(57)【要約】【課題】既存の太陽光発電パネルを流用可能であり、かつ集熱効率に優れた光熱ハイブリッドパネルを提供する。【解決手段】光熱ハイブリッドパネル（１）は、太陽電池モジュール（２０）の受光面とは反対の裏面側に設置され、熱を集熱する熱媒体を流通させる集熱管（１０）を備え、前記集熱管（１０）の一部が、前記裏面に近接するように屈曲している。【選択図】図１
2018164355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールと、
前記太陽電池モジュールの受光面とは反対の裏面側に設置され、前記太陽電池モジュールが有する熱を集熱する熱媒体を流通させる集熱管と、を備え、
前記集熱管の一部が、前記裏面に近接するように屈曲している
ことを特徴とする光熱ハイブリッドパネル。
【請求項２】
前記集熱管は、直線的に延伸したヘッダ管と、前記ヘッダ管から分岐し、前記裏面に近接するように屈曲した枝管と、を含んでいる
ことを特徴とする請求項１に記載の光熱ハイブリッドパネル。
【請求項３】
前記太陽電池モジュールを側面側から保持するフレームと、
前記ヘッダ管を前記フレームに取り付ける取付具と、をさらに備えている
ことを特徴とする請求項２に記載の光熱ハイブリッドパネル。
【請求項４】
前記太陽電池モジュールと前記集熱管との間に配置された集熱板をさらに備え、
前記集熱板は、前記裏面および前記フレームの内側側面に配置される
ことを特徴とする請求項３に記載の光熱ハイブリッドパネル。
【請求項５】
前記枝管は、前記裏面との対向面が略平坦になっている
ことを特徴とする請求項２から４のいずれか１項に記載の光熱ハイブリッドパネル。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の光熱ハイブリッドパネルを複数備えている
ことを特徴とする光熱ハイブリッドシステム。
【請求項７】
前記集熱管は、直線的に延伸したヘッダ管と、前記ヘッダ管から分岐し、前記裏面に近接するように屈曲した枝管と、を含み、
前記光熱ハイブリッドパネルの前記ヘッダ管は、別の光熱ハイブリッドパネルの前記ヘッダ管に接続される
ことを特徴とする請求項６に記載の光熱ハイブリッドシステム。
【請求項８】
前記太陽電池モジュールの温度が発電に好適な温度を維持するように前記熱媒体の流量を調整する循環ポンプをさらに備えている
ことを特徴とする請求項６または７に記載の光熱ハイブリッドシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光発電と太陽熱の集熱とを同時に行うことが可能な光熱ハイブリッドパネル、および光熱ハイブリッドパネルを用いた光熱ハイブリッドシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽電池モジュールにおいて、太陽光によって発電した電力だけでなく、集熱管の内部を流れる熱媒体を用いて太陽熱を集熱する構造を備えた、光熱ハイブリッドパネルが従来知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、太陽電池モジュールを保持するフレームにパイプを通すための孔を設け、フレームを貫通するパイプに流れる水に太陽熱を伝達し、温水を生成する太陽電池集熱体が開示されている。また、特許文献２には、太陽電池モジュールが受けた太陽熱を、その裏面に接合された板状フィンおよびリブを介して集熱管および当該集熱管が接合されたヘッダ管に伝導し、これらの内部を流れる熱媒体に伝熱する太陽光発電集熱複合パネルが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−０２０１７９号公報（２００８年１月３１日公開）
【特許文献２】特開２０１３−１００９３１号公報（２０１３年５月２３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のような従来技術は、下記のような問題がある。例えば、特許文献１の構成は、太陽電池モジュールに対して集熱管を近接させて配置するために、フレームを加工してパイプを通すための孔を設ける必要がある。そのため、既存の太陽光発電パネルのフレームを加工することなくそのまま流用することができない。また、特許文献２の構成は、太陽電池モジュールが受けた太陽熱を、板状フィンおよびリブといった中継部材を介して集熱管へ伝導するため、集熱効率が低下する。
【０００６】
本発明の一態様は、前記の問題に鑑みてなされたものであり、既存の太陽光発電パネル（装置）を流用可能であり、かつ集熱効率に優れた光熱ハイブリッドパネル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】
【０００７】
前記の課題を解決するために、本発明に係る光熱ハイブリッドパネルは、太陽電池モジュールと、前記太陽電池モジュールの受光面とは反対の裏面側に設置され、前記太陽電池モジュールが有する熱を集熱する熱媒体を流通させる集熱管と、を備え、前記集熱管の一部が、前記裏面に近接するように屈曲されている構成である。
【発明の効果】
【０００８】
前記の構成によれば、既存の太陽光発電パネルを流用可能であり、かつ集熱効率に優れた光熱ハイブリッドパネルを提供することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルの概要を示す外観図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ’断面図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルの内部構成の概要を示す外観図である。
【図３】本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルが備える集熱管の概要を示す三面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルが備える集熱管の一部を拡大した拡大図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルにおける枝管と集熱板との接合方法の一例を示す概要図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルが備えるクランプの概要を示す外観図である。
【図７】（ａ）および（ｂ）は、本発明の実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネルにおけるヘッダ管とフレームとの接続方法の一例を示す概要図である。
【図８】本発明の実施形態２に係る光熱ハイブリッドパネルにおけるフレームの概要を示す外観図である。
【図９】本発明の実施形態３に係る光熱ハイブリッドシステムの構成の一例を示す概要図である。
【図１０】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の変形例に係る光熱ハイブリッドパネルが備える枝管の断面形状を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
〔実施形態１〕
以下、本発明の実施形態１について、図１〜７を用いて詳細に説明する。
【００１１】
（光熱ハイブリッドパネルの構成）
本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１の構成について、図１および図２を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１の概要を示す模式図であり、図１の（ａ）は、光熱ハイブリッドパネル１の三面図を示し、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示すＡ−Ａ’断面図である。また、図２は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１の内部構成の概要を示す外観図である。
【００１２】
光熱ハイブリッドパネル１は、集熱管１０、太陽電池モジュール２０、フレーム３０、断熱材４０、裏板５０、および出力端子６０を備えている。また、光熱ハイブリッドパネル１は、裏板５０の内側に、端子ボックス７０および集熱板８０を備えている。また、集熱管１０は、ヘッダ管１１および枝管１２から構成されている。
【００１３】
光熱ハイブリッドパネル１は、太陽電池モジュール２０にて発電した電力を、端子ボックス７０を介して出力端子６０から外部装置へ出力する。また、光熱ハイブリッドパネル１は、太陽電池モジュール２０が受けた太陽熱を、当該太陽電池モジュール２０の受光面とは反対の裏面側に設置された集熱板８０で集熱し、集熱板８０によって集熱した熱を集熱管１０の内部を流れる熱媒体へ伝導する。これにより、光熱ハイブリッドパネル１は、太陽電池モジュール２０が有する熱を熱媒体によって集熱することができる。また、光熱ハイブリッドパネル１は、熱媒体を貯湯タンクなどへ伝搬したり、集熱管１０同士が接続された他の光熱ハイブリッドパネル１へ伝搬したりすることができる。光熱ハイブリッドパネル１は、例えば、既存の太陽光発電パネルに集熱管１０を取り付けることによって構成されてもよい。より具体的には、太陽電池モジュールがフレームに固定された太陽光発電パネルに対して、フレームに集熱管１０を取り付けることによって構成されてもよい。
【００１４】
（集熱管の構成）
本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１が備える集熱管１０の概要を図３および図４に示す。図３は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１が備える集熱管１０の概要を示す三面図である。また、図４は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１が備える集熱管１０の一部を拡大した拡大図であり、図４の（ａ）は、図３に示す領域Ｂの拡大図であり、図４の（ｂ）は、図３に示す領域Ｃの拡大図である。
【００１５】
集熱管１０は、２本の互いに平行に配置されたヘッダ管１１と、２本のヘッダ管１１を接続するように配置された複数の枝管１２を備えている。図示の例において、２本のヘッダ管１１の間には、１０本の枝管が接続されている。集熱管１０は、光熱ハイブリッドパネル１において、太陽電池モジュール２０の裏面に配置された集熱板８０に枝管１２が接するように配置されている。これにより、集熱管１０は、集熱板８０が集熱した太陽熱を、枝管１２の内部を流れる熱媒体に伝導させ、当該熱媒体をヘッダ管１１に移動させることができる。
【００１６】
ヘッダ管１１は、２本の互いに平行に配置された、直線的に構成された管であり、その内部を熱媒体が流れる。図示の例において、ヘッダ管１１は、当該ヘッダ管１１の延伸方向に直交する平面において円形の断面を有する。ヘッダ管１１の端部は、別のヘッダ管１１と接続可能な構成となっており、例えば、別のヘッダ管１１と一直線となるように端部同士を接続可能な構成であってもよい。ヘッダ管１１の端部の構成の一例として、図３に示す領域Ｂを拡大した拡大図を図４の（ａ）に示す。
【００１７】
図示の例において、ヘッダ管１１の端部は別の光熱ハイブリッドパネル１が備えるヘッダ管１１の端部と接続可能な構成を備えており、ヘッダ管１１同士を接続することで、熱媒体を別の光熱ハイブリッドパネル１へ移動させることができる。なお、別のヘッダ管１１を接続しない場合は、図示しないキャップなどで封止してもよい。さらに、ヘッダ管１１の端部は、ゴム管などを接続した際に、当該ゴム管が外れることを抑制するために、端部の一部を太くしてもよい。
【００１８】
枝管１２は、ヘッダ管１１から分岐した管であり、ヘッダ管１１と熱媒体をやり取りすることができる。また、枝管１２は、太陽電池モジュール２０の裏面に近接するように屈曲されている。図３のＤ−Ｄ’平面をＹ軸の負方向から見ると、枝管１２は、Ｘ軸と平行に配置され、その両端はＺ軸と平行となるように屈曲してヘッダ管１１と接続されている。また、枝管１２は、ヘッダ管１１と同様に、枝管１２の延伸方向に直交する平面において円形の断面を有する。図３の領域Ｃを拡大した拡大図について、図４の（ｂ）に示す。
【００１９】
図示の例において、枝管１２は、ヘッダ管１１の周面を貫通してヘッダ管１１に接続されている。枝管１２は、ヘッダ管１１との接続位置から所定の距離だけ離れた位置で、９０°屈曲されている。すなわち、枝管１２は、一方のヘッダ管１１とＺ軸と平行に接続され、さらにＸ軸方向へ９０°屈曲された後、他方のヘッダ管１１とＺ軸と平行に接続するためにＺ軸方向に屈曲されている。これにより、太陽電池モジュール２０の裏面に対して枝管１２を近接させ、さらにヘッダ管１１を太陽電池モジュール２０の裏面から離れて配置することが可能となる。
【００２０】
太陽電池モジュール２０は、受光面にて太陽光を受光して発電するとともに、太陽熱を受けて蓄熱する。この太陽電池モジュール２０が蓄熱した太陽熱は、太陽電池モジュール２０の裏面に配置された集熱板８０へ伝導される。
【００２１】
太陽電池モジュール２０は、側面をフレーム３０にて保持されている。図示の例において、太陽電池モジュール２０は、長方形の平板の外形を備えている。フレーム３０は、太陽電池モジュール２０を側面側から保持する枠部材である。図示の例において、フレーム３０は、長方形の平板である太陽電池モジュール２０が有する４つの側面を保持するように配置されている。また、フレーム３０にはヘッダ管１１が取り付けられている。
【００２２】
断熱材４０は、ヘッダ管１１を被覆するように配置され、ヘッダ管１１から外部へ熱が拡散することを抑制する。図示の例において、断熱材４０は、フレーム３０の範囲と対応する領域のみ、ヘッダ管１１を被覆しているが、ヘッダ管１１の別のヘッダ管１１または他の機器との接続を妨げないのであれば、フレーム３０の範囲外の領域であっても被覆してもよい。
【００２３】
裏板５０は、太陽電池モジュール２０の裏面側に配置され、枝管１２および集熱板８０の外部への露出を抑制する。裏板５０は、枝管１２および集熱板８０が集熱した熱を外部へ拡散させないように、断熱材から構成されていることが好適である。図示の例において、裏板５０は、出力端子６０のみが外部へ露出するように、出力端子６０に対応する箇所に穴が開けられている。また、裏板５０には枝管１２が貫通する箇所にも穴が開けられている。
【００２４】
（集熱管の断熱について）
本実施形態において、集熱管１０は、フレーム３０の端部から伸びたヘッダ管１１の一部を除き、外部へ熱が拡散しないように断熱材４０および／または裏板５０によって断熱されている。集熱管１０と、断熱材４０および裏板５０との間の配置関係について、図１の（ｂ）に示している。図示の例において、断熱材４０は、ヘッダ管１１のうち、枝管１２との接続箇所以外の領域を均一に覆うように配置されている。また、断熱材４０は、枝管１２が外部へ露出しないように、裏板５０と当接するように配置されている。枝管１２は、太陽電池モジュール２０の裏面と裏板５０との間の空間に、太陽電池モジュール２０の裏面に配置された集熱板８０に接するように配置されている。枝管１２は、Ｚ軸方向に延伸する部分が裏板５０を貫通するように配置されている。
【００２５】
端子ボックス７０は、太陽電池モジュール２０の裏面側に設けられ、太陽電池モジュール２０が発電した電力を外部に出力する。端子ボックス７０には出力端子６０が接続されており、端子ボックス７０は、太陽電池モジュール２０にて発電した電力を、出力端子６０を介して外部へ出力する。
【００２６】
集熱板８０は、太陽電池モジュール２０の裏面側に配置され、太陽電池モジュール２０が受けた太陽熱を集熱する。集熱板８０は、集熱した熱を、当該集熱板に対して接合された複数の枝管１２の内部を流れる熱媒体へ伝導する。集熱板８０は、太陽電池モジュール２０の裏面のうち、端子ボックス７０が配置されている領域を除いた領域に当接しており、枝管１２が後述する金属テープ１３にて接合されている。
【００２７】
（枝管の接合方法について）
本実施形態において、枝管１２を集熱板８０へ接合する方法について、図５の各図を用いて説明する。図５は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１における枝管１２と集熱板８０との接合方法の一例を示す概要図である。
【００２８】
図５の（ａ）は、集熱板８０に対して枝管１２を、１枚の金属テープ１３にて固定すると同時に接合点１４にて溶接する構成である。
【００２９】
金属テープ１３は、枝管１２を集熱板８０に接合するとともに、集熱板８０から枝管１２への熱の伝導にも寄与する。金属テープ１３はどのようなものであってもよいが、銅およびアルミなどの、比較的安価であり、熱伝導率が高い金属を用いたものであることが好適である。また、図示の例において、金属テープ１３のうち、枝管１２および集熱板８０のいずれにも接していない領域があるが、金属テープ１３が枝管１２および集熱板８０と接している領域が大きいほど熱伝導性が向上するので、熱を効率的に伝導するためには、金属テープ１３の全領域が枝管１２および集熱板８０のいずれかに接していることが好適である。
【００３０】
接合点１４は、集熱板８０に対して枝管１２を溶接する、枝管１２と集熱板８０との接触点である。接合点１４は、集熱板８０から枝管１２への熱の伝導、および集熱板８０への枝管１２の固定に寄与する。さらに、集熱板８０から枝管１２への熱の伝導性、および枝管１２と集熱板８０との固定強度を向上させるために金属テープ１３も併用することが好適である。
【００３１】
図５の（ｂ）は、図５の（ａ）に比べて、接合点１４にて溶接しない代わりに、５枚の金属テープ１３にて枝管１２を固定する構成である。枝管１２を集熱板８０に溶接しない場合、枝管１２の固定強度は、図５の（ａ）に比べて低下する。そこで、低下した固定強度を補うために、金属テープ１３の枚数を増やす。金属テープ１３の枚数を増加すると、固定強度が改善されるだけでなく、集熱板８０から枝管１２への熱の伝導についても改善される。
【００３２】
図５の（ｃ）は、集熱板８０から枝管１２の内部を流れる熱媒体へ熱を効率的に伝導する最適な構成の例である。図示の例において、枝管１２は集熱板８０に対して接合点１４にて溶接で接合されている。また、枝管１２の内周面には、枝管１２の延伸方向に沿って複数の溝が形成されている。枝管１２の内周面に複数の溝が形成されているので、図５の（ａ）および（ｂ）の構成と比較して、熱媒体に接触する表面積が多い。そのため、枝管１２から熱媒体への熱の伝導を効率的に行うことができる。
【００３３】
なお、集熱板８０および集熱管１０（枝管１２）は、同種の材料からなることが好ましい。例えば同種の金属材料（銅またはアルミなど）で集熱板８０および集熱管１０を構成することにより、集熱板８０と枝管１２との溶接加工が容易になるとともに、電食（すなわち、異種金属間の電位差による腐食）の発生を抑制することが可能となる。
【００３４】
（ヘッダ管の取り付け方法について）
本実施形態において、ヘッダ管１１をフレーム３０に取り付け方法について、以下に説明する。
【００３５】
本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１において、ヘッダ管１１は断熱材４０にて被覆された状態で、フレーム３０に取り付けられている。例えば、ヘッダ管１１は、後述するクランプ４１を用いてフレーム３０にリベット１５で取り付けられていてもよい。ただし、ヘッダ管１１をフレーム３０に取り付ける方法は、既存の太陽光発電パネルに用いられているフレーム３０を加工せずにそのまま流用できる方法であればよく、ヘッダ管１１を被覆する断熱材４０とフレーム３０とを併せて粘着テープにて取り付けるなどの方法であってもよい。
【００３６】
（クランプの形状）
本実施形態において、ヘッダ管１１を断熱材４０と共にフレーム３０に取り付けるために用いる、取付具として機能するクランプ４１の形状について、図６の各図を用いて以下に説明する。なお、以下の説明において、クランプ４１がヘッダ管１１をフレーム３０に取り付けるときの形状をセット時形状と呼称し、使用前におけるクランプ４１の形状をフリー形状と呼称する。
【００３７】
図６は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１が備えるクランプ４１の概要を示す外観図である。図６の（ａ）はセット時形状であるクランプ４１をＹ方向から見た図であり、図６の（ｂ）は、セット時形状であるクランプ４１をＺ方向から見た図であり、図６の（ｃ）は、フリー形状であるクランプ４１をＹ方向から見た図である。
【００３８】
一般的に、フレーム３０には、太陽電池モジュール２０の裏面側に、当該裏面と平行に延伸して、裏板５０などを支持するための突起部３１が設けられている。本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１では、この突起部３１に集熱管１０のヘッダ管１１をクランプ４１などによって取り付けることが可能である。そのため、フレームを大幅に加工することなく、既存の太陽光発電パネルに集熱管１０を容易に取り付けることができる。
【００３９】
図６の（ａ）は、セット時形状であるクランプ４１をＹ方向から見た図である。本実施形態において、クランプ４１は、円弧状に曲げられた領域と、当該領域の両端に設けられた２つの直線部から構成される、帯状の部材である。そして、２つの直線部のうち、一方は端部から円弧を接線方向へ延長するように設けられ、他方は端部にて折り返すように設けられている。図示の例によれば、セット時形状のとき、クランプ４１は、円弧状の領域がヘッダ管１１と断熱材４０との間に隙間を生じないように、ヘッダ管１１の外形に適合するように真円に近い形状を形成する。
【００４０】
図６の（ｂ）は、セット時形状であるクランプ４１をＺ方向から見た図である。図示の例において、クランプ４１は、ヘッダ管１１を被覆する断熱材４０に当接する円弧状の領域の両端から伸びた２つの直線部のそれぞれに、リベットの軸を貫通させるための孔を備えている。これにより、クランプ４１は、２つの直線部のそれぞれに設けられた２つの孔が重なるようにした状態でリベットを用いることにより、形状を固定することができる。したがって、フレーム３０の突起部３１に形成した孔とクランプ４１の２つの孔とをリベットの軸が貫通するようにして当該リベットを固定することにより、ヘッダ管１１および断熱材４０をフレーム３０に容易に取り付けることができる。
【００４１】
図６の（ｃ）は、フリー形状であるクランプ４１をＹ方向から見た図である。図示の例において、クランプ４１は、円弧状の領域がセット時形状よりも広がって配置されている。すなわち、円弧状の領域は、セット時形状において、フリー形状のように広がるための反発力を有するばねとして機能してもよい。
【００４２】
（クランプを用いたヘッダ管の取り付け）
本実施形態において、クランプ４１を用いてヘッダ管１１をフレーム３０に取り付ける方法について、図７の各図を用いて説明する。図７は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１におけるヘッダ管１１とフレーム３０との接続方法の一例を示す概要図である。図７の（ａ）は、クランプ４１を用いてヘッダ管１１をフレーム３０に取り付けたときの斜視図であり、図７の（ｂ）は、図７の（ａ）をＹ方向から見たときの概要図である。
【００４３】
図７の（ａ）に示すように、ヘッダ管１１は断熱材４０とともに、クランプ４１を用いてフレーム３０に取り付けられる。図示の例において、クランプ４１は、フレーム３０の突起部３１にリベット１５で固定される。
【００４４】
図７の（ｂ）に示すように、円形状の断面を有するヘッダ管１１を被覆する輪状の断熱材４０のさらに外側を、クランプ４１の円弧状の領域が回り込むかたちで支持している。さらにクランプ４１の２つの直線部がフレーム３０の突起部３１の下側に重なって入り込んだ状態で、突起部３１とクランプ４１とがリベット１５にて固定される。
【００４５】
（光熱ハイブリッドパネルの効果）
本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１は、太陽電池モジュール２０と、太陽電池モジュール２０の受光面とは反対の裏面側に設置され、太陽電池モジュール２０が有する熱を集熱する熱媒体を流通させる集熱管１０とを備えている。そして、集熱管１０の枝管１２が、太陽電池モジュール２０の裏面に近接するように屈曲している。
【００４６】
光熱ハイブリッドパネル１では、枝管１２が太陽電池モジュール２０の裏面に近接するように屈曲しているため、太陽電池モジュール２０が有する熱をその裏面に近接した枝管１２へ効率的に伝導することが可能となる。また、枝管１２を太陽電池モジュールの裏面に近接させ、ヘッダ管１１を太陽電池モジュール２０から離して配置することが可能となる。そのため、太陽電池モジュール２０に対する集熱管１０の配置の自由度が高まるので、例えば、太陽電池モジュール２０に対して集熱管１０全体を近接して配置するためにフレーム３０にヘッダ管１１を通す穴を形成する必要性がない。
【００４７】
したがって、本実施形態によれば、既存の太陽光発電パネルのフレームを加工することなく流用可能であり、かつ集熱効率に優れた光熱ハイブリッドパネル１を提供することができる。
【００４８】
〔実施形態２〕
本発明の実施形態２について、図８を用いて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００４９】
（光熱ハイブリッドパネルの構成）
本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１の構成について、前記実施形態１に係る光熱ハイブリッドパネル１との違いを、図８を用いて説明する。図８は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１におけるフレーム３０の概要を示す外観図である。
【００５０】
本実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１は、基本的な構成は前記実施形態１と同一であるが、集熱板８０が、フレーム３０の内側側面３０ａにも配置される点が異なる。
【００５１】
本実施形態によれば、太陽電池モジュール２０が有する熱だけでなく、フレーム３０が有する熱も集熱板８０によって集熱することができる。したがって、光熱ハイブリッドパネル１における集熱効率をより高めることができる。
【００５２】
〔実施形態３〕
本発明の実施形態３について、図９を用いて以下に説明する。なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
【００５３】
図９は、本実施形態に係る光熱ハイブリッドシステム１００の構成の一例を示す概要図である。本実施形態に係る光熱ハイブリッドシステム１００は前記各実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１を複数備えている。
【００５４】
（光熱ハイブリッドシステムの構成）
本実施形態に係る光熱ハイブリッドシステム１００は、複数の光熱ハイブリッドパネル１、複数の太陽光発電パネル２、パワーコンディショナ３、循環ポンプ４、貯湯タンク５、およびヒートポンプ６を備えている。
【００５５】
光熱ハイブリッドシステム１００は、複数の光熱ハイブリッドパネル１および複数の太陽光発電パネル２にて発電した電力を、パワーコンディショナ３を介して電気機器などへ出力することができる。光熱ハイブリッドシステム１００は、複数の光熱ハイブリッドパネル１に対して、循環ポンプ４を用いて貯湯タンク５との間で熱媒体を循環させ、個々の光熱ハイブリッドパネル１が受けた太陽熱を集熱することができる。光熱ハイブリッドシステム１００は、貯湯タンク５において、熱媒体およびヒートポンプ６を介して集熱した熱によって水を加熱し、給湯器などに提供することができる。
【００５６】
複数の光熱ハイブリッドパネル１のそれぞれは、前記各実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１と同一の構成である。図示の例において、個々の光熱ハイブリッドパネル１は、太陽電池モジュール２０にて発電した電力をパワーコンディショナ３へ出力することができる。さらに、集熱管１０の内部を流れる熱媒体を循環ポンプ４および貯湯タンク５との間で循環させることにより、熱を伝搬することができる。複数の光熱ハイブリッドパネル１および複数の太陽光発電パネル２は、例えば、家屋の屋上などに配置されてもよい。
【００５７】
複数の太陽光発電パネル２は、太陽光によって発電した電力をパワーコンディショナ３へ出力することができる。個々の太陽光発電パネル２は、どのようなものであってもよい。例えば、前記各実施形態に係る光熱ハイブリッドパネル１から集熱管１０を除いた構成であってもよい。
【００５８】
パワーコンディショナ３は、複数の光熱ハイブリッドパネル１および複数の太陽光発電パネル２にて発電した電力を管理することができる。例えば、パワーコンディショナ３は、発電した電力について、直流電力を交流電力に変換し、電気機器を含む負荷に供給することができる。パワーコンディショナ３は、余剰電力を、図示しない系統電力網に逆潮流し、電力会社に電力を売却（売電）してもよいし、図示しない蓄電池に蓄えてもよい。
【００５９】
循環ポンプ４は、熱媒体を複数の光熱ハイブリッドパネル１および貯湯タンク５との間で循環させることができる。すなわち、循環ポンプ４は、貯湯タンク５から個々の光熱ハイブリッドパネル１へ熱媒体を送出することができる。そして、個々の光熱ハイブリッドパネル１が有する熱を熱媒体によって集熱し、集熱済みの熱媒体を貯湯タンク５に送出することができる。循環ポンプ４は、熱媒体を循環させることができるのであれば、どのような構成であってもよい。例えば、循環ポンプ４は、既存の任意のインペラーポンプであってもよい。
【００６０】
また、循環ポンプ４が熱媒体を循環させる契機や期間はどのようなものであってもよいが、効率的な集熱を行うために、光熱ハイブリッドパネル１と貯湯タンク５との間の温度差に基づいて動作を制御することが好適である。循環ポンプ４の動作の一例について、以下に説明する。
【００６１】
（循環ポンプの動作について）
本実施形態において、循環ポンプ４の動作の一例について、以下に説明する。なお、以下の説明において、貯湯タンク５がタンク内に格納している熱媒体の温度をＴ１とし、光熱ハイブリッドパネル１の温度をＴ２とする。
【００６２】
例えば、日射によって光熱ハイブリッドパネル１の温度が上昇し、Ｔ２−Ｔ１によって算出した温度差が、循環ポンプ４の動作開始条件「Ｔ２−Ｔ１＞ＴＳＴＡＲＴ（ＴＳＴＡＲＴは動作開始条件の閾値）」を満たした場合を考える。動作開始条件を満たしたことを検出すると、循環ポンプ４は、熱媒体の循環を開始し、光熱ハイブリッドパネル１からの集熱を開始する。
【００６３】
その後、集熱によって光熱ハイブリッドパネル１の温度が低下し、Ｔ２−Ｔ１によって算出した温度差が、循環ポンプ４の動作停止条件「Ｔ２−Ｔ１＜ＴＥＮＤ（ＴＥＮＤは動作停止条件の閾値）」を満たした場合を考える。動作停止条件を満たしたことを検出すると、循環ポンプ４は、熱媒体の循環を停止し、光熱ハイブリッドパネル１からの集熱を停止する。
【００６４】
貯湯タンク５は、複数の光熱ハイブリッドパネル１および循環ポンプ４との間で熱媒体を循環させることができる。貯湯タンク５は、熱媒体が有する熱量を吸収し、外部へ出力する熱交換器としての機能を備えている。例えば、貯湯タンク５は、集熱済みの熱媒体が有する熱を水の加熱に用い、加熱した水を図示しない給湯器などに供給することができる。貯湯タンク５は、必要に応じて外部から水を補充し、加熱することができる。さらに、貯湯タンク５は、ヒートポンプ６を用いて水を加熱してもよい。
【００６５】
ヒートポンプ６は、外気から熱を取得し、貯湯タンク５が有する水を加熱することができる。ヒートポンプ６は、貯湯タンク５が有する水を加熱することができるのであれば、どのようなものであってもよい。例えば、ヒートポンプ６は、低沸点である冷媒の蒸発、圧縮、凝縮、および膨張を組み合わせることによって外気から熱を取得し、貯湯タンク５が有する水を加熱する、既存の任意のヒートポンプであってもよい。
【００６６】
本実施形態に係る光熱ハイブリッドシステム１００は、前記の構成によって、複数の光熱ハイブリッドパネル１および複数の太陽光発電パネル２にて発電した電力を出力する。さらに、複数の光熱ハイブリッドパネル１から熱媒体の循環によって集熱した熱を用いて、水を加熱することができる。
【００６７】
〔変形例〕
前記各実施形態において、枝管１２は、図５の各図で示したように、当該枝管１２の延伸方向に直交する平面において円形の断面を有する構成であった。しかしながら、枝管１２は、太陽電池モジュールの裏面との対向面が略平坦となるような断面形状を有する構成であってもよい。枝管１２の断面形状のバリエーションについて、図１０の各図に示す。図１０は、本発明の変形例に係る光熱ハイブリッドパネル１が備える枝管１２の断面形状を示す模式図である。
【００６８】
図１０の（ａ）は、枝管１２が、当該枝管１２の延伸方向に直交する平面において半円形の断面を有する構成を示す。図示の例において、枝管１２は、半円の直径部分を含む面を対向面１２ａとして、裏面に近接するように配置することができる。
【００６９】
図１０の（ｂ）は、枝管１２が、当該枝管１２の延伸方向に直交する平面において楕円形の断面を有する構成を示す。図示の例において、枝管１２は、楕円の長軸が裏面と平行となるように近接して配置することができる。
【００７０】
図１０の（ｃ）は、枝管１２が、当該枝管１２の延伸方向に直交する平面において長方形の断面を有する構成を示す。図示の例において、枝管１２は、長方形の長辺が裏面と平行となるように近接して配置することができる。
【００７１】
図１０の（ａ）〜（ｃ）のそれぞれは、枝管１２の断面が円形であった場合と比べ、太陽電池モジュール２０の裏面との対向面１２ａを広く設定することができる。そのため、太陽電池モジュール２０の裏面から枝管１２への熱の集熱効率をより高めることができる。なお、枝管１２は、例えばヘッダ管１１との接続箇所付近などの、太陽電池モジュール２０の裏面に近接しない部分については前記各実施形態と同様に円形の断面形状を備える構成であってもよい。
【００７２】
前記実施形態３に係る光熱ハイブリッドシステム１００において、光熱ハイブリッドパネル１が備えている太陽電池モジュール２０による太陽光発電と、熱媒体の伝搬による集熱とは独立して行われる構成であったが、太陽光発電と集熱とが連携して動作する構成であってもよい。例えば、循環ポンプ４は、太陽電池モジュール２０の温度が発電に好適な温度を維持するように熱媒体の流量を調整することが可能な構成であってもよい。これにより、太陽電池モジュール２０による発電効率を改善し、さらに熱媒体の伝搬による集熱を行うことができる。
【００７３】
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る光熱ハイブリッドパネル（１）は、太陽電池モジュール（２０）と、前記太陽電池モジュールの受光面とは反対の裏面側に設置され、前記太陽電池モジュールが有する熱を集熱する熱媒体を流通させる集熱管（１０）と、を備え、前記集熱管の一部が、前記裏面に近接するように屈曲している構成としてもよい。
【００７４】
前記の構成によれば、集熱管の一部が太陽電池モジュールの裏面に近接するように屈曲しているため、太陽電池モジュールが有する熱をその裏面に近接した集熱管の一部へ効率的に伝導することが可能となる。そして、集熱管を流通する熱媒体によって集熱した熱を外部へ輸送することができる。また、前記の構成によれば、集熱管のうち、屈折した部分を太陽電池モジュールの裏面に近接させ、他の部分を太陽電池モジュールから離して配置することが可能となる。そのため、太陽電池モジュールに対する集熱管の配置の自由度が高まるので、例えば、従来のように太陽電池モジュールに対して集熱管全体を近接して配置するためにフレームに集熱管を通す穴を形成する必要性がない。
【００７５】
したがって、既存の太陽光発電パネルを流用可能であり、かつ集熱効率に優れた光熱ハイブリッドパネルを提供することができる。
【００７６】
本発明の態様２に係る光熱ハイブリッドパネル（１）は、前記態様１において、前記集熱管（１０）は、直線的に延伸したヘッダ管（１１）と、前記ヘッダ管から分岐し、前記裏面に近接するように屈曲した枝管（１２）と、を含んでいる構成としてもよい。
【００７７】
前記の構成によれば、熱媒体が、枝管を流通することにより太陽電池モジュール集熱し、さらに、熱媒体が直線的に延伸するヘッダ管を流通することで、流路抵抗を抑えて熱媒体の輸送効率を高めることができる。
【００７８】
本発明の態様３に係る光熱ハイブリッドパネル（１）は、前記態様２において、前記太陽電池モジュール（２０）を側面側から保持するフレーム（３０）と、前記ヘッダ管（１１）を前記フレームに取り付ける取付具（クランプ４１）と、をさらに備えている構成としてもよい。
【００７９】
前記の構成によれば、取付具によってヘッダ管をフレームに取り付けることにより、ヘッダ管を含む集熱管全体をフレームに取り付けることが可能である。したがって、フレームを大幅に加工することなく、既存の太陽光発電パネルに集熱管を容易に取り付けることができる。
【００８０】
本発明の態様４に係る光熱ハイブリッドパネル（１）は、前記態様３において、前記太陽電池モジュール（２０）と前記集熱管（１０）との間に配置された集熱板（８０）をさらに備え、前記集熱板は、前記裏面および前記フレーム（３０）の内側側面に配置されている構成としてもよい。
【００８１】
前記の構成によれば、太陽電池モジュールが有する熱だけでなく、フレームが有する熱も集熱板によって集熱することができる。したがって、光熱ハイブリッドパネルにおける集熱効率を高めることができる。
【００８２】
本発明の態様５に係る光熱ハイブリッドパネル（１）は、前記態様２〜４のいずれかにおいて、前記枝管（１２）は、前記裏面との対向面が略平坦になっている構成としてもよい。
【００８３】
前記の構成によれば、太陽電池モジュールの裏面との対向面の面積を広く設定することができるので、太陽電池モジュールの裏面から枝管への集熱効率より高めることができる。
【００８４】
本発明の態様６に係る光熱ハイブリッドシステム（１００）は、前記態様１から５のいずれかにおける光熱ハイブリッドパネル（１）を複数備えている構成としてもよい。
【００８５】
前記の構成によれば、既存の太陽光発電パネルを流用可能であり、かつ集熱効率に優れた光熱ハイブリッドシステムを提供することができる。
【００８６】
本発明の態様７に係る光熱ハイブリッドシステム（１００）は、前記態様６において、前記集熱管（１０）は、直線的に延伸したヘッダ管（１１）と、前記ヘッダ管から分岐し、前記裏面に近接するように屈曲した枝管（１２）と、を含み、前記光熱ハイブリッドパネル（１）の前記ヘッダ管は、別の光熱ハイブリッドパネル（１）の前記ヘッダ管（１）に接続される構成としてもよい。
【００８７】
前記の構成によれば、直線的に延伸したヘッダ管によって複数の光熱ハイブリッドパネルを接続されるため、ヘッダ管における流路抵抗を抑え熱媒体の輸送効率を高めることができる。
【００８８】
本発明の態様８に係る光熱ハイブリッドシステム（１００）は、前記態様６または７において、前記太陽電池モジュール（２０）の温度が発電に好適な温度を維持するように前記熱媒体の流量を調整する循環ポンプ（４）をさらに備えている構成としてもよい。
【００８９】
前記の構成によれば、太陽電池モジュールを、発電に好適な温度で連続的に動作させることができる。これにより、発電効率および利便性に優れた光熱ハイブリッドシステムを提供することができる。
【００９０】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。さらに、各実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を組み合わせることにより、新しい技術的特徴を形成することができる。
【符号の説明】
【００９１】
１  光熱ハイブリッドパネル
１０  集熱管
１１  ヘッダ管
１２  枝管
１２ａ  対向面
１３  金属テープ
１４  接合点
２０  太陽電池モジュール
３０  フレーム
３０ａ  内側側面
３１  突起部
４０  断熱材
４１  クランプ
５０  裏板
６０  出力端子
７０  端子ボックス
８０  集熱板
２  太陽光発電パネル
３  パワーコンディショナ
４  循環ポンプ
５  貯湯タンク
６  ヒートポンプ
１００  光熱ハイブリッドシステム
【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】
2018164355.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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