(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下端をそれぞれ掛合しうる形状とし、下部には下地材の表面より外方に突出した係止片を形成した下掛合部を形成し、上下に連続して配する下地材と、透明板と一体に太陽電池を配し、上端には係止片の下側に掛合する形状の上部金具を、下端には係止片の上側に掛合する形状の下部金具をそれぞれ一体に配したソーラーパネルと、化粧面の上端に係止片の下側に掛合する形状の雄実部を、下端に係止片の上側に掛合する形状の雌実部をそれぞれ形成した長尺状の硬質壁材とから構成され、上部金具を係止片の下側に掛合し、下部金具を係止片の上側に掛合することによりソーラーパネルを下地材に係止し、また、雄実部を係止片の下側に掛合し、雌実部を係止片の上側に掛合することにより硬質壁材を下地材に係止するものであり、少なくとも下地材と透明板との間には通気空間を形成し、かつ係止片もしくは下部金具のうち少なくとも一方に通気孔を設けることにより通気空間への外気の取り入れを可能としたことを特徴とする壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物、構築物の外壁を、太陽電池を擁するソーラーパネルと硬質壁材により形成し、外観よく仕上げると共に、ソーラーパネルによって太陽光による発電を行い、また、ソーラーパネルと下地材の間に、外気の取り入れが可能な通気空間を設けることにより、太陽電池を冷却することによる発電効率の向上と、太陽熱の利用を図った壁構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、壁パネルに太陽電池を一体に装着した例としては、例えば、実公平７−３９２４８号公報、特開平８−２５３９１４号公報や特開平１０−１９６０４３号公報等に記載されているように、単にパネルの化粧面にそのまま、太陽電池ユニットを装着したものであった。また、これらは、太陽エネルギーを太陽電池による発電として利用するだけであった。一方、特公昭５９−５２３４１号公報、特開昭６０−５５１５４号公報等は太陽エネルギーを熱エネルギーとして利用しているだけであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のような壁パネルでは、太陽光を受光することによって発電する際に太陽電池を冷却する構成がなく、従って太陽電池が過熱した際に発電効率が低下するものであった。また、後者の場合は単に太陽熱によって熱を吸収するにすぎないものであった。さらに通常、太陽電池を配した場合は、外観を損ねてしまうのが一般的であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するため、上下端をそれぞれ掛合しうる形状とし、下部には下地材の表面より外方に突出した係止片を形成した下掛合部を形成し、上下に連続して配する下地材と、透明板と一体に太陽電池を配し、上端には係止片の下側に掛合する形状の上部金具を、下端には係止片の上側に掛合する形状の下部金具をそれぞれ一体に配したソーラーパネルと、化粧面の上端に係止片の下側に掛合する形状の雄実部を、下端に係止片の上側に掛合する形状の雌実部をそれぞれ形成した長尺状の硬質壁材とから構成され、上部金具を係止片の下側に掛合し、下部金具を係止片の上側に掛合することによりソーラーパネルを下地材に係止し、また、雄実部を係止片の下側に掛合し、雌実部を係止片の上側に掛合することにより硬質壁材を下地材に係止するものであり、少なくとも下地材と透明板との間には通気空間を形成し、かつ係止片もしくは下部金具のうち少なくとも一方に通気孔を設けることにより通気空間への外気の取り入れを可能としたことにより、太陽電池を配しつつも外観を美しく仕上げると共に、通気空間内の外気の通気によってソーラーパネルを冷却し、太陽電池の発電効率の向上を図り、かつソーラーパネルを冷却することにより受熱した空気を暖房、融雪等に活用することで、太陽光、太陽熱の両者の利用を図った壁構造を提案するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係る壁パネルについて、図面を用いて説明する。図１において、Ａは壁構造、Ｂ1 〜Ｂ4 は下地材Ｃ1 、Ｃ2 はソーラーパネル、Ｄ1 、Ｄ2 は硬質壁材で、ソーラーパネルＣ1 、Ｃ2 、硬質壁材Ｄ1 、Ｄ2 はその表面がほぼ同一平面内に位置するように配されるものである。
【０００６】
下地材Ｂは、例えば図２（ａ）に示すような形状のものを用いるものである。すなわち、１は芯材、２は表面材、３は上部掛止部、４は下部掛止部、５は係止片、６は溝、７は凸部である。
【０００７】
芯材１は下地材Ｂの裏面に配されるもので、防、耐火性または断熱性のうち少なくともいづれか一方の性能を備えるものであり、例えば、ポリウレタンフォーム、ポリイソシアヌレートフォーム、フェノールフォーム、塩化ビニルフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリスチレンフォーム、ユリアフォーム等からなるものであり、必要に応じ、各種難燃材として軽量骨材（パーライト粒、ガラスビーズ、石膏スラグ、タルク石、シラスバルーン等）、繊維状物（グラスウール、ロックウール、カーボン繊維、グラファイト等）を混在させ、耐火性、防火性を向上させることもできる。
【０００８】
表面材２は裏面材１の表面側に一体に配されるもので、金属板、例えば鉄、アルミニウム、銅、ステンレス、チタン、アルミ・亜鉛合金メッキ鋼板、ホーロー鋼板の一種（勿論、これらを各種色調に塗装したカラー板も含む）や、プラスチック薄板、ＦＲＰ、塩化ビニル、ポリカーボネイト等の合成樹脂板、各種無機質板、セラミック板等からなるもの、およびこれらを組み合わせたものからなり、上下端にそれぞれ掛合しうる形状の上部掛止部３、下部掛止部４を形成する。また上方には、複数の凸部７を形成する。
【０００９】
上部掛止部３、下部掛止部４はそれぞれ掛合しうる形状に形成するもので、ここでは上部掛止部３は表面材２の上端を内方に屈曲して、芯材１の上端を覆うようにし、下部係止部４は表面材２の下端を屈曲し、表面材２より外方に突出した係止片５や、溝６を形成したものである。上部掛止部３、下部掛止部４は、下地材Ｂを上下に連続して配する際の位置決めのガイドとしての役割を有する。なお、溝６の底部には、通気孔６ａを形成する。
【００１０】
凸部７は後述する上部金具１３の凸片１４や雄実部２２の内方面と当接し、凸部７同士の間において表面材２との間の空間を確保し、通気空間８の上端からさらに上方への空気の上昇を可能とするものである。
【００１１】
ソーラーパネルＣは、例えば図２（ｂ）に示すような形状のものを用いるものである。すなわち、１１は透明板、１２は太陽電池、１３は上部金具、１５は下部金具である。
【００１２】
透明板１１は耐候性に優れる任意のガラス質からなり、その裏面に太陽電池１１２を一体に取り付けることにより、太陽電池１２の寿命を大幅に延ばすことが可能である。なお、図示しないが太陽電池１２で得られた電力を集電、送電するためのコネクタ、ケーブル等も透明板１１の裏面に配されるものである。
【００１３】
太陽電池１２は一般的に知られている単結晶型、多結晶型、アモルファス型等から任意に選択した太陽電池を枠体等に装着したものや、耐光性シートでラミネートしたものが扱いやすく好ましいものである。この太陽電池１２は、接着剤で積層一体化したり、透明板１１に装着部を形成して装着したり、両者を併用したりすることが可能である。
【００１４】
上部金具１３は透明板１１の上端に一体に配されるもので、図３（ａ）に示すように上方に突出する凸片１４を有する。上部金具１３は、凸片１４を凸部７に当接しつつ係止片５の下側に掛合することで、通気空間８の上端からさらに上方への空気の上昇路を確保しつつ、ソーラーパネルＣの上端を下地材Ａの表面に固定する。
【００１５】
下部金具１５は透明板１１の下端に一体に配されるもので、図３（ｂ）に示すように下方に屈曲したフック片１６を有する。上部金具１５は、フック片１６を係止片５の上側に形成した溝６に掛合することにより、ソーラーパネルＣの下端を下地材Ａの表面に固定する。
【００１６】
硬質壁材Ｄはセメント板、炭酸カルシウム板、珪酸カルシウム板、セラミック板、木片セメント板、炭酸マグネシウム板等、あるいはこれらにガラス繊維、ウィスカー、アラミド繊維、スチール繊維、炭素繊維、各種鉱物繊維、各種骨材等を混入したものを押出成形、プレス成形、射出成形、抄造法等によって成形したもの、あるいは各種繊維をクロス状、三次元状に織り、これにセメント、粘土等を含浸してパネル状に成形したものを蒸気養生、あるいは焼成したもの、もしくは金属薄板間に合成樹脂発泡体を積層したサンドイッチパネル等からなり、図４（ａ）、（ｂ）に示すような形状のものを用いるもので、２１は化粧面、２２は雄実部、２３は雌実部である。
【００１７】
化粧面２１は平滑な面であり、壁構造Ａの形成時には透明板１１と略同一平面となることで、外観の良い仕上がりとすることができる。雄実部２２は、化粧面２１の上端を内方に略Ｌ字状に屈曲したもので、その先端を凸部７に当接しつつ係止片５の下側に掛合することで、通気空間８の上端からさらに上方への空気の上昇路を確保しつつ、硬質壁材Ｄの上部を下地材Ａの表面に固定する。
【００１８】
雌実部２３は、化粧面２１の裏面における下部の近傍に内方に略Ｌ字状に突出したフック片２４を有し、フック片２４を係止片５の上側に形成した溝６に掛合することにより、硬質壁材Ｄの下端を下地材Ａの表面に固定する。
【００１９】
図５（ａ）〜（ｃ）は、図１の壁構造Ａにおける下地材Ｂ、ソーラーパネルＣ等の接続部の部分拡大図である。すなわち、図５（ａ）は硬質壁材Ｄ1 とソーラーパネルＣ1 の接続部、図５（ｂ）はソーラーパネルＣ1 、Ｃ2 の接続部、図５（ｃ）はソーラーパネルＣ2 と硬質壁材Ｄ2 の接続部を示すものである。なお、矢印は下地材ＢとソーラーパネルＣの間に、もしくは下地材Ｂと硬質壁材Ｄの間に形成した通気空間８を、通気孔６ａおよび凸部７によって連通し、下方から上方に向かって通気が可能となる状態を示しており、壁構造Ａにおいて、硬質壁材Ｄ1 の下端からソーラーパネルＣ1 、Ｃ2 を経て、硬質壁材Ｄ2 の上端まで、各々の裏面に形成した通気空間８を連通させることが可能となる。通気空間８内に外気を通気させて太陽電池１２を冷却することにより、太陽電池１２の太陽光による温度上昇に伴う発電効率の低下を防止することができる。また、通気空間８内で受熱した空気は、外部に排気しても良いが、上部で収集することにより暖房としての熱源、融雪等への利用が可能となる。
【００２０】
以下に、図１に示した壁構造Ａを形成する工程を説明する。ここでは、胴縁や防水シート等を含む壁下地の構成、および釘打ち等の工程の説明は省略する。まず、図６に示すように下地材Ａ1 〜Ａ4 を下から順次、上部掛止部３と下部掛止部４を掛止しつつ壁下地に取り付け、図７に示すように連続的に配する。
【００２１】
下地材Ｂを配した後、硬質壁材Ｄを図８（ａ）〜（ｃ）に示すような工程を経て下地材Ｂに取り付ける。まず、▲１▼の矢印で示すように硬質壁材Ｄを動かすことで、雄実部２２を凸部７に当接しつつ係止片５の下側に掛合し、次に▲２▼、▲３▼に示すように連続して動かしてフック片２４を溝６に掛止することにより、図８（ｃ）のように取り付けるものである。
【００２２】
また、ソーラーパネルＣは図９（ａ）〜（ｃ）に示すような工程を経て下地材Ｂに取り付ける。まず、▲１▼の矢印で示すようにソーラーパネルＣを動かすことで、上部金具１３の凸片１４を凸部７に当接しつつ係止片５の下側に掛合し、次に▲２▼、▲３▼に示すように連続して動かしてフック片１６を溝６に掛止することにより、図９（ｃ）のように取り付けるものである。以上のような工程によって、壁構造Ａを形成するものである。
【００２３】
なお、縦目地部には、図１０（ｂ）に示すようなパッキン材Ｅを図１０（ａ）のように配して、防水性を向上させることができる。
【００２４】
以上説明したのは本発明の一実施例であり、以下のような壁構造Ａを形成することもできる。すなわち、図１１は図１２（ａ）に示すような下地材Ｂ、図１２（ｃ）に示すようなソーラーパネルＣ、図１３（ａ）に示すような硬質壁材Ｄ、および図１４（ｂ）に示すような係止部材Ｆを用いて壁構造Ａを形成した例である。
【００２５】
下地材Ｂは表面材２、上部掛止部３、下部掛止部４、係止片５、溝６を有し、表面材２の中央部には凹部９を形成する。凹部９には、後述する係止部材Ｆの固定片３１を嵌装しつつ固定することができる。
【００２６】
ソーラーパネルＣは、例えば図１２（ｂ）に示すような形状のものを用いるものであり、上部金具１３、下部金具１５としては図１４（ａ）、（ｂ）に示すような形状のものをそれぞれ使用するものである。なお、下部金具１５には、通気孔１７が設けてある。
【００２７】
硬質壁材Ｄは、下地材Ｂの上下幅の約半分の働き幅を有し、中空部２５を形成するもので、係止部材Ｆを併用するものである。雄実部２２は、化粧面２１の内方上端を突出したものであり、その先端を係止片５、もしくは係止片３２の下側に掛合することで、硬質壁材Ｄの上部を下地材Ａの表面に固定する。また、雌実部２３は、硬質壁材Ｄの裏面の下部にフック片２４を形成するもので、フック片２４を溝６、もしくは溝３３に掛合することにより、硬質壁材Ｄの下端を下地材Ａの表面に固定する。
【００２８】
係止部材Ｆは、凹部８に嵌装しつつ固定する固定片３１と、溝３３を伴い、化粧面２より外方に突出する係止片３２を有するもので、主に硬質壁材Ｄ同士の接続部に用いる。
【００２９】
図１５（ａ）、（ｂ）は、図１１の壁構造Ａにおける下地材Ｂ、ソーラーパネルＣ等の接続部の部分拡大図である。すなわち、図１５（ａ）は硬質壁材Ｄ2 とソーラーパネルＣの接続部、図１５（ｂ）はソーラーパネルＣと硬質壁材Ｄ3 の接続部を示すものである。なお、矢印は下地材ＢとソーラーパネルＣの間に形成した通気空間８内に、通気孔１７によって外気を取り入れる状態を示している。通気空間８内で受熱した空気は、外部に排気しても良いが、ソーラーパネルＣ同士の縦目地部を通して収集することにより暖房としての熱源、融雪等への利用が可能となる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の壁パネルによれば、▲１▼通気空間内の外気の通気によってソーラーパネルを冷却し、太陽電池の発電効率の向上を図ることができる。▲２▼ソーラーパネルを冷却することにより受熱した空気を暖房、融雪等に活用できる。▲３▼太陽光、太陽熱の両者の利用を図った壁構造となる。▲４▼ソーラーパネルと硬質壁材の表面がほぼ同一平面となるため、外観がよい。▲５▼ソーラーパネル、硬質壁材共に取り付けが容易であるため、施工性がよい。▲６▼ソーラーパネルの脱着が容易であるため、メンテナンスがし易い。等の特徴、効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る壁構造の一例を示す説明図である。
【図２】下地材とソーラーパネルの一例である。
【図３】上部金具、下部金具、透明板の一例である。
【図４】硬質壁材の一例である。
【図５】ソーラーパネル、硬質壁材の上下の接続部の横断面図である。
【図６】本発明の施工過程の説明図である。
【図７】本発明の施工過程の説明図である。
【図８】本発明の施工過程の説明図である。
【図９】本発明の施工過程の説明図である。
【図１０】壁構造にパッキン材を使用した例である。
【図１１】本発明の壁構造のその他の例である。
【図１２】下地材とソーラーパネルのその他の例である。
【図１３】硬質壁材のその他の例と係止部材である。
【図１４】上部金具、下部金具のその他の例である。
【図１５】壁構造のその他の例におけるソーラーパネル、硬質壁材の上下の接続部の横断面図である。
【符号の説明】
Ａ  壁構造
Ｂ  下地材
Ｃ  ソーラーパネル
Ｄ  硬質壁材
Ｅ  パッキン材
Ｆ  係止部材
１  芯材
２  表面材
３  上部掛止部
４  下部掛止部
５  係止片
６  溝
６ａ  通気孔
７  凸部
８  通気空間
９  凹部
１１  透明板
１２  太陽電池
１３  上部金具
１４  凸片
１５  下部金具
１６  フック片
１７  通気孔
２１  化粧面
２２  雄実部
２３  雌実部
２４  フック片
２５  凸部
２６  中空部
３１  固定片
３２  係止片
３３  溝
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
0004279951.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004279951.tif 000016