JP2006078007A

JP2006078007A - ソーラーシステム

Info

Publication number: JP2006078007A
Application number: JP2004259367A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Kamio; 利行神尾
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-09-07
Filing date: 2004-09-07
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】太陽光発電部と集熱給湯部とを備えるソーラーシステムの設置面積を大幅に削減する。
【解決手段】太陽電池モジュール盤７を備えた太陽光発電部１と、太陽熱を利用して給湯を行う集熱給湯部２とを備えたソーラーシステムである。太陽光発電部１上に集熱給湯部２が設置されて一体化されている。集熱給湯部２は、複数の仕切り板１２で仕切られ、これら仕切り板１２間の区画領域内を水が順次流れることで太陽熱により加熱される。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光のエネルギーを電気エネルギーや熱エネルギーに変換するソーラーシステムに関するものであり、特に、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部とを一体化して設置面積を削減可能とした新規なソーラーシステムに関する。

我が国においては、電力の供給は、主に水力発電や火力発電、原子力発電等に頼っているのが実情であるが、これら施設の稼動に伴うオゾン層の破壊や、二酸化炭素（ＣＯ_２）等の温室効果ガスによる地球の温暖化が大きな問題になっている。このような状況から、前記温室効果ガスの削減策が地球規模で討議されるとともに、種々の規制が講じれら、例えば排ガス規制やその他の環境規制等が既に実施されている。同時に、我が国においては、資源不足のために他国の資源に頼らざるを得ず、省エネルギーも叫ばれている。

一方、一般家庭における風呂等への給湯には、薪や石炭、灯油、重油、ガス、電気、夜間電力等が熱エネルギー源として活用されているが、いずれも電力供給と同じ問題を抱えており、やはり排ガスの削減や省エネルギーが叫ばれている。

このような状況から、新エネルギー時代の先端資源として、太陽光エネルギーが注目されており、太陽から発せられる光エネルギーを電気に変換する技術や、太陽から発せられる熱エネルギーを給湯に変換する技術が促進され、いわゆるソーラー発電システムやソーラー給湯システムが開発されている（例えば、特許文献１等を参照）。

例えば、特許文献１には、太陽熱により内部の熱媒体を加熱するための集熱パネルと、太陽光を電気エネルギーに変換するための太陽電池モジュールとを備えたソーラーシステムが開示されている。このソーラーシステムでは、循環ポンプに電圧が常にかかるようにして、集熱パネルの加熱作用の無駄を防止するようにしている。
特開２００３−２２２４１１公報

ところで、前記特許文献１に記載の技術のように、太陽熱により内部の熱媒体を加熱するための集熱パネルと、太陽光を電気エネルギーに変換するための太陽電池モジュールの両者によって構成されるソーラーシステムでは、集熱パネルを設置するスペースと、太陽電池モジュールを設置するスペースとが必要であり、設置に必要な面積が増大するという問題がある。屋根の上等にソーラーシステムを設置する場合、その設置面積は制約されることが多く、前記設置面積の増加は、ソーラーシステムを設置する上で大きな支障となる。太陽光エネルギーの有効利用を考えた場合、太陽光が発する光と熱の両エネルギーを同一箇所において発電と給湯に同時利用することができれば効率的であるが、据付面積が拡大してしまうため、屋根等の限られた面積では、あきらめざるを得ないのが実情である。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部とを備えながら、設置面積を大幅に削減することが可能な新規なソーラーシステムを提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のソーラーシステムは、太陽電池モジュール盤を備えた太陽光発電部と、太陽熱を利用して給湯を行う集熱給湯部とを備え、前記太陽光発電部上に前記集熱給湯部が設置されて一体化されたソーラーシステムであって、前記集熱給湯部は、複数の仕切り板で仕切られ、これら仕切り板間の区画領域内を水が順次流れることで太陽熱により加熱されることを特徴とする。

本発明のソーラーシステムにおいては、前記の通り、太陽光発電部上に集熱給湯部が設置されて一体化された一体化構造を有する。したがって、据付面積が有効活用され、太陽光発電部と集熱給湯部を別々に設置する場合に比べて設置に必要な面積が半分で済む。

また、本発明のソーラーシステムでは、集熱給湯部を複数の仕切り板で仕切り、これら仕切り板間の区画領域内を水が順次流れるようにしているので、太陽からの熱エネルギーが効率的に水に伝達される。さらに、太陽光発電部の太陽電池モジュール盤からの反射熱も給湯用に変換され、熱エネルギーの変換効率がさらに向上する。

本発明によれば、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部とを備えたソーラーシステムにおいて、設置面積を大幅に削減、例えば半減することが可能である。また、本発明のソーラーシステムによれば、例えば太陽電池モジュール盤からの反射熱も給湯用の熱エネルギーに変換することができ、効率的なエネルギー変換を実現することができる。

以下、本発明を適用したソーラーシステムの実施形態について、図面を参照して説明する。

本実施形態のソーラーシステムは、図１乃至図３に示すように、太陽光エネルギーを利用して発電を行う太陽光発電部１と、太陽光の熱を集熱して水を加熱し給湯を行う集熱給湯部２とを備え、これらが外枠３内に一体に組み込まれてなるものである。ここで、太陽光発電部１が背面側、集熱給湯部２が前面側である。

太陽光発電部１は、発電システム枠４の上面付近で発電素子プレート５が支持されることにより構成されるとともに、この発電素子プレート５の背面側に発電端子ボックス６が設置されている。発電素子プレート５は、例えば図２に示すように、複数の太陽電池モジュール盤７をマトリクス状に貼り付けることにより構成されており、各太陽電池モジュール盤７で発電された電力を、前記発電端子ボックス６から取り出す。

各太陽電池モジュール盤７には、いわゆる太陽電池パネルが用いられる。太陽電池パネルには、大きく分けて、単結晶型、多結晶型、アモルファス型、ハイブリッド（単結晶・アモルファス結合型）等があるが、これらの中からいずれを用いてもよい。

各太陽電池モジュール盤７は、ある程度大きさが限られており、したがって、前記のように例えば矩形パネル形状を有する太陽電池モジュール盤７をマトリクス状に敷き詰めることで、所定の発電面積を確保するようにしている。敷き詰める太陽電池モジュール盤７の枚数は、必要な電力量に応じて増減すればよい。

ただし、太陽電池モジュール盤７をマトリクス状に配列するに際して、各太陽電池モジュール盤７間は、通電のための配線で接続する必要がある。そこで、太陽電池モジュール盤７間を全く隙間無く敷き詰めるのではなく、所定の間隙８を空けて太陽電池モジュール盤７を貼り付ける。そして、この間隙８に、各太陽電池モジュール盤７間を接続する配線を配する。

一方、集熱給湯部２は、給湯システム枠９と底面及び上面を構成する強化ガラス板１０とによって貯水槽が構成され、前記給湯システム枠９の周囲において給湯システム固定枠１１を介して外枠３に固定されている。底面及び上面となる強化ガラス板１０は、前記太陽光発電部１の太陽電池モジュール盤７上を覆う形になるので、太陽電池モジュール盤７で太陽光を利用して発電を行うためには光を透過する必要があり、透明な材料、ここでは強化ガラス板を用いている。また、太陽光エネルギーを効率的に利用可能とするためには、給湯システム枠９や給湯システム固定枠１１、さらには外枠３についても透明であることが好ましいが、これら部材に関しては、必ずしも透明でなくてもよい。

貯水槽として機能する給湯システム枠９内は、互いに平行に配置される複数の仕切り板１２によって複数の区画領域に仕切られている。仕切り板１２は、両端部を給湯システム枠９に設けられたスリットに差し込むことで位置決め固定されている。仕切り板１２は、例えば斜めから差し込む太陽光を遮らないように、透明な板材で形成することが好ましいが、例えば光を反射する反射板で形成し、太陽光を反射して太陽電池モジュール盤７等に導くようにしてもよい。

また、前記仕切り板１２は、前記太陽電池モジュール盤７間に設けられた間隙８に対応して設置することが好ましい。この間隙８には、発電に寄与する太陽電池モジュール盤７が存在せず、この部分で光が遮られても発電効率を低下させることがない。したがって、この位置に仕切り板１２を設置することで、発電に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

前記各仕切り板１２には、それぞれ通水のための通水孔１２ａが形成されている。通水孔１２ａは、仕切り板１２の左右いずれかの端部に形成されているが、その形成位置は、隣接する仕切り板１２では互いに反対側の端部とされ、これら仕切り板１２を配列した時に、左右交互に通水孔１２ａが形成された形になっている。したがって、図１の左端から注水された水は、図中矢印で示すように、仕切り板１２で区切られた区画領域内を蛇行しながら進み、右端から給湯に供される。

以上のように構成されるソーラーシステムでは、太陽光発電部１において太陽光エネルギーが電気エネルギーに変換され、発電が行われる。ここで、太陽光発電部１上には集熱給湯部２が設置されているが、底面や上面が強化ガラス板１０で構成され、光を十分に透過する構成となっており、仕切り板１２も発電に寄与しない間隙８に対応して設けられているので、太陽から発せられる光が十分に採光され、効率的に発電が行われる。

また、集熱給湯部２では、仕切り板１２で区切られた区画領域を蛇行するように通水され、太陽からの熱エネルギーを奪って効率的に温水に変換される。このとき、太陽からの熱エネルギーは、通常黒色である太陽電池モジュール盤７によっても採熱されるが、その熱も反射熱として、あるいは熱伝導によって前記通水される水に伝達され、給湯用に変換される。

さらに、本実施形態のソーラーシステムの最大のメリットは、据付面積が半減されるということである。本実施形態のソーラーシステムでは、据付面積が発電面積であり、給湯における集熱面積である。これらを別々に設置すると、同じ能力を得るためには、２倍の面積が必要になるが、本実施形態では、上下に重ねて一体化しているので、据付面積は１／２で済む。

本発明を適用したソーラーシステムの概略構成を一部破断して示す平面図である。本発明を適用したソーラーシステムの概略構成を一部破断して示す正面図である。本発明を適用したソーラーシステムの概略構成を示す側面図である。

符号の説明

１太陽光発電部
２集熱給湯部
３外枠
４発電システム枠
５発電素子プレート
６発電端子ボックス
７太陽電池モジュール盤
８間隙
９給湯システム枠
１０強化ガラス板
１１給湯システム固定枠
１２仕切り板
１２ａ通水孔

Claims

太陽電池モジュール盤を備えた太陽光発電部と、太陽熱を利用して給湯を行う集熱給湯部とを備え、前記太陽光発電部上に前記集熱給湯部が設置されて一体化されたソーラーシステムであって、
前記集熱給湯部は、複数の仕切り板で仕切られ、これら仕切り板間の区画領域内を水が順次流れることで太陽熱により加熱されることを特徴とするソーラーシステム。
前記集熱給湯部は、貯水槽が仕切り板で複数の区画領域に区画された構造を有し、前記仕切り板には前記区画領域間の通水を可能とする通水孔が形成されていることを特徴とする請求項１記載のソーラーシステム。
少なくとも前記貯水槽の底部は透明であることを特徴とする請求項２記載のソーラーシステム。
前記仕切り板の通水孔は、仕切り板のいずれか一方の端部と、これとは反対側の端部に交互に設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載のソーラーシステム。
前記仕切り板は、透明板もしくは反射板により形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載のソーラーシステム。
前記太陽光発電部は、複数の太陽電池モジュール盤を配列することにより構成され、これら太陽電池モジュール盤間の間隙に対応して前記仕切り板が設けられていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載のソーラーシステム。