JP2014136922A - 太陽電池モジュールユニットの配線構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】カーテンウォールに太陽電池モジュールユニットとして兼用される庇を設置する場合、カーテンウォール内への漏水を防止しうる構造の太陽電池モジュールユニットの配線構造を提供する。
【解決手段】躯体として備えた外壁70と、横並びに設置されたカーテンウォール2のうちの最端部のカーテンウォール2の縦枠6との間にスペース72を形成する。各階の太陽電池モジュールユニット1どうしを上下に隣接する階間で接続するケーブル3aおよび複数階の太陽電池モジュールユニット1をまとめた1グループに共通のケーブル3cをスペース72に通す。躯体として備えた外壁70と縦枠6との間にカバー73を設ける。カバー73に開口部73aを設け、その開口部73aにケーブル3aを通すと共に、開口部73aを塞ぐシール材74を設ける。
【選択図】図14
【解決手段】躯体として備えた外壁70と、横並びに設置されたカーテンウォール2のうちの最端部のカーテンウォール2の縦枠6との間にスペース72を形成する。各階の太陽電池モジュールユニット1どうしを上下に隣接する階間で接続するケーブル3aおよび複数階の太陽電池モジュールユニット1をまとめた1グループに共通のケーブル3cをスペース72に通す。躯体として備えた外壁70と縦枠6との間にカバー73を設ける。カバー73に開口部73aを設け、その開口部73aにケーブル3aを通すと共に、開口部73aを塞ぐシール材74を設ける。
【選択図】図14
Description
本発明は、建物に設置される太陽電池モジュールユニットの配線構造に係わり、特にビルの外壁に庇として太陽電池モジュールユニットを取付ける場合に好適なものに関する。
太陽電池モジュールとして、例えば特許文献1に記載のように、ビルのカーテンウォールに設ける庇に太陽電池モジュールを取付けたものがある。
特許文献1に記載のようにビルのカーテンウォールに庇兼用の太陽電池モジュールを設置する場合、一例として例えば図17に示すような取付け構造が採用することが考えられる。図17において、5は鉄筋コンクリート製の床、2はこの床5等の躯体に取付け金具12により取付けられるカーテンウォールである。
6はカーテンウォールの縦枠、8は隣接する縦枠6,6間に不図示の固定具により固定されたカーテンウォールの横枠であり、このような縦枠6や横枠8により組まれた枠内にガラスパネル10や耐火ボード11が組込まれ遮光壁が構成され、枠内の他の領域には不図示のペアガラスが組み込まれて光透過壁が構成される。70はビルの端部において躯体として構成された外壁であり、ビルの端部においては、この外壁70と縦枠6との間に隙間が生じないように設置されている。
1はカーテンウォール2の縦枠6または横枠8に取付けられる太陽電池モジュールユニットであり、このユニット1は複数枚の発電素子19を内蔵したものである。各ユニット1内の発電素子19どうしは互いに直列に接続されると共に、同階において設置されるユニット1どうしも直列に接続される。また、異なる階のユニットどうしも直列に接続し、ビルの適宜箇所に設置した不図示のパワーコンディショナーに接続する必要がある。
従来のカーテンウォールの構造によると、異なる階のユニット間を接続するケーブル71は、カーテンウォール2を構成する横枠8に設けた開口部に通して配線する必要がある。しかしながら、横枠8に開口部を設けると、その開口部を通してカーテンウォールの内部に雨水等が漏水するおそれがある。また、横枠8にケーブルを通すための開口部を設けると、強度が低下するという問題点がある。
本発明は、上記問題点に鑑み、カーテンウォールに太陽電池モジュールユニットとして兼用される庇を設置する場合、カーテンウォールの枠の強度が低下することなく、カーテンウォール内への漏水を防止しうる構造の太陽電池モジュールユニットの配線構造を提供することを目的とする。
請求項1の太陽電池モジュールユニットの配線構造は、複数枚のカーテンウォールが各階ごとに横並びに設置されるビルに、各カーテンウォールに太陽電池モジュールユニットを設置した太陽電池モジュールユニットの配線構造において、
上下階の太陽電池モジュールユニットどうしを接続するケーブルおよび複数階の太陽電池モジュールユニットをまとめた1グループに共通のケーブルを通すスペースを、躯体として備えた外壁と、横並びに設置されたカーテンウォールのうちの最端部のカーテンウォールの縦枠との間に形成し、
前記外壁と前記縦枠との間にカバーを設け、
前記カバーに開口部を設け、その開口部に前記ケーブルを通すと共に、開口部を塞ぐシール材を設けたことを特徴とする。
上下階の太陽電池モジュールユニットどうしを接続するケーブルおよび複数階の太陽電池モジュールユニットをまとめた1グループに共通のケーブルを通すスペースを、躯体として備えた外壁と、横並びに設置されたカーテンウォールのうちの最端部のカーテンウォールの縦枠との間に形成し、
前記外壁と前記縦枠との間にカバーを設け、
前記カバーに開口部を設け、その開口部に前記ケーブルを通すと共に、開口部を塞ぐシール材を設けたことを特徴とする。
請求項2の太陽電池モジュールユニットの配線構造は、請求項1に記載の太陽電池モジュールユニットの配線構造において、
前記カバーに設けた開口部に筒体を嵌合し、その筒体に前記ケーブルを通し、前記ケーブルと前記筒体との間にシール材を充填したことを特徴とする。
前記カバーに設けた開口部に筒体を嵌合し、その筒体に前記ケーブルを通し、前記ケーブルと前記筒体との間にシール材を充填したことを特徴とする。
請求項1の発明によれば、躯体として備えた外壁とカーテンウォールの縦枠との間にスペースを形成し、そのスペースにケーブルを通し、そのスペースをカバーで覆う構造としたので、カーテンウォールの横枠に開口部を設ける必要がなく、外部からの漏水を防止することができる。また、横枠に開口部を設ける必要がないので、横枠の強度低下のおそれがない。
請求項2の発明によれば、ケーブルを筒体に通したので、ケーブルが保護される。
図1は本発明の太陽電池モジュールユニット1の配線構造の適用例を示すビルの斜視図、図2はその部分拡大図である。図1、図2に示すように、太陽電池モジュールユニット1は、庇の役目も果たすものであり、ビルの外壁を構成するカーテンウォール2に取付けられるものである。図1、図2に示すように、各階において、各カーテンウォール2ごとに複数枚のユニット1が横並びに取付けられ、隣接して配置されるユニット1のケーブルどうしを直列に接続し、ビルの片側等に縦に配線するケーブル3aを通して上下に隣接する階のユニット1どうしが接続され、同じ階に共通の戻りのケーブル3bも各ユニット1を通して配線される。この実施の形態においては、下側3階を1グループ、上側4回を1グループとする合計2グループでビル全体のユニット1をまとめた例を示す。そして各グループに共通のケーブル3cもビルの片側に配線され、全体として太陽電池モジュールの直流出力がビル内に設置したパワーコンディショナー4に集約され、ここで直流を交流に変換する等の処理を行なう。
カーテンウォール2には、予め工場においてカーテンウォールがユニットとして組まれて施工現場において互いに外壁として躯体に取付けられるユニット式カーテンウォールと、施工現場においてカーテンウォールとして組立てられるノックダウン方式のものがあるが、本例ではノックダウン方式のものを示している。このカーテンウォール2は、鉄筋コンクリート製床5等の躯体にブラケット12を介して取付けられる(図5の横断面図参照)。
図2に示すように、このカーテンウォール2の枠体は、隣接する縦枠6,6の間に各階対応の横枠7と、上下の横枠7,7間の横枠8とを備える。そして、左右の縦枠6,6と、中間の横枠8と、その下の横枠7で囲まれた枠内にペアガラス9が組み込まれて光透過壁を構成し(図3の縦断面図参照)、左右の縦枠6,6と、中間の横枠8と、その上の横枠7とで囲まれた枠内にガラスパネル10と耐火ボード11とが組み込まれて遮光壁を構成する(図3、図5参照)。縦枠6と横枠7,8はいずれも金属製押出形材でなる。
図6(A)はユニット1を示す平面図、図6(B)は図6(A)のY矢視図である。また、図7(A)は図6(B)のF−F断面図、図7(B)は図7(A)の部分拡大図である。また、図8は図7(B)に示すモジュール端部の反対側の端部を示す拡大断面図、図9(A)、(B)はそれぞれモジュール両端部のテーパー部を示す部分拡大図である。このユニット1は、図6(A)に示すように、太陽電池モジュール13を、ケーブル引き出し側となる一端部の枠材14(以下の説明ではこの枠材14を上枠材と称す。)と、その反対側の枠材15(以下これを下枠材と称す。)と、左右の縦枠材16,16とで組まれたユニット枠17で囲んで構成される。これらの枠材14〜16はいずれも押出形材でなる。
太陽電池モジュール13は、図6(A)、図7(A)、(B)に示すように、縦横に配列された複数の発電素子19を含む樹脂層20を表裏面のガラスパネル21A,21Bで挟んで一体化し、その上側端面に端子板22A,22Bおよびダイオード25を固着すると共に、各端子板22A,22Bにそれぞれケーブル23A,23Bを介して接続されたコネクタ24A,24Bを備えたものである。ダイオード25は、互いに直列に接続される複数の発電素子19のうち、発電しない素子についてはバイパス回路を構成して発電している素子のみの発電電圧を外部に導くために設けられたものである。
本実施の形態においては、ユニット枠17を構成する上枠材14は、図7(A)、(B)に示すように、太陽電池モジュール13の裏面側に位置させる第1の枠材26と、この第1の枠材26に組合わされて太陽電池モジュール13の表面側を押さえる第2の枠材27とにより構成する。そして、第1の枠材26と第2の枠材27との間に太陽電池モジュール13の上端部に嵌合する嵌合溝28を形成する。この嵌合溝28は、端子板22A,22Bおよびダイオード25を収容するスペースを有する。
第1の枠材26と第2の枠材27には互いにこれらを組み合わせるための係合部26a,26bおよび27a,27bを設ける。また、これらの第1の枠材26、第2の枠材27には、縦枠16をタッピングねじ30,31(図6(A)参照)をねじ込んで固定するためのタッピングホール26c,27cを設ける。同様に、図8に示すように、下枠材15にもモジュール13の嵌合溝38を形成し、この嵌合溝38の奥部にセッティングブロック29を嵌め、モジュール13の下端面をこのセッティングブロック29に当接させて嵌合溝38にモジュール13を嵌合する。この下枠材15には縦枠材16をタッピングねじ32,33(図6(A)参照)をねじ込んで固定するためのタッピングホール15a,15bを設ける。
図6(A)、図7(B)に示すように、第2の枠材27にはコネクタ24A,24Bに接続されるケーブル23A,23Bをそれぞれ通す孔27dを設ける。また、この第2の枠材27にはコネクタ24A,24Bに接続されたケーブル23A,23Bや、同じ階について共通に設けられる戻りケーブル3b(同階について互いに直列に接続されたユニット1のうち、最も端部となるユニット1からビルの反対側の端部に導かれるケーブル)を載せるケーブル載置部27eを備える。また、第2の枠材27には、このユニット1をカーテンウォール2の横枠8に後述のブラケット34(図13参照)を介して取付けるためのブラケット取付け溝27f,27gを備える。
第1の枠材26には、図4に示すように、カーテンウォール2への取付けブラケット35にボルト36によってユニット1を固定するため、ボルト36の頭部36aを嵌め込む取付け溝26dを設ける。また、縦枠材16には、ユニット1を前記ブラケット35に固定するためのボルト39の頭部39aを嵌める取付け溝16aを設ける。
図7(B)、図8に示すように、太陽電池モジュール13の上側端部および下側端部の表裏面には、横幅方向の全長にわたり、ユニット枠17との間の水密性を確保して、ガラスパネル21A,21B間への水の浸入を防止するためのシールテープ37を添付する。そして、上枠材14の嵌合溝28と下枠材15の嵌合溝38をシールテープ37を介して太陽電池モジュール13の上側端部、下側端部に嵌合する。
図9(A)に示すように、上枠材14に設けた嵌合溝28の開口端側には、それぞれ第1の枠材26の傾斜面26eと第2の枠材27に設けた傾斜面27hとにより、先端側の開口幅を大きくしたテーパー部を形成する。また、図9(B)に示すように、下枠材15に設けた嵌合溝38の開口端側にも、それぞれ傾斜面15c,15dにより、先端側の開口幅を大きくしたテーパー部を形成する。
図6(A)、図7(A)において、40は下枠材15の全長にわたって付加的に取付けられる押出形材でなる補助枠材である。この補助枠材40は、ユニット1上に積もる雪の落下を防ぐために必要に応じて設けられるものである。この補助枠材40は、図8に示すように、下枠材15の室外側端面に形成した係合部15e,15fに補助枠材40に設けた係合部40a,40bを係止させ、タッピングねじ等の固定具41によって係合部40a,15dどうしを結合することにより下枠材15に固定する。
この補助枠材40は下枠材15の表面より低い位置に板状部40cを備えると共に、この板状部40cの室外側に雪の落下防止用の立上げ片40dを備える。また、板状部40cの室外側である立上げ片40dの根本部には、図6(A)に示すように複数の水抜き孔40eを分散して設ける。このように水抜き孔40eを分散して配設する理由は、補助枠材40に捻れや曲りがあっても補助枠材40上のどの箇所にも水が残留しないようにするためである。この水抜き孔40eを通って中空部40fに入った水は補助枠材40の両端から流下する構成を有する。
図10にこのユニット1の組立工程を示す。図10(A)に示すように、太陽電池モジュール13にはその上側端部、下側端部の表裏面にそれぞれ全長にわたって両面テープでなるシールテープ37を添付しておく。また、第2の枠材27の孔27d,27dに、モジュール13のコネクタ24A,24Bおよび各コネクタ24A,24Bに接続されたケーブル23A,23Bを通しておく。
続いて図10(B)に示すように、第1の枠材26と第2の枠材27とを図7で示したように組み合わせる。また、図9に示したように、予め補助枠材40に下枠材15に取付けておき、下枠材15の嵌合溝38を、モジュール13の下側端部にシールテープ37を介して押し嵌めする。また、図10(C)に示すように、第1の枠材26と第2の枠材27を組み合わせて構成した上枠材14の嵌合溝28を、モジュール13の上側端部にシールテープ37を介して押し嵌めする。その後、左右の縦枠材16を、上枠材14と下枠材15にそれぞれタッピングねじ30,31および32,33によって結合する。
なお、図10(B)、(C)に示すように、ケーブル23A,23Bを第2の枠材27の孔27dに通した後、ケーブル23A,23Bに孔27dを塞ぐ蓋43を取付けておき、縦枠材16の組み付けが完了した後にこの蓋43で孔27dを塞いで水密性を保つ。この蓋43は可撓性を有する材料でなり、ケーブル23A,23Bに嵌めるための切り込みを有すると共に、孔27dに嵌める部分を有するもので、この蓋43にゴムでなる締め付け材を被せることにより、切り込み部分が閉塞され、ケーブル23A,23Bに固定されるものである。
図11はユニット取付け用ブラケット35のカーテンウォール2の縦枠6に対する取付け構造を示す平面図であり、この図11と図4に示すように、縦枠6にはその室外側端部にユニット取付けのために左右に延出させた取付け板部6aを有し、この取付け板部6aにそれぞれブラケット35を取付けるためのボルト45を挿通する貫通孔6bを設ける。ブラケット35は縦板部35aとその上端から先端側が下がるように傾斜させたユニット取付け板部35bとを備えた曲成板でなる。そして縦板部35aにボルト45を挿通する貫通孔35cを設けると共に、ユニット取付け板部35bにユニット取付けのためのボルト36,39をそれぞれ挿通するための貫通孔35d,35eを設ける。
そして、図4および図11に示すように、縦枠6の取付け板部6aに設けた貫通孔6bおよびブラケット35に設けた貫通孔35cにボルト45を通し、ボルト45にナット46を螺合して締結することにより、ブラケット35を縦枠6に固定する。その後、図4に示すように、ユニット1の第1の枠材26の取付け溝26dに頭部36aを嵌めたボルト36をブラケット35の貫通孔35dに通すと共に、図12にも示すように、ユニット1の縦枠材16の取付け溝16aに頭部39aを嵌めたボルト39をブラケット35の貫通孔35eに通し、それぞれボルト36,39にナット47,48を螺合して締結することにより、ユニット1の端部を縦枠6に固定する。このような作業をユニット1の両端について行なうことにより、ユニット1がカーテンウォール2の外壁に取付けられる。
図4において、50はユニット1の上枠材14とカーテンウォール2の外壁との間の隙間を覆ために、横枠8に取付けた押出形材でなるカバーである。51はこのカバー50を横枠8に取付けるため、横枠8の室外側端部にねじ等の固定具52により取付けた押出形材でなる取付け板である。カバー50はこの取付け板52にねじ等の固定具53により固定する。このカバー50は上枠材14とカーテンウォール2の外壁との間を覆う幅を有し、カバー50の室外側端部には水のカバー50内への浸入を防止するシール材54を設ける。このカバー50は第2の枠材27のケーブル載置部27e上のケーブル3bやコネクタ24A,24Bを覆って保護する。図5に示すように、隣接するユニット1のコネクタ24A,24Bどうしは縦枠6の部分で接続される。
上記例においては、ユニット1をカーテンウォール2の縦枠6に取付けたが、図13に示すように、このユニット1を横枠8に取付けるようにしてもよい。この横枠8へのユニット1の取付けのためのブラケット34は短手方向の断面形状が略U字形を有する。そして、第2の枠材27の室内側の上下に設けた取付け溝27f、27gにブラケット34の取付け板部34aの上下端を嵌合すると共に、ねじ等の固定具55によりこのブラケット34を第2の枠材27に固定して取付ける。一方、横枠8の室外側端部には、このブラケット34を固定するボルト56の頭部56aを嵌める取付け溝8aを設け、このボルト56をブラケット34の縦板部34bに設けた貫通孔34cに通し、このボルト56にナット57を螺合し締結することにより、ユニット1を横枠8に取付ける。カバー50は横枠8に設けた取付け板部8bに係合させて固定具53により固定して取付ける。
図13に示すように、横枠8にユニット1を取付ける構成とすれば、ユニット1の左右の幅が縦枠6,6間の幅に達しない場合であっても、ユニット1の取付けが可能になるという利点がある。なお、本実施の形態においては、このブラケット34の長さを、図6(A)に示した孔27d,27dの間隔より短く形成し、ブラケット34は第2の枠材27の孔27d,27dの間に位置するように取付け溝27f,27gに予め嵌着しておく。これにより、ブラケット34にはコネクタ24A,24Bを通す孔等を加工する必要がなくなり、加工費を削減できる。ユニット1を取付ける横枠は、この実施の形態のように中間の横枠8とするのではなく、各階のフロアに対応した横枠7としてもよい。
図14は本実施の形態の太陽電池モジュールユニット1の配線構造を、1つのクループを構成する太陽電池モジュールユニット1の途中階における部分について示す横断面図である。図14に示すように、本実施の形態においては、躯体として備えた外壁70と、横並びに設置されたカーテンウォール2のうちの最端部のカーテンウォール2の縦枠6との間に幅Wで示すスペース71を形成する。そしてこのスペース71に、上下方向に隣接する階間で接続するケーブル3aおよび複数階の太陽電池モジュールユニットをまとめた1グループに共通のケーブル3cを配線する。
また、躯体として備えた外壁70と縦枠6との間にカバー72を設けると共に、カバー72に開口部72aを設け、その開口部72aにケーブル3a,3cを通す。また開口部72aからの雨水等の浸入を防止するため、開口部72aとケーブル3a,3cとの間の隙間を塞ぐシール材73を設ける。
本実施の形態においては、図14と、図15の縦断面図に示すように、開口部72aに筒体74を嵌合し、この筒体74にケーブル3a,3bを通し、この筒体74とケーブル3a,3bとの間の隙間を発泡材注入により形成されたシール材73を充填する構造としている。
図16は1つのクループを構成する太陽電池モジュールユニットのうちの最上階における部分の配線構造を示す横断面図である。図16において、1つのグループについて共通のケーブル3cとグループ最上階の戻りのケーブル3bにつながる配線3dとが、図1に示したパワーコンディショナー4に接続するために躯体内に配線される。
上述したように、本実施の形態においては、ビルに躯体として備えた外壁70とカーテンウォール2の縦枠6との間にスペース71を形成し、そのスペース71にケーブル3a、3cを通すと共に、そのスペースを覆うカバー72にケーブル3a,3c,3dを水密構造で貫通する構造としたので、カーテンウォール2の横枠に開口部を設ける必要がなく、外部からカーテンウォール2内や外壁70内への漏水を防止することができる。また、横枠8に開口部を設ける必要がないので、横枠の強度低下のおそれがない。また、本実施の形態においては、ケーブル7a,7bを筒体に通したので、ケーブル3a,3b,3dが保護される。
以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明は、カーテンウォールがユニット式である場合にも適用でき、カーテンウォールの構造も種々に変更可能である。また、本発明を実施する場合、庇は全カーテンウォールに設置する必要はなく、必要な箇所のみに太陽電池モジュールユニット兼用の庇を設けてもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、構成部材やその組み合わせについて、種々の変更、付加が可能である。
1:太陽電池モジュールユニット、2:カーテンウォール、3a〜3d:ケーブル、4:パワーコンディショナー、5:床、6:縦枠、7,8:横枠、9:ぺアガラス、10:ガラスパネル、11:耐火ボード、13:太陽電池モジュール、14:上枠材、15:下枠材、16:縦枠材、17:ユニット枠、19:発電素子、20:樹脂層、21A,21B:ガラスパネル、22A,22B:端子板、23A,23B:ケーブル、24A,24B:コネクタ、25:ダイオード、26:第1の枠材、27:第2の枠材、27d:孔、28:嵌合溝、30〜33:タッピングねじ,34,35:ブラケット、36,39:ボルト、37:シールテープ、38:嵌合溝、40:補助枠材、43:蓋、45:ボルト、46,47,48:ナット、50:カバー、55:固定具、56:ボルト、57:ナット、70:外壁、72:スペース、73:カバー、73a:開口部、74:シール材、75:筒体
Claims (2)
- 複数枚のカーテンウォールが各階ごとに横並びに設置されるビルに、各カーテンウォールに太陽電池モジュールユニットを設置した太陽電池モジュールユニットの配線構造において、
上下階の太陽電池モジュールユニットどうしを接続するケーブルおよび複数階の太陽電池モジュールユニットをまとめた1グループに共通のケーブルを通すスペースを、躯体として備えた外壁と、横並びに設置されたカーテンウォールのうちの最端部のカーテンウォールの縦枠との間に形成し、
前記外壁と前記縦枠との間にカバーを設け、
前記カバーに開口部を設け、その開口部に前記ケーブルを通すと共に、開口部を塞ぐシール材を設けたことを特徴とする太陽電池モジュールユニットの配線構造。 - 請求項1に記載の太陽電池モジュールユニットの配線構造において、
前記カバーに設けた開口部に筒体を嵌合し、その筒体に前記ケーブルを通し、前記ケーブルと前記筒体との間にシール材を充填したことを特徴とする太陽電池モジュールユニットの配線構造。
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