(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆うための圧縮されると復元力を生じる断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、その裏板と取付架台の間に配置して集熱板を太陽電池パネルの裏面に押え付ける押さえ具で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟んで断熱体を圧縮することで、集熱板が断熱体の復元力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させたことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項２】
太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う変形可能な断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させたことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項３】
太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う裏板と、その裏板と集熱板の間の空間に充填される断熱体と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させたことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項４】
太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆うための圧縮されると復元力を生じる断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、その裏板と取付架台の間に配置して集熱板を太陽電池パネルの裏面に押え付ける押さえ具で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟んで断熱体を圧縮することで、集熱板が断熱体の復元力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成したことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項５】
太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う変形可能な断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成したことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項６】
太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う裏板と、その裏板と集熱板の間の空間に充填される断熱体と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成したことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項７】
集熱板に集熱管を取り付ける手段が、良伝熱性の取付具又は良伝熱性の粘着テープあるいはそれらの組み合わせである、請求項４〜６いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項８】
平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させることを特徴とする請求項４〜６いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項９】
管抱持部の下方が開放された断面Ｃ字形状であり、管抱持部に嵌入された集熱管の下端の一部が管抱持部及び下板部材から下方に露出するものであり、管取付体の下面と断熱材との間に良伝熱性素材の押え板を配置し、同押え板を管取付体に止着して集熱管を管抱持部内面に圧接させるように保持する構造である請求項１〜３いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項１０】
集熱板と管取付体の上面部材とが接合又は一体化されて管取付体の上面が太陽電池パネルの裏面に直接圧接してその伝熱面となる請求項１，２，３，９いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項１１】
集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成した、請求項９又は１０いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項１２】
集熱板の側板と裏板の側板の間に断熱部材を設けた、請求項４，５，６，７，８，１１いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項１３】
集熱板の側板が外側となるように嵌挿して箱状に形成するとともに、集熱板の側板の内外表面に断熱部材を付着させるようにした、請求項４，５，６，７，８，１１いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置。
【請求項１４】
複数連設された各太陽電池パネルと取付架台の間に請求項１〜１３いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置をそれぞれ設置し、その熱回収装置の集熱管の出口と隣接する別の熱回収装置の集熱管の入口をそれぞれ直列に接続した、太陽光発電設備。
【請求項１５】
請求項１４記載の太陽光発電設備の熱回収装置に熱媒体である液体を流して循環させる水熱交換器と、その水熱交換器の液体と給湯用の水を熱交換して給湯機器に給水する給水予熱槽で構成した、太陽光発電の回収熱利用設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽電池パネルの高温による発電効率の低下を防止し、且つその熱を回収する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
単結晶型や多結晶型の太陽電池パネルは、表面温度が高温になると発電効率が低下する。これに対し、太陽電池パネルの熱を吸収して冷却する技術が特許文献１に開示されている。この技術は、太陽電池パネルの裏面に水を流すパイプを熱伝導材で密接し、そのパイプと熱伝導材を断熱材が充填された枠材で被覆して一体化したことを特徴としている。この技術によれば、パイプ内の水に太陽電池パネルの熱が吸収されて電気への熱変換効率が改善され、しかも熱を吸収した水を暖房や給湯に利用することで総合効率も向上できる、というものである。
【０００３】
ところで、前記技術の装置は太陽電池パネルと一体的な構造であるから、様々なメーカーの新設又は既設の太陽電池パネルに後付けすることは困難であった。また、装置を交換又は修理する場合は、太陽電池パネルを屋根から取り外して分解する必要があり、作業が煩雑で時間がかかるものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−１４６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、従来のこれらの問題点を解消し、様々なメーカーの新設又は既設の太陽電池パネルに短時間で容易に後付け及び交換できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決した本発明の構成は、
１）  太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆うための圧縮されると復元力を生じる断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、その裏板と取付架台の間に配置して集熱板を太陽電池パネルの裏面に押え付ける押さえ具で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟んで断熱体を圧縮することで、集熱板が断熱体の復元力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させたことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置
２）  太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う変形可能な断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させたことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置
３）  太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う裏板と、その裏板と集熱板の間の空間に充填される断熱体と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させたことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置
４）  太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆うための圧縮されると復元力を生じる断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、その裏板と取付架台の間に配置して集熱板を太陽電池パネルの裏面に押え付ける押さえ具で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟んで断熱体を圧縮することで、集熱板が断熱体の復元力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成したことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置
５）  太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う変形可能な断熱体と、その断熱体の下面を覆う裏板と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成したことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置
６）  太陽電池パネルとその取付架台の間に挟んで太陽電池パネルの熱を回収して冷却する太陽電池パネルの熱回収装置であって、良伝熱性の平坦な集熱板と、その集熱板の下面に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す良伝熱性の集熱管と、その集熱管及び集熱板の下面側を覆う裏板と、その裏板と集熱板の間の空間に充填される断熱体と、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段で一体的に構成し、これを太陽電池パネルと取付架台の間に脱着可能に挟むことで、集熱板が付勢手段の付勢力で太陽電池パネルの裏面に圧接されるようにし、しかも集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成したことを特徴とする、太陽電池パネルの熱回収装置
７）  集熱板に集熱管を取り付ける手段が、良伝熱性の取付具又は良伝熱性の粘着テープあるいはそれらの組み合わせである、前記４）〜６）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置
８）  平板状の上板部とこれと平行で且つ所定間隔離して下方に配置された平板状の下板部とを複数条のリブで連結し且つ上板部と下板部との中間に集熱管を嵌入して保持する管抱持部を所定間隔離して複数条配置した構造となるように良伝熱性素材をもって一体成形されて製作された管取付体を備え、同管取付体を集熱板の下面に配置し、集熱管の途中を管取付体の管抱持部に嵌入して集熱管を集熱板の下面に取り付ける構造とし、管取付体の下面と裏板との間に断熱体を配置し、断熱体を介して又は直接的に管取付体と集熱板とを上方へ付勢して、太陽電池パネルの熱を集熱板と管取付体を介して伝熱させて集熱管によって熱回収させることを特徴とする前記４）〜６）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置
９）  管抱持部の下方が開放された断面Ｃ字形状であり、管抱持部に嵌入された集熱管の下端の一部が管抱持部及び下板部材から下方に露出するものであり、管取付体の下面と断熱材との間に良伝熱性素材の押え板を配置し、同押え板を管取付体に止着して集熱管を管抱持部内面に圧接させるように保持する構造である前記１）〜３）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置
１０）  集熱板と管取付体の上面部材とが接合又は一体化されて管取付体の上面が太陽電池パネルの裏面に直接圧接してその伝熱面となる前記１），２），３），９）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置
１１）  集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成した、前記９）又は１０）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置
１２）  集熱板の側板と裏板の側板の間に断熱部材を設けた、前記４），５），６），７），８），１１）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置
１３）  集熱板の側板が外側となるように嵌挿して箱状に形成するとともに、集熱板の側板の内外表面に断熱部材を付着させるようにした、前記４），５），６），７），８），１１）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置
１４）  複数連設された各太陽電池パネルと取付架台の間に前記１）〜１３）いずれか記載の太陽電池パネルの熱回収装置をそれぞれ設置し、その熱回収装置の集熱管の出口と隣接する別の熱回収装置の集熱管の入口をそれぞれ直列に接続した、太陽光発電設備
１５）  前記１４）記載の太陽光発電設備の熱回収装置に熱媒体である液体を流して循環させる水熱交換器と、その水熱交換器の液体と給湯用の水を熱交換して給湯機器に給水する給水予熱槽で構成した、太陽光発電の回収熱利用設備
にある。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の前記１）記載の構成によれば、太陽電池パネルを取付架台から若干浮かせ、その間の空間に熱回収装置を挿入して太陽電池パネルを元に戻すと、太陽電池パネルが集熱板を押し下げて断熱体が若干圧縮し、その圧縮された断熱体の復元力で集熱板が太陽電池パネルの裏面に強く圧接する。この状態で集熱管に熱媒体の液体を流すと、太陽電池パネルの熱が集熱板を通じて集熱管内の液体に伝わり、太陽電池パネルが冷却されて発電効率が改善される。交換又は修理する場合は、太陽電池パネルを取付架台から若干浮かせ、熱回収装置を取り出して行う。このように、熱回収装置は太陽電池パネルに直接固定しない構造であるから、太陽電池パネルを取付架台から取り外して分解する作業が不要となり、様々なメーカーの新設又は既設の太陽電池パネルへの後付け及び交換が短時間で容易に行える。
【０００８】
本発明の前記２）及び３）記載の構成によれば、復元力の小さい断熱体を用いても、付勢手段によって集熱板を太陽電池パネルの裏面に強く圧接させることができ、前記１）記載の構成と同等の熱回収性能を発揮できる。本発明の１）〜３）の発明及びこれらを引用した発明では、管取付体は複数のリブと管抱持部によって高い強度を有し、付勢力・加圧力で変形することなく、集熱板を太陽電池パネル１０の裏面に押し付け、その密着性をよくして集熱板２の変形・変位による伝熱率の低下を防いでいる。
【０００９】
本発明の前記７）記載の構成によれば、集熱板に吸収された熱が良伝熱性の取付具又は粘着テープを通じて集熱管に伝わり、伝熱がより迅速に行われて効率がさらに向上する。
【００１０】
本発明の前記４），５），６），７），８），１１），１２），１３）及びこれらを引用した記載の構成のものでは、集熱板の周片と裏板の周片を折り曲げて側板を形成し、その集熱板の側板を裏板の側板の外側又は内側に嵌挿して裏板が上下動できる箱状に形成されることで、回収された熱が外部に放熱し難くなり、熱が集熱管により伝わりやすくなって熱回収性能が向上する。
【００１１】
本発明の前記１２）及び１３）及びこれらを引用した記載の構成によれば、側板間に設けた断熱部材が側板同士の接触を防止するから、集熱板に回収された熱が裏板に伝わり難くなり、集熱管への伝熱性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の熱回収装置の一部切欠き底面図である。
【図２】実施例の熱回収装置の断面図である。
【図３】実施例の熱回収装置の取り付けを示す説明図である。
【図４】実施例の熱回収装置の取り付け状態を示す斜視図である。
【図５】実施例の太陽光発電の回収熱利用設備の説明図である。
【図６】実施例の熱回収装置の熱回収性能を示すグラフである。
【図７】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【図８】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【図９】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【図１０】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【図１１】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【図１２】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【図１３】図１２に示す熱回収装置の一部切欠平面図である。
【図１４】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【図１５】実施例の他の例の熱回収装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の集熱板としては、熱伝導性に優れる銅板の他、アルミニウム板等が使用できる。断熱体としては、発泡スチロール・発泡ウレタン等の発泡状物、グラスウール等の繊維状物、粒状物等が使用できる。付勢手段としては、圧縮コイルバネ・板バネ・スプリングワッシャー等が使用できる。裏板の材質としては、太陽電池パネルの熱が集熱管にできるだけ伝わるようにするため、熱伝導性の低い金属やプラスチック等の非金属が望ましい。以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体的に説明する。
【実施例】
【００１４】
本実施例の熱回収装置１は、図１，２に示すように、良伝熱性の平坦な集熱板２と、その集熱板２の下面に一体的に取り付けて内部に熱媒体である液体を流す集熱管３と、その集熱管３を集熱板２に取り付けるアルミテープ４（良伝熱性の粘着テープ）と、集熱管３及び集熱板２の下面側を覆うための圧縮されると復元力を生じる断熱体５と、その断熱体５の下面を覆う裏板６と、その裏板６とパネル取付鋼材１１（取付架台）の間に配置して集熱板２を太陽電池パネル１０の裏面に押え付ける押さえ具７で一体的に構成している。
【００１５】
集熱板２は厚さ０．８ｍｍの平滑な銅板で構成され、中間の位置に４本のスタッドボルト２ａを一定間隔おいて溶接し、周片を直角に折り曲げて側板２ｂを形成している。
【００１６】
集熱管３は銅管で構成され、一定間隔で規則的に蛇行するように曲折している。その集熱管３を集熱板２の下面に配置して入口と出口の部分を集熱板２の側板２ｂに貫通し、その集熱管３を覆うようにアルミテープ４を貼り付けて集熱板２に固定している。
【００１７】
断熱体５は圧縮されると復元力が生じる硬さの発泡スチロール板で構成され、集熱板２のスタッドボルト２ａに突き刺して集熱板２と集熱管３を覆っている。スタッドボルト２ａは断熱体５から突出する。
【００１８】
裏板６は鋼板で構成され、断熱体５から突出しているスタッドボルト２ａに合せた位置にボルト穴を開口し、周片を直角に折り曲げて側板６ａを形成している。その裏板６のボルト穴をスタッドボルト２ａに掛けて断熱体５を覆い、側板６ａを集熱板２の側板２ｂの内側に嵌挿して箱状に形成している。側板６ａ，２ｂ同士は、砂・雨水・虫等の進入が防止でき且つ集熱板２が上下動できる狭い間隔をおいて配置するのが望ましい。スタッドボルト２ａは裏板６から突出する。
【００１９】
押さえ具７は断面Ｌ字状に折り曲げた長尺の鋼材で構成され、裏板６から突出しているスタッドボルト２ａに合せた位置にボルト穴を開口している。その押さえ具７のボルト穴をスタッドボルト２ａに掛け、ナット７ａを所定位置まで締めている。この状態で裏板６と押さえ具７は断熱体５の圧縮及び復元に応じてスタッドボルト２ａに沿って若干上下動できる。
【００２０】
本実施例では、図３（ａ）に示すように、ナット１１ｂを外して太陽電池パネル１０をパネル取付鋼材１１から若干浮かせ、その間の空間に熱回収装置１を挿入する。その後、図３（ｂ）及び図４に示すように、太陽電池パネル１０を元の位置に戻すと、太陽電池パネル１０が集熱板２を押し下げて断熱体５が若干圧縮し、その圧縮された断熱体５の復元力で集熱板２が太陽電池パネル１０の裏面に強く圧接する。このようにして、複数連設された各太陽電池パネル１０の裏面に熱回収装置１をそれぞれ設置する。なお、設置後は強風等に備えて押さえ具７を横鋼材１２にボルト等で固定しても良い。
【００２１】
そして、熱回収装置１の集熱管３の出口と隣接する別の熱回収装置１の集熱管３の入口をそれぞれ直列に接続し、図５に示すように、最上流側と最下流側の熱回収装置１を水熱交換器１４に接続し、熱媒体用の水を供給して各熱回収装置１に循環させる。太陽光が太陽電池パネル１０に照射されると電気への熱変換が行われ、その際に発生した熱が集熱板２及びアルミテープ４を通じて集熱管３内の水に伝わる。回収した熱は給水予熱槽１５で給湯用の水と熱交換され、給湯貯湯槽１６に貯湯して給湯に利用される。交換又は修理する場合は、太陽電池パネル１０をパネル取付鋼材１１から若干浮かせ、熱回収装置１を取り出して行う。
【００２２】
本実施例の熱回収装置１を取り付けた場合と取り付けない場合の太陽電池パネル１０の裏面温度の違い等について実験した。図６の上のグラフに示すように、熱回収装置１を取り付けた場合の裏面温度が取り付けない場合と比較して平均１０．２℃低下した。集熱管３の入口と出口の水温差は平均６．６℃であった。また、図６の下のグラフに示すように、時刻が１２時における太陽電池パネル１０の発電量が１００Ｗ／ｍ２で発電効率は１１．６％であったが、熱回収装置１による集熱量が３８３Ｗ／ｍ２であり、総合効率は５５．８％となった。このように、本実施例の熱回収装置１は、太陽電池パネル１０に後付けできる構造でありながら、十分な熱回収性能を有している。
【００２３】
図７，８に示すのは、集熱板を太陽電池パネルの裏面に押さえ付ける付勢手段を設けた実施例の熱回収装置の他の例である。図７，８に示すように、ボルト穴が開口された銅製の押さえ板８（良伝熱性の取付具）をスタッドボルト２ａに掛けてナット８ａで集熱管３を集熱板２に固定し、そのナット８ａと裏板６の間に圧縮コイルバネ９を介装している。また、図７に示す断熱体５はグラスウールを用い、図８に示す断熱体５は粒状物を用いて集熱板２と裏板６の間の空間に充填している。集熱板２の側板２ｂは裏板６の側板６ａの内側にわずかな間隔をおいて配置している。
【００２４】
これらの例では、圧縮コイルバネ９の反発力でナット８ａが押し上げられ、集熱板２が太陽電池パネル１０の裏面に強く圧接される。したがって、断熱体５に復元力の小さいグラスウールや粒状物を用いても、実施例と同等の熱回収性能を発揮できる。また、銅製の押さえ板８によって集熱管３が集熱板２に強く密接して伝熱性が向上し、その押さえ板８を通じて集熱板２の熱が集熱管３内の水により迅速に伝わる。また、集熱板２の側板２ｂが裏板６の側板６ａの内側に嵌挿されているから、集熱板２に回収された熱が外部に放熱され難くなり、熱回収性能がより優れたものとなる。特に、図７の例では、集熱板２の側板２ｂが断熱体５のグラスウールに食い込み、側板２ｂと側板６ａの間の空隙が閉塞されて断熱性も向上する。その他、符号、構成、作用効果は実施例と同じである。
【００２５】
図９〜１１に示すのは、集熱板の側板と裏板の側板の間にプラスチック等の熱伝導性の低い断熱部材を設けた実施例の熱回収装置の他の例である。図９に示すのは、集熱板２の側板２ｂの外面から下端に渡って薄い断熱板２ｃを付着している。図１０に示すのは、集熱板２の側板２ｂに厚みを有する断面Ｕ字状の断熱カバー体２ｄを側板２ｂの内外表面の断熱部材としてネジで取り付けている。この例は、側板２ｂからの放熱を断熱カバー体２ｄで抑え、集熱板２の熱を集熱管３へ吸熱させて熱回収効率を高めている。加えて、雨水・砂・虫の進入を効果的に防止できるものとなっている。図１１に示すのは、集熱板２の側板２ｂを省略し、厚みを有する断熱角材２ｅの上端に集熱板２の周片をネジで固定している。
【００２６】
これらの例では、集熱板２の側板２ｂが裏板６の側板６ａに接触できない構造となっているから、集熱板２に回収された熱が集熱管３以外の部分に伝わり難くなり、熱回収性能が改善される。なお、集熱板２の側板２ｂは裏板６の側板６ａの外側又は内側のいずれに嵌挿しても良く、図７，８に示す圧縮コイルバネ９等の付勢手段を設けた構造に応用しても良い。その他、符号、構成、作用効果は実施例と同じである。
【００２７】
図１２，図１３に示す実施例は、請求項９に記載の集熱管の取り付けに管取付体と押え板とを使用する例である。
【００２８】
図１２中、１８はアルミ素材で一体成形されて製作される管取付体であり、１８ａはその上板部、１８ｂはその下板部、１８ｃは集熱管３を嵌入して保持する一部下方を開放してＣ字状断面を有する管抱持部、１８ｄはリブ、１９はアルミ製の押え板、２０はグラスファイバーを用いた断熱材、２１は押え板１９を下板部材１８ｂに止着するリベットである。他の用語の符号は前実施例と共通である。
【００２９】
管取付体１８は一つの太陽電池パネルに対して、４個列設して使用される。１つの管取付体１８の寸法は２００ｍｍ巾で長さ７８０ｍｍで厚みは１４ｍｍ程であり、一本のＵ字状の集熱管３の直線部を二条ある管抱持部１８ｃに嵌入した後１０００ｍｍ×８００ｍｍ程のアルミ素材の広巾の押え板１９にリベット２１で止着して４列の管取付板１８を押え板１９に固定して一体化する。集熱管３のＵ字の湾曲部は管取付体１８の上辺・下辺から外側に露出する。
【００３０】
Ｕ字状の集熱管３の管取付体１８の上辺・下辺から露出した湾曲部と直線部は、この露出した隣り合う集熱管３の管端の湾曲部と直線部の管端同士を溶接で接続して長い蛇管状とする。
【００３１】
集熱管３を４列の管取付板１８に取付けた後、押え板１９を下方から管取付体１８の下板部１８ｂにリベット２１で固定して一体化する。集熱管３の下端部は嵌入する管抱持部１８ｃの下方開口及び管取付体１８の下板部１８ｂより下方に突出しているので、押え板１９によって集熱管３は管抱持部１８ｃ内面に加圧され、集熱管３と管抱持部１８ｃは圧接され、伝熱を良好にしている。
【００３２】
裏板６とその周縁で上方に折曲した側板６ａで容器状になったその容器空間に発泡スチロールの断熱体５を敷き、その上に４列の押え板１９で一体的に連結された管取付体１８を置く。管取付体１８の上辺・下辺から露出した集熱管３の周囲の空間にファイバーグラスの断熱材２０を充填して断熱状態とする。
【００３３】
押え板１９と裏板６及び押さえ具７との間には、圧縮コイルバネ９が設けられ、管取付体１８及びその上方の集熱板２を上方に付勢するようにしている。集熱板２のその周縁は下方に折曲された側板２ｂを有して上箱状となっている。裏板６とその側板６ａで形成される容器（下箱）に対し、嵌合されて上下動可能な上箱となっている。太陽電池パネルの裏面に集熱板２を押し付けて、伝熱性を良好にしている。
【００３４】
本実施例では、管取付体１８は複数のリブ１８ｄと管抱持部１８ｃによって高い強度を有し、付勢力・加圧力で変形することなく、集熱板２を太陽電池パネル１０の裏面に押し付け、その密着性をよくして集熱板２の変形・変位による伝熱率の低下を防いでいる。
【００３５】
又、集熱板２の熱は伝熱係数がよいアルミ素材が使用された上板部１８ａ、リブ１８ｄ及び下板部１８ｂ、押え板１９を介して管抱持部１８ｃへ伝熱させることで伝熱効率を良好にする。又、集熱管３と管抱持部１８ｃとは押え板１９からの加圧で接触が良好で熱伝達がよくなっている。
よって、本実施例の熱効率は高いものとなる。
【００３６】
図１４に示す実施例は、図１２，１３の実施例で押え板１９がなく、４列の管取付体１８を断熱体５と裏板６の側板６ａと集熱板２及びその側板２ｂで上下動可能に拘束させた例である。押え板１９がない分シンプルな構造としている。他は図１２，１３の実施例と同様である。
【００３７】
図１５で示す実施例は、図１２，１３に示す実施例で、集熱板２を別個に用いず、管取付体１８の上板部１８ａの上面を太陽電池パネルの裏面に直接接触させ、伝熱面とする例である。この例は集熱板２を用いないので、重量及びコストを低減できる。他は図１２，１３の実施例と同様である。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の技術は、戸建住宅・集合住宅・店舗・ビル・工場・発電所等に設置される新設又は既設の太陽電池パネルの冷却及び回収した熱の利用に用いられる。
【符号の説明】
【００３９】
１      熱回収装置
２      集熱板
２ａ    スタッドボルト
２ｂ    側板
２ｃ    断熱板（断熱部材）
２ｄ    断熱カバー体（断熱部材）
２ｅ    断熱角材（断熱部材）
３      集熱管
４      アルミテープ（良伝熱性の粘着テープ）
５      断熱体
６      裏板
６ａ    側板
７      押さえ具
７ａ    ナット
８      押さえ板（良伝熱性の取付具）
８ａ    ナット
９      圧縮コイルバネ
１０    太陽電池パネル
１０ａ  本体フレーム
１１    パネル取付鋼材（取付架台）
１１ａ  ボルト
１１ｂ  ナット
１２    横鋼材
１３    架台主鋼材
１４    水熱交換器
１５    給水予熱槽
１６    給湯貯湯槽
１８    管取付体
１８ａ  上板部
１８ｂ  下板部
１８ｃ  管抱持部
１８ｄ  リブ
１９    押え板
２０    断熱材
２１    リベット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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