(57)【要約】【課題】  太陽光発電部と集熱給湯部とを備えるソーラーシステムの設置面積を大幅に削減する。【解決手段】  太陽電池モジュール盤７を備えた太陽光発電部１と、太陽熱を利用して給湯を行う集熱給湯部２とを備えたソーラーシステムである。太陽光発電部１上に集熱給湯部２が設置されて一体化されている。集熱給湯部２は、蛇行するチューブ１１を有し、このチューブ１１内を水が流れることで太陽熱により加熱される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュール盤を備えた太陽光発電部と、太陽熱を利用して給湯を行う集熱給湯部とを備え、前記太陽光発電部上に前記集熱給湯部が設置されて一体化されたソーラーシステムであって、
前記集熱給湯部は、通水用のチューブを備え、当該チューブ内に通水される水が太陽熱により加熱されることを特徴とするソーラーシステム。
【請求項２】
前記チューブは、蛇行形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載のソーラーシステム。
【請求項３】
前記チューブは、蛇行方向が異なるチューブが複数重ねられた段重ね構造を有することを特徴とする請求項１または２記載のソーラーシステム。
【請求項４】
前記太陽光発電部は、複数の太陽電池モジュール盤を配列することにより構成され、これら太陽電池モジュール盤間の間隙に対応して前記チューブが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のソーラーシステム。
【請求項５】
前記チューブは、金属製もしくは樹脂製であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のソーラーシステム。
【請求項６】
前記集熱給湯部は、給湯システム枠とその底面及び上面を塞ぐ強化ガラス板とから構成される空間内に前記チューブを収容してなることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のソーラーシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーや熱エネルギーに変換するソーラーシステムに関するものであり、特に、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部とを一体化して設置面積を削減可能とした新規なソーラーシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
我が国においては、電力の供給は、主に水力発電や火力発電、原子力発電等に頼っているのが実情であるが、これら施設の稼動に伴うオゾン層の破壊や、二酸化炭素（ＣＯ２）等の温室効果ガスによる地球の温暖化が大きな問題になっている。このような状況から、前記温室効果ガスの削減策が地球規模で討議されるとともに、種々の規制が講じれら、例えば排ガス規制やその他の環境規制等が既に実施されている。同時に、我が国においては、資源不足のために他国の資源に頼らざるを得ず、省エネルギーも叫ばれている。
【０００３】
一方、一般家庭における風呂等への給湯には、薪や石炭、灯油、重油、ガス、電気、夜間電力等が熱エネルギー源として活用されているが、いずれも電力供給と同じ問題を抱えており、やはり排ガスの削減や省エネルギーが叫ばれている。
【０００４】
このような状況から、新エネルギー時代の先端資源として、太陽光エネルギーが注目されており、太陽から発せられる光エネルギーを電気に変換する技術や、太陽から発せられる熱エネルギーを給湯に変換する技術が促進され、いわゆるソーラー発電システムやソーラー給湯システムが開発されている（例えば、特許文献１等を参照）。
【０００５】
例えば、特許文献１には、太陽熱により内部の熱媒体を加熱するための集熱パネルと、太陽光を電気エネルギーに変換するための太陽電池モジュールとを備えたソーラーシステムが開示されている。このソーラーシステムでは、循環ポンプに電圧が常にかかるようにして、集熱パネルの加熱作用の無駄を防止するようにしている。
【特許文献１】特開２００３−２２２４１１公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前記特許文献１に記載の技術のように、太陽熱により内部の熱媒体を加熱するための集熱パネルと、太陽光を電気エネルギーに変換するための太陽電池モジュールの両者によって構成されるソーラーシステムでは、集熱パネルを設置するスペースと、太陽電池モジュールを設置するスペースとが必要であり、設置に必要な面積が増大するという問題がある。屋根の上等にソーラーシステムを設置する場合、その設置面積は制約されることが多く、前記設置面積の増加は、ソーラーシステムを設置する上で大きな支障となる。太陽光エネルギーの有効利用を考えた場合、太陽光が発する光と熱の両エネルギーを同一箇所において発電と給湯に同時利用することができれば効率的であるが、据付面積が拡大してしまうため、屋根等の限られた面積では、あきらめざるを得ないのが実情である。
【０００７】
本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部とを備えながら、設置面積を大幅に削減することが可能な新規なソーラーシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明のソーラーシステムは、太陽電池モジュール盤を備えた太陽光発電部と、太陽熱を利用して給湯を行う集熱給湯部とを備え、前記太陽光発電部上に前記集熱給湯部が設置されて一体化されたソーラーシステムであって、前記集熱給湯部は、通水用のチューブを備え、当該チューブ内に通水される水が太陽熱により加熱されることを特徴とする。
【０００９】
本発明のソーラーシステムにおいては、前記の通り、太陽光発電部上に集熱給湯部が設置されて一体化された一体化構造を有する。したがって、据付面積が有効活用され、太陽光発電部と集熱給湯部を別々に設置する場合に比べて設置に必要な面積が半分で済む。
【００１０】
また、本発明のソーラーシステムでは、集熱給湯部にチューブを設け、ここに通水するようにしているので、太陽からの熱エネルギーが効率的に水に伝達される。さらに、太陽光発電部の太陽電池モジュール盤からの反射熱も給湯用に変換され、熱エネルギーの変換効率がさらに向上する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部とを備えたソーラーシステムにおいて、設置面積を大幅に削減、例えば半減することが可能である。また、本発明のソーラーシステムによれば、例えば太陽電池モジュール盤からの反射熱も給湯用の熱エネルギーに変換することができ、効率的なエネルギー変換を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明を適用したソーラーシステムの実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
本実施形態のソーラーシステムは、図１乃至図３に示すように、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部１と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部２とを備え、これらが外枠３内に一体に組み込まれてなるものである。ここで、太陽光発電部１が背面側、集熱給湯部２が前面側である。
【００１４】
太陽光発電部１は、発電システム枠４の上面付近で発電素子プレート５が支持されることにより構成されるとともに、この発電素子プレート５の背面側に発電端子ボックス６が設置されている。発電素子プレート５は、例えば図２に示すように、複数の太陽電池モジュール盤７をマトリクス状に貼り付けることにより構成されており、各太陽電池モジュール盤７で発電された電力を、前記発電端子ボックス６から取り出す。
【００１５】
各太陽電池モジュール盤７には、いわゆる太陽電池パネルが用いられる。太陽電池パネルには、大きく分けて、単結晶型、多結晶型、アモルファス型、ハイブリッド（単結晶・アモルファス結合型）等があるが、これらの中からいずれを用いてもよい。
【００１６】
各太陽電池モジュール盤７は、ある程度大きさが限られており、したがって、前記のように例えば矩形パネル形状を有する太陽電池モジュール盤７をマトリクス状に敷き詰めることで、所定の発電面積を確保するようにしている。敷き詰める太陽電池モジュール盤７の枚数は、必要な電力量に応じて増減すればよい。
【００１７】
ただし、太陽電池モジュール盤７をマトリクス状に配列するに際して、各太陽電池モジュール盤７間は、通電のための配線で接続する必要がある。そこで、太陽電池モジュール盤７間を全く隙間無く敷き詰めるのではなく、所定の間隙８を空けて太陽電池モジュール盤７を貼り付ける。そして、この間隙８に、各太陽電池モジュール盤７間を接続する配線を配する。
【００１８】
一方、集熱給湯部２は、給湯システム枠９と底面及び上面を構成する強化ガラス板１０とによって給湯部筐体が構成され、前記給湯システム枠９の周囲において外枠３に固定されている。底面及び上面となる強化ガラス板１０は、前記太陽光発電部１の太陽電池モジュール盤７上を覆う形になるので、太陽電池モジュール盤７で太陽光を利用して発電を行うためには光を透過する必要があり、透明な材料、ここでは強化ガラス板を用いている。また、太陽光エネルギーを効率的に利用可能とするためには、給湯システム枠９や外枠３についても透明であることが好ましいが、これら部材に関しては、必ずしも透明でなくてもよい。
【００１９】
前記給湯システム枠９及び強化ガラス板１０とによって囲まれる空間、すなわち給湯部筐体内には、給湯加熱用のチューブ（パイプ）１１が設置されている。チューブ１１は、継ぎ無しの１本の金属製、あるいは樹脂製のチューブであり、このチューブ１１内が注水から給湯に至る道順となる。すなわち、太陽の熱エネルギーは、チューブ１１の外周を通して吸収され、吸収された熱エネルギーはチューブ１１内を通る水に伝達され、給湯に至る。
【００２０】
前記チューブ１１は、１ターンの蛇行形状としてもよいが、互いに交差するような蛇行形状のチューブを複数重ねた段重ね構造とすることで、熱変換効率を大幅に向上することができる。本実施形態でも、チューブ１１を蛇行チューブ１１ａ〜１１ｄの４段重ねとすることで、高効率化を図っている。
【００２１】
なお、前記チューブ１１の設置に際しては、前記太陽電池モジュール盤７間に設けられた間隙８の形状に対応した蛇行形状として設置することが好ましい。この間隙８には、発電に寄与する太陽電池モジュール盤７が存在せず、この部分で光が遮られても発電効率を低下させることがない。したがって、この位置にチューブ１１を設置することで、発電に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。
【００２２】
以上のように構成されるソーラーシステムでは、太陽光発電部１において太陽光エネルギーが電気エネルギーに変換され、発電が行われる。ここで、太陽光発電部１上には集熱給湯部２が設置されているが、底面や上面が強化ガラス板１０で構成され、光を十分に透過する構成となっており、チューブ１１も発電に寄与しない間隙８に対応して設けられているので、太陽から発せられる光が十分に採光され、効率的に発電が行われる。
【００２３】
また、集熱給湯部２では、蛇行するように形成されたチューブ１１内に通水され、太陽からの熱エネルギーを奪って効率的に温水に変換される。このとき、太陽からの熱エネルギーは、通常黒色である太陽電池モジュール盤７によっても採熱されるが、その熱も反射熱として、あるいは熱伝導によって前記通水される水に伝達され、チューブ１１を介して給湯用に変換される。
【００２４】
さらに、本実施形態のソーラーシステムの最大のメリットは、据付面積が半減されるということである。本実施形態のソーラーシステムでは、据付面積が発電面積であり、給湯における集熱面積である。これらを別々に設置すると、同じ能力を得るためには、２倍の面積が必要になるが、本実施形態では、上下に重ねて一体化しているので、据付面積は１／２で済む。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明を適用したソーラーシステムの概略構成を一部破断して示す平面図である。
【図２】本発明を適用したソーラーシステムの概略構成を一部破断して示す正面図である。
【図３】本発明を適用したソーラーシステムの概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１  太陽光発電部
２  集熱給湯部
３  外枠
４  発電システム枠
５  発電素子プレート
６  発電端子ボックス
７  太陽電池モジュール盤
８  間隙
９  給湯システム枠
１０  強化ガラス板
１１  チューブ
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ  蛇行チューブ
【図１】
2006078006.tif 000003
【図２】
2006078006.tif 000004
【図３】
2006078006.tif 000005