JP2007067131A - 太陽電池一体型防水シート材およびその施工方法。 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽電池一体型防水シート材を施工する際に、防水シート施工時になされる溶剤溶着、接着、または熱融着の影響を受けにくく、太陽電池の発電機能低下を防止すること。
【解決手段】本発明の太陽電池一体型防水シート材は、合成樹脂からなる合成樹脂層と、中間樹脂層と、表面樹脂層とが順次積層してなる防水シートにおける中間樹脂層内に薄膜状のアモルファス型太陽電池が密封状に埋入されたものであって、この太陽電池の埋入領域の外側に張り出した態様で、前記防水シートからなる外周縁部が形成されたものである。また、太陽電池からの出力用導線が基材シート層の裏面側から引き出されたものであって、その施工方法は、出力用導線を太陽電池一体型防水シート材の下方に収容した状態で、前記外周縁部と前記シート接合部材との所要部を溶剤溶着、接着、または熱融着により接合することでなされる。
【選択図】図１

Description

この発明は、建築物の屋根などの躯体上に敷設される防水シートに太陽電池を一体的に取り付けた太陽電池一体型防水シート材およびその施工方法に関する。

建築物の屋根などの躯体に施された防水施工面に太陽電池を設置する方法としては、防水施工面に架台を固定し、この架台上に太陽電池を埋め込んだパネルを取り付けるのが一般的である。しかし、この架台の固定は防水施工面にアンカー釘などの固定具を貫通して行うものであるため、固定後に固定具貫通孔周辺の防水処理を行わねばならず、その処理は通例パネルの下方の狭い空間で行われることが多く、また大掛かりな作業ともなりやすく、作業自体が困難となる場合が多い。またメンテナンスをする上でも困難となる場合が多い。

そこで、大掛かりな作業を要さず、防水施工面へ効率よく太陽電池を設置する方法として、太陽電池一体型防水シート材を使用する方法が知られている。（特許文献１）

この方法は、図８に示すように、平面矩形の防水性を有する下地層１０の上面に、これより小さな輪郭の薄膜状のフレキシブルなアモルファス型の太陽電池３を、両面にフッ素樹脂などの防護層をコーティングさせた状態で積層一体化した太陽電池一体型防水シート材２１を用意し、その下地層１０からなる外周縁部１４を隣接する太陽電池一体型防水シート材の外周縁部１４と互いに重ね合わせ、それらの外周縁部どうしを接着剤によって接合してなされるものである。この施工方法は、通常の防水シート施工方法と同様にしてなされることを特徴としている。

また、この太陽電池一体型防水シート材２１は、太陽電池の出力用導線５がその太陽電池３の端部から引き出されたものであり、その結線施工は、太陽電池一体型防水シート材２１どうしの外周縁部１４が互いに接合された後に、隣接する太陽電池一体型防水シート材２１の太陽電池から引き出された出力用導線５と、または別に設けられた幹線と太陽電池一体型防水シート材２１の上面で結線することでなされるものである。
特開平０７−１２７１９２

上記特許文献１の施工方法では、通常の防水シート施工方法が適用されるものであるため、太陽電池一体型防水シート材の側縁どうしは、溶剤溶着、接着または熱融着によって接合されることが想定される。

しかしながら、上記文献の太陽電池一体型防水シート材は、平面矩形の防水性を有する下地層上面に、これより小さな輪郭の薄膜状のフレキシブルなアモルファス型の太陽電池が載置された構成であるため、下地層からなる外周縁部どうしを溶剤溶着、接着、または熱融着によって接合する場合には、接合される箇所が太陽電池の端部と隣接した位置となり、そこで使用する溶剤、接着剤または熱が下地層を通過影響し、太陽電池の発電機能を損なう問題があった。すなわち、溶剤溶着や接着による場合には、溶剤や接着剤の一部が太陽電池の端部に接触し、または太陽電池をコーティングしている防護層中を拡散し、太陽電池まで達し、そのアモルファスシリコンの素子や電極を変質させるものであり、また、熱融着による場合には、ヒーターや誘導加熱器などから発せられる熱がアモルファスシリコンの素子を直に加熱し、熱劣化させるものである。

他方、上記太陽電池一体型防水シート材は、太陽電池の端部から出力用導線が引き出された構成であるため、その結線施工は下地層からなる外周縁部どうしを接合した後に行われることとなり、このような結線部分は外部環境下に露出した状態となり、そこには新たなシーリング処理などの防水処理が必要で、その作業には手間を要するものであった。また出力用導線が屋根上面に露出していることから、外観上にも好ましいものではなかった。

この発明は、上記従来技術の問題に鑑みなされたもので、第１の目的は、防水シート施工時になされる溶剤溶着、接着、または熱融着の影響を受けにくく、太陽電池の発電機能低下を防止することのできる太陽電池一体型防水シート材およびその施工方法を提供することであり、第２の目的は、太陽電池から引き出された結線部分に新たに防水処理を施すことなくとも、通常の防水シート施工法と同様に、効率よく施工を行うことのできる太陽電池一体型防水シート材およびその施工方法を提供することである。

上記、目的を達成するため、本発明は以下の構成を要旨としている。

［１］合成樹脂からなる基材シート層と、中間樹脂層と、表面樹脂層とが順次積層してなる防水シートにおける中間樹脂層内に薄膜状のアモルファス型太陽電池が密封状に埋入された太陽電池一体型防水シート材であって、前記太陽電池の埋入領域の外側に張り出した態様で、前記防水シートからなる外周縁部が形成されたことを特徴とする太陽電池一体型防水シート材。

［２］前記外周縁部の張り出し長さが４０ｍｍ以上であることを特徴とする前項１に記載の太陽電池一体型防水シート材。

［３］前記太陽電池からの出力用導線が基材シート層の裏面側から引き出されたことを特徴とする前項１または前項２に記載の太陽電池一体型防水シート材。

［４］前記太陽電池からの出力用導線が基材シート層のうち、外周縁部の裏面側から引き出されたことを特徴とする前１ないし前項３のいずれかに記載の太陽電池一体型防水シート材。

［５］太陽電池一体型防水シート材を建造物の躯体上に施工する方法であって、躯体上の所要箇所に帯状のシート接合部材を固定具により固定し、前項１ないし前項４のいずれかに記載の太陽電池一体型防水シート材の外周縁部を隣り合う太陽電池一体型防水シート材の外周縁部とラップさせずに対向させた状態で、前記シート接合部材上に並列状に複数配置し、太陽電池からの出力用導線を太陽電池一体型防水シート材の下方に収容した状態で、前記外周縁部と前記シート接合部材との所要部を溶剤溶着、接着、または熱融着により接合することを特徴とする太陽電池一体型防水シート材の施工方法。

［６］太陽電池一体型防水シート材を建造物の躯体上に施工する方法であって、躯体上の所要箇所に凹部を間隔をあけて繋ぎ合わせた横断面略凹凸状のシート接合部材を固定具により固定し、前項１ないし前項４のいずれかに記載の太陽電池一体型防水シート材の外周縁部を隣り合う太陽電池一体型防水シート材の外周縁部とラップさせずに対向させた状態で、前記シート接合部材上に並列状に複数配置し、太陽電池からの出力用導線を前記凹部内に収容した状態で、前記外周縁部と前記シート接合部材との所要部を溶剤溶着、接着または熱融着により接合することを特徴とする太陽電池一体型防水シート材の施工方法。

［１］の発明によれば、防水シートにおける中間樹脂層内に薄膜状のアモルファス型太陽電池が密封状に埋入され、その埋入領域の外側に張り出した態様で、この防水シートからなる外周縁部が形成されたため、外周縁部の表面または裏面に溶剤溶着、接着、または熱融着がなされた際、外周縁部が太陽電池を溶剤、接着剤または熱から隔離して保護した状態となり、太陽電池が変質や熱劣化を受けることを防止し、太陽電池の発電機能低下を招くことなく防水施工を行うことができるものとなる。

［２］の発明によれば、前項１における外周縁部の張り出し長さを４０ｍｍ以上としたことから、溶剤、接着剤、または熱によって太陽電池が変質や熱劣化を受けることをとくに防止でき、太陽電池の発電機能低下をより確実に防止することができる。

［３］または［４］の発明によれば、太陽電池の出力用導線が前記基材シート層の裏面側、または前記外周縁部の裏面側から引き出されたため、太陽電池からの出力用導線の結線が、太陽電池一体型防水シート材どうしの外周縁部が接合される前に、防水シート材の下方でなされることとなり、すなわち結線部分にとくに防水処理を施すことなくとも、通常の防水シート施工法と同様に、効率よく施工を行うことのできるものとなる。

［５］の発明によれば、躯体上の所要箇所に帯状のシート接合部材を固定し、太陽電池一体型防水シート材の外周縁部を隣り合う太陽電池一体型防水シート材の外周縁部とラップさせずに対向させた状態で、シート接合部材上に並列状に複数配置し、太陽電池からの出力用導線を太陽電池一体型防水シート材の下方に収容した状態で、外周縁部とシート接合部材との所要部を溶剤溶着、接着または熱融着により接合するものであるため、結線部分における防水処理が不要となり、通常の防水シート施工法と同様に、効率よく施工を行うことができるとともに、施工後も太陽電池からの出力用導線が露出しないため、外観に優れたものとなる。

［６］の発明によれば、前項５における帯状のシート接合部材を、凹部を間隔をあけて繋ぎ合わせた横断面略凹凸状のシート接合部材に替えて、その凹部内に太陽電池からの出力用導線を収容するものであるため、出力用導線の結線施工がより容易になり、とくに効率よく施工することのできるものとなる。

図１は本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材１の一形態の斜視図を示し、図２はその断面図を示している。

本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材１は、所定の形状、面積を有した合成樹脂からなる基材シート層２ａと、中間樹脂層２ｂと、表面樹脂層２ｃとが順次積層された防水シート２の中間樹脂層２ｂの内部に、防水シート２より上面からみて輪郭の小さい形状の薄膜状のアモルファス型の太陽電池３が、上面略中央の位置で、密封状に埋入されたものであり、この埋入領域Ｃの外側に張り出した態様で、防水シート２からなる外周縁部４が形成されている。また、太陽電池３の出力用導線５は、その太陽電池３の対向する両辺から、中間樹脂層２ｂ、基材シート層２ａを通じて、基材シート層２ａの裏面側から引き出されている。

本発明にかかる基材シート層２ａを構成する合成樹脂は、合成樹脂であればその種類に制限はなく、例えばポリ塩化ビニル系樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、エチレン酢酸ビニル共重合体などの熱可塑性樹脂、エチレンープロピレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンなどの熱可塑性エラストマーなどがあげられる。この基材シート層２ａは、合成樹脂を常套のシート成形方法によりシート形状に成形したものであり、その厚さは、とくに制限されるものではないが、取り扱い性などを考慮すると、０．４〜３ｍｍが好ましい。なお、この基材シート層２としては単層シート形状の他に、複数の合成樹脂が積層成形された複層シート形状や、中間にポリエステル樹脂製ネットなどの補強層が介在されたものも使用可能である。

本発明にかかる中間樹脂層２ｂは、太陽電池３を密封して防護する役割を果たすとともに、基材シート層２と表面樹脂層２ｃとに介在する接着層としての役割を果たすものである。それを構成する樹脂として、エチレン酢酸ビニル共重合体がとくに適用されるが、シリコーン、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、エポキシ樹脂、またはポリエステル系樹脂も適用可能である。

本発明にかかる表面樹脂層２ｃは、太陽電池３をさらに防護する役割を果たすとともに、傷や塵芥などからの汚れを防ぐ観点から、また耐候性付与の観点から、フッ素系樹脂がとくに適用されるが、その他にもポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリイミドなどが適用可能である。

本発明の防水シート２は、これら基材シート層２ａ、中間樹脂層２ｂ、および表面樹脂層２ｃが順次重ね合わされ、積層一体化されたものである。

本発明にかかる太陽電池３は、薄膜状のアモルファス型太陽電池であり、フレキシブルなアモルファスシリコン素子の上下に金属電極が設けられたものである。

この太陽電池３は、太陽電池一体型防水シート材１を得るに当たり、予め中間樹脂層２ｂを構成する樹脂内に埋入させておくことが好ましい。その埋入方法としては、例えば、太陽電池３の上下に、太陽電池３より輪郭の大きな中間樹脂層２ｂを構成する樹脂からなるフィルムを挟んで、それをラミネート成形や熱圧プレス成形などにより、積層一体化する方法があげられる。

上記、合成樹脂からなる基材シート層２ａ、太陽電池３が埋入された中間樹脂層２ｂ、表面樹脂層２ｃは、それぞれに重ね合わされ、積層一体化されて、本発明の太陽電池一体型防水シート材１となる。これら構成材の層間には、積層性を向上するために、ホットメルト系接着剤などの接着剤も介することができるし、他の異種材を介在することもできる。

上記構成材の積層方法の一例としては、太陽電池３が熱劣化しないほどの温度で、例えば２００℃以下で、熱圧プレスすることによって互いに熱融着してなす方法や、オートクレーブ法を用いて加圧脱泡して圧着してなす方法などがあげられる。他方、加温しない方法としては、エポキシ系接着剤などの常温硬化型接着剤を各層の表裏面に塗布して、各構成材を互いに圧着してなす方法が採用されることができる。

本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材１の形状としては、図１に示したように矩形のものが代表的なものとしてあげられるが、この形状に制限されることなく、例えば三角形、六角形のような多角形状でも、また巻物として取り扱われる長尺状のものでも適用可能である。なかでも、長尺状のものは、防水施工上、施工効率の面から好ましい。

本発明においては、上述の通り、太陽電池３の埋入領域Ｃの外側に、防水シート２からなる外周縁部４が形成されることを特徴としている。この外周縁部４が形成されることで、外周縁部４の表面または裏面に溶剤溶着、接着、または熱融着がなされた際、太陽電池３を溶剤、接着剤、または熱から隔絶させて保護した状態とし、太陽電池３が変質や熱劣化を受けることを防ぎ、太陽電池の発電機能低下を招くことなく、防水施工を行うことができるものとする。

この外周縁部４の張り出し長さとは、図２に示す、太陽電池の埋入領域Ｃの境界部Ａから防水シート２の突端部Ｂまでの距離を指す。その張り出し長さは、とくにその設定に制限はもたないが、好ましくは４０ｍｍ以上、さらに好ましくは７０ｍｍ以上である。つまり、４０ｍｍ以上であれば、太陽電池３が受ける溶剤、接着剤、または熱の影響をより確実に防ぐことができる。反対に、４０ｍｍ未満では、溶剤溶着、接着、または熱融着の際にその影響を完全になくすことができない場合がある。

本発明においては、図２に示すように、太陽電池一体型防水シート材１における太陽電池３の出力用導線５が、基材シート層２ａの裏面側から引き出されるのが好ましい。また、さらには、図３に示す、本発明の他の実施形態の太陽電池一体型防水シート材１１におけるように、基材シート層２ａのうち、とくに外周縁部４の裏面側から引き出されることが好ましい。

こうした構成をとることで、図５および図７に示すように、太陽電池一体型防水シート材１、１１が施工される際、その外周縁部４、４がシート接合部材６と接合される前に、太陽電池からの出力用導線５の結線が太陽電池一体型防水シート材１、１１の下方でなされることとなり、この結線部分に防水処理を施すことなくとも、通常の防水シート施工法と同様に、効率よく施工を行うことのできるものとなる。

つぎに、本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材１の施工方法の一例を図４、図５に基づいて具体的に説明する。

図４は、本発明の太陽電池一体型防水シート材１の施工方法が採用されてなされた防水施工面の上面図を示したものである。図５は、図４で示したＡ−Ａ線の拡大断面図を示している。

まず、図４に示すように、屋根などを構成する躯体９上に、太陽電池一体型防水シート材１を縦横に並列して複数配置することを予定して、その外周縁部がそれぞれの側縁に当接する位置になるように帯状のシート接合部材６ａを縦横に交差する態様で配置し、それらをビスなどの固定具７によって固定する。またそのとき、必要に応じ、入隅部に配置される断面Ｌ字状のアングル形状からなるシート接合部材や、平坦部に点在上に配置されるディスク状のシート接合部材が併用されてもよい。

この場合の帯状のシート接合部材６ａとしては、合成樹脂を表面または表裏に被覆した合成樹脂被覆鋼板からなるものが好適なものとして採用されるが、これに限らず、合成樹脂製シートからなるものなど、太陽電池一体型防水シート材１を溶剤溶着、接着または熱融着により接合し、躯体９上に固定可能なものであるならば、制限なく使用できる。

つぎに、これら帯状のシート接合部材６ａ上に、太陽電池一体型防水シート材１を、その外周縁部４を隣り合う太陽電池一体型防水シート材１の外周縁部４とラップさせずに対向させた状態で、並列状に複数配置する。そして、このとき、太陽電池３から引き出された出力用導線５を、躯体９と太陽電池一体型防水シート材１の間の隙間に収容する。この出力用導線５は、予め帯状のシート接合部材６ａと平行して配設された幹線１５と結線施工される。

そして、外周縁部４と帯状のシート接合部材６ａとの所要部を溶剤溶着、接着または熱融着により接合して、防水施工が完了する。

これより、この施工方法によれば、出力用導線５の結線部分における防水処理が不要となり、通常の防水シート施工法と同様に、太陽電池一体型防水シート材１を効率よく施工を行うことができるとともに、施工後も太陽電池からの出力用導線が露出しないため、外観に優れたものとなる。

つぎに、本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材１１の別の施工方法の一例を図６、図７に基づいて具体的に説明する。

図６は、本発明における太陽電池一体型防水シート材１１の施工方法が採用されてなされた防水施工面の上面図を示したものである。ここでの太陽電池一体型防水シート材１１は、太陽電池３の出力用導線５が基材シート層２ａのうち、とくに外周縁部４の裏面側から引き出されたものである。

図７は、図６で示したＢ−Ｂ線の拡大断面図を示している。

まず、図６に示すように、屋根などを構成する躯体９上に、太陽電池一体型防水シート材１を縦横に並列して複数配置することを予定して、その太陽電池の埋入領域に相応する箇所に、所定の厚さ、寸法を有した矩形の発泡断熱ブロック材８を隙間をあけて複数配置する。そして、図７に示すように、その発泡断熱ブロック材８，８どうしの隙間に、凹部６１ｂ、６１ｂを間隔をあけて繋ぎ合わせた横断面略凹凸状のシート接合部材６ｂを配置する。そのシート接合部材６ｂの凹部６１ｂの底面には、ビスなどの固定具７をねじ込み、固定する。なお、このとき、凸部側縁部６３ｂの裏面側が発泡断熱ブロック材８の側縁を押え止めた状態になっている。

ここで、横断面略凹凸状のシート接合部材６ｂは、帯状のシート接合部材を折曲加工し、凹部６１ｂ、６１ｂを間隔をあけて繋ぎ合わせた凹凸形状としたもので、帯状のシート接合部材６ａと同様に、合成樹脂を表面または表裏に被覆した合成樹脂被覆鋼板からなるものが好適なものとして採用されるが、これに限らず、合成樹脂製シートからなるものなど、太陽電池一体型防水シート材１を溶剤溶着、接着または熱融着により接合し、躯体９上に固定し得るものであるならば、制限なく使用できる。なお、凹部６１ｂは、太陽電池３の出力用導線５、およびそれに付設された端子ボックスなどを収容できるほどの大きさが必要である。

つぎに、横断面略凹凸状のシート接合部材６ｂ上に、太陽電池一体型防水シート材１を、その外周縁部４を隣り合う太陽電池一体型防水シート材１の外周縁部４とラップさせずに対向させた状態で、並列状に複数配置する。すなわち、外周縁部４の先端部分をお互いに対峙した状態で、シート接合部材６ｂの凸部中央部６２ｂ上に略突き合わせて配置する。そして、このとき、太陽電池３から引き出された出力用導線５を、横断面略凹凸状のシート接合部材６ｂの凹部６１ｂ内に収容する。この出力用導線５は、予め凹部６１ｂ内に配設された幹線１５と結線施工される。

そして、太陽電池一体型防水シート材１の外周縁部４と、横断面略凹凸状のシート接合部材６ｂとの所要部、すなわち、凸部側縁部６３ｂ、凸部中央部６２ｂとの所要部とを溶剤溶着、接着または熱融着により接合して、防水施工が完了する。

これより、この施工方法によれば、出力用導線５の結線部分における防水処理が不要となり、通常の防水シート施工法と同様に、太陽電池一体型防水シート材１を効率よく施工を行うことができるとともに、横断面略凹凸状のシート接合部材の凹部内に太陽電池からの出力用導線を収容できるものであるため、出力用導線の結線施工性がより向上し、とくに効率よく施工することのできるものとなる。また、施工後も太陽電池からの出力用導線が露出しないため、外観に優れたものとなる。

本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材を示す斜視図である。 本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材を示す断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる太陽電池一体型防水シート材を示す断面図である。 本発明にかかる太陽電池一体型防水シート材の施工方法が採用されてなされた防水施工面を示す上面図である。 図４のＡ−Ａ線の拡大断面図である。 本発明の他の実施形態にかかる太陽電池一体型防水シート材の施工方法が採用されてなされた防水施工面を示す上面図である。 図６のＢ−Ｂ線の拡大断面図である。 従来の太陽電池一体型防水シート材の接合部分を示す断面図である。

符号の説明

１、１１ 太陽電池一体型防水シート材
２ 防水シート
２ａ 基材シート層
２ｂ 中間樹脂層
２ｃ 表面樹脂層
３ 太陽電池
４ 外周縁部
５ 出力用導線
６ シート接合部材
６ａ 帯状シート接合部材
６ｂ 凹凸状シート接合部材
７ 固定具
８ 発泡断熱ブロック材
９ 躯体
Ａ 境界部
Ｂ 突端部
Ｃ 埋入領域

Claims (6)

1. 合成樹脂からなる基材シート層と、中間樹脂層と、表面樹脂層とが順次積層してなる防水シートにおける中間樹脂層内に薄膜状のアモルファス型太陽電池が密封状に埋入された太陽電池一体型防水シート材であって、前記太陽電池の埋入領域の外側に張り出した態様で、前記防水シートからなる外周縁部が形成されたことを特徴とする太陽電池一体型防水シート材。
2. 前記外周縁部の張り出し長さが４０ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の太陽電池一体型防水シート材。
3. 前記太陽電池からの出力用導線が基材シート層の裏面側から引き出されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の太陽電池一体型防水シート材。
4. 前記太陽電池からの出力用導線が基材シート層のうち、外周縁部の裏面側から引き出されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の太陽電池一体型防水シート材。
5. 太陽電池一体型防水シート材を建造物の躯体上に施工する方法であって、躯体上の所要箇所に帯状のシート接合部材を固定具により固定し、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池一体型防水シート材の外周縁部を隣り合う太陽電池一体型防水シート材の外周縁部とラップさせずに対向させた状態で、前記シート接合部材上に並列状に複数配置し、太陽電池からの出力用導線を太陽電池一体型防水シート材の下方に収容した状態で、前記外周縁部と前記シート接合部材との所要部を溶剤溶着、接着または熱融着により接合することを特徴とする太陽電池一体型防水シート材の施工方法。
6. 太陽電池一体型防水シート材を建造物の躯体上に施工する方法であって、躯体上の所要箇所に凹部を間隔をあけて繋ぎ合わせた横断面略凹凸状のシート接合部材を固定具により固定し、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の太陽電池一体型防水シート材の外周縁部を隣り合う太陽電池一体型防水シート材の外周縁部とラップさせずに対向させた状態で、前記シート接合部材上に並列状に複数配置し、太陽電池からの出力用導線を前記凹部内に収容した状態で、前記外周縁部と前記シート接合部材との所要部を溶剤溶着、接着、または熱融着により接合することを特徴とする太陽電池一体型防水シート材の施工方法。

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