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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023159524
(43)【公開日】2023-11-01
(54)【発明の名称】スパンドレルに太陽電池モジュールを設置した建物
(51)【国際特許分類】
E04F 13/08 20060101AFI20231025BHJP
H02S 40/22 20140101ALI20231025BHJP
【ＦＩ】
E04F13/08 Z
H02S40/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022069237
(22)【出願日】2022-04-20
(71)【出願人】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100162396
【弁理士】
【氏名又は名称】山田 泰之
(74)【代理人】
【識別番号】100122954
【弁理士】
【氏名又は名称】長谷部 善太郎
(74)【代理人】
【識別番号】100194803
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 理弘
(72)【発明者】
【氏名】梅田 和彦
【テーマコード（参考）】
2E110
5F151
5F251
【Ｆターム（参考）】
2E110AA55
2E110AA57
2E110AB04
2E110AB22
2E110GA33W
2E110GB32W
5F151JA13
5F151JA23
5F251JA13
5F251JA23
(57)【要約】
【課題】ガラスカーテンウォールを採用する建物において、建物の壁面の窓などの採光用の開口部以外部分に太陽電池を設置する技術を開発する。
【解決手段】外壁にガラスカーテンウォールが設置された建物において、スパンドレル内部空間に太陽電池モジュールを設置したことを特徴とする建物。
【選択図】図２
【解決手段】外壁にガラスカーテンウォールが設置された建物において、スパンドレル内部空間に太陽電池モジュールを設置したことを特徴とする建物。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
外壁にガラスカーテンウォールが設置された建物において、スパンドレル内部空間に太陽電池モジュールを設置したことを特徴とする建物。
【請求項2】
スパンドレル部のガラス面側に赤外線透過膜を設置し、近赤外線域での発電効率の高い太陽電池モジュールを設置することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項3】
太陽電池モジュールを傾斜させて設置したことを特徴とする請求項２に記載の建物。
【請求項4】
スパンドレル内に、太陽電池モジュールに向けて日光を反射する反射板を設けたことを特徴とする請求項２又は３に記載の建物。
【請求項5】
太陽電池モジュールが上下に複数段に配置され、各段の上側に日射を当該段に向けて反射する反射板を設けたことを特徴とする請求項４に記載の建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、建物壁面を利用した太陽光発電技術である。
【背景技術】
【0002】
地球温暖化対策として、再生エネルギーの利用促進が求められている。また、建物の省エネルギー化も求められてる。
建物の屋上や壁面に太陽電池を設置する提案もいくつかされている。本出願人も、下記特許文献に示すように、いくつか提案している。
建物の屋上や壁面に太陽電池を設置する提案もいくつかされている。本出願人も、下記特許文献に示すように、いくつか提案している。
【0003】
特許文献１（特許第６９０５９３６号公報）に示すように、隣接する太陽電池モジュールの間で重なり部分をもって実質的に鉛直方向に並設する太陽電池モジュールの設置方法など、建物に太陽光発電を応用する提案がなされている。
本発明者は特許文献２（ＷＯ２０１８／０５６２８６公報）に示すように建物のガラスを太陽電池に利用する提案もしている。
特許文献３（特開２０００－６４５５５号公報）には、建物の外壁に、着脱自在な大きさの異なる太陽電池取付板支持手段をそれぞれ取り付け、太陽電池取付板を、外壁と所定の間隔をおいて、傾斜した状態で支持することによって、破損等した太陽電池を容易に交換できるようにして、一定の発電能力を維持するとともに、太陽電池を壁面に対して傾斜させた状態で取り付けることにより、効率よく太陽光線を受けることができるようにした太陽電池を壁面に取り付ける構造が提案されている。
本発明者は特許文献２（ＷＯ２０１８／０５６２８６公報）に示すように建物のガラスを太陽電池に利用する提案もしている。
特許文献３（特開２０００－６４５５５号公報）には、建物の外壁に、着脱自在な大きさの異なる太陽電池取付板支持手段をそれぞれ取り付け、太陽電池取付板を、外壁と所定の間隔をおいて、傾斜した状態で支持することによって、破損等した太陽電池を容易に交換できるようにして、一定の発電能力を維持するとともに、太陽電池を壁面に対して傾斜させた状態で取り付けることにより、効率よく太陽光線を受けることができるようにした太陽電池を壁面に取り付ける構造が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特許第６９０５９３６号公報
【特許文献2】ＷＯ２０１８／０５６２８６公報
【特許文献3】特開２０００－６４５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、ガラスカーテンウォールを採用する建物において、建物の壁面の窓などの採光用の開口部以外部分に太陽電池を設置する技術を開発することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
１．外壁にガラスカーテンウォールが設置された建物において、スパンドレル内部空間に太陽電池モジュールを設置したことを特徴とする建物。
２．スパンドレル部のガラス面側に赤外線透過膜を設置し、近赤外線域での発電効率の高い太陽電池モジュールを設置することを特徴とする１．に記載の建物。
３．太陽電池モジュールを傾斜させて設置したことを特徴とする２．に記載の建物。
４．スパンドレル内に、太陽電池モジュールに向けて日光を反射する反射板を設けたことを特徴とする２．又は３．に記載の建物。
５．太陽電池モジュールが上下に複数段に配置され、各段の上側に日射を当該段に向けて反射する反射板を設けたことを特徴とする４．に記載の建物。
アルミ板などの金属板を積層して保全性を挙げることができる。
２．スパンドレル部のガラス面側に赤外線透過膜を設置し、近赤外線域での発電効率の高い太陽電池モジュールを設置することを特徴とする１．に記載の建物。
３．太陽電池モジュールを傾斜させて設置したことを特徴とする２．に記載の建物。
４．スパンドレル内に、太陽電池モジュールに向けて日光を反射する反射板を設けたことを特徴とする２．又は３．に記載の建物。
５．太陽電池モジュールが上下に複数段に配置され、各段の上側に日射を当該段に向けて反射する反射板を設けたことを特徴とする４．に記載の建物。
アルミ板などの金属板を積層して保全性を挙げることができる。
【発明の効果】
【0007】
１．ガラスカーテンウォールを採用する建物において、建物の壁面の窓などの採光用の開口部以外部分であるスパンドレル部分の内部空間を利用して太陽電池を設置することによって、壁面の内側に太陽電池モジュールを設置できた。
スパンドレル内に太陽電池モジュールを設けたので、太陽電池モジュールが露出せず、外観に影響を与えずに、太陽電池を装備した建物を提供することができる。
本発明は、既存ビルのスパンドレル部を利用して、太陽電池モジュールを後付けすることができ、建物の発電量を向上させることができる。
２．さらに、太陽電池モジュールの周囲に太陽光反射板を太陽電池モジュールに向けて設置することにより、スパンドレル内部に入射する太陽光の利用効率を増大させ、発電効率を増加させることができる。
３．さらに、スパンドレル部の開口部に、可視光域の透過率が低く近赤外域の透過率が高いガラス又は、ガラスに併設する膜を使用し、近赤外域の日射で発電効率の高い太陽電池モジュールを採用することにより、屋外からは太陽電池モジュールが見えず、外観に影響させずに発電ができる。
スパンドレルの奥行を利用して、太陽電池モジュールを傾斜させて設置することができ、壁面の垂直設置よりも発電量が増加させることができる。
４．スパンドレル内部の空間を利用して、太陽電池モジュールを分割して、数段に分けて設置することにより、さらに傾斜させて設置することができ、発電効率を更に向上させることができる。
５．本発明は、太陽電池モジュールの設置角度、反射板の設置により、日射を有効活用して、年間の発電量の最大化を図るとともに、近赤外線透過のガラス又は、膜を使用して、建物の外観設計の自由度を確保している。
スパンドレル内に太陽電池モジュールを設けたので、太陽電池モジュールが露出せず、外観に影響を与えずに、太陽電池を装備した建物を提供することができる。
本発明は、既存ビルのスパンドレル部を利用して、太陽電池モジュールを後付けすることができ、建物の発電量を向上させることができる。
２．さらに、太陽電池モジュールの周囲に太陽光反射板を太陽電池モジュールに向けて設置することにより、スパンドレル内部に入射する太陽光の利用効率を増大させ、発電効率を増加させることができる。
３．さらに、スパンドレル部の開口部に、可視光域の透過率が低く近赤外域の透過率が高いガラス又は、ガラスに併設する膜を使用し、近赤外域の日射で発電効率の高い太陽電池モジュールを採用することにより、屋外からは太陽電池モジュールが見えず、外観に影響させずに発電ができる。
スパンドレルの奥行を利用して、太陽電池モジュールを傾斜させて設置することができ、壁面の垂直設置よりも発電量が増加させることができる。
４．スパンドレル内部の空間を利用して、太陽電池モジュールを分割して、数段に分けて設置することにより、さらに傾斜させて設置することができ、発電効率を更に向上させることができる。
５．本発明は、太陽電池モジュールの設置角度、反射板の設置により、日射を有効活用して、年間の発電量の最大化を図るとともに、近赤外線透過のガラス又は、膜を使用して、建物の外観設計の自由度を確保している。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】スパンドレル内部空間に太陽電池モジュールを設置した建物を示す図。
【図2】太陽電池モジュールを設置したスパンドレルを示す図。
【図3】太陽電池モジュールと反射板の例１、２を示す図。
【図4】太陽電池モジュールと反射板の例３、４を示す図。
【図5】太陽電池モジュールと反射板の例５を示す図。
【図6】スパンドレルに近赤外線透過膜を設置した例を示す図。
【図7】スパンドレルに側部反射板を設置した例と反射光を示す図。
【図8】スパンドレルに上部反射板を設置した例と反射光を示す図。
【図9】スパンドレルに中部反射板を設置した例と反射光を示す図。
【図10】スパンドレルに太陽電池モジュールを設置した下部の例を示す図。
【図11】スパンドレルに太陽電池モジュールを設置する工程例を示す図。
【図12】太陽光発電に関する波長の関係（ａ）、近赤外線（ＮＩＲ）透過膜の透過する波長特性（ｂ）を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、スパンドレルの内部空間に太陽電池モジュールを設置した建物を示す図である。（ａ）に太陽電池モジュールを設置したスパンドレルの横断面を示している。（ｂ）にガラスカーテンウォール建物において、太陽電池モジュールを設置するスパンドレル部分を示している。この図は一般的な説明のために用いたものであって、本発明が適用できるガラスカーテンウォール建物は、これに限定されるものではない。
ガラスカーテンウォール６が設置された建物１０は、一般的に、方立３４が縦方向に平行にあり、ガラス５が一面に設けられている。建物は、基本的には上スラブで区切られた上階層９１、下スラブで区切られた下階層９２があり、当該階層の外面は、居住部の採光用の開口部９３と天井懐部分の外壁部になるスパンドレル１となっている。
スパンドレル１は、建物１０の躯体４２から方立３４が突き出して設けられており、その先端にガラス５が設けられている。一般的には、両側の方立とガラスと躯体の壁面との間には空間が存在する。スパンドレルの大きさは、もちろん建物の設計仕様によるが、例えば、幅１～３ｍ、高さ１～２ｍ、奥行き１０～３０ｃｍ程度である。
本発明は、このスパンドレル１の内部空間２に太陽電池モジュール３を設置して、有効活用するものである。
図示（ａ）では、左右の方立３４、３４で形成される方立間５３の方立間隔Ｌよりも短いＰＶ幅Ｄである太陽電池モジュール３を設置している。この建物を南向きと仮定しており、方立の陰になって日射の少ない部分に余白を設けた配置例を示している。また、図示の例では、スパンドレルの奥側に断熱材４３を設けて、建物内への熱負荷を軽減する措置を設けているが、太陽光発電には、直接関係しない。図１（ａ）に示す太陽電池モジュールの設置を基本として、複数の実施形態を次に提案する。
図１は、スパンドレルの内部空間に太陽電池モジュールを設置した建物を示す図である。（ａ）に太陽電池モジュールを設置したスパンドレルの横断面を示している。（ｂ）にガラスカーテンウォール建物において、太陽電池モジュールを設置するスパンドレル部分を示している。この図は一般的な説明のために用いたものであって、本発明が適用できるガラスカーテンウォール建物は、これに限定されるものではない。
ガラスカーテンウォール６が設置された建物１０は、一般的に、方立３４が縦方向に平行にあり、ガラス５が一面に設けられている。建物は、基本的には上スラブで区切られた上階層９１、下スラブで区切られた下階層９２があり、当該階層の外面は、居住部の採光用の開口部９３と天井懐部分の外壁部になるスパンドレル１となっている。
スパンドレル１は、建物１０の躯体４２から方立３４が突き出して設けられており、その先端にガラス５が設けられている。一般的には、両側の方立とガラスと躯体の壁面との間には空間が存在する。スパンドレルの大きさは、もちろん建物の設計仕様によるが、例えば、幅１～３ｍ、高さ１～２ｍ、奥行き１０～３０ｃｍ程度である。
本発明は、このスパンドレル１の内部空間２に太陽電池モジュール３を設置して、有効活用するものである。
図示（ａ）では、左右の方立３４、３４で形成される方立間５３の方立間隔Ｌよりも短いＰＶ幅Ｄである太陽電池モジュール３を設置している。この建物を南向きと仮定しており、方立の陰になって日射の少ない部分に余白を設けた配置例を示している。また、図示の例では、スパンドレルの奥側に断熱材４３を設けて、建物内への熱負荷を軽減する措置を設けているが、太陽光発電には、直接関係しない。図１（ａ）に示す太陽電池モジュールの設置を基本として、複数の実施形態を次に提案する。
【0010】
図２に太陽電池モジュールを設置したスパンドレルを示している。図２では、太陽電池モジュール３に日射が当たりにくい上部余白と左右の余白に反射板４４、４６を設けている。また、太陽電池モジュール３の上辺を奥、下辺を手前にして、上向きに傾斜させて配置している。これによって、スパンドレルに入る太陽光を効果的に太陽電池モジュールに照射させるように工夫している。
太陽電池モジュール３と左右の方立３４との間にある余白部分には、側部反射板４５を傾斜させて設けている。太陽電池モジュール３の上側には上部反射板４６を傾斜させて設けている。太陽電池モジュール３も（ｂ）に示しように、上部を奥側に下部を手前にして上向きに傾斜させて配置している。図示の例では、両側の側部反射板４５、４５は同一であるが、建物の向きなどの日射の条件によって、反射効率が良くなるように調整できる。
太陽電池モジュール３と左右の方立３４との間にある余白部分には、側部反射板４５を傾斜させて設けている。太陽電池モジュール３の上側には上部反射板４６を傾斜させて設けている。太陽電池モジュール３も（ｂ）に示しように、上部を奥側に下部を手前にして上向きに傾斜させて配置している。図示の例では、両側の側部反射板４５、４５は同一であるが、建物の向きなどの日射の条件によって、反射効率が良くなるように調整できる。
【0011】
さらに、この態様では、ガラス５の内側に近赤外線透過膜５２を設けている。近赤外線透過膜は、近赤外線を透過して太陽電池の利用エネルギーとし、可視光を反射するので、建物の外観的には、太陽電池モジュールの設置による変化が生じない。したがって、近赤外線透過膜を使用することにより、太陽電池モジュールの設置による、外観に与える影響を少なくすることができ、外観設計の自由度が確保される。
【0012】
図３～５に、太陽電池モジュールの主な設置例５タイプを示す。
図３に（ａ）反射板なしタイプ（Ａタイプ）、（ｂ）反射板設置タイプ（Ｂタイプ）、図４に（ａ）反射板＋傾斜ＰＶタイプ（Ｃタイプ）、（ｂ）複数設置タイプ（Ｄタイプ）、図５にＰＶ全面設置タイプ（Ｅタイプ）を示している。各図では上に横断面図、下に縦断面図を示している。なお、「ＰＶ」は「太陽電池モジュール」の省略表現とする場合がある。いずれも、図２と同様に近赤外線透過膜をガラス面に設けている。
図３に（ａ）反射板なしタイプ（Ａタイプ）、（ｂ）反射板設置タイプ（Ｂタイプ）、図４に（ａ）反射板＋傾斜ＰＶタイプ（Ｃタイプ）、（ｂ）複数設置タイプ（Ｄタイプ）、図５にＰＶ全面設置タイプ（Ｅタイプ）を示している。各図では上に横断面図、下に縦断面図を示している。なお、「ＰＶ」は「太陽電池モジュール」の省略表現とする場合がある。いずれも、図２と同様に近赤外線透過膜をガラス面に設けている。
【0013】
図３（ａ）に示す反射板なしのタイプ（Ａタイプ）は、太陽電池モジュール３の左右と上部に余白を設けてスパンドレル１に設置している。また、太陽電池モジュール３は、垂直に設けてある。
図３（ｂ）に示す反射板設置タイプ（Ｂタイプ）は、太陽電池モジュール３の左右に側部反射板４５、４５を、上部に上部反射板４６をスパンドレル１に設置している。また、太陽電池モジュール３は、垂直に設けてある。
図３（ｂ）に示す反射板設置タイプ（Ｂタイプ）は、太陽電池モジュール３の左右に側部反射板４５、４５を、上部に上部反射板４６をスパンドレル１に設置している。また、太陽電池モジュール３は、垂直に設けてある。
【0014】
図４（ａ）に示す反射板＋傾斜ＰＶタイプ（Ｃタイプ）は、太陽電池モジュール３の左右に側部反射板４５、４５を、上部に上部反射板４６をスパンドレル１に設置している。太陽電池モジュール３は、上部を奥、下部を手前にして、傾斜角θを傾斜させて設けてある。
図４（ｂ）に示す複数設置タイプ（Ｄタイプ）は、太陽電池モジュール３の左右に側部反射板４５、４５を設けてある。太陽電池モジュール３は３分割して３段に傾斜配置し、分割されている太陽電池モジュールの間に反射板を設けてある。反射板は、上から上部反射板４６、中間の反射板を中部反射板４７とする。分割した太陽電池モジュール３の傾斜角θは小さくなって、太陽光の利用効率を大きくすることができる。
図４（ｂ）に示す複数設置タイプ（Ｄタイプ）は、太陽電池モジュール３の左右に側部反射板４５、４５を設けてある。太陽電池モジュール３は３分割して３段に傾斜配置し、分割されている太陽電池モジュールの間に反射板を設けてある。反射板は、上から上部反射板４６、中間の反射板を中部反射板４７とする。分割した太陽電池モジュール３の傾斜角θは小さくなって、太陽光の利用効率を大きくすることができる。
【0015】
図５に示すＰＶ全面設置タイプは、太陽電池モジュールをガラス面に近接させて、スパンドレルいっぱいに設置している。
【0016】
Ａ～Ｄタイプを南面設置した場合の発電量を試算して比較すると表１のようになる。
タイプによって発電量に差はあるが、建物の制約や太陽電池モジュールの規格などを考慮して、適切に選択することができる。
タイプによって発電量に差はあるが、建物の制約や太陽電池モジュールの規格などを考慮して、適切に選択することができる。
【表1】
【0017】
図６に、スパンドレルに近赤外線透過膜を設置した例を示す。
近赤外線透過膜５２をガラス５の内面側に設置する、近赤外線透過膜は、フィルム状あるいはシート状にして設置する。独立あるいはガラス面に添着することもできる。あるいは、新築時には近赤外線透過性を付与したガラスを使用することもできる。
近赤外線透過膜は、可視光線（ＶＬ：Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｌｉｇｈｔ）の透過を抑制し、近赤外線（ＮＩＲ：Ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｙｓ）を多く透過する。可視光を反射し、内部に設置した太陽電池モジュールが見えないので、外観上の影響が表れない（スパンドレル内部は見えにくい）。外壁等に太陽光発電機能を付加しても、建築外観（建築ファサード）設計の制約が少なくなり、意匠性の優れた建物を実現することができる。
近赤外線透過膜５２をガラス５の内面側に設置する、近赤外線透過膜は、フィルム状あるいはシート状にして設置する。独立あるいはガラス面に添着することもできる。あるいは、新築時には近赤外線透過性を付与したガラスを使用することもできる。
近赤外線透過膜は、可視光線（ＶＬ：Ｖｉｓｉｂｌｅ Ｌｉｇｈｔ）の透過を抑制し、近赤外線（ＮＩＲ：Ｎｅａｒ ｉｎｆｒａｒｅｄ ｒａｙｓ）を多く透過する。可視光を反射し、内部に設置した太陽電池モジュールが見えないので、外観上の影響が表れない（スパンドレル内部は見えにくい）。外壁等に太陽光発電機能を付加しても、建築外観（建築ファサード）設計の制約が少なくなり、意匠性の優れた建物を実現することができる。
【0018】
近赤外線は波長がおよそ０．８～２．５μｍの電磁波とされ、中赤外線は、波長がおよそ２．５～４μｍとされ、可視光線に相当する電磁波の波長は、およそ０．４～０．８μｍである。
本発明の近赤外線透過膜は、この０．８～２．５μｍ（８００～２５００ｎｍ）程度の波長を多く透過し、０．８μｍ未満の波長の透過を抑制する（反射することも含む）光透過特性を備えている。なお、いくぶんかは可視光を透過してもよく、可視光域の透過率を波長選択的あるいは可視光全域の透過率を調整してもよく、厳密に電磁波の波長で区分する必要はない。
本発明の近赤外線透過膜は、この０．８～２．５μｍ（８００～２５００ｎｍ）程度の波長を多く透過し、０．８μｍ未満の波長の透過を抑制する（反射することも含む）光透過特性を備えている。なお、いくぶんかは可視光を透過してもよく、可視光域の透過率を波長選択的あるいは可視光全域の透過率を調整してもよく、厳密に電磁波の波長で区分する必要はない。
【0019】
近赤外線透過膜の構造は、近赤外線（ＮＩＲ）透過膜をガラスに蒸着させる方法、合わせガラスで封止する方法、フィルム状にする方法等を採用することができる。新築時に計画する場合は、ガラスに近赤外線透過の機能を付与することもできる。
近赤外線透過膜を構成する材料には次のようなものがある。
近赤外線（ＮＩＲ）透過膜は、ＮＩＲを透過する材料であるシリコン（Ｓｉ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、合成石英（ＦＳ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、Ｎ－ＢＫ７、臭化カリウム（ＫＢｒ）、サファイア、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、ジンクセレン（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等があって、これらの化合物をガラスやフィルムに蒸着させる方法で製膜することができる。
近赤外線透過膜を構成する材料には次のようなものがある。
近赤外線（ＮＩＲ）透過膜は、ＮＩＲを透過する材料であるシリコン（Ｓｉ）、フッ化カルシウム（ＣａＦ２）、フッ化マグネシウム（ＭｇＦ２）、合成石英（ＦＳ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、Ｎ－ＢＫ７、臭化カリウム（ＫＢｒ）、サファイア、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、ジンクセレン（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）等があって、これらの化合物をガラスやフィルムに蒸着させる方法で製膜することができる。
【0020】
図７～１０に、図３、４に示す太陽電池モジュールや反射板を取り付ける構造（ａ）、日射の光の状況（ｂ）を示している。
図７は、側部反射板を設置する構造の例で、図４（ａ）のＣタイプをモデルにしたスパンドレルの右側に設けた側部反射板４５である。
太陽電池モジュール３側端の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１を立設し、この下地７１にボルト・ナットなどの接合手段７９ａを用いて後治具７２ａを固定する。一方、方立３４の前端側にはサッシ５４を利用して前治具７２ｂを設ける。後治具７２ａと前治具７２ｂの形状は、斜めに配置される側部反射板４５の配置に合わせて、屈曲成形されている。そして、後治具７２ａと前治具７２ｂは、細長い素材で、側部反射板４５の側部に沿って複数設け、ボルト・ナットなどの接合手段７９ｂ、７９ｃで側部反射板４５を固定できる。
ガラス５の内面側には、近赤外線透過膜５２を設置する。近赤外線透過膜は、可視光の透過を抑制して、近赤外線を多く透過する。近赤外線透過膜５２は、ガラス５に貼り付けることもできるし、近赤外線透過膜５２をシート状にして膜枠５５を設けた独立タイプにすることができる。なお、近赤外線透過膜の設置については、図８～１０も同様である。
例えば、新築時には近赤外線透過膜５２をあらかじめ貼り付けたガラス５を用いることができる。太陽電池モジュール３を改修時に設置する場合は、高所作業、貼り付け技術などを考慮すると膜枠に取り付けた独立タイプが適している。
図７は、側部反射板を設置する構造の例で、図４（ａ）のＣタイプをモデルにしたスパンドレルの右側に設けた側部反射板４５である。
太陽電池モジュール３側端の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１を立設し、この下地７１にボルト・ナットなどの接合手段７９ａを用いて後治具７２ａを固定する。一方、方立３４の前端側にはサッシ５４を利用して前治具７２ｂを設ける。後治具７２ａと前治具７２ｂの形状は、斜めに配置される側部反射板４５の配置に合わせて、屈曲成形されている。そして、後治具７２ａと前治具７２ｂは、細長い素材で、側部反射板４５の側部に沿って複数設け、ボルト・ナットなどの接合手段７９ｂ、７９ｃで側部反射板４５を固定できる。
ガラス５の内面側には、近赤外線透過膜５２を設置する。近赤外線透過膜は、可視光の透過を抑制して、近赤外線を多く透過する。近赤外線透過膜５２は、ガラス５に貼り付けることもできるし、近赤外線透過膜５２をシート状にして膜枠５５を設けた独立タイプにすることができる。なお、近赤外線透過膜の設置については、図８～１０も同様である。
例えば、新築時には近赤外線透過膜５２をあらかじめ貼り付けたガラス５を用いることができる。太陽電池モジュール３を改修時に設置する場合は、高所作業、貼り付け技術などを考慮すると膜枠に取り付けた独立タイプが適している。
【0021】
矢印は日射の状況を示しており、太陽光ＳＬは近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬ部分が外面側へ反射し、近赤外線ＮＩＲが透過して側部反射板４５で斜めに反射して太陽光モジュール３へ入射して、発電に寄与する。
なお、近赤外線透過膜と近赤外光に適した太陽電池については、本出願人が特願２０２１－０４７３８９号に開示している。
なお、近赤外線透過膜と近赤外光に適した太陽電池については、本出願人が特願２０２１－０４７３８９号に開示している。
【0022】
図８は、上部反射板を設置する構造の例で、図４（ａ）のＣタイプをモデルにしたスパンドレルの上側に設けた上部反射板４６である。
太陽電池モジュール３の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１を立設し、上部のサッシ５１に治具を介して固定する。下地７１に取り付けた上部ＰＶ治具７２ｃに太陽電池モジュール３の上部をとめる。上部のサッシ５１に取り付けたＶ字形の上部治具７２ｄに上部反射板４６を取り付けている。
矢印は日射の状況を示しており、太陽光ＳＬは近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬが外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲが透過して上部反射板４６で斜めに反射した太陽光モジュール３へ入射して、発電に寄与する。
太陽電池モジュール３の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１を立設し、上部のサッシ５１に治具を介して固定する。下地７１に取り付けた上部ＰＶ治具７２ｃに太陽電池モジュール３の上部をとめる。上部のサッシ５１に取り付けたＶ字形の上部治具７２ｄに上部反射板４６を取り付けている。
矢印は日射の状況を示しており、太陽光ＳＬは近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬが外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲが透過して上部反射板４６で斜めに反射した太陽光モジュール３へ入射して、発電に寄与する。
【0023】
図９は、スパンドレルの中間に中部反射板と中部太陽電池を設置する構造の例で、図４（ｂ）のＤタイプをモデルにしたスパンドレルに分割した反射板と太陽電池を折り返して設けた例の設置構造である。
太陽電池モジュール３の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１を立設し、中間から前端に受け板７２ｆを設けた中間治具７２ｅを前方に延ばして、受け板７２ｆの上部で太陽電池の下端部を支え、下方に中部反射板４７を取り付けている。
矢印は日射の状況を示している。上側の太陽光ＳＬ１は近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬ１が外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲ１が透過して太陽電池３－１へ入射して、発電に寄与する。下側の太陽光ＳＬ２は近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬ２が外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲ２が透過して、中部反射板４７で斜めに反射されて、下側の太陽電池３－２へ入射して、発電に寄与する。太陽電池は、直接入射するＮＩＲ１と反射して入射するＮＩＲ２を発電に利用することができる。
また、分割して数段設けることによって、設置角度を調整できる。
太陽電池モジュール３の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１を立設し、中間から前端に受け板７２ｆを設けた中間治具７２ｅを前方に延ばして、受け板７２ｆの上部で太陽電池の下端部を支え、下方に中部反射板４７を取り付けている。
矢印は日射の状況を示している。上側の太陽光ＳＬ１は近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬ１が外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲ１が透過して太陽電池３－１へ入射して、発電に寄与する。下側の太陽光ＳＬ２は近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬ２が外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲ２が透過して、中部反射板４７で斜めに反射されて、下側の太陽電池３－２へ入射して、発電に寄与する。太陽電池は、直接入射するＮＩＲ１と反射して入射するＮＩＲ２を発電に利用することができる。
また、分割して数段設けることによって、設置角度を調整できる。
【0024】
図１０は、太陽電池モジュールの下端を設置する構造の例で、図４（ａ）のＣタイプをモデルにしたスパンドレルの下部を示している。
太陽電池モジュール３の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１の下端部がボルトなどで下部のサッシ５４に固定されている。下部のサッシ５４の前方部に取り付けた下部ＰＶ治具７２ｇで太陽電池モジュール３の下端を支持する。
矢印は日射の状況を示しており、太陽光ＳＬは近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬが外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲが透過して太陽光モジュール３へ入射して、発電に寄与する。
太陽電池モジュール３の背面側にＣ型軽鉄製などの下地７１の下端部がボルトなどで下部のサッシ５４に固定されている。下部のサッシ５４の前方部に取り付けた下部ＰＶ治具７２ｇで太陽電池モジュール３の下端を支持する。
矢印は日射の状況を示しており、太陽光ＳＬは近赤外線透過膜５２で可視光ＶＬが外面へ反射し、近赤外線ＮＩＲが透過して太陽光モジュール３へ入射して、発電に寄与する。
【0025】
図７～１０に例示したように、奥側に設けた下地７１とこの下地とサッシ５４に各種の治具７２を用いて、太陽電池モジュールと反射板をスパンドレル内に設置できる。
【0026】
図１１に、既存のガラスカーテンウォール建物のスパンドレルに太陽電池モジュールを設置する施工工程を示す。
スパンドレルの開口は、縦２ｍ、横３ｍ、奥行き２０ｃｍとする。図４（ａ）に示すＣタイプで上側と両側部に反射板を設置する。太陽電池モジュールは、縦１ｍ、横２ｍのサイズである。近赤外線透過膜はほぼガラスと同じ大きさとするが、取り付けるサッシの構造などにしたがって調整する。なお、太陽電池は、既存のものからスパンドレルに収容できるサイズを選択することによって、機材の調達や設置作業が容易にできる。
第１工程として、建物のスパンドレルからガラスを取り外す。
第２工程として、スパンドレル内に下地と各種の治具を取り付ける。
第３工程として、太陽電池モジュールと反射板を設置する。
第４工程として、近赤外線透過膜を設置する。
第５工程として、外したガラスを装着する。
スパンドレルの開口は、縦２ｍ、横３ｍ、奥行き２０ｃｍとする。図４（ａ）に示すＣタイプで上側と両側部に反射板を設置する。太陽電池モジュールは、縦１ｍ、横２ｍのサイズである。近赤外線透過膜はほぼガラスと同じ大きさとするが、取り付けるサッシの構造などにしたがって調整する。なお、太陽電池は、既存のものからスパンドレルに収容できるサイズを選択することによって、機材の調達や設置作業が容易にできる。
第１工程として、建物のスパンドレルからガラスを取り外す。
第２工程として、スパンドレル内に下地と各種の治具を取り付ける。
第３工程として、太陽電池モジュールと反射板を設置する。
第４工程として、近赤外線透過膜を設置する。
第５工程として、外したガラスを装着する。
【0027】
太陽電池モジュールについて
太陽光発電に関する波長の関係を図１２に示す。（ａ）にアモルファスシリコン型太陽電池は可視光を発電に利用しており、結晶シリコン型太陽電池は近赤外光の利用率が高いことを示している。太陽光発電変換率は、結晶シリコン型太陽電池が高いので、本発明では結晶シリコン型の太陽電池を用いることが有利である。
近赤外線（ＮＩＲ）透過膜の透過する波長特性の例を図１２（ｂ）に示す。このように近赤外線の波長域である８００ｎｍ（０．８μｍ）以上を透過し、およそ８００ｎｍ（０．８μｍ）未満の可視光域は透過しない近赤外線透過膜を採用することができる。
本発明では、近赤外線が発電特性に適した太陽電池モジュールを組み合わせて用いると効果的である。
太陽光発電に関する波長の関係を図１２に示す。（ａ）にアモルファスシリコン型太陽電池は可視光を発電に利用しており、結晶シリコン型太陽電池は近赤外光の利用率が高いことを示している。太陽光発電変換率は、結晶シリコン型太陽電池が高いので、本発明では結晶シリコン型の太陽電池を用いることが有利である。
近赤外線（ＮＩＲ）透過膜の透過する波長特性の例を図１２（ｂ）に示す。このように近赤外線の波長域である８００ｎｍ（０．８μｍ）以上を透過し、およそ８００ｎｍ（０．８μｍ）未満の可視光域は透過しない近赤外線透過膜を採用することができる。
本発明では、近赤外線が発電特性に適した太陽電池モジュールを組み合わせて用いると効果的である。
【符号の説明】
【0028】
１ スパンドレル（ＳＤ）
２ 内部空間
３ 太陽電池モジュール（ＰＶ）
３２ 傾斜太陽電池モジュール
３３ 分割太陽電池モジュール
３４ 方立
３５ ＰＶ枠
４２ 躯体
４３ 断熱材
４４ 反射板
４５ 側部反射板
４６ 上部反射板
４７ 中部反射板
４８ 余白
５ ガラス
５１ 上部のサッシ
５２ 近赤外線透過膜
５３ 方立間
５４ サッシ
５５ 膜枠
６ ガラスカーテンウォール
７１ 下地
７２ 治具
７９ 接合手段
９ 外壁
９１ 上層階
９２ 下層階
９３ 開口部
１０ 建物
Ｌ 方立間隔
Ｄ ＰＶ（太陽電池）幅
ｄ ＳＤ奥行
ＳＤＨ スパンドレル高
ＰＶＤ 太陽電池モジュール幅
ＰＶＨ 太陽電池モジュール高
ＳＬ 太陽光（日射、日光）
ＶＬ 可視光
ＮIＲ 近赤外線
θ 傾斜角
２ 内部空間
３ 太陽電池モジュール（ＰＶ）
３２ 傾斜太陽電池モジュール
３３ 分割太陽電池モジュール
３４ 方立
３５ ＰＶ枠
４２ 躯体
４３ 断熱材
４４ 反射板
４５ 側部反射板
４６ 上部反射板
４７ 中部反射板
４８ 余白
５ ガラス
５１ 上部のサッシ
５２ 近赤外線透過膜
５３ 方立間
５４ サッシ
５５ 膜枠
６ ガラスカーテンウォール
７１ 下地
７２ 治具
７９ 接合手段
９ 外壁
９１ 上層階
９２ 下層階
９３ 開口部
１０ 建物
Ｌ 方立間隔
Ｄ ＰＶ（太陽電池）幅
ｄ ＳＤ奥行
ＳＤＨ スパンドレル高
ＰＶＤ 太陽電池モジュール幅
ＰＶＨ 太陽電池モジュール高
ＳＬ 太陽光（日射、日光）
ＶＬ 可視光
ＮIＲ 近赤外線
θ 傾斜角
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
