(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光エネルギーを電力に変換する複数の太陽電池パネルと、太陽光の放射熱を吸収して内部に流通される熱媒体を加熱する太陽熱収集器とを備えた太陽光利用屋根であって、
前記複数の太陽電池パネルは、屋根面の上に縦横に配列され、前記太陽熱収集器は前記屋根面のうち、前記太陽電池パネルが設置されていない残りの屋根面に設けられ、
前記太陽熱収集器は、屋根面の軒先、屋根面同士の境界線となる下り棟および大棟に沿ってそれぞれ設けられ、
これらの太陽熱収集器のうちの前記下り棟および大棟に沿って設けられる太陽熱収集器は、笠状に形成され、
前記軒先の太陽熱収集器および前記大棟の太陽熱収集器は、前記下り棟の太陽熱収集器を介して相互に接続されている
ことを特徴とする太陽光利用屋根。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の太陽電池パネルおよび太陽熱収集器を備えた太陽光利用屋根に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、屋根面に縦横に配列された複数の太陽電池パネルで太陽光を電力に変換する太陽電池付屋根が利用されている。太陽電池パネルは、正方形状に形成されたものが一般的であり、屋根面の傾斜方向に沿って屋根面に取付けられたレール状の支持部材に固定されている（特開平９−３２２０６号公報等参照）。
太陽電池付屋根の形式としては、太陽電池パネルの形状から、屋根面の傾斜方向に沿って太陽電池パネルをくまなく配列しやすい切妻式屋根に準じたものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前述のような太陽電池付屋根では、寄棟式屋根を形成しようとすると、コスト面から限られた種類のの太陽電池パネルを使用しなければならず、平面的に屋根面の屋根面積の大小および形状が異なるすべての建物には対応しきれず、三角形等の異形太陽電池パネルを併用しても、余白部分が生じることがあり、同じ屋根面積でも太陽光利用率が低下する場合があるという問題がある。
また、屋根面に余白部分が生じ、屋根の外観が損なわれるので、ダミーパネルを屋根面に設けることが必要となり、ダミーパネルを屋根面に設ける作業が面倒となり、屋根葺材の設置作業が煩雑となる。
【０００４】
本発明の目的は、屋根面積に対する太陽光利用率が向上する太陽光利用屋根を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、太陽光エネルギーを電力に変換する複数の太陽電池パネルと、太陽光の放射熱を吸収して内部に流通される熱媒体を加熱する太陽熱収集器とを備えた太陽光利用屋根であって、前記複数の太陽電池パネルは、屋根面の上に縦横に配列され、前記太陽熱収集器は前記屋根面のうち、前記太陽電池パネルが設置されていない残りの屋根面に設けられ、前記太陽熱収集器は、屋根面の軒先、屋根面同士の境界線となる下り棟および大棟に沿ってそれぞれ設けられ、これらの太陽熱収集器のうちの前記下り棟および大棟に沿って設けられる太陽熱収集器は、笠状に形成され、前記軒先の太陽熱収集器および前記大棟の太陽熱収集器は、前記下り棟の太陽熱収集器を介して相互に接続されていることを特徴とする太陽光利用屋根である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本発明の第一実施形態に係る建物１が示されている。この建物１は、基礎２の上に形成された建物本体３と、この建物本体３の上に形成された屋根１０とを備えたものである。なお、建物１の外壁近傍には、後述する太陽熱収集器３０の貯湯槽３１が設けられている。
このうち、屋根１０は、図２にも示されるように、水平に延びる大棟１１と、この大棟１１の端部から斜め下方に延びる下り棟１３とを有する寄棟式の屋根である。この屋根１０は、三角形に形成された妻側屋根面１４と、台形に形成された桁側屋根面１５とを有している。
妻側および桁側屋根面１４，１５の主要部には、下り棟１３に沿って太陽光エネルギーを電力に変換する三角形状の太陽電池パネル２１が配列されている。また、妻側および桁側屋根面１４，１５の残りの部分に長方形状の太陽電池パネル２２および太陽熱収集器３０が設けられている。これにより、屋根１０は、太陽光エネルギーを建物１内で利用できるようにする太陽光利用屋根となっている。
【００１１】
妻側屋根面１４および桁側屋根面１５の軒先１２Ａ  ，１２Ｂ  に沿った端縁部分の長さ寸法は、それぞれＬ１，Ｌ２とされている。これらの長さ寸法Ｌ１，Ｌ２は、太陽電池パネル２１，２２の幅寸法Ｍを整数倍した寸法と、当該太陽電池パネル２１，２２の幅寸法Ｍに達しない余り寸法αとの和の寸法となっている。
太陽電池パネル２１，２２は、所定の電力を得るために所定数のソーラーセル（図示省略）を備えたものである。
【００１２】
太陽熱収集器３０は、桁側屋根面１５同士の境界線となる大棟１１に沿って配置される太陽熱収集器３０Ａ  と、妻側および桁側屋根面１４，１５の境界線となる下り棟１３に沿って配置される太陽熱収集器３０Ｂ  と、妻側屋根面１４の軒先１２Ａ  、桁側屋根面１５の軒先１２Ｂ  に沿ってそれぞれ配置される太陽熱収集器３０Ｃ，３０Ｄとを有している。太陽熱収集器３０Ａ  は、笠状に形成され、その上面が桁側屋根面１５に配列された太陽電池パネル２１，２２の上面と同一面とされている。
太陽熱収集器３０Ｂ  は、太陽熱収集器３０Ａ  と同様に、笠状に形成され、その上面が各屋根面１４，１５に配列された太陽電池パネル２１，２２の上面と同一面とされている。
太陽熱収集器３０Ｂ  の幅寸法Ｎは、太陽電池パネル２１，２２の幅寸法Ｍに達しない余り寸法αに応じた寸法となっている。
太陽熱収集器３０Ｃ，３０Ｄは、平板状に形成され、その上面が各屋根面１４，１５にそれぞれ配列された太陽電池パネル２１，２２の上面と同一面とされている。
また、太陽熱収集器３０Ａ，３０Ｃ，３０Ｄ  は、太陽熱収集器３０Ｂ  を介して相互に接続されている。これらの太陽熱収集器３０Ａ〜３０Ｄは、各屋根面配列される太陽電池パネル２１，２２が配列できない屋根面１４，１５の残りの部分に応じた形状および大きさとなっている。
【００１３】
太陽熱収集器３０は、太陽光の放射熱を吸収して内部に流通される熱媒体である水を加熱して建物１内へ湯を供給する給湯設備である。この太陽熱収集器３０には、図３に示されるように、貯湯槽３１と、内部に熱媒体である水が通される配管３２と、この配管３２の内部を流れる水を強制的に循環させるポンプ３３とが設けられている。
貯湯槽３１は、太陽熱収集器３０で熱せられた熱湯を貯める円筒状の容器であり、その受けた湯を保温する保温機能を備えている。ポンプ３３は、太陽熱収集器３０および貯湯槽３１を接続する配管３２の中間部分に接続されている。
また、貯湯槽３１には、水道本管から水を配管３４に供給する給水管３５と、給水管３５から供給された水に当該貯湯槽３１から得た熱を伝える熱交換器３６と、配管３４の内部を流れる水を強制的に循環させるポンプ３７とが設けられている。
なお、水道本管から供給される水は、建物１内の湯を使用する分だけ供給されるようになっている。貯湯槽３１から建物１内へ温水を導く配管３４の中間部分には、貯湯槽３１の所定温度に達しない湯を加熱する補助加熱手段４０が設けられている。
【００１４】
ここで、貯湯槽３１に貯めている湯は、ポンプ３３により太陽熱収集器３０へ送られる。太陽熱収集器３０へ送られた湯は、太陽熱収集器３０で熱せられ、再び貯湯槽３１へ貯められる。これらの行程が順次繰り返されるようになっており、貯湯槽３１には、常に所定温度に熱せられた湯が貯められている。
水道本管から供給された水は、給水管３５を通り、ポンプ３７により熱交換器３６へ送られる。この熱交換器３６へ送られた水は、貯湯槽３１に貯められた湯から熱交換器３６を介して熱せられ、湯として建物１内へ送られるようになっている。
【００１５】
このような本実施形態によれば、次のような効果がある。
すなわち、太陽熱収集器３０が太陽光で熱媒体である水を加熱する簡単な構造のものなので、当該太陽熱収集器３０は、所定の電力を得るために所定のソーラーセルを配列しなくてはならない太陽電池パネル２１，２２よりも、形状や大きさが柔に変えられる。このため、所定数の太陽電池パネル２１，２２を設置した残りの部分が中途半端となり、当該残りの部分に太陽電池パネル２１，２２および太陽熱収集器３０を隙間なく配置され、屋根面積に対する太陽光エネルギー利用率を向上できる。
【００１６】
また、一つの屋根面１４，１５に形状や大きさの異なる太陽電池パネル２１，２２および平板状に形成された太陽熱収集器３０Ａ  を設置しても、太陽熱収集器３０Ａ  の上面を太陽電池パネル２１，２２の上面と同一面としたので、太陽電池パネル２１，２２の上面および太陽熱収集器３０Ａ  の上面が段差を形成せず、表面に凹凸のない屋根面１４，１５が形成され、屋根１０の外観を良好にすることができる。
【００１７】
さらに、笠状に形成された太陽熱収集器３０Ｂ  を棟１１に沿って設けたので、棟笠木が不要となるとともに、屋根１０の棟１１部分でも太陽光を利用することができ、太陽光エネルギー利用率を向上できる。
【００１８】
また、太陽熱収集器３０Ｂ  を下り棟１３に沿って設け、太陽熱収集器３０Ｂ  を屋根１０の軒先１２Ａ，１２Ｂまで設けているので、熱媒体である水が通される配管３２が建物１に設けられる配管と屋根１０の軒先１２Ａ  ，１２Ｂ  部分で接続されるようになる。これにより、建物１の小屋裏内に配管を設ける必要がなくなり、屋根１０部分の配管３２が最小限となる。
【００１９】
さらに、屋根面１４，１５の軒先１２Ａ  ，１２Ｂ  に沿った端縁の長さ寸法Ｌ１，Ｌ２が太陽電池パネル２１，２２の幅寸法Ｍで割り切れない余り寸法αを有していても、太陽熱収集器３０の寸法を当該余り寸法αに応じた寸法としているので、屋根面１４，１５に太陽電池パネル２１，２２が設置できない残りの屋根面に太陽熱収集器３０が設置可能となり、屋根面１４，１５に太陽電池パネル２１，２２および太陽熱収集器３０が隙間なく配置されるようになり、屋根面１４，１５に余白部分が生じない。
【００２０】
なお、本発明は前記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他の構成等を含み、以下に示すような変形なども本発明に含まれる。
すなわち、屋根としては、寄棟式のものに限らず、棟から両側の軒先に向かって下り勾配を有する屋根面が形成された切妻式の屋根でもよい。
【００２１】
また、前記実施形態では、大棟１１に沿って配置された太陽熱収集器３０Ａ  および下り棟１３に沿って配置された太陽熱収集器３０Ｂ  がそれぞれ独立して設けられていたが、これに限らず、図４に示されるように、太陽熱収集器３０Ｂ  の上端部分が大棟１１に沿って配置された太陽熱収集器３０Ｅ  の端部に接続されたものでもよい。
この際、太陽熱収集器３０Ｅ  は、図５に示されるように、その上面が太陽電池パネル２１，２２の上面よりも突出し、太陽熱収集器３０Ｅ  の上面および太陽電池パネル２２の上面が段差を形成することが望ましい。
さらに、太陽電池パネル３０Ｂは、図６に示されるように、その上面が太陽電池パネル２１の上面よりも突出し、太陽熱収集器３０Ｂ  の上面および太陽電池パネル２１の上面が段差を形成することが望ましい。
【００２２】
【発明の効果】
本発明の太陽光利用屋根によれば、次のような効果が得られる。すなわち、太陽熱収集器が太陽光で熱媒体を加熱する簡単な構造のものなので、当該太陽熱収集器は、所定の電力を得るために所定数のソーラーセルを配列しなくてはならない太陽電池パネルよりも、形状や大きさが自由に変えられる。このため、所定数の太陽電池パネルを設置した残りの部分が中途半端となり、当該の残りの部分に太陽電池パネルが設置できなくとも、太陽熱収集器は設置可能となり、屋根面に太陽電池パネルおよび太陽熱収集器が隙間なく配置され、屋根面積に対する太陽光エネルギー利用率を向上できる。そして、笠状に形成した太陽熱収集器を屋根面同士の境界線となる棟部に設けているので、棟笠木が不要となると共に屋根の棟部分でも太陽光を利用することが可能となり、太陽光エネルギーの利用率を向上できる。更に、熱媒体が通される太陽熱収集器の配管が、建物に設けられる配管と屋根の軒先部分で接続されるようになり、屋根部分の配管が最小限となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る建物を示す斜視図である。
【図２】前記実施形態に係る屋根を示す平面図である。
【図３】前記実施形態に係る太陽光収集器の配管を示す系統図である。
【図４】本発明の変形例を示す斜視図である。
【図５】本発明の他の変形例を示す断面図である。
【図６】本発明のさらに異なる変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０        太陽光利用屋根
１１        棟
１２Ａ，１２Ｂ  軒先
１３        下り棟
１４，１５    屋根面
２１，２２    太陽電池パネル
３０        太陽熱収集器
３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ  太陽熱収集器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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