(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池セル及び該太陽電池セルを封止接着するホットメルト樹脂とを備えた太陽電池パネルの裏面に、熱媒配管を備えた集熱パネルを重ね合わせ、これを加圧部材間に挟んで加圧・加熱することにより、前記ホットメルト樹脂で太陽電池セルを封止すると同時に、同樹脂の溶着作用によって太陽電池パネルと集熱パネルとを積層一体化する光熱ハイブリッドパネルの製造方法であって、
前記集熱パネル側の加圧部材の加圧面に凹所を確保し、この凹所に、前記熱媒配管によって盛り上がった前記集熱パネルの凸所を、この凸所が、前記凹所に概略接触しない態様で、収容した状態で前記加圧・加熱を行うことを特徴とする光熱ハイブリッドパネルの製造方法。
【請求項２】
太陽電池セル及び該太陽電池セルを封止接着するホットメルト樹脂とを備えた太陽電池パネルの裏面に、互いに平行にかつ離隔して配置された複数の熱媒配管を備えた集熱パネルを重ね合わせ、これを一対の加圧部材間に挟んで加圧・加熱することにより、前記ホットメルト樹脂で太陽電池セルを封止すると同時に、同樹脂の溶着作用によって前記太陽電池パネルと前記集熱パネルとを積層一体化して形成する光熱ハイブリッドパネルの製造方法であって、
前記集熱パネルの、前記太陽電池パネルと反対側の面上に、多数の所定厚のブロックを、前記複数の熱媒配管によって盛り上がった前記集熱パネルの複数の凸所の部位を避ける態様で、配置することで、前記複数の熱媒配管を収容する多数の凹所を確保しつつ、これらのブロックを通して、前記集熱パネル側の加圧部材から与えられる圧力を、前記太陽電池パネルと前記集熱パネルとに伝達することで、前記太陽電池パネルと前記集熱パネルとを積層一体化することを特徴とする光熱ハイブリッドパネルの製造方法。
【請求項３】
前記集熱パネル側の加圧部材が弾性材料により形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法。
【請求項４】
前記加圧部材が金型よりなることを特徴とする請求項１又は２記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法。
【請求項５】
前記集熱パネル側の加圧部材の加圧面に、前記凹所を予め形成した平板状の製造治具を配置して、前記加圧・加熱を行うことを特徴とする請求項１記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法の実施に用いられる製造治具であって、前記加圧部材の加圧面に配された際に集熱パネルに接する平面に、前記熱媒配管の収容される凹所が形成されていることを特徴とする光熱ハイブリッドパネルの製造治具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、太陽光から電力及び熱エネルギを取り出す光熱ハイブリッドパネルの製造方法、並びにその製造方法の実施に用いる製造治具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、実開平４−１２５１６３号公報に示されているように、太陽電池パネルと集熱パネルとを積層一体化することにより、太陽光を光エネルギ及び熱エネルギの両面から有効に利用できるようにした光熱ハイブリッドパネルが知られている。
図３は、この種の光熱ハイブリッドパネル１の一般的な構成を示す部分断面図である。この光熱ハイブリッドパネル１は、太陽電池パネル２の裏面に、熱循環型の集熱パネル３を接着剤５で貼り合わせて一体化したものである。太陽電池パネル２は、太陽光から直接電力を取り出す複数の太陽電池セル２Ａを有しており、透明ガラス基板２Ｂの裏面に上部透光性樹脂２Ｃを配置し、その裏面に太陽電池セル２Ａを内部リード線で接続した状態で配置し、その更に裏面に下部透光性樹脂２Ｄを配置し、これを加圧・加熱により熱圧着することで積層パネル化したものである。この場合、単体でパネル化するために、太陽電池パネル２の裏面にはバックフィルム４を配置している。
【０００３】
そして、バックフィルム４の裏面に、集熱板３Ａと通水管（熱媒配管）３Ｂとヘッダー管（熱媒配管）３Ｃとを備えた集熱パネル３を接着剤５で貼り付けることにより、一枚の光熱ハイブリッドパネル１を構成している。この場合、集熱板３Ａと通水管３Ｂは良好な伝熱性能を保つように密着させられており、このために、集熱パネル３の裏面側の通水管３Ｂの位置には凸部１３が生じている。
【０００４】
ところで、この構造の光熱ハイブリッドパネル１は、太陽電池パネル２を別に積層一体化した上で、集熱パネル３と接着剤５で貼り合わせた構造となっているため、太陽電池パネル２と集熱パネル３との間に、接着剤５とバックフィルム４とが介在することになる。したがって、接着剤５とバックフィルム４の厚み分だけ、全体の厚さが大きくなる上、集熱パネル３に対する熱伝導が悪くなり、集熱量が減るという問題がある。
そこで、図４に示す光熱ハイブリッドパネル１１のように、集熱パネル３と太陽電池パネル２とを接着剤５（図３参照）を介さずに、太陽電池セル２Ａの封止用樹脂（上部透光性樹脂２Ｃ及び下部透光性樹脂２Ｄ）の溶着作用を利用して、直接ラミネートすることが考えられる。この場合のやり方は、一対の金型間にラミネートしようとする積層物を挟んで、加圧・加熱することにより全体を一体に熱圧着するというものである。こうすれば、接着剤５及びバックフィルム４が省略できる分、全体の厚さを小さくでき、しかも、集熱パネル３の集熱量を増加させることができるという利点が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、太陽電池パネルと集熱パネルを重ね合わせて、全体を一緒にラミネートしようとすると、金型で加圧・加熱する際に集熱パネル３に変形が生じるという問題があった。すなわち、集熱パネル３には、通水管３Ｂやヘッダー管３Ｃが予め備わっているため、金型で加圧する際に、図５に示すように、これらに潰れや曲がりが発生するという問題があった。なお、図５の（ａ）は加圧前、（ｂ）は加圧後の状態を示す。したがって、現状では、太陽電池パネル２と集熱パネル３を直接ラミネートすることは行われていず、前述した接着剤５やバックフィルム４が介在することによる短所が依然として残されていた。
【０００６】
この発明は、上述の事情に鑑みてなされたもので、集熱パネルの熱媒配管の潰れや曲がりを防止しながら、太陽電池パネルと集熱パネルとを直接熱圧着できるようにした光熱ハイブリッドパネルの製造方法、及び、その方法の実施に直接用いる製造治具を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１記載の発明は、太陽電池セル及び該太陽電池セルを封止接着するホットメルト樹脂とを備えた太陽電池パネルの裏面に、熱媒配管を備えた集熱パネルを重ね合わせ、これを加圧部材間に挟んで加圧・加熱することにより、前記ホットメルト樹脂で太陽電池セルを封止すると同時に、同樹脂の溶着作用によって太陽電池パネルと集熱パネルとを積層一体化する光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係り、前記集熱パネル側の加圧部材の加圧面に凹所を確保し、この凹所に、前記熱媒配管によって盛り上がった前記集熱パネルの凸所を、この凸所が、前記凹所に概略接触しない態様で、収容した状態で加圧・加熱を行うことを特徴としている。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、太陽電池セル及び該太陽電池セルを封止接着するホットメルト樹脂とを備えた太陽電池パネルの裏面に、互いに平行にかつ離隔して配置された複数の熱媒配管を備えた集熱パネルを重ね合わせ、これを一対の加圧部材間に挟んで加圧・加熱することにより、前記ホットメルト樹脂で太陽電池セルを封止すると同時に、同樹脂の溶着作用によって前記太陽電池パネルと前記集熱パネルとを積層一体化して形成する光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係り、前記集熱パネルの、前記太陽電池パネルと反対側の面上に、多数の所定厚のブロックを、前記複数の熱媒配管によって盛り上がった前記集熱パネルの複数の凸所の部位を避ける態様で、配置することで、前記複数の熱媒配管を収容する多数の凹所を確保しつつ、これらのブロックを通して、前記集熱パネル側の加圧部材から与えられる圧力を、前記太陽電池パネルと前記集熱パネルとに伝達することで、前記太陽電池パネルと前記集熱パネルとを積層一体化することを特徴としている。
【０００９】
請求項３記載の発明の製造方法は、請求項１又は２記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係り、前記集熱パネル側の加圧部材が弾性材料により形成されていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係り、前記加圧部材が金型よりなることを特徴としている。
【００１１】
請求項５記載の発明の製造方法は、請求項１記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法に係り、前記集熱パネル側の加圧部材の加圧面に、前記凹所を予め形成した平板状の製造治具を配置して、前記加圧・加熱を行うことを特徴としている。
【００１２】
また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の光熱ハイブリッドパネルの製造方法の実施に用いられる製造治具に係り、上記加圧部材の加圧面に配された際に集熱パネルに接する平面に、上記熱媒配管の収容される凹所が形成されていることを特徴としている。
【００１３】
（作用）請求項１又は２記載の発明の製造方法では、太陽電池パネルと集熱パネルを加圧・加熱により積層一体化する際に、熱媒配管を、集熱パネル側の加圧部材の加圧面に確保した凹所に収容するので、熱媒配管への過剰な加圧力の作用が減じられて、熱媒配管の変形、あるいは熱媒配管への過剰な力の作用による太陽電池セルの変形や破壊を防ぐことができる。
【００１４】
また、請求項３記載の発明の製造方法では、集熱パネル側の加圧部材を弾性材料で形成したので、加圧面の当たる相手側が多少変形していたりしても、加圧面が相手側の部材に全面で当たり、圧力を均等に集熱パネル側に伝えることができる。
【００１５】
また、請求項４記載の発明の製造方法では、加圧部材が金型よりなるので、従来の製造装置をそのまま使用することができる。
【００１６】
また、請求項５記載の発明の製造方法では、予め凹所を形成した平板状の製造治具を集熱パネル側の加圧部材の加工面に配置して、ラミネートのための加圧を行えば良いので、加圧・加熱前のセットが容易になる。
【００１８】
さらにまた、請求項６記載の発明の製造治具は、これを集熱パネル側の加圧部材の加工面に配置することにより、ラミネートのための加圧時に熱媒配管を保護することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の一実施形態について説明する。
図１は、この発明の製造方法を実施することによって、光熱ハイブリッドパネル１１（図４に示した光熱ハイブリッドパネル１１と同じもの）を製作している状態を示す図である。（ａ）は通水管３Ｂのある位置、（ｂ）はヘッダー管のある位置の各断面を示している。
この製造方法で光熱ハイブリッドパネル１１を製作する場合、上側加圧部材として耐熱ゴム（弾性材料）製のダイアフラム２１を具備し、下側加圧部材として剛性及び熱伝導性の高い金属、例えばアルミ製の加熱板２２を具備したラミネート装置を用意する。上側のダイアフラム２１は、例えば内部空洞（図示略）に圧縮エアを入れることで、加圧面に当接する部材が多少変形していても該部材に対して均等に圧力をかけることができるものである。また、下側の加熱板２２はヒータ等を内蔵した平板状のものである。
【００２０】
光熱ハイブリッドパネル１１の製造に際しては、まず、下側の加熱板２２の上面に、太陽電池パネル２の要素として、透明ガラス基板２Ｂ（透明プラスチック板で置き換えても良い）を配置し、その上に上部透光性樹脂２Ｃを配置し、その上に太陽電池セル２Ａを内部リード線で接続した状態で配置し、その更に上に下部透光性樹脂２Ｄを配置する。つまり、太陽電池セル２Ａを２枚の透光性樹脂２Ｃ、２Ｄで挟み込む。
【００２１】
この場合の上部透光性樹脂２Ｃ及び下部透光性樹脂２Ｄは、ある温度で溶融化するホットメルト樹脂（ＥＶＡ＝エチレンビニルアセテート、ＰＶＢ＝ポリビニルブチラール等）よりなり、使用時に上側及び下側となるから「上部」及び「下部」という。なお、上部透光性樹脂２Ｃは透光性を有する必要があるが、下部透光性樹脂２Ｄは必ずしも透光性を有しないでも良い。また、太陽電池セル２Ａとしては、単結晶Ｓｉ、多結晶Ｓｉ、アモルファスＳｉ、化合物半導体型等を利用できる。
【００２２】
次に、下部透光性樹脂２Ｄの上に直接、集熱板３Ａ（アルミ板等の熱伝導性の高い金属が望ましい）と、通水管３Ｂ（水、不凍液等の熱媒を流通させる熱媒配管で銅管等の金属管や樹脂管等よりなる）と、ヘッダー管（銅管等の金属管や樹脂管等よりなる）３Ｃとを備えた集熱パネル３を重ね合わせ、更にその上（ダイアフラム２１の加圧面）に平板状の製造治具２５を配置する。なお、この実施形態では、通水管３Ｂ及びヘッダ管３Ｃには、銅管が好適に用いられているが、必要に応じて、銅管以外の金属管でも良く、あるいは、金属管に代えて、樹脂管でも良い。好適な樹脂管としては、ＦＲＰ（ガラス繊維強化プラスチック）管やＦＲＰＭ（ガラス繊維強化プラスチックと樹脂モルタルとの積層）管を挙げることができる。
【００２３】
製造治具２５は、大気圧で変形がなく、熱伝導性の高いアルミ板等の金属板からなるもので、平坦な下面に、通水管３Ｂ及びヘッダー管３Ｃに対応した凹所２５ａ、２５ｂを有している。また、ヘッダー管３Ｃの位置には下部製造治具２６を配置し、その凹所２６ａにヘッダー管３Ｃの下半部を収容する。
【００２４】
そして、製造治具２５の各凹所２５ａ、２５ｂに、通水管３Ｂの位置の凸部１３及びヘッダー管３Ｃの上半部を収容した状態で、上側のダイアフラム２１と下側の加熱板２２で表裏面から加圧・加熱することにより、透光性樹脂２Ｃ、２Ｄで太陽電池セル２Ａを封止接着すると同時に、同樹脂２Ｃ、２Ｄの溶着作用によって太陽電池パネル２と集熱パネル３とを積層一体化する。なお、凹所２５ａ、２５ｂは集熱パネル３の裏面側の凸形状に合わせた形状であることが望ましく、凸部側と同一の大きさか、あるいはわずかに大きくしてあることが望ましい。そうすることで、パネル面全体に一様な加圧力をかけることができるようになり、通水管３Ｂやヘッダー管３Ｃを潰したり変形したりせずに、ラミネートが可能となる。特に、耐熱ゴム製のダイアフラム２１によって、製造治具２５を介して集熱パネル３を加圧するので、均等な圧力を集熱パネル３側全体に伝えることができる。
【００２５】
このように製造することにより、図４に示すような一体構造の光熱ハイブリッドパネル１１が得られる。この場合、凹所２５ａ、２５ｂの存在により、通水管３Ｂやヘッダー管３Ｃに過剰な加圧力が作用しなくなるので、これらに潰れや曲がり等の変形が生じることがなく、品質を損なわずに、一体ラミネート加工が可能となる。したがって、接着剤やバックフィルムの省略による材料費の削減ばかりでなく、加工費も削減できる。また、接着剤及びバックフィルムを介さずに太陽電池パネル２と集熱パネル３を積層一体化しているので、全体の厚さを小さくできると共に、集熱パネル３での集熱効率を向上することができる。
【００２６】
以上、この発明の実施の形態を図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更などがあっても、この発明に含まれる。例えば、図２に示すように、太陽電池パネル２と集熱パネル３とを重ね合わせて加熱板２２の上面に置いた上で、多数の所定厚のブロック３５を、通水管３Ｂの位置やヘッダー管３Ｃの位置を避けるように配置し、ブロック３５間に通水管３Ｂの位置の凸部１３やヘッダー管３Ｃを収容する凹所３５ａを確保する。そして、その状態で上側のダイアフラム（図示略）を被せて加圧・加熱を行うことで、太陽電池パネル２と集熱パネル３とをラミネートするようにしても良い。こうすれば、凹所３５ａの位置や大きさを適当に決められるという自由度を保ちながら、上記実施の形態と同じ効果を奏することができる。
また、上述の実施の形態では、ラミネート装置の下側加圧部材で加熱するようになされているが、これに限らず、上側加圧部材で加熱できるようにしても良いし、上側と下側の両方で加熱できるようにしても良い。
【００２７】
また、上述の実施の形態では、下側の加熱板２２と上側のダイアフラム２１とで、太陽電池パネル２と集熱パネル３とをラミネートするようにしたが、これらの代わりに、単に従来から使用している上下金型を具備したラミネート装置により、加圧・加熱を行ってラミネートしても良い。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は２記載の発明によれば、集熱パネル側の加圧部材の加圧面に凹所を確保して、その凹所に熱媒配管を収容しながら加圧・加熱するようにしたので、積層状に順番に構成部品を配設して、加圧、加熱するだけで、接着剤による貼り付け作業をせず、しかも、集熱パネルの熱媒配管を変形させたり太陽電池セルを損傷したりすることなく、光熱ハイブリッドパネルを製造することができる。したがって、加工が容易になって加工費の削減ができる上、接着剤とバックフィルムを省略できることから材料費も削減できる。また、太陽電池パネルと集熱パネル間の接着剤層及びバックフィルム層がなくなることで、集熱効率が向上し、太陽エネルギの有効利用が図れる。
【００２９】
また、請求項３記載の発明によれば、集熱パネル側の加圧部材を弾性材料で形成したので、加圧面の当たる相手側が多少変形していたりしても、圧力を均等に集熱パネル側に伝えることができ、品質の良好な光熱ハイブリッドパネルを製造することができる。
【００３０】
また、請求項４記載の発明によれば、加圧部材が金型よりなるので、従来のラミネート装置をそのまま使用して光熱ハイブリッドパネルを製造することができる。
【００３１】
また、請求項５記載の発明によれば、予め凹所を形成した平板状の製造治具を加圧部材の加工面に配置するので、加圧・加熱前のセットが容易になる。
【００３２】
また、請求項６記載の発明によれば、この製造治具を金型の加工面に配置することにより、請求項５記載の発明を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の説明図で、上側のダイアフラムと下側の加熱板とで加圧・加熱することにより光熱ハイブリッドパネルを製造している状態を示す断面図である。なお、（ａ）は通水管のある部分の断面図、（ｂ）はヘッダー管のある部分の断面図である。
【図２】この発明の別の実施の形態の説明図で、（ａ）は太陽電池パネルと集熱パネルの積層状態を示す斜視図、（ｂ）はブロックを加圧面に配置している状態を示す斜視図である。
【図３】従来の光熱ハイブリッドパネルの構成を示す断面図である。
【図４】直接ラミネート方式で作製した場合の光熱ハイブリッドパネルの構成を示す断面図である。
【図５】直接ラミネート方式で作った場合に考えられる問題点を示す図で、（ａ）は加圧前の状態を示す図、（ｂ）は加圧後の状態を示す図である。
【符号の説明】
１１  光熱ハイブリッドパネル
２  太陽電池パネル
２Ａ  太陽電池セル
２Ｃ  上部透光性樹脂（ホットメルト樹脂）
２Ｄ  下部透光性樹脂（ホットメルト樹脂）
３  集熱パネル
３Ａ  集熱板
３Ｂ  通水管（熱媒配管）
３Ｃ  ヘッダー管（熱媒配管）
２１  ダイアフラム（集熱パネル側の加圧部材）
２２  加熱板（加圧部材）
２５  製造治具
２５ａ，２５ｂ  凹所
３５  ブロック
３５ａ  凹所
【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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