JP2012007296A - 屋根構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】建物の省エネを図る太陽光モジュール46は、一方側の側部に第1の破風カバー34の溝42に嵌合可能なリブ50Aを有しているので、溝42にリブ50Aを嵌合することで、第1の破風カバー34と太陽光モジュール46とを隙間無く連結することができる。一方、太陽光モジュール46は、他方側の側部に第2の破風カバー36のリブ44に嵌合可能な溝50Bを有しているので、リブ44に溝50Bを嵌合することで、第2の破風カバー36と太陽光モジュール46とを隙間無く連結することができる。さらに、リブ50Aと溝50Bとを嵌合することで太陽光モジュール46同士も隙間無く連結することができるので、モジュールの端部が全て隠され、屋根12は高い意匠性を有しているものとなる。
【選択図】図2
Description
さらに、室内の日射量も調整可能として、さらなる省エネを図ることを第2の目的としている。
請求項1に記載の屋根構造では、複数枚の太陽光モジュールが屋根に配置されているので、建物で使用する電力の一部を太陽光モジュールによって発電された電力で賄う事ができ、省エネを図ることができる。
請求項1に記載の屋根構造では、矩形に形成された枠部の内側に複数枚の太陽光モジュールを配置したので、屋根の側縁部に取り付けられた化粧部材に太陽光モジュールを接触させることで、複数の太陽光モジュールを化粧部材に沿って位置決めしつつ配置することができる。
また、請求項1に記載の屋根構造では、軒部材に太陽光モジュールを接触させることで複数の太陽光モジュールを軒部材に沿って位置決めしつつ配置することができ、棟部材に太陽光モジュールを接触させることで複数の太陽光モジュールを棟部材に沿って位置決めしつつ配置することができる。
このように、枠部の内側に隙間を開ける事無く太陽光モジュールを配置することができるので、大きな発電量が得られ、かつ屋根の意匠性を向上させることができる。
請求項3に記載の屋根構造では、太陽光モジュールで生成された電力を輸送するための配線が、化粧部材の内部に設けられた配線通路に通される。
配線を化粧部材の内部に設けられた配線通路に通すことで、配線が太陽光、雨水等から守られ、配線の劣化が抑えられる。
さらに、化粧部材の内部に設けられた配線通路に配線を通すことで、化粧部材に隣接する太陽光モジュールと該配線とを最短距離で接続することが可能となる。
請求項4に記載の屋根構造では、屋根の側端部に取り付けられる化粧部材に設けられた雨水経路を介して雨水を排水することができる。例えば、化粧部材の上に付着した雨水を雨水経路を介して排水することで、屋根の側端部から妻方向外側へ雨水を落下させることを防止することができる。
屋根の一方の側端部に取り付けられる化粧部材の位置決め部に備えられている第1の係合部に対して、太陽光モジュールの一方の側部に備えられている第2の被係合部を嵌合することで、屋根の一方の側端部に取り付けられる化粧部材に対して、太陽光モジュールの決めを行うことが出来ると共に、太陽光モジュールと化粧部材とを隙間無く連結することができる。
軒モジュールは、建物の外壁よりも外側に突出した化粧部材に設けられた位置決め部に側端部が係合して位置決めされる。したがって、軒モジュールと化粧部材との間に隙間を開ける事無く軒モジュールを配置することができ、また、軒モジュールの側端部を化粧部材で隠すことができるので、軒を有する場合にも、屋根の意匠性を向上させることができる。
屋根の一方の側端部に取り付けられる化粧部材の位置決め部に備えられている第1の係合部に対して、太陽光モジュールの一方の側部に備えられている第2の被係合部を嵌合することで、屋根の一方の側端部に取り付けられる化粧部材に対して、太陽光モジュールの決めを行うことが出来ると共に、太陽光モジュールと化粧部材とを隙間無く連結することができる。
屋根の一方の側端部に取り付けられる化粧部材の位置決め部に備えられている第1の係合部に対して、軒モジュールの一方の側部に備えられている第3の被係合部を嵌合することで、屋根の一方の側端部に取り付けられる化粧部材に対して、軒モジュールの決めを行うことが出来る。
請求項9に記載の屋根構造では、軒が軒モジュールによって構成され、その軒モジュールには、角度を変更可能な軒ルーバーが設けられているので、軒ルーバーの角度を変更することで、室内の日射量を調整したり軒直下への雨がかりを防止することができる。
例えば、夏期には、室内に太陽光が入り込まないように軒ルーバーの角度を調整することで室温の上昇が防止される。このため、冷房に使用するエネルギーを節約でき、省エネとなる。
請求項10に記載の屋根構造では、日射量センサで日射量が計測され、第1駆動手段は日射量検出センサで検出された日射量に応じて軒ルーバーの角度を変更する。即ち、軒ルーバーの角度が日射量に応じて自動で変更されるので、人手で軒ルーバーの角度を調整する必要が無く、軒ルーバーの角度を変更する手間が掛からない。
請求項11に記載の屋根構造では、軒に設けられた給電部から、太陽光モジュールで発電された電力を取り出すことができる。
例えば、軒の下側を車庫として利用する場合、太陽光モジュールで発電された電力を車庫に置いた自動車のバッテリーの充電に利用することが出来る。
図1には、本実施形態に係る建物10の屋根12の全体構成が示されており、図2には建物10の上部の桁方向に沿った縦断面図が示されている。
本実施形態の屋根12はいわゆる切妻屋根である。
以下に、本実施形態の屋根12の構造について詳細に説明する。
本実施形態の屋根12は、一方の妻側端部に化粧部材としての第1の破風カバー34が取り付けられており、他方の妻側端部に化粧部材としての第2の破風カバー36が取り付けられている。
図4に示すように、野地板28の下縁は外壁62の上側に位置しているが、破風板30、第1の破風カバー34、及び第2の破風カバー36は、軒39を構成するための後述する軒モジュール64を位置決めするために外壁62よりも外側(桁側)へ突出している。
なお、これら第1の破風カバー34、及び第2の破風カバー36は、合成樹脂、金属等で形成することができる。
なお、野地板28の上面には、防水シート等(図示せず)が敷設されている。防水シートの上には、スレート、瓦等の屋根材(図示省略)が葺設されていても良い。また、防水シートの上には、後述する太陽光モジュール46を下側から支持するモジュール支持フレーム38が取り付けられている。
モジュール支持フレーム38は、棟部材37と平行に配置される複数の横桟38Aと、棟部材37と直交する方向に配置される複数の縦桟38Bとで格子状に形成されている。
なお、横桟38A、及び縦桟38Bは、本実施形態では、断面C字形状のC型鋼を用いているが、山形鋼、H鋼、角型鋼管等、他の鋼材を用いても良く、材質は鉄に限らず、アルミニューム等で良い。
第2の破風カバー36は、野地板28の上面よりも上方に突出している上カバー部36Aと、上カバー部36Aの下側に配置されて上カバー部36Aとは図示しない螺子等で連結される下カバー部36Bとから構成されている。
上カバー部34Aの屋根内側の側部には、カバー長手方向に沿って延びる溝42が上寄りに形成されている。
一方、上カバー部36Aの屋根内側の側部には、カバー長手方向に沿って延びるリブ44が上寄りに形成されている。
この溝42とリブ44とは互いに嵌合可能な寸法に形成されている。
図1に示すように、第1の破風カバー34、第2の破風カバー36、棟部材37、及び仕切り部材40で形成される矩形の枠49内には、複数枚の太陽光モジュール46、及びルーバーモジュール56がマトリクス状に配置されている。なお、図1において、屋根12の北側(矢印S方向とは反対側)の斜面においては、太陽光モジュール46の図示を省略している。
これら太陽光モジュール46、及びルーバーモジュール56は、モジュール支持フレーム38に搭載され、モジュール支持フレーム38によって下面側から支持されている。
なお、このように複数枚の太陽光モジュール46を連結したものは、一般に太陽光モジュールアレイ等と呼ばれている。
枠フレーム50の一方側の側部にはリブ50Aが形成されており、他方側の側部にはリブ50Aと嵌合可能な溝50Bが形成されている。
なお、各太陽光モジュール46は、平面視で矩形状であり、かつサイズ(縦寸法B1(棟部材37に対して直交方向の寸法)、リブ44を除く横寸法A1(棟部材37に対して平行な方向の寸法)、及び高さ寸法C1)が全て同一である。
これにより、横一列の太陽光モジュール46が電気的に接続されることになる。
例えば、上カバー部34Aの内部には、長手方向に沿って配線45が設けられており、配線45の一端側は、第1の破風カバー34の上端と第2の破風カバー36の上端とを連結する棟部材37の内部を介して棟部材37の長手方向中間部から屋内(例えば、屋根裏、小屋裏空間)へ延びている。
配線45の一端は、屋内に配置されたジョイントボックス53に接続されている。なお、ジョイントボックス53は、配線55を介して後述する制御装置76に接続されている。
したがって、太陽光モジュール46で発電された電気は、上カバー部34Aの配線45、棟部材37の配線45、棟部材37の中間部から屋内へ延びる配線45を介して制御装置76に供給される。
なお、第2の破風カバー36のリブ44に、太陽光モジュール46の第2電極47Bと接触する第1電極47Aを設け、第1電極47Aに配線45を接続しても良い。
また、本実施形態では、太陽光モジュール同士を第1電極47Aと第2電極47Bとで電気的に接続したが、コネクタを用いて太陽光モジュール同士を電気的に接続しても良い。
図1、及び図4に示すように、本実施形態の建物10では、屋根12の2個所に、室内に採光を行うために、トップライトモジュール54が野地板28を貫通して取り付けられている。
トップライトモジュール54は、その縦寸法B2(図4参照)が太陽光モジュール46の縦寸法B1の1乃至整数倍、その横寸法が太陽光モジュール46の横寸法A1の1乃至整数倍に設定されるものである。本実施形態のトップライトモジュール54は、その縦寸法B2が太陽光モジュール46の縦寸法B1の2倍、その横寸法が太陽光モジュール46の横寸法A1の2倍に設定されている。
ルーバーモジュール56は、矩形の枠フレーム58を備えており、枠内には、桁方向に沿って延びる複数枚のトップライトルーバー60が互いに平行に配置されている。これらトップライトルーバー60は、枠フレーム58に回動可能に支持されており、かつ各々が同一方向に向くように図示しないリンク機構で互いに連結されている。なお、本実施形態のルーバーモジュール56は、枠フレーム58の内部にリンク機構を動かすモーター56A(図7参照)を備え、モーター56Aを駆動することでトップライトルーバー60の向きを変更可能としている。
このルーバーモジュール56は、リブ58Aが一方側に隣接している太陽光モジュール46の溝50Bと嵌合し、溝58Bが他方側に隣接している太陽光モジュール46のリブ50Aと嵌合しており、ルーバーモジュール56と太陽光モジュール46とは、桁方向に隙間無く連結されている。
本実施形態のルーバーモジュール56は、その高さ寸法C3が太陽光モジュール46の高さ寸法C1と同一に設定されているが、異なっていても良い。
図1、及び図4に示すように、南側(矢印S方向側)の軒39では、外壁62よりも外側(桁側)へ突出している第1の破風カバー34と第2の破風カバー36との間に、平面視で矩形状とされた軒モジュール64が2個配置されている。
また、南側の外壁62には、サッシ72が設けられており、軒下にはテラス74が設けられている。
なお、北側の軒39では、軒ルーバー68を有する軒モジュール64は必要ないので、軒ルーバー68の無い平板状に形成された軒モジュールが取り付けられている。
制御装置76には、太陽光モジュール46、ルーバーモジュール56のモーター56A、軒モジュール64のモーター64A、蓄電池78、日射量センサ80、室温センサ82、雨滴センサ83、商用電源84、商用電源84からの交流電力が出力される交流コンセント86、自動車のバッテリーを充電するための直流電力が出力される直流コンセント88等が接続されている。
さらに、制御装置76は、雨滴センサ83で雨滴を検出した際に、軒モジュール64のモーター64Aを駆動し、軒ルーバー68を閉じる(軒ルーバー68同士を重ね合わせる)ことができる。
次に、本実施形態の作用を説明する。
本発明の屋根構造が適用された屋根12を備えた本実施形態の建物10では、建物10で使用する電力の少なくとも一部を太陽光モジュール46によって発電された電力で賄う事ができ、省エネを図ることができる。
また、制御装置76は、夏季等の暑い日では、室温センサ82で検出された室温等に基いてモーター64Aを駆動し、図8(A)に示すように、室内に太陽光が入らないように軒ルーバー68の角度を変更することができる。太陽光によって室内の床等が暖められることが無くなるので、冷房に必要とされるエネルギーを軽減でき、省エネとなる。
なお、制御装置76は、日射量センサ80と室温センサ82とを同時に用い、日射量と室温の両方に基いて室内に太陽光が入らないように軒ルーバー68の角度を変更することもできる。
また、制御装置76は、冬季等の寒い日において、室温センサ82で検出された室温に基いてモーター64Aを駆動し、図8(B)に示すように、室内に太陽光を取り入れるように軒ルーバー68の角度を変更(例えば、太陽光に対して平行にする)することができる。これによって、太陽光によって室内の床等を暖めることが可能となり、暖房に必要とされるエネルギーを軽減でき、省エネとなる。
なお、制御装置76は、日射量センサ80と室温センサ82とを同時に用い、日射量と室温の両方に基いて室内に太陽光を取り入れるように軒ルーバー68の角度を変更することもできる。
また、制御装置76は、室温センサ82で検出された室温等に基いて、制御装置76はルーバーモジュール56のモーター56Aを駆動し、冬季等では室内に太陽光を取り入れるようにトップライトルーバー60の向きを変更して省エネを図り、夏季等では、室内に太陽光が入り込まないようにトップライトルーバー60の向きを変更して省エネを図ることができる。
なお、制御装置76は、日射量センサ80と室温センサ82とを同時に用い、日射量と室温の両方に基いて室内に太陽光を取り入れるようにトップライトルーバー60の角度を変更したり、室内に太陽光が入り込まないようにトップライトルーバー60の角度を変更することもできる。
上記実施形態では、軒ルーバー68、及びトップライトルーバー60の向きを、日射量や室温に基いて制御装置76が自動で変更したが、制御装置76に接続された操作スイッチ(図示せず)を操作して居住者が手動で変更することもできる。
第1の破風カバー34、及び第2の破風カバー36は、上記実施形態の形状に限らず、本発明を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
例えば、図9に示すように、上カバー部34Aの幅方向両端部、及び上カバー部36Aの幅方向両端部に、各々上方に延びる縦壁94を形成し、上カバー部34Aの上部、及び上カバー部36Aの上部を、雨水を流下させる溝形状の雨水経路98とすることもできる。なお、上カバー部34Aの上部、及び上カバー部36Aの雨水経路98を流下した雨水は、各カバーの妻側へ落下する事無く軒樋70に排水される。
例えば、図10に示すように、第1の破風カバー34の上カバー部34Aの下端と、第2の破風カバー36の上カバー部36Aの下端とを仕切り部材40と平行に設けられる軒先材96で連結し、軒モジュール64の軒先側の端部を軒先材96で隠すようにしても良い。これにより、軒先側の軒ルーバー68が軒モジュール64で隠れ、屋根12の意匠性を更に向上することができる。
なお、図11に示すように、鼻隠し材92と軒先材96との間には、軒ルーバー68から落下した雨水を軒樋70に排水するための隙間が形成されている。
12 屋根
34 第1の破風カバー(化粧部材)
34A 上カバー部(配線通路)
34B 下カバー部(配線通路)
36 第2の破風カバー(化粧部材)
36A 上カバー部(配線通路)
36B 下カバー部(配線通路)
37 棟部材
39 軒
40 仕切り部材
42 溝(位置決め部、第1の係合部)
44 リブ(位置決め部、第1の被係合部)
45 配線
46 太陽光モジュール
49 枠(枠部)
50A リブ(第2の被係合部)
50B 溝(第2の係合部)
54 トップライトモジュール
56 ルーバーモジュール
56A モーター(第2駆動手段)
54 トップライトモジュール
56 ルーバーモジュール
56A モーター(第2駆動手段)
58A リブ(第4の被係合部)
58B 溝(第4の係合部)
60 トップライトルーバー
62 外壁
64 軒モジュール
64A モーター(第1駆動手段)
66A リブ(第3の被係合部)
66B 溝(第3の係合部)
68 軒ルーバー
76 制御装置(第1駆動手段、第2駆動手段)
80 日射量センサ
83 雨滴センサ
88 直流コンセント(給電部)
96 軒先材
98 雨水経路
Claims (11)
- 前記屋根の一方の側端部、及び前記屋根の他方の側端部に取り付けられる化粧部材と、
前記屋根の一方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の上端と前記屋根の他方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の上端とを連結する棟部材と、
前記屋根の一方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の下端と前記屋根の他方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の下端とを連結する軒部材と、で矩形の枠部が形成され、
前記枠部の内側に複数枚の前記太陽光モジュールが配置されている屋根構造。 - 前記化粧部材には、前記太陽光モジュールの側端部に係合して前記太陽光モジュールの位置決めを行う位置決め部が設けられている、請求項1に記載の屋根構造。
- 前記化粧部材の内部に、前記太陽光モジュールで生成された電力を輸送するための配線を通す配線通路が形成されている、請求項1または請求項2に記載の屋根構造。
- 前記化粧部材には、雨水を流す雨水経路が設けられている、請求項1〜請求項3の何れか1項に記載の屋根構造。
- 前記屋根の一方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の前記位置決め部は、第1の係合部を備え、
前記屋根の他方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の前記位置決め部は、第1の被係合部を備え、
前記太陽光モジュールの一方の側部は、前記第1の係合部と嵌合可能な第2の被係合部を備え、
前記太陽光モジュールの他方の側部は、前記第1の被係合部、及び前記第2の被係合部と嵌合可能な第2の係合部を備えている、請求項2に記載の屋根構造。 - 前記屋根の軒を構成する1乃至複数の軒モジュールを備え、
前記化粧部材は、建物の外壁よりも外側へ突出するように設けられ、
前記外壁よりも外側へ突出した前記化粧部材の前記位置決め部は、前記軒モジュールの側端部に係合して前記軒モジュールの位置決めを行う、請求項1〜請求項5の何れか1項に記載の屋根構造。 - 前記屋根に設けられるトップライトモジュール、及び前記トップライトモジュールの上部に配置され前記太陽光モジュールと連結されるルーバーモジュールを備え、
前記屋根の一方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の前記位置決め部は、第1の係合部を備え、
前記屋根の他方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の前記位置決め部は、第1の被係合部を備え、
前記太陽光モジュールの一方の側部は、前記第1の係合部と嵌合可能な第2の被係合部を備え、
前記太陽光モジュールの他方の側部は、前記第1の被係合部、及び前記第2の被係合部と嵌合可能な第2の係合部を備え、
前記ルーバーモジュールの一方の側部は、前記第2の係合部と嵌合可能な第4の被係合部を備え、
前記ルーバーモジュールの他方の側部は、前記第4の被係合部、及び前記第2の被係合部に係合可能な第4の係合部を備えている、請求項2、請求項5及び請求項6の何れか1項に記載の屋根構造。 - 前記屋根の一方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の前記位置決め部は、第1の係合部を備え、
前記屋根の他方の側端部に取り付けられる前記化粧部材の前記位置決め部は、第1の被係合部を備え、
前記軒モジュールの一方の側部は、前記第1の係合部と嵌合可能な第3の被係合部を備え、
前記軒モジュールの他方の側部は、前記第3の被係合部、及び前記第1の被係合部に係合可能な第3の係合部を備えている、請求項6に記載の屋根構造。 - 前記軒モジュールには、角度を変更可能な軒ルーバーが設けられている、請求項6または請求項8に記載の屋根構造。
- 日射量を計測する日射量センサと、
前記日射量検出センサで検出された日射量に応じて前記軒ルーバーの角度を変更する第1駆動手段と、
を有する、請求項9に記載の屋根構造。 - 軒には、前記太陽光モジュールで発電された電力を取り出すための給電部が設けられている、請求項6及び請求項8〜請求項10の何れか1項に記載の屋根構造。
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