JP2004251089A - ソーラーコジェネレーション（太陽光熱電併給）システム用屋根融合型モジュール構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ソーラーコジェネレーションシステム（太陽光熱電併給システム）に組み込まれるソーラーコジェネモジュールを、住宅の屋根と一体化させた構造とし、機能を損なうことなく、大幅な材料節減、コストダウンを達成すると共に、住宅としての外観の面からも、美観をアピールできることを計ったものである。
【解決手段】屋根は、コジェネモジュールの集合部と裸太陽電池モジュールの集合部およびその他屋根瓦部より構成される。入射太陽エネルギーをコジェネモジュールで受け止め、太陽電池で発電を行うと共に、熱回収を行い、ホットエアとして、出力するものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
「発明の属する技術分野」
本発明は、ソーラーコジェネシステムにおけるモジュール構造に関するものである。
【０００２】
「従来の技術」
従来、家屋に設置するソーラーコジェネレーションシステム等では、コジェネレーションモジュールは、ステンレス容器等で、構成されたユニットを、複数個縦横に配置し、屋根上に、特別な金属製の支持チャンネル等を用い、固定していた。
【０００３】
「発明が解決しようとする課題」
上記、ソーラーコジェネモジュールは、主として既設家屋に設置するケースを想定しており、新築の家屋の場合、美観の点から、違和感が大きく、且つ、コスト的にも、ステンレス容器等で構成するため、高価となっていた。
【０００４】
「課題を解決するための手段」
ソーラーコジェネモジュールを屋根構造の一部として融合させ、モジュールの表面ガラス等を、瓦としての機能を持たせると共に、発生するホットエアを出口空気ヘッダーを介し、屋根下に設置された共通ダクトに導く構成とする。
【０００５】
「発明の実施の形態」
以下、本発明の実施の形態について図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明の「ソーラーコジェネモジュール屋根融合構造図（概念図）（側断面図）、図２はその平面図である。各符号の説明については、（０００８）を参照方。
【０００６】
図１、２に示すように、屋根全体が、ひとつの大きなモジュールとも見なせるが、敢えて一個の太陽電池モジュールを取り巻くコジェネ構造のユニットをコジェネモジュールと定義する。すなはち、屋根は、コジェネモジュールの集合部と裸太陽電池モジュールの集合部およびその他（屋根瓦）部より構成される。ソーラーコジェネシステムにおけるコジェネモジュールの役割は、入射太陽エネルギーを、コジェネモジュールで受け止め、太陽電池で発電を行うと共に、熱回収を行い、ホットエアとして、出力する事にある。通常、裸太陽電池での、発電率は入射エネルギーの１０−１５％程度であり、残りのエネルギーは熱となり、捨てられる。本、ソーラーコジェネシステムでは、上述のごとく、発電と熱回収を行うので、エネルギー回収率は、最大で４０−５０％に達する画期的なものとなる。さて、コジェネシステムの熱回収空気の流れは以下の通りである。
空気は、１大気吸引口より、吸引され、１６屋根下張材と２０瓦（スレート瓦）で構成される隙間を通り、２裸太陽電池モジュールの下部に至り、４裸太陽電池モジュール用スペーサーで、両端を支えられた２裸太陽電池モジュールの下を通り、３コジェネモジュール内蔵太陽電池モジュールに、達する。この際、２裸太陽電池モジュールの下を通過する空気は、２裸太陽電池モジュールを下から冷却する効果があり、２裸太陽電池モジュールの温度を下げ、その分、発電量を増やす効果がある。最下部のコジェネモジュールに、達した空気は、５コジェネモジュール用スペーサーにより、支えられた３コジェネモジュール内蔵太陽電池モジュールの上部と下部を包み込む様に流れて余剰の熱エネルギーを回収しながら流れて行く。この際、３コジェネモジュール内蔵太陽電池モジュールの下側、および両側面は、２５防熱シートで覆われた８断熱保温材が設置されており、放熱損失を極力抑え、又、上面は、７透明ガラス（２重ガラス）で覆われており、伝熱損失を、極力抑える構造となっている。以下、次々と上段のコジェネモジュールを通過し、空気温度は次第に上昇して行く。最上段のコジェネモジュールに至った高温空気は出口に設置された６空気ヘッダーへ１３出口ヘッダーエアノズルを通り、導かれ、９出口空気連絡パイプを通り１０出口空気共通ヘッダーに至る。以下の系統については、前述のごとく、「特願２００１−３１０７１０」等に示される流れとなる。
【０００７】
「発明の効果」
上記の如く、本構造では、ソーラーコジェネモジュールが、屋根の一部として、違和感なく融合した構造となっており、美観的にも受け入れやすく、且つ、本来、独立したモジュール構造とした場合の材料（容器、支持チャンネル、各種止め具等）等の節減が、達成され、大幅なコストダウンも達成される。又、裸太陽電池モジュールとの組み合わせは配置では、裸太陽電池の冷却効果により、若干の発電量増加も期待できる。
【０００８】
【図面の簡単な説明】
【図１】「ソーラーコジェネモジュール屋根融合構造図（概念図）（側断面図）
【図２】同（平面図）を示します。
【符号の説明】
１ 大気吸引口
２ 裸太陽電池モジュール
３ コジェネモジュール内蔵太陽電池モジュール
４ 裸太陽電池モジュール用スペーサー
５ コジェネモジュール用スペーサー
６ 出口空気ヘッダー
７ 透明ガラス（２重ガラス）
８ 断熱保温材
９ 出口空気連絡パイプ
１０ 出口空気共通ヘッダー
１１ モジュールホットエア上部通路
１２ モジュールホットエア下部通路
１３ 出口ヘッダーエアノズル
１４ 出口エア共通ダクト
１５ 垂木
１６ 屋根下張材
１７ 防湿機密フィルム
１８ 棟木
１９ 軒先
２０ 瓦（スレート瓦等）
２１ 雨仕舞いシール具
２２ 仕切り梁
２３ 軒桁
２４ 母屋
２５ 防熱シート

Claims (1)

1. 太陽光エネルギーを利用したいわゆるソーラーコジェネレーションシステム（太陽光熱電併給方式）は、筆者が、既に特開平１１−２５７７６１および特開２００１−１２７３２８等で出願済みであるが、上記システムで、住宅屋根との十分な融合をはかり、構成材料の節減と簡素化を計り、大幅なコストダウンと共に、外観的にも違和感を払拭し、上記システムの普及を計り、引いては地球温暖化防止の一助とする為、以下の特長を有する方式を特許請求するものである。
   １）本装置は、太陽光コジェネレーションシステムに、組み込まれる屋根一体型コジェネレーションモジュール装置である。
   ２）本装置は、基本的にソーラーコジェネシステムにおけるコジェネモジュールを住宅の屋根およびその支持構造等と一体化した構造とし、同時に、コジェネモジュールとして必要な性能を有する。
   ３）先ず、構造的特長として、太陽電池モジュールを、屋根の横列、および縦列に適正な間隔をおいて等間隔に配置する。
   ４）縦列は、太陽電池モジュールは、両側に配置された仕切り梁により、横列の太陽電池モジュールと仕切られ、縦方向に、適切な間隔をおいて配置される。
   ５）太陽電池モジュールを配置する平面は、垂木等の上に設置される屋根下張材に、防湿機密フィルムを張り、その上に、断熱保温材を張り、その上を防熱シート等で覆う。
   ６）仕切り梁は、屋根下張材の上に、直接固定され、両側面は断熱保温材にて、一部を除き、基本的にカバーされ、さらに防熱シートで覆われる。又、仕切り梁は屋根の軒から棟まで、原則として、連続した構造となる。
   ７）各、太陽電池モジュールは、屋根下張材に、防湿機密フィルム上から、直接固定された固定スペーサーの上に乗る形で、設置される。
   ８）各太陽電池モジュールを完全に覆う適切なサイズの透明ガラス（基本的には２重ガラス構造とする。）を、配置し、両側の仕切り梁と、固定スペーサーにより、支持されたガラス支持板により、固定する。
   ９）仕切り梁および、透明ガラス、ガラス支持板等の接触面は防水（雨仕舞い）およびシール構造とする。
   １０）縦列のモジュールの最上部（エア出口部）には、出口空気ヘッダーが設置される。
   １１）縦列のモジュールの最下部（エア入り口部）は、大気を直接吸引する構造とし、特別な空気ヘッダーは設けない。
   １２）又、コジェネモジュールの最下部に、裸の太陽電池モジュールを配置し、発電量を増やす設計の場合、裸の太陽電池の表面のレベルを、上記コジェネモジュールの表面ガラスの面と揃え、且つ、吸引エアが太陽電池モジュールの下部を通り、コジェネモジュールに、入る構造とする為、必要な寸法のスペーサーを四隅に、設置する。
   １３）裸の太陽電池モジュールは常時設置するものではなく、必要に応じ、設置する事がある。
   １４）横列の太陽電池モジュールのケーブル連結のため、仕切り梁の適切な場所に、ケーブル孔を設ける。
   １５）垂木と垂木間のスペースは、断熱保温材で充填される構造とする。
   １６）コジェネモジュールおよび裸太陽電池モジュールを設置したエリア以外の外側エリアは、スレート瓦等で、コジェネモジュール表面とレベルを揃え構成する為、屋根下張材、その支持板等を、構成する。
   又、コジェネモジュール以降の系統については、筆者が既に、出願済みの「特願２００１−３１０７１０」および「特願２００２−３７４６３」等に示す方式が、通常適用されるが、それらをさらに有機的に組み合わせたシステムも適用される事は言うまでも無い。

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