(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池を併設したハイブリット型の太陽熱集熱器を減圧した閉じた系に設置し、作動流体を媒体にして太陽熱で加熱された太陽電池を作動流体の蒸発で冷却し、得られた低圧の蒸気を圧縮して昇温し、昇温した高温を熱利用すると共に、太陽電池の冷却により発電性能向上を行うハイブリット型太陽熱温度変換装置であって、
上記太陽熱集熱器は、その入口及び出口に夫々逆止弁が付設されており、
上記太陽熱集熱器の出口側にバイパス管を設け、このバイパス管の開閉により上記閉じられた系内の体積を変えることによって、上記逆止弁により区切られた上記太陽熱集熱器内の内圧を外気温度より低い温度の飽和蒸気圧になるように調節することにより、気温の変化に応じて太陽吸収面の温度を調節可能とすることを特徴とするハイブリット型太陽熱温度変換装置。
【請求項２】
太陽熱集熱器、圧縮機、熱交換器及び蒸発器を、作動流体が循環する閉じた系内に設けて成るハイブリット型太陽熱温度変換装置において、上記太陽熱集熱器は、その外表面に太陽電池を配設するとともに、上記蒸発器で蒸気となった作動流体を通過させることにより、加熱された太陽電池を冷却するものであり、蒸気熱交換器は、上記太陽熱集熱器において加温され、さらに上記圧縮機で圧縮され液体となった作動流体の熱を利用するハイブリット型太陽熱温度変換装置であって、
上記太陽熱集熱器は、その入口及び出口に夫々逆止弁が付設されており、
上記太陽熱集熱器の出口側にバイパス管を設け、このバイパス管の開閉により上記閉じられた系内の体積を変えることによって、上記逆止弁により区切られた上記太陽熱集熱器内の内圧を外気温度より低い温度の飽和蒸気圧になるように調節することにより、気温の変化に応じて太陽吸収面の温度を調節可能とすることを特徴とするハイブリット型太陽熱温度変換装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、太陽電池を冷却して出力を向上させるばかりでなく、冷却で得られた低圧蒸気から熱を回収し、高温熱利用を可能にする装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の温水器を図１に示す。図１において、１は太陽熱吸収面であり、２は温水タンクである。この図１が示すように、単に、温水タンク２やパイプ３等を設け、温水を通過させ、配管により給湯する方法が主流であった。これは、きわめて簡単であるが、給湯温度は、その日の日照に左右され、高々６０℃程度の温度しか得ることができない。
【０００３】
また、太陽電池においては、その温度制御が難しく、素子の温度上昇により、性能の低下を引き起こす難点があり、従来の空気冷却式をもってしても、日射条件に合わせた素子の温度を維持することは不可能であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の温水器では、日射が十分でないとき、高温が得られず、利用価値の低い装置となってしまうが、本発明の課題は、閉ループ内の体積（圧力）調整を行なうことで、日射に左右されず利用価値の高い温水を得るとともに、本体の熱絶縁を必要としないで効率の良い熱収集が可能とする太陽熱温度変換装置を実現することである。
【０００５】
さらに、本発明は、太陽電池を冷却し、温度制御を行うことで、太陽電池の最適性能の温度を維持すると共に、モジュール化したハイブリット型とすることにより利用拡大を図り、さらに、回収した熱の多目的利用を可能にし、太陽エネルギーの多用化、省エネルギー化を図ることが可能なハイブリッド型太陽熱温度変換装置を実現することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために、太陽電池を併設したハイブリット型の太陽熱集熱器を減圧した閉じた系に設置し、作動流体を媒体にして太陽熱で加熱された太陽電池を作動流体の蒸発で冷却し、得られた低圧の蒸気を圧縮して昇温し、昇温した高温を熱利用すると共に、太陽電池の冷却により発電性能向上を行うことを特徴とするハイブリット型太陽熱温度変換装置を提供する。
【０００７】
さらに、本発明は上記課題を解決するために、太陽熱集熱器、圧縮機、熱交換器及び蒸発器を、作動流体が循環する閉じた系内に設けて成るハイブリット型太陽熱温度変換装置において、上記太陽熱集熱器は、その外表面に太陽電池を配設するとともに、作動流体を通過させることにより、加熱された太陽電池を冷却するものであり、上記熱交換器は、上記太陽熱集熱器において加温され、さらに上記圧縮機で圧縮され液体となった作動流体の熱を利用するものであることを特徴とするハイブリット型太陽熱温度変換装置を提供する。
【０００８】
上記太陽熱集熱器は、その入口及び出口に夫々逆止弁が付設されていることを特徴とする。
【０００９】
上記太陽熱集熱器の出口側にバイパス管を設け、このバイパス管の開閉により上記閉じられた系内の体積を変えることによって、上記逆止弁により区切られた上記太陽熱集熱器内の内圧を外気温度より低い温度の飽和蒸気圧になるように調節することにより、気温の変化に応じて太陽吸収面の温度を調節可能とすることを特徴とする。
【００１０】
上記圧縮機の動力源は、上記太陽電池の電力を利用することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明に係るハイブリッド型太陽熱温度変換装置の実施の形態を実施例に基づいて図面を参照して説明する。本発明は、太陽熱温水器で高温の熱を得るとともに、太陽電池の性能維持を図るものであり、電力供給と温水供給の両方を可能とするハイブリッド型太陽熱温度変換装置である。
【００１２】
即ち、本発明は太陽電池を併用した太陽熱集熱器において、太陽電池の電力を用いて、太陽熱エネルギーを高い温度領域に変換し、熱エネルギーをより利用価値の高いものにする。また、太陽熱集熱器は水の蒸発により太陽電池を冷却し、太陽電池を最適温度に保つことができる。
【００１３】
図２は、本発明に係るハイブリッド型太陽熱温度変換装置の第１の実施例の構成を説明する図である。ハイブリッド型太陽熱温度変換装置４は、作動媒体が循環する系（閉ループ）５が設けられている。作動媒体は、本実施例では水を利用する。６は太陽熱集熱器であり、入口側、出口側において２つの逆止弁７、８が設けられている。この太陽熱集熱器６の外表面が太陽熱吸収面９となって機能し、この太陽熱吸収面９には太陽電池１０が貼り付けてある。
【００１４】
１１は圧縮機で、太陽電池１０の電力で駆動する。１２は熱交換器で外部と熱交換する。太陽熱吸収面９で加熱された媒体は、圧縮機１１により圧縮され、熱交換器１２で熱交換により外部に熱を与える。膨張弁１３乃至膨張部１４において膨張することによって媒体は蒸気になる。熱交換器１２及び膨張部１４で熱交換される外部の冷媒（空気、水等）は、熱交換用共通配管１７から分岐し熱交換用配管１９が、弁１８、１８を介して、熱交換器１２及び膨張部１４に配設され熱交換可能としている。
【００１５】
太陽熱集熱器６の出口側には容積調整流路が設けられている。この容積調整流路は通常の管路１５を有するとともに、管路１５に対して、開閉弁１６を有する１又は２以上バイパス管路１５’が設けられている。この開閉弁１６を選択的に開閉することにより系５内の容積を変え、太陽熱集熱器６の内圧を、外気温度（周囲温度）より低い温度の飽和蒸気圧になるように調節し、これによって気温の変化に応じて太陽吸収面の温度を調節することができる。
【００１６】
このような構成のハイブリッド型太陽熱温度変換装置の作用を図３のＰ−Ｖ線図により説明する。○印を付した番号は、図２中の符号の付与された構成に対応する。圧縮機１１において容積が一定の下で圧縮され、動力仕事を熱に変えて作動ガスの温度をＴｃから昇温する。昇温した作動流体は、熱交換器１２において等圧の下で熱交換を行い温度がＴｈに降下する。この熱交換器１２において、弁１８及び熱交換用配管１９を選択的に開閉して、冬季における暖房、給湯等に供せられる。
【００１７】
作動流体は、熱交換器１２から、膨張弁１３乃至膨張部１４に流れ、そこで膨張し圧力が下降し、この際生じた冷熱が夏期の冷房の用に供される。さらに作動流体は逆止弁７を通り、太陽電池９の貼り付いた太陽熱集熱器１０において、太陽電池９を冷却し太陽電池の温度をＴｃに保つようにすることができる。
【００１８】
太陽熱集熱器６の出口側から出た作動流体は、容積調整流路及び逆止弁８を通り圧縮機１１に再度、流入する。
【００１９】
図４は、第２の実施例を示す図である。この第２の実施例は、図２に示す第１の実施例とほぼ同様の構成を有し、太陽熱集熱器６、圧縮機１１、熱交換器１２、膨張弁１３及び膨張部１４が閉ループ５内に設けられているが、この実施例２では、内部の体積を連続的に変化させるアキュミュレータ１７が閉ループ内に設けられている構成を特徴とするものである。
【００２０】
以上第１及び第２の実施例により本発明を説明したが、これらの実施例に限定されることなく、特許請求の範囲記載の技術事項の範囲内でいろいろな実施例があることは言うまでもない。
【００２１】
【発明の効果】
本発明に係るハイブリッド型太陽熱温度変換装置は以上の構成であるから、次のような効果が生じる。日射量が少ない時は十分な温度が得られず、熱エネルギーとして利用することが難しい。しかし、本発明によれば、太陽電池の温度制御が可能になるだけでなく、常時高温度の熱が得られ、本体の熱絶縁を必要としないために効率の良い熱収集が可能であり、太陽熱エネルギーをより利用価値の高いものにできる。
【００２２】
また、太陽電池と一体化したモジュールを製作することで太陽電池を冷却してそのの性能向上と利用価値を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来例を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施例を説明する図である。
【図３】本発明の第２の実施例を説明するためのＰ−Ｖ線図である。
【図４】本発明の第２の実施例を説明する図である。
【符号の説明】
５    閉じた系（閉ループ）
６    太陽熱集熱器
７、８    逆止弁
９    太陽熱吸収面
１０    太陽電池
１１    圧縮機
１２    熱交換器
１３    膨張弁
１４    膨張部
１５    容積調整路
１５’  バイパス管
１６    開閉弁
１７    熱交換用共通配管
１８    弁
１９    熱交換用配管
２０    アキュミュレータ
【図１】
0003711382.tif 000002
【図２】
0003711382.tif 000003
【図３】
0003711382.tif 000004
【図４】
0003711382.tif 000005