JP4248097B2

JP4248097B2 - 太陽電池パネルおよび太陽電池付屋根

Info

Publication number: JP4248097B2
Application number: JP26193499A
Authority: JP
Inventors: 則和坂井; 雅人飯島
Original assignee: Misawa Homes Co Ltd
Current assignee: Misawa Homes Co Ltd
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 1999-09-16
Publication date: 2009-04-02
Anticipated expiration: 2019-09-16
Also published as: JP2001081918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽光を電力に変換するソーラーセルが内部に設けられ、融雪のために、ソーラーセルに外部電力が供給され、当該ソーラーセルを発熱させる太陽電池パネルおよび太陽電池付屋根に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、屋根面に縦横に配列された複数の太陽電池パネルで太陽光を電力に変換する太陽電池付屋根が利用されている。
太陽電池パネルは、内部に太陽光を電力に変換するソーラーセルと、周縁に設けられる枠状のフレームとを含んで構成されている。
このような太陽電池パネルでは、太陽光が雲で遮られる降雪時に、ソーラーセルに外部電力を供給することにより、当該ソーラーセルを発熱させ、融雪を行っている（特開平１０−２７１８６０号公報等参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような太陽電池パネルでは、ソーラーセルの発熱により、ソーラーセルの上面に落下してきた雪は融けるが、ソーラーセルとフレームとの間には、熱が伝わりにくいガラスおよび合成樹脂等が設けられているため、ソーラーセルの熱がフレームに伝わりにくく、フレームの上面に落下してきた雪がほとんど融けない。このため、融雪によって発生する水がフレームの上面に積もった雪に染み込み、当該フレームの上面で凍結してしまい、その凍結した氷により当該水となった雪が堰き止められ、太陽電池パネルの上面に水が溜まってしまうというおそれがある。
【０００４】
本発明の目的は、融雪によって発生する水がフレームの上面で再凍結することが防止される太陽電池パネルおよび太陽電池付屋根を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一発明は、図面をも参照して説明すると、内部に太陽光を電力に変換するソーラーセル２７が設けられ、周縁に枠状のフレーム２３が設けられ、かつ、融雪のために、前記ソーラーセルに外部電力が供給され、当該ソーラーセルを発熱させる太陽電池パネル２１であって、前記ソーラーセルが発生する熱を前記フレームに伝える伝熱手段が設けられていることを特徴とする。
このような本第一発明では、外部電力の供給によりソーラーセルが発生する熱を、伝熱手段がソーラーセルからフレームに伝え、フレームが暖められる。これにより、フレームの上面に落下してきた雪が融けるとともに、融雪によって発生する水がフレームの上面で再凍結することが防止される。
【０００６】
以上において、前記伝熱手段として、熱伝導性の良好な材料を板状に形成した伝熱板７０が設けられていること望ましい。
このように、伝熱板の大きさを、太陽電池パネルの内部に設置されるソーラーセルの設置領域全体に広がるように設定すれば、ソーラーセルの熱が逃げることなく伝熱板に伝わるようになり、伝熱板が熱伝導性の良好な材料で形成されていることとあいまって、フレームへの熱伝導が良好なものとなる。
また、伝熱板の大きさを大きくすれば、伝熱板の熱容量が大きくなり、伝熱板に多くの熱が蓄積可能となるので、外気温が急激に低下しても、フレームの温度が下がりにくくなる。
【０００７】
また、前記伝熱板は、熱伝導性の良好な不燃材料で形成されたものであることが望ましい。
このようにすれば、不燃物となる太陽電池パネルに不燃材料から形成された伝熱板を設けたので、太陽電池パネルから可燃物がなくなり、太陽電池パネルが屋根葺材として好適なものとなり、隣接する他の建物で火災が発生しても、その火災からの延焼が防止されるようになる。
【０００８】
さらに、前記伝熱板は、前記ソーラーセルの裏面に設けられていることが望ましい。
このようにすれば、伝熱板の大きさを太陽電池パネルの大きさに応じて設定しても、伝熱板がソーラーセルの裏面に設けられているので、ソーラーセルの受光面全体が屋根の表面に露出され、太陽光が充分に確保されるようになり、太陽電池パネルの太陽光発電に支障をきたすことがない。
また、前述のように、伝熱板を大きくすることで、伝熱板の熱容量が大きくなり、伝熱板に多くの熱が蓄積可能となるので、外気温が急激に低下しても、フレームの温度が下がりにくくなる。
【０００９】
さらに、前記フレームには、前記ソーラーセルの設置部位の裏面から突出する突出部２３Ｂが設けられ、前記伝熱板には、前記ソーラーセルの設置部位に沿って延び、前記突出部に応じて折れ曲がった折曲部７１が設けられていることが望ましい。
このように、伝熱板の折曲部がフレームの突出部に接した状態で、伝熱板をフレームに接着剤等で接合することにより、折曲部とフレームの突出部との間に接着剤層が形成されていても、折曲部および突出部の接着面が広くなるので、伝熱面の面積が充分に確保され、ソーラーセルからフレームへの熱の伝達が確実となり、熱の伝達効率が確保される。
【００１１】
本発明の第二発明は、屋根面１４Ａに縦横に配列された複数の太陽電池パネルで太陽光を電力に変換する太陽電池付屋根１０であって、前記太陽電池パネルは、外部電力が供給されることにより発熱するソーラーセルと、周縁に設けられる枠状のフレームとを有し、前記太陽電池パネルには、前記ソーラーセルが発生する熱を前記フレームに伝える伝熱手段が設けられていることを特徴とする。このような本第二発明では、前述の第一発明と同様に、伝熱手段がソーラーセルからフレームに熱を伝え、フレームが暖められるので、フレームの上面に落下してきた雪が融けるとともに、融雪によって発生する水がフレームの上面で再凍結することが防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の一実施形態に係る建物１が示されている。この建物１は、基礎２の上に形成された建物本体３と、この建物本体３の上に形成された屋根１０とを備えたものである。
このうち、屋根１０は、棟１１の両側に、棟１１から軒先１２に向かって下り勾配を有する屋根面１４Ａが形成された切妻式の屋根である。屋根１０には、桁方向に配列されている複数の屋根パネル１４と、屋根葺材である複数の太陽電池パネル２１と、棟に沿って取付けられる棟カバー部材１５と、切妻屋根の妻側端縁に取付けられる、けらば部材１６とが備えられている。これにより、屋根１０は、太陽電池付屋根とされている。
屋根１０の軒先１２には、当該軒先１２の端縁に沿って軒樋１７が設けられている。この軒樋１７の一端には、下方へ延びる竪樋１８が設けられている。
【００１４】
太陽電池パネル２１は、複数の屋根パネル１４によって形成される屋根面１４Ａに、その傾斜に沿って縦横に配列されている。
各太陽電池パネル２１には、図２および図３に示されるように、太陽光で発電を行う所定枚数のソーラーセル２７が収納された平板状の完全防水ケース２２と、このケース２２の周縁を囲む四角枠状のフレーム２３とが備えられている。
フレーム２３は、屋根１０の傾斜方向に沿って左右に配置される一対の縦枠部２４と、これら縦枠部２４の上下端を接続し、かつ、屋根１０の桁方向に沿って配置される上枠部２５および下枠部２６とを備えている。
これらの縦枠部２４、上枠部２５および下枠部２６により、太陽電池パネル２１全体の防水および補強がなされ、内部のソーラーセル２７が雨水による漏電や短絡等の事故および太陽電池パネル２１の表面に加わる荷重等から保護されるようになっている。
ここで、太陽電池パネル２１は、日射量の少ない降雪時に、後述するソーラーセル２７に外部電力を供給することにより、当該ソーラーセル２７を発熱させ、融雪を行うようになっている。
【００１５】
太陽電池パネル２１の上枠部２５は、アルミの押出成形等により一体成形された長尺部材である。上枠部２５には、断面四角筒状の本体５１と、この本体５１の下部から屋根１０の傾斜方向に沿って斜め上方に設けられた断面Ｌ字型の当接片５２とが備えられている。本体５１の端部と当接片５２とにより、上方が開口された溝部５３が形成されている。
太陽電池パネル２１の下枠部２６は、アルミの押出成形等により一体成形された長尺部材である。下枠部２６には、断面ほぼ四角筒状の本体６１と、この本体６１の側面上部から屋根１０の傾斜方向に沿って斜め下方へ突出した平板状の鍔部６２と、この鍔部６２の下面から下方へ垂れ下がる水切部６３と、この水切部６３の中間部分と本体６１の側面とを連結する中間連結部６４とが備えられている。
【００１６】
ケース２２は、その端部がフレーム２３の内周縁、具体的には、縦枠部２４（図５参照）、上枠部２５および下枠部２６の上端に沿って設けられる一対の突出片２３Ａの間に介装されている。下側の突出片２３Ａの端部には、下方に突出するとともに、縦枠部２４の側面、上枠部２５の本体５１および下枠部２６の本体６１の側面の一部を形成する突出部２３Ｂが設けられている。
ソーラーセル２７の裏面、つまり、下側の突出片２３Ａの裏面には、ソーラーセル２７の設置領域全体に広がるように、伝熱手段である伝熱板７０が設けられている。この伝熱板７０は、ソーラーセル２７が発生する熱をフレーム２３に伝える板状に形成されたものである。これにより、フレーム２３が暖められ、当該フレーム２３の上面に落下してきた雪を融かすとともに、融雪により発生した水がフレーム２３の上面で再凍結しないようになっている。
また、伝熱板７０は、アルミ等の熱伝導性が良好な不燃材料である金属板で形成されている。これにより、太陽電池パネル２１は、不燃物からなる当該太陽電池パネル２１から可燃物がなくなり、隣接する他の建物で火災が発生しても、延焼しないようになっている。
【００１７】
伝熱板７０には、太陽電池パネル２１の大きさに応じた大きさに形成された平面部７１と、ソーラーセル２７の設置部位に沿って延び、平面部７１の端縁からフレーム２３の突出部２３Ｂに応じて折れ曲がった折曲部７２とが設けられている。伝熱板７０は、平面部７１の一部が下側の突出片２３Ａの下面に接し、折曲部７２が突出部２３Ｂに接した状態で、接着剤等で接合されている。
ここで、伝熱板７０の大きさを太陽電池パネル２１の大きさに応じて設定しても、ソーラーセル２７の受光面全体が屋根１０の表面に露出され、太陽光が充分に確保されるようになっている。
伝熱板７０は、その大きさを大きくすることで、熱容量が大きくなり、多くの熱を蓄積可能となっている。これにより、外気が急激に低下しても、フレーム２３の温度が下がりにくくなっている。
折曲部７２と突出部２３Ｂとの間に接着層が形成されていても、折曲部７２と突出部２３Ｂとの接着面が広くなり、伝熱面の面積が充分に確保されるようになっている。
【００１８】
また、上下方向に隣接配置された太陽電池パネル２１Ａ，２１Ｂは、図４に示されるように、下方に配置される太陽電池パネル２１Ｂの上枠部２５と上方に配置される太陽電池パネル２１Ａの下枠部２６とが遊嵌されている。
太陽電池パネル２１Ａの鍔部６２は、太陽電池パネル２１Ｂの切欠部５４に載置されている。鍔部６２の先端には、下方に突出する突起部６２Ａが一体に形成されている。
この際、上方に配置される太陽電池パネル２１Ａの下枠部２６の水切部６３の先端は、下方に配置される太陽電池パネル２１Ｂの上枠部２５の溝部５３の開口と対向配置されている。
【００１９】
上枠部２５の当接片５２の側面と、下枠部２６の本体６１の側面とは、シール部材４２を介して互いに密着されている。
ここで、溝部５３に雨水等が溜まっても、中間連結部６４により下枠部２６の内部に雨水等が浸入しないようになっている。
なお、他の上下に配置される太陽電池パネル同士、例えば、太陽電池パネル２１Ａ，２１Ｃは、太陽電池パネル２１Ａ，２１Ｂと同様の構造で遊嵌されているので、その説明を省略する。
【００２０】
太陽電池パネル２１は、図５に示されるように、一対の縦枠部２４が屋根１０の傾斜方向に沿って野地板１４Ｂの上に取付けられた一対のレール状の支持部材３１に固定されている。なお、各太陽電池パネル２１の間には、隙間を覆うカバー材４１が設けられている。太陽電池パネル２１と野地板１４Ｂとの間には、隙間１９が形成され、この隙間１９内に外気が流通し、太陽電池パネル２１が冷却されるようになっている。
支持部材３１は、太陽電池パネル２１の縦枠部２４を受けるパネル受部３２と、このパネル受部３２を支持し、屋根面１４Ａの野地板１４Ｂの上にビス８０で固定されるパネル支持部３３とを有している。
パネル受部３２には、ビス８０等で太陽電池パネル２１の縦枠部２４が固定されるとともに、パネル受部３２の長手方向に沿った両端には、太陽電池パネル２１とカバー材４１との間から万が一浸入してきた雨水等が野地板１４Ｂの上に落ちることを防ぐ止水部３２Ａが形成されている。また、パネル支持部３３は、その内部が中空の樋状に形成されている。
【００２１】
ここで、カバー材４１と縦枠部２４との間から雨水等の水が浸入してきても、当該水は、パネル受部３２の上面を伝って軒先１２から排出されるようになっている。
縦枠部２４をパネル受部３２に固定するビス８０の孔を伝ってパネル支持部３３の内部に浸入した雨水等の水は、パネル支持部３３を通して軒先１２から排出されるようになっている。
なお、野地板１４Ｂは、合板等の面材であり、表面に防水シートとしてアスファルトルーフィング１４Ｃが貼り付けられている。
【００２２】
次に、太陽電池付屋根の形成手順について説明する。
建築現場において、屋根面１４Ａに支持部材３１を屋根１０の傾斜方向に沿って上下に複数配置し、これらの支持部材３１の上に太陽電池パネル２１の一対の縦枠部２４を支持させて配置する。このようにして、太陽電池パネル２１を屋根面１４Ａに縦横に配列し、太陽電池付屋根１０を形成する。
ここで、太陽電池パネル２１は、下方から配置し、その後上方を配置する。下方に配置された太陽電池パネル２１Ｂに対して上方に配置された太陽電池パネル２１Ａを押しつけることにより、上方に配置された太陽電池パネル２１Ａの鍔部６２が下方に配置された太陽電池パネル２１Ｂの切欠部５４に当接して両太陽電池パネル２１同士の位置決めが行われる。
なお、太陽電池パネル２１のフレーム２３の形状は同一形状となっているので、配置位置を考慮する必要がなく、下方から順番に配置していけばよい。
【００２３】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、外部電力の供給によりソーラーセル２７が発生する熱を、伝熱板７０がソーラーセル２７からフレーム２３に伝え、フレーム２３が暖められるので、フレーム２３の上面に落下してきた雪が融けるとともに、ソーラーセル２７の発熱によって発生する水がフレーム２３の上面で再凍結することを防止できる。
【００２４】
また、伝熱板７０の大きさを、太陽電池パネル２１の内部に設置されるソーラーセル２７の設置領域全体に広がるように形成しているので、ソーラーセル２７の熱が逃げることなく伝熱板７０に伝わるようになり、伝熱板７０が熱伝導性の良好な材料で形成されることとあいまって、フレーム２３への熱伝導が良好なものとなる。
さらに、伝熱板７０の大きさを大きくしているので、伝熱板７０の熱容量が大きくなり、伝熱板７０に多くの熱が蓄積可能となるので、外気温が急激に低下しても、フレーム２３の温度が下がりにくくなる。
【００２５】
また、不燃物となる太陽電池パネル２１に不燃材料から形成された伝熱板７０を設けたので、太陽電池パネル２１から可燃物がなくなり、太陽電池パネル２１が屋根葺材として好適なものとなり、隣接する他の建物で火災が発生しても、その火災からの延焼を防止できる。
【００２６】
さらに、伝熱板７０の大きさを太陽電池パネル２１の大きさに応じて形成しても、伝熱板７０をソーラーセル２７の裏面に設けたので、ソーラーセル２７の受光面全体が屋根１０の表面に露出され、太陽光が充分に確保されるようになり、太陽電池パネル２１の太陽光発電に支障をきたすことがない。
【００２７】
また、伝熱板７０の折曲部７２がフレーム２３の突出部２３Ｂに接した状態で、伝熱板７０をフレーム２３に接着剤等で接合することにより、折曲部７２と突出部２３Ｂとの間に接着剤層が形成されていても、折曲部７２および突出部２３Ｂの接着面が広くなるので、伝熱面の面積が充分に確保され、ソーラーセル２７からフレーム２３への熱の伝達が確実となり、熱の伝達効率を確保できる。
【００２８】
なお、本発明は前記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他の構成等を含み、以下に示すような変形なども本発明に含まれる。
すなわち、融雪するための手段として、ソーラーセル２７が発生する熱をフレーム２３に伝える伝熱手段に限らず、フレーム２３を直接加熱する加熱手段であってもよい。加熱手段としては、例えば、ヒータ等が採用されることが望ましい。
【００２９】
また、伝熱板としては、ソーラーセル２７が発生する熱をフレーム２３に伝え、フレーム２３を暖めるために、冬に利用されるものに限らず、太陽光で暖められる太陽電池パネル２１の熱を吸収し、太陽電池パネル２１と屋根面１４Ａとの間に形成される隙間１９からの風により太陽電池パネル２１を冷やすために、夏に利用されるものでもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の太陽電池パネルおよび太陽電池付屋根によれば、次のような効果が得られる。
すなわち、請求項１に記載の太陽電池パネルによれば、外部電力の供給によりソーラーセルが発生する熱を、伝熱手段がソーラーセルからフレームに伝え、フレームが暖められる。これにより、フレームの上面に落下してきた雪が融けるとともに、融雪によって発生する水がフレームの上面で再凍結することを防止できる。
【００３１】
また、請求項２に記載の太陽電池パネルによれば、伝熱板の大きさを、太陽電池パネルの内部に設置されるソーラーセルの設置領域全体に広がるように設定すれば、ソーラーセルの熱が逃げることなく伝熱板に伝わるようになり、伝熱板が熱伝導性の良好な材料で形成されていることとあいまって、フレームへの熱伝導が良好なものとなる。
また、伝熱板の大きさを大きくすれば、伝熱板の熱容量が大きくなり、伝熱板に多くの熱が蓄積可能となるので、外気温が急激に低下しても、フレームの温度が下がりにくくなる。
【００３２】
さらに、請求項３に記載の太陽電池パネルによれば、不燃物となる太陽電池パネルに不燃材料から形成された伝熱板を設けたので、太陽電池パネルから可燃物がなくなり、太陽電池パネルが屋根葺材として好適なものとなり、隣接する他の建物で火災が発生しても、その火災からの延焼を防止できる。
【００３３】
また、請求項４に記載の太陽電池パネルによれば、伝熱板の大きさを太陽電池パネルの大きさに応じて設定しても、伝熱板がソーラーセルの裏面に設けられているので、ソーラーセルの受光面全体が屋根面に露出され、太陽光が充分に確保されるようになり、太陽電池パネルの太陽光発電に支障をきたすことがない。
また、前述のように、伝熱板を大きくすることで、伝熱板の熱容量が大きくなり、伝熱板に多くの熱が蓄積可能となるので、外気温が急激に低下しても、フレームの温度が下がりにくくなる。
【００３４】
さらに、請求項５に記載の太陽電池パネルによれば、伝熱板の折曲部がフレームの突出部に接した状態で、伝熱板をフレームに接着剤等で接合することにより、折曲部とフレームの突出部との間に接着剤層が形成されていても、折曲部および突出部の接着面が広くなるので、伝熱面の面積が充分に確保され、ソーラーセルからフレームへの熱の伝達が確実となり、熱の伝達効率を確保できる。
【００３６】
さらに、請求項６に記載の太陽電池付屋根によれば、前述の発明と同様に、伝熱手段がソーラーセルからフレームに熱を伝え、フレームが暖められるので、フレームの上面に落下してきた雪が融けるとともに、融雪によって発生する水がフレームの上面で再凍結することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る建物を示す斜視図である。
【図２】前記実施形態に係る太陽電池パネルを示す斜視図である。
【図３】前記実施形態に係る太陽電池パネルを示す断面図である。
【図４】図１におけるIV−IV線に沿った断面図である。
【図５】図１におけるV−V線に沿った断面図である。
【符号の説明】
１０太陽電池屋根
２１太陽電池パネル
２３フレーム
２３Ｂ突出部
２７ソーラーセル
７０伝熱手段である伝熱板
７１折曲部

Claims

内部に太陽光を電力に変換するソーラーセルが設けられ、周縁に枠状のフレームが設けられ、かつ、融雪のために、前記ソーラーセルに外部電力が供給され、当該ソーラーセルを発熱させる太陽電池パネルであって、
前記ソーラーセルが発生する熱を前記フレームに伝える伝熱手段が設けられていることを特徴とする太陽電池パネル。
請求項１に記載の太陽電池パネルにおいて、前記伝熱手段として、熱伝導性の良好な材料を板状に形成した伝熱板が設けられていることを特徴とする太陽電池パネル。
請求項２に記載の太陽電池パネルにおいて、前記伝熱板は、熱伝導性の良好な不燃材料で形成されたものであることを特徴とする太陽電池パネル。
請求項３に記載の太陽電池パネルにおいて、前記伝熱板は、前記ソーラーセルの裏面に設けられていることを特徴とする太陽電池パネル。
請求項４に記載の太陽電池パネルにおいて、前記フレームには、前記ソーラーセルの設置部位の裏面から突出する突出部が設けられ、
前記伝熱板には、前記ソーラーセルの設置部位に沿って延び、前記突出部に応じて折れ曲がった折曲部が設けられていることを特徴とする太陽電池パネル。
屋根面に縦横に配列された複数の太陽電池パネルで太陽光を電力に変換する太陽電池付屋根であって、
前記太陽電池パネルは、外部電力が供給されることにより発熱するソーラーセルと、周縁に設けられる枠状のフレームとを有し、
前記太陽電池パネルには、前記ソーラーセルが発生する熱を前記フレームに伝える伝熱手段が設けられていることを特徴とする太陽電池付屋根。