CN101910532A - 建筑物的外覆结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种建筑物的外覆结构，该结构中不会发生在屋顶等外覆的外表面形成凹凸或者外力作用于太阳能发电模块的情况，不仅可以维持高发电效率，还可形成能够进行太阳能发电的轻量的外覆。一种建筑物的外覆结构，其中包括由具有透光性的材料形成且配置于建筑物的外表面侧的外侧膜材、沿该外侧膜材的内侧配置的内侧膜材、铺设在外侧膜材与内侧膜材之间的中间膜材、向外侧膜材与内侧膜材之间的空间供给气体的供气装置、设置于中间膜材的内部表面的太阳能发电模块(7)。
Description
技术领域
本发明涉及呈双层膜结构且具备利用太阳光的发电功能的中庭或温室等各种建筑物的外覆结构。
背景技术
近年来，由于要求环境保护和节能，下述技术正在实用化：在作为建筑物外覆的一种的屋顶设置太阳能发电模块，将作为自然能源的太阳光的能量转化为电力用作该建筑物的电力源，同时出售多余的电力。
另一方面，作为上述屋顶结构，已知通过铺设膜材来构成该屋顶的结构。
这样的使用膜材的屋顶结构中存在下述问题：由于膜面承受规定的张力而呈曲面形状，因此存在上述太阳能发电模块的安装困难的问题。
于是，下述专利文献1中提出了下述太阳能电池的安装结构：上述太阳能发电模块采用柔性模块，将可被覆该柔性太阳能发电模块整体的热塑性树脂膜的周缘熔接于上述膜面，在其内部收纳上述柔性太阳能发电模块，从而将该模块安装于上述膜面上。
专利文献1：日本专利特开平11-46007号公报
发明的揭示
然而，上述以往的使用膜材的屋顶结构中的太阳能电池的安装结构中存在下述问题：由于在膜材的表面形成以树脂膜覆盖柔性太阳能发电模块而成的突起，因此在与膜材之间所形成的阶部容易堆积垃圾和尘埃等，因而导致发电效率下降或积雪期间阻碍雪滑落。
除此之外，还存在下述问题：由于薄的膜材的膜面熔接有热塑性树脂膜的周缘，因此该熔接部的膜材发生硬化或脆化，或者应力因该熔接部的刚性升高而集中，变得容易断裂。
本发明是鉴于所述情况而完成的发明，其课题在于提供一种建筑物的外覆结构，该结构不会发生在屋顶或墙壁等外覆的外表面形成凹凸或者外力作用于太阳能发电模块的情况，不仅可以维持高发电效率，还可形成能够进行太阳能发电的轻量的外覆。
为了解决上述课题，本发明是一种建筑物的外覆结构，其特征在于，包括：外侧膜材，所述外侧膜材由具有透光性的材料形成，配置于建筑物的外表面侧；内侧膜材，所述内侧膜材沿该外侧膜材的内侧配置；供气装置，所述供气装置向上述外侧膜材与内侧膜材之间的空间供给气体；太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置于上述内侧膜材的内部表面(上述空间侧表面)。
此外，本发明是一种建筑物的外覆结构，其特征在于，包括：外侧膜材，所述外侧膜材由具有透光性的材料形成，配置于建筑物的外表面侧；内侧膜材，所述内侧膜材沿该外侧膜材的内侧配置；中间膜材，所述中间膜材在上述外侧膜材与内侧膜材之间以使该外侧膜材与内侧膜材之间连通或不连通的状态铺设；供气装置，所述供气装置向上述外侧膜材与内侧膜材之间的空间供给气体；太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置于上述中间膜材的与上述外侧膜材相对的表面。
本发明中，较好是上述内侧膜材的周缘部与上述外侧膜材气密地一体化。
本发明中，较好是上述太阳能发电模块具有可挠性。
此外，本发明中，较好是上述太阳能发电模块是使用非晶硅太阳能电池的发电模块。
另外，本发明的优选实施方式的特征在于，上述太阳能发电模块的输出侧与蓄电池连接，且将该蓄电池中所储存的电力的至少一部分供作上述供气装置的驱动源。
另外，本发明的优选实施方式的特征在于，上述太阳能发电模块以使太阳光能够在太阳能发电模块之间透射的方式隔开间隔地设置。
本发明的优选实施方式中，使用将在外侧膜材与内侧膜材之间加压填充有空气的气垫型的双层膜结构的建筑用板(以下称为充气板)作为外覆材料，并且将太阳能发电模块装入该充气板的内部。这时，上述具有外侧膜材和内侧膜材的充气板中，特别是外侧膜材因外力或内压的变化等而大幅变形，且该变形量也变化，因此难以将上述太阳能发电模块直接设于外侧膜材，所以较好是将太阳能发电模块设于外力的影响较小的上述内侧膜材的内部表面。
此外，在上述外侧膜材与内侧膜材之间铺设中间膜材且将太阳能发电模块设于该中间膜材的与上述外侧膜材相对的表面的所述外覆结构中，上述中间膜材不受内压变化等所产生的影响，因此可以在稳定的状态下保持上述太阳能发电模块的形态。
另外，本发明的外覆结构中，外侧膜材由具有透光性的材料构成，因此太阳光透射外侧膜材而照射于太阳能发电模块，从而可以进行发电。
因此，可以形成能够太阳能发电的轻量的屋顶或墙壁等外覆的同时，如果内侧膜材和中间膜材也由具有透光性的材料构成，还可以使太阳光照射至建筑物内，因此可良好地用作充气板本来的用途，即中庭、园艺等用的温室、游泳池等建筑物的屋顶或墙壁等。
另外，该外覆结构中，太阳能发电模块整体设于充气板的内部，因此不会有外力作用于上述太阳能发电模块，因而可长期维持高发电效率。而且，由于不会向膜材的外表面突出，因此不会导致垃圾和尘埃的堆积而使发电效率下降，也不会在积雪期间妨碍雪滑落。
此外，将太阳能发电模块设于中间膜材的所述外覆结构中，没有将太阳能发电模块设于因供给至内部的气体而承受张力并分别构成外覆的外表面和内表面的外侧膜材和内侧膜材，而是将该太阳能发电模块设在介于上述外侧膜材和内侧膜材之间安装的中间膜材，因此完全不用担心像以往的材料那样因安装上述太阳能发电模块而导致构成充气板本身的上述外侧膜材和内侧膜材破裂。
另外，这样的外覆结构中，中间膜材以使外侧膜材与内侧膜材之间连通的状态铺设时，通过从外侧膜材与中间膜材之间以及中间膜材与内侧膜材之间中的任一方供给气体至内部，可以在该中间膜材不成为障碍的情况下将整个内部均匀地加压而形成充气板。
还有，作为上述太阳能发电模块，已知使用单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、单晶+非晶的混合太阳能电池等各种太阳能发电模块。在这里，结晶硅太阳能电池由于存在机械强度小而容易破裂的缺点，因此一般为了消除处理上的障碍而贴附加强构件来使用。
与之相对，非晶硅太阳能电池由于是薄膜且具有可挠性，因此具有不易破裂的优点。
另外，设置中间构件的外覆结构中，将上述太阳能发电模块设于中间膜材，因此使用结晶硅太阳能电池的太阳能发电模块和非晶硅太阳能电池都可以适用。
但是，上述中间膜材也具有可挠性，因而整体上发生变形，因此本发明中，作为上述太阳能发电模块，较好是使用具有可挠性的模块。
此外，特别是如果上述太阳能发电模块采用使用非晶硅太阳能电池的太阳能发电模块，则不仅具有可挠性，而且与使用结晶硅太阳能电池的模块相比，可获得更高的电压。
此外，上述充气板有内部的温度因太阳光照射而升高的倾向，而一般太阳能电池存在温度上升则输出功率下降的倾向。
然而，上述非晶硅太阳能电池中，因为退火现象，即使温度上升，输出功率的降低也少，因此如果采用使用非晶硅太阳能电池的太阳能发电模块，则可获得比结晶硅太阳能电池高10％左右的发电效率。
另外，本发明的优选实施方式中，将上述太阳能发电模块的输出侧与蓄电池连接，将该蓄电池中储存的电力的至少一部分供作鼓风机等上述供气装置的驱动源，因此可以构成不需要从外部供电的独立型的使用充气板的外覆结构。
另外，本发明的优选实施方式中，将多块太阳能发电模块空开间隔配置，使太阳光可从它们之间透射，因此建筑物的内部也可获得所需的采光。
附图的简单说明
图1是表示本发明的建筑物的外覆结构的一种实施方式中的充气板的结构的剖视图。
图2是图1的部分剖视的立体图。
图3是表示图1的建筑物整体的立体图。
图4是表示上述一种实施方式的变形例的建筑物整体的立体图。
图5是表示本发明的另一种实施方式中的充气板的结构的剖视图。
符号的说明
1充气板
2外侧膜材
3内侧膜材
5内部空间
6中间膜材
6a开口部
7太阳能发电模块
8蓄电池
11鼓风机(供气装置)
C建筑物
实施发明的最佳方式
图1～图3表示将本发明的建筑物的外覆结构用于建筑物的屋顶结构的一种实施方式，图4表示其变形例。
这些图中，该建筑物C的屋顶结构通过在充气板1的内部设置多块太阳能发电模块7而简略构成。
即，充气板1中，由乙烯-四氟乙烯类共聚物(以下略作ETFE)等透明的塑料类膜材料形成的2块呈矩形形成的外侧膜材2和内侧膜材3在彼此的周缘部气密地一体化并保持于外周框4。因而在外侧膜材2与内侧膜材3之间形成内部空间5。另外，该建筑物C的屋顶如下构成：多块充气板1以使各自的外侧膜材2在建筑物C的外表面侧朝向太阳倾斜的同时内侧膜材3向建筑物C的内部配置的状态支承于外周框4，该外周框4连接支承于建筑物C的柱梁架构7。
另外，该充气板1中，介于外侧膜材2与内侧膜材3之间安装有中间膜材6。该中间膜材6是由与外侧膜材2和内侧膜材3同样的ETFE等透明的塑料类膜材料形成为挠曲比内侧膜材3稍小的形状而得的膜材，其周缘部夹于外侧膜材2与内侧膜材3的周缘部间一体化。此外，该中间膜材6中形成有使上方的与外侧膜材2之间的空间和下方的与内侧膜材之间的空间连通的开口部6a。
另外，在该中间膜材6的上表面以规定间隔安装有多块(图2中仅例示了其中的2块)太阳能发电模块7。该太阳能发电模块7为使用非晶硅太阳能电池的发电模块，以其受光单元面朝上的方式安装于中间膜材6。
还有，上述多块太阳能发电模块7可以任意地配置，本实施方式的建筑物C中，如图3所示，呈锯齿状配置于整个屋顶表面。由此，在太阳能发电模块7之间，太阳光可以通过外侧膜材2、中间膜材6和内侧膜材3照射到建筑物C的内部。
另一方面，在该充气板1的外周框4的下表面设有蓄电池8。另外，与安装于中间膜材6的各太阳能发电模块7的输出侧连接的电线9在该充气板1内向外侧框4侧走线，且形成集合线10与蓄电池8的输入侧连接。由此，通过以太阳能发电模块7发电而产生的电力被输入并储存于蓄电池8。
另外，在上述外周框4的下表面邻接地设有鼓风机(供气装置)11和计时器12；鼓风机11向充气板1内的内侧膜材3与中间膜材6之间供给空气(气体)；计时器12通过以与充气板1的内压的降低速度联动的规定的时间间隔开关来将储存于蓄电池8的电力供给至鼓风机11，从而将充气板1的内压保持在一定范围内。
如果采用以上述结构构成的建筑物C的屋顶结构，则由于将太阳能发电模块7设于充气板1内几乎不因外力或内压的变化等而产生变形的中间膜材6的上表面，因此可以在稳定的状态下保持该太阳能发电模块7的形态。另外，如图1所示，注入屋顶的太阳光的一部分透过具有透光性的外侧膜材2而照射于太阳能发电模块7的表面，从而可以进行发电。
因此，可以形成能够太阳能发电的轻量的屋顶的同时，该屋顶结构中，外侧膜材2、内侧膜材3和中间膜材6都由具有透光性的材料构成，因此还可以使透过太阳能发电模块7间的太阳光照射至建筑物内。
另外，该屋顶结构中，由于太阳能发电模块7整体设于充气板1的内部，因此不会有外力作用于太阳能发电模块7，因而可长期维持高发电效率，并且由于没有向外侧膜材2和内侧膜材3的外表面突出的结构，因此不会像以往的结构那样导致垃圾和尘埃的堆积而使发电效率下降，也不会在积雪期间妨碍雪滑落。
另外，由于将中间膜材6的周缘部夹于外侧膜材2与内侧膜材3的周缘部间一体化并在中间膜材6形成使外侧膜材2与内侧膜材3之间连通的开口部6a，因此通过从中间膜材6与内侧膜材3之间向内部供给气体，可以在中间膜材6不成为障碍的情况下将整个内部均匀地加压而形成充气板1，而且可以使中间膜材6的姿态稳定，稳定地保持太阳能发电模块7。
但是，也可以使用未形成开口部6a的中间膜材6，向外侧构件2与中间构件6之间的空间以及内侧构件3与中间构件6之间的空间分别供给气体进行加压来形成充气板1。
此外，作为太阳能发电模块7，采用使用可挠性良好的非晶硅太阳能电池的发电模块，因此在中间膜材6挠曲的情况下也不会发生破裂，且与使用结晶硅太阳能电池的模块相比，可以获得更高的电压。除此之外，即使在充气板1内的内部温度因太阳光的照射而升高的情况下，也可以获得比其他使用结晶硅太阳能电池的太阳能发电模块高10％左右的发电效率。
另外，该屋顶结构中，将通过太阳能发电模块7的发电而得到的输出电力储存于蓄电池8，用作用于保持充气板1的内压恒定的鼓风机11的驱动源，因此可以构成不需要从外部供电的独立型的使用充气板的屋顶结构。
图4表示上述实施方式的变形例。
该屋顶结构与图3所示的结构的不同点在于，太阳能发电模块7被集中配置在位于建筑物C的倾斜的屋顶的上部的充气板1内的中间膜材6，同时在位于其下方的充气板1内不配置上述太阳能发电模块。
如果采用上述构成的屋顶结构，则太阳能发电模块7集中配置在倾斜的屋顶的上部，因此如图中的虚线箭头所示，因这些太阳能发电模块7阻挡太阳光而产生的阴影的位置形成于建筑物C的壁面。因此，可以获得下述效果：即使在将上述屋顶结构用于中庭、园艺用等的温室、游泳池等地面也需要充分的太阳光照射的建筑物C的情况下，太阳能发电模块7对太阳光造成的阻挡也不会造成问题。
还有，上述实施方式中，都仅对将本发明的建筑物的外覆结构用于建筑物的屋顶结构的情况进行了说明，但并不局限于此，也可以同样适用于墙壁等其他外覆结构。
此外，上述实施方式中，仅对在外侧膜材2与内侧膜材3之间设置中间膜材6并在该中间膜材6的上表面安装太阳能发电模块7的情况进行了说明，但本发明并不局限于此，例如图5所示，也可以仅由外侧膜材2和内侧膜材3构成充气板20并将太阳能发电模块7设于内侧膜材3的上表面。
此外，上述实施方式中，仅对外侧膜材2与内侧膜材3在彼此的周缘部气密地一体化的情况进行了说明，但本发明并不局限于此，也可以外侧膜材2与内侧膜材3通过例如外周框4等在各自的周缘部气密地被密封。
另外，上述实施方式中，作为最优选的形态，对在中间膜材6上设置厚度小且可挠性良好的使用非晶硅太阳能电池的太阳能发电模块7的情况进行了说明，但并不局限于此，特别是由于中间膜材6较少像外侧膜材2和内侧膜材3那样受到因外力或内压的变化而产生的变形的影响，因此也可以设置使用结晶硅太阳能电池的太阳能发电模块。
产业上利用的可能性
本发明可用作具备利用太阳光的发电功能的中庭或温室等各种建筑物的外覆结构。
在这里引用2007年12月27日提出申请的日本专利申请2007-335655号的说明书、权利要求书、附图和摘要的所有内容，作为本发明说明书的揭示采用。
Claims (8)
1.一种建筑物的外覆结构，其特征在于，包括：
外侧膜材，所述外侧膜材由具有透光性的材料形成，配置于建筑物的外表面侧；
内侧膜材，所述内侧膜材沿该外侧膜材的内侧配置；
供气装置，所述供气装置向所述外侧膜材与内侧膜材之间的空间供给气体；
太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置于所述内侧膜材的内部表面。
2.一种建筑物的外覆结构，其特征在于，包括：
外侧膜材，所述外侧膜材由具有透光性的材料形成，配置于建筑物的外表面侧；
内侧膜材，所述内侧膜材沿该外侧膜材的内侧配置；
中间膜材，所述中间膜材铺设在所述外侧膜材与内侧膜材之间；
供气装置，所述供气装置向所述外侧膜材与内侧膜材之间的空间供给气体；
太阳能发电模块，所述太阳能发电模块设置于所述中间膜材的与所述外侧膜材相对的表面。
3.如权利要求2所述的建筑物的外覆结构，其特征在于，所述中间膜具有开口部，以使外侧膜材与内侧膜材之间连通的状态铺设。
4.如权利要求1～3所述的建筑物的外覆结构，其特征在于，所述内侧膜材的周缘部与所述外侧膜材气密地一体化。
5.如权利要求1～4所述的建筑物的外覆结构，其特征在于，所述太阳能发电模块具有可挠性。
6.如权利要求1～5所述的建筑物的外覆结构，其特征在于，所述太阳能发电模块是使用非晶硅太阳能电池的发电模块。
7.如权利要求1～6所述的建筑物的外覆结构，其特征在于，所述太阳能发电模块的输出侧与蓄电池连接，且将该蓄电池中所储存的电力的至少一部分供作所述供气装置的驱动源。
8.如权利要求1～7所述的建筑物的外覆结构，其特征在于，所述太阳能发电模块以使太阳光能够在太阳能发电模块之间透射的方式隔开间隔地设置。
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