(57)【要約】      （修正有）【課題】太陽エネルギー利用による太陽電池の発電効率を高め、同時にその太陽熱を利用して給湯する機能を一体化した高効率の太陽光発電給湯一体化装置を提供する。【解決手段】負荷側に供給する温水を蓄える給湯タンク６と、１枚以上の太陽光発電パネル１と、各太陽光発電パネルの裏面に取り付けた温水パネル２と、各温水パネルを連結する流水回路と、温水パネルに水を流入する水の温度及び最終温水パネルの出口温水温度を検出する入出温度検出手段１１ａ，１１ｎと、次の制御を行う制御装置と、その制御により温水パネルに流入する水の流入出開閉を行う電磁弁５ａと水道取入れ口に取り付けた減圧弁１２および流量計１４とを備えることにより、高温による太陽電池の性能低下を抑制して太陽電池パネルのエネルギー変換効率を高めながら同時にパネルから放熱される熱エネルギーを吸収し温水として熱エネルギーを取り出す。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
直列に配設した複数枚の太陽光発電パネルの裏面に、夫々温水パネルを密着させ、同各温水パネルに、順次、下流側から上流側に水を連通させる循環回路を取付け、同循環回路の終端部を貯湯タンクに接続してなることを特徴とする太陽光発電給湯一体化装置。
【請求項２】
前記各太陽光発電パネルの傾斜が、順次、下流側から上流側に漸増し、かつ、直列に配設した複数面中の最初の太陽光発電パネル裏面に密着させた温水パネルの流入口と、直列に配設した複数面中の最後の太陽光発電パネル裏面に密着させた温水パネルの流出口に、前記循環回路の終端部から所要の温水温度で吐出させる制御機構を組み込んだことを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電給湯一体化装置。
【請求項３】
前記太陽光発電パネルの裏面に密着して取り付けられる温水パネルの密着部を高熱伝導率材としたことを特徴とする請求項１、若しくは、請求項２に記載の太陽光発電給湯一体化装置。
【請求項４】
前記循環回路の終端部と前記貯湯タンクの中途に、直列に配設した複数枚中の最初の太陽光発電パネル裏面に密着させた温水パネルに、前記循環回路の終端部まで水を逐次温水化させる流水制御機能を組み込んだことを特徴とする請求項１、若しくは、請求項２に記載の太陽光発電給湯一体化装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本考案は、太陽エネルギー利用による太陽電池の発電効率を高め、同時にその太陽熱を利用して給湯する機能を一体化した高効率太陽エネルギー利用「太陽光発電給湯一体化装置」を提供する。
【背景技術】
【０００２】従来、太陽エネルギーの利用装置としては、太陽熱エネルギーで水を加熱し温水に換えて給湯タンクに蓄え、浴槽水・台所水等に利用する太陽熱温水器と、太陽光エネルギーを太陽電池パネルで電気エネルギーに換え蓄電池に蓄えて利用する太陽電池パネル装置が知られている。
しかしながら、太陽エネルギーの光と熱の利用を一体化し、エネルギー利用の高効率化する装置はいまだ皆無である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開２０１２−１６３２５３号公開公報
【特許文献２】  特許３３６４５９１特許公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】従来の太陽熱温水装置は温水にして利用するもので、その利用方法が限られたものであり、また大気の温度が低い時は使用できない場合が生じる。一方太陽電池パネル装置は太陽電池パネルが太陽光を受けて高温度になるとエネルギー変換効率が低下するものであった。太陽電池パネル（セル）の温度特性は、出力電圧が１２Ｖ程までは定電流に近く、太陽電池パネルの温度が（２０℃〜７０℃）による変動は少ないが、開放電圧、最大出力動作電圧に近い高電圧帯ではその出力動作電圧となると大幅に低下し、太陽電池パネルとしての起電力性能の低下が懸念される。
更に、特許文献１に開示の発明は、一面単体の太陽光発電パネルの裏面に取り付けた冷却装置により注入された水を同パネルの熱を吸収して出来た湯として給湯タンクに戻し、所定の温度に達するまでこの動作繰り返す装置であり、発電パネル一面のみ、よって原水を所定温度まで昇温させるには、時間を必要とし、また、水量も限定される不具合があり、製品化された製品は市場化に見当たらない。
更に付言すれば、湯温の高温を期待すれば、発電パネルも高温化し、発電能力の低下をきたす結果となり、二律背反的矛盾が生じる難点がある。また、ヒートポンプの熱源としての装置であり、太陽熱の間接利用をするものである。
また、特許文献２に開示の発明は、太陽電池パネルの表面に透明体を設け、これに水を通水し、電池パネルを冷却し、水を温水化するもので、太陽電池パネルの表面構造の改造が伴い、形式変更が必要であり、表面通水は、太陽光日照量を減じ、発電効果の低減が懸念される等の不具合がある。なお、本考案に関わる製品の市場化も行われていない。
本考案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高温による太陽電池の性能低下が起こらないようにして太陽電池パネルのエネルギー変換効率を維持ながら同時にパネルから放熱される熱エネルギーを吸収し温水として熱エネルギーを取り出す高効率な太陽光発電給湯一体化装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】  本考案は、直列に配設した複数枚の太陽光発電パネルの裏面に、夫々温水パネルを密着させ、同各温水パネルに、順次、下流側から上流側に水を連通させる循環回路を取付け、同循環回路の終端部を貯湯タンクに接続してなることを特徴とする太陽光発電給湯一体化装置で、各太陽光発電パネルの傾斜が、順次、下流側から上流側に漸増し、かつ、直列に配設した複数面中の最初の太陽光発電パネル裏面に密着させた温水パネルの流入口と、直列に配設した複数面中の最後の太陽光発電パネル裏面に密着させた温水パネルの流出口に、前記循環回路の終端部から所要の温水温度で吐出させる制御機構を組み込み、更に、太陽光発電パネルの裏面に密着して取り付けられる温水パネルの密着部を高熱伝導率材としたことを特徴とし、前記循環回路の終端部と前記貯湯タンクの中途に、直列に配設した複数枚中の最初の太陽光発電パネル裏面に密着させた温水パネルに、前記循環回路の終端部まで水を逐次温水化させる下記の流水制御機能を組み込んだことを特徴とする太陽光発電給湯一体化装置である。
＊流水制御機能
モードＡ：出口温度指定（出口温度が指定温度に達すると電磁弁を開き出湯、指定温度以          下になると弁を閉じる方式）
モードＢ：流水温度と出口温度の温度差指定（流水温度に対して指定昇温まで達すれば弁          を開き出湯する方式）
モードＣ：成行き温度（Ｎ面の温水パネルを通じ加熱された原水を温度に関係なく成行き          温度で出湯する方式）
【考案の効果】本考案では、太陽光発電パネルの裏面に取り付けの「温水パネル」は一面以上Ｎ面（標準的には４面セット）を連結し、これに通水することにより、順次太陽熱を吸収して、原水を加熱、温水化し、温水タンクに吐出するので、原水を所定温度まで昇温させる時間が短縮され、水量の限定も不要になった。更に、太陽電池パネルの表面構造の改造や形式変更も不必要で、以下の効果がある。
▲１▼  太陽電池の冷却を行う温水パネル
太陽光発電パネルの裏面に同パネルの放熱を吸収する温水パネルを密着させ高          温化による太陽光発電効率の低下を抑制することができた。
但し、温水化の最高温度を５５℃以下に制御し、発電パネル温度を発電能力低          下限界温度以下に抑える。
▲２▼  熱吸収に優れた温水パネル
本考案による「高吸熱性能」に優れた温熱パネルは太陽電池パネルの裏面に密          着し、常温水を温水として取り出すことが出来る。なお、パネル内部は、偏流          を起こさない構造である。
▲３▼  温水パネルの連結
本温水パネルは１面以上温水量の需要により多数面の連結が可能である。
▲４▼  取り付け性能
温水パネルを太陽光パネル本体裏面に取り付けるに何らの改造を要しない構造          であり、本装置の取り付けによる太陽電池パネルの電気製品認証再取得は不要          である。また、既設の太陽電池パネルへの後付けも可能であり、どのメーカー          仕様にも対応が可能である。
▲５▼  制御機能
前記のごとく制御にはモードの設定があり、各種の温水需要に対応する。
▲６▼  水道圧利用機構
原水供給の水道水（含む井戸水）の圧力による運転が基本であり、動力を要し          ない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本考案の一実施例を示す全体説明図である。
【図２】実施例の太陽電池パネル本体と温水パネルの縦断面図である。
【考案を実施するための形態】
太陽電池パネルに本装置を取り付け、これに原水（水道水、井戸水を含む）を給水し、この水を希望する温水とする一連の装置で、図１に図示するごとく、給水は水道減圧弁（１２）、流量計（１４）、電磁弁（５ａ）を通じて太陽電池パネル（１）の裏面に密着して取り付けられた温水パネル（２）に流入し、この温水パネル内をながれる間に太陽発電パネル（１）から放熱された熱を吸熱し、１枚以上連結された温水パネル（２）を流れ、制御盤（７）にセットされた以下の温水化条件（モジュールＡ，Ｂ，Ｃ）に従って温水として吐出口より排出される。
制御機能
１．制御盤（７）スイッチＯＮ
２．出口温度条件のモジュールの選定
モードＡ（出口湯温設定）
モードＢ（流入温度と出口温度の温度差設定）
モードＣ（成行き温度）
３．スタートボタンＯＮ、
＊  モードＡ，Ｂの制御の場合：
電磁弁（５ａ）及び電磁弁（５ｂ）開、原水流入、温水パネル（２）（１〜ｎ）満タ    ン、電磁弁（５ｂ）はその時点で閉となり、原水は太陽電池パネルの放熱により加熱    され、吐出口部に装着された温度計がモード制御盤にセットされた条件温度に達した    時点で電磁弁（５ａ）および（５ｂ）が開となり、温水は吐出口より給湯タンク（６    ）に送られる。吐出口部に装着された温度計が指定温度以下を検知した時点で電磁弁    （５ｂ）は閉となり、上記サイクルを続ける。
＊  モードＣの制御の場合
電磁弁（５ａ）および（５ｂ）はいずれも開、但し原水は、あらかじめ原水取入れ口    にセットされた流量計により流量を調整する。
【実施例】図１に図示する装置の構成につき、以下、説明する。
原水（水道水・井戸水）は水道減圧弁（１２）及び流量計（１４）を通じ、制御盤（７）にセットされたモード（Ａ，Ｂ，Ｃ）により制御された制御電磁弁（５ａ）を通り、太陽電池パネル（１）の裏面に密着取り付けられた温水パネル（２）に給水される。給水された原水は、ユーザーの必要によりセットされた枚数の温水パネル（ｎ枚）に充填される。充填された原水は太陽電池から放出される熱を吸収した温水パネルにより加熱され温水化する温水は制御電磁弁（５ｂ）を通じ給湯タンク（６）に給湯される。
図２は、装置の断面を図示する図で、太陽電池パネル（１）の裏面の構造は一般的にパネルの太陽熱による温度上昇を抑制する放熱空間が設けられている。
本実施例では太陽光発電パネル（１）の裏面に密着して取り付けられる温水パネル（２）の密着部に高熱伝導率材（１５）であるアルミ合金板を用い、図示省略の支持金具により密着するよう装着した。温水パネル（２）の下部には断熱材（１６）が取り付けられ、更に、温水パネル（２）の下部開放部は、保温板（１３）により封鎖した。
なお、高熱伝導率材（１５）としては、銅板などの超高熱伝導率材を用いても良い。
また、断熱材（１６）としては、塩化ビニール、ポルピロピレン等を用いることが出来る。
【産業上の利用可能性】  本考案は、「電気と温水」を使用する産業及び施設に対応することができる。
例えば、食料製造業、旅館・ホテル、病院等医療業、老人福祉介護業、学校教育施設、スポーツ施設、洗濯・理容・浴場、農業（ハウス栽培、植物工場）、水産業等
【符号の説明】  １  取り付け対象となる太陽電池パネル本体
１ａ    第１の太陽電池パネル
１ｂ    第２の太陽電池パネル
１ｃ    第３の太陽電池パネル
１ｎ    第ｎの太陽電池パネル
２  装着する温水パネル本体
２ａ    第１の温水パネル本体
２ｂ    第２の温水パネル本体
２ｃ    第３の温水パネル本体
２ｎ    第ｎの温水パネル本体
３  温水パネル水導入口
３ａ    第１の水導入口
３ｂ    第２の水導入口
３ｃ    第３の水導入口
３ｎ    第ｎの水導入口
４  温水パネル温水吐出口
４ａ    第１の温水吐出口
４ｂ    第２の温水吐出口
４ｃ    第３の温水吐出口
４ｎ    第ｎの温水吐出口
５  流水制御電磁弁
５ａ    給水制御電磁弁
５ｂ    温水制御電磁弁
６  給湯タンク
７  制御盤
８  往き流路
９  温水流路
１０  給湯流路
１１  温度検知センサー
１１ａ    水導入口取り付け温度センサー
１１ｎ    温水吐出口取り付け温度センサー
１２  水道減圧弁
１３  保温板
１４  流量計
１５  高熱伝導率材（アルミ合金等）
１６  断熱材（ＰＰ、ＰＶ等）
【図１】
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【図２】
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