JP2004353194A - 太陽電池パネル及び外断熱構造 - Google Patents

Abstract

【課題】建物の外断熱を行うと共に断熱材が露出せずに外観が良好である太陽電池パネル及び外断熱構造を提供する。
【解決手段】建物の躯体の下地材２１に形成された防水面２１Ａに設置される太陽電池パネル３であって、この太陽電池パネル３は太陽電池本体３１と、この太陽電池本体３１の周囲を囲い躯体に取り付けられる枠体５と、この枠体５で囲われた部分であって太陽電池本体３１の背面に設けられる断熱材３３とを備える。太陽電池パネル３を建物の下地材２１に設置することで外断熱を良好に施すことができる。また、断熱材３３は太陽電池本体３１の背面側に配置され隠されることになるので、露出することがなく、外観が良好となる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建物の屋根や外壁として設置される太陽電池パネル及び外断熱構造に関する。
【０００２】
【背景技術】
建物を断熱する構造として、躯体の壁面内側に断熱材を施す内断熱と躯体の壁面外側に断熱材を施す外断熱とがある。近年では、外断熱が、結露を有効に防止できること、熱エネルギーを有効に活用することができること、メンテナンスが容易に行えること等のため、一層注目を浴びている。
【０００３】
従来の外断熱構造としては、建物の躯体の外側に現場で発泡合成樹脂を吹き付けて外断熱を形成する構造（特許文献１参照）や、板状の発泡樹脂からなる断熱材を建物の躯体の外側に密着固定させて外断熱を形成する構造（特許文献２参照）がある。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０３９９２４号公報（第２頁〜第３頁）
【０００５】
【特許文献２】
実用新案登録第２６０２８２８号公報（第２頁〜第３頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１，２では建物の表面に断熱材表面が露出することになる。断熱材は発泡材料であるのでその表面に凹凸があり、かつ、柔軟性があるため、この断熱材を覆う外壁の施工が困難で外観上に問題が出てくる。また断熱材の気泡内に水が浸入すると、カビや断熱材の腐食の原因となり、断熱効果の低下に繋がる。そのため、従来では防水処理を別途施工しなければならない。
一方、太陽電池パネルを建物に設置することが昨今行われているが、太陽電池パネルのみでは建物の外断熱が十分に達成することができない。
【０００７】
本発明では、建物の外断熱を行うと共に断熱材が露出せずに外観が良好である太陽電池パネル及び外断熱構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の太陽電池パネル３は、建物１の躯体の下地材２１に形成された防水シート２１Ａに設置される太陽電池パネル３であって、太陽電池本体３１と、この太陽電池本体の周囲を囲い躯体に取り付けられる枠体５と、この枠体５で囲われた部分であって前記太陽電池本体３１の背面に設けられる断熱材３３とを備えたことを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、建物１の下地材２１に太陽電池パネル３を設置するだけで建物の外断熱を行うことができる。断熱材３３は太陽電池パネル３で覆われて隠されているため、外部に露出されることがなく、パネル施行後の建物の外観も良好となる。また、太陽電池パネル３は建物１の躯体の下地材２１に形成される防水シート２１Ａに直接設置される屋根材や外壁材等の表装材としての機能を有しているので雨水の建物内への浸入の心配がなく、設置作業時に取り付けが容易である。
【００１０】
本発明では、前記断熱材３３と前記太陽電池本体３１との間に空気層３４が形成されることが好ましい。
この発明によれば、断熱材３３と太陽電池本体３１の間に空気層３４を形成することで、この空気層３４に太陽電池本体３１から伝達された熱がパネル外に排出されることで太陽電池本体３１を冷却することができる。特に、夏季は日射熱により断熱材３３が過剰に熱されることを防ぐことができる。また、一般に太陽電池は温度が高くなると性能が悪化することもあるが、本発明では、空気層３４があることで太陽電池パネル３の温度上昇を抑えることができ、太陽電池の発電効率を維持することが可能である。
【００１１】
本発明では、前記断熱材３３の上面に熱反射フィルム３５が設けられていることが好ましい。
この発明によれば、熱反射フィルム３５を設けることで断熱効果がより向上し、特に夏季の直射日光で著しく断熱材の温度が上昇する場合に熱反射フィルム３５による遮熱効果があることで断熱材３３の温度上昇を抑えることができる。これにより、太陽電池の発電効率を向上、維持することができる。
【００１２】
本発明では、前記枠体５の内部に断熱材５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ａ，４２Ａを設けることが好ましい。外断熱構造において、断熱材と断熱材の隙間が存在すれば、この隙間に熱が集中し建物の内部と外部とで熱が流出することになる。
この発明によれば、太陽電池パネル３の背面側に断熱材３３を設けると共に、枠体５内部にも断熱材５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ａ，４２Ａを設けることにより、隙間なく断熱層を形成することで、建物１の外部から内部への熱の伝達を防ぐことができる。
【００１３】
本発明では、前記断熱材３３，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ａ，４２Ａは発泡ポリスチレン樹脂から形成されていることが好ましい。ここで発泡ポリスチレン樹脂とはスタイロフォーム（商品名）を例示することができる。
この発明によれば、断熱材３３，５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ａ，４２Ａはある程度の防水性をもつことができるため雨水等の浸入を防ぐことができ、また軽量かつ頑丈であるため建物の躯体に大きな力をかけることがなく屋根材や外壁材として適しており、施工の際にも容易に作業が行える。
【００１４】
本発明では、太陽電池パネル３を建物１の屋根２に取り付けた外断熱構造であることが好ましい。
この発明によれば、太陽電池パネル３は屋根材として直接下地材２１の上に設置することが可能であり屋根２の外観が良好となる。その上、既存の屋根の上に太陽電池パネル３を設置する必要がないので、施工作業が容易である。また屋根に太陽電池パネル３を設置するので、受光面積が大きくなり発電効率が向上する。さらに外断熱構造を有するため、天井等において結露の問題がなく、エネルギー資源の節約にもなる。
【００１５】
本発明では、前記防水シート２１Ａにレール部材４を設置し、このレール部材４に太陽電池パネル３を取り付けた外断熱構造であることが好ましい。
この発明によれば、太陽電池パネル３は屋根材として防水シート２１Ａに設置されたレール部材上に固定されるため、太陽電池パネル３の位置決めがレール部材４に沿って行うことができ、また固定の際にも単純作業のみで済み、施工の際の作業が容易であり、通気層を確保しやい。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１は本実施形態の建物の全体図が示されている。図１において建物１は切妻屋根２を備え、屋根２の下地材２１は表面にアスファルトルーフィング等の防水シート２１Ａが貼られている。屋根２の傾斜方向に沿って、防水シート２１Ａ上にレール部材４が互いに等間隔で複数付設されており、これらのレール部材４上にそれぞれ平面矩形状の太陽電池パネル３が敷設されている。
【００１８】
図２には太陽電池パネル３の外観図が示されている。図２において、太陽電池パネル３はアルミ製の枠体で、及びガラス３２によって内部を囲う構造をしている。枠体５はガラス３２の周囲を囲う横枠５１及び縦枠５２で構成される。横枠５１は互いに対立する上枠５１１と下枠５１３で、縦枠５２は支持部５２１と固定用鍔部５２２で構成されている。上枠５１１には支持片５１２が形成され、下枠５１３にはカバー部５１４が形成されている。
【００１９】
図３の（Ａ）には実施形態の太陽電池パネル３を、屋根２の傾斜に沿う方向への断面図、図３の（Ｂ）は図１の屋根２の太陽電池パネル３を拡大した図である。図３の（Ａ）において、太陽電池パネル３内部の太陽電池本体３１は所定数のソーラーセルを備え太陽エネルギーを電気エネルギーに変換する機能を有している。太陽電池本体３１の受光面側にはガラス３２が密接して設置され、ガラス３２と枠体５との間は図示しないパッキン部材等で防水加工が施されており、内部に水が浸入しないようにされている。
太陽電池本体３１の背面側には空気層３４を挟んで断熱材３３が設けられる。断熱材３３として発泡ポリスチレン樹脂のスタイロフォーム（商品名）が使用されている、このスタイロフォーム（商品名）は発泡合成樹脂断熱材の中でも特に剛性、加工性、断熱性及び防水性に優れている。断熱材３３の上面には熱反射フィルム３５が貼られており、断熱材３３の過度の温度上昇を防いでいる。空気層３４の熱は枠体５を通して太陽電池パネル３外に排出されるように構成されている。本実施形態では空気層３４の熱がパネル外に排出されやすくするために、必要に応じて枠体５に外部に連通する通気孔を形成するものであってもよい。これらの太陽電池本体３１、ガラス３２、断熱材３３、空気層３４、及び熱反射フィルム３５が枠体５に囲われて一つの太陽電池パネル３を構成している。
図３の（Ｂ）において、屋根２の傾斜に沿う方向の互いに隣り合う太陽電池パネル３はコネクタ３７によって電気的に直列接続され、図示しない下地材の孔より室内に配線される。また太陽電池パネル３と下地材２１の間には通気層６が形成されている。この通気層６は軒先及び棟部分に開口されており、雨水等が通気層６に侵入しないように図示しない防水機構が設けられている。
【００２０】
図４に図３の（Ａ）における、隣り合う太陽電池パネルの接合構図を拡大して示す。図４において、屋根流れ方向下側に配置される太陽電池パネル３の支持片５１２は隣り合う太陽電池パネル３の下枠５１３に、図示しないパッキン部材を介して係合される。下枠５１３と接続されるカバー部５１４は隣り合う太陽電池パネル３の上枠５１１の上面を覆っており、雨水が浸入しない構造となっている。上枠５１１、支持片５１２、及び下枠５１３のそれぞれの内部には断熱材３３の高さに合わせて断熱材５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃが備えられており、枠体５を通じて建物の内外に熱が移動しないようにしている。
【００２１】
図５は太陽電池パネル３とレール部材４との取付部の断面図を示している。図５においてレール部材４は屋根２の下地材２１に設けられる防水シート２１Ａ上に設置される。レール部材４は断面コ字型の桶部４１とその下部に断面台形方のパイプ部４２で構成されており、パイプ部４２からレール部材４を固定するための固定用鍔部４３が突出している。レール部材４は固定用鍔部４３を貫通し下地材に螺合されるねじ４５によって固定される。
太陽電池パネル３の設置は支持部５２１を桶部４１に設置し、固定用鍔部５２２を貫通してパイプ部４２に螺合されるねじ４６によって固定される。支持部５２１内部及びパイプ部４２内部には断熱材３３の高さに合わせて断熱材５２Ａ及び４２Ａが内部に備え付けられており、レール部材４、または枠体５が熱橋となることを防いでいる。桶部４１はパネルに降る雨水等の浸入を防ぎ、下方の軒に排水する構造となっている。またガスケット４４は屋根下地材２１への雨水の漏水を防ぐ防水機構である。レール部材４の材質は、とくに限定されるものでないが、例えば、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンラバー）、ブチルゴム等のエラストマや、アルミニウム等の金属等を採用できる。
【００２２】
このような実施形態によれば以下のような効果がある。
すなわち、太陽電池パネル３は、太陽電池本体３１の上面にガラス３２を密接させ、背面側に空気層３４を挟んで断熱材３３を設置し、これを枠体５で囲む構造であるため、防水シート２１Ａ上にこの太陽電池パネルを設置するだけで容易に外断熱構造を形成することができる。さらに、断熱材３３が外部に露出することがなく、外観が良好である。またこの太陽電池パネル３が防水シート２１Ａ上に設置されることで太陽電池パネル３が屋根材の働きを有しているため、雨水の浸入の心配がない。
また、太陽電池パネル３はレール部材４に設置されるため、位置決めが容易であり、レール部材４にねじ止めすることで設置可能であるため作業も容易に行え、工期の短縮となる。
【００２３】
そして、断熱材３３と太陽電池本体３１の間に空気層３４を形成しているので、太陽電池本体３１に蓄積された熱が空気層及び枠体５を通して排出される。従って、太陽電池本体３１の熱が放熱されるため、温度上昇により太陽電池の性能の悪化を抑えることができる。また、夏季に断熱材の過剰な温度上昇による室内温度の上昇を緩和することができる。
【００２４】
さらに、断熱材３３の表面に熱反射フィルム３５を張ることで断熱効果が向上する。特に夏季において日射熱を遮断するため、断熱材３３の過剰な温度上昇を抑えることができる。
【００２５】
太陽電池パネル３の枠体５の上枠５１１、支持片５１２、下枠５１３、支持部５２１及びレール部材４のパイプ部４２の内部には断熱材５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ａ，４２Ａが封入されているため、断熱材と断熱材との間に隙間ができることがない。そのため、本実施形態では建物１の内部と外部との間で熱が流出することがない。
【００２６】
本実施形態には、断熱材として加工性、剛性、防水性、断熱性、軽量面において他の材料と比べて優れているスタイロフォームを使用している。これにより、断熱材３３と下地材２１との間の通気層６からの雨水等の浸入を防ぐことができ、加工性に富んでいるため太陽電池本体の形状に合わせて容易に形を形成できる。また十分な剛性をもち軽量であるため、設置作業がしやすく、建物１の躯体に大きな圧力を加えることもない。
【００２７】
また本実施形態では、太陽電池パネル３は屋根２に設置する屋根材として設置され、屋根２の下地材の上に直接太陽電池パネル３を敷設することができるので、設置作業が容易であり、外観も良好である。また太陽電池パネル３を屋根に設置するため受光面積が大きくなり、発電効率も大きくなる。さらに外断熱としての機能を有しているため、冷暖房の節約による熱エネルギーの有効活用に繋がる。
【００２８】
また太陽電池パネル３と防水シート２１Ａとの間に通気層６があるため、防水シート２１Ａと太陽電池パネルの間に湿気が溜まらず、また、断熱材３３はこの通気層を通して熱の放出、及び湿気を逃がすことができる。
【００２９】
なお、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲であれば変形、改良例を含むものである。
例えば、前記実施形態には太陽電池パネル３は屋根２に取り付けられる屋根材としているが、図１の想像線で示すように建物壁面に取り付けられる外壁材であってもよく、この場合、壁面にレール部材を取り付け、このレール部材上に太陽電池パネル３を設置することができる。屋根に設置する場合であっても、屋根の形状は切妻屋根である必要はなく、例えば、寄せ棟屋根や陸屋根であってもよい。
【００３０】
前記実施形態において太陽電池本体３１の受光面側にはガラス３２が密接されているが、透光性を有する基板であればよく、例えば、アクリル等のプラスチックであってもよい。また断熱材３３は本実施形態ではスタイロフォームを使うとしているが、ある程度の防水性があり、適度な硬度と重量をもつ発泡プラスチック性断熱材、例えば、硬質ウレタン樹脂や高発泡ポリエチレン樹脂であってもよい。
【００３１】
実施形態において枠体５及びレール部材４に備えられる断熱材５１Ａ，５１Ｂ，５１Ｃ，５２Ａ，４２Ａは断熱材３３の高さに合わせて設置するとしているが、少なくとも断熱材３３の高さであることが熱橋の対策として理想的であるがその高さにこだわらない。従って断熱材５１Ａ、５１Ｃ、５２Ａ、４２Ａではそれぞれ上枠５１１、下枠５１３、支持部５２１、パイプ部４２の内部をすべて断熱材で詰めても構わない。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１によれば、太陽電池本体の背面側に断熱材を設置するので、建物の外面に太陽電池パネルを設置するだけで外断熱構造を施工することができる。さらに、断熱材は太陽電池パネルによって隠され、外部に露出することがなく、建物の外見が良好である。また太陽電池パネルは建物の躯体の下地材に設置され、太陽電池パネル自身が屋根材または外壁材の機能を果たすため、雨水等の浸入がない。
【００３３】
請求項２によれば、太陽電池本体と断熱材の間に空気層があるので、太陽電池本体の熱が空気層又は枠体をとおして太陽電池パネルの外部に放出されるため、太陽電池本体の温度上昇を抑えることができる。特に、夏季に日射熱によって断熱材の温度が過剰に上昇することを防止できる。また太陽電池本体は空気層に放熱することで過度の温度上昇により性能が悪化することを防ぐことができる。
【００３４】
請求項３によれば、断熱材表面に熱反射フィルムを設けることで、日射熱による断熱材の過度の温度上昇を抑えることができ、断熱効果が向上する。
【００３５】
請求項４によれば、枠体内部に断熱材を設けることで、断熱材と断熱材との隙間が少なくなり、隙間から建物の外部から内部へ熱が伝達するのを防ぐことができる。
【００３６】
請求項５によれば、断熱材は発泡ポリスチレン樹脂から形成されているため、防水性により雨水等が浸入することがなく、また頑丈であるため屋根材や外壁材として最適であり、軽量であるため作業も容易に行える。
【００３７】
請求項６によれば、太陽電池パネルを屋根材として直接下地材に取り付けるため、既存の屋根材を設置する必要がなく、作業が容易に行え、また外観も良好である。
【００３８】
請求項７によれば、屋根の下地材に設置するレール部材上に太陽電池を敷設することで、太陽電池パネルの位置決めが容易であり、またレール部材にねじ止めことで設置が可能であるため、作業が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかる外断熱構造を適用した建物の全体斜視図。
【図２】前記実施形態にかかる太陽電池パネルの全体斜視図。
【図３】（Ａ）実施形態の屋根の傾斜に沿う方向の断面図。
（Ｂ）図１の太陽電池パネル設置面の拡大図。
【図４】図３（Ａ）における隣り合う太陽電池パネルの接点の拡大図。
【図５】太陽電池パネルとレール部材との取り付部の断面図。
【符号の説明】
１ 建物
２ 屋根
３ 太陽電池パネル
４ レール部材
５ 枠体
６ 通気層
２１ 下地材
２１Ａ 防水シート
３１ 太陽電池本体
３２ ガラス
３３ 断熱材
３４ 空気層
３５ 熱反射フィルム

Claims (7)

1. 建物の躯体の下地材に形成された防水面に設置される太陽電池パネルであって、
   太陽電池本体と、この太陽電池本体の周囲を囲い前記躯体に取り付けられる枠体と、この枠体で囲われた部分であって前記太陽電池本体の背面に設けられる断熱材とを備えたことを特徴とする太陽電池パネル。
2. 請求項１に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記断熱材と前記太陽電池本体との間に空気層が形成されることを特徴とする太陽電池パネル。
3. 請求項１または２に記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記断熱材の上面に熱反射フィルムが設けられていることを特徴とする太陽電池パネル。
4. 請求項１から３のいずれかに記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記枠体の内部に断熱材を設けたことを特徴とする太陽電池パネル。
5. 請求項１から４のいずれかに記載の太陽電池パネルにおいて、
   前記断熱材は発泡ポリスチレン樹脂から形成されていることを特徴とする太陽電池パネル。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の太陽電池パネルを建物の屋根に取り付けたことを特徴とする建物の外断熱構造。
7. 請求項６に記載の外断熱構造において、
   前記防水面にレール部材を設置し、このレール部材に前記太陽電池パネルを取り付けることを特徴とする外断熱構造。

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