JP2006040950A

JP2006040950A - 太陽電池装置

Info

Publication number: JP2006040950A
Application number: JP2004214647A
Authority: JP
Inventors: Takamasa Shimura; 敬正志村
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2004-07-22
Filing date: 2004-07-22
Publication date: 2006-02-09

Abstract

【課題】
集合住宅や一戸建ての住宅におけるバルコニー等に設置した太陽電池の、屋内に面する側面への太陽光の受光量を増し、発電量が増加する太陽電池装置を提供する。
【解決手段】
まず、手摺りの屋外に面する側面ａ、屋内に面する側面ｂの両面で太陽光の受光により発電ができる状態にする。次に、窓障子６に光の反射率増加手段を設置、窓障子の周囲の壁面や床面を反射率の高い仕上げにするなどにより、主に図１（ロ）及び図１（ハ）の太陽光経路Ｌ２やＬ３のように太陽光を手摺りの屋内に面する側面ｂに反射させ、その反射光を太陽電池が受光し発電を行わせることにより発電量が増大する太陽電池装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、集合住宅や一戸建て住宅のバルコニー等において好適な太陽電池装置に関する。

従来の太陽電池装置としては、片側面からの太陽光の受光による発電が可能な太陽電池を複数個並べて設置したものが一般的である。例えば、集合住宅や戸建て住宅等では、屋根部分やバルコニーの手摺り部分に太陽電池が設置されている。建物のバルコニーに太陽電池を設置する場合では、バルコニー手摺りの屋外に面する側面に太陽光が受け易い角度になるよう傾斜させて太陽電池が設置されている。

また、バルコニー等の手摺りに太陽電池を設置した太陽電池装置の発明が特許文献１に記載されている。この発明には、表裏両側の面が光の入射により発電が可能な太陽電池セルを内蔵した両面受光型太陽電池を用いることが記載されている。この両面受光型太陽電池は設置の方位にあまり左右されずに有効に発電が可能である。また、両面受光型太陽電池を垂直に設置することにより、太陽光の直射受光での発電に加えて壁面で反射される光も発電に利用できることが記載されている。しかし、この発明は反射光を積極的に利用する手段を設けたものではなかった。

特開２００１−３２３６２５号公報

太陽電池をバルコニー手摺りの屋外に面する側面に太陽光が受け易くなるように傾斜させて設置した太陽電池装置は、太陽電池の設置方向や設置面積等により、希望する発電量が得られない場合がある。

また、上記特許文献１のような両面受光型太陽電池を設置した太陽電池装置の場合も、太陽電池セルの片側面からの光の入射のみで発電が可能な片面受光型太陽電池に比べると発電量が増加するが、やはり、屋内に面する側面の受光量は少なく発電量が少なかった。又、壁などの反射光を受光するといっても、積極的な手段としては何もとっていないので、発電量の増加もほとんどみられなかった。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明の太陽電池装置では、屋外に設けた床面の屋外側に手摺りを配置し、屋内側に屋内と屋外を仕切るように窓障子を配置しており、手摺りには太陽電池が設置され、その太陽電池は手摺りの屋外に面する側面と屋内に面する側面の両面が共に太陽光の受光により発電ができるものとし、上記窓障子には光の反射率増加手段が設けられており、窓障子に入射した太陽光を反射させ、手摺りの屋内に面する側面の太陽電池に受光させることを特徴とする。

本発発明においては、屋外に設けた床面の屋外側に手摺りを配置し、屋内側に屋内と屋外を仕切るように窓障子を配置しているのは、太陽電池をより効率よく受光するためであり、例えば集合住宅や一戸建て住宅のバルコニーやベランダ、船のデッキ等が適用できる。

手摺りについては、例えば、笠木、格子状の柵部、支柱で構成された手摺りや笠木、薄い板状のパネル部、支柱で構成された手摺り等があり、特に内部構成は換気ができ発熱が抑制されるものが太陽電池の発電効果が低下しないため好ましい。

太陽電池の設置については、片面のみで太陽光を受光し発電を行う片面受光型太陽電池を手摺りの屋内に面する側面と屋外に面する側面の両面に設けたり、表裏両側で太陽光を受光し発電を行う両面受光型太陽電池を手摺りの支柱と支柱の間に固定することなどにより、手摺りの屋外に面する側面と屋内に面する側面の両面が共に、太陽光の受光により発電ができる状態にする。

光の反射率増加手段については、それを設けていない場合に比べ、設けた場合が反射率の増加するものであり、例えば、窓ガラスの屋内面に金属膜がコーティングする、金属箔が貼り付ける、あるいは反射ガラス、反射フィルム等が使用できる。

窓障子については、アルミ製、スチール製、木製等の窓枠と窓ガラス等の面材などにより構成される。２重サッシや複層ガラスのように窓枠や面材が複数で構成されるものも使用でき、この場合は屋内側、屋外側のどちら側の窓枠や面材に光の反射率増加手段が設けられてもよい。

請求項２記載の太陽電池装置では、請求項１の太陽電池装置であって、上記の窓障子に設ける光の反射率増加手段として、反射ガラスや反射フィルムを使用したことを特徴とする。

反射ガラスや反射フィルムとしては、太陽光を効率よく反射できるものであり、鉄、コバルト、クロム、チタン等の金属酸化物や金、銀、銅などの貴金属の薄膜を形成し、その光干渉効果を利用して表面反射率を高めた熱線反射ガラスや熱線反射フィルム等が使用でき、反射率が１０〜５０％程度のものがあるが、出来る限り光の反射を多くすることより、反射率が３０〜５０％程度以上の高反射性能を有するものを利用することが好ましい。また、反射ガラスの設置や反射フィルム貼りの範囲は、窓障子の上半分、右半分等、窓障子の一部分等のどの部分に行われてもよいが、太陽高度や太陽光の入射角が季節や時間の変化により異なることを考慮すると、窓障子の全面に行われることが好ましい。

この構成により、請求項１記載の発明や請求項２記載の発明では、手摺りの屋外に面する側面では、直接入射する太陽光を太陽電池が受光し発電が行われる。手摺りの屋内に面する側面では、太陽光の直接受光の他、窓障子に入射した太陽光が、反射ガラスや反射フィルム等の光の反射率増加手段により手摺りの屋内に面する側面の方向に反射する太陽光を太陽電池が受光し発電が行われる。なお、窓障子の周囲の壁面や窓障子で反射ガラスの設置や反射フィルム貼りをしていない部分で反射した太陽光についても、手摺りの屋内に面する側面での太陽電池の発電に寄与できる。

請求項３記載の発明の太陽電池装置では、請求項１〜２のいずれかに記載の太陽電池装置であって、上記の窓障子に太陽電池が設置されていることを特徴とする。

上記の窓障子に設置する太陽電池の種類については、片面受光型太陽電池や透光性を実現したシート状のアモルファスシリコン太陽電池等が使用でき、特に施工性と室内への採光を考慮すると後者のような透光性を実現したシート状のアモルファスシリコン太陽電池の使用が好ましい。

この構成により、窓障子に設置した太陽電池は直接入射する太陽光を受光し発電が行われる。手摺りの屋外に面する側面では、直接入射する太陽光を太陽電池が受光し発電が行われる。手摺りの屋内に面する側面では、太陽光の直接受光の他、窓障子の太陽電池を設置していない部分に設置した反射ガラスや反射フィルム等の光の反射率増加手段により手摺りの屋内に面する側面の方向に反射する太陽光を太陽電池が受光し発電が行われる。なお、窓障子の周囲の壁面や窓障子に設置した太陽電池により反射した太陽光も手摺りの屋内に面する側面での太陽電池の発電に寄与できる。

請求項４記載の発明の太陽電池装置では、請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池装置であって、上記の床面、及び窓障子の周囲の壁面が、反射率の高い仕上げになされていることを特徴とする。

床面における反射率の高い床仕上げとしては、反射率の高い鏡面仕上げの石材やタイル等の素材としての反射率が高いものが使用できる。窓障子の周囲の壁面における反射率の高い仕上げとしても、ガルバニウム鋼板（アルミニウムと亜鉛金メッキ鋼板）やステンレス鋼板等の反射率の高く耐久性のある鋼板類、反射率の高いタイルや鏡面仕上げの壁材が使用できる。特にガルバニウム鋼板は亜鉛鉄板の特性防食機能とアルミニウムの長期耐食性を合わせ持ち、亜鉛鉄板の３〜６倍の寿命が期待でき、更に太陽光を反射しやすい素材であるため好ましい。なお、色目やテクスチュア（質感や材質感）等については特に限定するものではない。

上記請求項１〜３記載の光の経路による発電に加え、窓障子の周囲の壁面を反射率の高い仕上げにすることにより、窓障子の周囲の壁面より反射された太陽光を増加し、手摺りの屋内に面する側面での太陽電池が受光し発電が行われる。また、床面も反射率の高い材料にすることにより、反射率の高い仕上げにした壁面、反射ガラスや反射フィルム等の光の反射率増加手段、窓障子に設置した太陽電池等により床面に向けて反射された太陽光を、床面にて再度反射させ、手摺りの屋内に面する側面での太陽電池に受光させ発電が行われる。

さらに、請求項５記載の発明の太陽電池装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池であり、上記の手摺りに放熱、通風、採光が可能なスリットを設けたことを特徴とする。

上記スリットとしては、コンクリートの腰壁状の手摺りにスリットを設置したものや、薄い板状のパネル式手摺りの支柱間にスリットを設置するなどが使用でき、スリット幅、高さ、形状、位置等は特に限定されず、有効に放熱、通風、採光できるものが好ましい。
スリットが設置されることにより、屋外への放熱、通風により換気が促進し、屋内空間への採光量が増加される。また、スリットから入射する太陽光により上記記載の窓障子に設置した反射ガラス、反射フィルム、太陽電池、及び、窓障子周辺の壁面、床面へ入射する太陽光が増加される。このことより、手摺りの屋内に面する側面に向かって反射する太陽光が増し、太陽電池の発電量が増加される。

また、本発明においては、屋外に設けた床面上に屋根、庇、天井等の設置も行えるものとし、設置する場合は、透過性のある仕様のものであれば、太陽光の受光量の減少が少ないので好ましい。

請求項１〜２では、窓障子に光の反射率増加手段を設けることにより、手摺りの屋内に面する側面へ反射させた太陽光を、太陽電池が受光し発電量が増加する。

請求項３では、窓障子に太陽電池を設置することにより手摺りだけでなく窓障子部分での発電が可能となる。

請求項４では、窓障子の周囲の壁面を反射率の高い仕上げにすることにより、窓障子の周囲の壁面より反射される太陽光を増加させ発電量が増加される。また、床面も反射率の高い材料にすることにより、床面にて再度反射され、今まで受光されていなかった太陽光も手摺りの屋内に面する側面での太陽電池に受光させ発電が可能となる。

また、請求項５のスリットを設置することにより、屋内空間の通風による換気の促進、採光量の増加が可能であり、また、窓障子に設置した反射ガラスや反射フィルム等の光の反射率増加手段、太陽電池、及び、窓障子周辺の壁面、床面への受光量の増加等の効果がある。

以下、本発明の実施の形態を図面１〜４に基づいて説明する。

図１（イ）は実施の形態を示す斜視図であり、太陽光経路は図１（ロ）の断面図及び図１（ハ）の平面図を用いて説明を行う。

図１はマンション等の集合住宅や一戸建て住宅等におけるバルコニーを示している。バルコニーの床面７の屋外側に手摺り１を配置し、屋内側に屋内と屋外を仕切るように壁面５及び窓障子６が配置され、太陽電池装置Ａが設けられている。太陽電池装置Ａは手摺り１に設置した両面受光型太陽電池パネル４と窓障子６に設置した熱線反射ガラス１０により構成されている。

手摺り１は支柱２、笠木３、手摺りパネルを兼ねる両面受光型太陽電池パネル４により構成される。支柱2はバルコニー床面７の屋外側に垂直に適宜間隔をとり複数本設置されている。支柱２と支柱２の間には薄い板状の上記両面受光型太陽電池パネル４が挟みこむようにしてボルトにて固定されている。支柱２の上端には長尺の笠木３が設けられている。
窓障子６はバルコニー床面７からバルコニー天井付近までの高さを有した掃き出し窓である。

両面受光型太陽電池パネル４は、表裏両面からの受光により発電を行うことが可能なものである。既存のバルコニーに固定されている薄い板状の手摺りパネルを取り外し、この両面受光型太陽電池パネル４を取り付けてもよい。
屋外と屋内を仕切る窓障子６には、全面に反射率が約３５％の熱線反射ガラス１０が設置されている。

発電が行われる太陽光経路については、手摺り１の屋外に面する側面ａでは、図１（ロ）の太陽光経路Ｌ４や図１（ハ）の太陽光経路Ｌ８のような直接入射する太陽光を両面受光型太陽電池パネル４が受光し、発電が行われる。手摺り１の屋内に面する側面ｂでは、時間帯により太陽光を直接受光する太陽光経路Ｌ９の他、太陽光を図１（ロ）の太陽光経路Ｌ２、図１（ハ）の太陽光経路Ｌ６のように窓障子６に設けた熱線反射ガラス１０に入射した太陽光を手摺り１の屋内に面する側面ｂの方向に反射させ、両面受光型太陽電池パネル４へ受光させることにより発電が行われる。また、図１（ハ）の太陽経路Ｌ７のように窓障子６の周囲の壁面５に入射した太陽光を手摺り１の屋内に面する方向ｂに反射される太陽光も、両面受光型太陽電池パネル４の発電に寄与できる。

この実施例１の太陽電池装置によれば、手摺り１の両面受光型太陽電池パネル４のみの場合に比べて、熱線反射ガラス１０の反射の効果により発電量が約１０％向上していた。

この実施例の太陽電池装置の基本的な構成については実施例１と同様とし、相違点としては、実施例１における、屋外と屋内を仕切る窓障子６に透過性を実現したシート状のアモルファス太陽電池１４（以下シート状太陽電池とする）が設置される点であり、詳細について図１及び図２を用いて説明を行う。

発電が行われる太陽光経路については、図２のようにシート状太陽電池１４は、窓障子６の窓ガラス下面部分１３に設置され、上面部分１２には熱線反射ガラス１０が設置されている。これは、窓障子６での太陽光の入射範囲が太陽高度の低い場合は全面に入射し、太陽高度が高い場合は下面部分１３でないと入射しないことより、少しでも直接入射する太陽光が多い部分である窓障子６の下面部分１３にシート状太陽光電池１４を設置させるためである。

窓障子６の下面部分１３に設置したシート状太陽電池１４には図１（ロ）の太陽光経路Ｌ１や図１（ハ）の太陽光経路Ｌ５のような直接入射する太陽光を受光して発電が行われる。手摺り１の屋内に面する側面ｂでは、実施例１と同様な太陽光経路により発電が行われる。なお、窓障子６の下面部分１３に設置したシート状太陽電池１４に吸収されずに手摺りの屋内に面する側面ｂの方向に反射された太陽光も両面受光型太陽電池パネル４での発電に寄与される。

この実施例２の太陽装置によれば、手摺りに加え窓障子６部分での発電が可能となり、更に透過性を実現したシート状の太陽電池１４が使用されることより、屋内への採光を確保しながら発電量を増やすことが可能である。

この実施例の太陽電池装置の基本的な構成については実施例１と同様とし、相違点としては、実施例１における、壁面５にガルバニウム鋼板１５を設置し、床面７に鏡面仕上げのタイル１６を設置する点である。詳細について図１及び図２を用いて説明を行う。

図２のように壁面５の仕上げ材として表面が波型に凹凸のあるガルバニウム鋼板１５がビス等により壁面に設置され、床面７については鏡面仕上げのタイル１６が全面に敷き詰められている。ガルバニウム鋼板１５の波型の凹凸は、入射した太陽光を拡散反射させることにより多くの太陽光を手摺り１の屋内に面する側面ｂ方向に反射させるためである。

発電が行われる太陽光経路については、実施例１の太陽光経路に加え、屋内に面する側面ｂ面では、図１（ハ）の太陽光経路Ｌ７のような、壁面５に入射した太陽光をガルバニウム鋼板１５により手摺りの屋内に面する側面ｂの方向に増大させて反射させ、両面受光型太陽電池パネル４が受光し発電が行われる。
更に、図１（ロ）の太陽光経路Ｌ３のように、壁面５に設置されたガルバニウム鋼板や窓障子６に設置された反射ガラス１０に入射した太陽光で床面に向かう方向に反射した太陽光を床面７に設置した鏡面仕上げのタイル１６により再度反射させ、両面受光型太陽電池パネル４が受光し発電が行われる。

この実施例３の太陽電池装置よれば、ガルバニウム鋼板１５と鏡面仕上げのタイル１６により反射光が増大され、今まで受光されていなかった太陽光も手摺りの屋内に面する側面ｂでの両面受光型太陽電池パネル４に受光させることが可能であり実施例１のみの場合に比べ発電量が向上していた。また、上記のガルバニウム鋼板１５や鏡面仕上げのタイル１６は、既設壁面及び床面仕上げの上からの施工が可能であり、ガルバニウム鋼板１５をビスやボルト等で設置したり、床面７を鏡面仕上げのタイル１６を、既設仕上げ面の上に鏡面仕上げのタイル１６を固定せずに、敷き並べるだけでも良いため、大掛かりな工事を要しないで施工が可能である。

この実施例の太陽電池装置の基本的な構成は実施例１と同様とし、相違点としては、実施例１における手摺り１にスリット１７が設置されている点である。詳細について図面３を用いて説明を行う。

このスリット１７は、図３のように手摺りの支柱２と支柱２の間を約１００ｍｍ離して設置されることによりできる隙間をスリット１７とするものである。この幅は幼児が誤って進入し、転落することがないことを考慮した幅である。

このスリット１７により、屋内側空間への通風を確保し換気が促進され、スリット１７から入る太陽光により屋内への採光量が確保される。また、スリット１７からバルコニー内に入射する太陽光は、窓障子６に設置した反射ガラス１０、窓障子６の周囲の壁面５に設置したガルバニウム鋼板１５、床面７に設置した鏡面仕上げのタイル１６への入射量を増加させ、手摺りの屋内に面する側面ｂでの両面受光型太陽電池パネル４が受光する太陽光が増え、発電量が向上していた。

図４（イ）は実施の形態を示す斜視図であり、実施例での太陽光経路は図４（ロ）の断面図及び図４（ハ）の平面図を用いて説明を行う。

図４は、マンションのような集合住宅や一戸建て住宅等におけるバルコニー部分を示している。基本的な構成は実施例１と同様であり、相違点としては、手摺り１の代わりに格子状の手摺り４１を、両面受光型太陽電池パネル４の代わりに片面受光型太陽電池４９を、熱線反射ガラス１０の代わりに熱線反射フィルム１１が設けられている点である。

手摺り４１は、支柱４２、笠木４３、手摺り格子４４により構成され、支柱４２はバルコニーの床面４７の屋外側に垂直に適宜間隔をとり複数本設置されており、支柱４２の上端には長尺の笠木４３が設けられている。

太陽電池の片側のみの受光により発電する片面受光型太陽電池４９が、格子手摺り４４を両側から挟み込むようにボルトにより固定されている。また、屋外と屋内を仕切る窓障子４６の窓ガラスの全面には反射率が約３３％の熱線反射フィルム１１が窓ガラスの内側面に貼り付けられている。

発電が行われる太陽光経路については、実施例１同様で、手摺り１の屋外に面する側面ａでは、図４（ロ）の太陽光経路Ｌ４や図４（ハ）の太陽光経路Ｌ８のような直接入射する太陽光を片面受光型太陽電池４９が受光し、発電が行われる。手摺り４１の屋内に面する側面ｂでは、時間帯により太陽光を直接受光する太陽光経路Ｌ９の他、窓障子４６に設置した熱線反射フィルム１１により太陽光を図４（ロ）の太陽光経路Ｌ２、図４（ハ）の太陽光経路Ｌ６のように手摺り４１の屋内に面する側面ｂの方向に反射させ、片側受光型太陽電池４９へ受光させることにより発電が行われる

この実施例５によれば、片側受光型太陽電池４９が手摺り４１を挟み込むように設置されるため、太陽電池の寸法に制限が少なく、格子状手摺りだけでなくコンクリート製の腰壁状などあらゆる手摺りについても設置が可能であり、新築時だけではなく既設建物のバルコニーに設置される場合に有効である。

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を一脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれるのは勿論である。

上記のように、本発明の太陽電池装置は、太陽光を効果的に反射させることにより、ベランダや屋上広場、又は、大型船等の通路や甲板等の空間での手摺りの屋内に面する側面での太陽電池の発電量の増大に有効なものである。

（イ）本発明に係わる実施例１の太陽電池装置を示す斜視図である。（ロ）図１（イ）の線（あ）―（あ）における断面図である。（ハ）図１（イ）の平面図である。本発明に係わる実施例２及び３での窓障子４及び壁面５を示す正面図である本発明に係わる実施例４の手摺りを示すスリットの正面図である。（イ）本発明に係わる実施例２の太陽電池装置の斜視図である。（ロ）図４（イ）の線（い）―（い）における断面図である。（ハ）図４（イ）の平面図である。

符号の説明

１手摺り
２支柱
３笠木
４両面受光型太陽電池パネル
５壁面
６窓障子
７床面
１０熱線反射ガラス
１１熱線反射フィルム
１２窓障子６の上面部分
１３窓障子６の下面部分
１４シート状太陽電池
１５ガルバニウム鋼板
１６鏡面仕上げのタイル
１７手摺りスリット
４１手摺り
４２支柱
４３笠木
４４手摺り格子
４５壁面
４６窓障子
４７床面
４９片面受光型太陽電池

Claims

屋外に設けた床面の屋外側に手摺りを配置し、屋内側に屋内と屋外を仕切るように窓障子を配置しており、手摺りには太陽電池が設置され、その太陽電池は手摺りの屋外に面する側面と屋内に面する側面の両面が共に太陽光の受光により発電ができるものとし、上記窓障子には光の反射率増加手段が設けられており、窓障子に入射した太陽光を反射させ、手摺りの屋内に面する側面の太陽電池に受光させることを特徴とする太陽電池装置。
上記の窓障子に設ける光の反射率増加手段として、反射ガラスや反射フィルムを使用したことを特徴とする請求項１記載の太陽電池装置。
上記の窓障子に太陽電池が設置されていることを特徴とする請求項１〜２のいずれかに記載の太陽電池装置。
上記の床面及び窓障子の周囲の壁面が、反射率の高い仕上げになされていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の太陽電池装置。
上記の手摺りに通風及び採光可能なスリットが設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の太陽電池装置。