JP2004183415A - 日除けおよび日除けを有する住宅 - Google Patents

日除けおよび日除けを有する住宅 Download PDF

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Akihiro Hosoi
昭宏 細井
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Abstract

【構成】屋上設置型の日除け10であって、両面発電型の複数の太陽電池セル40が互いに隙間を隔てて配置されている太陽電池パネル16を遮光部に使用してあり、この日除け10の内側に照明器具52が取り付けられている。この日除け10は、日除けとしての機能を有する上に、太陽光発電機能も備えているので、日除け10を設置するスペース以外に太陽電池パネル16を設置するための別のスペースを必要としない。そして、夜間においても照明器具52の点灯時に出射される光によって発電できる。
【効果】日除けとは別に太陽電池パネルを設置するためのスペースが不要なので、居住者が利用できる比較的広いスペースを屋上に確保できる。そして、昼夜両方で発電できるので、発電量を増大できて経済的である。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
この発明は日除けおよび日除けを有する住宅に関し、特にたとえば、住宅の屋上空間に設置されるものであって、太陽電池パネルを遮光部に使用した日除け、およびこのような日除けを有する住宅に関する。
【0002】
【従来技術】
従来、図6に示す屋根設置型太陽電池発電装置1がある(たとえば、特許文献1参照。)。この発電装置1は、複数の太陽電池モジュール2を備えており、これら太陽電池モジュール2を屋根構体3の上に設置して使用されるものである。これら各太陽電池モジュール2は、複数の両面発電型太陽電池セル4を有している。この発電装置1によると、両面発電型太陽電池セル4の表面に入射する太陽光によって発電することができる。また、この太陽電池セル4どうしの隙間5を透過して反射板6に入射した太陽光がこの反射板6で反射して、太陽電池セル4の裏面に入射するするようになっており、このように、太陽電池セル4の裏面に入射する太陽光によっても発電することができる。よって、片面発電型太陽電池セルを使用する場合と比較して、発電量を増大させることができる。
【0003】
そして、反射板6は、太陽光の熱エネルギによって加熱されるが、この反射板6が断熱材料によって形成されているので、この熱エネルギが屋根構体3の内側に形成されているたとえば屋根裏3a等に伝導することを防止でき、これによって、屋内空間の温度上昇を抑制できる。
【0004】
【特許文献1】
特開2002−94103号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図6に示す従来の屋根設置型太陽電池発電装置1は、屋根構体3の上に設置して使用されるものであるので、同様にして、この発電装置1をたとえば住宅の屋上に設置した場合は、屋上空間の利用スペースを狭めることとなる。
【0006】
そして、この発電装置1では、厚みを薄くしてコンパクトにするために、太陽電池セル4と反射板6との隙間7を小さくすることが考えられるが、このようにすると、太陽電池セル4の裏面の通気性が低下して、太陽電池セル4の温度上昇による発電効率の低下を招くという問題がある。
【0007】
また、この発電装置1では、太陽光が照射される昼間に発電することができるが、太陽光が照射されない夜間には発電することができないという問題がある。
【0008】
それゆえに、この発明の主たる目的は、屋上空間の利用スペースを狭めることなく、太陽光を利用して効率よく発電することができ、しかも夜間にも発電できる日除け、およびこのような日除けを有する住宅を提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、屋上設置型の日除けであって、両面発電型の複数の太陽電池セルが互いに間隔を隔てて配置されている太陽電池パネルを遮光部に使用した、日除けである。
【0010】
第2の発明は、屋上空間を有し、第1の発明の日除けが屋上に設置された、日除けを有する住宅である。
【0011】
【作用】
第1の発明に係る日除けによると、この日除けを屋上に設置することによって、太陽電池パネルが遮光部として機能するので、昼間は日除けとして利用することができるし、夜間は霜除けとして利用することができる。また、雨除けや風除けとしても利用することができる。
【0012】
これによって、春季,秋季はもちろん、日差しの強い夏季および霜が降りる冬季を通じて、屋上空間の利用を可能にすることができるし、昼間および夜間にも屋上空間を快適に利用できるようにすることができる。
【0013】
そして、太陽電池パネルを日除けとして使用しているので、この日除けが設置された状態で、太陽電池パネルの表面および裏面の各側には比較的広い空間を確保することができる。よって、太陽電池パネルの表面および裏面の通気性が良好となる。また、この日除けの頂上部に排気孔を設けた場合は、日除けの内側空間の熱せられた空気が上昇してこの排気孔を通って外側に排出される。これによって、太陽光等による太陽電池セルの温度上昇を抑制できるので、太陽電池セルの温度上昇による発電効率の低下を抑制できる。したがって、太陽電池セルによって効率よく発電できて電気料金を節約できる。なお、排気孔に取り付けられているよろい板は、直射日光や雨等が排気孔内に入射したり流入することを防ぐことができる。
【0014】
また、日除けの下方、つまり日除けと設置面との間に開口部が形成されている場合は、太陽光がこの開口部を通って太陽電池セルの裏面に入射するので、この開口部を通ってきた太陽光の分だけ図6に示す従来のものよりも発電量を増大できる。
【0015】
さらに、この日除けの内側に照明器具を取り付けた場合は、その照明器具の点灯時に出射される光が太陽電池セルの裏面に入射するので、夜間においてもその照明器具の光によって発電することができる。したがって、太陽電池セルを昼夜両方で発電に利用できるので、発電量を増大でき経済的である。
【0016】
そして、太陽電池パネルを使用する屋上設置型の日除けは、従来では存在していないので、斬新な外観の日除けを提供できる。したがって、このような日除けを屋上に設置することによって、斬新な外観の住宅を提供できる。よって、需要者における日除けおよび住宅の選択の幅を広げることができる。
【0017】
第2の発明に係る日除けを有する住宅によると、この日除けは、第1の発明の日除けと同様に作用するので、その説明を省略する。
【0018】
【発明の効果】
第1の発明に係る日除けによれば、日除けや霜除け等としての機能を有する上に、太陽光発電機能も備えているので、たとえば太陽光発電機能を有しない日除けと、太陽電池パネルとを別々に住宅の屋上に設置した場合と比較して、日除けおよび太陽電池パネル自体に掛かる費用の低減、ならびに設置費用の低減を図ることができる。さらに、屋上において、日除けを設置するスペース以外に太陽電池パネルを設置するための別のスペースを必要としないので、居住者が利用できる屋上のスペースとして比較的広いスペースを確保できる。
【0019】
第2の発明に係る日除けを有する住宅によれば、この日除けは、第1の発明の日除けと同様の効果を奏するので、従来では得られない快適な居住空間を提供できる。
【0020】
この発明の上述の目的,その他の目的,特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0021】
【実施例】
この発明に係る日除け、およびその日除けを有する住宅の一実施例を図1〜図5を参照して説明する。この日除け10は、図2に示すように、たとえば2階建て住宅12の屋上14に設置される屋上設置型のものであって、太陽電池パネル16を遮光部として使用しているので、日除けや霜除け等としての機能と、太陽光発電機能とを兼ね備えているものである。
【0022】
日除け10は、図1に示すように、左側の矩形の傾斜部を形成する第1日除け部18、右側の矩形の傾斜部を形成する第2日除け部20、ならびにこれら第1および第2日除け部18,20を支持する傾斜部材22および支柱24等を備えている。これら第1および第2日除け部18,20は、2つの傾斜部を有する山形に形成されており、水平方向から見て三角形の2辺を形成するように設置されている。各日除け部18,20は、水平面に対してたとえば約40°の傾斜角度で配置されている。これら第1および第2日除け部18,20は、図1に示すように、屋上14に設置されている傾斜部材22,水平部材28および支柱24等に取り付けられて固定されている。なお、第1日除け部18の下縁は、屋上14に設置されている柵30の上縁と開口部を隔てて配置されており、第2日除け部20の下縁は住宅12の屋根32の縁部と連なっている。そして、第1および第2日除け部18,20の奥側のそれぞれの傾斜縁は、傾斜部材22に支持された状態で住宅12の屋根32の他の縁部と連なっている。また、第1および第2日除け部18,20の手前側のそれぞれの傾斜縁を支持する傾斜部材22,22,床面34,壁面36および柵30は、開口部38を形成している。
【0023】
また、図1および図2に示すように、第1日除け部18は、合計8枚の太陽電池パネル16を備えており、第2日除け部20は、合計4枚の太陽電池パネル16を備えている。各太陽電池パネル16は、それぞれ同等のものであって、矩形の板状体として形成されている。第1日除け部18の太陽電池パネル16は、横に4列、縦に2段に配置されており、第2日除け部20の太陽電池パネル16は横方向に沿って4つ配置されている。これら各太陽電池パネル16は、傾斜部材22および水平部材28によってそれぞれが矩形に形成された各開口縁に取り付けられている。
【0024】
太陽電池パネル16は、図3に示すように、従来公知の両面発電型の複数の太陽電池セル40を備えるものであり、外側に向かう表面の側に配置された透明の表面強化ガラス部42と、裏面の側に配置された透明の裏面強化ガラス部44とを備えている。そして、これら表面強化ガラス部42と裏面強化ガラス部44との間に透明封止材46によって、複数の太陽電池セル40が封止されている。これら複数の太陽電池セル40は、それぞれが所定の隙間(間隔)48を隔てて縦方向および横方向に沿って配置されている。また、各太陽電池パネル16の周囲には、フレームが取り付けられている。これら各太陽電池セル40は、たとえば遮光性材料によって形成されており、太陽電池パネル16が遮光部として使用されている。なお、この太陽電池パネル16として、たとえば三洋電機製の型番がHIP−G752D1のものを使用している。また、太陽電池セル40どうしの隙間48の面積は、太陽電池パネル16の表面積のたとえば4〜5%である。したがって、この隙間面積に応じた量の太陽光がこの太陽電池パネル16を透過することができ、太陽電池セル40の面積に応じた量の太陽光が遮光される。
【0025】
この太陽電池パネル16によると、図3に示すように、遮光性材料によって形成されている各太陽電池セル40によって太陽光を遮ることができる。よって、各太陽電池セル40が日除けとしての機能を果たすことができる。そして、太陽光の一部の光は、表面強化ガラス部42および透明封止材46を透過して太陽電池セル40の表面40aに入射するので、太陽電池セル40はこの光を利用して発電することができる。また、太陽光の他の一部の光は、表面強化ガラス部42、太陽電池セル40どうしの隙間48に配置されている透明封止材46、および裏面強化ガラス部44を透過して、屋上14の床面34,壁面36およびプール50の水面等に入射する。そして、この床面34等に入射した光は、床面34等で乱反射して、裏面強化ガラス部44および透明封止材46を透過して太陽電池セル40の裏面40bに入射するので、太陽電池セル40はこの光を利用して発電することができる。
【0026】
さらに、図1に示すように、日除け10および床面34等によって形成された開口部38からも太陽光が入射してきて、床面34や壁面36等で反射して、この反射した太陽光が太陽電池セル40の裏面40bに入射するので、太陽電池セル40はこのような光を利用して発電することもできる。さらに、第1および第2日除け部18,20の裏面や壁面36に設置されている照明器具52,58の点灯時に出射される光が太陽電池セル40の裏面40bに入射するので、太陽電池セル40はこの光によっても発電することができる。
【0027】
また、図4に示すように、山形に形成された日除け10の頂上部によろい板付き排気孔26が形成されている。つまり、排気孔26,26は、第1および第2日除け部18,20のそれぞれの上縁に沿って形成されており、内側によろい板(ルーバ)54が設置されている。各よろい板54は、矩形の細長い板状体であって、それぞれが所定の間隔を隔ててほぼ水平に配置されている。
【0028】
この排気孔26は、太陽光や各太陽電池パネル16の有する熱等によって熱せられた日除け10の内側空間の空気を外部に排出するためのものである。よろい板54は、直射日光,雨および霜が排気孔26を通って日除け10の内側に入射したり入り込まないようにするためのものである。したがって、各よろい板54は、対応する各第1および第2日除け部18,20に沿うように傾斜させて設置してもよい。そして、図1に示すように、排気孔26の奥側位置には換気扇56が設置されている。この換気扇56は、日除け10の内側空間の熱せられた空気を強制的に外側に排出するためのものである。
【0029】
さらに、図1に示すように、第1日除け部18および第2日除け部20の裏面や壁面36には、照明器具52,…および手元用照明器具58が設置されている。
【0030】
図5は、日除け10が設置されている住宅12の太陽光発電システム60の構成の一例を示すブロック図である。太陽電池セル40および蓄電池62がそれぞれ充放電制御部64に電気的に接続しており、この充放電制御部64が第1切換スイッチ66に電気的に接続している。この第1切換スイッチ66には、直流負荷68が電気的に接続しているし、パワーコンディショナ70を介して第2切換スイッチ72も電気的に接続している。この第2切換スイッチ72には、交流負荷74および電力系統76がそれぞれ電気的に接続している。
【0031】
充放電制御部64は、太陽電池セル40によって発電された電気を蓄電池62に充電させることができるし、太陽電池セル40および蓄電池62からの電気を第1切換スイッチ66を介して直流負荷68やパワーコンディショナ70に供給することができるものである。
【0032】
第1切換スイッチ66は、充放電制御部64と直流負荷68とを電気的に接続する直流負荷側切換位置66aと、充放電制御部64とパワーコンディショナ70とを電気的に接続する交流負荷側切換位置66bとに切り換えることができるものである。この第1切換スイッチ66は、たとえば手動によって切り換えることができる。
【0033】
第2切換スイッチ72は、パワーコンディショナ70と交流負荷74とを電気的に接続する発電側切換位置72aと、電力系統76と交流負荷74とを電気的に接続する電力系統側切換位置72bとに切り換えることができるものである。
【0034】
パワーコンディショナ70は、インバータ等を有し、太陽電池セル40や蓄電池62から供給される直流電流を利用に適した交流電流に変換するためのものである。そして、第2切換スイッチ72を、たとえば自動的に発電側切換位置72aと電力系統側切換位置72bとに切り換えることができ、これによって発電電力および電力系統76の電力を使用して、交流負荷74に対して安定して電気を供給できるようにするものである。
【0035】
直流負荷68は、屋上14に取り付けられている換気扇56や手元用照明器具58である。交流負荷74は、屋上14に取り付けられている照明器具52や、住宅12の室内等に設置されている図示しない照明器具,テレビ,洗濯機等である。
【0036】
図5に示す太陽光発電システム60によると、第1切換スイッチ66を手動によって図5に示す直流負荷側切換位置66aにすると、太陽電池セル40や蓄電池62からの直流電流を直流負荷(換気扇56や手元用照明器具58)68に供給できる状態となる。したがって、太陽電池セル40によって発電して得られた電気を使用して直流負荷68である換気扇56を起動したり、手元用照明器具58を点灯させることができる。
【0037】
ただし、太陽光を利用できない夜間の場合は、日除け10の裏面や壁面36に取り付けられている照明器具52,…の点灯時に出射される光を利用して、太陽電池セル40によって発電できるので、この発電して得られた電気を使用して換気扇56を起動したり手元用照明器具58を点灯させることができる。つまり、屋上(日除け10の裏面等)14に設置されている照明器具52,…は、電力系統76から供給される電気によって点灯するものであり、この照明器具52,…の光が太陽電池セル40の裏面40bに直接に入射したり、床面34,壁面36およびプール50の水面等を反射してその裏面40bに入射するので、太陽電池セル40は、これらの光を利用して発電することができる。したがって、このようにして発電された電気によって、夜間であっても換気扇56等の直流負荷68を起動等させることができるので経済的である。また、太陽電池セル40を昼夜両方で発電に利用することができることによっても発電量を増大できるので経済的である。もちろん、蓄電池62を設置してあるので、照明器具52,…を点灯させることなく換気扇56等の直流負荷68を起動等させることができる。
【0038】
そして、太陽電池セル40は、太陽光や照明器具52等から出射される光のうち、屋上14の床面34や壁面36等を反射して、この太陽電池セル40の裏面40bに入射する光も利用して発電しているので、床面34および壁面36等を光の反射率の大きい材料で形成したり、これら床面34等を光の反射率の大きい塗料で塗装するとよい。これによって、この両面発電型太陽電池セル40の裏面40bに入射する光量の増加、すなわち発電量の増加を図ることができる。
【0039】
次に、図5に示す第1切換スイッチ66を手動によって交流負荷側切換位置66bにすると、太陽電池セル40や蓄電池62から供給される直流電流をパワーコンディショナ70によって交流電流に変換して、第2切換スイッチ72を介して交流負荷(住宅12の室内等に設置されている照明器具,テレビ,洗濯機等)74に供給できる状態となる。したがって、太陽電池セル40によって発電して得られた電気を使用して交流負荷74である室内の照明器具を点灯したり、テレビ等を作動させることができる。
【0040】
パワーコンディショナ70は、第1切換スイッチ66が交流負荷側切換位置66bにある状態において、太陽電池セル40および蓄電池62から供給されるたとえば直流電流の大きさが予め定めた許容値以上であるか否かを判定する判定部を有している。この判定部によって、直流電流が許容値以上であると判定されたときは、第2切換スイッチ72を自動的に発電側切換位置72aに切り換えて、発電電力をテレビ等の交流負荷74に供給できるようにする。
【0041】
ただし、この判定部によって、直流電流が許容値未満であると判定されたときは、第2切換スイッチ72を、自動的に電力系統側切換位置72bに切り換えて、電力系統76の電力を交流負荷74に供給できるようにする。このようにして、発電電力および電力系統76の電力を使用して、交流負荷74に対して安定して電気を供給することができる。
【0042】
図1等に示す日除け10によると、この日除け10を屋上14に設置することによって、太陽電池パネル16が遮光部として機能するので、昼間は日除けとして利用することができるし、夜間は霜除けとして利用することができる。また、雨除けや風除けとしても利用することができる。
【0043】
これによって、春季および秋季はもちろん、日差しの強い夏季および霜が降りる冬季を通じて、屋上空間の利用を可能にすることができるし、昼間および夜間にも屋上空間を快適に利用できるようにすることができる。
【0044】
そして、太陽電池パネル16を日除けとして使用しているので、この日除け10が設置された状態で、図1に示すように、太陽電池パネル16の表面および裏面の各側には比較的広い空間を確保することができる。よって、太陽電池パネル16の表面および裏面の通気性が良好となる。そして、日除け10に形成されている排気孔26,26は、日除け10の頂上部に形成されているので、日除け10の内側空間の熱せられた空気が上昇して効果的にこの排気孔26を通って外側に排出されるし、換気扇56によっても熱せられた空気を強制的に外部に排出できる。これによって、日除け10の内側空間の温度上昇を抑制できる。
【0045】
したがって、日除け10の内側空間(屋上14)でたとえばバーベキュー等の加熱調理を行う場合でも、この内側空間に熱が溜まらず、煙を排気できる等によって、比較的快適にこの屋上14を利用できる。そして、太陽電池パネル16に設けられている太陽電池セル40の温度上昇も抑制できるので、太陽電池セル40の温度上昇による発電効率の低下を軽減できる。よって、電気料金を効果的に節約できる。
【0046】
また、太陽電池パネル16を使用して日除け10を形成することによって、太陽電池パネル16の用途を拡大でき、よって、太陽電池パネル16の需要の増大を図ることができる。これによって、需要者においては電気料金が低減するし、地球のエネルギ資源の消費を抑えることができる。
【0047】
さらに、太陽電池パネル16を使用するこのような屋上設置型の日除け10は、従来では存在していないので、斬新な外観の日除け10を提供できる。したがって、このような日除け10を屋上14に設置することによって、斬新な外観の住宅12を提供できる。よって、需要者における日除け10および住宅12の選択の幅を広げることができる。
【0048】
そして、図1に示す日除け10によれば、日除けや霜除け等としての機能を有する上に、太陽光発電機能も備えているので、たとえば太陽光発電機能を有しない日除けと、太陽電池パネルとを別々に住宅の屋上14に設置した場合と比較して、日除けおよび太陽電池パネル自体に掛かる費用の低減、ならびに設置費用の低減を図ることができる。さらに、屋上14において、日除けを設置するスペース以外に太陽電池パネルを設置するための別のスペースを必要としないので、居住者が利用できる屋上14のスペースとして比較的広いスペースを確保できる。このように、日除け10を有する住宅12によれば、従来では得られない快適な居住空間を提供できる。
【0049】
ただし、上記実施例では、太陽電池セル40を遮光性材料で形成したが、これに代えて、日除け機能を果たすことができる程度の透光率を有する半透光性材料で太陽電池セル40を形成してもよい。
【0050】
そして、上記実施例では、屋上14に設置されている換気扇56および手元用照明器具58を、図5に示す直流負荷68としたが、これら換気扇56および手元用照明器具58を交流負荷としてもよい。この場合は、図5に示す直流負荷68および第1切換スイッチ66を省略するとともに、充放電制御部64とパワーコンディショナ70とを電気的に接続する。そして、換気扇56および手元用照明器具58を交流負荷74に含めることとする。これによって、換気扇56および手元用照明器具58を電力系統76から供給される電気よって作動させることができるし、発電電力によっても作動させることができる。
【0051】
また、上記実施例では、図1に示すように、太陽電池セル40を碁盤の目のようにして縦横に配列したが、これ以外にも、たとえば横縞状、縦縞状、千鳥状に配列してもよい。
【0052】
さらに、上記実施例の日除け10は、図1に示すように、第1および第2日除け部18,20からなるものとしたが、これ以外の構成としてもよい。例えば第1および第2日除け部18,20のうちの一方を備える構成としてもよいし、外形が四角錐等の多角錐の形状としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例に係る日除けを有する住宅のその日除けを示す斜視図である。
【図2】図1実施例の日除けを有する住宅の全体を示す斜視図である。
【図3】図1実施例の日除けを構成する太陽電池パネルを示す部分拡大断面図である。
【図4】図1実施例の日除けに設けられている換気孔を示す拡大断面図である。
【図5】図1実施例の日除けを有する住宅に設けられている太陽光発電システムを示すブロック図である。
【図6】従来の屋根設置型太陽電池発電装置を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
10 …日除け
12 …住宅
14 …屋上
16 …太陽電池パネル
18 …第1日除け部
20 …第2日除け部
22 …傾斜部材
26 …よろい板付き排気孔
34 …床面
36 …壁面
38 …開口部
40 …太陽電池セル
40a …太陽電池セルの表面
40b …太陽電池セルの裏面
42 …表面強化ガラス部
44 …裏面強化ガラス部
46 …透明封止材
48 …隙間
52 …照明器具
54 …よろい板
56 …換気扇
58 …手元用照明器具
60 …太陽光発電システム
66 …第1切換スイッチ
72 …第2切換スイッチ
76 …電力系統

Claims (4)

  1. 屋上設置型の日除けであって、
    両面発電型の複数の太陽電池セルが互いに間隔を隔てて配置されている太陽電池パネルを遮光部に使用した、日除け。
  2. 前記太陽電池パネルは山形に形成されその下方に開口部を形成し、さらに
    山形の前記2つの傾斜部の頂上部に形成されたよろい板付き排気孔を備える、請求項1記載の日除け。
  3. 前記日除けの内側に照明器具が取り付けられ、前記太陽電池セルは前記照明器具の点灯時に出射される光を利用して発電する、請求項1または2記載の日除け。
  4. 屋上空間を有し、請求項1ないし3のいずれかに記載の日除けが前記屋上に設置された、日除けを有する住宅。
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