JP4377466B2 - 屋根一体型太陽電池アレイ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、瓦葺き作業と同様の作業で太陽電池アレイ施工が可能で且つ太陽電池アレイ内部及び周辺の防水機能並びに太陽電池モジュールの温度上昇を防止する換気通風機能を備えた屋根一体型太陽電池アレイに関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の架台を使用した太陽電池アレイの架台を構成する各フレームと各太陽電池モジュール間及び架台自体に防水に関する考慮がされていないという問題点を改良するため、架台を構成する各フレーム間及び各フレームとこれらに接する太陽電池モジュール間の防水性を向上させた屋根一体型太陽電池アレイも開発されたが、アレイを構成する各太陽電池モジュールを支持固定する固定部材の構造が複雑で且つその数も多いため、その製造及びアレイの施工が煩雑になるという問題があった。更に、太陽電池モジュールの温度上昇による発電効率の低下を簡単な構成により、積極的に改善したものは少なかつた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題点を解消するためになされたもので、本発明の目的は、太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールの上端、下端、右側端及び左側端を支持固定する縦及び横フレームの構造を比較的簡単にして、前記構造部材の製造及び太陽電池アレイの施工を簡略化すると共に、太陽電池アレイを構成する太陽電池モジュールの上端、下端、右側端及び左側端を支持固定する縦横フレーム内の隙間及び各フレームと太陽電池モジュールの上端、下端、右側端及び左側端との間の隙間から洩れる雨水の防水と排水及び太陽電池アレイ周囲の防水性を向上させ、更に、太陽電池モジュールの温度上昇による発電効率の低下を防止することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明は、平面形状が台形又は三角形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュール及び平面形状台形の太陽電池モジュールが支持固定手段により支持固定された台形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための通風換気手段とからなり、
前記支持固定手段は、屋根面の縦方向に長尺で且つその方向に所定の間隔で固定設置される複数の縦樋と、前記縦樋の上面にこれと併設して固定され、屋根面の縦方向に長尺で且つその方向に所定の間隔で設置され個々の太陽電池モジュールの左側端及び右側端を支持固定する複数の縦フレームと、屋根面の横方向に長尺で且つその方向に所定の間隔で設置され個々の太陽電池モジュールの上側端及び下側端を支持固定する複数の横フレームとからなり、
前記縦樋は、屋根面縦方向に固定されその上面に前記縦フレームが併設固定されると共に、太陽電池モジュールの左側端とこれを支持固定する左側端固定フレームとの間の隙間から漏れる雨水を受けて屋根面下方向に流す雨樋の機能を有する第2雨樋部及び太陽電池モジュールの右側端とこれを支持固定する右側端固定フレームとの間の隙間から洩れる雨水を受けて屋根面下方向に流す雨樋の機能を有する第1雨樋部を有し、前記縦フレーム上から覆い且つ固定するカバーを具備し、
前記縦フレームは、夫々断面形状が左右対象で屋根面縦方向に長尺の右側端固定フレームと左側端固定フレームとからなり、右側端固定フレームは1つ又は複数の太陽電池モジュールの右側端を支持固定すると共に右側端固定フレームと太陽電池モジュールの右側端との間の隙間から洩れる雨水を受けて前記縦樋(の第1雨樋部)に流す雨樋の機能を有し、左側端固定フレームは1つ又は複数の太陽電池モジュールの左側端を支持固定すると共に左側端固定フレームと太陽電池モジュールの左側端との間の隙間から洩れる雨水を受けて前記縦樋(の第2雨樋部)に流す雨樋の機能を有し、
前記横フレームは、夫々屋根面横方向に長尺の上端固定フレームと下端固定フレームとからなり、上端固定フレームは各太陽電池モジュールの上端を支持固定すると共に上端固定フレームと太陽電池モジュールの上端との間の隙間及び上端固定フレームと下端固定フレームとの間の隙間から洩れる雨水を受けて縦樋に流す雨樋の機能を有し、下端固定フレームは各太陽電池モジュールの下端を支持固定すると共に下端固定フレームと太陽電池モジュールの下端との間の隙間から洩れる雨水を受けて縦樋に流す雨樋の機能を有し、
前記防水手段は、太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)の上端部付近を防水する上端部防水機構と、太陽電池アレイの下端部付近を防水する下端部防水機構と、太陽電池アレイの右端部付近を防水する右端部防水機構と、太陽電池アレイの左側端部付近を防水する左側端部防水機構とからなり、
上端部防水機構は、前記太陽電池アレイ上端部の前記上端固定フレームから屋根面上端部の瓦葺き部分までの領域並びに右側端部防水機構及び左側端部防水機構の一部を防水板で覆う構造であり、
下端部防水機構は、太陽電池アレイ下端部より上部の雨水が吹き上がる可能性のある領域から屋根面下端部の瓦葺き部分までを防水板で覆う構造であり、
右側端部防水機構は、前記太陽電池アレイ右端部の前記右側端固定フレームから屋根面右側端の瓦葺き部分までの領域及び下端部防水機構の一部を防水板で覆う構造であり、
左側端部防水機構は、前記太陽電池アレイ左端部の前記左側端固定フレームから屋根面左側端の瓦葺き部分までの領域及び下端部防水機構の一部を防水板で覆う構造であり、
前記防水手段の前記上端部防水機構に用いられる防水板は、その下端付近で上端固定フレームを覆うと共にその下端部を太陽電池モジュールの表面方向に折曲させ、その上端部を断面形状が略「U」字形に屋根面下方向に折曲させ、その折曲させた上面を屋根面上端部の最下列の瓦の裏面に弾性接触するものであり、
前記防水手段の前記下端部防水機構は、その防水板を、その下端部を屋根面下端部の最上列の瓦を覆うように設置し、その裏面と前記瓦表面とを接着させると共に前記防水板の上端部よりやや下部に屋根面横方向に長尺で断面形状「L」字形の雨水の侵入を阻止する雨水阻止部材を設置するものであり、
前記防水手段の前記右側端部防水機構に用いられる防水板は、その左端付近で右側端固定フレーム及び縦樋を覆うと共にその右端部を断面形状が略「U」字形に屋根面左方向に折曲させ、その折曲させた上面を屋根面右側端部の(最左列の)瓦の裏面に弾性接触させるものであり、
前記防水手段の前記左側端部防水機構に用いられる防水板は、その右端付近で左側端固定フレーム及び縦樋を覆うと共にその左端部を断面形状が略「U」字形に屋根面右方向に折曲させ、その折曲させた上面を屋根面左側端部の(最右列の)瓦の裏面に弾性接触させる屋根一体型太陽電池アレイである。
【0005】
(2)本発明は、平面形状が台形又は三角形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュール及び平面形状台形の太陽電池モジュールが支持固定手段により支持固定された台形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための通風換気手段とからなり、
前記支持固定手段は、前記(1)に記載の縦樋、縦フレーム及び横フレームからなり、
前記通風換気手段は、太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)の上端部の前記上端固定フレームの上側に隣接して設置され、第1換気用フレームと第2換気用フレームとからなり、
前記第1換気用フレームは前記上端固定フレーム(の第2雨樋部)を覆いその底面を前記縦樋に固定するものであり、
前記第2換気用フレームは前記第1換気用フレームと一定の隙間を設けてその上側に隣接して前記上端固定フレーム、上端固定フレームにより支持固定される太陽電池モジュールの上端部及び前記第1換気用フレームを覆いその底面を前記縦樋に固定するものであり、
前記第1換気用フレームと第2換気用フレームとの前記隙間により第2の通風路が形成され、前記縦樋の内部空間が第1の通風路として形成され、前記縦樋の上端付近で前記第1の通風路と第2の通風路が連結する構造により太陽電池モジュール裏面の空気を屋根面下方向から上方向に通風換気する屋根一体型太陽電池アレイである。
【0006】
(3)本発明は、平面形状が台形又は三角形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュール及び平面形状台形の太陽電池モジュールが前記(1)に記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う前記(1)に記載の防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための前記(2)に記載の通風換気手段とからなる屋根一体型太陽電池アレイである。
【0007】
(4)本発明は、平面形状が長方形又は正方形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュールが前記(1)に記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う前記(1)に記載の防水手段とからなる屋根一体型太陽電池アレイである。
【0008】
(5)本発明は、平面形状が長方形又は正方形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュールが前記(1)に記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための前記(2)に記載の通風換気手段とからなる屋根一体型太陽電池アレイである。
【0009】
(6)本発明は、平面形状が長方形又は正方形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュールが前記(1)に記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う前記(1)に記載の防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための前記(2)に記載の通風換気手段とからなる屋根一体型太陽電池アレイである。
【0010】
(7)本発明は、前記第1換気用フレームが、第2の通風路内へ雨水が侵入するのを阻止する雨水侵入阻止手段を有し、第2換気用フレームは、第1換気用フレームの雨水侵入阻止手段で阻止できない第2の通風路内へ侵入した雨水をを受けて太陽電池アレイの外に流す雨樋の機能を有すると共に、第2の通風路内へ侵入した雨水が第1の通風路内へ侵入するのを阻止する雨水侵入阻止手段を有する前記(2)、(3)、(5)又は(6)に記載の屋根一体型太陽電池アレイである。
【0011】
(8)本発明は、前記通風換気手段が、前記第1の通風路又は第2の通風路内に換気用ファンを設けた前記(2)、(3)、(5)、(6)又は(7)に記載の屋根一体型太陽電池アレイである。
【0012】
(9)本発明は、前記換気用ファンを前記太陽電池アレイ又は別途設けた太陽電池の発電電力により駆動する前記(8)に記載の屋根一体型太陽電池アレイである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAは、太陽電池アレイSA自体が屋根瓦の役目を果たし、且つ太陽光により発電を行うもので、太陽電池アレイSAを構成する構成部材の部品点数を削減し、且つそれらの構造を簡単な構造にすることにより、その構成部材の製造及び太陽電池アレイSAの施工を簡略化し、太陽電池アレイSA内部及び周囲の防水機能を向上させると共に太陽電池モジュール自身の温度上昇を防止するための通風換気機構を有するものである。
【0014】
そして、本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAは、平面形状が台形の屋根面(以下、台形屋根面という。)及び平面形状が三角形の屋根面(以下、三角形屋根面という。)からなる屋根面の家屋に適合するもので、平面形状四角形の太陽電池モジュール(以下、四角形太陽電池モジュールという。)SMa及び平面形状台形の太陽電池モジュール(以下、台形太陽電池モジュールという。)SMbを複数個縦横に配置することにより、台形屋根面4a又は三角形屋根面4bに設置が可能となる。この屋根一体型太陽電池アレイSAを設置することにより、少なくとも太陽電池アレイSAの下面の屋根面には瓦を葺く必要がなくなるので、屋根面の瓦葺き作業が軽減される。
【0015】
本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAは、台形屋根面4a又は三角形屋根面4bに設置されるもので、屋根面縦方向に長尺で太陽電池モジュールの略横寸法の間隔を隔てて屋根面に固定設置される縦樋1と、太陽電池モジュールの左右の側端を固定する部材でSM左側端固定フレーム22とSM右側端固定フレーム21とからなる縦フレーム2、太陽電池モジュールの上下端を固定する部材でSM上端固定フレーム32とSM下端固定フレーム31とからなる横フレーム3と、屋根面下端部防水機構5と屋根面上端部防水機構6と屋根面右側端部防水機構7と屋根面左側端部防水機構8とからなる太陽電池アレイSAと瓦との間の防水を行う防水機構と、通風換気機構9とから構成される。
【0016】
【実施例】
本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAは、図3に示すような平面形状が台形の屋根面(以下、台形屋根面という。)及び平面形状が三角形の屋根面(以下、三角形屋根面という。)からなる屋根面の家屋に適合するもので、図4に示す四角形太陽電池モジュールSMa及び図5に示す台形太陽電池モジュールSMbを複数個縦横に配置することにより、図1に示す台形屋根面4a又は図2に示す三角形屋根面4bに設置することが可能となる。この屋根一体型太陽電池アレイSAを設置することにより、少なくとも太陽電池アレイSAの下面の屋根面には瓦を葺く必要がなくなるので、屋根面の瓦葺き作業が軽減される。
【0017】
また、実施例としては示していないが、平面形状四角形(正方形又は長方形)の屋根面の場合は、四角形の太陽電池モジュールSMaだけを、屋根面の縦及び横寸法に応じた数を縦横に設置することにより、平面形状四角形(正方形又は長方形)の太陽電池アレイを形成することができる。
【0018】
本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAの概略構成を以下に説明する。
本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAは、図1及び図2に示すように台形屋根面4a又は三角形屋根面4bに設置されるもので、縦樋1、縦フレーム(モジュールの左右の側端を固定する部材)2、横フレーム(モジュールの上下端を固定する部材)3、屋根面下端部防水機構5、屋根面上端部防水機構6、屋根面右側端部防水機構7、屋根面左側端部防水機構8及び通風換気機構9から構成される。
【0019】
縦フレーム2は、図1及び図2に示すように、前記台形屋根面4a又は三角形屋根面4bに設置された複数の四角形太陽電池モジュールSMa及び台形太陽電池モジュールSMbの縦方向1列分の複数のモジュールの左右の側端部を支持固定する部材であり、その形状は長尺で、屋根面縦方向に且つ屋根面に直接設置され屋根面縦方向に長尺の縦樋1の上に沿った状態で一定間隔(モジュールの略横寸法)で設置される。
【0020】
なお、平面形状三角形及び等脚台形の太陽電池アレイにおいては左右両側端が、平面形状不等脚台形(例えば、一方の脚が垂直の場合)の太陽電池アレイにおいては左又は右の側端が、夫々屋根面に対して斜めに設置されるが、これについても縦フレーム2と定義する。
【0021】
横フレーム3は、図1及び図2に示すように、前記台形又は三角形の屋根面に設置された複数の四角形太陽電池モジュールSMa及び台形太陽電池モジュールSMbの各モジュールの上下の端部を支持固定する部材であり、その形状は屋根面横方向に長尺で、屋根面横方向に一定間隔(モジュールの略縦寸法)で設置される。
【0022】
屋根面防水機構は、図1及び図2に示すように、屋根面下端部防水機構5、屋根面上端部防水機構6、屋根面右側端部防水機構7及び屋根面左側端部防水機構8から構成され、これらは夫々屋根面4に設置した太陽電池モジュール群の下端部、上端部及び左右側端部周辺の瓦が葺かれていない部分の防水機能を果たす。
【0023】
通風換気機構9は、太陽電池モジュールの温度上昇による発電効率の低下を防止する機構で、太陽電池モジュール下面と屋根面との間に隙間を設け、最上部の太陽電池モジュールの上端部を支持固定する横フレーム3、特に、図12に示すように、SM上端固定フレーム32内又は近傍に通風換気機構9を設けることにより、前記隙間を利用して太陽電池モジュール下端部から太陽電池モジュール上端部に向かって、矢印で示す方向に通風することにより、太陽熱等による太陽電池モジュールの温度上昇を防止する。
【0024】
以下に太陽電池アレイSAを構成する各部材の詳細を説明する。
縦樋1は、図7に示すように、それ自体を屋根面に固定し、SM左端固定フレーム22及びSM右端固定フレーム21を固定すると共に、SM左端固定フレーム22及びSM右端固定フレーム21と太陽電池モジュールとの間の隙間から漏れた水を溜めて下方に流す雨樋の機能を有し、固定部11、第1雨樋部12、第2雨樋部13及び、縦フレームカバー14から構成され、屋根面縦方向に長尺のフレームで、その断面形状が略「コ」字状で、上向きに開口し、開口部底面中央部に略台形の固定部11が、該固定部11のSM左端固定フレーム22側に第2雨樋部13が、該固定部11のSM右端固定フレーム21側に第1雨樋部12が夫々形成される。
【0025】
固定部11は、その断面形状台形の上面がSM左側端固定フレーム22及びSM右側端固定フレーム21を固定する部分で、前記台形の2つの斜辺に該当する斜面が縦樋1自体を屋根面4に固定する部分で、これらは夫々釘、ネジ等の固定手段により固定されるものであり、第2雨樋部13ははSM左端固定フレーム22のSM左端係合部22aと太陽電池モジュールの左端との隙間から漏れた水を下方に流し、同様に第1雨樋部12はSM右端固定フレーム21のSM右端係合部21aと太陽電池モジュールの左端との隙間から漏れた水を下方に流すもので、第1雨樋部12及び第2雨樋部13の側壁は夫々その上端で内側(固定部11側)に折曲がる折曲部12a及び13aを有し、この折曲部12a及び13aの上に横フレーム3(SM上端固定フレーム32又はSM下端固定フレーム31)又は太陽電池モジュールSMの底面が設置される。
【0026】
縦フレームカバー14は、図6、図7及び図9に示すように、固定部11に固定されたSM左側端固定フレーム22及びSM右側端固定フレーム21の上からこれら覆って雨水等の侵入を防止するもので、該縦フレームカバー14は釘、ネジ等の固定手段により固定部11に固定される。
【0027】
縦フレーム2は、図7に示すように、太陽電池モジュールの左又は右側端を固定する部材で、SM右側端固定フレーム21及びSM左側端固定フレーム22から構成される。
【0028】
なお、平面形状三角形及び等脚台形の太陽電池アレイにおいては左右両側端が、平面形状不等脚台形(例えば、一方の脚が垂直の場合)の太陽電池アレイにおいては左又は右側端が屋根面に対して斜に設置されるが、これについても縦フレーム2と定義する。
【0029】
SM右側端固定フレーム21は太陽電池モジュールの右側端を固定する部材で、屋根面下から見た断面が略「L」字状の長尺のフレームで、SM右側端係合部21aと縦樋接合部21bとから構成され、SM右側端係合部21aはSM右側端固定フレーム21の垂直壁の上端部の左方向に略水平に2つの舌片が形成され、これら舌片により太陽電池モジュールの右側端を支持固定するものであり、縦樋接合部21bはSM右側端固定フレーム21の底辺であり、前記縦樋1の固定部11の上面と接合し、ネジ又はクギN等の固定手段により縦樋1に固定される。
【0030】
SM左側端固定フレーム22は太陽電池モジュールの左側端を固定する部材で、屋根面下から見た断面が略逆「L」字状の長尺のフレームで、SM左側端係合部22aと縦樋接合部22bとから構成され、SM左側端係合部22aはSM左側端固定フレーム22の垂直壁の上端部の右方向に略水平に2つの舌片が形成され、これら舌片により太陽電池モジュールの左側端を支持固定するものであり、縦樋接合部22bはSM左側端固定フレーム22の底辺であり、前記縦樋1の固定部11の上面と接合し、ネジ又はクギN等の固定手段により縦樋1に固定される。
【0031】
なお、前記SM右側端固定フレーム21とSM左側端固定フレーム22とは互いに断面形状及び寸法が左右対象なものであるので、長さ寸法が同じものであれば上下を反転することにより何れにも使用することができる。
【0032】
横フレーム3は、図8に示すように、太陽電池モジュールの下端を支持固定するSM下端固定フレーム31と同じく太陽電池モジュールの上端を支持固定するSM上端固定フレーム32から構成される。
【0033】
SM下端固定フレーム31は右側面から見た断面が略「L」字状の長尺のフレームで、SM下端係合部31aと雨樋部31bとSM上端固定フレーム接合部31cとSM上端固定フレーム係合部31dと雪止め部31eとから構成され、その高い側壁の長尺方向の両端部にはSM右端固定フレーム21又はSM左端固定フレーム22と固定するためのネジ穴nが設けられている。
【0034】
そのSM下端係合部31aは高い側壁の上端部の屋根の高い側の方向に略水平に2つの舌片が形成され、これら舌片により太陽電池モジュールSMの下端を支持固定するものであり、雨樋部31bは前記「L」字状の溝部に形成され、SM下端係合部31aと太陽電池モジュールSMの下端との間の隙間から漏れた水を流す雨樋の機能を有し、SM上端固定フレーム接合部31cは前記高い側壁の上端部のSM下端係合部31aとは反対の方向に庇(ひさし)状に延びてSM上端固定フレーム32のSM下端固定フレーム接合部32dの上面と接合するものであり、SM上端固定フレーム係合部31dは前記高い側壁の中間位置に設けられ、SM下端係合部31aとは反対の方向に延び且つ下方向に折曲片からなり、SM上端固定フレーム32のSM下端固定フレーム係合部32eと係合することにより、SM下端固定フレーム31とSM上端固定フレーム32とが係合するものであり、雪止め部31eは前記SM上端固定フレーム接合部31cの屋根面の低い側の端部から上側に折曲する折曲片を設けることにより雪止めの機能を有する。
【0035】
SM上端固定フレーム32は右側面から見た断面が逆「L」字状と「L」字状のものが背中合わせ状態の略「山」字状の長尺のフレームで、SM上端係合部32aと第1雨樋部32bと第2雨樋部32cとSM下端固定フレーム接合部32dとから構成され、その高い側壁の長尺方向の両端部にはSM右端固定フレーム21又はSM左端固定フレーム22と固定するためのネジ穴nが設けられている。
【0036】
SM上端係合部32aは高い側壁の上端部の屋根の低い側の方向に略水平に2つの舌片が形成され、これら舌片により太陽電池モジュールSMの上端を支持固定するものであり、第1雨樋部32bは前記逆「L」字状の溝部に形成され、SM上端係合部32aと太陽電池モジュールSMの上端との間の隙間から漏れた水を流す雨樋の機能を有し、第2雨樋部32cは前記「L」字状の溝部に形成され、SM下端固定フレーム31とSM上端固定フレーム32(SM上端固定フレーム接合部31cとSM下端固定フレーム接合部32d)との間の隙間から漏れた水を流す雨樋の機能を有し、SM下端固定フレーム接合部32dは前記高い側壁の上端部のSM上端係合部32aとは反対の方向に庇(ひさし)状に延びてSM下端固定フレーム31のSM上端固定フレーム接合部31cの下面と接合するものであり、SM下端固定フレーム係合部32eは前記第2雨樋部32cを形成するSM下端固定フレーム31側の低い側壁であり、SM下端固定フレーム31のSM上端固定フレーム係合部31dと係合することにより、SM上端固定フレーム32とSM下端固定フレーム31とが係合するものである。
【0037】
縦フレーム2と横フレーム3の接合部、特に、SM右側端固定フレーム21及びSM左側端固定フレーム22とSM下端固定フレーム31との接合部分について図9を用いて説明する。
【0038】
図9は屋根面下から上方向を見た図であり、縦樋1の上に固定されたSM右側端固定フレーム21及びSM左側端固定フレーム22には夫々太陽電池モジュールSM1及びSM2が支持固定されているが、同様に太陽電池モジュールSM1及びSM2の下端もSM下端固定フレーム31により支持固定されている。そして、SM下端固定フレーム31の底面は縦樋1の第1雨樋部12の折曲部12a及び縦樋1の第2雨樋部13の折曲部13aの上面に設置されるので、縦樋1とこれと一定間隔隔てて設置された他の縦樋1との間には屋根面とSM下端固定フレーム31の底面又は太陽電池モジュールSMの底面との間に高さHからなる空間(隙間)が生じ、この空間が通風のために利用される。また、SM右側端固定フレーム21と太陽電池モジュールSM1の右側端との隙間、及びSM左側端固定フレーム22と太陽電池モジュールSM1の左側端との隙間から漏れた雨水等は矢印の方向に流れ夫々縦樋1の第1雨樋部12及び第2雨樋部13に流れ落ち、同時にSM下端固定フレーム31の内側底面を流れる雨水等は矢印の方向に流れ夫々縦樋1の第1雨樋部12及び第2雨樋部13に流れ落ちる。
【0039】
なお、SM右側端固定フレーム21及びSM左側端固定フレーム22とSM上端固定フレーム32との接合部分については、同様の構成であるから、説明を省略する。
【0040】
屋根面下端部防水機構5は、図1、図2及び図10(屋根面右方向から見た図)に示すように、太陽電池アレイSAの下端部と屋根面4の下端部間を防水する機構で、耐蝕性の金属板、例えば、フッソ鋼板等からなる防水板51を屋根面4の下端部に設置する。この防水板51の縦寸法は屋根面4の下端部に葺いたカラーベスト等の屋根瓦41から太陽電池アレイSAの下端から一定幅(雨が吹き上げた場合に耐えうる距離)までの寸法で、同横寸法は太陽電池アレイSAの下端の横寸法と略同じかこれより多少大きめの寸法であることが望ましい。防水板51の下端部の下面が防水テープ52により前記屋根瓦41の上面と固着する。そして、防水板51の中間部及び上端部に所定間隔で屋根面4にネジ又はクギN等で固定すると共に、上端部よりやや下の位置に雨が吹き上げた場合に雨水を阻止する屋根面横方向に長尺で断面形状が「L」字形の雨止めアングル53を設置する。この雨止めアングル53を設置する場合、その底面に防水テープ53aを介してネジ又はクギ等で屋根面4に固定する。
【0041】
屋根面右側端部防水機構7は、図1、図2及び図11(屋根面下方向から見た図)に示すように、太陽電池アレイSAの右側端部と屋根面4の右側端部間を防水する機構で、右側端防水板71が主たる構成部材で、この防水板71は防水板左端固定フレームカバー部(左端近傍)71aと防水板縦樋カバー部71bと防水板野地板接触部71c(瓦裏面と接触)とからなり、SM右側端固定フレーム21及び縦樋1を上から覆うと共に、屋根瓦41を葺いた領域では屋根瓦41と野地板42の間に設置して太陽電池アレイSAの右側端部近傍の防水を行うもので、耐蝕性の金属板、例えば、フッソ鋼板等からなる右側端防水板71を屋根面4の右側端部に設置する。この防水板71の縦寸法は太陽電池アレイSAの右側端の縦寸法と略同じかこれより多少大きめの寸法であることが望ましく、同横寸法は太陽電池アレイSAの右側端から一定幅(雨の侵入を阻止し得る距離)の寸法であることが望ましい。前記防水板右端固定フレームカバー部(左端近傍)71aはSM右側端固定フレーム21を覆う構造で、その左端部は内側に180度折曲げられた折曲構造として水滴の内部への侵入を防止する構造となっている。前記防水板縦樋カバー部71bは縦樋1を上から覆うように構成され、前記防水板右端固定フレームカバー部71aより低い位置(SM右側端固定フレーム21の底面)から略水平に縦樋1の右端及び縦樋の右側端までの領域である。前記防水板野地板接触部71cは前記防水板縦樋カバー部71bより低い位置(縦樋1の底面)から略水平に前記一定幅のもので、これは瓦41と野地板42との間に設置されその中間部に断面形状半円で屋根面上下方向に延びる帯状突起71dを複数設けることにより雨水等の侵入を防止し、更に、その右端部を内側に折曲させた折曲構造とすることにより、その右端部は瓦41の底面に弾性的に接合すると共に雨水等の侵入を防止する構造となっている。そして、前記防水板71はその防水板縦樋カバー部71bにおいて、ネジ又はクギN等により縦樋1に固定される。なお、前記帯状突起71dの代わる雨水の侵入防止手段として、前記防水板71の防水板野地板接触部71cの上面に屋根面縦方向に1本又は複数の防水テープを貼着する方法もある。
【0042】
屋根面左側端部防水機構8(図示せず。)は、太陽電池アレイSAの左側端部と屋根面4の左側端部間を防水する機構で、防水板が主たる構成部材で、この防水板は防水板右端固定フレームカバー部(左端部)と防水板縦樋カバー部と防水板野地板接触部(瓦裏面と接触)とからなるという点は、前記屋根面右側端部防水機構7と同様のものであり、但し、相違点がこれと左右対象の関係にあるだけであるので、屋根面左側端部防水機構8についての説明は省略する。
【0043】
屋根面上端部防水機構6は、図1、図2及び図12(屋根面右方向から見た図)に示すように、太陽電池アレイSAの上端部と屋根面4の上端部間を防水する機構で、耐蝕性の金属板、例えば、フッソ鋼板等からなる防水板61を屋根面4の上端部に設置する。この防水板61の縦寸法は太陽電池アレイSAの上端から屋根面4の上端部に葺いたカラーベスト等の瓦41までの寸法で、同横寸法は太陽電池アレイSAの上端の横寸法より多少大きめの寸法で右側端防水板71を一部覆うようにする。防水板61の防水板上端部61aの上面は防水テープ64等により前記屋根瓦41の下面と固着する。そして、防水板61の下端部61bは太陽電池アレイSAの上端に設けたSM上端固定フレーム32及びこれと併設される通風換気機構9(第1換気用フレーム91、第2換気用フレーム92及び換気用ファン93からなる。)、特に、第2換気用フレーム92は第1換気用フレーム91の上を覆い、その先端は下方に延びる折曲部を有する。そして、防水板61の下端部61bはネジ又は釘等で換気機構9の第2換気用フレーム92に固定する。更に、防水板61の中間部の下面付近の屋根面4の野地板42に屋根面横方向に長尺で断面形状が逆「L」字形の水返し63が設置される。この水返し63は太陽電池アレイSAの上端に設けたSM上端固定フレーム32及び該SMと併設される換気機構9付近から漏れた雨水を太陽電池アレイSAの両側端から外部に排出するためのものである。更に、図13(分解図)及び図14(組立図)に示すように、防水板メクラ板62が防水板61の左右側端を塞ぐために用いられる。防水板61と防水板メクラ板62及び防水板61と右側端部防水機構7の防水板71はネジ又はクギN等により固定される。
【0044】
前記通風換気機構9は、図12(屋根面右側から見た図)に示すように、第1換気用フレーム91、第2換気用フレーム92及び換気用ファン93から構成され、第1換気用フレーム91は太陽電池アレイSA(最上端の太陽電池モジュール)の上端に設けたSM上端固定フレーム32のSM下端固定フレーム接合部32dの上面及び同SM上端固定フレーム32の第2雨樋部32cの上側及び側壁の外面を覆い且つモジュール上端から侵入する雨水を阻止する雨止突起91aを有し、前記雨止突起91aで阻止しきれない雨水を受けて太陽電池アレイ外部に排出する雨樋部91bを有する構造でその底面が縦樋1に固定されている。また、第2換気用フレーム92はSM上端固定フレーム32及び第1換気用フレーム91を覆う構造で、第1換気用フレーム91との間に換気のための通気路94を有すると共に、大雨の時等にこの通気路から侵入する雨水を阻止する第1雨止突起92a及び第2雨止突起92bが施されている。更に、第2換気用フレーム92の主壁92cには必要に応じて換気用ファン93を設置することにより、通風換気機能が一層強化され太陽電池アレイSAの発電効率が向上する。この換気用ファン93を稼働させるための電力源としては、前記屋根面に設置された太陽電池アレイSA又はこれと別設で小型の太陽電池セル又は太陽電池モジュールを用いる。
【0045】
【発明の効果】
本発明は、屋根一体型太陽電池アレイを構成する各部材、即ち、縦樋、右側端固定フレーム及び左側端固定フレームからなる縦フレーム、上端固定フレーム及び下端固定フレームからなる横フレーム、防水機構(屋根面下端部防水機構、屋根面右側端部防水機構、屋根面左側端部防水機構及び屋根面上端部防水機構)及び通風換気機構を比較的簡単な構造にすることにより、各部材の製造及び太陽電池アレイの施工を簡略化することができる。
【0046】
更に、本発明の屋根一体型太陽電池アレイを構成する縦樋及び横フレームに設けられた雨樋機能により太陽電池アレイを構成する各太陽電池モジュールの上端、下端、右側端及び左側端と、それらを支持固定する縦及び横フレームとの隙間、並びに各縦及び横フレーム内において洩れる雨水を受け太陽電池アレイの外に排水することができる。
【0047】
更に、本発明の屋根一体型太陽電池アレイを構成する防水機構、即ち、屋根面下端部防水機構、屋根面右側端部防水機構、屋根面左側端部防水機構及び屋根面上端部防水機構により、太陽電池アレイ周囲の防水性を向上することができる。
【0048】
更に、本発明の屋根一体型太陽電池アレイを構成する通気路及び通風換気機構により各太陽電池モジュールの裏面の通風が改善され、各太陽電池モジュールの裏面の温度上昇が抑制されるので、太陽電池アレイの温度上昇による発電効率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明における台形屋根面に設置された屋根一体型太陽電池アレイSAを示す図(平面図)である。
【図2】 本発明における三角形屋根面に設置された屋根一体型太陽電池アレイSAを示す図(平面図)である。
【図3】 本発明における台形屋根面及び三角形屋根面からなる屋根に設置された屋根一体型太陽電池アレイSAを示す図(平面図)である。
【図4】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAの構成部品である四角形太陽電池モジュールSMaの概略構造を示す図である。
【図5】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAの構成部品である台形太陽電池モジュールSMbの概略構造を示す図である。
【図6】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAの概略構造を示す図(分解図)である。
【図7】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAの構成部品である縦樋1及び縦フレーム2の構造を示す図(屋根面下方向から見た図)である。
【図8】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAの構成部品である横フレーム3の構造を示す図(屋根面右側端から見た図)である。
【図9】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAにおける、縦樋1、縦フレーム2及び横フレーム3の接合部の構造を示す図(屋根面下方向から見た図)である。
【図10】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAにおける、屋根面下端部防水機構5の概略構成を示す図(屋根面右側端から見た図)である。
【図11】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAにおける、屋根面右側端部防水機構7の概略構成を示す図(屋根面下方向から見た図)である。
【図12】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAにおける、屋根面上端部防水機構6の概略構成を示す図(屋根面右側端から見た図)である。
【図13】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAにおける、屋根面上端部防水機構6の概略構成図(分解図)である。
【図14】 本発明の屋根一体型太陽電池アレイSAにおける、屋根面上端部防水機構6の概略構成図(組立図)である。
【符号の説明】
SA 太陽電池アレイ
SM 太陽電池モジュール
SM1 太陽電池モジュール
SM2 太陽電池モジュール
SMa 四角形太陽電池モジュール
SMb 台形太陽電池モジュール
SC 太陽電池セル
1 縦樋
11 固定部
12 第1雨樋部
12a 折曲部
13 第2雨樋部
13a 折曲部
14 縦フレームカバー
2 縦フレーム
21 SM右側端固定フレーム
21a SM右側端係合部
21b 縦樋接合部
22 SM左側端固定フレーム
22a SM左側端係合部
22b 縦樋接合部
3 横フレーム
31 SM下端固定フレーム
31a SM下端係合部
31b 雨樋部
31c SM上端固定フレーム接合部
31d SM上端固定フレーム係合部
31e 雪止め部
32 SM上端固定フレーム
32a SM上端係合部
32b 第1雨樋部
32c 第2雨樋部
32d SM下端固定フレーム接合部
32e SM下端固定フレーム係合部
4 屋根面
4a 台形屋根面
4b 三角形屋根面
41 屋根瓦
42 野地板
43 垂木
5 屋根面下端部防水機構(下端防水機構)
51 防水板
52 防水テープ
53 雨止めアングル
53a 防水テープ
6 屋根面上端部防水機構(上端防水機構)
61 防水板
61a 防水板上端部
61b 防水板下端部
62 防水板メクラ板
63 水返し
64 防水テープ
7 屋根面右側端部防水機構(右側端防水機構)
71 右側端防水板
71a 防水板左端固定フレームカバー部
71b 防水板縦樋カバー部
71c 防水板野地板接触部
71d 帯状突起
8 屋根面左側端部防水機構(左側端防水機構)
81 左側端防水板
81a 防水板右端固定フレームカバー部
81b 防水板縦樋カバー部
81c 防水板野地板接触部
9 通風換気機構
91 第1換気用フレーム
91a 雨止突起
91b 雨樋部
92 第2換気用フレーム
92a 第1雨止突起
92b 第2雨止突起
92c 主壁
93 換気用ファン
94 通気路
N ネジ
n ネジ穴
H 高さ
Claims (9)
- 平面形状が台形又は三角形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュール及び平面形状台形の太陽電池モジュールが支持固定手段により支持固定された台形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための通風換気手段とからなり、
前記支持固定手段は、屋根面の縦方向に長尺で且つその方向に所定の間隔で固定設置される複数の縦樋と、前記縦樋の上面にこれと併設して固定され、屋根面の縦方向に長尺で且つその方向に所定の間隔で設置され個々の太陽電池モジュールの左側端及び右側端を支持固定する複数の縦フレームと、屋根面の横方向に長尺で且つその方向に所定の間隔で設置され個々の太陽電池モジュールの上側端及び下側端を支持固定する複数の横フレームとからなり、
前記縦樋は、屋根面縦方向に固定されその上面に前記縦フレームが併設固定されると共に、太陽電池モジュールの左側端とこれを支持固定する左側端固定フレームとの間の隙間から漏れる雨水を受けて屋根面下方向に流す雨樋の機能を有する第2雨樋部及び太陽電池モジュールの右側端とこれを支持固定する右側端固定フレームとの間の隙間から洩れる雨水を受けて屋根面下方向に流す雨樋の機能を有する第1雨樋部を有し、前記縦フレーム上から覆い且つ固定するカバーを具備し、
前記縦フレームは、夫々断面形状が左右対象で屋根面縦方向に長尺の右側端固定フレームと左側端固定フレームとからなり、右側端固定フレームは1つ又は複数の太陽電池モジュールの右側端を支持固定すると共に右側端固定フレームと太陽電池モジュールの右側端との間の隙間から洩れる雨水を受けて前記縦樋(の第1雨樋部)に流す雨樋の機能を有し、左側端固定フレームは1つ又は複数の太陽電池モジュールの左側端を支持固定すると共に左側端固定フレームと太陽電池モジュールの左側端との間の隙間から洩れる雨水を受けて前記縦樋(の第2雨樋部)に流す雨樋の機能を有し、
前記横フレームは、夫々屋根面横方向に長尺の上端固定フレームと下端固定フレームとからなり、上端固定フレームは各太陽電池モジュールの上端を支持固定すると共に上端固定フレームと太陽電池モジュールの上端との間の隙間及び上端固定フレームと下端固定フレームとの間の隙間から洩れる雨水を受けて縦樋に流す雨樋の機能を有し、下端固定フレームは各太陽電池モジュールの下端を支持固定すると共に下端固定フレームと太陽電池モジュールの下端との間の隙間から洩れる雨水を受けて縦樋に流す雨樋の機能を有し、
前記防水手段は、太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)の上端部付近を防水する上端部防水機構と、太陽電池アレイの下端部付近を防水する下端部防水機構と、太陽電池アレイの右端部付近を防水する右端部防水機構と、太陽電池アレイの左側端部付近を防水する左側端部防水機構とからなり、
上端部防水機構は、前記太陽電池アレイ上端部の前記上端固定フレームから屋根面上端部の瓦葺き部分までの領域並びに右側端部防水機構及び左側端部防水機構の一部を防水板で覆う構造であり、
下端部防水機構は、太陽電池アレイ下端部より上部の雨水が吹き上がる可能性のある領域から屋根面下端部の瓦葺き部分までを防水板で覆う構造であり、
右側端部防水機構は、前記太陽電池アレイ右端部の前記右側端固定フレームから屋根面右側端の瓦葺き部分までの領域及び下端部防水機構の一部を防水板で覆う構造であり、
左側端部防水機構は、前記太陽電池アレイ左端部の前記左側端固定フレームから屋根面左側端の瓦葺き部分までの領域及び下端部防水機構の一部を防水板で覆う構造であり、
前記防水手段の前記上端部防水機構に用いられる防水板は、その下端付近で上端固定フレームを覆うと共にその下端部を太陽電池モジュールの表面方向に折曲させ、その上端部を断面形状が略「U」字形に屋根面下方向に折曲させ、その折曲させた上面を屋根面上端部の最下列の瓦の裏面に弾性接触するものであり、
前記防水手段の前記下端部防水機構は、その防水板を、その下端部を屋根面下端部の最上列の瓦を覆うように設置し、その裏面と前記瓦表面とを接着させると共に前記防水板の上端部よりやや下部に屋根面横方向に長尺で断面形状「L」字形の雨水の侵入を阻止する雨水阻止部材を設置するものであり、
前記防水手段の前記右側端部防水機構に用いられる防水板は、その左端付近で右側端固定フレーム及び縦樋を覆うと共にその右端部を断面形状が略「U」字形に屋根面左方向に折曲させ、その折曲させた上面を屋根面右側端部の(最左列の)瓦の裏面に弾性接触させるものであり、
前記防水手段の前記左側端部防水機構に用いられる防水板は、その右端付近で左側端固定フレーム及び縦樋を覆うと共にその左端部を断面形状が略「U」字形に屋根面右方向に折曲させ、その折曲させた上面を屋根面左側端部の(最右列の)瓦の裏面に弾性接触させることを特徴とする屋根一体型太陽電池アレイ。 - 平面形状が台形又は三角形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュール及び平面形状台形の太陽電池モジュールが支持固定手段により支持固定された台形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための通風換気手段とからなり、
前記支持固定手段は、前記請求項1に記載の縦樋、縦フレーム及び横フレームからなり、
前記通風換気手段は、太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)の上端部の前記上端固定フレームの上側に隣接して設置され、第1換気用フレームと第2換気用フレームとからなり、
前記第1換気用フレームは前記上端固定フレーム(の第2雨樋部)を覆いその底面を前記縦樋に固定するものであり、
前記第2換気用フレームは前記第1換気用フレームと一定の隙間を設けてその上側に隣接して前記上端固定フレーム、上端固定フレームにより支持固定される太陽電池モジュールの上端部及び前記第1換気用フレームを覆いその底面を前記縦樋に固定するものであり、
前記第1換気用フレームと第2換気用フレームとの前記隙間により第2の通風路が形成され、前記縦樋の内部空間が第1の通風路として形成され、前記縦樋の上端付近で前記第1の通風路と第2の通風路が連結する構造により太陽電池モジュール裏面の空気を屋根面下方向から上方向に通風換気することを特徴とする屋根一体型太陽電池アレイ。 - 平面形状が台形又は三角形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュール及び平面形状台形の太陽電池モジュールが前記請求項1に記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う前記請求項1記載の防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための前記請求項2記載の通風換気手段とからなることを特徴とする屋根一体型太陽電池アレイ。
- 平面形状が長方形又は正方形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュールが前記請求項1記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う前記請求項1記載の防水手段とからなることを特徴とする屋根一体型太陽電池アレイ。
- 平面形状が長方形又は正方形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュールが前記請求項1記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための前記請求項2記載の通風換気手段とからなることを特徴とする屋根一体型太陽電池アレイ。
- 平面形状が長方形又は正方形の屋根面に設置する太陽電池アレイ(屋根面に設置された太陽電池モジュール群)であって、複数個の平面形状四角形の太陽電池モジュールが前記請求項1に記載の支持固定手段により支持固定された長方形又は正方形の太陽電池アレイと、前記太陽電池アレイの各周辺と屋根面の瓦葺き部分との隣接領域の防水を行う前記請求項1記載の防水手段と、前記太陽電池アレイをその裏面から冷却するための前記請求項2記載の通風換気手段とからなることを特徴とする屋根一体型太陽電池アレイ。
- 前記第1換気用フレームは、第2の通風路内へ雨水が侵入するのを阻止する雨水侵入阻止手段を有し、第2換気用フレームは、第1換気用フレームの雨水侵入阻止手段で阻止できない第2の通風路内へ侵入した雨水をを受けて太陽電池アレイの外に流す雨樋の機能を有すると共に、第2の通風路内へ侵入した雨水が第1の通風路内へ侵入するのを阻止する雨水侵入阻止手段を有することを特徴とする請求項2、3、5又は6に記載の屋根一体型太陽電池アレイ。
- 前記通風換気手段は、前記第1の通風路又は第2の通風路内に換気用ファンを設けたことを特徴とする請求項2、3、5、6又は7に記載の屋根一体型太陽電池アレイ。
- 前記換気用ファンを前記太陽電池アレイ又は別途設けた太陽電池の発電電力により駆動することを特徴とする請求項8に記載の屋根一体型太陽電池アレイ。
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