JP6872874B2 - 建物 - Google Patents

Description

この発明は、建物に関し、特に、外壁に太陽光パネルを設置した建物に関する。

従来から、外壁に太陽光パネルを設置した建物が存在する。一般的には、太陽光パネルは、直接外壁に取り付けられている。

一方、特許文献１には、建物の外壁から外側に向けて突設された一対のブラケットに、固定式の太陽電池パネルを取り付けることが開示されている。

特開平１１−２４７５５５号公報

太陽の南中高度が高く大量の発電量が見込まれる季節や時間帯において、太陽光パネルは高温になる。太陽光パネルを直接外壁に取り付けた場合、太陽光パネルの裏面が高温になることで、外壁が高温となり、外壁からの熱負荷が増大するという問題があった。

また、特許文献１では、間隔をあけて太陽光パネルが外壁に取り付けられているため、太陽光パネルの裏面からの熱により、外壁が高温となることを防止することができる。しかし、外壁と太陽光パネルとを隙間をあけて設置しているだけでは、太陽光パネルの温度上昇を積極的に抑制することはできず、太陽光パネルの発電効率を向上させることは困難であった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易な構成で太陽光パネルの発電効率を向上させることが可能な建物を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る建物は、外壁に太陽光パネルを設置した建物であって、太陽光パネルを、外壁よりも前方に離して支持する支持部材と、太陽光パネルの裏面と外壁との間に配置された室外機と、太陽光パネルと外壁との間に位置し、上方への空気の流れを許容する空気通路とを備える。

好ましくは、支持部材は、外壁の横幅方向に沿って水平方向に延在し、上下方向に通気可能な水平部材を含み、水平部材上に室外機が配置される。

好ましくは、室外機の排気口には、排出した空気を上方に向けて案内する風向部材が設けられる。

好ましくは、外壁は、窓と、窓の下に位置する下壁と、窓の上に位置する上壁とを含み、太陽光パネルは、下壁および上壁の前方にそれぞれ配置される。

好ましくは、窓の前方には、ルーバーが設けられる。

本発明によれば、簡易な構成で太陽光パネルの発電効率を向上させることが可能な建物を提供することができる。

本発明の実施の形態に係る建物の一例を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る建物の構造例を模式的に示す断面図である。 室外機の他の向きを模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る建物の他の構造例を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る建物のさらに他の構造例を模式的に示す断面図である。 本発明の実施の形態に係る建物のさらに他の構造例を模式的に示す断面図である。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。

図１を参照して、本実施の形態に係る建物１について説明する。本実施の形態では、図１において矢印Ａ１で示す方向を上下方向、矢印Ａ２で示す方向を横幅方向という。

本実施の形態に係る建物１は、たとえば、複数階の建物であり、典型的にはオフィスビルである。建物１は、外壁１０に太陽光パネル２が設置されている。建物１は、たとえば、上下方向に隣接する３つの階Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を有している。

図２は、本発明の実施の形態に係る建物の構造例を模式的に示す断面図である。図２において矢印Ａ３で示す屋外側を前方といい、屋内側を後方という。図２をさらに参照して、建物１について説明する。図２では、特に２階Ｆ２部分を示すが、１階Ｆ１、３階Ｆ３においても同様である。

建物１は、太陽光パネル２を、外壁１０よりも前方に離して支持する支持部材３と、太陽光パネル２の裏面と外壁１０との間に配置された室外機４と、太陽光パネル２と外壁１０との間に位置し、上方への空気の流れを許容する空気通路５とを備える。

各階において、外壁１０は、たとえば、窓１３と、窓１３の下に位置する下壁１１と、窓１３の上に位置する上壁１２とを含む。本実施の形態では、窓１３は、たとえば、第１窓１４と第１窓１４の上方に設けられる第２窓１５とを有している。第１窓１４は、典型的には腰高窓であり、開閉することができないＦＩＸ窓とするが、開閉可能な窓を用いてもよい。第２窓１５は、開閉可能な窓であり、突き出し窓や内倒し窓などを用いることができる。窓１３は、建物１の横幅方向に沿って延在していてもよいし、一定間隔ごとに設けられていてもよい。窓１３の屋内側には、日射を遮るためのブラインド１６が設けられていてもよい。

各階において、太陽光パネル２は、下壁１１および上壁１２の前方にそれぞれ配置される。つまり、太陽光パネル２は、窓１３の前方には配置されていない。太陽光パネル２を外壁１０の前方に配置することで、外壁１０への日射を制限し、外壁１０に対する日射の負荷を大幅に軽減することができる。さらに、外壁１０が露出せず、外部から見えないため、安価な材料を用いることができ、コストを抑えることができる。外壁１０の素材を安価に抑えることができる。なお、太陽光パネル２は、垂直に配置されている。

支持部材３は、外壁１０から前方に突出する突出部材３１と、突出部材３１の前端に連結され、上下方向に延びる棒状部材３２とを含む。突出部材３１は、上下方向および横幅方向に間隔をあけて複数設けられ、たとえば、建物１の上方端および下方端と、階Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３の階間高さとにそれぞれ設けられている。棒状部材３２は、横幅方向に複数設けられ、太陽光パネル２の横幅方向両端部は、棒状部材３２に固定される。なお、太陽光パネル２および後述するルーバー６は、連結部材３３により棒状部材３２にそれぞれ取り付けられる。

支持部材３は、外壁１０の横幅方向に沿って水平方向に延在し、上下方向に通気可能な水平部材３４をさらに含む。水平部材３４は、たとえば、鋼材を格子状に組んだグレーチングである。水平部材３４は、突出部材３１に横幅方向両端部が固定され、棒状部材３２と外壁１０との間に配置される。水平部材３４の前後方向の長さは、歩行可能な長さで形成される。これにより、水平部材３４上を歩行可能な作業エリアとすることができ、太陽光パネル２や室外機４の点検などを容易に行うことができる。１，２階Ｆ１，Ｆ２の間の水平部材３４上には、１階Ｆ１の室外機４が配置され、２，３階Ｆ２，Ｆ３の間の水平部材３４上には、２階Ｆ２の室外機４が配置される。

窓１３の前方には、ルーバー６が設けられている。ルーバー６は、一定間隔で上下方向に間隔をあけて配置された複数の羽板６１と、羽板６１を固定する枠材６２とを含む。各階において、ルーバー６は、棒状部材３２に固定され、上側の太陽光パネル２と下側の太陽光パネル２との間に配置される。ルーバー６の前面は、太陽光パネル２の表面と略面一に配置される。略面一とは、完全に段差のないフラットな状態で配置される（両面が同一平面上に位置する）必要はなく、多少の段差があったとしても、視認によりフラットな状態であると確認できる程度であればよい。また、視認によりフラットな状態であると確認できれば、一方の面の延在方向（垂直方向）に対して多少傾斜していたり、部分的に突出していてもよい。なお、ルーバー６の前面とは、複数の羽板６１の前端が含まれる面をいう。

ルーバー６を設けることにより、太陽光パネル２だけが外壁１０から突出した印象になることを防止し、建物１の外観の意匠性を向上させることができる。このように、外壁１０から前方に離れた位置には、太陽光パネル２とルーバー６とが上下方向に連ねられる。さらに、１，２階Ｆ１，Ｆ２の階間高さには、水平部材３４がそれぞれ設けられる。これにより、外壁１０と太陽光パネル２およびルーバー６と上下の水平部材３４とで区画される通気空間９が形成される。なお、窓１３の前方にルーバー６を垂直に設けることで、窓１３に向けて多少の日射を取り入れることもできる。

室外機４は、たとえば、ペア型エアコンで使用されるものである。ペア型エアコンとは、１つの室内機に１つの室外機が接続されているエアコンである。室外機４は、冷媒管４１により、天井８１に設置された室内機４２と連結される。冷媒管４１は、室内機４２に連結され、天井裏８を通って上壁１２を貫通し、通気空間９に引き出され、水平部材３４の貫通孔を通って室外機４に接続する。上述したように、室外機４は、水平部材３４上に配置される。階Ｆ２の室内機４２に接続される室外機４は、階Ｆ２，Ｆ３の階間高さに設けられる水平部材３４上に配置される。階Ｆ１の室内機４２に接続される室外機４は、階Ｆ１，Ｆ２の階間高さに設けられる水平部材３４上に配置される。なお、最上階Ｆ３の場合、室外機４は、屋上に配置されてもよいし、最上階Ｆ３の天井高さ付近に設置した水平部材３４上に配置してもよい。

一般的な高層階の建物では、複数の室内機に対して１つの室外機が接続されるマルチ型エアコンが用いられている。この場合、室外機は、複数の室内機に対応した大きい能力を有し、エアコンのエネルギー効率が悪いという問題があった。さらに、このような室外機は、屋上に設置されることが通常であり、各階に設置されている室内機から屋上の室外機まで冷媒管を伸ばす必要があった。

本実施の形態では、ペア型エアコンを用いることで、室外機４を外壁１０の外に設けても、室外機４を太陽光パネル２で隠すことができるため、建物１の外観の意匠性を損なうことがない。さらに、室外機４を屋上ではなく直上階の水平部材３４上に設けることができるため、冷媒管４１を短くすることができる。さらに、複数の室内機に対応した能力を有する室外機を準備する必要がない。また、太陽光パネル２を室外機４の日除けとして援用することができるため、太陽の日射による室外機４の温度上昇を抑制することができ、エアコンのエネルギー効率を向上させることができる。また、建物１の外壁１０に加えて屋上の広い範囲にも太陽光パネル２を設置することができるため、太陽光パネル２による発電量を増加させることができ、創エネルギー・省エネルギー効果を向上させることができる。

つまり、通気空間９に室外機４が設置されるため、室外機４からの排気により、空気通路５が通気空間９に形成される。通気空間９の上部に位置する水平部材３４は、通気性を有するため、空気通路５は、階を跨いで上方（上階）への空気の流れを許容する。これにより、日射熱により太陽光パネル２が高温となった場合でも、太陽光パネル２の裏面からの放熱により温められた通気空間９内の空気を上方に流動させることができる。太陽光パネル２は、夏季や南中高度が高い時間帯の日射により、約８５度にまで上昇することがある。室外機４の排気口から排出される排気の温度は、高くても約４５度である。そのため、ファンが大きく送風量の大きい室外機４を利用することで、太陽光パネル２の裏面の放熱を促進し、太陽光パネル２の発電効率を向上させることができる。

室外機４の排気口は、外壁１０を向いて配置される。室外機４の排気口には、排出した空気を上方に向けて案内する風向部材４３が設けられる。風向部材４３は、複数の横板を有し、横板は、斜め上方に延びるように固定されている。これにより、空気通路５において、階を跨いで室外機４の排気による上方への空気の流れをより促進することができ、太陽光パネル２の裏面からの放熱をより促進することができ、太陽光パネル２の発電効率を向上させることができる。

図３を参照して、室外機４の排気口を太陽光パネル２の裏面に向けて設置してもよい。さらに、上述した風向部材４３を室外機４の排気口に設けてもよい。この場合、室外機４の排気を太陽光パネル２の裏面に当てて、太陽光パネル２の裏面に沿って上方への空気の流れを促進することができる。これにより、太陽光パネル２が日射により高温になった場合でも、太陽光パネル２の温度を効率的に下げることができ、太陽光パネル２の発電効率を向上させることができる。

図４は、本発明の実施の形態に係る建物の他の構成例を模式的に示す断面図である。図４に示されるように、２階Ｆ２の下壁１１および１階Ｆ１の上壁１２の前方、および、３階Ｆ３の下壁１１および２階Ｆ２の上壁１２の前方には、上下方向の長さが小さい太陽光パネル２Ａがそれぞれ３枚ずつ設けられてもよい。この場合、上下に隣接する太陽光パネル２Ａは、隙間２１Ａをあけて取り付けられる。このような構成にすることで、室外機４の排気により、太陽光パネル２Ａの隙間２１Ａから通気空間９内の空気を外方に放出させるとともに、ルーバー６の羽板６１の間から外気を通気空間９内に取り入れることができるため、通気空間９と外気との空気の流れを促進することができ、太陽光パネル２Ａの温度をより効率的に下げることができる。なお、上下に隣接する太陽光パネル２Ａの隙間２１Ａを大きくするために、太陽光パネル２Ａを屋外に向かって斜め下方に延びるように取り付けてもよい。

図５，６は、本発明の実施の形態に係る建物のさらに他の構造例を模式的に示す断面図である。建物１Ｂ，１Ｃの太陽光パネル２Ｂは、たとえば、図５，６に示されるように、太陽の日射を効率よく取り込むことができるように、やや傾斜して設けられてもよい。具体的には、下壁１１および上壁１２の前方に配置される２枚の太陽光パネル２Ｂは、屋外に向かって斜め下方に延びる。これにより、太陽光パネル２Ｂへの太陽の日射を効率よく取り込むことができ、太陽光パネル２Ｂの発電量を増加させることができる。

また、本実施の形態では、ルーバー６は、垂直に延びるとして説明したが、これに限定されない。建物１Ｂのルーバー６Ｂは、屋外側に向かって上方に傾斜して設けられてもよい。たとえば、図５に示されるように、ルーバー６Ｂの下端と上端とは、それぞれ下に位置する太陽光パネル２Ｂの上端と、上に位置する太陽光パネル２Ｂの下端とに接続されている。この場合、垂直に延びるルーバー６と比較した場合に、羽板６１Ｂの間から日射が差し込みにくくなる。これにより、通気空間９への日射を遮りながら、通気空間９への照度を上げることができる。

また、ルーバー６の羽板６１は、水平でなくてもよい。図６に示されるように、建物１Ｃのルーバー６Ｃは、４つの第１羽板６３Ｃと、第１羽板６３Ｃの下方に設けられる２つの第２羽板６４Ｃとを含む。第１羽板６３Ｃは、前方側半分が前方に向かってやや下方に傾斜して設けられている。これにより、上述したルーバー６Ｂと比較して、より第１羽板６３Ｃの間から日射が差し込みにくくなる。さらに、第１羽板６３Ｃの水平部分において日射を反射させることで、通気空間９への日射を遮りながら、通気空間９の照度を上げることができる。また、第２羽板６４Ｃは、前方側半分が上方に立ち上がるように設けられている。これにより、第２羽板６４Ｃの立ち上がり部分で受けた日射を効率よく太陽光パネル２Ｂへ反射させることができ、太陽光パネル２Ａの発電量を向上させることができる。

また、上記各実施の形態において、室外機４は、直上階の水平部材３４上に配置されているとしたが、太陽光パネル２の裏面と外壁１０との間（通気空間９）に配置されていればよい。たとえば、室外機４は、同じ階の下に位置する水平部材３４上に配置されていてもよい。室外機４は、太陽光パネル２の裏面において、上に位置する水平部材３４に吊り下げ固定されていてもよい。

また、上記各実施の形態において、窓１３の前方にはルーバー６，６Ｂ，６Ｃが設けられるとして説明した。しかし、ルーバー６，６Ｂ，６Ｃは必須の構成要素ではなく、窓１３の前方には、ルーバー６，６Ｂ，６Ｃが設けられていなくてもよいし、ルーバー６，６Ｂ，６Ｃに代えて、透光性を有する別の部材が設けられていてもよい。

また、上記各実施の形態において、窓１３は、設けられていなくてもよい。

また、上記各実施の形態において、建物１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃは、複数階建ビルであるとして説明したが、複数階建てに限定されない。

以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ 建物、２，２Ａ 太陽光パネル、３ 支持部材、４ 室外機、５ 空気通路、６，６Ｂ，６Ｃ ルーバー、７ 屋内空間、８ 天井裏、９ 通気空間、１０ 外壁、１１ 下壁、１２ 上壁、１３ 窓、１４ 第１窓、１５ 第２窓、１６ ブラインド、２１Ａ 隙間、３１ 突出部材、３２ 棒状部材、３３ 連結部材、３４ 水平部材、４１ 冷媒管、４２ 室内機、４３ 風向部材、６１ 羽板、６２，６２Ａ 枠材、６３Ｂ 第１羽板、６４Ｂ 第２羽板、８１ 天井、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３ 事務室。

Claims (5)

1. 外壁に太陽光パネルを設置した建物であって、
   前記太陽光パネルを、前記外壁よりも前方に離して支持する支持部材と、
   前記太陽光パネルの裏面と前記外壁との間に配置され、その排気口が前記太陽光パネルの裏面に向けて設置された室外機と、
   前記太陽光パネルと前記外壁との間に位置し、上方への空気の流れを許容する空気通路とを備える、建物。
2. 前記支持部材は、外壁の横幅方向に沿って水平方向に延在し、上下方向に通気可能な水平部材を含み、前記水平部材上に前記室外機が配置される、請求項１に記載の建物。
3. 前記室外機の排気口には、排出した空気を上方に向けて案内する風向部材が設けられる、請求項１または２に記載の建物。
4. 前記外壁は、窓と、前記窓の下に位置する下壁と、前記窓の上に位置する上壁とを含み、
   前記太陽光パネルは、前記下壁および前記上壁の前方にそれぞれ配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の建物。
5. 前記窓の前方には、ルーバーが設けられる、請求項４に記載の建物。

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