(57)【要約】【課題】  本発明が解決しようとする課題は、単なる太陽光発電機能だけでなく、太陽光利用装置として給湯、設置した屋根の加熱防止機能等の総合的な効果の積み重ねと、発電効率向上を一体化してまとめることによって、相対的に大幅なコストダウンを図り、今後大きな役割を果たすべき太陽光利用装置を提供するものである。【解決手段】太陽光発電パネルのベースプレートとして複数の流体が通過する流路を有するものであり、該ベースプレートの第１の液体流路は、給水部と接続管と流量調整バルブを備えた流水系を形成しており、第２の気体流路には気体流量を制御する開閉板を含む通気装置とを設けた太陽光利用装置を提供するものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽光発電パネルのベースプレートは複数の流体が通過する流路を有するものであり、該ベースプレートの第１の液体流路は、給水部と接続管と流量調整バルブを備えた流水系を形成しており、第２の気体流路には気体流量を制御する開閉板を含む通気装置とを設けたことを特徴とする太陽光利用装置。
【請求項２】
ベースプレートの構造は隣り合った断面が三角形を成すものであり、ベースプレートに接するごとく形成された第１の三角形断面は液体用流路として給水部と接続管と流量調整バルブを備えた流水系を形成しており、裏面板に接するごとく形成された第２の三角形断面は気体用流路として開閉板によって開閉可能とされていることを特徴とする請求項１記載の太陽光利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、太陽光の持つエネルギーを最大限に利用することを目的としたものであり、太陽光発電パネルによる発電と、そのベースプレートの冷却と、給湯機能と、設置した屋根の加熱防止機能とを兼ね備えて軽量な構造をもつ太陽光利用装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在一般に使用されている太陽光発電パネルは太陽光のエネルギーの内１０%前後を電気エネルギーに変換し、残りの９０％は熱エネルギーに変換している。したがって表面温度は８０℃から９０℃となる。表面からの放熱を考慮しても裏面に篭った熱は設置した屋根から屋内に伝わり、屋内温度の上昇原因となる。冬の間は良いとしても夏には冷房エネルギーの増加原因となり、折角発電した電気を浪費することとなる。また、太陽光発電パネルは温度が上昇すると発電効率が低下して充分な電力を供給できなくなる特性を持っている。しかるに、この冷却の為だけに新規の装置を追加することは装置全体のコストアップとなる為に必ずしも有効な手段とはいえない。
【０００３】
また、現在は国家的な方針として多額の補助金によって支えられている太陽光発電も、そのコストダウンが大幅に進まなければ電力料金の値上げに結びつくものとなり、民間の支持を得られ続けられるか疑問も出てきている。
【０００４】
ここで、対策として考慮すべきことは太陽光発電パネル単体のコストダウンとは別に、太陽光利用装置全体としての効率向上によって付加価値を高め、相対的なコストダウンを図ることである。
【０００５】
太陽光発電パネルの冷却装置としては、発電パネルの表面に散水する方式のものなどがある。しかし、この方式では冷却水に吸収された熱エネルギーの再利用などは考えられていないなど装置追加による費用の増加とその効果とが相殺され有効な対策とはなっていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２１４３６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、太陽光利用装置として総合的に考慮して、総合的な効果の積み重ねと効率向上を一体化してまとめることによって相対的に大幅なコストダウンを図り、今後大きな役割を果たすべき太陽光利用装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の上記課題を解決するための手段は、太陽光発電パネルのベースプレートとして、複数の流体が通過する屈曲した流路を有するプレートと、該第１の液体流路に水を通す給水装置と第２の気体流路に気体を通す通気装置とを有する太陽光利用装置を提供するものである。給水装置及び通気装置には夫々流量を調節するバルブ機能を有する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の効果は、太陽光発電パネルの温度を、そのベースプレートを水によって冷却することによって８０℃〜９０℃から７０℃前後に低下して発電効率を向上させるとともに、冷却によって上昇した水を４０℃程度の温水として利用可能とし、この温水の温度によって気体流路に生じた対流効果を利用することで設置した屋根の温度を８０℃から４０℃以下に低下させて、屋内が加熱される熱量を低下させることで空調に費やされる電気エネルギーを削減することができる。冬の間は水量及び空気量を少なくすることで屋根からの放熱を抑え、夏の間は水量、空気量を増やして太陽光発電パネル及び屋根の過熱を防ぐことができる。冷却に利用した水は４０℃程度の温水として、既存の給湯器などによって多少の追加加熱をすることで風呂や炊事、洗濯用の温水として利用することが出来、総合的な太陽光エネルギーの利用効率を４０から５０％まで向上することができる。この結果、太陽光パネルの実質的なコストダウンを実現することとなり、大幅な補助金が削減されたとしても設備の経済効果を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は本発明の１実施形態を示した模式構成図である。
【図２】図２は本発明の１実施形態を示した部分斜視図である。
【図３】図３は本発明の他の実施形態を示した部分斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の太陽光利用装置をその機能を損なわない範囲で簡略化して実現するための実施形態を示す。
【実施例】
【００１２】
図１は本発明の太陽光利用装置の１実施形態を示す模式構成図であり、図２は本発明の１実施形態を示した部分斜視図、図３は本発明の他の実施形態を示した部分斜視図である。
図１及び図２において、太陽光発電パネル１はベースプレート２に固着され、ベースプレート２の裏面にはパイプ３と裏面板４が固着して設けられている。屋根面に沿って傾斜して配置されたベースプレート２の裏面のパイプ３は液体用流路を形成し、その上方に貯水タンク５を有し下方から接続管６を介して屋内に導かれている。貯水タンク５には常時水道水が導かれており、接続管６の先には貯湯タンク７と流量調整バルブ８が設けられている。パイプ３以外のベースプレート２と裏面板４の隙間は空気の通る気体用流路９となっておりには開閉板１０によって空気流量の増減が可能な構造とされている。空気は傾斜したベースプレート２の温度によって生じる対流現象によって、外部のエネルギーを必要とせずに流れるが必要に応じてポンプ、ブロワーなどを追加しても本発明の主旨を大きく損なうものではない。パイプ３は直線状のものでも良いが、屈曲したものとすることで熱伝達効果を高めることが出来る。図２においては敢えてジグザグに曲がった状態としているのはバックプレート２の曲げに対する剛性を向上する効果を得ることも出来る為である。
［動作］
【００１３】
上記実施形態に示す本発明の太陽光利用装置の動作について説明する。太陽光発電パネル１は太陽光のエネルギーを吸収して約１０％の効率で発電すると同時に９０％の熱量を吸収して高温となる。表面からの輻射による放熱はあるが、保護ガラスの影響などで充分な放熱は期待できない。したがって、太陽光発電パネル１の温度が上がり発電効率は低下する。これを防止するためにベースプレート２の裏面に設けたパイプ３に貯水タンク５からの水道水を流して冷却する。水の熱伝導係数は気体の１００倍程度と極めて大きく、容積あたりの熱吸収量も約８００倍である為、少量の水で容易に冷却することができる。この冷却によって逆に約４０℃程度に加熱された水道水は屋内の貯湯タンク７に蓄えられて必要に応じて風呂のお湯、炊事洗濯用などに利用される。温度が充分でない場合は、既存の給湯器などによって加熱して利用しても、冷水から加熱するより数分の一のエネルギーで済むので、エネルギー消費を削減する上で極めて有効である。更にパイプ３以外のベースプレート２と裏面板４の隙間は空気流路として、主に対流現象で生じる気流によって冷却され、接触面積の大きい裏面板４を冷却し、設置した屋根の温度を下げる効果を持つ。また、本案のベースプレート２とパイプ３と裏面板４の構造は一種のハニカム構造を形成し、軽量で剛性の高いものとなり高い位置に設置する上で有利なものとなっている。尚、貯水タンク５は必須の構成要素ではなく、また、水の流れる方向も図においては説明を簡単にするために流路内を下向きに流れるとしているが、上向きに流れるごとく構成しても本案の主旨を損なうものではない。
【００１４】
図３に示す実施例は本発明の他の実施形態を示した部分斜視図である。ベースプレート２１の構造は隣り合った断面が三角形を成すものであり、ベースプレート２１の間に接するごとく形成された三角形断面は液体用流路２２として上記と同様に貯水タンク５、接続管６に接続されている。裏面板２４との間に接するごとく形成された三角形断面は気体用流路２３として開閉板３０によって空気流量の増減が可能とされている。また、夫々の液体用流路２２、気体用流路２３はジグザグに形成されておりハニカム構造として剛性の向上効果を兼ね備えていることが望ましい。動作は図１及び図２に示すものと同様であるが、液体用流路２２がベースプレート２１に接する面積が大きく裏面板４との接触面が無いこと、及び、気体用流路２３が裏面板２４に接する面積が大きくベースプレート２１との接触面が無いことによって熱エネルギーの無駄な流出を最小限にできる利点を持つものである。外気の温度、お湯の必要性等の条件によって水量や空気量を変化させて最も有効な使用状態をバルブ３、開閉板１０の操作によって選択することができる。操作自体は手動によるものでも良いが自動化によって選択を容易にすることが可能であることは自明のことである。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
本発明の太陽光利用装置は上記の説明で明らかなごとく、発電効果を高めるだけでなく、給湯、屋内加熱防止機能をも一体化して備えてものであり、太陽光のエネルギー利用率を大幅に向上させて結果的に総合的なコストダウンを実現するものであり、その社会生活に及ぼす効果は極めて著しい。
【符号の説明】
【００１６】
１      太陽光発電パネル
２      ベースプレート
３      パイプ
４      裏面板
５      貯水タンク
６      接続管
７      貯湯タンク
８      流量調整バルブ
９      気体用流路
１０    開閉板
２１    ベースプレート
２２    液体用流路
２３    気体用流路
２４    裏面板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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