JP6279198B2

JP6279198B2 - 屋根構造、建築物

Info

Publication number: JP6279198B2
Application number: JP2011078083A
Authority: JP
Inventors: 川久保　昌崇; 昌崇川久保
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2018-02-14
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012211484A

Description

本発明は、太陽電池モジュールを備えた屋根構造及び建築物並びに瓦に関する。

近年、化石燃料の枯渇、地球温暖化などの資源・地球環境問題への関心が高まり、クリーンで無尽蔵のエネルギー資源である太陽光、風力、地熱といった自然エネルギーを利用する技術が大きな注目を集めている。特に、無限に降り注ぐクリーンな太陽の光エネルギーを電気エネルギーに変換する太陽光発電が大きな期待を集めており、屋根に複数の太陽電池モジュールを並べて設置し、家庭での電力を太陽光発電で賄うようにした住宅が増大している。

一方、従来、住宅の屋根（建築物の屋根（屋上含む））に太陽電池モジュールを設置して発電を行う太陽光発電システムでは、例えば、屋根に複数の架台をアンカーボルト等で固定し、これら架台に複数の太陽電池モジュールを取り付けて設置している（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−２１９９５０号公報

しかしながら、上記従来の太陽光発電システムにおいては、住宅の屋根に架台を固定するためのアンカーボルト等が必要になり、住宅の屋根に孔をあけることになる。また、複数の太陽電池モジュールで発電した電力を住宅の各部に供給するため、住宅の屋根や壁、床等に孔をあけ、この孔に通して複数の太陽電池モジュールに接続した電線を住宅の外部から内部に引き込むようにしている。なお、このとき、孔の隙間はコーキングで埋める。あるいは、火災時の延焼を防止するため、金属管等の耐火材を孔に挿通して設置し、この耐火材に電線を通すようにし、さらに隙間を耐火剤でコーキングする。

このため、屋根や壁等に孔をあけることにより、気密性、防水性、防火性が低下し、空気漏れや雨水の浸入等を招くおそれがある。また、躯体の耐久性が低下し、雨水の浸入、腐食、汚れの付着等を誘発するおそれもある。さらに、電線が露出することで外観を損なう場合があった。さらに、金属管等の耐火材やコーキングの耐火剤が必要になり、材料費、施工費が増大する。

特に、住宅のリフォームを行う際など、既存の建築物に太陽光発電システムを新たに設置する場合には、屋根や壁に孔をあけることが必要になり、上記のような問題が発生しやすい。

上記の課題を解決するために、この発明は以下の手段を提供している。

請求項１記載の屋根構造は、野地板と、前記野地板の屋外側の表面に設けられた防水シートと、前記防止シートの屋外側の表面に、下方の瓦の一部が上方の瓦の下側に入り込むように並べられた複数の瓦と、前記瓦の屋外側の表面の露出された部分に前記瓦と一体に設けられた太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールに接続して前記瓦の屋外側の表面の露出された部分の反対側の面に前記瓦と一体に設けられた送電コイルと、前記太陽電池モジュールが発電して前記送電コイルに電流が流れると、前記送電コイルと共鳴して磁界を発生させ、前記太陽電池モジュールで発電した電力を受電する受電コイルと、を備え、前記受電コイルは、前記野地板の屋内側の表面において前記送電コイルに対向する位置に前記野地板に当接して設けられていることを特徴とする。
なお、本発明に係る「屋根」は、例えば瓦屋根、折板屋根、ビルのような平面状の屋上（屋根）など、建築物の屋根に相当するものすべてを含む。
なお、本発明に係る太陽電池モジュールや送電コイルが「瓦に一体に設けられている」とは、従来の瓦に太陽電池モジュールや送電コイルを取り付けた状態や、太陽電池モジュールや送電コイルを一体形成した瓦一体型太陽電池の状態を含む。

請求項３記載の建築物は、請求項１または請求項２に記載の屋根構造と、前記受電コイルに接続されたパワーコンディショナーとを備えていることを特徴とする。

請求項１記載の屋根構造においては、屋根に配置された太陽電池モジュールで発電した電力によって送電コイルに電流が流れることにより、送電コイルと受電コイルの間の磁界が振動し、送電コイルと受電コイルの間で共鳴現象が生じる。そして、このように共鳴現象を発生させると、送電コイルと受電コイルの間に発生する磁界を介して、送電コイルから受電コイルに太陽電池モジュールで発電した電力を供給することができる。

すなわち、受電コイルを建築物の内部（屋内側）に設け、太陽電池モジュールで発電した電力を磁界共鳴式の非接触給電システムによって建築物の内部の各部に供給することができ、従来の太陽光発電システムのように、屋根や壁等に孔をあけて太陽電池モジュールから電線を建築物の内部に引き込むことを不要にできる。

これにより、従来のように屋根や壁等に孔をあけて気密性、防水性、防火性、躯体の耐久性を低下させることなく、住宅等の建築物の内部に太陽電池モジュールで発電した電力を供給することが可能になる。また、電線によって外観を悪化させることを解消でき、さらに、金属管等の耐火材やコーキングの耐火剤が不要になるため、材料費、施工費の低減を図ることも可能になる。

請求項２記載の屋根構造においては、太陽電池モジュールを瓦の上面側に、送電コイルを太陽電池モジュールに接続しつつ瓦の上面側又は下面側に一体に設けて瓦を形成し、この瓦を用いることによって、屋根に太陽電池モジュールを支持するための架台を設ける必要がなくなる。これにより、外観の向上を図ることができ、且つこの瓦を設置してゆくだけで容易に太陽光発電システムを構築することが可能になる。また、屋根に架台を固定するための孔を設ける必要がないため、この点からも、気密性、防水性、防火性、躯体の耐久性を低下させることなく、住宅等の建築物の内部に太陽電池モジュールで発電した電力を供給することが可能になる。

請求項３記載の建築物においては、太陽電池モジュールで発電し、送電コイルから受電コイルに供給された直流の電力をパワーコンディショナーで交流に変換して建築物の各部に供給できる。

請求項４記載の瓦においては、太陽電池モジュールを上面側に、送電コイルを太陽電池モジュールに接続しつつ上面側又は下面側に一体に設けて瓦を形成する。そして、この瓦を用いることによって、屋根に太陽電池モジュールを支持するための架台を設ける必要がなくなり、外観の向上を図ることができ、且つこの瓦を設置してゆくだけで容易に太陽光発電システムを構築することが可能になる。また、屋根に架台を固定するための孔を設ける必要がないため、気密性、防水性、防火性、躯体の耐久性を低下させることなく、住宅等の建築物の内部に太陽電池モジュールで発電した電力を供給することが可能になる。

本発明の一実施形態に係る建築物を示す図である。本発明の一実施形態に係る建築物の屋根構造及び瓦を示す図である。図１のＸ１−Ｘ１線矢視図であり、本発明の一実施形態に係る建築物の屋根構造及び瓦を示す図である。本発明の一実施形態に係る建築物の屋根構造及び瓦の変形例を示す図である。

以下、図１から図３を参照し、本発明の一実施形態に係る屋根構造及びこれを備えた建築物並びに瓦について説明する。

図１に示すように、本実施形態の建築物Ａは、住宅等であり、太陽光発電システム１を備えている。また、太陽光発電システム１は、図１から図３に示すように、建築物Ａの屋根Ａ１の上（屋上含む）に配置される太陽電池モジュール２と、磁界共鳴式の非接触給電システム３と、パワーコンディショナー４とを備えて構成されている。さらに、磁界共鳴式の非接触給電システム３は、太陽電池モジュール２に接続して設けられた送電コイル（送電側デバイス、磁界発生器）５と、太陽電池モジュール２が発電して送電コイル５に電流が流れると、送電コイル５と共鳴して磁界を発生させ、太陽電池モジュール２で発電した電力を受電する受電コイル（受電側デバイス）６とを備えている。

そして、本実施形態の建築物Ａの屋根構造Ａ２は、野地板７の上に防水シート８を敷設し、さらに防水シート８の上に瓦９を敷設して構成されている。また、この屋根構造Ａ２に、太陽電池モジュール２と、磁界共鳴式の非接触給電システム３とが具備され、本実施形態では、瓦９が、その上面側に太陽電池モジュール２を一体に設け、下面側に送電コイル５を太陽電池モジュール２に接続しつつ一体に設けて形成されている。

また、受電コイル６は、屋根構造Ａ２よりも建築物Ａの屋内側に設けられ、パワーコンディショナー４に配線で接続されている。さらに、パワーコンディショナー４に屋内配線が接続されている。

上記のように構成した本実施形態の太陽光発電システム１では、屋根Ａ１に配置された瓦９の上面側に設けた太陽電池モジュール２に太陽光が照射されると、この太陽電池モジュール２によって太陽光エネルギーが電気エネルギーに変換される。このように太陽電池モジュール２で発電が行われると、太陽電池モジュール２から発電した電力が送電コイル５に送電される。

そして、送電コイル５に共振周波数と同一の周波数の電流が流れると、送電コイル５と受電コイル６の間の磁界が振動し、送電コイル５と受電コイル６の間で共鳴現象が生じる。このように共鳴現象を発生させると、送電コイル５と受電コイル６の間に発生する磁界を介して、送電コイル５から受電コイル６に太陽電池モジュール２で発電した電力が給電される。なお、「同一の共振周波数」とは、完全な同一に限らず、実質的に同一という意味である。

このようにして受電コイル６で受電した電力は、パワーコンディショナー４で直流から交流に変換され、屋内配線によって建築物Ａの屋内の各部に供給される。

したがって、本実施形態の屋根構造Ａ２、建築物Ａ、瓦９においては、屋根Ａ１に配置された太陽電池モジュール２で発電した電力によって送電コイル５に電流が流れることにより、送電コイル５と受電コイル６の間で共鳴現象が生じ、送電コイル５と受電コイル６の間に発生する磁界を介して、送電コイル５から受電コイル６に太陽電池モジュール２で発電した電力を供給することができる。

すなわち、受電コイル６を建築物Ａの内部（屋内側）に設け、太陽電池モジュール２で発電した電力を磁界共鳴式の非接触給電システム３によって建築物Ａの内部の各部に供給することができ、従来の太陽光発電システムのように、屋根Ａ１や壁等に孔をあけて太陽電池モジュール２から電線を建築物Ａの内部に引き込むことを不要にできる。

これにより、従来のように屋根Ａ１や壁等に孔をあけて気密性、防水性、防火性、躯体の耐久性を低下させることなく、住宅等の建築物Ａの内部に太陽電池モジュール２で発電した電力を供給することが可能になる。また、電線によって外観を悪化させることを解消でき、さらに、金属管等の耐火材やコーキングの耐火剤が不要になるため、材料費、施工費の低減を図ることも可能になる。

また、太陽電池モジュール２を瓦９の上面側に、送電コイル５を太陽電池モジュール２に接続しつつ瓦９の下面側に一体に設けて形成した瓦９を用いることによって、屋根Ａ１に太陽電池モジュール２を支持するための架台を設ける必要がなくなる。これにより、外観の向上を図ることができ、且つこの瓦９を設置してゆくだけで容易に太陽光発電システム１を構築することが可能になる。また、屋根Ａ１に架台を固定するための孔を設ける必要がないため、この点からも、気密性、防水性、防火性、躯体の耐久性を低下させることなく、住宅等の建築物Ａの内部に太陽電池モジュール２で発電した電力を供給することが可能になる。

さらに、太陽電池モジュール２で発電し、送電コイル５から受電コイル６に供給された直流の電力をパワーコンディショナー４で交流に変換して建築物Ａの各部に供給できる。

以上、本発明に係る屋根構造、建築物、瓦の一実施形態について説明したが、本発明は上記の一実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

例えば、本実施形態では、瓦９が、太陽電池モジュール２を上面側に設け、送電コイル５を下面側に設けて形成されているものとしたが、図４に示すように、送電コイル５を上面側に設けて瓦９が形成されていてもよい。この場合においても、勿論、本実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

また、必ずしも瓦９に太陽電池モジュール２や送電コイル５が具備されていなくてもよく、屋根Ａ１の上に配置した太陽電池モジュール２に接続して送電コイル５が設けられていればよい。このため、従来のように架台を用いて屋根Ａ１の上に太陽電池モジュール２を設置し、この太陽電池モジュール２で発電した電力を別途設けた本実施形態と同様の磁界共鳴式の非接触給電システム３によって屋内に供給するようにしてもよい。

さらに、屋根Ａ１の上に設けられた送電コイル５と、屋内側に設けられた受電コイル６との間に、リピータ（レピータ、中継器）を設け、送電コイル５から受電コイル６への給電効率を維持しながら送電距離を長くするようにしてもよい。

１太陽光発電システム
２太陽電池モジュール
３磁界共鳴式の非接触給電システム
４パワーコンディショナー
５送電コイル
６受電コイル
７野地板
８防水シート
９瓦
Ａ建築物
Ａ１屋根
Ａ２屋根構造

Claims

野地板と、
前記野地板の屋外側の表面に設けられた防水シートと、
前記防止シートの屋外側の表面に、下方の瓦の一部が上方の瓦の下側に入り込むように並べられた複数の瓦と、
前記瓦の屋外側の表面の露出された部分に前記瓦と一体に設けられた太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールに接続して前記瓦の屋外側の表面の露出された部分の反対側の面に前記瓦と一体に設けられた送電コイルと、
前記太陽電池モジュールが発電して前記送電コイルに電流が流れると、前記送電コイルと共鳴して磁界を発生させ、前記太陽電池モジュールで発電した電力を受電する受電コイルと、
を備え、
前記受電コイルは、前記野地板の屋内側の表面において前記送電コイルに対向する位置に前記野地板に当接して設けられていることを特徴とする磁界共鳴式の非接触給電システムを備えた屋根構造。
請求項１に記載の屋根構造と、前記受電コイルに接続されたパワーコンディショナーとを備えていることを特徴とする建築物。