JP6036045B2 - 太陽光発電システム - Google Patents
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Description
一方、近年では、環境問題や省エネルギーの観点から太陽光発電の需要が高まっており、屋根や外壁等に太陽電池パネルを設置する建物が増えている。但し、庇や太陽電池パネル等の設備を個別に設けると、種々の無駄が生じてしまう。そこで、庇に太陽電池パネルを設けることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このような太陽光発電システムによれば、2枚のガラス板の接着領域の幅を広くしても、接着領域から太陽光が透過されないため、庇の日射遮蔽機能の低下を抑制することができる。また、接着領域に設けられる反射部で太陽光が反射され、庇に熱がこもらないため、太陽電池パネルの発電効率の低下を抑制することができる。また、2枚のガラス板の接着を強くし、剥離を抑制することができる。
また、太陽光の高度に応じて反射部材の角度を調整し、庇で(太陽電池パネル及び反射部で)反射された太陽光を太陽電池パネルに戻すことができる。そのため、太陽電池パネルに入射する光量を増やし、発電量を高めることができる。また、反射部材で太陽光を鏡面反射することで、太陽電池パネルに太陽光が集光し、太陽電池パネルに入射する光量をより増やすことができ、反射部材の角度調整も容易となっている。また、可動する反射部材が屋内に設けられるため、故障し難いシステムとなる。
このような太陽光発電システムによれば、ガラス板により反射部の剥離や疵付きや汚れを防止することができる。そのため、反射部のコーティング層を別に設ける必要がなく、コストダウンを図ることができる。
このような太陽光発電にステムによれば、太陽電池パネルを有する汎用の庇や既存の庇に対して容易に反射部を設けることができ、また、反射部のメンテナンスが容易となる。
このような太陽光発電システムによれば、太陽電池パネルに太陽光をより集光させることができ、太陽電池パネルに入射する光量をより増やすことができ、反射部材の角度調整もより容易となる。
このような太陽光発電システムによれば、庇で(太陽電池パネル及び反射部)で反射された太陽光の一部を窓で全反射させることができ、窓周辺に入射する光量を減らすことができる。また、屋内を換気することができる。従って、窓周辺の温度上昇を抑えることができる。
図1Aは、太陽光発電システムの発電量を高める場合の説明図であり、図1Bは、太陽電池パネル12が設けられた庇10の説明図であり、図1Cは、反射ユニット20の角度調整の説明図である。なお、図1Bの左図が庇10の上面図であり、図1Bの右図が庇10の断面図である。図2は、室奥に太陽光を取り込む場合の説明図であり、図3は、窓周辺の温度上昇を抑える場合の説明図である。
本実施例の太陽光発電システムは、屋内外を仕切る外壁2から屋外(室外)側に突出して設けられた庇10であり太陽電池パネル12を有する「庇10」と、建物1の屋内(室内)に設けられた「反射ユニット20」とを有する。説明のため、外壁2に対して庇10が突出する方向をX方向と呼び、庇10が外壁2に沿って延びている方向をY方向と呼ぶ。また、建物1の外壁2には庇10の上方と下方にそれぞれ上部窓3と下部窓4が設けられ、各窓3,4には光を透過する窓ガラスが取付けられている。窓3,4の面積を大きくすることで十分な採光を得ることができるが、夏場には強い太陽光が直接室内に入射し、室内の温度が上昇したり、冷房負荷が増加したりしてしまう。そこで、部屋の半分の高さよりも上方の外壁2に庇10を設けることで、強い太陽光を遮ることができる。
庇10は景観の問題等により水平に設置することが一般に望まれているため、本実施例でも、外壁2から屋外側に庇10を水平に突出させる。しかし、庇10に設けられる太陽電池パネル12の姿勢も水平になってしまうため、太陽電池パネル12を太陽光に向けて傾斜させる場合に比べて発電量が低下してしまう。
一方、太陽の高度(角度)に応じて太陽電池パネル12が設けられた庇の角度を可変にすることで、太陽電池パネル12の発電量を高めることができる。しかし、屋外に可動部が設けられるため、可動部は故障し易く、メンテナンス性も悪い。また、太陽電池パネル12が設けられた庇を傾斜させてしまうと、太陽電池パネル12の特異な色が目立ったり、太陽電池パネル12からの反射光により光害が発生したりする虞がある。
また、太陽電池パネル12の発電量を高めることだけでなく、気象条件や使用者の状況に応じて、室奥へ太陽光を取り込むことや、窓3,4周辺の温度上昇を抑えることが望まれる場合もある。
図4Aから図4Dは、庇10の変形例を説明する図である。前述の実施例の庇10(図1B)では、上方のガラス板11aの下面に鏡を貼り付けたり銀やアルミニウム等の蒸着膜を形成したりすることにより、鏡面反射部13を設けているが、これに限らない。太陽電池パネル12の周囲であり2枚のガラス板11a,11bの接着領域に、太陽電池パネル12の受光面と同じ側の面で太陽光を受光し当該太陽光を鏡面反射する鏡面反射部13を設ければよい。なお、「太陽電池パネル12の周囲であり2枚のガラス板11a,11bの接着領域」とは、庇10の上面であっても下面であっても、2枚のガラス板11a,11bの間であってもよい。また、後述の図7に示すように屋内に反射ユニット20が設けられない場合、鏡面反射部13は鏡面反射面に限らず、太陽光を反射する反射部を設ければよい。
図5は、反射ユニット20の変形例を説明する図である。前述の実施例(図1A)では、3つの回動部材23a〜23cと2つのアーム部材24a〜24bによって反射部材21,22の角度を調整しているが、これに限らない。例えば、図5に示す反射ユニット20は、反射部材21,22と、レール25と、蝶ネジ26とを有する。レール25は、天井面5から下方に延び、蝶ネジ26の軸を挿通するための孔であり上下方向に延びた孔を有する。蝶ネジ26は、レール25の孔に軸が通された状態でレール25に沿って上下方向にスライド可能である。また、反射部材21,22のY方向における側面には、蝶ネジ26と螺合するネジ山が形成されたネジ孔が設けられている。蝶ネジ26がレール25を介してネジ孔に挿入され反射部材21,22に締め付けられることで、レール25に対する反射部材21,22の位置が固定される。なお、レール25を2つ設け、反射部材21,22のY方向における両側面から蝶ネジ26で位置を固定するようにしてもよいし、レール25を1つだけ設け、反射部材21,22のY方向における片側の側面だけ蝶ネジ26で位置を固定するようにしてもよい。
図6Aから図6Dは、鏡面反射部材21,拡散反射部材22の変形例を説明する図である。前述の反射部材21,22(図1A)では、一方の面が鏡面反射部材21の凹状の曲面となっており、反対側の面が拡散反射部材22の凸状の曲面となっているが、これに限らない。例えば、図6Aに示すように、湾曲していない板状の反射部材31,32でもよい。即ち、一方の面が鏡面反射部材31の平坦面であり、反対側の面が拡散反射部材32の平坦面である反射部材でもよい。また、例えば、図6Bに示すように、一方の面が鏡面反射部材33の凹状の曲面であり、反対側の面が拡散反射部材34の平坦面である反射部材であってもよいし、図6Cに示すように、一方の面が鏡面反射部材35の平坦面であり、反対側の面が拡散反射部材36の凸状の曲面である反射部材であってもよい。
図7A及び図7Bは太陽光発電システムの変形例を説明する図である。前述の実施例では、庇10で反射された太陽光を太陽電池パネル12に戻したり室奥に向けたりする反射ユニット20が屋内に設けられているが、これに限らず、図7Aに示すように屋内に反射ユニット20を設けなくてもよい。また、前述の実施例では、庇10よりも上方に上部窓3が設けられているが、これに限らず、図7Aに示すように庇10よりも上方に窓3を設けなくてもよい。
10 庇、11a ガラス板、11b ガラス板、12 太陽電池パネル、
13 鏡面反射部(反射部)、14 接着剤、15 コーティング層、
20 反射ユニット、21 鏡面反射部材(反射部材)、22 拡散反射部材、
23a 第1回動部材、23b 第2回動部材、23c 第3回動部材、
24a 第1アーム部材、24b 第2アーム部材、25 レール、26 蝶ネジ、
31 鏡面反射部材、32 拡散反射部材、33 鏡面反射部材、
34 拡散反射部材、35 鏡面反射部材、36 拡散反射部材、
37 鏡面反射部材、38 アーム、39 回転部材
Claims (5)
- 2枚のガラス板の間に太陽電池パネルが挟み込まれた部材が外壁から屋外側に突出して設けられ庇として機能する太陽光発電システムであって、
前記太陽電池パネルの周囲であり前記2枚のガラス板の接着領域に、前記太陽電池パネルの受光面と同じ側の面で太陽光を受光し当該太陽光を反射する反射部が設けられており、
前記反射部は、受光した太陽光を鏡面反射し、
前記太陽電池パネル及び前記反射部で反射された太陽光を受けて当該太陽光を前記太陽電池パネルに向けて鏡面反射する反射部材であって、角度調整可能な反射部材が屋内に設けられていることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1に記載の太陽光発電システムであって、
前記2枚のガラス板の間に前記反射部が設けられていることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1に記載の太陽光発電システムであって、
前記2枚のガラス板の露出面に前記反射部が設けられていることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1から請求項3の何れか1項に記載の太陽光発電システムであって、
前記太陽電池パネル及び前記反射部で反射された太陽光を受けて当該太陽光を前記太陽電池パネルに向けて鏡面反射する反射部材の面は凹状の曲面であることを特徴とする太陽光発電システム。 - 請求項1から請求項4の何れか1項に記載の太陽光発電システムであって、
前記2枚のガラス板よりも上方の前記外壁には窓が設けられ、
前記窓は、上部よりも下部が屋外側に位置するように傾斜して開く、
ことを特徴とする太陽光発電システム。
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