特表 2022-551517 屋根パネル

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-12-09

(54)【発明の名称】屋根パネル

(51)【国際特許分類】

   E04D 13/18 20180101AFI20221202BHJP

   H01L 51/44 20060101ALI20221202BHJP

   F24S 20/69 20180101ALI20221202BHJP

【ＦＩ】

E04D13/18 ETD

H01L31/04 120

F24S20/69

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2022521513

(86)(22)【出願日】2020-10-09

(85)【翻訳文提出日】2022-06-03

(86)【国際出願番号】 EP2020078491

(87)【国際公開番号】W WO2021069710

(87)【国際公開日】2021-04-15

(31)【優先権主張番号】1914715.6

(32)【優先日】2019-10-11

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】521077462

【氏名又は名称】ソリバス・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】Ｓｏｌｉｖｕｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100189555

【弁理士】

【氏名又は名称】徳山 英浩

(72)【発明者】

【氏名】パーカー－スウィフト，ジョアンナ

(72)【発明者】

【氏名】ベイカー，ジェイムズ

(72)【発明者】

【氏名】コッター，キアラン

【テーマコード（参考）】

2E108

5F151

【Ｆターム（参考）】

2E108KK01

2E108LL01

2E108MM05

2E108NN07

5F151AA11

5F151BA03

5F151JA07

5F151JA13

5F151JA27

(57)【要約】

構造物の屋根を形成するための材料である剛性の板１を備える屋根パネルである。板は、複数の畝部２と、畝部のうちの少なくとも１つに沿って取り付けられた柔軟なソーラー材料６と、を有して形成される。少なくとも１つの畝部における板の最下面上方の最大高さは、５０ｃｍよりも大きい。屋根パネルの形成方法は、金属の板に貫通した穴部１１を形成することと、畝部のうちの少なくとも１つに沿って柔軟なソーラー材料６を接合することと、ソーラーパネルへの電気的接続部７を、穴部を通じて畝部２の下側に延ばすことと、を含む。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の畝部を有して形成される、構造物の屋根を形成するための材料の剛性の板と、
前記畝部のうちの少なくとも１つに沿って取り付けられる柔軟なソーラー材料と、
を備え、
少なくとも１つの前記畝部における前記板の最下面上方の最大高さは、５０ｃｍよりも大きい、
屋根パネル。

【請求項2】

柔軟な前記ソーラー材料は、接着材を用いて前記板に接着されている、請求項１に記載の屋根パネル。

【請求項3】

材料の前記板は、前記畝部が前記板の一体部分であるように波形である、請求項１又は２に記載の屋根パネル。

【請求項4】

柔軟な前記ソーラー材料は、柔軟な前記ソーラー材料が曲がった形状をとるように前記畝部の曲面に取り付けられている、請求項１～３のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項5】

前記ソーラー材料は、有機薄膜太陽電池材料である、請求項１～４のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項6】

前記パネルの長さ及び幅の両方が１ｍを超える、請求項１～５のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項7】

前記パネルの少なくとも長さ又は幅は、好ましくは６ｍよりも大きい、請求項１～６のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項8】

各畝部は、少なくとも１ｍの幅を有する柔軟な前記ソーラー材料の帯状部を各畝部の長さに沿って積載可能な幅を有する、請求項１～７のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項9】

前記畝部の最大の幅の、最大の高さとの比は、２：１よりも小さく、
前記幅は、前記畝部を横切る幅方向における、前記板が平坦になる前記畝部の部分又は前記板が上に折り返される前記畝部の部分の間の最大測定値である、
請求項１～８のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項10】

各畝部に沿って配置された前記ソーラー材料の複数の帯状部が存在する、請求項１～９のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項11】

前記帯状部は、互いに電気的に絶縁され、
各帯状部に電気的接続部が設けられる、
請求項１０に記載の屋根パネル。

【請求項12】

前記板は、貫通した穴部を有し、
前記ソーラー材料からの電気的接続部は、貫通した前記穴部を通じて前記板の反対側に延びる、
請求項１～１１のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項13】

前記畝部内において、前記パネルの下側に収容された少なくとも１つのインバーターを更に備える、請求項１～１２のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項14】

前記畝部内において、前記パネルの下側に形成された配線を更に備える、請求項１～１３のいずれか１つに記載の屋根パネル。

【請求項15】

複数の畝部を有する、構造物の屋根を形成するための金属の剛性の板を形成することと、
金属の前記板に貫通した穴部を形成することと、
前記畝部のうちの少なくとも１つに沿って、柔軟なソーラー材料を接合することと、
ソーラーパネルへの電気的接続部を、前記穴部を通じて前記畝部の下側に延ばすことと、
を含む、
屋根パネルの形成方法。

【請求項16】

柔軟な前記ソーラー材料は、有機太陽電池ソーラー材料である、請求項１５に記載の方法。

【請求項17】

前記畝部内において、前記パネルの下側に少なくとも１つのインバーターを取り付けることを更に含む、請求項１５又は１６に記載の方法。

【請求項18】

前記畝部内において、前記パネルの下側に配線を取り付けることを更に含む、請求項１５～１７のいずれか１つに記載の方法。

【請求項19】

前記パネルは、前記屋根の現場に運搬される前に形成される、請求項１５～１８のいずれか１つに記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、屋根パネルに関する。

【0002】

特に、本発明は、太陽エネルギーを収集可能な屋根パネルに関する。

【背景技術】

【0003】

ソーラーパネルは、大きな表面積を必要とするため、ソーラーパネルの設置に便利な場所である、建物の屋根に取り付けられることが多い。建物の屋根にソーラーパネルを取り付けることにより、電力を建物内に直接供給することができるため、建物に発電された電力から利益を直接与えることが可能になる。

【0004】

一般的に、ソーラーパネルは、太陽電池が剛性の基部に支持された剛性の平面構造物である。当該平面構造物は、既存の屋根に取り付けられ、傾斜した屋根において大量の入射太陽光を受ける面に配置されるか、又は平坦な屋根の場合には、入射太陽光の量を増やすために角度の付いた支持体に取り付けられる。これらのソーラーパネルは、比較的高価であり、別に設置工程を必要とし、設置費用の増大を招く。

【0005】

米国特許出願公開第２０１７／０１５５３５９号明細書は、金属板から形成された屋根パネルを開示している。太陽電池材料は、柔軟な板として設けられるか、又はパネル上に直接堆積する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、この基本的な考えの発展に関する。特に、本発明は、パネルを大規模に低コストで、及び／又は、完全なソーラーシステムが工場において屋根パネルに一体化され得るような態様で製造することに関する。このことにより、従来の屋根パネルの設置に必要な作業を超えて必要とされる追加作業を最小限としつつ、パネルを屋根に配置することができ、完全に機能する太陽光システムが提供される。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の第１態様によれば、請求項１に記載の屋根パネルが提供される。

【0008】

本発明のパネルには、米国特許出願公開第２０１７／０１５５３５９号明細書の平坦な畝部よりもはるかに高い畝部が組み込まれる。このことにより、本発明のパネルは、倉庫などの大きな建物に適する。我々は、大きなパネルに更に高い畝部を備えることにより、一日を通じてより均一に発電できるように、ソーラー材料が更に大きな畝部に配置され得ることを見出した。更に大きな畝部により、畝部を横切るようにある範囲の向きに配置されるソーラー材料のための領域を大きくすることが可能になり、一日を通じて発電能力を均一化することができる。このことは、一日の発電量を最大化することに重点が置かれた従来の配置から逸脱したものである。

【0009】

屋根パネルの材料は、柔軟なソーラー材料に構造上の剛性を効果的に提供する。先行技術における剛性のソーラーパネルでは、パネル自体が太陽電池に剛性を提供する。このことは、本発明と比較して、屋根パネルとソーラーパネルとの組合せのコスト及び重量を著しく増加させる。

【0010】

このことにより、パネルがソーラー材料を有する余裕があるので、例えば、畝部の一方面において、一日の大部分では最適以下の能力で発電する一方で、他の帯状部の効率がその位置によって低い朝又は夕方の間には最大能力で発電するように、一日を通じて発電能力を均一化することに重点を置くことが可能になる。

【0011】

ソーラー材料は、柔軟であるため、畝部の形状に合わせることができる。このことにより、従来の畝部付きの屋根パネルが現在積み重ね及び取扱いされるのと全く同じ態様で、屋根パネルを積み重ね及び取扱いすることが可能になる。

【0012】

特に、設置工程では、屋根パネルを従来の方法で定められた位置に置くことのみが必要とされる。ソーラー材料は、既に定められた位置にあるため、屋根パネルと共に設置される。その後は、単にソーラー材料への電気的接続を形成するのみである。

【0013】

例えば、柔軟なソーラー材料は、締結具によってパネルに取り付けられてもよい。しかしながら、柔軟なソーラー材料は、接着材を用いて屋根パネルに接着されることが好ましい。

【0014】

屋根パネルに形成される畝部は、材料の平坦なパネルに分離した畝部部材を取り付けることによって形成されてもよい。しかしながら、材料の板は、畝部がパネルの一体部分であるように波形であることが好ましい。

【0015】

波形のパネルと、柔軟なソーラー材料を接着する接着材との組合せは、潜在的に非常に大きなパネルを作製する非常に簡単な方法を提供する。パネルは、波形を形成するために従来の圧延工程によって形成され得る。柔軟なソーラー材料は、圧延組立体のすぐ下流で定められた位置に接着され得る。

【0016】

畝部は、平坦な頂部を有してもよい。柔軟なソーラー材料は、当該平坦な頂部に接着されてもよい。しかしながら、柔軟なソーラー材料は、当該柔軟なソーラー材料が曲がった形状をとるように、畝部の曲面に取り付けられることが好ましい。我々は、曲がったソーラー材料によって、同等の表面積の平坦なパネルよりも更に効率的な太陽エネルギーの収集が提供されることを見出した。

【0017】

柔軟なソーラー材料は、アモルファスシリコンＣｄＴｅ、ＣＩＧＳ、ＧａＡｓなどの任意の柔軟なソーラー材料であってもよい。しかしながら、柔軟なソーラー材料は、有機薄膜太陽電池（OPV: organic photovoltaic）材料であることが好ましい。有機薄膜太陽電池材料は、長いロールで供給され、展開されて屋根パネルの畝部に取り付けられるのに実に適する。米国特許出願公開第２０１３／００６１９１３号明細書、中国特許第１０９３８３１１５号明細書、中国実用新案第２０３４５７１０２号明細書などの先行技術文献は、ＯＰＶ材料を用いた屋根タイルを開示している。しかしながら、これは、タイル上に積まれるものであり、本発明の大規模で低コストの構成には適さない。

【0018】

畝部の最大の幅の、最大の高さとの比は、好ましくは２：１よりも小さく、より好ましくは１．５：１よりも小さいことが好ましい。ここで、幅とは、畝部を横切る幅方向における、板が平坦になる畝部の部分又は板が上に折り返される畝部の部分の間の最大測定値である。このことは、先行技術と比較して相対的に高い／細い畝部を提供する。相対的に高い／細い畝部を提供することは、一日を通じて比較的均一な発電を維持するようにソーラー材料を配置可能にする点で有益であることが見出されている。

【0019】

実際には、屋根パネルは、従来の屋根タイルよりも非常に大きくなる可能性が高く、特に、パネルの長さ及び幅は、両方とも１ｍを超えることが好ましい。さらに、少なくともパネルの長さ又は幅は、好ましくは５ｍよりも大きく、好ましくは６ｍよりも大きく、好ましくは１０ｍよりも大きい。

【0020】

屋根パネルは、本質的には従来の技術を用いて形成することができ、従来の波形のパネルに似た形状をとるため、多くの従来の畝部付き屋根パネルの代わりに使用され得る。このことは、屋根パネルが既存の屋根システムの代わりに容易に使用可能であることを意味する。

【0021】

屋根パネルには、ライニング及び断熱材を含む、屋根パネルの任意の従来の特徴を組み入れることができる。

【0022】

板は、貫通した穴部を有することが好ましい。ソーラー材料からの電気的接続部は、当該貫通した穴部を通じて板の反対側に延びる。畝部内におけるパネルの下側に、少なくとも１つのインバーターが収容されてもよく、及び／又は、畝部内におけるパネルの下側に、配線が形成されてもよい。このことにより、ほぼ完全な太陽光発電システムを工場環境においてパネルに合体させることが可能になり、屋根への設置が容易になる。

【0023】

畝部は、従来の屋根パネルの畝部と同様のサイズであってもよいが、従来のものよりも著しく大きいパネルを有することにより、更に高い効率が提供される。そのため、各畝部は、その長さに沿って、少なくとも１ｍの幅の柔軟なソーラー材料の帯状部を積載可能な幅を有することが好ましい。

【0024】

パネル上のソーラー材料は、畝部に沿って単一の帯状に連続して延びてもよい。しかしながら、各畝部に沿って配置された複数のソーラー材料の帯状部が存在することが好ましい。

【0025】

帯状部は、互いに電気的に接続されてもよい。しかしながら、帯状部は互いから電気的に絶縁されており、各帯状部に電気的接続部が設けられることが好ましい。このことにより、各帯状部からの出力の監視が可能になる。帯状部が故障した場合には、当該故障を検知し、その帯状部のみを修理又は交換することができる。したがって、単一のソーラー材料をこのように分割することにより、特定の帯状部の故障は、全体の出力に著しい影響を与えない。故障が発生した場合にも、残りの帯状部の出力に影響を与えることなく、改善が容易である。

【0026】

また、本発明は、請求項１１に記載の屋根パネルの形成方法に及ぶ。

【0027】

ソーラー材料が板に接合されるとき、ソーラーパネルへの電気的接続部は、板の穴部と整列する。このことは、簡単な組立工程を提供する。このことにより、ソーラー材料のみが板の上面に接合される一方で、発電システムの残りの部分を畝部内において板の下方で保護することが可能になる。

【0028】

本方法は、畝部内においてパネルの下側に少なくとも１つのインバーターを取り付けることを更に含むことが好ましい。

【0029】

本方法は、畝部内においてパネルの下側に配線を取り付けることを更に含むことが好ましい。

【0030】

本方法は、屋根の現場に運搬される前にパネルを形成することを更に含むことが好ましい。

【0031】

本方法は、上述の寸法限定のうちの任意のものを有するパネルを形成することを更に含むことが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【0032】

本発明に係る屋根パネルの一例は、添付図面を参照しながら説明される。

【0033】

【図1】図１は、本発明に係る４枚の屋根パネルを備えた屋根の側面図である。

【図2】図２は、最も端にあるパネルのみを示す、図１と同様の側面図である。

【図3】図３は、図２のパネルの上方からの斜視図である。

【図4】図４は、１つのパネルにおける畝部のうちの２つを通る断面図である。

【図5】図５は、パネルのアレイを組み込んだ屋根の平面図である。

【図6】図６は、本発明の第２の例を示す、図３と同様の斜視図である。

【図7】図７は、屋根パネルの一部の第３の例を示す、模式的な斜視図である。

【図8】図８は、第３の例における１つの畝部を示す概略断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図２及び図３に示すパネル１は、約８ｍ×８ｍである。実際には、各パネルは、１００ｍ以上の長さ及び１０ｍ以上の幅であり得る。パネル１は、パネルの長さの大部分に沿って延びる３つの畝部２を備える。図２が端のパネルを示すように、各畝部の端部には、屋根の端部において各畝部の下の隙間を閉鎖するように、被覆部（shroud）３が設けられている。図１及び図５から明らかなように、屋根は、端部と端部とで接続された多数のパネル１で作製される。図１が端部から端部まで４つのパネルを示す一方で、図５は、３つのパネルを示す。図１では、被覆部３を欠く２つの中間パネル４と、被覆部３が設けられた２つの端部パネル５とが存在する。上記の寸法、パネルあたりの畝部の数、及び屋根を形成するパネルの数は、いずれも変更され得ることが理解される。図５に模式的に示すように、建物Ｂでは、３×３のアレイが完全な屋根を提供している。

【0035】

パネル１を形成する目的で、アルミニウムや鋼などの金属の平板が、図４の正弦波の断面を形成するためにローラーに供給される。正弦波の断面が一度形成されると、畝部には、柔軟なソーラー材料の多数の帯状部６が接合される。柔軟なソーラー材料は、薄い形態の有機太陽電池材料であることが好ましい。薄い形態の有機太陽電池材料は、ロールで供給されるため、パネルがローラーから離れるときに、展開して畝部に接合するのが容易である。

【0036】

図２及び図３から明らかなように、ソーラー材料は、多数の分離した帯状部６として取り付けられる。各帯状部６はそれぞれ独自のコネクタ７を有し、関連する配線８は、パネルに沿って接続部９に延びている。接続部９は、特定の畝部２上のソーラー材料の電力出力部として効果的に機能する。コネクタ７は、配線がパネル１の下側（underside）にあるように、パネル１の穴部を通じて延びてもよい。このことにより、各帯状部からの出力を監視することが可能になる。

【0037】

パネルは、中間パネル４が被覆部３を有する端部パネル５と同じであるようなモジュール設計であり得る。被覆部３は、パネルが端部パネル５として機能するように、当該パネルの端部にそれぞれ固定される。パネルは、相補的な接続部１０を有してもよい。このことにより、任意の２つのパネルが端部と端部とで接続されるときに、１つのパネルの接続部９は、全ての配線８が最終的に屋根の一端部に導かれるように、隣り合うパネルの電気的接続部に接続する。

【0038】

図６に示すように、各畝部に沿って配置される代わりに、帯状部６Ａは、更に大きく細い（thinner）ものであって、図示のように各畝部を横切るように配置され得る。この場合、コネクタ７は、各帯状部６Ａの端部に配置され、適切に接続され得る。

【0039】

図７及び図８に示す例は、第３の例を示す。この場合、各帯状部６は、パネル１に面する面にコネクタ１０を有する。実際には、コネクタ１０は、帯状部６の下側にあるため、図７には表れないであろう。しかしながら、ここでは、コネクタ１０の位置を示すために描画されている。パネル１は、各コネクタ１０のための対応する貫通した穴部１１を有する。各帯状部がパネル１に与えられるとき、各帯状部のコネクタ１０は、対応する貫通した穴部１１と整列する。このことは、帯状部との接続を行う非常に単純な方法を提供し、ソーラーパネルによって必要とされる設備を当該設備が保護される畝部内においてパネル１の下方に取り付け可能であることを意味する。

【0040】

図７及び図８に示すように、畝部には、インバーター１２と、関連する配線１３とが組み込まれている。各畝部は、インバーターへの空気の流通を可能にするように、この場合には底部に示される通気口１４を有し得る。扉１５（図７の中央の畝部のみに示される）は、当該設備のメンテナンスのためのアクセスを提供する。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【国際調査報告】