縁付近
には、釘打ち孔台座１１ｂ及び貫通孔からなる釘孔１１
ｃが穿設されている。又、薄膜系太陽電池１２は、アモ
ルファスシリコンからなる４００ｍｍ×３００ｍｍサイ
ズの太陽電池素子１２ａの表面に厚さ３ｍｍの強化ガラ
ス板からなる表面保護材１２ｂが被着されているものが
用いられた。

【００２５】図１及び図２に示された太陽電池付屋根瓦
１の葺設工事は、通常の屋根工事と同様、軒先より棟部
に向かって葺設されるが、図３に示される如く、水上側
の太陽電池付屋根瓦１が、水下側の太陽電池付屋根瓦１
の表面に一部重なり、水上側上縁部を押圧するように、
釘２によって太陽電池付屋根瓦１が屋根下地材３に打ち
付けられ、順次水上側に葺設されている。

【００２６】太陽電池付屋根瓦１の流れ勾配に平行な左
右の雨仕舞は、図１及び図４に示される如く、屋根瓦基
材１１の図面右端の周縁部が、同左端の周縁部の厚さ分
だけ下方に位置するように屈曲されて受け部１１ｄを形
成しており、該受け部１１ｄに屋根瓦基材１１の図面左
端の周縁部が重なって被蓋部１１ｅを形成して左右に連
結されている。上記被蓋部１１ｅは、幅２５ｍｍであ
り、葺設されたとき、屋根瓦基材１１の表面に配設され
た薄膜系太陽電池１２より１．５ｍｍ高くなるように構
成されて、突出部を形成している。１１ｇ及び１１ｈ
は、上記受け部１１ｄに穿設された釘打ち孔台座及び貫
通孔からなる釘孔である。

【００２７】尚、上記受け部１１ｄには、雨水誘導溝１
１ｆが水上側から２本彫設され、中央部付近で１本に合
流されて、順次水下側の太陽電池付屋根瓦１へとその表
面を流下するようになされている。

【００２８】

【発明の効果】本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上の如
く構成されているので、風雨による塵埃の堆積がなく、
常に薄膜系太陽電池の表面が清浄に保たれ、高変換効率
で発電できる。又、屋根工事の施工時や点検時、突出部
が足場として用いられるが、仮に一部足が上記薄膜系太
陽電池面にかかっても、体重の大部分は上記突出部が負
担しているので、太陽電池に損傷を与えるおそれは殆ど
ない。更に、本発明の太陽電池付屋根瓦は、表面の流れ
勾配に平行する方向の段差が１〜５ｍｍと極めて僅かで
あるので、住宅建築の屋根の意匠を存分に揮うことがで
き、見栄えのよい外観とすることができる。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の太陽電池付屋根瓦の一例を示す平面図
である。

【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線における断面図である。

【図３】図１及び図２に示された太陽電池付屋根瓦を屋
根下地材上に葺設した状態の一例を、屋根棟部から軒先
に向けて切断した断面で示す説明図である。

【図４】図１及び図２に示された太陽電池付屋根瓦を屋
根下地材上に葺設した状態の一例を、屋根棟部に平行し
て切断した断面で示す説明図である。

【図５】図１〜図４に示された太陽電池付屋根瓦を屋根
下地材上に葺設した状態を示す一部切欠斜視図である。

【符号の説明】

１：太陽電池付屋根瓦 １１：屋根瓦基材 １１ａ：凹窪 １１ｂ、ｇ：台座 １１ｃ、ｈ：釘孔 １１ｄ：受け部 １１ｅ：被蓋部（突起部） １１ｆ：雨水誘導溝 １２：太陽電池モジュール １２ａ：太陽電池素子 １２ｂ：表面保護材 １２ｃ：接続コード ２、２１：釘 ３：屋根下地材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 屋根瓦基材の表面に穿設された凹窪に薄
   膜系太陽電池が配設されている太陽電池付屋根瓦におい
   て、少なくとも流れ方向の上記凹窪周縁部の表面と、該
   凹窪に配設されている薄膜系太陽電池の表面が略面一に
   なされており、且つ、流れ勾配に平行な方向の左右いず
   れか一方の側端部付近に流れ方向に沿って、上記太陽電
   池の表面より高い突出部が設けられていることを特徴と
   する太陽電池付屋根瓦。
2. 【請求項２】 上記突出部が、上記薄膜系太陽電池の表
   面より１〜５ｍｍ高く設けられてなるものであることを
   特徴とする請求項１記載の太陽電池付屋根瓦。