(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物を構成する屋根面に太陽電池パネルが敷設され、この太陽電池パネルの裏面と前記屋根面を構成する屋根面材との間に前記太陽電池パネル冷却用の通気路が形成された太陽電池付き屋根の融雪装置であって、
前記太陽電池パネルは前記屋根の傾斜に沿いかつ傾斜と直交する方向に所定間隔で配置される支持レールに支持され、前記通気路は前記屋根面材と支持レールと太陽電池パネルとを含んで形成され、前記屋根の傾斜と直交する方向に延設されるとともに、前記通気路の下端部に開口して設けられた分岐管と、この分岐管を介して前記通気路に暖気を供給する暖気供給装置とが設けられていることを特徴とする太陽電池付き屋根の融雪装置。
【請求項２】
請求項１に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置において、前記暖気供給装置は、前記建物の室内外の換気を行う換気装置の排気を前記通気路に供給することを特徴とする太陽電池付き屋根の融雪装置。
【請求項３】
請求項２に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置において、前記換気装置は、前記建物のセントラル換気装置でありその全熱交換機の排気経路からの暖気が前記通気路に供給されることを特徴とする太陽電池付き屋根の融雪装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池付き屋根への積雪を防止し、または、太陽電池付き屋根に積もった雪を溶かす太陽電池付き屋根の融雪装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
従来より、環境や生態系に悪影響を与えないエネルギーとして太陽エネルギーが知られており、この太陽エネルギーを利用するために、太陽電池を住宅等の屋根に設置することが行われている。
一般的な太陽電池付き屋根は、太陽電池であるソーラセルを防水構造にして収めた太陽電池パネルを屋根全面（または一部）に配列して構成されている。このような太陽電池付き屋根では、日射で太陽電池パネルが高熱になると発電効率が低下するため、太陽電池パネルの裏面に通気路を設け、この通気路に外気を通して太陽電池パネルを冷却することが行われている（例えば、第１公報として特開平８ー９３１６０号公報、第２公報として特開平８ー５１５９号公報）。
【０００３】
第１の公報では、屋根面材上に屋根の傾斜に沿わせて複数本の支持レールが所定間隔で配置され、この支持レールに太陽電池パネルが支持されており、太陽電池パネルの下面と各支持レール間で形成された通気路を外気が通るようになっている。
また、第２の公報では、屋根の表面に太陽電池パネルが敷設されるとともに、この太陽電池パネルの裏面側に通気層が形成されており、この通気層に空気を通すことにより太陽電池パネルの冷却が行われるようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、太陽電池パネルの性能は向上しており、直射日光に限らず、散乱光でも充分な発電効率を得られるようになってきている。そのため、太陽電池屋根の普及当初は主に南側にのみ敷設されていた太陽電池パネルを、南側だけでなく北側にも取り付け、屋根面全面に敷設することで屋根の無駄な面をなくし、より発電効率のよい太陽電池屋根を得ようとする方向にきている。
一方で、降雪地帯等で雪が降り、または太陽電池屋根に積もると、太陽電池パネルは受光できないため当然に発電できない。この状態は、雪が止んでも太陽電池屋根に積もった雪が融けるまで続く。そのため、積雪に応じて雪を溶かすようにすることも行われているが、発電効率の確保は充分ではなく、太陽電池屋根においては、積雪防止あるいは積雪の迅速な除去は困難である。
【０００５】
本発明の目的は、簡単な装置で太陽電池パネルへの積雪を防止できるとともに、太陽電池パネルに積もった雪を迅速に除去できるようになる太陽電池付き屋根の融雪装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係る太陽電池付き屋根の融雪装置は、図面を参照して説明すると、図２に示すように、建物１を構成する屋根面に太陽電池パネル１３が敷設され、この太陽電池パネル１３の裏面と屋根面を構成する屋根面材１６との間に太陽電池パネル冷却用の通気路３０が形成された太陽電池付き屋根の融雪装置４０であって、太陽電池パネル１３は屋根の傾斜に沿いかつ傾斜と直交する方向に所定間隔で配置される支持レール１２に支持され、通気路３０は屋根面材１６と支持レール１２と太陽電池パネル１３とを含んで形成され、屋根の傾斜と直交する方向に延設されるとともに、通気路３０の下端部に開口して設けられた分岐管４３と、分岐管４３を介して通気路３０に暖気を供給する暖気供給装置５０とが設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
以上において、暖気供給装置としては、暖気を通気路に供給できるものであればどのような形式のものでもよく、例えば、室内の換気装置から排出される室内暖房用の暖気を利用する場合、セントラル空調機の全熱交換機からの排気を利用する場合、建物の小屋裏にヒータ等の熱源発生体を設置するとともに、送風機を設置する場合、あるいは、建物の小屋裏に温風気を設置する場合等を含むものである。また、本発明の太陽電池付き屋根の融雪装置は、予め工場で製作された複数の建物ユニットを組み合わせて建てられるユニット式建物に限らず、いわゆるパネル工法による建物、および在来工法による建物等にも用いることができるものである。さらに、ここでいう暖気とは、外気の温度よりも所定温度高い温度の空気のことをいう。
【０００８】
このような本発明では、元来、太陽電池パネル冷却用として設けられた通気路に、暖気供給装置から暖気を供給することにより太陽電池パネルが暖められる。従って、降る雪は太陽電池パネルに積もりにくくなるとともに、太陽電池パネルに積もった雪を迅速に除去できるようになる。そのため、日射があるとすぐに発電が可能な状態となり、発電効率が向上する。また、暖気供給装置はどのような形式のものでもよく、これにより、簡単な融雪装置とすることができる。
また、支持レールは、隣り合う太陽電池パネルの対向する側部同士を支持するように設けられることが好ましく、その高さおよび形状等は限定されない。
このような本発明では、支持レール間の幅と高さとの断面積の通気路が形成され、各通気路には、暖気が均等に供給され、かつ、通気路の下方側から上方側に向かって供給される。このため、太陽電池パネル全体が迅速に暖められる。
【００１２】
本発明の請求項２に係る太陽電池付き屋根の融雪装置は、図２に示すように、請求項１に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置における暖気供給装置を、建物１の室内外の換気を行う換気装置５０の排気Ｃを通気路３０に供給することとしたものである。
【００１３】
以上において、換気装置としては、建物全体を集中して換気するいわゆるセントラル換気装置に限らず、建物の各階ごとに設けられた各階用の換気装置でもよい。
このような本発明では、元来、大気に排出する排気を利用し暖気として通気路に通しているので、資源の再利用ができるとともに、暖気を供給するための装置を別個に設ける必要がなく、その分の製作や設置の手間等を省くことができ、費用も少なくてすむ。
【００１４】
本発明の請求項３に係る太陽電池付き屋根の融雪装置は、図２に示すように、請求項２に記載の太陽電池付き屋根の融雪装置における換気装置は、建物１のセントラル換気装置５０であり、その全熱交換機の排気経路からの暖気Ｃが通気路３０に供給されることを特徴とするものである。
【００１５】
このような本発明では、セントラル換気装置からの排気を利用し暖気として通気路に通しているので、資源の再利用ができるとともに、暖気を供給するための装置を別個に設ける必要がなく、その分の製作や設置の手間等を省くことができ、費用も少なくてすむ。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態の建物１は太陽電池付き屋根１０を備えて構成されている。
太陽電池付き屋根１０は、図２にも示すように、屋根パネル１１と、この屋根パネル１１の上面に支持レール１２を介して設けられた多数の太陽電池パネル１３とを備えて構成されている。なお、南側、北側を問わず、屋根全面に太陽電池パネル１３が敷設されている。
【００１９】
屋根パネル１１は、縦横に組まれた芯材１５と、この芯材１５に張り付けられた屋根面材１６とを含み形成されている。
太陽電池パネル１３は、図４に示すように、ほぼ四角形のパネル枠１８と、このパネル枠１８の内部に設けた太陽電池を含む電池体１９とを備えて形成され、パネル枠１８の下部のフランジ部１８Ａを介して支持レール１２に取り付けられるようになっている。また、隣り合うパネル枠１８間等にはガスケット２０が嵌め込まれ（建物の桁方向および妻方向とも）、これにより、太陽電池パネル１３側から屋根パネル１１側への雨等の侵入が防止されるようになっている。
そして、このような太陽電池パネル１３は、一枚で所定の電圧及び電力が得られるように寸法等が規格化されている。
【００２０】
前記支持レール１２は、図２に示すように、屋根パネル１１の傾斜方向下方側（つまり軒側）に設けられた軒側屋根部２２の上端に当接し、そこから、建物１の棟側の横部材２３まで延び、この横部材２３は、棟役物２４で覆われている。このような支持レール１２は、図４に示すように、建物の妻方向に隣合う２つの太陽電池パネル１３の下方に、その太陽電池パネル１３に跨がって配置されるようになっている。また、図示しないが、桁方向端部には、太陽電池パネル１３の片側のみを支持する第２の支持レールが設けられている。
【００２１】
支持レール１２は、２つの太陽電池パネル１３の側部を支持する支持部２５と、この支持部２５の下面側に形成された樋状部２６と、この樋状部２６の下方に形成された所定高さの脚部２７とを有している。
そして、このような支持部２５を構成する支持面２８に、隣合う太陽電池パネル１３の前記パネル枠１８のフランジ部１８Ａがビス止めで取り付けられ、また、脚部２７を構成するベースプレート２７Ａが、屋根面材１６、芯材１５に向けて斜め下方にねじ込まれたねじ２９によって固定され、これにより、支持レール１２が屋根パネル１１に取り付けられるようになっている。
【００２２】
樋状部２６の内部空間は排水路２９となっており、この排水部２９は、支持部２５側からの漏水を軒先側の端部から外部に排出できるようになっている。
また、前記第２の支持レールは、支持レール１２を左右対象に二分割した形状となっており、支持レール１２と同じように排水部を有している。
そして、支持レール１２、１２、または支持レール５と第２の支持レール、および屋根面材１６と太陽電池パネル１３とで囲まれた空間が、軒先側から棟側に至る通気路３０となっている。
【００２３】
軒側屋根部２２は、図３にも示すように、各支持レール１２の下端間にわたって各通気路３０を塞ぐストッパ部３２Ａを有する屋根枠体３２を有し、この屋根枠体３２の上面に太陽電池パネル１３に連続する軒側屋根面材３３が設けられている。この軒側屋根面材３３の下端は、軒樋３４に臨んでいる。
【００２４】
図２、５、６に示すように、このような構成の太陽電池付き屋根１０を備えた建物１には、融雪装置４０が設けられている。
すなわち、この融雪装置４０は、建物１の例えば１階部分１Ａの階段下２に設置された暖気供給装置の１例としての換気装置である空調機４１を備えている。この空調機４１は、外部から取り込まれた外気Ａを熱交換して温度を快適な高さに上げて温風Ｂとして１階部分１Ａ、２階部分１Ｂの各室内に送り、一方で各階１Ａ、１Ｂの室内を循環した空気を取り込んで温度を下げて排気Ｃとする熱交換機を内蔵するセントラル空調設備５０を構成し、排気Ｃは、室外（大気側）に排出されるようになっている。
【００２５】
なお、空調機４１からの排気Ｃは、温度を下げられても、雪が降っている外気温度に比べて温度が高く、暖気としては充分な温度である。
【００２６】
ここで、空調機４１の排気Ｃは、ダクト４２を通って排出されるようになっており、このダクト４２の一端は、空調機４１の排気排出口４１Ａ（図６）に接続されている。このダクト４２はそこから建物１の床下１Ｄに回され、そこで、チャンバ等の分岐部材４９に接続され、分岐部材４９から一方のダクト４２Ａが一方側の屋根に向かって延び、他方のダクト４２Ｂが他方側の屋根に向かって延びている。一方のダクト４２Ａのみ図示するが、ダクト４２Ａは床下１Ｄから小屋裏１Ｃに延び、さらに、他端（先端）は、分岐管４３に接続されている。
【００２７】
分岐管４３は、前記軒側屋根部２２の屋根枠体３２にそのストッパ部３２Ａに沿って延びて設けられ、図示しないパイプサポート等で固定されている。また、分岐管４３の通気路３０側側面には、ストッパ部３２Ａを貫通する複数のノズル４４が設けられ、これらのノズル４４は、各通気路３０に臨んでいる。
【００２８】
従って、空調機４１の排気排出口４１Ａから排出された排気Ｃは、ダクト４２を通り分岐管４３に送られるとともに、分岐管４３の複数のノズル４４から各通気路３０に吹き出された後、屋根１０の棟役物２４側から大気に排出される。
そして、ここにおいて、前記空調機４１、ダクト４２、分岐管４３、ノズル４４および通気路３０を含んで前記融雪装置４０が構成されている。
【００２９】
なお、図６に示すように、空調機４１からの各階１Ａ、１Ｂの各室への温風Ｂは、空調機４１に接続されたダクト４５を通して送られ、空調機４１への外気Ａの取り入れは、ダクト４６を通して行われるようになっている。
【００３０】
このような融雪装置４０の使用は、雪が降っているときセントラル空調設備５０が使用されているので、空調機４１からの排気Ｃは、ダクト４２から分岐管４３に送られ、分岐管４３のノズル４４から通気路３０に温風（暖気）となって吹き出される。従って、太陽電池パネル１３が裏面から暖められる結果、雪は積もりにくく、雪が止んで太陽がでた際、すぐに発電を開始することができることになる。このとき、外気は冷たいので、太陽電池パネル１３自体は外気で冷やされ、発電効率が低下することはない。
【００３１】
例えば、家を留守にする等、セントラル空調設備５０の運転が停止されていることにより、屋根１０に雪が積もってしまった場合、セントラル空調設備５０の運転を開始すれば、上述と同様に排気Ｃで太陽電池パネル１３が裏面から暖められる結果、積もった雪は迅速に溶かされる。
【００３２】
前述のような本実施形態によれば次のような効果がある。
▲１▼空調機４１からの排気Ｃを、ダクト４２を通し、太陽電池付き屋根１０に必要な太陽電池パネル冷却用の通気路３０に供給することにより、太陽電池パネル１３を裏面から暖め、雪を積もりにくくでき、また、積もった雪を迅速に溶かすことができる、従って、ダクト４２を空調機４１に接続するだけの簡単な構造で融雪装置４０を構成できる。
【００３３】
▲２▼融雪装置４０は、空調機４１からの排気を通気路３０を通すことにより太陽電池パネル１３を裏面側から暖めるようになっており、元来、大気に放出する排気を利用しているので、資源の有効利用、再利用を図れるとともに、別個に暖気を供給するための装置を設けなくてすむ。
【００３４】
▲３▼空調機４１からの排気Ｃは、分岐管４３から排出ノズル４４を通って、各支持レール１２間の通気路３０に送られるので、各通気路３０に均等に温風を供給することができ、これにより、効率よく融雪を行える。
▲４▼空調機４１からの排気Ｃは、通気路３０を経由した後、太陽電池付き屋根１０の棟役物の隙間から大気に排出されるので、排気Ｃが、建物の例えば軒下や側面等から排出する場合に比べ、隣接する建物等に排気の悪影響を与えることが少ない。
【００３５】
なお、本発明は前述の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次に示すような変形形態を含むものである。
例えば、前記実施形態の融雪装置４０は、建物の１階１Ａに設置されたセントラル空調設備５０用の空調機４１を利用したものとしたが、これに限らず、図７に示すように、建物の例えば１階１Ａと２階１Ｂとの間、つまり１階の天井懐３にセントラル空調設備用の空調機６１を設け、この空調機６１からのダクト６２を、天井懐３の中を通して壁に沿わせて立ち上げ、前記分岐管４３に接続して融雪装置６０を構成してもよい。
なお、この変形形態において前記実施形態と同様の構造、部材等には、同一符号を付すとともに、その詳細な説明は省略または簡略化してある。
【００３６】
また、前記実施形態では、建物の１階１Ａに設置されたセントラル空調設備５０用の空調機４１の排気排出口４１Ａにダクト４２を接続し、このダクト４２を通気路３０に臨む分岐管４３に接続させて融雪装置４０を形成したが、これに限らず、例えば、図８に示すような融雪装置７０としてもよい。
【００３７】
この融雪装置７０では、建物１の小屋裏１Ｄに、暖気供給装置としてのヒータ等の熱発生源７１を設置するとともに、通気路３０の下端近傍に送風機７２を設け、小屋裏１Ｃ内に充満する暖気を送風機７２で通気路３０に送り込む構造の融雪装置７０となっている。この場合、屋根面材１６に暖気を送り込むための複数の導風孔１６Ａを設けておけばよい。
そして、このような変形形態でも前記▲１▼〜▲４▼と同様の効果を得ることができる他、ダクト４２、分岐管４３等が不要となるので、装置が簡単であるという効果がある。
【００３８】
さらに、図９に示すような融雪装置８０としてもよい。
すなわち、この融雪装置８０は、内部にファン部８１Ａとヒータ部８１Ｂとを有するファンヒータ８１を備え、このファンヒータ８１にはダクト８２が設けられ、ダクト８２の端部は通気路３０に臨んでいる。なお、ファンヒータ８１は、石油、電気等利用のヒータ部８１Ｂが好ましいが、温水またはボイラ等の熱を利用するものであってもよい。
【００３９】
以上で説明したように、本発明の太陽電池付き屋根の融雪装置によれば、元来、太陽電池パネル冷却用として設けられた通気路に、暖気供給装置から暖気を供給することにより太陽電池パネルが暖められる。従って、降る雪は太陽電池パネルに積もりにくくなるとともに、太陽電池パネルに積もった雪を迅速に除去できるようになる。そのため、日射があるとすぐに発電が可能な状態となり、発電効率が向上する。また、暖気供給装置はどのような形式のものでもよく、これにより、簡単な融雪装置とすることができる。
また、支持レール間の幅と高さとの断面積の通気路が形成され、通気路には、暖気が均等に供給され、かつ、通気路の下方側から上方側に向かって供給される。このため、太陽電池パネル全体が迅速に暖められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る太陽電池付き屋根を有する建物を示す全体斜視図である。
【図２】本実施形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す縦断面図である。
【図３】本実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図４】本実施形態の要部を示す縦断面図である。
【図５】本実施形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を有する建物の内部を示す全体斜視図である。
【図６】本実施形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を有する建物の内部を示す一部断面の全体正面図である。
【図７】本発明の変形形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す図である。
【図８】本発明の変形形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す図である。
【図９】本発明の変形形態の太陽電池付き屋根の融雪装置を示す図である。
【符号の説明】
１  太陽電池付き屋根を有する建物
１Ｃ  建物の小屋裏
１０  太陽電池付き屋根
１１  屋根パネル
１２  支持レール
１３  太陽電池パネル
１６  屋根面材
３０  通気路
４０  太陽電池付き屋根の融雪装置
４１  空調機（セントラル空調機）
４２  ダクト
【図１】
0004044201.tif 000002
【図２】
0004044201.tif 000003
【図３】
0004044201.tif 000004
【図４】
0004044201.tif 000005
【図５】
0004044201.tif 000006
【図６】
0004044201.tif 000007
【図７】
0004044201.tif 000008
【図８】
0004044201.tif 000009
【図９】
0004044201.tif 000010