(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池モジュールを有する太陽光発電ユニットにおける集熱装置であって、熱媒の流出入部を有する、金属シートの両面に合成樹脂シートが積層貼着されてなる可撓性シートの袋状体を備え、集熱時である運転通水時において袋状体はその内部の熱媒によって膨らみ、太陽電池モジュールの裏面に密着して太陽熱集熱を行い、運転停止時において袋状体は萎んだ状態となることを特徴とする太陽熱集熱装置。
【請求項２】
袋状体は、可撓性シートが貼り合わされて成形されたものであることを特徴とする請求項１の太陽熱集熱装置。
【請求項３】
袋状体には、その平面形状における中央部において表裏の部分封止部が配設されていることを特徴とする請求項１または２の太陽熱集熱装置。
【請求項４】
部分封止部の端部は円形に成形されていることを特徴とする請求項３の太陽熱集熱装置。
【請求項５】
端部の円形は、部分封止部中央部の幅よりも拡大されていることを特徴とする請求項４の太陽熱集熱装置。
【請求項６】
部分封止部を有する袋状体は、部分封止部を持たない袋状体により包囲されていることを特徴とする請求項３ないし５のいずれかの太陽熱集熱装置。
【請求項７】
太陽電池モジュールと集熱装置とが、ケース体によって一体化されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの太陽熱集熱装置。
【請求項８】
ケース体には、ケース体内への漏水を雨といへ導出する排水ホースが接続されていることを特徴とする請求項７の太陽熱集熱装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかの太陽熱集熱装置の複数のものが、熱媒の流出入部で相互に連結されて熱媒が流通するようにされていることを特徴とする太陽熱集熱装置。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかの太陽熱集熱装置を備えていることを特徴とする太陽光発電ユニット。
【請求項１１】
請求項１０の太陽熱集熱装置を備えていることを特徴とする太陽光発電システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この出願の発明は、太陽熱集熱装置に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、太陽電池モジュールを備えた発電ユニットもしくはシステムにおいて、太陽電池モジュールからの間接的な集熱を効率的に、かつ容易に行うことのできる新しい太陽熱集熱装置と、これを備えた太陽光発電ユニットもしくはシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
エネルギー問題や環境問題への関心の高まりとともに、太陽エネルギーが注目されており、なかでも太陽光エネルギーを電力に変換する太陽光発電システムの実用化が進められている。この太陽光発電システムは、通常、太陽電池モジュールを有する複数の太陽光発電ユニットが住宅等の屋根面上において軒側から棟側へ複数の列をなして配設されるようにして構築される。
【０００３】
ところで、太陽エネルギーのさらなる有効利用を考慮した場合、上記のように屋根面上に配設した太陽光発電ユニットによって太陽光エネルギーを利用するだけでなく、太陽熱エネルギーをも利用することが考えられる。すなわち、たとえば、同一屋根面上において、太陽光により発電するとともに、太陽熱を温水として集熱することである。
【０００４】
しかしながら、従来では、太陽光発電と太陽熱温水集熱を同一屋根面上において同時に行うには、太陽光発電ユニットとは別体の太陽熱温水装置などを設置する必要があり、限られた面積の屋根面では当然に太陽光発電ユニットの配設数を減らさなければならないといった問題があった。これでは、せっかくの太陽光エネルギーの有効利用が阻害されてしまう。
【０００５】
そこで、太陽光発電の効率を低減することなく、太陽光発電とともに太陽熱温水生成をも同時に実現することのできる、電熱ハイブリッド型の太陽光発電ユニット、およびその太陽光発電ユニットを利用した電熱ハイブリッド型の新しい太陽光発電システムが検討されている。
【０００６】
この太陽光を利用した電熱ハイブリッド型のユニットまたはシステムとしては、たとえば、図１１に例示したように、太陽電池モジュール（１）の上部をカバーガラス（２）で覆うとともに、その裏側に配設したケース体（３）内の固形断熱材（４）との間の隙間に、金属製の通水管または金属製の通水管と一体とした金属製のフィン（集熱板）を備え、これらを太陽電池モジュール（１）の裏面に密着させるとともに、通水管に熱媒を流通させるようにした集熱体（５）を配設することが考慮されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のとおりの電熱ハイブリッド型のユニットやシステムは、太陽光の利用についての可能性を拡げるものとして注目されるが、一方で、上記の集熱体（５）における集熱は、太陽電池モジュール（１）の裏面での間接的集熱であることから、より効率的なものとすることが望まれていた。
【０００８】
実際、通水管やフィンを用いる集熱体（５）の場合には、これらは金属製で剛性が大きく、太陽電池モジュール（１）も剛性が大きいため、集熱体（５）を太陽電池モジュール（１）の裏面に密着させることは容易ではなく、このため集熱性能は必ずしも良好ではないという問題がある。また、集熱性能に対して、その作製と施工がどうしても高コストであるという問題があった。
【０００９】
そこで、この出願の発明は、以上のとおりの問題点を解消し、より効率的に、かつ、容易に、太陽電池モジュールからの間接的集熱が可能とされる、新しい太陽熱集熱装置と、これを備えた太陽光発電ユニットもしくはシステムを提供することを課題としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この出願の発明は、上記の課題を解決するものとして、第１には、太陽電池モジュールを有する太陽光発電ユニットにおける集熱装置であって、熱媒の流出入部を有する、金属シートの両面に合成樹脂シートが積層貼着されてなる可撓性シートの袋状体を備え、集熱時である運転通水時において袋状体はその内部の熱媒によって膨らみ、太陽電池モジュールの裏面に密着して太陽熱集熱を行い、運転停止時において袋状体は萎んだ状態となることを特徴とする太陽熱集熱装置を提供する。
【００１１】
また、この出願の発明は、第２には、袋状体は、可撓性シートが貼り合わされて成形されたものであることを特徴とする太陽熱集熱装置を、第３には、袋状体には、その平面形状における中央部において表裏の部分封止部が配設されていることを特徴とする太陽熱集熱装置を、第４には、部分封止部の端部は円形に成形されていることを特徴とする太陽熱集熱装置を、第５には、端部の円形は、部分封止部の幅よりも拡大されていることを特徴とする太陽熱集熱装置を、そして、第６には、部分封止部を有する袋状体は、部分封止部を持たない袋状体により包囲されていることを特徴とする太陽熱集熱装置を提供する。
【００１２】
この出願の発明は、第７には、太陽電池モジュールと集熱装置とが、ケース体によって一体化されていることを特徴とする太陽熱集熱装置を提供し、第８には、ケース体には、ケース内への漏水を雨どいへ導出する排水ホースが接続されていることを特徴とする太陽熱集熱装置を提供する。
【００１３】
第９には、この出願の発明は、上記いずれかの太陽熱集熱装置の複数のものが、熱媒の流出入部で相互に連結されて熱媒が流通するようにされていることを特徴とする太陽熱集熱装置も提供する。
【００１４】
さらに、この出願の発明は、第１０には、上記いずれかの太陽熱集熱装置を備えていることを特徴とする太陽光発電ユニットを提供し、第１１には、太陽光発電システムを提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この出願の発明は上記のとおりの特徴を有するものであるが、以下に、図面に沿って、さらに詳しく発明の実施の形態について説明する。
【００１６】
図１は、この出願の発明の集熱装置の袋状体について、その要部の概要を例示した平面図である。袋状体（６）は、可撓性シートによって構成されており、その内部への熱媒の流入のための入口部（６１）と内部からの熱媒の流出のための出口部（６２）を有している。
【００１７】
これらの入口部（６１）および出口部（６２）はパイプ状とし、ジョイントホース等で連結して複数の袋状体（６）をもってシステム構成することもできる。そして、熱媒の流通方式や用途によっては、入口部（６１）および出口部（６２）は、一つの袋状体（６）に対して、各々、複数配置してもよい。
【００１８】
袋状体（６）は、一枚の可撓性によって成形されていてもよいし、あるいは、２枚以上のものが貼り合わされて成形されていてもよい。たとえば図２は、図１の周囲部Ａ−Ａの断面を例示したものである。この図２に例示したように、可撓性シート（６３）は、袋状体（６）の周囲において接着または溶着によって貼り合わせ封止することができる。
【００１９】
可撓性シート（６３）については、集熱体として必要とされる耐熱性と、熱媒が漏れ出ないような強度が必要であるとともに、可撓性を有しているものとする。そして、集熱体としての伝熱性が高いものとする。
【００２０】
このような性能を持つ可撓性シート（６３）としては、図２において拡大断面として例示したように、アルミニウム等の金属シート（６３Ａ）の両面に合成樹脂シートが積層貼着されたものとすることができる。たとえば、その内面側には、耐熱性があるとともに熱溶着が可能なＰＰ樹脂層（６３Ｂ）が、また、最外層には、耐熱性、強度ともに良好なＰＥＴ樹脂層（６３Ｃ）が積層されたものとすることができる。
【００２１】
また、図１に例示したように、この出願の発明の太陽熱集熱装置においては、その平面形状における中央部において、表裏の部分封止部（６４）を配設することができる。この部分封止部（６４）は、袋状体（６）の形状や強度の保持を可能とし、また、図１において矢印で示したように、入口部（６１）から出口部（６２）に向う熱媒の流れをコントロールすることで、熱媒への集熱を均一化することを可能としている。部分封止部（６４）が存在しない場合には、熱媒は入口部（６１）から出口部（６２）へ最短距離で流れようとするため、熱媒への伝熱による集熱は不均一となり、集熱効率の点で良好でない場合がある。部分封止部（６４）の配設は、このような理由から好ましいものである。
【００２２】
部分封止部（６４）は、図３にその断面を例示したように、袋状体（６）の表側と裏側とが密着封止された状態として形成されることになる。
たとえば以上のような袋状体（６）は、たとえば図４に例示したように、建物屋根部に配置されて、電熱ハイブリッド型の装置を構成することができる。すなわち、図４に例示したように、この出願の発明の太陽熱集熱装置では、カバーガラス（２）に覆われた太陽電池モジュール（１）の裏面側に前記の袋状体（６）が配置され、発泡樹脂等の固形断熱材（４）に支持されてケース体（３）に装入されている。袋状体（６）は、集熱時においてその内部での熱媒の流通によって膨らみ、太陽電池モジュール（１）の裏面に密着することになる。
【００２３】
図５は、水を媒体として温水を生成させることで集熱する場合の運転通水時（Ａ）とその停止時（Ｂ）の状態変化を例示した断面図である。
図５（Ａ）の運転通水時に袋状体（６）の内部に熱媒体の水または温水が入ると袋状体（６）は膨らんで、太陽電池モジュール（１）の裏面に圧着状態となり、熱伝導によって高効率な集熱が可能とされる。一方、図５（Ｂ）の停止時には、袋状体（６）は萎み、集熱が停止されることになる。
【００２４】
以上のように、可撓性シート（６３）により構成した袋状体（６）を用いるこの出願の発明の太陽熱集熱装置においては、その形状自由性によって、つまり、袋状体（６）に熱媒が入るとその圧力で膨らんで太陽電池モジュールに密着するため、確実に、しかも効果的な間接的集熱が可能となる。金属製の通水管やフィン等の剛性のある集熱体に比べて集熱性能はより優れたものとなる。しかも、材料や製造も安価で、組立て施工も容易であって、トラブルの発生時には袋状体（６）の交替、修理が容易でもある。
【００２５】
また、前記のとおりの部分封止部（６４）を設ける構造によって、袋状体（６）の形状や強度の保持性が高まり、かつ、熱媒の流れのコントロールによって、均一で効率的な集熱がさらに図られることになる。
【００２６】
部分封止部（６４）の配設についてさらに説明すると、この部分封止部（６４）も、袋状体（６）の周囲部と同じように溶着によって形成可能であるが、部分封止部（６４）の端部（６４Ａ）には負荷が集中して損傷しやすいことから、図１に例示したように、端部（６４Ａ）は円形とすることが好ましく、さらには、図６に例示したように、部分封止部（６４）中央部の幅よりも拡大されたなだらかな円形とすることがさらに好適である。これによって、ストレスが軽減され、袋状体（６）の耐久性を向上させることができる。
【００２７】
また、以上例示した袋状体（６）においては、封止部の損傷によって漏水が生じることが懸念される場合には、部分封止部（６４）を持たない袋状体によって包囲するようにしてもよい。たとえば、図７に例示したように、内袋（６５）と外袋（６６）との二重袋構造とし、内袋（６５）のみに、部分封止部（６４）を形成しておくことである。
【００２８】
これによって、内袋（６５）が万一損傷しても外袋（６６）によって熱媒の漏水を防ぐことができる。これらの袋は薄いシートによって構成されているため、二重、さらには多重の構造にしたとしても伝熱性は良好であって、コスト的な負担は少ない。なお、外袋（６６）も、前記のとおりの可撓性シートによって構成することができる。
【００２９】
そして、たとえば二重袋構造とする場合には、内袋（６５）の損傷は、通水時に外袋（６６）との間に溜まった熱媒が抵抗となって異常検知が可能で、放置することなく交換の判断が行えることになる。
【００３０】
また、漏水への対策としては、図４に例示したように、ケース体（３）に袋状体（６）を一体化配設することができることから、図８に例示したように、万一漏水した場合にもケース体（３）内の水を雨とい（６８）へと排出することのできる排水ホーム（６７）をケース体（３）に接続することができる。
【００３１】
さらにこの出願の発明においては、以上の袋状体（６）を備えた太陽熱集熱装置の複数のものが、たとえば図９のように並列に相互に連結された構成としてもよいし、図１０のように直列に相互に連結された構成としてもよい。
【００３２】
いずれの場合であっても、以上詳しく例示説明したこの出願の発明の太陽熱集熱装置は、太陽電池モジュールとの一体化によって、太陽光発電ユニットあるいはそのシステムを構成することができる。
【００３３】
もちろん、この出願の発明は、上記の例に限られることはなく、その細部の形態について様々に可能とされる。
【００３４】
【発明の効果】
以上詳しく説明したとおり、この出願の発明によって、太陽光による太陽電池モジュールでの発電と太陽熱の集熱との複合機能の実現にとって、極めて効率的に、かつ、容易に太陽電池モジュールからの間接的集熱が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】袋状体について例示した概要平面図である。
【図２】袋状体の可撓性シートについて例示した部分断面図である。
【図３】部分封止部について例示した概要断面図である。
【図４】太陽電池ユニットへの組込み構成を例示した断面図である。
【図５】太陽熱集熱装置の運転時（Ａ）と停止時（Ｂ）の状態を例示した断面図である。
【図６】部分封止部端部を拡大円形とした例を示した平面図である。
【図７】二重袋構造とした例を示した平面図と断面図である。
【図８】排水ホースの配設を例示した断面図である。
【図９】並列連結を例示した平面図である。
【図１０】直列連結を例示した平面図である。
【図１１】通水管を用いた集熱体の例を示した断面図である。
【符号の説明】
１  太陽電池モジュール
２  カバーガラス
３  ケース体
４  固形断熱材
５  集熱体
６  袋状体
６１  入口部
６２  出口部
６３  可撓性シート
６３Ａ  金属シート
６３Ｂ  ＰＰ樹脂層
６３Ｃ  ＰＥＴ樹脂層
６４  部分封止部
６４Ａ  端部
６５  内袋
６６  外袋
６７  排水ホース
６８  雨とい
【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】
0003937753.tif 000009
【図９】
0003937753.tif 000010
【図１０】
0003937753.tif 000011
【図１１】
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