JP6059924B2 - 太陽電池を用いた外装構造 - Google Patents
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Description
太陽電池を建築物等に設置する場合、その多くは、屋根面、壁面に設置されるが、その特性上、太陽光の照射によって、即ち太陽電池の表側からの照射により温度上昇は避けられないものである。
また、太陽電池の裏側からも空気を媒体として太陽電池の温度が上昇する。即ち太陽電池を設置した場合には、新設であれば太陽電池と下地との間(空間)に、既存(後付けタイプ)であれば既存屋根と太陽電池との間(空間)に、温められた空気が存在するため、発電効率を低下させる要因となっている。さらに、この裏面側の空間内にあっても温度の高い、即ち高温の空気は上昇するため、太陽電池裏面付近に滞留するように位置し、効率低下に繋がるものであった。
また、空気(通気)により太陽電池セルを高温になるのを防ぐ提案として、特許文献2には、太陽電池パネルの裏面に空気層を介して断熱材を一体的に取り付けた構成が記載され、特許文献3には、屋根とソーラーパネルとの間に空気を流通させようとする構成が記載され、特許文献4には、流れ方向に連続する山部と谷部とを備える屋根の上に太陽光発電パネルを取り付けることにより、流れ方向に連続する通気層を形成する構成が記載され、特許文献5には、軒先側から導入した空気を太陽電池の裏面側を通し、棟頂部に位置する小屋裏にてファンを稼働して排気する構成が記載されている。
また、前記特許文献2〜5の空気(通気)で太陽電池セルが高温となるのを防ぐことを目的とする構成において、前記特許文献5のみがファンを稼働して積極的に排気することで通気を促すものであるが、このファンを用いない、他の構成では、十分な通気(換気)が行われなかった。即ち、太陽電池の裏面空間は、太陽電池と屋根或いは屋根下地等で挟まれた略閉塞状空間であり、その空間の軒側から空気を導入し、裏面空間内の空気は、導入される外気によって棟側に押し出したり、暖まった空気の上昇によって自然に排気されるものであるが、空間の距離が長かったり、勾配が緩かったり、導入外気量が少ない(導入口から入りにくい等)によって十分な排気がおこなえるものではなかった。なお、ファンを用いる特許文献5は、所定の効果を得ようとすると、ファンの稼働時間も長くなり、ファンの稼働に伴う熱量も発生するため、有効な方法とは言えないものであった。
隣り合う太陽電池を離間させて配設して目地部分を構成し、該目地部分には前記裏面空間に連通する開口部を設け、当該目地部分に取り付ける固定部材もしくは目地部分周辺の太陽電池上に、直接もしくは間接的に起立状部を設けたことを特徴する太陽電池を用いた外装構造に関するものである。
しかも、本発明に用いる起立状部を備える固定部材又は該固定部材と共に取り付けられる別部材は、太陽電池のサイズや仕様に全く影響されないので、新設のどのような太陽電池にも、既設のどのような太陽電池にも適用でき、更には起立状部は、雪止めとしても機能し、太陽電池上での滑雪を防ぐ作用も果たす。
また、太陽電池は裏面側に空間を有すると共に、目地部分は前記空間に連通する開口部を設けたので、前述の裏面空間にて暖められた空気の表面への排出や裏面空間の空気の流れが開口部を通じて確実に行われるものとなる。
また、下地として雨仕舞性能を有する下層材上に太陽電池を敷設するので、下層材の構造上に太陽電池を用いた外装構造を構築することで、目地部分から雨水等が侵入しても建築物等の下地に浸水することがなく良好な外装構造を提供できる。
この構成により、固定部材又は該固定部材と共に取り付けられる別部材に設けた起立状部に当たった風が上方に乱流を起こし、目地部分上端を減圧状態とするため、裏面空間の空気が表面側へ吸い出す作用が果たされるので、裏面空間の空気の流れを著しく速め、太陽電池セル自体が発生する温度を抑えることで発電効率の低下を防ぐ。更に、起立状部は、雪止めとしても機能し、太陽電池上での滑雪を防ぐ作用も果たす。これらの作用、効果を確実に果たすには、太陽電池は裏面側に空間を有すると共に、目地部分は前記空間に連通する開口部を設けることが望ましい。
また、太陽電池は、上記のモジュール、シート、ボード等をそのまま敷設するものでも、周縁に枠体(フレーム)を配して敷設するものでもよい。また、発電量を増大させるために両面受光(発電)型の太陽電池を用いてもよく、この場合、太陽電池の下方に反射部を介在させればよく、下層材が兼用するものでも別途設けるものでもよい。
なお、この目地部分には、パンチング、メッシュ、網等の空気の流れを阻害しないものであればごみ等の侵入を防止する部材を配してもよい。
〔1〕一体タイプは、下地に直接締着され、パネル保持を兼ねる仕様であり、固定部材はピース材でも、通し材でもよく、通し材の場合には、底面(固定部分)等に排気用の孔を設けたり、底部を固定部のみの形状(或いは固定箇所以外を切除した形状)にしても、起立部の一部を切除したものでもよい。
〔2〕取付(係合又は締着)タイプは、予め別部材として作製した起立状部を、係合又は締着にて固定部材に一体的に取り付けられるものであり、固定部材を下地に固定することで間接的に下地に起立状部が固定される。
〔3〕別体タイプは、予め別部品として作製した起立状部を、下地に固定部材と取り付ける際に同時に固定(締着)されるか、もしくは固定部材と共締めされるものである。
また、起立状部は、前述のように、前記固定部材に予め一体化(一体的に形成)されたものであっても、別体からなる起立状部をビス、ボルト・ナット等の締着や嵌合、係合、接着或いはこれらを併用して下地に取り付けるものでも、別体からなる起立状部を固定部材と共締めしてもよい。さらに、起立状部は、目地部分の流れ(長さ)方向に交わる方向に設けるものでも、流れ方向に沿う方向に設けるものでもよい。
本発明に用いる下層材は、既存の瓦、スレート、金属等の公知の屋根でも、新たに敷設される瓦、スレート、金属等からなる屋根でも、太陽電池の裏面側に屋根としての雨仕舞性能を有するものが望ましく、その仕様を問うものではなく、例えば塩ビ等の防水シートからなる防水層でもよい。また、金属等によって構成される既存もしくは新設の屋根は、横葺き状、縦葺き(瓦棒葺き、平滑状等)、折板等の如何なるものであってもよい。
これらの下層材を構成する部材に直接太陽電池を取り付けてもよいし、各種の取付金具や取付架材、持出金具、横桟、縦桟等の取付具を介して太陽電池を取り付けるようにしてもよい。即ち本発明における下地としては、上述の下層材、又はそれに取り付ける取付具をも含むものである。
前述のようにこの〔1〕一体タイプは、下地5に直接締着され、太陽電池1の保持を兼ねる仕様であり、固定部材3A〜3Fはピース材でも、通し材でもよく、通し材の場合には、底面(固定部分)等に排気用の孔を設けたり、底部を固定部のみの形状(或いは固定箇所以外を切除した形状)にしても、起立部の一部を切除したものでもよい。
なお、図1〜図3の各上端に示すように、流れ方向をSで示す白抜き矢印で示し、吹き上げ風である風向き方向をWで示す白抜き矢印で示した。また、各固定部材3A〜3Fにおいて、保持部は31、固定部は32(固定具は32b)と表記した。
そして、図1(a)の下方には、起立状部33aへの風の作用を点線矢印にて示しており、図示するように起立状部33aに当たった風が上方に乱流を起こし、目地部分2上端を減圧状態とするため、太陽電池1の裏面空間11の空気を表面10側へ吸い出す作用が果たされる。
そして、裏面空間11に連通する開口部とは、前記固定部材3Aの固定部32に設けた孔321ばかりでなく、枠体12に図示しない孔を設けて開口部としてもよい。
この第2実施例の固定部材3Bは、例えば前記図1(c)の態様のようにピース材に形成してもよいし、前記図1(b)の態様のように固定部32に排気用の孔を開設することにより通し材としてもよい。
この第2実施例の固定部材3Cは、ピース材でもよいし、前記第1実施例と同様に固定部32に排気用の孔を開設することにより通し材としてもよい。
この固定部材3Rは、ピース材でもよいし、前記図1(b)の態様と同様に固定部32に排気用の孔を開設することにより通し材としてもよい。
なお、この第5実施例の固定部材3Dは、通し材であるが、ピース材とした場合には、前述の排気用の孔321を設けなくてもよい。
この第6実施例の固定部材3Eは、前記第1〜第5実施例と同様にピース材とすることもできるし、排気用の孔を固定部などに開設して通し材としてもよい。
前述のようにこの〔2〕固定部材に取付(係合又は締着)タイプは、予め起立状部41a〜41fを備える別部材4A〜4Fを、本体30A〜30Fに係合又は締着にて一体的に取り付けられるものであり、本体30A〜30Fを下地5に固定することで間接的に下地5に起立状部41a〜41fが固定される。
なお、各実施例において、保持部を31と表示した点については、前記実施例と全く同様である。
この第8実施例においては、本体30Aをピース材としたので排気用の孔を開設する必要がなく、同図(b)のように起立状部41aを通し材としてもよいし、同図(c)のように起立状部41aをピース材としてもよい。
この第9実施例においては、下方部材42bをピース材としたので排気用の孔を開設する必要がなく、しかも図示するように傾動自在に軸着された起立片部41bの向が風向きに対応して変わることで、風向きに影響を受けることなく裏面空間11からの空気の排出が可能となる。なお、下方部材42bを通し材とした態様においても、起立片部41bの両側に連通孔を形成することにより、風向きの変化に対応することができる。
この第10実施例においては、本体30Cをピース材としたので排気用の孔を開設する必要がなく、太陽電池1の裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。なお、本体30Cを通し材とした態様においても、起立片部41cの両側に連通孔を形成することにより、風向きの変化に対応することができる。
この第11実施例においては、連続材42dの横片部分(起立状部41dの両側)に複数の排気用の孔421を形成したので、風向きの変化に対応することができ、太陽電池1の裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
この第12実施例においては、本体30Eも別部材4Eもピース材であるため、排気用の孔を設けなくても太陽電池1の裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
この第13実施例においては、本体30Fも別部材4Fもピース材であるため、排気用の孔を設けなくても太陽電池1の裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
前述のようにこの〔3〕固定部材と別体タイプは、予め別部品として作製した起立状部41g、41hを、下地5に固定部材(本体30G、30H)と取り付ける際に同時に固定(締着)されるか、もしくは固定部材と共締めされるものである。
なお、この実施例において裏面空間11を示す符号を複数付しているが、これらの図8(a)、及び図8(b),(c)における裏面空間11は軒棟方向及び桁行き方向の両方に連続している。
前記固定部32は、逆L字状であって、その略水平状の横片には孔321が設けられている。
前記取付受部34は、内側上方へ突出する縦片状であって、前記保持部31を挟むように左右の端縁にそれぞれ設けられている。
そして、この本体7Aと連結枠体7Bと縦ボルト7Cとは、係合状に組み合わされ、その着座部73を折板屋根60の載置部63上に受支させると共に、その包持部72がハゼ部65,65'を覆うように配置した状態で前記縦片部分に設けた通孔に連結具74を締着することにより一体化される。
このような構成を有する支持金具7は、各種の外装構造に適用できるものであって、各構成部材の作成も、その取付施工も極めて容易である。
この受け金具9は、後述する太陽電池パネル1の敷設を容易にするものであって、受支部91.91と固定受部92との間の段差が、太陽電池パネル1,1の端縁を係止する位置規制作用を果たす。
まず、図10(a)に示すようにハゼ組み式の折板屋根60上に、前記構成の支持金具7を一体状に取り付ける。この支持金具7の取付は、予め本体7Aと連結枠体7Bと縦ボルト7Cとを一体状に組んだ状態で、前記折板屋根60に形成されたハゼ部65,65'の左右から本体7Aを組み付けることで半ば自動的に一体化され、縦ボルト7Cが支持金具7に立設されるものとなる。
次に、図10(b)に示すように取り付けた支持金具7の縦ボルト7Cに、前記構成の受け金具9を挿通させてナット7Dで固定する。
なお、前述のように受け金具9は、受支部91.91と固定受部92との間に段差があるので、該段差(位置規制部)に太陽電池パネル1の端縁を押し当てるように敷設することにより、位置規制が果たされる。
そして、この固定部材3Z'の取付手順についても、前述のように取付受部34を備えない以外は前記固定部材3Zと全く同様の構成であるため、前記施工手順とほぼ同様に容易に取り付けることができる。
さらに、前記起立状部41zは、太陽電池パネル1の裏面空間11内の空気を排出する作用も果たすので、太陽電池パネル1の裏面空間11内の排熱が円滑に行え、太陽電池セルの発電効率の低下を抑制することができる。
なお、この裏面空間11とは、図9(b),(c)に示すように太陽電池パネル1と下地(折板屋根60)との間の空間を指す。
また、この第17実施例では、受け金具9を用いない代わりに支持金具7を構成する連結枠体7Bの前端及び後端が太陽電池パネル1,1の端縁を押し当てる部分(位置規制部)として機能し、支持金具7の受けフランジ71及び縦ボルト7Cが固定部材3Yを固定する固定受部として機能し、更にはスペーサ8も縦ボルト7Cに装着させて高さ調整を可能としているので、この第17実施例も前記第16実施例と殆ど同様の機能を果たす。厳密には、第16実施例の方が、受け金具9の受支部91の厚み分だけ高く太陽電池パネル1及び別部材4Zを取り付けている。
また、この第19実施例における支持金具7"は、流れ方向の幅が長い一つの本体7A"にそれぞれ二つの連結枠材7B及び縦ボルト7Cを一体化させている構成であり、各縦ボルト7Cにはスペーサ8Bがそれぞれ装着されて高さ調整を可能としている。
このように必ずしもスペーサ8を用いなくても固定部材3Xの持出部36'の長さを調整するなどして高さ調整して取付受部34の高さ、並びに太陽電池パネル1の高さ幅に調整することができる。
さらに、この第21実施例の別部材4Wは、図16(g)に示すように略S字状に成形された起立状部41zを備える起立材である点では前記第16実施例の別部材4Zと同様であるが、その水上面側に設けられる溝状の取付部44wが前記固定部材3Wの取付受部34wに応じて高い位置に形成されている。
また、この第21実施例には、図16(h)に示す受け金具9Wが用いられ、前記第16実施例の受け金具9に概略構成は近似し、略中央に孔921が形成されている点では共通するが、その受支部91w,91w及び固定受部92wは左右方向に幅広で、ボルト材93,93が立設されず、固定受部92wの流れ方向の端縁に、左右端縁を下方へ屈曲した係止部922,922が設けられた構成である。
まず、図16(a)に示すようにハゼ組み式の折板屋根60上に、前記構成の支持金具7を一体状に取り付ける手順は、前記第16実施例の図10(a)と全く同様である。
次に、図16(b)に示すように取り付けた支持金具7の縦ボルト7Cに、前記構成の受け金具9Wを挿通させるが、この時点ではナット7Dを止着しない。
続いて、図16(c)に示すように取り付けた受け金具9Wの受支部91w,91wに、太陽電池パネル1,1の棟端(下面)、軒端(下面)を支持させて敷設する。
なお、前述のように受け金具9Wには、受支部91w,91wの左右端縁に係止部911,911を設けたので、該係止部911、911に太陽電池パネル1の端縁を押し当てるように敷設することにより、位置規制が果たされる。
10 表面
11 裏面空間
12 枠体
2,2' 目地部分
3A〜3R 固定部材
31 保持部
32 固定部
321 孔
32b 固定具
33a〜33r 起立状部
34 取付受部
36 持出部
30A〜30S 本体
4A〜4Z 別部材
41a〜41z 起立状部
44 取付部
45 取付ビス
5,5X,5Y 下地
60 折板屋根
6A 外装材
6B 保持部材
61 平板部
62 立ち上がり部
63 載置部
64 起立部
65 重合部
65' 被重合部
7 支持金具
7A 本体
7B 連結枠材
7C 縦ボルト
7D ナット
71 受けフランジ
72 包持部
73 着座部
74 連結具
8 スペーサ
9 受け金具
91 受支部
92 固定受部
93 ボルト材
94 ナット
Claims (3)
- 雨仕舞性能を有する下層材上に裏面空間を隔てつつ太陽電池を敷設して固定部材で取り付けた外装構造であって、
隣り合う太陽電池を離間させて配設して目地部分を構成し、該目地部分には前記裏面空間に連通する開口部を設け、当該目地部分に取り付ける固定部材もしくは目地部分周辺の太陽電池上に、直接もしくは間接的に起立状部を設けたことを特徴する太陽電池を用いた外装構造。 - 開口部は、固定部材に形成した開孔であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池を用いた外装構造。
- 開口部は、隣り合う固定部材間であることを特徴とする請求項1に記載の太陽電池を用いた外装構造。
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