JPH111999A - 太陽電池付屋根瓦 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 屋根瓦基材に太陽電池を、簡便な方法で水密
に固定し、太陽電池裏面の空隙内に雨水が侵入すること
ない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
記太陽電池の周縁部にのみに筋状に設けられた防水パッ
キン、弾性接着剤、難燃性接着剤及びコーキング材の群
から選ばれる耐水性緩衝材層を介して、凹窪に水密に固
定されてな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瓦が開発さ
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、特開昭５７−６８４５４号公報には、長方形の
長辺の上端縁を左右双方より切欠し、５角形とした平板
状の瓦本体の下端縁に沿って表面に浅い陥凹部を設け、
該陥凹部に太陽電池を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、特開昭５７−６８４５４号公報に
開示された太陽電池付瓦は、平板状であるため太陽電池
の固定を含め瓦本体の製造は容易であるが、通常の平板
状の屋根瓦と同様の葺設方法が採られ、雨水の吹き込み
を防ぐために、重ね代が屋根露出面の数倍にも及び、且
つ、１枚１枚の屋根瓦を、簡便な方法ではあるが、強固
に野地板等の屋根下地材に固定するために多くの施工工
数をとるばかりでなく、雨仕舞いがなお不十分なもので
ある等、葺設方法に問題点を有する。

【０００４】又、特開平５−２４３５９８号公報には、
太陽電池モジュールを、屋根パネル本体にスペーサーを
介して貼り、屋根パネル本体と太陽電池モジュールとの
間に通気層が形成された太陽電池付き屋根パネルが開示
されている。しかし、特開平５−２４３５９８号公報に
開示された太陽電池付き屋根パネルは、上面にアスファ
ルトルーフィングが施された長方形状の合板の下面に、
複数の縦芯材及び横芯材を固着した屋根パネル本体の上
面に、角柱状のスペーサーが接着剤で固着されており、
該角柱状のスペーサーを介して太陽電池モジュールが屋
根パネル本体と太陽電池モジュールとの間に通気層を形
成して設けられた箱型の構造をなすものであるので、こ
れらの太陽電池付き屋根パネルを屋根下地材に固定して
行くこと自体が大変な作業となり、専用の固定架台を必
要とする。

【０００５】しかも、上記専用の固定架台に個々に設置
された太陽電池付き屋根パネル同士の接続部の防水処理
の施工にも複雑な技法と多くの工数を要するものであっ
て、通常の瓦屋根工事の工法で簡便に処理することが難
しい等、やはり葺設方法に問題点を有する。

【０００６】

【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、
屋根瓦基材に太陽電池を、簡便な方法で水密に固定し、
太陽電池裏面の空隙内に雨水が侵入することない太陽電
池付屋根瓦を提供することにある。

【０００７】

【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、上記太陽電池の周
縁部にのみに筋状に設けられた防水パッキン、弾性接着
剤、難燃性接着剤及びコーキング材の群から選ばれる耐
水性緩衝材層を介して、凹窪に水密に固定されてなるこ
とを特徴とする太陽電池付屋根瓦をその要旨とする。

【０００８】本発明で用いられる太陽電池は、特に限定
されるものではないが、例えば、シリコン系半導体、化
合物系半導体等の材料からなり、単結晶系や多結晶系の
結晶系半導体やアモルファス系半導体が挙げられる。こ
れらの太陽電池の内、特に、結晶系シリコン太陽電池
は、高い信頼性、エネルギー変換効率等によって、太陽
電池付屋根瓦の如く屋外用途において好適に用いられ
る。又、アモルファス系シリコン太陽電池は、現状では
上記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、低コスト薄膜系太陽電池として期
待されるものである。

【０００９】上記太陽電池は、結晶系半導体、化合物系
半導体やこれらの半導体とアモルファス系半導体の積層
構造のセルからなる多数の素子を１枚の基板に集積した
モジュールが用いられてもよいが、大面積の１枚のアモ
ルファス系シリコン太陽電池素子からなるモジュールが
用いられてもよい。又、これらの太陽電池は、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。

【００１０】上記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。

【００１１】上記太陽電池は、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
に太陽電池を嵌め込み、該太陽電池を接着剤によって接
着する方法や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。

【００１２】上記凹窪の深さは、特に限定されるもので
はないが、例えば、太陽電池付屋根瓦の凹窪の周縁部の
高さが、上記太陽電池の表面と略面一になる如く設定さ
れることが好ましい。このように太陽電池付屋根瓦の凹
窪の周縁部の高さと太陽電池の表面とが略面一になる如
くなされた場合には、凹窪内に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、太陽
電池の表面を清浄に保つことができる。

【００１３】上記屋根瓦基材の表面の凹窪の大きさは、
上記太陽電池の発電量が、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。

【００１４】又、上記屋根瓦基材の表面の凹窪に太陽電
池を配設するために、防水パッキン、弾性接着剤、難燃
性接着剤及びコーキング材の群から選ばれる耐水性緩衝
材が用いられるが、これらの耐水性緩衝材は、これらが
屋根瓦基材に密着し得るものであればいずれも特に限定
されるものではなく、上記屋根瓦基材の材質の種類、上
記屋根瓦基材の表面に穿設された凹窪側縁部の形状等に
よって適宜選択使用される。

【００１５】上記防水パッキンとしては、例えば、ウレ
タンゴム系、ブチルゴム系、シリコーンゴム系、クロロ
プレンゴム系の各種防水パッキンが挙げられる。上記弾
性接着剤としては、例えば、シリコーン系、エポキシ系
等の弾性接着剤が挙げられる。又、難燃性接着剤として
は、例えば、ハロゲン系難燃剤、リン系難燃剤等の有機
系難燃剤を含有せしめた難燃性接着剤、水酸化アルミニ
ウム、水酸化マグネシウム、三酸化アンチモン等の無機
系難燃剤を含有せしめた難燃性接着剤等が挙げられる。
就中、上記難燃性接着剤はこれらを基材なしで層状に形
成し、セパレーターを用いて巻回した難燃性両面粘着テ
ープもしくは難燃性を阻害しない基材の両面に上記難燃
性接着剤を層状に形成した難燃性両面粘着テープが好適
に用いられる。又、コーキング材としては、例えば、ウ
レタン系コーキング材、シリコーン系コーキング材が挙
げられる。

【００１６】上記耐水性緩衝材を用いて屋根瓦基材の表
面の凹窪に太陽電池を配設する手段は、特に限定される
ものではないが、上記耐水性緩衝材として、一定形状の
防水パッキンや難燃性両面粘着テープ等を用いる場合、
例えば、図３に示す如く、屋根瓦基材１１の表面の凹窪
１１ａに太陽電池１２の各側縁と上記凹窪の側縁の間に
適当間隔の空隙部４を設け、該太陽電池１２の裏面の各
側縁に沿ってのみ切れ間なく連続して、帯状に上記防水
パッキンもしくは難燃性両面粘着テープを介して接着固
定される。

【００１７】上記防水パッキンの断面形状は、図３に示
された防水パッキンにおいては、半円形であり、平面部
において太陽電池１２に接着され、その円周部が上記凹
窪１１ａの底表面を押圧するように上記凹窪１１ａに接
着されているが、これに限定されるものではなく、断面
形状が正方形、長方形、その他これらに類する任意形状
であってよい。

【００１８】又、上記耐水性緩衝材が液状の弾性接着剤
や難燃性接着剤、塑性に富んだコーキング材からなる耐
水性緩衝材であって、上記凹窪１１ａの底部表面に直接
形成されるものである場合、図４に示す如く、上記凹窪
１１ａの底部表面の太陽電池１２が重なり合う部分の各
側縁の内側に、連続した帯状の溝１１ｊを穿設し、耐水
性緩衝材の固定をより強固にするようなされてもよい。

【００１９】上記耐水性緩衝材の種類の如何によらず、
上記の如く、屋根瓦基材１１の表面の凹窪１１ａに太陽
電池１２の各側縁と上記凹窪１１ａの側縁の間に適当間
隔の空隙部４を設けることによって、季節や昼夜の温度
差等によるこれら基材の膨張等による太陽電池１２の損
傷を回避することができるので好ましい手段である。

【００２０】上記の如く表面に薄膜系太陽電池１２が配
設されてなる太陽電池付屋根瓦１は、軒先より棟部に向
かって、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３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１１ｂ、ｇ及
び貫通孔からなる釘孔１１ｃ、ｈからなり、屋根瓦のサ
イズにもよるが、例えば、１００〜３００ｍｍ間隔で複
数個が設けられており、該釘孔１１ｃ、ｈに釘打ちし
て、釘頭と野地板等の屋根下地材３の間に上記太陽電池
付屋根瓦１は強固に固定される。

【００２１】又、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、屋根瓦基材１１の表面に薄膜系太陽
電池１２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。

【００２２】本発明の太陽電池付屋根瓦は、叙上のよう
に、上記屋根瓦基材の凹窪の底面に筋状に設けられた防
水パッキン、弾性接着剤、難燃性接着剤及びコーキング
材の群から選ばれる耐水性緩衝材層を介して、太陽電池
が水密に固定されているので、少々の振動や温度差があ
っても、太陽電池の裏面に雨水の侵入がなく、これに起
因する太陽電池の故障や性能低下等のおそれがない。

【００２３】又、耐水性緩衝材として、弾性接着剤や難
燃性接着剤が用いられる場合には、上記耐水性緩衝材が
そのまま、屋根瓦基材と太陽電池の接着として機能する
ので、太陽電池付屋根瓦の製造コストを削減できる。

【００２４】又、屋根瓦基材の表面の凹窪に太陽電池の
各側縁と上記凹窪の側縁の間に適当間隔の空隙部を設
け、季節や昼夜の温度差等による寸法変化によって生ず
るこれら基材の膨張等による太陽電池の損傷を回避する
ことができる性能のよい太陽電池付屋根瓦となってい
る。

【００２５】

【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。

【００２６】図１は、本発明の太陽電池付屋根瓦の一例
を示す斜視図であり、図２は、図１の太陽電池付屋根瓦
の各部材を分解して一部平行移動した斜視図である。
又、図３は、図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における一部省略
断面図であり、図４は図３と同位置における本発明の太
陽電池付屋根瓦の他の例を示す一部省略断面図である。
図５は、図１〜図３もしくは図４に示された本発明の太
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６は、上記
葺設された太陽電池付屋根瓦の一部切欠斜視図である。

【００２７】図１〜図６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１１の表面と面一になるように配設され
た太陽電池１２とからなる。

【００２８】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、太陽電池１２は、多結晶シリ
コンからなる８０ｍｍ×８０ｍｍサイズの太陽電池素子
１２ａの１５枚からなり、該太陽電池素子１２ａは相互
にコード１２ｃで連結され、太陽電池１２が形成されて
いる。更に、上記太陽電池１２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。

【００２９】上記太陽電池１２の裏面の、該太陽電池１
２の側縁の内側に、断面形状直径６ｍｍの半円形シリコ
ーンゴム系防水パッキン４１からなる耐水性緩衝材を、
上記円周面を外側にし、切れ間なく連続してシリコーン
系接着剤で接着し、更に、上記円周面にも同様にシリコ
ーン系接着剤を塗布し、上記屋根瓦基材１１の表面と面
一になるように凹窪１１ａ底面に押圧して、上記屋根瓦
基材１１の表面に穿設された浅い凹窪１１ａ内に接着固
定されている。尚、上記凹窪１１ａの大きさは、太陽電
池１２の大きさより大きく穿設されており、各側縁部に
おいて太陽電池１２との間に約２ｍｍの空隙部４が形成
されている。

【００３０】図４には、予め上記屋根瓦基材１１の凹窪
の底部表面の太陽電池１２が重なり合う部分の各側縁の
内側に、連続した帯状の溝１１ｊを穿設しておき、図３
に示したシリコーンゴム系防水パッキンに替えて、該溝
１１ｊを中心にしてシリコーン系弾性接着剤を塗布し、
底面臍付き台形の筋状のシリコーン系弾性接着剤層４２
からなる耐水性緩衝材を形成し、形成された耐水性緩衝
材は接着性を有するので、これに直接、太陽電池１２を
押圧して、上記屋根瓦基材１１の凹窪１１ａ内に接着固
定されている。尚、上記凹窪１１ａ内に接着固定された
太陽電池１２は、図３に示した実施例と同様、上記凹窪
１１ａの各側縁部において太陽電池１２との間に約２ｍ
ｍの空隙部４が形成されている。

【００３１】図１〜図３及び図４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５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。

【００３２】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。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。

【００３３】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。

【００３４】

【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、僅かな工数で形成される耐水性
緩衝材層によって、太陽電池が屋根瓦基材の凹窪に、水
密に固定されていて、少々の振動や温度差があっても、
太陽電池の裏面に雨水の侵入がなく、これに起因する太
陽電池の故障や性能低下等のおそれがない。

【００３５】又、耐水性緩衝材として、弾性接着剤や難
燃性接着剤が用いられる場合には、上記耐水性緩衝材が
そのまま、屋根瓦基材と太陽電池の接着として機能する
ので、太陽電池付屋根瓦の製造コストを削減できる。

【００３６】又、屋根瓦基材の表面の凹窪に太陽電池の
各側縁と上記凹窪の側縁の間に適当間隔の空隙部を設
け、季節や昼夜の温度差等による寸法変化によって生ず
るこれら機材の摩擦等を防止することができるので、太
陽電池の損傷を回避することができる性能のよい太陽電
池付屋根瓦となっている。

【００３７】

【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斜視図
である。

【図２】図１の太陽電池付屋根瓦の各部材を分解して一
部平行移動した斜視図である。

【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線における一部省略断面
図である。

【図４】図３と同位置における本発明の太陽電池付屋根
瓦の他の例を示す一部省略断面図である。

【図５】図１〜図３もしくは図４に示された本発明の太
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である。

【図６】図１〜図３もしくは図４に示された本発明の太
陽電池付屋根瓦が屋根下地材上に葺設された状態の一部
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 １１ｆ：雨水誘導溝 １１ｊ：溝 １２：太陽電池 １２ａ：太陽電池素子 １２ｂ：表面保護材 １２ｃ：連結コード ２、２１：釘 ３：屋根下地材 ４：空隙部 ４１：防水パッキン（耐水性緩衝材） ４２：弾性接着剤層（耐水性緩衝材）

Claims (1)

【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
   記太陽電池の周縁部にのみに筋状に設けられた防水パッ
   キン、弾性接着剤、難燃性接着剤及びコーキング材の群
   から選ばれる耐水性緩衝材層を介して、凹窪に水密に固
   定されてなることを特徴とする太陽電池付屋根瓦。