JP6028430B2 - Solar power generation unit - Google Patents
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Description
本発明は、太陽光発電ユニットに関する。 The present invention relates to a photovoltaic power generation unit.
省エネルギーの観点から、住宅やビル等の建物において、太陽光発電(photovoltaic,以下PVということがある)が導入されつつある。加えて近年は、二酸化炭素排出削減、CSR、さらには、創エネルギー・蓄エネルギーに対する意識が高まっており、住宅、学校施設、公共施設、商業施設、工場施設、及び、事務所ビルなどあらゆる建物において、PVに対するニーズは増加するものと期待される。
特許文献1には、反射パネルに照射された日光が反射パネルと反射板とを介して太陽電池モジュールに照射されることが示されている。
From the viewpoint of energy saving, photovoltaic power generation (hereinafter, sometimes referred to as PV) is being introduced in buildings such as houses and buildings. In addition, in recent years, awareness of carbon dioxide emission reduction, CSR, and energy creation and energy storage has been increasing. , PV needs are expected to increase.
このように、太陽光が入射する場所では、太陽電池モジュールを用いることで電力を得ることができる。しがしながら、太陽光が入射する室内は、夏期において室内上部に熱がたまり、一方、冬期においてその温度差から結露を生じさせる。このようなことから、室内環境を容易に改善することが望まれる。 Thus, in a place where sunlight is incident, electric power can be obtained by using the solar cell module. However, in a room where sunlight enters, heat accumulates in the upper part of the room in the summer, while condensation occurs due to the temperature difference in the winter. For these reasons, it is desirable to easily improve the indoor environment.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、簡便に室内環境を改善することを目的とする。 This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at improving an indoor environment simply.
このような目的を達成するために本発明に係る太陽光発電ユニットは、太陽電池モジュールを備え、外装部の一部をなす太陽光発電部材と、前記太陽光発電部材とともに前記外装部の一部をなすガラス部材と、前記太陽光モジュールからの電力が供給され、当該電力により前記ガラス部材の表面における空気を流動させる流動装置部と、前記空気の吸排気を行う通気口と、を備え、前記太陽光発電部材は、第1太陽電池モジュールを備え、太陽光反射性を有する第1太陽光発電部材と、第2太陽電池モジュールを備えた第2太陽光発電部材と、を備え、前記第1太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第2太陽光発電部材の受光面に入射することを特徴とする。
このように、外装部の一部をなすガラス部材を有する太陽光発電ユニットが、空気を流動させる流動装置部と、空気の吸排気を行う通気口とを有しているので、夏期にはガラス部材周辺の高温の空気を通気口を通じて排気することができる一方、冬期にはガラス部材周辺の空気を循環させるので結露を防止することができ室内環境を改善することができる。さらに、太陽光発電ユニットにおいて、流動装置部を稼働させるために太陽電池モジュールを独立して有しているので、この太陽光発電ユニットを取り付けるだけで、簡便に室内環境を改善することができる。
また、第1太陽光発電部材の太陽電池モジュールで発電を行うと共に、入射した光を第2太陽光発電部材に対して反射させる。また、第2太陽光発電部材の太陽電池モジュールで発電を行う際に、直射光のみならず、第1太陽光発電部材において反射した反射光によっても発電を行うことができる。このため、太陽光発電ユニットの発電効率を高めることができる。
In order to achieve such an object, a solar power generation unit according to the present invention includes a solar cell module, a solar power generation member that forms a part of an exterior part, and a part of the exterior part together with the solar power generation member a glass member having a power is supplied from the solar module, comprising: a fluidic device unit for flowing the air at the surface of the glass member by the power, and a vent for performing intake and exhaust of the air, the The solar power generation member includes a first solar cell module, and includes a first solar power generation member having solar reflectivity, and a second solar power generation member including a second solar cell module, The reflected light that enters and reflects the light receiving surface of the photovoltaic power generation member is incident on the light receiving surface of the second photovoltaic power generation member .
As described above, the photovoltaic power generation unit having a glass member that forms a part of the exterior portion has a fluid device portion that allows air to flow and a vent hole that sucks and exhausts air. While the high temperature air around the member can be exhausted through the vent, the air around the glass member is circulated in winter, so that condensation can be prevented and the indoor environment can be improved. Furthermore, since the solar power generation unit has a solar cell module independently for operating the fluid device section, the indoor environment can be improved simply by attaching this solar power generation unit.
Moreover, while generating electric power with the solar cell module of a 1st photovoltaic power generation member, the incident light is reflected with respect to a 2nd photovoltaic power generation member. Further, when generating power with the solar cell module of the second solar power generation member, power generation can be performed not only with direct light but also with reflected light reflected by the first solar power generation member. For this reason, the power generation efficiency of the photovoltaic power generation unit can be increased.
また、本発明に係る太陽光発電ユニットにおいて、前記通気口は開閉弁を備え、
前記太陽電池モジュールからの電力は、前記開閉弁に供給されることを特徴とする。
このようにすることで、通気口の開閉を太陽電池モジュールからの電力を用いて行うことができるので、この太陽光発電ユニットを取り付けるだけで、簡便に室内環境を改善することができる。
Moreover, in the photovoltaic power generation unit according to the present invention, the vent includes an on-off valve,
The power from the solar cell module is supplied to the on-off valve.
By doing in this way, since opening and closing of a vent can be performed using the electric power from a solar cell module, indoor environment can be simply improved only by attaching this solar power generation unit.
また、本発明に係る太陽光発電ユニットにおいて、前記流動装置部は、前記ガラス部材の下方側に設けられることを特徴とする。
このように、流動装置部をガラス部材の下方側に設けることとしているので、夏期にはこれを稼働させて上方に空気を送り、通気口を介して排気を行うことができる。また、冬期には、流動装置部を稼働させて、ガラスの上下方向に空気を流動させることができ、ガラスの結露を防止することができる。勿論、前記流動装置部近傍にも通気口を備えることもできる。
Moreover, the solar power generation unit according to the present invention is characterized in that the flow device section is provided below the glass member.
As described above, since the flow device portion is provided on the lower side of the glass member, it can be operated in summer to send air upward and exhaust air through the vent. In winter, the flow device unit can be operated to flow the air in the vertical direction of the glass, thereby preventing condensation of the glass. Of course, a vent can also be provided in the vicinity of the flow device section.
また、本発明に係る太陽光発電ユニットにおいて、前記太陽電池モジュールは、前記太陽光発電ユニット外の電力供給設備と電気的な接続がされないことを特徴とする。
このように、太陽電池モジュールが太陽電池発電ユニット外の電力供給設備と電気的な接続がされないため、太陽光発電ユニットは、電気的に自己完結・自立型の系を構築することができる。すなわち、流動装置部に独立して電力供給する太陽電池発電ユニットを提供することができる。
In the solar power generation unit according to the present invention, the solar cell module is not electrically connected to a power supply facility outside the solar power generation unit.
Thus, since the solar cell module is not electrically connected to the power supply equipment outside the solar cell power generation unit, the solar power generation unit can construct an electrically self-contained and self-supporting system. That is, it is possible to provide a solar cell power generation unit that supplies power independently to the fluid device section.
以上のように、外装部の一部をなすガラス部材を有する太陽光発電ユニットが、空気を流動させる流動装置部と、空気の吸排気を行う通気口とを有しているので、夏期にはガラス部材周辺の高温の空気を通気口を通じて排気することができる一方、冬期にはガラス部材周辺の空気を循環させるので結露を防止することができ室内環境を改善することができる。さらに、太陽光発電ユニットにおいて、流動装置部を稼働させるために太陽電池モジュールを独立して有しているので、この太陽光発電ユニットを取り付けるだけで、簡便に室内環境を改善することができる。 As described above, since the photovoltaic power generation unit having a glass member that forms a part of the exterior part has a fluid device part that flows air and a vent hole that sucks and exhausts air, While the high temperature air around the glass member can be exhausted through the vent, the air around the glass member is circulated in winter so that condensation can be prevented and the indoor environment can be improved. Furthermore, since the solar power generation unit has a solar cell module independently for operating the fluid device section, the indoor environment can be improved simply by attaching this solar power generation unit.
図1は、第1実施形態における太陽光発電ユニット10の正面図である。図2は、第1実施形態における太陽光発電ユニット10の横断面図である。これらの図には、建物1に複数の太陽光発電ユニット10が取り付けられている様子が示されている。ここでは、床仕上げ42、床スラブ44、天井内46、天井48を有する建物1に複数の太陽光発電ユニット10が取り付けられるものとする。本実施形態における太陽光発電ユニット10は、ガラスカーテンウォール(GCW)のように、ガラス面積の大きい外装において用いられることが望ましい。
FIG. 1 is a front view of a photovoltaic
太陽光発電ユニット10は、上枠20と横枠21と下枠22と無目(トランサム)24を方立(マリオン)26と、スパンドレルガラス12と、バックボード28と太陽光発電庇14(以下、「PV庇」と言うことがある)とビジョンガラス16とサイドフィン18を備える。また、太陽光発電ユニット10は、開閉弁34と通気口36とファン38を備える。
The photovoltaic
上枠20と横枠21と下枠22は、それぞれの端部同士が固定され太陽光発電ユニット10の外枠を構成する。そして外枠の内側に、スパンドレルガラス12と太陽光発電庇14とビジョンガラス16とサイドフィン18が固定的に設けられる。なお、太陽光発電庇14については、その傾きを調整することができることとしてもよい。
The
太陽光発電ユニット10の上側部分には、スパンドレルガラス12とバックボード28が上下方向について上枠20と無目24に挟み込まれ、左右方向について横枠21に挟み込まれるように固定される。スパンドレルガラス12が組み付けられる位置は、太陽光発電ユニット10を建物1に施工したときに、スパンドレルガラス12が建物1の床仕上げ42部分と床スラブ44部分と天井内46と水平方向に重なる位置となることが望ましい。このとき、水平方向について、上枠20も床仕上げ42部分に重なり、無目24は天井内の一部と天井と重なる位置となる。
In the upper part of the photovoltaic
スパンドレルガラス12には、太陽光発電モジュール12aが設けられる。また、スパンドレルガラス12の背面側にはバックボード28が設けられる。
The
無目24の下方には、建物1の外側方向に張り出す太陽光発電庇14が設けられる。太陽光発電庇14は、太陽光発電モジュール14aを備えるとともに、太陽光反射性を有する強化ガラス14cを有する。これにより、太陽光の光路Lが図2に示されるようになるので、太陽光により発電を行う一方で、太陽光の一部をスパンドレルガラス12の太陽光発電モジュール12aに反射し、スパンドレルガラス12の太陽光発電モジュール12aにおいても発電を効率的に行わせる。なお、太陽光発電庇14の受光面の強化ガラス14cには、汚れ防止のために親水性を有するガラス用コーティング剤が塗布されることが望ましい。また、酸化チタンを利用した光触媒によって防汚性能を有することとしてもよい。
A
太陽光発電庇14の傾斜角は、年間日照量が最も多くなる角度に設定される。また、太陽光発電庇14の出寸法は、部材の強度計算や、必要発電量に応じて設計される。また、太陽光発電庇14における太陽光の受光面と、スパンドレルガラス12における太陽光の受光面は、劣角(0<θ<2π)の範囲の角度を形成する。
The inclination angle of the
太陽光発電庇14には、バッテリー14bを設けることができ、これにより、スパンドレルガラス12における太陽光発電モジュール12a及び太陽光発電庇14における太陽光発電モジュール14aによって発電された電力を蓄電することができる。
The
なお、本実施形態において、スパンドレルガラス12における太陽光発電モジュール12a及び太陽光発電庇14における太陽光発電モジュール14aの電気系統は、建物1内部の電気関係設備には接続されなくてもよい。すなわち、太陽光発電ユニット10における太陽光発電モジュール12a、14aから得られた電力は、その外部の電力系統とは連系されなくてもよい。具体的には、太陽光発電モジュール12a、14aは、キュービクルや分電盤などには接続されないこととすることができる。そして、太陽光発電ユニット10は、それ自体又は太陽光発電ユニット10の内部で、外装部位の範囲内で電気的に自己完結・自立型の系を構築することもできる。
In addition, in this embodiment, the electrical system of the photovoltaic
本実施形態では、太陽光発電モジュールにより発電された電力は、通気口36の開閉を行う開閉弁34の開閉制御、及び、ファン38の動力源として使用される。通気口36は、スパンドレルガラス12と太陽光発電庇14との間に設けられる。通気口36は、建物1の外側と内側とを貫通する通気口であって、その開閉は開閉弁34により行われる。なお、ファン38の近傍にも通気口を設けることもできる。
In the present embodiment, the electric power generated by the photovoltaic power generation module is used as an open / close control for the open /
また、ファン38が、下枠22上面に設けられる。すなわち、ファン38は、ビジョンガラス16の下方側に設けられる。ファン38は、建物1の上方向に空気を送る向きに配置される。また、ビジョンガラス16の近傍に配置されるので、ファン38を回転させることにより、ビジョンガラス16の表面近傍の空気を流動させることができる。
A
夏期においては、前述の開閉弁34を開側にし、ファン38を回転させることで建物1の室内上方に溜まった高温の空気を排出することができる。また、冬期においては、開閉弁34を閉側にし、ファン38を回転させることでビジョンガラス16の表面近傍の空気を流動させて、結露を防止することができる。
In the summer, the above-described on-off
太陽光発電ユニット10の下側部分には、ビジョンガラス16が上下方向について無目24と下枠22に挟み込まれ、左右方向について横枠21に挟み込まれるように組み付けられる。また、ビジョンガラス16と水平方向についてほぼ重なるように、サイドフィンが横枠21に取り付けられる。
The
なお、上記方立のマリオンスパンは、1800mm、1600mm、1400mm、1200mm、1000mmとすることができる。これにより、太陽光発電ユニット10を規格に準じたものとし、ユニットとして施工を容易にし、かつ、コストダウンを図ることができる。また、前述のように、ファン38を稼働させるために太陽電池モジュールを外部から独立して有しているので、この太陽光発電ユニット10を建物1に取り付けるだけで、簡便に室内環境を改善することができる。
The vertical mullion span may be 1800 mm, 1600 mm, 1400 mm, 1200 mm, and 1000 mm. Thereby, the solar
また、ガラスカーテンウォール特有の眺望性や開放感を阻害しない程度に、太陽光発電庇14をルーバー状にし、傾斜角を上げることとして、複数段設けることもできる。
Moreover, it is possible to provide a plurality of stages by increasing the inclination angle by making the
以上のように、外装部の一部をなすビジョンガラス16を有する太陽光発電ユニット10が、空気を流動させるファン38と、空気の吸排気を行う通気口36とを有しているので、夏期にはガラス部材周辺の高温の空気を通気口36を通じて排気することができる一方、冬期にはガラス部材周辺の空気を循環させるので結露を防止することができ室内環境を改善することができる。さらに、太陽光発電ユニット10において、ファン38を稼働させるために太陽電池モジュールを独立して有しているので、この太陽光発電ユニット10を取り付けるだけで、簡便に室内環境を改善することができる。
As described above, the photovoltaic
また、第1太陽光発電部材において太陽電池モジュールで発電を行うと共に、入射した光を第2太陽光発電部材に対して反射する。また、第2太陽光発電部材の太陽電池モジュールで発電を行う際に、直射光のみならず、第1太陽光発電部材において反射した反射光によっても発電を行うことができる。このため、太陽光発電ユニットを外装設置した場合であっても、発電効率を高めることができる。 In addition, the first solar power generation member generates power with the solar cell module and reflects incident light to the second solar power generation member. Further, when generating power with the solar cell module of the second solar power generation member, power generation can be performed not only with direct light but also with reflected light reflected by the first solar power generation member. For this reason, even if it is a case where a solar power generation unit is exterior-installed, power generation efficiency can be improved.
特に、安価な太陽電池モジュールは、光を反射しやすい場合がある。この場合、光を反射しやすい太陽電池モジュールを太陽光発電庇14に設けることとすれば、スパンドレルガラスにおける太陽電池モジュールに対して光を反射させて、安価に太陽電池モジュールを設置しつつ、効率の高い発電を行うことができる。
In particular, an inexpensive solar cell module may easily reflect light. In this case, if a solar cell module that easily reflects light is provided in the solar
また、従来、太陽光発電モジュールにより発電を行う場合、得られる電力は天候や季節に左右されるため不安定にならざるを得ないという問題がある。そのため、太陽光発電モジュールから得られる電力は、独立した電源とするのではなく、キュービクルや分電盤に接続し、電力会社の電力系統と連系(系統連系)させて使用するのが一般的であった。しかしながら、このような手法では、建物各階の外装部位で発電した電気を系統連系させるため、煩雑な配線工事を必要とし、手間もコストもかかった。また配線の長さも長くなるため、電力ロスの割合も大きいという問題があった。 Further, conventionally, when power is generated by a solar power generation module, there is a problem that the obtained electric power depends on the weather and the season and thus has to be unstable. For this reason, the power obtained from the photovoltaic power generation module is not used as an independent power supply, but is generally connected to a cubicle or distribution board and connected to the power system of the power company (system connection). It was the target. However, in such a method, since electricity generated at the exterior part of each floor of the building is connected to the grid, complicated wiring work is required, and labor and cost are high. In addition, since the length of the wiring is increased, there is a problem that the ratio of power loss is large.
これに対し、本実施形態によれば、太陽光発電ユニット10において電気的に完結した系であるので、煩雑な電気配線工事の手間を軽減させ、コストダウンを図ることができる。また、本実施形態における太陽光発電ユニット10を建物の南側に設置した場合、ガラスカーテンウォールに必須である日よけ部材の一部を太陽光発電モジュールが兼ねることができるので、夏期における熱負荷低減及び発電効率の点で利点がある。
On the other hand, according to the present embodiment, since the system is electrically completed in the solar
また、太陽光発電モジュール14aを庇に設けることとしているので、その地域で最も年間日射量の多い傾斜角を太陽光発電庇14の設置角度として設定することができ、発電効率を総じて高く維持することができ、同時にビジョンガラス16から入射する直射日光を遮ることができるので、省エネ効果を高めることができる。
In addition, since the solar
また、仮に、太陽光発電庇14の傾斜角を夏期の最適日射量となるように設定した場合、その傾斜角が小さすぎて雨水・積雪に対して悪影響を生ずることがあるが、本実施形態では、最適年間日射量になるように太陽光発電庇14の傾斜角を設定できるので、このような影響を生じないようにすることができる。
In addition, if the inclination angle of the
1 建物、10 太陽光発電ユニット、
12 スパンドレルガラス、12a 太陽光発電モジュール(太陽電池モジュール)、
14 太陽光発電庇、
14a 太陽光発電モジュール(太陽電池モジュール)、14b バッテリー、
14c 強化ガラス、
16 ビジョンガラス(ガラス部材)、18 サイドフィン、
20 上枠、21 横枠、22 下枠、
24 無目(トランサム)、26 方立(マリオン)、
28 バックボード、
34 開閉弁、36 通気口、38 ファン(流動装置部)、
42 床上仕上げ、44 床スラブ、46 天井内、48 天井、
L 光路
1 building, 10 solar power unit,
12 spandrel glass, 12a photovoltaic module (solar cell module),
14 Solar power plant,
14a solar power generation module (solar cell module), 14b battery,
14c tempered glass,
16 vision glass (glass member), 18 side fins,
20 upper frame, 21 horizontal frame, 22 lower frame,
24 transom, 26 mural,
28 Backboard,
34 On-off valve, 36 Vent, 38 Fan (flow device part),
42 floor finish, 44 floor slab, 46 in ceiling, 48 ceiling,
L Light path
Claims (4)
前記太陽光発電部材とともに前記外装部の一部をなすガラス部材と、
前記太陽光モジュールからの電力が供給され、当該電力により前記ガラス部材の表面における空気を流動させる流動装置部と、
前記空気の吸排気を行う通気口と、
を備え、
前記太陽光発電部材は、
第1太陽電池モジュールを備え、太陽光反射性を有する第1太陽光発電部材と、
第2太陽電池モジュールを備えた第2太陽光発電部材と、
を備え、
前記第1太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第2太陽光発電部材の受光面に入射することを特徴とする太陽光発電ユニット。 A solar power generation member comprising a solar cell module and forming a part of the exterior part;
A glass member that forms part of the exterior part together with the solar power generation member;
A power supply unit that is supplied with electric power from the solar module and causes the air on the surface of the glass member to flow with the electric power; and
A vent for performing intake and exhaust of the air;
Equipped with a,
The solar power generation member is:
A first solar power generation member comprising a first solar cell module and having solar reflectivity;
A second solar power generation member provided with a second solar cell module;
With
The reflected light that is incident on and reflected by the light receiving surface of the first solar power generation member is incident on the light receiving surface of the second solar power generation member .
前記通気口は開閉弁を備え、
前記太陽電池モジュールからの電力は、前記開閉弁に供給されることを特徴とする太陽光発電ユニット。 The photovoltaic power generation unit according to claim 1,
The vent includes an on-off valve;
The photovoltaic power generation unit, wherein power from the solar cell module is supplied to the on-off valve.
前記流動装置部は、前記ガラス部材の下方側に設けられることを特徴とする太陽光発電ユニット。 The photovoltaic power generation unit according to claim 1 or 2,
The said flow apparatus part is provided in the downward side of the said glass member, The solar power generation unit characterized by the above-mentioned.
前記太陽電池モジュールは、前記太陽光発電ユニット外の電力供給設備と電気的な接続がされないことを特徴とする太陽光発電ユニット。 A photovoltaic power generation unit according to any one of claims 1 to 3 ,
The solar cell module is not electrically connected to power supply equipment outside the solar power generation unit.
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