JP6570818B2 - 屋根の日射遮蔽構造 - Google Patents

Description

本発明は、屋根の日射遮蔽構造に関し、特に、工場の屋根など、比較的大きな屋根の日射遮蔽構造に関する。

建物の屋根は、日射熱を直接受ける。そのため、夏期などにおいては、屋根の温度は非常に高温となり、屋内環境もその影響を受ける。特に工場や倉庫など住宅以外の作業用の建物は、大きな屋根を有し、かつ、天井を有していないため、屋根面からの日射取得量が多く、空調負荷の増大や、夏期の室内温度の上昇を引き起こす。したがって、従来は、屋根への日射を遮蔽するために、屋根面に高日射反射塗料を施工したり、屋根自体の断熱性能を高めるべく、折板屋根を断熱構造とするといった対策がとられていた。

一方で、近年、省エネルギー化の観点から、建物の屋根上に太陽電池パネルが設置された建物が増加している。また、特開２０１０−１４４４５６号公報（特許文献１）に示されるように、建物の屋根ではなく庇に太陽電池パネルを設置して、庇の傾斜角度を調整することで、建物の採光部への日射を遮蔽する技術も提案されている。

特開２０１０−１４４４５６号公報（特許第５２３８４７８号）

工場などの作業用建物においても、屋根上に複数の太陽電池パネルが設置されることがある。この場合、図１０に示されるように、太陽電池パネル２によって建物１００の屋根（折板屋根）１１１への日射が遮られる。また、屋根面と太陽電池パネル２との間には隙間があり通気性が確保されているため、熱伝導により太陽電池パネル２下に伝わった熱の滞留が生じない。したがって、建物１００の屋根１１１に複数の太陽電池パネル２を設置することは、熱負荷の低減に繋がるといえる。

しかし、一般的に、施工およびメンテナンス上の動線確保のために、太陽電池パネル２間は、３００〜５００ｍｍ程度の隙間が設けられている。したがって、太陽電池パネル２間の離隔部４においては、屋根面が露出されるため、屋根１１１は、この離隔部４を通過する日射によって部分的に受熱する。そうすると、部分的に受熱した屋根１１１から放射熱（輻射熱）が放出されるため、建物１００の屋内空間９０の温度は上昇してしまう。

また、この場合、太陽電池パネル２間の離隔部４から露出した屋根面が受けた日射熱は、金属製の屋根１１１を伝わるため、太陽電池パネル２で遮蔽された部分の屋根面の温度も上昇させてしまう。つまり、実際に太陽電池パネル２によって日射が遮蔽される屋根１１１の面積は、太陽電池パネル２の投影面積よりも少ない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、建物の屋根面への日射をより十分に遮蔽することができる、屋根の日射遮蔽構造を提供することである。

この発明のある局面に従う屋根の日射遮蔽構造は、建物の屋根への日射を遮蔽するための構造であって、複数の太陽電池パネルと、板状の遮蔽部材とを備える。複数の太陽電池パネルは、屋根上に、所定方向に沿って、互いに間隔をあけて設置されている。遮蔽部材は、隣り合う太陽電池パネル間の離隔部において、屋根よりも上方かつ太陽電池パネルの設置高さ以下の位置に設けられ、太陽電池パネル間から露出する屋根面への日射を遮蔽する。

好ましくは、複数の太陽電池パネルは、所定方向に直交する直交方向にも、互いに間隔をあけて設置されている。この場合、遮蔽部材は、所定方向に隣り合う太陽電池パネル間に位置する第１の離隔部に配置される第１の遮蔽板と、直交方向に隣り合う太陽電池パネル間に位置する第２の離隔部に配置される第２の遮蔽板とを含むことが望ましい。

また、第１の遮蔽板の高さ方向における位置と、第２の遮蔽板の高さ方向における位置とが、異なっていることが望ましい。

好ましくは、第１の遮蔽板の幅寸法は、第１の離隔部の幅寸法以上であり、第２の遮蔽板の幅寸法は、第２の離隔部の幅寸法以上である。

なお、遮蔽部材は、太陽電池パネルの設置高さと略同じ高さに設けられていてもよい。その場合、遮蔽部材は、上下方向に貫通する通風孔を有していることが望ましい。

本発明によれば、建物の屋根面への日射をより十分に遮蔽することができる。

本発明の実施の形態に係る屋根の日射遮蔽構造の概略を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る屋根の日射遮蔽構造の概略を示す平面図である。 図２のＩＩＩ線で囲った部分を拡大して示す図である。 図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う日射遮蔽構造の断面図である。 図３のＶ−Ｖ線に沿う日射遮蔽構造の断面図である。 本実施の形態における遮蔽板の取付け例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態において、遮蔽板の他の配置例を示す図である。 本発明の実施の形態の変形例に係る屋根の日射遮蔽構造を部分的に示す平面図である。 図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う日射遮蔽構造の断面図である。 屋根上に複数の太陽電池パネルが設置された一般的な建物を模式的に示す断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１および図２を参照して、本実施の形態に係る屋根の日射遮蔽構造１の概要について説明する。図１に示す建物１０は、たとえば図１０に示した建物１００と同様の構造を有しており、その屋根１１は、典型的には折板屋根である。図２には、建物１０を上方から見た図が示されている。

日射遮蔽構造１は、複数の太陽電池パネル２と、板状の遮蔽部材３とを備えている。本実施の形態において、太陽電池パネル２は、太陽光発電システムにおいて適用される、ユニット化された装置を表わしており、太陽電池モジュールと同義の装置でなくてもよい。太陽電池パネル２は、たとえば太陽電池ストリングである。

複数の太陽電池パネル２は、建物１０の屋根１１上において、Ｘ方向およびそれに直交するＹ方向それぞれにおいて、互いに間隔をあけて設置されている。したがって、隣り合う太陽電池パネル２間には、離隔部４が存在している。各太陽電池パネル２は、建物１０の屋根面（屋根１１の上面）に平行に設置されている。

遮蔽部材３は、太陽パネル２間の離隔部４に配置され、太陽電池パネル２間から露出する屋根面への日射を遮蔽する。遮蔽部材３は、日射を反射する材料により形成されていることが望ましい。具体的には、遮蔽部材３は、たとえば金属または樹脂により形成されている。遮蔽部材３は、屋根１１よりも上方位置に設けられている。

次に、図３を参照して、遮蔽部材３の配置例について説明する。図３には、図２のＩＩＩ線で囲った部分が拡大して示されており、Ｘ方向およびＹ方向に２列ずつ配置された太陽電池パネル２が示されている。なお、遮蔽部材３の説明において、離隔部４の位置を区別する必要がある場合には、Ｘ方向に隣り合う太陽電池パネル２間に位置する離隔部４を「離隔部４１」といい、Ｙ方向に隣り合う太陽電池パネル２間に位置する離隔部４を「離隔部４２」という。また、斜め方向に隣り合う太陽電池パネル２間に位置する離隔部４を「離隔部４３」という。

図３では、理解を容易にするために、Ｘ方向に隣り合う１列目の太陽電池パネル２を、パネル２ａ，２ｂ、Ｘ方向に隣り合う２列目の太陽電池パネル２を、パネル２ｃ，２ｄとして示している。この場合、Ｙ方向においては、パネル２ａとパネル２ｃとが隣り合い、パネル２ｂとパネル２ｄとが隣り合っている。また、斜め方向においては、パネル２ａとパネル２ｄとが隣り合い、パネル２ｂとパネル２ｃとが隣り合っている。

本実施の形態では、遮蔽部材３は、離隔部４１に配置される遮蔽板３１と、離隔部４２に配置される遮蔽板３２とを含んでいる。これらの遮蔽板３１，３２のうちの一方、たとえば遮蔽板３１は、離隔部４３にまで延在している。この場合、遮蔽板３１は、Ｙ方向に分割されていてもよい。

図４および図５に示されるように、遮蔽板３１，３２は、太陽電池パネル２の設置高さよりも低い位置に設けられている。遮蔽板３１，３２は、屋根面すなわち、屋根１１の上面に平行に設けられる。この場合、太陽電池パネル２間から露出する屋根面への日射を遮蔽するために、遮蔽板３１の幅寸法Ｌ１は、離隔部４１の幅寸法Ｌ１１以上であることが望ましい。同様に、遮蔽板３２の幅寸法Ｌ２は、離隔部４２の幅寸法Ｌ１２以上であることが望ましい。

ここで、遮蔽板３１の高さ方向における位置と、遮蔽板３２の高さ方向における位置とは、異なっている。本実施の形態では、たとえば遮蔽板３１の方が、たとえば５０ｍｍ以上、遮蔽板３２よりも高い位置に設けられている。なお、高さ方向における、遮蔽板３１の位置と太陽電池パネル２の下面位置（設置高さ）との差、および、遮蔽板３２の位置と屋根１１の屋根面の位置との差も、同様に、たとえば５０ｍｍ以上であることが望ましい。

このように、遮蔽板３１，３２の高さが異なるため、太陽電池パネル２間の全ての隙間、すなわち離隔部４１〜４３を、遮蔽板３１，３２で覆ったとしても、空気の流動性を良好に保つことができる。また、離隔部４３付近において遮蔽板３１，３２が干渉し合うことを回避することができる。したがって、本実施の形態によれば、離隔部４における屋根１１の日射熱の受熱を防止しながら、熱伝導により太陽電池パネル２下に伝わった熱を、通気によって適切に排出することができる。

また、本実施の形態に係る屋根の日射遮蔽構造１は、建物１０の省エネルギー化のために設置された太陽電池パネル２を利用することで、建物１０の省エネルギー性を高めることができる。

なお、遮蔽板３１，３２を屋根１１から浮かせた状態で設置するためには、たとえば、図６に示されるように、太陽電池パネル２の取付け金具５を利用してもよい。屋根１１は折板屋根であるため、取付け金具５は、折板屋根の天面１１ａに設けられたハゼ部１２に取付けられている。取付け金具５は、ハゼ部１２に嵌め込まれるハゼ固定部５１と、ハゼ固定部５１から上方に延びる棒状部５２と、棒状部５２の上部に連結され、太陽電池パネル２の端部を挟持するパネル固定部５３とを有している。この場合、遮蔽板３１，３２は、取付け金具５の棒状部５２に取付けられる。

また、本来、太陽電池パネル２は、施工およびメンテナンス上の動線確保のために、間隔をあけて配置されている。したがって、遮蔽板３１，３２は、離隔部４の屋根面を覆って日射を遮蔽する定常位置と、メンテナンス等の作業時に離隔部４の屋根面を露出させる作業位置との間で変位可能に設けられていることが望ましい。この場合、遮蔽板３１，３２は、取付け金具５等の取付け具に対し、着脱可能に設けられていてもよいし、開閉可能に設けられていてもよい。

なお、遮蔽板３１，３２は、上記のような配置例に限定されない。たとえば、図７に示されるように、遮蔽板３１，３２の双方が、離隔部４３にまで延在していてもよい。つまり、遮蔽板３１，３２は、斜め方向に隣り合う太陽電池パネル２間の離隔部４３において交差するように設けられていてもよい。このような場合であっても、これらの交差部（離隔部４３）において遮蔽板３１，３２の高さ方向における位置が異なっているため、遮蔽板３１，３２同士の干渉を回避するとともに、空気の流動性を良好に保つことができる。図７は、図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図に相当している。

あるいは、離隔部４から露出する屋根面の日射遮蔽面積を増加させるという観点からすれば、遮蔽板３１，３２は、太陽電池パネル２と同一高さに配置されてもよい。この場合の屋根１１の日射遮蔽構造を、変形例として以下に説明する。

（変形例）
図８は、本発明の実施の形態の変形例に係る屋根の日射遮蔽構造１Ａを部分的に示す平面図である。図９は、図８のＩＸ−ＩＸ線に沿う日射遮蔽構造１Ａの断面図である。

図８および図９に示されるように、日射遮蔽構造１Ａは、上記した遮蔽板３１，３２に代えて、遮蔽板３１Ａ，３２Ａをそれぞれ備えている。遮蔽板３１Ａ，３２Ａは、太陽電池パネル２の設置高さと略同じ高さに設けられている。ただし、遮蔽板３１Ａ，３２Ａには、上下方向に貫通する通風孔３３が設けられている。これにより、屋根１１と太陽電池パネル２および遮蔽板３１Ａ，３２Ａとの間の空間の通気性を確保することができる。

以上説明した実施の形態およびその変形例では、複数の太陽電池パネル２が、Ｘ方向およびＹ方向の双方に整列配置される例を示したが、いずれか一方の方向にのみ整列配置されていてもよい。つまり、所定方向に隣り合う太陽電池パネル２間の離隔部４１または４２に、所定高さに設置される遮蔽板３１または３２（３１Ａまたは３２Ａ）が配置されてもよい。

また、以上説明した実施の形態およびその変形例では、各太陽電池パネル２は、建物１０の屋根面に平行に設置されていることとしたが、屋根面に対し所定方向に傾斜した状態で設置されていてもよい。この場合、遮蔽部材３の遮蔽板３１，３２（３１Ａ，３２Ａ）は、離隔部４１，４２において、太陽電池パネル２と同様に、屋根面に対し所定方向に傾斜した状態で配置されてもよい。

また、以上説明した実施の形態およびその変形例では、建物１０の屋根１１は、折板屋根であることとしたが、限定的ではない。また、建物１０は、工場以外の建物であってもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ 屋根の日射遮蔽構造、２，２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ 太陽電池パネル、３ 遮蔽部材、４，４１〜４３ 離隔部、５ 取付け金具、１０，１００ 建物、１１，１１１ 屋根、１２ ハゼ部、３１，３２，３１Ａ，３２Ａ 遮蔽板、３３ 通風孔、５１ ハゼ固定部、５２ 棒状部、５３ パネル固定部、９０ 屋内空間。

Claims (4)

1. 建物の屋根への日射を遮蔽するための構造であって、
   前記屋根よりも間隔をあけて上方に浮かせた位置に、所定方向に沿って、互いに間隔をあけて設置された複数の太陽電池パネルと、
   隣り合う前記太陽電池パネル間の離隔部において、前記屋根よりも上方に浮かせた位置かつ前記太陽電池パネルの設置高さよりも間隔をあけて下方の位置に設けられ、前記太陽電池パネル間から露出する屋根面への日射を遮蔽するための板状の遮蔽部材とを備え、
   前記離隔部において、前記屋根と前記遮蔽部材との間の空間の通気性、および、前記太陽電池パネルと前記遮蔽部材との間の空間の通気性が確保されている、屋根の日射遮蔽構造。
2. 前記複数の太陽電池パネルは、前記所定方向に直交する直交方向にも、互いに間隔をあけて設置されており、
   前記遮蔽部材は、
   前記所定方向に隣り合う前記太陽電池パネル間に位置する第１の離隔部に配置される第１の遮蔽板と、
   前記直交方向に隣り合う前記太陽電池パネル間に位置する第２の離隔部に配置される第２の遮蔽板とを含む、請求項１に記載の日射遮蔽構造。
3. 前記第１の遮蔽板の高さ方向における位置と、前記第２の遮蔽板の高さ方向における位置とが、異なっている、請求項２に記載の日射遮蔽構造。
4. 前記第１の遮蔽板の幅寸法は、前記第１の離隔部の幅寸法以上であり、
   前記第２の遮蔽板の幅寸法は、前記第２の離隔部の幅寸法以上である、請求項２または３に記載の屋根の日射遮蔽構造。

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