JP4044201B2 - 太陽電池付き屋根の融雪装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池付き屋根への積雪を防止し、または、太陽電池付き屋根に積もった雪を溶かす太陽電池付き屋根の融雪装置に関する。
【0002】
【背景技術】
従来より、環境や生態系に悪影響を与えないエネルギーとして太陽エネルギーが知られており、この太陽エネルギーを利用するために、太陽電池を住宅等の屋根に設置することが行われている。
一般的な太陽電池付き屋根は、太陽電池であるソーラセルを防水構造にして収めた太陽電池パネルを屋根全面(または一部)に配列して構成されている。このような太陽電池付き屋根では、日射で太陽電池パネルが高熱になると発電効率が低下するため、太陽電池パネルの裏面に通気路を設け、この通気路に外気を通して太陽電池パネルを冷却することが行われている(例えば、第1公報として特開平8ー93160号公報、第2公報として特開平8ー5159号公報)。
【0003】
第1の公報では、屋根面材上に屋根の傾斜に沿わせて複数本の支持レールが所定間隔で配置され、この支持レールに太陽電池パネルが支持されており、太陽電池パネルの下面と各支持レール間で形成された通気路を外気が通るようになっている。
また、第2の公報では、屋根の表面に太陽電池パネルが敷設されるとともに、この太陽電池パネルの裏面側に通気層が形成されており、この通気層に空気を通すことにより太陽電池パネルの冷却が行われるようになっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、太陽電池パネルの性能は向上しており、直射日光に限らず、散乱光でも充分な発電効率を得られるようになってきている。そのため、太陽電池屋根の普及当初は主に南側にのみ敷設されていた太陽電池パネルを、南側だけでなく北側にも取り付け、屋根面全面に敷設することで屋根の無駄な面をなくし、より発電効率のよい太陽電池屋根を得ようとする方向にきている。
一方で、降雪地帯等で雪が降り、または太陽電池屋根に積もると、太陽電池パネルは受光できないため当然に発電できない。この状態は、雪が止んでも太陽電池屋根に積もった雪が融けるまで続く。そのため、積雪に応じて雪を溶かすようにすることも行われているが、発電効率の確保は充分ではなく、太陽電池屋根においては、積雪防止あるいは積雪の迅速な除去は困難である。
【0005】
本発明の目的は、簡単な装置で太陽電池パネルへの積雪を防止できるとともに、太陽電池パネルに積もった雪を迅速に除去できるようになる太陽電池付き屋根の融雪装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に係る太陽電池付き屋根の融雪装置は、図面を参照して説明すると、図2に示すように、建物1を構成する屋根面に太陽電池パネル13が敷設され、この太陽電池パネル13の裏面と屋根面を構成する屋根面材16との間に太陽電池パネル冷却用の通気路30が形成された太陽電池付き屋根の融雪装置40であって、太陽電池パネル13は屋根の傾斜に沿いかつ傾斜と直交する方向に所定間隔で配置される支持レール12に支持され、通気路30は屋根面材16と支持レール12と太陽電池パネル13とを含んで形成され、屋根の傾斜と直交する方向に延設されるとともに、通気路30の下端部に開口して設けられた分岐管43と、分岐管43を介して通気路30に暖気を供給する暖気供給装置50とが設けられていることを特徴とするものである。
【0007】
以上において、暖気供給装置としては、暖気を通気路に供給できるものであればどのような形式のものでもよく、例えば、室内の換気装置から排出される室内暖房用の暖気を利用する場合、セントラル空調機の全熱交換機からの排気を利用する場合、建物の小屋裏にヒータ等の熱源発生体を設置するとともに、送風機を設置する場合、あるいは、建物の小屋裏に温風気を設置する場合等を含むものである。また、本発明の太陽電池付き屋根の融雪装置は、予め工場で製作された複数の建物ユニットを組み合わせて建てられるユニット式建物に限らず、いわゆるパネル工法による建物、および在来工法による建物等にも用いることができるものである。さらに、ここでいう暖気とは、外気の温度よりも所定温度高い温度の空気のことをいう。
【0008】
このような本発明では、元来、太陽電池パネル冷却用として設けられた通気路に、暖気供給装置から暖気を供給することにより太陽電池パネルが暖められる。従って、降る雪は太陽電池パネルに積もりにくくなるとともに、太陽電池パネルに積もった雪を迅速に除去できるようになる。そのため、日射があるとすぐに発電が可能な状態となり、発電効率が向上する。また、暖気供給装置はどのような形式のものでもよく、これにより、簡単な融雪装置とすることができる。
また、支持レールは、隣り合う太陽電池パネルの対向する側部同士を支持するように設けられることが好ましく、その高さおよび形状等は限定されない。
このような本発明では、支持レール間の幅と高さとの断面積の通気路が形成され、各通気路には、暖気が均等に供給され、かつ、通気路の下方側から上方側に向かって供給される。このため、太陽電池パネル全体が迅速に暖められる。
【0012】
本発明の請求項2に係る太陽電池付き屋根の融雪装置は、図2に示すように、請求項1に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置における暖気供給装置を、建物1の室内外の換気を行う換気装置50の排気Cを通気路30に供給することとしたものである。
【0013】
以上において、換気装置としては、建物全体を集中して換気するいわゆるセントラル換気装置に限らず、建物の各階ごとに設けられた各階用の換気装置でもよい。
このような本発明では、元来、大気に排出する排気を利用し暖気として通気路に通しているので、資源の再利用ができるとともに、暖気を供給するための装置を別個に設ける必要がなく、その分の製作や設置の手間等を省くことができ、費用も少なくてすむ。
【0014】
本発明の請求項3に係る太陽電池付き屋根の融雪装置は、図2に示すように、請求項2に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置における換気装置は、建物1のセントラル換気装置50であり、その全熱交換機の排気経路からの暖気Cが通気路30に供給されることを特徴とするものである。
【0015】
このような本発明では、セントラル換気装置からの排気を利用し暖気として通気路に通しているので、資源の再利用ができるとともに、暖気を供給するための装置を別個に設ける必要がなく、その分の製作や設置の手間等を省くことができ、費用も少なくてすむ。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、本実施形態の建物1は太陽電池付き屋根10を備えて構成されている。
太陽電池付き屋根10は、図2にも示すように、屋根パネル11と、この屋根パネル11の上面に支持レール12を介して設けられた多数の太陽電池パネル13とを備えて構成されている。なお、南側、北側を問わず、屋根全面に太陽電池パネル13が敷設されている。
【0019】
屋根パネル11は、縦横に組まれた芯材15と、この芯材15に張り付けられた屋根面材16とを含み形成されている。
太陽電池パネル13は、図4に示すように、ほぼ四角形のパネル枠18と、このパネル枠18の内部に設けた太陽電池を含む電池体19とを備えて形成され、パネル枠18の下部のフランジ部18Aを介して支持レール12に取り付けられるようになっている。また、隣り合うパネル枠18間等にはガスケット20が嵌め込まれ(建物の桁方向および妻方向とも)、これにより、太陽電池パネル13側から屋根パネル11側への雨等の侵入が防止されるようになっている。
そして、このような太陽電池パネル13は、一枚で所定の電圧及び電力が得られるように寸法等が規格化されている。
【0020】
前記支持レール12は、図2に示すように、屋根パネル11の傾斜方向下方側(つまり軒側)に設けられた軒側屋根部22の上端に当接し、そこから、建物1の棟側の横部材23まで延び、この横部材23は、棟役物24で覆われている。このような支持レール12は、図4に示すように、建物の妻方向に隣合う2つの太陽電池パネル13の下方に、その太陽電池パネル13に跨がって配置されるようになっている。また、図示しないが、桁方向端部には、太陽電池パネル13の片側のみを支持する第2の支持レールが設けられている。
【0021】
支持レール12は、2つの太陽電池パネル13の側部を支持する支持部25と、この支持部25の下面側に形成された樋状部26と、この樋状部26の下方に形成された所定高さの脚部27とを有している。
そして、このような支持部25を構成する支持面28に、隣合う太陽電池パネル13の前記パネル枠18のフランジ部18Aがビス止めで取り付けられ、また、脚部27を構成するベースプレート27Aが、屋根面材16、芯材15に向けて斜め下方にねじ込まれたねじ29によって固定され、これにより、支持レール12が屋根パネル11に取り付けられるようになっている。
【0022】
樋状部26の内部空間は排水路29となっており、この排水部29は、支持部25側からの漏水を軒先側の端部から外部に排出できるようになっている。
また、前記第2の支持レールは、支持レール12を左右対象に二分割した形状となっており、支持レール12と同じように排水部を有している。
そして、支持レール12、12、または支持レール5と第2の支持レール、および屋根面材16と太陽電池パネル13とで囲まれた空間が、軒先側から棟側に至る通気路30となっている。
【0023】
軒側屋根部22は、図3にも示すように、各支持レール12の下端間にわたって各通気路30を塞ぐストッパ部32Aを有する屋根枠体32を有し、この屋根枠体32の上面に太陽電池パネル13に連続する軒側屋根面材33が設けられている。この軒側屋根面材33の下端は、軒樋34に臨んでいる。
【0024】
図2、5、6に示すように、このような構成の太陽電池付き屋根10を備えた建物1には、融雪装置40が設けられている。
すなわち、この融雪装置40は、建物1の例えば1階部分1Aの階段下2に設置された暖気供給装置の1例としての換気装置である空調機41を備えている。この空調機41は、外部から取り込まれた外気Aを熱交換して温度を快適な高さに上げて温風Bとして1階部分1A、2階部分1Bの各室内に送り、一方で各階1A、1Bの室内を循環した空気を取り込んで温度を下げて排気Cとする熱交換機を内蔵するセントラル空調設備50を構成し、排気Cは、室外(大気側)に排出されるようになっている。
【0025】
なお、空調機41からの排気Cは、温度を下げられても、雪が降っている外気温度に比べて温度が高く、暖気としては充分な温度である。
【0026】
ここで、空調機41の排気Cは、ダクト42を通って排出されるようになっており、このダクト42の一端は、空調機41の排気排出口41A(図6)に接続されている。このダクト42はそこから建物1の床下1Dに回され、そこで、チャンバ等の分岐部材49に接続され、分岐部材49から一方のダクト42Aが一方側の屋根に向かって延び、他方のダクト42Bが他方側の屋根に向かって延びている。一方のダクト42Aのみ図示するが、ダクト42Aは床下1Dから小屋裏1Cに延び、さらに、他端(先端)は、分岐管43に接続されている。
【0027】
分岐管43は、前記軒側屋根部22の屋根枠体32にそのストッパ部32Aに沿って延びて設けられ、図示しないパイプサポート等で固定されている。また、分岐管43の通気路30側側面には、ストッパ部32Aを貫通する複数のノズル44が設けられ、これらのノズル44は、各通気路30に臨んでいる。
【0028】
従って、空調機41の排気排出口41Aから排出された排気Cは、ダクト42を通り分岐管43に送られるとともに、分岐管43の複数のノズル44から各通気路30に吹き出された後、屋根10の棟役物24側から大気に排出される。
そして、ここにおいて、前記空調機41、ダクト42、分岐管43、ノズル44および通気路30を含んで前記融雪装置40が構成されている。
【0029】
なお、図6に示すように、空調機41からの各階1A、1Bの各室への温風Bは、空調機41に接続されたダクト45を通して送られ、空調機41への外気Aの取り入れは、ダクト46を通して行われるようになっている。
【0030】
このような融雪装置40の使用は、雪が降っているときセントラル空調設備50が使用されているので、空調機41からの排気Cは、ダクト42から分岐管43に送られ、分岐管43のノズル44から通気路30に温風(暖気)となって吹き出される。従って、太陽電池パネル13が裏面から暖められる結果、雪は積もりにくく、雪が止んで太陽がでた際、すぐに発電を開始することができることになる。このとき、外気は冷たいので、太陽電池パネル13自体は外気で冷やされ、発電効率が低下することはない。
【0031】
例えば、家を留守にする等、セントラル空調設備50の運転が停止されていることにより、屋根10に雪が積もってしまった場合、セントラル空調設備50の運転を開始すれば、上述と同様に排気Cで太陽電池パネル13が裏面から暖められる結果、積もった雪は迅速に溶かされる。
【0032】
前述のような本実施形態によれば次のような効果がある。
▲1▼空調機41からの排気Cを、ダクト42を通し、太陽電池付き屋根10に必要な太陽電池パネル冷却用の通気路30に供給することにより、太陽電池パネル13を裏面から暖め、雪を積もりにくくでき、また、積もった雪を迅速に溶かすことができる、従って、ダクト42を空調機41に接続するだけの簡単な構造で融雪装置40を構成できる。
【0033】
▲2▼融雪装置40は、空調機41からの排気を通気路30を通すことにより太陽電池パネル13を裏面側から暖めるようになっており、元来、大気に放出する排気を利用しているので、資源の有効利用、再利用を図れるとともに、別個に暖気を供給するための装置を設けなくてすむ。
【0034】
▲3▼空調機41からの排気Cは、分岐管43から排出ノズル44を通って、各支持レール12間の通気路30に送られるので、各通気路30に均等に温風を供給することができ、これにより、効率よく融雪を行える。
▲4▼空調機41からの排気Cは、通気路30を経由した後、太陽電池付き屋根10の棟役物の隙間から大気に排出されるので、排気Cが、建物の例えば軒下や側面等から排出する場合に比べ、隣接する建物等に排気の悪影響を与えることが少ない。
【0035】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲であれば次に示すような変形形態を含むものである。
例えば、前記実施形態の融雪装置40は、建物の1階1Aに設置されたセントラル空調設備50用の空調機41を利用したものとしたが、これに限らず、図7に示すように、建物の例えば1階1Aと2階1Bとの間、つまり1階の天井懐3にセントラル空調設備用の空調機61を設け、この空調機61からのダクト62を、天井懐3の中を通して壁に沿わせて立ち上げ、前記分岐管43に接続して融雪装置60を構成してもよい。
なお、この変形形態において前記実施形態と同様の構造、部材等には、同一符号を付すとともに、その詳細な説明は省略または簡略化してある。
【0036】
また、前記実施形態では、建物の1階1Aに設置されたセントラル空調設備50用の空調機41の排気排出口41Aにダクト42を接続し、このダクト42を通気路30に臨む分岐管43に接続させて融雪装置40を形成したが、これに限らず、例えば、図8に示すような融雪装置70としてもよい。
【0037】
この融雪装置70では、建物1の小屋裏1Dに、暖気供給装置としてのヒータ等の熱発生源71を設置するとともに、通気路30の下端近傍に送風機72を設け、小屋裏1C内に充満する暖気を送風機72で通気路30に送り込む構造の融雪装置70となっている。この場合、屋根面材16に暖気を送り込むための複数の導風孔16Aを設けておけばよい。
そして、このような変形形態でも前記▲1▼〜▲4▼と同様の効果を得ることができる他、ダクト42、分岐管43等が不要となるので、装置が簡単であるという効果がある。
【0038】
さらに、図9に示すような融雪装置80としてもよい。
すなわち、この融雪装置80は、内部にファン部81Aとヒータ部81Bとを有するファンヒータ81を備え、このファンヒータ81にはダクト82が設けられ、ダクト82の端部は通気路30に臨んでいる。なお、ファンヒータ81は、石油、電気等利用のヒータ部81Bが好ましいが、温水またはボイラ等の熱を利用するものであってもよい。
【0039】
以上で説明したように、本発明の太陽電池付き屋根の融雪装置によれば、元来、太陽電池パネル冷却用として設けられた通気路に、暖気供給装置から暖気を供給することにより太陽電池パネルが暖められる。従って、降る雪は太陽電池パネルに積もりにくくなるとともに、太陽電池パネルに積もった雪を迅速に除去できるようになる。そのため、日射があるとすぐに発電が可能な状態となり、発電効率が向上する。また、暖気供給装置はどのような形式のものでもよく、これにより、簡単な融雪装置とすることができる。
また、支持レール間の幅と高さとの断面積の通気路が形成され、通気路には、暖気が均等に供給され、かつ、通気路の下方側から上方側に向かって供給される。このため、太陽電池パネル全体が迅速に暖められる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態に係る太陽電池付き屋根を有する建物を示す全体斜視図である。
【図2】本実施形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す縦断面図である。
【図3】本実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図4】本実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図5】本実施形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を有する建物の内部を示す全体斜視図である。
【図6】本実施形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を有する建物の内部を示す一部断面の全体正面図である。
【図7】本発明の変形形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す図である。
【図8】本発明の変形形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す図である。
【図9】本発明の変形形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す図である。
【符号の説明】
1 太陽電池付き屋根を有する建物
1C 建物の小屋裏
10 太陽電池付き屋根
11 屋根パネル
12 支持レール
13 太陽電池パネル
16 屋根面材
30 通気路
40 太陽電池付き屋根の融雪装置
41 空調機(セントラル空調機)
42 ダクト
Claims (3)
- 建物を構成する屋根面に太陽電池パネルが敷設され、この太陽電池パネルの裏面と前記屋根面を構成する屋根面材との間に前記太陽電池パネル冷却用の通気路が形成された太陽電池付き屋根の融雪装置であって、
前記太陽電池パネルは前記屋根の傾斜に沿いかつ傾斜と直交する方向に所定間隔で配置される支持レールに支持され、前記通気路は前記屋根面材と支持レールと太陽電池パネルとを含んで形成され、前記屋根の傾斜と直交する方向に延設されるとともに、前記通気路の下端部に開口して設けられた分岐管と、この分岐管を介して前記通気路に暖気を供給する暖気供給装置とが設けられていることを特徴とする太陽電池付き屋根の融雪装置。 - 請求項1に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置において、前記暖気供給装置は、前記建物の室内外の換気を行う換気装置の排気を前記通気路に供給することを特徴とする太陽電池付き屋根の融雪装置。
- 請求項2に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置において、前記換気装置は、前記建物のセントラル換気装置でありその全熱交換機の排気経路からの暖気が前記通気路に供給されることを特徴とする太陽電池付き屋根の融雪装置。
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