JP2023134037A - 太陽光発電システムを備える簡易建物 - Google Patents

Abstract

【課題】太陽光発電パネルによる発電効率を向上させ、発電量を増やすことを可能とする太陽光発電システムを備える簡易建物を提供する。【解決手段】架台２を介し上面の発電面８を太陽光入射方向に向けて所定角度αに傾斜させて複数設置される太陽光発電パネル７は、上面８と下面９の両面に発電面を備える両面入射型太陽光発電パネルよりなり、架台２を所定高さに設定して両面入射型太陽光発電パネル７の下面発電面９の下方に光通過空間１０を設け、両面入射型太陽光発電パネル７の下部及びその周囲に反射体４１を具備し、反射体４１は、建物屋根４を構成し、所定角度βに傾斜しており、両面入射型太陽光発電パネル７の下面発電面９に対向する表面側が、太陽光の直射光及び散乱光を下面発電面９に向けて反射させる光反射率の高い色の板材よりなる光反射面１１を有している。【選択図】 図１

Description

本発明は、太陽光発電システムを備える簡易建物に関する。

世界的に環境対策の重要性が唱えられ、国内でも具体的な行動計画がとられ始めており、温暖化ガスの排出削減を目的に、再生可能エネルギーの活用推進のための支援策が強化されている。
例えば、一般的な住宅家屋の屋根面に太陽光発電パネルを配置して発電を行い、家庭内での電源供給などに使われるものがある（特許文献１、特許文献２）。家屋の屋根以外に、家屋に付帯される物置やカーポートの屋根面にも太陽光発電パネルを設置し、発電を行う構成などもあり、同様にその発電にて家庭内で用いたり、蓄電に利用したり、或いは売電なども行われている。

また、太陽光を農業生産と発電とで共有する取り組みである営農型太陽光発電は、作物の販売収入に加え、売電による収入や発電電力の自家利用により、農業者の収入拡大による農業経営のさらなる規模拡大や６次産業化の推進が期待できるものである。
この営農型太陽光発電は、発電事業を行う間、太陽光パネルの下部の農地で適切に営農を継続する必要があるが、農地に支柱を立てて上部空間に太陽光発電設備を設置し、太陽光を農業生産と発電とで共有するもので、例えば、複数の太陽光パネルのそれぞれに隙間を空けて設置することで、太陽光を農地へ届かせてパネル下部での営農を可能としたり、或いは、農地での作業機械のサイズに合わせて太陽光パネルを農地上部に設置して、この太陽光パネルの下部での機械作業を可能とするものなど、下記特許文献３のような構成がある。

特開平８－１９１９３号公報 特開平１０－３３１３６６号公報 特開２０１９－１７０１４５号公報

しかしながら、上記のような家屋の屋根における太陽光発電パネルの設置向きについて、必ずしも太陽光の向き、例えば真南で適切な勾配角度に屋根面が向いているとは限らず、その屋根面に設置される太陽光発電パネルが本来の発電効率を発揮できず、設置環境によって思惑通りの発電量を得られない場合がある。

また、上記のような営農型太陽光発電においても、作物の販売収入と売電収入とをそれぞれに効率よく行うには、それぞれにその構成を考慮する必要があり、すなわち、その農地の作物の種類等と、太陽光パネルによるパネル下部の農地への遮光率との兼ね合いによることから、容易にそれぞれを効率よく得ることが可能ではなく、農地への太陽光を優先すれば遮光率を減らせねばならないが、そのことで太陽光パネルの設置数を減らすこととなり発電量が減ることとなる。

本発明は上記状況に鑑みてなされたもので、その目的は、太陽光発電パネルによる発電効率を向上させ、発電量を増やすことを可能とする太陽光発電システムを備える簡易建物を提供することにある。

次に、上記の課題を解決するための手段を、実施の形態に対応する図面を参照して説明する。
本発明の請求項１記載の太陽光発電システムを備える簡易建物１は、架台２を介し上面の発電面８を太陽光入射方向に向けて所定角度αに傾斜させて複数設置される太陽光発電パネル７を具備する太陽光発電システムを備えた簡易建物であって、
前記太陽光発電パネル７は、前記上面８と下面９の両面に発電面を備える両面入射型太陽光発電パネルよりなり、
前記架台２を所定高さに設定して前記両面入射型太陽光発電パネル７の下面発電面９の下方に光通過空間１０を設け、
前記両面入射型太陽光発電パネル７の下部及びその周囲における少なくとも一部に配置される反射体４１を具備し、
該反射体４１は、
建物屋根４の少なくとも一部を構成し、所定角度βに傾斜しており、
前記両面入射型太陽光発電パネル７の下面発電面９に対向する表面側が、太陽光の直射光及び散乱光を前記下面発電面９に向けて反射させる光反射率の高い色の板材よりなる光反射面１１を有していることを特徴とする。

この太陽光発電システムを備える簡易建物１では、発電パネル部３において、その上面の発電面８にて太陽光による発電が行われるとともに、下面の発電面９では、発電パネル部３と屋根部４との間の光通過空間１０を介して太陽からの直接の直射光だけではなく、散乱光を受けて発電となる。この下面の発電面９は、発電パネル部３の下部の屋根部４上面ともなる光反射面１１からの反射光を受けることで発電となる。これにより、太陽光発電パネル７では、両面の発電にて発電量が増えることとなる。
また、この簡易建物１は、例えば、カーポートとして構成することで、このカーポートの屋根部分にて発電を行え、大面積の駐車場敷地であれば、日除け、雨除け以外に敷地の上方空間を有効に使用することができる。

本発明の請求項２記載の太陽光発電システムを備える簡易建物は、請求項１に記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
前記反射体４１は、折板または波板からなることを特徴とする。

この太陽光発電システムを備える簡易建物では、反射体４１の構造として、折板または波板とされ構成されることで、反射体４１の剛性を高め、大面積で構成される場合の撓みを防止し、太陽光の反射を安定させる。また、建物構造としての屋根下地の構成を簡略化でき、工期の短縮やコスト削減を図ることが可能となる。さらに、雨水を一方向に流しやすく、水はけが良い構成とすることができる。

本発明の請求項３記載の太陽光発電システムを備える簡易建物は、請求項１または２に記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
前記光反射面は、白色であることを特徴とする。

この太陽光発電システムを備える簡易建物では、光反射面１１が白色で構成されることで、太陽光の直射光や散乱光のうち発電に用いられる波長の光を下面発電面９に良好に反射光として入射させることができ、発電効率を向上させることができる。

本発明の請求項４記載の太陽光発電システムを備える簡易建物は、請求項１～３のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
前記光反射面は、太陽光のうち５００～１０００ｎｍの波長の光反射率が７０％以上であるとともに、５０００～２００００ｎｍの波長の平均光反射率が１５％以下であることを特徴とする。

この太陽光発電システムを備える簡易建物では、太陽光のうち可視光～短波長側の近赤外線領域の光を反射させ、遠赤外線領域側の光反射率が低いことから、太陽光発電パネル７の温度上昇を防ぐことができ、発電効率を低下させることがない。

本発明の請求項５記載の太陽光発電システムを備える簡易建物は、請求項１～４のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
前記架台２の支柱が建物躯体５を構成する柱１３の延長部であることを特徴とする。

この太陽光発電システムを備える簡易建物では、架台２の支柱と建物躯体５の柱１３とを連続した一体構造として構築でき、建物躯体５と架台２とを一体に構成でき、構造体として頑丈なものとなる。

本発明の請求項６記載の太陽光発電システムを備える簡易建物は、請求項１～５のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
前記光反射面１１の表面には、紫外線劣化防止層を有することを特徴とする。

この太陽光発電システムを備える簡易建物では、紫外線劣化防止層によって、光反射面１１の紫外線劣化を防ぎ、すなわち太陽光に含まれる紫外線領域の光の照射による劣化を防いで光反射面１１の寿命を延ばし、交換間隔、メンテナンス間隔を延ばすことができる。

本発明の請求項７記載の太陽光発電システムを備える簡易建物は、請求項１～６のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
前記建物屋根４の下方空間は、自動車駐車スペースであることを特徴とする。

この太陽光発電システムを備える簡易建物では、建物屋根４の下方空間が自動車の駐車スペースであり、所謂カーポートを構成する。すなわち、カーポートの屋根より上方が発電のためのスペースを確保でき、敷地及び空間の有効活用が行える。

本発明に係る請求項１記載の太陽光発電システムを備える簡易建物によれば、発電パネル部の上面の発電面にて太陽光の直接光による発電が行われるとともに、下面の発電面では、発電パネル部と屋根部との間の光通過空間を介して太陽からの直接の直射光だけではなく、散乱光を受けて発電となるとともに、この下面発電面は、発電パネル部の下部の屋根部上面である光反射面からの反射光を受けることでも発電となり、これにより、発電パネル部の面積のみであっても発電効率が向上し、発電量が増えることとなる。

本発明に係る請求項２記載の太陽光発電システムを備える簡易建物によれば、屋根部の剛性を高め、大面積で構成される場合の撓みを防止し、これにより太陽光の反射を安定させ太陽光発電パネルの下面発電面へ向けて反射させることができる。

本発明に係る請求項３記載の太陽光発電システムを備える簡易建物によれば、光反射面が白色で構成されることで、太陽光の直射光や散乱光のうち発電に用いられる波長の光を下面発電面に良好に反射光として入射させることができ、発電効率を向上させることができる。

本発明に係る請求項４記載の太陽光発電システムを備える簡易建物によれば、遠赤外線領域側の光反射率が低いことから、太陽光発電パネルの温度上昇を防ぐことができ、発電効率を低下させることがない。特に、太陽光発電パネルの発電に寄与する、波長５００～１０００ｎｍの波長の光を７０％以上と高効率で反射するとともに、波長５０００～２００００ｎｍの遠赤外領域の光は反射率を低く抑えた樹脂成型板を屋根材として用いることで太陽光発電パネルの発電効率を高く維持することが可能になる。

本発明に係る請求項５記載の太陽光発電システムを備える簡易建物によれば、架台の支柱と建物躯体の柱とを連続した一体構造として構築でき、建物躯体と架台とを一体に構成でき、構造体として頑丈なものとなる。

本発明に係る請求項６記載の太陽光発電システムを備える簡易建物によれば、光反射面の表面に紫外線劣化防止層を有することで、光反射面の紫外線劣化を防ぎ、すなわち太陽光に含まれる紫外線領域の光の照射による劣化を防いで光反射面の寿命を延ばし、交換間隔、メンテナンス間隔を延ばすことができる。

本発明に係る請求項７記載の太陽光発電システムを備える簡易建物によれば、建物屋根の下方空間が自動車の駐車スペースであり、所謂カーポートを構成することができ、カーポートの屋根より上方が発電のためのスペースを確保でき、敷地及び空間の有効活用が行える。

本発明の実施形態に係る太陽光発電システムを備える簡易建物の概略を示す斜視図である。 同簡易建物の側面図である。 同簡易建物の作用を示す概略側面図である。 他の実施形態における同簡易建物の作用を示す概略側面図である。 他の実施形態における簡易建物の概略斜視図である。 他の実施形態における簡易建物の概略側面図である。

以下、本発明に係る実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る太陽光発電システムを備える簡易建物の概略を示す斜視図である。
本実施形態に係る簡易建物１は、カーポートとして適用する例として以下に説明する。カーポート１は、架台２と、発電パネル部３と、屋根部４と、躯体５とを主要な構成としている。

発電パネル部３は、支持体６に太陽光発電パネル７が配設されて構成される。
太陽光発電パネル７は、複数の太陽電池セルを一体化しモジュール化して構成されたもので、本実施形態では、上下両面に太陽電池セルが設けられ、発電面が両面となる両面入射型太陽光発電パネルよりなる。
太陽光発電パネル７は縦横に複数並列され、例えば図１に示すように、縦３列横１２列となって横方向にやや長尺に連結され１つのパネル群とされる。このパネル群は、連結部材や枠組部材等にて構成される支持体６と一体化され、発電パネル部３となる。図１に示す例では、発電パネル部３を複数の３組で構成し、それぞれが屋根部４上に並列配置されて構成される。

この太陽光発電パネル７としては、様々な構成のものがあるが、例えば、ジンコソーラー社製Ｓｗａｎシリーズや、ＪＡソーラー社製ＭＢＢ両面ＰＥＲＣハーフセルダブルガラスモジュール、トリナソーラー社製Ｄｕｏｍａｘ Ｔｗｉｎ、カナディアンソーラー社製ＨｉＫｕ５シリーズ、ロンジソーラー社製ＬＲ４－７２ＨＢＤシリーズ、ハンファＱセルズ社製Ｑ．ＰＥＡＫ ＤＵＯ、ライセンエネルギー社製ダブルガラス両面発電単結晶ＰＥＲＣモジュール、Ｇｏｌｄｅｎ Ｃｏｎｃｏｒｄ Ｈｏｌｄｉｎｇｓ Ｌｉｍｉｔｅｄ（ＧＣＬ）製ＧＣＬ－Ｍ６／７２ＧＤなどが好適に用いられ、いずれも下面発電面９による発電で１枚あたりの発電量がおよそ２０％増加するものである。

発電パネル部３は、パネル群が太陽の方角、例えば、日本など北半球の高緯度地域では、上面の発電面８を南に向けて傾斜して構成され、所謂片流れ屋根のように構成している。また、発電パネル部３の傾斜角度αは、設置場所の緯度や環境などの条件により考慮され決定されるが、本実施形態では、傾斜角度を約５～２０°に設定される。
なお、この発電パネル部３の傾斜状態を維持し支持する架台２としては、支柱や横架材、枠材などの支持部材で構成され、支持体６と連結されるが、本実施形態では、後述する躯体５と兼ねて構成してもよい。

建物屋根としての屋根部４は、発電パネル部３の下部に位置し、傾斜して配設、或いは略水平となって配設される。本実施形態では、屋根部４は建物躯体５の屋根であり、反射体４１とされている。すなわち、太陽光を反射する反射体４１は、躯体５の屋根部４であり、屋根部４の全面が反射体４１とされる。屋根部４は傾斜しており、その傾斜角βを例えば約２°と設定されている。屋根部４の上面と発電パネル部３の下面（発電面９）との間は離間しており光通過空間１０を形成している。この屋根部４も、上記発電パネル部３と同様に、傾斜状態を維持し支持する構成としては、柱や横架材、枠材などの支持部材であり、本実施形態では、後述する躯体５となる。

反射体４１は、シート状の部材、或いはパネルなどの板状の部材よりなるが、本実施形態では屋根部４と兼ねていることから板状の部材よりなり、表裏面方向は光を通さない素材が好ましく、例えば屋根部下部での遮光率８０％以上などとされる。
屋根部４の上面は、発電パネル部３の太陽光発電パネル７の下面発電面９に対向する光反射面１１とされる。この光反射面１１は、光反射率の高い色などで構成されることが好ましく、本実施形態では白色とされ、光を有効に反射する面となっている。

この光反射面１１は、所定の素材よりなる板材の面に、白色の塗膜で構成されたり、白色のシート材を貼着して構成するなど、太陽光の直射光及び散乱光を反射させる光反射率の高い色の面よりなり、例えば、シート材であれば、表面を白色で構成した反射シートとされる。この反射シートは、厚みが０．５～３．０ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍや１．５ｍｍの樹脂製シートなどよりなり、例えば、樹脂製シートの素材としては、ポリエチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート、塩化ビニル樹脂、ポリスチレン樹脂、フッ素樹脂、ナイロン樹脂などとされ、或いは、樹脂繊維などよりなる織布や不織布とされる。そして、表面が白色とされ、反射シート自体の素材としての白色、或いは表面を白色の塗膜などとされている。

屋根部４は、遮水性や撥水性を備える構成が好ましく、遮水性を有することで雨水などを屋根部４の下面側へ通さず、雨水や水滴を外方に導くことが可能となり、また撥水性を有することで、雨水を弾き、屋根部４の上面から水滴を外方へ導き出せるようになっている。例えば、この屋根部４を傾斜させて構成することで、雨水などを傾斜下方へ導き、水溜まりなどの発生を防止できる。また、屋根部４の上面は、耐薬品、耐熱、防火防炎、難燃、耐寒、耐放射線、熱伝導率、摩耗、摩擦、帯電防止などの機能を有していることが好ましい。なお、撥水性については、上面に撥水剤を具備する構成とすればよく、例えば上記シート材に撥水剤を含有させる構成としたり、上面に撥水剤など表面処理剤を塗布など行い撥水層を設けるなどとすればよい。

ここで、上述した光反射面１１を構成させる部材としての反射シートについて、反射シート表面が光反射率の高い白色である点をより具体的に述べると、太陽光発電パネル７の発電面は太陽光が照射されることで発電するが、発電面に対して太陽光の全波長域を受光する必要はなく、赤外線域は必要としない。一方、赤外線域の太陽光は、太陽光発電パネル７に対して発熱現象が起き、発電面が５０℃を超えると発電効率を低下させる原因となる。

このことから、光反射面において、太陽光のうち可視光～短波長側の近赤外線領域の光を反射させることが好ましく、例えば、光反射面を白色とするとともに、その面に赤外線除去膜が設けられ、例えば１０００ｎｍ以上の領域の近赤外線、遠赤外線を除去、或いは吸収するフィルターのような膜が設けられて、赤外線領域の光を太陽光発電パネル７へ反射しない構成とする。

また、太陽光に含まれる紫外線により反射シートが劣化しやすくなるため、反射シートの表層に紫外線吸収剤を配合させたり、紫外線劣化防止のコーティングを施して紫外線劣化防止層を設ける構成としてもよい。

なお、上記のような反射シートとして、例えば、太陽光のうち５００～１０００ｎｍの波長の光反射率が７０％以上、或いは４３０～９９０ｎｍの波長の光反射率が９０％以上であり、２３００ｎｍ以上の波長の光反射率が低いとともに、５０００～２００００ｎｍの波長の平均光反射率が１５％以下、好ましくは５０００～２００００ｎｍの波長の平均光反射率が１０％以下と低く、短波長赤外線～中波長赤外線、そして長波長赤外線（熱赤外線）や遠赤外線と言われる帯域の光が反射されない特性を備えたシートが好適であり、また、例えば、反射シート表面を白色とするとともに、その表面に赤外線除去膜が設けられ、好ましくは１０００ｎｍ以上の領域の近赤外線、遠赤外線を除去、或いは吸収するフィルターのような膜が設けられて、赤外線領域の光を太陽光発電パネル７へ反射しない構成としてもよい。

具体的な反射シートとしては、例えば、表面に白色顔料を有する白色層、裏面に黒色顔料を有する黒色層からなるオレフィン系樹脂で構成されるタキロンシーアイ株式会社製ビノンメタロバリアーＳＬＳ（商品名）が好適に用いられる。この場合、反射シート自体も遮光率が９９％程度であり、この反射シートよりも下方において、後述する空間１８に社交性を備える構成とする場合に好ましくなる。そして、この反射シートにて、光反射面１１が形成されるように屋根部４が構成される。

この屋根部４と、上記発電パネル部３との間は、上述の通り光通過空間１０を有しているとともに、発電パネル部３の軒側端部３ａと各端部３ｂ，３ｃ，３ｄの下部に、屋根部４の端縁との間で間隙を形成しており採光開口部１２を構成している（図３参照）。この採光開口部１２は、少なくとも発電パネル部３の頂部となる一側端部としての棟側端部３ｂの下部に構成していればよく、発電パネル部両側部３ｃ，３ｄと屋根部両側部との間も採光開口部としてもよい。

なお、図示しないが、この採光開口部１２には、封鎖部材が設けられることとしてもよい。この封鎖部材は、透明樹脂板など透明素材で構成され、発電パネル部３の棟側端部３ｂと屋根部４の端部とに上下縁部を接続固定され、採光開口部１２を開放させずに閉ざし、光通過空間１０内へ異物の進入、例えば野鳥の進入や枯葉の進入、雨水の進入などを防止するようになる。封鎖部材を透明な素材とすることで、光は光通過空間１０へと進入でき、発電の妨げになることはない。

躯体５は、柱１３と横架材１４とで大略構成される。
柱１３は、複数で構成され、地面に埋設される基礎１５に下端を連結され、立設される。横架材１４は、各柱１３に掛け渡されるように略水平となって梁などとして構成され、柱１３同士を連結している。横架材１４は、躯体５としての各側面において上下方向に多数設けてもよく、図示しない壁面部分としての補強としてもよい。
そして、この躯体５にて、上述した発電パネル部３と屋根部４とが支えられる。本実施形態では、躯体５を構成する柱１３の延長部を、上記した架台２の支柱として構成され、すなわち地面から発電パネル部３を支える構造となっている。

具体的には、各柱１３の上端延長部に連続する支柱の上端に、ブラケットなどの連結部材１６が設けられ、この連結部材１６を介して発電パネル部３が取り付けられる。柱１３の高さは、発電パネル部３の傾斜下部である軒側端部３ａの地面ＧＬからの高さを約３５００ｍｍとしており、発電パネル部３の傾斜上部である棟側端部３ｂの地面ＧＬからの高さを約３８００ｍｍとし、発電パネル部３の傾斜状態を支持する。また、屋根部４は、発電パネル部３の下部にて、各柱１３に連結され、屋根部４と発電パネル部３との間である光通過空間１０は、高さ約６００～８００ｍｍの空間となる。この屋根部４と発電パネル部３とは、図１に示すように、屋根部４の軒側の端縁４ａが発電パネル部３の軒側端部３ａと向きを変え、それぞれが直交するように構成してもよく、図２に示すように屋根部４の軒側端縁４ａが発電パネル部３の軒側端縁３ａとほぼ同位置となるよう各柱１３に連結され傾斜向きを同方向とすることとしてもよく、屋根部４以下の躯体５の構造として例えば雨水を流すための傾斜などとされる傾斜向きと、太陽の方角に合わせる発電パネル部３の傾斜向きは、設置環境などで設定され、限定されるものではない。

躯体５に支持され連結される屋根部４の下方は空間１８となる。この空間１８は、地面ＧＬからの高さ約２５００ｍｍの位置に屋根部４が配設され、自動車駐車スペースとされる。

なお、この躯体５において、各柱１３間、各横架材１４間などに筋交いなどを設けてもよく、この筋交いによって補強され躯体５としての剛性を向上させることができる。

このように、本実施形態のカーポート１では、図３に示すように、発電パネル部３の両面入射型太陽光発電パネル７の上面の発電面８には太陽光の直射光が入射し、下面の発電面９には採光開口部１２から入射される太陽光の直射光及び散乱光が屋根部４の光反射面１１にて反射し反射光となって入射し、これら上下面の発電面８，９によって発電となる。
すなわち、単に敷地に両面発電型モジュール（両面入射型太陽光発電パネル７）を採用した構成としても、コンクリートやアスファルトにて舗装された地面からの反射光は小さいため、片面発電型発電パネルと比較しても発電量の増加はさほど見込めないことから、本発明のように発電パネル部３を両面入射型太陽光発電パネル７とし、その下方に光通過空間１０を挟んで光反射面１１を備えた反射体４１（屋根部４）を有した構成としたことで、両面入射型太陽光発電パネル７の発電能力を活かし、有効に使用することが可能となる。

この実施形態でのカーポート１によれば、発電パネル部３と屋根部４とによって、売電収入を確保でき、躯体５で構成される空間１８部分にて自動車駐車場を構成することでの収入を得ることもでき、太陽光発電システムを備えた簡易建物として構築ができる。

ここで、両面入射型太陽光発電パネル７は、従来の片面のみ発電の太陽光発電パネルと比べて、両面の発電面によって発電効率が向上し、発電量が３０～５０％程度向上が可能である。
このことから、上記簡易建物（カーポート）１として、発電電力の売電収入を増額させることができるものである。
例えば、広域に設置して１ＭＷの発電量を得ると仮定した場合に、斜面日射量が３．５時間の場合１ＭＷ当たりの年間発電量が、上面の発電面のみで１，２７７，５００ｋｗｈで有る場合に、ＦＩＴ（固定価格買取制度）４０円とすると、５１，１００，０００円の売電収入となることが見込まれる。
そして、本発明の簡易建物１、すなわち上下両面に発電面８，９を備え、光反射面１１を有する屋根部４を備えた構造での発電量３０％増となると、６６，４３０，０００円の売電収入となって、差額１５，３３０，０００円の年間収益増となる。
このシステムにて１５年間の売電期間が残っている場合、約２．３億円の売電増となる。

なお、上述の構成例では、屋根部４の構成として、シート状の部材やパネルなどの平らな板状の部材として説明したが、この屋根部４は、山谷が連続して複数列となって形成される所謂折板や波板を用いて構成することが好ましい。
この折板の場合、金属板を折曲形成して得られるものでもよいが、樹脂素材よりなるものが好ましい。

金属よりなる折板で構成する場合には、その表面である上面に上述同様に塗膜などにて白色に形成し、光反射面１１を備える構成とする。また、上述の反射シートを上面に貼着して光反射面１１を構成することとしてもよい。

屋根部４としての折板を樹脂素材で構成する場合には、樹脂素材そのものの色として白色の樹脂製折板を使用する。この折板を屋根部４として使用するには、躯体５の上部に構成させることから軽量な樹脂素材が好ましく、例えばポリカーボネート樹脂やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などの樹脂素材が好適となる。このようなポリカーボネートやＦＲＰなどの樹脂素材とすることで、金属素材と比べて太陽光による表面温度の上昇が起こりにくい構成とすることが可能となる。例えば鉄などを素材とした場合に表面温度は８５℃を超える場合があり、ポリカーボネートでは６０℃程度で留まる。このことから、光反射面１１からの放射熱（輻射熱）が少なくなり、太陽光発電パネル７の温度が上がりにくくなって、発電効率の低下を招くことがない。
また、樹脂素材として熱伝導率の低い材料を用いることで、日射による屋根部４の温度上昇を低減でき、それによって屋根部４からの熱伝導による太陽光発電パネルの温度上昇を抑制することができる。樹脂素材の熱伝導率は０．００１～１．０Ｗ／ｍ・Ｋとするのがよい。たとえばポリカーボネートは０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、ＦＲＰは０．４５Ｗ／ｍ・Ｋであるため、ＣＦＲＴＰ（７～数十Ｗ／ｍ・Ｋ）や、鉄（４６．５Ｗ／ｍ・Ｋ）、Ａｌ（１９２Ｗ／ｍ・Ｋ）等の金属と比較すると好ましい材料といえる。また、多孔質体とすることによって、樹脂素材の熱伝導率をさらに低減することができる。
また、ＦＲＰ製折板では、屋根不燃認定（ＤＲ認定）を取得しており、建築物として耐火構造を備えている。
屋根部４は、単なる平板（平滑な光反射面を備えた板体）では太陽光の反射光が直接反射光のみとなり、太陽光パネルの一部箇所で集中的に温度が上がるおそれがあるが、屋根部４を折板で構成することで、反射体表面（光反射面１１）が山谷のある面となり、反射光が拡散されこの反射光の集中を防止することができる。

また、上述の構成例では、屋根部４の構成として光反射面１１が備えられることとされたものであるが、この屋根部４を従来型の片面入射型太陽光発電パネルを用い、この発電パネルの発電面が白色などの光反射率の高い色とされる構成とされれば、この発電面が光反射面１１を兼ねることが可能となり、発電パネル部３においては上下両面で発電し、屋根部４においては光反射面１１が発電することとなり、発電パネル部３のみの発電に加えて屋根部４においても発電し、簡易建物１としての発電量をさらに得ることが可能となる。

次に、本発明の簡易建物１の他の実施形態について説明する。
図４は、他の実施形態における同簡易建物の作用を示す概略側面図である。

上記したカーポートなどの簡易建物１として、発電パネル部３の構成を太陽光発電パネル７が複数連結されてパネル群とされる例で述べたが、これら複数の太陽光発電パネル７については、全てが面状に連続する構成に限らず、各太陽光発電パネル７が発電パネル部３の傾斜角度からさらにそれぞれ仰角方向へ傾斜する、すなわち発電パネル部３としての傾斜角度は上記の通り２０°とされ、各太陽光発電パネル７は２５～３０°など、支持体６からさらに傾斜して構成させることとしてもよい。

このような構成では、各太陽光発電パネル７の上縁と支持体６との間には、採光間隙２０が形成されることになり、図４に示すように、この採光間隙２０から太陽光の散乱光等が入射可能となり、太陽光発電パネル７の下面発電面９に入射するとともに、採光間隙２０から屋根部４の光反射面１１に届くことで、ここからさらに反射して下面発電面９へと入射が可能となる。

上記した各太陽光発電パネル７が支持体６からさらに傾斜する図４に示す構成については、その傾斜角度を固定させる構成としてもよく、或いは、傾斜角度を太陽に追尾させて自動的に傾斜角度を可変とする構成としてもよい。

次に、本発明の簡易建物１のさらに他の実施形態としてカーポートに提供した例について説明する。
図５は、他の実施形態における簡易建物の概略斜視図、図６は、他の実施形態における簡易建物の概略側面図である。
なお、上述したカーポート１の実施形態と同等の構成箇所については同じ符号を付して詳述を省略する。

カーポート１を構成する発電パネル部３は、上述した構成と同等であるが、図１に示すような太陽光発電パネル７同士を隙間無く縦横に連結するのではなく、図５に示すように各太陽光発電パネル７同士に所定の間隔をあけて枠材３０にて連結した構成としている。

太陽光発電パネル７同士の間隔部分は、上述同様に採光間隙２０を構成しており、この採光間隙２０から太陽光を屋根部４の光反射面１１にて反射させ、反射光や散乱光とともに太陽光発電パネル７の下面発電面９への入射を可能とする。

屋根部４は、上記した平らな板材や折板が好適であり、素材は白色で軽量なポリカーボネート樹脂やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などとされる。屋根部４は、平らな板材で構成する場合、一様な平面で構成されることから、良好な太陽光の反射を得られ、また折板で構成する場合には、十分な強度を得ることができる。屋根部４を折板で構成する場合、山谷の延在方向がやや傾斜する方向となって躯体５に設けられ、雨水が谷部分を伝わり流れ溜まらないように構成される。このカーポート１の屋根部４においても、上述した例と同様に、光反射面１１の構成として反射シートを設ける構成としても良く、その表面において、太陽光のうち可視光～短波長側の近赤外線領域の光を反射させることが好ましく、例えば、反射シート表面に赤外線除去膜が設けられ、例えば１０００ｎｍ以上の領域の近赤外線、遠赤外線を除去、或いは吸収するフィルターのような膜が設けられて、赤外線領域の光を太陽光発電パネル７へ反射しない構成とする。また、太陽光に含まれる紫外線により反射シートが劣化しやすくなるため、反射シートの表層に紫外線吸収剤を配合させたり、紫外線劣化防止のコーティングを施して紫外線劣化防止層を設ける構成としてもよい。

このように構成されたカーポート１では、例えば屋根部４の地面ＧＬからの高さを２１００～２４００ｍｍとし、屋根部４から太陽光発電パネル７までの高さを３００～２０００ｍｍ、好ましくは８００～１０００ｍｍ程度として躯体５を構成し、屋根部４の下部に十分な空間となる下方空間１８を構成して、この下方空間１８を駐車スペースとされる。

このカーポート１によれば、上記した実施形態の各効果に加え、太陽光発電パネル７が連結されず採光間隙２０を有して構成されていることから、屋根部４の光反射面１１にて太陽光を反射させ、反射光や散乱光とともに太陽光発電パネル７の下面発電面９への入射を可能とすることから、発電効率が向上することとなる。
また、採光間隙２０にて風が通り抜けられることで発電パネル部３全体が煽られることがなく、発電パネル部３の損傷を防止させることが可能となる。

このような構成とすることで、簡易建物１は、複数の車が駐車できる駐車場などに応用でき、屋根部４の下方空間１８を有効に使用でき、太陽光発電パネル７による発電と駐車スペースの確保の両立が可能となる。
なお、太陽光発電パネル７による発電は、上述したような他事業への売電でも良く、駐車スペース側や附帯施設への電源供給、また、駐車車両Ｍが電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ，ＰＨＥＶ）である場合に、その駐車車両Ｍに対する充電のために用いることとしてもよい。

次に、太陽光発電パネル７を太陽に追尾する構成として簡易建物をカーポート１に適用する例として説明する。なお、上述した各実施形態と同等の構成箇所については同じ符号を付して詳述を省略する。

カーポート１を構成する発電パネル部３は、支持体６が方形枠状に組まれ、略水平に躯体５の上部に配設される。支持体６は、その規模によって筋交い２３などが設けられ剛性を向上させた構成とされる。
支持体６の上部には、図示しない駆動装置を介して太陽光発電パネル７が設けられる。太陽光発電パネル７は、所定の面積となるように複数を１枚構成とされるパネル群をユニット７Ａとされる。各ユニット７Ａには、上下前後左右に発電面８，９の傾斜角度を三次元的に可変させ、日出から日没まで好ましい角度で太陽光の入射が行えるように支持体６に設けられており、図示しない制御装置などからなる追尾手段（図示せず）にて、駆動装置を作動させ発電効率を向上させることが可能となっている。
また、各ユニット７Ａ間には間隙を有し、上述同様に採光間隙２０を構成しており、この採光間隙２０から太陽光を屋根部４の光反射面１１にて反射させ、反射光や散乱光とともに太陽光発電パネル７の下面発電面９への入射を可能とする。

屋根部４は、上述のカーポートの例と同様に上記した平らな板材や折板が好適であり、素材は白色で軽量なポリカーボネート樹脂やＦＲＰ（繊維強化プラスチック）、ＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）などとされる。屋根部４は、平らな板材で構成する場合、一様な平面で構成されることから、良好な太陽光の反射を得られ、また折板で構成する場合には、十分な強度を得ることができる。屋根部４を折板で構成する場合、山谷の延在方向がやや傾斜する方向となって躯体５に設けられ、雨水が谷部分を伝わり流れ溜まらないように構成される。このカーポート１の屋根部４においても、上述した例と同様に、光反射面１１の構成として反射シートを設ける構成としても良く、その表面において、太陽光のうち可視光～短波長側の近赤外線領域の光を反射させることが好ましく、例えば、反射シート表面に赤外線除去膜が設けられ、例えば１０００ｎｍ以上の領域の近赤外線、遠赤外線を除去、或いは吸収するフィルターのような膜が設けられて、赤外線領域の光を太陽光発電パネル７へ反射しない構成とする。また、太陽光に含まれる紫外線により反射シートが劣化しやすくなるため、反射シートの表層に紫外線吸収剤を配合させたり、紫外線劣化防止のコーティングを施して紫外線劣化防止層を設ける構成としてもよい。
なお、図に示した通り、屋根部４の傾斜下縁には、雨樋２４が設けられる。

このように構成された追尾手段を備えたカーポート１では、例えば屋根部４の地面ＧＬからの高さを２１００～２４００ｍｍとし、屋根部４から太陽光発電パネル７までの高さを３００～２０００ｍｍ、好ましくは８００～１０００ｍｍ程度として構成され、躯体５の構成を門型とし、屋根部４の下部に十分な空間となる下方空間１８を構成して、この下方空間１８を駐車スペースとされる。
躯体５を門型とすることで車両Ｍの出入りに支障がなく、屋根部４までの高さも十分に確保されて人の出入りや通行にも支障がない。

このカーポート１によれば、上記した各実施形態の各効果に加え、ユニット７Ａを角度可変自在として太陽光発電パネル７の発電面、特に上発電面８の向きを変えることを可能としたことから、悪天候時、例えば強風時や強雨時、降雪時などの際に各ユニット７Ａが煽られたり雨や雪の重みを受けないように、例えば風向きに合わせて風による抵抗を防ぐ角度や、両発電面８，９を垂直にするなど傾斜角度を変えることができ、損傷を防止させることが可能となる。

このような構成とすることで、簡易建物１は、図６に示すようなカーポート１、或いは複数の車が駐車できる駐車場などに応用でき、屋根部４の下方空間１８を有効に使用でき、太陽光発電パネル７による発電と駐車スペースの確保の両立が可能となる。
なお、太陽光発電パネル７による発電は、上述したような他事業への売電でも良く、駐車スペース側や附帯施設への電源供給、また、駐車車両Ｍが電気自動車（ＥＶ）やプラグインハイブリッド車（ＰＨＶ，ＰＨＥＶ）である場合に、その駐車車両Ｍに対する充電のために用いることとしてもよい。

なお、上述した構成例では、簡易建物１としてカーポートの説明を行ったが、本発明の簡易建物１は、その他の建物構造物に適用してもよく、例えば物置、或いは住宅の屋根として構成することとしてもよく、さらには農業用ハウスとして構成してもよい。

例えば、農業用ハウスとして構成した場合では、屋根部４の下部において、躯体５には外周となる四面の各側部に、壁材などが取り付けられ、この躯体５に支持され連結される屋根部４の下方は、遮光された空間１８とすることができる。すなわち、各壁材は、遮光性を有する素材とすることで、空間１８においては遮光率を８０％以上とされる。空間１８における地面ＧＬは、農作物が栽培される農地であり、本実施形態では例えばキクラゲなどキノコなどの菌茸類の栽培地となる。このような遮光された空間１８により、太陽光を必要としないキノコなどの菌茸類、或いはその他の作物の栽培に良好となる。この遮光された空間１８においては、屋根部４までの十分な高さを有することで、その作業に支障がなく、作業者の入出、作業用の車両などの入出を行え、農作業としての作業性を低下させることがない。このことから作物の販売収入を減少させることがない。

このような農業用ハウスによれば、発電パネル部３と屋根部４とによって、売電収入を確保でき、躯体５で構成される空間１８部分にて農作物を安定して栽培、及び供給を行うことを可能とし、その収益を得られることから、営農型太陽光発電として有効なものとなる。

いずれの建物構造物においても、本発明の簡易建物によれば、発電パネル部３と屋根部４の組合せで構成し、発電パネル部３の傾斜を太陽に向け、この発電パネル部３の下部に屋根部４となる反射体４１を配置構成し、発電パネル部３と屋根部４との間には光通過空間１０を設ける構成とすることで、十分な発電量を得ることができる。

本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、実施形態の各構成を相互に組み合わせることや、明細書の記載、並びに周知の技術に基づいて、当業者が変更、応用することも本発明の予定するところであり、保護を求める範囲に含まれる。

例えば、上記した簡易建物１を構成する屋根部４の光反射面１１については、白色であることとし、塗膜やシート材の貼着で構成する例を示したが、太陽光の直射光及び散乱光を反射させる光反射率の高い色であれば白色に限定されることなく、その他の色で構成することとしてもよく、淡いグレー色、明度の高い色、色彩などでも良く、太陽光の直射光や散乱光を良好に反射させる、すなわち光反射率の高いものとすることができれば良い。例えば、明るい緑色や、緑色をベースとした色、色彩や、迷彩色など模様等があるものとすれば、周囲に木々などのある環境への違和感を減らしながら太陽光の直射光や散乱光を良好に反射することができ、太陽光発電パネル７の下面の発電面９に対して有効である。

また、上述の屋根部４の構成では、光反射面１１となる表面を白色とした例で説明したが、この光反射面１１を金属層にて形成してもよく、例えば金属層付反射シートにて構成して金属光沢色にて構成することとしてもよい。

例えば、アルミ箔などの金属箔を表面に形成した金属箔付反射シートとして構成してもよく、この金属箔付反射シートでは、その基材として、例えば、樹脂製シートとされ、この基材である樹脂製シートの一方の面となる表面に、厚さ０．５～１．０ｍｍの金属箔を形成して構成し、屋根部４の光反射面１１を構成させる。
なお、金属箔とした場合に、太陽光を全反射してしまうことから、上述のように赤外線領域の光も反射することから熱対策が必要となる。このことから、光沢すなわち鏡面のような正反射とならないように艶消しコーティングを施したり、表面をシボ加工などの粗面として形成したり、上記同様に赤外線を除去、或いは吸収するフィルターやコーティングを備えることが好ましい。

また、金属箔の他に、金属被膜を樹脂シートに成膜させる構成としても良く、蒸着や塗装、メッキなどの手段で反射面を形成することとしてもよい。
さらに、上記のアルミニウム以外に、酸化チタン、アルミナ、タルク、炭酸カルシウム、酸化亜鉛、シリカ、マイカ粉、粉末ガラス、粉末ニッケル、粉末アルミニウムなどの粉末から選ばれる少なくとも１種の光反射剤を膜状に形成し、シルバー色から白色に近い色合いで構成してもよい。
また、上記した金属層等の表面に透明な保護膜をコーティングにより形成してもよい。この保護膜は、例えば、樹脂素材、例えばポリエチレン樹脂などよりなり、塗膜などとされ、撥水性や防汚性を備えるためにも好ましい構成となる。

従って、本実施形態に係る簡易建物１によれば、発電パネル部分のみで発電効率を上げ、発電量を向上させることができ、カーポートや物置、住宅の屋根や倉庫や工場施設の屋根、大型商業施設や娯楽施設、それら施設に付設される駐車場などに有効に構築でき、また、農業用ハウスとした場合、躯体５における遮光された空間１８にて農作物の栽培が行え、営農型太陽光発電設備を構築させることができる。

１…簡易建物（カーポート）
２…架台
４…建物屋根（屋根部）
５…躯体
７…太陽光発電パネル（両面入射型太陽光発電パネル）
８…上面発電面
９…下面発電面
１０…光通過空間
１１…光反射面（上面）
１３…柱
１８…空間
４１…反射体

Claims (7)

1. 架台を介し上面の発電面を太陽光入射方向に向けて所定角度αに傾斜させて複数設置される太陽光発電パネルを具備する太陽光発電システムを備えた簡易建物であって、
   前記太陽光発電パネルは、前記上面と下面の両面に発電面を備える両面入射型太陽光発電パネルよりなり、
   前記架台を所定高さに設定して前記両面入射型太陽光発電パネルの下面発電面の下方に光通過空間を設け、
   前記両面入射型太陽光発電パネルの下部及びその周囲における少なくとも一部に配置される反射体を具備し、
   該反射体は、
   建物屋根の少なくとも一部を構成し、所定角度βに傾斜しており、
   前記両面入射型太陽光発電パネルの下面発電面に対向する表面側が、太陽光の直射光及び散乱光を前記下面発電面に向けて反射させる光反射率の高い色の板材よりなる光反射面を有していることを特徴とする太陽光発電システムを備える簡易建物。
2. 請求項１に記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
   前記反射体は、折板または波板からなることを特徴とする太陽光発電システムを備える簡易建物。
3. 請求項１または２に記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
   前記光反射面は、白色であることを特徴とする太陽光発電システムを備える簡易建物。
4. 請求項１～３のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
   前記光反射面は、太陽光のうち５００～１０００ｎｍの波長の光反射率が７０％以上であるとともに、５０００～２００００ｎｍの波長の平均光反射率が１５％以下であることを特徴とする太陽光発電システムを備える簡易建物。
5. 請求項１～４のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
   前記架台の支柱が建物躯体を構成する支柱の延長部であることを特徴とする太陽光発電システムを備える簡易建物。
6. 請求項１～５のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
   前記光反射面の表面には、紫外線劣化防止層を有することを特徴とする太陽光発電システムを備える簡易建物。
7. 請求項１～６のいずれか１つに記載の太陽光発電システムを備える簡易建物であって、
   前記建物屋根の下方空間は、自動車駐車スペースであることを特徴とする太陽光発電システムを備える簡易建物。

Images