JP6998166B2 - 建物 - Google Patents

Description

この発明は、建物に関し、特に、外壁に太陽光パネルを設置した建物に関する。

従来から、外壁に太陽光パネルを設置した建物が存在する。

特許文献１には、建物の外壁から外側に向けて突設された一対のブラケットに、太陽電池パネルを角度調節可能に取り付けることが開示されている。特許文献２には、外壁から屋外側に突出して設けられる庇が、太陽光パネルとして機能することが開示されている。

特開平１１－２４７５５５号公報 特開２０１４－５３４９１号公報

特許文献１では、発電量を増加させるためには、太陽光パネルを太陽光に向かって傾斜させた方がよいが、太陽光パネルを傾斜させて設けると、下方に位置する太陽光パネルが上方に位置する太陽光パネルの影になってしまい、下方に位置する太陽光パネルの発電効率が低下するという問題があった。

また、特許文献２では、庇自体が太陽光パネルとして機能するため、庇に当たった太陽光を有効活用することはできるが、外壁に当たる太陽光まで有効に活用できていない。

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、太陽光を有効利用して、太陽光パネルの発電効率を向上させることが可能な建物を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る建物は、太陽光パネルを外壁に設置した建物であって、太陽光パネルの下方において屋外側に向かって突出し、太陽光を太陽光パネルに反射する反射部材を備える。

好ましくは、反射部材の天面は、鏡面加工が施されており、波長域３００～１２００ｎｍにおける反射部材の反射率は、８０％以上である。

好ましくは、反射部材は、屋外に向かって斜め上方に延びている。

好ましくは、外壁は、窓と、窓の下方に位置する下壁と、窓の上方に位置する上壁とを含み、太陽光パネルは、下壁および上壁の前方にそれぞれ配置され、上方および下方に位置する太陽光パネルの間に、窓に対応した隙間が設けられており、隙間の上下方向の長さは、反射部材の突出長さの４倍以上である。

好ましくは、太陽光パネルは、ＣＩＳ型パネルである。

好ましくは、反射部材の下方に間隔をあけて設けられ、反射部材と同じ方向に突出する反射フィンをさらに備え、反射フィンは、その天面に照射された太陽光を建物の屋内空間の天井面に反射する。

本発明によれば、太陽光を有効利用して、太陽光パネルの発電効率を向上させることが可能な建物を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る建物の一例を模式的に示す図である。 窓に対応した太陽光パネルの隙間と反射部材の突出長さとの比率を示す模式図である。 反射部材の変形例を示す模式図である。 本発明の実施の形態に係る建物の他の一例を模式的に示す図である。

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り返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る建物１について説明する。図１において矢印Ａ１で示す方向を上下方向といい、矢印Ａ２で示す屋外側を前方といい、屋内側を後方という。図１では、特に２階Ｆ２部分を示すが、１階Ｆ１、３階Ｆ３においても同様である。

本実施の形態に係る建物１は、たとえば、複数階の建物であり、典型的にはオフィスビルである。建物１は、外壁１０に太陽光パネル２が設置されている。建物１は、たとえば、上下方向に隣接する３つの階Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を有している。

本実施の形態に係る建物１は、太陽光パネル２を外壁１０に設置している。建物１は、太陽光パネル２の下方において屋外側に向かって突出し、太陽光を太陽光パネル２に反射する反射部材３を備える。

各階において、外壁１０は、たとえば、窓１３と、窓１３の下方に位置する下壁１１と、窓１３の上方に位置する上壁１２とを含む。本実施の形態では、窓１３は、典型的には腰高窓であり、開閉することができないＦＩＸ窓とするが、開閉可能な窓を用いてもよい。窓１３は、建物１の横幅方向に沿って延在していてもよいし、一定間隔ごとに設けられていてもよい。

太陽光パネル２は、上下方向に延びており、各階において、下壁１１および上壁１２の前方に配置される。つまり、太陽光パネル２は、窓１３の前方には配置されていない。本実施の形態において、太陽光パネル２は、下壁１１および上壁１２の前方に連なって１枚設けられているが、下壁１１および上壁１２の前方にそれぞれ１枚ずつ設けられていてもよい。

このように、太陽光パネル２を外壁１０の前方に配置することで、外壁１０への日射を制限し、外壁１０に対する日射の負荷を大幅に軽減することができる。さらに、外壁１０が露出せず、外部から見えないため、安価な材料を用いることができ、コストを抑えることができる。外壁１０の素材を安価に抑えることができる。

太陽光パネル２は、垂直に配置されていることが好ましいが、完全に垂直な状態で配置される必要はなく、多少の傾斜があったとしても、視認により垂直な状態であると確認できる程度であればよい。

太陽光パネル２は、ＣＩＳ型パネルであることが望ましい。ＣＩＳ型パネルとは、Ｃｕ、Ｉｎ、Ｓｅの３つの元素を主原料とする化合物半導体系太陽電池である。一般的に使用される結晶シリコン型パネルは、太陽電池が直列につながっているため、太陽光パネル全体に太陽光が当たらないと、太陽光パネル全体として発電効率が低下する。これに対し、ＣＩＳ型パネルは、太陽光パネルの一部に太陽光が当たっても発電するため、反射部材３で反射した太陽光を効率よく利用して、発電効率を向上させることができる。

太陽光パネル２は、たとえば、外壁１０より前方に離れて設けられる支持部材５により支持されていてもよい。支持部材５は、外壁１０から前方に突出する突出部材５１と、突出部材５１の前端に連結され、上下方向に延びる棒状部材５２とを含む。突出部材５１は、上下方向および横幅方向に間隔をあけて複数設けられ、たとえば、建物１の上方端および下方端と、階Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の階間高さとにそれぞれ設けられている。棒状部材５２は、横幅方向に複数設けられ、太陽光パネル２の横幅方向両端部は、棒状部材５２に固定される。なお、太陽光パネル２は、連結部材５３により棒状部材５２にそれぞれ取り付けられる。

支持部材５は、外壁１０の横幅方向に沿って水平方向に延在し、上下方向に通気可能な水平部材５４をさらに含む。水平部材５４は、たとえば、鋼材を格子状に組んだグレーチングである。水平部材５４は、突出部材５１に横幅方向両端部が固定され、棒状部材５２と外壁１０との間に配置される。水平部材５４の前後方向の長さは、歩行可能な長さで形成される。これにより、水平部材５４上を歩行可能な作業エリアとすることができ、太陽光パネル２や室外機６の点検などを容易に行うことができる。１，２階Ｆ１，Ｆ２の間の水平部材５４上には、１階Ｆ１の室外機６が配置され、２，３階Ｆ２，Ｆ３の間の水平部材５４上には、２階Ｆ２の室外機６が配置される。

反射部材３は、上述のように、太陽光パネル２の下方に設けられる。具体的には、反射部材３は、太陽光パネル２の下端部において、太陽光パネル２に対して垂直になるように、その後方端が棒状部材５２に連結されている。反射部材３は、太陽光パネル２の横幅方向に全面に沿って延在している帯状部材であることが望ましいが、横幅方向における窓１３と対応する位置に一定間隔ごとに設けられていてもよい。

反射部材３は、太陽光を太陽光パネル２に反射させるとともに、天面に照射された太陽光を遮る材質または加工が施されている。反射部材３の天面は、鏡面加工が施されている。鏡面加工とは、光が反射するように表面を鏡面状に加工する方法であり、たとえば、アルミニウム素材の表面に対して研磨処理を施したり薄膜の形成処理を施してその表面を平滑にすることである。これにより、反射部材３の天面に太陽光が入射した場合、太陽光は鏡面反射するため、散乱反射による反射日射量の低下を防止することができる。ここで、鏡面反射とは、正反射をいい、入射角と反射角とがほぼ等しい反射であり、散乱反射とは、乱反射であり、反射光が様々な方向に散乱して進行する反射である。

反射部材３の天面は、波長域３００～１２００ｎｍにおける反射部材の反射率が、８５％以上であり、好ましくは９０％以上である。これにより、太陽光パネルの反射に有効な波長域を高い割合で反射することが可能であるため、効率的に発電することができる。

上方および下方に位置する太陽光パネル２，２の間には、窓１３に対応した隙間が設けられている。すなわち、窓１３の前方には、太陽光パネル２が設けられていない。具体的には、太陽光パネル２，２の隙間の上下方向の長さと、窓１３の上下方向の長さとは、略同一である。これにより、室内空間から室外空間への眺望を保つことができる。また、窓１３の上方に反射部材３が設けられているため、室内空間への日射を遮ることができる。

図２を参照して、太陽光パネル２，２の隙間の上下方向の長さＬ１について説明する。図２は、窓に対応した太陽光パネルの隙間の長さＬ１と反射部材３の突出長さＬ２との比率を示す模式図である。隙間の上下方向の長さＬ１の説明に先立ち、太陽光線の入射角度について説明する。

四季を通して、最も入射角度が大きいのは、夏至の南中時である。反射部材３の前方端から太陽光パネル２における南中時の太陽光線の受光点までの上下方向の長さをＬ３とすると、太陽光パネル２の隙間Ｌ１をＬ３以上とすることで、反射部材３の影が太陽光パネル２に落ちないため、太陽光線の有効活用を図ることができる。

日本の首都である東京の夏至の南中高度θは７８°である。太陽光パネル２，２の隙間の上下方向の長さＬ１と、反射部材３の突出長さＬ２との比率は、以下の式で求めることができる。

Ｌ１／Ｌ２＝ｔａｎθ＝ｔａｎ７８°＝４．７

したがって、太陽光パネル２，２の隙間の上下方向の長さＬ１を反射部材３の突出長さＬ２の約４．７倍とすることが望ましい。また、太陽光パネル２，２の隙間の上下方向の長さＬ１を反射部材３の突出長さＬ２の約４倍以上、好ましくは約４．７倍以上とすることにより、反射部材３の影が太陽光パネル２にほとんど落ちないため、太陽光線を有効活用することができる。

つまり、反射部材３が設けられることで、窓１３に対応した、太陽光パネル２，２の上下方向の隙間を確保しつつ、反射部材３の天面に当たった太陽光を太陽光パネル２に反射させることができるとともに、太陽光パネル２に反射部材３の影が当たることを大幅に防止することができる。このため、室内空間からの眺望を確保しつつ、太陽光を有効活用して、太陽光パネル２の発電効率を向上することが可能である。

図１を参照して、反射部材３の下方には、間隔をあけて設けられ、反射部材３と同じ方向に突出する反射フィン４が設けられていてもよい。具体的には、反射フィン４は、棒状部材５２により支持されている。反射フィン４は、その天面に照射された太陽光を室内空間の天井面１４に反射することができ、天面に照射された太陽光を遮ることができる。反射フィン４は、採光の観点からは、窓１３の横幅方向に全面に沿って延在していることが望ましいが、一定間隔ごとに設けられていてもよい。

このような構造とされることにより、反射部材３で太陽光線を太陽光パネル２に反射させて太陽光パネル２の発電量を増加させるとともに、反射フィン４で太陽光線を室内空間に取り込むことができるため、より太陽光線を有効活用することができる。

さらに、反射部材３と反射フィン４とで、建物１に二重のラインを設けることができるため、建物１の外観の意匠性を向上させることも可能である。また、反射フィン４の突出長さは、反射部材３の突出長さとほぼ同一であってもよい。このようにすることで、建物の１の二重のラインが際立ち、意匠性をさらに向上させることができる。

本実施の形態では、反射部材３は、太陽光パネル２に対して垂直に延びるとして説明したが、これに限定されない。図３を参照して、反射部材３の変形例について説明する。

図３に示されるように、反射部材３Ａは、屋外に向かって斜め上方に延びていてもよい。このような構成にすることで、最も鉛直に近い夏至の日射であっても、確実に太陽光パネル２に反射させることが可能である。また、反射部材３Ａの突出長さは、太陽光パネル２に対して垂直に設ける反射部材３と比較して、長くすることができる。

また、反射部材３Ａを上下に回動可能とすることで、日射の角度に合わせて回動するように設けてもよい。これにより、太陽光の角度に合わせて、太陽光パネル２への太陽の日射を効率よく取り込むことができるため、太陽光パネル２の発電量を増加させることができる。

なお、上記実施の形態において、太陽光パネル２は、外壁１０より前方に離れて設けられる支持部材５により、支持されているとした。しかし、図４に示すように、建物１Ａの太陽光パネル２は、外壁１０に直接支持されていてもよい。具体的には、太陽光パネル２は、外壁１０に直接連結される連結部材５３Ａにより取り付けられてもよい。

また、図４に示すように、上記実施の形態において、反射フィン４は、設けられていなくてもよい。

また、上記各実施の形態において、建物１は、複数階建ビルであるとして説明したが、複数階建てに限定されない。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１，１Ａ 建物、２ 太陽光パネル、３，３Ａ 反射部材、４ 反射フィン、５ 支持部材、６ 室外機、１０ 外壁、１１ 下壁、１２ 上壁、１３ 窓、１４ 天井面、５１ 突出部材、５２ 棒状部材、５３，５３Ａ 連結部材、５４ 水平部材、Ｆ１ １階、Ｆ２ ２階、Ｆ３ ３階。

Claims (4)

1. 地面に対し垂直に配置した太陽光パネルを外壁に設置した建物であって、
   前記太陽光パネルを、前記外壁よりも前方に離して支持し、前記外壁の横幅方向に沿って水平方向に延在する水平部材を含む支持部材と、
   前記水平部材上に配置され、前記太陽光パネルの裏面と前記外壁との間に配置された室外機と、
   その後方端が前記太陽光パネルの下方に位置し、その前方端が屋外側に向かって突出し、その天面が太陽光を前記太陽光パネルに反射する反射部材と、
   前記反射部材の下方に間隔をあけて設けられ、前記反射部材と同じ方向に突出する反射フィンとを備え、
   前記外壁は、窓と、前記窓の下方に位置する下壁と、前記窓の上方に位置する上壁とを含み、
   前記太陽光パネルは、前記下壁および前記上壁の前方にそれぞれ配置され、上方および下方に位置する前記太陽光パネルの間に、前記窓に対応した隙間が設けられており、
   前記隙間の上下方向の長さは、前記反射部材における前記太陽光パネルからの突出長さの４倍以上であり、
   前記反射フィンは、その天面に照射された太陽光を当該建物の屋内空間の天井面に反射する、建物。
2. 前記反射部材の天面は、鏡面加工が施されており、
   波長域３００～１２００ｎｍにおける前記反射部材の反射率は、８０％以上である、請求項１に記載の建物。
3. 前記反射部材は、屋外に向かって斜め上方に延びている、請求項１または２に記載の建物。
4. 前記太陽光パネルは、ＣＩＳ型パネルである、請求項１～３のいずれかに記載の建物。

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