(57)【要約】  【課題】発電機能を保持しながら緑化による建築環境の向上とともに、断熱、保温効果を向上することを可能とする発電機能と植生機能を備えた屋根構造を提供する。  【解決手段】  太陽電池基板２を配設した粘土瓦１を南側屋根面に葺設するとともに、苔植生基板４を配設した粘土瓦１を北側屋根面に葺設する。粘土瓦１表面の収容凹部１１に四角形平板面の太陽電池基板２全体を収容し、該収容凹部１１の下縁部に粘土瓦１と一体成形して形成した、係合凹部を持つ突起１２ａからなる係止部１２、１２（図１では２箇所に）に、収容した太陽電池基板２の下縁部２１を嵌め合わせて係合して脱落しないよう取付けている。また、粘土瓦１の瓦尻部の部分を覆うカバーパネル３を取り付け、その下縁部３１が太陽電池基板２の上縁部２２の係合するようにして、太陽電池基板２全体が収容凹部１１内から脱落しないよう取付ける。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋根面に太陽光発電機能を付与した部分と、苔の植生機能を付与した部分とを設けたことを特徴とする発電機能と植生機能を備えた屋根構造。
【請求項２】
太陽光発電機能を付与した部分を南側屋根面に、苔の植生機能を付与した部分を北側屋根面に設けた請求項１に記載の特徴とする発電機能と植生機能を備えた屋根構造。
【請求項３】
前記太陽光発電機能を付与した部分および苔の植生機能を付与した部分が粘土瓦で葺設したものである請求項１または２に記載の発電機能と植生機能を備えた屋根構造。
【請求項４】
前記粘土瓦は、その表面に平板状の太陽電池基板または平板状の苔植生基板を配設したものである請求項３に記載の発電機能と植生機能を備えた屋根構造。
【請求項５】
前記太陽電池基板と前記苔植生基板が、それぞれの周囲部分に、共通の取付部を設けたものであるとともに、前記粘土瓦が、その表面には、前記太陽電池基板と前記苔植生基板とを取付け可能な共通の取付構造を設けたものである請求項４に記載の発電機能と植生機能を備えた屋根構造。
【請求項６】
請求項１〜５にいずれかに記載の発電機能と植生機能を備えた屋根構造に付設される給水装置であって、植生された苔に給水するための水を貯留する貯水槽と、苔の植生機能を設けた屋根面に設けた給水ノズルと、その貯水槽と給水ノズルを接続する送水管と、送水管に設けた送水ポンプを具備し、その送水ポンプを前記発電機能により得られた電力で運転するようにしたことを特徴とする給水装置。
【請求項７】
前記貯水槽が、前記構造の屋根に降った雨水を貯留できるようにしたものである請求項６に記載の給水装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機能と緑化機能を備えた屋根構造および給水装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物の屋根構造は、風雨の侵入防止、断熱・保温の維持など外界との遮断機能を果たす主要構成部として外壁構造とともに多くの改良がなされてきた。その外表面には、スレート板製や金属板製の他、かなり古くから焼成粘土瓦（以下、単に粘土瓦という）が普及しており、従来形状の和瓦や洋風のＳ型瓦や平板瓦が一般住宅建築物にも用いられている。
【０００３】
このような屋根材を用いた屋根構造において、近年になって実用化されつつあるのが太陽電池を組み込んで発電機能を付与した屋根構造である。このような発電機能を備えた粘土瓦については、本発明出願人らもいくつかの提案を行なっている。例えば、特許文献１、特許文献２を参照されたい。
【特許文献１】特許第３５０４６４０号（Ｈ１５．１２．１９登録）「太陽電池を組み込んだ瓦」
【特許文献２】特開２００４―１４３９１０号「太陽光発電瓦およびその施工方法」
【０００４】
この太陽電池は、光起電力を利用して太陽光エネルギを直接電気エネルギに変換する光電池であり、その基本的構造は、ｐ型とｎ型シリコンの積層構造を内蔵したガラス保護板からなる太陽電池基板と外部に電力を取り出すための電気ケーブルから構成されている。このような太陽電池を粘土瓦の表面に組み付け、太陽電池を直並列に接続することによって、所要の電力の供給が可能となり、最近では日照条件にもよるが一戸建て住宅の屋根に応用して一戸分の電力がまかなえるまでになっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、屋根構造について、このような革新的な開発の他、建築環境（住環境）の改善、向上に寄与する方策に関する研究から生み出されたものであって、発電機能を保持しながら緑化による建築環境の向上とともに、断熱、保温効果を向上することを可能とする発電機能と植生機能を備えた屋根構造を提供する。また、これら植生機能の維持に有益な給水装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の問題は、屋根面に太陽光発電機能を付与した部分と、苔の植生機能を付与した部分とを設けたことを特徴とする本発明の発電機能と植生機能を備えた屋根構造によって、解決することができる。
また、本発明は、太陽光発電機能を付与した部分を南側屋根面に、苔の植生機能を付与した部分を北側屋根面に設けた形態に具体化できる。
【０００７】
さらに、本発明は、前記太陽光発電機能を付与した部分および苔の植生機能を付与した部分が粘土瓦で葺設したものであるのが好ましく、その粘土瓦は、その表面に平板状の太陽電池基板または平板状の苔植生基板を配設したものがよい。
そして、前記太陽電池基板と前記苔植生基板が、それぞれの周囲部分に、共通の取付部を設けたものであるとともに、前記粘土瓦が、その表面には、前記太陽電池基板と前記苔植生基板とを取付け可能な共通の取付構造を設けたものが最も好ましい。
【０００８】
さらに、上記の問題は、次の給水装置によって解決される。すなわち、前記した発電機能と植生機能を備えた屋根構造に付設される給水装置であって、植生された苔に給水するための水を貯留する貯水槽と、苔の植生機能を設けた屋根面に設けた給水ノズルと、その貯水槽と給水ノズルを接続する送水管と、送水管に設けた送水ポンプを具備し、その送水ポンプを前記発電機能により得られた電力で運転するようにしたことを特徴とする給水装置である。この給水装置では、貯水槽が、前記構造の屋根に降った雨水を貯留できるようにしたものが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の発電機能と植生機能を備えた屋根構造は、このように、太陽光発電機能を付与した部分と、苔の植生機能を付与した部分からなるので、発電機能を保持しながら緑化による建築環境の向上に大いに寄与できる。また、その表面に平板状の太陽電池基板または平板状の苔植生基板を配設した粘土瓦を用いるときには、発電・植生機能とともに断熱、保温効果も発揮させることができる。
【００１０】
さらに、前記太陽電池基板と前記苔植生基板とに共通の取付部を設け、粘土瓦にも共通の取付構造を設けた形態では、粘土瓦が共用可能とまり資材の効率的利用が可能で葺設作業も極めて容易になるという優れた効果がある。
【００１１】
また、本発明の給水装置は、貯水槽の水を、発電機能を電源とする送水ポンプによって植生機能を設けた屋根面に設けた給水ノズルへ送給するので、電力の有効に活用して植生機能を健全に維持できる、また雨水も有効活用できるなど、という優れた効果がある。
よって本発明は、従来の問題点を解消した発電機能と植生機能を備えた屋根構造および給水装置として、実用的価値はきわめて大なるものがある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
次に、本発明の発電機能と植生機能を備えた屋根構造および給水装置に係る実施形態について、図１〜５を参照しながら説明する。
先ず、本発明の屋根構造から以下説明する。
（図１、図２に示す実施形態）
本発明の屋根構造は、図１に例示するような、表面に平板状の太陽電池基板２を配設した粘土瓦１を南側屋根面に葺設して太陽光発電機能を付与するとともに、図２に例示するような、表面に平板状の苔植生基板４を配設した粘土瓦１を北側屋根面に葺設して苔の植生機能を付与した屋根構造である。
【００１３】
本発明の屋根構造によれば、日照が得られやすい南側屋根面に太陽光発電機能を付与するので、高い発電効率が得られる。また、北側屋根面に苔の植生機能を付与するので、苔の植生に好都合な湿度、日照条件が得られやすく、冬期の保温効果、夏期の断熱効果が期待できる。
また。本発明では、屋根葺き材としては、耐久性、外観美、施工性、材料コストなど総合的にみて、粘土瓦が最も好ましい材料である。
【００１４】
（太陽光発電瓦）
図１に本発明の太陽電池基板を配設した粘土瓦（以下、単に太陽光発電瓦という）の好ましい事例を示す。この事例では、粘土瓦１の表面に設けた収容凹部１１に四角形平板面の太陽電池基板２全体を収容し、該収容凹部１１の下縁部に粘土瓦１と一体成形して形成した、係合凹部を持つ突起１２ａからなる係止部１２、１２（図１では２箇所に）に、収容した太陽電池基板２の下縁部２１を嵌め合わせて係合して脱落しないよう取付けている。なお、本文において、上下左右の向きは、屋根に葺かれた瓦を下側から見たとき状態で表す。すなわち頭方向を下、尻方向を上というものとする。
【００１５】
さらに、前記太陽電池基板２の上縁部２２全体と、それに続く粘土瓦１の瓦尻部の部分を覆うカバーパネル３を取り付けることで、その下縁部３１が太陽電池基板２の上縁部２２の係合するので、前記係止部１２と合わせて、太陽電池基板２全体が収容凹部１１内から脱落しないよう取付けることができる。
かくして、太陽電池基板２を配設、固定した本発明の太陽光発電瓦が得られるのである。なお、太陽電池として必要な配電ケーブルなどの配設は、前記収容凹部１１やカバーパネル３の裏側空間（図示せず）を利用して行なうことができる。
【００１６】
なお、このカバーパネル３は、粘土瓦１の瓦尻部（アンダラップ部を除く）全体をカバーする横長形状の金属板材であり、葺設時には、上側に葺かれる瓦の頭部先端部分が当接する位置をカバーするように、瓦側の瓦固定釘用孔（図示せず）に相当する位置に設けた釘孔３２、３２を用いて屋根下地材に釘止め固定される。
【００１７】
（太陽電池基板）
太陽電池基板２について補足する。本発明の太陽電池基板２としては、従来知られている基本的な構造のもの、例えば、太陽光発電素子を内蔵したガラス基板に出力電極ボックス、配電ケーブルなど（図示せず）を付設したものが利用可能である。そして基板部分の厚さが４ｍｍ〜６ｍｍ程度の平板状基板が最も好ましい。
【００１８】
（苔植生瓦）
図２に、苔植生基板４を配設した粘土瓦１（以下、苔植生瓦という）の好ましい事例を示す。この事例では、粘土瓦１の表面に四角形平板面の苔植生基板４全体を、前記した太陽光発電瓦と同様に、収容凹部１１を形成するとともに、該収容凹部１１の下縁部に設けた係止部１２、１２、収容した苔植生基板４の下縁部４１を嵌め合わせて脱落しないように係合、取付けている。この状態は太陽光発電瓦と同様である。
【００１９】
また、この苔植生基板４の上縁部４２全体と、それに続く粘土瓦１の瓦尻部の部分を覆うカバーパネル３によって、この上縁部４２に係合するので、前記係止部１２と合わせて、苔植生基板４全体が収容凹部１１内から脱落しないよう取付けることができる。
かくして、先の太陽光発電瓦に用いた粘土瓦１を利用して、これに苔植生基板４を配設、固定した本発明の苔植生瓦が得られるのである。
【００２０】
本発明における苔について補足する。本発明に適用できる苔種としては、ギボウシゴケ科スナゴケ、ハイゴケ科ハイゴケが適当である。この種の苔は、乾湿、日照、気温など環境の変化に対する好ましい耐性があって、乾燥しても枯死することなく、雨水によって短時間に再生して緑化に有効であり本発明の用途には総合的に最も好ましい苔種である。さらに苔は保水性能があるので、屋根瓦の温度変化を抑制して夏季の冷房、冬季の暖房に際して省エネ効果が期待できるなどのメリットも得られる。
【００２１】
（苔植生基板）
前記苔種を植生するための植生基板としては、適度な保水性と透水性とを有する外装タイル程度の強度を持った多孔質セラミック体が好ましい。例えば、粘土瓦や陶器質タイルなどのシャモット骨材粒にガラス質溶融助剤を加えて所定形状に成形、焼成して焼結した多孔質板状体が好適である。また、その表面は予め凹凸面に形成しておき、苔の定着を促進、確実にして、雨水による苔の流出を防ぐようにするのがよい。
【００２２】
この苔植生基板４は、全体の形状としては、平板形状が適当であり、苔の植生上、その厚さは１５ｍｍ以下にするのは困難であるうえ、前記太陽電池基板２の通常の厚さに比較して大きくなるので、前記太陽電池基板２も組み込み可能な共通の粘土瓦１の取付構造に対応させた平面形状とするが、係止部１２に係合する取付部分として、段差を設けて苔植生基板４の上縁部４２、下縁部４１を前記太陽電池基板２の厚さに合わせて厚さにしておくのが好ましい。
【００２３】
このように、前記太陽電池基板２と前記苔植生基板４が、それぞれの平面形状を実質的に同サイズとし、その周囲部分には共通の取付部として上縁部２２、４２、下縁部２１、４１を利用するとともに、粘土瓦１には、その表面には、その太陽電池基板２と苔植生基板４とを取付け可能な共通の取付構造として係止部１２、カバーパネル３などを設けたものとするのが最も好ましい。
【００２４】
このように、共通の取付構造を持つ粘土瓦には、太陽電池基板２と苔植生基板４とが任意に取付可能となるから、それぞれ専用の粘土瓦を準備する必要もなく、また葺設工事において区別する必要がないなど、資材節減、工事コスト削減に大いに寄与する。また、施工後に太陽電池基板と苔植生基板の配置換えが可能であり、多様なニーズに対応できるなど多くの利点が得られるのである。
【００２５】
（図３、４に示す形態の太陽光発電瓦および苔植生瓦）
この実施形態は、特許文献２に開示された取付構造が適用可能なものである。すなわち、粘土瓦１の表面に設けた収納凹部１１に、太陽電池基板２（図３参照）または苔植生基板４（図４参照）を収容、取付けるに当たり、それぞれの基板２、４の側縁部２３、２３または４３、４３と収納凹部１１の左右の側縁部１１ａ、１１ｂとの間に金属弾性材料からなる係合部材３ａ、３ｂを介在させて、弾発状態に係止して付ける構造である。
【００２６】
この場合の太陽電池基板２および苔植生基板４については、図１、２の形態に関する先の説明が全て準用されるものである。なお、図１、２の場合と同様に、苔植生基板４が係合部材３ａ、３ｂに係合する取付部分である左右の側縁部４３、４３を、段差を設けて前記太陽電池基板２の厚さに合わせて厚さにしておくのが好ましい。
【００２７】
このように、図３、図４の場合も、前記太陽電池基板２と前記苔植生基板４が、それぞれの平面形状を実質的に同サイズとし、その周囲部分には共通の取付部として側縁部２３、４３を利用するとともに、粘土瓦１には、その表面には、その太陽電池基板２と苔植生基板４とを取付け可能な共通の取付構造として係合部材３ａ、３ｂを設けたものであるから、図１、図２の場合と同様に、資材節減、工事コスト削減に大いに寄与し、施工後に太陽電池基板と苔植生基板の配置換えが可能となるなどの利点が得られる。
【００２８】
（発電機能瓦と苔植生瓦の配列）
以上説明の実施形態では、発電機能を有する粘土瓦を南側屋根面に、苔植生機能を有する粘土瓦を北側屋根面に葺設したものであるが、本発明はこの形態に限定されない。例えば、寄棟屋根や立地条件によっては、東西面を利用する場合も含む。また、任意の屋根面において発電機能を有する粘土瓦と苔植生機能を有する粘土瓦とを交互に、または不規則に、またはあるパターンを描くように、意図して配列させたものを含むのである。これによって、ある面の屋根面に発電機能と植生機能を共存させることができ、植生機能による緑化効果や断熱・保温効果も期待でき、さらには外観デザインにも独特な色彩効果をもたらすという利点が得られる。
【００２９】
（給水装置）
次に、本発明の給水装置について図５を参照して説明する。
本発明の給水装置は、前記した発電機能と植生機能を備えた屋根構造に付設される給水装置である。本給水装置は、図５に例示されるように、先ず、植生された苔に給水するための水を貯留する貯水槽６が設置されている。図示の例は、苔植生瓦４０を葺いた屋根が受けた雨水を樋などを通じて集約して貯留する好ましい事例を示しているが、本発明はこれに限定されずと、別途地下水や上水を貯留するよう構成してもよい。
【００３０】
次に、苔の植生機能を設けた苔植生瓦４０を葺いた屋根の上端に設けられた給水ノズル６２から、後記の送水管によって送給される前記貯水槽６の水を前記苔植生瓦４０に給水または散水するよう配設されている。この給水された水は、苔植生瓦４０を上から下へ順次、流下してそれぞれの植生苔に水分を行き渡らせるよう、水の流路を設定しておくのがよい。このためには、前記給水ノズル６２を苔植生瓦４０の横列毎に配設して、それぞれの苔植生瓦４０に直接給水するようにしてもよいが、この場合は散水の状態で給水するのが好ましい。
【００３１】
また、前記貯水槽６から給水ノズル６２に水を送給するには、送水ポンプ、例えば貯水槽６中に配置した水中ポンプ６３と給水ノズル６２とを連結した送水管６１を用いればよい。そして、本発明では、降雨が不十分な季節であっても、予め貯留した水が活用でき、植生苔に十分な水分が供給できる。また、夏季にはこの給水によって、屋根面の温度上昇を防止できるから、建物内の冷房効果を補うこともできる。さらに、この水中ポンプ６３を前記太陽光発電瓦２０により得られた電力で運転するよう構成すれば、太陽光発電電力の余剰分を有効に利用できる利点が得られる。
【００３２】
なお、太陽光発電瓦２０から得られる電力は、接続箱５１、パワーコンディショナ５２、分電盤５３を経て、家庭内の各種電気機器５４へ供給される。本発明では、分電盤５３から前記水中ポンプ６３の電源として供給されることになる。また、発電量が多くて余剰電力が生じる場合には、屋外開閉器５５、電力量計５６などを経て電力会社５７に買い上げてもらうよう設定されているのが通例である。なお、太陽光発電瓦２０から得られる電力が不足する場合には、逆に電力会社５７から所要の電力の供給を受けるよう設定されているものである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の発電機能を備えた粘土瓦を説明するための要部正面図（Ａ）と要部ｃ−ｃ断面図（Ｂ）。
【図２】本発明の植生機能を備えた粘土瓦を説明するための要部正面図（Ａ）と要部ｃ−ｃ断面図（Ｂ）。
【図３】本発明の発電機能を備えた粘土瓦の他の形態を示す要部正面図（Ａ）と要部ｃ−ｃ断面図（Ｂ）。
【図４】本発明の植生機能を備えた粘土瓦の他の形態を示す要部正面図（Ａ）と要部ｃ−ｃ断面図（Ｂ）。
【図５】本発明の給水装置を説明するためのフローチャートを含むイラスト図。
【符号の説明】
【００３４】
１：粘土瓦、１１：収容凹部、１２：係止部、１２ａ：突起
２：太陽電池基板、２１：下縁部、２２：上縁部
３：カバーパネル、３１：下縁部、３２：釘孔
４：苔植生基板、４１：下縁部、４２：上縁部
【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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