(57)【要約】【課題】夏期であっても、太陽熱による発電効率の低下を効果的に抑えることができ、かつ太陽電池モジュールが受ける太陽熱を年間を通じて有効に利用することができるようにする。【解決手段】太陽電池モジュール１と、その裏面側に空間部２を挟んで配置した熱媒路を設けた集熱パネル３とを、それらの周縁部に外枠４を取り付けて一体化し、かつ外枠４に空間部２の第１開口部４ｃと熱媒路の第２開口部５ａとを、それぞれ少なくとも２個設けてなる複合型太陽電池モジュールＭであって、前記第１開口部４ｃと第２開口部５ａとは、太陽電池アレイを構成したときに隣接する他の複合型太陽電池モジュールＭの第１開口部４ｃと第２開口部５ａとに、それぞれ接続可能な位置に設けたもの。【選択図】        図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールと、その裏面側に空間部を挟んで配置した熱媒路を設けた集熱パネルとを、それらの周縁部に外枠を取り付けて一体化し、かつ外枠に空間部の第１開口部と熱媒路の第２開口部とを、それぞれ少なくとも２個設けてなる複合型太陽電池モジュールであって、前記第１開口部と第２開口部とは、太陽電池アレイを構成したときに隣接する他の複合型太陽電池モジュールの第１開口部と第２開口部とに、それぞれ接続可能な位置に設けたことを特徴とする複合型太陽電池モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽光発電を行うための太陽電池モジュールと、その温度上昇を抑え、かつ太陽光エネルギーを利用するための太陽熱回収装置とを、それらの周縁部に外枠を取り付けて一体化した構造の複合型太陽電池モジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来例１の複合型太陽電池モジュールＭ１を示す。これは、同図に示すように、太陽電池モジュール２１と、その裏面に伝熱的に直接固着したアルミニウム製の集熱パネル２２とを、その周縁部に枠部材２３を取り付けて一体化したものである。
【０００３】
太陽電池モジュール２１は、表面側から透明保護板２１ａ、熱伝導率の低い上部介挿材２１ｂ、太陽電池セル２１ｃ、熱伝導率の高い下部介挿材２１ｄとなっていて、太陽電池セル２１ｃの表面側からの放熱量よりも、裏面側からの放熱量が相対的に大きくなるように設定されている。
【０００４】
集熱パネル２２は、下部介挿材２１ｄからの熱を集熱板２２ａで吸収し、吸収した熱を同集熱板２２ａに配設した通水管２２ｂに流す水で熱交換によって回収する構成となっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
実施例１の複合型太陽電池モジュールＭ１によれば、上述のような構成となっているので、これを用いて太陽電池アレイを構成したとき、冬期のように太陽熱の弱いときでも、集熱パネル２２によって太陽熱を効率よく回収し、これを暖房などの熱源として有効に利用することができる。
【０００６】
図６は、従来例２の複合型太陽電池モジュールＭ２を示す。これは、同図に示すように、太陽電池モジュール３１と、その裏面側に空間部３２を挟んで配置した集熱板３３とを、それらの外周部に外枠３４を取り付けて一体化し、外枠３４に空間部３２の開口部となる通気用切欠き部３２ａを少なくとも２個設けたものである。
【０００７】
太陽電池モジュール３１は、白板強化ガラス３１ａ，３１ｂと充填材３１ｃと太陽電池セル３１ｄとで構成されている。
【０００８】
切欠き部３２ａは、太陽電池アレイを構成したときに隣接する他の複合型太陽電池モジュールＭ２の切欠き部３２ａに接続可能な位置に設けられている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００９】
実施例２の複合型太陽電池モジュールＭ２によれば、上述のような構成となっているので、これを用いて太陽電池アレイを構成したとき、冬期のように太陽熱の弱いときでも太陽熱とこれを吸収した集熱板３３とによって過熱された空気を、切欠き部３２ａによって連通した空間部３２を通して建物内に導き、その暖房に供することができる。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１０３０８７号公報（２頁、３頁、５頁、図２）
【特許文献２】
特開平１０−１５９２０１号公報（２頁〜６頁、図１、図６）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来例１の複合型太陽電池モジュールＭ１にあっては、上述のように、集熱パネル２２によって太陽熱を吸収し、太陽電池モジュール２１の裏側の温度上昇を抑え、同モジュール２１の発電効率が低下しないようにしている。太陽電池の発電効率は、春秋期のように太陽熱が比較的弱く、少ないときは高く、夏期のように太陽熱が強く、多いときは低くなるからである。
【００１２】
しかし、真夏になって気温が３０℃を超えるようになると、太陽熱の集熱パネル２２による回収が行われても、同パネル２２に蓄熱された熱によって、太陽電池モジュール２１の裏側の温度が上昇し、同モジュール２１が８０℃を越える高温環境におかれるようになり、その発電効率が著しく低下する。
【００１３】
これは、集熱パネル２２が太陽電池モジュール２１の裏面に固着され、熱伝導率の高い下部介挿材２１ｄから放出される熱を一度に多量に吸収して蓄熱することになるためである。
【００１４】
一方、実施例２の複合型太陽電池モジュールＭ２の場合は、上述のように、太陽熱が弱く、日射量が少ない冬期に、太陽熱と集熱板３３によって加熱された空気を、切欠き部３２ａと空間部３２とで形成されるダクトを通して屋内暖房に利用できるようにしている。
【００１５】
しかし、夏期には、加熱された空気をダクトを通して建物の外に放出して太陽電池モジュール３１の裏側の温度上昇を抑えなければならないので、折角の太陽熱を有効に利用できない。
【００１６】
また、夏期に、加熱された空気をダクトを通して建物の外に放出するとしても、太陽熱と集熱板３３によって吸収された太陽熱とをダクト中の空気のみで熱交換によって回収して放出することになるので、回収効率が悪く、太陽電池モジュール２１の裏面の温度上昇を効果的に抑えることができない。このため、太陽電池としての発電効率が低下する。
【００１７】
この発明は、このような従来の課題を解決するためになされたもので、夏期、特に、気温が３０℃を超えるような真夏であっても、太陽熱による発電効率の低下を効果的に抑えることができ、かつ太陽電池モジュールが受ける太陽熱を年間を通じて有効に利用することができる複合型太陽電池モジュールを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
この発明が上記課題を解決するために提供する複合型太陽電池モジュールは、太陽電池モジュールと、その裏面側に空間部を挟んで配置した熱媒路を設けた集熱パネルとを、それらの周縁部に外枠を取り付けて一体化し、かつ外枠に空間部の第１開口部と熱媒路の第２開口部とを、それぞれ少なくとも２個設けてなる複合型太陽電池モジュールであって、前記第１開口部と第２開口部とは、太陽電池アレイを構成したときに隣接する他の複合型太陽電池モジュールの第１開口部と第２開口部とに、それぞれ接続可能な位置に設けたことを特徴とするものである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を実施例によって図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図１は実施例の複合型太陽電池モジュールＭの表面側から見た平面図、図２は同じく裏面側から見た平面図、図３は同モジュールＭの正面図、図４は図１のＡ−Ａ断面図である。
【００２１】
実施例の複合型太陽電池モジュールＭは、図１〜図４に示すように、太陽電池モジュール１と、その裏面側に空間部２を挟んで前記モジュール１と平行に配置した集熱パネル３とを、それらの周縁部にアルミニウム製の外枠４を取り付けて一体化したものである。
【００２２】
外枠４は、上枠４ａと下枠４ｂとからなり、両枠は分割部Ｃにおいて、分割、接合できる構成となっている。分割すれば、後述する太陽電池モジュール１部分と集熱パネル３部分とに分離することができるので、それぞれ個別に交換または保守をすることができる。
【００２３】
太陽電池モジュール１は、この実施例では、２枚のガラス板１ａ，１ｂの間の充填材１ｃの中に太陽電池セル１ｄを封入したガラスパッケージ構造となっている。
【００２４】
集熱パネル３は、基板３ａの下面に通水管３ｂを３５本（図２では模式的に示してある）、並列配置して一体に固定し、各通水管３ｂの両端部を同基板３ａの下面に固定した前後一対のヘッダー３ｃに接続した構造となっている。基板３ａと通水管３ｂとヘッダー３ｃは、熱伝導性に優れた耐熱性樹脂で作られている。
【００２５】
空間部２は、外枠４の長さ（前後）方向両端に位置する前後一対の側枠に設けた第１開口部４ｃ、４ｃを通して外部に通じている。
【００２６】
第１開口部４ｃ、４ｃは、複合型太陽電池モジュールＭで太陽電池アレイを構成したとき、隣接する他のモジュールＭの第１開口部４ｃ、４ｃと突き合わされて接続される位置に設けられている。
【００２７】
集熱パネル３のヘッダー３ｃは、その両端部と中央部に延伸管５がそれぞれ接続され、その先端開口部５ａは外枠４の外部に通じている。各延伸管５は基板３ａと通水管３ｂと同じ熱伝導性に優れた耐熱性樹脂で作られている。この開口部５ａは、この発明にいう第２開口部であり、通水管３ｂとヘッダー３ｃと延伸管５がこの発明にいう熱媒路を形成し、この中を通す水が熱媒である。
【００２８】
第２開口部５ａは、複合型太陽電池モジュールＭで太陽電池アレイを構成したとき、隣接する他のモジュールＭの第２開口部５ａと図外の連結管によって接続可能となっている。
【００２９】
６は、集熱パネル３の裏面側に充填した発泡樹脂からなる断熱材で、熱媒である水からの放熱を抑えるためのものである。必要に応じ設けることができる。
【００３０】
なお、集熱パネル３の上面には、必要に応じ、透明な強化ガラス板を積層することができる。
【００３１】
上記構成の複合型太陽電池モジュールＭ（以下、モジュールＭという）を用いて住宅の屋根の傾斜面に太陽電池アレイを構成する場合は、例えば、次の要領で行う。
【００３２】
（１）モジュールＭを上下左右方向に碁盤目状に並べて第１開口部４ｃを接続し、上下方向に並ぶ各モジュールＭの間に、上下方向に貫通する空気の自然換気路（ダクト）を形成する。このダクトによる自然換気は、その上下を閉じることによって行われないようにすることができる。
【００３３】
（２）互に隣接するモジュールＭの第２開口部５ａを連結管によって接続する。
【００３４】
（３）最上段のモジュールＭの外部に通じる第２開口部５ａのうちの少なくとも１つを水の供給口とし、最下段のモジュールＭの外部に通じる第２開口部５ａのうちの少なくとも１つを水の排出口として残し、その他の第２開口部を全部封止する。このようにして、隣接する集熱パネル３の間に熱媒である水の流路を形成する。
【００３５】
次に、上記構成の太陽電池アレイの作用を説明する。
【００３６】
（１）冬期のように、太陽熱の弱く少ないときは、空気の自然換気路を閉じて、太陽熱によって加熱された空気を外気へ放出しないようにすることができる。そして、加熱された太陽電池モジュール１と加熱された空気から放出される太陽熱は、集熱パネル３で吸収して、これに通す水で効率よく回収し、これを浴湯や暖房などの熱源として有効に利用することができる。
【００３７】
また、太陽電池モジュール１の裏側の温度は、上述のように、加熱された空気は外気へ放出しないようにして春秋期のレベルに保持し、モジュール１の発電効率を春秋期におけると同じ程度に保持することができる。
【００３８】
（２）一方、夏期、特に、気温が３０℃を超えるような暑い時期のように、太陽熱が強く多いときは、空気の自然換気路を開いて、太陽熱によって加熱された空気を、下から上へ向って流れる自然換気によって外気へ放出することができる。
【００３９】
そして、加熱された太陽電池モジュール１と加熱された空気から放出される太陽熱は、集熱パネル３に通す水で熱交換によって効率よく回収し、これを浴湯や暖房などの熱源として有効に利用することができる。
【００４０】
また、強く多量の太陽熱を受けて集熱パネル３が加熱され、高熱を多量に蓄熱しても、その輻射熱は、自然換気路を流れる空気で断熱される。流れる空気が断熱層として機能するためである。その結果、太陽電池モジュール１の温度環境を高くても６０℃程度に抑えることができ、したがって、太陽電池モジュール１の発電効率の低下を抑えることができる。
【００４１】
なお、複合型太陽電池モジュールＭは、太陽電池セル１ｄの間隔を調整することによって、太陽電池アレイを構成したときの、発電量と集熱量を相対的に可変することができる。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、上述のような構成としたので、夏期であっても、太陽熱による発電効率の低下を効果的に抑えることができ、かつ太陽電池モジュールが受ける太陽熱を年間を通じて有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例の複合型太陽電池モジュールの表面側から見た平面図
【図２】図１の複合型太陽電池モジュールの裏面側から見た平面図
【図３】図１の複合型太陽電池モジュールの正面図
【図４】図１のＡ−Ａ断面図
【図５】従来例１の複合型太陽電池モジュールの断面図
【図６】従来例２の複合型太陽電池モジュールの断面図
【符号の説明】
Ｍ  複合型太陽電池モジュール
１  太陽電池モジュール
１ａ、１ｂ  ガラス板
１ｃ  充填材
１ｄ  太陽電池セル
２  空間部
３  集熱パネル
３ａ  基板
３ｂ  通水管
３ｃ  ヘッダー
４  外枠
４ａ  上枠
４ｂ  下枠
４ｃ  第１開口部
５  延伸管
５ａ  第２開口部
６  断熱材
【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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