JP4216221B2 - 瓦一体型太陽電池モジュール - Google Patents

Description

この発明は、瓦一体型太陽電池モジュールに関し、より特定的には、多種の瓦に対応可能な瓦一体型太陽電池モジュールに関する。

従来、屋根に設置される太陽電池セル保持瓦が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特開平１１−１０７４５３号公報

上記特許文献１において、瓦一体型太陽電池モジュールとしての太陽電池セル保持瓦は、１つの屋根瓦、あるいは屋根下地材上に列設される屋根瓦複数枚分と同じ外形寸法となる様に形成されている。つまり、上記特許文献１においては、屋根全面の瓦を統一することが必須の前提条件であり、太陽電池セル保持瓦の形状やサイズは、予め限定された瓦に適合するように決定されている。そのため、例えば既築屋根において、上記特許文献１に開示された太陽電池セル保持瓦を設置する設置面の瓦のサイズが限定されることになる。したがって、太陽電池セル保持瓦を設置する面に敷設される瓦と、屋根における他の面の既設の瓦とが互いにサイズが異なる場合、屋根美観を著しく損ねることになる。また、この場合には、美観を損ねるだけでなく、棟などで瓦の割り付けなどが合わない場合が発生し、結果的に屋根の防水性能を確保できないなどの問題が発生する。したがって、上記特許文献１に開示された太陽電池セル保持瓦を屋根に施工する場合、美観・性能確保の事を考慮すると、屋根の全方位の面を同じサイズの瓦で統一するため、太陽電池セル保持瓦を設置する面以外の屋根面についても全面的に瓦の葺き替えが必要となることから、経済性、施工性に課題があった。

また、太陽電池セル保持瓦が対応する瓦として、一種の瓦のみでは市場が狭く、コスト的に不利になる可能性が高い。そこで、太陽電池セル保持瓦を多種の瓦に対応させる必要があるが、上記特許文献１に開示された太陽電池セル保持瓦ではそのような多種の瓦にそのまま対応することは困難であるため、異なる瓦ごとに太陽電池セル保持瓦のモジュール形状を製作し直す必要があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の目的は、多種類の瓦に適用できる瓦一体型太陽電池モジュールを提供することである。

この発明に従った瓦一体型太陽電池モジュールは、太陽電池発電体と、太陽電池発電体を内部に収容し、一方外装板と他方外装板とを含む外装部材とを備えた瓦一体型太陽電池モジュールであって、一方外装板は突起部を備える。当該一方外装板は、太陽電池発電体の端部と他方外装板の端部を重ね合わせた状態で太陽電池発電体の端部と他方外装板の端部を把持し、一方外装板と他方外装板とを接続する。

この発明に従った瓦一体型太陽電池モジュールは、太陽電池発電体と、太陽電池発電体を内部に収容する外装部材とを備える瓦一体型太陽電池モジュールであって、外装部材は、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときに、軒方向に開口する凹部と、凹部が位置する側と反対側に位置し、棟側に延びる差込部とが形成されている。このような瓦一体型太陽電池モジュールも、利き足幅の異なる多種の瓦とともに用いることができる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、外装部材は金属製であってもよい。この場合、瓦一体型太陽電池モジュールの耐火性を向上させることができるので、当該瓦一体型太陽電池モジュールを防火材として利用することができる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、突起部は、一方外装板の周辺部の少なくとも一部が他方外装部材の端部を把持するように屈曲することにより構成されてもよい。

この場合、一方外装板の突起部を屈曲させることで一方外装板と他方外装板とを容易に結合することができる。このため、一方外装板と他方外装板とを、ねじや接着剤などを用いて結合する場合より、瓦一体型太陽電池モジュールの製造工程を簡略化できる。

また、接着剤などを用いずに一方外装板と他方外装板とを結合するので、瓦一体型太陽電池モジュールをリサイクルするときに、当該接着剤を溶解して除去するといった工程が不要になるので、瓦一体型太陽電池モジュールのリサイクルを容易に行なうことができる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、上記突起部は、一方外装板の軒方向に対して交差する方向側に形成されていてもよい。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、他方外装板は、太陽電池発電体を支持するための凸部を有していてもよい。

この場合、太陽電池発電体を他方外装板上に設置するときに、当該凸部上に太陽電池発電体の表面の一部を接触させるように太陽電池発電体を配置すれば、太陽電池発電体のその他の部分が他方外装板に直接接触することを避けることができる。このため、瓦一体型太陽電池モジュールの生産工程や施工工程において、太陽電池発電体の表面の上記他の部分に他方外装板と接触することによる傷が発生する確率を低減できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、一方外装板には、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときに軒方向に開口する凹部と、軒方向に対して交差する方向において隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュールと接続するための接続用嵌合部とが形成されていてもよい。他方外装板には、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときに棟方向に延びる差込部が形成されていてもよい。
このようにすれば、屋根に瓦一体型太陽電池モジュールを設置したときの棟方向から軒方向に沿った方向に、複数の瓦一体型太陽電池モジュールを部分的に重なるように設置する場合、１つの瓦一体型太陽電池モジュールの凹部に、隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュールの差込部を挿入することで、１つの瓦一体型太陽電池モジュールと隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュールとを接続できる。また、このとき、凹部に対する差込部の差込量（瓦一体型太陽電池モジュールの重なり幅）を調整することにより、棟方向から軒方向に向かう方向（流れ方向）での瓦の露出部分の長さ（瓦の利き足幅）に適合するように、瓦一体型太陽電池モジュールの露出部分の流れ方向における長さを変更できる。この結果、利き足幅の異なる多種の瓦に対して、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを用いることができる。
上記瓦一体型太陽電池モジュールは、太陽電池発電体と外装部材との間に配置される発電体用緩衝部材をさらに備えていてもよい。

この場合、発電体用緩衝部材が存在することにより、太陽電池発電体の上記他の部分と外装部材とが接触する可能性をより低減できる。したがって、太陽電池発電体の表面において傷が発生する確率をより低減できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、太陽電池発電体は太陽電池セルを含んでいてもよく、太陽電池発電体の外形寸法は太陽電池セルの外形寸法を基準として決定されていてもよい。

この場合、太陽電池セルを瓦一体型太陽電池モジュールの寸法にあわせて切断するといったことはせず、太陽電池セルの外形寸法を基準として太陽電池発電体の寸法が決定されることになる。つまり、サイズの異なる瓦一体型太陽電池モジュールに対して、共通部品として太陽電池発電体を利用できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールは、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した状態において、瓦一体型太陽電池モジュールと瓦一体型太陽電池モジュールの軒側に隣接して位置する瓦との間の間隙を埋めるための軒先カバー部材と、瓦一体型太陽電池モジュールと瓦一体型太陽電池モジュールの棟側に位置する瓦との間の間隙を埋めるための棟側カバー部材との少なくともいずれか一方をさらに備えていてもよい。軒先カバー部材および棟側カバー部材は、瓦の表面形状に沿った表面形状を有する部分を含んでいてもよい。

この場合、瓦一体型太陽電池モジュールと隣接する瓦との間の隙間を軒先カバー部材または棟側カバー部材により埋めることになるので、瓦一体型太陽電池モジュールと瓦との間に隙間が存在することにより屋根の美観が損なわれることを防止できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、軒先カバー部材または棟側カバー部材の少なくともいずれか一方には、防水機能を有する緩衝部材が設置されていてもよい。

この場合、瓦一体型太陽電池モジュールの防水性能を向上させることができるとともに、当該瓦一体型太陽電池モジュールの施工性を向上させることができる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、外装部材の表面には着色層が形成されていてもよい。

この場合、瓦一体型太陽電池モジュールが適用される屋根の他の瓦の色と適合するような色の着色層を形成することで、瓦一体型太陽電池モジュールが設置された屋根の美観が当該モジュールにより損なわれる可能性を低減できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、一方外装板と他方外装板とを組合せたときに、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときの軒側において太陽電池発電体を取出すことが可能な開口部が形成されるように、一方外装板と他方外装板との形状は決定されていてもよい。外装部材は、開口部を塞ぐとともに、一方外装板および他方外装板に対して着脱可能に設置される軒側外装板をさらに含んでいてもよい。

この場合、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したまま、太陽電池発電体のみを簡単に交換できる。このため、瓦一体型太陽電池モジュールの保守作業を簡略化できる。

このように、本発明によれば、瓦一体型太陽電池モジュールにおいて一方外装板が太陽電池発電体の端部と他方外装板の端部を重ね合わせた状態で把持し、一方外装板と他方外装板とを接続することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１を示す斜視模式図である。図２は、図１に示した瓦一体型太陽電池モジュールの構成を示す分解模式図である。図３は、図２に示した瓦一体型太陽電池モジュールを構成する太陽電池発電体の平面模式図である。図４は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを構成する下部金属板に太陽電池発電体が位置決めされて設置された状態を示す斜視模式図である。図５は、図４に示した太陽電池発電体が設置された下部電極板の平面および側面を示す模式図である。図６は、図５の線分VI−VIにおける断面模式図である。図７は、図２に示した瓦一体型太陽電池モジュールを構成する上部金属板の平面および側面を示す模式図である。図８は、図１の線分VIII−VIIIにおける断面模式図である。図１〜図８を参照して、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを説明する。

図１および図２に示すように、本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４は、太陽電池発電体３を上部金属板１３と下部金属板１１との間に保持した構造となっている。具体的には、上部金属板１３が太陽電池発電体３の上を覆うように配置されている。この上部金属板１３には、軒側金属板１２がビスによって固定されている。太陽電池発電体３には配線材２が接続されている。この配線材２は、上部金属板１３および下部金属板１１を含む外装部材の外部にまで延在するように配置されている。太陽電池発電体３下には下部金属板１１が配置されている。上部金属板１３には、その上面に上部金属板差込部４１が形成されている。上部金属板差込部４１は、上部金属板１３と同じ材料により構成されていてもよいし、上部金属板１３とは異なる材料により構成されていてもよい。また、下部金属板１１には、その端部に軒側差込部４２が形成されている。軒側差込部４２は、下部金属板１１の一部を加工することにより構成されていてもよいが、別部材を下部金属板１１に接合することにより軒側差込部４２を形成してもよい。この上部金属板差込部４１および軒側差込部４２は、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に敷設する際に、瓦一体型太陽電池モジュール４同士を接続するために用いられる。

そして、上部金属板１３の周辺部の所定の部分を後述するように折り曲げて、下部金属板１１端部の下側に回り込ませて固定することにより、上部金属板１３と下部金属板１１とが接続固定される。このようにして、上部金属板１３と下部金属板１１とからなる外装部材の内部に太陽電池発電体３が保持された瓦一体型太陽電池モジュール４を構成することができる。以下、より詳しく瓦一体型太陽電池モジュール４の構造を説明する。

瓦一体型太陽電池モジュール４を構成する太陽電池発電体３は、図３に示すように、太陽電池セル１の形状から最適設計された形状であって、必要枚数の太陽電池セル１が電気的に直列接続されたセル列と、ガラス材と、保護用バックフィルムとを含む。太陽電池セル１のセル列は充填材で挟まれ、このセル列を構成する太陽電池セル１の受光面である表面側にガラス材が配置される。また、セル列の表面と反対側の裏面側に保護用バックフィルムがラミネートされる。充填材としては、たとえばＥＶＡ樹脂（エチレン酢酸ビニル共重合樹脂）を用いることができる。また、太陽電池発電体３には、必要枚数の瓦一体型太陽電池モジュール４（図１参照）を電気的に直列接続するための配線材２が接続されている。

次に、下部金属板１１上に太陽電池発電体３を位置決めして配置した状態を図４〜図６に示す。下部金属板１１には、太陽電池発電体３の位置を決定するための位置決め用凸部１４が２ヵ所形成されている。この位置決め用凸部１４に太陽電池発電体３の１つの辺を押圧して揃えることにより、下部金属板１１に対する太陽電池発電体３の位置を決定することができる。なお、下部金属板１１を構成する材料としては、たとえば軟鋼やステンレス鋼などの鋼板、アルミニウム板などを用いることができる。

また、図６に示すように、下部金属板１１の両端には凸部１５ａ、１５ｂが形成されている。当該凸部１５ａ、１５ｂ上に太陽電池発電体３の端部が接触した状態となっている。また、下部金属板１１には、太陽電池発電体３の配線材２を外部に導出するためのガイド１１ｃが形成されている。このガイド１１ｃは、下部金属板１１において凸部１５ａが形成された端部の一部が、凸部１５ａを構成せずにそのまま端部の終端近傍まで延在し、その終端部のみがほぼ垂直方向に立ちあがるように曲げ加工されることにより形成されている。

また、図６からもわかるように、太陽電池発電体３と下部金属板１１との間には、上記凸部１５ａ、１５ｂが存在することにより空隙が形成される。この空隙には緩衝材２０を配置する。この緩衝材２０を構成する材料としては、発泡ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・メチレンレンケージ樹脂）を用いることができる。この緩衝材２０は、たとえば１つの瓦一体型太陽電池モジュール４（図１参照）において２ヵ所ないしは３ヵ所に配置することができる。

そして、図４〜図６に示したように、下部金属板１１上に太陽電池発電体３を配置した後、図７および図８に示す上部金属板１３を太陽電池発電体３上から被せる。上部金属板１３には、図７に示すように太陽電池発電体３の受光面を露出させるための窓部６が形成されている。また、上部金属板１３には、瓦一体型太陽電池モジュール４（図１参照）を屋根に設置した場合の棟側に、上部金属板差込部４１と固定足部２６とが形成されている。また、上部金属板１３の軒側における固定足部２６の間には、上部金属板１３を下部金属板１１と接続するための折り曲げ部１６ａ、１６ｂが形成されている。

また、上部金属板１３においては、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置した場合の上記棟側から軒側に向かう流れ方向と交差する方向である左右方向に、隣接する瓦一体型太陽電池モジュール４との連結部を構成するアンダーラップ部１９とオーバーラップ部１８とが形成されている。また、これらのアンダーラップ部１９およびオーバーラップ部１８は複数設けられ、このアンダーラップ部１９およびオーバーラップ部１８の間には上部金属板１３を下部金属板１１と接続固定するための折り曲げ部１６ｃ〜１６ｆが形成されている。

上述した折り曲げ部１６ａ〜１６ｆは、図８に示すように、下部金属板１１の端部（たとえば図８においては下部金属板１１の両端に位置する凸部１５ａ、１５ｂ）の下側に回り込むように折り曲げられる。このようにして、下部金属板１１と上部金属板１３とは太陽電池発電体３を内部に保持した状態で接続固定される。

なお、図８からもわかるように、上部金属板１３の表面には所定の色や模様を有する着色層１７が形成されている。この着色層１７としては、通常の塗料の塗布により形成された塗料層やめっき法によるめっき層などを用いることができる。この着色層１７の色を、瓦一体型太陽電池モジュール４とともに用いられる屋根瓦の色に適合するように調整することにより、屋根の美観を維持することができる。

次に、図９〜図１５を参照して、図１に示した本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの施工方法を説明する。図９は、図１に示した本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４を設置した屋根の平面模式図である。図１０は、図１に示した本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した場合の左右方向における瓦一体型太陽電池モジュールの接続方法を説明するための断面模式図である。図１１は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した場合の棟側から軒側に向かう流れ方向における瓦一体型太陽電池モジュールの接続方法を説明するための断面模式図である。図１２は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの軒側における通常の瓦との接続部を説明するための斜視模式図である。図１３は、図１２に示した接続部において用いられる軒先カバーの正面および側面の形状を示す模式図である。図１４は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した場合の瓦一体型太陽電池モジュールと従来の瓦との境界部を示す平面模式図である。図１５は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの棟側における通常の瓦との接続部を示す斜視模式図である。

図９においては、屋根２１の１つの面において、屋根２１に設置される瓦２２の一部を本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４と交換した場合の施工例が示されている。後述するように、本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４の屋根における棟側から軒側に向かう方向（流れ方向）での露出部の長さ（利き足幅Ｌ（図１４参照））は、瓦２２の効き足幅とほぼ同じになるように調整されている。また、瓦一体型太陽電池モジュール４の左右方向（屋根２１の棟側から軒側に向かう流れ方向と交差する方向）における瓦一体型太陽電池モジュール４の幅は、瓦２２の幅と異なっている。このため、当該瓦一体型太陽電池モジュール４が設置された領域の左右方向における端部では、隣接する瓦２２と瓦一体型太陽電池モジュール４との間に隙間が形成される場合もある。この場合には、当該隙間を埋めるように、その端部の形状を加工した瓦２３を配置することにより、この隙間から水などが建物の内部に浸入することを防止する。

また、上述した瓦一体型太陽電池モジュール４の左右方向については、図１０に示すように、隣接する瓦一体型太陽電池モジュール４のうちの一方のアンダーラップ部１９と他方の瓦一体型太陽電池モジュール４における上記アンダーラップ部１９と対向するオーバーラップ部１８とを噛合わせるように配置する。このようにして、左右方向において瓦一体型太陽電池モジュール４同士を連結する。

また、瓦２２および瓦一体型太陽電池モジュール４が設置される屋根では、図１１に示すように、屋根を構成する野地板３０上に屋根下地材３１が貼られた状態となっている。屋根下地材３１上には、瓦２２および瓦一体型太陽電池モジュール４を固定するための瓦桟３２が取付けられている。

瓦２２および瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に施工する方法としては、軒側から棟側へと順次瓦２２または瓦一体型太陽電池モジュール４を設置していく。具体的には、まず軒先側の１段目の瓦２２をすべて設置する。瓦２２は、瓦２２の棟側に設置された固定部をビス３３により屋根下地材３１および野地板３０に固定することにより、屋根に固定される。なお、２段目に瓦一体型太陽電池モジュール４が設置される部分の瓦２２については、その棟側に図１２および図１３に示すような軒先カバー２５を接続しておく。

次に、２段目の瓦および瓦一体型太陽電池モジュール４を設置する。具体的には、２段目の瓦を所定個数屋根に設置した後、当該瓦の隣に瓦一体型太陽電池モジュール４を隣接して配置・固定する。このとき、瓦一体型太陽電池モジュール４がその棟側に配置される１段目の瓦２２については、図１２および図１３に示すような軒先カバー２５がその棟側に固定されている。

なお、図１２および図１３に示すように、軒先カバー２５の下部表面の形状は、１段目の瓦２２の上部表面の形状に適応するような波形の形状となっている。つまり、このような波形の形状となった波状加工部２９（図１２参照）が軒先カバー２５には形成されている。また、軒先カバー２５には、瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側差込部４２が差込まれる差込部２８が形成されている。そして、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４を設置する場合には、図１１に示すように、この軒先カバー２５の差込部２８に瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側差込部４２を差込んむ（嵌合させる）。さらに、瓦一体型太陽電池モジュール４の上部金属板１３の棟側に設けられた固定足部２６をビス３３によって野地板３０および屋根下地材３１に固定する。このビス３３は、屋根下地材３１上に設置された瓦桟３２を介して屋根下地材３１および野地板３０に打ち付けられる。このようにして、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に固定する。

そして、屋根に固定された瓦一体型太陽電池モジュール４に隣接するように、他の瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に固定する。このとき、図１０に示すように隣接する２つの瓦一体型太陽電池モジュール４における左右方向のアンダーラップ部１９およびオーバーラップ部１８が重なるように配置する。また、上記他の瓦一体型太陽電池モジュール４について、上述した瓦一体型太陽電池モジュール４と同様に、その軒側差込部４２を１段目の瓦２２の棟側に設置された軒先カバー２５の差込部２８に挿入する。このとき、２段目の瓦２２の軒側の端部の位置と、瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側の端部の位置とが一致するように、軒先カバー２５の差込部２８に対する瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側差込部４２の飲込み量（差込深さ）を調節する。そして、上記他の瓦一体型太陽電池モジュールの棟側に位置する固定足部２６をビス３３によって瓦桟３２、屋根下地材３１および野地板３０へ打ち付けて固定する。このようにして、上記他の瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に固定する。

そして、このような工程を順次繰返すことにより、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の設置を行なうことができる。なお、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置していく際に、瓦一体型太陽電池モジュール４同士を電気的に接続するため、それぞれの瓦一体型太陽電池モジュール４から外部に延びている配線材２同士を接続する。

そして、２段目について所定数の瓦一体型太陽電池モジュール４の設置が完了した後、さらに当該瓦一体型太陽電池モジュール４に隣接して通常の瓦２２（図９参照）を配置する。なお、このとき瓦一体型太陽電池モジュール４の端部と１段目の瓦２２の端部とがずれているような場合には、既に述べたように端部を加工した瓦２３（図９参照）を用いてそのずれた部分の隙間を埋めることが好ましい。このようにして、２段目の瓦２２および瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置する。

そして、図１１に示すように、３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４についても、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４を設置する場合と同様に設置していく。具体的には、まず所定数の瓦２２を３段目に設置した後、当該瓦２２に隣接するように３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４を設置する。このとき、３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側に位置する軒側差込部４２を、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の上部金属板差込部４１に差込む（嵌合させる）。同時に、３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の棟側における固定足部２６を、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の場合と同様にビス３３を用いて瓦桟３２、屋根下地材３１および野地板３０へと固定する。このとき、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の上部金属板差込部４１に対する、３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側差込部４２の飲込み量（差込深さ）を、３段目に設置された通常の瓦２２の軒側の端部の位置と３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側の端部の位置とが一致するように調整する。この結果、２段目において瓦２２の利き足幅Ｌ（図１４参照）と瓦一体型太陽電池モジュール４の利き足幅とを実質的に同一にすることができる。そして、この状態で、ビス３３を用いて瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に固定する。

そして、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４を設置する場合と同様に、隣接する瓦一体型太陽電池モジュール４の左右方向におけるアンダーラップ部１９およびオーバーラップ部１８が互いに重なるように、３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４を順次屋根に設置固定していく。以下、３段目の予定枚数の瓦一体型太陽電池モジュール４の設置が終了するまで、同様の作業を繰返す。

そして、３段目について所定数の瓦一体型太陽電池モジュール４の設置が完了した後、必要であれば、さらに当該瓦一体型太陽電池モジュール４に隣接して通常の瓦２２（図９参照）を配置する。なお、このとき瓦一体型太陽電池モジュール４の端部と１段目の瓦２２の端部とがずれているような場合には、既に述べたように端部を加工した瓦２３（図９参照）を用いてそのずれた部分の隙間を埋めることが好ましい。このようにして、３段目の瓦２２および瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置する。

このように、２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の上部金属板差込部４１と、３段目に位置する（２段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の棟方向に隣接する）他の瓦一体型太陽電池モジュール４における軒側差込部４２との重なり長さである飲込み量（差込深さ）を、瓦２２の効き足幅Ｌ（図１４参照）に合うように調節することができる。このため、サイズの異なる様々な瓦２２に対して、本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４を容易に適用することができる。なお、瓦一体型太陽電池モジュール４を４段目、５段目とさらに配置する場合には、上述した３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の設置工程と同様の工程を実施する。

次に、図１１に示したように４段目の瓦２２を屋根に固定する。なお、図１１では、３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の棟側に通常の瓦２２が配置される場合を示している。つまり、図１１に示した３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４は最終段の瓦一体型太陽電池モジュールとなっている。この場合、最終段となる３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４を固定する際に、図１５に示す棟側カバー２７を固定足部２６とともにビス３３により屋根に固定しておく。棟側カバー２７は、その上端部が４段目に設置される通常の瓦２２の底面の形状に適合するような波型の形状となっている。このため、図１１に示すように４段目として通常の瓦２２を３段目の瓦一体型太陽電池モジュール４の棟側に部分的に重ねて配置する場合、この棟側カバー２７と瓦２２とが密着した状態となる。なお、４段目の瓦２２は、１段目の瓦２２と同様にその棟側がビス３３を用いて屋根に固定される。このようにして、４段目の瓦２２を屋根に固定する。そして、５段目以降、瓦２２を屋根に通常の方法で固定する事により、瓦２２および瓦一体型太陽電池モジュール４が設置された屋根を実現できる。

次に、設置した瓦一体型太陽電池モジュール４が局所的に破損した場合（たとえば太陽電池発電体３が破損した場合）の保守方法を説明する。具体的には、以下のような方法で破損した瓦一体型太陽電池モジュール４について破損した部品（太陽電池発電体３）を交換することができる。

まず、太陽電池発電体３を交換すべき瓦一体型太陽電池モジュール４を確認する。そして、交換対象となった瓦一体型太陽電池モジュール４について、その上部金属板１３（図２参照）に設置された軒側金属板１２（図２参照）を、当該軒側金属板１２を固定しているビスを外すことにより上部金属板１３から取外す。この結果、瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側において、太陽電池発電体３を瓦一体型太陽電池モジュール４の内部から取出すための開口部（軒側金属板１２を取外すことにより現れる開口部）が形成される。この開口部から、上部金属板１３と下部金属板１１（図２参照）との間に配置されていた太陽電池発電体３を抜き出す。そして、当該取出した太陽電池発電体３に接続されている配線材２と、隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュールの配線材２との接続部分の接続を解除する。このようにして、太陽電池発電体３を瓦一体型太陽電池モジュール４から取外すことができる。

次に、新しい太陽電池発電体３の配線材を、上述した隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュール４の配線材２と接続する。さらに、この新しい太陽電池発電体３を上述した開口部から下部金属板１１および上部金属板１３からなる外装部材の内部の所定位置に挿入・配置する。そして、先ほど取外した軒側金属板１２を上部金属板１３へとビスで再び固定する。このようにして、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根から取外すことなく、太陽電池発電体３を交換することができる。

図１６は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１の第１の変形例を示す斜視模式図である。図１６を参照して、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１の第１の変形例を説明する。なお、図１６は図１２に対応する。

図１６に示した瓦一体型太陽電池モジュール４は、基本的には図１〜図１５に示した瓦一体型太陽電池モジュールと同様であるが、屋根に当該瓦一体型太陽電池モジュール４を施工する際に用いる軒先カバー２５の構造が異なる。具体的には、図１６に示した瓦一体型太陽電池モジュール４に用いられる軒先カバー２５には、その差込部２８に緩衝材３５が設置されている。このような緩衝材３５は、止水と衝撃の緩衝との２つの機能を有する。この結果、瓦一体型太陽電池モジュール４の施工性を向上させるとともに、防水性能を向上させることができる。

図１７は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１の第２の変形例を示す斜視模式図である。図１７を参照して、本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４の実施の形態１の第２の変形例を説明する。なお、図１７は図１５に対応する。

図１７に示した瓦一体型太陽電池モジュール４は、基本的には図１〜図１５に示した瓦一体型太陽電池モジュール４と同様の構造を備えるが、屋根に施工する際に用いる棟側カバー２７の構造が異なる。すなわち、図１７に示した棟側カバー２７には、止水と緩衝との機能を有する緩衝材３６が設置されている。このようにしても、瓦一体型太陽電池モジュール４の施工性を向上させることができるとともに、防水能力を向上させることができる。なお、上述した緩衝材３５、３６の材料としては、たとえばブチル付き発泡ＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエン・メチレンレンケージ樹脂）などを用いることができる。

また、上述した瓦一体型太陽電池モジュール４においては、太陽電池発電体３は太陽電池セル１（図３参照）の形状に合わせた形状となっているが、太陽電池発電体３における太陽電池モジュール効率の低下がある程度了承されるような場合には、太陽電池セル１の形状に適合しないような太陽電池発電体３の形状を用いてもよい（すなわち、太陽電池発電体３の形状に合わせて、太陽電池セル１の基板を加工してもよい）。

また、上述した実施の形態では、上部金属板１３、下部金属板１１および軒側金属板１２を含む外装部材を有する瓦一体型太陽電池モジュール４を示した。しかし、上部金属板１３と下部金属板１１とを一体成形した外装部材を用いて瓦一体型太陽電池モジュール４を構成してもよい。

（実施の形態２）
図１８は、本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態２を構成する上部金属板の平面模式図である。図１８を参照して本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４の実施の形態２を説明する。

図１８に示した上部金属板１３を用いた瓦一体型太陽電池モジュールは、基本的には本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１と同様の構造を備えるが、上部金属板１３の表面に、文字や所定のマーク、模様などを表示した意匠形成部４５が配置されている点が異なる。この意匠形成部４５は、たとえば塗料の塗布、めっき法、あるいは樹脂などのシールを貼付するといった方法で形成することができる。このようにすれば、瓦一体型太陽電池モジュール４の意匠性をより向上させることができる。

また、上部金属板１３の色（着色層１７（図８参照））をさまざまな任意の色に変更してもよいし、太陽電池発電体３（図１参照）を構成する太陽電池セルの色と近似した色に着色層１７の色を設定してもよい。

また、上述した瓦一体型太陽電池モジュール４においては、軒側金属板１２を取外すことにより太陽電池発電体３を交換する交換作業を行なうことができるが、この太陽電池発電体３の交換方法としては他の方法を用いてもよい。たとえば、瓦一体型太陽電池モジュール４から上部金属板１３を容易に取外し可能に構成しておき、この上部金属板１３を瓦一体型太陽電池モジュール４から（すなわち下部金属板１１から）取外すことにより、太陽電池発電体３を交換するようにしてもよい。

上述した本発明に従った瓦一体型太陽電池モジュールの特徴的な構成を要約すれば、瓦一体型太陽電池モジュール４は、太陽電池発電体３と、太陽電池発電体３を内部に収容し、一方外装板としての上部金属板１３と他方外装板としての下部金属板１１とを含む外装部材とを備えた瓦一体型太陽電池モジュール４である。上部金属板１３には、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置したときに軒方向に開口する凹部（上部金属板差込部４１と上部金属板１３の表面とにより形成される凹部）、軒方向に対して交差する方向において隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュール４と接続するための接続用嵌合部（オーバーラップ部１８およびアンダーラップ部１９）とが形成されている。下部金属板１１には、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置したときに棟方向に延びる差込部としての軒側差込部４２が形成されている。

また、異なる観点からすれば、この発明に従った瓦一体型太陽電池モジュール４は、太陽電池発電体３と、太陽電池発電体３を内部に収容する外装部材（下部金属板１１、上部金属板１３および軒側金属板１２からなる外装部材）とを備える瓦一体型太陽電池モジュール４であって、外装部材は、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置したときに、軒方向に開口する凹部（上部金属板差込部４１と上部金属板１３の表面とにより形成される凹部）と、その凹部が位置する側と反対側に位置し、棟側に延びる差込部（軒側差込部４２）とが形成されている。

このようにすれば、屋根に瓦一体型太陽電池モジュール４を設置したときの棟方向から軒方向に沿った方向（流れ方向）に、複数の瓦一体型太陽電池モジュール４を部分的に重なるように設置する場合、１つの瓦一体型太陽電池モジュール４の凹部（上部金属板差込部４１と上部金属板１３の表面とにより形成される凹部）に、棟側に隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュール４の差込部（軒側差込部４２）を挿入することで、１つの瓦一体型太陽電池モジュール４と隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュール４とを接続できる。また、このとき、凹部（上部金属板差込部４１と上部金属板１３の表面とにより形成される凹部）に対する差込部（軒側差込部４２）の差込量（隣接する瓦一体型太陽電池モジュール４の重なり幅）を調整することにより、流れ方向での瓦２２の露出部分の長さ（瓦の利き足幅Ｌ（図１４参照））に適合するように、瓦一体型太陽電池モジュール４の露出部分の流れ方向における長さを変更できる。この結果、利き足幅Ｌの異なる多種の瓦２２に対して、本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４を用いることができる。なお、上部金属板差込部４１および軒側差込部４２の流れ方向における長さは、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置した際に十分な強度が維持でき、かつ、太陽電池発電体３への日照の妨げにならない範囲で、利き足幅Ｌについてできるだけ対応可能な数値範囲を広げるように設定されている。

上記瓦一体型太陽電池モジュールにおいて、外装部材（下部金属板１１、上部金属板１３および軒側金属板１２からなる外装部材）は金属製である。この場合、瓦一体型太陽電池モジュール４の耐火性を向上させることができるので、当該瓦一体型太陽電池モジュール４を防火材として利用することができる。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４において、一方外装板としての上部金属板１３は、他方外装部材としての下部金属板１１の端部を把持するように屈曲することにより、上部金属板１３と下部金属板１１とを接続する突起部としての折り曲げ部１６ａ〜１６ｆ（図７参照）を含んでいる。

この場合、上部金属板１３の折り曲げ部１６ａ〜１６ｆを屈曲させることで上部金属板１３と下部金属板１１とを容易に結合することができる。このため、上部金属板１３と下部金属板１１とを、ねじや接着剤などを用いて結合する場合より、瓦一体型太陽電池モジュール４の製造工程を簡略化できる。

また、接着剤などを用いずに上部金属板１３と下部金属板１１とを結合するので、瓦一体型太陽電池モジュール４をリサイクルするときに、当該接着剤を溶解して除去するといった工程が不要になる。このため、瓦一体型太陽電池モジュール４のリサイクルを容易に行なうことができる。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４において、上記折り曲げ部１６ｃ〜１６ｆは、上部金属板１３の軒方向に対して交差する方向側（つまり、オーバーラップ部１８およびアンダーラップ部１９が形成された左右方向側）に形成されている。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４において、他方外装板としての下部金属板１１は、太陽電池発電体３を支持するための凸部１５ａ、１５ｂ（図８参照）を有している。

この場合、太陽電池発電体３を下部金属板１１上に設置するときに、当該凸部１５ａ、１５ｂ上に太陽電池発電体３の表面の一部（端部）を接触させるように太陽電池発電体３を配置すれば、太陽電池発電体３のその他の部分（中央部）が下部金属板１１に直接接触することを避けることができる。このため、瓦一体型太陽電池モジュール４の生産工程や施工工程において、太陽電池発電体３の表面の中央部などに、下部金属板１１と接触することによる傷が発生する確率を低減できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４は、太陽電池発電体３と外装部材を構成する下部金属板１１との間に配置される発電体用緩衝部材としての緩衝材２０（図８参照）をさらに備えている。この場合、緩衝材２０が存在することにより、太陽電池発電体３の中央部と外装部材を構成する下部金属板１１とが接触する可能性をより低減できる。したがって、太陽電池発電体３の表面において傷が発生する確率をより低減できる。なお、外装部材を構成する上部金属板１３と太陽電池発電体３との間に発電体用緩衝部材としての緩衝材を配置してもよい。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４において、太陽電池発電体３は太陽電池セル１（図３参照）を含んでいてもよく、太陽電池発電体３の外形寸法は太陽電池セル１の外形寸法を基準として決定されている。この場合、太陽電池セル１を瓦一体型太陽電池モジュール４の寸法にあわせて切断するといったことはせず、太陽電池セル１の外形寸法を基準として太陽電池発電体３の寸法が決定されることになる。つまり、サイズの異なる瓦一体型太陽電池モジュール４に対して、共通部品として太陽電池発電体３を利用できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４は、当該瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置した状態において、瓦一体型太陽電池モジュール４と瓦一体型太陽電池モジュール４の軒側に隣接して位置する瓦２２との間の間隙を埋めるための軒先カバー部材としての軒先カバー２５（図１２参照）と、瓦一体型太陽電池モジュール４と瓦一体型太陽電池モジュール４の棟側に位置する瓦２２との間の間隙を埋めるための棟側カバー部材としての棟側カバー２７（図１５参照）との少なくともいずれか一方をさらに備えている。軒先カバー２５および棟側カバー２７は、瓦２２の表面形状に沿った表面形状を有する部分（軒先カバー２５の波状加工部２９または棟側カバー２７の上端部）を含んでいる。

この場合、瓦一体型太陽電池モジュール４と隣接する瓦２２との間の隙間を軒先カバー２５または棟側カバー２７により埋めることになるので、瓦一体型太陽電池モジュール４と瓦２２との間に隙間が存在することにより屋根の美観が損なわれることを防止できる。さらに、このような軒先カバー２５または棟側カバー２７を用いることにより、瓦一体型太陽電池モジュール４を設置した屋根の防水性能を良好に維持できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４において、軒先カバー２５または棟側カバー２７の少なくともいずれか一方には、防水機能を有する緩衝部材（軒先カバー２５に設置された緩衝材３５（図１６参照）または棟側カバー２７に設置された緩衝材３６（図１７参照））が設置されていてもよい。この場合、瓦一体型太陽電池モジュール４の防水性能を向上させることができるとともに、当該瓦一体型太陽電池モジュール４の施工性を向上させることができる。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４において、外装部材（たとえば外装部材を構成する上部金属板１３）の表面には着色層１７（図８参照）が形成されている。この場合、瓦一体型太陽電池モジュール４が適用される屋根における他の瓦２２の色と適合するような色の着色層１７を形成することで、瓦一体型太陽電池モジュール４が設置された屋根の美観が当該瓦一体型太陽電池モジュール４により損なわれる可能性を低減できる。

上記瓦一体型太陽電池モジュール４において、上部金属板１３と下部金属板１１とを組合せたときに、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置したときの軒側において太陽電池発電体３を取出すことが可能な開口部が形成されるように、上部金属板１３と下部金属板１１との形状は決定されている。つまり、上部金属板１３では、軒側において太陽電池発電体３の取出しを妨げるような凸部や側壁は形成されていない。また、同様に下部金属板１１においても、軒側においては太陽電体発電体３の取出しを妨げるような凸部や側壁は形成されていない。外装部材は、上記開口部を塞ぐとともに、外装部材を構成する上部金属板１３および下部金属板１１に対して着脱可能に設置される軒側外装板としての軒側金属板１２（図１参照）をさらに含んでいる。

この場合、瓦一体型太陽電池モジュール４を屋根に設置したまま、太陽電池発電体３のみを簡単に交換できる。このため、瓦一体型太陽電池モジュール４の保守作業を簡略化できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１を示す斜視模式図である。 図１に示した瓦一体型太陽電池モジュールの構成を示す分解模式図である。 図２に示した瓦一体型太陽電池モジュールを構成する太陽電池発電体の平面模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを構成する下部金属板に太陽電池発電体が位置決めされて設置された状態を示す斜視模式図である。 図４に示した太陽電池発電体が設置された下部電極板の平面および側面を示す模式図である。 図５の線分VI−VIにおける断面模式図である。 図２に示した瓦一体型太陽電池モジュールを構成する上部金属板の平面および側面を示す模式図である。 図１の線分VIII−VIIIにおける断面模式図である。 図１に示した本発明による瓦一体型太陽電池モジュール４を設置した屋根の平面模式図である。 図１に示した本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した場合の左右方向における瓦一体型太陽電池モジュールの接続方法を説明するための断面模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した場合の棟側から軒側に向かう流れ方向における瓦一体型太陽電池モジュールの接続方法を説明するための断面模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの軒側における通常の瓦との接続部を説明するための斜視模式図である。 図１２に示した接続部において用いられる軒先カバーの正面および側面の形状を示す模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した場合の瓦一体型太陽電池モジュールと従来の瓦との境界部を示す平面模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの棟側における通常の瓦との接続部を示す斜視模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１の第１の変形例を示す斜視模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態１の第２の変形例を示す斜視模式図である。 本発明による瓦一体型太陽電池モジュールの実施の形態２を構成する上部金属板の平面模式図である。

符号の説明

１ 太陽電池セル、２ 配線材、３ 太陽電池発電体、４ 瓦一体型太陽電池モジュール、６ 窓部、１１ 下部金属板、１１ｃ ガイド、１２ 軒側金属板、１３ 上部金属板、１４ 位置決め用凸部、１５ａ，１５ｂ 凸部、１６ａ〜１６ｆ 折り曲げ部、１７ 着色層、１８ オーバーラップ部、１９ アンダーラップ部、２０，３５，３６ 緩衝材、２１ 屋根、２２，２３ 瓦、２５ 軒先カバー、２６ 固定足部、２７ 棟側カバー、２８ 差込部、２９ 波状加工部、３０ 野地板、３１ 屋根下地材、３２ 瓦桟、３３ ビス、４１ 上部金属板差込部、４２ 軒側差込部、４５ 意匠形成部。

Claims (10)

1. 太陽電池発電体と、前記太陽電池発電体を内部に収容し、一方外装板と他方外装板とを含む外装部材とを備えた瓦一体型太陽電池モジュールであって、
   前記一方外装板は前記太陽電池発電体の端部と前記他方外装板の端部を重ね合わせた状態で前記太陽電池発電体の端部と前記他方外装板の端部を把持し、前記一方外装板と前記他方外装板とを接続する突起部を備える、瓦一体型太陽電池モジュール。
2. 前記突起部は、前記一方外装板の周辺部の少なくとも一部が前記他方外装部材の端部を把持するように屈曲することにより構成される、請求項１に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
3. 前記他方外装板は、前記太陽電池発電体を支持するための凸部を有する、請求項１または２に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
4. 前記一方外装板には、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときに軒方向に開口する凹部と、前記軒方向に対して交差する方向において隣接する他の瓦一体型太陽電池モジュールと接続するための接続用嵌合部とが形成され、
   前記他方外装板には、瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときに棟方向に延びる差込部が形成されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
5. 前記太陽電池発電体と前記外装部材との間に配置される発電体用緩衝部材をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
6. 前記太陽電池発電体は太陽電池セルを含み、
   前記太陽電池発電体の外形寸法は前記太陽電池セルの外形寸法を基準として決定されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
7. 前記瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置した状態において、前記瓦一体型太陽電池モジュールと前記瓦一体型太陽電池モジュールの軒側に隣接して位置する瓦との間の間隙を埋めるための軒先カバー部材と、前記瓦一体型太陽電池モジュールと前記瓦一体型太陽電池モジュールの棟側に位置する瓦との間の間隙を埋めるための棟側カバー部材との少なくともいずれか一方をさらに備え、
   前記軒先カバー部材および前記棟側カバー部材は、前記瓦の表面形状に沿った表面形状を有する部分を含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
8. 前記軒先カバー部材または前記棟側カバー部材の少なくともいずれか一方には、防水機能を有する緩衝部材が設置されている、請求項７に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
9. 前記外装部材の表面には着色層が形成されている、請求項１〜８のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。
10. 前記一方外装板と前記他方外装板とを組合せたときに、前記瓦一体型太陽電池モジュールを屋根に設置したときの前記軒側において前記太陽電池発電体を取出すことが可能な開口部が形成されるように、前記一方外装板と前記他方外装板との形状は決定され、
    前記外装部材は、前記開口部を塞ぐとともに、前記一方外装板および前記他方外装板に対して着脱可能に設置される軒側外装板をさらに含む、請求項１〜９のいずれか１項に記載の瓦一体型太陽電池モジュール。

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