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JP2005068739A - Building material with solar battery and its manufacturing method - Google Patents

Building material with solar battery and its manufacturing method Download PDF

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JP2005068739A JP2003298013A JP2003298013A JP2005068739A JP 2005068739 A JP2005068739 A JP 2005068739A JP 2003298013 A JP2003298013 A JP 2003298013A JP 2003298013 A JP2003298013 A JP 2003298013A JP 2005068739 A JP2005068739 A JP 2005068739A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a building material with a solar battery capable of further bringing out superior design, while maintaining serviceability. <P>SOLUTION: A light emitting tile P has a solar battery module 21, a control circuit 22, an LED lamp 23, and a body part 40 incorporated with these solar battery modules 21, and forming an external shape as the building material. The body part 40 is composed of a cement type fixing part 30 for fixing the solar battery module 21, and a skin layer 10 arranged on the surface side of the fixing part 30 integrally with the fixing part 30. The skin layer 10 is composed of a cement type matrix M for hiding the solar battery module 21 so as to be invisible from the outside, and a light transmissive material C dispersed in the matrix M, and allowing reception of the light of the solar battery module 21 from the outside. The light of the LED lamp 23 is also irradiated outside by the light transmissive material C. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は太陽電池付き建材及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a building material with a solar cell and a method for producing the same.

単結晶シリコン等からなる太陽電池セルは太陽光等によって起電力を生じる。この太陽電池セルは、その複数個が直列又は並列に接続されつつ透光性のあるフロントカバー及びバックカバー等で封止されて太陽電池モジュールとされる。複数枚の太陽電池モジュールは直列又は並列に配列されて架台に設置されることにより太陽電池アレイとされ、この太陽電池アレイが建築物の屋根に設けられることが一般的である。こうして建築物の屋根に太陽電池アレイを設ければ、太陽光等によって電力を得ることが可能になる。   Solar cells made of single crystal silicon or the like generate electromotive force by sunlight or the like. The solar cells are sealed with a light-transmitting front cover and back cover while being connected in series or in parallel to form a solar cell module. In general, a plurality of solar cell modules are arranged in series or in parallel and installed on a gantry to form a solar cell array, and this solar cell array is generally provided on the roof of a building. If the solar cell array is provided on the roof of the building in this way, electric power can be obtained by sunlight or the like.

しかし、太陽電池アレイを設けた建築物は、太陽電池アレイが周囲との違和感を呈し、外観上の美観が十分でない。かかる観点から、特許文献1には、可視光線の透過率が5〜70%であり、表面が反射防止性を有する着色ガラスからなる太陽電池屋根用ガラスが提案されている。また、特許文献2には、太陽電池モジュールにおける太陽電池セルの配列パターンの同様の模様が印刷された基板が提案されている。太陽電池アレイを屋根に設けた建築物においては、太陽電池アレイ以外の部分にこれらのガラスや基板を設けることにより、太陽電池アレイとの一体感を生じ、これにより建築物の外観が向上するようである。   However, in a building provided with a solar cell array, the solar cell array has a sense of incongruity with the surroundings, and the appearance is not sufficient. From such a viewpoint, Patent Document 1 proposes a solar cell roof glass made of colored glass having a visible light transmittance of 5 to 70% and a surface having antireflection properties. Patent Document 2 proposes a substrate on which a similar pattern of an array pattern of solar cells in a solar cell module is printed. In a building provided with a solar cell array on the roof, by providing these glasses and substrates in portions other than the solar cell array, a sense of unity with the solar cell array is produced, thereby improving the appearance of the building. It is.

特開平10−227102号公報JP-A-10-227102 特開2002−106151号公報JP 2002-106151 A

しかし、特許文献1、2開示の技術は太陽電池アレイ以外の部分を太陽電池アレイと同様の外観にするものに過ぎず、建築物の意匠が限定されてしまう。換言すれば、これらの技術では、太陽電池アレイはそのまま視認されることになるため、建築物が優れた意匠を呈することができない。   However, the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are merely to make the parts other than the solar cell array have the same appearance as the solar cell array, and the design of the building is limited. In other words, in these technologies, the solar cell array is visually recognized as it is, so that the building cannot exhibit an excellent design.

この点、太陽電池モジュールを少なくとも内蔵し、タイルとしての外形をなす発光タイルも知られている(特開2001−140439号公報の請求項13、段落0064、段落0065及び図8、特許2964859号公報並びに三洋リビングサプライ株式会社発行の「全天候型ソーラ自発光システム」カタログの「TAGAWA TILE」)。これらの発光タイルは一般的なタイル等と併用することが可能であることから、建築物の意匠を従来よりも向上させることができると考えられる。また、これらの発光タイルは、太陽電池モジュールとともに、この太陽電池モジュールの起電力によって発光可能なLEDランプも内蔵していることから、外部からの電力の供給がなくても、LEDランプの発光による照明、誘導等が可能である。   In this respect, a light emitting tile having at least a solar cell module and having an outer shape as a tile is also known (claim 13, paragraph 0064, paragraph 0065 and FIG. 8, Japanese Patent No. 2964859 of JP 2001-140439 A). In addition, “TAGAWA TILE” in the “All Weather Solar Solar Luminous System” catalog issued by Sanyo Living Supply Co., Ltd.). Since these light emitting tiles can be used in combination with general tiles and the like, it is considered that the design of the building can be improved as compared with the conventional design. Moreover, these light emitting tiles also incorporate LED lamps that can emit light by the electromotive force of the solar cell module together with the solar cell module, so that even if there is no external power supply, the LED lamp emits light. Illumination, guidance, etc. are possible.

しかしながら、これらの発光タイルは、太陽電池モジュールが表面にそのまま露出していたり、外観可能になっていたりしており、建材としての意匠性に欠ける。かといって、太陽電池モジュールは太陽光等の照射によって起電力を生じるものであるため、むやみにこれを隠蔽したのでは、太陽電池付き建材としての有用性が全く損なわれてしまう。   However, in these light emitting tiles, the solar cell module is exposed on the surface as it is, or the appearance is possible, and the design property as a building material is lacking. However, since the solar cell module generates an electromotive force when irradiated with sunlight or the like, if it is concealed, the usefulness of the solar cell module as a building material with solar cells is completely impaired.

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、有用性を維持しつつ、より優れた意匠性を発揮可能な太陽電池付き建材を提供することを解決すべき課題としている。   This invention is made | formed in view of the said conventional situation, Comprising: It is set as the problem which should be solved to provide the building material with a solar cell which can exhibit the more superior designability, maintaining a usefulness.

本発明の太陽電池付き建材は、太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールを内蔵して建材としての外形をなす本体部とを備え、
前記本体部は、前記太陽電池モジュールを固定するセメント系の固定部と、
該固定部の表面側に該固定部と一体に設けられ、該太陽電池モジュールを外部から目視不能に隠蔽するセメント系のマトリックスと、該マトリックス中に分散され、外部からの該太陽電池モジュールの受光を許容する透光材とによって構成された表皮層とからなることを特徴とする。
The building material with solar cell of the present invention comprises a solar cell module, and a main body part that incorporates the solar cell module and forms an outer shape as a building material,
The main body portion is a cement-based fixing portion for fixing the solar cell module;
A cement-based matrix provided integrally with the fixing portion on the surface side of the fixing portion and concealing the solar cell module from the outside so as not to be visible from the outside, and light reception of the solar cell module from the outside dispersed in the matrix It is characterized by comprising a skin layer composed of a translucent material that allows the

本発明の太陽電池付き建材は、太陽電池モジュールとこれを内蔵して建材としての外形をなす本体部とを備えている。本体部は、太陽電池モジュールを固定する固定部と、この固定部の表面側に固定部と一体に設けられた表皮層とからなる。固定部がセメント系であり、表皮層のマトリックスもセメント系であるため、固定部と表皮層とが強固に密着し、建材としての強度を発揮する。   The building material with a solar cell of the present invention includes a solar cell module and a main body portion that incorporates the solar cell module and forms an outer shape as a building material. The main body portion includes a fixing portion for fixing the solar cell module, and a skin layer provided integrally with the fixing portion on the surface side of the fixing portion. Since the fixing part is cement-based and the matrix of the skin layer is also cement-based, the fixing part and the skin layer are firmly adhered to each other, and the strength as a building material is exhibited.

表皮層のマトリックスは太陽電池モジュールを外部から目視不能に隠蔽している。このため、この太陽電池付き建材は優れた意匠性を発揮する。   The matrix of the skin layer hides the solar cell module from the outside invisible. For this reason, this building material with a solar cell demonstrates the outstanding design property.

また、表皮層は、マトリックス中に透光材を分散させており、これらの透光材が外部からの太陽電池モジュールの受光を許容する。このため、太陽電池モジュールは、マトリックスによって変換効率が低下するとしても、表皮層の透光材を介して照射される太陽光等によって未だ十分な変換効率を維持できる。すなわち、本発明の太陽電池付き建材の光透過率は0%を超え、100%に満たない。こうして、この太陽電池付き建材は優れた有用性を維持する。特に、近年は変換効率の高い太陽電池セルが開発されてきていることから、表皮層の透光材を介した太陽光等の入射によって十分な変換効率を確保できるのである。   Further, the skin layer has light-transmitting materials dispersed in the matrix, and these light-transmitting materials allow the solar cell module to receive light from the outside. For this reason, even if the conversion efficiency is lowered by the matrix, the solar cell module can still maintain a sufficient conversion efficiency by sunlight or the like irradiated through the translucent material of the skin layer. That is, the light transmittance of the building material with solar cell of the present invention exceeds 0% and is less than 100%. Thus, this building material with solar cells maintains excellent utility. In particular, since solar cells with high conversion efficiency have been developed in recent years, sufficient conversion efficiency can be ensured by the incidence of sunlight or the like through the translucent material of the skin layer.

したがって、本発明の太陽電池付き建材は、有用性を維持しつつ、優れた意匠性をも発揮可能である。   Therefore, the building material with solar cell of the present invention can exhibit excellent design properties while maintaining its usefulness.

太陽電池モジュールとは、単結晶シリコン等からなる複数個の太陽電池セルを透光性のあるフロントカバー及びバックカバー等で封止しつつ直列又は並列に組み合わせたものである。この太陽電池モジュールは、複数個の太陽電池セルを有して大きな起電力が得られるとともに、各太陽電池セルが封止されているため、セメント系の固定部によって埋設されても不具合を生じない。この太陽電池モジュールは一対の出力ケーブルを有している。本発明の太陽電池付き建材がそれら出力ケーブルを外部に出しているのであれば、それらによって電力を外部に出力することが可能である。   The solar cell module is a combination of a plurality of solar cells made of single crystal silicon or the like, which are combined in series or in parallel while being sealed with a light-transmitting front cover and back cover. This solar cell module has a plurality of solar cells to obtain a large electromotive force, and since each solar cell is sealed, there is no problem even if it is embedded by a cement-based fixing part. . This solar cell module has a pair of output cables. If the building material with a solar cell of the present invention provides these output cables to the outside, it is possible to output electric power to the outside by them.

透光材は、有色又は無色透明な場合の他、光を透過可能なものも含む。透光材としては、有色又は無色の透明又は半透明のガラス粒子又はプラスチック粒子を採用することができる。発明者らの試験結果によれば、透光材は屈折率が1.51以下であることが好ましい。一般的な板ガラスは屈折率が1.55程度であり、この板ガラスを粗く粉砕したものを透光材とした場合には、太陽光が透光材の表面で全反射しやすく、太陽電池モジュールまで届き難い。これに対し、例えばブラウン管等に使用されている光学ガラスを粗く粉砕したものを透光材とした場合には、その透光材は屈折率が1.51以下であり、太陽光が透光材の表面で全反射し難く、太陽電池モジュールまで届き易い。   The translucent material includes a material that can transmit light in addition to the case of being colored or colorless and transparent. As the light-transmitting material, colored or colorless transparent or translucent glass particles or plastic particles can be employed. According to the test results of the inventors, the translucent material preferably has a refractive index of 1.51 or less. General plate glass has a refractive index of about 1.55, and when this plate glass is roughly crushed and used as a light-transmitting material, sunlight is easily totally reflected on the surface of the light-transmitting material. It's hard to reach. On the other hand, for example, when the optical glass used for a cathode ray tube or the like is roughly crushed and used as a light transmitting material, the light transmitting material has a refractive index of 1.51 or less, and sunlight is a light transmitting material. It is difficult to totally reflect on the surface of the solar cell module and easily reach the solar cell module.

表皮層における透光材の割合は、30〜90質量%であることが好ましい。透光材の割合が90質量%より多くなると、太陽電池モジュールを視認しやすくなって、意匠性が損なわれる。他方、透光材の割合が30質量%より少なくなると、太陽光等が入射し難く、太陽電池モジュールの変換効率が十分でなくなりやすい。より好ましい範囲は40〜80質量%である。   It is preferable that the ratio of the translucent material in a skin layer is 30-90 mass%. When the ratio of the light transmissive material is more than 90% by mass, the solar cell module is easily visually recognized, and the design property is impaired. On the other hand, when the ratio of the light-transmitting material is less than 30% by mass, sunlight or the like hardly enters, and the conversion efficiency of the solar cell module tends to be insufficient. A more preferable range is 40 to 80% by mass.

また、透光材は粒径が5mm程度のものであることが好ましい。粒径が5mm程度より大きな透光材では、太陽電池付き建材の表面で個々の透光材が大きくなり、太陽電池モジュールを視認しやすくなって、意匠性が損なわれる。他方、粒径が1mm程度より小さい透光材では、太陽光等が入射し難く、太陽電池モジュールの変換効率が十分でなくなりやすい。   Moreover, it is preferable that a translucent material is a thing with a particle size of about 5 mm. In a translucent material having a particle size larger than about 5 mm, the individual translucent material becomes large on the surface of the building material with solar cells, and the solar cell module is easily visually recognized, thereby impairing the design. On the other hand, in a translucent material having a particle size of less than about 1 mm, sunlight or the like hardly enters, and the conversion efficiency of the solar cell module tends to be insufficient.

また、表皮層の表面が透光材を面で露出させていることが好ましい。表皮層の表面が透光材を面で露出させていれば、その面から太陽光等が太陽電池モジュールに届きやすく、太陽電池モジュールの変換効率が高くなる。また、LEDランプも内蔵した太陽電池付き建材においては、表皮層の表面が透光材を面で露出させていることにより、LEDランプの光がその面から外部に照射されやすい。   Moreover, it is preferable that the surface of the skin layer exposes the translucent material on the surface. If the surface of the skin layer exposes the light-transmitting material on the surface, sunlight or the like easily reaches the solar cell module from the surface, and the conversion efficiency of the solar cell module increases. Moreover, in the building material with a solar cell in which the LED lamp is also built in, the surface of the skin layer exposes the translucent material on the surface, so that the light of the LED lamp is easily irradiated to the outside from the surface.

さらに、マトリックスは白セメントを主としていることが好ましい。これにより表皮層がほぼ白色になり、太陽光等がマトリックスに吸収されることなく透光材を経て太陽電池モジュールに届きやすく、太陽電池モジュールの変換効率が高くなる。マトリックスが白セメントを主とする場合、マトリックスは他に薄い色の着色を呈する顔料等を含有していることができる。また、マトリックスに薄い色の印刷等の加飾を行うことも可能である。   Furthermore, it is preferable that the matrix is mainly white cement. As a result, the skin layer becomes almost white, and sunlight or the like is not absorbed by the matrix, but easily reaches the solar cell module through the translucent material, and the conversion efficiency of the solar cell module increases. In the case where the matrix is mainly white cement, the matrix can contain other pigments exhibiting a light color. It is also possible to decorate the matrix with light color printing or the like.

本発明の太陽電池付き建材は、太陽電池モジュールと接続された制御回路と、この制御回路と接続されて太陽電池モジュールの起電力に基づいて発光可能なLEDランプとを備え得る。この場合、本体部は制御回路及びLEDランプも内蔵する。また、固定部は制御回路及びLEDランプも固定する。そして、第一には、表皮層の透光材がLEDランプの光を外部に案内する。また、第二には、表皮層は、マトリックス中に設けられてLEDランプの光を外部に案内する案内部材を有することもできる。案内部材としては、有色又は無色の透明又は半透明のガラス棒やグラスファイバ又はプラスチック棒やプラスチックファイバを採用することができる。こうした太陽電池付き建材であれば、外部からの電力の供給がなくても、LEDランプによる照明、誘導等が可能であり、特に優れた有用性を発揮する。   The building material with a solar cell of the present invention may include a control circuit connected to the solar cell module and an LED lamp connected to the control circuit and capable of emitting light based on the electromotive force of the solar cell module. In this case, the main body also incorporates a control circuit and an LED lamp. The fixing unit also fixes the control circuit and the LED lamp. First, the translucent material of the skin layer guides the light of the LED lamp to the outside. Secondly, the skin layer may have a guide member that is provided in the matrix and guides the light of the LED lamp to the outside. As the guide member, a colored or colorless transparent or translucent glass rod, glass fiber, plastic rod, or plastic fiber can be employed. Such a building material with a solar cell can be illuminated and guided by an LED lamp without any external power supply, and exhibits particularly excellent utility.

制御回路としては、例えばツェナーダイオード等の定電圧回路を含む電源回路と、シュミットトリガインバータIC等の発振回路とを採用することができる。電源回路はキャパシタ等の蓄電池を有し得る。LEDランプとしては、赤色、白色、青色等に発光するものを採用することができる。   As the control circuit, for example, a power supply circuit including a constant voltage circuit such as a Zener diode and an oscillation circuit such as a Schmitt trigger inverter IC can be employed. The power supply circuit may have a storage battery such as a capacitor. An LED lamp that emits light in red, white, blue, or the like can be used.

本発明の太陽電池付き建材は本発明の製造方法によって製造することが可能である。この製造方法は、セメント原料と透光材とを混合してなる第1モルタルを用意し、キャビティの底面に該第1モルタルを流し込む第1工程と、
該キャビティ内の該第1モルタル上に太陽電池モジュールを載置する第2工程と、
セメント原料を混合してなる第2モルタルを用意し、該キャビティ内の該第1モルタル及び該太陽電池モジュール上に該第2モルタルを流し込む第3工程と、
該第1モルタル及び該第2モルタルを固化し、太陽電池付き建材を得る第4工程とを備えたことを特徴とする。
The building material with solar cell of the present invention can be produced by the production method of the present invention. This manufacturing method prepares a first mortar formed by mixing a cement raw material and a translucent material, and flows the first mortar into the bottom surface of the cavity;
A second step of placing a solar cell module on the first mortar in the cavity;
A third step of preparing a second mortar obtained by mixing a cement raw material, and pouring the second mortar over the first mortar and the solar cell module in the cavity;
And a fourth step of solidifying the first mortar and the second mortar to obtain a building material with a solar cell.

この製造方法では、キャビティの底面側が表皮層となり、第1モルタルの透光材が表皮層の表面に面で存在しやすくなる。これにより、表皮層の表面が透光材を面で露出させた太陽電池付き建材を製造しやすい。   In this manufacturing method, the bottom surface side of the cavity becomes the skin layer, and the light transmitting material of the first mortar is likely to exist on the surface of the skin layer. Thereby, it is easy to manufacture the building material with a solar cell in which the surface of the skin layer exposes the translucent material on the surface.

制御回路とLEDランプとを備える太陽電池付き建材を製造する場合、以下の第一又は第二の方法を採用することができる。   When manufacturing a building material with a solar cell comprising a control circuit and an LED lamp, the following first or second method can be adopted.

第一の製造方法では、第2工程においてキャビティ内の第1モルタル上に制御回路及びLEDランプも載置する。そして、第3工程において、キャビティ内の第1モルタル、太陽電池モジュール、制御回路及びLEDランプ上に第2モルタルを流し込む。これにより、表皮層の透光材がLEDランプの光を外部に案内する太陽電池付き建材を製造することができる。   In the first manufacturing method, the control circuit and the LED lamp are also placed on the first mortar in the cavity in the second step. In the third step, the second mortar is poured onto the first mortar, the solar cell module, the control circuit, and the LED lamp in the cavity. Thereby, the translucent material of a skin layer can manufacture the building material with a solar cell which guides the light of an LED lamp outside.

また、第二の製造方法では、第2工程において、LEDランプの発光部に光を外部に案内可能な案内部材を固定したLEDランプ装置を用意する。また、キャビティ内の第1モルタル上に制御回路を載置するとともに、LEDランプ装置の案内部材を第1モルタル内に挿入する。そして、第3工程において、キャビティ内の第1モルタル、太陽電池モジュール、制御回路及びLEDランプ装置上に第2モルタルを流し込む。これにより、表皮層の案内部材がLEDランプの光を外部に案内する太陽電池付き建材を製造することができる。   In the second manufacturing method, in the second step, an LED lamp device is prepared in which a guide member capable of guiding light to the outside is fixed to the light emitting portion of the LED lamp. In addition, the control circuit is placed on the first mortar in the cavity, and the guide member of the LED lamp device is inserted into the first mortar. In the third step, the second mortar is poured onto the first mortar, the solar cell module, the control circuit, and the LED lamp device in the cavity. Thereby, the building material with a solar cell which the guide member of an outer skin layer guides the light of an LED lamp outside can be manufactured.

本発明の製造方法では、第4工程において、透光材が面で露出するように表皮層の表面を研磨することが好ましい。これにより確実に表皮層の表面に透光材が面を露出することとなる。   In the production method of the present invention, in the fourth step, it is preferable to polish the surface of the skin layer so that the translucent material is exposed on the surface. This ensures that the surface of the translucent material is exposed on the surface of the skin layer.

以下、本発明の太陽電池付き建材を発光タイルに具体化した実施形態1、2を比較例とともに図面を参照しつつ説明する。
「実施形態1」
Hereinafter, Embodiment 1 and 2 which actualized the building material with a solar cell of this invention in the light emitting tile are described, referring drawings with a comparative example.
Embodiment 1”

(第1工程)
まず、透光材C(図2及び図3参照)として、半透明な光学ガラスのガラス粒子(平均粒径5mm)を用意する。このガラス粒子の屈折率は1.51である。また、白セメント及び珪砂(平均粒径5mm)も用意する。これらを表1に示す割合で混合し、実施例1〜3及び比較例1、2の第1モルタル10(図1参照)を得る。
(First step)
First, as translucent material C (see FIGS. 2 and 3), glass particles (average particle size 5 mm) of translucent optical glass are prepared. The glass particles have a refractive index of 1.51. Also, white cement and quartz sand (average particle size 5 mm) are prepared. These are mixed in the ratio shown in Table 1, and the 1st mortar 10 (refer FIG. 1) of Examples 1-3 and Comparative Examples 1 and 2 is obtained.

Figure 2005068739
Figure 2005068739

そして、図1(A)に示す成形型1を用意し、この成形型1のキャビティ1aの底面に各第1モルタル10を流し込む。この際、キャビティ1aの底面側が将来の表皮層10(図2及び図3参照)となるため、第1モルタル10の透光材Cが表皮層10の表面に面で存在しやすくなる。これにより、表皮層10の表面が透光材Cを面で露出させた発光タイルP(図2及び図3参照)を製造しやすい。なお、実施例2についてはインクジェットにより加飾を行った。   Then, a mold 1 shown in FIG. 1A is prepared, and each first mortar 10 is poured into the bottom surface of the cavity 1 a of the mold 1. At this time, since the bottom surface side of the cavity 1 a becomes the future skin layer 10 (see FIGS. 2 and 3), the translucent material C of the first mortar 10 tends to exist on the surface of the skin layer 10. Thereby, it is easy to manufacture the light emitting tile P (see FIG. 2 and FIG. 3) in which the surface of the skin layer 10 exposes the translucent material C on the surface. In addition, about Example 2, it decorated with the inkjet.

(第2工程)
次いで、図1(B)に示すユニット20を用意する。このユニット20では、図4にも示すように、互いに平行かつ等間隔に設けられた同一長さの4本の支柱20aの先端に太陽電池モジュール21が固定されている。また、左右で対をなす支柱20a間には基板20bが設けられ、基板20bの両端にはLEDランプ23が設けられている。図1(B)に示すように、両LEDランプ23の先端は太陽電池モジュール21の表面と高さが一致している。これら太陽電池モジュール21及び基板20bは、定電圧回路、蓄電池及び発振回路を有する制御回路22と接続されている。そして、キャビティ1a内の各第1モルタル10上にこのユニット20を載置する。実施例1〜3についてはユニット20をキャビティ1aの底面に向けて押圧し、太陽電池モジュール21の表面からの第1モルタル10の厚さを小さくする。
(Second step)
Next, a unit 20 shown in FIG. 1B is prepared. In this unit 20, as shown in FIG. 4, the solar cell module 21 is fixed to the tips of the four columns 20 a having the same length provided in parallel with each other at equal intervals. A substrate 20b is provided between the left and right support columns 20a, and LED lamps 23 are provided at both ends of the substrate 20b. As shown in FIG. 1 (B), the tips of both LED lamps 23 are flush with the surface of the solar cell module 21. The solar cell module 21 and the substrate 20b are connected to a control circuit 22 having a constant voltage circuit, a storage battery, and an oscillation circuit. And this unit 20 is mounted on each 1st mortar 10 in the cavity 1a. About Examples 1-3, the unit 20 is pressed toward the bottom face of the cavity 1a, and the thickness of the 1st mortar 10 from the surface of the solar cell module 21 is made small.

(第3工程)
そして、図1(C)に示すように、上記表1における実施例1〜3及び比較例1、2の配合からなる第2モルタル30を用意し、キャビティ1a内の第1モルタル10及びユニット20上にこの第2モルタル30を流し込む。この際、太陽電池モジュール21は各太陽電池セルが封止されているため、第2モルタル30によって埋設されても不具合を生じない。
(Third step)
And as shown in FIG.1 (C), the 2nd mortar 30 which consists of the mixing | blending of Examples 1-3 and the comparative examples 1 and 2 in the said Table 1 is prepared, and the 1st mortar 10 and the unit 20 in the cavity 1a are prepared. The second mortar 30 is poured onto the top. At this time, since each solar battery cell is sealed in the solar battery module 21, no problem occurs even if it is buried in the second mortar 30.

(第4工程)
この状態で8時間の型内養生を行った後、成形体Pを成形型1から脱型し、さらに成形体Pを4時間室温で養生し、第1モルタル10及び第2モルタル30を固化する。この後、成形体Pの表面を平面研削盤で研磨する。
(4th process)
After in-mold curing for 8 hours in this state, the molded body P is removed from the molding mold 1, and the molded body P is further cured at room temperature for 4 hours to solidify the first mortar 10 and the second mortar 30. . Thereafter, the surface of the molded body P is polished with a surface grinder.

実施例1〜3の成形体Pを図2及び図3に示し、実施例1〜3の成形体Pについては一点鎖線で示すように研磨を行い、透光材Cが面で露出するようにする。こうして、図4及び図5に示すように、実施例1〜3及び比較例1、2の発光タイルPを得る。   The molded product P of Examples 1 to 3 is shown in FIG. 2 and FIG. 3, and the molded product P of Examples 1 to 3 is polished as shown by the alternate long and short dash line so that the translucent material C is exposed on the surface. To do. Thus, as shown in FIGS. 4 and 5, the light emitting tiles P of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are obtained.

各発光タイルPについて、表皮層10の厚さ(mm)及び光透過率(%)の測定を行うとともに、外部からユニット20を目視できるか否かの外観の判断を行った。また、2002年の2月、各発光タイルPを屋外に一定時間放置し(括弧内は時間帯を示す。)、それによって得られたであろう太陽電池モジュール21の起電力に基づいてLEDランプ23が点滅を何時間継続できるかの確認試験も行った。結果を表2に示す。   For each light-emitting tile P, the thickness (mm) and light transmittance (%) of the skin layer 10 were measured, and the appearance of the unit 20 was judged from the outside to see whether the unit 20 was visible. Further, in February 2002, each light-emitting tile P was left outdoors for a certain period of time (the parentheses indicate a time zone), and an LED lamp based on the electromotive force of the solar cell module 21 that would have been obtained thereby. A confirmation test of how many hours 23 can continue blinking was also conducted. The results are shown in Table 2.

Figure 2005068739
Figure 2005068739

表2より、実施例1〜3の発光タイルPは、表皮層10のマトリックスMがユニット20を外部から目視不能に隠蔽しているため、優れた意匠性を発揮している。また、実施例1〜3の発光タイルPは、外部からの電力の供給がなくても、LEDランプ23による照明、誘導等が可能であり、特に優れた有用性を発揮することがわかる。   From Table 2, the light-emitting tiles P of Examples 1 to 3 exhibit excellent design properties because the matrix M of the skin layer 10 hides the unit 20 from the outside invisible. In addition, it can be seen that the light emitting tiles P of Examples 1 to 3 can be illuminated and guided by the LED lamp 23 without any external power supply and exhibit particularly excellent utility.

すなわち、実施例1〜3の発光タイルPでは、図3に示すように、表皮層10がマトリックスM中に無数の透光材Cを分散させており、これらの透光材Cが外部からの太陽電池モジュール21の受光と、LEDランプ23の光の外部への案内とを許容している。これらの発光タイルPでは、表皮層10の厚さが2〜6mmであるため、多くの透光材Cは、発光タイルPの表面に面で露出し、かつ太陽電池モジュール21及びLEDランプ23と面又は点で接触しているためである。このため、太陽電池モジュール21は、マトリックスMによって変換効率が低下するとしても、表皮層10の透光材Cを介して照射される太陽光等によって未だ十分な変換効率を維持できるのである。   That is, in the light emitting tiles P of Examples 1 to 3, as shown in FIG. 3, the skin layer 10 has an infinite number of translucent materials C dispersed in the matrix M, and these translucent materials C are supplied from the outside. Light reception by the solar cell module 21 and guidance of the light from the LED lamp 23 to the outside are allowed. In these light emitting tiles P, since the thickness of the skin layer 10 is 2 to 6 mm, many translucent materials C are exposed on the surface of the light emitting tiles P, and the solar cell modules 21 and the LED lamps 23 This is because they are touching at a surface or a point. For this reason, even if the conversion efficiency is lowered by the matrix M, the solar cell module 21 can still maintain a sufficient conversion efficiency by sunlight or the like irradiated through the light-transmitting material C of the skin layer 10.

特に、実施例1〜3の発光タイルPでは、透光材Cは屈折率が1.51であり、太陽光が透光材Cの表面で全反射し難く、太陽電池モジュール21まで届き易いと考えられる。また、表皮層10の表面が透光材Cを面で露出させているため、その面から太陽光が太陽電池モジュール21に届きやすい。さらに、マトリックスMが白セメントを主としているため、太陽光がマトリックスMに吸収されることなく透光材Cを経て太陽電池モジュール21に届きやすい。このため、実施例1〜3の発光タイルPでは太陽電池モジュール21の変換効率が高い。また、LEDランプ23の光も透光材Cの面から外部に照射されやすい。   In particular, in the light-emitting tiles P of Examples 1 to 3, the light-transmitting material C has a refractive index of 1.51, and the sunlight is difficult to be totally reflected on the surface of the light-transmitting material C and easily reaches the solar cell module 21. Conceivable. Further, since the surface of the skin layer 10 exposes the translucent material C on the surface, sunlight easily reaches the solar cell module 21 from the surface. Furthermore, since the matrix M is mainly made of white cement, sunlight is not absorbed by the matrix M and can easily reach the solar cell module 21 via the translucent material C. For this reason, in the light emitting tile P of Examples 1-3, the conversion efficiency of the solar cell module 21 is high. Moreover, the light of the LED lamp 23 is also easily irradiated to the outside from the surface of the translucent material C.

したがって、実施例1〜3の発光タイルPは、有用性を維持しつつ、優れた意匠性をも発揮可能である。また、実施例1〜3の発光タイルPは、ユニット20とこれを内蔵して建材としての外形をなす本体部40とを備えており、本体部40の固定部30がセメント系であり、本体部40の表皮層10のマトリックスMもセメント系であるため、固定部30と表皮層10とが強固に密着し、建材としての強度を発揮する。   Therefore, the light emitting tiles P of Examples 1 to 3 can also exhibit excellent design properties while maintaining usefulness. Moreover, the light emitting tile P of Examples 1-3 is provided with the unit 20 and the main-body part 40 which incorporates this and makes the external shape as a building material, The fixing | fixed part 30 of the main-body part 40 is cement type, Since the matrix M of the skin layer 10 of the portion 40 is also cement-based, the fixing portion 30 and the skin layer 10 are firmly adhered to each other and exhibit strength as a building material.

一方、比較例1、2の発光タイルPは、屋外に一定時間放置しても、LEDランプ23が点滅できていない。これは、比較例1の発光タイルPでは、表皮層10の厚さが12mmと比較的厚いため、多くの透光材Cは、発光タイルPの表面に面で露出せず、又は太陽電池モジュール21及びLEDランプ23と面又は点で接触していないためである。このため、透光材Cは、外部からの太陽電池モジュール21の受光を許容することができず、LEDランプ23の光を外部に案内することができないのである。また、比較例2の発光タイルPでは、第1モルタル10に透光材Cを含んでいないためである。
「実施形態2」
On the other hand, the light-emitting tiles P of Comparative Examples 1 and 2 have not been able to blink the LED lamp 23 even when left for a certain period of time outdoors. This is because in the light emitting tile P of Comparative Example 1, the thickness of the skin layer 10 is relatively thick at 12 mm, so that many light-transmitting materials C are not exposed on the surface of the light emitting tile P or are solar cell modules. This is because 21 and the LED lamp 23 are not in contact with each other at a surface or a point. For this reason, the translucent material C cannot accept the light reception of the solar cell module 21 from the outside, and cannot guide the light of the LED lamp 23 to the outside. Moreover, in the light emitting tile P of the comparative example 2, it is because the 1st mortar 10 does not contain the translucent material C. FIG.
“Embodiment 2”

(第1工程)
実施形態1と同様、透光材Cとしてのガラス粒子、白セメント及び珪砂を用意し、これらを表1に示す割合で混合し、実施例1〜3及び比較例1、2の第1モルタル10(図1参照)を得る。
(First step)
As in the first embodiment, glass particles, white cement and silica sand as the translucent material C are prepared and mixed in the proportions shown in Table 1, and the first mortars 10 of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are used. (See FIG. 1).

そして、図6(A)に示す成形型1を用意し、実施形態1と同様、この成形型1のキャビティ1aの底面に各第1モルタル10を流し込む。   6A is prepared, and each first mortar 10 is poured into the bottom surface of the cavity 1a of the mold 1 as in the first embodiment.

(第2工程)
次いで、図6(B)に示すユニット50を用意する。このユニット50では、図8にも示すように、互いに平行かつ等間隔に設けられた同一長さの4本づつの支柱50aの先端にそれぞれ太陽電池モジュール51が固定されている。また、8本の支柱50aの途中には両太陽電池モジュール51に跨った基板50bが設けられ、基板50bの両端にはLEDランプ装置53が設けられている。図6(B)に示すように、LEDランプ装置53は、LEDランプ53aの発光部に案内部材53bとしてのプラスチック棒が固定されたものである。案内部材53bの先端は両太陽電池モジュール51の表面と高さより2〜6mm突出している。これら太陽電池モジュール51及び基板50bは、定電圧回路、蓄電池及び発振回路を有する制御回路52と接続されている。そして、キャビティ1a内の各第1モルタル10上にこのユニット50を載置する。実施例1〜3についてはユニット50をキャビティ1aの底面に向けて押圧し、案内部材53bの先端がキャビティ1aの底面に当たるようにする。
(Second step)
Next, a unit 50 shown in FIG. 6B is prepared. In this unit 50, as shown also in FIG. 8, the solar cell modules 51 are fixed to the tips of four columns 50a each having the same length provided in parallel with each other at equal intervals. Moreover, the board | substrate 50b ranging over both the solar cell modules 51 is provided in the middle of the eight support | pillar 50a, and the LED lamp apparatus 53 is provided in the both ends of the board | substrate 50b. As shown in FIG. 6B, the LED lamp device 53 is obtained by fixing a plastic rod as the guide member 53b to the light emitting portion of the LED lamp 53a. The leading end of the guide member 53b protrudes 2 to 6 mm from the surface and height of the solar cell modules 51. The solar cell module 51 and the substrate 50b are connected to a control circuit 52 having a constant voltage circuit, a storage battery, and an oscillation circuit. And this unit 50 is mounted on each 1st mortar 10 in the cavity 1a. In the first to third embodiments, the unit 50 is pressed toward the bottom surface of the cavity 1a so that the tip of the guide member 53b hits the bottom surface of the cavity 1a.

(第3工程)
そして、図6(C)に示すように、上記表1における実施例1〜3及び比較例1、2の配合からなる第2モルタル30を用意し、キャビティ1a内の第1モルタル10及びユニット50上にこの第2モルタル30を流し込む。
(Third step)
And as shown in FIG.6 (C), the 2nd mortar 30 which consists of the mixing | blending of Examples 1-3 and the comparative examples 1 and 2 in the said Table 1 is prepared, the 1st mortar 10 in the cavity 1a, and the unit 50 are prepared. The second mortar 30 is poured onto the top.

(第4工程)
実施形態1と同様、第1モルタル10及び第2モルタル30を固化する。この後、成形体Pの表面を平面研削盤で研磨する。実施例1〜3の成形体Pについては図7に示すように研磨を行い、透光材C及び案内部材53bが面で露出するようにする。こうして、図8及び図9に示すように、実施例1〜3及び比較例1、2の発光タイルPを得る。他の条件は実施形態1と同様である。
(4th process)
As in the first embodiment, the first mortar 10 and the second mortar 30 are solidified. Thereafter, the surface of the molded body P is polished with a surface grinder. The molded bodies P of Examples 1 to 3 are polished as shown in FIG. 7 so that the translucent material C and the guide member 53b are exposed on the surface. Thus, as shown in FIGS. 8 and 9, the light emitting tiles P of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 are obtained. Other conditions are the same as in the first embodiment.

これにより、表皮層10の案内部材53bがLEDランプ53aの光を外部に案内する実施例1〜3の発光タイルを製造することができる。実施例1〜3の発光タイルPも実施形態1と同様の作用効果を奏することができる。   Thereby, the light emitting tile of Examples 1-3 in which the guide member 53b of the skin layer 10 guides the light of the LED lamp 53a to the outside can be manufactured. The light emitting tiles P of Examples 1 to 3 can achieve the same effects as the first embodiment.

なお、上記実施形態1、2では、第2モルタル30を第1モルタル10と同一のものとしたが、そうしなければならないのではない。実施形態1、2の実施例1〜3において、第2モルタル30として比較例2の第1モルタル10を採用したとしても、同様の作用効果を奏することができ、むしろそれによって製造コストの低廉化を実現することができる。また、これらの形態の発光タイルPにおいては、LEDランプ23を計10個程度備えても、それぞれを発光させることができる。   In the first and second embodiments, the second mortar 30 is the same as the first mortar 10, but this is not necessarily the case. In Examples 1 to 3 of the first and second embodiments, even if the first mortar 10 of the comparative example 2 is adopted as the second mortar 30, the same operational effects can be obtained, but rather the manufacturing cost can be reduced. Can be realized. Moreover, in the light emitting tile P of these forms, even if it has about ten LED lamps 23 in total, each can emit light.

また、上記実施形態1、2では、制御回路22及びLEDランプ23を有する発光タイルPに本発明を具体化したが、単に太陽電池モジュール21だけを固定部30内に固定することにより太陽電池付き建材とすることも可能である。この場合、太陽電池モジュール21から出ている一対の出力ケーブルを外部に出すことにより、太陽電池付き建材から電力を外部に出力することが可能である。   Moreover, in the said Embodiment 1, 2, although this invention was actualized to the light emission tile P which has the control circuit 22 and the LED lamp 23, it is with a solar cell only by fixing only the solar cell module 21 in the fixing | fixed part 30. It can also be used as a building material. In this case, it is possible to output electric power from the building material with solar cells to the outside by providing a pair of output cables extending from the solar cell module 21 to the outside.

本発明は発光タイル、発光サイディング等及びこれらの製造方法に利用可能である。   The present invention can be used for light-emitting tiles, light-emitting sidings, and the like and methods for producing them.

実施形態1の発光タイルの製造方法を示す成形型等の断面図であり、図(A)は第1工程時の断面図、図(B)は第2工程時の断面図、図(C)は第3工程時の断面図である。It is sectional drawing of the shaping | molding die etc. which show the manufacturing method of the light emitting tile of Embodiment 1, FIG. (A) is sectional drawing at the time of 1st process, FIG. (B) is sectional drawing at the time of 2nd process, FIG. (C). These are sectional views at the time of the third step. 実施形態1に係り、成形体の要部拡大断面図である。FIG. 3 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the molded body according to the first embodiment. 実施形態1に係り、発光タイルの要部拡大断面図である。4 is an enlarged cross-sectional view of a main part of the light emitting tile according to Embodiment 1. FIG. 実施形態1に係り、発光タイルの平面図である。FIG. 4 is a plan view of the light emitting tile according to the first embodiment. 実施形態1に係り、発光タイルの断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the light emitting tile according to the first embodiment. 実施形態2の発光タイルの製造方法を示す成形型等の断面図であり、図(A)は第1工程時の断面図、図(B)は第2工程時の断面図、図(C)は第3工程時の断面図である。It is sectional drawing of the shaping | molding die etc. which show the manufacturing method of the light emitting tile of Embodiment 2, FIG. (A) is sectional drawing at the time of 1st process, FIG. (B) is sectional drawing at the time of 2nd process, FIG. (C). These are sectional views at the time of the third step. 実施形態2に係り、発光タイルの要部拡大断面図である。FIG. 10 is an enlarged cross-sectional view of a main part of a light emitting tile according to the second embodiment. 実施形態2に係り、発光タイルの平面図である。FIG. 10 is a plan view of a light emitting tile according to the second embodiment. 実施形態2に係り、発光タイルの断面図である。6 is a cross-sectional view of a light emitting tile according to Embodiment 2. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

21、51…太陽電池モジュール
40…本体部
30…固定部、第2モルタル
M…マトリックス
C…透光材
10…表皮層、第1モルタル
22、52…制御回路
23、53a…LEDランプ
53b…案内部材
1a…キャビティ
P…発光タイル(太陽電池付き建材)
53…LEDランプ装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 21, 51 ... Solar cell module 40 ... Main-body part 30 ... Fixed part, 2nd mortar M ... Matrix C ... Translucent material 10 ... Skin layer, 1st mortar 22, 52 ... Control circuit 23, 53a ... LED lamp 53b ... Guide Member 1a ... Cavity P ... Light emitting tile (Building material with solar cell)
53 ... LED lamp device

Claims (9)

太陽電池モジュールと、該太陽電池モジュールを内蔵して建材としての外形をなす本体部とを備え、
前記本体部は、前記太陽電池モジュールを固定するセメント系の固定部と、
該固定部の表面側に該固定部と一体に設けられ、該太陽電池モジュールを外部から目視不能に隠蔽するセメント系のマトリックスと、該マトリックス中に分散され、外部からの該太陽電池モジュールの受光を許容する透光材とによって構成された表皮層とからなることを特徴とする太陽電池付き建材。
A solar cell module, and a main body portion that incorporates the solar cell module and forms an outer shape as a building material,
The main body portion is a cement-based fixing portion for fixing the solar cell module;
A cement-based matrix provided integrally with the fixing portion on the surface side of the fixing portion and concealing the solar cell module from the outside so as not to be visible from the outside, and light reception of the solar cell module from the outside dispersed in the matrix The building material with a solar cell characterized by comprising the skin layer comprised by the translucent material which accept | permits.
前記透光材は屈折率が1.51以下であることを特徴とする請求項1記載の太陽電池付き建材。   The building material with a solar cell according to claim 1, wherein the translucent material has a refractive index of 1.51 or less. 前記表皮層の表面は前記透光材を面で露出させていることを特徴とする請求項1又は2記載の太陽電池付き建材。   The building material with a solar cell according to claim 1 or 2, wherein the surface of the skin layer exposes the translucent material on the surface. 前記太陽電池モジュールと接続された制御回路と、該制御回路と接続されて該太陽電池モジュールの起電力に基づいて発光可能なLEDランプとを備え、
前記本体部は該制御回路及び該LEDランプも内蔵し、
前記固定部は該制御回路及び該LEDランプも固定し、
前記表皮層の前記透光材が該LEDランプの光を外部に案内していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の太陽電池付き建材。
A control circuit connected to the solar cell module; and an LED lamp connected to the control circuit and capable of emitting light based on an electromotive force of the solar cell module;
The main body also incorporates the control circuit and the LED lamp,
The fixing part also fixes the control circuit and the LED lamp,
The building material with a solar cell according to any one of claims 1 to 3, wherein the translucent material of the skin layer guides the light of the LED lamp to the outside.
前記太陽電池モジュールと接続された制御回路と、該制御回路と接続されて該太陽電池モジュールの起電力に基づいて発光可能なLEDランプとを備え、
前記本体部は該制御回路及び該LEDランプも内蔵し、
前記固定部は該制御回路及び該LEDランプも固定し、
前記表皮層は、前記マトリックス中に設けられて該LEDランプの光を外部に案内する案内部材を有していることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の太陽電池付き建材。
A control circuit connected to the solar cell module; and an LED lamp connected to the control circuit and capable of emitting light based on an electromotive force of the solar cell module;
The main body also incorporates the control circuit and the LED lamp,
The fixing part also fixes the control circuit and the LED lamp,
4. The building material with solar cell according to claim 1, wherein the skin layer has a guide member that is provided in the matrix and guides light of the LED lamp to the outside. 5. .
セメント原料と透光材とを混合してなる第1モルタルを用意し、キャビティの底面に該第1モルタルを流し込む第1工程と、
該キャビティ内の該第1モルタル上に太陽電池モジュールを載置する第2工程と、
セメント原料を混合してなる第2モルタルを用意し、該キャビティ内の該第1モルタル及び該太陽電池モジュール上に該第2モルタルを流し込む第3工程と、
該第1モルタル及び該第2モルタルを固化し、太陽電池付き建材を得る第4工程とを備えたことを特徴とする太陽電池付き建材の製造方法。
Preparing a first mortar formed by mixing a cement raw material and a translucent material, and pouring the first mortar into the bottom surface of the cavity;
A second step of placing a solar cell module on the first mortar in the cavity;
A third step of preparing a second mortar obtained by mixing a cement raw material, and pouring the second mortar over the first mortar and the solar cell module in the cavity;
A fourth method of solidifying the first mortar and the second mortar to obtain a building material with solar cell, and a method for producing a building material with solar cell.
前記第2工程では、前記キャビティ内の前記第1モルタル上に制御回路及びLEDランプも載置し、
前記第3工程では、該キャビティ内の該第1モルタル、該太陽電池モジュール、該制御回路及び該LEDランプ上に該第2モルタルを流し込むことを特徴とする請求項6記載の太陽電池付き建材の製造方法。
In the second step, a control circuit and an LED lamp are also placed on the first mortar in the cavity,
The building material with a solar cell according to claim 6, wherein, in the third step, the second mortar is poured onto the first mortar, the solar cell module, the control circuit, and the LED lamp in the cavity. Production method.
前記第2工程では、LEDランプの発光部に光を外部に案内可能な案内部材を固定したLEDランプ装置を用意し、前記キャビティ内の前記第1モルタル上に制御回路を載置するとともに、該LEDランプ装置の該案内部材を該第1モルタル内に挿入し、
前記第3工程では、該キャビティ内の該第1モルタル、該太陽電池モジュール、該制御回路及び該LEDランプ装置上に該第2モルタルを流し込むことを特徴とする請求項6記載の太陽電池付き建材の製造方法。
In the second step, an LED lamp device in which a guide member capable of guiding light to the outside is fixed to the light emitting portion of the LED lamp, a control circuit is placed on the first mortar in the cavity, and the Inserting the guide member of the LED lamp device into the first mortar;
The building material with solar cell according to claim 6, wherein, in the third step, the second mortar is poured onto the first mortar, the solar cell module, the control circuit, and the LED lamp device in the cavity. Manufacturing method.
前記第4工程において、前記透光材が面で露出するように前記表皮層の表面を研磨することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項記載の太陽電池付き建材の製造方法。   The method for producing a building material with a solar cell according to any one of claims 6 to 8, wherein in the fourth step, the surface of the skin layer is polished so that the light-transmitting material is exposed on the surface.
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JP2008039924A (en) * 2006-08-02 2008-02-21 Inax Corp Light-transmitting building material and manufacturing method thereof

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