JP2005133666A - Building equipped with both photovoltaic power generator and wind power generator - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、太陽光発電装置と風力発電装置を兼ね備えた建築物、特に太陽光と風力という自然エネルギーを効果的に有効活用することができる技術に関するもので、個人の住宅、マンションをはじめ、公共的な建物などの建築物に利用される。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a building having both a solar power generation device and a wind power generation device, and more particularly to a technology that can effectively use natural energy such as sunlight and wind power. It is used for buildings such as traditional buildings.
太陽光発電装置と風力発電装置を兼ね備えた建築物が、従来から知られている(例えば、特許文献1参照。)。これは傾斜屋根面に建物外観要素として上面が水平な箱型チムニー状の支持構造部を設け、この支持構造部で風車を有する風力発電装置を支持する一方、前記風力発電装置の上方に設けた屋根部の上面に太陽光発電装置の太陽電池を設けたものである。 A building having both a solar power generation device and a wind power generation device has been conventionally known (see, for example, Patent Document 1). This is provided with a box-type chimney-like support structure part having a horizontal top surface as a building exterior element on an inclined roof surface, and the support structure part supports a wind turbine generator having a windmill, and is provided above the wind turbine generator unit. A solar battery of a solar power generation device is provided on the upper surface of the roof portion.
しかしながら、特許文献1では太陽光発電装置から供給される電力は風力発電装置の上方に曲面屋根部という限られたエリアの太陽電池だけから供給されるだけであるので、電力供給量は自ずと限界があり、せいぜい屋根裏空間に供給する程度しかまかなえない。また、風力発電装置が支持構造物で支持されて屋根面上より突出して設置されるため、乱流や周囲の風力より有効な風力が得られにくく、該風力発電装置による電力の供給も限界がある。しかも、支持構造部を屋根面上に必要とするため、建物外観を損ねてしまうといった問題点がある。 However, in Patent Document 1, since the power supplied from the solar power generation device is only supplied from the solar cell in a limited area called the curved roof portion above the wind power generation device, the power supply amount is naturally limited. Yes, it can only be supplied to the attic space at best. In addition, since the wind power generator is supported by the support structure and protrudes from the roof surface, it is difficult to obtain effective wind power than turbulent flow or surrounding wind power, and the power supply by the wind power generator is limited. is there. In addition, since the support structure is required on the roof surface, there is a problem that the appearance of the building is damaged.
また、一般の建築物において太陽光発電装置の太陽電池を屋根面上に最大限エリアを確保して設置すると、以下の問題がある。太陽光発電装置の最適な発電効率を考えた屋根形状は例えば南面30°〜35°勾配の三角屋根や片流れとなるが、発電容量5kw、6kw、7kwと大容量にすると、片流れ屋根全面に設置するとともに、屋根面積を大きくすることになる。そのため屋根頂部の高さ及び建物の最高高さが高くなり、狭小敷地等において、北側や道路側に建物を配置した場合、建築基準法上の斜線制限にかかるという問題点もある。 Moreover, when a solar cell of a photovoltaic power generation apparatus is installed with a maximum area on the roof surface in a general building, there are the following problems. The roof shape considering the optimum power generation efficiency of the solar power generation device is, for example, a triangular roof with a slope of 30 ° to 35 ° on the south side or a single flow, but if the power generation capacity is 5 kW, 6 kW, 7 kW, it is installed on the entire surface of the single flow roof In addition, the roof area will be increased. Therefore, the height of the roof top and the maximum height of the building are increased, and there is a problem that, when a building is arranged on the north side or the road side in a narrow site or the like, it is restricted by the oblique line in the Building Standard Law.
そこでこの発明は、前記従来の装置の問題点を解決し、太陽光発電装置と風力発電装置を建物の外観を損ねることなく、かつ最大限に自然エネルギーを利用することができ、狭小敷地等においても建築基準法上の斜線制限にかかることのない太陽光発電装置と風力発電装置を兼ね備えた建築物を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention solves the problems of the above-mentioned conventional devices, and can utilize natural energy to the maximum extent without damaging the external appearance of the building with the solar power generator and the wind power generator. Another object of the present invention is to provide a building that has both a solar power generation device and a wind power generation device that are not subject to oblique line restrictions under the Building Standards Act.
前記課題を解決するために、請求項1に記載の発明は、屋根に太陽光発電装置の太陽電池パネルを設置し、かつ風車が設けられた風力発電装置を併せて有する建築物において、屋根面を湾曲又は傾斜した勾配屋根にし、該勾配屋根の屋根面に太陽電池パネルを複数個設置するとともに、該屋根面の頂部近くに風力発電装置の風車が位置するようにしたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a building having a wind power generator provided with a solar battery panel of a solar power generator on a roof and provided with a windmill. Is a curved or inclined slope roof, and a plurality of solar battery panels are installed on the roof surface of the slope roof, and the wind turbine of the wind power generator is located near the top of the roof face.
請求項2に記載の発明は、請求項1において、太陽電池パネルは、勾配屋根の軒先近くから棟部近くまで縦横に配列され、軒先近くの1列目の太陽電池パネルが水平面に対して20°〜40°の範囲の勾配が付けられ、2列目の太陽電池パネルが1列目の太陽電池パネルに対して2°〜3°勾配が付けられ、3列目以降の太陽電池パネルも順次同様に勾配が付けられていることを特徴とする。 The invention according to claim 2 is the solar battery panel according to claim 1, wherein the solar cell panels are arranged vertically and horizontally from near the eaves of the sloped roof to near the ridge, and the solar cell panels in the first row near the eaves are 20 to the horizontal plane. A gradient in the range of -40 ° is applied, the solar cell panel in the second row is inclined 2 ° -3 ° with respect to the solar cell panel in the first row, and the solar cell panels in the third and subsequent rows are also sequentially added. Similarly, it is characterized by a gradient.
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2において、勾配屋根は、軒先から棟部までの屋根面を湾曲又は傾斜した面とした片流れ屋根となっていることを特徴とする。請求項4に記載の発明は、請求項1又は2において、勾配屋根は、軒先から棟部までと、棟部から反対方向の軒先までの屋根面を湾曲又は傾斜した面とした両流れ屋根となっていることを特徴とする。
The invention according to
請求項5に記載の発明は、請求項3において、勾配屋根は、棟部の周辺の屋根面のみ湾曲した面となり、軒先から該湾曲した面までは傾斜した面に形成されていることを特徴とする。請求項6に記載の発明は、請求項5において、湾曲した面は屋根面の一側のみ形成され、屋根面の他側は傾斜した面と連続した同傾斜の傾斜した面に形成されていることを特徴とする。
The invention according to
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6のいずれかにおいて、風力発電装置は、勾配屋根の棟部と反対側に隣接して形成されたフラットルーフに設置されていることを特徴とする。請求項8に記載の発明は、請求項7において、風車は、垂直軸風車であることを特徴とする。
The invention according to
この発明は、前記のようであって、屋根面を傾斜又は湾曲した勾配屋根にし、該勾配屋根の屋根面に太陽電池パネルを複数個設置するとともに、該屋根面の頂部近くに風力発電装置の風車が位置するようにしたので、太陽光発電装置及び風力発電装置とも、従来のものに比し、その発電による電力供給量を大きくとることが可能となり、最大限に自然エネルギーを利用することができる。また、従来のように支持構造物を必要としないので、建物の外観を損ねることがない。また、狭小敷地等においても建築基準法上の斜線制限にかかることもなく実施することができるという優れた効果が期待できる。 The present invention is as described above, wherein the roof surface is a sloped or curved slope roof, a plurality of solar battery panels are installed on the roof surface of the sloped roof, and the wind turbine generator is installed near the top of the roof surface. Since the windmill is located, both the solar power generation device and the wind power generation device can take a larger amount of power supply by the power generation than the conventional one, and can use natural energy to the maximum. it can. Moreover, since a support structure is not required as in the prior art, the appearance of the building is not impaired. In addition, it is possible to expect an excellent effect that it can be implemented even in a small site or the like without being restricted by the oblique line in the Building Standard Law.
この発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1は太陽光発電装置と風力発電装置を兼ね備えた建築物の正面図、図2は同側面図、図3は同平面図である。1は2階建てのフラットルーフ付き建築物で、南面を向いた片流れの勾配屋根2を有している。勾配屋根2の屋根面は軒先から棟部まで所定高さ間隔で緩やかな湾曲した面3に形成されている。湾曲した面3のほぼ全面には複数個の太陽電池パネル5が、勾配屋根2の軒先近くから棟部近くまで縦横に配列して設置されている。この例では図3から明らかのように縦7×横7の計49個の太陽電池パネル5が設置されている。太陽電池パネル5の設置に際しては詳細を図示していないが、そのパネルの枠体の上、下部が屋根面の上下方向に平行に固定された架台で支持されるようになっている。
FIG. 1 is a front view of a building having both a solar power generation device and a wind power generation device, FIG. 2 is a side view thereof, and FIG. 3 is a plan view thereof. 1 is a two-story building with a flat roof, and has a one-sided gradient roof 2 facing the south surface. The roof surface of the sloped roof 2 is formed into a gently
すなわち、太陽電池パネル5は太陽光の発電効率を考慮し、軒先近くの1列目の太陽電池パネル5が水平面に対して35°の勾配が付けられ、2列目の太陽電池パネル5が1列目の太陽電池パネルに対して2°〜3°勾配が付けられ、3列目以降の太陽電池パネル5も順次同様に勾配が付けられ、棟部近くの最終列目の太陽電池パネル5まで、前記架台で支持される。1列目の太陽電池パネル5の勾配は夏に最大効率を考えると30°位が好ましいが、四季を通じて発電効率を低下させないという観点から35°にしている。ただ、これは一例であって、20°〜40°の範囲で任意の角度にしてもよく、好ましくは24°〜35°の範囲で任意の角度がよい。
That is, in consideration of the power generation efficiency of sunlight, the
太陽電池パネル5内の太陽電池は、太陽光線の放射エネルギーを直接能率よく電気エネルギーに変換し、それを図示しない太陽光発電装置に蓄電する。この例では前記のように屋根面を湾曲した面3としたが、これは緩やかな階段状に傾斜した面としてもよい。この傾斜した面に太陽電池パネル5を前記架台で支持し、前記のような勾配で設置する。
The solar cell in the
こうしてできた勾配屋根2の棟部と反対側には隣接してフラットルーフ7が棟部より低くなるように形成され、該フラットルーフには風力発電装置8が、その支持搭9の上部に取り付けた風車10を棟部近くに位置させて設置されている。風車10は垂直軸風車で、図1に矢印で示すように勾配屋根2の軒先から屋根面に沿って上向きに流れ、棟部の直上に集中してくる風を効率的に受けて回転するようになっている。そして、風車10の回転によって発電される風力エネルギーを直接能率よく電気エネルギーに変換し、それを風力発電装置8に蓄電する。風力発電装置8の設置位置は、フラットルーフ7のどこでもよい。また、風車10は水平軸風車でもよい。
A
前記のような構成からなるので、太陽電池パネル5内の太陽電池により太陽光線の放射エネルギーが電気エネルギーに変換され、それが前記太陽光発電装置に蓄電されたうえ、建築物の必要とする箇所の電力として使用される一方、風車10の回転により風力エネルギーが電気エネルギーに変換され、それが風力発電装置8に蓄電されたうえ、これも建築物の必要とする箇所の電力として使用される。このように従来のものに比し、その発電による電力供給量を大きくとることが可能となり、最大限に自然エネルギーを利用することができる。特に屋根面が湾曲した面3からなっているので、屋根頂部となる棟部近くの風速が速まり、風車10の回転が高まって周囲の風速より高い風速(力)を得ることができる。
Since it is configured as described above, the solar cell radiant energy is converted into electric energy by the solar cell in the
また、同じ太陽光発電容量でも屋根面の最高高さを抑えることができるとともに、棟部と反対側のフラットルーフ7に風力発電装置8を設置することでその高さも抑えることができる。また、風力発電装置8の設置がフラットルーフ7上で行えるので、その作業や設置後の保守作業が容易となる。しかも、設置に際しては支持搭9を用いるが、従来の支持構造物と比べると格段に安価な費用ですみ、部材のコストダウンにつながる。
In addition, the maximum height of the roof surface can be suppressed even with the same solar power generation capacity, and the height can also be suppressed by installing the wind power generator 8 on the
また、屋根面から突出するのは風力発電装置8の風車10のみであり、従来の支持構造物のように屋根面から大きく突出することもないので、建物の外観を損ねることがない。また、風力発電装置8は屋根面より相当低い位置に形成されたフラットルーフ7上に設置されるので、狭小敷地等においても建築基準法上の斜線制限にかかることもない。
Further, only the
図4,5は別の実施の形態を示し、図4はその屋根部の斜視図、図5は同屋根部の正面図である。この実施の形態は、前記実施の形態の勾配屋根が片流れの屋根であったのに対して、反対側にも勾配屋根が設けられた切妻屋根となっている点で基本的に相違する。すなわち、勾配屋根12は、軒先から棟部までのほかに、棟部から反対方向の軒先までの屋根面が一連に連続して湾曲した面13に形成されている。棟部を境にした屋根面の勾配はほぼ等しくなっている。風車20を有する風力発電装置18が支持ポール19で支持されて設置されるフラットルーフ17が、やや反対側に偏倚した位置になっている。この例の場合も屋根面は傾斜した面であってもよい。このような構成の建築物においては反対側の屋根面からの風力も効率よく風車20で受けることができ、さらに発電効率を高めることが可能となる。太陽光発電装置の太陽電池パネルは図示省略しているが、前記実施の形態と同様に設置される。さらにこの実施の形態では太陽電池パネルを反対側の屋根面にも設置することができるし、あるいは設置しないままでもよい。
4 and 5 show another embodiment, FIG. 4 is a perspective view of the roof portion, and FIG. 5 is a front view of the roof portion. This embodiment is basically different in that the gradient roof of the above embodiment is a single-flow roof, but is a gable roof provided with a gradient roof on the opposite side. That is, the sloped
図6,7はさらに別の実施の形態を示し、図6はその屋根部の斜視図、図7は同屋根部の正面図である。この実施の形態は、勾配屋根が片流れの屋根であるが、屋根部の形状が一部相違するという点では前記各実施の形態と基本的に相違する。すなわち、勾配屋根22は、棟部の周辺の屋根面のみ湾曲した面23となり、軒先から該湾曲した面までは傾斜した面24に形成されている。このような構成でも前記核実施の形態のものと同様な作用効果が期待できる。太陽光発電装置の太陽電池パネルは図示省略しているが、この例の場合も傾斜した面24に設置することができるし、さらに湾曲した面23にも設置することができる。傾斜した面24にのみ太陽電池パネルを設置する場合には、湾曲した面23に設置するよりも太陽電池パネルの設置が容易に行えるとともに、湾曲した面23が吹きさらしとなるので、そのぶん風通しがよくなり、風力発電効率が高まる。27は風力発電装置18が設置されるフラットルーフである。
6 and 7 show still another embodiment, FIG. 6 is a perspective view of the roof portion, and FIG. 7 is a front view of the roof portion. In this embodiment, the sloped roof is a single-flow roof, but is basically different from the above embodiments in that the shape of the roof part is partially different. That is, the sloped
図8は図6,7の実施の形態の変形例であり、この例は湾曲した面33が屋根面の中央部から一側のみ形成され、屋根面の他側は傾斜した面24と連続した同傾斜の傾斜した面34に形成されている。この例では湾曲した面33と対応するフラットルーフ37上に風力発電装置38が風車40を棟部近くに位置させて設置される。この形態は風力発電よりも太陽光発電を重視した建築物向きであり、傾斜した面24,34の全面を利用して太陽電池パネルを設置することが可能である。このような構成でも前記核実施の形態のものと同様な作用効果が期待できる。
FIG. 8 is a modification of the embodiment of FIGS. 6 and 7, in which the
前記各実施の形態は好ましい一例を示したにすぎず、勾配屋根2の形状、そこに設置される太陽電池パネル5の数、屋根が片流れであるか両流れであるか、風力発電装置8,18,38の設置場所、風車10,20,40の種類(垂直軸風車であるか水生軸風車であるか)、などは実施に際して特許請求の範囲に記載した技術的事項により適宜変更して実施することができる。
Each of the embodiments described above is merely a preferable example. The shape of the sloped roof 2, the number of
1 建築物
2 勾配屋根
3 湾曲した面(屋根面)
5 太陽電池パネル
7 フラットルーフ
8 風力発電装置
9 支持搭
10 風車
12 勾配屋根
13 湾曲した面
17 フラットルーフ
18 風力発電装置
19 支持ポール
20 風車
22 勾配屋根
23 湾曲した面
24 傾斜した面
33 湾曲した面
34 傾斜した面
1 Building 2
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