JP5715553B2 - ルーバーの製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、ルーバーの製造方法に関する。
太陽エネルギーを利用することで、二酸化炭素の排出量の低減化を図る技術が多数開発されている。
例えば、太陽光発電は、発電時に二酸化炭素を排出することがなく、クリーンなエネルギーとして注目されている。
また、太陽集熱器は、効率的に太陽エネルギーを利用することを可能としている。
従来、太陽光発電と太陽集熱器は、個別の設備として存在し、発電と熱回収とを実施する場合には、広大な設置スペースを確保する必要があった。
そのため、本出願人は、特許文献1に示すように、表面に太陽電池を設置するとともに内部の空間に集熱用管路を配管したルーバーを開発した。このルーバーにより、比較的狭いスペースにおける太陽光発電と熱回収とを同時に行うことが可能となった。
特開2011−58319号公報
前記ルーバーにおいて、集熱用管路により効率的に熱吸収を行うためには、太陽電池の背面に集熱用管路が接触しているのが望ましいが、この配管作業には手間がかかる。
また、集熱用管路は、円形断面であるのが一般的であるため、太陽電池の背面と集熱用管路との接触面積が小さく、熱吸収効率の改善が求められていた。
本発明は、熱回収効率を向上させることを可能とし、かつ、製造時の効率化を図ることも可能とした、ルーバーの製造方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するために、第一の発明に係るルーバーの製造方法は、上面が開口した箱型のルーバー本体の内部に断熱材を敷き詰める工程と、上面に配管用の溝が形成された第一の集熱板材を前記断熱材の上面に載置する工程と、前記溝に集熱管を配管する工程と、第二の集熱板材により前記ルーバー本体の開口部を遮蔽しつつ前記両集熱板材により前記集熱管を挟持する工程と、前記第二の集熱板材の表面に太陽電池モジュールを設置する工程とを備えることを特徴としている。
また、第二の発明に係るルーバーの製造方法は、上面が開口した箱型のルーバー本体の内部に断熱材を敷き詰める工程と、背面に配管用の溝が形成された集熱板材を用意するとともに前記溝に集熱管を配管し、前記集熱管を、前記溝の内面に当接させる工程と、前記背面を前記断熱材に対向させた状態で、前記集熱板材により前記ルーバー本体の開口部を遮蔽する工程と、前記集熱板材の表面に太陽電池モジュールを設置する工程とを備えることを特徴としている。
かかるルーバーの製造方法によれば、集熱管の配管作業が容易である。
また、集熱管の外周面の全体が集熱板材に接するようになるので、熱吸収率が高まる。つまり、集熱板材が面で太陽電池に接している状態を形成することができるので、熱吸収効率の高いルーバーを製造することができる。
なお、前記太陽電池モジュールが表面に設置される前記集熱板材と当該太陽電池モジュールとの間に、軟質系高熱伝導材料を介設すれば、集熱板材と太陽電池モジュールとの密着度が向上するので、熱吸収率をより向上させることが可能となる。
本発明のルーバーの製造方法によれば、熱回収効率を向上させることが可能となり、かつ、製造時の効率化を図ることが可能となる。
本発明の実施形態に係るルーバーの正面図である。 図1に示すルーバーの断面図である。 (a)〜(e)は、第一の実施形態に係るルーバーの製造方法の各工程を示す断面図である。 (a)〜(e)は、第二の実施形態に係るルーバーの製造方法の各工程を示す断面図である。
<第一の実施形態>
第一の実施形態について、図面を参照して説明する。
本実施形態では、建物等の構造物の壁面に沿って配設されたルーバー1の製造方法について説明する。ルーバー1は、日除けの機能の他に、太陽光発電と熱エネルギーの回収とを可能にする高機能ルーバーである。
ルーバー1は、図1に示すように、支柱2に横架されるとともに、他のルーバー1と所定の間隔をあけて上下方向に並設されている。ルーバー1は、日光が直接構造物に照射することを防止すると同時に、ルーバー1同士の間からの通風も可能としている。
なお、支柱2は、ルーバー1,1,…を支持する部材であって、本実施形態では、ルーバー1,1,…の左右に1本ずつ配設されている。
支柱2の構成は限定されるものではないが、例えば、H型鋼により構成すればよい。また、支柱2の本数や配置は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。
ルーバー1は、図2に示すように、ルーバー本体10と、断熱材11と、集熱管12と、集熱体13とを備えて構成されている。また、ルーバー1(集熱体13)の表面には、太陽電池モジュール3が設置されている。
ルーバー本体10は、表面側(上面側)が開口した断面矩形状の箱型部材により構成されている。ルーバー本体10の内部には、断熱材11の配置と集熱管12の配管が可能な空間が形成されている。
ルーバー本体10の開口部は、集熱体13により覆われている。
ルーバー本体10を構成する材料は限定されるものではないが、本実施形態では、アルミニウム合金により構成する。また、ルーバー本体10の形状も、内部に断熱材11および集熱管12を配置することが可能であれば、限定されない。
断熱材11は、ルーバー本体10の底部に敷き詰められている。本実施形態では、断熱材11と集熱体13との間に隙間が形成されているが、断熱材11は、ルーバー本体10の内部において、集熱体13(集熱管12)とルーバー本体10との間に隙間なく充填されているのが望ましい。
断熱材11を構成する材料は限定されるものではなく、例えばグラスウールや発泡樹脂等を使用すればよい。
また、断熱材11の内部に水が浸入することを防ぐため、断熱材11全体を図示しない防水シート等で包む工夫を施すことが望ましい。
集熱管12は、内部に冷却液wが通液されることで、ルーバー1の熱を吸収する。集熱管12を構成する材料は限定されるものではないが、熱伝導率の高い金属管が望ましい。
本実施形態では、集熱管12として既成の管材を使用する。
集熱管12は、集熱体13の全体を冷却することが可能となるように、集熱体13に接した状態で配管されている。なお、複数本の集熱管12を並設してもよいし、複数の曲部を備えた1本の集熱管12を配管してもよい。
集熱管12に通液される冷却液wは、日光により高温となったルーバー1の冷却が可能な液体であれば限定されるものではなく、例えば、上水や空調装置の冷媒等を使用すればよい。
集熱管12への冷却液wの送液は、左右の支柱2,2に沿って配置された管路21,21を介して行う(図1参照)。
なお、一方の管路21は、集熱管12に冷却液wを供給する供給路21aであり、他方の管路21は、集熱管12から排出された冷却水を排液する排水路21bである。
集熱体13は、ルーバー本体10の開口部を塞ぐように配設されている。
集熱体13の表面には、太陽電池モジュール3が設置されており、背面には断熱材11が配設されている。
本実施形態の集熱体13は、第一の集熱板材14と、第二の集熱板材15とを重ね合わせることにより構成されている。第一の集熱板材14と第二の集熱板材15の間には、集熱管12が配管されている。第一の集熱板材14と第二の集熱板材15は、集熱管12を挟持している。
第一の集熱板材14は、熱伝導率の高い板材からなり、集熱管12の配管が可能となるように、溝14aが形成されている。
本実施形態の溝14aは、半円状に形成されていて、溝14aの内面と集熱管12の外面は密着している。
第二の集熱板材15は、熱伝導率の高い板材により構成されていて、第一の集熱板材14の上面を覆っている。そして、第二の集熱板材15の背面は、集熱管12に当接している。
太陽電池モジュール3は、図1に示すように、複数枚の太陽電池セル30,30,…が並設されることにより構成されている。
本実施形態では、太陽電池セル30として、矩形状のものを採用し、他の太陽電池セル30と所定の間隔をあけて配置している。
本実施形態では、集熱体13と太陽電池モジュール3との間に熱伝導シート4(軟質系高熱伝導材料)が介設されている。熱伝導シート4を構成する材料としては、例えばシリコン系の熱伝導シート(熱伝導パッド)やアクリル系の熱伝導シート(熱伝導パッド)等を使用する。
なお、熱伝導シート4は、必要に応じて設置すればよく、例えば、集熱体13と太陽電池モジュール3とが直接密着しているような場合等には、省略してもよい。また、熱伝導シート4の材質は限定されない。
次に、本実施形態のルーバーの製造方法について説明する。
ルーバーの製造方法は、断熱材敷詰工程と、第一板材配置工程と、配管工程と、第二板材配置工程と、太陽電池モジュール設置工程とを備えている。
断熱材敷詰工程は、図3の(a)に示すように、ルーバー本体10の内部に断熱材11を敷き詰める工程である。
断熱材11は、平置きされたルーバー本体10の内部に、均等に敷き詰める。なお、断熱材敷詰工程におけるルーバー本体10の向きは限定されるものではない。
第一板材配置工程は、図3の(b)に示すように、上面に配管用の溝14aが形成された第一の集熱板材14を断熱材11の上面に載置する工程である。
第一の集熱板材14は、断熱材11を上から押さえるように載置する。
なお、第一の集熱板材14は、必要に応じて治具等によりルーバー本体10に固定しておいてもよい。
配管工程は、図3の(c)に示すように、第一の集熱板材14の溝14aに集熱管12を配管する工程である。
集熱管12の配管は、集熱管12の下半部を溝14aに嵌め込むことにより行う。
第二板材配置工程は、図3の(d)に示すように、第二の集熱板材15を配置する工程である。
第二の集熱板材15は、第一の集熱板材14の上面に重ね合わせるように配置するとともに、ルーバー本体10の開口部を遮蔽する。
このとき、第二の集熱板材15は、集熱管12を押さえつけるように配置し、第一の集熱板材14との間に集熱管12を挟み込む。集熱管12を押さえつけることで、集熱管12は扁平状に変形し、集熱管12の下半部と溝14aとが密着するとともに、集熱管12と第二の集熱板材15との当接面積が大きくなる。
本実施形態では、第二の集熱板材15の端部(周縁部)において、リベット15a,15aにより、第二の集熱板材15をルーバー本体10に固定する。
なお、第二の集熱板材15の固定方法は限定されるものではない。
太陽電池モジュール設置工程は、ルーバー1の表面に太陽電池モジュール3を設置する工程である。
本実施形態では、第二の集熱板材15の表面に熱伝導シート4を設置した後、太陽電池モジュール3で熱伝導シート4を押し付けながら太陽電池モジュール3の端部(周縁部)をルーバー本体10に固定する。
こうすることで、太陽電池モジュール3と第二の集熱板材15の表面との間に熱伝導シート4が介在するようになる。
本実施形態のルーバーの製造方法によれば、熱回収効率に優れたルーバー1を提供することができる。すなわち、ルーバー1は、集熱体13が太陽電池モジュール3に面的に対峙するとともに、集熱管12と集熱体13との接触面積が大きいため、熱回収効率が高い。さらに、断熱材11を配置しているため、ルーバー1の裏側への熱損失を軽減させることができる。
なお、集熱管12は、集熱体13および熱伝導シート4を介して、効果的に熱回収を行う。
また、ルーバー1によれば、集熱管12として、既成の管材を使用しているため、漏水の心配が少ない。
なお、ルーバー本体10および集熱体13を、押出形材にて製作すれば、製造コストの低減化が可能である。
集熱体13の長さをルーバー本体10の長さよりも短くすれば、太陽電池の端子箱との干渉を回避することも可能である。
さらに、ルーバー1によれば、集熱管12内を流通する冷却液wがルーバー本体10の熱を吸収するため、ルーバー1が高温になることが抑制される。
また、ルーバー1の熱を吸収した冷却液wを各種の熱源等として利用すれば、例えば給湯等の消費エネルギーの省力化を図り、二酸化炭素(CO)排出量の削減を行うことができる。
また、集熱管12により熱を吸収するため、ルーバー1が高温になることを防止することができ、ひいては、太陽電池モジュール3の発電効率が低下することを防止できる。
<第二の実施形態>
第二の実施形態のルーバー1は、支柱2に横架されるとともに、他のルーバー1と所定の間隔をあけて上下方向に並設されている(図1参照)。
なお、支柱2の構成は、第一の実施形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
ルーバー1は、図4の(e)に示すように、ルーバー本体10と、断熱材11と、集熱管12と、集熱板材16とを備えて構成されている。また、ルーバー1(集熱板材16)の表面には、太陽電池モジュール3が設置されている。
なお、ルーバー本体10、断熱材11および太陽電池モジュール3の構成は、第一の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。
集熱管12は、内部に冷却液wが通液されることで、ルーバー1の熱を吸収する。集熱管12を構成する材料は限定されるものではないが、熱伝導率の高い金属管が望ましい。
本実施形態では、集熱管12として既成の管材を使用する。
集熱管12は、集熱板材16の全体を冷却することが可能となるように、集熱板材16の背面に接した状態で配管されている。
なお、集熱管12は、複数本並設させることで集熱板材16のほぼ全面に配管させてもよいし、複数の曲部を備えた1本の集熱管12を配管することで集熱板材16のほぼ全面に配管させてもよい。
集熱管12に通液される冷却液wは、日光により高温となったルーバー1の冷却が可能な液体であれば限定されるものではなく、例えば、上水や空調装置の冷媒等を使用すればよい。
集熱管12への冷却液wの送液は、左右の支柱2,2に沿って配置された管路21,21を介して行う(図1参照)。
集熱板材16は、ルーバー本体10の開口部を塞ぐように配設されている。
集熱板材16の表面側には、太陽電池モジュール3が設置されており、背面側には断熱材11が配設されている。
集熱板材16は、熱伝導率の高い板材により構成されている。集熱板材16の背面には集熱管12がキャップ材17を介して固定されている。
図4の(b)に示すように、集熱板材16の背面(図面では上面)には、集熱管12を配管するための溝部16aが一体に形成されている。溝部16aには、集熱管12の外径と同等の半径を有する断面半円形の溝16bが形成されている。溝部16aには、キャップ材17が固定される。
キャップ材17は、図4の(c)に示すように、断面円弧状を呈している。キャップ材17を溝部16aと組み合わせると、集熱管12の断面形状と同等の内空断面を有した筒状部分が形成される。
キャップ材17の材質は限定されるものではないが、熱伝導率の高い材料により構成するのが望ましい。
次に、本実施形態のルーバーの製造方法について説明する。
ルーバーの製造方法は、断熱材敷詰工程と、配管工程と、板材配置工程と、太陽電池モジュール設置工程とを備えている。
断熱材敷詰工程は、図4の(a)に示すように、ルーバー本体10の内部に断熱材11を敷き詰める工程である。
断熱材11は、平置きされたルーバー本体10の内部に、均等に敷き詰める。なお、断熱材敷詰工程におけるルーバー本体10の向きは限定されるものではない。
また、断熱材11の内部に水が浸入することを防ぐため、断熱材11全体を図示しない防水シート等で包む工夫を施すことが望ましい。
配管工程は、図4の(b)に示すように、集熱板材16の溝16bに集熱管12を配管する工程である。
集熱管12は、溝部16aに嵌め込み、集熱管12の外面を溝部16aの内面に密着させる。
集熱管12を溝16bに配管したら、キャップ材17を溝部16aに固定して、集熱管12を集熱板材16に当接させた状態で固定する。なお、キャップ材17の固定方法は限定されるものではなく、ビス止めや接着の他、例えば、溝16aとキャップ材17のそれぞれに係止部を形成しておき、係止部を互いに係合させることにより固定してもよい。
板材配置工程は、図4の(c)に示すように、集熱板材16を断熱材11の上面に載置する工程である。
集熱板材16は、集熱管12側(背面)を断熱材11に対向させた状態で、断熱材11に載置し、集熱板材16でルーバー本体10の開口部を閉塞する。
このとき、集熱板材16は、断熱材11を上から押さえつけるように配置する。
本実施形態では、集熱板材16の端部(周縁部)をルーバー本体10の段部に載置し、リベット15aにより、集熱板材16をルーバー本体10の段部に固定する。
なお、集熱板材16の固定方法は限定されるものではなく、例えばボルトにより固定してもよい。
太陽電池モジュール設置工程は、図4の(e)に示すように、ルーバー1の表面に太陽電池モジュール3を設置する工程である。
本実施形態では、集熱板材16の表面に熱伝導シート4(軟質系高熱伝導材料)を設置した後、太陽電池モジュール3で熱伝導シート4を押し付けながら端部をルーバー本体10に固定する。
本実施形態のルーバーの製造方法によれば、第一の実施形態で示したルーバーの製造方法により製造されたルーバー1と同様の作用効果を得ることができる。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、建物の壁面に沿って複数のルーバーを配置する場合について説明したが、ルーバーの設置箇所は限定されるものではなく、例えば、建物の屋上や屋上機械室の目隠し壁として配置してもよい。また、建物の用途、形状、規模等は限定されるものではない。
ルーバーについて、支柱を介して上下方向に並設する場合について説明したが、ルーバーを横方向に並設してもよい。
また、集熱管の断面形状は円形断面に限定されるものではなく、例えば矩形断面であってもよい。
1 ルーバー
10 ルーバー本体
11 断熱材
12 集熱管
13 集熱体
14 第一の集熱板材
14a 溝
15 第二の集熱板材
16 集熱板材
16a 溝部
16b 溝
3 太陽電池モジュール
4 熱伝導シート(軟質系高熱伝導材料)

Claims (3)

  1. 上面が開口した箱型のルーバー本体の内部に断熱材を敷き詰める工程と、
    上面に配管用の溝が形成された第一の集熱板材を前記断熱材の上面に載置する工程と、
    前記溝に集熱管を配管する工程と、
    第二の集熱板材により前記ルーバー本体の開口部を遮蔽しつつ前記両集熱板材により前記集熱管を挟持する工程と、
    前記第二の集熱板材の表面に太陽電池モジュールを設置する工程と、を備えることを特徴とする、ルーバーの製造方法。
  2. 上面が開口した箱型のルーバー本体の内部に断熱材を敷き詰める工程と、
    背面に配管用の溝が形成された集熱板材を用意するとともに前記溝に集熱管を配管し、前記集熱管を、前記溝の内面に当接させる工程と、
    前記背面を前記断熱材に対向させた状態で、前記集熱板材により前記ルーバー本体の開口部を遮蔽する工程と、
    前記集熱板材の表面に太陽電池モジュールを設置する工程と、を備えることを特徴とする、ルーバーの製造方法。
  3. 前記太陽電池モジュールが表面に設置される前記集熱板材と当該太陽電池モジュールとの間に、軟質系高熱伝導材料が介設されていることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のルーバーの製造方法。
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