(57)【要約】【課題】太陽電池セルの発電効率低下を防止しつつ、蓄熱部からの放熱を抑制した太陽光パネルを提供する。【解決手段】太陽光パネルは、表面保護材１，太陽電池セル４，反射材１０などを密着積層して成る集熱部の太陽光受光面の反対側面に、潜熱蓄熱材６ａ，６ｂを充填した第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂを積層して成る蓄熱部を設置した構成であり、太陽電池セル４が過熱状態のときは、熱を効率よく伝えて放熱して発電効率低下を防ぎ、潜熱蓄熱材６ａ，６ｂが放熱しそうなときは、ポンプ１１で蓄熱材タンク１２中の置換用気体９を第一の流路５ａへ送って置換用気体９で潜熱蓄熱材６ａを置換し、第一の流路５ａ中に気体層を形成して蓄熱部の潜熱蓄熱材６ｂから大気への放熱を抑制する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光を受けて集熱する集熱部と、前記集熱部の太陽光受光面と反対側面に設置された蓄熱部とを有する太陽光パネルであって、
前記集熱部と前記蓄熱部との間に気体層を形成する気体層形成手段を備えたことを特徴とする太陽光パネル。
【請求項２】
前記蓄熱部を、流動性のある蓄熱材が充填されている流路から形成し、前記気体層形成手段により、前記流路内の前記蓄熱材の少なくとも一部を気体で置換することを特徴とする請求項１に記載の太陽光パネル。
【請求項３】
前記蓄熱部を、流動性のある蓄熱材が充填されている複数の流路を積層状に設置した複層流路から形成し、前記気体層形成手段により、前記複層流路のうち少なくとも前記集熱部に隣接している前記流路内の前記蓄熱材を気体で置換することを特徴とする請求項１に記載の太陽光パネル。
【請求項４】
前記気体層形成手段に、置換された前記蓄熱材を貯蔵する蓄熱材貯蔵部を設けたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の太陽光パネル。
【請求項５】
前記複層流路のうち少なくとも一つの前記流路を、置換された前記蓄熱材を貯蔵する蓄熱材貯蔵部としたことを特徴とする請求項３に記載の太陽光パネル。
【請求項６】
前記蓄熱材の周囲温度が当該蓄熱材の温度より低くなる場合に、前記気体層形成手段により、前記流路内の前記蓄熱材を前記気体で置換することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の太陽光パネル。
【請求項７】
前記蓄熱材として、潜熱蓄熱材を用いたことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の太陽光パネル。
【請求項８】
前記潜熱蓄熱材の温度が当該潜熱蓄熱材の固液相変化温度以下になることを検出した場合に、前記気体層形成手段により、前記流路内の前記潜熱蓄熱材を前記気体で置換することを特徴とする請求項７に記載の太陽光パネル。
【請求項９】
固液相変化温度が９０℃以下の範囲にある前記潜熱蓄熱材を用いたことを特徴とする請求項７に記載の太陽光パネル。
【請求項１０】
前記集熱部に太陽電池セルを設置したことを特徴とする請求項１に記載の太陽光パネル。
【請求項１１】
前記集熱部の前記蓄熱部側に、前記蓄熱部からの熱線を反射する反射材を設置したことを特徴とする請求項１に記載の太陽光パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光を利用して熱または電力を得る太陽エネルギー利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の太陽エネルギー利用装置として、例えば下記特許文献１に記載された太陽エネルギー利用装置がある。図１５は、特許文献１に記載された従来の太陽エネルギー利用装置を示す構成図である。
図１５において、１１はハイブリッドモジュールの表面保護が可能な透過体、１２は集熱時の表面放熱ロスを低減するための静止空気層、１３は単結晶Ｓｉやアモルファスなどによる光起電力効果を有するデバイスで作られた発電セル、１４は絶縁と防水のために用いられるＥＶＡ等の接着剤、１５ａは透明防水シート、１５ｂは必ずしも透明ではない防水シート、１６は集熱板、１７は潜熱蓄熱材充填層、１８は熱媒流路となる集熱配管、１９は各部材を一体化するための外枠、２０は断熱材である。
ハイブリッドモジュールは太陽エネルギーを受け、発電セル１３で発電し、その排熱と発電セル１３がない部分で集熱板１６が受けた太陽エネルギーによる熱が、集熱配管１８に充填された液体熱媒と集熱板１６の裏面に設置された潜熱蓄熱材充填層１７に蓄熱される。
【特許文献１】特開平１１−１０８４６７号公報（第４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１にある従来の太陽エネルギー利用装置では、透過体１１と発電セル１３の間に静止空気層１２があり、ハイブリッドモジュールから大気への放熱が抑制される構成であるので、日射が強い場合等にはハイブリッドモジュールの温度が大きく上昇し、その結果、発電セル１３の発電効率が低下するという問題があった。
そして、ハイブリッドモジュールから大気への放熱が容易な構成であると発電効率低下は防げるが、潜熱蓄熱材充填層１７（即ち、蓄熱部）から発電セル１３（即ち、集熱部）を介して大気に放熱するという問題があった。
【０００４】
したがって本発明の目的は、上記従来の課題を解決するもので、集熱部を介した蓄熱部からの放熱を抑制する太陽光パネルを提供することにある。
また、他の目的は、発電セルの発電効率低下を防止しつつ、蓄熱部からの放熱を抑制した太陽光パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の発明に係る太陽光パネルは、太陽光を受けて集熱する集熱部と、集熱部の太陽光受光面と反対側面に設置された蓄熱部とを有する太陽光パネルであって、集熱部と蓄熱部との間に気体層を形成する気体層形成手段を備えたものである。
第１の発明によれば、気体層の形成によって集熱部と蓄熱部との間の熱移動を制御することが可能となり、蓄熱部から集熱部を介した大気への放熱が抑制される。
第２の発明に係る太陽光パネルは、第１の発明に係る太陽光パネルにおいて、蓄熱部を、流動性のある蓄熱材が充填されている流路から形成し、気体層形成手段により、流路内の蓄熱材の少なくとも一部を気体で置換するものである。
上記第２の発明によれば、流路内の熱伝導率を制御することが可能となり、集熱部を介して蓄熱部から大気へ放熱が行われることを抑制するという効果を奏する。
第３の発明に係る太陽光パネルは、第１の発明に係る太陽光パネルにおいて、蓄熱部を、流動性のある蓄熱材が充填されている複数の流路を積層状に設置した複層流路から形成し、気体層形成手段により、複層流路のうち少なくとも集熱部に隣接している流路内の蓄熱材を気体で置換するものである。
上記第３の発明によれば、流路内の熱伝導率を制御することが可能となり、集熱部を介して蓄熱部から大気へ放熱が行われることを抑制するという効果を奏する。
第４の発明に係る太陽光パネルは、第２又は第３の発明に係る太陽光パネルにおいて、気体層形成手段に、置換された蓄熱材を貯蔵する蓄熱材貯蔵部を設けたものである。
上記第４の発明によれば、蓄熱材から大気への放熱を抑制するとともに、蓄熱材貯蔵部に貯蔵する蓄熱材の熱を利用できるという効果を奏する。
第５の発明に係る太陽光パネルは、第３の発明に係る太陽光パネルにおいて、複層流路のうち少なくとも一つの流路を、置換された蓄熱材を貯蔵する蓄熱材貯蔵部としたものである。
上記第５の発明によれば、蓄熱材貯蔵部を新たに別の場所に設置する必要がなくなり、太陽光パネルを用いたシステム全体が小型化されるという効果を奏する。
第６の発明に係る太陽光パネルは、第２又は第３の発明に係る太陽光パネルにおいて、蓄熱材の周囲温度が当該蓄熱材の温度より低くなる場合に、気体層形成手段により、流路内の蓄熱材を気体で置換する構成としたものである。
上記第６の発明によれば、時機を逸することなく蓄熱材から大気等への放熱を効率よく抑制するという効果を奏する。
第７の発明に係る太陽光パネルは、第２又は第３の発明に係る太陽光パネルにおいて、蓄熱材として、潜熱蓄熱材を用いたものである。
上記第７の発明によれば、蓄熱量当たりの蓄熱材容積が小さくなるので、蓄熱材をポンプ等で搬送する際の動力を低減できるという効果を奏する。また、夏場などの日射が多く、外気温度も高い時期にあっても、集熱部温度が潜熱蓄熱材の固液相変化温度以下に維持されるという効果を奏する。
第８の発明に係る太陽光パネルは、第７の発明に係る太陽光パネルにおいて、潜熱蓄熱材の温度が当該潜熱蓄熱材の固液相変化温度以下になることを検出した場合に、気体層形成手段により、流路内の潜熱蓄熱材を気体で置換する構成としたものである。
上記第８の発明によれば、時機を逸することなく潜熱蓄熱材から大気等への放熱が効率的に抑えられる。
第９の発明に係る太陽光パネルは、第７の発明に係る太陽光パネルにおいて、固液相変化温度が９０℃以下の範囲にある潜熱蓄熱材を用いたものである。
上記第９の発明によれば、集熱部の温度が少なくとも９０℃を超えて過度に上昇することが抑制されるので、例えば集熱部に設置した太陽電池セルの信頼性向上が図られる。
第１０の発明に係る太陽光パネルは、第１の発明に係る太陽光パネルにおいて、集熱部に太陽電池セルを設置したものである。
上記第１０の発明によれば、太陽電池セルの排熱を蓄熱してその熱を逃がすことなく有効に利用できるとともに、太陽電池セルの温度上昇による発電効率の低下が防止される。
第１１の発明に係る太陽光パネルは、第１の発明に係る太陽光パネルにおいて、集熱部の蓄熱部側に、蓄熱部からの熱線を反射する反射材を設置したものである。
上記第１１の発明によれば、蓄熱部から集熱部への輻射による熱移動を抑制することができる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の太陽光パネルによれば、集熱部と蓄熱部との間の熱移動を制御することが可能となり、その結果、蓄熱部からの放熱を抑制することができる。
また、太陽電池セルと表面保護材との間に空気層を設けない構成であるため、太陽電池セルから大気への放熱量が比較的多く、その結果、太陽電池セルの温度の上昇が抑制され、発電効率の低下を防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における太陽光パネルについて図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における太陽光パネルの構成図である。即ち、潜熱蓄熱材が置換用気体で置換される過程における、潜熱蓄熱材等の流れ方向に平行な面におけるパネル部の断面図と、蓄熱材貯蔵部の透視図とを示している。図２は、本実施の形態の潜熱蓄熱材置換前のパネル部断面図であり、図３は、潜熱蓄熱材置換後のパネル部断面図である。
図１及び図２において、本実施の形態の太陽光パネルは、パネル部と、気体層形成手段とから構成される。このパネル部は、太陽光等を受けて熱を集める集熱部と、集熱部の太陽光受光面の反対側面に設置された蓄熱部と、断熱材７と、各部材を区分けまたは一体化するための構造材８とから構成される。
そして、集熱部は、ガラス等の光透過体からなる表面保護材１と、表面保護材１の裏面に接着されている光透過性のある透明防水シート２ａと、絶縁と防水のために用いられるＥＶＡ等の接着剤３と、太陽電池セル４と、接着剤３と、必ずしも光透過性があるとは限らない防水シート２ｂと、反射率の大きな材料で作られた反射材１０とを積層して形成されている。即ち、太陽電池セル４は二つの接着剤３に挟まれて接着され、さらに透明防水シート２ａと防水シート２ｂに挟まれて接着されている。従って、集熱部は密着積層型であり、熱伝導性の良い構造となっている。
また、蓄熱部は、第一の流路５ａと第二の流路５ｂが積層状に設置され、第一の流路５ａの内部に、例えばパラフィンをマイクロカプセルの中に封入し、スラリー状にした潜熱蓄熱材６ａが充填され、また第二の流路５ｂの内部にも、第一の流路５ａと同様の潜熱蓄熱材６ｂが充填されている構成である。
一方、集熱部と蓄熱部との間に気体層を形成する気体層形成手段は、図１に示すように、ポンプ１１と、置換された潜熱蓄熱材６ａを貯蔵する蓄熱材タンク１２と、ポンプ１１と第一の流路５ａの一方端を接続する第一の配管１４ａと、第一の流路５ａの他方端と蓄熱材タンク１２を接続する第二の配管１４ｂと、蓄熱材タンク１２とポンプ１１を接続する第三の配管１４ｃとから構成されている。
また、蓄熱材貯蔵部の蓄熱材タンク１２は、置換用気体９の貯蔵部も兼用しており、潜熱蓄熱材６ａと置換用気体９は可動壁１３により分離されている。なお、可動壁１３のない構成でも良い。
【０００８】
以上のように構成された太陽光パネルについて、以下、その動作を説明する。
図２において、太陽光パネルは太陽光を受光すると、太陽電池セル４で発電し、太陽電池セル４の排熱と太陽電池セル４や防水シート２ｂが受けた太陽エネルギーによる熱が、第一の流路５ａに充填された潜熱蓄熱材６ａ及び第二の流路５ｂに充填された潜熱蓄熱材６ｂに蓄熱される。このとき太陽電池セル４と表面保護材１との間に従来技術のような静止空気層を設けていないため、集熱部から蓄熱部への授熱が十分に行われるとともに、逆の太陽電池セル４から大気への放熱も十分に行われる。そのため、太陽電池セル４の温度が過度に上昇することによって発電効率が著しく低下することは抑制される。
ここで、例えば日射が少なくなり、太陽電池セル４の温度が低下するような場合、潜熱蓄熱材６ａ，６ｂに蓄熱された熱は太陽電池セル４を介して大気へ放熱される。この放熱を回避するために、潜熱蓄熱材６ａを十分に断熱性のある蓄熱材タンク１２へ移動させる。
即ち、潜熱蓄熱材６ａの温度がその固液相変化温度以下になることを検出手段（図示せず）によって検出した場合、即ち潜熱蓄熱材６ａが放熱しそうな場合には、ポンプ１１を用いて第一の流路５ａに充填されている潜熱蓄熱材６ａを窒素や空気等の熱伝導率の小さな置換用気体９で置換し、置換前の潜熱蓄熱材６ａや第二の流路５ｂ中の潜熱蓄熱材６ｂから太陽電池セル４を介して大気へ放熱が行われることを抑制する。
【０００９】
ここで、第一の流路５ａの潜熱蓄熱材６ａを置換用気体９で置換する場合の動作について説明する。
図１において、まず、蓄熱材タンク１２内の置換用気体９がポンプ１１により第一の配管１４ａを介して第一の流路５ａに送り込まれる。この結果、第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａが置換用気体９により置換される。そして、第一の流路５ａと蓄熱材タンク１２が第二の配管１４ｂによって接続されているので、置換用気体９により置換された潜熱蓄熱材６ａが蓄熱材タンク１２へと移動する。
即ち、図３に示すように、第一の流路５ａ内には置換用気体９が充填されて気体層が形成される。この気体層によって熱移動が抑制されるため、第二の流路５ｂの潜熱蓄熱材６ｂから太陽電池セル４を介して大気へ放熱することが抑制される。換言すれば、太陽電池セル４側に隣接している第一の流路５ａ内の熱伝導率を小さくして、潜熱蓄熱材６ｂの熱が太陽電池セル４を介して大気へ放熱されることを抑制する。なお、潜熱蓄熱材６ａ，６ｂの全てを蓄熱材タンク１２へ移動させる構成でも蓄熱部からの放熱を抑制できるが、大容量の貯蔵タンクが必要となる。また、潜熱蓄熱材６ａ，６ｂの搬送に費やす動力が大きいので望ましいものではない。
一方、逆に置換用気体９を潜熱蓄熱材６ａにより置換する場合（即ち潜熱蓄熱材６ａが受熱する場合）には、ポンプ１１を用いて蓄熱材タンク１２にある潜熱蓄熱材６ａを第一の流路５ａへ戻すことにより、第一の流路５ａ中の置換用気体９を置換する。
【００１０】
本実施の形態の太陽光パネルによれば、第一の流路５ａにある潜熱蓄熱材６ａを置換用気体９により置換し、太陽電池セル４と潜熱蓄熱材６ｂとの間に気体層を形成することにより、太陽電池セル４と潜熱蓄熱材６ｂとの間の熱移動を制御することが可能となり、その結果、太陽電池セル４等を介して潜熱蓄熱材６ｂから大気へ放熱が行われることが抑制される。
また、蓄熱材として潜熱蓄熱材６ａ，６ｂを用いることにより、蓄熱材容積当たりの蓄熱量が大きくなるので、夏場などの日射が多く、外気温度も高い時期にあっても、集熱部温度が潜熱蓄熱材の固液相変化温度以下に維持される。また、蓄熱量当たりの蓄熱材容積が小さくなるので、潜熱蓄熱材６ａをポンプ１１で搬送する際の動力を低減できる。
また、熱伝導性の良い集熱部であるので、太陽電池セル４が過熱状態のときはその熱が伝わり、表面保護材１から大気へ効率よく放散でき、発電効率低下を防ぐことができる。
また、集熱部の蓄熱部側に、蓄熱部からの熱線を反射する反射材１０を設置することにより、蓄熱部から集熱部への輻射による熱移動、即ち放熱を抑えることができる。
また、潜熱蓄熱材６ａを十分に断熱性のある蓄熱材タンク１２に貯蔵するため、大気への放熱が抑制され、必要に応じてその蓄熱が利用できる。
また、本実施の形態では、潜熱蓄熱材６ａのみを蓄熱材タンク１２へ貯蔵する構成としているので、潜熱蓄熱材６ａ及び潜熱蓄熱材６ｂの全てを蓄熱材タンク１２に貯蔵する構成に比べて、蓄熱材タンク１２の大きさが小さくて良く、また搬送にかかる動力も小さくて済むという効果を奏する。
【００１１】
なお、本実施の形態の太陽光パネルにおいては、図１のように第一の流路５ａと第二の流路５ｂとが接続されていない流路構成の場合について説明したが、図４の本実施の形態の変形例の太陽光パネルの構成図に示すように、第一の流路５ａの他方下端（図中の左下端）と第二の流路５ｂの他方上端（図中の左上端）を直接接続し、置換用気体９により置換された第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａで第二の流路５ｂ中の潜熱蓄熱材６ａを更に置換し、その置換された潜熱蓄熱材６ａを、第二の流路５ｂの一方端（図中の右端）と蓄熱材タンク１２を接続する第二の配管１４ｄを介して、蓄熱材タンク１２へ移動させる流路構成であっても良く、第二の配管１４ｂに比べて第二の配管１４ｄを短縮することができる。
また、本実施の形態では、第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂの断面形状が長方形の流路構成について説明したが、流路の断面形状はこれに限ったものではなく、例えば図５の本実施の形態の変形例のパネル部断面図に示すように、第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂの断面形状が円形の流路構成であっても良い。また、図６の本実施の形態の他の変形例のパネル部断面図に示すように、第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂの断面形状が楕円形の流路構成であっても良く、本実施の形態と同様に蓄熱部からの放熱を抑制することができる。
また、本実施の形態では、各流路とも単一流路である構成について説明したが、例えば図７の本実施の形態の他の変形例のパネル部断面図に示すように、第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂの各流路が並列に複数設置されている複数流路である構成でも良い。
また、本実施の形態の太陽光パネルを使用するには、潜熱蓄熱材６ｂの蓄熱を熱需要等に利用するために潜熱蓄熱材６ｂを搬送する構成、蓄熱材タンク１２に貯蔵する潜熱蓄熱材６ａの蓄熱を利用する構成などが付随するが、これらについての図示説明を省略する。
また、本実施の形態では、太陽電池セル４を設置した太陽光パネルを示したが、太陽電池セル４を設置しない構成の太陽光パネルであっても良く、集熱部から蓄熱部への授熱が容易であり且つ蓄熱部から集熱部への放熱が抑えられるので、太陽熱を効率よく蓄えることができるとともに、蓄熱部の熱を有効に利用することができる。
（実施の形態２）
【００１２】
以下、本発明の実施の形態２における太陽光パネルについて図面を参照しながら説明する。
図８は、本発明の実施の形態２における太陽光パネルの構成図である。図９は、本実施の形態の潜熱蓄熱材置換前のパネル部断面図であり、図１０は、本実施の形態の潜熱蓄熱材置換後のパネル部断面図である。
本実施の形態と太陽光パネルの構成において、実施の形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施の形態の実施の形態１との相違点は、実施の形態１では潜熱蓄熱材６ａ，６ｂが充填された第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂを積層状に設置した複層流路から蓄熱部を形成するに対し、図９に示す本実施の形態では、潜熱蓄熱材６ａが充填されている第一の流路５ａの単層流路から蓄熱部を形成する構成にある。
そして、実施の形態１では第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂのうち、太陽電池セル４側に位置する第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａを置換用気体９で置換して気体層を形成するに対し、図８に示す本実施の形態では、第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａの一部を置換用気体９で置換して気体層を形成する構成にある。
また、第一の配管１４ａをポンプ１１と第一の流路５ａの一方上端とに接続し、第二の配管１４ｂを第一の流路５ａの他方下端と蓄熱材タンク１２とに接続する構成にある。
【００１３】
以上のように構成された太陽光パネルについて、以下、その動作を説明する。
図９において、太陽光パネルは太陽光を受光すると、太陽電池セル４で発電し、その排熱と太陽電池セル４や防水シート２ｂが受けた太陽エネルギーによる熱が、第一の流路５ａに充填された潜熱蓄熱材６ａに蓄熱される。
ここで、例えば日射が少なくなり、太陽電池セル４の温度が低下するような場合、潜熱蓄熱材６ａに蓄熱された熱は太陽電池セル４を介して大気へ放熱される。そこで、潜熱蓄熱材６ａの温度がその固液相変化温度以下になることを検出手段（図示せず）で検出した場合には、ポンプ１１により第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａを置換用気体９により置換する。第一の流路５ａは第二の配管１４ｂによって蓄熱材タンク１２に接続されているため、置換用気体９により置換された潜熱蓄熱材６ａは蓄熱材タンク１２へと移動する。
この結果、図１０に示すように、第一の流路５ａ内は置換用気体９と潜熱蓄熱材６ａの気液二層構造になり、気体層で熱伝導が抑制されるため、潜熱蓄熱材６ａから太陽電池セル４等を介した大気への放熱が抑制される。
一方、逆に置換用気体９を潜熱蓄熱材６ａにより置換する場合には、ポンプ１１を用いて蓄熱材タンク１２にある潜熱蓄熱材６ａを第一の流路５ａへ戻すことにより、第一の流路５ａ中の置換用気体９を置換する。
【００１４】
本実施の形態の太陽光パネルによれば、集熱部の太陽電池セル４と蓄熱部の潜熱蓄熱材６ａとの間に気体層を形成する気体層形成手段を備えたことにより、太陽電池セル４と潜熱蓄熱材６ａとの間の熱移動を制御することが可能となり、太陽電池セル４を介して潜熱蓄熱材６ａから大気へ放熱が行われることを抑制するという効果を奏する。
また、本実施の形態の場合は、気体層を形成するために潜熱蓄熱材６ａの一部を置換して蓄熱材タンク１２に貯蔵するので、気体層を形成するために全ての潜熱蓄熱材６ａを置換して蓄熱材タンク１２に貯蔵する実施の形態１の場合に比べて、本実施の形態では蓄熱材タンク１２の大きさが小さくて良く、また搬送にかかる動力も少なくて済むという効果を奏する。
（実施の形態３）
【００１５】
以下、本発明の実施の形態３における太陽光パネルについて図面を参照しながら説明する。
図１１は、本発明の実施の形態３における太陽光パネルの構成図である。図１２は、本実施の形態の潜熱蓄熱材置換前のパネル部断面図であり、図１３は、本実施の形態の潜熱蓄熱材置換後のパネル部断面図である。
本実施の形態の太陽光パネルの構成において、実施の形態１と同様の部分については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
本実施の形態と実施の形態１との相違点は、実施の形態１では潜熱蓄熱材６ａ，６ｂが充填された第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂの流路を積層した２層流路から蓄熱部を形成するに対し、図１２に示す本実施の形態では、潜熱蓄熱材６ａが充填されている第一の流路５ａと、潜熱蓄熱材６ｂが充填されている第二の流路５ｂと、置換用気体９が充填され潜熱蓄熱材６ａとの置換が可能な第三の流路５ｃとを積層した３層流路から蓄熱部を形成する構成にある。
そして、実施の形態１では第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂのうち、太陽電池セル４側に隣接する第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａを置換用気体９で置換して気体層を形成するとともに、置換された潜熱蓄熱材６ａを蓄熱材タンク１２に貯蔵するに対し、図１１に示す本実施の形態では、第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａを置換用気体９で置換して気体層を形成するとともに、予め潜熱蓄熱材６ａの充填されていない第三の流路５ｃを有し、置換された潜熱蓄熱材６ａをこの第三の流路５ｃに貯蔵する構成にある。
また、第一の配管１４ａをポンプ１１と第一の流路５ａの一方端（図中の右端）とに接続し、第二の配管１４ｅを第一の流路５ａの他方端（図中の左端）と第三の流路５ｃの一方端（図中の右端）とに接続し、第三の配管１４ｆを第三の流路５ｃの他方端（図中の左端）と蓄熱材タンク１２とに接続する構成にある。なお、第二の配管１４ｅを第一の流路５ａの他方端（図中の左端）と第三の流路５ｃの他方端（図中の左端）とに接続し、第三の配管１４ｆを第三の流路５ｃの一方端（図中の右端）と蓄熱材タンク１２とに接続しても良い。
【００１６】
以上のように構成された太陽光パネルについて、以下、その動作を説明する。
図１２において、太陽光パネルは太陽光を受光すると、太陽電池セル４で発電し、その排熱と太陽電池セル４や防水シート２ｂが受けた太陽エネルギーによる熱が、第一の流路５ａ及び第二の流路５ｂに充填されたそれぞれの潜熱蓄熱材６ａ，６ｂに蓄熱される。
ここで、例えば日射が少なくなり、太陽電池セル４の温度が低下するような場合、潜熱蓄熱材６ａ，６ｂに蓄熱された熱は太陽電池セル４を介して大気へ放熱される。そこで、潜熱蓄熱材６ａの温度がその固液相変化温度以下になることを検出手段（図示せず）で検出した場合には、ポンプ１１により第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａを第三の流路５ｃ中にあった置換用気体９により置換する。第一の流路５ａは第二の配管１４ｅにより第三の流路５ｃに接続されているので、置換用気体９により置換された潜熱蓄熱材６ａは第三の流路５ｃに移動し、貯蔵される。
この結果、図１３に示すように、第一の流路５ａ内には置換用気体９が充填され、熱伝導が抑制されるため、第二の流路５ｂの潜熱蓄熱材６ｂ及び第三の流路５ｃの潜熱蓄熱材６ａから太陽電池セル４等を介した大気への放熱が抑制される。
一方、逆に第一の流路５ａに移動した置換用気体９を第三の流路５ｃに移動した潜熱蓄熱材６ａにより置換する場合には、ポンプ１１を用いて第三の流路５ｃにある潜熱蓄熱材６ａを第一の流路５ａへ戻すことにより、第一の流路５ａ中の置換用気体９を置換する。
【００１７】
本実施の形態の太陽光パネルによれば、第一の流路５ａにある潜熱蓄熱材６ａを置換用気体９により置換する手段を備えたことにより、太陽電池セル４と潜熱蓄熱材６ｂとの間の熱移動を制御することが可能となり、太陽電池セル４を介して潜熱蓄熱材６ｂから大気へ放熱が行われることを抑制するという効果を奏する。
また、潜熱蓄熱材６ａを第三の流路５ｃに貯蔵するため、大気への放熱が抑制されるとともに、蓄熱材貯蔵部を新たに設置する必要がなくなり、太陽光パネルのシステム全体を小型化できる。また、搬送にかかる動力も小さくて済むという効果を奏する。
なお、本実施の形態においては、潜熱蓄熱材の充填可能な流路として三つの流路を用いた構成について説明したが、四つ以上の流路を用いる構成でも良い。
【００１８】
ところで、本実施の形態の太陽光パネルにおいては、図１１のように第一の流路５ａと第二の流路５ｂと第三の流路５ｃとが直接接続されていない流路構成について説明したが、図１４の本実施の形態の変形例の太陽光パネルの構成図に示すように、第一の流路５ａの他方下端（図中の左下端）と第二の流路５ｂの他方上端（図中の左上端）が接続され、かつ第二の流路５ｂの一方下端（図中の右下端）と第三の流路５ｃの一方上端（図中の右上端）が接続された構成であっても良い。
この構成の場合、置換用気体９により置換された第一の流路５ａ中の潜熱蓄熱材６ａが第二の流路５ｂ中の潜熱蓄熱材６ａを押し、押し出された潜熱蓄熱材６ａが第三の流路５ｃ中の置換用気体９を押し、置換用気体９が第二の配管１４ｇ、ポンプ１１及び第一の配管１４ａを介して第一の流路５ａへ移動する。この構成によれば、配管数や配管長さを削減することができる。
【００１９】
さらに、以上の実施の形態においては、潜熱蓄熱材６と置換用気体９との置換手段としてポンプを用いた構成について説明したが、置換手段は特にこれに限ったものではない。
また、蓄熱材として、パラフィン，オクデカン，硫酸ナトリウム塩等の相変化材料を封入したマイクロカプセルを媒体（水，不凍液，油等）に分散してスラリー状にした潜熱蓄熱材６ａ，６ｂを用いた構成について説明したが、これに限ったものではなく、水，不凍液，油等の流動性のある蓄熱材を単独で用いた構成、相変化材料をそのまま媒体に分散して流動性を持たせた潜熱蓄熱材を用いた構成でも良い。
また、固液相変化温度が９０℃以下の範囲にある潜熱蓄熱材を用いる構成が望ましい。これは潜熱蓄熱材が過度の温度上昇を防止するからであり、例えば太陽電池セル４を痛めない９０℃以下の温度に維持されることにより、太陽電池セル４の信頼性向上が図られるからである。
また、置換用気体９として窒素や空気等を用いた場合について説明したが、特にこれに限ったものではなく、熱伝導率の小さな気体であれば良い。
また、以上の実施の形態においては、潜熱蓄熱材６ａの温度がその固液相変化温度以下になることを検出した場合に、潜熱蓄熱材６ａの一部または全てを置換用気体９で置換する構成について説明したが、潜熱蓄熱材６ａ以外の温度を基準にしても良い。
即ち、蓄熱材からの放熱現象は、蓄熱材の周囲温度が当該蓄熱材の温度より低くなる場合に生じるので、例えば周囲の反射材１０や太陽電池セル４等の温度が、蓄熱材の温度または潜熱蓄熱材６ａの固液相変化温度より低くなる状態を検知して置換する構成であれば良い。
また、蓄熱部と集熱部の温度差がある所定値になるときに置換する構成であっても良いし、さらには蓄熱材が放熱する条件を満たす任意の場合に置換を行う構成であっても良く、上述の実施の形態と同様に蓄熱部からの放熱を抑制することができる。
【産業上の利用可能性】
【００２０】
本発明の太陽光パネルは、太陽光を利用して熱または電力を得る太陽エネルギー利用装置に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態１における太陽光パネルの構成図
【図２】本実施の形態の潜熱蓄熱材置換前のパネル部断面図
【図３】本実施の形態の潜熱蓄熱材置換後のパネル部断面図
【図４】本実施の形態の変形例の太陽光パネルの構成図
【図５】本実施の形態の変形例の、流路形状が円形である場合のパネル部断面図
【図６】本実施の形態の他の変形例の、流路形状が楕円形である場合のパネル部断面図
【図７】本実施の形態の他の変形例の、各流路が並列に複数設置されている場合のパネル部断面図
【図８】本発明の実施の形態２における太陽光パネルの構成図
【図９】本実施の形態の潜熱蓄熱材置換前のパネル部断面図
【図１０】本実施の形態の潜熱蓄熱材置換後のパネル部断面図
【図１１】本発明の実施の形態３における太陽光パネルの構成図
【図１２】本実施の形態の潜熱蓄熱材置換前のパネル部断面図
【図１３】本実施の形態の潜熱蓄熱材置換後のパネル部断面図
【図１４】本実施の形態の変形例の太陽光パネルの構成図
【図１５】従来の太陽エネルギー利用装置を示す断面図
【符号の説明】
【００２２】
１    表面保護材
２ａ  透明防水シート
２ｂ  防水シート
３    接着剤
４    太陽電池セル
５ａ  第一の流路
５ｂ  第二の流路
５ｃ  第三の流路
６ａ，６ｂ    潜熱蓄熱材
７    断熱材
８    構造材
９    置換用気体
１０    反射材
１１    ポンプ
１２    蓄熱材タンク
１３    可動壁
１４ａ  第一の配管
１４ｂ，１４ｄ，１４ｅ，１４ｇ  第二の配管
１４ｃ，１４ｆ  第三の配管
【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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