JP5027621B2 - 太陽電池モジュール及びその敷設構造 - Google Patents

Description

本発明は、防水シートの表面に、シート状太陽電池が一体に設けてある太陽電池モジュール、及び、その敷設構造に関する。

従来、この種の太陽電池モジュールとしては、図９に示すように、防水シート２Ａの表面に、複数のシート状太陽電池２Ｂを一体に並設したものがあり、この太陽電池モジュールｍは、所定厚みの扁平な防水シート２Ａと、同様に扁平な太陽電池２Ｂとを一体に重ねて構成されたものであった（例えば、特許文献１参照）。従って、屋根面上に設置した状態においては、太陽電池２Ｂ表面は、当然の事ながら、屋根面と平行な状態になっていた。
また、この種の太陽電池モジュールの敷設構造としては、図９に示すように、ロール状に巻き取った荷姿の帯状太陽電池モジュールｍを、切り妻屋根等の傾斜屋根２０面上で、棟方向に沿わせて広げ、隣接する太陽電池モジュールｍの帯側縁部どうしが重なる状態に敷設してあった。即ち、屋根平面視において、太陽電池モジュールｍどうしの重なり部２１の長手方向は、屋根表面の勾配方向と直交するように太陽電池モジュールｍは敷設されている。

特開平８−１１４０１３号公報（図１〜３）

上述した従来の太陽電池モジュールによれば、傾斜屋根面上に設置されるのが大前提であったから、設置状態では、太陽電池の表面も傾斜屋根面と同様に傾斜した状態になっており、表面に雨水等の水滴が溜まり難くかった。従って、太陽電池上に溜まった水滴の跡が塵等で汚れる心配は無く、充分な太陽エレルギーを受けて所定の発電量を確保することが可能となっていた。
しかし、取付対象屋根が陸屋根である場合には、屋根面が水平面に近い平坦面であるから、太陽電池モジュールの上面も水平に近い平坦面となり、太陽電池上に水滴が溜まってその跡に汚れが残る危険性があり、その結果、発電量が著しく低下する問題点があった。
この問題点を解消するためには、陸屋根上に、傾斜した載置面を備えた太陽電池モジュール設置用台を設けて、その設置用台の前記載置面上に、太陽電池モジュールを設置しなければならない。但し、この太陽電池モジュール設置用台は、屋根面上に突出するから、台風等の風を表裏面に直接受けることになり、それ自体に充分な強度を有する必要があると共に、屋根への取り付けに関しても、強固に行う必要があり、設備が大掛かりになってコストアップにつながる上、屋根上の美観性の低下を招きやすいと言う新たな問題点が生じることになる。
一方、従来の太陽電池モジュール敷設構造によれば、屋根そのものが前述のように傾斜屋根である場合には、水の流れを阻害することは少ないが、水平に近い状態の陸屋根上に太陽電池モジュールが設置される場合には、太陽電池モジュールどうしの重なり部の表面端にできる段差部に、シート状太陽電池表面からこぼれた雨水等の水が溜まり易い。即ち、前記重なり部の表面端にできる段差部は、水が集まりやすい水路となるわけであるが、その水路の長手方向は、屋根勾配方向と直交しているから、実質的には、水路勾配が無い状態となり、溜まったままの水が流下しにくい状態となる。その結果、太陽電池表面まで浸水して汚れを付着させ、発電量が著しく低下する問題点があった。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、設置に伴う美観性や経済性の低下が少なく、且つ、陸屋根上に設置する場合にも太陽電池モジュール上に水滴が溜まり難い状態に設置できる太陽電池モジュール関係技術を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、防水シートの表面に、シート状太陽電池が一体に設けてある太陽電池モジュールにおいて、前記防水シートの中央部が、上方に膨出した形状の膨出部として形成してあると共に、前記膨出部の上面に前記シート状太陽電池が一体化してあり、前記防水シートの前記膨出部より外周側部分が鍔状部として形成してあり、前記鍔状部は、隣接させる別の防水シートとの接合部として構成してあり、前記防水シートの裏面側には、前記防水シートを受ける防水シート受け面を備えると共に前記防水シートと嵌合する形状に形成された防水下地材が前記防水シートとは別体に設けてあり、前記防水下地材は、水平面上に設置した状態において、上方に重なる前記シート状太陽電池の表面が水平面に対して傾斜状態となる形状に形成してあるところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、防水シートの縁部は、隣接させる別の防水シートと接合自在な接合部として構成してあるから、屋根上に当該太陽電池モジュールを設置するに際し、太陽電池モジュールの防水シート縁部を、隣接する別の防水シートと接合することができ、ソーラー発電と合わせて屋根の防水をも図ることが可能となる。
ここで言う「隣接させる別の防水シート」とは、隣接させる別の太陽電池モジュールと一体となった防水シートである場合のみならず、単なる防水シートである場合も含んでいる。
そして、設置対象の屋根が陸屋根であっても、前記防水下地材をその屋根上に設置するだけで、その上方に重なるシート状太陽電池の表面が傾斜状態となるように配置することができるから、手間を掛けずに、太陽電池上に雨水等の水滴が残り難い状態に設置することができる。
従って、太陽電池上の清掃等の手間を省いても、適切な発電量を維持し易く、メンテナンスに手間が掛かり難くなる。
そして、防水下地材は、太陽電池モジュールの下方に隠蔽状態に位置させることができるから、従来のように、大掛かりでゴツゴツした太陽電池モジュール設置用台を屋根上にわざわざ立設設置する必要が無く、目立ち難い状態で、確実に、太陽電池の上面傾斜状態を作り出すことができる。その結果、太陽電池モジュール設置作業における経済性と美観性とを向上させることができる。
また、防水シートと防水下地材とが嵌合形状に形成してあるから、接着をしなくても双方がずれ難く、接着剤や接着手間を省くことでコストダウンを図ることができる。
更には、防水シートと防水下地材とを接着していない状態においては、双方の分離も簡単に実施でき、防水シートと防水下地材との組み合わせを自由に変更して、例えば、発電量の大きい仕様の太陽電池付き防水シートに変更したり、強度の大きい防水下地材に変更したり、目的に合致した材質の各パーツに自由に変更することが可能となる。また、この利点は、太陽電池モジュールのメンテナンス時にも有効に利用することができる。

本発明の第２の特徴構成は、前記鍔状部は、長手方向での中央部から両端側にかけてそれぞれ下り勾配に形成してあるところにある。

本発明の第２の特徴構成によれば、本発明の第１の特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、太陽電池シートの勾配によって鍔状部上に流下してきた水を、鍔状部の勾配に沿って速やかに排水することが可能となる。

本発明の第３の特徴構成は、請求項１、２に記載の太陽電池モジュールの複数を、陸屋根上に複数列に並べて敷設された太陽電池モジュール敷設構造において、列内で隣接する太陽電池モジュールの鍔状部どうしを重ねた接合箇所は、隣接する列相互において列長手方向に位置ずれさせてあるところにある。

本発明の第３の特徴構成によれば、本発明の第１、２の何れかの特徴構成による上述の作用効果を叶えることができるのに加えて、接合箇所の一個所での、前記鍔状部の重なり枚数をより少なくすることが可能となる。その結果、前記鍔状部どうしの重なり構造を単純化でき、より接合部分での防水性能の向上を図ることが可能となる。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。

図１は、本発明の太陽電池モジュールの一実施形態品（以後、太陽電池モジュールＭと言う）の複数を、デッキプレート１Ａで構成された陸屋根１上に並べて敷設してある状況を示すものである。

前記太陽電池モジュールＭは、細長い矩形形状に形成してあり、屋根の平面視において、太陽電池モジュールＭの長手方向、及び、幅方向に沿って複数の太陽電池モジュールＭが並設されている。

前記太陽電池モジュールＭは、防水シート２Ａの表面に、シート状太陽電池（以後、単に太陽電池シートと言う）２Ｂが一体に設けて構成されているカバー部２と、その下方で前記防水シート２Ａを受ける防水シート受け面３ａを備えた防水下地材３とを備えて構成されている。
前記カバー部２と防水下地材３とは、きっちり嵌り合うように構成されている。

前記カバー部２は、図２に示すように、防水シート２Ａ（例えば、塩化ビニル系シート）の中央部を膨出させて形成してあり、この膨出部２ａの上面に前記太陽電池シート２Ｂ（例えば、アモルファス太陽電池シート）が太陽光を受光できる状態に一体化された構造に形成してある。防水シート２Ａと太陽電池シート２Ｂとの一体化は、例えば、接着層を介して行われている。そして、太陽電池シート２Ｂからの電極線２Ｂａは、防水シート２Ａの該当部分を貫通して、カバー部２の裏面側に延出されている。
また、防水シート２Ａの前記膨出部２ａから外周側部分は鍔状に形成してあり、この鍔状部（接合部に相当）２ｂを、隣接させる別の防水シート２Ａと重ね合わせて接合することで一連の防水層が構成される。

前記膨出部２ａは、当該太陽電池モジュールＭを水平面上に設置した状態において、上方に重なる前記太陽電池シート２Ｂの表面が幅方向に下り勾配となる傾斜形状に形成してある（図３（ハ）参照）。この構成によって、陸屋根１上に設置した太陽電池モジュールＭの受光面に雨水等が溜まったままになって汚れの原因になることを防止することが可能となる。
また、前記鍔状部２ｂは、カバー部２の全周にわたって設けられているが、太陽電池モジュールＭの矩形長辺に位置する鍔状部２ｂは、長手方向での中央部から両端側にかけてそれぞれ下り勾配に形成してあり（図２参照）、太陽電池シート２Ｂの勾配によって鍔状部２ｂ上に流下してきた水を、鍔状部２ｂの勾配に沿って速やかに排水することが可能となる。

前記防水下地材３は、例えば、ポリプロピレン製の発泡断熱板で構成されており、長手方向の中間で分割されている。上述した通り、カバー部２の裏面形状に対応させた上面形状を備えた形状に形成されている。そして、カバー部２の膨出部２ａに対応する部分が、前記防水シート受け面３ａに相当し、当該太陽電池モジュールＭを水平面上に設置した状態において、上方に重なる前記太陽電池シート２Ｂの表面が幅方向に下り勾配となる傾斜形状に形成してある（図２参照）。
更に、カバー部２の鍔状部２ｂに対応する防水下地材部分は、前記防水シート受け面３ａより一段低く形成されており、太陽電池モジュールＭの矩形長辺に位置する鍔状部２ｂの下方に位置する部分は、長手方向での中央部から両端側にかけてそれぞれ下り勾配に形成されている（図２参照）。
また、太陽電池モジュールＭの矩形短辺に位置する部分には、前記太陽電池シート２Ｂの裏面に延出した電極線を収納できるように凹溝部３ｂを形成してある。この凹溝部３ｂは、隣接させる他の太陽電池モジュールの凹溝部３ｂと連通できるように設けられており、一連に設置された各太陽電池モジュールの電極線どうしを接続配線できるように構成されている（図４参照）。

前記陸屋根１への当該太陽電池モジュールＭの取り付け手順について説明する。
［１］デッキプレート１Ａ上に、各防水下地材３を隙間なく敷き並べる（図３（イ）参照）。
［２］隣接する長辺どうしの突合せ部上に、長手方向に間隔をあけて固定用金属ディスク板４をそれぞれ配置すると共に、突合せ部を貫通する状態にビスを挿通してデッキプレート１Ａに螺着することで金属ディスク板４を固定する（図３（ロ）参照）。この金属ディスク板４によって防水下地材３はデッキプレート１Ａに固定される。尚、前記金属ディスク板４の上面には、予め、ホットメルト接着層４ａが設けてある。
［３］それらの上から、防水下地材３の防水シート受け面３ａ上に膨出部２ａが重なるように前記カバー部２を被せる。
［４］隣接するカバー部２の鍔状部２ｂどうしを重ねて接着する（図３（ハ）参照）。
［５］前記鍔状部２ｂどうしの重ね部上から、前記金属ディスク板４を磁気誘導によって加熱し、前記ホットメルト接着層４ａを溶融させてカバー部２を金属ディスク板４に固定する。この前記金属ディスク板４によって、防水下地材３並びにカバー部２も陸屋根１に固定される。

当該実施形態の太陽電池モジュールによれば、屋根上に設置するだけで、ソーラー発電と合わせて屋根の断熱・防水をも図ることが可能となる他、太陽電池上に雨水等の水滴が残り難い状態に設置することができるから、汚れが少なく、適切な発電量を維持し易いと共に、太陽電池上の清掃等のメンテナンスに手間が掛かり難くなる。
そして、このように設置された太陽電池モジュールは、陸屋根の低い位置に設置でき、従来の大掛かりでゴツゴツした太陽電池モジュール設置用台を屋根上にわざわざ立設設置するのに比べて美観性も向上するし、台風等による風圧による悪影響も受け難いという利点もある。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。

〈１〉 前記太陽電池モジュールＭは、先の実施形態で説明した形状や材質に限るものではなく、適宜変更することが可能である。例えば、シート状太陽電池２Ｂの電極線２Ｂａの配置は、先の実施形態のように、カバー部２の防水シート２Ａの下方側に配置されるものに限らない。例えば、図５に示すように、シート状太陽電池２Ｂと防水シート２Ａとの間に電極線収容の凹状部５を形成してあってもよく、この実施形態によれば、電極線２Ｂａが防水シート２Ａを貫通しないので、陸屋根としての防水性の維持が図り易いメリットがある。因みに、この実施形態によれば、前記凹状部５に対応する凹部を防水下地材３にも設けておく必要がある。また、凹状部５内に配線された電極線２Ｂａの周りには、コーキング材等を充填しておくことが好ましい。
〈２〉 前記太陽電池モジュールＭは、先の実施形態では、前記防水シート２Ａと前記防水下地材３とが別体のものを説明したが、例えば、これらを予め一体に形成してあるものであってもよい。
また、先の説明で挙げた鍔状部２ｂは、必ず傾斜状に形成することに限らず、平坦面として構成してあってもよい。この場合、陸屋根１の自然の水流れ勾配を利用して、鍔状部２ｂ自然勾配の姿勢となって水が溜まり難くなるように太陽電池モジュールＭの配置を計画すればよい。
〈３〉 前記太陽電池モジュールＭの設置構造は、先の実施形態で説明したものに限るものではなく、例えば、陸屋根１そのものがデッキプレート１Ａで構成されていることに替えて、折板屋根やプレキャスト板や鉄筋コンクリート造の屋根であってもよく、それらを含めて陸屋根という。
また、若干の水流れ勾配をもつ陸屋根上に太陽電池モジュールＭを設置するに当たっては、図６に示すように、シート状太陽電池２Ｂ表面から流下した水が、隣接する太陽電池モジュールＭ間に形成される水路６（前記鍔状部２ｂの上）に溜まったままになることを避ける意味で、屋根平面視における前記水路６の流下方向が、前記陸屋根１表面の勾配方向と直交しないように前記太陽電池モジュールＭを配置することが好ましい。但し、先の実施形態の太陽電池モジュールＭのように、鍔状部２ｂがもともと傾斜状に形成してある場合には、必ずしもこの限りではない。
〈４〉 前記太陽電池モジュールＭは、何れのものも同一寸法のものを並設状態に設置すること以外にも、例えば、図７に示すように、辺の長さの異なるものを用意しておき、それらを組み合わせて設置することも可能である。この場合、隣接する太陽電池モジュールＭのカバー部２どうしの重なり箇所の平面配置をずらすことができ、接合部分での、前記鍔状部２ｂの重なり枚数をより少なくすることが可能となる。その結果、前記鍔状部２ｂどうしの重なり構造を単純化でき、より接合部分での防水性能の向上を図ることが可能となる。
また、並設する各太陽電池モジュールＭの設置は、表面幅方向の勾配がすべて同じ方向に向く状態に設置することに限らず、例えば、図８に示すように、下り勾配が異なる方向（図によれば、平面視において１８０度ずれた方向）に向くように設置するものであってもよい。この場合、隣接する太陽電池モジュールＭ間に形成される水路６（鍔状部２ｂの上）の幅寸法を、下り勾配の上手側に位置する水路に比べて、下り勾配の下手側の位置する水路の方を、広幅になるように設置しておくことで、スムースに水を流下させることが可能となる。
一方、防水下地材３やカバー部２の陸屋根への固定は、先の実施形態では、金属ディスク板４を用いて行う例を説明したが、その形態に限るものではなく、例えば、図８に示すように、ホットメルト接着層４ａを上面に備えた帯状金属板１０で構成するものであってもよい。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

本実施形態の太陽電池モジュールの設置状況を示す分解斜視図 太陽電池モジュールを示す分解斜視図 太陽電池モジュールの設置手順を示す説明図 太陽電池モジュールの設置状況を示す断面図 別実施形態の太陽電池モジュールを示す分解斜視図 別実施形態の太陽電池モジュールの敷設構造を示す平面図 別実施形態の太陽電池モジュールの敷設構造を示す平面図 別実施形態の太陽電池モジュールの設置状況を示す分解斜視図 従来の太陽電池モジュールの設置状況を示す説明図

符号の説明

１ 陸屋根
２ｂ 鍔状部（接合部に相当）
２Ａ 防水シート
２Ｂ シート状太陽電池
３ 防水下地材
３ａ 防水シート受け面
６ 水路
Ｍ 太陽電池モジュール

Claims (3)

1. 防水シートの表面に、シート状太陽電池が一体に設けてある太陽電池モジュールであって、
   前記防水シートの中央部が、上方に膨出した形状の膨出部として形成してあると共に、前記膨出部の上面に前記シート状太陽電池が一体化してあり、前記防水シートの前記膨出部より外周側部分が鍔状部として形成してあり、前記鍔状部は、隣接させる別の防水シートとの接合部として構成してあり、前記防水シートの裏面側には、前記防水シートを受ける防水シート受け面を備えると共に前記防水シートと嵌合する形状に形成された防水下地材が前記防水シートとは別体に設けてあり、前記防水下地材は、水平面上に設置した状態において、上方に重なる前記シート状太陽電池の表面が水平面に対して傾斜状態となる形状に形成してある太陽電池モジュール。
2. 前記鍔状部は、長手方向での中央部から両端側にかけてそれぞれ下り勾配に形成してある請求項１に記載の太陽電池モジュール。
3. 請求項１、２に記載の太陽電池モジュールの複数を、陸屋根上に複数列に並べて敷設された太陽電池モジュール敷設構造であって、
   列内で隣接する太陽電池モジュールの鍔状部どうしが重なる接合箇所は、隣接する列相互において列長手方向に位置ずれさせてある太陽電池モジュール敷設構造。

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