JP2002174018A

JP2002174018A - 壁材及びソーラシステム建物

Info

Publication number: JP2002174018A
Application number: JP2000374786A
Authority: JP
Inventors: Katsunori Nagano; 克則長野
Original assignee: HOKKAIDO SHINNIKKEI KK; HOKURYO SANGYO KK; TAKANO SASH KK
Current assignee: HOKKAIDO SHINNIKKEI KK; HOKURYO SANGYO KK; TAKANO SASH KK
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2000-12-08
Publication date: 2002-06-21

Abstract

(57)【要約】【課題】容易に建物の側壁に取付けることができ、耐
候性に優れ、太陽光による発電と集熱が可能な壁材を提
供する。【解決手段】パネル式の壁材１において、基材１０
と、集熱体２と、太陽電池素子３とを積層し、外側に臨
む側に耐候性を有する樹脂フィルム４を被覆して構成し
た。さらに、傾斜部１１と、折り返し部１２とを設け、
傾斜部１１の上端にフック状部１３を設けるとともに、
折り返し部１２の終端に立ち上がり部１４とを設け、側
壁に取り付ける際に、上下に隣接する壁材１，１の上側
の壁材１の立ち上がり部１４に、下側の壁材１のフック
状部１３が係合するように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、太陽電池素子によ
る太陽光発電と集熱板による太陽光の集熱を行うことの
できるハイブリッド型の壁材と、その壁材を利用したソ
ーラシステム建物に関する。

【０００２】

【従来の技術】石油や石炭等の化石燃料を用いず、炭酸
ガスの放出を伴わない太陽エネルギーの直接利用を図る
ため、太陽光発電を行う太陽電池素子や、太陽光の熱を
集熱する集熱器が普及してきている。そして、耐久性の
向上とコストダウンを目的として、これらの太陽電池素
子や集熱器が屋根材と一体にモジュールとして設けられ
た商品が市販されるようになってきている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、太陽電
池素子や集熱器を屋根材と一体に設ける場合、耐候性、
とりわけ積雪等の場合を想定して耐重量性を兼ねる仕様
が要求されることから、その表面は、屋根材の重量化を
伴う強化ガラスで覆われるのが一般的である。このた
め、屋根が複雑な形状や、突起物を有したり、平坦であ
る場合には、特殊な架台が必要となり、コストの上昇を
招く他、屋根の耐久性の問題を生じるといった問題を有
していた。また、屋根に太陽電池素子や集熱器を設ける
と、積雪した場合の発電効率と集熱効率の低下が著し
い。日本の国土の２分の１は、積雪地帯であって、冬期
間に利用出来なくなる太陽エネルギーの総量も莫大なも
のになる。こうした理由から、太陽電池素子や集熱器を
備えたモジュールを建物の外壁に取り付けることが好ま
しいといえるが、外観を損なうという問題もさる事なが
ら、上述したように、単位面積当たりの重量が大きいた
め、取り付けが困難になるといった難点を有していた。
カーテンウォール工法を用いるような大型建物において
は、専用のモジュール取付け部材、施工方法が開発され
ているが、小規模の建物、特に住宅においては適した技
術が開発されていないのが現状である。

【０００４】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、容易に建物の側壁に取付けることができ、
耐候性に優れ、太陽光による発電と集熱が可能な壁材を
提供することにある。また、他の目的としては、太陽光
による発電と集熱が可能な壁材を用いたソーラシステム
建物を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、建物の側壁の外側に配設されるパネル式の壁材であ
って、前記壁材は、前記側壁に臨む側から順に、基材
と、熱を吸収する集熱体と、太陽光により発電を行う太
陽電池素子とが積層されてなることを特徴とする。

【０００６】本発明においては、基材に集熱体と太陽電
池素子とが積層される簡易な構成を有し、かつ、パネル
式とされるので、軽量化が可能であり、取り付けも容易
となる。基材としては、軽量性、耐腐食性などの観点か
ら、例えばアルミニウム等の金属が用いられるのが好ま
しいが、これに限られることはない。また、基材として
アルミニウム等の金属を用いる場合、集熱体に絶縁体を
用いることにより、太陽電池素子を金属製の基材から絶
縁することもできる。太陽電池素子は、例えば波長１μ
ｍ付近から長い波長の赤外線を吸収しないので、太陽電
池素子に吸収されない太陽エネルギーは、そのまま太陽
電池素子を通過して太陽電池素子の下側に配置される集
熱体に吸収され、熱エネルギーに変換される。また、太
陽電池素子内の損失によって発生した熱エネルギーも集
熱体に吸収される。こうして、太陽光の一部は太陽電池
素子によって電気エネルギーに変換され、他の一部は集
熱体によって熱エネルギーに変換される。集熱体として
は、日射の吸収率が高く、また、赤外線領域での放射特
性の低い艶消しの黒い塗料か、艶消しの黒いフィルム等
が好ましい。また、太陽電池素子としては、例えば、単
結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン
や、GaAs等のIII−V族化合物半導体、CdS等のII−VI族
化合物半導体あるいは、CuInSe２、CuInS２等の化合物
半導体、湿式太陽電池、フタロシアニン、ポリアセチン
等の有機半導体太陽電池等からなるものであり、可撓性
を有するアモルファスシリコンの太陽電池素子等が扱い
易い。このように、集熱体と太陽電池素子とが積層され
ることによって、基材の略全ての面積が太陽光による発
電と集熱の両方に利用されるため、太陽エネルギーの収
集効率が高くなり、しかも、アルミニウム等の軽量金属
を基材とすれば、側壁への取り付け施工も容易となる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の壁材において、前記太陽電池素子は、前記集熱体上に
配列されて積層され、前記集熱体は、前記太陽電池素子
の間に露出するように設けられていることを特徴とす
る。

【０００８】このような構成としたことにより、単位面
積あたりの発電効率と集熱効率を増すことができる。太
陽電池素子は、通常、四角形状の有限な大きさを有する
セルであり、集熱体上に規則正しく配列されることによ
って、基材の面積を有効に利用して単位面積当たりの発
電量を増加させることができる。集熱体は、太陽電池素
子の裏側だけでなく、太陽電池素子間に露出するように
設けられているので、集熱効率の増加を図ることができ
る。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
請求項２のいずれかに記載の壁材において、外側に臨む
側が耐候性を有する樹脂フィルムによって被覆されてい
ることを特徴とする。

【００１０】本発明においては、太陽電池素子はもとよ
り、外側に露出した集熱体や基材が耐候性を有する樹脂
フィルムによって被覆されるので、壁材の経年変化に対
する維持管理が容易となり、壁材の長寿命化を図ること
ができる。このような耐候性樹脂フィルムとしては、透
光性にも優れ、強度、延性にも優れたものが用いられる
ことが好ましい。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１から請
求項３のいずれかに記載の壁材において、前記壁材の上
端から下方に向うにしたがって前記側壁との間が漸次隔
間するように傾斜角が設けられた傾斜部と、前記傾斜部
の下端から前記側壁に向かって折曲して延出形成された
折り返し部とを備えてなり、前記傾斜部の太陽光を受光
する面に前記集熱体と前記太陽電池素子とが積層されて
いる。

【００１２】このような構成としたことにより、太陽光
による発電効率の向上を図ることができる。例えば、傾
斜部の傾斜角度が水平面から８０°の場合には、垂直で
ある場合に比べ、年間のセル面積あたりの発電量は２０
％程度大きい。また、雨天の場合には、雨水が傾斜部を
流れ落ち、壁材同士の接合箇所に流れ込みにくい構造と
なり、雨仕舞が向上する。

【００１３】請求項５に記載の発明は、請求項４に記載
の壁材において、前記壁材の上端には、前記側壁に配設
される際に上方に位置する壁材と係合するフック状部が
設けられ、前記壁材の前記折り返し部の終端には、前記
終端より上方に向かって立ち上がる立ち上がり部が設け
られ、前記側壁に配設される際に下方に位置する壁材の
前記フック状部と係合するように構成されていることを
特徴とする。

【００１４】このような構成としたことにより、壁材を
フック状部と立ち上がり部とで互いに係合させて容易に
建物の側壁に取付けることができる。また、係合を解除
すれば、壁材を単体で容易に取り出すこともでき、メイ
ンテナンス作業が容易になる。さらに、フック状部と立
ち上がり部を壁材の幅と同幅に設けることによって、係
合する箇所が水返しとなり、係合箇所からの雨水の侵入
が防止されるので、雨仕舞が良くなる。

【００１５】請求項６に記載の発明は、請求項４に記載
の壁材において、前記壁材の上端と前記壁材の折り返し
部の終端には、前記側壁に配設される際に互いに上下に
隣接する前記壁材の間からの雨水の侵入を防止する防水
部が設けられていることを特徴とする。

【００１６】このような構成としたことにより、互いに
隣接する壁材の間から雨水が侵入することが防止され
る。防水部は、上下に位置する壁材を互いに係合する係
合部によって構成されてもよいし、上下に位置する壁材
を互いに組み合わせるために基材に形成される相欠きに
よって構成されてもよい。あるいは、壁材を下見板の形
状に設ける場合には、羽重ねによって重ねられる箇所を
防水部としてもよい。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項４から請
求項６のいずれかに記載の壁材において、両端に側板が
設けられていることを特徴とする。

【００１８】このような構成としたことにより、壁材が
側壁に取り付けられる際、傾斜部と、折り返し部とで挟
まれた空間が両端に設けられる側板によって閉鎖され、
壁材の側壁側に空間が形成される。集熱板によって太陽
光から変換された熱エネルギーは、壁材の背後の空間の
空気の熱エネルギーとして蓄積される。このように、本
発明においては、空気を熱の媒体として利用することが
可能となる。さらには、壁材の側壁側に形成される空間
に、内部が例えば水等の熱媒体の流路とされた集熱管を
配設することもできる。

【００１９】請求項８に記載の発明は、断熱壁によって
画成された断熱部屋を有してなり、建物の少なくとも太
陽光を受光する側の側壁の外側には、前記側壁と所定距
離離間して前記側壁との間に空気層を形成するように前
記側壁を覆う請求項１から請求項７のいずれかに記載の
壁材が配設され、前記断熱部屋には、前記空気層内の空
気によって換気を行う換気機構が設けられ、前記換気機
構は、前記空気層に連通するダクトと、前記ダクトと前
記断熱部屋とを連通する給気ダクトと、前記給気ダクト
内に設けられて前記ダクトから前記断熱部屋に空気を吸
引する給気ファンとを備え、前記ダクトと前記給気ダク
トとを介して前記空気層から前記断熱部屋に空気を供給
するよう構成されていることを特徴とする。

【００２０】このような構成としたことにより、壁材と
建物の側壁との間に空気層が形成され、壁材が太陽光を
受光すると、集熱体により太陽光から変換された熱エネ
ルギーや、太陽電池素子内の損失で生じた熱エネルギー
が熱伝導率の良い樹脂接着剤と基材とを介して空気層中
の空気を暖める。人間の居住空間が設けられた断熱部屋
は、断熱壁によって画成されているため、このような周
囲の空気の温度の上昇とは無関係である。暖められた空
気は、ダクトと給気ダクトとを介して給気ファンによっ
て断熱部屋に供給される。例えば、冬季の暖房期間中に
おいては、このように暖められた空気によって換気を行
うことで、暖房器具の負荷の低減とエネルギーの節約を
図ることができる。より具体的には、空気の温度が２０
°以上の場合には、給気暖房として、２０°以下の場合
には、給気予熱として用いることができる。また、四季
を通じて、暖められた空気は、給湯用水道水の予熱や給
湯タンクの加温、または浴槽や洗濯物の乾燥に用いるこ
とができる。一方、夜間では、集熱体や太陽電池素子か
ら熱が赤外線として放射され、壁材が放射冷却される。
このため、空気層中の空気は、基材を介して熱を奪わ
れ、外気の温度より温度が低下する。例えば夏季の冷房
期間中においては、このように冷却された空気によって
換気を行うことで冷房器具の負荷の低減とエネルギーの
節約を図ることができる。

【００２１】請求項９に記載の発明は、請求項８に記載
のソーラシステム建物において、前記建物の外側と前記
断熱部屋とを連通する外気導入ダクトと、前記外気導入
ダクト内に設けられて外気を前記断熱部屋に吸引する外
気導入ファンとを備え、外気を前記断熱部屋に直接導入
するよう構成されていることを特徴とする。

【００２２】このような構成としたことにより、断熱部
屋に直接外気を導入して換気を行うことができる。例え
ば夏季の冷房期間中においては、日中、壁材と側壁の間
の暖められた空気の代わりに、外気が導入されて換気が
行われる。また、冬季の暖房期間中においては、夜間、
壁材と側壁の間の冷却された空気の代わりに、外気が導
入されて換気が行われる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明による壁材及びソー
ラシステム建物を図面に基づき説明する。図１〜５に、
本発明に係る壁材の一実施形態を示す。図１は、下見板
型の壁材の正面図、図２は、図１のＩ−Ｉにおける壁材
の断面図、図３は、図１の右側面図、図４は、図１のＩ
Ｉ−ＩＩにおける壁材の断面図、図５は、図４の部分Ｏ
における壁材の拡大断面図である。

【００２４】図において、下見板型の壁材１は、図１に
示すように、ここでは図示されぬ建物の側壁の外側に配
設されるパネル式の壁材であって、側壁に取り付けられ
る際に水平となる方向に長尺な形状を有している。そし
て、図２に示すように、壁材１の上端から下方に向うに
したがって側壁との間が次第に広がるように傾斜角θが
設けられ、太陽光を受光する面に集熱体２と太陽電池素
子３が設けられる傾斜部１１とされている。この傾斜部
１１の下端から側壁に向かって折曲して延出形成された
折り返し部１２が設けられている。ここで、傾斜角θ
は、大きい方が太陽光を受光する効率が高くなるが、壁
材として用いた場合の外観を考慮して、およそ８０°前
後とされている。

【００２５】壁材１の上端には、側壁に配設される際に
上方に位置する壁材と係合するフック状部１３が設けら
れ、折り返し部１２の終端には、終端より上方に向かっ
て立ち上がる立ち上がり部１４が設けられており、側壁
に配設される際に、下方に位置する壁材のフック状部と
係合するように構成されている。これらフック状部１３
及び立ち上がり部１４は、壁材１と同幅に形成されてお
り、側壁に配置される際、上下に位置する壁材の立ち上
がり部とフック状部にそれぞれ係合して雨水の侵入を防
止する防水部ともされている。

【００２６】さらに、図３及び図４に示すように、壁材
１の両端には、側板１５，１５が設けられ、傾斜部１１
の側壁側に空気を蓄える空間を形成するように構成され
ている。これら側板１５，１５には、壁材１を側壁に木
ネジ等を用いて取り付けられるようにネジ穴の設けられ
た取付部１６，１６が設けられている。

【００２７】壁材１は、図５に示すように、側壁に臨む
側から順に、基材１０と、熱を吸収する集熱体２と、太
陽光により発電を行う太陽電池素子３とが積層され、外
側に臨む側が耐候性を有する樹脂フィルム４によって被
覆されている。そして、これらが互いに透光性を有した
接着材５によって固定されている。略四角形状のセルと
された太陽電池素子３は、集熱体２上に配列されて積層
され、集熱体２は、配列された複数の太陽電池素子３，
３・・・の間に露出するように基材１０上に積層されてい
る。配列された太陽電池素子３，３・・・は、互いに電気
的に接続され、基材１０の側壁側に設けられた端子ボッ
クス１７に接続されている。この端子ボックスに太陽電
池素子３，３・・・に電気的に接続されているコネクタ付
リード線１８，１８が固定されており、壁材１を側壁に
取り付けた際に、互いに隣接する他の壁材のコネクタ付
リード線に接続されるようになっている。ここで、本実
施形態においては、基材１０は、軽量性、耐腐食性など
の観点から、例えばアルミニウム等の金属とされ、集熱
体２は、日射の吸収率が高く、また、赤外線領域での放
射特性の低い艶消しの黒いフィルムとされ、太陽電池素
子３は、例えば多結晶シリコンとされている。なお、集
熱体２は、金属である基材１０と太陽電池素子３との間
を絶縁するため、絶縁体から形成されている。そして、
外側に被覆される樹脂フィルム４として、透光性に優れ
たポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ナイロン、セロハン、アクリル、フッ素等の
合成樹脂材からなるフィルム等の一つ、あるいはこれら
の積層体が用いられている。もちろん、これらに紫外線
劣化を防止し耐候性を向上させるために、無機系顔料、
紫外線吸収材等を含有させたり、表面にコーティングを
施したりしたものでもよい。また、接着剤５としては、
透光性に優れた樹脂系の接着剤であることが好ましく、
例えば、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポ
リビニルブチラール、シリコーン樹脂等からなるものが
用いられている。

【００２８】斯かる構成の壁材１は、以下のようにして
作製される。すなわち、四角形状の基材１０上に接着剤
５によって絶縁体からなる艶消し黒色フィルムの集熱体
２が貼着され、さらに太陽電池素子３を接着剤５によっ
て集熱体２上に配列するとともに貼着する。このとき、
集熱体２は、太陽電池素子３，３・・・の間に露出する。
最後に、太陽電池３，３・・・、集熱体２の上に、基材１
０を全て被覆するように樹脂フィルム４が接着剤５によ
って貼着される。こうして、壁材１の積層構造が形成さ
れた後、基材１０の四隅が欠き落され、四辺が折曲され
て、傾斜部１１、折り返し部１２、側板１５、取付部１
６が設けられる。さらに、傾斜部１１の上端をフック状
に折曲してフック状部１３を形成し、折り返し部１２の
終端を上方に折曲して立ち上がり部１４を形成する。こ
のように、壁材１は、１枚の基材１０に各部材を貼着
し、四隅を切断して四辺を折曲するという簡易な工法に
よって容易に作製することができ、製作コストを低く抑
えることができる。

【００２９】上述のように作製された壁材１は、例え
ば、以下のように側壁に取り付けられる。先ず、壁材１
が取り付けられる小根太を側壁と平行かつ地面に対して
垂直に立設する。このとき、小根太は、壁材１が取り付
けられた際、側壁との間に１０ｍｍから３０ｍｍ程度の
空気層が形成されるように側壁と所定距離離間して設け
られる。次いで、この小根太に、壁材１，１・・・を一枚
一枚、取付部１６に貫設されたネジ穴を通して木ネジに
よって小根太に固定する。上下に隣接する壁材１，１
は、上側の壁材１の立ち上がり部１４に、下側の壁材１
のフック状部１３が係合されるようにして取り付けられ
る。左右に隣接する壁材１，１の間には、外観を整える
とともに、雨仕舞を良くするためにゴム製のパッキンが
施されるか、もしくはシーリング材が充填される。

【００３０】以上のような構成を備えた図１〜５に示さ
れる壁材１は、まず基材１０として軽量で丈夫なアルミ
ニウムが用いられている他、樹脂フィルム４のみ用いて
強化ガラスを用いない構成とされているので、軽量で施
工性に優れている。さらに、パネル式であるため、側壁
への取り付けも容易である。

【００３１】太陽電池素子３は、波長１μｍ付近から長
い波長の赤外線を吸収しないので、太陽電池素子３に吸
収されない太陽エネルギーは、そのまま太陽電池素子３
を通過して集熱体２に吸収され、熱エネルギーに変換さ
れる。また、太陽電池素子３内の損失によって発生した
熱エネルギーも集熱体２に吸収される。こうして、太陽
光の一部は太陽電池素子３によって電気エネルギーに変
換され、他の一部は集熱体２によって熱エネルギーに変
換される。このように、集熱体２と太陽電池素子３とが
積層されることによって、基材１０の略全ての面積が太
陽光による発電と集熱の両方に利用され、太陽エネルギ
ーの収集効率を高くすることができる。

【００３２】さらに、四角形状のセルである太陽電池素
子３は、集熱体２上に規則正しく配列されることによっ
て、基材１０の面積を有効に利用して単位面積当たりの
発電量を増加させる。しかも、集熱体２は、配列された
太陽電池素子３，３・・・の裏側だけでなく、太陽電池素
子３，３・・・間に露出するように設けられているので、
集熱効率の増加を図ることができる。

【００３３】そして、太陽電池素子３，３・・・はもとよ
り、集熱体２や基材１０が接着剤５と耐候性を有する樹
脂フィルム４によって被覆されるので、壁材１の経年変
化に対する維持管理が容易となり、壁材１の長寿命化を
図ることができる。

【００３４】壁材１に傾斜部１１を設けることより、太
陽光の受光効率が増加する。本実施形態のように、傾斜
部１１の傾斜角度が水平面から８０°の場合には、垂直
に立設される場合に比べ、年間のセル面積あたりの発電
量が２０％程度大きくなる。また、雨天の場合には、雨
水が傾斜部１１を流れ落ち、上下に隣接する壁材同士の
接合箇所に雨水が流れ込みにくい構造となり、雨仕舞が
向上する。

【００３５】加えて、壁材１をフック状部１３と立ち上
がり部１４とで上下に隣接する他の壁材に係合させて容
易に建物の側壁に取付けることができる。また、係合を
解除すれば、一旦取り付けられた壁材のうち、任意の壁
材を単体で容易に取り出すこともでき、メインテナンス
作業が容易になる。さらに、本実施形態のように、フッ
ク状部１３と立ち上がり部１４を壁材１の幅と同幅に設
けると、係合する箇所が水返しとなり、係合箇所からの
雨水の侵入が防止される防水部となるので、雨仕舞が良
くなる。

【００３６】また、壁材１の両端に側板１５，１５が設
けられているため、壁材１が側壁に取り付けられる際、
傾斜部１１と、折り返し部１２とで挟まれた空間が側板
１５，１５によって閉鎖され、壁材１の側壁側に空間が
形成される。集熱板２によって太陽光から変換された熱
エネルギーは、壁材１の側壁側の空間の空気の熱エネル
ギーとして蓄積される。こうして、空気を熱の媒体とし
て利用することが可能となる。さらには、空気の代わり
に、内部が水等の熱媒体の流路とされた集熱管を配設す
る構成とすることも可能である。

【００３７】このように、図１〜５に示される壁材１に
よれば、容易に建物の側壁に取付けることができ、耐候
性に優れ、太陽光による発電と集熱が可能となる。

【００３８】なお、太陽電池素子３には、多結晶シリコ
ン以外にも、例えば、単結晶シリコン、アモルファスシ
リコンや、GaAs等のIII−V族化合物半導体、CdS等のII
−VI族化合物半導体あるいは、CuInSe２、CuInS２等の
化合物半導体、湿式太陽電池、フタロシアニン、ポリア
セチン等の有機半導体太陽電池等が用いられてもよく、
多結晶シリコンに限定されるものではない。

【００３９】また、壁材１は、図６に示すように、艶消
し黒色の塗料が、集熱体２として基材１０上に直接塗布
されるような構成とされてもよい。このとき、太陽電池
素子３，３・・・と基材１０との絶縁性を高めるために、
集熱体２と太陽電池素子３，３・・・との間に、樹脂フィ
ルム４が積層される。

【００４０】さらには、図７に示すように、壁材を平板
型に形成したり、図８に示すようにレンガ模様型に形成
したりしてもよい。図において、図１〜５にそれぞれ対
応する部分は、同一の符号を付し、ここではその説明を
省略する。生産性や施工性を考慮すると、図７に示すよ
うな、いわゆる３×６の定型板である平板型であること
が好ましく、また、外観を良くするという見地からは、
図８に示すようなレンガ模様型が好ましい。図１〜５に
示すような下見板型においても、上記の実施形態におい
て示された一段型のもの以外に、多段を一枚の基材から
形成するような構成としても構わないことは言うまでも
ない。

【００４１】次に、上述の如き構成を有する壁材を用い
たソーラシステム建物について詳述する。図９〜１２
に、本発明に係るソーラシステム建物の一実施形態を示
す。図において、ソーラシステム建物Ｈは、建物の側壁
と建物の屋内とに設けられた断熱壁Ｗ，Ｗ・・・によって
画成された断熱部屋６を有している。そして、側壁の外
側には、例えば図１〜５に示されるようなパネル式の壁
材１，１・・・が、側壁と所定距離離間して側壁との間に
空気層Ｒを形成するように側壁を覆って複数配設されて
いる。

【００４２】断熱部屋６には、空気層Ｒ内の空気によっ
て換気を行う換気機構７が設けられ、換気機構７は、空
気層Ｒに連通するダクト７１と、ダクト７１と断熱部屋
６とを連通する給気ダクト７２と、給気ダクト７２内に
設けられてダクト７１から断熱部屋６に空気を吸引する
給気ファン７３とを備え、ダクト７１と給気ダクト７２
とを介して空気層Ｒから断熱部屋６に空気を供給するよ
う構成されている。ここで、側壁と壁材１，１・・・から
なる外壁の下端に、外気から空気層Ｒへ空気を取り入れ
る空気取り入れ口７４が形成され、ダクト７１は、断熱
部屋６の上方に設けられている。また、ダクト７１の終
端には、建物の外部に空気が排出される空気排出口７５
が形成されていて空気取り入れ口７４から空気排出口７
５に向う空気の流れが生じるよう構成されている。そし
て、壁材１，１・・・と側壁との間で暖められた空気が上
方へと運ばれ、断熱部屋６に導入されやすいようになっ
ている。ただし、ダクト７１内には、暖められた空気が
そのまま外側に排出されないよう、開閉自在のダンパ７
８が設けられ、その流量が制限されるようになってい
る。さらに、ダクト７１内の給気ダクト７２が設けられ
た位置より前記空気の流れの下流側の位置に、内部が水
などの熱媒体の流路とされた集熱管９が設けられてい
る。そして、この集熱管９と建物の外側に設けられた貯
湯槽Ｔとを連通させて内部を熱媒体が循環するように集
熱管９と貯湯槽Ｔとに連結された連結パイプ９１が設け
られている。換気機構７は、給気ダクト７２が設けられ
た位置より前記空気の流れの下流側、かつ、集熱管９が
設けられた位置より上流側及び下流側の２箇所の位置
に、ダクト７１と断熱部屋６とを連通する排気ダクト７
６を備えており、この排気ダクト７６内に、断熱部屋６
からダクト７１に空気を排出する排気ファン７７が設け
られている。

【００４３】また、ソーラシステム建物Ｈは、外気を断
熱部屋６に直接導入する外気導入機構８を有し、建物の
外側と断熱部屋６とを連通する外気導入ダクト８１と、
外気導入ダクト８１内に設けられて外気を断熱部屋６に
吸引する外気導入ファン８２とを備え、外気を断熱部屋
６に直接導入するよう構成されている。

【００４４】図９〜１２は、このような構成を有するソ
ーラシステム建物の異なる使用状態を示す図である。図
９は、冬季の暖房期間中、太陽光を受光している日中の
使用状態を示す図、図１０は、冬季の夜間の使用状態を
示す図、図１１は、春、夏、秋季の太陽光を受光してい
る日中の使用状態を示す図、図１２は、春、夏、秋季の
夜間の使用状態を示す図である。

【００４５】太陽光を受光する日中においては、壁材
１，１・・・が太陽光を受光すると、集熱体２により太陽
光から変換された熱エネルギーや、太陽電池素子３内の
損失で生じた熱エネルギーが基材１０を介して空気層Ｒ
中の空気を暖める。人間の居住空間が設けられた断熱部
屋６は、断熱壁Ｗ，Ｗ・・・によって画成されているた
め、このような周囲の空気の温度の上昇とは無関係であ
る。図９に示すように、例えば、冬季の暖房期間中にお
いては、暖められた空気が、ダクト７１と給気ダクト７
２とを介して給気ファン７３によって断熱部屋６に供給
され、換気が行われる。暖められた空気によって換気を
行うことで、暖房器具の負荷の低減とエネルギーの節約
を図ることができる。空気の温度が２０°以上の場合に
は、給気暖房として、２０°以下の場合には、給気予熱
として用いることができる。空気層Ｒ内の暖められた空
気によって、集熱管９内の熱媒体が暖められると、連結
パイプ９１を介してこの熱媒体が貯湯槽Ｔに送られ、給
湯用水道水の予熱や給湯タンクの加温が行われる。さら
には、暖められた空気は、四季を通じて、浴槽や洗濯物
の乾燥にも用いられる。また、排気を管理し、ダクト７
１内の空気の温度が断熱部屋６の空気の温度より高いと
きには、集熱管９の下流側の排気ダクト７６を介して断
熱部屋６から空気層Ｒに空気を排気し、ダクト７６内の
空気の温度が断熱部屋６の空気の温度より低いときに
は、ダンパ７８を略閉鎖させて冷気の侵入を低減すると
ともに、集熱管９の上流側の排気ダクト７６を介して断
熱部屋６から空気層Ｒに空気を排気することで、集熱管
９の温度をできるかぎり高く保つことができる。

【００４６】一方、夜間では、集熱体２や太陽電池素子
３から熱が赤外線として放射され、壁材１が放射冷却さ
れる。このため、空気層Ｒ中の空気は、基材１０を介し
て熱を奪われ、外気の温度より温度が低下する。したが
って、図１０に示すように、冬季の暖房期間中において
は、夜間、壁材１，１・・・と側壁の間の冷却された空気
の代わりに、外気導入ダクト８１を介して外気導入ファ
ン８２により外気が導入されて換気が行われる。

【００４７】暖房期間以外の、春、夏、秋季の太陽光を
受光している日中においては、図１１に示すように、日
中、空気層Ｒ中の暖められた空気の代わりに、外気が導
入されて換気が行われる。

【００４８】夏季の冷房期間中の夜間等においては、例
えば図１２に示すように、放射冷却によって冷却された
空気層Ｒ中の空気を導入して冷房器具の負荷の低減とエ
ネルギーの節約を図ることができる。

【００４９】このように、図９〜１２に示すようにソー
ラシステム建物Ｈによれば、太陽エネルギーを有効に用
いて、電気エネルギーの節約を図ることができる。逆
に、太陽光によって発電された電気エネルギーが余れ
ば、系統連係された電送線を介して外部に電力を供給す
るか、あるいは、蓄電池等に充電されて必要時に取り出
すことも可能となる。

【００５０】

【発明の効果】本発明は、以下に記載されるような効果
を奏する。請求項１に記載の発明によれば、壁材は、基
材と、集熱体と、太陽電池素子とが積層され、パネル式
に形成されているので、太陽光を利用して効率よく発電
と集熱を行うことができ、軽量で側壁への取り付け施工
も容易に行うことができる。

【００５１】また、請求項２に記載の発明によれば、太
陽電池素子が集熱体上に配列されて積層され、集熱体が
太陽電池素子の間に露出するように設けられるので、単
位面積あたりの発電効率と集熱効率を増すことができ
る。

【００５２】また、請求項３に記載の発明によれば、外
側に臨む側が耐候性を有する樹脂フィルムによって被覆
されているので、壁材の維持管理が容易となり、壁材の
長寿命化を図ることができる。

【００５３】また、請求項４に記載の発明によれば、壁
材が傾斜部と、折り返し部とを備え、傾斜部の太陽光を
受光する面に集熱体と太陽電池素子とが積層されている
ので、太陽光による発電効率の向上を図ることができ
る。また、雨仕舞を向上することができる。

【００５４】また、請求項５に記載の発明によれば、壁
材の上端には、側壁に配設される際に上方に位置する壁
材と係合するフック状部が設けられ、壁材の折り返し部
の終端には、立ち上がり部が設けられ、下方に位置する
壁材のフック状部と係合するように構成されているの
で、壁材を容易に建物の側壁に取付けることができる。

【００５５】また、請求項６に記載の発明によれば、壁
材の上端と折り返し部の終端に、側壁に配設される際に
上下に互いに隣接する壁材の間からの雨水の侵入を防止
する防水部が設けられので、雨仕舞を向上することがで
きる。

【００５６】また、請求項７に記載の発明によれば、壁
材の両端に側板が設けられているので、壁材の側壁側に
形成される空間に蓄積される空気を熱エネルギーを貯え
る熱媒体とすることができる。

【００５７】また、請求項８に記載の発明によれば、側
壁の外側に、側壁との間に空気層を形成するように側壁
を覆う壁材が配設され、断熱壁によって画成される断熱
部屋に、換気機構によって前記空気層から空気を供給す
るよう構成されているので、空調に必要なエネルギーを
節約することができる。

【００５８】また、請求項９に記載の発明によれば、建
物の外側から断熱部屋内に直接外気を導入するよう構成
されているので、空気層内の空気の温度と外気の温度と
を比較して、季節に応じて断熱部屋内に要求される温度
に近い空気を選択して導入することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、
壁材の一例を示す正面図である。

【図２】図１のＩ−Ｉにおける断面図である。

【図３】図１の右側面図である。

【図４】図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。

【図５】図４の部分Ｏにおける拡大断面図である。

【図６】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、
壁材の他の一例を示す拡大断面図である。

【図７】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、
壁材の他の一例を示す正面図である。

【図８】本発明に係る一実施の形態を示す図であって、
壁材のさらに他の一例を示す正面図である。

【図９】本発明に係るソーラシステム建物の、太陽光を
受光している冬季日中の使用状態を示す図である。

【図１０】本発明に係るソーラシステム建物の、冬季夜
間の使用状態を示す図である。

【図１１】本発明に係るソーラシステム建物の、太陽光
を受光している春、夏、秋季日中の使用状態を示す図で
ある。

【図１２】本発明に係るソーラシステム建物の、春、
夏、秋季夜間の使用状態を示す図である。

【符号の説明】

Ｈ・・・ソーラシステム建物Ｒ・・・空気層Ｗ・・・断熱壁１・・・壁材２・・・集熱体３・・・太陽電池素子４・・・樹脂フィルム５・・・接着材６・・・断熱部屋７・・・換気機構８・・・外気導入機構９・・・集熱管１０・・・基材１１・・・傾斜部１２・・・折り返し部１３・・・フック状部１４・・・立ち上がり部１５・・・側板７１・・・ダクト７２・・・給気ダクト７３・・・給気ファン７４・・・空気取り入れ口７５・・・空気排出口７６・・・排気ダクト７７・・・排気ファン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２４Ｊ 2/42 Ｆ２４Ｊ 2/42 ＣＨ０１Ｌ 31/042 Ｈ０１Ｌ 31/04 Ｒ (71)出願人 592032544 北菱産業株式会社北海道札幌市中央区北５条西６−２−２ (71)出願人 500563463 北海道新日軽株式会社北海道札幌市東区東苗穂４条１丁目12番10 号 (71)出願人 596044767 タカノサッシ株式会社新潟県新潟市両川１丁目3604番地11 (72)発明者長野克則北海道札幌市南区川治１−２−11−５Ｆターム(参考） 2E001 DD01 DD12 DH07 FA04 FA15 FA24 FA35 GA12 GA23 GA42 HB04 HD11 HF02 KA01 LA07 LA11 MA03 NA04 NA05 ND14 2E110 AA04 AA14 AA27 AA35 AB04 AB22 BA03 BA12 BA23 BB04 BD23 CC04 DA03 DA23 DB14 DC02 DD02 GA32W GB06X GB43W GB44W GB45Z GB46W GB46Z GB47W GB53Z GB55Z 5F051 BA03 JA09 JA18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】建物の側壁の外側に配設されるパネル式
の壁材であって、前記壁材は、前記側壁に臨む側から順に、基材と、熱を
吸収する集熱体と、太陽光により発電を行う太陽電池素
子とが積層されてなることを特徴とする壁材。
【請求項２】請求項１に記載の壁材において、前記太陽電池素子は、前記集熱体上に配列されて積層さ
れ、前記集熱体は、前記太陽電池素子の間に露出するよ
うに設けられていることを特徴とする壁材。
【請求項３】請求項１または請求項２のいずれかに記
載の壁材において、外側に臨む側が耐候性を有する樹脂フィルムによって被
覆されていることを特徴とする壁材。
【請求項４】請求項１から請求項３のいずれかに記載
の壁材において、前記壁材の上端から下方に向うにしたがって前記側壁と
の間が漸次隔間するように傾斜角が設けられた傾斜部
と、前記傾斜部の下端から前記側壁に向かって折曲して
延出形成された折り返し部とを備えてなり、前記傾斜部
の太陽光を受光する面に前記集熱体と前記太陽電池素子
とが積層されていることを特徴とする壁材。
【請求項５】請求項４に記載の壁材において、前記壁材の上端には、前記側壁に配設される際に上方に
位置する壁材と係合するフック状部が設けられ、前記壁
材の前記折り返し部の終端には、前記終端より上方に向
かって立ち上がる立ち上がり部が設けられ、前記側壁に
配設される際に下方に位置する壁材の前記フック状部と
係合するように構成されていることを特徴とする壁材。
【請求項６】請求項４に記載の壁材において、前記壁材の上端と前記壁材の折り返し部の終端には、前
記側壁に配設される際に互いに上下に隣接する前記壁材
の間からの雨水の侵入を防止する防水部が設けられてい
ることを特徴とする壁材。
【請求項７】請求項４から請求項６のいずれかに記載
の壁材において、両端に側板が設けられていることを特徴とする壁材。
【請求項８】断熱壁によって画成された断熱部屋を有
してなり、建物の少なくとも太陽光を受光する側の側壁
の外側には、前記側壁と所定距離離間して前記側壁との
間に空気層を形成するように前記側壁を覆う請求項１か
ら請求項７のいずれかに記載の壁材が配設され、前記断熱部屋には、前記空気層内の空気によって換気を
行う換気機構が設けられ、前記換気機構は、前記空気層
に連通するダクトと、前記ダクトと前記断熱部屋とを連
通する給気ダクトと、前記給気ダクト内に設けられて前
記ダクトから前記断熱部屋に空気を吸引する給気ファン
とを備え、前記ダクトと前記給気ダクトとを介して前記
空気層から前記断熱部屋に空気を供給するよう構成され
ていることを特徴とするソーラシステム建物。
【請求項９】請求項８に記載のソーラシステム建物に
おいて、前記建物の外側と前記断熱部屋とを連通する外気導入ダ
クトと、前記外気導入ダクト内に設けられて外気を前記
断熱部屋に吸引する外気導入ファンとを備え、外気を前
記断熱部屋に直接導入するよう構成されていることを特
徴とするソーラシステム建物。