JP3798578B2

JP3798578B2 - 太陽電池モジュール及び屋根

Info

Publication number: JP3798578B2
Application number: JP15941099A
Authority: JP
Inventors: 輝樹廿日岩
Original assignee: Kaneka Corp
Current assignee: Kaneka Corp
Priority date: 1999-06-07
Filing date: 1999-06-07
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2019-06-07
Also published as: JP2000345673A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数枚並べて使用される太陽電池モジュール、及びこれらモジュールを屋根葺き材料として用いて葺かれる建物の屋根に関する。
【０００２】
【従来の技術】
太陽電池モジュールを屋根葺き材料として用いることは、特開平１０−４６７７０号公報及び特開平１０−７２９１０号公報等で知られている。
【０００３】
特開平１０−４６７７０号公報のものは、足場として利用できる複数本の取付具を横桟として屋根傾斜方向に交差する方向に延びるように屋根下地材に取付け、太陽電池モジュールの屋根棟側端部を隣接する取付具の上側位置の取付具が有する弾性変形可能な遊端部の裏側に差込んで、この遊端部で屋根下地板に弾性付勢するとともに、太陽電池モジュールの屋根軒側端部を下側位置の取付具の立上り部で支持して、太陽電池モジュールを屋根下地材に取付けている。
【０００４】
特開平１０−７２９１０号公報のものは、太陽電池モジュールを軒側から棟側に順々に葺き上げる構造である。すなわち、野地板に固定した吊り子の内側に軒側太陽電池モジュールの開口部を有する上端係合部を係合させ、次に、棟側太陽電池モジュールの開口部を有する下端係合部を前記上端係合部とかみ合わせるとともに、吊り子の外側の爪を前記下端係合部のくぼみに嵌め込んでから、この棟側太陽電池モジュールの開口部を有する上端係合部を更に棟側位置の吊り子の内側に係合する。その後、吊り子とその軒側に重なった軒側太陽電池モジュールの上端係合部および棟側太陽電池モジュールとをねじやリベット等で固定し、こうして屋根の軒棟方向に隣接する太陽電池モジュール相互の関係において、軒側太陽電池モジュールの上端部の上面に棟側太陽電池モジュールの下端部の下面を重ねるという作業を繰り返し行なうようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特開平１０−４６７７０号公報の技術では、足場としての取付具を先に設置するので、太陽電池モジュールを軒側からでも、棟側からでも葺くことが可能であるが、屋根上に複数本の取付具がある分、太陽電池モジュールの設置面積が少なく制限されることに加えて、取付具の影が影響するので、屋根全体の実際の発電面積が少なく制限される。又、複数本の取付具及びこの内部に太陽電池モジュールの動き止めのために挿入される抜け止め部材が必要であるから、部品点数が多く屋根構造が複雑であり、それに伴い作業性も良くない。しかも、複数本の取付具によって太陽電池モジュールが棟軒方向に非連続になるから屋根の外観がすっきりしないという問題がある。
【０００６】
又、軒側から棟側に向って屋根を葺く特開平１０−７２９１０号公報の技術では、作業者は軒側を向いて作業をしなければならないから、前のめりの施工姿勢となり、作業性が良くない。しかも、既に葺いた軒側の太陽電池モジュール上に乗って棟側への屋根葺き作業を余儀なくされるため、既設の太陽電池モジュールを破損するおそれが高い。又、軒側と棟側との太陽電池モジュールの連結に吊り具を用いるため、部品点数及び作業工数が多いという問題もある。
【０００７】
本発明が解決しようとする第１の課題は、構造が簡単で、かつ、建物外装材として使用する場合に屋根等への装着性に優れるとともに、建物の外観をすっきりとできる太陽電池モジュールを得ることにある。
【０００８】
又、本発明が解決しようとする第２の課題は、構造が簡素であって、容易に屋根葺き作業を行なうことができ、しかも、発電面積を多く外観もすっきりとできる屋根を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記第１の課題を解決するために、請求項１に係る発明の太陽電池モジュールは、太陽光発電をするモジュール本体の裏面に取付け板を固定し、この取付け板が、前記モジュール本体の裏面に固定されるベース部と、このベース部から一体に折れ曲がって前記モジュール本体の一辺側裏面との間に、前記一辺側に隣接される他の太陽電池モジュールの隣接辺部が挿入可能な連結溝を形成する溝形成部と、この溝形成部から一体に延出され前記モジュール本体の一辺から突出して太陽電池モジュール設置面に固定される固定部とを有し、前記溝形成部が、前記連結溝への前記他の太陽電池モジュールの隣接辺部の挿入により弾性変形して、前記一辺側裏面との間で前記隣接辺部を弾性的に挟持することを特徴とする。
【００１０】
この発明において、モジュール本体はその太陽電池セルが結晶系又は非晶質系のいずれであってもよい。又、取付け板は、金属又は合成樹脂で作ることができ、取分け金属製の場合には、金属屋根に用いられている鋼板又は耐食性に優れた非鉄金属を採用でき、これらには塗装やメッキ等の表面処理が施されていてもよい。特に、金属板を用いることは合成樹脂よりも耐破損性に優れ、かつ、その弾性変形を利用して連結溝に挿入された他の太陽電池モジュールの隣接辺部の保持性能を向上できる点で優れており、この場合、連結溝の内面に部分的又は連続的に延びる凸部を設けて、弾性変形を促すようにするとよい。更に、取付け板は、少なくともモジュール本体の一辺側裏面に取付けてあればよく、この一辺側裏面においてもその長手方向両端部や中央部等に部分的に設けることができ、又、一辺側裏面の長手方向全長にわたり設けてもよい。特に、全長にわたり設けることは、前記一辺部で隣接する太陽電池モジュール相互の雨仕舞を良くできる点で好ましい。しかも、太陽電池モジュールの一辺側に設けられる連結溝は、取付け板の一部と太陽電池モジュールの一辺側裏面との間に形成しても、又、取付け板の一部を断面コの字形に折り曲げて形成してもよい。
【００１１】
そして、この発明の太陽電池モジュールは、建物外装材、特に屋根葺き材として、あるいは壁材等として使用できる。さらに、これら建物外装材としての使用においては、前記取付け板の固定部が突出する一辺の向きは自由に選定して設置できるが、特に、前記一辺を下側にするとともにこの一辺と反対側の他辺部を上向きとする姿勢で配置することは、上下方向に隣接する太陽電池モジュールの内の下側位置の太陽電池モジュールの前記他辺部上に上側位置の太陽電池モジュールの前記一辺部が重なるので、雨仕舞を良くできる点で好ましい。
【００１２】
請求項１に係る発明の太陽電池モジュールを複数並べて配置して例えば屋根を葺く場合に、新設しようとする太陽電池モジュールは、その取付け板の固定部が突出したモジュール本体の一辺とは反対側の他辺部を隣接辺部として、例えば屋根下地材上に既に装着された既設太陽電池モジュールの連結溝に前記隣接辺部を挿入し、この隣接辺部を前記既設太陽電池モジュールのモジュール本体の一辺側裏面に潜り込ませることにより、この隣接辺部を前記既設太陽電池モジュールの連結溝で保持した後、前記新設しようとする太陽電池モジュールの固定部を屋根下地材等に固定して、以下同様の手順を繰り返すことにより屋根を葺くことができる。なお、屋根葺き材ではなく壁材として使用する場合も、同様の手順で行なえばよい。
【００１３】
このようにして屋根等に装着された太陽電池モジュール群は、新設しようとする太陽電池モジュールの隣接辺部を既設太陽電池モジュールを利用して固定するので、モジュールを設置するために特別に足場となる横桟を必要とすることがない。したがって、装着状態での外観をすっきりとできる。その上、取付け板の連結溝が既述のように隣接辺部との連結を担い、かつ、この連結溝に一体に連続した固定部が、屋根下地材等への取付け板の固定つまり太陽電池モジュールの装着を担うから、部品点数が少なく構造簡単であるとともに、屋根等への設置において吊り具のような特別な支持部品を要することがない。したがって、前記横桟が不要であることとあいまって屋根等の装着に要する手間が少なく、装着性を向上できる。
【００１４】
更に、請求項１の発明は、前記取付け板が、前記モジュール本体の裏面に固定されるベース部と、このベース部から一体に折れ曲がって前記モジュール本体の一辺側裏面との間に連結溝を形成する溝形成部と、この溝形成部から一体に延出された前記固定部とを有するので、例えば金属板を単に折り曲げ加工することにより、溝形成部及び固定部を簡単に形成できる点で優れている。
【００１５】
しかも、請求項１の発明は、前記溝形成部が、前記連結溝への前記他の太陽電池モジュールの隣接辺部の挿入により弾性変形して、前記一辺側裏面との間で前記隣接辺部を弾性的に挟持するので、連結溝に挿入された他の太陽電池モジュールの隣接辺部を、モジュール本体の一辺部と溝形成部とでしっかり保持できる点で優れている。
【００１６】
又、請求項２に係る発明の屋根は、請求項１に記載の太陽電池モジュールを屋根葺き材料として用いて葺かれた屋根であって、前記太陽電池モジュールがその連結溝及び固定部を前記屋根の軒側に向けて設置され、その固定部を通る固定部品を介して屋根下地材に固定されていることを特徴とする。
【００１７】
この発明の屋根は、屋根を葺く太陽電池モジュールの連結溝及び固定部を屋根の軒側に向けて設置することで、太陽電池モジュールを屋根の棟側から軒側に向って葺くことができる。そのため、軒側を足場にし、かつ棟側を向いた楽な姿勢で屋根葺き作業ができ、しかも、既述のように横桟や吊り具等の付属部品を省略できるので、構造が簡素で外観もすっきりできるとともに、特に、横桟の省略に伴い発電面積を多く確保できる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図６を参照しながら本発明の第１の実施の形態を説明する。
【００１９】
図１中１は建物であり、その屋根２は多数枚の太陽電池モジュール３を屋根葺き材として葺かれている。太陽電池モジュール３の配列は、図１のように縦横整列したものでも、或いは上下に隣接して左右方向に延びる太陽電池モジュール列を互いに半ピッチずらして配列してもよく、後者の場合に、一列置きの列の両端部には半ピッチ相当の大きさの太陽電池モジュール又はダミーとしての屋根葺き材が配置される。
【００２０】
なお、図２〜図５中５は棟木、６は棟木カバー、７はもや、８は鼻もや、９は鼻隠し、１０は垂木、１１は屋根下地板としての野地板であり、これら屋根構造材上に所定数の前記太陽電池モジュール３を装着して屋根２が構成されている。野地板１１上には必要に応じて図示しないルーフィング（防水シート）が葺き込まれることがある。
【００２１】
各太陽電池モジュール３は、図３〜図６に示されるように太陽光発電をするモジュール本体１５と、この本体１５の裏面に固定される取付け板１６と、端子箱１７と、裏受け材１８とを備えている。
【００２２】
モジュール本体１５は、ガラス製の透明基板と、この透明基板の裏面に形成された複数のアモルファスシリコン製の太陽電池セルと、これら太陽電池セルに接続して設けられたバスバーと、透明基板の裏側に太陽電池セル及びバスバーを封止して設けられた充填材と、この充填材の裏面に積層された封止材とを備えて形成されている。このモジュール本体１５は四角形状であって、各太陽電池セル及びバスバーはモジュール本体１５の長手方向に延びて設けられ、かつ、陽極側及び陰極側のバスバーは夫々モジュール本体１５の幅方向両端部に配設されている。端子箱１７はモジュール本体１５の裏面に接着止めされており、この箱１７はモジュール本体１５の裏面に引き回された前記バスバーと電気的に接続されているとともに、この箱１７には図示しない出力線が取付けられている。
【００２３】
取付け板１６は、金属板例えばステンレス鋼板又はガルバニーム鋼板の一体品であり、図５に示されるようにモジュール本体１５と略同じ大きさ四角枠形をなすベース部２１と、このベース部２１の一側縁から一体に折り曲げられた溝形成部２２と、この溝形成部２２から一体に延出された固定部２３とを有している。
【００２４】
モジュール本体１５をその裏面から機械的に支持する強度部材としての取付け板１６は、そのベース部２１をモジュール本体１５の裏面に接着剤で接着して設けられている。この接着固定により、溝形成部２２はモジュール本体１５の一辺、例えば陽極側バスバーがある方の一辺１５ａの裏面との間に連結溝２４を形成するとともに、固定部２３は前記一辺１５ａよりも外に突出されている。ベース部２１が有する孔２１ａには端子箱１７が通っている。なお、本実施形態では、打抜かれた部分を再利用できるように孔２１ａの面積を大きくしたが、これに限らず端子箱１７が通るに足る最小限の大きさとして、モジュール本体１５の機械的支持力を大きくするようにしてもよい。
【００２５】
溝形成部２２及び連結溝２４は前記一辺１５ａの全長にわたり連続して延びているとともに、溝形成部２２には図５に示されるように連結溝２４内に突出する凸部２２ａが折り曲げにより形成されている。凸部２２ａも前記一辺１５ａの全長にわたり連続して延びている。この凸部２２ａは、後述する屋根葺きにおいて隣接される他の太陽電池モジュールの隣接端部の連結溝２４への挿入に大きな支障がない形状例えば半円弧状断面、要すれば先細状をなしている。なお、凸部２２ａは連結溝２４の奥行き方向に沿って複数設けてもよい。凸部２２ａの先端と前記一辺１５ａ側の裏面との間の隙間寸法は、前記隣接端部の厚みよりも小さく、又連結溝２４の入口は前記隣接端部の厚みよりも大きい。
【００２６】
固定部２３は、溝形成部２２より一段下がるように斜めに折れ曲がってからベース部２１と平行に突出されている。この固定部２３の長手方向複数箇所には固定孔２５が開けられており、これらの孔２５を通る木ねじや銅釘等の固定部品２６を介して、固定部２３が前記野地板１１に固定されるようになっている。
【００２７】
前記裏受け材１８は、発泡スチレン等の弾性材料からなり、ベース部２１及びその孔２１ａから露出したモジュール本体１５の裏面全体に亘って接着固定されていて、その裏面（下面）は野地板１１の傾斜に合わせてテーパ状をなしている。この裏受け材１８を使用することにより、断熱作用を得、かつ、モジュール本体１５の撓みを防止する緩衝作用を得るようになっている。
【００２８】
図２〜図６中１２は太陽電池モジュール３の設置高さを確保するためのスペーサである。これらのスペーサ１２は例えば野地板１１上に釘で打ち付けられる横木からなり、棟木５と平行に延びて設けられる。なお、スペーサ１２は予め太陽電池モジュール３の裏面に、そのベース部２１と溝形成部２２とがなす角部に合わせて接着により固定してもよい。
【００２９】
前記構成の太陽電池モジュール３を用いて屋根２を葺く手順は図５に示されている。まず、既にスペーサ１２が野地板１１上に釘で止めされた状態で、棟側において太陽電池モジュール３を設置する。この設置は、連結溝２４及び固定部２３が軒側に向く姿勢にして、これらがある一辺（下辺）１５ａとは反対側の上辺部を、棟木カバー６が有する斜めの溝６ａ（図３参照）に挿入する。この挿入は、ベース部２１と溝形成部２２とがなす角部がスペーサ１２に下側から当って位置決めされるまで行われる。
【００３０】
この後、前記最上位の太陽電池モジュール３の固定部２３に複数の固定部品２６を通して、このモジュール３を野地板１１上に固定する。
【００３１】
そして、この最上位の太陽電池モジュール３の下側に次に葺くべき他の太陽電池モジュールを設置する。この２番目の太陽電池モジュール３の設置手順は前記と同様である。繰り返せば、２番目の太陽電池モジュール３をその連結溝２４及び固定部２３が軒側に向く姿勢で、図５（Ａ）中２点鎖線から実線に示すように動かしながら、その連結溝２４及び固定部２３がある一辺１５ａとは反対側の上辺部、つまり隣接辺部３ａを、既設の前記最上位太陽電池モジュール３の連結溝２４に臨ませて、この溝２４内に挿入する。この挿入は、ベース部２１と溝形成部２２とがなす角部に下側から当って位置決めされるまで行われる。
【００３２】
そうすると、図５（Ｂ）に示されるように既設の最上位太陽電池モジュール３の連結溝２４がある下辺部（前記一辺１５ａ側部分）の裏面に、２番目の太陽電池モジュール３の隣接辺部３ａが潜り込んで、棟軒方向に並べられる両太陽電池モジュール３が連結される。この連結において、前記隣接辺部３ａにより既設の最上位太陽電池モジュール３の凸部２２ａが押されて、この凸部２２ａを有した溝形成部２２が弾性変形されるから、この溝形成部２２は前記下辺部裏面との間に前記隣接辺部３ａを弾性的に挟持する。よって、連結を強くできる。
【００３３】
次に、この２番目の太陽電池モジュール３の固定部２３に複数の固定部品２６を通して、このモジュール３を野地板１１上に固定する。
【００３４】
この後、以上のような手順を３番目以降の太陽電池モジュールの設置について繰り返すことにより、これら太陽電池モジュール３を棟側から軒側に向って葺くことができる。このため、作業者は棟側を向いた楽な姿勢で軒側の露出した野地板１１等を足場にして各太陽電池モジュール３を容易に葺くことができる。なお、軒に最も近く配置される太陽電池モジュール３にあっては図４に示されるように溝形成部２２及び固定部２３を直線状に延ばした状態で下方に折り曲げて前記鼻隠し９に重ねて釘止めして、雨仕舞の向上に利用する。
【００３５】
以上のようにして葺かれた屋根２においては、連結溝２４に挿入保持された隣接辺部３ａの上面が、その上側に隣接した太陽電池モジュール３のモジュール本体１５の下辺部裏面に、溝形成部２２の弾性力で押付けられ密接しているとともに、連結溝２４がモジュール本体１５の全長にわたり延びているので、モジュール相互間の連結部を通って雨が吹き込まれることを確実に防止できる。
【００３６】
又、以上のように太陽電池モジュール３は、それ自体が備える取付け板１６を利用して、その連結溝２４で下側に隣接する他の太陽電池モジュール３の隣接辺部３ａとの連結を担い、かつ、この連結溝２４に一体に連続した固定部２３で、野地板１１への太陽電池モジュール３の装着を担う構造であるから、その構成部品が少なく、構造が簡単である。しかも、この太陽電池モジュール３は、その周縁に嵌合するフレームを備えないので、この点からも構造が簡単であり、又、有効発電面積が大である。
【００３７】
そして、この太陽電池モジュール３は、既述の屋根葺き手順から明らかなように従来の技術で必要であった横桟や吊り具等の付属部品を要することなく屋根に設置できるので、屋根葺き後の外観をもすっきりでき、特に、横桟の省略に伴い屋根の発電面積を多く確保できるので、太陽光発電装置として使用される屋根２の発電量を高めることができる。
【００３８】
図７は本発明の第２の実施の形態を示している。この第２実施形態では、太陽電池モジュール３の隣接辺部３ａにおいてベース部２１に凸部２１ｂを設けている。この凸部２１ｂは前記溝形成部２２の凸部２２ａと同様なものであって、この凸部２２ａを乗り越えて上側から引っ掛かるように設けられている。なお、この点以外の構成は、図７に示されない部分を含めて前記第１の実施の形態と同じであるから、第１実施形態と同じ構成については同一符号を付して、その構成及び作用の説明は省略する。
【００３９】
この第２実施形態においても本発明の課題を解決できることは勿論であり、加えて、屋根２を葺いた時に斜め上下に隣接する太陽電池モジュール３相互が前記凸部２１ｂ、２２ａで引っ掛かるので、太陽電池モジュール３相互間の連結強度をより高めることができる。
【００４０】
なお、前記各実施の形態では、連結溝２４を、モジュール本体１５の一辺１５ａ側裏面と断面Ｌ字形に折り曲げられかつ凸部２２ａを有する溝形成部２２との間に形成したので、取付け板１６の折り曲げ加工が簡単であるが、これに代えて、取付け板１６に、前記一辺１５ａ側裏面に重なる部分を設けるとともに、この部分の下面に重なる断面コの字形の溝形成部２２を折り曲げて、この形成部２２により前記一辺１５ａ側裏面に連結溝２４を形成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
請求項１に係る発明の太陽電池モジュールによれば、このモジュール自体が備える取付け板を利用して、隣接する他の太陽電池モジュールの隣接辺部との連結を担うとともに太陽電池モジュール設置面への太陽電池モジュールの装着を担うから、部品点数が少なく構造が簡単であり、そして、足場となる横桟や吊り具等の付属部品を要することなく装着可能であり、したがって、屋根材や壁材等の建物外装材として使用する場合の装着性に優れるとともに、この太陽電池モジュールが装着された建物の外観をすっきりとできる。
【００４２】
請求項２に係る発明の屋根によれば、請求項１の発明の太陽電池モジュールを用いて、このモジュールを屋根の棟側から軒側に向って葺くことができるため、屋根構造を簡素にできるとともに、楽な姿勢で容易に屋根葺き作業ができ、しかも、発電面積を多く確保できて、屋根の外観もすっきりとできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールを用いて屋根が葺かれた建物の斜視図。
【図２】図１に示された屋根の一部を示す略断面図。
【図３】図２に示された屋根の棟側部分を拡大して示す断面図。
【図４】図２に示された屋根の軒側部分を拡大して示す断面図。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は図２に示された屋根の葺きかたを順に示す断面図。
【図６】第１の実施の形態に係る太陽電池モジュールの構成を分解して示す斜視図。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る太陽電池モジュールで屋根を葺いた状態での棟軒方向についてのモジュール相互の連結構造を示す断面図。
【符号の説明】
２…屋根
３…太陽電池モジュール
３ａ…太陽電池モジュールの隣接辺部
１１…野地板（屋根下地材）
１５…モジュール本体
１５ａ…モジュール本体の一辺
１６…取付け板
２１…ベース部
２２…溝形成部
２２ａ…凸部
２３…固定部
２４…連結溝
２５…固定孔
２６…固定部品

Claims

太陽光発電をするモジュール本体の裏面に取付け板を固定し、
この取付け板が、前記モジュール本体の裏面に固定されるベース部と、このベース部から一体に折れ曲がって前記モジュール本体の一辺側裏面との間に、前記一辺側に隣接される他の太陽電池モジュールの隣接辺部が挿入可能な連結溝を形成する溝形成部と、この溝形成部から一体に延出され前記モジュール本体の一辺から突出して太陽電池モジュール設置面に固定される固定部とを有し、
前記溝形成部が、前記連結溝への前記他の太陽電池モジュールの隣接辺部の挿入により弾性変形して、前記一辺側裏面との間で前記隣接辺部を弾性的に挟持することを特徴とする太陽電池モジュール。
請求項１に記載の太陽電池モジュールを屋根葺き材料として用いて葺かれた屋根であって、前記太陽電池モジュールがその連結溝及び固定部を前記屋根の軒側に向けて設置され、その固定部を通る固定部品を介して屋根下地材に固定されていることを特徴とする屋根。