JP6099321B2 - 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。
しかも、本発明に用いる起立状部を備える目地部材は、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る。
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、目地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。この作用、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。
前記固定部又は取付部の固定手段又は取付手段としては特に限定するものではなく、固定具による締着でも、嵌合、係合などでもよい。
前記化粧面部についても、目地部分の凹部(谷部)を解消するものであれば、平坦状でも凸状(段状や曲面状を含む)などでもよい。
また、起立状部は、前述のように、前記目地部材に予め一体化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目地部材と共締めしてもよい。
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材をも含むものである。
そして、図1(a)中に曲線矢印にて示すように、風向きにて変位する起立状部41aが風を受け流すように上方に乱流を起こし、前述のように目地部分2上端を減圧状態とするため、裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
しかも、本発明に用いる起立状部41aを備える目地部材4A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る。
この第2実施例においては、固定部材3B及び目地部材4Bをピース材としたので裏面空間11と表面10側とがこの目地部分2にて連通するため、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、目地部材4Bを通し材とした態様においても、起立片部41bの両側(化粧面部42b)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3実施例においては、目地部材4Cは連続材であるが、化粧面部42cに複数の孔421を形成したので、風向きの変化に対応することができ、裏面空間11と表面10側とが連通して裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
この第4実施例においては、目地部材4Dの横片状の底部が取付部であり、三角山状の隆状部分である起立状部41dが化粧面部を兼ねる構成である。前記起立状部41bは、図面左側が傾斜状で、左方から吹く風を円滑に吹き流すことができる。また、図面右側が略鉛直状に形成され、該鉛直状部分に孔が形成され、前述の共締めのための固定具32bを挿通する孔が底部に形成されるので、これらの構成で裏面空間11と連通する。
この第5実施例においては、目地部材4Eは連続材であるが、化粧面部兼取付部42eに複数の孔421を形成したので、裏面空間11と表面10側とが連通して裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
この第6実施例においては、目地部材4Fを通し材とする場合には、前記図2(a)の第4実施例と同様に図面右側の縦片などに複数の孔を設けて裏面空間11と連通させることが望ましく、ピース材とする場合にはその限りではない。
この第7実施例の目地部材4Gは、複数の目地部材4Gの配設間隔にて裏面空間11と連通させることができ、裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
前記下方部材4huは、図面左側の上端に起立片405を有する断面略鍋状の成形体であり、別部品として作製された略L字状の上方部材4hoは、前記起立片405に側方からビスを締着して取り付けたものであり、下方部材4huの‘鍋蓋’に相当する横片には、‘鍋底’に相当する固定部に取り付ける固定具44を、上方からの締着作業により、下地5に締着する作業用の孔(締着用治具の挿入口)406が設けられている。
この第8実施例においては、図3(b)に示す態様のように下方部材4huをピース材とすることにより、裏面空間11と連通させることができ、裏面空間11の空気を表面10側へ排出することができる。
図3(d)の第10実施例では、目地部材4Kの化粧面部42kの一方端(左端)が左側の枠体12kの外側に嵌合し、他方端(右端)が右側の枠体12k'に側方を向くように設けられた嵌合溝に嵌入するように取り付けられている。
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4(a)、及び図4(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。
10 表面
11 裏面空間
12 枠体
2 目地部分
3A〜3D 固定部材
31 保持部
32 固定部
32b 固定具
4A〜4K 目地部材
41a〜41k 起立状部
42a〜42c 化粧面部
43a〜43c 取付部
5 下地
Claims (3)
- 雨仕舞性能を有する下層材上に軒棟方向に隣り合う太陽電池を離間させてその離間させた間隔を目地部分として支持させることにより、前記下層材との間に軒棟方向に連続する裏面空間を形成すると共に、該裏面空間と連通する開口部を兼ねる目地部分を形成する外装構造であって、
前記目地部分に太陽電池の端縁部を保持する固定部材を固定すると共に、当該目地部分に固定する目地部材に起立状部を設けることで、該目地部分にて太陽電池の裏面空間の空気を太陽電池表面へ排出することができることを特徴とする太陽電池を用いた外装構造。 - 目地部材は、固定部材を兼ね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。
- 目地部材は、目地部分を覆う化粧面部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の太陽電池を用いた外装構造。
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