JP2021038632A - Eaves - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、建物の外壁に設けられる庇に関し、特に太陽電池モジュールを備えた庇に関する。 The present invention relates to an eaves provided on an outer wall of a building, and more particularly to an eaves provided with a solar cell module.
従来、太陽電池モジュール(ソーラーパネル)を備えた庇が知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, eaves equipped with a solar cell module (solar panel) are known (see, for example, Patent Document 1).
特許文献1に記載されているように、庇の上面全域に太陽電池モジュールを設けた場合、太陽高度が高い夏期においては日射熱の室内への侵入を防ぎつつ、日射を電気エネルギーに変換できるため、エネルギー効率を向上できる。一方、太陽高度が低い冬期においては、日射熱を室内に取り込んで日射熱取得率を高くすることがエネルギー効率の観点から望ましいが、太陽電池モジュールにより室内に取り込みたい日射熱が遮られてしまうという課題がある。
As described in
本発明は、このような課題に鑑みてなされ、その目的は、太陽光エネルギーを有効に活用できる庇を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide an eaves capable of effectively utilizing solar energy.
上記課題を解決するために、本発明のある態様の庇は、建物の外壁に設けられる庇であって、透光性を有する一枚または複数枚のパネルと、一枚または複数枚のパネルの少なくとも2つの主面に、所定の方向において交互に配置された複数の太陽電池モジュールと、を備える。 In order to solve the above problems, an eave of an aspect of the present invention is an eave provided on an outer wall of a building, which is a translucent one or a plurality of panels and one or a plurality of panels. At least two main surfaces include a plurality of solar cell modules arranged alternately in a predetermined direction.
本発明によれば、太陽光エネルギーを有効に活用できる庇を提供できる。 According to the present invention, it is possible to provide an eave that can effectively utilize solar energy.
以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図面における部材の寸法は、理解を容易にするために適宜拡大、縮小して示される。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。また、本明細書において「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「内」、「外」等の方向を表す用語が用いられる場合、それらは庇が建物に設けられたときの姿勢における方向を意味する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the drawings based on preferred embodiments. The same or equivalent components and members shown in the drawings shall be designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted as appropriate. In addition, the dimensions of the members in each drawing are shown enlarged or reduced as appropriate for easy understanding. In addition, some of the members that are not important for explaining the embodiment in each drawing are omitted and displayed. In addition, when terms such as "top", "bottom", "front", "rear", "left", "right", "inside", and "outside" are used in the present specification, they are used. It means the direction in the posture when the eaves are installed in the building.
(第1実施形態)
図1は、本発明の第1実施形態に係る庇10を説明するための概略断面図である。庇10は、窓ガラス101が配置された建物の開口部100の上方に、外壁102から横方向に突出するように設けられる。
(First Embodiment)
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view for explaining the
図1に示すように、庇10は、透光性を有する上側パネル11および下側パネル12を備える。上側パネル11および下側パネル12は、ガラス製のパネルであってもよいし、樹脂製(例えばポリカーボネート製やアクリル製)のパネルであってもよい。
As shown in FIG. 1, the
上側パネル11の下面11bと下側パネル12の上面12aは、中間層13を介して接着されている。すなわち、庇10は、2枚のパネルを接着した合わせパネルとして構成されている。中間層13は、例えばPVB(ポリビニールブチラール)によって形成されてよい。
The
図1では、上側パネル11および下側パネル12は水平方向に延在しているが、庇10の突出方向P(すなわち根元部20から先端部21に向かう方向)にかけて下り勾配となるように設置されてもよい。
In FIG. 1, the
本実施形態に係る庇10はさらに、複数の太陽電池モジュール14を備える。太陽電池モジュール14は、複数の太陽電池セルを横方向に一列に配列した帯状を成す。太陽電池セルは、光起電力効果を利用し、太陽光エネルギーを電力に変換するように構成されたものである。複数の太陽電池セルは、電気的に直列に接続され、必要な所定の電圧を得られるようになっている。
The
上側パネル11の上面11aには、突出方向Pに所定の間隔をおいて複数の 太陽電池モジュール14が配置されている。また、中間層13にも、突出方向Pに所定の間隔をおいて複数の太陽電池モジュール14が配置されている。また、下側パネル12の下面12bにも、突出方向Pに所定の間隔をおいて複数の太陽電池モジュール14が配置されている。各太陽電池モジュール14は、庇10の突出方向Pに対して垂直方向に延在するように配置されてもよいし、該垂直方向に対して傾斜した方向に延在するように配置されてもよい。太陽電池モジュール14は、接着剤や両面テープなどの公知の取り付け方法により貼り付けられてよい。各太陽電池モジュール14で生じた電力は、リード線(図示せず)を介して外部に取り出される。
A plurality of
本実施形態に係る庇10においては、図1に示すように、太陽電池モジュール14は、上側パネル11の上面11a、中間層13、および下側パネル12の下面12bに、突出方向Pにおいて交互に形成されている。例えば、下側パネル12の下面12bに配置された1つの太陽電池モジュール14aに着目すると、太陽電池モジュール14aよりも突出方向Pにずれた中間層13の部位に太陽電池モジュール14bが形成され、太陽電池モジュール14bよりも突出方向Pにずれた上側パネル11の上面11aの部位に太陽電池モジュール14cが形成される、といった具合に複数の太陽電池モジュール14が配置されている。
In the
上側パネル11の上面11a、中間層13、および下側パネル12の下面12bにおける太陽電池モジュール14の配置位置は、庇10が設置される各地域の太陽高度、方位、庇10の総厚さ、パネルの屈折率などから最適な位置を算出することができる。
The positions of the
図2(a)および(b)は、本発明の第1実施形態に係る庇10の作用を説明するための図である。図2(a)は夏期の使用状態を示し、図2(b)は冬期の使用状態を示す。図2(a)および(b)には、太陽光SLが図示されている。
2 (a) and 2 (b) are diagrams for explaining the operation of the
図2(a)に示すように、太陽高度が比較的高い夏期においては、殆どの太陽光SLが太陽電池モジュール14によって遮られ、窓ガラス101の内側(すなわち室内側)へは太陽光は直接入らない。また、遮られた太陽光SLのエネルギーは、太陽電池モジュール14によって電力に変換されるので、太陽光SLに起因する熱は殆ど室内側に伝わらない。このように、本実施形態に係る庇10によれば、夏期においては、日射熱取得率を比較的低くすることができる。
As shown in FIG. 2A, in the summer when the solar altitude is relatively high, most of the solar SL is blocked by the
一方、図2(b)に示すように、太陽高度が比較的低い冬期においては、一部の太陽光SLは太陽電池モジュール14によって遮られるが、残りの太陽光SLは建物の室内側へ直接取り込むことができる。このように冬期においては、日射熱取得率を比較的高くすることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, in winter when the solar altitude is relatively low, some of the solar SLs are blocked by the
このように、本実施形態に係る庇10によれば、庇10を移動させる等の機械的操作を行うことなく、夏期と冬期の季節による太陽高度の変化等に応じて、太陽光エネルギーを有効に活用できる。
As described above, according to the
また、本実施形態に係る庇10によれば、冬期においては、室内に取り込みたい日射熱を変換することなく効率よく取り込み、夏期においては、遮りたい日射熱を遮りつつ太陽光発電を行うことができるので、太陽光エネルギーを効率的に活用できる。
Further, according to the
(第2実施形態)
図3は、本発明の第2実施形態に係る庇30を説明するための概略断面図である。図3に示す庇30は、所定の間隔で配置された、透光性を有する上側パネル11および下側パネル12と、スペーサ32とを備える。庇30は、一対の上側パネル11および下側パネル12の間にスペーサ32によって空間34を設け、該空間34に乾燥空気を封入した複層パネルとして構成されている。
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the
本実施形態に係る庇30においては、図3に示すように、複数の太陽電池モジュール14は、上側パネル11の上面11a、上側パネル11の下面11b、下側パネル12の上面12a、および下側パネル12の下面12bに、突出方向Pにおいて交互に形成されている。
In the
本実施形態に係る庇30においては、上側パネル11と下側パネル12の間に空間34を設けたことにより、太陽電池モジュール14の配置面を1面増やすことができる。これにより、太陽電池モジュール14の配置面が3面である第1実施形態に係る庇10と比較してより効率的に太陽光エネルギーを活用できる。
In the
(第3実施形態)
図4は、本発明の第3実施形態に係る庇40を説明するための概略断面図である。図4に示す庇40は、単一の透光性を有するパネル41を備える。本実施形態に係る庇40においては、図4に示すように、複数の太陽電池モジュール14は、パネル41の上面41aおよびパネル41の下面41bに、突出方向Pにおいて交互に形成されている。
(Third Embodiment)
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining the
本実施形態に係る庇40によっても、冬期においては、室内に取り込みたい日射熱を変換することなく効率よく取り込み、夏期においては、遮りたい日射熱を遮りつつ太陽光発電を行うことができるので、太陽光エネルギーを効率的に活用できる。特に本実施形態に係る庇40は、単一のパネル41を用いていることから、低コスト化を図ることができるという利点がある。
Even with the
図5は、第1実施形態に係る庇10をより詳細に説明するための図である。上述したように、庇10は、中間層13を介して上側パネル11と下側パネル12とが接着された合わせパネルである。庇10では、上側パネル11の上面11aに、突出方向Pに所定の間隔をおいて複数の太陽電池モジュール14が配置されている(第1層51)。また、中間層13にも、突出方向Pに所定の間隔をおいて複数の太陽電池モジュール14が配置されている(第2層52)。また、下側パネル12の下面12bにも、突出方向Pに所定の間隔をおいて複数の太陽電池モジュール14が配置されている(第3層53)。庇10においては、太陽電池モジュール14は、上側パネル11の上面11a、中間層13、および下側パネル12の下面12bに、突出方向Pにおいて交互に配置されている。庇10においては、太陽電池モジュール14の幅(突出方向Pの幅)が全て同じである。
FIG. 5 is a diagram for explaining the
図5には、夏期におよび冬期の太陽光SLが図示されている。夏期における太陽高度がθsで表され、冬期における太陽高度がθwで表されている。図5に示すように、太陽高度が比較的高い夏期においては、殆どの太陽光SLが太陽電池モジュール14によって遮られる。一方、太陽高度が比較的低い冬期においては、一部の太陽光SLは太陽電池モジュール14によって遮られるが、残りの太陽光SLは太陽電池モジュール14の間を介して建物の室内側へ直接取り込むことができる。
FIG. 5 illustrates the solar SL in summer and winter. The solar zenith angle in summer is represented by θs, and the solar zenith angle in winter is represented by θw. As shown in FIG. 5, most of the solar SL is blocked by the
図5を参照して、第1実施形態に係る庇10における太陽電池モジュール14の配置を説明する。第1実施形態に係る庇10においては、太陽電池モジュール14の幅をAとし、隣り合う太陽電池モジュール14の間隔をBとしたとき、太陽電池モジュール14は、B=2×Aを満たすように配置される。
The arrangement of the
ここでは太陽電池モジュール14が3層の場合を説明したが、一般化すると、太陽電池モジュール14がN層(Nは2以上の整数)の場合、太陽電池モジュール14は、B=(N−1)×Aを満たすように配置される。例えば太陽電池モジュール14が4層の場合、太陽電池モジュール14は、B=3×Aを満たすように配置される。
Here, the case where the
図5に示すように、庇10において、第1層51の太陽電池モジュール14の右端と第2層52の太陽電池モジュール14の左端は、端部間距離αだけ離れている。同様に、第2層52の太陽電池モジュール14の右端と第3層53の太陽電池モジュール14の左端は、端部間距離αだけ離れている。これは、ガラスパネルでの光の屈折を考慮したものである。
As shown in FIG. 5, in the
図6は、端部間距離αを説明するための図である。各層の端部間距離αは、パネルの厚さtと、パネルの屈折率η(=sin(i)/sin(r))を用いて定めることができる。 FIG. 6 is a diagram for explaining the distance between the ends α. The distance α between the ends of each layer can be determined by using the thickness t of the panel and the refractive index η (= sin (i) / sin (r)) of the panel.
図7は、第1実施形態に係る庇10における太陽高度と開口度との関係を示す。図7において、縦軸は庇10の開口度(%)を表し、横軸は太陽高度(度)を表す。ここでは、上側パネル11の厚さ=5mm、下側パネル12の厚さ=5mm、太陽電池モジュール14の幅=7mmとした。このような条件の下、庇10の開口度と太陽高度の関係を求めた。
FIG. 7 shows the relationship between the solar zenith angle and the opening degree in the
図7から分かるように、庇10の開口度は、太陽高度によって大きく変化する。夏期(5月中旬〜9月の10時〜14時)には太陽高度θsが約65度よりも大きくなる。したがって図7から、夏期において庇10の開口度を約15%以下とすることができ、太陽光が建物の室内に入り難くすることができることが分かる。また、日中の太陽の角度は常に変化するため、実質的には積算値として考える必要があり、日射熱取得量は相対的に少なくして発電量を多くすることができるといえる。
As can be seen from FIG. 7, the opening degree of the
一方、冬期(10月中旬〜3月の10時〜14時)には太陽高度θwが約40度よりも小さくなる。したがって図7から、冬期において庇10の開口度を約45%以上に維持することができ、太陽光を効果的に建物の室内側に取り込むことができることが分かる。
On the other hand, in winter (mid-October to March from 10:00 to 14:00), the solar altitude θw becomes smaller than about 40 degrees. Therefore, it can be seen from FIG. 7 that the opening degree of the
図8は、第1実施形態に係る庇10における太陽電池モジュール14の幅と開口度との関係を示す。図8において、縦軸は庇10の開口度(%)を表し、横軸は太陽電池モジュール14の幅(mm)を表す。
FIG. 8 shows the relationship between the width and the opening degree of the
図8において、実線は、庇10の第1実施例(上側パネル11の厚さ=3mm、下側パネル12の厚さ=3mm)における太陽電池モジュール14の幅と開口度の関係を示す。また、破線は、庇10の第2実施例(上側パネル11の厚さ=5mm、下側パネル12の厚さ=5mm)における太陽電池モジュール14の幅と開口度の関係を示す。また、一点鎖線は、庇10の第3実施例(上側パネル11の厚さ=3mm、下側パネル12の厚さ=5mm)における太陽電池モジュール14の幅と開口度の関係を示す。
In FIG. 8, the solid line shows the relationship between the width and the opening degree of the
図8から、庇10の第1実施例においては、太陽電池モジュール14の幅を4.5mmとしたときに最も開口度を高くできることが分かる。また、庇10の第2実施例においては、太陽電池モジュール14の幅を7.0mmとしたときに最も開口度を高くできることが分かる。また、庇10の第3実施例においては、太陽電池モジュール14の幅を6.0mmとしたときに最も開口度を高くできることが分かる。
From FIG. 8, it can be seen that in the first embodiment of the
(第4実施形態)
図9は、本発明の第4実施形態に係る庇90を説明するための概略断面図である。この庇90も、中間層13を介して上側パネル11と下側パネル12とが接着された合わせパネルであり、3層の太陽電池モジュール14が配置されている。第4実施形態に係る庇90は、太陽電池モジュール14の幅(突出方向Pの幅)が異なる点が、第1実施形態に係る庇10と異なる。
(Fourth Embodiment)
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view for explaining the
図9に示すように、第1層51における1つの太陽電池モジュール14の幅をA1、それに隣接する太陽電池モジュール14の幅をA1’、それら2つの太陽電池モジュール14の間隔をB1とする。また、第2層52における1つの太陽電池モジュール14の幅をA2、それに隣接する太陽電池モジュール14の幅をA2’、それら2つの太陽電池モジュール14の間隔をB2とする。また、第3層53における1つの太陽電池モジュール14の幅をA3、それに隣接する太陽電池モジュール14の幅をA3’、それら2つの太陽電池モジュール14の間隔をB3とする。このとき、太陽電池モジュール14は、B1=A2+A3、B2=A3+A1’、B3=A1’+A2’を満たすように配置される。
As shown in FIG. 9, the width of one
ここでは太陽電池モジュール14が3層の場合を説明したが、一般化すると、太陽電池モジュール14がN層(Nは2以上の整数)の場合、太陽電池モジュール14は、以下の式:
例えば太陽電池モジュール14が4層の場合、B1=A2+A3+A4、B2=A3+A4+A1’、B3=A4+A1’+A2’、B4=A1’+A2’+A3’を満たすように配置される。例えば太陽電池モジュール14が5層の場合、太陽電池モジュール14は、B1=A2+A3+A4+A5、B2=A3+A4+A5+A1’、B3=A4+A5+A1’+A2’、B4=A5+A1’+A2’+A3’、B5=A1’+A2’+A3’+A4’を満たすように配置される。
For example, when the
本実施形態においても、第1層51の太陽電池モジュール14の右端と第2層52の太陽電池モジュール14の左端は、端部間距離αだけ離れている。同様に、第2層52の太陽電池モジュール14の右端と第3層53の太陽電池モジュール14の左端は、端部間距離αだけ離れている。上述したように、端部間距離αは、ガラスパネルの厚さtと、ガラスパネルの屈折率ηを用いて定めることができる。
Also in this embodiment, the right end of the
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。この実施の形態は例示であり、いろいろな変形および変更が本発明の特許請求範囲内で可能なこと、またそうした変形例および変更も本発明の特許請求の範囲にあることは当業者に理解されるところである。従って、本明細書での記述および図面は限定的ではなく例証的に扱われるべきものである。 The present invention has been described above based on the embodiments. It will be appreciated by those skilled in the art that this embodiment is exemplary and that various modifications and modifications are possible within the claims of the invention, and that such modifications and modifications are also within the claims of the present invention. It is a place to be. Therefore, the descriptions and drawings herein should be treated as exemplary rather than limiting.
上述の実施形態では、パネルの主面における庇の突出方向において交互に太陽電池モジュールを形成することを説明したが、太陽電池モジュールは、パネルの主面の所定方向において交互に形成されていればよい。 In the above-described embodiment, it has been described that the solar cell modules are alternately formed in the protruding direction of the eaves on the main surface of the panel, but if the solar cell modules are alternately formed in a predetermined direction on the main surface of the panel. Good.
上述の実施形態では、太陽電池モジュールを帯状としたが、太陽電池モジュールはブロック状であってもよい。 In the above-described embodiment, the solar cell module has a band shape, but the solar cell module may have a block shape.
上述の実施形態では、一枚のパネルを備える庇と二枚のパネルを備える庇について説明したが、パネルの枚数は特に限定されず、庇は、一枚または複数枚のパネルを備えていればよい。そして、該一枚または複数枚のパネルの有する複数の主面のうち少なくとも2つの主面に、所定の方向において交互に複数の太陽電池モジュールが配置される。 In the above-described embodiment, the eaves having one panel and the eaves having two panels have been described, but the number of panels is not particularly limited, and the eaves may have one or more panels. Good. Then, a plurality of solar cell modules are alternately arranged in a predetermined direction on at least two main surfaces of the plurality of main surfaces of the one or a plurality of panels.
10、30、40、90 庇、 11 上側パネル、 12 下側パネル、 13 中間層、 14 太陽電池モジュール、 41 パネル、 100 開口部、 101 窓ガラス、 102 外壁。 10, 30, 40, 90 eaves, 11 upper panel, 12 lower panel, 13 intermediate layer, 14 solar cell module, 41 panel, 100 openings, 101 window glass, 102 outer wall.
Claims (5)
透光性を有する一枚または複数枚のパネルと、
一枚または複数枚の前記パネルの少なくとも2つの主面に、所定の方向において交互に配置された複数の太陽電池モジュールと、
を備えることを特徴とする庇。 The eaves on the outer wall of the building
With one or more translucent panels,
A plurality of solar cell modules alternately arranged in a predetermined direction on at least two main surfaces of one or a plurality of the panels.
Eaves characterized by being equipped with.
複数の前記太陽電池モジュールは、一枚の前記パネルの上面と下面に、前記所定の方向において交互に配置されることを特徴とする請求項1に記載の庇。 Equipped with one of the above panels
The eaves according to claim 1, wherein the plurality of solar cell modules are alternately arranged on the upper surface and the lower surface of one of the panels in the predetermined direction.
前記上側パネルの下面と前記下側パネルの上面とが中間層を介して接着されており、
複数の前記太陽電池モジュールは、前記上側パネルの上面、中間層、および前記下側パネルの下面に、前記所定の方向において交互に配置されることを特徴とする請求項1に記載の庇。 The plurality of solar cell modules include an upper panel and a lower panel.
The lower surface of the upper panel and the upper surface of the lower panel are adhered to each other via an intermediate layer.
The eaves according to claim 1, wherein the plurality of solar cell modules are alternately arranged on the upper surface of the upper panel, the intermediate layer, and the lower surface of the lower panel in the predetermined direction.
複数の前記太陽電池モジュールは、前記上側パネルの上面、前記上側パネルの下面、前記下側パネルの上面、および前記下側パネルの下面に、前記所定の方向において交互に配置されることを特徴とする請求項1に記載の庇。 The plurality of the panels include an upper panel and a lower panel arranged at predetermined intervals.
The plurality of solar cell modules are arranged alternately on the upper surface of the upper panel, the lower surface of the upper panel, the upper surface of the lower panel, and the lower surface of the lower panel in the predetermined direction. The eaves according to claim 1.
複数枚の前記パネルにN層(Nは2以上の整数)の前記太陽電池モジュールが形成され、前記太陽電池モジュールの間隔をBとしたとき、前記太陽電池モジュールは、B=(N−1)×Aを満たすように配置されることを特徴とする請求項1から4のいずれかに記載の庇。 The plurality of solar cell modules have the same width A in the predetermined direction, and the plurality of solar cell modules have the same width A.
When the solar cell modules of N layers (N is an integer of 2 or more) are formed on the plurality of panels and the distance between the solar cell modules is B, the solar cell modules have B = (N-1). The eaves according to any one of claims 1 to 4, characterized in that they are arranged so as to satisfy × A.
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JPS52100737A (en) * | 1976-02-20 | 1977-08-24 | Nat Jutaku Kenzai | Methcd of adjusting sunshine in buildings |
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2020
- 2020-01-22 JP JP2020008630A patent/JP7393959B2/en active Active
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