JPH10169128A - 太陽エネルギー変換装置付屋根および太陽エネルギー変換装置一体屋根葺材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 施工が簡単でかつ種々の屋根構造にも容易に
適用できるとともに、平面形状瓦、波形形状瓦等、屋根
葺材の外観意匠を好みに応じて容易に変更できるように
する。 【構成】 母屋の上に垂木が取り付けられ、該垂木の上
に通水路が一体的に設けられた屋根葺材が直接取り付け
られた構造の屋根。屋根表面を形成する表面部材とその
下に一体的に設けられた通水路とからなり、幅方向の端
部に垂木への固定を行うための固定手段が設けられた構
造の屋根葺材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、取り付けが簡単で
また種々の意匠を有する屋根を簡単に構成できる太陽エ
ネルギー変換装置付屋根および太陽エネルギー変換装置
一体屋根葺材に関する。

【０００２】

【従来の技術】これまで、地球環境の保全や将来のエネ
ルギー源の確保を目的として、太陽熱温水器や太陽電池
といった太陽エネルギー変換装置が開発され、これらは
一般住宅においてもその屋根の部分に設置するという形
で実用化されている。現在、これらの屋根への設置方法
としては、集熱パネルや太陽電池モジュールパネルを在
来の屋根の上に載せて固定するという方法が一般的であ
る。しかしながら、この方法ではせっかくの屋根の美し
さが損なわれてしまうために、近年、特に太陽電池利用
においてはこれを屋根と一体的に構成することで美観を
確保し、さらには太陽光発電のシステム全体の価格を安
くしようとする方法が種々試みられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】太陽熱温水器や太陽電
池といった太陽エネルギー変換装置の一般住宅での利用
を一層促し普及させるためには、これら装置の尚一層の
低価格化が必要であり、また、外観の改善が必要とな
る。そして、このためにはこれら装置の屋根との一体化
という手段が有効となる。しかしながら、例えば従来の
箱状のパネルを屋根面に設けた凹部にはめ込んで屋根面
と高さを揃えるようにして取り付けるといったような、
従来形状の装置の取り付け方を工夫して取り付けるだけ
では種々の構造の屋根に対応するのが難しく、また、そ
のデザインも単一のものとなってしまい多様化している
好みに対応することが出来ない。さらに、その取付方法
もできるだけ簡単である方が良い。そこで、本発明は、
施工が簡単でかつ種々の屋根構造にも容易に適用できる
とともに、平面形状瓦、波形形状瓦等、屋根葺材の外観
意匠を好みに応じて容易に選べるような太陽エネルギー
変換装置付屋根と太陽エネルギー変換装置一体屋根葺材
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明太陽エネルギー変換装置付屋根は、母屋の上に
垂木が取り付けられ、該垂木の上に通水路が一体的に設
けられた屋根葺材が直接取り付けられた構造を有してい
ることを特徴とする。すなわち、棟木や母屋、梁といっ
た屋根本体の強度を保つ構造部材からなる骨格部材は従
来の屋根構造そのままとし、この骨格部材の上に屋根葺
材の働き幅にあわせて垂木を取り付け、この垂木の上に
通水路が一体的に設けられた屋根葺材を直接取り付ける
様にして屋根を構成する。このようにすることで、従来
の屋根骨格はそのままにして垂木部分のみの変更で対応
できるようになり、種々の屋根構造に簡単に対応でき、
また、構造が単純であるので施工も容易である。さら
に、通水路の部分を垂木と垂木の間に配置できるので、
無理なく通水路のための空間を確保でき、また、水の加
熱による上昇にあわせて軒側から棟側の方向へと通水路
の中の水を移動させるのに適している。

【０００５】また、上記構造において屋根葺材の取付構
造を、垂木上で隣接する屋根葺材が重なり、上に重なる
屋根葺材に予め設けられた固定手段により上に重なる屋
根葺材が下に重なる屋根葺材を介して垂木に固定され、
下に重なる屋根葺材が上に重なる屋根葺材に挟まれて垂
木に固定される構造とすることで、さらに施工が容易に
なり好ましい。すなわち、このようにすることで屋根葺
材の固定を別途行う必要がなくなり、さらに、一枚の屋
根葺材の固定でその下に重なる屋根葺材も同時に固定さ
れるとともに固定手段の設けられていない部分も固定さ
れることになるので簡単で強固な固定が可能となる。

【０００６】さらに、母屋の上に垂木が取り付けられ、
該垂木の上に通水路が一体的に設けられた屋根葺材が直
接取り付けられた構造において、屋根葺材に太陽電池素
子を組み込むようにすると、屋根葺材上に照射された太
陽光が電気エネルギーに変換されるとともに、電気エネ
ルギーに変換されずに熱に変換されたエネルギーが通水
路中の水に熱エネルギーとして蓄積されるので、より効
率的に太陽エネルギーを利用することが出来るので良
い。さらに、太陽電池素子がシリコン結晶系のものであ
る場合には、これを冷却する効果が働き電気エネルギー
への変換効率を高く維持できるので良い。なお、本願に
おいて太陽エネルギー変換装置とは、太陽光を熱エネル
ギーに変換して温水とする装置と太陽電池素子を言う。

【０００７】この場合、上記固定手段を屋根葺材に設け
た構造にして該固定手段を太陽電池素子の外部出力端子
とし、垂木に該外部出力端子の接続部を設けて垂木内部
に該接続部間を接続する配線を設け、この接続部に固定
手段を接続するようにすると、太陽電池素子間の接続が
容易となり、屋根上の配線の納まりも良くなるのでより
好ましい。

【０００８】本発明の太陽エネルギー変換装置一体屋根
葺材は、屋根表面を形成する表面部材とその下に一体的
に設けられた通水路とからなり、幅方向の端部に垂木へ
の固定を行うための固定手段が設けられていることを特
徴とする。屋根表面を形成する表面部材の材質は、ガラ
スまたは金属が好ましく、ガラスの場合には屋根表面が
ガラスでできた屋根となり、従来の屋根とは景観の異な
るものとなるが、通水路部分に直接光を導入できる利点
があり、例えばガラスと金属板とをその間に空間ができ
るように張り合わせ、この空間部分を通水路とし金属の
ガラス側の面を黒くして造ることができる。これに対
し、金属で表面部材を構成する場合には、金属板をプレ
ス等により種々の形状に加工することで、多様な外観を
有する屋根葺材を作ることができる。この場合、太陽光
により表面部材が加熱され、この熱が表面部材の下に設
けられた通水路中の水に伝導されて熱エネルギーが貯え
られ温水となる。

【０００９】また、上記表面部材に太陽電池素子を取り
付け、上記固定手段を該太陽電池素子の外部出力端子と
すると、屋根葺材上に照射された太陽光が電気エネルギ
ーに変換されるとともに、電気エネルギーに変換されず
に熱に変換されたエネルギーが通水路中の水に熱エネル
ギーとして蓄積されるので、より効率的に太陽エネルギ
ーを利用することが出来るので良い。さらに、太陽電池
素子がシリコン結晶系のものである場合には、これを冷
却する効果が働き電気エネルギーへの変換効率を高く維
持できるので良い。また、屋根葺材の固定とともに電気
的接続が同時に行えるので、非常に取り付けの簡単な屋
根葺材となる。

【００１０】

【発明の実施の態様】以下、図面を参照しながら本発明
について具体例によりさらに説明する。図１は、本発明
に係る屋根の一例を示す屋根の概略構造図である。同図
に示される屋根は、図示されていない母屋に屋根葺材１
の働き幅間隔（３０ｃｍ）で垂木２が取り付けられ、垂
木２の上に屋根葺材１が直接取り付けられ、表面が金属
で構成された平面長尺の屋根葺材１の裏側に通水路１２
が設けられ、軒側に取り付けられた配水管４に各屋根葺
材の通水路１２の下端部が接続され、棟に取り付けられ
た集水管５にその上端部が接続された構造となってい
る。そして、ポンプにより配水管４を通して通水路１２
に水が送られ、ここで太陽光が当たって温められた屋根
葺材の熱が通水路内の水に伝わることによって、通水路
内の水が徐々に温められながら棟の方へと昇って行き、
集水管５により集められて蓄熱水槽に貯えられるように
なっている。

【００１１】図２は、上記屋根葺材１の構造を示す一部
断面を有する斜視部分図である。本屋根葺材１は、長方
形平板形状のステンレス製の表面部材１１と通水路１２
となる深さ１ｃｍの凹部が形成されたステンレス製の裏
面部材１３とが貼り合わされて構成されたものであり、
裏面部材１３には垂木への固定手段となるテーパ状の突
起１４が幅方向片側に長手方向に複数形成され、もう片
方の側の突起１４に丁度幅方向に対向する位置に穴１５
が形成されている。さらに、裏面部材１３は隣接する屋
根葺材との重なり部分を形成し、この部分に前記の穴１
５と屋根葺材同士の合わせ目から侵入する水を軒へと流
して雨仕舞を確保する溝１６が形成されている。なお、
これらはプレスにより加工されている。

【００１２】図３は、本屋根葺材１の長手方向の断面を
示す断面図である。長手方向においては、表面部材１１
の方が裏面部材１３より長くなっており、通水路１２の
一方の端部に配水管４と接続される注入管１７が、他方
の端部に集水管５と接続される送水管１８が接続された
構造となっている。

【００１３】図４は、本屋根葺材１の垂木２への取付構
造を示す幅方向の断面図である。屋根葺材１ｂの左側端
部は、その左側に隣接する屋根葺材１ａを介して左側の
垂木２に突起１４により固定され、屋根葺材１ｂの右側
端部は、その右側に隣接する屋根葺材１ｃが屋根葺材１
ｂの穴１５を上に重なる屋根葺材１ｃの突起１４が差し
通すようにしてその上に重ねられて右側の垂木２に固定
されることでこの屋根葺材１ｃと垂木２との間に挟まれ
て固定された構造となっている。そして、このようにし
て、母屋３の上に垂木２が取り付けられ、この上に屋根
葺材１が取り付けられた構造が構成されている。

【００１４】図５は、固定手段である突起１４の垂木２
への取り付け構造を示す断面構造図である。 垂木２に
は、屋根葺材１の突起１４の位置にあわせて円形の開口
部の円周部にゴム部材２１が取り付けられて構成された
突起受け部が設けられており、この開口部に断面が円形
で上部の直径が開口部の直径よりも大きなテーパ形状の
突起１４が差し込まれることで、ゴムによる弾性力と摩
擦力とで固定されるようになっている。尚、本発明の固
定手段はこのような構造に限られるものではなく、例え
ば図６の断面図に示されるようなフック１４で固定する
ような構造とすることも出来る。

【００１５】図７は、本発明に係る屋根葺材の別の例を
示す斜視部分図である。図に示されるように、本例の屋
根葺材１は桟瓦が長さ方向に連続して接続されて形成さ
れたような形状を有しており、通水路に加えて太陽電池
素子１９を備えた構造を有している。図８は、本例の屋
根葺材１の幅方向の断面構造を示す断面構造図である。
本屋根葺材１は、略桟瓦形状のステンレス製の表面部材
１１と通水路１２となる凹部が形成されたステンレス製
の裏面部材１３とが貼り合わされて構成されたものであ
り、裏面部材１３には垂木への固定手段となるテーパ状
の突起１４が幅方向片側に長手方向に複数形成され、も
う片方の側の突起１４に丁度幅方向に対向する位置に穴
１５が形成されている。また、表面部材１１には幅方向
の断面がＶ字形状を成す凹部が形成され、この部分にエ
チレンビニルアセテートフィルムを介して単結晶シリコ
ン太陽電池素子１９が貼り付けられ、さらにエチレンビ
ニルアセテートフィルムを介して透明強化ガラス２０が
貼り付けられて太陽電池素子１９の表面が保護された構
造となっている。

【００１６】太陽電池素子は長さ方向の列で全ての素子
が直列に接続され、こうして形成された二つの列が列の
両方の端でそれぞれ並列接続となるように接続され、一
方の端からの出力引出線が屋根葺材１の一番端の突起１
４に導かれ、もう一方の端からの出力引出線が屋根葺材
１のもう一つの一番端の突起１４に導かれ、これらが垂
木２のこれら突起１４の位置に対応する位置に設けられ
た接続部２２で電気的に接続されるような構造となって
いる。そして、屋根葺材１が複数取り付けられる場合に
は、軒側に設けた接続配線と棟側に設けた接続配線に各
垂木に設けられた接続部から垂木内に電線を通して各接
続部が所定の方法で接続される。尚、突起１４により垂
木２に屋根葺材１を固定する方法は先の例と同じである
ので省略する。

【００１７】図９は、本屋根葺材１の長手方向の断面を
示す断面図である。長手方向においては、表面部材１１
の方が裏面部材１３より長くなっており、上記例と同様
に、通水路１２の一方の端部に配水管４と接続される注
入管１７が、他方の端部に集水管５と接続される送水管
１８が接続された構造となっており、通水路１２は表面
部材１１の段差形状に応じて段差を有した形状となって
いる。

【００１８】以上の例では、屋根葺材がその表面形状を
形成する金属表面部材と、主として通水路を形成するた
めの金属裏面部材との貼り合せ構造となっているので、
表面部材の形状を変えることで簡単に屋根葺材の外観形
状を変えることができ種々の形状の屋根葺材を特に容易
に作ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る屋根の一例を示す屋根の概略構
造図である。

【図２】 屋根葺材の構造を示す一部断面を有する斜視
部分図である。

【図３】 屋根葺材の長手方向の断面を示す断面図であ
る。

【図４】 屋根葺材の垂木への取付構造を示す幅方向の
断面図である。

【図５】 突起の垂木への取り付け構造を示す断面構造
図である。

【図６】 フックで固定する構造を示す断面図である。

【図７】 本発明に係る屋根葺材の別の例を示す斜視部
分図である。

【図８】 屋根葺材の幅方向の断面構造を示す断面構造
図である。

【図９】 屋根葺材の長手方向の断面を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１：屋根葺材 ２：垂木 ３：母屋 １１：表面部材 １２：通水路 １３：裏面部材 １
４：突起 １５：穴 ２２：接続部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 母屋の上に垂木が取り付けられ、該垂木
   の上に通水路が一体的に設けられた屋根葺材が直接取り
   付けられた構造を有していることを特徴とする太陽エネ
   ルギー変換装置付屋根。
2. 【請求項２】 垂木上で隣接する屋根葺材が重なり、上
   に重なる屋根葺材に予め設けられた固定手段により上に
   重なる屋根葺材が下に重なる屋根葺材を介して垂木に固
   定され、下に重なる屋根葺材が上に重なる屋根葺材に挟
   まれて垂木に固定されていることを特徴とする請求項1
   記載の太陽エネルギー変換装置付屋根。
3. 【請求項３】 屋根葺材に太陽電池素子が組み込まれる
   とともに上記固定手段が該太陽電池素子の外部出力端子
   とされ、垂木に該外部出力端子の接続部が設けられると
   ともに垂木内部に該接続部間を接続する配線が設けられ
   ていることを特徴とする請求項２記載の太陽エネルギー
   変換装置付屋根。
4. 【請求項４】 屋根表面を形成する表面部材とその下に
   一体的に設けられた通水路とからなり、幅方向の端部に
   垂木への固定を行うための固定手段が設けられているこ
   とを特徴とする太陽エネルギー変換装置一体屋根葺材。
5. 【請求項５】 上記表面部材に太陽電池素子が取り付け
   られ、上記固定手段が該太陽電池素子の外部出力端子と
   なっていることを特徴とする請求項４記載の太陽エネル
   ギー変換装置一体屋根葺材。