JP5238478B2 - 太陽電池パネルの取付構造 - Google Patents

Description

本発明は、壁面に設けられた窓の上方に、該窓の庇を兼ねるよう取付けられる太陽電池パネルの取付構造に関する。

従来より、太陽光を電気エネルギーに変換し発電を行う太陽電池パネルの取付構造としては、建物の屋根や屋上、窓の上方に取付けられたものが知られている。
しかしながら、太陽光の日射角度は季節や時刻によって変わるため、太陽電池パネルの設置角度が固定されたものだと効率的に太陽の光を取り込めないという点が問題となっていた。

そこで下記特許文献１には壁面に設けられた窓の上方に、窓の庇を兼ねるよう取付けられる太陽電池パネルの取付構造が記載されており、そこには建物の採光部への日射を遮蔽する位置に配置され、傾斜角度を調整自在とされた遮蔽体に太陽電池パネルを取付けたものが開示されている。
これによれば、季節や時刻によって変化する太陽の光の日射角度に対して、最適な角度で受光姿勢を調整することができるとされている。
特開２０００−２０４７３５号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のものは、遮蔽体を支持する軸が固定されているので、遮蔽体の傾斜角度を緩やかにすればするほど、窓の上方部から離れてしまう。よって遮蔽体の傾斜角度を緩やかにした場合には、日差しを遮る庇としての効果が期待できない。特に夏場は、遮蔽体の傾斜角度を緩やかにして太陽光を取り込む方が発電量が増すことがわかっているが、上述の場合は遮蔽体を緩やかに配置すると室内への日差しを遮ることができないことになる。

また上記特許文献１には、遮蔽体を収納する際には下方へ回動され壁面に対して略平行な状態とすることが記載されている。しかし上記特許文献１・図２に示すように窓の上方に遮蔽体が被さり、窓の一部が遮蔽体で塞がれてしまうことになる。
よってこれを防ぐために遮蔽体の軸を図例の位置より更に上方に配置し、遮蔽体を収納する際に窓が塞がれないよう配置することが考えられる。
しかしこの場合も、窓の上方から遮蔽体が離れてしまい、遮蔽体を使用時に日除け効果を発揮することができない。
更に上記特許文献１には遮蔽体を収納する際に遮蔽体を上方へ回動し太陽電池パネルが貼り付けられた側が壁面側に添うように収納することも記載されている。
この場合は、窓の一部を塞ぐことはないが、太陽電池パネルが壁面側に配置されることになるので、収納状態とした場合には太陽光を取り込むことができないことになる。

本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、窓の日除け効果を発揮するものでありながら、季節などに応じて効率よく太陽光を取り込むことができる太陽電池パネルの取付構造を提供する。

前記課題を解決するために、本発明に係る太陽電池パネルの取付構造は、前記太陽電池パネルが前記壁面に対して略平行な第１使用状態と、前記太陽電池パネルが水平面に対して所望する角度で傾斜する第２使用状態とを使いわけできる構造とし、前記第１使用状態では、前記太陽電池パネルの裏面が前記窓の上方壁面に添い且つ前記太陽電池パネルの下辺部が前記窓の上方部に接近して位置するよう構成され、前記第２使用状態では、前記太陽電池パネルが下向き傾斜状態で且つ前記太陽電池パネルの上辺部が前記第１の使用状態における上辺部の位置よりも下方に位置するよう構成されていることを特徴とする。

本発明において、前記窓の上方壁面には、前記太陽電池パネルの横幅寸法に応じて所定の間隔を隔てた２本の縦枠が略平行に固着され、該縦枠にはその長手方向にスリット部が形成されており、前記縦枠の下端部には前記太陽電池パネルの両側部に枢着される支持棒が取付けられ、前記縦枠の前記スリット部には前記太陽電池パネルの両側上端部に設けられた水平ピンが前記スリット部に沿って摺動可能に挿入保持されているものとすれば、前記水平ピンが前記スリット部の最上端部に至ったときには、前記太陽電池パネルが前記窓の上方壁面に添った第１使用状態とされ、
前記水平ピンが前記スリット部の前記最上端部を離れ最下端部に至るまでの間を、前記太陽電池パネルの下辺部が前記窓の上方部より前方に張り出す第２使用状態とすることができる。
これによれば、簡易な構造でありながら、第１使用状態及び第２使用状態に太陽電池パネルを可動自在とすることができる。また縦枠の下端部には太陽電池パネルの両側部に枢着される支持棒が取付けられ、縦枠のスリット部には太陽電池パネルの両側上端部に設けられた水平ピンがスリット部に沿って摺動可能に挿入保持されているので、第２使用状態においては太陽電池パネルに設けられた水平ピンの位置を前記スリット部に沿ってスライド移動させることにより、容易に前記太陽電池パネルを所望する角度に傾斜させることができる。更に太陽電池パネルの傾斜角度を緩やかに配置調整しても、窓の上方から太陽電池パネルの下辺部が遠ざかることなく、庇の機能を発揮することができる。

本発明に係る太陽電池パネルの取付構造によれば、窓の庇を兼ねるように取付けられ、第２使用状態では、太陽電池パネルが下向き傾斜状態で前記太陽電池パネルの上辺部が前記第１の使用状態における上辺部の位置よりも下方に位置するよう構成されているので、太陽電池パネルの傾斜角度を緩やかにしても、太陽電池パネルが窓から遠ざかることなく、庇として日差しなどを効果的に防ぐことができる。また台風や積雪時などは第１使用状態、季節に応じて所望する角度に傾斜させて使用するときは第２使用状態などとして、太陽電池パネルの設置傾斜角度を容易に変えて使用状態の使いわけすることができる。
例えば第１使用状態とした場合、すなわち格納状態とした場合は、太陽電池パネルの裏面が窓の上方壁面に添うよう構成され、太陽電池パネルの表面は表側を向いているので太陽光を取り込める状態とすることができる。よって第１使用状態でも太陽電池パネルを使用することができる。
また太陽電池パネルはその下辺部が窓にかからないように窓の上方部に接近して位置するよう構成されるので、太陽電池パネルで窓が塞がれてしまうことがない。
そして第２使用状態においては、例えば春から夏頃は太陽電池パネルの下辺部が窓の上方部より前方に張り出したとすれば、庇として窓に近づいた室内への日差しを遮って室内温度を抑制することができるとともに、効率よく太陽光を太陽電池パネルに取り込むことができ、発電量を増加させることができる。
また冬などは太陽電池パネルの傾斜角度を大きくして配置させれば、冬の日差しを効率よく太陽電池パネルに取り込むことができ、発電量を増加させることができる。

以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る太陽電池パネルの取付構造を説明するための各部材の分解斜視図、図２（ａ）（ｂ）は同太陽電池パネルの取付構造を説明するための模式的側面図、図３〜図５は同太陽電池パネルの取付構造を説明するための要部斜視図である。

本発明に係る太陽電池パネル１の取付構造は、壁面５に設けられた窓４の上方に窓４の庇を兼ねるように取付けられ、太陽電池パネル１が壁面５に対して略平行な第１使用状態（図２（ｂ）及び図５参照）と、太陽電池パネル１が水平面に対して所望する角度で傾斜する第２使用状態（図２（ａ）、図３及び図４参照）とを使いわけできる構造としている。第１使用状態及び第２使用状態に可動自在とする手段は電動式、手動式のいずれでもよいが、ここでは電動式で可動する場合について説明する。

図１には、太陽電池パネル１の取付構造を実現するために用いられる各部材を示している。
太陽電池パネル１は方形の薄板体であり、その四周はアルミ製などからなる枠材で囲われ、枠材の内側には多数の太陽電池セルが設けられている。太陽電池パネル１は太陽電池セルに照射される太陽光を集めて電気をつくり、交換器（不図示）で直流電流を交流電流に変換して電気エネルギーとする。よって太陽光を効率よく太陽電池パネル１に取り込むことによって発電量の増加を図ることができる。
図中、１ａは太陽電池パネル１の上辺部、１ｂは太陽電池パネル１の下辺部、１ｃは太陽電池パネル１の表面であり、太陽電池セルが設けられている側、１ｄは太陽電池パネル１の裏面であり、太陽電池セルがもうけられていない側を示している。また１０は後記する縦枠２のスリット部２０に摺動可能に挿入保持される第１水平ピン、１１は後記する縦枠２の下端部に形成された取付孔２１に枢着される第２水平ピンであり、第１水平ピン１０及び第２水平ピン１１は太陽電池パネル１の両側部にそれぞれ計２つずつ形成される。

この太陽電池パネル１を所望する角度に傾斜させ可動自在とするために、２本の縦枠２を要する。
縦枠２は金属材或いは硬質の樹脂材などからなる板状のプレートを断面略Ｌ字状となるよう形成され、窓４の上方壁面に太陽電池パネル１の横幅寸法に応じて所定の間隔を隔てた２本の縦枠２が平行に固定ねじ６で固着される。
図中、２０は縦枠２の長手方向に所定の長さで形成され、上記の第１水平ピンが挿入保持されるスリット部、２０ａはスリット部２０の最下端部、２０ｂはスリット部２０の最上端部、２１は後記する支持棒３の取付ピン３０が挿通される取付孔、２２は壁面５に固着するための固定ねじ６（図３及び図４参照）が挿通されるねじ挿通孔である。ここでは該ねじ挿通孔２２は縦枠２の長手方向に間隔空けて３つ形成された例を示しているが壁面５に強固に固着できればよく、３つに限定されるものではない。また図１には固定ねじ６を１つしか示していないが、固定ねじ６はねじ挿通孔２２のそれぞれに挿通されることはいうまでもない。

縦枠２の下端部には太陽電池パネル１の両側部に枢着され、太陽電池パネル１を下向き傾斜状態に支える支持棒３が上下揺動自在に取付けられる。よって太陽電池パネル１が後記するモータ部９の駆動により可動すると太陽電池パネル１の動きに伴って支持棒３が動き、太陽電池パネル１を下向き傾斜状態でその傾斜角度を変えながら動かすことができる。
支持棒３は金属材或いは硬質の樹脂材などからなり、板状のプレートで形成されている。支持棒３の一方の端部は縦枠２に枢着される取付ピン３０が形成され、もう一方の端部は太陽電池パネル１を枢着するピン挿通孔３１が形成されている。取付ピン３０は縦枠２に形成された取付孔２１に挿通保持され、ピン挿通孔３１には太陽電池パネル１の両側部に形成された第２水平ピン１１が挿通される。よって太陽電池パネル１の第１水平ピン１０がスリット部２０に沿って摺動する際には、支持棒３の取付ピン３０で縦枠２に挿通保持された側が軸となって、支持棒３のピン挿通孔３１側が太陽電池パネル１の動きに伴って従動しながら、第２使用状態においては常に太陽電池パネル１が下向き傾斜状態となるよう支持している。

（取付要領）
次に太陽電池パネル１の取付要領について説明する。
まず窓４の上方壁面に太陽電池パネル１の横幅寸法に応じて所定の間隔を隔てるように縦枠２を２本固着するため、縦枠２の位置合わせを行い、固定ねじ６が挿通される場所に予め電動ドリルなどで下穴を形成しておく。そして下穴に合わせて縦枠２を配置し、電動ドライバーなどを用いて固定ねじ６で縦枠２を固着する。
縦枠２を壁面５に固着したら、縦枠２の下端部に形成された取付孔２１に支持棒３の取付ピン３０を嵌め入れる。
太陽電池パネル１の第１水平ピン１０を縦枠２のスリット部２０に嵌め入れ、その状態で縦枠２に取付けられた支持棒３のピン挿通孔３１に太陽電池パネル１の第２水平ピン１１を嵌め入れれば、取付完了である。
なお、取付要領は上述の要領に限定されるものではなく、例えば縦枠２を壁面５に固着させた後、太陽電池パネル１の第１水平ピン１０をスリット部２０に嵌め入れ、その状態で支持棒３を第２水平ピン１１に嵌め入れる手順としてもよい。

このように取付けることにより、太陽電池パネル１が壁面５に対して略平行な第１使用状態と、太陽電池パネル１が水平面に対して所望する角度で傾斜する第２使用状態とを使いわけできる構造とすることができる。
図２（ａ）に示すように当該太陽電池パネル１の取付構造では、第１使用状態及び第２使用状態に太陽電池パネル１を可動自在とするために、太陽電池パネル１には各部を制御する制御部７と、太陽電池パネル１の傾斜角度を調整し操作する操作部８と、制御部７の制御信号に基づいて太陽電池パネル１を動かすためのモータ部９とを備えている。太陽電池パネル１を動かすためのモータ部９の機構はベルトやチェーンを用いた公知の駆動機構が採用される。
よって、操作部８で操作することにより、太陽電池パネル１が矢印ｄ１方向（図２（ａ）参照）或いは矢印ｄ２方向（図２（ｂ）参照）に可動し、第２使用状態或いは第１使用状態に設定操作することができる。

図３〜図５は太陽電池パネル１の傾斜角度をそれぞれ異ならせた例を示している。
図３は第２使用状態の一例であり、傾斜角度が最小の場合を示している。
図３に示すように第１水平ピン１０が縦枠２のスリット部２０の最下端部２０ａに至ったときには、太陽電池パネル１の下辺部１ｂが窓４の上方部４ａより最も前方に張り出す第２使用状態とされる。
発明者が太陽電池パネル１の傾斜角度を変えて発電量など種々計測したところによれば、東京では４月〜９月に太陽電池パネル１の傾斜角度を１０°〜２０°とすれば、効率よく太陽電池パネル１に太陽光を取り込むことができることがわかっている。よって、傾斜角度の最小が１０°〜２０°となるようにスリット部２０の最下端部２０ａとなる位置を設定すればよい。
このように例えば４月〜９月にかけては、太陽電池パネル１の下辺部１ｂが最も張り出したとし、傾斜角度を緩やかにすれば、庇として日除け効果を発揮するとともに、効率よく太陽光を太陽電池パネル１に取り込むことができ、発電量を増加させることができる。

図４は第２使用状態の一例であり、傾斜角度がおよそ４０°〜５０°程度の場合を示している。
図４に示すように太陽電池パネル１に設けられた第１水平ピン１０の位置を縦枠２のスリット部２０に沿って上下にスライド移動させることにより容易に太陽電池パネル１を所望する角度に傾斜させることができる。
発明者が太陽電池パネル１の傾斜角度を変えて発電量など種々計測したところによれば、東京では１０月〜３月に太陽電池パネル１の傾斜角度を３０°〜６０°とすれば、効率よく太陽電池パネル１に太陽光を取り込むことができることがわかっている。よって、季節に応じて傾斜角度を変えれば、効率よく太陽光を太陽電池パネル１に取り込むことができ、発電量を増加させることができる。
なお、ここでは上述のしたように操作部８での操作により電動式で太陽電池パネル１の傾斜角度が変えられる例を説明しているが、手動式で変えられるようにすることもできる。その場合は例えばスリット部２０に第１水平ピン１０が係止される凹所を形成すればよい。
以上、図３及び図４に示すように、第１水平ピン１０がスリット部２０の最上端部２０ｂを離れ最下端部２０ａに至るまでの間を、太陽電池パネル１の下辺部１ｂが窓４の上方部より前方に張り出す第２使用状態第２使用状態とされる。そして第２使用状態では太陽電池パネル１が下向き傾斜状態で且つ太陽電池パネル１の上辺部１ａが第１の使用状態における上辺部１ａの位置よりも常に下方に位置するよう構成されており、太陽電池パネル１の第１水平ピン１０をスライドさせて傾斜角度を調整しているので、太陽電池パネル１の傾斜角度を緩やかにしても、太陽電池パネル１が窓から上方に遠ざかることなく、庇として日差しなどを効果的に防ぐことができる。

図５は第１使用状態を示しており、台風や積雪時など破損防止として格納された状態を示している。
図５に示すように第１水平ピン１０が縦枠２のスリット部２０の最上端部２０ｂに至ったときには、太陽電池パネル１の裏面１ｄが窓４の上方壁面に添い且つ太陽電池パネル１の下辺部１ｂが窓４の上方部４ａに接近して位置するよう構成され第１使用状態とされる。
このように第１使用状態とすれば、太陽電池パネル１の裏面１ｄが窓４の上方壁面に添うよう構成され、太陽電池パネル１の表面１ａは表側を向いているので、第１使用状態でも太陽光を取り込むことができ、発電させることができる。よって例えば積雪などのため、一時的に第１使用状態とした場合でも日照があれば、太陽光を取り込むことができる。
また太陽電池パネル１はその下辺部１ｂが窓４にかからないように窓４の上方部４ａに接近して位置するよう構成されるので、太陽電池パネル１で窓４が塞がれてしまうことがない。
更に図５に示すように第１使用状態とすれば、薄型に格納状態とすることができる。

なお、太陽電池パネル１、縦枠２、支持棒３などの形状、構成は、図例に限定されるものではない。

本発明に係る太陽電池パネルの取付構造を説明するための各部材の分解斜視図である。 （ａ）（ｂ）は同太陽電池パネルの取付構造を説明するための模式的側面図である。 同太陽電池パネルの取付構造を説明するための要部斜視図である。 同太陽電池パネルの取付構造を説明するための要部斜視図である。 同太陽電池パネルの取付構造を説明するための要部斜視図である。

符号の説明

１ 太陽電池パネル
１ａ 上辺部
１ｂ 下辺部
１ｄ 裏面
１０ （第１）水平ピン
２ 縦枠
２０ スリット部
２０ａ 最下端部
２０ｂ 最上端部
３ 支持棒
４ 窓
４ａ 上方部
５ 壁面

Claims (2)

1. 壁面に設けられた窓の上方に、該窓の庇を兼ねるよう取付けられる方形の太陽電池パネルの取付構造であって、
   前記太陽電池パネルが前記壁面に対して略平行な第１使用状態と、前記太陽電池パネルが水平面に対して所望する角度で傾斜した第２使用状態とを使いわけできる構造とし、
   前記第１使用状態では、前記太陽電池パネルの裏面が前記窓の上方壁面に添い且つ前記太陽電池パネルの下辺部が前記窓の上方部に接近して位置するよう構成され、
   前記第２使用状態では、前記太陽電池パネルが下向き傾斜状態で且つ前記太陽電池パネルの上辺部が前記第１の使用状態における上辺部の位置よりも下方に位置するよう構成されていることを特徴とする太陽電池パネルの取付構造。
2. 請求項１において、
   前記窓の上方壁面には、前記太陽電池パネルの横幅寸法に応じて所定の間隔を隔てた２本の縦枠が平行に固着され、該縦枠にはその長手方向にスリット部が形成されており、
   前記縦枠の下端部には前記太陽電池パネルの両側部に枢着される支持棒が取付けられ、前記縦枠の前記スリット部には前記太陽電池パネルの両側上端部に設けられた水平ピンが前記スリット部に沿って摺動可能に挿入保持され、
   前記水平ピンが前記スリット部の最上端部に至ったときには、前記太陽電池パネルが前記窓の上方壁面に添った第１使用状態とされ、
   前記水平ピンが前記スリット部の前記最上端部を離れ最下端部に至るまでの間を、前記太陽電池パネルの下辺部が前記窓の上方部より前方に張り出す第２使用状態とされることを特徴とする太陽電池パネルの取付構造。

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