JP2002310516A - 太陽熱集熱装置及び光熱ハイブリッドモジュール - Google Patents

太陽熱集熱装置及び光熱ハイブリッドモジュール

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JP2002310516A
JP2002310516A JP2001111597A JP2001111597A JP2002310516A JP 2002310516 A JP2002310516 A JP 2002310516A JP 2001111597 A JP2001111597 A JP 2001111597A JP 2001111597 A JP2001111597 A JP 2001111597A JP 2002310516 A JP2002310516 A JP 2002310516A
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Masashi Kano
正史 加納
Junichi Matsuzaki
純一 松崎
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Sekisui Chemical Co Ltd
Original Assignee
Sekisui Chemical Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
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    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱媒の偏流を防止し、太陽熱集熱効率を高め
た太陽熱集熱装置、及び該装置を含む光熱ハイブリッド
モジュールを提供する。 【解決手段】 太陽熱集熱装置30は、長手方向に沿っ
て複数の集熱部30Xに分割されている。各集熱部30
Xには、長手方向に延びる上下2条のヘッダ路33aと
これらヘッダ路33aを橋絡するように短手方向に延び
る複数条の橋絡路33bとからなる熱媒流通路33が設
けられている。隣り合う2つの集熱部30Xの流通路3
3が、上流側の集熱部30Xの上側のヘッダ路33aの
下流端と下流側の集熱部30Xの下側のヘッダ路33a
の上流端とを繋ぐ連通路34を介して連通されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、太陽熱集熱装置
及びそれを用いた光熱ハイブリッドモジュールに関する
ものであり、特に横長の集熱装置及び光熱ハイブリッド
モジュールに関するものである。
【0002】
【従来の技術】図4は、従来の太陽熱集熱装置1の一例
を示したものである。太陽熱集熱装置1は、横一列に並
べられた複数の集熱パネル2で構成されている。各集熱
パネル2は、上下2条のヘッダ管3と、これらヘッダ管
3を橋絡する複数の橋絡管4と、これら橋絡管4上に被
せられた集熱板5とを有している。そして、隣り合う集
熱パネル2のヘッダ管3どうしが連結されている。これ
によって、集熱装置1の全長にわたって、ヘッダ管3と
橋絡管4とによるはしご状の熱媒流通路が形成されてい
る。熱媒は、例えば左端の集熱パネル2の下側のヘッダ
管3から流入し、はしご状の熱媒流通路を伝わる過程で
集熱板5で集熱した太陽熱を受け取り、右端の集熱パネ
ル2の上側のヘッダ管3から流出する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来構造におい
ては、集熱装置1の左右両端に近い側の橋絡管4では熱
媒が良好に流れるが、中央側の橋絡管4では、熱媒の流
れが悪くなるという偏流が生じ易く、それだけ集熱効率
が低下するという問題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題を解決するた
め、本発明の第1の特徴は、太陽熱を集熱して熱媒に与
える集熱装置に係る。この集熱装置は、横長になってお
り、長手方向に沿って複数の集熱部に分割されている。
各集熱部には、上記長手方向に延びる上下2条のヘッダ
路とこれらヘッダ路を橋絡するように短手方向に延びる
複数条の橋絡路とからなる熱媒流通路が設けられてい
る。隣り合う2つの集熱部の流通路が、上流側の集熱部
の上側のヘッダ路の下流端と下流側の集熱部の下側のヘ
ッダ路の上流端とを繋ぐ連通路を介して連通されてい
る。これによって、偏流を防止でき、集熱効率を向上で
きる。ここで、隣り合う2つの集熱部の流通路が、上記
連通路のみを介して連通されているようにし、他にこれ
ら流通路どうしを連通する通路が無いようにすると、偏
流をより確実に防止できる。集熱部が3つ以上有る場合
には、これら集熱部の全ての隣り合うものどうしについ
て、流通路が上記連通路のみを介して連通されているよ
うにすると、偏流をより一層確実に防止できる。
【0005】本発明の第2の特徴は、上記複数の集熱部
が、これら集熱部全体の長手方向全長にわたって延びる
2枚の集熱板を貼り合わせることによって一体に構成さ
れている。これら2枚の集熱板の対向面どうしが部分的
に離間されることによって上記流通路と連通路が形成さ
れている。ここで、上記集熱板の各々には、隣り合う集
熱部どうしの境となる位置に上下の縁から延びる切込み
を形成しておくのが望ましい(本発明の第3の特徴)。
【0006】本発明の第4の特徴は、光熱ハイブリッド
モジュールに係る。光熱ハイブリッドモジュールは、上
記第1〜第3の特徴の何れかに係る太陽熱集熱装置と、
太陽電池セルを多数整列させホットメルト型光透過性樹
脂で覆い包むことによって構成された太陽電池モジュー
ルと、透明カバーとが、順次積層されることによって構
成されている。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
したがって説明する。図4は、太陽エネルギー利用シス
テムが構築された住宅を示したものである。太陽エネル
ギー利用システムは、住宅の南側の屋根に設置された太
陽光発電モジュールAと光熱ハイブリッドモジュールB
とを備えている。太陽光発電モジュールAは、太陽光発
電機能を有し、光熱ハイブリッドモジュールBは、太陽
光発電機能だけでなく太陽熱集熱機能をも併有してい
る。これらモジュールA,Bは、電気系統Cに連係され
ており、上記太陽光発電機能により作られた電気を住宅
の各種電気設備に消費したり、他に売電したりできるよ
うになっている。
【0008】光熱ハイブリッドモジュールBは、給湯系
統Dにも接続され、この給湯系統D1の貯湯槽D1との
間で不凍液からなる熱媒を循環させ、太陽熱集熱機能に
より集熱した太陽熱を貯湯槽D1内の水に与えるように
なっている。槽D1内の水は、更にガス熱源や電気ヒー
タで加温されて給湯に供される。なお、図示は省略する
が、光熱ハイブリッドモジュールBは、直接または貯湯
槽D1を介して暖房系統にも接続されており、集熱した
太陽熱を住宅の暖房にも利用できるようになっている。
【0009】光熱ハイブリッドモジュールBの構造につ
いて詳述する。図2に示すように、光熱ハイブリッドモ
ジュールBは、太陽熱集熱装置30と、太陽電池モジュ
ール20と、透明カバー10とを順次積層することによ
って横長のパネル状に形成されている。透明カバー10
は、ガラスやプラスチック等で形成されており、空気層
等の断熱層を含んだ複層板構造になっていてもよい。太
陽電池モジュール20は、多数の太陽電池セル21を縦
横に整列させ、これらセル21をホットメルト型の光透
過性樹脂22,23で表と裏の両側から覆い包むことに
よって構成されている。太陽電池セル21は、単結晶シ
リコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコン、化合
物半導体等で形成されている。表側の光透過性樹脂22
は、EVAやPVB等で形成され、透明になっている。
裏側の光透過性樹脂23も同様であるが、必ずしも透明
である必要はない。これらホットメルト型光透過性樹脂
22,23が加熱溶融されることによって、太陽電池モ
ジュール20が透明カバー10と太陽熱集熱装置30と
に接着されている。
【0010】図1及び図2に示すように、太陽熱集熱装
置30は、その全長にわたって延びる横長の2枚の集熱
板31,32を貼り合わせることによって構成されてい
る。これら集熱板31,32は、SUS等の熱伝導性の
高い金属によって形成されている。各集熱板31,32
には、長手方向に沿って等間隔置きに上下の縁から延び
る切込み31a,32aが形成されている。集熱装置3
0は、これら切込み31a,32aを境界とする複数の
集熱部30Xを有している。すなわち、集熱装置30
は、長手方向に沿って複数の集熱部30Xに分割されて
いる。
【0011】集熱装置30には、2枚の集熱板31,3
2によって、集熱部30Xごとの熱媒流通路33と、流
通路33どうしを連通する連通路34とが形成されてい
る。すなわち、図2に最も良く示されているように、表
側の集熱板31は平板状をなし、一方、裏側の集熱板3
2にはプレス成形によって断面半円形状の溝が形成さ
れ、この溝の部分で2枚の集熱板31,32が離間する
ことによって、両者間に通路33,34が形成されてい
る。
【0012】図1に示すように、各集熱部30Xの流通
路33は、長手方向に延びる上下2条のヘッダ路33a
と、これらヘッダ路33aを橋絡するように短手方向に
延びる6条(複数条)の橋絡路33bとで構成されてい
る。最も左端の集熱部30Xの下側のヘッダ路33a
は、装置30の左端縁に開口し、この開口が熱媒の入口
ポート33cになっている。最も右端の集熱部30Xの
上側のヘッダ路33aは、装置30の右端縁に開口し、
この開口が熱媒の出口ポート33dになっている。
【0013】隣り合う2つの集熱部30Xの流通路33
どうしは、1つの連通路34のみを介して連通されてい
る。連通路34は、これら2つの集熱部30Xのうち左
側(上流側)の集熱部30Xの上側のヘッダ路33aか
ら右側(下流側)の集熱部30Xの下側のヘッダ路33
aに向けて斜めに延びている。
【0014】作用を説明する。最も左端の集熱部30X
の入口ポート33cに流入した熱媒は、この集熱部30
Xの下側のヘッダ路33aを伝って右に流れた後、6条
の橋絡路33bを伝って上側のヘッダ路33aまで上昇
し、この上側のヘッダ路33aを伝って右に流れる。熱
媒は、この流通過程で、集熱板31,32が集熱した太
陽熱を受け取り、温度が高められる。さらに、熱媒は、
上記上側のヘッダ路33aに連なる連通路34を経て右
隣の集熱部30Xの下側のヘッダ路33aに導かれる。
そして、同様にして、この右隣の集熱部30Xにおい
て、下側のヘッダ路33aに沿って横に、橋絡路33b
に沿って上に、上側のヘッダ路33aに沿って横に流
れ、その過程で温度が更に高められる。このようにし
て、熱媒は、集熱部30Xごとに下側のヘッダ路33a
から橋絡路33bを経て上側のヘッダ路33aへ流れ
る。これによって、装置30の両端側の集熱部30Xで
あるか中央側の集熱部30Xであるかに拘わらず、すべ
ての集熱部30Xの橋絡部33bについてほぼ均一に熱
媒が流れるようにすることができ、偏流を防止すること
ができる。よって、太陽熱の集熱効率を向上させること
ができる。しかも、橋絡路33bだけでなく上下のヘッ
ダ路33aや連通路34においても集熱板31,32で
太陽熱を集熱して熱媒に受け渡すことができ、集熱効率
を一層高めることができる。この結果、熱媒を確実に高
温にして、最も右端の集熱部30Xの出口ポート33d
から流出させ、貯湯槽D1に向けて送ることができる。
【0015】集熱板31,32には、切込み31a,3
2aが形成されているので、製造工程でホットメルト型
樹脂22,23を溶融接着させる際の熱膨張を吸収する
ことができる。また、供用中の気温変化等による熱膨張
や熱収縮をも吸収することができる。これによって、集
熱板31,32に内部応力が生じるのを防止できる
【0016】2枚の集熱板31,32によって熱媒流通
路33及び連通路34が形成されており、別途の熱媒配
管を必要としないので、部品点数が減り、材料費を低廉
化でき、製造の施工工数を削減できる。しかも、全ての
集熱部30Xすなわち太陽熱集熱装置30の全体にわた
って連続した集熱板31,32を用いているので、部品
点数を一層減らすことができ、材料費の一層の低廉化、
及び製造工数の一層の削減を図ることができる。
【0017】本発明は、上記実施形態に限定されるもの
ではなく、種々の改変が可能である。例えば、集熱板を
集熱部ごとに形成し、隣り合う集熱部の熱媒流通路どう
しを別途、連通管(連通路)によって連通してもよい。
さらには、各集熱部の熱媒流通路についても従来構造と
同様に集熱板とは別途のヘッダ管(ヘッダ路)及び橋絡
管(橋絡路)で構成し、上流側の集熱部の上側のヘッダ
管と下流側の集熱部の下側のヘッダ管とを連通管(連通
路)で連通してもよい。
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第1の特
徴によれば、すべての橋絡部についてほぼ均一に熱媒が
流れるようにすることができ、太陽熱の集熱効率を向上
させることができる。本発明の第2の特徴によれば、部
品点数を減らすことができ、材料費を低廉化でき、製造
の施工工数を削減できる。本発明の第3の特徴によれ
ば、集熱板の熱膨張や熱収縮をも吸収することができ、
内部応力が生じるのを防止できる。本発明の第4の特徴
によれば、上記集熱効率の向上した集熱装置と太陽光発
電機能を有する太陽電池モジュールとを組合せた光熱ハ
イブリッドモジュールによって太陽エネルギーの有効利
用を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示し、太陽熱集熱装置の
平面図である。
【図2】図1のII−II線に沿う、上記太陽熱集熱装置の
断面図である。
【図3】本発明を適用した太陽エネルギー利用システム
が構築された住宅の斜視図である。
【図4】従来の太陽熱集熱装置の平面図である。
【符号の説明】
B 光熱ハイブリッドモジュール 10 透明カバー 20 太陽電池モジュール 21 太陽電池セル 22,23 ホットメルト型光透過性樹脂 30 太陽熱集熱装置 30X 集熱部 31,32 集熱板 31a,32a 切込み 33 熱媒流通路 33a ヘッダ路 33b 橋絡路 34 連通路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 太陽熱を集熱して熱媒に与える横長の集
    熱装置であって、長手方向に沿って複数の集熱部に分割
    され、各集熱部には、上記長手方向に延びる上下2条の
    ヘッダ路とこれらヘッダ路を橋絡するように短手方向に
    延びる複数条の橋絡路とからなる熱媒流通路が設けられ
    ており、隣り合う2つの集熱部の流通路が、これら2つ
    の集熱部のうち上流側の集熱部の上側のヘッダ路の下流
    端と下流側の集熱部の下側のヘッダ路の上流端とを繋ぐ
    連通路を介して連通されていることを特徴とする太陽熱
    集熱装置。
  2. 【請求項2】 上記複数の集熱部が、これら集熱部全体
    の長手方向全長にわたって延びる2枚の集熱板を貼り合
    わせることによって一体に構成されており、これら2枚
    の集熱板の対向面どうしが部分的に離間されることによ
    って上記流通路と連通路が形成されていることを特徴と
    する請求項1に記載の太陽熱集熱装置。
  3. 【請求項3】 上記集熱板の各々には、隣り合う集熱部
    どうしの境となる位置に上下の縁から中央に向けて延び
    る切込みが形成されていることを特徴とする請求項2に
    記載の太陽熱集熱装置。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3の何れかに記載の太陽熱集
    熱装置と、太陽電池セルを多数整列させホットメルト型
    光透過性樹脂で覆い包むことによって構成された太陽電
    池モジュールと、透明カバーとが、順次積層されたこと
    を特徴とする光熱ハイブリッドモジュール。
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