JP2014145159A - ルーバー用太陽電池モジュールユニットとルーバー - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく熱伸び対策不要の太陽電池モジュールユニットとそれにより構成されるルーバーを提供する。
【解決手段】、ルーバー用の太陽電池モジュールユニット２の上枠２４の裏側に、ブラケット１０に設けたユニット支持部１２に係止する係止部１３を設ける。ユニット２の下枠２５に、下側に隣接するユニット２の係合受部２９にユニット２の面内方向に変位可能に係合させる係合部２７を設ける。
【選択図】図２

Description

本発明は、ルーバー型に組合わされる太陽電池モジュールユニットとそのユニットにより構成されるルーバーに関する。

太陽電池をパネルに組み込んだルーバーとして、例えば特許文献１に記載のものがある。これは、建物の躯体にファスナー等の固定具を介して縦材を取付け、その縦材にブラケットを介してアルミ形材を固定し、このアルミ形材に太陽電池を取付けたものである。この特許文献１に記載のルーバーにおいて、太陽電池及びアルミ形材は、そのアルミ形材の躯体側における上側及び下側の二つの取付け脚部により支持される構造となっている。

特開２００１−１３２１８７公報

特許文献１に記載の太陽電池を組み込んだルーバーにおいては、太陽電池の荷重を２か所の取付け脚部により支持するため、部品点数が多くコストがかかる。また、取付け部が上下に亘って２か所に存在するため、部材の熱伸びの問題がありその取付け部に熱伸びを許容するための対策が必要である。また、取付け部が上下に亘って２か所に存在することからビルが地震等により振動した場合にその振動が取付け部からアルミ形材へ伝わることで構成部材の変形や疲労の原因となるという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑み、太陽電池をルーバーに用いる場合に、１枚のルーバーパネルに対する取付け用の部品点数を減少させると共に、パネルの熱伸びに対する対策を不要とし、地震等により建物等の支持体に揺れがあっても部材にかかる応力を抑制することが可能なルーバー用太陽電池モジュールユニットとそのユニットにより構成されるルーバーを提供することを目的とする。

請求項１のルーバー用太陽電池モジュールユニットは、建物の壁面に取付けられるルーバー用太陽電池モジュールユニットであって、
太陽電池モジュールを枠で囲んでパネル状の太陽電池モジュールユニットを構成し、
前記枠を構成する上枠に、ルーバーの支持体側に設けたユニット支持部に掛けてユニットの荷重を受けさせる係止部を設けると共に、前記上枠に、上方に隣接するユニットに係合させる係合受部を設け、
前記枠を構成する下枠に、下方に隣接するユニットの前記係合受部にユニットでなるパネルの面内方向に変位可能に係合させる係合部を設けたことを特徴とする。

請求項２のルーバー用太陽電池モジュールユニットは、請求項１に記載のルーバー用太陽電池モジュールユニットにおいて、
前記係合受部と前記係合部のいずれか一方に、上下のユニットを組み合わせた状態において、前記係合受部と前記係合部との間に介在させる弾性体を設けたことを特徴とする。

請求項３のルーバーは、請求項１または２に記載のルーバー用太陽電池モジュールユニットを上下に連続させて組み合わせて構成したことを特徴とする。

請求項４のルーバーは、請求項３に記載のルーバーにおいて、
前記ルーバーの支持体側に設けたユニット支持部と前記係止部との間に弾性体が介在するように、前記ユニット支持部または前記係止部のいずれか一方に弾性体を設けたことを特徴とする。

請求項５のルーバーは、請求項３または４に記載のルーバーにおいて、
上下に連続する複数のユニットと、各ユニットにそれぞれ対応して設けられ、各ユニットの左右をそれぞれ支持する前記ユニット支持部を有するブラケットと、各ブラケットを取付けると共に、前記ルーバーの支持体に上部が固定される左右の縦材とにより一組のアレイを構成し、
前記縦材は、長手方向に亘って筒状部分を有すると共に、上下の縦材を接続するために、前記縦材どうしの対向する各端部において、ジョイントスリーブを嵌合し、
前記ジョイントスリーブは、前記対向する縦材の端部のうち、下側の縦材のみに固定し、上側の縦材に対し、上下方向に相対変位可能に嵌合したことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ユニットの枠を構成する上枠に、建物側に設けたユニット支持部に掛けてユニットの荷重を受けさせる係止部を設けると共に、下枠に、下方に隣接するユニットの上枠に設けた係合受部にパネル面内方向に変位可能に係合させる係合部を設けたので、建物等の支持体に取付けた状態において、上枠に設けた係止部を建物側のユニット支持部に係止させて荷重を受けさせることにより、下枠側は下側に隣接するユニットの係合受部で表裏方向の移動を防止した構造で取付けることができ、これにより、ユニットの建物への取付けは上枠側だけですみ、ユニット取付けのための部品点数を少なくすることができる。その結果、ユニットの取付け作業も容易となる。

また、ユニットの下枠に設けた係合部と、ユニットの上枠に設けた係合受部とをパネル面内方向、すなわち上下、左右方向に変位可能に係合させることにより、熱伸びに対する対策が不要となり、地震等により建物等の支持体に揺れがあっても部材にかかる応力を抑制することができる。

請求項２の発明によれば、係合部と係合受部との間に介在させる弾性体を設けたので、上下に隣接するユニットが相対的に移動しても、緩衝及び騒音の発生を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、請求項１または２に記載のユニットによりルーバーを構成したので、請求項１または２に記載の効果を得ることができる。

請求項４の発明によれば、建物側に設けたユニット支持部と前記係止部との間に弾性体を介在させたので、建物に対してユニットが相対的に変位しても、ユニットに作用する力が弾性体により低減され、ユニットはユニット支持部の変形や破損の防止が可能となるとともに、地震などの振動が生じた場合でもユニットが上下、左右に搖動ができるため、ユニットやユニット支持部の変形や疲労を抑制することができる。また、ユニット支持部と係止部との間に弾性体が介在することにより、緩衝及び騒音の抑制が可能となる。

請求項５の発明によれば、建物に取付ける縦材の上部のみが固定部により建物と固定され、下部は建物と固定されずジョイントスリーブにより上下方向に若干相対的に変位可能に下側の縦材に保持される。このため、縦材の熱膨張、収縮を上下に隣接する縦材の相対変位により吸収することができ、縦材に過大な応力が作用することを防止することができる。

本発明の太陽電池モジュールユニットを用いたルーバーの適用例を示すビルの斜視図である。 本実施の形態の太陽電池モジュールユニットの上下の結合構造を示す縦断面図である。 図２の一部拡大図である。 図２において上側の太陽電池モジュールユニットを省略したＥ−Ｅ断面図である。 （Ａ）は太陽電池モジュールユニットの正面図、（Ｂ）は太陽電池モジュールユニットの平面図である。 図５（Ａ）の一部省略Ｆ−Ｆ拡大断面図である。 本実施の形態の縦材どうしの接続を示す一部断面側面図である。 本実施の形態のルーバーの右端の例を示す一部断面平面図である。 （Ａ）は一組のアレイを説明する図、（Ｂ）（Ｃ）はアレイごとのロッキングを説明する図である。

図１は本発明における太陽電池モジュールユニット２により構成したルーバー１の適用例を示すビル（建物）の斜視図である。図１に示すようにルーバー１の支持体であるビルの外壁７にルーバー１が取付けられている。

各太陽電池モジュールユニット２は、上下に隣接するユニット２を組み合わせてルーバー１を構成する。ルーバー１は各階ごとに後述のアレイとして組合わされ、各ルーバー１を構成するユニット２は、隣接する左右のユニット２をコネクタ３０（図４参照）により電気的に直列に接続するとともに、ルーバーの端部においては、直列に接続した複数のユニット２を、更に上下に直列に接続するように配線することで、数十個に直列接続されたルーバー１のグループを各階ごとに構成している。そしてこれらのルーバー１のグループにより発生する電力はケーブル４を介してパワーコンディショナー６に集約して供給される。コンディショナー６はユニット２からの直流出力を交流に変換する等の処理を行う。５はコンクリートの床スラブである。

図２は本実施の形態のユニット２がビルの外壁７に取付けられた状態を示す縦断面図、図３は図２の一部拡大断面図であり、図４は図２の上側のユニット２を省略したＥ−Ｅ拡大断面図である。本実施の形態におけるユニット２を用いたルーバー１は、建物の外壁７に取付けられる縦材３と、縦材３に取付けられるブラケット１０と、ブラケットに支持されるユニット２とを備える。ユニット２は、グループを構成するユニット２が上下に連続して取付けられてルーバー１を構成する。

図２、図４において、縦材３はユニット２を取付けるためのブラケット１０の支持材の役目を果たすものである。この縦材３の取付けは、図４に示すように、建物の外壁７にファスナー３５をアンカーボルト３６とナット３７により固定して、そのファスナー３５に縦材３をボルト４２とナット４３により固定することにより行なう。図２、図４に示すように、縦材３は筒状部３ａ、板状部３ｂ及びライナー部３ｃを有する。そして縦材３のライナー部３ｃにブラケット１０がボルト４０及びナット４１により取付けられる。

図３に示すように、ブラケット１０は、上向きに突出する立ち上がり部１０ａを有し、立ち上がり部１０ａの上部には、弾性体１１（例えば、PEやEPM等の樹脂材又はゴムを用いる。）が取付けられて、ユニット支持部１２を構成する。

図５（Ａ）はユニット２の正面図、図５（Ｂ）はユニット２の平面図、図６は、図５（Ａ）の一部省略Ｆ−Ｆ拡大縦断面図である。ユニット２は、太陽電池素子６５を内蔵した樹脂層２０を表裏のガラスパネル２１で挟んだ太陽電池モジュールを上枠２４、下枠２５及び縦枠２６で構成される枠により四辺を囲んでユニット化したものである。

２２は太陽電池モジュールの端子ボックスであり、ケーブル３１を介して外部と接続するコネクタ３０と接続される。このコネクタ３０は例えば図４に示すように左右に隣接するユニット２のコネクタ３０と接続される。７０はケーブル３１を通すために上枠２４に設けられた開口部である。６６はバイパスダイオードであり、これは互いに直列に接続される複数の発電素子６５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。

上枠２４は、組立の際に開口部７０（図４、図５（Ｂ）参照）よりも大きなコネクタを通すことが可能なように第１の枠２４ａと第２の枠２４ｂの２部材からなる２分割構造となっている。図６のように、この上枠２４は表裏方向において太陽電池モジュールの表裏のガラスパネル２１を挟持する。

図６のように下枠２５は表裏方向においてユニット２のガラスパネル２１を挟持する。２３はガラスパネル２１を支持するために下枠に設けられたセッティングブロックである。上枠２４の第１の枠２４ａ、第１の枠２４ｂ、下枠２５及び縦枠２６は押出形材により構成される。

縦枠２６と上枠２４との結合は、上枠２４に設けられたタッピングホール８０及び８１に縦枠２６の孔に貫通したタッピングビス６１及び６２を螺合、締結して行なう。同様に、縦枠２６と下枠２５との結合は、下枠２５に設けられたタッピングホール８２及び８３に縦枠２６の孔に貫通したタッピングビス６３及び６４を螺合、締結することによって行なう。図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図４において、２６ａは、縦枠２６の強度を確保するために設けられる筒部である。

図６に示すように、ユニット２の上枠２４の裏面側には、前記ブラケット１０に設けたユニット支持部１２に係止させる係止部１３が設けられる。この係止部１３は、縦断面形状が逆U字形状をなす。図３に示すように、この係止部１３は、その内側にユニット支持部１２に嵌めてユニット２の荷重をユニット支持部１２に受けさせた状態で支持させる。

図６に示すように、ユニット２の上枠２４の表面側には上向きに突出して形成された突出部２８を有し、この突出部２８に前記弾性体１１と同様または類似の弾性を有する弾性体１４を取付けて上側に隣接するユニット２の係合受部２９を構成する。

一方、ユニット２の下枠２５の裏面側には、下側に隣接するユニット２の係合受部２９にユニット２で構成されるパネルの面内方向、すなわち、上下方向、左右方向（パネルに平行となる方向）に移動可能に係合させる係合部２７を設ける。この係合部２７は、縦断面形状が逆Ｕ字状になす。図３に示すように、この係合部２７は、下方に隣接するユニット２の係合受部２９に上下方向に隙間Ａを有して嵌合される。このように隙間Ａを介して係合部２７が係合受部２９に嵌合されることにより、ユニット２の下枠２５が表裏方向の位置が規制されるとともに、ユニット２の上下方向の伸縮が許容される。

図４に示すように、１つのブラケット１０は、隣り合う２つのユニット２の係止部１３を係止させる。すなわち、ひとつのブラケット１０が隣り合う２つのユニット２の各端部を支持する。

図２のようにユニット２を連続させて１つのルーバー１を構成する枚数は、この実施の形態においては、図１及び図９(Ａ)に示すように９枚である例を示しており、この全体の高さは建物の１階分の高さに対応する。図９（Ａ）のようにこの９枚分のユニット２でなるルーバー１の左右に、対応する縦材３が設けられる。このような９枚の連続するユニット２と左右一対の縦材３を一組のアレイと称する。

図７は上下の縦材３の接続を示した側面図である。図７示すように、上下２本の縦材３の筒状部３ａにジョイントスリーブ５０を内嵌することにより、これら縦材３を接続している。縦材３は、その上端がファスナー３５により外壁７に固定され、その下端はジョイントスリーブ５０が筒状部３ａに内嵌することで左右、表裏方向の位置が保持される。ジョイントスリーブ５０は、下側の縦材３にのみボルト４２で固定され、上側の縦材３の筒状部３ａには遊嵌されている。このため、上側の縦材３とジョイントスリーブ５０は熱伸びや振動による外力が加われば相対的に上下方向に変位することが可能である。

図７に示すように、１組のアレイの最も下側のユニット２の下枠２５に設けた係合部２７は、保持用ブラケット２８ａに係合させる。この保持用ブラケット２８ａは、ライナー部３ｃにボルト５４及びナット５５により取付けられる。この保持用ブラケット２８ａは、上向きの立ち上げ部分２８ｂの先端に弾性体１４を取付けて係合受部２９ａを構成する。そして、前述の係止受部２９と同様に、係止受部２９ａにユニット２の下枠の係合部２７に上下方向に隙間を介して嵌めることで最下端のユニット２の下側の表裏方向の位置が固定される。

図７において、７１は１組のアレイの上側に設けられて最上端のユニット２の上動を規制する規制部材であり、この規制部材７１は縦材３のライナー部３ｃにボルト５６及びナット５７により取付けられる。この規制部材７１は断面形状が逆Ｕ字形をなす係合部７１ａにユニット２の上枠２４に設けた係止受部２９を嵌めることにより、ユニット２が過剰に上への移動することを規制し、これにより、ユニット２がユニット支持部１２から離脱することを防止する。

図８はルーバー１の右端の平面図であり、このルーバー１の右端においては、ブラケット１０は一つの太陽電池モジュールユニット２を支持する。７２はルーバー右端を覆うために縦材３に取付けたカバーである。

上述のとおり、この実施の形態においては、図３に示すように、ユニット２の下枠２５に設けた係合受部２９の上面と、この係合受部２９に係合させる係合部２７との間には隙間Ａが存在するので、係合受部２９と係合部２７とが摺動して相対位置が変位することが可能である。このため、例えば、熱伸びや熱収縮等によりユニット２の係合受部１２と係合部２７の距離に変動があっても、その隙間Ａの幅が変化することで、その伸びや収縮を吸収することができ、ユニット２の部材に熱伸びや熱収縮による力がかからない。従って、熱伸び対策のための機構を特別に用意して部品点数を増やすことなく、熱伸びに対応が可能である。

次にユニット２のロッキング（左右方向の揺動）について説明する。前述のように、ユニット支持部１２と係止部１３は弾性体１１を介して係合されており、外力に対して当接面が多少摺動することが許容される。また、係合受部２９と係合部２７との間に上下方向に隙間Ａが存在し、係合受部２９と係合部２７の当接部分が摺動して相対位置が変位することが可能である。このため、外力により、ユニット２の表裏方向は保持されたまま図９（Ａ）の矢印ｂに示すようにロッキング（搖動）することが可能となる。従って、地震や等により建物が揺れる場合にもユニット２がロッキングすることによって、太陽電池モジュールユニット２の部材に応力がかかることを抑制することができるため、部材の損傷や疲労を防ぐことができる。

すなわち、図９（Ｂ）や図９（Ｃ）に示すように、建物に振動やゆがみが生じた場合には、縦材３もこれに伴って左右に傾斜する。このように、縦材３が傾斜すると、ブラケット１０の位置が変位してユニット２の位置も変位しようとする。このとき、ユニット２は、図９（Ｂ）においては矢印ｇ、図９（Ｃ）においては矢印ｈの方向に上のユニット２との相対位置を変位しようとする力が生じて、係合受部２９と係合部２７の当接部分が摺動するため、上下のユニット２の相対位置を左右方向に変化させることができる。このように、係合受部２９と係合部２７の当接部分が摺動するために１組のアレイごとにロッキングが可能になるとともに、そのロッキングにおいてユニット２に力がかかることを抑制して、構成部材の破損や疲労を防止することができる。

尚、図９（Ａ）において、縦材３が矢印ｃの方向にロッキングをするときに同時にユニット２が矢印ｂの方向にロッキングの挙動をすることもある。

上述のとおり、本実施の形態のユニットを用いたルーバーにおいては、ブラケット１０がユニット２の荷重を支持し、係合受部２９がユニット２の表裏方向の位置を保持することにより、縦方向について１つのユニット２について１つのブラケット１０で済む。このため従来の１つのユニットに対して２つの取付け脚を設けるルーバーよりも部品点数を少なくすることができる。その結果、ユニット２の取付け作業も容易となる。

また、図４のように隣り合うユニット２に一つのブラケット１０を兼用する構造を採用すれば、更に部品点数を少なくすることが可能である。

また、本実施の形態においては、ユニット支持部１２や係合受部２９，２９ａに弾性体１２，１４を設けたため、夫々係止部１３及び係合部２７と相対位置が変位するときの騒音発生を抑制することができる。なお、弾性体１２，１４は係止部１３や係合部２７に設けてもよい。

以上本発明を実施の形態により説明したが、本発明は、縦材３の代わりにブラケット支持材を複数のファスナーで構成してもよい。また、ビルの外壁でなくとも縦材などの縦に支持するための支持体が取付けられる場所であればどこでも適用可能である。また、本発明を実施する場合、太陽電池モジュールは表面も裏面もガラスであって光を透過させるタイプのものを用いたが、他の板状の太陽電池モジュールを用いてもよい。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：ルーバー、２：太陽電池モジュールユニット、３：縦材（ブラケット支持材）、３ａ：筒状部、３ｂ：板部、３ｃ：ライナー部、４：ケーブル、５：床スラブ、６：パワーコンディショナー、７：ビルの外壁（ルーバーの支持体）、１０：ブラケット、１０ａ：立ち上がり部、１１：弾性体、１２：ユニット支持部、１３：係止部、１４：弾性体、２０：樹脂層、２１：ガラスパネル、２２：端子ボックス、２３：セッティングブロック、２４：上枠、２４ａ：第１の部材、２４ｂ：第２の部材、２７：係合部、２８：突出部、２９：係合受部、３０：コネクタ、３１：ケーブル、３５：ファスナー、５０，５１：ジョイントスリーブ、６５：太陽電池素子

Claims (5)

1. 建物の壁面に取付けられるルーバー用太陽電池モジュールユニットであって、
   太陽電池モジュールを枠で囲んでパネル状の太陽電池モジュールユニットを構成し、
   前記枠を構成する上枠に、ルーバーの支持体側に設けたユニット支持部に掛けてユニットの荷重を受けさせる係止部を設けると共に、前記上枠に、上方に隣接するユニットに係合させる係合受部を設け、
   前記枠を構成する下枠に、下方に隣接するユニットの前記係合受部にユニットでなるパネルの面内方向に変位可能に係合させる係合部を設けたことを特徴とするルーバー用太陽電池モジュールユニット。
2. 請求項１のルーバー用太陽電池モジュールユニットにおいて、
   前記係合受部と前記係合部のいずれか一方に、上下のユニットを組み合わせた状態において、前記係合受部と前記係合部との間に介在させる弾性体を設けたことを特徴とするルーバー用太陽電池モジュールユニット。
3. 請求項１または２に記載のルーバー用太陽電池モジュールユニットを上下に連続させて組み合わせて構成したことを特徴とするルーバー。
4. 請求項３に記載のルーバーにおいて、
   前記ルーバーの支持体側に設けたユニット支持部と前記係止部との間に弾性体が介在するように、前記ユニット支持部または前記係止部のいずれか一方に弾性体を設けたことを特徴とするルーバー。
5. 請求項３または４に記載のルーバーにおいて、
   上下に連続する複数のユニットと、各ユニットにそれぞれ対応して設けられ、各ユニットの左右をそれぞれ支持する前記ユニット支持部を有するブラケットと、各ブラケットを取付けると共に、前記ルーバーの支持体に上部が固定される左右の縦材とにより一組のアレイを構成し、
   前記縦材は、長手方向に亘って筒状部分を有すると共に、上下の縦材を接続するために、前記縦材どうしの対向する各端部において、ジョイントスリーブを嵌合し、
   前記ジョイントスリーブは、前記対向する縦材の端部のうち、下側の縦材のみに固定し、上側の縦材に対し、上下方向に相対変位可能に嵌合したことを特徴とするルーバー。

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