(57)【要約】【課題】太陽電池モジュールを外装設置するときにおいて、発電効率を高めること。【解決手段】第１太陽電池モジュールを備え、太陽光反射性を有する第１太陽光発電部材と、第２太陽電池モジュールを備えた第２太陽光発電部材と、を備え、前記第１太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第２太陽光発電部材の受光面に入射することを特徴とする太陽光発電ユニットである。また、第２太陽光発電部材は、太陽光反射性を備え、前記第２太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第１太陽光発電部材の受光面に入射することが望ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１太陽電池モジュールを備え、太陽光反射性を有する第１太陽光発電部材と、
第２太陽電池モジュールを備えた第２太陽光発電部材と、
を備え、
前記第１太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第２太陽光発電部材の受光面に入射することを特徴とする太陽光発電ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽光発電ユニットであって、
前記第２太陽光発電部材は、太陽光反射性を備え、
前記第２太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第１太陽光発電部材の受光面に入射することを特徴とする太陽光発電ユニット。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の太陽光発電ユニットであって、
前記第１太陽光発電部材と前記第２太陽光発電部材は連結して一体化していることを特徴とする太陽光発電ユニット。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の太陽光発電ユニットであって、
前記第２太陽光発電部材は、前記太陽光発電ユニットの外装部材の一部をなすことを特徴とする太陽光発電ユニット。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の太陽光発電ユニットを外装部に設けた建物であって、
前記太陽光発電ユニットで得られた電気エネルギーは、前記外装部に付属して設けられる設備で消費されることを特徴とする建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電ユニット、及び、建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
省エネルギーの観点から、住宅やビル等の建物において、太陽光発電（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ，以下ＰＶということがある）が導入されつつある。加えて近年は、二酸化炭素排出削減、ＣＳＲ、さらには、創エネルギー・蓄エネルギーに対する意識が高まっており、住宅、学校施設、公共施設、商業施設、工場施設、及び、事務所ビルなどあらゆる建物において、ＰＶに対するニーズは増加するものと期待される。  
特許文献１には、反射パネルに照射された日光が反射パネルと反射板とを介して太陽電池モジュールに照射されることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８０２８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
建物形状や屋上の用途によっては、屋上よりも外装面の方がＰＶモジュールを設置するのに適した、より大きな面積を確保できる場合があり、このような場合には、建物外装にＰＶモジュールを設置することがある。また、建物所有者にとっては、屋上よりも外装の方がＰＶ活用を社会にアピールしやすいため、イメージ向上やＣＳＲの観点から、発電効率が劣ったとしても、ＰＶモジュールをあえて外装に設置することもある。これらのような事情から、太陽光発電モジュールを外装設置するときであっても、発電効率を高めることが望まれる。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、太陽電池モジュールを外装設置するときにおいて、発電効率を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的を達成するために本発明に係る太陽光発電ユニットは、第１太陽電池モジュールを備え、太陽光反射性を有する第１太陽光発電部材と、第２太陽電池モジュールを備えた第２太陽光発電部材と、を備え、前記第１太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第２太陽光発電部材の受光面に入射することを特徴とする。  
このように、第１太陽光発電部材において太陽電池モジュールで発電を行うと共に、入射した光を第２太陽光発電部材に対して反射する。また、第２太陽光発電部材の太陽電池モジュールで発電を行う際に、直射光のみならず、第１太陽光発電部材において反射した反射光によっても発電を行うことができる。このため、太陽光発電ユニットを外装設置した場合であっても、発電効率を高めることができる。
【０００７】
また、本発明に係る太陽光発電ユニットにおいて、前記第２太陽光発電部材は、太陽光反射性を備え、前記第２太陽光発電部材の受光面に入射して反射する反射光は、前記第１太陽光発電部材の受光面に入射することを特徴とする。  
このようにすることで、第２太陽光発電部材において太陽電池モジュールで発電を行うと共に、入射した光を第１太陽光発電部材に対して反射する。また、第１太陽光発電部材の太陽電池モジュールで発電を行う際に、直射光のみならず、第２太陽光発電部材において反射した反射光によっても発電を行うことができる。すなわち、第１太陽光発電部材と第２太陽光発電部材は、互いに反射する光を利用して発電を行うことができるので、発電効率を高めることができる。
【０００８】
また、本発明に係る太陽光発電ユニットにおいて、前記第１太陽光発電部材と前記第２太陽光発電部材は連結して一体化していることを特徴とする。  
このように、第１太陽光発電部材と第２太陽光発電部材が連結して一体化しているため、これらをユニット化することができる。そして、ユニット工法等において、建設現場で当該ユニットを容易に取り付けることができる。
【０００９】
また、本発明に係る太陽光発電ユニットにおいて、前記第２太陽光発電部材は、前記太陽光発電ユニットの外装部材の一部をなすことを特徴とする。  
このようにすることで、第２太陽光発電部材を外装部材の一部として、建物の壁面に設けることができる。
【００１０】
また、上記目的を達成するための本発明に係る建物において、上記のいずれかに記載の太陽光発電ユニットを外装部に設け、前記太陽光発電ユニットで得られた電気エネルギーは、前記外装部に付属して設けられる設備で消費されることを特徴とする。  
このようにすることで、電気系統的に独立させた太陽光発電ユニットを外装部として建物に設けることができるので、建物内部から電力供給を受けずとも外装部に付属して設けられる設備を太陽電池モジュールからの電気エネルギーにより稼働させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、第１太陽光発電部材において太陽電池モジュールで発電を行うと共に、入射した光を第２太陽光発電部材に対して反射する。また、第２太陽光発電部材の太陽電池モジュールで発電を行う際に、直射光のみならず、第１太陽光発電部材において反射した反射光によっても発電を行うことができる。このため、太陽光発電ユニットを外装設置した場合であっても、発電効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１実施形態における太陽光発電ユニット１０の正面図である。
【図２】第１実施形態における太陽光発電ユニット１０の横断面図である。
【図３】第２実施形態における太陽光発電ユニットの正面図である。
【図４】縦ルーバーを説明するＡ−Ａ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、第１実施形態における太陽光発電ユニット１０の正面図である。図２は、第１実施形態における太陽光発電ユニット１０の横断面図である。これらの図には、建物１に複数の太陽光発電ユニット１０が取り付けられている様子が示されている。ここでは、床仕上げ４２、床スラブ４４、天井内４６、天井４８を有する建物１に複数の太陽光発電ユニット１０が取り付けられるものとする。本実施形態における太陽光発電ユニット１０は、ガラスカーテンウォール（ＧＣＷ）のように、ガラス面積の大きい外装において用いられることが望ましい。
【００１４】
太陽光発電ユニット１０は、上枠２０と横枠２１と下枠２２と無目（トランサム）２４を方立（マリオン）２６と、スパンドレルガラス１２と、バックボード２８と太陽光発電庇１４（以下、「ＰＶ庇」と言うことがある）とビジョンガラス１６とサイドフィン１８を備える。
【００１５】
上枠２０と横枠２１と下枠２２は、それぞれの端部同士が固定され太陽光発電ユニット１０の外枠を構成する。そして外枠の内側に、スパンドレルガラス１２と太陽光発電庇１４とビジョンガラス１６とサイドフィン１８が固定的に設けられる。なお、太陽光発電庇１４については、その傾きを調整することができることとしてもよい。
【００１６】
太陽光発電ユニット１０の上側部分には、スパンドレルガラス１２とバックボード２８が上下方向について上枠２０と無目２４に挟み込まれ、左右方向について横枠２１に挟み込まれるように固定される。スパンドレルガラス１２が組み付けられる位置は、太陽光発電ユニット１０を建物１に施工したときに、スパンドレルガラス１２が建物１の床仕上げ４２部分と床スラブ４４部分と天井内４６と水平方向に重なる位置となることが望ましい。このとき、水平方向について、上枠２０も床仕上げ４２部分に重なり、無目２４は天井内の一部と天井と重なる位置となる。
【００１７】
スパンドレルガラス１２には、太陽光発電モジュール１２ａが設けられる。また、スパンドレルガラス１２の背面側にはバックボード２８が設けられる。
【００１８】
無目２４の下方には、建物１の外側方向に張り出す太陽光発電庇１４が設けられる。太陽光発電庇１４は、太陽光発電モジュール１４ａを備えるとともに、太陽光反射性を有する強化ガラス１４ｃを有する。これにより、太陽光の光路Ｌが図２に示されるようになるので、太陽光により発電を行う一方で、太陽光の一部をスパンドレルガラス１２の太陽光発電モジュール１２ａに反射し、スパンドレルガラス１２の太陽光発電モジュール１２ａにおいても発電を効率的に行わせる。なお、太陽光発電庇１４の受光面の強化ガラス１４ｃには、汚れ防止のために、例えば酸化チタンのような親水性を有するガラス用コーティング剤が塗布されることが望ましい。
【００１９】
太陽光発電庇１４の傾斜角は、年間日照量が最も多くなる角度に設定される。また、太陽光発電庇１４の出寸法は、部材の強度計算や、必要発電量に応じて設計される。また、太陽光発電庇１４における太陽光の受光面と、スパンドレルガラス１２における太陽光の受光面は、劣角（０＜θ＜２π）の範囲の角度を形成する。
【００２０】
太陽光発電庇１４には、バッテリー１４ｂを設けることができ、これにより、スパンドレルガラス１２における太陽光発電モジュール１２ａ及び太陽光発電庇１４における太陽光発電モジュール１４ａによって発電された電力を蓄電することができる。
【００２１】
なお、本実施形態において、スパンドレルガラス１２における太陽光発電モジュール１２ａ及び太陽光発電庇１４における太陽光発電モジュール１４ａの電気系統は、建物１内部の電気関係設備には接続されなくてもよい。すなわち、太陽光発電ユニット１０における太陽光発電モジュール１２ａ、１４ａから得られた電力は、その外部の電力系統とは連系されなくてもよい。具体的には、太陽光発電モジュール１２ａ、１４ａは、キュービクルや分電盤などには接続されず、その電力は、太陽光発電ユニット１０又はその周辺において電源を必要としている機器類のために利用されることとしてもよい。そして、太陽光発電ユニット１０は、それ自体又は太陽光発電ユニット１０の内部で、外装部位の範囲内で電気的に自己完結・自立型の系を構築することもできる。
【００２２】
電源を必要とする機器類としては、例えば、後述するように窓周りの排熱・換気用のファン３０である。また、廃熱・換気用の通気口の弁、屋内・屋外照明（ＬＥＤ）、電動ブラインド、ミスト冷房、及び、壁面緑化の灌水装置などがある。また、太陽光発電庇１４を電動可動式とする場合は、その電源として使用されることとしてもよい。
【００２３】
また、例えば、太陽光発電による電力をミスト冷房の電源に使用すれば、夏期の建物外周の温度低下と太陽光発電モジュールの温度上昇抑制の効果が期待できる。このため、快適性及び高発電効率を両立させることができる。
【００２４】
無目２４の下方には、太陽光発電モジュールからの電力により駆動されるファン３０が設けられる。ファン３０は、バッテリー１４に接続され、スパンドレルガラス１２における太陽光発電モジュール１２ａ及び太陽光発電庇１４における太陽光発電モジュール１４ａによって発電された電力を消費しつつ、建物室内の空気を建物１外に排気する。
【００２５】
太陽光発電ユニット１０の下側部分には、ビジョンガラス１６が上下方向について無目２４と下枠２２に挟み込まれ、左右方向について横枠２１に挟み込まれるように組み付けられる。また、ビジョンガラス１６と水平方向についてほぼ重なるように、サイドフィンが横枠２１に取り付けられる。
【００２６】
なお、上記方立のマリオンスパンは、１８００ｍｍ、１６００ｍｍ、１４００ｍｍ、１２００ｍｍ、１０００ｍｍとすることができる。これにより、太陽光発電ユニット１０を規格に準じたものとし、ユニットとして施工を容易にし、かつ、コストダウンを図ることができる。
【００２７】
また、ガラスカーテンウォール特有の眺望性や開放感を阻害しない程度に、太陽光発電庇１４をルーバー状にし、傾斜角を上げることとして、複数段設けることもできる。
【００２８】
以上のように、第１太陽光発電部材において太陽電池モジュールで発電を行うと共に、入射した光を第２太陽光発電部材に対して反射する。また、第２太陽光発電部材の太陽電池モジュールで発電を行う際に、直射光のみならず、第１太陽光発電部材において反射した反射光によっても発電を行うことができる。このため、太陽光発電ユニットを外装設置した場合であっても、発電効率を高めることができる。
【００２９】
特に、安価な太陽電池モジュールは、光を反射しやすい場合がある。この場合、光を反射しやすい太陽電池モジュールを太陽光発電庇１４に設けることとすれば、スパンドレルガラスにおける太陽電池モジュールに対して光を反射させて、安価に太陽電池モジュールを設置しつつ、効率の高い発電を行うことができる。
【００３０】
また、従来、太陽光発電モジュールにより発電を行う場合、得られる電力は天候や季節に左右されるため不安定にならざるを得ないという問題がある。そのため、太陽光発電モジュールから得られる電力は、独立した電源とするのではなく、直流から交流に変換した上で、キュービクルや分電盤に接続し、電力会社の電力系統と連系（系統連系）させて使用するのが一般的であった。しかしながら、このような手法では、建物各階の外装部位で発電した電気を系統連系させるため、煩雑な配線工事を必要とし、手間もコストもかかった。また配線の長さも長くなるため、電力ロスの割合も大きいという問題があった。
【００３１】
これに対し、本実施形態によれば、太陽光発電ユニット１０において電気的に完結した系であるので、煩雑な電気配線工事の手間を軽減させ、コストダウンを図ることができる。また、電源を必要とする機器類を直流用としておけば、さらに工事手間の軽減やコストダウンを図ることができる。また、本実施形態における太陽光発電ユニット１０を建物の南側に設置した場合、ガラスカーテンウォールに必須である日よけ部材の一部を太陽光発電モジュールが兼ねることができるので、夏期における熱負荷低減及び発電効率の点で利点がある。また、日よけが必要であるし、後述する窓まわりの排熱・換気用のファン３０を動かす必要もあるが、本実施形態によれば、同時に太陽光発電モジュールによる発電も良好に行われるので、理にかなう構成である。
【００３２】
また、太陽光発電モジュール１４ａを庇に設けることとしているので、その地域で最も年間日射量の多い傾斜角を太陽光発電庇１４の設置角度として設定することができ、発電効率を総じて高く維持することができ、同時にビジョンガラス１６から入射する直射日光を遮ることができるので、省エネ効果を高めることができる。
【００３３】
また、仮に、太陽光発電庇１４の傾斜角を夏期の最適日射量となるように設定した場合、その傾斜角が小さすぎて雨水・積雪に対して悪影響を生ずることがあるが、本実施形態では、最適年間日射量になるように太陽光発電庇１４の傾斜角を設定できるので、このような影響を生じないようにすることができる。
【００３４】
なお、上記実施形態では、スパンドレルガラス１２に太陽光発電モジュール１２ａを設けることとしたが、ビジョンガラスに設けることとしてもよい。
【００３５】
図３は、第２実施形態における太陽光発電ユニットの正面図である。図４は、縦ルーバーを説明するＡ−Ａ断面図である。前述の第１実施形態では、太陽光発電モジュールが設けられたスパンドレルガラス１２及び太陽光発電庇１４が用いられたが、第２実施形態では、これらの代わりに縦ルーバー１１１が用いられる。なお、図３及び図４において、前述の第１実施形態と共通の部材については、同じ符号を付してある。
【００３６】
第２実施形態の太陽光発電ユニット１００では、上枠１２０と横枠１２１と下枠１２２により、ビジョンガラス１１６の外周が固定される。そして、太陽光発電ユニット１００には、縦ルーバー１１１が２セット設けられる。縦ルーバー１１１は、太陽光発電ユニットの長軸方向（上下方向）に延びる２つの羽板１１２、１１４を備える。それぞれの羽板１１２、１１４は、互いの面同士で所定角度を形成するように、それぞれの端辺で接合される。
【００３７】
羽板１１２（第１太陽光発電部材に相当する）と、羽板１１４（第２太陽光発電部材に相当する）は、これらが形成する劣角（０＜θ＜２π）側に太陽光発電モジュール１１２ａ、１１４ａを備える。
【００３８】
このようにすることで、太陽光の光路Ｌが図４に示されるようになるので、羽板１１２の太陽光発電モジュール１１２ａで発電を行うと共に、入射した光を羽板１１４に対して反射する。そして、羽板１１４の太陽光発電モジュール１１４ａで発電を行う際に、直射光のみならず、羽板１１２において反射した反射光によっても発電を行うことができる。すなわち、羽板１１２、１１４は、互いに反射する光を利用して発電を行うことができるので、発電効率を高めることができる。さらに、縦ルーバー１１１によりビジョンガラス１６から入射する直射日光を遮ることができるので、省エネ効果を高めることができる。
【００３９】
なお、太陽光発電ユニットにおける縦ルーバー１１１の数は２つに限られず、より密に縦ルーバー１１１を設けることもできる。また、このような縦ルーバー１１１を前述の第１実施形態におけるサイドフィンに採用することもできる。
【符号の説明】
【００４０】
１  建物、１０  太陽光発電ユニット、
１２  スパンドレルガラス（第２太陽光発電部材）、
１２ａ  太陽光発電モジュール（第２太陽電池モジュール）、
１４  太陽光発電庇（第１太陽光発電部材）、
１４ａ  太陽光発電モジュール（第１太陽電池モジュール）、１４ｂ  バッテリー、
１４ｃ  強化ガラス、
１６  ビジョンガラス、１８  サイドフィン、
２０  上枠、２１  横枠、２２  下枠、
２４  無目（トランサム）、２６  方立（マリオン）、
２８  バックボード、
３０  ファン、
４２  床上仕上げ、４４  床スラブ、４６  天井内、４８  天井、
１１１  縦ルーバー、
１１２  羽板（第１太陽光発電部材）、１１４  羽板（第２太陽光発電部材）、
１１２ａ  太陽光発電モジュール、１１４ａ  太陽光発電モジュール、
１１６  ビジョンガラス、
Ｌ  光路
【図１】
2014022408.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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