JP6511240B2 - 壁面構造 - Google Patents
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Description
この太陽電池パネルは、光エネルギーを電気エネルギーに変換可能な光電変換装置である。
太陽電池パネルは、透明電極層と、裏面電極層と、当該2つの電極層に挟まれた半導体接合等からなる光電変換層を有した光電変換素子を備えている。そして、この太陽電池パネルは、光電変換層に光を照射することにより発生するキャリア(電子及び正孔)を電極層により収集して外部回路に取り出すことが可能となっている。
また、この太陽電池パネルは、裏面電極層として光沢のある金属を使用することで、光電変換層を通過した光も裏面電極層で反射させて、光電変換層で回収することによって光電変換層での発電量の向上が図られている。
しかしながら、一般の建物において屋根の面積は限られているため、屋根の全面に太陽電池を取り付けると、増設できないという問題があった。そのため、太陽電池パネルの普及とともに、新たな太陽電池パネルの設置場所の模索がなされていた。
この特許文献1では、2枚のガラスの間に複数枚の太陽電池を介在させることによって、太陽光を取り込み、建造物のファサードで発電できる構造となっている。
この発明は、縦姿勢で設置され、一又は複数の太陽電池部材を有する太陽電池付きパネルであって、前記太陽電池部材は板状であって太陽電池付きパネルの設置姿勢を基準として略水平に設けられ、太陽電池部材の上部側領域又は下部側領域の少なくとも一方に透明領域があり、透明領域の高さ方向に占める範囲は、太陽電池付きパネルの設置姿勢を基準として太陽電池部材が高さ方向に占める範囲よりも広く、太陽電池付きパネルを縦姿勢に設置し、太陽電池付きパネルから十分に離れた位置に立って太陽電池付きパネルの正面から裏面を水平方向に透かして観察した際、裏面側の80パーセント以上が目視可能である太陽電池付きパネルに関連する。
さらに、上記した構成によれば、表板部材と裏板部材が離れて設置されているため、表板部材と裏板部材の間に隙間が形成されており、その隙間には空気等が介在するので、表板部材と裏板部材が直接接触して配される場合に比べて、熱伝導率を抑制させることができる。すなわち、上記した構成によれば、断熱効果も発揮できる。
また、この構成によれば、例えば、窓として使用した場合に、太陽電池付きパネルを壁面に固定する固定部材に太陽電池部材を重なるように配置することによって、固定部材で太陽電池部材を隠すこともできる。そのため、使用者の視界に太陽電池部材が入りにくく、意匠性が高い。
請求項1に記載の発明は、太陽電池部材と固定部材を有する複数の独立した太陽電池付きパネルを積み重ねて形成される壁面構造であって、前記太陽電池付きパネルは、前記太陽電池部材が板状であって略水平に設けられ、正面視したときに、前記太陽電池部材の上部側領域又は下部側領域の少なくとも一方に透明領域があり、前記固定部材は、ブロック片であって、少なくとも1面に前記太陽電池部材が接着されており、前記太陽電池付きパネルにおける前記透明領域の高さ方向に占める範囲は、前記太陽電池部材が高さ方向に占める範囲よりも広く、太陽電池付きパネルを縦姿勢に設置し、前記太陽電池付きパネルを正面視したときの前記透明領域の占有面積は前記太陽電池付きパネルの全面積の80パーセント以上であり、前記太陽電池部材は、シースルー型太陽電池であり、一の太陽電池付きパネルの上面に他の太陽電池付きパネルが直接載置されていることを特徴とする壁面構造である。
なお、以下の説明において、特に断りがない限り、太陽電池付きパネル1の上下の位置関係は、図1に示される通常の設置姿勢を基準に説明する。また、空間12を基準として内外を規定する。
すなわち、太陽電池付きパネル1は、図1に示されるように、他の太陽電池付きパネル1ともに面状に敷き詰められて一つの壁面を形成する壁面構造15を構成するものである。
また、太陽電池付きパネル1は、壁面構造15を組み立てたときに、主面が床面に対して立ち上がった姿勢である縦姿勢で設置されるものである。すなわち、太陽電池付きパネル1の主面は、通常設置姿勢において、鉛直方向に対して交差する方向を向いている。
本実施形態では、表板部材2は、四角形状をしており、4辺を有している。すなわち、表板部材2は、正面視したときに、横方向X(左右方向)に延びる辺7,8と、縦方向Y(横方向Xに対して直交する方向)に延びる辺9,10を有している。
表板部材2は、透光性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、ガラス製の板体やアクリル製の板体が使用できる。
本実施形態の表板部材2は、ガラス板を採用している。
表板部材2の長辺の長さは、0.8m以上1m以下であることが好ましい。
裏板部材3の大きさは、表板部材2の大きさと概ね同じであり、正面視したときにほぼ同一形状をしている。
すなわち、裏板部材3は、四角形状をしており、正面視したときに横方向X(左右方向)に延びる辺17,18と、縦方向Y(上下方向)に延びる辺19,20を有している。
本実施形態では、裏板部材3として、ガラス板を採用している。
裏板部材3の長辺の長さは、0.8m以上1m以下であることが好ましい。
太陽電池部材5は、長方形状の板体であって、細長い長尺体である。すなわち、太陽電池部材5は、平面視したときに、短辺に対して長辺が2倍以上となっている。
太陽電池部材5は、図3のように少なくとも一方の主面に受光面30を備えている。すなわち、太陽電池部材5は、受光面30で光を受光し、図示しない配線から外部に電気を取り出す構造となっている。
また、太陽電池部材5は、いわゆるシースルー型の太陽電池であり、受光面30側から光の一部を厚み方向(受光面30に対して直交する方向)に透過することが可能となっている。すなわち、太陽電池部材5は、受光面30側からその反対側の主面側まで透過して見ることができる。
また、太陽電池部材5は、表板部材2及び裏板部材3によって略水平の姿勢で固定されている。本実施形態では、太陽電池部材5は、水平の状態となっている。
すなわち、太陽電池部材5は、表板部材2及び裏板部材3のそれぞれの主面に対して垂直姿勢となっており、受光面30が上方を向いた横姿勢となっている。
また本実施形態では、太陽電池部材5の下面が表板部材2の下辺8及び裏板部材3の下辺18と重なるように設けられている。すなわち、太陽電池部材5の下面、表板部材2の下端面、及び裏板部材3の下端面は、同一平面を形成し、面一となっている。
断熱材28は、透明性を有していれば特に限定されるものではなく、例えば、空気、窒素ガス、ヘリウムガス、アルゴンガス等の無色の不活性気体や、水分が0.01ppm以下の有機溶媒や樹脂溶剤等の透明液体、アクリル樹脂等の透明固体が使用できる。
本実施形態では、断熱材28は空気であり、表板部材2及び裏板部材3の間であって、太陽電池部材5の受光面30の上方は空洞(空間12)となっている。
本実施形態の太陽電池付きパネル1は、図5に示されるように、太陽電池部材5の上方側の領域である上部側領域に透明領域31を備えている。
透明領域31は、図4に示されるように、太陽電池部材5の受光面30の天地方向(上下方向)の投影面に位置する領域であって、表板部材2側から太陽電池付きパネル1をみたときに、裏板部材3側が透過して見える領域である。
すなわち、本実施形態の透明領域31は、空間12に対応する領域であって、断熱材28が充填された領域である。
透明領域31の占有率は、より光を取り込む観点から太陽電池付きパネル1の全体の80パーセント以上であることが好ましく、90パーセント以上であることがより好ましい。
図5に示されるように、太陽電池付きパネル1を正面視したときの透明領域31の占有面積は、太陽電池付きパネル1の全面積の80パーセント以上となっており、太陽電池付きパネル1を裏面視したときの透明領域31の占有面積も、太陽電池付きパネル1の全面積の80パーセント以上となっている。
すなわち、太陽電池付きパネル1は、正面視及び裏面視したときに、いずれも大部分が透明領域31となっている。
すなわち、第2実施形態の太陽電池付きパネル50は、壁面構造15を形成する際の他の太陽電池付きパネル50との連結構造に特徴の一つを有している。
連結部53は、図7,図8から読み取れるように、断面視したときに「H」字状の部位であり、載置部52から張り出した張出部60と、張出部60から上方に向かって立ち上がった上部立壁部66,67と、張出部60から下方に向かって立ち上がった下部立壁部68,69を有している。
上部立壁部66,67は、張出部60の上面に立設された板状の部位であり、上部立壁部66は、張出部60の張出方向先端部から立ち上がっており、上部立壁部67は、張出部60の張出方向基端部から立ち上がっている。
すなわち、上部立壁部66は、図7から読み取れるように、張出部60の縁に沿って形成されており、左右方向Xに延びており、上部立壁部67は、載置部52の辺55に沿って形成されており、左右方向Xに延びている。つまり、上部立壁部66,67は、互いに前後方向Zに間隔を空けて平行に配されている。
上部立壁部66,67は、図8に示されるように、互いの主面が対面するように配されており、その間に張出部60,上部立壁部66,67に囲まれた固定空間70が形成されている。
すなわち、下部立壁部68は、図7から読みとれるように、張出部60の縁に沿って形成されており、左右方向Xに延びており、下部立壁部69は、載置部52の辺55に沿って形成されており、左右方向Xに延びている。
また、下部立壁部68,69は、互いに前後方向Zに間隔を空けて平行に配されている。すなわち、下部立壁部68,69は、図8に示されるように、互いの主面が対面するように配されており、その間に張出部60,下部立壁部68,69に囲まれた固定空間71が形成されている。
すなわち、固定空間70,71は、図7から読み取れるように、ともに載置部52の長手方向(左右方向X)に直線状に延びており、張出部60を挟んで対向する位置に配されている。
連結部54は、連結部53と同様の形状をしており、図8のように断面視したときに「H」字状の部位である。連結部54は、連結部53と同様、載置部52から張り出した張出部60と、張出部60から上方に向かって立ち上がった上部立壁部66,67と、張出部60から下方に向かって立ち上がった下部立壁部68,69を有している。
すなわち、図9に示されるように、下部立壁部68,69を有しない固定金具51aを床面に設置し、太陽電池部材5aを固定金具51aの載置部52に載置する。そして、表板部材2aと裏板部材3aを固定金具51aの連結部53,54に取り付けて、一段目の太陽電池付きパネル50aを形成する。
表板部材2aと裏板部材3aは、固定金具51aによって縦姿勢となるように固定されており、互いに対面するように平行に配されている。表板部材2aと裏板部材3aの間隔は、載置部52の幅及び連結部53,54の上部立壁部67の厚みの和とほぼ同一となっており、固定金具51aによって表板部材2aと裏板部材3aの間隔が維持されている。すなわち、固定金具51aは、表板部材2aと裏板部材3aの間隔を維持する間隔維持部材であるともいえる。
また、太陽電池部材5は、載置部52に載置されて、固定金具51aの連結部53,54の上部立壁部67,67に挟まれており、太陽電池部材5は、長辺が上部立壁部67,67に沿うように載置されている。
すなわち、太陽電池部材5は、上部立壁部67,67及び載置部52によって囲まれた設置空間72に取り付けられている。
すなわち、固定金具51aによって位置固定された表板部材2aと裏板部材3aに対して、新たな固定金具51bを取り付ける。具体的には、表板部材2aと裏板部材3aのそれぞれに固定金具51bの連結部53,54を取り付ける。
すなわち、連結部53の固定空間71内に表板部材2aの上端部が挿入されており、連結部54の固定空間71内に裏板部材3aの上端部が挿入されている。
表板部材2aと裏板部材3aの間隔及び姿勢は、上下の固定金具51a,51bによって、位置決めされる。
またこのとき、一段目の太陽電池付きパネル50aに注目すると、太陽電池部材5aの上方には、表板部材2a、裏板部材3a、固定金具51bの載置部52に囲まれた透明領域31が形成されている。
固定金具51aの載置部52に載置された太陽電池部材5aの受光面30は、透明領域31側を向いている。
また、太陽電池部材5bは、固定金具51bの連結部53,54の上部立壁部67,67に挟まれており、太陽電池部材5bは、長辺が上部立壁部67,67に沿うように載置されている。すなわち、太陽電池部材5bの長手方向は、左右方向を向いており、太陽電池部材5bの短手方向は、前後方向を向いている。
さらにこのとき、太陽電池部材5bは、両側面からみたとき、いずれも上部立壁部66,66に重なっており、上部立壁部66,66に隠れている。
表板部材2bと裏板部材3bの間隔は、載置部52の幅とほぼ同一となっており、固定金具51によって表板部材2bと裏板部材3bの間隔が維持されている。
またこのとき、一段目の太陽電池付きパネル50aの表板部材2aと、二段目の太陽電池付きパネル50bの表板部材2bは、固定金具51bを挟んで天地方向に同一直線状に並んでいる。すなわち、表板部材2aの主面と表板部材2bの主面は、同一平面を形成している。
同様に、一段目の太陽電池付きパネル50aの裏板部材3aと、二段目の太陽電池付きパネル50bの裏板部材3bは、固定金具51bを挟んで天地方向に同一直線状に並んでいる。すなわち、裏板部材3aの主面と裏板部材3bの主面は、同一平面を形成している。
そして、正面視したときに、表板部材2a,2bの接続部分、及び裏板部材3a,3bの接続部分は、固定金具51bの端面と重なっている。すなわち、表板部材2a,2bの接続部分、及び裏板部材3a,3bの接続部分は、固定金具51bの上部立壁部66及び下部立壁部68によって隠されている。
固定溝85は、太陽電池部材83を固定する溝であり、太陽電池部材83の長辺を支持する溝である。また、固定溝85は、表板部材81の厚み方向Zに深さを有し、表板部材81の幅方向X(左右方向)に延びている。
固定溝85は、図13に示されるように、上下方向Yに所定の間隔を空けて並列されており、上下方向Yに隣接する固定溝85,85は、互いに平行となっている。
固定溝86は、固定溝85と対となる溝であって、固定溝85とともに太陽電池部材83を固定する溝であり、太陽電池部材83の長辺を支持する溝である。固定溝86は、裏板部材82の厚み方向Zに深さを有し、裏板部材82の幅方向X(左右方向)に延びている。
固定溝86は、図13に示されるように、上下方向Yに所定の間隔を空けて並列されており、上下方向Yに隣接する固定溝86,86は、互いに平行となっている。
また、太陽電池部材83は、固定溝85,86によって横姿勢に支持されている。具体的には、太陽電池部材83は、図14に示されるように、固定溝85,86によって、その長辺が左右方向Xに向いており、その短辺が前後方向Zに向いている。太陽電池部材83の受光面30は、上方を向いている。
同様に、太陽電池部材83が裏板部材82に対して直立しており、裏板部材82の強度が太陽電池部材83の剛性によって補強されるため、強風等の外部圧力が働いた場合に、裏板部材82の撓みを抑制することができる。
すなわち、太陽電池付きパネル100は、図16,図17から読み取れるように、固定部材102によって挟持され、建物の壁面110に対して固定され、壁面構造115を形成するものである。
そして、第4実施形態の太陽電池付きパネル100は、太陽電池部材5a,101a,5b,101bが表板部材2の各辺に沿って形成されている点に特徴の一つを備えている。
固定部材102は、図18に示されるように、正面視すると「ロ」字状の部材であって、断面形状が「コ」字状の部材である。
固定部材102は、図17に示されるように、前面覆部105と、端面覆部106と、後面覆部107から形成されている。
前面覆部105は、図18に示されるように、正面視したときに四角環状をしており、中央に採光開口108を有している。
採光開口108は、太陽電池付きパネル100に光を取り入れるための開口である。
後面覆部107は、正面視したときに四角環状をしており、中央に採光開口109を有している。
採光開口109は、太陽電池付きパネル100に光を取り入れるための開口である。
また、採光開口109は、図17のように採光開口108と対をなす開口であり、採光開口108の前後方向Zの投影面上に配されている。
すなわち、表板部材2の下辺8に太陽電池部材5aが配されており、表板部材2の上辺に太陽電池部材5bが配されている。別の観点からみると、太陽電池部材5aと太陽電池部材5bは、表板部材2及び裏板部材3に対して直交方向であって、水平方向に設けられている。すなわち、太陽電池部材5aと太陽電池部材5bは、透明領域31を挟んで縦方向Y(上下方向)に互いに対向している。
表板部材2の左辺9に太陽電池部材101aが配されており、表板部材2の右辺10に太陽電池部材101bが配されている。別の観点からみると、太陽電池部材101aと太陽電池部材101bは、表板部材2及び裏板部材3に対して直交方向であって、鉛直方向に設けられている。すなわち、太陽電池部材101aと太陽電池部材101bは、透明領域31を挟んで横方向X(左右方向)に互いに対向している。
太陽電池部材101aの受光面30は、右方を向いており、太陽電池部材101bの受光面30は、左方を向いている。すなわち、太陽電池部材101aの受光面30と太陽電池部材101bの受光面30は透明領域31を挟んで互いに対面している。
このように、太陽電池部材5a,101a,5b,101bの受光面30,30,30,30は、いずれも透明領域31側を向いている。すなわち、太陽電池部材5a,5bと太陽電池部材101a,101bは互いに交差する関係(本実施形態では直交関係)となっている。
すなわち、太陽電池部材5a,101a,5b,101bは、図16,図18から読み取れるように、正面視したときに固定部材102の前面覆部105と重なっており、太陽電池部材5a,101a,5b,101bの前面は、固定部材102の前面覆部105によって隠されている。
固定部材102の後面覆部107も、同様に太陽電池部材5a,101a,5b,101bの前後方向Zの投影面上に位置している。
すなわち、太陽電池部材5a,101a,5b,101bは、背面視したときに固定部材102の後面覆部107と重なっており、太陽電池部材5a,101a,5b,101bの後面は、固定部材102の後面覆部107によって隠されている。
また、太陽電池付きパネル100の中央に太陽電池部材5a,101a,5b,101bが位置しないので、通常の窓に比べて採光機能を落とさずに、発電することができる。
各太陽電池部材101a,5a,101bは、図示しない蓄電装置に接続されており、太陽電池部材101a,5a,101bで発電された電気を蓄電装置に蓄電可能となっている。
また、照明部材121は、この蓄電装置と商用電源に接続されており、商用電源からの電気に加えて、蓄電された電気を照明部材121に使用することができる。
固定部材152の構成材料としては、固体状態で透光性を有していれば、特に限定されるものではなく、例えば、アクリル樹脂等が使用できる。
本実施形態の固定部材152は、直方体状をしたアクリルブロックである。
固定部材152の屈折率は、1.45以上1.55以下であることが好ましい。
この範囲であれば、通常のガラス(1.5程度)と同程度の光を取り入れることができる。
図24に示されるように、太陽電池部材151aの受光面30上に固定部材152aが載置されて一段目の太陽電池付きパネル150aが形成されている。また、太陽電池部材151aの受光面30と固定部材152aの下面は、図示しない接着剤等によって密着している。
一段目の太陽電池付きパネル150aの固定部材152aの上面に別の太陽電池部材151bが載置されている。そして、その当該太陽電池部材151bの受光面30上に固定部材152bが載置されて二段目の太陽電池付きパネル150bが形成されている。
すなわち、各太陽電池付きパネル150を構成する固定部材152と太陽電池部材151は、天地方向Yの下方側から上方側に向かって、交互に配列している。つまり、固定部材152aは、一段目の太陽電池部材151aと,二段目の太陽電池部材151bに挟まれており、二段目の太陽電池部材151bは、一段目の固定部材152aと二段目の固定部材152bに挟まれている。
また、第6実施形態の太陽電池付きパネル150によれば、固定部材152としてアクリル樹脂を使用しているため、軽量であり太陽電池部材151上に設置しても、太陽電池部材151が重量によって圧迫されにくい。
この充填剤180は、硬化したときに透光性を有する樹脂である。充填剤180としては、特に限定されるものではなく、例えば、アクリル樹脂などが使用できる。
本発明によれば、正面視したときに裏面側の大部分が目視可能となっているので、この通常の太陽電池であってもシースルー型の太陽電池のように光を透過させることができる。
2,81 表板部材
3,82 裏板部材
5,83,151 太陽電池部材
12 空間
31 透明領域
85,86 固定溝
101 太陽電池部材(他の太陽電池部材)
Claims (1)
- 太陽電池部材と固定部材を有する複数の独立した太陽電池付きパネルを積み重ねて形成される壁面構造であって、
前記太陽電池付きパネルは、前記太陽電池部材が板状であって略水平に設けられ、正面視したときに、前記太陽電池部材の上部側領域又は下部側領域の少なくとも一方に透明領域があり、
前記固定部材は、ブロック片であって、少なくとも1面に前記太陽電池部材が接着されており、
前記太陽電池付きパネルにおける前記透明領域の高さ方向に占める範囲は、前記太陽電池部材が高さ方向に占める範囲よりも広く、
太陽電池付きパネルを縦姿勢に設置し、前記太陽電池付きパネルを正面視したときの前記透明領域の占有面積は前記太陽電池付きパネルの全面積の80パーセント以上であり、
前記太陽電池部材は、シースルー型太陽電池であり、
一の太陽電池付きパネルの上面に他の太陽電池付きパネルが直接載置されていることを特徴とする壁面構造。
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