JPH1054111A - 太陽電池付き瓦 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】太陽電池付き瓦を実用化する。重なり部分から
の水の漏れを防ぐべく、流れ方向の水の流れ、特に尻側
重なり領域近傍での流れを滞らせることのない構造とす
る。 【解決手段】働き領域１１の一部または全てが透明部材
からなりその下に太陽電池素子が配置された透光面１１
１となっており、該透光面が流れ方向上側の重なり領域
面１２に対して流れ方向で段差をなして落ち込んでい
る。また、瓦表面の働き領域１１の形状、特に幅方向の
形状が曲面形状を有する場合、上記透光面１１１が流れ
方向に一つ、幅方向に複数の平面が組み合わされてい
る。瓦が桟瓦形状を有する場合には、上記透光面は二つ
の平面を働き幅方向にその方向の断面が略Ｖ字形となる
ように組み合わす。また、同様に瓦が桟瓦形状の場合
に、上記透光面を三つの平面を働き幅方向に組み合わせ
た表面形状とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、従来の瓦との互換
性を有する瓦形状の太陽電池モジュールに関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、住宅用太陽光発電システムとし
て、平板パネル形状の太陽電池モジュールを屋根の上に
設置する屋根置き型のシステムが実用化されているが、
さらにこのシステムを低価格化するとともに屋根の美観
を改善するという目的で屋根建材一体型のシステムの開
発が行われている。この屋根建材一体型のシステムでは
太陽電池モジュールが屋根建材の機能を有しており、例
えばスレート瓦屋根に近い景観を呈する平板パネル形状
のものが開発されている。また、従来の瓦の形状をその
まま引き継いだものとして、例えば実開昭５９−４２２
１６に開示されている桟瓦形状を有する瓦本体５表面上
に太陽電池パネル６を接着した構造（図１４参照）のも
のや、特開昭６０−３５５７９に開示されている桟瓦形
状の透明ガラス基板の裏面に直接アモルファスシリコン
太陽電池素子が形成された構造のもの、また、実開昭５
８−１１２６１に開示されている瓦本体５表面の凹部９
に太陽電池素子８を内蔵し、この上を透明板７で覆った
構造のもの（図１５参照）が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１６は、標準的な桟
瓦の形状を示す斜視図である。瓦の表面は働き領域１
（斜線を付していない部分）と重なり領域２（斜線を付
した部分）とからなり、屋根に葺かれる際には、重なり
領域２の上に隣接する瓦が重ねられる。このように瓦を
屋根上に配することで、屋根に降った雨は、瓦の働き領
域１内において谷１５へ集まるとともに、尻１７から頭
１６の方向である流れ方向へと流れてゆき、順次隣接す
る瓦上を流れて軒にまで導かれ、瓦の下に雨が漏れるの
が防がれて雨じまいが確保される。ところで、本例のよ
うな桟瓦の場合、瓦の流れ方向断面形状においてその表
面側は平坦な直線形状となっているが、働き幅方向で
は、桟１４の部分の山から始まり谷１５が続き、そして
重なり領域となる差込みの部分にかけて上り勾配となる
独特の曲線形状を有している。これは、幅方向の水を谷
へ集めて水の流れを良くするとともに、重なり領域にか
けて上り勾配とすることで重なり部分での水の漏れを防
ぐためである。また、流れ方向では、屋根の勾配によ
り、働き領域１から尻側の重なり領域２方向にかけて上
り勾配が形成されるため、瓦そのものに勾配をつける必
要はなく、尻１７側重なり部分での水の漏れは防がれ
る。このように、一般に瓦はその表面が重なり領域と働
き領域とからなり、重なり領域面上に隣接する瓦が重ね
られることで雨じまいが確保されるようになっている。
このため、重なり部分からの水の漏れをなくすために、
重なり領域の位置を働き領域の位置よりも高くすること
が有効で、特にこのような構造を取り入れながら瓦の流
れ方向に水を滞りなく流すことが重要となる。

【０００４】本発明は、従来の瓦の形状をそのまま引き
継いだ形状を有する太陽電池モジュール、すなわち太陽
電池付き瓦を実用化することを目的とし、特に上記に鑑
み重なり部分からの水の漏れを防ぐべく、流れ方向の水
の流れ、とりわけ尻側重なり領域近傍での流れ、を滞ら
せることのない構造を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の太陽電池付き瓦
は、瓦表面が重なり領域と働き領域とからなり、重なり
領域面上に隣接する瓦が重ねられることで雨じまいが確
保される瓦であって、働き領域の一部または全てが、透
明部材からなりその下に太陽電池素子が配置された透光
面となっており、該透光面が流れ方向上側の重なり領域
面に対して流れ方向において段差をなして落ち込んでい
ることを特徴とする。

【０００６】また、瓦表面の働き領域の形状、特に幅方
向の形状が曲面形状を有する場合、上記透光面が流れ方
向に一つ、幅方向に複数の平面が組み合わされて構成さ
れていることを特徴とする。この場合、透光面の下の太
陽電池素子は、その表面が各平面に対して沿った形で配
置されて透光面と同様の形状をとるようにするのが良
い。このようにすると、太陽電池素子表面と透光面との
間の距離が素子全体にわたって均一となり、また透光面
を構成する透明部材の厚さを薄くでき、透明部材の光の
吸収による出力への影響を低減できるからである。複数
の平面を組み合わせて構成する方法としては、例えば一
つの平らな透明板を折り曲げる方法でも良いし、平らな
透明板を繋ぎあわせる方法でも良い。

【０００７】瓦が桟瓦形状を有する場合には、上記透光
面は二つの平面を働き幅方向にその方向の断面が略Ｖ字
形状となるように繋いで構成するのが良い。このように
することで、桟瓦の形状的特徴部である桟部分を残した
ままで効率的に素子を配置することができる。また、略
Ｖ字形状の断面を有することにより形成されるＶ字の底
の谷が桟瓦の谷を構成することになり、水の流れも良好
である。特に、単結晶シリコン太陽電池素子や多結晶シ
リコン太陽電池素子のような柔軟性を有しない素子を用
いる場合には、透光面に沿って素子を平面的に配置する
ことで、素子の配置が容易になり、また透光面を構成す
る透明部材の厚さも薄くかつ均一に出来て光の利用効率
が良くなるので、より好ましい。

【０００８】また、上記同様に瓦が桟瓦形状を有してい
る場合に、上記透光面を三つの平面を働き幅方向に繋げ
た表面形状となるようにしても良い。これは特に単結晶
シリコン太陽電池素子や多結晶シリコン太陽電池素子の
ような柔軟性を有しない素子を用いる場合に適してお
り、最大限に光を利用することが可能となる。桟瓦の場
合、本発明の段差を持った状態で働き領域面をすべて平
面で構成しようとすると、３つの平面が最低限必要とな
るからである。すなわち、柔軟性を有しない素子を用い
る場合、透光面は平面を組み合わせた形状とするのが良
く、その数は出来るだけ製造を容易にするという観点か
ら少ない方が良いからである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して本発明の実施
形態について説明する。図１は、本発明太陽電池付き瓦
の第１の実施形態を示す斜視図である。図２はこの瓦の
Ａ−Ａ断面の断面のみを示した図である。図１におい
て、瓦の表面は働き領域１１（斜線を付していない部
分）と重なり領域１２（斜線を付した部分）とからな
り、働き領域１１が透光面１１１と桟部面１１２とから
なっており、透光面１１１を除いた部分の形状はＪＩＳ
５３Ａ型の桟瓦と同じ形状を有した桟瓦形状の瓦であ
る。そして、透光面１１１はガラス板、アクリル板、フ
ッ素樹脂膜等の透明部材からなり、透光面１１１の働き
幅方向の断面が二つの平面が働き幅方向に繋がった略Ｖ
字形状を有しており、その下に太陽電池素子が配されて
いる。図１に示されるように、透光面１１１は流れ方向
上側の重なり領域面に対して流れ方向において段差をな
して落ち込んでいる。すなわち、図２に示されるよう
に、流れ方向における断面形状が重なり領域１２の面と
透光面１１１とが段差を有した形状となっており、瓦の
表面を上にして見た場合に透光面１１１の方が重なり領
域１２の面より下に位置している。

【００１０】図３は、本発明太陽電池付き瓦の第２の実
施形態を示す斜視図である。同図において、瓦の表面は
働き領域３１（斜線を付していない部分）と重なり領域
３２（斜線を付した部分）とからなり、幅方向における
重なり領域３２との段差部傾斜面３１３を除いてほぼ働
き領域３１の全面が透光面３１１となっており、透光面
３１１を除いた部分の形状はＪＩＳ５３Ａ型の桟瓦と同
じ形状を有した桟瓦形状の瓦である。透光面は上記同
様、ガラス板、アクリル板、フッ素樹脂膜等の透明部材
からなり、その表面形状は３つの平面が瓦の働き幅方向
に繋がった形をしており、その下に太陽電池素子が配さ
れている。第１の実施形態のものに比べて、桟部面がな
い分だけ透光面３１１の面積が大きく、また桟による影
の影響もないので、受光量が多くなるのが特徴である。

【００１１】太陽電池素子としては、結晶系の基板状の
ものを用いるのがこの形状の利点を最大限に利用できる
やり方である。この場合、太陽電池素子の受光面を透光
面３１１に平行になるように配置するのが良く、さらに
幅方向に３枚並べるのが良い。また、流れ方向には、必
要な電圧に応じた枚数の素子を配置してこれらを直列接
続し、幅方向に３枚並べた素子を並列に接続するのが良
い。

【００１２】図４は、本発明太陽電池付き瓦の第３の実
施形態を示す斜視図である。同図において、瓦の表面は
働き領域４１（斜線を付していない部分）と重なり領域
４２（斜線を付した部分）とからなり、働き領域４１が
透光面４１１と桟部面４１２、幅方向における段差部傾
斜面４１３とからなり、さらに透光面４１１が重なり領
域４２から離れた位置に形成されているため、その間が
重なり領域４２の面からなだらかに続く働き領域４１の
面となっている。上記第１及び第２の例では透光面が流
れ方向に一つ、幅方向に２つまたは３つの複数の平面が
組み合わされて構成されていたが、本例では一つの平面
で構成され、透光面は上記同様にガラス板、アクリル
板、フッ素樹脂膜等の透明部材からなり、その下に太陽
電池素子が配されている。なお、透光面が流れ方向に一
つの平面で構成されている点は、本形態も上記二つの形
態も同じである。透光面４１１を除いた部分の形状はＪ
ＩＳ５３Ａ型の桟瓦と同じ形状を有した桟瓦形状の瓦で
あり、透光面４１１の面積は小さくなるが、太陽電池素
子を配置する部分の形状を一つの平坦な面と出来るの
で、素子の配置が容易であり、また柔軟性を有しない素
子を用いる場合には幅方向に一つの素子で済ませること
もできるので、価格を低減するのに適している。

【００１３】図５は、本発明太陽電池付き瓦の第４の実
施形態を示す斜視図である。同図において、瓦の表面は
働き領域（斜線を付していない部分）と重なり領域５２
（斜線を付した部分）とからなり、働き領域の全面が透
光面５１１となっており、透光面５１１を除いた部分の
形状はいわゆる平板粘土瓦の形状を有している。

【００１４】図６は、本発明太陽電池付き瓦の第５の実
施形態を示す斜視図である。同図において、瓦の表面は
働き領域（斜線を付していない部分）と重なり領域６２
（斜線を付した部分）とからなり、働き領域の全面が透
光面６１１となっており、透光面６１１を除いた部分の
形状はスレート瓦の形状を有している。

【００１５】図７は、本発明太陽電池付き瓦の第６の実
施形態を示す斜視図である。同図において、瓦の表面は
働き領域７１（斜線を付していない部分）と重なり領域
７２（斜線を付した部分）とからなり、幅方向における
重なり領域７２との段差部傾斜面７１３を除いてほぼ働
き領域７１の全面が透光面７１１となっており、透光面
７１１を除いた部分の形状は桟瓦と同じ形状を有してい
る。透光面７１１は、フッ素樹脂膜等の透明部材からな
り、その下にアモルファス太陽電池素子等の柔軟性を有
する太陽電池素子が透光面７１１の表面形状に沿って配
されている。

【００１６】図８は、瓦が屋根の上に葺かれた状態にお
ける流れ方向の概略の断面形状を説明する断面概略図で
あり、同図（a)は、上記した６つの本発明に係る瓦の例
に共通のもので流れ方向において段差をなして落ち込ん
でいるもの、同図（b ）は本発明によらず、例えば瓦本
体表面に太陽電池パネルが接着されて、流れ方向に段差
をなして盛り上がっているものについて示す。同図（a)
に示されるように、流れ方向上側の重なり領域８２から
働き領域に変わる境目の位置において透光面８１１が落
ち込むことによって、重なり部分へ水が逆流したり境目
で水が溜まったりすることがなくなり、滞りなく水が流
れるようになる。これに対し、同図（b)のように盛り上
がり段差を有していると、境目に溝ができてこの部分で
水が滞り、重なり部分へ水が逆流したり、またごみが溜
まったりし易くなる。

【００１７】図９は、透光面８１１が落ち込む位置と重
なり領域８２との境界位置との関係を説明する図であ
る。落ち込む位置は、この図にも示されるように境界位
置の内（a ）や外（b ）にずれてもよく、素子の配置に
あわせて決めればよいが、できるだけ受光量を多くする
場合には、重なり領域と働き領域との境目近傍を落ち込
む位置とするのが良く、また、重なり領域８１の長さを
確保して重なり部での防水を万全とするため、内側には
あまり入らないようにするのが良い。

【００１８】図１０は、流れ方向における、透光面を含
んだ、瓦の断面図の例を示す図である。この図に示され
るように、透光面１０１１は流れ方向上側の重なり領域
１０２側で段差ををなして落ち込んでいれば、その位置
から流れ方向の下部に向かって上りの傾斜を有していた
り（ａ）、山なりになっていたり（ｂ）しても、傾斜が
大きすぎずまた重なり領域１０２から十分に離れていれ
ばそれでも良い。

【００１９】

【実施例】

実施例１ 図１１は、本発明実施例の太陽電池付き瓦の概略構造を
説明するための概略構造図であり、（ａ）は斜視図、
（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）はＢ−Ｂ断面図である。
図１２は太陽電池モジュール本体の構造図であって、
（a ）は斜視図、（b ）はＡ−Ａ断面図を表わす。ま
た、図１３は太陽電池モジュール本体を取り付ける桟瓦
形状の外枠の構造図であって、（a ）は上側の枠、（b
）は下側の枠を表わす。

【００２０】図１１（a ）に示されるように、本実施例
の瓦は、桟瓦形状を有する瓦であって、働き領域１１１
の一部が、折り曲げ加工を施した透明アクリル板からな
る透明部材からなりその下に太陽電池素子が配置された
透光面１１１１となっており、図１１（ｃ）に示される
ように、該透光面１１１１が流れ方向上側の重なり領域
面１１２に対して流れ方向において段差をなして落ち込
んでおり、さらに、上記透光面１１１１は図１１（ｂ）
に示されるように、流れ方向に一つ、幅方向に二つの平
面が組み合わされて幅方向の断面が略Ｖ字形状を有して
いるものである。本実施例の瓦は、まず太陽電池モジュ
ール本体１２５が用意され、次いでこの本体を桟瓦形状
の外枠１３５に取付けることによって製造される。

【００２１】太陽電池モジュール本体１２５は、図１２
に示されるように、断面が略Ｖ字形状となるように折り
曲げ加工された透明アクリル板１２６にエチレンビニル
アセテートフィルム１２７を介して単結晶シリコン太陽
電池素子１２９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１２７を介してアルミ箔をフッ素樹
脂フィルムでサンドイッチした構造のフィルム１２８を
貼り付けたスーパーストレート構造を有している。な
お、太陽電池素子１２９は全部で４枚で、幅方向に二つ
流れ方向に二つ配置され、幅方向の二つがそれぞれ並列
に、流れ方向の二つがそれぞれ直列に接続されており、
引き出し線は太陽電池モジュール本体１２５の下面から
引き出されている。

【００２２】外枠１３５は、アルミ材を成形したもの
で、表面はアルマイト処理した後灰色に着色してあり、
図１３に示されるように、上側の枠１３５１（ａ）と下
側の枠１３５２（ｂ）とに別れている。これらの枠が上
下合わせられると、中央部に四角い穴のあけられた桟瓦
といったような形状を有する桟瓦形状の外枠１３５にな
る。上側の枠１３５１は、その上面が重なり領域面１１
２と桟部面１１１２、さらに下流側押さえ面１１２４、
傾斜面１１２３とにより構成され、透光面１１１１が形
成される部分が開口０となっている。また、下側の枠１
３５２はその下面形状が桟瓦の下面形状に合わせて型取
られた形状となっているが、働き領域に対応する部分で
あって、瓦の下に隣接する瓦が重ならない部分は開口０
となっている。太陽電池モジュール本体１２５の外枠１
３５への取付けは、モジュール本体１２５端部にブチル
ゴム１１６を噛まして上側の枠１３５１と下側の枠１３
５２とで挟んだ後、上下の枠を締付け固定して行われ
る。

【００２３】本実施例では、流れ方向の透光面１１１１
の長さを受光量を増やすためにできるだけ長くしてお
り、また、頭がわに位置する下流側押さえ面１１２４の
幅方向の断面形状を透光面１１１１に合わせて略Ｖ字形
状としている。このように、透光面に続く頭側の段面形
状を透光面の形状に合わせることによって、頭部分での
影の影響を少なくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明太陽電池付き瓦の第１の実施形態を示す
斜視図である。

【図２】本発明太陽電池付き瓦の第１の実施形態の瓦の
Ａ−Ａ断面のみを示した図である。

【図３】本発明太陽電池付き瓦の第２の実施形態を示す
斜視図である。

【図４】本発明太陽電池付き瓦の第３の実施形態を示す
斜視図である。

【図５】本発明太陽電池付き瓦の第４の実施形態を示す
斜視図である。

【図６】本発明太陽電池付き瓦の第５の実施形態を示す
斜視図である。

【図７】本発明太陽電池付き瓦の第６の実施形態を示す
斜視図である。

【図８】瓦が屋根の上に葺かれた状態における流れ方向
の概略の断面形状を説明する断面概略図である。

【図９】透光面が落ち込む位置と重なり領域との境界位
置との関係を説明する図である。

【図１０】瓦の断面図の例を示す図である。

【図１１】本発明実施例の太陽電池付き瓦の斜視図であ
る。

【図１２】太陽電池モジュール本体の構造図である。

【図１３】太陽電池モジュール本体を取り付ける桟瓦形
状の外枠の構造図である。

【図１４】従来提案されている太陽電池付きの瓦の構造
を説明する図である。

【図１５】従来提案されている太陽電池付きの瓦の構造
を説明する図である。

【図１６】標準的な桟瓦の形状を示す斜視図である。

【符号の説明】

１１，３１，４１，７１，１１１：働き領域 １２，３２，４２，５２，６２，７２，１１２：重なり
領域 １１１，３１１，４１１，５１１，６１１，７１１，１
１１１：透光面 １１２，４１２，１１１２：桟部面

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 瓦表面が重なり領域と働き領域とからな
   り、重なり領域面上に隣接する瓦が重ねられることで雨
   じまいが確保される瓦であって、働き領域の一部または
   全てが、透明部材からなりその下に太陽電池素子が配置
   された透光面となっており、該透光面が流れ方向上側の
   重なり領域面に対して流れ方向において段差をなして落
   ち込んでいることを特徴とする太陽電池付き瓦。
2. 【請求項２】 曲面形状を有する瓦であって、上記透光
   面は流れ方向に一つ、幅方向に複数の平面が組み合わさ
   れてなることを特徴とする請求項１記載の太陽電池付き
   瓦。
3. 【請求項３】 桟瓦形状を有する瓦であって、上記透光
   面は二つの平面が瓦の働き幅方向に繋がって幅方向の断
   面が略Ｖ字形状を有していることを特徴とする請求項２
   記載の太陽電池付き瓦。
4. 【請求項４】 桟瓦形状を有する瓦であって、上記透光
   面は三つの平面が瓦の働き幅方向に繋がった表面形状を
   有していることを特徴とする請求項２記載の太陽電池付
   き瓦。