JP2000204735A

JP2000204735A - 日射遮蔽装置

Info

Publication number: JP2000204735A
Application number: JP11004724A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Yamazaki; 一彦山崎; Toshihiro Shimizu; 利紘清水
Original assignee: YS KENCHIKU CONSULTANT KK
Current assignee: YS KENCHIKU CONSULTANT KK
Priority date: 1999-01-11
Filing date: 1999-01-11
Publication date: 2000-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】日射角度の変化に対応した効率的な太陽光発
電を行うことができるとともに、建物の採光部への日射
を効率よく遮蔽して室内の熱負荷を軽減することができ
る日射遮蔽装置を提供すること。【解決手段】建物の採光部（例えば窓等）２への日射
を遮蔽する遮蔽体（例えば庇等）２０の傾斜角度を調整
自在とし、かつ、この遮蔽体２０に太陽電池３０を取り
付けることにより、朝、昼、夕方と日中を通じて時々刻
々と変化し、また、一年を通じても変化する日射角度に
対して、太陽電池３０の受光姿勢を最適な角度に調整す
ることができるようにした。また、これに伴い、遮蔽体
２０自体の姿勢も日射遮蔽機能を最大限に発揮すること
ができる角度となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建物の窓等の採光
部への日射を遮蔽する日射遮蔽装置に係り、庇やルーバ
等の遮蔽体に太陽電池を取り付けて太陽光発電を行う際
に利用できる。

【０００２】

【背景技術】近年、環境負荷の少ない新エネルギーの加
速的な開発導入が不可欠であるとの認識から、太陽光発
電を利用した各種の装置の開発が盛んに行われている。
そして、太陽光発電の利用は、省エネルギーに貢献し、
エネルギー危機への対応に寄与するとともに、電力ピー
クの平準化にも寄与するものであることから、今後さら
なる開発が望まれる分野である。

【０００３】このような太陽光発電を利用した装置とし
ては、例えば、一般住宅の屋根面に太陽電池パネルを取
り付けた住宅用ソーラー屋根があり、また、ビルの屋上
に太陽電池パネルを設置して太陽光発電を行う例もあ
る。そして、これらのいずれの場合においても、太陽電
池パネルは、建物自体に直接に取り付けられるか若しく
は建物に固設された支持体に取り付けられているため、
その設置姿勢は常時一定である（特開平９−２３５８４
４号公報等参照）。

【０００４】一方、建物の窓等の開口部の上側には、日
射を遮蔽するための庇が設けられている。この庇の設置
は、建物内部への過度の採光を抑えることにより室内の
温度上昇を防止し、夏季冷房時等における必要電力量を
削減できるという点で、前述した太陽光発電の利用の場
合と同様に、省エネルギー効果を上げることができるも
のであるといえる。そして、このような庇は、建物の外
壁面から外側に突出する状態で建物の外壁面に固定設置
されているのが通常である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
一般住宅の屋根面やビルの屋上に取り付けられた太陽電
池パネルは、その設置姿勢が常時一定のものであるた
め、必ずしも効率的に太陽エネルギを吸収し、太陽光発
電を行っているものとはいえないという問題がある。す
なわち、日射角度は、朝、昼、夕方と日中を通じて時々
刻々と変化し、また、一年を通じても、春夏秋冬の各季
節により異なってくるものであるから、このような日射
角度の変化に対して太陽電池パネルの設置姿勢を常時一
定としたのでは、効率的な発電を行っているとはいえな
いこととなる。

【０００６】また、建物の窓等の開口部の上側に設けら
れた従来の庇は、日射遮蔽機能は有するものの、建物の
外壁面に固定設置されているのが通常であるため、やは
り日射角度の変化に対して対応することができず、日射
遮蔽機能を十分に発揮しているとはいえないという問題
がある。

【０００７】本発明の目的は、日射角度の変化に対応し
た効率的な太陽光発電を行うことができるとともに、建
物の採光部への日射を効率よく遮蔽して室内の熱負荷を
軽減することができる日射遮蔽装置を提供するところに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の日射遮蔽装置
は、建物の採光部への日射を遮蔽する位置に配置されて
傾斜角度を調整自在とされた遮蔽体と、この遮蔽体に取
り付けられた太陽電池とを備えたことを特徴とするもの
である。

【０００９】ここで、採光部とは、外壁面に設けられた
窓、ベランダやバルコニの出入口、天窓等の建物に形成
された開口部であって、建物内部に太陽光線を通すこと
ができる部分をいう。

【００１０】また、遮蔽体としては、庇やルーバ等の日
射遮蔽機能を有し、かつ、太陽電池を取り付けることが
できるものであれば、いずれのものも含まれる。

【００１１】このような本発明においては、日射角度の
変化に対応させて遮蔽体の傾斜角度を調整しながら、遮
蔽体に取り付けられた太陽電池により太陽光発電を行
う。

【００１２】このため、朝、昼、夕方と日中を通じて時
々刻々と変化し、また、一年を通じても変化する日射角
度に対して、太陽電池の受光姿勢を最適な角度に調整す
ることが可能となり、効率のよい太陽光発電を行うこと
ができるようになる。

【００１３】また、日射角度の変化に対応させて遮蔽体
の傾斜角度を調整するので、上述したように太陽電池の
受光姿勢を最適な角度に調整することが可能となること
と合わせて、遮蔽体それ自体の姿勢も日射遮蔽機能を最
大限に発揮することができる角度となるため、建物内部
への過度の採光を抑えることにより室内の温度上昇を防
止し、夏季冷房時等における必要電力量を削減すること
ができるようになる。

【００１４】従って、太陽電池の受光姿勢の最適化およ
び遮蔽体自体の日射遮蔽姿勢の最適化により、二重の省
エネルギ効果を上げることが可能となり、これらにより
前記目的が達成される。

【００１５】そして、本発明においては、遮蔽体の傾斜
角度の調整は、人間が太陽の位置をその都度把握しなが
ら目視により行うようにしてもよく、あるいは、予め計
測して用意された日射角度のデータ（一日を通じてのデ
ータおよび／または一年を通じてのデータ）を参照しな
がら人間がその都度最適値に設定していくようにしても
よく、さらには、予め計測された日射角度のデータを記
憶した記憶手段からの情報に基づき自動設定するように
してもよい。しかし、簡易な構成でかつ確実に最適値に
設定でき、しかも手間もかからないという点で、次のよ
うな構成にすることが好ましい。

【００１６】すなわち、前述した日射遮蔽装置におい
て、日射角度を検出する日射角度検出手段と、この日射
角度検出手段の検出信号に基づいて遮蔽体の傾斜角度を
最適値に設定する制御手段とを備えた構成とすることが
好ましい。

【００１７】ここで、日射角度検出手段としては、光セ
ンサ、熱センサ、温度センサ、またはこれらの組み合わ
せ等を採用することができ、また、必要に応じて集光レ
ンズ等を用いた検出を行ってもよい。

【００１８】このように日射角度検出手段を用いて日射
角度を検出し、制御手段により遮蔽体の傾斜角度を最適
値に自動的に設定するようにした場合には、目視による
手動設定を行う場合に比べ、確実に最適値に設定するこ
とが可能となるうえ、手間もかからないようになる。

【００１９】また、前述したように、本発明は、庇やル
ーバ等を遮蔽体として適用することができるが、特に、
太陽電池の取り付けに適し、かつ、簡易な構成で遮蔽体
の傾斜角度の調整を実現できるという点で、次のような
構成とすることが好ましい。

【００２０】すなわち、前述した日射遮蔽装置におい
て、遮蔽体は、建物外壁面に取り付けられた庇であり、
この庇は、建物外壁面に沿う軸を中心として回動するこ
とにより傾斜角度を調整自在とされていることが好まし
い。

【００２１】ここで、「建物外壁面に沿う軸を中心とし
て回動する」とは、建物外壁面に沿って配設された棒状
部材を軸として回動する場合を含むが、このような物理
的に存在する軸に限定されるものではなく、空間におい
て観念される架空の軸を中心として回動する場合も含ま
れるものである。

【００２２】さらに、このように庇を回動させる構成と
した場合において、建物外壁面の周囲の風量を検出する
風量検出手段を設けておき、庇がこの風量検出手段の検
出信号に基づいて強風時には建物外壁面に対して略平行
状態となる位置まで回動されて収納される構成としてお
くことが望ましい。

【００２３】ここで、「略平行状態」とは、完全な平行
状態のみならず、それに近い状態も含む趣旨であり、上
方に回動して略平行状態となる場合または下方に回動し
て略平行状態となる場合のいずれの場合も含み、要する
に、庇の先端が使用時に比べて建物外壁面側に引っ込む
ようになればよい。

【００２４】このように風量検出手段を設けた場合に
は、強風時において風で庇が煽られることにより、太陽
電池や庇自体が破損するという事態を未然に防ぐことが
できるようになる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本実施形態の日射遮蔽装
置１０を含む建物１の斜視図であり、図２は、その縦断
面図である。建物１は、高層マンションやオフィス等の
高層ビルであり、各階に採光部である窓２を有してい
る。

【００２６】図１および図２において、日射遮蔽装置１
０は、各階の窓２の上側に設けられて窓２への日射を遮
蔽するための遮蔽体である庇２０と、この庇２０の上側
表面に取り付けられた複数の太陽電池パネル３０とを備
えている。

【００２７】庇２０は、建物１の外壁面３に沿って配置
された軸２１を備え、この軸２１は、外壁面３から屋外
側に突出する状態で外壁面３に固定された収納ボックス
４０，４１の内部に設けられた図示されないベアリング
により、その両端を回転自在に支持されている。従っ
て、庇２０は、軸２１を中心として回動することにより
傾斜角度を調整自在とされている。

【００２８】軸２１には、真直棒状の鋼材からなる支持
部材２２，２３，２４が放射状に設けられ、これらの各
支持部材２２，２３，２４の先端には、湾曲した棒状の
鋼材からなる支持部材２５が各先端を連結するように設
けられている。そして、支持部材２５は、庇２０の長手
方向（図２の紙面直交方向）について所定間隔を置いて
複数本配置され、これらの支持部材２５の上側には、湾
曲した板状の下地材２６が取り付けられている。さら
に、下地材２６の上側には、葺材２７が傾斜方向につき
複数段（ここでは五段とする。）に重ね葺き配置されて
いる。また、庇２０の先端縁には、軒先役物２８が取り
付けられている。

【００２９】太陽電池パネル３０は、複数段に重ね葺き
配置された各葺材２７の表面、すなわち葺足部分に取り
付けられている。この太陽電池パネル３０は、アモルフ
ァス太陽電池であり、例えば、２８平方メートル当たり
の発電量が１．７６ｋＷ／時程度のもの等を採用するこ
とができる。そして、この太陽電池パネル３０により発
電した電力は、建物１の室内に設置された各種電気機
器、例えば冷房装置等の電力源の補助として使用される
ようになっている。

【００３０】また、日射遮蔽装置１０は、庇２０を回動
させる駆動手段であるモータ５０と、このモータ５０の
回転を減速して軸２１に伝えるウォームギヤ５１とを備
えている。モータ５０は、収納ボックス４１の上方に配
置されて外壁面３に固定された収納ボックス４２の内部
に収納され、ウォームギヤ５１は、収納ボックス４１の
内部に収納されている。そして、ウォームギヤ５１を構
成するウォーム５２には、ベルトやチェーン等の屈曲自
在な巻掛け媒介節５４を介してモータ５０の回転が入力
され、一方、ウォームホイール５３の回転は、軸２１に
出力伝達され、これにより、例えば減速比１／４０程度
の減速が行われるようになっている。

【００３１】なお、図示されない手動ハンドル等を併設
しておき、必要に応じて駆動手段であるモータ５０の連
結を切り離し、あるいは必要に応じてウォームギヤ５１
の連結も切り離し、完全に手動で庇２０の回動操作を行
うことができるようにしておいてもよい。このような手
動ハンドル等を設けておけば、モータ５０が故障したと
きや停電時等においても庇２０の回動操作を行うことが
できる。

【００３２】さらに、日射遮蔽装置１０は、日射角度を
検出する日射角度検出手段である光センサ６０と、この
光センサ６０の検出信号に基づいて庇２０の傾斜角度を
最適値に設定する制御手段７０とを備えている。

【００３３】光センサ６０は、収納ボックス４２の上面
に設置され、図１中の矢印Ａに示す如く、受光姿勢を自
在に変化させることができるようになっている。この光
センサ６０は、所定時間置き、例えば５分置き等に受光
姿勢を一定角度変化させる首振り運動を行い、最も受光
量の多くなる姿勢を見つけることにより、その姿勢に対
応したその時刻における日射角度を検出できるようにな
っている。但し、このような光センサ６０による日射角
度の検出作業は、あまり極端な短時間周期としてもモー
タ５０を常時作動させておかなければならないという不
都合を生じるので、太陽電池パネル３０による発電効率
をある程度高く維持できるような適宜な周期とすること
が好ましい。なお、光センサ６０による日射角度の検出
タイミングは、人が指示するようにしてもよい。

【００３４】制御手段７０は、例えば、パーソナル・コ
ンピュータ等により構成され、光センサ６０に対して日
射角度の検出タイミングの指示を出すとともに、光セン
サ６０からケーブルを通して送られてくる検出信号を入
力し、その検出信号に基づいてその時刻における日射角
度を把握し、この把握した情報に基づきモータ５０に制
御信号を出力してモータ５０を必要量だけ作動させるよ
うになっている。これにより、各階の庇２０および太陽
電池パネル３０は、その時刻における日射角度に対応し
た最適な傾斜角度に設定される。

【００３５】なお、このような光センサ６０および制御
手段７０によるモータ５０の自動制御により、庇２０の
傾斜角度の設定を自動的に行うモードのみではなく、人
が目視で日射角度を把握する、あるいは予め用意された
日射角度のデータを参照する等して、人が手動操作でモ
ータ５０に信号を送ることにより、庇２０の傾斜角度の
設定を人為的に行うモードも設けておき、日射遮蔽装置
１０を自動モードと手動モードとを切り換え可能な構成
としておいてもよい。

【００３６】また、日射遮蔽装置１０は、外壁面３の周
囲の風量を検出する風量検出手段である風力センサ８０
を備えている。風力センサ８０は、収納ボックス４０の
上面に設置され、この風力センサ８０による検出信号
は、ケーブルを通して制御手段７０に送られるようにな
っている。そして、風力センサ８０による検出値が一定
値を超えたときには、制御手段７０は強風時であると判
断し、制御手段７０からモータ５０に制御信号が送ら
れ、庇２０は、外壁面３に対して略平行状態となる位置
まで下方（図２中の矢印Ｂの方向）に回動されて収納状
態（図２中の二点鎖線の状態）となるようになってい
る。なお、強風時の庇２０の収納は、風力センサ８０に
よる自動検出に基づいて行うのみではなく、人が判断し
て行うこともできる構成としておくことが好ましい。

【００３７】以上において、光センサ６０、制御手段７
０、風力センサ８０は、それぞれ各階の庇２０毎に個別
に設けておいてもよいが、各階の庇２０に共通のものと
し、すなわち建物１について一つずつ設置し、各階の庇
２０を全く同じに制御するようにしてもよい。

【００３８】このような本実施形態によれば、次のよう
な効果がある。すなわち、遮蔽体である庇２０は、軸２
１を中心として回動自在とされているので、その傾斜角
度を自在に調整することができる。

【００３９】このため、日射角度の変化に対応させて庇
２０の傾斜角度を調整しながら、庇２０に取り付けられ
た太陽電池パネル３０により太陽光発電を行うことがで
きる。つまり、朝、昼、夕方と日中を通じて時々刻々と
変化し、また、一年を通じても変化する日射角度に対し
て、太陽電池パネル３０の受光姿勢を最適な角度に調整
することができ、効率のよい太陽光発電を行うことがで
きる。例えば、窓２に朝日や夕日が当たる時間帯には、
水平からの傾斜角度を大きく設定し、太陽が一番高くな
る昼頃の時間帯には、その日のうちで最も水平に近い傾
斜角度の設定とすることができる。

【００４０】また、日射角度の変化に対応させて庇２０
の傾斜角度を調整するので、上述したように太陽電池パ
ネル３０の受光姿勢を最適な角度に調整することができ
ることに加えて、庇２０それ自体の姿勢も日射遮蔽機能
を最大限に発揮することができる角度となるため、建物
１の内部への過度の採光を抑えることができ、これによ
り、室内の温度上昇を防止し、夏季冷房時等における必
要電力量を削減することができる。

【００４１】従って、日射遮蔽装置１０によれば、太陽
電池パネル３０の受光姿勢の最適化および庇２０それ自
体の日射遮蔽姿勢の最適化により、二重の省エネルギ効
果を上げることができ、エネルギー危機への対応や電力
ピークの平準化への寄与等、時代の要請にも沿うことが
できる。

【００４２】また、日射遮蔽装置１０は、日射角度検出
手段である光センサ６０を備え、この光センサ６０の検
出信号に基づき制御手段７０により庇２０の傾斜角度を
最適値に設定するので、目視による手動設定を行う場合
に比べ、確実に最適値に設定することができるうえ、手
間もかからないことから労力軽減を図ることができる。

【００４３】さらに、日射遮蔽装置１０は、風量検出手
段である風力センサ８０を備えているので、この風力セ
ンサ８０により外壁面３の周囲の風量を監視し、強風時
には庇２０を収納状態とすることができるため、強風時
において風で庇２０が煽られることにより太陽電池パネ
ル３０や庇２０自体が破損するという事態を未然に防ぐ
ことができる。

【００４４】なお、本発明は前記実施形態に限定される
ものではなく、本発明の目的を達成できる範囲内での変
形等は本発明に含まれるものである。

【００４５】すなわち、前記実施形態では、庇２０は、
モータ５０により駆動されるようになっていたが、庇２
０の駆動手段は、モータ５０に限定されるものではな
く、例えばシリンダ装置等を用いてもよく、要するに、
庇２０の傾斜角度を自在に調整することができればよ
い。また、このような駆動手段を設けずに、例えば手動
ハンドル等を設けて人間が手で庇２０を回動するように
してもよい。

【００４６】そして、前記実施形態では、日射遮蔽装置
１０が設置された建物１は、高層マンションやオフィス
等の高層ビルとされていたが、本発明の日射遮蔽装置
は、高層ビルへの適用に限定されるものではなく、一般
住宅等に適用してもよい。但し、高層ビルの外装は、熱
負荷の大きなガラスカーテンウォールで覆われている場
合が多く、真夏の冷房負荷は大きなエネルギー損失であ
ることから、本発明は、このような高層ビルへの適用
に、特に適しているものであるといえる。

【００４７】さらに、前記実施形態では、強風時におけ
る庇２０の収納は、図２中の二点鎖線に示す如く、下方
への回動によるものとされていたが、庇を上方に回動さ
せて収納するようにしてもよく、そうすることで収納時
において太陽電池を庇で覆い隠すことができ、飛来物等
からの保護を図ることができる。

【００４８】また、前記実施形態では、軸２１を支持す
るベアリングを収納する収納ボックス４０，４１、およ
びモータ５０を収納する収納ボックス４２は、いずれも
外壁面３に固定されていたが、これらは外壁面３に直接
に固定されている必要はなく、例えば、窓２の左右両側
に外壁面３から外向きに突出する突出部を設けておき、
この突出部に固定するようにしてもよい。

【００４９】そして、前記実施形態では、光センサ６０
は、図１中の矢印Ａに示すように首振り運動することに
より日射角度を検出する構成とされていたが、本発明に
おける日射角度検出手段は、このような構成のものに限
定されるものではなく、例えば、互いに異なる方向を向
いた複数の光センサを設置しておき、これらの各光セン
サの受光量の大小から日射角度を割り出すような構成と
してもよく、あるいは光センサを固定部分に取り付ける
のではなく、庇２０に取り付けて庇２０とともに姿勢を
変化させながら最適角度を捜すような構成としてもよ
く、要するに、その時点における日射角度を検出するこ
とができる構成であればよい。

【００５０】また、前記実施形態では、光センサ６０
は、収納ボックス４２の上面に設けられていたが、光セ
ンサ６０の設置位置は、この位置に限定されるものでは
なく、日射角度を検出することができれば任意の位置で
あってよい。

【００５１】さらに、前記実施形態では、光センサ６０
が設けられ、この光センサ６０の検出信号に基づいて制
御手段７０によりモータ５０を制御して庇２０の傾斜角
度を自動的に最適値に設定するようになっていたが、光
センサ６０の設置を省略し、モータ５０を手動操作する
ことにより庇２０の傾斜角度を変化させるようにしても
よい。しかし、前記実施形態のように光センサ６０を設
置して自動設定されるようにしておくことが好ましく、
そうすることで最適値への設定の確実化および労力軽減
を図ることができる。

【００５２】また、前記実施形態では、風力センサ８０
は、収納ボックス４０の上面に設けられていたが、風力
センサ８０の設置位置は、この位置に限定されるもので
はなく、外壁面３の周囲の風量を検出することができれ
ば任意の位置であってよい。

【００５３】さらに、前記実施形態では、風力センサ８
０が設けられ、この風力センサ８０の検出信号に基づい
て制御手段７０が強風か否かの判断を行い、庇２０を自
動的に収納するようになっていたが、風力センサ８０の
設置を省略し、強風か否かの判断を人が行ってモータ５
０を手動操作することにより庇２０を収納するようにし
てもよい。しかし、前記実施形態のように風力センサ８
０を設置して自動的に収納されるようにしておくことが
好ましく、そうすることで収納忘れによる太陽電池パネ
ル３０や庇２０自体の破損を防止することができる。

【００５４】

【発明の効果】以上に述べたように本発明によれば、建
物の採光部への日射を遮蔽する遮蔽体の傾斜角度を調整
自在とし、かつ、この遮蔽体に太陽電池を取り付けたの
で、日射角度の変化に対応した効率的な太陽光発電を行
うことができるとともに、建物の採光部への日射を効率
よく遮蔽して室内の熱負荷を軽減することができ、二重
の省エネルギ効果を上げることができるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の日射遮蔽装置を含む建物
の斜視図。

【図２】前記実施形態の日射遮蔽装置を含む建物の縦断
面図。

【符号の説明】

１建物２採光部である窓３外壁面１０日射遮蔽装置２０遮蔽体である庇２１軸３０太陽電池パネル６０日射角度検出手段である光センサ７０制御手段８０風量検出手段である風力センサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2E105 AA03 AA06 DD06 DD08 EE07 FF01 FF12 5F051 BA03 JA02 JA09 JA10 KA02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物の採光部への日射を遮蔽する位置に
配置されて傾斜角度を調整自在とされた遮蔽体と、この
遮蔽体に取り付けられた太陽電池とを備えたことを特徴
とする日射遮蔽装置。
【請求項２】請求項１に記載の日射遮蔽装置におい
て、日射角度を検出する日射角度検出手段と、この日射
角度検出手段の検出信号に基づいて前記遮蔽体の傾斜角
度を最適値に設定する制御手段とを備えたことを特徴と
する日射遮蔽装置。
【請求項３】請求項１または２に記載の日射遮蔽装置
において、前記遮蔽体は、建物外壁面に取り付けられた
庇であり、この庇は、前記建物外壁面に沿う軸を中心と
して回動することにより傾斜角度を調整自在とされてい
ることを特徴とする日射遮蔽装置。
【請求項４】請求項３に記載の日射遮蔽装置におい
て、前記建物外壁面の周囲の風量を検出する風量検出手
段を備え、前記庇は、前記風量検出手段の検出信号に基
づいて強風時には前記建物外壁面に対して略平行状態と
なる位置まで回動されて収納されることを特徴とする日
射遮蔽装置。